JP6063968B2 - 軒裏天井材及び軒裏天井構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物の軒裏に施工される軒裏天井材及びそれを用いた軒裏天井構造に関する。

都市部の建物が密集する地域では、火災が発生すれば延焼によって大きな被害が生じる可能性が高く、このような地域は防火地域や準防火地域とされ、建物はその階数や延べ面積に応じて要求される耐火性能を備えた基準による建築が義務付けられている。

建物の軒裏についても、珪酸カルシウム板、スラグ石膏板、火山性ガラス質材料ボード等の不燃材料を軒裏天井材として使用し、隣家の火災による延焼を防止するようにしている。

このような軒の耐火性を向上させるために、従来、特許文献１に示されるように、軒裏に施工される軒裏天井材として、珪酸カルシウム板等からなる基材の裏面（軒裏空間に面する面）側に耐火補強層を積層し、この耐火補強層は耐火断熱層、熱遮断層、吸熱層のいずれか１つを積層したものとすることが提案されている。

特許第５１３５１３３号公報

しかし、上記特許文献１のものでは、軒裏天井材の裏面に耐火補強層を積層しているものの、火災時の炎に軒天井の表面（下面）が曝されたときに、その炎に含まれる高温の燃焼ガスが軒裏天井材の基材を透過するのは避けられず、その高温ガスが耐火補強層の各層の隙間や弱い部分を通って軒裏空間に進入し、その軒裏が熱破壊されて延焼に至る虞れがある。

尚、耐火補強層の層の数を増やすことで、耐火性を向上させることができるが、コストが高くなるとともに、施工も手間がかかることとなり、好ましい解決方法とはなり得ない。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軒裏天井材の構造に工夫を加えることで、低コスト化及び施工性の向上を図りつつ、火災等の炎に軒天井の表面が曝されても高温ガスが軒裏天井材を透過して軒裏空間に進入しないようにして耐火性を向上させることにある。

上記の目的を達成すべく、この発明では、軒裏天井材の裏面ではなく、その軒裏空間と反対側の表面に、気体遮断性を有する不燃性塗膜を形成するようにした。

具体的には、第１の発明は、建物の軒裏に施工される軒裏天井材であって、表面が建物の軒裏空間と反対側に位置する側に配置され、火山性ガラス質複層板からなる基材と、この基材の表面に設けられ、気体遮蔽効果を有する不燃性塗膜とを備えている。そして、上記不燃性塗膜が軒裏空間と反対側に位置して、該不燃性塗膜により建物外部からの高温ガスが該基材の表面側で遮蔽されるように構成されていることを特徴とする。

この第１の発明では、火山性ガラス質複層板はセメント系や珪酸カルシウム系の板材とは異なり、後者の板材が自由水や結合水を含んでいて、それら自由水や結合水が火災時の加熱に伴って蒸発し急速に収縮することで、板材に割れが発生するのに対し、火山性ガラス質複層板はそのような割れの発生が生じ難く、熱による収縮も小さいので、割れや収縮等に起因して表面側の不燃性塗膜に亀裂が入ったり剥がれ落ちたりする可能性が極めて低くなる。よって上記不燃性塗膜による気体遮蔽効果を確実にかつ安定して発揮させることができる。また、軒裏天井材の基材の表面に、気体遮蔽効果を有する不燃性塗膜が設けられているので、その軒裏天井材が施工された場合、火災等の炎に軒天井の表面が曝されて、高温のガスが軒裏天井材の表面から軒裏天井材を直接的に透過して軒裏空間に進入しようとしても、その高温ガスは基材（軒裏天井材）の表面側において不燃性塗膜によって遮蔽されることとなる。このことで高温のガスの軒裏空間への進入が抑制され、その軒裏空間の温度の上昇を抑えることができる。

また、軒裏天井材は、基材の表面に不燃性塗膜を形成しただけのものであり、そのコストは低く、施工も容易となる。

第２の発明は、第１の発明において、基材の表面と上記不燃性塗膜との間には、下塗り塗料による下塗り塗膜が形成されていることを特徴とする。

この第２の発明では、基材の表面と不燃性塗膜との間に下塗り塗膜が形成されているため、不燃性塗膜の基材への密着性を高めることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、不燃性塗膜は、塗料化に伴って水中で膨潤する膨潤性を有する層状粘土鉱物と樹脂とを備えてなることを特徴とする。

この第３の発明では、層状粘土鉱物が塗料化に伴い水中で膨潤して層間が広がり、その状態で層同士が噛み合って樹脂により固定され、気体遮蔽効果が得られる。このことにより気体遮蔽効果を有する強固な不燃性塗膜が容易に得られる。

第４の発明は軒裏天井構造に係り、この軒裏天井構造は、第１〜第３の発明のいずれか１つの軒裏天井材が施工されたことを特徴とする。

この第４の発明では、第１の発明と同様に、基材表面に、気体遮蔽効果を有する不燃性塗膜が設けられた軒裏天井材が軒裏天井構造に施工されているので、火災等の炎に軒天井の表面が曝されて、高温のガスが軒裏天井材の表面からそれを直接的に透過して軒裏空間に進入しようとしても、その高温ガスは基材（軒裏天井材）の表面側で不燃性塗膜によって遮蔽され、その軒裏空間の温度の上昇を抑えることができる。

以上説明したように、本発明によると、軒裏天井材として、無機材料からなる基材の表面に、気体遮蔽効果を有する不燃性塗膜を設けたことにより、その軒裏天井材が施工された軒裏天井構造では、火災等の炎に軒天井の表面が曝された際に、高温のガスが軒裏天井材の表面からそれを直接的に透過して軒裏空間に進入しようするのを基材表面側で不燃性塗膜によって遮蔽して、軒裏空間の温度の上昇を抑えることができ、コストダウン及び施工性の向上を図りつつ、軒裏天井構造の耐火性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る軒裏天井構造を示す断面図である。 図２は、軒裏空間の換気口装置の要部を拡大して示す斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係る軒裏天井材の断面図である。 図４は、不燃性塗膜による気体遮蔽メカニズムを概略的に示す図である。 図５は、コーンカロリーメータによる発熱試験の結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１は本発明の実施形態に係る軒裏天井構造を示し、この軒裏天井構造は例えば木造戸建て住宅（建物）の軒に施工されている。この軒は、住宅の外壁Ｗよりも外側に突出しており、主要構造として屋根の勾配に応じて図外の棟木及び軒桁１に掛け渡された垂木２を有する。この垂木２の軒先部分と、垂木２を支持する軒桁１と、この軒桁１の外側に軒桁１と平行に配置され、垂木２にその先端を隠すように固定された鼻隠し３とで軒が構成されている。軒の下側には、垂木２と軒桁１と鼻隠し３とによって囲まれた部分に断面三角形状の軒裏空間５が区画形成され、この軒裏空間５の下側開口部５ａ（外壁Ｗと鼻隠し３との間）は、本発明の実施形態に係る複数枚の矩形板状の軒裏天井材２１，２１，…によって閉塞されている。

鼻隠し３裏側（内側）の垂木２の先端面には軒先吊木７が取り付けられ、この軒先吊木７の下端部に軒先下木８が吊り下げ支持されている。軒桁１側の垂木２に軒桁１と平行な軒元上木９が取り付けられ、この軒元上木９に軒元吊木１０を介して軒元下木１１が吊り下げ支持されている。これら軒先下木８と軒元下木１１との間には、軒桁１に沿って一定間隔を空けて配置される複数の軒天取付木１２，１２，…（野縁）が連結され、これら軒天取付木１２，１２，…によって軒裏天井材２１，２１，…を施工するための下地が形成されている。

そして、軒裏空間５の開口部５ａに複数枚の軒裏天井材２１，２１，…を互いに隙間なく幅方向に突き合わせた状態で配置し、その各々の周縁部をビス、釘、タッピングねじ等の止め具（図示せず）で上側の軒天取付木１２及び軒先下木８に固定し、これにより軒裏天井材２１が軒裏に施工される。

上記各軒裏天井材２１の内側端部は外壁Ｗとの間に隙間を空けた状態で施工され、その軒裏天井材２１と外壁Ｗとの間に、軒裏空間５を換気するための換気口装置１５が設けられている。この換気口装置１５は、軒裏天井材が並べられた方向に沿って延びる長尺の例えば亜鉛メッキ鋼板製やステンレス鋼板製の装置本体１６を有する。この装置本体１６は、図２に拡大して示すように、水平に延びて内端部で外壁Ｗの上端に載置固定される下側水平部１６ａと、この下側水平部１６ａの外端部から上方に延びる内側縦壁部１６ｂとを有し、この内側縦壁部１６ｂの上端部には、水平に外方向に延びた後に折り返されて水平内方向に延びる上側水平部１６ｃが連続し、この上側水平部１６ｃにおいて装置本体１６が軒天取付木１２に対し軒天取付木１２と軒裏天井材２１との間に挟まれた状態で取付固定されている。上側水平部１６ｃの下側部分の内端部には、下側に向かって内側に向かうように傾斜して延びる外側縦壁部１６ｄが接続され、この外側縦壁部１６ｄの下端部には、外側に向かって延びた後に上側に向かうように折り曲げられた見切り部１６ｅが接続され、この見切り部１６ｅは上記下側水平部１６ａと同じ高さ位置で外側に向かって延び、その外端部（先端部）は軒裏天井材２１の下面に近接ないし当接している。そして、内側縦壁部１６ｂと外側縦壁部１６ｄとの間に位置する上側水平部１６ｃには複数の換気孔１７，１７，…が装置本体１６の長さ方向に並んで貫通形成されており、この換気孔１７と内外縦壁部１６ｂ，１６ｄ間の空間とを換気通路１８として軒裏空間５を外部空間（大気）との間で換気するようにしている。

また、上記装置本体１６の内側縦壁部１６ｂの上下中間部には外側縦壁部１６ｄに向かって開口する凹溝部１６ｆが形成され、この凹溝部１６ｆ内には、所定の温度（例えば１８０℃）以上で膨張（発泡）して上記換気通路１８に充填される膨張黒鉛等からなる発泡材１９が充填されており、火災時に発泡材１９の膨張により換気通路１８を遮断することで、炎や高温のガスが換気通路１８を経由して軒裏空間５に進入するのを防止するようにしている。

尚、上記換気口装置１５は例示であり、他の構造の換気口装置を使用することができるのは言うまでもない。

上記各軒裏天井材２１は、図３に拡大して示すように、無機材料からなる矩形板状の基材２２と、この基材２２の表面側、すなわち軒裏天井構造の施工時に軒裏空間５と反対側に位置する側に塗布により設けられた不燃性塗膜２６とを有する。

上記基材２２は、火山性ガラス質複層板（例えば大建工業（株）製の商品名「ダイライト」）からなることが望ましいが、その他に珪酸カルシウム板、スラグ石膏板を用いてもよい。基材２２は、密度が例えば０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３、厚さが９〜１８ｍｍのものが用いられる。

上記不燃性塗膜２６は、気体遮蔽効果（ガスバリア効果）を有し、同効果を有する不燃性塗料を基材２２の表面に塗布することによって形成される。尚、不燃性塗膜２６の基材２２への密着性を高めるために、基材２２の表面に、下塗り塗料による下塗り塗膜を形成した後、その下塗り塗膜上に不燃性塗膜２６を形成することが望ましい。

上記不燃性塗膜２６（不燃性塗料）は、例えば塗料化に伴って水中で膨潤する膨潤性を有する層状粘土鉱物と、その固定用の樹脂とを備えてなる。すなわち、層状粘土鉱物としては、例えばバーミキュライトやベントナイト等の高い膨潤性を有する層状粘土鉱物（珪酸塩鉱物）が用いられる。この層状粘土鉱物の膨潤性は、例えば第十五改正日本薬局方の膨潤力試験で２０ｍｌ／２ｇ以上のものであることが望ましい。

不燃性塗料における層状粘土鉱物の組成比は、２０〜８０重量％であることが望ましい。２０重量％を下回ると、不燃性能が低下して機能が発揮されない一方、８０重量％を超えると、相対的に樹脂が入り難くなるためである。

一方、樹脂は、例えばアクリル系、ウレタン系、酢酸ビニル系、ポリビニルアルコール系等の樹脂が用いられる。この樹脂の組成比は、２０〜５０重量％であることが望ましい。２０重量％を下回ると、塗膜の強度が低くなり過ぎて塗膜が剥がれる一方、５０重量％を超えると、相対的に可燃物としての樹脂が増え過ぎ、不燃性を担保できなくなるためである。

その他、不燃性塗料には、増量剤や着色剤として、炭酸カルシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム等の無機粉体を０〜６０重量％程度加えてもよい。

不燃性塗料の塗布量は、例えば固形分で３０〜１５０ｇ／ｍ^２程度であればよく、設計に応じて適宜選択することができる。この塗布量が少な過ぎると、不燃性の効果が得られなくなり、多過ぎると塗布が困難になる。

この不燃性塗膜２６（不燃性塗料）が気体やガスを遮蔽するメカニズムについて概略的に図４により説明すると、図４（ａ）に示すように、粘土鉱物の粒子２８は多数の薄片成分が層状に重なっており、塗料化する際に水が加えられると、図４（ｂ）に示すように、塗料中で粘土鉱物粒子２８が吸水して膨潤し、薄片成分２９の層間が広がり、混合に伴って薄片成分２９（層）が他の薄片成分２９，２９間（層間）に入り込むようになる。この塗料を基材２２の表面（及び裏面）に塗布してドライヤーで乾燥すると、図４（ｃ）に示すように、薄片成分２９，２９間（層間）が収縮して狭くなり、粒子２８，２８，…同士の薄片成分２９が入り込んで噛み合うようになり、その状態が樹脂により固定され、図４（ｃ）に矢印にて示すように可燃性の高温ガスが粒子２８，２８間を透過しようとしても、噛み合わさった薄片成分２９，２９，…により遮蔽され、気体遮蔽効果が得られるようになる。この不燃性塗膜２６は水がかかっても破壊されることはない。

したがって、上記実施形態においては、各軒裏天井材２１の基材２２の表面に設けられている不燃性塗膜２６は、塗料化に伴って水中で膨潤する膨潤性を有する層状粘土鉱物と樹脂とを備え、層状粘土鉱物が塗料化に伴い水中で膨潤して層間が広がり、その状態で層同士が噛み合って樹脂により固定され、気体遮蔽効果が得られる。このことにより気体遮蔽効果を有する強固な不燃性塗膜２６が容易に得られる。このような気体遮蔽効果を有する不燃性塗膜２６が各軒裏天井材２１の基材２２の表面に設けられているので、その軒裏天井材２１が施工されて軒裏天井構造が形成された場合、火災等の炎に軒天井の表面が曝されて、高温のガスが軒裏天井材２１の表面からそれを直接的に透過して軒裏空間５に進入しようとしても、その高温ガスは基材２２（軒裏天井材２１）の表面側で不燃性塗膜２６によって遮蔽されることになる。その結果、高温のガスの軒裏空間５への進入が抑制され、その軒裏空間５の温度の上昇を抑えることができる。

そして、軒裏天井材２１は、基材２２の表面に不燃性塗膜２６を形成しただけのものであるので、そのコストが高くなることはなく、軒裏天井構造への施工も容易となる。

また、軒裏天井材２１の基材２２が火山性ガラス質複層板であると以下の作用効果が得られる。すなわち、この基材２２がセメント系や珪酸カルシウム系の板材であると、これらの板材は、自由水や結合水を含んでいるので、それら自由水や結合水が火災時の加熱に伴って蒸発し急速に収縮することで、割れが発生する可能性がある。これに対し、火山性ガラス質複層板はセメント系や珪酸カルシウム系の板材とは異なり、熱収縮に強いロックウール繊維を主成分とし、自由水や結合水も少ないため、割れの発生、或いは収縮が生じ難くなる。このことで、割れや収縮等に起因して表面側の不燃性塗膜２６に亀裂が入ったり剥がれ落ちたりする可能性が極めて低くなり、不燃性塗膜２６による気体遮蔽効果を確実にかつ安定して発揮させることができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、軒裏天井材２１の基材２２の表面側に不燃性塗膜２６を形成しているが、この基材２２の表面側に不燃性塗膜２６を形成するだけでなく、加えて基材２２の裏面、すなわち軒裏天井構造の施工時に軒裏空間５に位置する側にも、表面と同様の不燃性塗料を塗布して不燃性塗膜２６を形成するようにしてもよい。こうすれば、軒裏天井材２１の表裏両側で気体遮蔽効果が得られて、火災時の高温のガスの軒裏空間５への進入をさらに確実に抑制することができる。

次に、具体的に実施した実施例について説明する。

（実施例）
膨潤性を有する層状粘土鉱物（珪酸塩鉱物）として、ベントナイト及びバーミキュライト５０重量％と、固定用の樹脂としてアクリル樹脂を３５重量％とに、無機粉体として炭酸カルシウムを１５重量％添加し、水を加えて塗料（不燃性塗料）を調合した。この調合した不燃性塗料を、基材としての厚さ１２ｍｍで密度０．６±０．０６ｇ／ｃｍ^３の火山性ガラス質複層板（大建工業（株）製の商品名「ダイライト」）の表面にフローコーターを用いて固形分で４０ｇ／ｍ^２塗布して不燃性塗膜を形成し、実施例のサンプルを得た。

（比較例）
また、同様の基材のみのもの（表面に不燃性塗膜が形成されていないもの）を比較例のサンプルとした。

（コーンカロリーメータによる発熱試験）
上記実施例及び比較例の各サンプルに対し、コーンカロリーメータによる２０分の発熱試験を行った。この試験は、ＩＳＯ５６６０基準による試験であり、判定基準として、総発熱量８ＭＪ／ｍ^２以下となる時間が不燃材料、準不燃材料及び難燃材料のレベルに応じてそれぞれ２０分、１０分及び５分とされている。その結果を図５に示す。

この試験結果を見ると、実施例及び比較例のいずれでも、コーンカロリーメータによる２０分の発熱試験で総発熱量８ＭＪ／ｍ^２以下であり、不燃材料に合格している。但し、比較例は、総発熱量７．５ＭＪ／ｍ^２であるが、基材にバラツキがあると、総発熱量８ＭＪ／ｍ^２以下の基準に合格できない可能性がある。

これに対し、実施例は、総発熱量２．９ＭＪ／ｍ^２であり、バラツキがあっても十分に余裕を持って合格でき、安定した不燃性能を得ることができることが判る。すなわち、層状粘土鉱物が基材表面にガスバリア性の高い不燃性塗膜を形成するため高温ガスが基材を透過して裏面に抜け難くなり、このことによって総発熱量が抑えられていることが裏付けられている。

本発明は、火災時に高温のガスが軒裏天井材の表面からそれを直接的に透過して軒裏空間に進入しようするのを基材表面側で不燃性塗膜により遮蔽して軒裏空間の温度の上昇を抑えることができ、コストダウン及び施工性の向上と軒裏天井構造の耐火性の向上とを図ることができるので、極めて有用である。

５ 軒裏空間
１５ 換気口装置
２１ 軒裏天井材
２２ 基材
２６ 不燃性塗膜

Claims (4)

1. 建物の軒裏に施工される軒裏天井材であって、
   表面が建物の軒裏空間と反対側に位置する側に配置され、火山性ガラス質複層板からなる基材と、
   上記基材の表面に設けられ、気体遮蔽効果を有する不燃性塗膜と、を備え、
   上記不燃性塗膜が軒裏空間と反対側に位置して、該不燃性塗膜により建物外部からの高温ガスが該基材の表面側で遮蔽されるように構成されていることを特徴とする軒裏天井材。
2. 請求項１において、
   上記基材の表面と上記不燃性塗膜との間には、下塗り塗料による下塗り塗膜が形成されていることを特徴とする軒裏天井材。
3. 請求項１又は２において、
   不燃性塗膜は、塗料化に伴って水中で膨潤する膨潤性を有する層状粘土鉱物と樹脂とを備えてなることを特徴とする軒裏天井材。
4. 請求項１〜３のいずれか１つの軒裏天井材が施工されたことを特徴とする軒裏天井構造。

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