JPH09228509A - 耐火断熱パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は建築、構築物の外壁材、間仕切り
材、防火戸等として使用でき、かつ施工後に膨れ、反
り、表面材の剥離等の変化がなく、しかも耐火性、機械
強度に優れた耐火断熱パネルに関するものである。 【構成】 金属製の表面材１と裏面材３間に高熱下で炭
化する合成樹脂発泡体からなる芯材４を一体に設けた耐
火断熱パネルＡにおいて、上記芯材４を厚さ方向で分割
する耐火シート５を一体に介在させ、かつ前記表面材１
と裏面材３の少なくとも１つの背面に耐火被覆層２を一
体に設け、また、前記耐火シート５、耐火被覆層２の少
なくともどちらか一方には不燃繊維が一体に植毛されて
いる耐火断熱パネルＡである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築物、構築物の外壁
材、間仕切り材、防火戸等として使用でき、かつ施工後
に膨れ、反り、表面材の剥離等の変化がなく、しかも耐
火性、機械強度に優れた耐火断熱パネルに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のサンドイッチパネルとし
ては、（ａ）不燃性の表面材、裏面材間に合成樹脂発泡
層のみを介在させたパネル、（ｂ）合成樹脂発泡層中に
無機物質を混在させたパネル、（ｃ）合成樹脂発泡層の
代わりに無機発泡体のみで形成したパネル等が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
パネルは種々の不都合を有し、例えば（ａ）のパネルに
おいては軽量であるが耐熱性、耐火性に劣り、（ｂ）の
パネルの場合は合成樹脂発泡層に介在した無機物質が、
表面材、裏面材と合成樹脂発泡層との接着強度を低下さ
せる問題があり、しかも日射により表面材と合成樹脂発
泡層が剥離し、外観をひどく損ね、その上無機物質の量
が大量となり、熱伝導率の低下、コストアップ、生産性
のダウン等が避けられず、（ｃ）の場合は、耐火性に優
れているが、高熱下における断熱性に劣ると共に、機械
強度（曲げ、切断、衝撃）等に欠けると共に、パネル自
体の重量が増し、扱いにくく、施工性に欠ける欠点があ
った。勿論、ＪＩＳ−Ａ−１３０４には合格できなかっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような欠点
を除去するため、芯材として高熱下で炭化する合成樹脂
からなる芯材を不燃材、金属材からなる表面材と裏面材
でサンドイッチして一体に形成し、かつこの芯材を分割
すると共に、芯材とアンカー効果による植毛で一体に結
合でき、その上、高熱下で断熱性を有する炭化層を形成
する耐火シートを設け、しかも少なくとも表面材と裏面
材の背面の一つに高熱下で不燃断熱層となる耐火被覆層
を一体に設けて耐火３０分〜２時間に合格でき、外見の
変形、膨れも無く、軽量で断熱性、機械強度に富む耐火
断熱パネルを提案するものである。

【０００５】

【実施例】以下に、図面を用いて本発明に係る耐火断熱
パネルの一実施例について詳細に説明する。図１〜図３
は、本発明に係る代表的な耐火断熱パネルの一例を示す
説明図であり、図においてＡは本発明に係る耐火断熱パ
ネルで表面材１と裏面材３間に芯材４を一体に介在し、
かつ、芯材４を分割するように耐火シート５と前記表面
材１と裏面材３の少なくとも一つの背面１ａ、３ａに塗
膜状、フィルム状の耐火被覆層２を一体に固着した構
造、等の耐火断熱パネルＡである。

【０００６】さらに説明すると、表面材１、裏面材３と
しては、金属薄板、例えば鉄、アルミニウム、銅、ステ
ンレス、チタン、アルミ・亜鉛合金メッキ鋼板、ホーロ
ー鋼板、クラッド鋼板、ラミネート鋼板（塩ビ鋼板
等）、サンドイッチ鋼板（制振鋼板等）、ガルバリウム
鋼鈑、等（勿論、これらを各種色調に塗装したカラー金
属板を含む）の一種をロール成形、プレス成形、押出成
形等によって各種形状に形成したもの、あるいは無機質
材、もしくは裏面材３のその他の材質として炭酸カルシ
ウム紙、アスベスト紙、クラフト紙、アスファルトフェ
ルト、金属箔（Ａｌ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｕ）、合成樹脂シ
ート、ゴムシート、布シート、石膏紙、水酸化アルミ
紙、ガラス繊維不繊布等の１種、または２種以上をラミ
ネートしたもの、あるいは防水処理、難燃処理されたシ
ート等の一種よりなるものである。

【０００７】耐火被覆層２は表面材１と裏面材３の少な
くとも一つの背面に下記の２つの条件においてそれぞれ
の機能を具備するものである。すなわち、通常状態にお
いては接着層、クッション層（緩衝性）、耐薬品性（耐
酸、耐アルカリ性）、断熱薄層として機能し、高熱下状
態においては不燃ガス、例えばＣＯ₂ 、水蒸気、ＣＨ ₄
等を発生し、次に約３〜５０倍位に発泡し、かつ炭化層
となって断熱性を発揮するものである。なお、耐火被覆
層２がフィルム状等の際は、接着剤を介して表面材１と
裏面材３と一体化するものである。

【０００８】さらに、耐火被覆層２の具体例としてはバ
インダーとして合成樹脂（フェノール樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、クロロプレ
ン、アミノアルコール、等）と高熱下で発泡炭化する膨
張性グラファイト、カーボンブラック（黒鉛）、耐火材
となる三酸化Ｓｂ、リン酸アンモニウム、補助剤として
の水酸化アンモニウム、炭素繊維、ロックウール、等を
添加し、厚さ約０．５〜３ｍｍ程度に一体に接着したも
のである。なお、バインダーとしての合成樹脂はホット
メルト状、ゼリー状、液状、等である。また、フィルム
状の耐火被覆層２は接着剤１２を介して表面材１と裏面
材３と一体化するものである。

【０００９】芯材４は少なくとも高熱下で炭素骨格を形
成し、かつ通常状態においても断熱性、耐熱性、寸法安
定性、自己接着性を有する合成樹脂発泡層の単体、もし
くは耐火材を混合した組成であり、主に補強材、耐火
材、断熱材、接着剤、緩衝材、寸法安定材、嵩上材とし
て機能するものである。

【００１０】芯材４の具体例としては、ポリイソシアヌ
レートフォーム、レゾール型フェノールフォーム、フェ
ノール変性ポリウレタンフォーム、またはこれら合成樹
脂発泡層にポリリン酸アンモニウム、触媒、製泡剤、酸
硬化剤等を添加したものである。

【００１１】耐火シート５は芯材４を少なくとも２分割
するように一層、例えば厚さＴの半分位の位置に一体に
介在させ、芯材４の耐熱性、耐火性、機械強度、遮音
性、耐薬品性、通気性、等を強化するものであり、図４
に示すようにその厚さはｔ＝約０．３〜１０ｍｍ程度位
のシート状物、もしくはネット、不織布状である。

【００１２】耐火シート５の構成としては、例えば図４
に示すように基材６と防火材７、被覆材８、植毛９等か
らなり、基材６としては、例えば不織布、ネット状物、
フィルム状、シート状物、毛羽のあるシート等であり、
材質としては合成樹脂（フェノール樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、等）、紙
（炭酸カルシウム紙、水酸化アルミニウム紙、ロックウ
ール紙、等）、パルプ、ロックウール、グラファイト、
炭素繊維、等の一種以上で、単体、２層、もしくは３層
に形成した構造である。

【００１３】防火材７としてはグラファイト（発泡性、
非発泡性）、カーボンブラック等の炭素化合物、水酸化
アルミニウム、ガラスビーズ、もみ殻、レゾール型フェ
ノール樹脂粒、膨張性グラファイトを樹脂コーティング
した大きさ約１０〜１００μの水酸化アルミニウム等の
一種以上から構成したものである。

【００１４】被覆材８は基材６の表面等に芯材４との濡
れを助長したり、防火材７が芯材４形成時に悪影響を受
けないように保護するのに役立つものであり、例えば合
成樹脂の一種以上を塗布（３〜１０μ）、もしくは１５
〜５０μ厚位のフィルム状でラミネートしたもの、等で
ある。

【００１５】植毛９は基材６自体の露出面が毛羽立って
いる場合にグラスウール、プラスチック、グラファイ
ト、カーボンブラック等を被覆材８あるいは接着剤１２
を介して植毛する場合であり、長さは１〜１０ｍｍ、太
さは２０〜１００デニール位、密度は約４０〜１００ｇ
／ｍ² であり、主に芯材４とのアンカー効果と芯材４の
ガスを外部へ排気する機能を有するものである。

【００１６】特に、耐火シート５は高熱下において熱を
水平方向に伝導したり、発泡膨張して約３〜３０ｍｍ位
の炭化層を形成したり、不燃ガス、水蒸気等を発生して
初期的に周辺を冷却し、芯材４の温度上昇を遅延するの
に役立つものである。

【００１７】図２、図３に示す耐火材１０は芯材４に分
散、もしくは高密度に分布し、芯材４自体の耐火性、耐
熱性を強化するものであり、例えば、例えばカーボンブ
ラック、グラファイト、炭素繊維、ロックウール、水酸
化アルミニウム、パーライト粒、ガラスビーズ、もみ
殻、レゾール型フェノール樹脂粉、膨脹性グラファイ
ト、樹脂コーティングした大きさ約１０〜１００ミクロ
ン位の水酸化アルミニウム等の１種以上であり、高熱下
で発泡膨張して無機炭化層を形成し、また水酸化アルミ
ニウムは水分を放出し、周囲を冷却する機能等を有する
ものである。

【００１８】１１は排気材で、図２、図３に示すように
接着剤１２を介して一体に、あるいは耐火被覆層２に直
接、もしくは植毛９上に直接、あるいは接着剤１２を介
して一体に積層したものであり、主に芯材４との接着強
化補助材、緩衝材、クッション材と芯材４内の余剰気
体、液体を芯材４外へ排気する機能（連通空隙）を有す
るものであり、具体的にはガラス繊維、綿、膨脹性グラ
ファイト、非膨脹性グラファイト、合成樹脂繊維、カー
ボンブラック等の１種以上からなる紐状物、シート状
物、ネット状物である。なお、紐状物は１〜１０ｍｍφ
位、シート状物（不繊布も含む）は０．５〜１０ｍｍ厚
位、ネット状物は任意寸法である。なお、排気能力は綿
（５ｍｍφ）でガス圧を約１／１０以上に低減できる。

【００１９】接着剤１２は周知の合成樹脂層でホットメ
ルト状、ゼリー状、フィルム状、塗膜状の一種であり、
耐火被覆層２、排気材１１、植毛９を接着するために役
立ち、厚さは２０〜２００μ位である。植毛９は芯材４
と一体化し、表面材１との一体化を強化するのに役立
ち、かつ排気材１１と芯材４間の余剰ガスを外部へ排出
し易くすると共に、芯材４と接着剤１２の一体化を強化
することにより表面材１と芯材４の一体化を強化して表
面材１と芯材４の剥離を防止し、表面材１の変形（膨
れ）等を阻止するのに役立つものである。

【００２０】（実施例１） ポリイソシアヌレートフォームの場合 （ａ）ポリオール ６０重量部 （ｂ）ポリイソシアネート（ＭＤＩ） １７０重量部 （ｃ）発泡剤（代替フロン１４１ｂ） ４０重量部 （ｄ）整泡剤（東レシリコン１９３Ｈ） ２重量部 （ｅ）触媒（商品名ダブコ） ５重量部 （ｆ）耐火被覆層２ １ｍｍ厚さ（イ） （ｇ）耐火シート５ ０．５ｍｍ厚さ（ロ） なお、（イ）はシート状の耐火被覆層２は表面材１の背
面にフェノール樹脂系の接着剤を介して一体に接着した
ものであり、その組成はポリエステル樹脂１００重量部
に対しグラファイト（０．１ｍｍに粉状にしたもの）を
１０重量部、ポリリン酸アンモニウムを５重量部、三酸
化アンチモンを１０重量部混合したものである。

【００２１】（ロ）は耐火シート５は炭素繊維の不織布
に発泡性グラファイトをレゾール型フェノール樹脂でバ
インドし、このシートの表面にガラス繊維（長さ６ｍ
ｍ、太さ６０デニールを６０ｇ／ｍ² の密度で両面に植
毛したものである。

【００２２】（実施例２） レゾール型フェノールフォームの場合 （ａ）レゾール型フェノール樹脂 １００重量部 （不揮発分８０％、粘度１５００ＣＰＳ／２０℃） （ｂ）硬化剤 １５重量部 （６５％パラトルエンスルホン酸水溶液） （ｃ）発泡剤 １５重量部 （代替フロン１４１ｂ） （ｄ）添加剤 １０重量部 （シリコーン、ポリリン酸アンモニウム） （ｅ）耐火被覆層２ ０．５ｍｍ厚 （ハ） （ｆ）耐火シート５ １ｍｍ厚 （ニ） （ｇ）耐火材１０ ９０重量部 （ａ）水酸化アルミニウム約２０〜３０μをレゾール型フェノール 樹脂でコーティングしたもの （ｂ）グラファイト（０．５ｍｍ位の粉粒状としたもの）５重量部 （ｃ）ガス吸着剤（活性炭） ３重量部 （ｈ）排気材１１ ５重量部 （ガラス繊維と綿の混合物の８ｍｍφとしたもの１００ｍｍピッチで パネルＡの長手方向と平行に配列） （ｉ）接着剤１２ ２重量部 （フェノール樹脂系の接着剤を０．５ｍｍ厚に塗布） （ｊ）植毛９（実施例１と同じ） ３重量部

【００２３】なお、（ハ）は耐火被覆層２を表面材１の
背面１ａに接着したものであり、レゾール型フェノール
樹脂に水酸化アルミニウム粒（１０〜３０μをフェノー
ル樹脂でコーティングしたもの）３０重量部とグラファ
イト粒５重量部とガラス繊維粒、ポリリン酸アンモニウ
ムを３重量部添加（塗膜状で塗布）したものである。

【００２４】（ニ）は熱を水平方向に伝導する炭素繊維
の不織布間に水酸化アルミニウム粒（２０μ位）、レゾ
ール型フェノール樹脂粒（５〜３０μ位）、グラファイ
ト粒、ポリイソシアヌレートでバインドし、これらを一
体に形成したものである。なお、耐火シート５に対する
植毛は実施例１と同じである。

【００２５】（比較例） フェノールフォームの場合 （ａ）レゾール型フェノール樹脂 １００重量部 （不揮発分８０％、粘度２０００ＣＰＳ／２０℃） （ｂ）硬化剤 ２０重量部 （６５％パラトルエンスルホン酸水溶液） （ｃ）発泡剤 １３重量部 （代替フロン１４１ｂ） （ｄ）添加剤 ５重量部 （シリコーン、ポリリン酸アンモン等）

【００２６】さらに、実施例１、２では表面材１、裏面
材３を厚さ０．５ｍｍのカラー鋼板とし、また、実施例
２では表面材１と裏面材３に深さ０．５ｍｍのスタッコ
調のエンボス加工を施したものである。芯材４のトータ
ル密度を下表１のように設定し、耐火断熱パネルＡの総
厚さを５０ｍｍとした。比較例の表面材１と裏面材３と
しては０．５ｍｍ厚のカラー鋼板を用いた。

【００２７】そこで、実施例１、２を図１に示すような
基本構成の耐火断熱パネルＡに構成した。なお、比較例
は図１において耐火被覆層２と耐火シート５を除いた構
成である。次に、この耐火断熱パネルＡに対し、はＪ
ＩＳ−Ａ−１３２１による試験。は１０％歪における
強度。は投光機にて加熱、表面温度を８５〜９５℃に
上昇させ３日間維持する。圧力センサーは（株）クロー
ネル製、ＡＢ型５０ＰＳＩ、導管系１．５ｍｍφであ
る。なお、比較例におけるガス圧は常温において製造
後、数時間の間は０．３ｋｇ／ｍ² になり、後に加温に
より下表１のようになった。はＪＩＳ−Ａ−１６１３
に準じて行う（テストピースの大きさは５０ｍｍ×５０
ｍｍ）。は９０℃〜−３０℃で湿度は外気と同じと
し、１２時間づつの６０日間行った。はＪＩＳ−Ａ−
１３０４で裏面温度２６０℃以下、残炎１０分以下の基
準をクリアすることである。その結果は下表１のように
なる。

【００２８】

【表１】

【００２９】なお、比較例では芯材４の反応、発泡時の
余剰ガスの逃げ道がなく、表面材１と芯材４の境界部分
の発泡組織が荒れ、かつ縮合水、酸硬化剤が発泡組織に
悪影響し、しかも長期間（９０日位）で表面材１の塗膜
も破壊していた。しかも、表面材１と芯材４の剥離した
部分の気体が表面材１の日射による温度上昇で膨張し、
さらに剥離を拡大すると共に大きな圧力のため表面材１
が膨れてくる現象が見られた。

【００３０】また、実施例では芯材４をいずれも分割し
た構造としたため一層当たりの樹脂量が少なく、薄物を
製造する方法となり、余剰ガス等の悪さが大幅に低減さ
れていた。さらに、のヒートサイクル試験の結果、実
施例１、２は殆ど接着強度が低下しないのに対して、比
較例は大幅に劣化していく傾向が見られ、これは表面材
１と芯材４の剥離に直結するものである。耐火性におい
ては耐火被覆層２で第１次の耐火断熱層（厚さ５ｍｍの
不燃断熱層）、芯材４で第２次の断熱層、耐火層を形成
し、耐火シート５で第３次の耐火断熱層を確実化し、し
かも炭化断熱層（例えば実施例２では約１０ｍｍ厚）を
形成していた。

【００３１】以上説明したのは本発明に係る耐火断熱パ
ネルの一実施例にすぎず、図５は耐火シート５を２層に
配設し、芯材４を例えば３分割した耐火断熱パネルＡで
ある。この場合は芯材４ａ、４ｂ、４ｃを異なる密度
（高、低、高）、あるいは異質材、例えば（ポリイソシ
アヌレートフォーム−フェノールフォーム−ポリイソシ
アヌレートフォーム）のように使用し、目的に合った機
能の芯材４を容易に形成することもできる。

【００３２】さらに、雄型連結部Ｂ、雌型連結部Ｃを設
けた耐火断熱パネルＡとしては図６（ａ）〜（ｃ）、お
よび図７（ａ）〜（ｃ）に示すように形成し、石膏ボー
ド、炭酸カルシウム板、ケイ酸カルシウム板等の不燃軽
量材Ｄ、防火パッキング材Ｅ、パッキング材Ｆを設け、
連結部の耐火性、防水性を強化した構造とすることもで
きる。

【００３３】

【発明の効果】上述したように、本発明に係る耐火断熱
パネルによれば、表面材と裏面材の少なくとも一つの
背面に耐火被覆層を表面材と裏面材と一体に固着、形成
したため、芯材と表面材、裏面材の接着力が抜群に強化
でき、芯材の剥離現象が生じないし、芯材の成分によっ
て表面材、裏面材の塗膜の劣化がない。耐火被覆層は
通常においてクッション材、接着強化剤、芯材との分離
層でありながら接着助長材として機能し、高熱下では耐
火断熱層として役立つものである。耐火シートは芯材
を分割すると共に、表面材と裏面材間との間に熱反射を
行い、熱の伝播を抑制し、しかも、耐火シートは熱を水
平方向に伝導し、垂直方向の熱伝導を大幅に低減でき、
耐火３０分〜２時間の試験に合格できる。また、植毛は
芯材４との一体化をさらに強化し、排気機能も助長す
る。芯材に混入した耐火材は高熱下で結晶水の放出に
よる周囲の冷却し、グラファイトによる炭化層の形成等
で耐火断熱層が形成できる。排気材を表面材と芯材間
に介在したため、施工後に日射等で表面材が加熱され、
芯材の余剰ガスが膨脹し、表面材と芯材の剥離、それに
伴う表面材の凹凸の変形と美観の低下をガス抜きにより
防止できる。断熱薄層と排気材の併用で表面材、芯材
間の緩衝材機能とアンカー効果を発揮するのでさらに接
着強度が向上し、表面材の変形を抑制できる。軽量で
断熱性にもすぐれる。ポリイソシアヌレートフォーム
でも耐火構造試験に合格する耐火パネルが可能となっ
た。遮音も積層構造により強化した。等の特徴、効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る耐火断熱パネルの代表的一例を示
す説明図である。

【図２】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の例を示
す説明図である。

【図３】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の例を示
す説明図である。

【図４】本発明に係る耐火断熱パネルの耐火シートの一
例を示す説明図である。

【図５】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の例を示
す説明図である。

【図６】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の例を示
す説明図である。

【図７】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の例を示
す説明図である。

【符号の説明】

Ａ 耐火断熱パネル Ｂ 雄型連結部 Ｃ 雌型連結部 Ｄ 不燃軽量材 Ｅ 防火パッキング材 Ｆ パッキング材 １ 表面材 １ａ 背面 ２ 耐火被覆層 ３ 裏面材 ３ａ 背面 ４ 芯材 ４ａ 芯材 ４ｂ 芯材 ４ｃ 芯材 ５ 耐火シート ６ 基材 ７ 防火材 ８ 被覆材 ９ 植毛 １０ 耐火材 １１ 排気材 １２ 接着剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の表面材と裏面材間に高熱下で炭
   化する合成樹脂発泡体からなる芯材を一体に設けた耐火
   断熱パネルにおいて、上記芯材を厚さ方向で分割する耐
   火シートを一体に介在させ、かつ前記表面材と裏面材の
   少なくとも１つの背面に耐火被覆層を一体に設け、ま
   た、前記耐火シート、耐火被覆層の少なくともどちらか
   一方には不燃繊維が一体に植毛されていることを特徴と
   する耐火断熱パネル。