JP6548921B2 - 防火扉 - Google Patents
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Description
これにより、扉本体が火災側で発生した熱を受けた際に、火災側の熱は内空部に達するが、内空部に設置された断熱材に含まれる自由水によって吸収される。また、自由水が蒸発する際に扉本体から気化熱が奪われ、防火扉全体の温度が低く維持される。即ち、断熱材によって火災側の熱が吸収され、扉本体の内空部における輻射及び対流による熱伝達が確実に低減される。その結果、扉本体の非火災側への熱伝達が著しく低減される。
これにより、扉本体の前面と背面が副支持部材によって支持され、扉厚方向における剛性が高められる。そのため、防火扉の前面又は背面に衝撃が加わった場合であっても、防火扉の破損、及び、当該破損による熱伝導の発生が防止される。また、接着部材の介在により、扉厚方向における熱伝導が、副支持部材の一端と扉本体の一方の面との間、及び、副支持部材の他端と扉本体の他方の面との間の何れか一方で遮断される。従って、防火扉の耐熱性及び断熱性は保持され、且つ防火扉の剛性が高められる。
これにより、扉本体の上下面及び側面が、不燃であるために加熱されても剛性が維持される無機不燃材によって、支持されているので、防火扉の扉厚方向における剛性がより一層高められる。
これにより、扉本体の前面と背面が主支持部材によって支持され、防火扉の扉厚方向における剛性がより高められる。
これにより、不燃であるために加熱されても剛性が維持される無機不燃材によって、支持されているので、防火扉の扉厚方向における剛性がより一層高められる。また、火災時の熱が無機不燃材を介して伝導され難くなっている。さらに、火災側の熱を受けた接着部材が溶融して当該接着が解除されるに至ると、接着していた箇所における熱伝導が少なくなるため、副支持部材を介して防火扉の非火災面側へ熱伝導が起こることを防止できる。
これにより、主支持部材によって扉本体のフレーム(外枠)が支持されているので、防火扉の剛性が高められる。さらに、不燃であるために加熱されても剛性が維持される無機不燃材を介しているので、防火扉の剛性がより一層高められる。また、火災時の熱が無機不燃材を介して伝導され難くなっている。さらに、火災側の熱を受けた接着部材が溶融して当該接着が解除されるに至ると、接着していた箇所における熱伝導が少なくなるため、主支持部材を介して防火扉の非火災面側へ熱伝導が起こることを防止できる。
これにより、火災側の煙が扉本体の上下面及び側面の隙間を通って非火災側へ侵入することを防止できる。また、締結部材によって固定された主支持部材は、扉本体の構造的強度をさらに高めるため、火災時の熱、熱風、消火水等によって扉本体が変形したり解体したりする恐れを低減できる。
これにより、ミョウバン及びマイカが有する、火災時に発揮される断熱性が断熱材に付与され、防火扉の耐熱性及び断熱性が向上する。
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、防火扉の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、断熱材を容易に運搬可能となり、断熱材の取り扱いが容易になる。
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。
図1は、本発明を適用した第一実施形態の防火扉50を示す正面図である。図2(a)は図1に示すa−a´線で矢視した場合の防火扉50の断面図であり、図2(b)は図1に示すb−b´線で矢視した場合の防火扉50の断面図である。
図1に示すように、防火扉50は、少なくとも扉本体52と、断熱材60と、を備えている。また、防火扉50は、後に詳述する溝形状の副支持部材70と、主支持部材74と、無機不燃材76と、を備えている。
断熱材60は、内空部54に設置されている。断熱材60の厚さ寸法は、一例として40mmから50mm程度とすることができる。断熱材60は、内空部54に直接装填されていてもよく、所定量の断熱材60が袋、箱、容器等の収容体に詰められた形態で、その収容体が内空部54に装填されていてもよい。断熱材60を容易に取り扱うことが可能になる点から、多孔質材と自由水が均一に混合された状態の断熱材60が、前記収容体に詰められた形態であることが好ましい。
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。
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。
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1000cm3に換算される。
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。
副支持部材70は、防火扉50における中骨であって、扉本体52の厚み方向(扉厚方向)に沿う断面形状が溝形状(コの字チャンネル形状)をなし、扉本体52の前面52aと背面52bの間の内空部54に渡って設けられている部材である。副支持部材70の扉厚方向Wの一端70aは、扉本体52の背面52b(一方の面)に接続されている。副支持部材70の扉厚方向Wの他端70bは、シート状の接着部材72を介して、扉本体52の前面52a(他方の面)に接着されている。
図3は、本発明を適用した第二実施形態の防火扉80を示す正面図である。図4(a)は図1に示すA−A´線で矢視した場合の防火扉80の断面図であり、図4(b)は図3に示すB−B´線で矢視した場合の防火扉80の断面図である。図3及び図4において、第一実施形態の防火扉50と同じ構成については同じ符号を付してある。
図3に示すように、防火扉80は、少なくとも扉本体52と、断熱材60と、を備えている。また、防火扉80は、溝形状の副支持部材70と、主支持部材74と、無機不燃材76と、を備えている。
副支持部材70は、防火扉80における中骨であって、扉本体52の扉厚方向に沿う断面形状が溝形状(コの字チャンネル形状)をなし、扉本体52の前面52aと背面52bの間の内空部54に渡って設けられている部材である。副支持部材70の扉厚方向Wの一端70aは、ブロック状の無機不燃材76及びシート状の接着部材72を介して、扉本体52の背面52bに接続されている。副支持部材70の扉厚方向Wの他端70bは、一端70aと同様に、ブロック状の無機不燃材76及びシート状の接着部材72を介して、扉本体52の前面52aに接着されている。
副支持部材70を介して扉本体52の前面と背面の間で火災時の熱が伝達されることを抑制する観点から、副支持部材70の一端70aと他端70bのうち、少なくとも一方が無機不燃材76及び接着部材72を介して扉本体52に接着されていることが好ましい。
主支持部材74を介して扉本体52の前面と背面の間で火災時の熱が伝達されることを抑制する観点から、主支持部材74の一端74aと他端74bのうち、少なくとも一方が無機不燃材76及び接着部材72を介して扉本体52に接着されていることが好ましい。
副支持部材70及び主支持部材74としては、スチール製又はステンレス製のコの字チャンネル(コの字アングル)が好ましい。コの字チャンネルの板厚は特に限定されず、例えば1.0〜2.3mm程度が好ましく、1.6mm程度がより好ましい。
接着部材72の厚みは特に限定されず、例えば0.1mm〜1.0mm程度が好ましく、0.4mm程度がより好ましい。接着部材72として両面テープを使用する場合、その接着成分は熱可塑性樹脂であってもよいし、耐熱性を有する熱硬化性樹脂であってもよい。
断熱材60は、第一実施形態と同様の自由水及び多孔質材を含む断熱材を使用してもよいし、ケイ酸カルシウム、ロックウール等の公知の断熱材を適用しても構わない。
フレーム及び中骨を備えたスチール製の扉本体(300mm角、厚さ寸法45mm)を用意し、この扉本体の内空部に断熱材を充填して試験体Aを製造した。
前記断熱材として、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作製した。この断熱材が入ったポリエチレン製の袋を、試験体Aの内空部に装填して使用した。
実施例1で用いた扉本体と同様の構成を備えた扉本体を用意し、この扉本体の内空部に断熱材を充填せずに、試験体Bとした。次に、試験体Bに対して実施例と同様の条件で耐火試験を実施し、試験体Bの防火扉の裏面(非加熱面)の温度変化を、当該裏面の中央部の1箇所においてモニターした結果を図5に併記して示す。
図5に示すように、扉本体の内空部に断熱材が充填された試験体Aの非加熱面の中央部と端部では、耐火試験開始の約300秒後から1500秒後までの経過時間内で50℃弱の温度差が生じるものの、耐火試験開始から1500秒が経過すると、殆ど温度差がなく、双方とも100℃程度で飽和した。これに対し、扉本体の内空部に断熱材が充填されていない試験体Bの非加熱面の温度は、標準加熱温度に連動して上昇し、耐火試験開始から3600秒経過後には650℃程度に達した。試験体Bの非加熱面の温度は、延焼防止の基準(加熱前温度+140℃以下)より高い値を示しており、火災時の断熱性が十分ではないことが分かる。
以上の結果から、扉本体の内空部に断熱材が充填されることにより、防火扉の非加熱側の表面温度の上昇が効果的に抑えられ、本発明に係る防火扉が耐熱性及び断熱性に優れていることを確認した。
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。
この結果から、参考例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。
参考例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、参考例1と同様に間仕切りパネルを作製し、耐火試験を行った。
参考例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、参考比較例の断熱材を芯材として使用した以外は、参考例1と同様に間仕切りパネルを作製し、耐火試験を行った。
その結果、入射熱が加えられると共に、裏面の鋼板の温度が徐々に上昇し、加熱開始後1500秒頃に基準温度を超えた。加熱開始後1時間頃には、300℃を超えていた。
・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)
参考試験例No.3及び8〜15の評価結果から、多孔質材1000cm3に対する自由水の質量は、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。
参考試験例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。
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。
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。熱反射材が多過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。
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。
なお、本試験において、各参考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。
以上の参考試験例No.7,15,20〜24,60,62は比較例である。
両面テープ(厚さ0.4mm)を介して、スチール製板材と珪酸カルシウム製板材とを接着した試験材について、以下に示す方法によって、その最大点応力の平均値を測定した。各試験において使用した珪酸カルシウム製板材の商品名、その接着面に予め塗布したプライマーの種類及び塗布量、並びに測定結果を表8に併記した。なお、無機不燃材を使用せず、スチール製板材同士を両面テープで接着した試験材の最大点応力の平均値を、比較のために測定した。
前記最大点応力は以下のように測定した。
・はじめに、幅10mm、長さ50mm、厚さ6mmの珪酸カルシウム製板材の表裏面に表8に示すプライマーを所定の塗付量で塗装して雰囲気温度60℃に設定された乾燥機に10分間静置して乾燥させた。
・続いて、前記プライマーが塗付された面の全面を覆うように幅10mm、長さ50mmの表8に示す両面テープを貼り付け、幅20mm、長さ120mm、厚さ1.2mmの亜鉛めっき鋼板を片端の張り出しが互い違いになるよう貼り合わせた。
・その後、50N/cm2の荷重を10秒間かけ、3日間常温で静置して試験体とした。該試験体の両端を固定し、2mm/分の速度でエー・アンド・デイ社製テンシロン万能
材料試験機を用いて引っ張り、破断時の最大点応力を測定した。測定結果を表8に示す。
52…扉本体
52a…前面(他方の面)
52b…背面(一方の面)
52c…上面
52d…底面(下面)
52e,52f…側面
55c,55d,55e,55f…内壁
54…内空部
60…断熱材
61,62,63,63A,63B,64,64A,64B,65,65A,65B,66…板状部材
70…副支持部材(中骨)
70a…一端
70b…他端
72…接着部材
74…主支持部材(力骨)
76…無機不燃材
80…防火扉
81…熱煙拡大抑制材
82…締結部材
Claims (7)
- 板状部材で囲まれた内空部を有する扉本体と、
前記内空部に設置された収容体と、
前記収容体に詰められ、多孔質材及び自由水を含有してなる断熱材と、を備え、
前記断熱材は、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 であり、
前記扉本体の前面と背面の間の前記内空部に渡って副支持部材が設けられ、
該副支持部材は、扉厚方向の一端が前記前面及び背面のうち何れか一方の面に接続すると共に、他端が所定温度で溶融可能な接着部材を介して他方の面に接着されていることを特徴とする防火扉。 - 前記扉本体の上下面及び側面の内壁に接して、無機不燃材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の防火扉。
- 前記無機不燃材が有する凹所に主支持部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項2に記載の防火扉。
- 板状部材で囲まれた内空部を有する扉本体と、
前記内空部に設置された収容体と、
前記収容体に詰められ、多孔質材及び自由水を含有してなる断熱材と、を備え、
前記断熱材は、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 であり、
前記扉本体の前面と背面の間の前記内空部に渡って副支持部材が設けられ、
該副支持部材の扉厚方向の一端及び他端の少なくとも何れか一方が、所定温度で溶融可能な接着部材及び無機不燃材を介して、前記前面及び背面にそれぞれ接着されていることを特徴とする防火扉。 - 前記扉本体の前面と背面の間の前記内空部に渡って主支持部材が、前記扉本体の四辺に沿って設けられ、該主支持部材の扉厚方向の一端及び他端の少なくとも何れか一方が、所定温度で溶融可能な接着部材及び無機不燃材を介して、前記前面及び背面にそれぞれ接着されていることを特徴とする請求項1又は4に記載の防火扉。
- 前記扉本体の上下面及び側面の内壁に接して熱煙拡大抑制材が設けられ、前記主支持部材の扉厚方向の中央部が締結部材によって前記熱煙拡大抑制材に接続されていることを特徴とする請求項5に記載の防火扉。
- 前記断熱材にミョウバン又はマイカが含まれていることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の防火扉。
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