JP6439956B2 - 断熱材、収容体入り断熱材、防火扉及び間仕切壁 - Google Patents

Description

本発明は、断熱材に関する。より詳しくは、本発明は、火災時に発生する熱を吸収可能な断熱材に関する。

建築物に防火区画を設けることにより、火災時の内部延焼を防止することが行われている。防火区画の面積の多くは、防火壁が占めている。防火壁は、６０分間にわたり、火災が発生した区域（火災区域）からの火煙の流出を防止し、非火災区域の温度上昇及び発火を抑制する、火災時の断熱性を有している。しかし、一般に設置されるボード型防火壁の主材料は、石膏ボードであるため重くて厚い。一般的なボード型防火壁の厚みは１１５ｍｍ前後もある。このため、建築物の防火区画の施工性や意匠性を向上させる観点から、石膏ボード製の防火壁に代えて、スチールやアルミニウムなどの金属製の簡易間仕切壁を設置するニーズがある。

一般的な金属製簡易間仕切壁の厚みは５０ｍｍ〜８０ｍｍ程度であり、薄くて軽いというメリットがある一方、火災時の断熱性に劣るというデメリットがある。この火災時の断熱性を向上させるために、金属製簡易間仕切壁の中空構造内に断熱材を装填することが行われている（特許文献１）。このような断熱材として、ロックウール系断熱材が使用された場合、その火災時の断熱性はある程度向上するものの、必ずしも充分とはいえない。

また、金属製の防火扉（防火戸）についても、金属製簡易間仕切壁と同様に、さらなる火災時の断熱性の向上が望まれている。防火区画の主要な開口部に設置された鋼鉄製の防火扉は、自動閉鎖機構を有している。しかし、防火扉が閉鎖していても、火災が勢いを増すと、防火扉自体を媒介にして、火災面（火災が生じている側の面）側の熱が輻射や対流等により非火災面（火災が生じていない側の面）側へ伝えられてしまう。防火扉が閉鎖しているにもかかわらず、熱を受けた非火災面側の可燃物が着火し、火災面側から非火災面側へ延焼する危険性が高まる。

特開２０００−１０４３６５号公報

図１は、従来のロックウール系の断熱材を５０ｍｍの厚みで２枚の鋼板（３００ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍ）の間に装填し、一方の鋼板（加熱面）に対してＩＳＯ８３４に規定されている標準加熱曲線にしたがって入射熱を６０分間にわたって加えたときの、他方の鋼板（非加熱面）の温度変化をモニターした結果である。非加熱面温度は、延焼防止の基準値（加熱前温度＋１４０℃）より高い値を示しており、従来の断熱材の火災時の断熱性が十分ではないことが分かる。

本発明は、上記事情に鑑み、従来の断熱材よりも火災時の断熱性に優れた断熱材を提供する。

上記の目的を達するために、本発明は以下の手段を提供している。
本発明の断熱材は、自由水が含まれた多孔質材を有することを特徴とする。
多孔質材に含まれている自由水が火災時に発生する熱を受けて徐々に蒸発して拡散することによって、効率良く気化熱を奪うことができるため、軽量であるにもかかわらず断熱材が設置された防火扉や間仕切壁などの非火災面側の温度上昇を長時間にわたって抑制することができる。この結果、断熱材の火災時の断熱性が従来品よりも向上する。

本発明の断熱材には、ミョウバンが含まれていることが好ましい。
前記断熱材にミョウバンが含まれることにより、長時間に亘る火災時の熱を受けて前記自由水の大部分が前記多孔質材から蒸発した後、ミョウバンに内在する結晶水が火災の熱を吸収して徐々に蒸発し、断熱材から気化熱を奪うことが可能となる。この結果、本発明の断熱材の火災時の断熱性がより長時間に亘って発揮されうる。

本発明の断熱材には、マイカ（雲母）が含まれていることが好ましい。
前記断熱材に含まれるマイカが火災時の輻射熱（輻射線）を反射して、断熱材の温度上昇を緩和することができる。この結果、本発明の断熱材の火災時の断熱性がより長時間に亘って発揮されうる。

本発明の断熱材において、前記自由水の質量（ｇ）を前記多孔質材の容積（ｃｍ^３）で除算した比（ｇ／ｃｍ^３）が、０．０４〜０．３０であることが好ましい。
前記比が０．０４以上であることにより、自由水が火災時熱を充分に吸収し、延焼防止性能が一層向上する。
前記比が０．３０以下であることにより、自由水が多孔質材に充分に保持され、余剰な水を少なくする又は無くすことができるため、断熱材の運搬や防火扉への装填等の取り扱いがより容易になる。
ここで、前記多孔質材の容積とは、「ＪＩＳ Ａ ５００７ ５．２．２」 試験方法にあるように、多孔質材を落差をつけないで、かつ、大小粒が分離しないように静置したときに占める体積を意味する。したがって、多孔質材そのものの構成物質が空間中に占める真の大きさではない。

本発明の断熱材は、従来の断熱材よりも火災時の断熱性に優れるため、防火扉等の中空構造内に装填することにより、優れた延焼防止性能を発揮する。

従来のロックウール系断熱材を装填したスチール製簡易間仕切壁の火災時における断熱性を示す結果である。 本実施形態の断熱材を装填したスチール製簡易間仕切壁の火災時における断熱性を示す結果である。 比較例２の断熱材を装填したスチール製簡易間仕切壁の火災時における断熱性を示す結果である。

以下、好適な実施の形態に基づいて本発明を説明する。

本実施形態の断熱材は、多孔質材と自由水との混合物であり、多孔質材及び自由水以外の材料を含んでいてもよい。本実施形態の断熱材において、自由水は多孔質材に含まれた状態にある。即ち、多孔質材の多孔質構造に自由水が保持されている。多孔質材と自由水とは均一に混合されていることが好ましい。例えば、均一に混合された状態の断熱材が、袋、箱、容器等の収容体に詰められた形態であると、断熱材をより容易に取り扱うことができる。

断熱材に含まれる多孔質材は、自由水を保持可能な多孔質構造を有する軽量な材料（軽量骨材）であることが好ましい。このような多孔質材としては、例えば、パーライト、バーミキュライト、シラスバルーン、珪藻土、中空ガラスバルーン等が挙げられる。これらの多孔質材のうち、自由水の保持力に優れるパーライトを用いることがより好ましい。使用する多孔質材の形態は特に制限されないが、好ましくは１０μｍ〜１ｃｍ程度、より好ましくは１０μｍ〜３ｍｍ程度、さらに好ましくは１０μｍ〜１ｍｍ程度の粒径の粒状又は礫状の形態であることが好ましい。

多孔質材の嵩比重（嵩密度）（単位：ｇ／ｃｍ^３）は特に制限されないが、例えば、０．０３５〜０．５５が好ましく、０．０４０〜０．１５がより好ましく、０．０５０〜０．１がさらに好ましい。
嵩比重が０．０３５以上であると、多孔質材の構造的強度を充分に維持することができる。一方、嵩比重の上限値は、自由水を多く保持し、多孔質材の重量を軽くする観点から、小さい方が好ましい。この観点から、嵩比重の上限値は０．５５程度が適当である。これよりも大きな嵩比重であると、自由水の保持力又は保持量が低下する可能性がある。

本実施形態の断熱材が有する多孔質材の嵩比重は、ＪＩＳ Ａ５００７-１９７７の「５． 試験」の方法に基づいて、気乾状態の多孔質材を所定容積の容器に注ぎ、その質量を測定することにより求めることができる。

また、使用するパーライト等の多孔質材の平均粒径（粒度）は特に制限されないが、断熱材の火災時の断熱性を向上させる観点から、前記平均粒径は５０μｍ〜２０００μｍが好ましく、９０μｍ〜１０００μｍがより好ましく、２００μｍ〜７５０μｍが最も好ましい。前記平均粒径が１０μｍより小さい場合には粒子径が小さすぎて火災時に発生する熱により自由水が蒸発して拡散する速度が速くなりすぎるおそれがある。このため、壁面、天井面、扉などに本実施形態の断熱材を使用した場合に非火災面側の温度上昇抑制効果が十分でないおそれがある。

本明細書および特許請求の範囲において、パーライト等の粒状の多孔質材の平均粒径（粒度）は、ＪＩＳ Ｚ８８０１−１：２００６（試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい）により、粒子をふるい分けることによって求めることができる。

本実施形態の断熱材には、１種の多孔質材だけが含まれていてもよいし、２種以上の多孔質材が含まれていてもよい。

断熱材に含まれる自由水は、結晶水とは明確に区別される水であり、断熱材中を比較的自由に拡散することができる状態にある水である。一方、結晶水とは、結晶中に一定の割合で結合している水であり、結晶を構成する分子やイオンと共有結合を作らずに存在する水である。このような結晶水を有する結晶としては、後述するミョウバン等の金属元素を含む塩が挙げられる。結晶水は、高温で加熱される等の外部エネルギーが加わらない限り、結晶から自由に脱離することはなく、断熱材中を自由に拡散することはない。

本実施形態の断熱材において、少なくとも一部の自由水は、多孔質材の多孔質構造中に保持されていることが好ましく、自由水の全部が多孔質構造中に保持されていることがより好ましい。自由水の少なくとも一部又は全部が多孔質材に保持されていることにより、断熱材の取り扱いが容易になる。具体的には、当該断熱材を運搬することや、防火扉等の内部に装填することがより容易である。

本実施形態の断熱材に含まれる自由水は、火災時に加熱されると、断熱材から気化熱を奪いながら徐々に蒸発するため、長時間（例えば１時間以上）に亘り断熱材の温度上昇を抑制する。この際、自由水が徐々に蒸発することが重要である。断熱材に保持されていない余剰な水（余剰水）が断熱材と混合されていたとしても、余剰水は火災時の熱によって短時間のうちに蒸発してしまうため、断熱材の火災時の断熱性に寄与する程度は、断熱材に保持された自由水に比べて少ない。

なお、多孔質材が保持しきれていない自由水（余剰水）が断熱材と混合されている場合、余剰水が流出して失われないように、例えば、断熱材の収容体としての袋中に、断熱材及び余剰水を収容してもよい。収容体は、余剰水を保持する目的だけに用いられるのではない。収容体の使用目的は特に制限されず、例えば、粉状の断熱材の取り扱い性を向上させる目的、断熱材から自由水が蒸発することを抑制する目的等においても用いることができる。

前記収容体としては、断熱材を収容することができるものであれば、袋以外にも任意に使用することができる。前記収容体の形状としては、例えば、箱状、筒状、球状、不定形状等が挙げられる。前記収容体を構成する材料としては、例えば、鉄、ステンレス、合金等の金属、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂が挙げられる。これらの材料のうち、塩化ビニル樹脂又はポリエステル樹脂を用いることにより、軽量化できるとともに火災時以外の通常時において断熱材からの水蒸気の拡散を抑制することができる。前記合成樹脂の表面にはアルミニウム又は酸化アルミニウムを蒸着させることにより、火災時以外の通常時において断熱材からの水蒸気の拡散をさらに抑制することができる。

前記収容体の体積１ｃｍ^３に対する収容体の表面積（ｃｍ^２）は、例えば、好ましくは０．１〜２．０、より好ましくは０．３〜１．１、最も好ましくは０．６〜０．７である。この範囲にあるとき、前記収容体に収容されている断熱材の火災時以外の通常時における自由水の揮発を効果的に抑制することができる。前記収容体の体積１ｃｍ^３に対する収容体の表面積（ｃｍ^２）が０．１未満の場合には壁または扉への装填が困難になるおそれがある。逆に前記表面積が２．０を超える場合には収容体に装填されている断熱材からの自由水の揮発量が多くなりすぎるおそれがある。
なお、前記収容体の体積とは、立体（当該収容体）が空間で占める大きさを意味する。

本実施形態の断熱材において、多孔質材の含有量は特に制限されないが、例えば６０〜８５容積％が好ましく、７０〜８０容積％がより好ましい。多孔質材の含有量が６０容積％未満であると、断熱材に空隙が形成される場合がある。多孔質材の含有量が８５容積％を超えると、断熱材の重量が重くなり過ぎる場合がある。また、多孔質材の含有量が６０容積％以上であると断熱材中に充分な量の自由水を保持することができる。ここで、多孔質材の容積とは、「ＪＩＳ Ａ ５００７ ５．２．２」 試験方法にあるように、多孔質材を落差をつけないで、かつ、大小粒が分離しないように静置したときに占める体積を意味する。したがって、多孔質材そのものの構成物質が空間中に占める真の大きさではない。よって、多孔質構造内に含有される自由水の多少は、上記の多孔質材の容積には影響しない。

本実施形態の断熱材において、多孔質材１０００ｃｍ^３に対する自由水の含有量は特に制限されないが、例えば４０ｇ〜３００ｇが好ましく、４０ｇ〜２００ｇがより好ましく、４５ｇ〜１００ｇがさらに好ましく、５０ｇ〜７５ｇが特に好ましい。自由水の前記含有量が４０ｇ以上であると、断熱材が火災時に加熱された場合にその温度上昇を１時間以上に亘り充分に抑制することができる。自由水の前記含有量が３００ｇ以下であると、火災時以外の平常時において、自由水が多孔質材内に安定に保持され、多孔質材から自由水の一部が漏出することを防ぐことができる。

本実施形態の断熱材において、多孔質材の含有量及び自由水の含有量は特に制限されないが、前記自由水の質量（ｇ）を前記多孔質材の容積（ｃｍ^３）で除算した比（ｇ／ｃｍ^３）が、０．０４〜０．３０であることが好ましく、０．０４５〜０．２がより好ましく、０．０４５〜０．１がさらに好ましく、０．０５〜０．０７５が特に好ましい。
前記比が０．０４以上であることにより、自由水が火災時熱を充分に吸収し、延焼防止性能が一層向上する。
前記比が０．３０以下であることにより、自由水が多孔質材に充分に保持され、断熱材の取り扱いがより容易になる。

本実施形態の断熱材が有する多孔質材に含有された自由水の量は、ＪＩＳ Ａ１１２５：２００７の「５．試験方法」及び「６．計算」に基づいて測定することができる。
本実施形態の断熱材が有する多孔質材の容積は、ＪＩＳ Ａ５００７-１９７７の「５． 試験」の方法に基づいて、気乾状態の多孔質材をメスシリンダー等に注いで測定することができる。なお、１リットルは１０００ｃｍ^３に換算される。

本実施形態の断熱材は、多孔質材及び自由水に加えて、ミョウバン又はマイカ（雲母）を含んでいてもよい。ミョウバンとしては、化学式「Ｍ^ＩＭ^ＩＩＩ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ」で表されるものが好ましい。前記化学式中、Ｍ^Ｉは１価の陽イオンを表し、Ｍ^ＩＩＩは３価の陽イオンを表す。好適なミョウバンの具体例として、例えばカリウムアルミニウムミョウバン（ＡｌＫ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、鉄ミョウバン、鉄アンモニウムミョウバン、クロムミョウバン等が挙げられる。これらのうち、カリウムアルミニウムミョウバンがより好ましい。

ミョウバン及びマイカは従来から耐熱材として使用される材料であり、このような従来の耐熱材を本実施形態の断熱材に加えることにより、従来の耐熱材が有する耐熱特性を本実施形態の断熱材に付与することができる。

ミョウバンを用いることにより、断熱材が火災時に発生した熱にさらされて自由水が蒸発した後にミョウバン中の結晶水が脱離してさらに気化熱を奪うことにより、壁面、天井面、扉などに使用された本実施形態の断熱材が、非火災面側の温度上昇をより効果的に抑制することができる。カリウムアルミニウムミョウバンは単位質量あたりの結晶水が多いため、これを断熱材に混合して用いることにより、さらに効率よく非火災面の温度上昇を抑制することができる。

マイカを用いることにより、火災時の輻射熱（輻射線）を断熱材中のマイカが反射して、断熱材の温度上昇を緩和することができる。

本実施形態の断熱材に混合させるマイカの平均粒子径（平均的な大きさ）は、好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ〜７ｍｍ、最も好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍである。この範囲にあるとき、火災時の輻射熱を効果的に反射することができ、非火災面側の温度上昇をより効果的に抑制することができる。
マイカの平均粒子径が０．１ｍｍ未満の場合には火災時の輻射熱を反射する効果が十分ではなく、逆に１０ｍｍを超える場合には、マイカが断熱材中に偏在してしまうため、火災時の輻射熱を反射する効果が十分でない。

本実施形態のマイカ等の熱反射材の平均粒子径（平均的な大きさ）は、ＪＩＳ Ｚ８８０１−１：２００６（試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい）により、粒子をふるい分けることによって求めることができる。

本実施形態の断熱材は、結晶水を含有する金属元素を含む塩（以下、結晶水含有金属塩と呼ぶ。）を含んでいてもよい。前述したミョウバンは、この結晶水含有金属塩の一つとして分類される。このような結晶水含有金属塩の具体例としては、例えば、ＫＡｌ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ、ＦｅＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４・Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３・２４Ｈ_２Ｏ等のミョウバン、Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏ、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、ＺｎＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、ＮｉＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、Ｎａ_２ＳＯ_３・７Ｈ_２Ｏ、ＣｏＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ、ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３・５Ｈ_２Ｏ、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、ＦｅＳＯ_４（ＮＨ_２）ＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ、ＭｇＳＯ_４・５ＭｇＯ・８Ｈ_２Ｏ、Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３・１８Ｈ_２Ｏ等の硫酸塩、Ｎａ_３ＰＯ_４・１２Ｈ_２Ｏ、Ｎａ_４Ｐ_２Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ等のリン酸塩、ＮａＢ_４Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ等のホウ酸塩、Ｎａ_２ＣＯ_３・１０Ｈ_２Ｏ等の炭酸塩、Ａｌ（ＮＯ_３）_３・９Ｈ_２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ_３）_２・６Ｈ_２Ｏ、Ｃｏ（ＮＯ_３）・６Ｈ_２Ｏ等の硝酸塩等が挙げられる。これらの塩は２種以上を併用してもよい。

本実施形態の断熱材が結晶水含有金属塩を含む場合、その断熱材において、多孔質材と結晶水含有金属塩との好適な含有割合としては、例えば、多孔質材１００質量部に対して、結晶水含有金属塩の含有割合は好ましくは３０〜２００質量部、より好ましくは５０〜１７０質量部、最も好ましくは１１０〜１５０質量部である。この範囲にあるとき、火災時に発生した熱にさらされて結晶水含有金属塩としてのミョウバンが融点を超えて流動した場合に、重力によって壁、天井又は扉などからミョウバンが漏出することを抑制することができる。結果として、非火災面側の温度上昇をより効果的に抑制することができる。結晶水含有金属塩が３０質量部未満の場合には火災時に発生した熱にさらされた場合の非火災面側の温度上昇を抑制する効果について、結晶水含有金属塩は殆ど寄与せず、逆に２００質量部を超える場合には火災時に発生した熱により結晶水含有金属塩としてのミョウバンが流動化した場合に、当該ミョウバンが重量によって漏出してしまうおそれがある。

＜断熱材の使用例＞
本実施形態の断熱材の具体的な用途としては、例えば防火扉（防火戸）や簡易間仕切壁等の内部に装填する用途が挙げられる。具体的には、例えば、断熱材が詰められたポリエチレン等の樹脂製の袋（以下、耐火袋と呼ぶ。）を防火扉の内部に装填する構成が挙げられる。この場合、防火扉の構造は特に制限されないが、例えば２枚の鋼板（幅８７１ｍｍ×長さ２１０３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ〜１．６ｍｍ）が防火扉の主要な２面（表側面および裏側面）を構成し、扉の厚み（即ち、２枚の鋼板の間隔）が約４０〜８０ｍｍである、中空構造が挙げられる。この中空構造の中に詰める芯材として、前記耐火袋を使用することができる。

前記耐火袋の構成材料は特に制限されず、例えば、前述した樹脂の他、ガラス繊維、金属繊維等を用いることもできる。また、前記耐火袋と同様に、前記断熱材を収容する収容体として箱を用いることもできる。前記断熱材を収容する収容体は、前記断熱材を密閉可能な容器であることが好ましい。前記収容体の構成材料は特に制限されず、樹脂、ガラス、金属等が挙げられる。

断熱材が芯材として使用された防火扉は、火災時に表面側が熱せられた場合、内部の多孔質材に吸収された自由水が火災時に発生する熱を受けて徐々に蒸発して拡散することによって、効率良く気化熱を奪うことができる。このため、断熱材は軽量であるにもかかわらず、断熱材が設置された防火扉の非火災面側の温度上昇を長時間にわたって抑制することができる。この結果、防火扉の裏面側へ火災の熱が伝導され難くなり、防火扉の裏面側へ火災が拡大することを防ぐとともに、防火扉の裏面側の避難者を火災の熱から保護することができる。

本実施形態の断熱材を装填した金属製間仕切壁は、十分な火災時の断熱性を有する。その外観は従来の金属製間仕切壁と変わらないため、建築物の意匠的な設計が容易である。また、当該金属製間仕切壁の厚みを従来よりも薄くし、軽量化することができる。したがって、従来のボード型防火壁に代えて、本実施形態の断熱材を装填した金属製間仕切壁を設置することにより、防火区画の有効面積を増大させることができる。また、従来のボード型防火壁の施工期間よりも短い施工期間で設置することができる。金属製間仕切壁は薄くて軽く、意匠的にも優れるため、建物内における配置を設計するうえで、自由度が大きい。例えば１００ｍ^２以内に複数の金属製間仕切壁を細かく配置することが可能である。また、従来の金属製簡易間仕切壁に代えて、本実施形態の断熱材を装填した金属製間仕切壁を設置することにより、火災時の内部延焼をより効果的に抑制することができる。なお、本実施形態の断熱材を装填する間仕切壁や防火扉等の材質および形状は特に制限されず、従来の金属製簡易間仕切壁や防火扉の内部に容易に装填することができる。また、本実施形態の断熱材によって鉄骨造を被覆することにより、当該鉄骨造の火災時の断熱性を向上させることもできる。その他、本発明の断熱材の用途として、防火区画の区画貫通部分の充填、建築物の断熱及び／又は防音、パイプラインの断熱、重油タンクの保温等が挙げられる。

［実施例１］
多孔質材であるパーライトを１２０ｇと、結晶水含有金属塩であるカリウムアルミニウムミョウバンを１６０ｇと、自由水である水を１２０ｇと、をポリエチレン製の袋に入れて均一に混合し、自由水が殆ど全てパーライトに吸水された状態の断熱材を得た。この断熱材が入ったポリエチレン製の袋を、中空構造を有する防火扉に見立てたスチール製の間仕切りパネルの内部に、芯材として装填した。
使用した間仕切りパネルの表面および裏面を構成する２枚の鋼板の厚みは０．５ｍｍであり、２枚の鋼板の離間距離（パネルの厚み）は約５０ｍｍであった。
作製した間仕切りパネルの表側面に対して、ＩＳＯ８３４に規定されている標準加熱曲線にしたがって入射熱を６０分間にわたって加えた耐火試験を行った。このときの間仕切りパネルの裏面（非加熱面）の温度変化をモニターした結果を図２に示す。

図２の実施例１の結果は、１時間以上の入射熱が表面の鋼板に加えられた後においても、裏面の鋼板の温度は約９０℃に留まっていることを示している。延焼のリスクがあると言われる基準温度（加熱前温度＋１４０℃）を大きく下回っている。
この結果から、実施例１の間仕切りパネルは、充分な火災時の断熱性及び延焼防止性能を有していることが分かる。

［比較例１］
実施例１の断熱材に代えて、従来のロックウール系断熱材を芯材として使用した以外は、実施例１と同様に間仕切りパネルを作製し、耐火試験を行った。この結果を図１に示す。

図１の比較例１の結果は、入射熱が４００秒間加えられた頃に、裏面の鋼板の温度が徐々に上昇し、さらに加熱開始後１２００秒間頃に勢いを増して上昇し、１４００秒後頃に基準温度を超えたことを示している。加熱開始後１時間頃には、２７０℃近くに達している。

［比較例２］
実施例１の断熱材に代えて、パーライト１００質量部、ミョウバン１００質量部、マイカ３０質量部を均一に混合し、自由水を使用せずに調製した混合物である、比較例の断熱材を芯材として使用した以外は、実施例１と同様に間仕切りパネルを作製し、耐火試験を行った。この結果を図３に示す。

図１〜図３の結果から明らかなように、本発明にかかる実施例１の断熱材は、従来の断熱材よりも延焼防止性能に優れる。

さらに、以下の表に示す構成を有する断熱材を調製し、上記実施例１と同様の間仕切りパネルを作製し、実施例１と同様に耐火試験を行った。これらの評価結果を表１〜７に併記する。

作製した間仕切りパネルの表側面に対して、ＩＳＯ８３４に規定されている標準加熱曲線にしたがって入射熱を６０分間にわたって加えた耐火試験を行った。この耐火試験において、間仕切壁の裏面（非加熱面）の温度をモニターし、加熱前の温度を基準として、加熱時に基準温度から更に１４０℃を超えて高くなった試験例の断熱材を不良、基準温度からの上昇を１４０℃以下に抑えた試験例の断熱材を良好、基準温度からの上昇を１４０℃よりも充分低く抑えた試験例の断熱材を優秀と評価した。

また、耐火試験中に断熱材から自由水が激しく流出した試験例を不良（×）、少し流出した試験例を普通（△）、殆ど流出しなかった試験例を優秀（○）と評価した。

表１〜７に示す各材料は、以下の通りである。
・多孔質材の種類：Ａ１…パーライト、Ａ２…バーミキュライト、Ａ３…シラスバルーン、Ａ４…珪藻土、Ａ５…炭酸カルシウム、Ａ６…珪砂
・塩類の種類：Ｂ１…カリウムアルミニウムミョウバン、Ｂ２…鉄ミョウバン、Ｂ３…アンモニウム鉄ミョウバン、Ｂ４…硫酸カルシウム二水和物、Ｂ５…リン酸アルミ、Ｂ６…水酸化アルミニウム、Ｂ７…酢酸ナトリウム
・熱反射材の種類：Ｃ１…マイカ、Ｃ２…酸化チタン粒子（平均粒子径：０．２８μｍ）、Ｃ３…鉄粉（平均粒子径：１０μｍ）
・収容体の種類：Ｄ１…塩ビフィルム（厚み：７５μｍ）、Ｄ２…ポリエチレンフィルム（厚み：１２μｍ）

試験例Ｎｏ．３〜６及び１６〜１９の評価結果から、パーライトの平均粒子径が５０μｍ〜２０００μｍの条件において、耐火試験の評価及び自由水流出の評価が優秀であることが明らかである。

試験例Ｎｏ．７の結果から、自由水を含まない断熱材の耐火試験の評価結果は不良であることが明らかである。
試験例Ｎｏ．３及び８〜１５の評価結果から、多孔質材１０００ｃｍ^３に対する自由水の質量の比は、４０ｇ〜３００ｇが好ましく、４５ｇ〜１００ｇがより好ましく、５０ｇ〜７５ｇがさらに好ましい。
試験例Ｎｏ．３及び８〜１５の評価結果から、（自由水の質量／多孔質材の容積）の比は、０．０４〜０．３０が好ましく、０．０４５〜０．１０がより好ましく、０．０５〜０．０７５がさらに好ましい。

試験例Ｎｏ．３及び２０〜２４の評価結果から、パーライト以外の多孔質材として、バーミキュライト、シラスバルーン及び珪藻土を用いた場合にも、耐火試験の評価及び自由水流出の評価が優れていることが明らかである。一方、試験例２３の炭酸カルシウム、及び試験例２４の珪砂は、便宜上多孔質材の欄に記載しているが、実際は多孔質材ではないため、自由水の保持力が著しく劣り、耐火試験において自由水を短時間で失ってしまうことが分かった。

試験例Ｎｏ．２５〜３２の評価結果から、結晶水を有する塩類であるカリウムアルミニウムミョウバンの、多孔質材１０００ｃｍ^３に対する含有量は、１６ｇ〜１１０ｇが好ましく、２７ｇ〜９３ｇがより好ましく、６０ｇ〜８２がさらに好ましい。また、多孔質材１００重量部に対する、結晶水を有する塩類の含有量は、３０〜２００重量部が好ましく、５０〜１７０重量部がより好ましく、１１０〜１５０重量部がさらに好ましい。
結晶水を有する塩類の含有量が少な過ぎると、長時間に亘り加熱されて自由水が失われた後の断熱性が劣る。一方、結晶水を有する塩類の含有量が多過ぎると、耐火試験中に結晶水を有する塩類の流動性が増加することにより断熱材から流出してしまい、断熱性が劣ることが分かった。

試験例Ｎｏ．３及び３３〜３８の評価結果から、カリウムアルミニウムミョウバン以外の結晶水を有する塩類として、鉄ミョウバン、アンモニウム鉄ミョウバン、硫酸塩、リン酸塩を用いた場合にも、耐火試験の評価及び自由水流出の評価が優秀又は良好であることが明らかである。一方、試験例３７の水酸化アルミニウム、及び試験例３８の酢酸ナトリウムは、結晶水を有さない塩類であるため、火災時の断熱性の向上には殆ど寄与せず、むしろ自由水が断熱材から流出することを促進してしまうことが分かった。

試験例Ｎｏ．３及び３９〜４４の評価結果から、熱反射材であるマイカの、多孔質材１０００ｃｍ^３に対する含有量は、１０ｇ〜６０ｇが好ましく、１５ｇ〜３０ｇがより好ましい。
熱反射材であるマイカの含有量が少な過ぎると、断熱材へ侵入する輻射熱を反射する程度が少ないため、火災時の断熱性に劣ると考えられる。一方、熱反射材であるマイカの含有量が多過ぎると、火災時の断熱性が劣ることが分かった。熱反射材が多すぎると火災時の断熱性が低下する理由は不明であるが、熱反射材であるマイカが多過ぎると、間仕切りパネルの加熱された表面から裏面への熱伝導体として機能してしまうことが、理由の一つとして推測される。

試験例Ｎｏ．３及びＮｏ．４５〜５１の評価結果から、熱反射材であるマイカの大きさは、０．１ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ〜１５ｍｍがより好ましく、１．０ｍｍ〜１０ｍｍがさらに好ましい。
熱反射材の大きさが小さ過ぎると、断熱材へ侵入する輻射熱を反射する程度が少ないため、火災時の断熱性に劣ると考えられる。一方、熱反射材は１５ｍｍ程度の大きさであっても、６ｍｍ程度の大きさの場合と評価は同じであった。

本試験で用いた熱反射材であるマイカの平均粒径は、ＪＩＳ Ｚ８８０１−１：２００６（試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい）により、粒子をふるい分けることによって求めることができる。

試験例Ｎｏ．５２の酸化チタン粒子、及び試験例Ｎｏ．５３の鉄粉を熱反射材として用いた条件においては、耐火試験の評価が劣っていた。この結果から、マイカが熱反射材として優れていることが理解される。

試験例Ｎｏ．３、及び試験例Ｎｏ．５４〜６０の評価結果から、収容体の単位体積当たりの表面積（ｃｍ^２／ｃｍ^３）は、０．０５〜２．０が好ましく、０．０１〜１．５がより好ましく、０．６〜１．１がさらに好ましい。前記表面積が２．０よりも大きいと、耐火試験時の自由水の流出が多く、火災時の断熱性に劣ることが明らかである。
なお、本試験において、各試験例の前記表面積の大小は、収容体としての袋の大きさを変更することにより調整した。

試験例Ｎｏ．６１の評価結果から、塩化ビニル製シート以外の収容体の材料として、ポリエチレン製シートからなる収容体を用いた場合にも、耐火試験の評価及び自由水流出の評価が優れていることが明らかである。

試験例Ｎｏ．６２の評価結果から、多孔質材を用いず、単に自由水だけを収容体としての袋に充填した構成では、耐火試験の初期段階で、加熱により収容体から自由水の殆ど全てが流出及び蒸発するため、耐火試験の評価及び自由水流出の評価が劣っていた。

上記の試験例５６および試験例Ｎｏ．６０は比較例である。
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

Claims (12)

1. 自由水が含まれた多孔質材を有し、前記自由水の質量（ｇ）を前記多孔質材の容積（ｃｍ^３）で除算した比（ｇ／ｃｍ^３）が、０．０４〜０．３０であり、前記多孔質材がパーライトである断熱材と、収容体とを有し、
   前記断熱材は前記収容体に詰められており、
   前記収容体の体積１ｃｍ ^３ に対する前記収容体の表面積が０．１〜２．０ｃｍ ^２ であることを特徴とする収容体入り断熱材。
2. 前記断熱材は、さらにミョウバンを有することを特徴とする請求項１に記載の収容体入り断熱材。
3. 前記断熱材に、マイカが含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の収容体入り断熱材。
4. 前記多孔質材の平均粒径が５０μｍ〜２０００μｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の収容体入り断熱材。
5. 前記断熱材における前記多孔質材の含有量が６０〜８５容積％であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の収容体入り断熱材。
6. 前記マイカの平均粒子径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の収容体入り断熱材。
7. 前記多孔質材１００質量部に対して、前記ミョウバンの含有割合が３０〜２００質量部であることを特徴とする請求項２に記載の収容体入り断熱材。
8. 前記収容体は、前記断熱材を密閉可能な容器であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の収容体入り断熱材。
9. 前記収容体に、前記多孔質材に保持されていない余剰水が収容されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の収容体入り断熱材。
10. 前記収容体は、合成樹脂製の袋であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の収容体入り断熱材。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の収容体入り断熱材が、中空構造の内部に装填されていることを特徴とする防火扉。
12. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の収容体入り断熱材が、中空構造の内部に装填されていることを特徴とする間仕切壁。

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