JP6049629B2 - 防火戸用単板ガラス及び防火戸用複層ガラス - Google Patents

防火戸用単板ガラス及び防火戸用複層ガラス Download PDF

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Description

本発明は、窓などの保持枠などに使用される防火戸用単板ガラス及び防火戸用複層ガラスに関する。
この種の防火戸用単板ガラス又は防火戸用複層ガラスに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献1では、防火戸用ガラスとして、低膨張ガラス、網入ガラス、透明結晶化ガラスなどの防火ガラス板の少なくとも片面に熱反射膜(Low−E膜)を形成したガラスや、この防火ガラス板と防火ガラスではない一般のガラスとを組み合わせた複層ガラスが提案されている。熱反射膜を用いる目的は、透明性を維持しつつ、火災による放射熱を伝え難くして、火災になっていない部屋が高温になることを防ぐためという点のみが記載されている。
別の先行技術文献情報として下記に示す特許文献2でも、略同様に、防火戸用ガラスとして、少なくとも片面に熱反射膜と酸化防止膜とが形成された1枚の防火ガラス板や、この防火ガラス板ともう一枚の防火ガラスとを組み合わせた複層ガラスが提案されている。この文献でも、熱反射膜を用いる目的は、火災時でも透明性を維持しつつ、遮熱性能により隣接する部屋への延焼を防止するためという点のみが記載されている。
特開平8−40747号公報(0011段落、図1、図3など) 特開2003−313053号公報(0059段落、図1、図4など)
しかし、特許文献1及び特許文献2に記された防火戸用ガラスでは、少なくとも1枚の防火ガラス板(低膨張ガラス、網入ガラス、透明結晶化ガラスなど)を必ず用いるため、十分に普及型といえる低廉な防火戸を実現可能な防火戸用単板ガラス又は防火戸用複層ガラスとはいえなかった。
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術が与える課題に鑑み、国際標準規格ISO0834(耐火性試験−建築構造部材)に規定される遮炎性能試験(以降ISO0834の遮炎性能試験と称する)に合格する防火性を備え、且つ、可及的に低廉な防火戸を実現可能な防火戸用単板ガラス及び防火戸用複層ガラスを提供することにある。
本発明による防火戸用単板ガラスの特徴構成は、倍強度ガラス熱強化処理を施した表面圧縮応力が30MPa以上80MPa未満のガラスからなるガラス板の少なくとも片面に放射率が0.1以下である低放射率の熱反射膜を設けた点にある。
上記の特徴構成による防火戸用単板ガラスでは、JISR3222で規定される低廉な倍強度ガラスまたはJISR3206で規定される強化ガラスのような比較的低廉なガラス板を用いても、ガラス板の少なくとも片面に低放射率の熱反射膜が設けたことで、少なくとも火炎の位置を熱反射膜の側に設定したISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(膜面加熱)。ガラス板の熱反射膜面側に位置する火炎などから伝わってくる熱線の大半は熱反射膜によって火炎側に反射される。これにより、ガラス板の中央部の温度が上がり難くなり、ガラス板の中央部と周辺部との間に大きな温度差が生じない。この結果、同温度差に基づくガラス板内の歪みが倍強度ガラスまたは強化ガラスの表面圧縮応力20〜100MPaを超えないため、ISO0834の遮炎性能試験をクリアできたと考えられる。この結果、従来に比べて低廉な防火戸を実現可能な防火戸用単板ガラスが得られることとなった。
本構成であれば、放射率が0.15の熱反射膜を用いた場合よりも更に反射効率が高くなる。このため、表面圧縮応力が比較的低いガラス板を用いた場合でもISO0834の遮炎性能試験をクリアできる傾向が高まり、より低廉化が図られ、好都合である。
本発明の他の特徴構成は、倍強度ガラスの熱強化処理を施した表面圧縮応力が20MPa以上80MPa未満のガラスからなるガラス板の少なくとも片面に放射率が0.07以下である低放射率の熱反射膜を設けた点にある。
本構成であれば、放射率が0.1の熱反射膜を用いた場合よりも更に反射効率が高くなる。このため、表面圧縮応力が比較的低いガラス板を用いた場合でもISO0834の遮炎性能試験をクリアできる傾向が高まり、より一層低廉化が図られ、好都合である。
本発明の他の特徴構成は、前記ガラス板として表面圧縮応力60MPa以下の倍強度ガラスを用いた点にある。
本構成であれば、熱反射膜に関わらずガラス板が熱をある程度吸収した場合でも、倍強度ガラス程度の強化を施しておくことで十分な耐割れ性が得られる。
本発明による防火戸用複層ガラスの特徴構成は、倍強度ガラスまたは倍強度ガラスを超える熱強化処理を施したガラスの少なくとも片面に放射率0.07以下の熱反射膜を設けた第1のガラス板と、倍強度ガラスまたは倍強度ガラスを超える熱強化処理を施したガラスからなる第2のガラス板とを、前記熱反射膜の少なくとも一層が両ガラス板の間に介装されるように間隔を空けて対向配置した点にある。
上記の特徴構成による防火戸用複層ガラスでは、倍強度レベルの熱強化処理を施した2枚のガラス板からなる防火戸用複層ガラスであっても、一方のガラス板の内側面に放射率0.07以下の熱反射膜を設けておけば、火炎の位置を第1のガラス板の側に設定した場合と火炎の位置を第2のガラス板の側に設定した場合の少なくともいずれかにおいてISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(片面防火)。この結果、従来に比べて低廉な防火戸を実現可能な防火戸用複層ガラスが得られることとなった。
また、本構成であれば、熱反射膜の少なくとも一層が両ガラス板の間に介装されるため、例えば、放射率が特に低い銀の熱反射膜を用いても酸化による膜の劣化が抑制されるため好都合である。
本発明の他の特徴構成は、上述した防火戸用複層ガラスにおいて、前記第2のガラス板が超強化ガラスまたは超強化ガラスを超える熱強化処理を施したガラスで構成されている点にある。
本構成のように、第2のガラス板を超強化ガラス以上の熱強化処理を施したガラス板とすることで、火炎の位置を第1のガラス板の側に設定した場合と火炎の位置を第2のガラス板の側に設定した場合のいずれにおいてもISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(両面防火)。
本発明による防火戸用複層ガラスの他の特徴構成は、倍強度ガラスまたは倍強度ガラスを超える熱強化処理を施したガラスの少なくとも片面に放射率0.1以下の熱反射膜を設けた第1のガラス板と、超強化ガラス以上の熱強化処理を施したガラスからなる第2のガラス板とを、前記熱反射膜の少なくとも一層が両ガラス板の間に介装されるように間隔を空けて対向配置した点にある。
上記の特徴構成による防火戸用複層ガラスでは、第1のガラス板が倍強度以上の熱強化処理を施したガラスの少なくとも片面に放射率0.1以下の熱反射膜を設けたものであっても、第2のガラスとして超強化ガラス以上の熱強化処理を施したガラスとすれば、火炎の位置を第1のガラス板の側に設定した場合と火炎の位置を第2のガラス板の側に設定した場合のいずれにおいてもISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(両面防火)。この結果、従来に比べて低廉な防火戸を実現可能な防火戸用複層ガラスが得られることとなった。
また、本構成であれば、熱反射膜の少なくとも一層が両ガラス板の間に介装されるため、例えば、放射率が特に低い銀の熱反射膜を用いても酸化による膜の劣化が抑制されるため好都合である。
本発明による防火戸用複層ガラスの他の特徴構成は、強化ガラスまたは強化ガラスを超える熱強化処理を施したガラス板の少なくとも片面に放射率0.15以下の熱反射膜を設けた第1のガラス板と、未強化ガラスを含む任意のガラスからなる第2のガラス板とを、前記熱反射膜の少なくとも一層が両ガラス板の間に介装されるように間隔を空けて対向配置した点にある。
上記の特徴構成による防火戸用複層ガラスでは、第1のガラス板として強化ガラス以上の熱強化処理を施したガラスの少なくとも片面に放射率0.15以下の熱反射膜を設けたものを用いれば、第2のガラス板が未強化ガラス(FL)であっても、火炎の位置を第1のガラス板の側に設定した場合と火炎の位置を第2のガラス板の側に設定した場合の少なくともいずれかにおいてISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(片面防火)。この結果、従来に比べて低廉な防火戸を実現可能な防火戸用複層ガラスが得られることとなった。
本発明の他の特徴構成は、上述した防火戸用複層ガラスにおいて、前記第1のガラス板に設けた前記熱反射膜を放射率0.07以下の熱反射膜とした点にある。
本構成のように、熱反射膜の放射率を0.07以下とすることで、火炎の位置を第1のガラス板の側に設定した場合と火炎の位置を第2のガラス板の側に設定した場合のいずれにおいてもISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(両面防火)。
本発明による防火戸用複層ガラスの他の特徴構成は、倍強度ガラス熱強化処理を施した表面圧縮応力が20MPa以上80MPa未満のガラスの少なくとも片面に第1熱反射膜を設けた第1のガラス板と、倍強度ガラス熱強化処理を施した表面圧縮応力が20MPa以上80MPa未満のガラスの少なくとも片面に第2熱反射膜を設けた第2のガラス板とを、少なくとも一層の前記第1及び第2熱反射膜が両ガラス板の間に介装されるように間隔を空けて対向配置してあり、
前記第1及び第2熱反射膜のいずれか一方の放射率を0.07以下とし、他方の放射率が0.1以下とされている点にある。
上記の特徴構成による防火戸用複層ガラスでは、倍強度以上の熱強化処理を施したガラスの片面に熱反射膜を設けた第1及び第2のガラス板を、熱反射膜が両ガラス板の間に介装されるように間隔を空けて対向配置し、第1熱反射膜と第2熱反射膜のいずれか一方の放射率を0.07以下とし、他方の放射率を0.1以下とすることで、火炎の位置を第1のガラス板の側に設定した場合と火炎の位置を第2のガラス板の側に設定した場合の少なくともいずれかにおいてISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(片面防火)。この結果、従来に比べて低廉な防火戸を実現可能な防火戸用複層ガラスが得られることとなった。
本発明の他の特徴構成は、上述した防火戸用複層ガラスにおいて、前記第1及び第2熱反射膜のいずれか一方の放射率を0.07以下とし、他方の放射率が0.07以下とされている点にある。
本構成のように、熱反射膜の放射率を0.07以下とすることで、火炎の位置を第1のガラス板の側に設定した場合と火炎の位置を第2のガラス板の側に設定した場合のいずれにおいてもISO0834の遮炎性能試験をクリアできることが確認された(両面防火)。
尚、本出願において未強化ガラスとは板ガラス製造業者がガラス板を製造したのち、熱強化処理を施されていないもの(表面圧縮応力は20MPa未満となるが特に規定しない)を指し、それ以外のガラス、すなわち、倍強度ガラス、強化ガラス、超強化ガラス、耐熱強化ガラスは、未強化ガラスに対して個々のレベルの熱強化処理を施すことによって、以下の範囲の表面圧縮応力を保持させたものである。
倍強度ガラス:表面圧縮応力が20MPa以上、80MPa未満のガラス(以下で20〜80MPaと略記する)。
強化ガラス:表面圧縮応力が80MPa以上、100MPa以下のガラス(以下で80〜100MPaと略記する)。
超強化ガラス:表面圧縮応力が100MPa超、140MPa未満のガラス(以下で100〜140MPaと略記する)。
耐熱強化ガラス:表面圧縮応力が140MPa以上のガラス。
本発明に係る防火戸用単板ガラスの実施例を示す断面図である。 本発明に係る防火戸用複層ガラスの実施例を示す断面図である。 本発明に係る防火戸用複層ガラスの別実施形態を示す断面図である。
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
(防火戸用単板ガラスの構成例)
図1は、本発明に係る防火戸用単板ガラスの一例を示す。
この防火戸用単板ガラスは、厚さが3mm以上の単板のガラス板2Aと、ガラス板2Aの片面の全面に設けられた熱反射膜4とを有し、ビード9を介して構造物のサッシ枠10に嵌め込み固定してある。
ガラス板2Aは倍強度ガラス(表面圧縮応力:20〜80MPa)または強化ガラス(表面圧縮応力:80〜100MPa)からなる。
熱反射膜4は、銀の薄い層を含む薄膜コーティングであり、スパッタリングによって形成されており、その放射率(E)は0.1以下とされている。
熱強化処理は熱反射膜4を形成した後で行われるが、逆に熱強化処理を行った後で熱反射膜4を形成してもよい。特に前者の場合において、0.1以下という熱反射膜4の放射率(E)は熱強化処理後の値である。
尚、放射率が0.15前後となる一般的な酸化スズの薄膜も本発明における熱反射膜4として適し、放射率(E)が0.1以下の金属膜や酸化金属膜はより好ましい。
Figure 0006049629
上の表1は、本発明に係る防火戸用単板ガラスを含む種々の単板ガラスを対象とするISO0834の遮炎性能試験(防火試験)の試験結果を示す。本発明の範囲外の未熱処理のフロートガラス及び耐熱強化ガラスも参照ガラスとして試験に供した。
この遮炎性能試験においては、全てのガラスについて試験体の形状はJISR3204に準拠して900mm×1800mm×4mmの矩形板状とし、遮炎性能試験における火炎がガラス板2Aの熱反射膜4を設けた側と面するように試験体を設置した(膜面加熱)。
表中に示される(○)はISO0834の遮炎性能試験に合格したことを示し、(×)は試験中に熱によるガラスの破損が発生し不合格であったことを示す。
表1において、放射率0.95は熱反射膜なし、放射率0.15はCVDによって形成した酸化スズ(SnO2)の熱反射膜4、放射率0.1はスパッタリングによって形成された銀を1層含む熱反射膜4、放射率0.07及び放射率0.03はスパッタリングによって形成された銀を2層以上含む熱反射膜4による放射率を指す。
表1を見ると、例えば、表面圧縮応力が20MPaの倍強度ガラスでは、熱反射膜4の放射率が0.07のものは遮炎性能試験をクリアするが、熱反射膜4の放射率が0.1のものは遮炎性能試験をクリアできなかった。また、熱反射膜4の放射率が0.1の倍強度ガラスでは、表面圧縮応力が30MPaのものは遮炎性能試験をクリアするが、表面圧縮応力が20MPaのものは遮炎性能試験をクリアできない結果となっている。
一方、表面応力を比較的容易に実現できる80〜120MPaとすれば、放射率が0.15とそれほど小さくなくてもクリアできた。
すなわち、概して、表面圧縮応力が高いほど、また、熱反射膜4の放射率が低いほど表遮炎性能試験をクリアでき易いといえる。表面圧縮応力が余り高くなくても熱反射膜4の放射率が十分に低ければ表遮炎性能試験をクリアでき、同様に、熱反射膜4の放射率がそれほど低くなくても表面圧縮応力が十分に高ければ遮炎性能試験をクリアできるという傾向が明らかとなった。
尚、未熱処理のフロートガラスに熱反射膜4を設けた単板ガラスは、熱反射膜4の放射率と無関係にISO0834の遮炎性能試験をクリアしないことが判明した。したがって、単に任意のガラス板に熱反射膜4を設けるだけでは遮炎性能試験をクリアすることはできず、少なくとも20MPa前後の表面圧縮応力を備えたガラス板を用いる必要があるという知見が得られた。
また、表1に示すように、耐熱強化ガラス(表面圧縮応力:140MPa以上)の単板ガラスは熱反射膜4を設けなくても単板ガラスもISO0834の遮炎性能試験をクリアできる(熱反射膜4を設けると当然に同試験をクリアできる)が、耐熱強化ガラスは非常に高い表面圧縮応力を与えるために製造コストが高いため、上記の倍強度ガラスや強化ガラス、超強化ガラスを用いた例に比べると低廉化の効果は少ない。
尚、本発明に係る防火戸用単板ガラスでは、熱反射膜4として銀の薄膜を用いた場合、遮炎性能試験をクリアできても、熱反射膜4の空気酸化によって放射率が増大するために防火戸として長期の使用に適さないという問題がある。そこで、長期の使用可能な防火戸用ガラスを、熱反射膜4として銀の薄膜を用いて実現する場合は、以下の実施例2及び実施例3のように、銀の薄膜の空気酸化が抑制される複層ガラスとする必要がある。
(防火戸用複層ガラスの第1構成例)
図2は、本発明に係る防火戸用複層ガラスの一例を示す。
この防火戸用複層ガラスは、いずれも厚さが3mm以上の単板の第1ガラス板2B及び第2ガラス板2Cと、2枚のガラス板2B,2Cどうしを離間配置させるためのアルミニウム製のスペーサ5とを備え、熱反射膜4は第1ガラス板2Bのみの第2ガラス板2Cと対向する面の全面に設けられ、ビード9を介して構造物のサッシ枠10に嵌め込み固定してある。
後述する表2に示すように、第1ガラス板2Bは、表面圧縮応力が20〜60MPaの倍強度ガラス、或いは、表面圧縮応力が80〜100MPaの強化ガラスで構成される。
第2ガラス板2Cは、未熱処理のフロートガラス、表面圧縮応力が20〜60MPaの倍強度ガラス、表面圧縮応力が80〜100MPaの強化ガラス、及び、表面圧縮応力が100〜140MPaの超強化ガラスのいずれかで構成される。
熱反射膜4は、スパッタリングによって形成された銀の薄膜であり、防火戸用複層ガラスの内側、すなわち第1ガラス板2Bにおける第2ガラス板3と対向する面に設けられている。熱反射膜4の放射率(E)は0.15以下〜0.03以下の範囲から適切なものが選択される。
スペーサ5によって離間配置された第1ガラス板2B及び第2ガラス板3との間には約6mmまたは12mmの厚さの空気層Aが密閉状に保持されている。
スペーサ5と第1ガラス板2B及び第2ガラス板2Cの間にはポリイソブチレン製の第1シール材6が介装され、第1ガラス板2Bと第2ガラス板2Cの間でスペーサ5の外側にはポリサルファイド製の第2シール材7が介装されている。
Figure 0006049629
上の表2は、本発明に係る防火戸用複層ガラスを含む複数の防火戸用複層ガラスを対象とするISO0834の遮炎性能試験(防火試験)の試験結果を示す。試験体を構成するガラス板の厚さ及び外形寸法は表1と同じとした。
遮炎性能試験では、火炎が第1ガラス板2Bと面するように試験体を設置した試験(第1加熱面)と、火炎が第2ガラス板2Cと面するように試験体を設置した試験(第2加熱面)との双方を別々に実施した。
表中に示される(○)はISO0834の遮炎性能試験をクリアしたことを示し、(×)は熱によるガラスの破損が発生し不合格であったことを示す。
第1加熱面と第2加熱面との双方で遮炎性能試験をクリアできる、すなわち両面防火性能を満たすガラス板の組み合わせを最良とした。
表2から、熱反射膜を設けた第1ガラス板2Bと熱反射膜のない第2ガラス板2Cとの組み合わせでは、第1加熱面と第2加熱面との少なくとも一方で遮炎性能試験をクリアできる条件(片面防火)として3種類の組み合わせが存在することがわかる。
すなわち、倍強度以上の熱強化処理(20MPa以上)を施したガラスの片面に放射率(E)0.07以下の熱反射膜4を設けた第1ガラス板2Bと、倍強度以上の熱強化処理を施したガラスからなる第2ガラス板2Cとからなる第1の組み合わせ(表2中で2-1〜2-6の各番号を付したもの)、倍強度以上の熱強化処理を施したガラスの片面に放射率(E)0.1以下の熱反射膜4を設けた第1ガラス板2Bと、超強化ガラス以上の熱強化処理(120MPa以上)を施したガラスからなる第2ガラス板2Cとからなる第2の組み合わせ(表2中の2-7)、及び、強化ガラス以上の熱強化処理(80MPa以上)を施したガラスの片面に放射率(E)0.15以下の熱反射膜4を設けた第1ガラス板2Bと、未強化ガラス(FL)を含む任意のガラスからなる第2のガラス板2Cとからなる第3の組み合わせ(表2中の2-8〜2-11)である。
以上の3種類の組み合わせのうちで、両面防火性能をも満たすのは、第3の組み合わせ(表2中の2-8〜2-11)のうちで放射率(E)0.07以下の熱反射膜4を用いたもの(表2中の2-8,2-9)と、第1及び第2の組み合わせにおいて第2ガラス板2Cを超強化ガラス以上とした場合(表2中の2-3,2-6,2-7)とである。
(防火戸用複層ガラスの第2構成例)
図3に示す実施例3は、概して図2の実施例2と共通の構成を備え、実施例2との相違点は、第1ガラス板2Bと第2ガラス板2Cの双方に熱反射膜4が設けられていることである。各熱反射膜4はガラス板2B,2Cの空気層Aと対向する面に設けられている。
下記の表3に示すように、第1ガラス板2B及び第2ガラス板2Cは、いずれも表面圧縮応力が20〜60MPaの倍強度ガラスからなる。
熱反射膜4の放射率(E)は0.1以下〜0.03以下の範囲から複数のものが検討された。
Figure 0006049629
表3から、いずれも熱反射膜4を設けた2枚のガラス板2B,2Cの組み合わせで、第1加熱面と第2加熱面との少なくとも一方で遮炎性能試験(防火試験)をクリアできる条件は、第1ガラス板2Bの熱反射膜4と第2ガラス板2Cの熱反射膜4のいずれか一方の放射率を0.07以下とし、他方の熱反射膜4の放射率を0.1以下とすること(表3中の3-1〜3-5)であることがわかる。
また、いずれも熱反射膜4を設けた2枚のガラス板2B,2Cの組み合わせで両面防火性能をも満たす条件は、第1ガラス板2Bの熱反射膜4と第2ガラス板2Cの熱反射膜4のいずれか一方の放射率を0.07以下とし、他方の熱反射膜4の放射率を0.07以下とすること(表3中の3-1〜3-3)であることがわかる。
本発明は防火戸用単板ガラス及び防火戸用複層ガラスに従来見られた課題を解決するための技術として利用可能な発明である。
2A ガラス板
2B 第1ガラス板
2C 第2ガラス板
4 熱反射膜
5 スペーサ

Claims (5)

  1. 倍強度ガラス熱強化処理を施した表面圧縮応力が30MPa以上80MPa未満のガラスからなるガラス板の少なくとも片面に放射率が0.1以下である低放射率の熱反射膜を設けた防火戸用単板ガラス。
  2. 倍強度ガラスの熱強化処理を施した表面圧縮応力が20MPa以上80MPa未満のガラスからなるガラス板の少なくとも片面に放射率が0.07以下である低放射率の熱反射膜を設けた防火戸用単板ガラス。
  3. 前記ガラス板として表面圧縮応力60MPa以下の倍強度ガラスを用いた請求項1又は2に記載の防火戸用単板ガラス。
  4. 倍強度ガラス熱強化処理を施した表面圧縮応力が20MPa以上80MPa未満のガラスの少なくとも片面に第1熱反射膜を設けた第1のガラス板と、倍強度ガラス熱強化処理を施した表面圧縮応力が20MPa以上80MPa未満のガラスの少なくとも片面に第2熱反射膜を設けた第2のガラス板とを、少なくとも一層の前記第1及び第2熱反射膜が両ガラス板の間に介装されるように間隔を空けて対向配置してあり、
    前記第1及び第2熱反射膜のいずれか一方の放射率を0.07以下とし、他方の放射率が0.1以下とされている防火戸用複層ガラス。
  5. 前記第1及び第2熱反射膜のいずれか一方の放射率を0.07以下とし、他方の放射率が0.07以下とされている請求項に記載の防火戸用複層ガラス。
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