JP6914537B2

JP6914537B2 - 建具部材

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Publication number: JP6914537B2
Application number: JP2018198004A
Authority: JP
Inventors: 黒岩　陽一郎; 陽一郎黒岩
Original assignee: Ffe&kiri
Current assignee: Ffe&kiri
Priority date: 2018-10-20
Filing date: 2018-10-20
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2038-10-20
Also published as: JP2020066838A

Description

本発明は、建築物の開口部に設けられる戸やその取付枠などの防火性能を有する木製の建具部材に関するものである。

木製の建具は、軽量、安価であると共に、さらに二酸化炭素を固定するものであるため低炭素社会の実現に貢献し地球温暖化防止に寄与するものである。一方、木材は燃えるため、防火性能について課題がある。そこで発明者は、過去に、防火性能を有する木製防火扉取付枠及び木製防火扉構造について発明し、特許文献１を特許出願している。この木製防火扉取付枠は、桐製の芯材と、芯材の表面に設けられた、発泡剤、炭化剤及び樹脂を含む耐火断熱剤又は耐火断熱シートからなる耐火断熱被覆層とを具備するものであり、防火性能を有している。

特開２０１８−１４１３４６号公報

特許文献１に記載の木製防火扉取付枠及び木製防火扉構造（建具部材）は優れたものであるが、防火性能の向上や、他のアプローチによる防火性能の達成といった技術の多様化などの課題があり、本発明者はさらに鋭意研究を行っている。

本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、木製でありながら優れた防火性能を有する建具部材を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された建具部材は、
戸及びこの戸が取り付けられる枠で構成されている建具部材であって、
前記枠は、
枠の芯材は桐製であり、前記枠の芯材の表面に枠用のセラミック紙が貼り付けられていて、
前記枠用のセラミック紙は、厚さ０．４〜０．６ｍｍのものであり、
前記枠用のセラミック紙が貼り付けられている前記枠の芯材の角部の内、前記戸の当たる戸当たりの箇所の角部を除くすべての角部が鈍角に形成されていて、
前記枠用のセラミック紙の外界側には、発泡剤、炭化剤及び樹脂を含む耐火断熱剤又は耐火断熱シートからなる耐火断熱被覆層が設けられていて、
前記耐火断熱被覆層の外界側に、化粧塗料又は化粧シートによる化粧層が設けられているものであり、
前記戸は、
戸の芯材は桐製であり、前記戸の芯材の表裏の二面の表面に戸用のセラミック紙が貼り付けられていて、
前記戸用のセラミック紙は、厚さ０．８〜１．５ｍｍのものであり、
前記戸用のセラミック紙の外界側には、火山性ガラス質複層板が設けられていて、
火山性ガラス質複層板の外界側に、化粧塗料又は化粧シートによる化粧層が設けられているものであり、
さらに前記戸には、取り付けられる前記枠に対向する端部に、加熱発泡剤が設けられていることを特徴とする。

本発明の建具部材によれば、桐製の芯材と、芯材に貼り付けられたセラミック紙とを有することにより、火災時に芯材が加熱されて燃焼直前に発生する可燃性ガスが外部に放出されることを遮断できる。これにより、芯材が燃焼し始めることを防止でき、建具部材の優れた防火性能を実現できる。

セラミック紙が貼り付けられる芯材の角部の少なくとも一つが鈍角に形成されている場合、火災による加熱等でセラミック紙の折曲部分が損傷し難くなり、芯材が加熱されて発生する可燃性ガスが外部に放出されてしまうことを確実に防止でき、より優れた防火性能を実現できる。

セラミック紙の外界側に発泡剤、炭化剤及び樹脂を含む耐火断熱剤又は耐火断熱シートからなる耐火断熱被覆層が設けられている場合、火災時に耐火断熱被覆層が発泡して断熱層になり、セラミック紙に熱が掛かり難くなっていると共に、芯材に熱が掛かり難く燃焼し難くなっていて、さらに優れた防火性能を実現できる。

戸が取り付けられる枠である場合、高い防火性能を有する枠を実現できる。戸である場合、高い防火性能を有する戸を実現できる。

セラミック紙の外界側に火山性ガラス質複層板が設けられている場合、火山性ガラス質複層板は高い防火性を有するため、さらに優れた防火性能を実現できる。

戸には、取り付けられる枠に対向する端部に加熱発泡剤が設けられている場合、火災時に加熱発泡剤が発泡して戸と枠の隙間が封止されるため、炎が通って火災が広がることを防止できると共に、戸及び枠を燃え難くすることができ、さらに高い防火性能を実現できる。

本発明を適用する建具部材である、扉及びその枠を示す正面図である。図１中のＦ−Ｆ線部分の断面を模式的に示す一部拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

図１に、本発明を適用する建具部材である枠１及び本発明を適用する建具部材である扉２の一例を示す。枠１及び扉２は、壁材９１の開口部に設けられている。同図中のＦＬはフロアラインである。ここで、建具とは、建築物の開口部に設けられる開閉機能を持つ仕切りであり、戸と、その取付用の枠である。戸とは、扉とも言われる回転して開く開き戸や、引き戸、折戸などである。本発明に係る戸のように、防火性能を有する戸を防火戸ともいう。

同図には、戸の一例として１枚扉である扉２、及びその取付枠として三方枠に形成された枠１を示している。同図には、三方枠である枠１の角が、留め加工で木材が接合されている例を示している。枠１の角を留め加工で接合すると、木材同士が密に組み合わされて隙間が無くなるため、燃焼し難く、炎やガスも通りにくくなり、防火性能が向上するため好ましい。

同図には、扉２が１枚扉である例を示しているが、２枚扉であってもよいし、引戸や折り戸であってもよく、図に限定されない。また、同図には、枠１が三方枠である例を示しているが、一方枠、二方枠、四方枠であってもよい。また、枠１が、引戸等を取り付けるための枠であってもよい。また、同図に示すように、扉２に開閉用のレバー８などが設けられていてもよい。

図２に、図１中のＦ−Ｆ線部分の模式的な一部拡大断面図を示す。

同図の枠１は、三方枠の上部の枠部分を図示しているが、三方枠の左右の枠部分も同様に構成されている。また、同図には、扉２の縦断面を示しているが、扉２の横断面も同様に構成されている。

本発明の建具部材である枠１は、桐製の芯材１１と、芯材１１に貼り付けられたセラミック紙１２とを有するものである。さらに、セラミック紙１２の外界側には、耐火断熱被覆層１３が設けられていることが好ましい。さらに、耐火断熱被覆層１３の外界側に、化粧塗料又は化粧シートによる化粧層１４が設けられていてもよい。

芯材１１は、桐の集成材を主材（主となる材料）として構成されたものであることが好ましい。この例では、芯材１１は、主枠部材２１と戸当たり部材２２とが木螺子２３で固定されて形成されている。主枠部材２１は、桐の集成材で形成されている。副枠部材である戸当たり部材２２は、桐の無垢材で形成されていてもよいが、桐の集成材で形成されている方がより好ましい。芯材１１の上部側には、壁材９１が嵌る溝が形成されている。

桐（キリ）は、杉（スギ）、水楢（ミズナラ）などの他の木材と比較して、割れ、反り、伸縮などの変形が少なく、腐れも生じにくいという特徴がある。変形が少なく、腐れの生じにくい桐を使用することで、経年変化や熱による変形が少ない建具部材（枠１、扉２）とすることができる。更に、桐を集成材にすることで、強度を高め、変形を防止できるという効果がある。そのため、桐の集成材を使用することで、経年変化や熱による変形をより一層防止することができる建具部材とすることができる。また、桐の集成材は安価であり、かつ加工がし易いことから、建具部材のコストを大幅に下げることができる。

ここで、集成材とは、断面寸法の小さい板材を接着剤で固定して再構成して作られる木質材料である。この例では、主枠部材２１が、桐板材を交互に積層した集成材で形成されている。さらに、同図に示すように、主枠部材２１は、隣り合う桐板材同士の木目方向を直交させて三層貼り合わせると共に、三層の内の中央層の厚さを両サイド層の厚さよりも厚くした三層変則クロス貼りで形成されていることが好ましい。同図のように、三層変則クロス貼りの両サイドの層の木目方向が、主枠部材２１の長手方向の面と平行になる方向であり、三層変則クロス貼りの中央層の木目方向は、主枠部材２１の長手方向の面と直交する方向に形成されていることが好ましい。なお、必要性に応じて、主枠部材２１が、三層の厚さが同じ三層クロス貼りの桐集成材で形成されていてもよいし、他の桐積層材で形成されていてもよい。集成材を構成する各板材の木目方向、形状、寸法、組み合わせ方や積層数は任意である。

桐は、杉、水楢などの他の木材と比較して、耐火性、断熱性に優れるという特徴がある。その理由の一つは、桐の導管にある。桐の導管は、小部屋が連続的に連なる構造であるため、熱が伝わり難くなっている。一方、杉、水楢などの他の木材は、導管が筒状のため、熱が伝わり易い。

熱伝導率は、桐が０．０７３Ｗ／ｍ・ｋであるのに対し、杉が０．０８７Ｗ／ｍ・ｋ、水楢が０．１４２Ｗ／ｍ・ｋであり、桐の熱伝導率が最も低い。例えば水楢と比較すると、桐の熱伝導率は約１／２であり、熱を約２倍も伝えにくい。桐は、燃えにくく、耐火性、断熱性に優れるため、防火性能の高い建具部材とすることができる。

本発明の特徴として、芯材１１の表面にセラミック紙１２が貼り付けられていることに大きな特徴がある。セラミック紙１２は、火災になったときに炎に晒される枠１（建具部材）の表面、つまり壁に隠れず外部に表われる枠１（芯材１１）の表面に貼り付けられている。セラミック紙１２は、芯材１１に密着しており、耐火性接着剤で貼り付けられている。

セラミック紙１２は、ケイ酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウムなどのセラミックを少なくとも原料に用いて紙状に形成したものであり、不燃性（又は難燃性）かつ柔軟性を有している。セラミック紙１２として、例えば、タイガレックス（登録商標）社製の天然鉱物ケイ酸マグネシウムを主成分とした無機質紙である不燃紙を好ましく使用することができる。この不燃紙は火災が貫通しない優れた不燃性及び耐熱保形性を有している。

セラミック紙１２を芯材１１の表面に貼り付けることで、火災時に芯材１１が加熱されて燃焼直前に発生する可燃性ガスが外部に放出されることを遮断できる。このため、セラミック紙１２を用いることで、芯材１１の燃焼を防止でき、優れた防火性能を実現できる。なお、背景技術の特許文献１では、芯材の表面に、発泡剤、炭化剤及び樹脂を含む耐火断熱剤又は耐火断熱シートを用いていたが、これは火災の熱で発泡して発泡層（断熱層）を形成するためのものであり、セラミック紙１２のような火災の際に芯材１１から発生する可燃性ガスを遮断するためのものではない。

セラミック紙１２が貼り付けられる部分の芯材１１の角部Ｃの少なくとも一つが鈍角に形成されていることが好ましい。セラミック紙１２は柔軟性を有しているが、鋭角に曲げると、火災による加熱で割れなどの損傷が発生する可能性がある。セラミック紙１２に割れなどの損傷が発生すると、芯材１１が加熱されて発生する可燃性ガスが外部に放出されてしまう可能性がある。セラミック紙１２を貼り付ける角部Ｃを鈍角に形成しておくことで、セラミック紙１２の加熱時の損傷を防止でき、可燃性ガスが外部に放出されてしまうことを確実に防止できる。

セラミック紙１２の貼り付けられる芯材１１の全ての角部を鈍角に形成することが好ましい。しかしながら、形状等の必要性に応じて、一部の角部を鈍角に形成し、他を例えば直角に形成してもよい。同図では、扉２の当たる戸当たり（戸当たり部材２２）の箇所の２つの角部が直角に形成されていて、セラミック紙１２が直角に曲がられている例を示している。戸当たりの部分は、扉２があるため、炎が当たり難く、他の角部Ｃと比べて燃え難い。そのため、扉２に近接する角部は鈍角でなくてもよい。また、後述するように、セラミック紙１２には、表面に耐火断熱被覆層１３が設けられているため、火災時に耐火断熱被覆層１３が発泡して断熱層になり、セラミック紙１２に熱が掛かり難く破損し難くなっている。このため、セラミック紙１２は一部が鈍角でなくてもよい。また、後述するが、扉２の端部に加熱発泡剤４２が設けられている場合、戸当たり部分がより燃焼し難く、炎が貫通しないようになっている。この場合、さらに熱から保護されるため、扉２に近接する角部は鈍角でなくてもよい。また、鈍角でない角部に対して、他の保護する構造の追加を行ってもよい。

セラミック紙１２は、折り曲げ可能な厚さのもので、なるべく厚い厚さのものを使用する。例えばセラミック紙１２として、厚さ０．２〜１．０ｍｍ、好ましくは０．４〜０．６ｍｍのものを使用する。複数のセラミック紙１２を積層して貼り付けてもよい。

セラミック紙１２の表面に耐火断熱被覆層１３が設けられ、耐火断熱被覆層１３の表面に化粧層１４が設けられている。

耐火断熱被覆層１３は、発泡剤、炭化剤及び樹脂を含む耐火断熱剤又は耐火断熱シートからなるものである。発泡剤として、ポリリン酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸メラミン、メラミン、尿素などを挙げることができる。炭化剤として、多価アルコール、デキストリン、糖類等を挙げることができる。樹脂として、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等を挙げることができる。

耐火断熱剤は、発泡剤、炭化剤及び樹脂の他、顔料、溶剤などを含んでもよい。顔料として、酸化チタン等の着色顔料や体質顔料を挙げることができる。また、溶剤として、キシレン、アルコールなどの有機溶剤又は水を挙げることができる。

このような耐火断熱剤は、発泡剤、炭化剤及び樹脂を含むものであり、一般的には、耐火断熱塗料として販売され、各種鋼構造物の主要構造部への耐火塗料として用いられている。例えば、ナリファイア（登録商標；東邦レオ株式会社製）、ＳＫタイカコート（登録商標；エスケー化研株式会社製）、ＧＣ耐火塗料（商品名；株式会社グローケミカル製）などを用いることができる。また、耐火断熱シートは、発泡剤、炭化剤及び樹脂を含むものであり、例えば、グラスファイバー製のシート状のネットに発泡剤、炭化剤及び樹脂を含む耐火断熱塗料を保持して硬化させたもので、例えば、バルサシート（商品名；株式会社グローケミカル製）などを挙げることができる。

市販の耐火断熱塗料は、耐火断熱被覆層を複数層で形成するものがあるが、この場合には、本発明の耐火断熱被覆層は、複数層の全てを含む。例えば、ナリファイア（登録商標）では下塗り、中塗り、及び上塗りの三層構成となる。又は、バルサシート（商品名）を貼付して設けてもよい。

耐火断熱被覆層１３は、火災の際の熱、例えば、２００℃〜２５０℃程度で発泡を開始し、炭化しながら緻密な発泡層を形成し、結果的に２０〜４０倍の体積に膨脹し、断熱層となる。また、耐火断熱被覆層１３は、外側の表面温度に対して、内側の温度を少なくとも４００℃低減する。すなわち、耐火断熱被覆層１３の表面が約９００℃となっても、その内側のセラミック紙１２及び芯材１１の表面温度は５００℃以下となる。

化粧層１４に化粧シートを用いる場合、材質は、難燃性の樹脂シートで形成されていれば特に限定されない。このような芯材の表面に設けられた化粧シートには、防火薬剤を少なくとも含有する燃焼遅延剤を塗布又は含浸すれば、さらに防火性能が向上する。化粧シートには、燃焼遅延剤を含浸しなくてもよい。化粧層１４に化粧塗料を用いる場合には、一般的な化粧塗料の他、耐熱性の化粧塗料を用いればよいが、あくまでも化粧目的であるので、一般的な化粧塗料を用いればよい。例えば、本実施形態では、化粧層１４として、ウレタン系化粧塗料を用いている。

本発明の建具部材である扉２は、桐製の芯材３１と、芯材３１に貼り付けられたセラミック紙３２とを有するものである。さらに、セラミック紙３２の外界側には、火山性ガラス質複層板３３が設けられていることが好ましい。さらに、火山性ガラス質複層板３３の外界側に、化粧塗料又は化粧シートによる化粧層３４が設けられていてもよい。また、図示しないが、セラミック紙３２の外界側に耐火断熱被覆層を設けてもよい。

芯材３１は、桐の集成材を主材（主となる材料）として構成されたものであることが好ましい。同図に示すように、芯材３１は、前述した三層変則クロス貼りの桐の集成材であることが好ましい。この場合、同図に示すように、三層変則クロス貼りの両サイドの層の木目方向が、芯材３１（扉２）の長手方向の面と平行になる方向であり、三層変則クロス貼りの中央層の木目方向は、芯材３１の長手方向の面と直交する方向に形成されていることが好ましい。なお、必要性に応じて、芯材３１が、三層の厚さが同じ三層クロス貼りの桐集成材で形成されていてもよいし、他の桐積層材で形成されていてもよい。集成材を構成する各板材の木目方向、形状、寸法、組み合わせ方や積層数は任意である。

セラミック紙３２は、芯材３１の表面全体、すなわち、表裏の二面に設ければよい。セラミック紙３２は、セラミック紙１２と同様のものであるが、扉２は平面であり折り曲げる箇所が無いため、厚い厚さのものが使用可能である。例えばセラミック紙３２として、厚さ０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍのものを使用する。複数のセラミック紙３２を積層して貼り付けてもよい。なお、例えば意匠性を持たせるために、扉２の面に凹凸などの角部を設けて平面ではなくした場合、セラミック紙３２を貼り付ける部分の角度を鈍角に形成することが好ましい。

前述したように、セラミック紙３２を芯材３１の表面に貼り付けることで、火災時に芯材３１が加熱されて燃焼直前に発生する可燃性ガスが外部に放出されることを遮断できる。このため、優れた防火性能を実現できる。

火山性ガラス質複層板３３は、火山性ガラス質堆積物質と鉱物繊維からつくられた構造用面材で、例えば、ダイライト（大建工業社製；商品名）を用いることができる。火山性ガラス質複層板３３は、厚さ３ｍｍ以上のものを用いるのが好ましい。火山性ガラス質複層板３３は、芯材３１の表面全体、すなわち、表裏の二面に設ければよい。

火山性ガラス質複層板は高い防火性能を有するため、優れた防火性能の扉２となる。

化粧層３４は、化粧シート又は化粧塗料からなるものである。化粧層３４に化粧シートを用いる場合、材質は、難燃性の樹脂シートで形成されていれば特に限定されない。このような化粧シートには、防火薬剤を少なくとも含有する燃焼遅延剤を塗布又は含浸すれば、さらに防火性能が向上する。化粧シートには、燃焼遅延剤を含浸しなくてもよい。なお、火山性ガラス質複層板３３として、化粧シートを表面に貼付したダイライトを用いてもよい。

化粧層３４に化粧塗料を用いる場合には、一般的な化粧塗料の他、耐熱性の化粧塗料を用いればよいが、化粧目的であるので一般的な化粧塗料を用いればよい。

扉２には、取り付けられる枠１に対向する端部に、加熱発泡剤４２が設けられていることが好ましい。例えば、同図に示すように、扉２の芯材３１の端部に溝４１を形成し、この溝４１に加熱発泡剤４２を充填する。

加熱発泡剤４２は、火災が発生したときの熱で発泡（膨張）するものである。加熱発泡剤４２は、一例として、約２５０℃に加熱されると約３０倍の体積に発泡する耐火物質であるグラファイト系発泡剤である。

火災時に加熱発泡剤４２が発泡することで、枠１と扉２との間の隙間が発泡した加熱発泡剤４２で完全に封止される。これにより、枠１と扉２との隙間に炎が通ることを防止でき、防火性能の優れたものになる。また、枠１の戸当たりの直角部分が発泡した加熱発泡剤４２で覆われるため、セラミック紙１２が熱で破損し難くなる。この直角部分は、耐火断熱被覆層１３が発泡することでも覆われるため、より一層熱で破損し難くなっている。

なお、枠１では、セラミック紙１２の表面に耐火断熱被覆層１３を設けた例について説明したが、防火性能の必要性に応じて耐火断熱被覆層１３を設けず省略するようにしてもよい。また、扉２では、セラミック紙３２の表面に火山性ガラス質複層板３３を設けた例について説明したが、防火性能の必要性に応じて火山性ガラス質複層板３３を設けず省略するようにしてもよい。また、扉２に用いた火山性ガラス質複層板３３は硬質で非柔軟性のものであるが、形状を枠１に合う形状で形成して、セラミック紙１２の外界側に設けるようにしてもよい。

図１，２に示した構造の枠１及び扉２を製造した。枠１のセラミック紙１２は厚さを０．４ｍｍとし、扉２のセラミック紙３２の厚さを１．０ｍｍとした。この枠１及び扉２に、ＩＳＯ基準に基づく平均約９００℃の燃焼試験を実施した。一方側から加熱燃焼させ、反対側の面の温度を測定したところ、約６０分後においても、焼け落ちることがなく、１００℃より低い温度を保っており、６０分以上の防火性能を実現した。これは、特定防火設備の要件（通常の火災による火炎に対して１時間はその加熱面以外の面に火を出さない）を満たす非常に優れた防火性能を示す結果である。

１は枠、２は扉（戸）、８はレバー、１１は芯材、１２はセラミック紙、１３は耐火断熱被覆層、１４は化粧層、２１は主枠部材、２２は戸当たり部材、２３は木螺子、３１は芯材、３２はセラミック紙、３３は火山性ガラス質複層板、３４は化粧層、４１は溝、４２は加熱発泡剤、９１は壁材、Ｃは角部、ＦＬはフロアラインである。

Claims

戸及びこの戸が取り付けられる枠で構成されている建具部材であって、
前記枠は、
枠の芯材は桐製であり、前記枠の芯材の表面に枠用のセラミック紙が貼り付けられていて、
前記枠用のセラミック紙は、厚さ０．４〜０．６ｍｍのものであり、
前記枠用のセラミック紙が貼り付けられている前記枠の芯材の角部の内、前記戸の当たる戸当たりの箇所の角部を除くすべての角部が鈍角に形成されていて、
前記枠用のセラミック紙の外界側には、発泡剤、炭化剤及び樹脂を含む耐火断熱剤又は耐火断熱シートからなる耐火断熱被覆層が設けられていて、
前記耐火断熱被覆層の外界側に、化粧塗料又は化粧シートによる化粧層が設けられているものであり、
前記戸は、
戸の芯材は桐製であり、前記戸の芯材の表裏の二面の表面に戸用のセラミック紙が貼り付けられていて、
前記戸用のセラミック紙は、厚さ０．８〜１．５ｍｍのものであり、
前記戸用のセラミック紙の外界側には、火山性ガラス質複層板が設けられていて、
火山性ガラス質複層板の外界側に、化粧塗料又は化粧シートによる化粧層が設けられているものであり、
さらに前記戸には、取り付けられる前記枠に対向する端部に、加熱発泡剤が設けられていることを特徴とする建具部材。