JPS62171956A - 耐火壁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐火壁構造に関する。

従来の技術及び欠点 耐火壁構造は、例えば、ビルディングの異なる部分音仕
切るため、吹き抜けや階段音曲′０ため、コンピユータ
室等を建設する上で高温による悪影響を受は易い機器や
アセンブリの保管を目的とする耐火性のキャビネットや
戸棚で建てるために、様々な分野で使用されている。

壁が耐火性であるとされるには、壁より内側の温度が与
えられたレベルを超える迄に与えられた高い外部温度に
対し与えられた時間にわたって耐えるごとができなけれ
ばならない。勿論ごのような要求事項は適用対象に応じ
て相違する。

耐火壁は一般的にはコンクリート又はコンクリート會ペ
ースとした材料から作られ、ビルディング内に適用する
場合には、壁はその外面が高温に曝されたときに壁より
内側の温度を与えられたレベル以上に上昇させることの
ない厚さに建造される。コンクリートにより作られた耐
火壁はしばしば重量が大きく高価である。コンクリート
製耐火壁の他の欠点は、その重量のために既存のビルデ
ィング内にこのようなＩｎ−建造することがしばしば困
難となることである。耐火壁の建造は、ビルディングの
一部にコンピュータ機器のような高温に悪影響される機
械や装置上設置するときに必要となる。知られている技
術により構成される耐火壁の建造が困難でおる場合の他
の例としては、例えばホール、会議室或いは公共のビル
ディングに使用されるコンチェルチーナ即ち折り畳み仕
切壁のように可動壁が必要とされるときであり、このよ
うな壁の使用は極めて普通なものである。このような壁
の据付が困難な理由は、コンクリート壁要素の重量にあ
る。

コンピュータディスク、レコード、テープ等のデーター
媒体を保管するためのいわゆる耐火性の戸棚が１０００
℃の外部温度に２時間にわたって曝されたときの、その
内面の最高許容湯度は５０°０である。

このような戸棚或いにキャビネットの壁は一般にコンク
リートで作られ、コンクリートの片Ｉｌｌに断熱材の層
が、又、壁の両側にプレートが配置される。コンクリー
ト壁は、コンクリートの熱伝導率がコンクリートからの
水分の成る糧の移動と組合って、断熱層の作用のもとて
壁の内側の温度が上述した状況下で前記値を超えないこ
とを保証する厚さに建造される。

それ故に従来のコンクリートの使用は罰述したように厚
く重い壁となってしまうのである。

耐火性戸棚の内側における温度上昇遅延効果１得るため
に、ボード壁内部に相変換材料上紐み入れることが提案
されてきた。この相変換材料は吸熱により相変換ケ起こ
す材料を意味している。この相変換は、内壁面が達する
ことｔ許容される最高湯度以下の温度にて起こる。

各種の材料の中で、国際出願ｗ　ｏ　８２１０００４０
号はグラウパー塩即ち硫酸す）　リウム・中水化物の使
用全提案しており、これは約６２℃の相変換温度（融点
）を刊し、又、約１００℃の更に他の相変換温度（結晶
化の水の蒸発）７１：有している。

珪酸塩化合物も又、例えばドイツ国公報ＤＦｉ−Ｏ８２
４１３６４４号に記載されているように、吸熱変換會得
るために既に使用されている。この公報は珪酸塩化合物
と鉱物ウールの層との組合せχ示唆している。

米国特許第４．４１３．３６９号は石膏、鉱物ウール、
及び固相の珪酸塩化合物と固相の石膏との混合物の使用
を示唆している。

それ故に、変換が起こる温度レベル以上の温度に上昇す
るの全遅延させる目的で、吸熱変換の生じる化合物？使
用することは良く知られているのである。

しかしながら、相変換材料はビルディング構造材料それ
自体全構成することはできす、従ってこのような材料の
使用は支持即ち荷重を支える構造体と組合わｊ８れねば
ならない。

発明の目的 本発明は知られている技術に於る上述した欠点全排除し
、同等な性能會達成するのに知られている壁要素よりも
かなジ薄い厚さの壁要素全提供する。

この壁要素は又、コンクリート壁に比べてかなり軽量で
あり、従って本発明による壁要素で構成される壁の重量
は従来のコンクリ−ト壁要素で構成される壁に比べて格
段に軽量となるのである。

発明の概要 このように本発明は、木材、ペーパー等にとって危険と
なる温度レベルよりも低いｂｉレベルにて相変換ｒ起こ
す相変換材料？組み入れた耐火壁構造に係わり、又、相
変換材料が液相の水ガラス、水、及びセメント等の結合
剤の混合物から作られた集合体（ｍａｓｓ　）　’ｆ會
み、相変換過程に於る吸熱反応が本飴的に水分の蒸発葡
榴成するような程度の水分全前記相変換材料は含有する
０とｔ％徴とするのである。

本発明は添付図面會参照して以下に更に詳しく説明され
る。

本発明は、耐火壁構造に使用するのに適するとともに多
量の水分奢含竹する構造材料會得るための努力全基礎と
してｂる。現時点で知られているその他の相変換材料と
比較した場合、水は本質的にコストに関係せず、又同時
に、水上室温から１００℃２超える温度に上昇させるに
ほかなフ大量のエネルギが必要とされる。標準的な一般
の耐火壁構造の場合、木材、ペーパー等が発火しがちな
湿度よりも低い温度で相変換が起こる相変換材ＩＳ）’
（ｒ使用することが望まれる。この要望は水上使用する
ことで満たされるのである。

ゲル形態にて水分を大量に含有できるへ化合物の１つは
珪酸ナトリウＡ　Ｎａ　２０　、ｎｓ　ｉ　Ｏ２−ｐＨ
２０Ｔ　アル。

水ガラスはこのような１つの化合物である。水ガラスは
１０Ｏ０Ｃより僅かに高い温度の範囲で大量のエネルギ
會吸収する。６０％の水分會含有する水ガ５スＩａ、２
０℃〜２００’（、ｔ’約１９　Ｄ　Ｏ１１７ｋｇの熱
谷量會増大する。グラウバー塩に関する対応値は約２０
００ｋＪ／鈎である。

２０℃から２００　’Ｃの温度範囲にわたって純水の熱
容量の増大は大体３０００ｋＪ／＃７である。

従って現状では水が水ガラス又はグラウバー塩の単体よ
りも更に効果的である。

水ｒ使用すれば特に安価であり且つ効果的である。勿論
水の使用による欠点は自由状態では使用できない、１口
ち伺れにしても使用されるべきでないというごとである
。

本発明によれは液相の水ガラス、水及び結合剤の混合物
から作られたセメント等のような集合体ケ含′０′相変
換材料が使用され、この相変換材料は相変換過程の間に
起こる吸熱反応が水分の蒸発で構成される程度に水分を
含■するのである。

このような集合体は８０噛もしくはそれより若干高い水
分？含有して作ることのできることが驚異的に確立され
た。０の水分含有率に応じて集合体は砂状からゲル状ま
でその状態が変化する。

本発明の一実施例によれは、相変換材料は液相の水ガラ
ス、セメント及び水の混合物から作られ、これに於て水
分は、自由状態の水の重量が水ガラス及びセメントの全
重量よりも大きく、この水ガラス及びセメントの全重量
の３倍よりは少ない程度の量を加えられる。

使用されるセメントはボートランドセメントであるのが
好ましいが、その他のセメントも使用できる。セメント
の代わりにレンガ灰（ｍａｓｏｎｒｙｌｉｍｅ　）が使
用できる。

本発明の好ブしい１つの実施例に於ては、使用されるセ
メントの重量と水ガラスの重量との比率は、水ガラスが
水分に６０％好ましく含有するものとして、約０．４よ
りも大きい。

２つの混合例ケリ下に示す、これらの２つの例に於て、
混合工程の第一の段階はボートランドセメントと水との
混合であった。この予備混合は液状の水ガラスの硬化剤
として作用し、次に水ガラスが予備混合されたものと混
合された。

混合例■ １５Ｉｃｇのボートランドセメントと６５ｍの水とが互
いに混合されて予備混合物を形成された。この予備混合
！ｖＡは次に水分を６Ｄ％含有する２［］１１９の水ガ
ラスと混合された。１分間のうちにこの混合物は比較的
固体化したゲル状の集合体に硬化した。この集合体の密
度は１３３０皓／　ｒｒＬｒ５であった。この集合体は
水分を７７係含頁していた。

混合例ｎ ８０匈の永−トランドセメントと７２０７１４１の水と
が互いに混合されて予備混合＠に形成され、この予備混
合物は次に水分を６０％含有する２００−の水ガラスと
混合された。６分間のうちにこの混合物は比較的固体化
しｆＣゲル状の集合体に硬化した。この集合体の密度は
１１３０幻／”’であった。このようにして得た集合体
は８４φもの高い水分を含■していた〇 このような集合体の硬化時間、固化時間は、混合物に含
まれるボートランドセメントの割合に主として影響され
る。この硬化時間はボートランドセメントの割合か大き
くなるに伴って減少する。

短い硬化時間は生産上の概念によれば一般に有利となる
。

先に説明したように、水の熱容量は２０℃から２００℃
の温度範囲にわたって大体３０００　ｋＪ／幻だけ増大
する。

前述の混合側扉によって作られた集合体は２０℃から２
００℃の温度範囲にわたってその熱害−１に大体２８０
０ｋＪ／ＩＩだけ増大した。この水分の含有率が高いこ
とは、この混合物が特に安価であるという事実とともに
、現状に於て使用するのが特に好適な混合物であるとす
る。

集合体は機械的強度が弱いから、壁要素上この集合体単
独で作ることはできない。従って壁要素は何れかの方法
で補強即ち強化されねばならない。

しかしながらこの集合体はキャスト成形されることには
充分強く、又硬化された後に与えられた荷重な受けても
そのキャスト成形された形状上維持する。

第３図は本発明を適用した簡単力壁構造の実施例を示し
ている。符号１は壁要素を示し、この壁要素に前述した
集合体、ここでは符号２で示す集合体１組み込んでいる
。

前述から明らかなように、前述した混合物音キャスト成
形し、それとともにゲル状の集合体聖書ることに可能で
ある。しかし鬼から、集合体が約８５噛にも達する高い
水分含有率を！していることから、集合体が乾燥するの
ｔ防止することが重要である。これに集合体を例えばポ
リプロピレンフォイルやメタルシートとグラ２チツクシ
ート又はプラスチックテーゾとされるプラスチックフォ
イルケーシング３のような不透過性のケーシングに収容
することで達成される。本発明による壁構造を展進する
場合、混合物はそれ故に完成される壁要素の形状を意図
したプラスチックフォイルバッグ３内にてキャスト成形
される。

比較的高い機械的強度を■する壁要素會得るためには、
１つの好ましい実施例によれば、前述したバッグが薄い
プレート４．５で囲まれるのであり、これらのプレート
はバッグ老収容するための空間を互いの間に形成する。

この点に関し、壁要素の最外面６に最も接近されて位置
されるプレートは複数の小さな穴７會穿孔される。第３
図には僅かの数の穴のみ示されている。ごれらの穴の目
的は、集合体に含有された水分の蒸発音引き起こし、こ
れにより内部圧が高まる結果としてバッグ３會破裂させ
る程高ｌＡ漉度にこの外面が曝されたときに、蒸気がこ
れら奮進じて壁要素の外面へ向けて流れることができる
ようにすることである。

これに替え、前述のケーシングはスチールプレート或い
はその他のメタルで形成されたプレート２含んで構成で
きる。この場合、プレートはその隅部に沿って互いに結
合され、或いは不透過性のプラスチックテーゾによって
プレート間に配置されたスタッドワークの木材ポストに
結合される。

壁要素が集合体に含有されている水分の蒸発音引き起こ
すに充分な温度に加熱されると、ゾラスナツクテーゾは
破断され、水蒸気がプレートで形成された空間から逃げ
出せるようにする。このような実施例では、プレートが
木材の小角材に結合されている場合は、これらの小角材
に穴紮形成されて不透過性のプラスチックテーゾによｐ
シールされるのである。

第３図に示す実施例は木材の小角材８ヶ含み、これはプ
レート４，５の間のスペーサケ構成する。

木材の小角材の使用は熱的ブリッジの形成を回避できる
。

本発明の第１図に示した１つの実施例によれば、壁要素
の外面の高い開度に迄相変換材料２が加熱されるのに要
する時間ン遅延させるために、穿孔されたプレート４の
外側に鉱物ウールの断熱層９が配置されている。

普通、瞳に望まれる美観ケ与えるために壁要素１．１０
．１１は過当な内側及び外（ｆｉｌｌの覆い１２゜１３
ケ備えることができる。内側面の場合、覆い１２．１３
はビルディング材料からなるシート會含むことができ、
乙の上から壁紙會貼ることができる。一方、外側面の場
合には、この覆いは壁土とされることができる。

上述で説明した壁構造は特に可動であることが見出され
ている。例えば、壁外面が１０００℃に加熱されたとき
、壁内面１４の温度が１２０℃ケ超える前に２時間の遅
延を得るために、厚さが２０闘の鉱物ウールにビルディ
ングと第１図に示した壁構造における集合体の厚さはた
ったの約３０１１１を必要とするだけである。このより
に、ビルディングパネル１２，１：Ｉｎ使用丁れに、壁
全体の厚さはたったの約６０顔である。プレート４゜５
は例えば１ｊｌＩｌの厚さとされる。

それ故に本発明の詳細な説明の初めに述べた欠点上排除
するのである。

コンピユータ室や高温に悪影響されるその他の機器を収
容する室に於る壁のような成る種の場合には、壁の内面
の温度が前述の状態のもとて約５０’Ｏ會超えてはなら
ない。

これらの目的に壁を構成する場合、本発明の変形され一
７’Ｃ壁構造は又更に他の相変換材料に組み込Ｃのであ
り、この相変換材料は第一の相変換材料と間隔に隔てて
平行に配置され、前述した集合体を含んでなる。ごの更
に他の相変換材料は集合体の相変換が起こる温度よりも
低い温度、即ち５０よりも低い温度で相変換ケ起こし、
本発明によればこの更に他の相変換材料は壁構造の最内
面に接近さセて配置される。

知られている技術による一連の欠点は、相変換材料の層
が比較的厚いうえに通常の断熱材の厚い層が必要とされ
ることであり、これは１つの相変換材料のみが単独で使
用され、その相変換材料は許容最高温度より若干低いだ
けの温度もしくは許容最高温度に等しい温度で＠変換が
行われている事実による。

前記集合体の層會低湛にて相変換が起きる史に他の相変
換材料と組合せることによって、比較的僅かな量の更に
他の相変換材料のみヶ必要とされ、同時に、壁全体の厚
さは更に他の相変換材料が鉱物ウールの厚い断熱層と組
合わされて使用されるだけの場合に比較して薄くなるの
である。

更に他の相変換材料はグラウバー塩會含んで構成される
のが好ましい。１００℃以上の温度で変換されることに
加え、グラウバー塩は又約６２℃の温度で変換される。

これにより、グラウバー塩の熱容量は２Ｄ’０から５０
℃の娼一度範囲にわたって２４０ｋＪ／１９　の増大會
見るのであり、従って、グラウバー塩は壁の内面に最も
近づけて有効に使用できる。２０℃から５０℃の湯度範
囲にわたる熱容量の同等な増大は塩とパラフィンとｒ凝
固さセるごとでも与えられる。

最後に示した適用は第２図に具現される。

更に他の相変換材料１５は柔軟で不透過性の材料、好ま
しくに６プライのプラスチックフォイルで作られたバッ
グ１６内に収容されている。

このバッグ１６ケ所定位置に保持するとともに該バッグ
１６’？ｅ最初に述べた相変換材料から隔離するために
、プレート５及び壁内面ケ形成する覆い１３０間の空間
１７は、バッグ全位置させた後にポリウレタンフォーム
１８もしくは同等材料により充填される。

第２図に示した壁１１は極めて■効であることが見出さ
れている。１０００℃の外部稠度に曝されて壁内面の温
度が５０℃を超える迄に２時間にわたって壁構造が耐え
れるようにするために、空間１８の幅が２０市のときの
バッグ１６の厚さは第２図に於て右から左へ見て１０市
とされる。バッグ３の厚さは６０１！１ｍｌであり、鉱
物ウール９の層の厚さは２０１１＋である。

表面湯度が１０００℃のとき、熱は与えられた時間の経
過した後に空間１８内へ侵入する。集合体２内に存在す
る水分の蒸発によって大量の熱が奪われるごとから、熱
勾配は鉱物ウールの層９の間で１ｃ１［］０’Ｃから約
１００°ＯＫ−［”落ちる。テストの最後の段階、即ち
大体２時間経過した後、節度はポリウレタンの層の外側
のプｖ−ト５にて１００℃のレベルに保持された。ポリ
ウレタンフォームは極めて良好な断熱性ケ荷することか
ら、僅かの熱のみがそれケ通過して伝達された。

このように、本発明による壁構造に従来技術により構成
された壁要素に比較してかなり薄いのである。壁要素が
比較的薄いので、比較的軽量となる。この壁要素は安物
でもある。

バッグ１６會第２図に示した方法で配置することに代え
て、急激な温度上昇が起こると予想されるような極めて
高い温度から保護すべき空間の位置に更に他の相変換材
料上集結できる。

このように、更に他の相変換材料のバッグ全収容する容
器を、例えば小部屋や各種の耐火性キャビネットのよう
な保護すべき室の天井に配置することができる。これに
より得られた効果は前述した効果と完全に対応する。何
故ならは、更に他の相変換材料の相変換は保護される室
及びを開門の空気湿度の低下ケ引き起こすからである。

断熱層１８、好ましくはポリウレタンフォーム、ＦＸ、
ごの実施例において保有される。

コンｔユータ室の壁に加え、最後に述べた壁構造はドキ
ュメントファイル用キャビネット及び保管用キャビネッ
トの壁に使用できる。ごの場合、壁要素に組み込まれた
プレートは別々の壁要素を互いに固定するのに利用でき
る。キャビネットの肺も又本発明によって構成できる。

前述した形式の例えば折り畳み壁は第３図による壁構造
で本質的に適当に構成される。この場合、折り畳み壁構
造の場合には覆い１２及び１３はプレートとして形成さ
れ、荷重ケ支持する要素として使用されるのが好ましい
。

本発明は耐火壁構造が必要とされる他の対象にも使用で
きることは理解されよう。更に、本発明による集合体は
実施例で説明した以外の材料と組み合わせることができ
る。

本発明は前述した実施例に限定されるものと考えられる
べきではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で変更で
きることは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明全使用した第一の実施例の壁要素の横断
面図。 第２図は本発明を使用した第二の実施例の壁要素の横断
面図。 第６図は本発明全使用した第三の実施例の壁要素の横断
面図。 １・・・壁要素 ２・・・集合体 ３・・・不透過性ケーシング ４．５・・・プレート ６・・・外面 ７・・・穴 ８・・・小角材 ９・・・断熱層 １０．１１・・・壁彼累 １２．１３・・・覆い １４・・・内面 １５・・・更に他の相変換材料 １６・・・バッグ １７．１８・・・空１ｉＪ１

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）木材、ペーパー等の発火温度よりも低い温度で相
   変換が起こる相変換材料を組み込んだ耐火壁構造であつ
   て、前記相変換材料が液相の水ガラスとセメント等の水
   ・結合剤の混合材とから作られた集合体（２）を含んで
   おり、前記相転換材料は相変換過程の間に生じる吸熱反
   応が存在する水分の蒸発によつて本質的に構成される程
   度の水分を含有していることを特徴とする耐火壁構造。
2. （２）加えられる自由状態の水が水ガラスとセメントと
   の全重量より多く、前記水ガラスとセメントとの全重量
   の３倍よりは少ないことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の耐火壁構造。
3. （３）セメントの重量と好ましくは水分を６０重量％で
   含有する水ガラスの重量との比率が約０．４を超えるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項の何れ
   か１つの項に記載の耐火壁構造。
4. （４）相変換材料（２）が不透過性シートメタルケーシ
   ング、或いはポリウレタンフォイルが好ましいプラスチ
   ックフォイルケーシング（３）に収容されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第３項迄の何れか１つ
   の項に記載の耐火壁構造。
5. （５）プラスチックフォイルケーシングを使用した場合
   、相変換材料（２）は２つの互いに間隔を隔てて平行な
   薄いプレート（４、５）に囲まれ、壁要素（１、１０、
   １１）の最外面（６）に最も近く位置されたプレート（
   ４）は複数の小さな穴を穿孔されたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第４項迄の何れか１つの項に記
   載の耐火壁構造。
6. （６）鉱物ウールのような断熱材（９）の層が相変換材
   料（２）と壁要素の最外面（６）即ち火災の際に加熱さ
   れる壁面との間に配置されたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第５項迄の何れか１つの項に記載の耐
   火壁構造。
7. （７）壁構造が又更に他の相変換材料（１５）を含み、
   この相変換材料は最初に述べた相変換材料（２）と間隔
   を隔てて平行になされ、又この更に他の相変換材料（１
   ５）は壁構造に於る最内面（１４）に接近させて配置さ
   れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項
   迄の何れか１つの項に記載の耐火壁構造。
8. （８）前記更に他の相変換材料（１５）は約５０℃以下
   の温度で相変換を行う塩、好ましくはグラウバー塩を含
   んでなることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の
   耐火壁構造。
9. （９）前記更に他の相変換材料（１５）は柔軟で不透過
   性材料で作られたバッグ、好ましくは３プライのプラス
   チックフォイル材料で作られたバッグの内部に収容され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第７項又は第８項の
   何れか１つの項に記載の耐火壁構造。
10. （１０）前記更に他の相変換材料（１５）を収容するバ
    ッグ（１６）が壁要素の最内面（１３）に接近させて配
    置され、好ましくはポリウレタンフォームとされる断熱
    材が前記最内面（１３）及び内面（２）に最も近く位置
    されたプレート（５）の間の空間（１８）で形成された
    壁部内に配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第
    ９項記載の耐火壁構造。