JP6480903B2

JP6480903B2 - 不燃積層材及び建築物

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Publication number: JP6480903B2
Application number: JP2016227203A
Authority: JP
Inventors: 公彦宮川; 豊田　兼昭; 兼昭豊田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: JP2017035898A

Description

本発明は、建築用パネルとして使用される不燃積層材に関する。

建築物の壁、床、天井などの内装は、建築物の用途・構造、規模などに応じて、建築基準法に基く内装制限を受ける場合がある。内装制限とは、建築物内で火災が発生した際に、内装が激しく燃えて建築物内の人間の避難を妨げることがないように、内装に用いる材料を国土交通大臣認定の不燃材料などに限定するものである。
そこで、このような内装制限を受ける箇所にも使用できる、高い不燃性を備えた積層材が求められている。

例えば特許文献１には、断熱層の一方の面に、アルミニウム箔と、複数枚の紙が圧着積層して板状に形成された厚み１〜１０ｍｍの硬質板紙とが順次積層した断熱パネルが記載されている（特許文献１の図１参照。）。

特許第３３３９７４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された断熱パネルは、燃焼時の発熱量が多く、国が定める試験機関（（財）日本建築総合試験所など。）において実際される不燃材料認定試験の発熱性試験に合格することはできない。

本発明の目的は、不燃性に優れ、内装制限を受ける箇所にも施工可能な高強度の不燃積層材を提供することである。

本発明の不燃積層材は、断熱性基材と、前記断熱性基材の一方の面に接着層を介して積層された不燃補強層と、前記断熱性基材の他方の面に接着剤を介して積層されたコンクリート打ち込み用接着層とを備える不燃積層材であって、前記断熱性基材は、厚さが１２〜３６ｍｍのフェノール樹脂発泡体と、前記フェノール樹脂発泡体の両面に積層された面材とを備え、前記不燃補強層の表面は、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及び炭酸カルシウムから選ばれる１種以上を含有するシートで形成され、前記不燃補強層の表面には塗装が施されており、「防耐火性能試験・評価業務方法書（財団法人日本建築総合試験所：平成１２年６月１日制定）」に記載の発熱性試験における２０分間の総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であることを特徴とする。
前記断熱性基材と前記不燃補強層との間の接着層を構成する接着剤の量は、３０〜１００ｇ／ｍ^２が好ましく、前記断熱性基材と前記不燃補強層との間の接着層を構成する接着剤は、硬化型接着剤が好ましい。

本発明によれば、不燃性に優れ、内装制限を受ける箇所にも施工可能な高強度の不燃積層材を提供できる。

本発明の不燃積層材の一例を示す断面図である。

以下、本発明の不燃積層材について一実施形態を例示して、詳細に説明する。
図１は、本発明の不燃積層材の一例を示す断面図である。
図１の不燃積層材１０は、平板状の断熱性基材１１と、該断熱性基材１１の一方の面に第１の接着層１２を介して形成された不燃補強層１８とを備えている。この例の不燃補強層１８は、紙からなる層（以下、紙層という場合がある。）１３、金属層１５、化粧層１７の３層構造であり、紙層１３と金属層１５との間、金属層１５と化粧層１７との間は、それぞれ第２の接着層１４および第３の接着層１６で接着されている。

この不燃積層材１０において、その一方の面（不燃補強層１８側の表面）は、必要に応じて、塗装、モルタル加工などが施されたり、石膏ボードが積層されたりする内装側仕上面１０ａである。また、この不燃積層材１０は、コンクリート打ち込み用面材として使用されてもよく、その場合、この不燃積層材１０の他方の面側、すなわち断熱性基材１１の表面１０ｂ側がコンクリート打ち込み面となる。なお、この表面１０ｂをコンクリート打ち込み面とする場合には、コンクリートの密着性を向上させる目的で、例えば、水酸化アルミニウムを含有するシートからなる打ち込み用接着層（図示略）などを該表面１０ｂに接着剤を用いて積層しておくことが好ましい。

＜断熱性基材＞
断熱性基材１１としては、樹脂発泡体からなる板状物を主体とするものが使用される。
該板状物の少なくとも一方の面には、樹脂を発泡させる際に用いられた面材（例えば、ガラス繊維紙など。）が一体化していてもよく、その場合には、樹脂発泡体からなる板状物と面材とで断熱性基材１１が構成される。

樹脂発泡体を構成する樹脂としては、例えばフェノール樹脂、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィンなどが挙げられるが、断熱性能に優れる点から、フェノール樹脂が好ましい。
フェノール樹脂としては、レゾール樹脂が使用される。レゾール樹脂は、フェノール、クレゾール、キシレノール、パラアルキルフェノール、パラフェニールフェノール、レゾルシノール等のフェノール化合物と、ホルムアルデヒド、フルフラール、アセトアルデヒド等のアルデヒドとの化学反応によって得られる。反応は、通常、触媒量の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、脂肪族アミン（トリメチルアミン、トリエチルアミンなど。）の存在下で行われる。

フェノールとアルデヒドとのモル比は、好ましくはフェノール：アルデヒド＝１：１〜１：３、より好ましくは１：１．５〜１：２．５、特に好ましくは１：１．６〜１：２．１である。

フェノール樹脂の重合を開始させるために使用される硬化剤としては、硫酸、リン酸等の無機酸、ベンゼンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ナフトールスルホン酸、フェノールスルホン酸等の有機酸が用いられ、ベンゼンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ナフトールスルホン酸及びフェノールスルホン酸が好ましく、特にパラトルエンスルホン酸およびキシレンスルホン酸が好適である。
これらの硬化剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。その使用量は、硬化剤の種類にもよるが、フェノール樹脂１００質量部に対して、通常５〜２５質量部、好ましくは７〜２２質量部、より好ましくは１０〜２０質量部である。

フェノール樹脂の好ましい重量平均分子量は、４００〜３，０００であり、より好ましくは７００〜２，０００である。数平均分子量は、好ましくは１５０〜１，０００であり、より好ましくは３００〜７００である。

樹脂を発泡する際の発泡剤は、特に限定されず、炭素数１〜８の脂肪族炭化水素、炭素数１〜８の塩素化脂肪族炭化水素、１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン等の弗素化炭化水素化合物（代替フロン）、トリクロロモノフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン等の塩弗素化炭化水素化合物、イソプロピルエーテル等のエーテル化合物、窒素、アルゴン、炭酸ガス、空気等を１種以上使用できる。

これらの発泡剤の中でも、得られる発泡体が低熱伝導率であり、かつ地球温暖化の潜在的危険性が小さいことから、炭素数２〜７の脂肪族炭化水素、炭素数２〜６の塩素化脂肪族炭化水素の少なくとも一方が好ましく用いられ、特に、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の炭素数３〜６の脂肪族炭化水素と、ジクロロエタン、プロピルクロリド、イソプロピルクロリド、ブチルクロリド、イソブチルクロリド、ペンチルクロリド、イソペンチルクロリド等の炭素数２〜５の塩素化脂肪族炭化水素の２種以上の混合物が好ましい。

使用される発泡剤の量は、好ましくはフェノール樹脂１００質量部に対して１〜２０質量部であり、より好ましくはフェノール樹脂１００質量部に対して３〜１０質量部である。

樹脂発泡体の厚さには特に制限はないが、５〜１５０ｍｍの範囲が好ましい。
なお、図示例では、厚さが１２〜３６ｍｍのフェノール樹脂発泡体と、その両面に積層した面材（ガラス繊維紙（目付：１０２ｇ／ｍ^２））とから、断熱性基材１１が構成されている。

＜不燃補強層＞
不燃補強層１８は、第１の接着層１２を介して、断熱性基材１１の一方の面に設けられ、不燃積層材１０に不燃性や強度を付与するものであって、少なくとも紙層１３と金属層１５とを備えている。そして、紙層１３が金属層１５よりも断熱性基材１１側に位置している。
具体的には、この例の不燃補強層１８は、紙層１３と金属層１５に加えて、化粧層１７が積層した３層構成であり、化粧層１７が不燃積層材１０の不燃補強層１８側の表面（内装側仕上面）１０ａを構成し、紙層１３が第１の接着層１２を介して断熱性基材１１に接している。紙層１３と金属層１５の間は、第２の接着層１４により接着され、金属層１５と化粧層１７の間は、第３の接着層１６により接着されている。

ここで紙層１３は、厚さ０．２〜０．８ｍｍの紙からなる層であって、特に厚さ０．３ｍｍ以上の紙である場合は、紙管原紙として使用されるものが適している。このような厚さの紙層１３は、通常時（非火災時）には、不燃積層材１０の強度（圧縮強度、耐衝撃強度など。）、寸法安定性などを向上させる作用を奏する。そのため、この不燃積層材１０は、コンクリート打ち込み用面材として使用される場合であっても、充分な強度を有する。より好ましい紙層１３の厚さは０．３〜０．５ｍｍである。
また、このような厚さの紙層１３は、強度などを発揮するだけでなく、火災時において、詳しくは後述するが、金属層１５とともに、不燃積層材１０の不燃性を高める作用を奏する。

ここで紙層１３の厚さが０．２ｍｍ未満であると、不燃積層材１０の強度、寸法安定性などが不充分となる。また、火災時にその形状を維持できずに、不燃性に寄与できなくなる。一方、厚さが０．８ｍｍを超えると、強度、寸法安定性に優れ、火災時にも形状を維持できたとしても、燃焼時の発熱量が多くなり、不燃材料認定試験の発熱性試験に合格することができなくなる。
なお、図示例では、紙層１３を構成する紙として、厚さ０．３ｍｍの紙管原紙（ＪＩＳＰ０００１に規定される番号６０６５）が使用されている。また、ＪＩＳＰ０００１に規定される番号６０６５には、紙管原紙について、「紙、はく（箔）、織物などを巻く心棒及び紙ドラムの製造に用いる強サイズ紙。」と定義されている。

金属層１５は、不燃積層材１０の発火を防止し、その不燃性を高めるための層であり、例えばアルミニウムなどの金属の箔または板からなる。厚みは０．０２ｍｍ以上が好ましく、０．０３〜０．０５ｍｍがより好ましい。なかでも、厚みが０．０３〜０．０５ｍｍのアルミニウム箔は、不燃積層材１０の不燃性を高める効果に優れることから好ましい。
このような厚みであると、不燃積層材１０に充分な不燃性を付与することができるとともに、金属層１５の厚みが大きすぎることによるコストアップ、軽量性低下などを回避できる。
なお、図示例では、金属層１５には、厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム箔が使用されている。

化粧層１７は、不燃積層材１０の内装側仕上面１０ａを構成する層であり、例えば、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどを含有するシート（無機混抄紙）、ポリエチレンテレフタレート製不織布などが使用される。このような化粧層１７を設けることによって、内装側仕上面１０ａは、塗装、モルタル加工などに適した表面となる。
なお、化粧層１７として無機混抄紙を使用する場合、その目付は５０〜１００ｇ／ｍ^２の範囲が好ましく、図示例では、目付７５ｇ／ｍ^２の水酸化アルミニウム混抄紙が使用されている。

断熱性基材１１と不燃補強層１８とを接着する第１の接着層１２には、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系などの硬化型接着剤が好適に使用される。このような接着剤としては、１液硬化型接着剤と２液硬化型接着剤とがあるが、硬化時に湿気の影響を受け難く、また、発熱量も少ないことから、ウレタン樹脂系の２液硬化型接着剤が好ましい。
第１の接着層１２を構成するための接着剤の量には特に制限はないが、３０〜１００ｇ／ｍ^２が好ましい。
図示例では、第１の接着層１２には、ウレタン樹脂系の２液硬化型接着剤（接着剤量：５０ｇ／ｍ^２）が使用されている。

紙層１３と金属層１５の間を接着する第２の接着層１４や、金属層１５と化粧層１７の間を接着する第３の接着層１６には、ホットメルト系接着剤を使用することが好ましい。
ホットメルト系接着剤としては特に制限はなく、例えばポリエチレンからなるホットメルト系接着剤が安価であり好ましい。第２、第３の各接着層１４，１６は、接着する層間にホットメルト系接着剤を押出し、その後冷却する方法により形成できる。第２、第３の各接着層１４，１６の厚みは、１５〜２５μｍが好ましい。
図示例の第２、第３の各接着層１４，１６は、ポリエチレンホットメルト系接着剤により厚み１５μｍに形成されている。

以上説明したように、図１の不燃積層材１０においては、不燃補強層１８が特定の厚さの紙層１３と金属層１５とを備え、紙層１３が金属層１５よりも断熱性基材１１側に位置している。
そのため、この不燃積層材１０を施工した建築物内で火災が起こり、内装側仕上面１０ａ側に炎が発生した場合には、化粧層１７は燃焼するものの、金属層１５により、断熱性基材１１側に火が移ることが防止される。さらに、この際、炎の側からみて金属層１５の裏側には、火災時に炭化した場合でも、パルプ繊維の全てが炭化することがなく残存したパルプ繊維によっておおよその形状を維持した硬い炭化物となってばらばらになることがない、特定の厚さの紙層１３が存在している。このように火災時でも形状を維持する紙層１３が存在することにより、金属層１５の変形が抑制され、金属層１５による上述の作用、すなわち断熱性基材１１側に火が移ることを防止する作用が充分に発揮される。また、紙層１３が断熱性基材１１を覆う状態となり、より効果的に、断熱性基材１１側に火が移ることが防止される。その結果、不燃積層材１０としての発熱量が抑制される。

図１の不燃積層材１０は、このように特定の厚さの紙層１３と金属層１５とを特定の位置関係で有する不燃補強層１８を具備するため、紙層１３と金属層１５との相乗効果により、発熱量が少なく抑制され、不燃材料認定試験の１つである発熱性試験に合格するような高い不燃性を備えたものとなる。

ここで仮に、不燃補強層が紙層を具備していない場合には、不燃積層材としての充分な強度が得られないだけでなく、火災時には金属層の変形が進み、その結果、金属層による上述の作用が得られなくなる。
また、紙層を具備していたとしても、その厚みが小さい場合には、これらは火災時にその形状を維持できずに縮んだり反ったりし、さらには、灰になってしまう場合もある。そのため、やはり金属層の変形を防止できず、金属層による上述の作用の発揮が困難となる。
また、紙層の代わりに塩化ビニル樹脂などの樹脂層を具備する場合には、樹脂層が溶解してしまうため、この場合も、金属層は充分な作用を発揮できなくなる。
また、紙層を具備していたとしても、その厚みが大きい場合には、発熱量が多くなる。
このように不燃補強層が特定の厚さの紙層を備えていない積層材の場合には、発熱量が多くなり、発熱性試験には不合格となる。

一方、不燃補強層が金属層を具備していない場合には、断熱性基材側まで火が移りやすい。その場合、紙層の厚みを大きくすることにより、ある程度、断熱性基材側へ火が移ることを抑制できるが、発熱量は大きくなってしまい、発熱性試験には合格できない。すなわち、金属層１５が存在していることにより、紙層１３として、発熱量が少ない厚みの小さなものを用いることができる。
また、金属層が紙層よりも断熱性基材側に位置していると、容易に断熱性基材にまで火が移り、発熱性試験には不合格となる。

なお、発熱性試験は、国が定める試験機関（（財）日本建築総合試験所など。）において実際されるものであり、試験体の加熱試験の結果、試験体が下記（１）〜（３）の基準を満足する場合には、不燃材料として合格と判定される。
（１）加熱開始後２０分間の総発熱量が、８ＭＪ/ｍ^２以下であること。
（２）加熱開始後２０分間、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと。
（３）加熱開始後２０分間、最高発熱速度が、１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ^２を超えないこと。
不燃材料認定試験には、他にガス有害性試験もあり、発熱性試験およびガス有害性試験の結果により、不燃材料、準不燃材料などと認定されるが、本発明においては発熱性試験により評価を行った。
また、発熱性試験の詳細は、「防耐火性能試験・評価業務方法書（（財）日本建築総合試験所：平成１２年６月１日制定）」の「４．１０．２発熱性試験・評価方法」に記載されている。

以上説明したように、不燃補強層１８が特定の厚さの紙層１３と金属層１５とを備え、紙層１３が金属層１５よりも断熱性基材１１側に位置している不燃積層材１０は、不燃性に優れるため、内装制限を受ける箇所などへの施工に好適に使用される。
具体的には、屋根、天井、床（外気に接する床、土間床、その他の床、土間床の外周部など。）などに施工できる。

以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。
（参考例１）
図１の構成の不燃積層材１０を作製した。
各層の構成は以下のとおりである。
断熱性基材１１：厚さ３５ｍｍのフェノール樹脂発泡体と、その両面の面材（ガラス繊維紙（厚さ０．２６ｍｍ、目付１０２ｇ／ｍ^２））との積層体。
紙層１３：厚さ０．３ｍｍの紙管原紙（ＪＩＳＰ０００１番号６０６５）。
金属層１５：厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム箔。
化粧層１７：目付７５ｇ／ｍ^２の水酸化アルミニウム混抄紙。
第１の接着層１２：ウレタン樹脂系の２液硬化型接着剤（接着剤量：５０ｇ／ｍ^２）使用。
第２、第３の各接着層１４，１６：ポリエチレンホットメルト系接着剤（厚み１５μｍ）使用。

（参考例２）
紙層１３を厚さ０．５ｍｍの紙管原紙（ＪＩＳＰ０００１番号６０６５）としたこと以外は参考例１と同様にして不燃積層材１０を作製した。

各参考例で得られた不燃積層材１０から、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの試験体を切り出し、この試験体に対して、「防耐火性能試験・評価業務方法書（（財）日本建築総合試験所：平成１２年６月１日制定）」の「４．１０．２発熱性試験・評価方法」に準拠して、発熱性試験を行った。
結果を表１に示す。
なお、表１中、発熱量とは、加熱開始後２０分間の総発熱量である。
また、試験体の加熱開始後５分経過時の状態と、加熱開始後２０分間の状態を観察した結果も表１に示した。

（比較例１）
紙層１３を厚さ１ｍｍの板紙（ＪＩＳＰ０００１番号４００１）としたこと以外は参考例１と同様にして不燃積層材１０を作製して、発熱性試験を行った。結果を表１に示す。

１０不燃積層材
１１断熱性基材
１３紙からなる層（紙層）
１５金属層
１８不燃補強層

Claims

断熱性基材と、前記断熱性基材の一方の面に接着層を介して積層された不燃補強層と、前記断熱性基材の他方の面に接着剤を介して積層されたコンクリート打ち込み用接着層とを備える不燃積層材であって、
前記断熱性基材は、厚さが１２〜３６ｍｍのフェノール樹脂発泡体と、前記フェノール樹脂発泡体の両面に積層された面材とを備え、
前記不燃補強層は、前記断熱性基材側から順に、紙からなる層と、接着層と、金属層と、接着層と、化粧層とを有し、
前記化粧層は、前記不燃補強層の表面を形成し、
前記化粧層は、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及び炭酸カルシウムから選ばれる１種以上を含有する、目付５０〜１００ｇ／ｍ ^２の無機混抄紙であり、
前記不燃補強層の表面には塗装が施されており、
「防耐火性能試験・評価業務方法書（財団法人日本建築総合試験所：平成１２年６月１日制定）」に記載の発熱性試験における２０分間の総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であり、
前記断熱性基材と前記不燃補強層との間の接着層を構成する接着剤の量は、３０〜１００ｇ／ｍ^２である、不燃積層材。
前記断熱性基材と前記不燃補強層との間の接着層を構成する接着剤は、硬化型接着剤である請求項１に記載の不燃積層材。
建築基準法に基づく内装制限を受ける壁、天井、床のいずれかを備える建築物において、
前記壁、前記天井及び前記床のいずれかの内装側はコンクリート面を備え、
前記コンクリート面には、不燃積層材が積層されており、
前記不燃積層材は、断熱性基材と、前記断熱性基材の一方の面に接着層を介して積層された不燃補強層と、前記断熱性基材の他方の面に接着剤を介して積層されたコンクリート打ち込み用接着層とを備え、
前記コンクリート打ち込み用接着層がコンクリート打ち込み面とされ、
前記断熱性基材は、厚さが１２〜３６ｍｍのフェノール樹脂発泡体と、前記フェノール樹脂発泡体の両面に積層された面材とを備え、
前記不燃補強層は、前記断熱性基材側から順に、紙からなる層と、接着層と、金属層と、接着層と、化粧層とを有し、
前記化粧層は、前記不燃補強層の表面を形成し、
前記化粧層は、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及び炭酸カルシウムから選ばれる１種以上を含有する、目付５０〜１００ｇ／ｍ ^２の無機混抄紙であり、
前記不燃補強層の表面には塗装が施されており、
「防耐火性能試験・評価業務方法書（財団法人日本建築総合試験所：平成１２年６月１日制定）」に記載の発熱性試験における２０分間の総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下である、建築物。