JP6970968B2

JP6970968B2 - 防火パネル材

Info

Publication number: JP6970968B2
Application number: JP2018079279A
Authority: JP
Inventors: 賢一井上
Original assignee: 株式会社西尾木材工業所
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: JP2019183585A

Description

本発明は、防火パネル材に関する。

中高層建築や一定規模以上の延べ床面積の建築の天井材、壁材などの内装は、建築基準法で防火材料（不燃材料、準不燃材料、難燃材料）の使用が義務づけられている。さらに、駅構内やビル、多くの人々が集合する場所では法規上の防火性能にくわえ、高い意匠性も要求される。このため、これらの内装にはアルミニウム合金など金属製の基材表面に塗装を施したパネルや表面加工や化粧材を複合した窯業建材が用いられることが多い。

また、意匠性に加え、軽量性が必要な内装材要求があり、それに対応した構造体と一体化した防火内装材も実用化されている。例えば、特許文献１では、構造用面材に、易可燃性断熱材（発泡プラスチック系断熱材、表裏面にアルミ箔が取り付けられている）と、難可燃性（難燃性、不燃性）の断熱材（けい酸カルシウムまたはせっこうボード）と、外装材とを順に貼り付けた耐熱耐火構造に関する発明が開示されている。

特開２０１４−９５００号公報

金属を基材とするパネル材の場合、防火性能は優れているが、軽量化に限界がある。天井材、壁材などの内装材には、耐震性も求められる。特に、駅構内の天井材など、公共性が高い建築物において、地震が発生したときに天井材が落下すると深刻な被害が発生しかねない。国土交通省告示において定められる「特定天井」に該当する場合には、十分な耐震性能を有することが求められる。なお、特定天井とは、「居室、廊下その他の人が日常立ち入る場所に設けられるもの」、「高さ６ｍを超える天井の部分で面積２００ｍ^２を超えるものを含むもの」および「単位面積当たりの質量（表面化パネルおよびそれを保持する野縁等の下地材の総和での単位質量）が２ｋｇを超えるもの」を満たすものをいう。よって、金属を基材とするパネル材を用いる場合には、十分な耐震性を有する吊り構造を備える必要がある。

ここで、質量が１．０ｋｇ／ｍ^２程度の天井パネルであれば、仮に地震発生に落下しても重大な事故に至らないという考えから、最近では質量が０．７〜１．０ｋｇ／ｍ^２の下地材を用いた軽量天井システムが開発されている。軽量の内装材の基材として発泡樹脂製のものが知られている。例えば、前掲の特許文献１では、発泡樹脂の両面をアルミ箔で覆ったものが用いられている。しかし、特許文献１では、けい酸カルシウムまたはせっこうボードからなる難可燃性断熱材を用いることとしており、軽量化は困難である。

この軽量化の対応として、シート状の薄パネルがある。シート状の薄パネルは、ガラスウール、ガラス繊維のなどの不燃や難燃性材料の芯材にシートやフィルムを複合したものであり、立体的な意匠性表現には制限がある。このため、金属パネルや窯業建材が持つ立体感がなく、普及が進んでいない。

本発明は、軽量であり、立体的な意匠性表現が可能であり、かつ防火性能を備える防火パネル材を提供することを目的とする。

本発明者は、軽量であり、立体的な意匠性表現が可能である難燃性材料として、発泡樹脂基材を用いることを考えた。発泡樹脂基材は、上記のシート状の薄パネルとは異なり、基材の作成過程で「鋳造（形）」や「切削加工」により表面に立体的な加工をすることができる。そして、立体的な加工を施した表面に、化粧シートを複合（ラッピング）すれば、金属パネルや窯業建材がもつ高い意匠性、たとえば、スパンドレル（羽目板）と同様な立体感のある防火パネル材とすることができることを見出した。

本発明者は、上記に加えて、発泡樹脂基材を用いた防火パネル材の防火性能について検討した。具体的には、種々の構成の防火パネル材を製造し、コーンカロリーメータ試験を実施した結果、下記の知見を得た。なお、コーンカロリーメータ試験とは、試料表面をコーンカロリーで加熱したときの、発熱速度、総発熱量および裏面貫通（裏面にまでに達する貫通割れ）の有無を評価する試験である。

まず、有機樹脂から構成される難燃性を有する発泡樹脂（例えば、フェノールフォーム）の両面にアルミ箔（厚さ３０μｍ）を貼り付けたパネルについて、コーンカロリーメータ試験を行ったところ、発熱速度および総発熱量のいずれにおいても、良好な結果であり、裏面貫通は発生しなかった。これは、コーンカロリーメータによる加熱を、表面のアルミ箔が効率よく反射して、内部の発泡樹脂に熱が通りにくくなった結果、樹脂の熱分解が阻止され、発熱量が低く、また裏面にまで達するような亀裂の発生や防火上有害な著しい変形が生じず、不燃材料としての性能を満たしていたと考えられる。

次に、上記のパネルに化粧層（印刷化粧紙またはオレフィンシート）を貼り付けたパネルの場合、表面層が燃焼し、炭化することで防火性が著しく劣化し、総発熱量が基準値を超え、裏面貫通が発生した。この傾向は、アルミ箔の厚さを６０μｍ程度に増加させても変わらなかった。これは、加熱により生じた炭化層がアルミ箔に付着するので、アルミ箔の熱の反射性能が劣化する。その結果、その熱が発泡樹脂に伝わりやすくなり、発泡樹脂が熱分解し、発熱量が大きくなり、また、裏面への貫通割れや変形が生じてしまったと考えられる。

さらに、化粧層の有機質量の少ない化粧印刷紙を用い、この化粧層と１５ｍｍ厚の上記パネルのとの間に、ガラスクロス、ガラス不織布（ペーパー）など不燃材料を挿入したパネルについて、コーンカロリーメータ試験を行ったところ、防火性能は「難燃性」や「準不燃性」のレベルであった。なお、防火材料の性能レベルとしては「難燃」、「準不燃」、「不燃」があり、それぞれの性能評価項目、「発熱速度」、「総熱量」、「裏面貫通」は下記のような同一適合基準であるが、防火試験時間がそれぞれ、５分、１０分、２０分と異なる。
・発熱速度の基準：最高発熱速度が継続して２００ｋｗ／ｍ^２を超えた時間が１０秒以内
・総発熱量：８ＭＪ／ｍ^２以内
・防火上有害な著しい変形（裏面への貫通、寸法収縮などの有無）：ないこと

そこで、化粧層と発泡樹脂基材との間に介在させるアルミニウム層を二層構造とし、化粧層側のアルミニウム層の厚さを薄くしたところ、優れた防火性能を備えることが判明した。

本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記の発明を要旨とする。

（１）化粧層と、
厚さが０．５〜９μｍである第一アルミニウム層と、
厚さが１０〜５０μｍである第二アルミニウム層と、
発泡樹脂基材層とを順に接着した、
防火パネル材。

（２）前記化粧シートが、紙、オレフィンシートおよび天然木から選択される一種以上である、
上記（１）の防火パネル材。

（３）前記発泡樹脂基材層と前記第二アルミニウム層との接着面にガラス繊維シート層を備える、
上記（１）または（２）の防火パネル材。

（４）前記第一アルミニウム層と前記第二アルミニウム層との間の接着層が、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ウレタン系樹脂またはポリアミド系樹脂からなる、
上記（１）〜（３）のいずれかの防火パネル材。

（５）前記、発泡樹脂基材層が、酸素指数２１以上で、かさ比重が５０ｋｇ／ｍ^３以下である、上記（１）〜（４）のいずれかの防火パネル材。

（６）天井材または壁材として用いる、
上記（１）〜（４）のいずれかの防火パネル材。

本発明によれば、軽量であり、十分な耐熱性能および防火性能を備える防火パネル材を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る防火パネル材の構成を示す断面図である。図２は、本発明例１のコーンカロリーメータ試験の結果を示す図である。図３は、本発明例２のコーンカロリーメータ試験の結果を示す図である。図４は、比較例１のコーンカロリーメータ試験の結果を示す図である。図５は、比較例２のコーンカロリーメータ試験の結果を示す図である。図６は、比較例３のコーンカロリーメータ試験の結果を示す図である。図７は、比較例４のコーンカロリーメータ試験の結果を示す図である。

図１を参照して、本実施形態に係る防火パネル材１０は、少なくとも、化粧層１と、第一アルミニウム層２と、第二アルミニウム層３と、発泡樹脂基材層４とを順に接着したものである。この防火パネル材１０の総厚さは、たとえば、９．０〜３０．０ｍｍである。２．０ｋｇ／ｍ^２以下、さらには好ましくは、１．０ｋｇ／ｍ^２以下という軽量であることと、十分な剛性および立体意匠性を兼ね備えるためである。この防火パネル材１０は、例えば、天井材または壁材として用いられる。

化粧層１は、所定の模様や色によって装飾された表面材であり、例えば、紙、オレフィンシートおよび天然木が例示される。特に、紙またはオレフィンシートを用いるのがよい。また、表面に塗装したものを用いてもよい。化粧層１は、防火性の観点からは薄いことが好ましく、例えば、その厚さは１４０μｍ以下であることが好ましい。特に、８０μｍ以下が好ましい。化粧層１の厚さは、薄すぎると質感が損なわれるので、３０μｍ以上であることが好ましい。特に５０μｍ以上であることが好ましい。

第一アルミニウム層２は、化粧層１が燃焼したときに、化粧層１とともに剥離し、焼失するため、化粧層１に由来する炭化物が第二アルミニウム層３に付着せず、第二アルミニウム層３の反射性能を維持できるので、発泡樹脂基材層４の発熱を制限することができる。その結果、パネル材に優れた防火性を付与する。この効果を得るためには、その厚さが０．５μｍ以上とする必要がある。しかし、その厚さが９μｍを超えると、箔状に燃え残り、第２と一体化してしまい、総発熱量を十分に低減することができず、裏面貫通を防止することできない。よって、第一アルミニウム層２の厚さは、０．５〜９μｍとする。特に、３μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましい。また、７μｍ以下が好ましい。

第二アルミニウム層３は、第一アルミニウム層２が焼失した後に、熱を反射して、発泡樹脂基材層４の発熱を防止する効果を有する。この効果を得るためには、その厚さを１０μｍ以上とする必要がある。しかし、第二アルミニウム層３を厚くしても、その効果は飽和し、パネル材の質量を増加させるだけなので、その厚さは、５０μｍ以下とする。厚さの下限は、１５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。厚さの上限は、４５μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。

発泡樹脂基材層４は、防火パネル材１０の軽量化を実現するとともに、耐熱性を付与するためのものである。そして、天井材などとして施工されたときに反りが発生すると美観を損ねるため、十分な剛性を有するものであることが好ましい。よって、厚さは、９．０〜３０．０ｍｍであることが好ましい。また、かさ比重は、２５〜５０ｇ／ｍ^３であることが好ましい。

発泡樹脂基材層４の材質としては、酸素指数２１以上で、かさ比重が５０ｋｇ／ｍ^３以下であるものを選択するのがよい。例えば、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、スチロール樹脂など、さらに、これらの樹脂に難燃材料や不燃材料を加えて発泡剤で処理し、軽量したフォーム材などが挙げられる。特に、酸素指数が２８以上、かさ比重が３１ｋｇ／ｍ^３以下と軽量で防火性のあることから、フェノール樹脂のものを用いるのがよい。

発泡樹脂基材層４は、樹脂層４ａと第二アルミニウム層３との界面（接着面）に、ガラスクロス、ガラス不織布（ペーパー）などのガラス繊維シート層４ｂを備えることが好ましい。これは、第二アルミニウム層３との接着力を高めるとともに、発泡樹脂基材層４の剛性を高め、施工時の反りを防止するためである。
また、防火パネル材１０は、発泡樹脂基材層４の裏面に、厚さが１０〜５０μｍである第三アルミニウム層５を接着したものでもよい。このような構成とすることで、発泡樹脂基材層４の剛性を高めることができる。このとき、発泡樹脂基材層４が、樹脂層４ａと第二アルミニウム層３との界面（接着面）の反対面（つまり、樹脂層４ａと第三アルミニウム層５との界面）にポリエステル繊維不織布層４ｃを備えるものでもよい。これにより、第三アルミニウム層５との接着力を高めるとともに、発泡樹脂基材層４の剛性を高めることができる。

各層間の接着層には、特に制約がなく、ウレタン樹脂接着剤など、通常採用されている接着剤を用いることができる。ただし、第一アルミニウム層２と第二アルミニウム層３間の接着層は、通常状態では強固な接着力を有するが、２００℃程度以上の加熱時には燃焼後、剥離し、かつ、その燃焼エネルギーが少ないものを選択するのがよい。このような条件を満足する接着剤としては、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂などを用いてもよいが、耐熱性および耐久性に優れるポリアミド系樹脂などを用いるのが望ましい。例えば、エポキシ樹脂を架橋剤として用いたポリアミド系樹脂（東洋モ−トン（株）ＡＤ−７６Ｇ１／ＡＤ―７６Ｇ２、以下、「ポリアミド系樹脂／エポキシ系樹脂」）などを用いるのが望ましい。接着剤の塗布量は、固形量で１０ｇ／ｍ^２以下の微量であることが望ましい。

各種の試験用パネル材を用意し、コーンカロリーメータ試験を実施して、試料表面に火炎を当てたときの、発熱速度、総発熱量および裏面貫通の有無を評価した。発熱速度は、２００ｋＷ／ｍ^２以下であることを基準とする。総発熱量は、８ＭＪ／ｍ^２以下を基準とする。そして、２０分の試験中に裏面に貫通するような損傷がないことを基準とする。

本発明例１として、紙の化粧層と、厚さ７μｍのアルミニウム箔と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔と、厚さ１４．３ｍｍの発泡樹脂材（フェノール樹脂）と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔とを順に積層した試験用パネル材を用意した。１５ｍｍの発泡樹脂材のアルミニウム箔との界面には厚さ２００μｍのガラス不織布と、反対面には厚さ１５０μｍのポリエステル繊維不織布を備えている。アルミニウム箔同士の接着は、ポリアミド系樹脂／エポキシ系樹脂の接着剤を用い、その他の層間の接着は、ウレタン樹脂接着剤を用いた。図２には、本発明例１のコーンカロリーメータ試験の結果を示す。

図２に示すように、本発明例１は、発熱速度が５７．６６ｋＷ／ｍ^２であり、総発熱量は、２．４６ＭＪ／ｍ^２であり、２０分の試験中に裏面に貫通せず、良好な防火性を有していた。また、質量が、０．９１ｋｇ／ｍ^２であり、総厚さが、１５．０ｍｍであった。

本発明例２として、紙の化粧層と、厚さ７μｍのアルミニウム箔と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔と、厚さ４４．３ｍｍの発泡樹脂材（フェノール樹脂）と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔とを順に積層した試験用パネル材を用意した。複合発泡樹脂材のアルミニウム箔との界面には厚さ２００μｍのガラス不織布と、反対面には厚さ１５０μｍのポリエステル繊維不織布を備えている。アルミニウム箔同士の接着は、ポリアミド系樹脂／エポキシ系樹脂の接着剤を用い、その他の層間の接着は、ウレタン樹脂接着剤を用いた。図３には、本発明例２のコーンカロリーメータ試験の結果を示す。

図３に示すように、本発明例２は、発熱速度が７４．７９ｋＷ／ｍ^２であり、総発熱量は、１．４７ＭＪ／ｍ^２であり、２０分の試験中に裏面に貫通せず、良好な防火性を有していた。また、質量が、１．７ｋｇ／ｍ^２であり、総厚さが、４５．０ｍｍであった。

比較例１として、ポリオレフィンシートの化粧層と、厚さ１１μｍのアルミニウム箔と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔と、厚さ１４．３ｍｍの発泡樹脂材（フェノール樹脂）とを順に積層した試験用パネル材を用意した。１５ｍｍの発泡樹脂材のアルミニウム箔との界面には厚さ２００μｍのガラス不織布と、反対面には厚さ１５０μｍのポリエステル繊維不織布を備えている。アルミニウム箔同士の接着は、ポリアミド系樹脂／エポキシ系樹脂の接着剤を用い、その他の層間の接着は、ウレタン樹脂接着剤を用いた。図４には、比較例１のコーンカロリーメータ試験の結果を示す。

図４に示すように、比較例１は、発熱速度が２００ｋＷ／ｍ^２を超え、総発熱量は、８ＭＪ／ｍ^２を超え、１０分で裏面に貫通した。また、質量が、０．９４ｋｇ／ｍ^２であり、総厚さが、１５．０ｍｍであった。

比較例２として紙の化粧層と、厚さ１１μｍのアルミニウム箔と、厚さ６０μｍのアルミニウム箔と、厚さ１４．３ｍｍの発泡樹脂材（フェノール樹脂）とを順に積層した試験用パネル材を用意した。１５ｍｍの発泡樹脂材のアルミニウム箔との界面には厚さ２００μｍのガラス不織布と、反対面には厚さ１５０μｍのポリエステル繊維不織布を備えている。アルミニウム箔同士の接着は、ポリアミド系樹脂／エポキシ系樹脂の接着剤を用い、その他の層間の接着は、ウレタン樹脂接着剤を用いた。図５には、比較例２のコーンカロリーメータ試験の結果を示す。

図５に示すように、比較例２は、発熱速度が１００ｋＷ／ｍ^２であったが、総発熱量は、８ＭＪ／ｍ^２を超え、１２分で裏面に貫通した。また、質量が、０．９２ｋｇ／ｍ^２であり、総厚さが、４５．０ｍｍであった。

比較例３として、紙の化粧層と、その裏面に設けた厚さ０．０５μｍのアルミニウム蒸着層と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔と、厚さ４４．３ｍｍの発泡樹脂材（フェノール樹脂）と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔とを順に積層した試験用パネル材を用意した。４５ｍｍの発泡樹脂材のアルミニウム箔との界面には厚さ２００μｍのガラス不織布と、反対面には厚さ１５０μｍのポリエステル繊維不織布を備えている。図６には、比較例３のコーンカロリーメータ試験の結果を示す。

図６に示すように、比較例３は、発熱速度が１５０ｋＷ／ｍ^２であったが、総発熱量は、８ＭＪ／ｍ^２を超えた。ただし、２０分の試験中に裏面に貫通しなかった。また、質量が、１．７ｋｇ／ｍ^２であり、総厚さが、４５．０ｍｍであった。

比較例４として、紙の化粧層と、厚さ１２μｍのＰＥＴアルミ蒸着層と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔と、厚さ１４．３ｍｍの発泡樹脂材（フェノール樹脂）と、厚さ３０μｍのアルミニウム箔とを順に積層した試験用パネル材を用意した。１５ｍｍの発泡樹脂材のアルミニウム箔との界面には厚さ２００μｍのガラス不織布と、反対面には厚さ１５０μｍのポリエステル繊維不織布を備えている。また、厚さ１２μｍのＰＥＴアルミ蒸着層は、厚さ１２ｍｍのＰＥＴフィルムに厚さ０．０５μｍのアルミニウムを蒸着したものである。図７には、比較例４のコーンカロリーメータ試験の結果を示す。

図７に示すように、比較例４は、発熱速度が８２．８ｋＷ／ｍ^２であったが、総発熱量は、８ＭＪ／ｍ^２を超えた。ただし、２０分の試験中に裏面に貫通しなかった。また、質量が、０．９１ｋｇ／ｍ^２であり、総厚さが、１５．０ｍｍであった。

１化粧層
２第一アルミニウム層
３第二アルミニウム層
４発泡樹脂基材層
４ａ樹脂層
４ｂガラス繊維シート層
４ｃポリエステル繊維不織布層
１０本実施形態に係る防火パネル材

Claims

コーンカロリーメータ試験において不燃材料の基準性能を満足する防火パネル材であって、
厚さが３０〜１４０μｍである化粧層と、
厚さが０．５〜９μｍである第一アルミニウム層と、
厚さが１０〜５０μｍである第二アルミニウム層と、
発泡樹脂基材層とを順に接着した、
防火パネル材。
前記化粧層が、紙、オレフィンシートおよび天然木から選択される一種以上である、
請求項１に記載の防火パネル材。
前記発泡樹脂基材層が、前記第二アルミニウム層との接着面にガラス繊維シート層を備える、
請求項１または２に記載の防火パネル材。
前記第一アルミニウム層と前記第二アルミニウム層との間の接着層が、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ウレタン系樹脂またはポリアミド系樹脂からなる、
請求項１から３までのいずれかに記載の防火パネル材。
前記発泡樹脂基材層が、酸素指数２１以上で、かさ比重が５０ｋｇ／ｍ^３以下である、請求項１から４までのいずれかに記載の防火パネル材。
天井材または壁材として用いる、
請求項１から４までのいずれかに記載の防火パネル材。