JP7176728B2 - 熱膨張性部材及び耐火構造 - Google Patents

Description

本発明は、熱膨張性部材及び耐火構造に関する。

従来、管体が挿通される区画部の貫通孔を通じた延焼を抑えるため熱膨張性部材が用いられている。特許文献１には、熱膨張材と、熱膨張材を収容する袋を備える熱膨張性部材が開示されている。熱膨張性部材の袋は、延焼時に溶融又は燃焼する樹脂フィルムから構成されている。

特開２０１７－１０９０６９号公報

熱膨張材と、熱膨張材を収容する袋とを備える熱膨張性部材において、延焼時に熱膨張材が熱膨張して形成される膨張体の一部は、区画部の貫通孔を閉塞する所定の位置から位置ずれするおそれがある。このような膨張体の位置ずれを考慮して、例えば、熱膨張材の使用量を増大させる必要がある。熱膨張材の使用量を増大させることは、熱膨張材のコストが増大したり、熱膨張性部材の保管や輸送の効率を低下させたりするおそれがあるため、膨張体を所定の位置で形成させることが重要となる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、膨張体を所定の位置で形成させることを容易にした熱膨張性部材及び耐火構造を提供することにある。

上記課題を解決する熱膨張性部材は、管体が挿通される区画部の貫通孔を通じた延焼を抑える用途に用いられる熱膨張性部材であって、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材と、前記熱膨張材を収容する袋とを有し、前記袋は、合成樹脂層と不燃材料層とを有する積層フィルムから構成されている。

この構成によれば、延焼時の熱による積層フィルムの崩壊を不燃材料層によって遅延させることができる。このため、積層フィルム（不燃材料層）によって、熱膨張材が熱膨張する方向を制限したり、熱膨張材から形成される膨張体の移動を制限したりすることができる。

上記熱膨張性部材において、前記袋の形状は、一対の長辺と一対の短辺とを有する長四角形状であり、前記一対の長辺のうち、少なくとも一方の長辺は、前記積層フィルムを折り曲げてなる折曲部により構成されている。

この構成によれば、折曲部で繋がった状態の積層フィルム（不燃材料層）によって、熱膨張材が熱膨張する方向を制限したり、熱膨張材から形成される膨張体の移動を制限したりすることができる。

上記熱膨張性部材において、前記不燃材料層は、金属層を含むことが好ましい。
例えば、上記のように不燃材料層を構成することができる。
上記課題を解決する耐火構造は、貫通孔を有する区画部と、前記貫通孔に挿通される管体と、前記貫通孔を通じた延焼を抑える熱膨張性部材と、を備える耐火構造であって、前記熱膨張性部材は、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材と、前記熱膨張材を収容する袋とを有し、前記袋は、合成樹脂層と不燃材料層とを有する積層フィルムから構成されている。

上記耐火構造において、前記区画部は、上下階を区画するように配置され、前記袋の形状は、平面視で一対の長辺と一対の短辺とを有する長四角形状であり、前記一対の長辺のうち、少なくとも一方の長辺は、前記積層フィルムを折り曲げてなる折曲部により構成されるとともに、前記折曲部は、下方に向けて配置されていることが好ましい。

この構成によれば、熱膨張材の下方へ向かう熱膨張や熱膨張材から形成される膨張体の下方への移動を制限することができる。

本発明によれば、膨張体を所定の位置で形成させることが容易となる。

実施形態の熱膨張性部材を示す平面図である。 図１の２－２線に沿った断面図である。 熱膨張性部材の使用形態の一例を示す斜視図である。 熱膨張性部材の使用形態の一例を示す斜視図である。 耐火構造の一例を示す断面図である。 区画部の貫通孔が閉塞される状態を模式的に示す断面図である。 熱膨張性部材の変更例を示す断面図である。

以下、本発明の熱膨張性部材及び耐火構造の一実施形態を説明する。
＜熱膨張性部材＞
図１及び図２に示すように、熱膨張性部材１１は、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材１２と、熱膨張材１２を収容する袋１３とを有している。

熱膨張材１２としては、建築物等の耐火用の熱膨張材１２として市販されているものや、市販の原料を混合して用いることができる。熱膨張材１２は、膨張黒鉛を含有することが好ましく、熱膨張後の膨張黒鉛の形状を安定化させる形状安定材をさらに含有することがより好ましい。形状安定剤としては、ホウ酸、樹脂等が挙げられる。膨張黒鉛の膨張倍率は、１００倍以上であることが好ましく、２００倍以上であることがより好ましい。膨張黒鉛の膨張倍率は、膨張黒鉛１ｇを９００～１０００℃の条件で５分間加熱したときの体積変化から求められる。なお、膨張黒鉛の膨張倍率の上限は、特に限定されないが、例えば１０００倍未満となる。熱膨張材１２の形状は、ペースト状や粉末状等の流動性を有する形状であることが好ましい。

図２に示すように、袋１３は、合成樹脂層Ｌ１と不燃材料層Ｌ２とを有する積層フィルムＦから構成されている。積層フィルムＦの合成樹脂層Ｌ１は、周知の合成樹脂フィルムから構成することができる。合成樹脂としては、例えば、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。合成樹脂層Ｌ１の種類、厚さ等は、機械的物性等の周知の物性を考慮して選択すればよい。また、合成樹脂層Ｌ１を構成する合成樹脂フィルムは、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルム、無延伸フィルム等から選択して用いることができる。積層フィルムＦ中の合成樹脂層Ｌ１の数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。

合成樹脂層Ｌ１の厚さは、例えば、３μｍ以上、５００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内である。
不燃材料層Ｌ２としては、例えば、金属層、無機層等が挙げられる。金属層としては、例えば、アルミニウム層、銅層等が挙げられる。金属層は、金属箔や金属蒸着膜から構成することができる。無機層としては、シリカ層、アルミナ層等が挙げられる。無機層は、無機蒸着膜から構成することができる。

積層フィルムＦ中の不燃材料層Ｌ２の数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。不燃材料層Ｌ２は、金属層を含むことが好ましい。不燃材料層Ｌ２の厚さは、例えば、５ｎｍ以上、１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。不燃材料層Ｌ２は、厚さ１μｍ以上の金属層を含むことがより好ましい。

積層フィルムＦは、接着層やコート膜、印刷層等を有していてもよい。積層フィルムＦは、中間層としての不燃材料層Ｌ２と、外層及び内層としての合成樹脂層Ｌ１とを有することが好ましい。この場合、外層（保護層）により不燃材料層Ｌ２を保護することができるとともに、内層（シーラント層）により熱融着して製袋することができる。積層フィルムＦの構造としては、例えば、外層から順に、ポリエチレンテレフタレートフィルム（１２μｍ）、アルミニウム箔（７μｍ）、及びポリエチレンフィルム（２０μｍ）により構成した三層構造や、ポリエチレンテレフタレートフィルム（１２μｍ）、ポリエチレンフィルム（１５μｍ）、アルミニウム箔（７μｍ）、及びポリエチレンフィルム（２０μｍ）により構成した四層構造等が挙げられる。

図１及び図２に示すように、袋１３は、熱膨張材１２を収容する収容部１３ａを有している。袋１３の形状は、平面視で一対の長辺と一対の短辺とを有する長四角形状である。袋１３において、一対の長辺のうち、一方の長辺は、積層フィルムＦを折り曲げてなる折曲部１３ｂにより構成されている。このような折曲部１３ｂは、長尺状（帯状）の積層フィルムＦを幅方向に二つ折りとすることで形成することができる。

図１に示すように、袋１３は、上記折曲部１３ｂと、収容部１３ａを挟んで折曲部１３ｂと対向する対向部１３ｃと、折曲部１３ｂと対向部１３ｃとを連結するように収容部１３ａの両側に位置する両側部１３ｄ，１３ｄとを有している。対向部１３ｃ及び両側部１３ｄ，１３ｄは、熱融着により封止されている。

なお、図２には、合成樹脂層Ｌ１（シーラント層）同士が熱融着されている熱融着部分について梨地模様により模式的に示している。本実施形態では、折曲部１３ｂ（一方の長辺）と収容部１３ａとの間の部分においても、長辺に沿って熱融着しているが、この折曲部１３ｂと収容部１３ａとの間の部分の熱融着を省略することもできる。

本実施形態の袋１３は、複数の収容部１３ａが袋１３の長さ方向に沿って一列となって配列された連続包装（連包）袋である。この袋１３を有する熱膨張性部材１１は、隣り合う収容部１３ａ，１３ａの間の部分（側部１３ｄ）を利用して容易に曲げることができる。

＜耐火部材＞
次に、上記熱膨張性部材１１を備える耐火部材について説明する。
図３に示すように、耐火部材２１は、熱膨張性部材１１と、塑性変形可能な金属材料からなる形状維持部材２２と、熱膨張性部材１１と形状維持部材２２とを被覆する被覆部材２３とを備えている。

形状維持部材２２は、熱膨張材１２の熱膨張に伴って塑性変形し、形状維持部材２２の一部又は全体は、熱膨張材１２から形成される膨張体に埋め込まれる。このように形状維持部材２２は、膨張体の芯材となることで、膨張体の形状を維持する。

形状維持部材２２は、熱膨張性部材１１の片面側に沿って配置されている。形状維持部材２２を構成する金属材料としては、例えば、鉄、鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。形状維持部材２２は、板状に形成され、厚さ方向に貫通する複数の開口窓２２ａを有している。形状維持部材２２の開口窓２２ａは、熱膨張性部材１１における袋１３の収容部１３ａと重なる位置となるように配置されている。なお、形状維持部材２２の開口窓２２ａを省略してもよいし、形状維持部材２２を金網や針金等に変更してもよい。

被覆部材２３は、熱膨張性部材１１と、形状維持部材２２とを被覆して一体となるように保持する。被覆部材２３は、可燃性を有し、基材層と、基材層に積層される粘着層とを有する布テープ等の粘着テープにより構成することができる。粘着テープの幅方向の両端部は、形状維持部材２２側で重ね合わされている。

＜耐火構造＞
次に、熱膨張性部材１１（耐火部材２１）を用いた耐火構造及び作用について説明する。

図４及び図５に示すように、耐火構造は、貫通孔３１ａを有する区画部３１と、貫通孔３１ａに挿通される管体３２と、上記耐火部材２１（熱膨張性部材１１）とを備えている。本実施形態の区画部３１は、コンクリート製であり、水平方向に延在することで上下階を区画している。管体３２は、上下方向に沿った流路を有し、排水を流通する用途に用いられる。管体３２は、ポリ塩化ビニル等の樹脂製の本体管を有している。管体３２は、樹脂製の本体管の外周に必要に応じて防音層を配置して構成することもできる。

図４に示すように、耐火構造は、耐火部材２１を保持して貫通孔３１ａの開口縁（区画部３１の上面）に係止させる係止具２４を備えていてもよい。金属製の係止具２４は、耐火部材２１を保持する保持部２４ａと、貫通孔３１ａの開口縁に係止する係止部２４ｂとを有している。係止具２４の数は、単数であってもよいし、貫通孔３１ａの周方向において互いに離間して配置される複数であってもよい。

耐火部材２１は、貫通孔３１ａの内周形状に沿うように変形され、貫通孔３１ａの内周面と、管体３２の外周面との間に配置される。このとき、耐火部材２１の長さ方向の両端部を重ねた状態とし、粘着テープ等の粘着部材を用いて固定することが好ましい。また、耐火部材２１は、熱膨張性部材１１よりも内側（貫通孔３１ａの中心側）に形状維持部材２２が位置するように配置されることが好ましい。また、耐火部材２１は、被覆部材２３の幅方向の両端部の位置する面を内面（貫通孔３１ａの中心側）として配置されることが好ましい。

図５に示すように、耐火構造は、耐火部材２１の上方位置において、貫通孔３１ａの内周面と管体３２の外周面との隙間を塞ぐ目地材３３を備えることが好ましい。目地材３３は、建築物用の目地材（バックアップ材）として市販されているものを用いることができる。目地材３３の形状は、例えば、角柱状や円柱状等の柱状であり、目地材３３の材質としては、ゴム（エチレン・プロピレン・ジエンゴム、ニトリルゴム等）、樹脂（ポリエチレン等）等の有機高分子材料から構成された発泡体が好適である。

以上のように構成された耐火構造では、区画部３１の下方の空間が火災側であり、区画部３１の上方の空間は延焼から保護する保護側となる。耐火構造において、熱膨張性部材１１の袋１３は、折曲部１３ｂを下方に向けて配置されている。また、袋１３の折曲部１３ｂ及び対向部１３ｃ（長辺）は、区画部３１の貫通孔３１ａの周方向（管体３２の周方向）に延在するように配置されている。

図６に示すように、火災時の延焼により耐火部材２１が加熱されると、被覆部材２３は崩壊又は焼失するとともに、熱膨張材１２が熱膨張して膨張体３４が形成される。
ここで、袋１３は、上記積層フィルムＦにより構成されている。これにより、延焼時の熱による積層フィルムＦの崩壊を不燃材料層Ｌ２によって遅延させることができる。このため、積層フィルムＦ（不燃材料層Ｌ２）によって、熱膨張材１２が熱膨張する方向を制限したり、熱膨張材１２から形成される膨張体３４の移動を制限したりすることができる。本実施形態の耐火構造のように、折曲部１３ｂを下方に向けて袋１３が配置されている場合、積層フィルムＦ（不燃材料層Ｌ２）によって、熱膨張材１２の下方へ向かう熱膨張や膨張体３４の下方への移動を制限することができる。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）熱膨張性部材１１は、管体３２が挿通される区画部３１の貫通孔３１ａを通じた延焼を抑える用途に用いられる。熱膨張性部材１１は、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材１２と、熱膨張材１２を収容する袋１３とを有する。袋１３は、合成樹脂層Ｌ１と不燃材料層Ｌ２とを有する積層フィルムＦから構成されている。

この構成によれば、上記のように積層フィルムＦの崩壊を不燃材料層Ｌ２によって遅延させることができるため、積層フィルムＦ（不燃材料層Ｌ２）により膨張体３４の移動等を制限することができる。従って、膨張体３４を所定の位置で形成させることが容易となる。

（２）袋１３の一対の長辺のうち、一方の長辺は、積層フィルムＦを折り曲げてなる折曲部１３ｂにより構成されている。この場合、折曲部で繋がった状態の積層フィルムＦ（不燃材料層Ｌ２）によって、熱膨張材１２が熱膨張する方向を制限したり、熱膨張材１２から形成される膨張体３４の移動を制限したりすることができる。このため、膨張体３４を所定の位置で形成させることがさらに容易となる。

（３）本実施形態の耐火構造の区画部３１は、上下階を区画するように配置されている。袋１３は、折曲部１３ｂを下方に向けて配置されている。この場合、熱膨張材１２の下方へ向かう熱膨張や膨張体３４の下方への移動を制限することができる。従って、膨張体３４を貫通孔３１ａ内や貫通孔３１ａにより近い位置に配置することが容易となる。

（４）袋１３の一対の長辺のうち、一方の長辺は、積層フィルムＦを折り曲げてなる折曲部１３ｂにより構成され、収容部１３ａを挟んで折曲部１３ｂに対向する対向部１３ｃは、熱融着により封止されている。この場合、袋１３の対向部１３ｃに位置する熱融着部分は、火災時の延焼による熱により剥離し易いため、収容部１３ａ内の熱膨張材１２は、袋１３の対向部１３ｃから膨出するように熱膨張し易くなる。これにより、熱膨張材１２を折曲部１３ｂとは反対側に向けてより速やかに熱膨張させることが可能となる。

（変更例）
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・耐火構造は、図５に二点鎖線で示すように、目地材３３を覆うように塗布したコーキング材３５を有していてもよい。コーキング材３５としては、例えば、シリコーン系コーキング材を用いることができる。

・図７に示すように、袋１３における両長辺を折曲部１３ｂにより構成することもできる。この袋１３（積層フィルムＦ）は、積層フィルムＦの両長辺間である中間部１３ｅにおいて熱融着されている。この袋１３（熱膨張性部材１１）を用いた耐火構造では、中間部１３ｅ（熱融着部分）が区画部３１の貫通孔３１ａにおける中心側（内周側）となるように、熱膨張性部材１１を配置することが好ましい。この場合、区画部３１の貫通孔３１ａにおける中心側（内周側）に向かうように熱膨張材１２が熱膨張し易くなるため、貫通孔３１ａをより速やかに閉塞することが可能となる。

・袋１３の収容部１３ａを積層フィルムＦ（合成樹脂層Ｌ１）の熱融着により形成しているが、接着剤を用いて積層フィルムＦを貼り合わせることで形成してもよい。この場合、積層フィルムＦの内層である合成樹脂層Ｌ１（シーラント層）を省略することもできる。

・袋１３の折曲部１３ｂを省略することもできる。すなわち、一対の積層フィルムを接着剤（接着層）や合成樹脂層Ｌ１の熱融着によって枠状に貼り合わせることで、収容部１３ａを形成することもできる。

・袋１３の収容部１３ａの数は、複数に限定されず、単数であってもよい。すなわち、袋１３の収容部は、例えば、袋１３の長辺に沿って連なる一つの収容部から構成することもできる。但し、袋１３の長さ方向における一端側に熱膨張材１２が偏ることがなく、貫通孔３１ａの内周方向において熱膨張材１２を分散して配置することが容易となることから、袋１３は、上記実施形態のように配列された複数の収容部１３ａを有することが好ましい。

・袋１３の収容部１３ａの形状は、平面視で正方形状、長四角形状等の四角形状に限定されず、四角形状以外の多角形状や円形状であってもよい。
・耐火構造（耐火部材２１）において、熱膨張性部材１１（袋１３）の寸法や数を適宜変更してもよい。例えば、熱膨張性部材１１は、耐火構造において管体３２に巻き付けることが可能な長さ寸法を有しているが、管体３２の周方向において複数の熱膨張性部材を配置するように熱膨張性部材の長さ寸法を変更することもできる。なお、袋１３の形状は、平面視で正方形であってもよい。

・耐火構造（耐火部材２１）において、被覆部材２３を省略し、熱膨張性部材１１と形状維持部材２２とを両面テープや接着剤等の接合部で一体にすることもできる。なお、熱膨張性部材１１と形状維持部材２２とを一体にせずに別体で配置してもよい。

・耐火構造（耐火部材２１）において、被覆部材２３及び形状維持部材２２の両方を省略することもできる。
・耐火構造において、係止具２４を用いずに、管体３２に熱膨張性部材１１を接着剤や粘着テープで固定したり、貫通孔３１ａの内周面と管体３２の外周面との間に熱膨張性部材１１を挟み込むことで固定したりすることもできる。

・耐火構造（耐火部材２１）において、熱膨張性部材１１は、貫通孔３１ａの内周面と、管体３２の外周面との間に配置されているが、貫通孔３１ａよりも下方位置に配置してもよい。但し、熱膨張性部材１１の少なくとも一部が貫通孔３１ａの内周面と管体３２の外周面との間に位置するように熱膨張性部材１１を配置することが好ましい。

・耐火構造において、区画部３１の貫通孔３１ａに挿通される管体３２は、樹脂製の本体管を備えているが、鋳鉄等の金属製の本体管を備える管体に変更してもよい。この場合、熱膨張性部材１１を金属製の本体管の内周側や、金属製の本体管に接続される樹脂製の本体管の外周側等に配置することで、延焼時に区画部３１の貫通孔３１ａを閉塞することが可能となる。

・耐火構造の区画部３１は、上下階を区画しているが、空間を左右に区画する区画部であってもよい。この区画部の貫通孔に挿通される管体は、左右方向に沿った流路を有する。なお、管体は、排水を流通する用途以外の用途に用いられるものであってもよい。

Ｆ…積層フィルム、Ｌ１…合成樹脂層、Ｌ２…不燃材料層、１１…熱膨張性部材、１２…熱膨張材、１３…袋、１３ｂ…折曲部、３１…区画部、３１ａ…貫通孔、３２…管体。

Claims (3)

1. 管体が挿通される区画部の貫通孔を通じた延焼を抑える用途に用いられる熱膨張性部材であって、
   延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材と、前記熱膨張材を収容する袋とを有し、
   前記袋は、合成樹脂層と不燃材料層とを有する積層フィルムから構成され、
   前記袋の形状は、平面視で一対の長辺と一対の短辺とを有する長四角形状であり、
   前記一対の長辺のうち、少なくとも一方の長辺は、前記積層フィルムを折り曲げてなる折曲部により構成されていることを特徴とする熱膨張性部材。
2. 前記不燃材料層は、金属層を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱膨張性部材。
3. 貫通孔を有する区画部と、前記貫通孔に挿通される管体と、前記貫通孔を通じた延焼を抑える熱膨張性部材と、を備える耐火構造であって、
   前記熱膨張性部材は、
   延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材と、前記熱膨張材を収容する袋とを有し、
   前記袋は、合成樹脂層と不燃材料層とを有する積層フィルムから構成され、
   前記区画部は、上下階を区画するように配置され、
   前記袋の形状は、平面視で一対の長辺と一対の短辺とを有する長四角形状であり、
   前記一対の長辺のうち、少なくとも一方の長辺は、前記積層フィルムを折り曲げてなる折曲部により構成され、
   前記袋は、前記折曲部を下方に向けて配置されていることを特徴とする耐火構造。

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