説明

耐火断熱材及びその使用方法

【課題】施工時の配設厚みを3〜10ミリ程度に抑えながら、十分な耐火効果及び断熱効果を奏する耐火断熱材を提供すること。
【解決手段】耐火性能を有する液体に、少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とが混合されている。そして、建築物の表面及び/又は裏面に担持させる、あるいは予めボード状に形成し、建築物の表面及び/又は裏面に取付ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐火断熱材及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【0002】
建築物は、火災に備え、煉瓦、粘土、セラミックスなどの耐火材が用いられる場合があるが、耐火性能と断熱性能とは異なるものであるから、冷房などにより空調していても、耐火材だけの場合、夏場など直射日光が照りつける炎天下では屋根の温度が上昇して建築物内部の空気を暖めてしまい、冷房効率が低下してしまうことは防ぐことができない。
【0003】
特に、屋根裏部屋のような屋根直下の閉鎖空間では、例えば60℃を越すまで室温が上昇することもあり、この閉鎖空間内の熱せられた空気が長時間に亘って滞留すると、日没後であっても、同閉鎖空間に天井を介して接する部屋は長時間に亘り冷房効率が悪化することになる。
【0004】
そのため、耐火材に加えて断熱材を使用することになる。建築物の屋根や壁材などに適用する断熱材としては、発泡スチロール樹脂、グラスウールなどがよく知られている(例えば、特許文献1を参照。)。また、断熱材として、発泡ポリウレタンや石膏ボードなども知られている。
【特許文献1】特開平8−128123号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来のように、例えば耐火材の内側に断熱材を配設するなどの方法で対応した場合、上記した断熱材を用いるとすると、断熱効果を得るためにはその厚さを10〜30mmとする必要があった。
【0006】
しかし、壁体などの厚みが大きくなってしまうと建築物の有効活用空間が狭められるため、その厚み軽減が望まれるところである。
【0007】
また、耐火と断熱の機能を同時に実現するためには、施工時の工程が二重になるといった問題があった。本発明は、上記課題を解決することのできる耐火断熱材及びその使用方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)本発明に係る耐火断熱材は、耐火性能を有する液体に、少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とが混合されていることとした。
【0009】
(2)本発明に関する断熱材は、上記(1)において、前記耐火性能を有する液体は、アルミニウム含有液、ニッケル含有液、ポリエチレンオキサイド飽和水溶液、樹脂エマルジョン、無機導電性複合酸化物ゾル、ケイ酸ナトリウム溶液、ハイドロカーボン、水の中から選択される一の液体又は複数の液体を混合したものであり、前記少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体は、酸化カルシウム、シラスバルン、カルシウムサルフォアルミネート、水酸化アルミニウム、樹脂空中材、ポリリン酸アンモニウム、アルミ粉、塩化ナトリウム、リン脂質、セルロースの中から選択される一の粉体若しくは粒体又は複数の粉体若しくは粒体を混合したものであることを特徴とする。
【0010】
(3)本発明に係る耐火断熱材は、耐火性能を有する液体に、耐火性能と断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とが混合されていることとした。
【0011】
(4)本発明では、上記(3)において、前記耐火性能を有する液体は、アルミニウム含有液、ニッケル含有液、ポリエチレンオキサイド飽和水溶液、樹脂エマルジョン、無機導電性複合酸化物ゾル、ケイ酸ナトリウム溶液、ハイドロカーボン、水の中から選択される一の液体又は複数の液体を混合したものであり、前記耐火性能と断熱性能とを有する粉体若しくは粒体は、両性能を併せ持つ、酸化カルシウム、シラスバルン、カルシウムサルフォアルミネート、水酸化アルミニウム、ポリリン酸アンモニウム、アルミ粉、塩化ナトリウムの中から選択される一の粉体若しくは粒体又は複数の粉体若しくは粒体を混合したものであることを特徴とする。
【0012】
(5)上記(3)又は(4)に記載の粉体若しくは粒体に、フライアッシュ、塩化カルシウム、ポリリン酸ナトリウム、金属ポルフィリン、酸化チタン、酸化亜鉛、砂、リン脂質の中の一の粉体若しくは粒体又は複数の粉体若しくは粒体をさらに混合したことを特徴とする。
【0013】
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の耐火断熱材は、ナイロン、カーボン、ポリエチレン、セラミックファイバー、木綿、セルロースの中から選択された一の短繊維又は複数の短繊維の組み合わせからなる補助材を含むことを特徴とする。
【0014】
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の耐火断熱材を、建築物の表面及び/又は裏面に担持させる耐火断熱材の使用方法とした。
【0015】
(8)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の耐火断熱材を、予めボード状に形成し、建築物の表面及び/又は裏面に取付ける耐火断熱材の使用方法とした。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、耐火性能と断熱性能とを併せ持つ材料の提供が可能となり、耐火断熱材の厚みを3〜10ミリ程度に抑えることができるため、十分な耐火性能と断熱性能とを発揮させながら、建築物の限られた容積の有効利用が図れ、設計自由度を著しく高めることができる。しかも、断熱機能と耐火機能とを一つの工程で付与することができるため、施工の簡素化が図れ、施工期間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本実施形態に係る耐火断熱材は、耐火性能を有する液体と、少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とを混合したものである。
【0018】
図1は本実施形態に係る耐火断熱材の使用状態を示す説明図であり、図1(a)は塗料状としたもの、図1(b)はボード状に形成したものである。
【0019】
図1(a)に示す耐火断熱材1は、耐火性能を有する液体に、少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とを混合し、図示するように、スプレーガン3などを用いて、建築物の壁材や屋根材などの基材2に吹き付けて担持させている。なお、吹き付けに代えてこて塗りでもよい。
【0020】
耐火断熱材1は、吹き付けや塗布などが可能な付着力を有することから、例えば壁材や屋根材などの基材2に対して吹き付け、こて塗りなど、塗布することによって当該耐火断熱材を担持させることが容易であり、新築の場合でも、あるいは既設の建物などについても後から塗布施工することにより、耐火性能及び断熱性能を付与することが可能である。しかも、塗膜厚みが3〜10ミリ程度に薄くすることができるため、建築物の限られた容積の有効利用を図ることができる。
【0021】
耐火性能を有する液体としては、アルミニウム含有液、ニッケル含有液、ポリエチレンオキサイド飽和水溶液、樹脂エマルジョン、無機導電性複合酸化物ゾル、ケイ酸ナトリウム溶液(所謂「水ガラス」)、ハイドロカーボン、水の中から選択される一の液体又は複数の液体を混合したものとすることができ、また、少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体としては、酸化カルシウム、シラスバルン、カルシウムサルフォアルミネート、水酸化アルミニウム、樹脂空中材、ポリリン酸アンモニウム、アルミ粉、塩化ナトリウム、リン脂質、セルロースの中から選択される一の粉体若しくは粒体又は複数の粉体若しくは粒体を混合したものとすることができる。
【0022】
そして、上述の液体や粉体若しくは粒体の中から耐火断熱材1の材料を選択するとともに、壁材や屋根材に塗布によって担持させることができるように、セメントやセメント系固化材を添加するのである。
【0023】
ここで、アルミニウム含有液とは、アルミニウムが含まれた液体であればよく、アルミニウムを溶媒に適宜溶解させたものを指す。なお、金属標準液としての試薬として流通しているアルミニウム標準液を用いることもできる。同様に、ニッケル含有液についてもニッケル標準液を用いることができる。
【0024】
また、ハイドロカーボンとは、原油を分子まで分解し、必要な成分に再配合した化合物全般を指し、特定の化合物とする必要はない。
【0025】
また、他の実施形態に係る耐火断熱材1として、耐火性能を有する液体に、耐火性能と断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とが混合されたものでもよい。この場合も、吹き付けあるいはこて塗りが可能な付着力を有するものとなっている。
【0026】
ここで、耐火性能と断熱性能とを有する粉体若しくは粒体とは、同種の性能を有する異種の粉体が混合されたものでもよいし、それぞれ異なる性能(耐火性能と断熱性能)を有する異種の粉体若しくは粒体を混合したものでもよいし、さらには、耐火性能と断熱性能とを有する一種の粉体若しくは粒体、あるいはそれぞれ耐火性能と断熱性能とを有する異なる粉体若しくは粒体が混合されたものであってもよい。この場合も、吹き付けあるいはこて塗りによる膜厚みは3〜10ミリ程度でよい。
【0027】
また、この実施形態の一例として、前記耐火性能を有する液体は、アルミニウム含有液、ニッケル含有液、ポリエチレンオキサイド飽和水溶液、樹脂エマルジョン、無機導電性複合酸化物ゾル、ケイ酸ナトリウム溶液、ハイドロカーボン、水の中から選択される一の液体又は複数の液体を混合したものとし、前記耐火性能と断熱性能とを有する粉体若しくは粒体は、両性能を併せ持つ、酸化カルシウム、シラスバルン、カルシウムサルフォアルミネート、水酸化アルミニウム、ポリリン酸アンモニウム、アルミ粉、塩化ナトリウムの中から選択される一の粉体又は複数の粉体若しくは粒体を混合したものとするとよい。
【0028】
そして、この場合も、上述の液体や粉体若しくは粒体の中から耐火断熱材1の材料を選択するとともに、壁材や屋根材に塗布によって担持させることができるように、セメントやセメント系固化材を添加するのである。
【0029】
また、この実施形態における前記粉体若しくは粒体に、フライアッシュ、塩化カルシウム、ポリリン酸ナトリウム、金属ポルフィリン、酸化チタン、酸化亜鉛、砂、樹脂中空材、リン脂質の中の一の粉体若しくは粒体又は複数の粉体をさらに混合することもできる。
【0030】
すなわち、フライアッシュ、塩化カルシウム、ポリリン酸ナトリウム、金属ポルフィリン、酸化チタン、酸化亜鉛、砂は耐火性を有し、これらの中から選択されたものをさに混合することで、耐火性能をより向上させることが可能である。また、耐火性を有する材料としてセメント系固化材、セメントを増し加えてもよく、付着力がさらに向上し、建築物などの壁材や屋根材などへ塗布して担持させることがより確実に行える。
【0031】
また、樹脂中空材、リン脂質などは断熱機能を有するため、これらを混合することで、断熱性能をより高めることが可能となる。
【0032】
ところで、上述してきた耐火断熱材において、材料として、ナイロン、カーボン、ポリエチレン、セラミックファイバー、木綿、セルロースの中から選択された一の短繊維又は複数の短繊維の組み合わせからなる補助材を含ませるとなおよい。
【0033】
これらの短繊維を補助材として含ませることで、耐火断熱材としての強度アップが図れるとともに、ひび割れなどの発生を抑制することができる。短繊維の長さは3〜7mm程度とするとよい。3mm以下の場合は繊維同士の絡みつき量が少なく十分な強度アップが図れないおそれがあり、7mmを超えると、後述する吹き付けやこて塗りなどによる塗布作業が行い難くなるおそれがあるからである。
【0034】
また、上述してきた耐火断熱材1を使用する場合は、これを建築物の表面及び/又は裏面に担持させるとよく、担持せるためには、上述してきた吹き付け、こて塗りなどがある他、刷毛塗り、ローラ塗りなどであってもよい。さらに、適宜顔料などを混合して、所望する色に着色することも可能である。
【0035】
また、建築物の表面及び/又は裏面が鉄等の場合、すなわち下地が鉄の場合は、下塗り材としてポリマーセメントスラリーを使用すると、これが防錆材兼接着増強材として機能するため、より効果が高まる。
【0036】
また、耐火断熱材1の使用方法の他の実施形態として、上述してきた耐火断熱材を、図1(b)に示すように、予めボード状に形成し、建築物の表面及び/又は裏面に取付けるようにしてもよい。
【0037】
耐火断熱材を予めボード化しておけば、例えば品質的、寸法的に規格化した耐火断熱材1を工場などで大量生産することができ、コストダウンが図れるとともに、施工性も向上する。ボード厚みとしても、3〜15mm程度(好ましくは3〜10mm)の範囲で、適宜複数の規格を設定しておけばよい。いずれにしても、15mm以下の薄いボードでありながら、耐火性能と断熱性能とを併せ持つ有用な建築材料となる。
【0038】
このように、本実施形態によれば、十分な耐火性能と断熱性能とを発揮させながら、建築物の限られた容積の有効利用が図れ、設計自由度を著しく高めることができる。しかも、断熱機能と耐火機能とを一つの工程で付与することができるため、施工の簡素化が図れ、施工期間の短縮を図ることができる。
【0039】
以下、耐火性能を有する液体と、少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体とを具体的に混合して生成した耐火断熱材1の具体例について説明する。
【0040】
(第1実施例)
第1実施例に係る耐火断熱材は、以下の材料構成としている。なお、単位は液体も、粉体若しくは粒体もg(グラム)としている。
【0041】
液体材料
アルミニウム含有液として、市販されているアルミニウム標準液:10g
水:40g
粉体若しくは粒体材料
炭酸カルシウム:10g
シラスバルン:10g
カルシウムサルフォアルミネート(CSA):10g
セメント:20g
補助材
ナイロン短繊維:微量
【0042】
(第2実施例)
液体材料
ポリエチレンオキシサイド水溶液:60g
粉体若しくは粒体材料
シラスバルン:10g
カルシウムサルフォアルミネート(CSA):20g
セメント:40g
補助材
カーボン短繊維:1g
【0043】
(第3実施例)
液体材料
樹脂エマルジョン:45g
水:65g
粉体若しくは粒体材料
酸化チタン:10g
酸化亜鉛:10g
樹脂中空材:18g
セメント:7g
カルシウムサルフォアルミネート(CSA):7g
補助材
ポリエチレン短繊維:5g
【0044】
上記各実施例に係る耐火断熱材は、壁体に3mmの厚みで塗布したとき、火に晒した場合でも1時間は十分に耐えることが分かった。
【0045】
また、表1に各実施例に係る耐火断熱材の加熱試験結果を示す。この加熱試験では、試験体として各実施例に係る耐火断熱材を使用し、当該試験体を挟んで加熱側にヒータを配置して温度を上昇させ、ヒータ側温度を60℃又は80℃に所定時間維持しておき、所定時間(30分又は10分)経過後の試験体反対側表面温度を測定したものである。通常、ヒータ側温度よりも10℃程度下がっていれば、断熱効果を有するとされる。なお、試験体となる耐火断熱材は、第1〜第3実施例のいずれも8mmのボード状に形成したものである。
【0046】
【表1】

【0047】
表1から分かるように、試験体のヒータ側の表面温度(加熱温度)と、反対側表面温度との差は、第1実施例に係る耐火断熱材では30分、60℃の場合は23.5℃、10分、80℃の場合は37℃であり、第2実施例に係る耐火断熱材では30分、60℃の場合は24℃、10分、80℃の場合は37.5℃であり、第3実施例に係る耐火断熱材では30分、60℃の場合は28℃、10分、80℃の場合は44℃であり、いずれの場合も大きな断熱効果が得られることが分かった。
【0048】
このように、極めて薄い耐火断熱材でありながら、大きな断熱効果を奏することが実験的に明らかになった。
【0049】
以上説明してきたように、本実施形態に係る耐火断熱材は、これまでであれば耐火性能、断熱性能を得るために、二重の工程が必要であったものが1工程で済むため、施工性が著しく向上し、しかも、グラスウール300mmの厚さで得られる断熱性能が、わずか3〜10mmの厚さで得られ、設計自由度が向上し、建築物の外的な大きさに対する実質的な居住空間などを、これまでよりも広く確保することが可能となる。
【0050】
ところで、上記各実施例の他、他の好適な実施例として、液体材料と粉体若しくは粒体の材料との組み合わせとしては以下のようなものが考えられる。
【0051】
(他の実施例A)
液体材料
ケイ酸ナトリウム溶液:30g
樹脂エマルジョン:10g
水:15g
粉体若しくは粒体材料
セメント:5g
フライアッシュ:10g
アルミ粉:5g
【0052】
(他の実施例B)
液体材料
樹脂エマルジョン:40g
水:60g
粉体若しくは粒体材料
酸化チタン:10g
酸化亜鉛:10g
樹脂中空材:18g
フライアッシュ:10g
セメント:7g
カルシウムサルフォアルミネート(CSA):7g
【0053】
(他の実施例C)
液体材料
ポリエチレン オキサイド水溶液:10g
水:30g
アルミニウム標準液:10g
粉体若しくは粒体材料
炭酸カルシウム:10g
シラスバルン:10g
カルシウムサルフォアルミネート(CSA):10g
セメント系固化材:20g
【0054】
(他の実施例D)
液体材料
水:50g
粉体若しくは粒体材料
シラスバルン:15g
セメント系固化材:25g
水酸化アルミニウム:5g
【0055】
(他の実施例E)
液体材料
水:50g
粉体若しくは粒体材料
シラスバルン:15g
セメント:20g
セメント系固化材:2g
【0056】
(他の実施例F)
液体材料
樹脂エマルジョン:30g
無機導電性酸化物ゾル:5g
水:50g
粉体若しくは粒体材料
ポリリン酸ナトリウム:5g
塩化ナトリウム:5g
リン脂質:5g
セメント:20g
【0057】
(他の実施例G)
液体材料
樹脂エマルジョン:15g
無機導電性酸化物ゾル:20g
水:25g
粉体若しくは粒体材料
フライアッシュ:30g
金属ポリフィン:3g
酸化チタン:10g
酸化亜鉛:3g
リン脂質5g
セメント:10g
【0058】
(他の実施例H)
液体材料
ポリエチレン オキサイド水溶液:40g
ハイドロカーボン:10g
粉体若しくは粒体材料
水酸化アルミニウム:10g
ポリリン酸アンモニウム:5g
シラスバルン:10g
塩化カルシウム:10g
セメント系固化材:20g
【0059】
(他の実施例I)
液体材料
水:68g
粉体若しくは粒体材料
セメント:10g
砂:20g
水酸化アルミニウム:2g
セルロース:3g
なお、この他の実施例Iに係る耐火断熱材に用いられる水酸化アルミニウムは、加熱されて200℃を超えると徐々に分解して水を放出することが分かっており、自己消化作用があるため、耐火性能を発揮し、さらに、絡み合ったセルロース自体には断熱性能があるため、断熱機能もあることになる。なお、この実施例に係る耐火断熱材は、プレスして瓦形状に固化することにより、耐火断熱瓦としての製品化が見込まれる。
【0060】
なお、他の実施例A〜Iにおいては、補助材の表示は省略したが、前記したように、ナイロン、カーボン、ポリエチレン、セラミックファイバー、木綿、セルロースの中から選択された一の短繊維又は複数の短繊維の組み合わせからなる補助材を適宜混合して強度アップを図ることができる。
【0061】
上述してきたように、本実施形態では、耐火性能を有する物質が常温で液体のものであればこれに断熱性能を有する物質を混ぜ、あるいは耐火性能を有する物質が固体のものであれば水などに分散させて液状にして断熱性能を有する物質を混ぜることにより、塗布、あるいはボード状に成形固化しやすくしている。したがって、各実施例に係る耐火断熱材は、建築物の壁材、あるいは屋根葺材や野地板などに、吹き付け、ローラ塗り、刷毛塗り、あるいはコテ塗りなどによって担持させることが容易であり、また、予めボード状に形成して、必要箇所に取り付けることも可能なので施工性も良好となる。しかも、その厚みとしては、3〜10mm程度で十分な耐火性能及び断熱性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】耐火断熱材の使用状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【0063】
1 耐火断熱材
2 基材
3 スプレーガン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
耐火性能を有する液体に、少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とが混合されていることを特徴とする耐火断熱材。
【請求項2】
前記耐火性能を有する液体は、
アルミニウム含有液、ニッケル含有液、ポリエチレンオキサイド飽和水溶液、樹脂エマルジョン、無機導電性複合酸化物ゾル、ケイ酸ナトリウム溶液、ハイドロカーボン、水の中から選択される一の液体又は複数の液体を混合したものであり、
前記少なくとも断熱性能を有する粉体若しくは粒体は、
酸化カルシウム、シラスバルン、カルシウムサルフォアルミネート、水酸化アルミニウム、樹脂空中材、ポリリン酸アンモニウム、アルミ粉、塩化ナトリウム、リン脂質、セルロースの中から選択される一の粉体又は複数の粉体若しくは粒体を混合したものであることを特徴とする請求項1記載の耐火断熱材。
【請求項3】
耐火性能を有する液体に、耐火性能と断熱性能を有する粉体若しくは粒体と、セメント若しくはセメント系固化材とが混合されていることを特徴とする耐火断熱材。
【請求項4】
前記耐火性能を有する液体は、
アルミニウム含有液、ニッケル含有液、ポリエチレンオキサイド飽和水溶液、樹脂エマルジョン、無機導電性複合酸化物ゾル、ケイ酸ナトリウム溶液、ハイドロカーボン、水の中から選択される一の液体又は複数の液体を混合したものであり、
前記耐火性能と断熱性能とを有する粉体若しくは粒体は、両性能を併せ持つ、
酸化カルシウム、シラスバルン、カルシウムサルフォアルミネート、水酸化アルミニウム、ポリリン酸アンモニウム、アルミ粉、塩化ナトリウムの中から選択される一の粉体若しくは粒体又は複数の粉体若しくは粒体を混合したものであることを特徴とする請求項3記載の耐火断熱材。
【請求項5】
請求項3又は請求項4記載の粉体若しくは粒体に、フライアッシュ、塩化カルシウム、ポリリン酸ナトリウム、金属ポルフィリン、酸化チタン、酸化亜鉛、砂、樹脂中空材、リン脂質の中の一の粉体若しくは粒体又は複数の粉体若しくは粒体をさらに混合したことを特徴とする耐火断熱材。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載の耐火断熱材は、ナイロン、カーボン、ポリエチレン、セラミックファイバー、木綿、セルロースの中から選択された一の短繊維又は複数の短繊維の組み合わせからなる補助材を含むことを特徴とする耐火断熱材。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載の耐火断熱材を、建築物の表面及び/又は裏面に担持させることを特徴とする耐火断熱材の使用方法。
【請求項8】
請求項1〜6のいずれかに記載の耐火断熱材を、予めボード状に形成し、建築物の表面及び/又は裏面に取付けることを特徴とする耐火断熱材の使用方法。

【図1】
image rotate


【公開番号】特開2009−180044(P2009−180044A)
【公開日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−21765(P2008−21765)
【出願日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(507064097)
【Fターム(参考)】