JP7090524B2 - 耐火性木質複合材及び耐火木製構造材 - Google Patents

Description

本発明は、耐火性木質複合材、難燃薬剤保持体及び耐火木製構造材に関する。

木材は、火災時に外部から加熱されると表面が燃えて炭化層が形成される、この炭化層が木材の表面に均一に形成されると木材内部への熱の侵入が抑制され、木材内部の構造的な劣化が抑制される。この特性を利用し、柱や梁等に使用する木材を太くし、燃焼後の木材の内部に長期荷重を支持し得る健全な断面が確保されるように、木材の表面に、燃えて炭化層を形成すべき所定の厚みの燃えしろを設ける技術が知られている。このような燃えしろを設けた構造材等を主要構造部に用いて、木造建築物を準耐火建築物とすることも行われている。

木材や木材と他の材料との複合材の表面に燃えしろを設けて、耐火材の部材を得る技術は種々提案されており、例えば、特許文献１には、荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置され、断熱材を有する燃え止まり層と、該燃え止まり層の外側に配置され、所定の厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備える構造材が提案されている。また特許文献２には、荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置され、該荷重支持層より熱慣性を低くした木材からなる燃えしろ層とを備える構造材が提案されている。また特許文献３には、難燃薬剤を含まない木材で構成された表面層と、該表面層の内側に、木材に難燃薬剤を注入処理した難燃薬剤注入層とを備える耐火集成材が提案されている。

また木材に耐火性能を持たせる技術として、水に溶解した難燃薬剤を木材に含侵させたあと、該木材を乾燥させる方法が知られている。

特開２００５－３６４５７号公報 特開２００５－４８５８５号公報 特開２００８－３１７４３号公報

従来のように、水に溶解した難燃薬剤を木材に含侵させたあと、該木材を乾燥させた場合、含侵時に難燃薬剤の含侵ムラが生じてしまったり、乾燥時に木材の表面側の難燃薬剤含有量が木材の内部に比べて多くなってしまったりし、木材全体における難燃薬剤の含有量が不均一となってしまうため、木材に安定的に耐火性能を担保することは困難である。特許文献３では、木材にインサイジング処理を施すことで穿孔を形成し、該穿孔から難燃薬剤を注入することにより、難燃薬剤の含侵ムラを改善することはできるが、乾燥時に難燃薬剤の含有量が不均一になってしまうことを防ぐことはできず、木材に安定的に耐火性能を担保することは困難である。
また特許文献１～３においては、燃えしろ層や燃え止まり層を構成する木材は縁切りされていないため、該木材が火災にさらされたときに、該木材に大きな割れが生じてしまう場合がある。

本発明の目的は、木質基材に大きな割れが生じ難く、安定的に耐火性能を担保することができる、耐火性木質複合材、難燃薬剤保持体及び耐火木製構造材を提供することにある。

本発明は、平面視において第１方向及び第１方向に直交する第２方向を有し、難燃薬剤保持層が厚み方向に複数積層されている耐火性木質複合材であって、前記難燃薬剤保持層は、複数の開孔を有する木質基材と、該開孔内に充填された難燃薬剤含有固形物とを備えており、前記厚み方向に隣り合う前記難燃薬剤保持層どうしは、前記開孔の中心点の位置を、第１方向及び／又は第２方向にずらした状態に積層されている、耐火性木質複合材を提供するものである。

また本発明は、開孔を有する木質基材と該開孔に充填された難燃薬剤含有固形物とを備えている難燃薬剤保持体を提供するものである。

また本発明は、角材からなる荷重支持部と、該荷重支持部の軸方向に沿う３側面又は４側面を被覆する耐火被覆層とを備える耐火木製構造材であって、前記耐火被覆層は、平面視において第１方向及び第１方向に直交する第２方向と、難燃薬剤保持層が厚み方向に複数積層されている難燃薬剤保持層積層部とを有しており、前記難燃薬剤保持層は、複数の開孔を有する木質基材と、該開孔に充填された難燃薬剤含有固形物とを有しており、前記厚み方向に隣り合う前記難燃薬剤保持層どうしは、前記開孔の中心点の位置を、第１方向及び／又は第２方向にずらした状態に積層されている、耐火木製構造材を提供するものである。

本発明の耐火性木質複合材、難燃薬剤保持体及び耐火木製構造材によれば、木質基材に大きな割れが生じ難く、安定的に耐火性能を担保することができる。

図１は、本発明の好ましい実施形態の耐火性木質複合材を示す斜視図である。 図２（ａ）は、図１のＡ部を平面視した平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ－Ｉ線断面図である。 図３（ａ）は、図１のＡ部における難燃薬剤保持層の積層状態を説明するための平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のII－II線断面図である。 図４（ａ）及び（ｂ）は、難燃薬剤保持層の積層状態の変形例を示す横断面図であり、図３（ｂ）相当図である。 図５（ａ）は、本発明の好ましい実施形態の耐火木製構造材の横断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す本実施形態の耐火木製構造材の変形例であり、図５（ｃ）は、本発明の他の実施形態の耐火木製構造材の横断面図である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の好ましい実施形態の耐火性木質複合材１は、図１に示すように、難燃薬剤保持層１０が厚み方向に複数積層された構成を有する。耐火性木質複合材１は、難燃薬剤保持層１０が厚み方向Ｚに３つ積層されている。耐火性木質複合材１は、平面視において第１方向Ｘ及び第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙを有している。

難燃薬剤保持層１０は、複数の開孔２１を有する木質基材２０と、開孔２１に充填された難燃薬剤含有固形物３０とを備えている。木質基材２０は複数の単板又は板材の積層体からなる。木質基材２０が単板の積層体から構成される場合、積層体は、繊維の配向方向が互いに異なる複数種類の単板を含んでいても良いし、単板積層板（ＬＶＬ）のように、繊維の配向方向が同じ単板のみから構成されていても良い。木質基材２０は、複数の単板の積層体からなるものに代えて非積層材である１枚の板材から構成されていてもよい。
木質基材を構成する木材、例えば単板の原料木材の樹種は、針葉樹でも広葉樹でも良く、例えば、オーク、チーク、ウォルナット、ファルカタ、バルサ、レッドラワン、タモ、ニレ、カバ、キリ、スギ、ヒノキ、カラマツ、エゾマツ、トドマツ、アカマツ、ヒバ、ホワイトウッド、オウシュウアカマツ、ダフリカカラマツ、ダグラスファー等を用いることができる。原料木材の樹種としては、上述した各種の樹種から選択した１種又は２種以上を組み合わせた積層体を木質基材２０としてもよい。
これらの中でも、燃焼時の発熱量を軽減させることと、単板の原材料として確保し易いことの観点から、スギ、トドマツ等の、針葉樹で比較的軽く、原料確保が容易な樹種を用いることが好ましい。また同様の観点から、気乾密度が０．３～０．６ｇ／ｃｍ^３であるものを用いることが好ましく、気乾密度が、０．４～０．５ｇ／ｃｍ^３であるものを用いることが更に好ましい。気乾密度は、複数の単板積層体の平均値により決定される。

難燃薬剤含有固形物３０は、固体状態の固形物である。難燃薬剤含有固形物３０は、製造された耐火性木質複合材１において開孔２１に充填された状態で、固形物となっていればよく、例えば耐火性木質複合材１の製造段階では液体等の流動体であってもよい。例えば、難燃薬剤含有固形物３０は、加熱したときに溶融又は軟化し流動体となるものであってもよい。このような性質を有する難燃薬剤含有固形物３０としては、熱可塑性を有するバインダーを含むものが挙げられる。また難燃薬剤含有固形物３０は、製造段階では、溶媒に溶解した流動体となっており、時間経過や加熱等により溶媒を揮発させることにより、固形物となるものであってもよい。難燃薬剤含有固形物３０を溶解させる溶媒としては、有機溶剤等を用いることができる。
難燃薬剤含有固形物３０は、難燃薬剤として、リン系防火薬剤、窒素系防火薬剤、ホウ素系防火薬剤、ハロゲン系防火薬剤、等一般的な難燃薬剤を含んでいるものを使用することができる。難燃薬剤含有固形物３０は、難燃薬剤としてホウ酸及び／又はホウ酸系化合物を含んでいることが好ましい。

難燃薬剤保持層１０は、単位体積当たりの難燃薬剤含有固形物３０の保持量が、難燃薬剤保持層１０自体の強度確保や燃焼時における吸熱性能の向上と炭化断熱層の保持の観点から、９０ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましく、２７０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、２００ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましく、９０ｋｇ／ｍ^３以上２７０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ^３以上２００ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。耐火性木質複合材１が有する複数の難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも１つで単位体積当たりの難燃薬剤含有固形物３０の保持量が上述の範囲内となっていることが好ましく、複数の難燃薬剤保持層１０の全てで単位体積当たりの難燃薬剤含有固形物３０の保持量が上述の範囲内となっていることがより好ましい。

上述のように、難燃薬剤保持層１０は、複数の開孔２１を有する木質基材２０と、開孔２１に充填された難燃薬剤含有固形物３０とを備えている。この構成により、難燃薬剤保持層１０は、木質基材２０の開孔２１に充填された難燃薬剤含有固形物３０により縁切りされているため、例えば難燃薬剤保持層１０が燃焼したときに、難燃薬剤保持層１０に大きな割れが生じ難くなっている。ここで、縁切りとは、割れの伸長を開孔部分で止めることを意味する。また、難燃薬剤含有固形物３０として固体状態の固形物を用いることで、従来技術のように難燃薬剤の含侵ムラや乾燥時に難燃薬剤の含有量が不均一になってしまうことを防ぎ易くなり、難燃薬剤保持層１０における難燃薬剤の含有量を均一にし易くなるとともに、難燃薬剤保持層１０における難燃薬剤の含有量を所望の量とし易くなるので、安定的に耐火性能を担保することが可能となる。

木質基材２０は、図２に示すように、複数の開孔２１を有している。図２では、説明の便宜上、開孔２１に充填されている難燃薬剤含有固形物３０を図示せず省略しているが、本実施形態では、図１に示すように、開孔２１には難燃薬剤含有固形物３０が充填されている。

開孔２１は木質基材２０を貫通している。個々の開孔２１は略円柱形状を有しており、複数の開孔２１の形状は略同一となっている。開孔２１の開口面積の合計は、木質基材２０の開口が形成されている面の面積に対して、難燃薬剤含有固形物３０を必要量保持することの観点から、９％以上であることが好ましく、１１％以上であることがより好ましく、３０％以下であることが好ましく、２２％以下であることがより好ましく、９％以上３０％以下であることが好ましく、１１％以上２２％以下であることがより好ましい。耐火性木質複合材１が有する複数の難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも１つで開孔２１の開口面積の合計が上述の範囲内となっていることが好ましく、複数の難燃薬剤保持層１０の全てで開孔２１の開口面積の合計が上述の範囲内となっていることがより好ましい。

開孔２１の直径は、難燃薬剤含有固形物３０を必要量保持することと、縁切りすることで加熱試験時に大きな割れが生じにくくすることの観点から、６ｍｍ以上であることが好ましく、７ｍｍ以上であることがより好ましく、１２ｍｍ以下であることが好ましく、１１ｍｍ以下であることがより好ましく、６ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以上１１ｍｍ以下であることがより好ましい。耐火性木質複合材１が有する複数の難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも１つで開孔２１の直径が上述の範囲内となっていることが好ましく、複数の難燃薬剤保持層１０の全てで開孔２１の直径が上述の範囲内となっていることがより好ましい。

開孔２１は、図２（ａ）に示すように、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに等間隔に形成されている。より詳述すると、開孔２１は、その複数が、第２方向Ｙに沿って一定の間隔Ｔｙで一列に配された第１開孔列２１Ｒを形成している。第１開孔列２１Ｒは、第１方向Ｘに間隔を空けて複数列配されている。第１方向Ｘに隣り合う第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１どうしは、第２方向Ｙにおける開孔２１の中心点２１ａどうしの位置が一致している。また、開孔２１は、その複数が、第１方向Ｘに沿って一定の間隔Ｔｘで一列に配された第２開孔列２１Ｌを形成している。第２開孔列２１Ｌは、第２方向Ｙに間隔を空けて複数列配されている。第２方向Ｙに隣り合う第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１どうしは、第１方向Ｘにおける開孔２１の中心点２１ａどうしの位置が一致している。

つまり、第１方向Ｘに隣り合う第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１は、第１方向Ｘに沿って一定の間隔で一列に配された第２開孔列２１Ｌを形成している。そして、第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１の間隔Ｔｙと、第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１の間隔Ｔｘとは一致している。「第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１の間隔Ｔｙ」とは、第２方向Ｙに隣り合う開孔２１の中心点２１ａどうしの距離を意味し、「第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１の間隔Ｔｘ」とは、第１方向Ｘに隣り合う開孔２１の中心点２１ａどうしの距離を意味する（図２（ａ）参照）。

第１開孔列２１Ｒ及び第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１の間隔Ｔｙ及び間隔Ｔｘは、難燃薬剤含有固形物３０を必要量保持することと、縁切りすることで加熱試験時に大きな割れが生じにくくすることの観点から、１５ｍｍ以上であることが好ましく、１８ｍｍ以上であることがより好ましく、３０ｍｍ以下であることが好ましく、２５ｍｍ以下であることがより好ましく、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、１８ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることがより好ましい（図２（ａ）参照）。耐火性木質複合材１が有する複数の難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも１つで開孔２１の間隔Ｔｙ及び間隔Ｔｘが上述の範囲内となっていることが好ましく、複数の難燃薬剤保持層１０の全てで開孔２１の間隔Ｔｙ及び間隔Ｔｘが上述の範囲内となっていることがより好ましい。

開孔２１が第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに等間隔に形成されていることにより、複数の難燃薬剤保持層１０を積層するときに、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０を、開孔２１の中心点２１ａどうし、好ましくは開孔２１どうしが重ならないよう積層することが容易となる。

難燃薬剤保持層１０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、厚み方向Ｚにおける木質基材２０の片側に封止層４を有している。本実施形態では、封止層４は１枚の板材により構成されている。板材としては、無垢材、合板、ＬＶＬ、中密度繊維板（ＭＤＦ）、パーティクルボード、集成材等を用いることができ、これらは難燃薬剤が含浸処理されているものであってもよいし、難燃薬剤が含浸処理されていないものであってもよい。封止層４を構成する板材に用いられる難燃薬剤としては、リン系防火薬剤、窒素系防火薬剤、ホウ素系防火薬剤、ハロゲン系防火薬剤等、一般的な難燃薬剤を含んでいるものを使用することができる。封止層４を構成する板材に用いられる難燃薬剤と、難燃薬剤含有固形物３０に用いられる難燃薬剤とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また封止層４は、木質基材２０と同様に、複数の単板の積層体により構成されていてもよい。封止層４を複数の単板の積層体により構成する場合、単板の原料木材の樹種は、木質基材２０と同様のものを用いることができる。封止層４は、厚み方向Ｚにおける木質基材２０の両側に配されていてもよい。封止層４は、木質基材２０と同じ部材であってもよいし、別の部材であってもよい。

封止層４は、木質基材２０が有する開孔２１と重なる位置に開孔を有していない。つまり、難燃薬剤保持層１０が厚み方向Ｚにおける片側に封止層４を有していることにより、木質基材２０が有する開孔２１の一方の開口が封止されることになる。封止層４は、難燃薬剤保持層１０の開孔２１の底面を形成している。本実施形態では、封止層４は開孔を全く有していないが、封止層４は、木質基材２０が有する開孔２１と重ならない位置に開孔を有していてもよい。

難燃薬剤保持層１０は、開孔２１を有する木質基材２０と開孔を有しない封止層４とを備えている。開孔２１は木質基材２０を貫通しているので、難燃薬剤保持層１０における開孔２１の深さは木質基材２０の厚みと同じである。木質基材２０の厚みＨ２は、難燃薬剤保持層１０の厚みＨ１に対して、８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９５％以下であることが好ましく、９０％以下であることがより好ましく、８０％以上９５％以下であることが好ましく、８５％以上９０％以下であることがより好ましい（図２（ｂ）参照）。耐火性木質複合材１が有する複数の難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも１つで木質基材２０の厚みＨ２が上述の範囲内となっていることが好ましく、複数の難燃薬剤保持層１０の全てで木質基材２０の厚みＨ２が上述の範囲内となっていることがより好ましい。

耐火性木質複合材１では、図３に示すように、難燃薬剤保持層１０が３つ積層されている。尚、図３（ａ）では、説明の便宜上、開孔２１に充填されている難燃薬剤含有固形物３０を図示せず省略している。また図３（ａ）においては実線で図示した円が図３（ｂ）における最上層の難燃薬剤保持層１０の開孔２１を表しており、破線で図示した円が図３（ｂ）における中間の難燃薬剤保持層１０の開孔２１を表している。尚、最下層の難燃薬剤保持層１０の開孔２１は、最上層の難燃薬剤保持層１０の開孔２１と同じ位置に位置している。

耐火性木質複合材１では、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしは、開孔２１の位置を、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにずらした状態に積層されている（図３（ａ）参照）。より具体的には、最上層の難燃薬剤保持層１０における第１方向Ｘに隣り合う第１開孔列２１Ｒどうしの間に、中間の難燃薬剤保持層１０の第１開孔列２１Ｒが配されている。更に、最上層の難燃薬剤保持層１０の第１開孔列２１Ｒと中間の難燃薬剤保持層１０の第１開孔列２１Ｒとは第２方向Ｙに半ピッチ分ずれている。また、最上層の難燃薬剤保持層１０における第２方向Ｙに隣り合う第２開孔列２１Ｌどうしの間に、中間の難燃薬剤保持層１０の第２開孔列２１Ｌが配されている。更に、最上層の難燃薬剤保持層１０の第２開孔列２１Ｌと中間の難燃薬剤保持層１０の第２開孔列２１Ｌとは第１方向Ｘに半ピッチ分ずれている。上記では、上層の難燃薬剤保持層１０と中間の難燃薬剤保持層１０との積層状態について説明したが、中間の難燃薬剤保持層１０と最下層の難燃薬剤保持層１０との積層状態についても同様である。
図３（ａ）においては、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしが、開孔２１どうしが重ならないように積層されているが、本発明の耐火性木質複合材においては、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしが、開孔２１の中心点の位置を、第１方向Ｘ及び／又は第２方向Ｙにずらした状態に積層されていても良い。開孔２１の中心点の位置を、第１方向Ｘ及び／又は第２方向Ｙにずらした状態には、図３（ａ）に示すように、開孔２１どうしが重ならない場合と、開孔２１の一部は重なっているが、開孔２１の中心点２１ａどうしが重ならない場合の両者が含まれる。
厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０に存在する開孔２１の５０％以上１００％以下が重ならないことが好ましく、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０に存在する開孔２１の７０％以上１００％以下が重ならないことがより好ましく、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０に存在する開孔２１の９０％以上１００％以下が重ならないことが更に好ましい。

耐火性木質複合材１は、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしが、難燃薬剤含有固形物３０が充填されている開孔２１どうしの位置を第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにずらした状態に積層されているので、最上層の難燃薬剤保持層１０の木質基材２０の開孔２１ではない部分の厚み方向Ｚ下側には、中間の難燃薬剤保持層１０の開孔２１が位置している。同様に、中間の難燃薬剤保持層１０の木質基材２０の開孔２１ではない部分の厚み方向Ｚ下側には、最下層の難燃薬剤保持層１０の開孔２１が位置している。つまり、耐火性木質複合材１の厚み方向Ｚに沿う断面においては、図３（ｂ）に示すように、難燃薬剤保持層１０の難燃薬剤含有固形物３０が充填されていない部分と、難燃薬剤保持層１０の難燃薬剤含有固形物３０が充填されている部分とが交互に配置されている。
このような構成により、例えば厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０のうち上側の難燃薬剤保持層１０における開孔２１ではない部分が燃焼し、燃焼が厚み方向Ｚ下側に進行したとしても、上側の難燃薬剤保持層１０における開孔２１ではない部分の厚み方向Ｚ下側には、下側の難燃薬剤保持層１０の難燃薬剤含有固形物３０が配されているため、燃焼が厚み方向Ｚ下側に進行することを防ぐことができるようになっている。

中間の難燃薬剤保持層１０の開孔２１ではない部分２０Ａに着目すると、該部分２０Ａを囲むように最上層及び最下層の難燃薬剤保持層１０の開孔２１が配されている（図３（ｂ）参照）。従って、難燃薬剤保持層１０が燃焼し、開孔２１に充填された難燃薬剤含有固形物３０が溶融したときに、前記部分２０Ａを囲う開孔２１に充填された難燃薬剤含有固形物３０の溶融物どうしが繋がって三次元の網目構造を形成することができ、例えば前記部分２０Ａが燃え落ちることを防ぐことができる。このような観点から、難燃薬剤含有固形物３０は、難燃薬剤としてホウ酸及び／又はホウ酸系化合物を含んでいることが好ましい。

本実施形態の耐火性木質複合材１は以下のようにして製造することができる。
まず、開孔２１が形成されていない木質基材２０に、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに等間隔に開孔２１を形成する。次に、開孔２１に難燃薬剤含有固形物３０を充填する。そして、木質基材２０の厚み方向Ｚの片側に封止層４を配し、開孔２１の一方の開口を封止する。このようにして難燃薬剤保持層１０を製造する。開孔２１に難燃薬剤含有固形物３０を充填し易くする観点から、難燃薬剤含有固形物３０は充填するときに固形物であることが好ましい。このようにして製造した難燃薬剤保持層１０どうしを、開孔２１の中心点２１ａどうしが重ならないように第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにずらした状態に積層し、耐火性木質複合材１を製造する。
封止層４の木質基材２０への接合及び難燃薬剤保持層１０どうしの接合は、木質複合材の製造に従来用いられている各種公知の接着剤を用いることができ、例えば、水性高分子－イソシアネート系接着剤、レゾルシノール樹脂接着剤、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、メラミンユリア樹脂接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が挙げられる。これらのなかでも、レゾルシノール樹脂接着剤又はレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤が好ましい。

また難燃薬剤含有固形物３０として、難燃薬剤含有固形物３０を開孔２１に充填するときに液体状態であるものを使用する場合は、耐火性木質複合材１を以下のようにして製造することもできる。
まず、開孔２１が形成されていない木質基材２０に、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに等間隔に開孔２１を形成する。次に、木質基材２０の厚み方向Ｚの片側に封止層４を配し、開孔２１の一方の開口を封止する。そして、流動体となっている難燃薬剤含有固形物３０の前駆体を開孔２１に充填する。該前駆体は、例えば難燃薬剤含有固形物３０が加熱されることにより溶融し、流動体となったものである。前記前駆体を、例えば時間経過等により冷却し固体状態の難燃薬剤含有固形物３０とすることにより、難燃薬剤保持層１０が製造される。このようにして製造した難燃薬剤保持層１０どうしを、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにずらした状態に積層し、耐火性木質複合材１を製造する。封止層４を配した後に、難燃薬剤含有固形物３０を開孔２１に充填することにより、難燃薬剤含有固形物３０が充填時に液体状態であっても、難燃薬剤含有固形物３０を開孔２１に容易に充填することができる。

また、難燃薬剤含有固形物３０を充填した難燃薬剤保持層１０を製造したあとに該難燃薬剤保持層１０を積層し、耐火性木質複合材１を製造することに代えて、以下のように耐火性木質複合材１を製造してもよい。まず、開孔２１が形成されていない木質基材２０を複数積層し、積層した複数の木質基材２０を厚み方向Ｚに貫通する開孔２１を第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに等間隔に形成する。次に、複数の木質基材２０を貫通する開孔２１に難燃薬剤含有固形物３０を充填する。そして、積層した複数の木質基材２０を、厚み方向Ｚに隣り合う木質基材２０の開孔２１の中心点２１ａどうしが重ならないように第１方向Ｘ及び第２方向にずらすことで、耐火性木質複合材１を製造する。

尚、上述の製造方法では、開孔２１が形成されていない木質基材２０を使用した場合について説明したが、別工程にて予め開孔２１が形成されている木質基材２０を使用してもよい。

以上、本発明の耐火性木質複合材の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、斯かる実施形態に制限されず適宜変更可能である。例えば、耐火性木質複合材１は、図１及び図３に示すように、３つの難燃薬剤保持層１０を、封止層４を同じ側に向けて積層しているが、難燃薬剤保持層１０の積層数や積層方法はこれに限られない。図４に示すように難燃薬剤保持層１０を２つ積層してもよいし、４つ以上積層してもよい。また厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしを、封止層４どうしが対向するように積層してもよい（図４（ａ）参照）。また厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしを、封止層４を厚み方向Ｚの外側に向けて積層してもよい（図４（ｂ）参照）。また、難燃薬剤保持層１０が封止層４を有している必要は必ずしもなく、封止層４を有していなくてもよい。

また厚み方向Ｚの両端に位置する難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも１つにおける別の難燃薬剤保持層１０が存在する側とは反対側に化粧層５が配されていてもよい（図４（ａ）参照）。具体的には、耐火性木質複合材１における火災時に外部から加熱される側の面を化粧層５が構成していることが好ましい。化粧層５としては、単板、合成樹脂、紙等からなる化粧シート並びに塗工層等を用いることができる。また封止層４が耐火性木質複合材１における火災時に外部から加熱される側の面を構成している場合は、化粧層５を別に設けずに、封止層４を化粧層５としてもよい。
厚み方向Ｚの両端に位置する難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも１つにおける別の難燃薬剤保持層１０が存在する側とは反対側に化粧層５が配されていることにより、耐火性木質複合材１の意匠性を向上させることが可能となる。
厚み方向Ｚの両端に位置する難燃薬剤保持層１０は、複数の難燃薬剤保持層１０のうち、厚み方向の端部又は最も端部に寄りに位置する難燃薬剤保持層である。

また図４（ｂ）に示すように、厚み方向Ｚの両端に位置する難燃薬剤保持層１０の少なくとも１つは、別の難燃薬剤保持層１０が存在する側とは反対側の面６に難燃薬剤が塗布されていてもよい（図４（ｂ）参照）。具体的には、耐火性木質複合材１の火災時に外部から加熱される側を構成する面に難燃薬剤が塗布されていることが好ましい。耐火性木質複合材１が化粧層５を有している場合は、化粧層５における、難燃薬剤保持層１０側とは反対側の面に難燃薬剤が塗布されていてもよい。また、化粧層５及び難燃薬剤保持層１０の一方又は双方に難燃薬剤が塗布される等の方法により、化粧層５と難燃薬剤保持層１０との間に難燃薬剤が配されていても良い。
化粧層５や難燃薬剤保持層１０に塗布する難燃薬剤は、難燃薬剤含有固形物３０に含まれる難燃薬剤や、封止層４を構成する板材に用いられる難燃薬剤と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
耐火性木質複合材１の外側を構成する面に難燃薬剤が塗布されていることにより、耐火性木質複合材１の耐火性能をより向上させることが可能となる。

また耐火性木質複合材１は、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしを第１方向Ｘと第２方向Ｙの両方にずらした状態に積層しているが、必ずしもその必要はなく、第１方向Ｘ又は第２方向Ｙの何れか一方向にずらした状態に積層されていてもよい。

また開孔２１は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに等間隔に形成されている必要は必ずしもなく、第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１の間隔Ｔｙと、第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１の間隔Ｔｘとは異なっていてもよい。

第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１の間隔Ｔｙと第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１の間隔Ｔｘとが異なっている場合、第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１の間隔Ｔｙは、難燃薬剤保持層１０自体の一方向の極端な強度低下を防ぐことと、薬剤保持における均質性を確保することの観点から、１５ｍｍ以上であることが好ましく、１８ｍｍ以上であることがより好ましく、５０ｍｍ以下であることが好ましく、２５ｍｍ以下であることがより好ましく、１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、１８ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることがより好ましい（図２（ａ）参照）。耐火性木質複合材１が有する複数の難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも開孔２１の間隔Ｔｙが上述の範囲内となっていることが好ましく、複数の難燃薬剤保持層１０の全てで開孔２１の間隔Ｔｙが上述の範囲内となっていることがより好ましい。

第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１の間隔Ｔｙと第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１の間隔Ｔｘとが異なっている場合、第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１の間隔Ｔｘは、難燃薬剤保持層１０自体の一方向の極端な強度低下を防ぐことと、薬剤保持における均質性を確保することの観点から、１５ｍｍ以上であることが好ましく、１８ｍｍ以上であることがより好ましく、５０ｍｍ以下であることが好ましく、２５ｍｍ以下であることがより好ましく、１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、１８ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることがより好ましい（図２（ａ）参照）。耐火性木質複合材１が有する複数の難燃薬剤保持層１０のうち少なくとも開孔２１の間隔Ｔｘが上述の範囲内となっていることが好ましく、複数の難燃薬剤保持層１０の全てで開孔２１の間隔Ｔｘが上述の範囲内となっていることがより好ましい。

また第１方向Ｘに隣り合う第１開孔列２１Ｒを構成する開孔２１どうしは、第２方向Ｙにおける開孔２１の中心点２１ａどうしの位置が一致している必要は必ずしもなく、第２方向Ｙにおける開孔２１の中心点２１ａどうしの位置が異なっていてもよい。例えば、第１方向Ｘに隣り合う第１開孔列２１Ｒどうしは、第２方向Ｙに半ピッチ分ずれていてもよいし、３分の２ピッチ分ずれていてもよい。また第２方向Ｙに隣り合う第２開孔列２１Ｌを構成する開孔２１どうしは、第１方向Ｘにおける開孔２１の中心点２１ａどうしの位置が異なっていてもよく、例えば、第２方向Ｙに隣り合う第２開孔列２１Ｌどうしは、第１方向Ｘに半ピッチ分ずれていてもよいし、３分の２ピッチ分ずれていてもよい。

本実施形態では、耐火性木質複合材１は四角形の面材であり、第１方向Ｘは面材の一辺と平行な方向であり、第２方向Ｙは該一辺と直交する辺と平行な方向であるが、面材の一辺に対して０度超９０度未満の角度を有するように第１方向Ｘを定め、該第１方向Ｘに直交する方向を第２方向Ｙとしてもよい。

本実施形態の耐火性木質複合材１における難燃薬剤保持層１０は、複数積層し、耐火性木質複合材１として用いるのみならず、１つの難燃薬剤保持層１０を単独で用いることもできる。単独の難燃薬剤保持層１０（以下、難燃薬剤保持体１０という）は、木質基材２０の開孔２１に充填された難燃薬剤含有固形物３０により縁切りされているため、例えば難燃薬剤保持体１０が燃焼したときに、難燃薬剤保持体１０に大きな割れが生じ難くなっている。また、難燃薬剤含有固形物３０として固体状態の固形物を用いることで、難燃薬剤保持体１０における難燃薬剤の含有量を均一にし易くなるとともに、難燃薬剤保持体１０における難燃薬剤の含有量を所望の量とし易くなるので、安定的に耐火性能を担保することが可能となる。
本発明の難燃薬剤保持体及び耐火性木質複合材は、例えば壁、床又は天井等に張り付けて用いることができる。

図５（ａ）～（ｃ）に、本発明の耐火木製構造材の好ましい実施形態を示す。本発明の耐火木製構造材は、木造建築物の梁や柱として使用される構造用の角材である。図５（ａ）及び（ｂ）に示す耐火木製構造材７Ａは、木造建築物の柱として使用される構造用の角材であり、荷重支持部８と耐火被覆層９とを備えている。
荷重支持部８は角材であり、単独で、固定荷重、積載荷重等の長期に生ずる荷重（長期荷重）に対して構造耐力上安全であるようにその断面設計がなされている。斯かる断面設計は公知である。荷重支持部８の横断面形状は四角形状であり、耐火木製構造材７Ａの横断面における、荷重支持部８の縦方向の長さ及び横方向の長さは、梁や柱の形状、或いは大きさ等によって適宜に変更することができる。

耐火被覆層９は、荷重支持部８の軸方向に沿う４側面を被覆するように配されている。耐火被覆層９は、難燃薬剤保持層１０が厚み方向に複数積層されている難燃薬剤保持層積層部４０を有している。難燃薬剤保持層積層部４０は、上述の耐火性木質複合材１と同様の構成を具備しており、平面視において第１方向と第１方向に直交する第２方向を有している。耐火被覆層９は、難燃薬剤保持層積層部４０に加えて化粧層５を有している。化粧層５としては、上述の耐火性木質複合材１が有する化粧層５と同様のものを用いることができる。尚、耐火被覆層９は化粧層５を有している必要は必ずしもなく、化粧層５を有していなくてもよい。

図５（ａ）では、耐火被覆層９における荷重支持部８が存在する部分から延出している部分９ｅを、荷重支持部８の角を挟んで両側に位置する耐火被覆層９どうしを接合させた横断面Ｌ字形状の耐火被覆層９により形成している。また、耐火被覆層９における荷重支持部８が存在する部分から延出している部分９ｅは、図５（ｂ）に示すように、荷重支持部８の一側面に沿う耐火被覆層９を、荷重支持部８が存在する部分９ｓよりも延出させることにより形成してもよい。

耐火木製構造材７Ａの耐火被覆層９は、開孔２１に充填された難燃薬剤含有固形物３０により木質基材２０が縁切りされた難燃薬剤保持層１０を具備しているため、耐火木製構造材７Ａは、例えば耐火被覆層９が燃焼したときに、耐火被覆層９に大きな割れが生じ難くなっており、燃焼が荷重支持部８に伝わり難くなっている。また耐火木製構造材７Ａは、耐火被覆層９が、厚み方向Ｚに隣り合う難燃薬剤保持層１０どうしが開孔２１の中心点２１ａどうしが重ならないように、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにずらした状態に積層された難燃薬剤保持層積層部４０を具備しているため、例えば耐火被覆層９が燃焼したときに、燃焼が厚み方向Ｚ下側に進行することを防ぐことができるようになっており、燃焼が荷重支持部８に伝わり難くなっている。

次に、本発明の他の実施形態の耐火木製構造材７Ｂについて、図５（ｃ）を参照しながら説明する。図５（ｃ）に示す耐火木製構造材７Ｂについては、図５（ａ）及び（ｂ）に示す耐火木製構造材７Ａと異なる点について説明する。特に説明しない点については、耐火木製構造材７Ａと同様であり、耐火木製構造材７Ａの説明が適宜適用される。

図５（ｃ）に示す耐火木製構造材７Ｂは、木造建築物の梁として使用される構造用の角材である。耐火木製構造材７Ｂでは、耐火被覆層９は、荷重支持部８の軸方向に沿う３側面を被覆するように配されている。耐火木製構造材７Ｂの荷重支持部８は、横断面の中心から耐火被覆層９が形成されていない側面に亘って存在するものである。耐火木製構造材７Ｂの耐火被覆層９が形成されていない側面は、例えば床等を載せて荷重支持部８の上側を被覆してもよい。

（実施例）
図２に示す難燃薬剤保持層１０と同様の構成を有する難燃薬剤保持体を製造した。具体的には、木質基材として、縦方向の長さが４２０ｍｍであり、横方向の長さが３５０ｍｍであり、厚みが２４ｍｍである、針葉樹合板を使用した。開孔の直径は１０ｍｍであり、第１方向及び第２方向における開孔の間隔は２０ｍｍであった。開孔に充填する難燃薬剤含有固形物として、ホウ酸系難燃薬剤を使用した。このようにして製造した難燃薬剤保持体を、開孔どうしが重ならないように、厚み方向に２つ積層した。厚み方向に隣り合う難燃薬剤保持体の開孔の中心点どうしは、第１方向及び第２方向にそれぞれ、１０ｍｍずれていた。積層した難燃薬剤保持体の厚み方向における一方の面に、縦方向の長さが４２０ｍｍであり、横方向の長さが３５０ｍｍであり、厚みが１２ｍｍである、針葉樹合板からなる化粧層を配した。積層した難燃薬剤保持体の厚み方向における他方の面には、縦方向の長さが４２０ｍｍであり、横方向の長さが３５０ｍｍであり、厚みが２４ｍｍである、針葉樹からなる合板を２つ積層したものを配した。化粧層、難燃薬剤保持体及び合板の接着には、酢酸ビニルを含む接着剤を使用した。このようにして製造した、化粧層、難燃薬剤保持体及び合板の積層体における化粧層側の面以外の面をセラミックブランケットと石膏ボードで養生し、実施例１の試験体とした。

（比較例）
実施例の試験体において、難燃薬剤保持体に代えて、縦方向の長さが４２０ｍｍであり、横方向の長さが３５０ｍｍであり、厚みが２４ｍｍである、針葉樹からなる合板を用いた以外は、実施例と同様にして試験体を製造した。

（燃焼試験）
実施例及び比較例で得られた試験体を燃焼試験炉に収容した。試験体においては、化粧層側の面が一面加熱される加熱面である。そして通常の火災を想定したＩＳＯ８３４標準加熱により１時間加熱を行い、加熱終了後、加熱時間の３倍以上の時間（３時間以上、約５時間）の炉内放冷を行った。その際、鉛直方向の上側の面から９０ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍの位置において加熱面からの深さが３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍとなる位置、及び鉛直方向の下側の面から９０ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍの位置において加熱面からの深さが３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍとなる位置における温度変化を計測し、各位置における温度の継時的変化を確認した。また加熱面の状態を目視により確認した。

実施例においては、燃え止まりが確認でき、１時間耐火性能を有していることが確認できた。また炭化層に大きなひび割れや脱落は見られなかった。一方、比較例においては燃え止まりが確認できず、炭化層に大きなひび割れや脱落が見られた。

１ 耐火性木質複合材
１０ 難燃薬剤保持層
２０ 木質基材
２１ 開孔
２１ａ 開孔の中心点
３０ 難燃薬剤含有固形物
４ 封止層
５ 化粧層
７ 耐火木製構造材
８ 荷重支持部
９ 耐火被覆層
４０ 難燃薬剤保持層積層部
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 厚み方向

Claims (10)

1. 平面視において第１方向及び第１方向に直交する第２方向を有し、難燃薬剤保持層が厚み方向に複数積層されている耐火性木質複合材であって、
   前記難燃薬剤保持層は、複数の開孔を有する木質基材と、該開孔内に充填された難燃薬剤含有固形物とを備えており、
   前記厚み方向に隣り合う前記難燃薬剤保持層どうしは、前記開孔の中心点の位置を、第１方向及び／又は第２方向にずらした状態に積層されており、
   前記難燃薬剤保持層のうち少なくとも１つは、前記厚み方向における前記木質基材の片側又は両側に、該木質基材の前記開孔と重なる位置に開孔を有しない封止層を有している、耐火性木質複合材。
2. 平面視において第１方向及び第１方向に直交する第２方向を有し、難燃薬剤保持層が厚み方向に複数積層されている耐火性木質複合材であって、
   前記難燃薬剤保持層は、複数の開孔を有する木質基材と、該開孔内に充填された難燃薬剤含有固形物とを備えており、
   前記厚み方向に隣り合う前記難燃薬剤保持層どうしは、前記開孔の中心点の位置を、第１方向及び／又は第２方向にずらした状態に積層されており、
   前記難燃薬剤保持層は、前記木質基材の厚みが前記難燃薬剤保持層の厚みに対して、８０％以上９５％以下である、耐火性木質複合材。
3. 平面視において第１方向及び第１方向に直交する第２方向を有し、難燃薬剤保持層が厚み方向に複数積層されている耐火性木質複合材であって、
   前記難燃薬剤保持層は、複数の開孔を有する木質基材と、該開孔内に充填された難燃薬剤含有固形物とを備えており、
   前記厚み方向に隣り合う前記難燃薬剤保持層どうしは、前記開孔の中心点の位置を、第１方向及び／又は第２方向にずらした状態に積層されており、
   前記厚み方向の両端に位置する前記難燃薬剤保持層のうち少なくとも１つは、別の前記難燃薬剤保持層が存在する側とは反対側に化粧層が配されており、
   前記化粧層の前記難燃薬剤保持層とは反対側の面に、難燃薬剤が塗布されている、耐火性木質複合材。
4. 前記厚み方向に隣り合う前記難燃薬剤保持層どうしは、前記開孔どうしが重ならないように積層されている、請求項１～３の何れか１項に記載の耐火性木質複合材。
5. 前記難燃薬剤保持層は、前記開孔が第１方向及び第２方向のそれぞれに等間隔に形成されている、請求項１～４の何れか１項に記載の耐火性木質複合材。
6. 前記難燃薬剤保持層は、前記開孔の開口面積の合計面積が前記木質基材の前記開孔が形成されている面の面積に対して、９％以上３０％以下である、請求項１～５の何れか１項に記載の耐火性木質複合材。
7. 前記難燃薬剤保持層は、単位体積当たりの前記難燃薬剤含有固形物の保持量が、９０ｋｇ／ｍ^３以上２７０ｋｇ／ｍ^３以下である、請求項１～６の何れか１項に記載の耐火性木質複合材。
8. 前記難燃薬剤含有固形物は、難燃薬剤としてホウ酸及び／又はホウ酸系化合物を含んでいる、請求項１～７の何れか１項に記載の耐火性木質複合材。
9. 前記厚み方向の両端に位置する前記難燃薬剤保持層のうち少なくとも１つは、別の前記難燃薬剤保持層が存在する側とは反対側の面に、難燃薬剤が塗布されている、請求項１～８の何れか１項に記載の耐火性木質複合材。
10. 角材からなる荷重支持部と、該荷重支持部の軸方向に沿う３側面又は４側面を被覆する耐火被覆層とを備える耐火木製構造材であって、
    前記耐火被覆層は、請求項１～９の何れか１項に記載の耐火性木質複合材からなる、耐火木製構造材。

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