耐火被覆木材及びその製造方法
【課題】断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲を発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材にあって、耐火性に優れた構成を提供する。
【解決手段】発泡耐火層３の外側面ごとに、該外側面と同じ幅寸法をなし、該外側面の全幅に亘って接合する支持シート片４を配設し、該支持シート片４によって、発泡耐火層３の外側面の略全てを被覆するようにした。かかる構成にあっては、支持シート片４により発泡耐火層３を外側から支持することで、発泡耐火層３がひび割れ難くなる。一方で、各支持シート片４は発泡耐火層３の外側面ごとに接合されているから、火災時に破損することなく発泡耐火層３を確実に支持できる。
【解決手段】発泡耐火層３の外側面ごとに、該外側面と同じ幅寸法をなし、該外側面の全幅に亘って接合する支持シート片４を配設し、該支持シート片４によって、発泡耐火層３の外側面の略全てを被覆するようにした。かかる構成にあっては、支持シート片４により発泡耐火層３を外側から支持することで、発泡耐火層３がひび割れ難くなる。一方で、各支持シート片４は発泡耐火層３の外側面ごとに接合されているから、火災時に破損することなく発泡耐火層３を確実に支持できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木製基材の周囲を発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、木製基材の周囲を発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆した耐火被覆木材が開示されている。かかる耐火被覆木材にあっては、火災時に発泡耐火層の発泡耐火材が発泡して断熱作用を発揮し、これにより木製基材が火炎から保護されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２５６５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に発泡した発泡耐火材は比較的脆い材料であるため、従来の耐火被覆木材では、火災時に、発泡した発泡耐火材が木製基材の膨張・収縮に追従できずに発泡耐火層がひび割れることがある。特に、火災時に、木製基材が大きく収縮して干割れを起こしたりすると、発泡耐火層に大きなひび割れが生じ易い。そして、このように発泡耐火層がひび割れていると、ひび割れを介して火炎が木製基材に達してしまい、十分な耐火性を発揮できない。特許文献１記載の耐火被覆木材では、発泡耐火層のひび割れを防止するために、不燃性のシートを発泡耐火層の内側（木製基材側）に配設しているが、発泡耐火層のひび割れを完全に防止できているとはいえない。
【０００５】
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、木製基材の周囲を発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材にあって、耐火性に優れた構成の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、不燃性のシートを発泡耐火層の外側面に接合して、発泡する発泡耐火層に対して外側から面方向の圧縮応力を加えることにより、ひび割れの発生・拡大を抑えることに着想した。しかしながら、発泡耐火層は発泡により体積が１０倍以上になることもあるため、単に不燃性のシートを発泡耐火層の上に巻き付けただけでは、発泡耐火層の発泡による不燃性シートの内部からの圧力によって不燃性シートに引張り応力が生じ、その引張り応力に耐えられずに不燃性シートが破損してしまい、それに従って不燃性シートに接着されている発泡耐火層もひび割れてしまう。このような不燃性シートに引張り応力による不燃性シート破損は、断面矩形状をなす長尺な木製基材では、引張り応力が特に大きくなり易い基材角部分に発生しやすい。そして、発明者は、不燃性シートを破損し難くすることで、発泡耐火層のひび割れを抑制すべく、試行錯誤を重ねた末に本発明に至った。
【０００７】
本発明は、断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲を、発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材であって、発泡耐火層の外側面には、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片が、各外側面ごとに接合して発泡耐火層を被覆していることを特徴とする耐火被覆木材である。かかる構成にあっては、発泡耐火層が支持シート片によって外側から支持されるため、発泡耐火層にひび割れが生じ難く、また、生じたひび割れが拡大し難いものとなる。また、各支持シート片は、発泡耐火層の外側面ごとに接合されており、発泡耐火層の角部分を跨ぐようには接合していないため、発泡耐火層の発泡によって加わる引張り応力は、各支持シート片全体に略均一に分散することとなる。このため、本発明に係る各支持シート片は、破損することなく発泡耐火層を確実に支持できる。また、単に不燃性のシートを発泡耐火層の上に巻き付けた場合に比べて、木製基材の角部分のひび割れが発生し難くなり、十分な耐火性を発揮することができる。
【０００８】
本発明にあって、発泡耐火層の角部分には、断面く字状をなす、不燃性の角補強テープが長尺方向に沿って接合されていることが提案される。本発明にあって、支持シート片は発泡耐火層の外側面ごとに接合しており、発泡耐火層の角部分には支持シート片の継ぎ目が形成されるから、かかる構成によれば、支持シート片の継ぎ目を、角補強テープによって支持することで、発泡耐火層の角部分のひび割れを確実に抑えることができる。
【０００９】
本発明にあっては、支持シート片の外表面に、さらに、別のシートや層構造を設けることができる。例えば、耐火性能を更に向上させるために、支持シート片の外表面を、別の発泡耐火層によって被覆することが提案される。また、外観を向上させるために、支持シート片の外表面を仕上げ層で被覆することも提案される。仕上げ層には、火災時に発泡耐火層の発泡を妨げない可燃性のものが適しており、具体的には、木や紙、合成樹脂シート（特に熱可塑性のものが好ましい）、合成樹脂塗料層などが挙げられる。また、不燃性のものでも、発泡耐火層の発泡の圧力によって破損して発泡を妨げないものであれば仕上げ層として使用可能である。
【００１０】
また、本発明にあって、木製基材の周囲を被覆する第一の発泡耐火層と、該第一の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第一の発泡耐火層を被覆する第一の支持シート片と、第一の支持シート片の外側から、木製基材の周囲をさらに被覆する第二の発泡耐火層と、該第二の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第二の発泡耐火層を被覆する第二の支持シート片とを備えてなり、第一の支持シート片は、第一の発泡耐火層の各外側面に、長尺方向に沿って複数配置されており、第二の支持シート片は、該第一の支持シート片の間の継ぎ目を覆うように配置される構成が提案される。かかる構成にあっては、木製基材が二層の発泡耐火層によって被覆されるため、片側の発泡耐火層にひび割れが生じただけでは、火炎が木製基材に達することがない。そして、第二の支持シート片は、第一の支持シート片の継ぎ目を覆うように配置されているため、支持シート片の継ぎ目から火炎が侵入し難く、また、二層の発泡耐火層に亘るひび割れが生じにくいという利点がある。
【００１１】
また、本発明の別の態様は、断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲に、発泡耐火材からなる発泡耐火層を形成する工程と、該発泡耐火層の外側面に、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片を、各外側面ごとに接合して、発泡耐火層の外側面を被覆する工程とを備えることを特徴とする耐火被覆木材の製造方法である。かかる製造方法によれば、上記本発明の耐火被覆木材を簡単に製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の耐火被覆木材は、火災時にあって、支持シート片によって発泡被覆層のひび割れを確実に防止できるため、従来構成に比べて優れた耐火性を有するものとなる。したがって、本発明の耐火被覆木材を用いれば、耐火性に優れた木造建築物を実現できる。また、本発明の耐火被覆木材の製造方法によれば、かかる耐火被覆木材を簡単に製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の耐火被覆木材１の構造を示す斜視図である。
【図２】実施例１の耐火被覆木材１の横断面図である。
【図３】実施例１の耐火被覆木材１の拡大縦断面図である。
【図４】実施例２の耐火被覆木材１ａの構造を示す斜視図である。
【図５】実施例２の耐火被覆木材１ａの横断面図である。
【図６】実施例３の耐火被覆木材１ｂの構造を示す斜視図である。
【図７】実施例３の耐火被覆木材１ｂの横断面図である。
【図８】実施例４の耐火被覆木材１ｃの横断面図である。
【図９】実施例５の耐火被覆木材１ｄの拡大縦断面図である。
【図１０】（ａ）は実施例３の耐火被覆木材１ｂの横断面図であり、（ｂ）は比較例１の耐火被覆木材１ｅの横断面図であり、（ｃ）は比較例２の耐火被覆木材１ｆの横断面図である。
【図１１】燃焼試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る木製基材の材質は特に限定されず、木造建築に使用される木材全般を広く採用できる。具体的には、マツ、ヒノキ、スギ、アスナロなどが挙げられる。また、集成材や合成木材も使用できる。木製基材の用途としては、木造建築の角柱や梁などが挙げられる。木製基材のサイズは特に限定されないが、一般家屋の木製角柱のサイズ（５〜２０ｃｍ角）が好適である。
【００１５】
本発明に係る発泡耐火材としては、不燃性を有し、火災の火炎に晒されたときに発泡して断熱作用を発揮する材料を広く使用できる。木製基材を火災から保護するという観点では、発泡開始温度が木材の発火点以下の発泡耐火材を使用することが望ましい。また、かかる発泡耐火材は、施工性の観点から塗料としての性質を有していることが望ましい。具体的には、特開２００１−０４０２９０や特開２００４−３３９７１２に記載された耐火塗料が挙げられる。
【００１６】
本発明に係る支持シート片は、不燃性と、火災時にあって発泡耐火材を支持し得る物理的強度を有するものが好ましい。具体的には、ガラス繊維シート、鉱物繊維シート、炭素繊維シートなどの不燃性物質の繊維シート、不燃性物質を８０％以上含有する不撚紙、金属メッシュシートなどが挙げられる。また、本発明に係る角補強テープにも同様の材料を用いることができる。支持シート片の長さは特に限定されないが、長いほど発泡耐火層から加わる引張り応力が強くなるため、２０〜４０ｃｍ程度の長さとすることが好ましい。また、支持シート片の継ぎ目では、支持シート片の端部を重ね合わせたり、継ぎ目に発泡耐火層を充填したりすることで、継ぎ目部分から火炎が侵入し難いようにすることが望ましい。
【００１７】
木製基材の周囲に発泡耐火層を形成する際には、木製基材の外側に発泡耐火材をコーティングしてもよいし、予め層状に成形した発泡耐火材を木製基材の外側に貼り付けるようにしてもよい。木製基材と発泡耐火層の間には、必要に応じて接着剤層やその他のシートを介在させることができる。
【００１８】
以下に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。なお、本発明における耐火被覆木材は、実施例の形態に限らず本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。
【００１９】
＜実施例１＞
図１，２に示すように、本実施例の耐火被覆木材１は、長尺な木製基材２と、該木製基材２の外周を被覆する発泡耐火層３と、該発泡耐火層３を被覆する複数の支持シート片４とを備えてなる。
【００２０】
木製基材２は、断面正方形をなすスギの角柱であり、その寸法は、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×高さ３ｍ程度である。
【００２１】
発泡耐火層３は、厚さ２ｍｍであり、発泡耐火材６からなり、木製基材２の外側面に直接接合して、木製基材２の外周全体を隙間なく被覆している。この発泡耐火材６は、スギの発火点以下の２３０℃程度で発泡開始して、外部からの拘束がない場合には１０〜２０倍に膨張して断熱作用を発揮する。発泡耐火材６は以下の配合からなる塗料であって、発泡耐火層３は、発泡耐火材６を水希釈したものを木製基材２の外側面に直接塗布・乾燥することで形成される。
ペンタエリスリトール ： １００重量部
メラミン ： １００重量部
酢ビ／アクリルＥｍ（固形分） ： ３５０重量部
ポリリン酸アンモニウム ： ４５０重量部
二酸化チタン ： ２００重量部
【００２２】
支持シート片４は、厚み０．２５ｍｍのケイ酸マグネシウム混抄紙（不撚紙（GP） グランデックス株式会社）を、幅１０ｃｍ×長さ３０ｃｍ程度の矩形状に裁断してなる紙片である。各支持シート片４の幅は、発泡耐火層３の外側面の幅と等しく設定されており、図２に示すように、発泡耐火層３の各外側面を全幅に亘って被覆するように接合され、発泡耐火層３の各外側面が、別々の支持シート片４に被覆される形となっている。一方、支持シート片４は、図１に示すように、発泡耐火層３の各外側面ごとに、上下方向に沿って一列にタイル状に配置され、各外側面全体を被覆している。各支持シート片４と発泡耐火層３の接合には、上記発泡耐火材６を接着剤として使用した。すなわち、木製基材２の周囲に形成した発泡耐火層３の外側面に、水希釈した発泡耐火材６を塗布し、その上に支持シート片４を載せ、かかる状態で発泡耐火材６を乾燥させて、発泡耐火層３と支持シート片４を接合した。また、支持シート片４は、図３に示すように、発泡耐火層３の各外側面にあって、夫々の端部を突き合わせるように面一状に配置される。そして、支持シート片４の継ぎ目には発泡耐火材６が充填されており、これにより、支持シート片４の継ぎ目から火炎が侵入しないよう補強するとともに、継ぎ目部分が平坦となるようにしている。
【００２３】
本実施例の耐火被覆木材１では、発泡耐火層３が外側から支持シート片４によって面方向に支持されるため、発泡耐火層３がひび割れ難いものとなる。また、支持シート片４は、発泡耐火層３を各外側面ごとに被覆しているから、発泡耐火層３から加わる引張り応力は、局所的に集中することなくシート片全体に分散することとなる。このため、本実施例によれば、火災時に破損することなく発泡耐火層を確実に支持することができる。
【００２４】
＜実施例２＞
実施例２の耐火被覆木材１ａは、図４，５に示すように、上記実施例１の構成を一部変更し、発泡耐火層３の角部分に角補強テープ５を接合したものである。この角補強テープ５は、支持シート片４と同じ不燃性のケイ酸マグネシウム混抄紙を幅２ｃｍに裁断してなる長尺テープであり、木製基材２に発泡耐火層３を形成する前に、断面く字状折り曲げられて、木製基材２の四つの角部分に長尺方向沿って接着される。そして、該角補強テープ５の上から木製基材２の周囲に発泡耐火層３を形成することにより、角補強テープ５は発泡耐火層３の角部分に内側から接合する。また、発泡耐火層３の各外側面には支持シート片４が接合しているが、角補強テープ５以外の構成は上記実施例１と同じであるため説明は省略する。このように、本実施例にあっては、支持シート片４の継ぎ目に相当する発泡耐火層３の角部分に角補強テープ５を接合しているため、発泡耐火層３の角部分のひび割れを確実に抑えることができる。なお、本実施例では、角補強テープ５を発泡耐火層３の内側に接合しているが、本発明に係る角補強テープは、発泡耐火層の外側に、支持シート片と重なり合うように接合させることもできる。
【００２５】
＜実施例３＞
実施例３は、図６，７に示すように、木製基材２を二層の発泡耐火層３ａ，３ｂで被覆したものである。具体的には、本実施例の耐火被覆木材１ｂは、上記実施例２の耐火被覆木材１ｂ（図４，５参照）を、第二の発泡耐火層３ｂで被覆して、さらにその上に第二の支持シート片４ｂを接合して被覆したものである。すなわち、図６，７に示すように、本実施例の耐火被覆木材１ｂは、上記実施例２と同様に、長尺な木製基材２と、該木製基材２の外周を被覆する（第一の）発泡耐火層３ａと、該（第一の）発泡耐火層３ａを被覆する複数の（第一の）支持シート片４ａとを備えている。また、第一の発泡耐火層３ａの角部分には、内側から角補強テープ５が接合している。これらの構成は、実施例２と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００２６】
第二の発泡耐火層３ｂは、第一の支持シート片４ａの外側に形成されて、木製基材２の外周全体を隙間なく被覆している。第二の発泡耐火層３ｂは、第一の発泡耐火層３ａと同じ厚さ１ｍｍの発泡耐火材６で構成されるものであり、第一の発泡耐火層３ａ同様に、水希釈した発泡耐火材６を支持シート片４ａの外側面に塗布・乾燥することで形成される。
【００２７】
第二の支持シート片４ｂは、第一の支持シート片４ａと同形状、同材質の不燃性紙片であって、第一の支持シート片４ａと同様に、第二の発泡耐火層３ｂの外側面ごとに、長尺方向に沿って一列に接合されて、第二の発泡耐火層３ｂの外側面全体を被覆している。また、第二の支持シート片４ｂは、第一の支持シート片４ａ同様に、隣接する端部を突き合わせるように面一状に貼り付けられており、その継ぎ目には発泡耐火材６が充填される。また、図６に示すように、第一の支持シート片４ａと第二の支持シート片４ｂは、第一の支持シート片４ａの継ぎ目を第二の支持シート片４ｂが覆うように、長尺方向に互い違いに配置されている。
【００２８】
このように実施例３では、木製基材２が二層の発泡耐火層３ａ，３ｂに被覆されるため、発泡耐火層３ａ，３ｂの一方にひび割れが生じても、他方の発泡耐火層３ａ，３ｂによって木製基材２を火炎から保護できる。特に、各発泡耐火層３ａ，３ｂの外側面に接合される支持シート片４ａ，４ｂは長尺方向に互い違いに積層されて、継ぎ目が厚み方向に重なっていないから、支持シート片４ａ，４ｂの継ぎ目から火炎が侵入し難く、また、二層の発泡耐火層３ａ，３ｂに跨るひび割れが生じにくいという利点がある。
【００２９】
＜実施例４＞
実施例４は、図８に示すように、上記実施例１の構成を一部変更し、発泡耐火層３の外側面に波形の支持シート片４ｃを接合したものである。また、支持シート片４ｃの外側面の溝部分には、発泡耐火材６を充填して、耐火被覆木材１ｃの表面が平坦となるようにしている。本実施例のように波形の支持シート片４ｃを採用した場合には、支持シート片４ｃが伸縮性に富むものとなり、面方向の引張応力に対して一層破損し難くなる。
【００３０】
＜実施例５＞
実施例５の耐火被覆木材１ｄは、上記実施例１の構成を一部変更し、図９に示すように、支持シート片４を、その端部が継ぎ目部分で相互に重なるようにして発泡耐火層３の外側面に配置したものである。本実施例のように、支持シート片４の端部を継ぎ目部分で重ねる構成とすれば、継ぎ目部分で端部を突き合わせる構成（図３参照）に比べて、継ぎ目から火炎が侵入し難くなる。
【００３１】
＜比較例１＞
本発明の耐火被覆木材の耐火性を評価するために、図１０（ｂ）に示すように、上記実施例と同じ木製基材２の周囲に、水希釈した発泡耐火材６を塗布・乾燥して一層の発泡耐火層３を形成し、比較例１の耐火被覆木材１ｅを作製した。ここで、比較例１にあっては、発泡耐火層３の厚みが、実施例３（図１０（ａ）参照）に係る発泡耐火層３ａ，３ｂ及び支持シート片４ａ，４ｂの総厚と同じになるように設定した。
【００３２】
＜比較例２＞
図１０（ｃ）に示すように、上記実施例と同じ木製基材２の外側面に、水希釈した発泡耐火材６を塗布・乾燥して一層の発泡耐火層３を形成し、さらに、該発泡耐火層３の外側面全体に支持シート片４ｄを接合して、比較例２の耐火被覆木材１ｆを作製した。ここで、比較例２に係る支持シート片４ｄは、実施例の支持シート片４と同じ厚さ、同じ材質であって、発泡耐火層３の外周長と同じ幅寸法を有しており、該支持シート片４ｄは、発泡耐火層３の各外側面ごとに接合されるのではなく、発泡耐火層３を全周に亘って被覆するように接合した。また、本実施例に係る発泡耐火層３及び支持シート片４の総厚は、実施例３（図１０（ａ）参照）に係る発泡耐火層３ａ，３ｂ及び支持シート片４ａ，４ｂの総厚と同じになるように設定した。
【００３３】
＜燃焼試験＞
実施例３及び比較例１，２の耐火被覆木材１ｂ，１ｅ，１ｆを、それそれ１．２ｍの高さに切断し、燃焼試験用のサンプルとして用いた。各サンプルには、予め木製基材２の表面に表面温度測定用の熱電対を埋設した。燃焼試験では、各サンプルをガス炉に立て、各サンプルの上下の端から１０ｃｍを厚み３ｃｍのグラスウールで覆った。各サンプルをガス炉に設置後、ガス炉を点火し、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱を３０分間行った。各サンプルの木製基材の表面温度と炉内温度の測定結果を図１１に示す。
【００３４】
図１１より、実施例は、比較例１及び比較例２に比べて木製基材の表面温度が明らかに低いことがわかる。具体的には、スギの発火点（約２６０℃）に達するまでの時間は、比較例１のサンプルで加熱開始から約３分後であるのに対して、比較例２で約１３分後、実施例３のサンプルは約１４分後である。また、比較例２のサンプルは、発泡耐火層３が特に発泡する温度である約２３０〜３００℃の領域で、支持シート片４ｄが破損して発泡耐火層３がひび割れてしまい、その後、急激に温度が上昇している。一方、実施例３のサンプルは発泡耐火層３が特に発泡する温度である約２３０〜３００℃の領域でも、支持シート片４ａ，４ｂに破損せず、温度上昇も緩やかである。そして、３０分後の温度を比較すると、比較例２のサンプルと実施例３のサンプルとでは約２００℃の温度差がある。この結果は、実施例の耐火被覆木材は、従来の耐火被覆木材に比べて優れた耐火性を有していることを示している。
【符号の説明】
【００３５】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 耐火被覆木材
２ 木製基材
３，３ａ，３ｂ 発泡耐火層
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 支持シート片
５ 角補強テープ
６ 発泡耐火材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木製基材の周囲を発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、木製基材の周囲を発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆した耐火被覆木材が開示されている。かかる耐火被覆木材にあっては、火災時に発泡耐火層の発泡耐火材が発泡して断熱作用を発揮し、これにより木製基材が火炎から保護されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２５６５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に発泡した発泡耐火材は比較的脆い材料であるため、従来の耐火被覆木材では、火災時に、発泡した発泡耐火材が木製基材の膨張・収縮に追従できずに発泡耐火層がひび割れることがある。特に、火災時に、木製基材が大きく収縮して干割れを起こしたりすると、発泡耐火層に大きなひび割れが生じ易い。そして、このように発泡耐火層がひび割れていると、ひび割れを介して火炎が木製基材に達してしまい、十分な耐火性を発揮できない。特許文献１記載の耐火被覆木材では、発泡耐火層のひび割れを防止するために、不燃性のシートを発泡耐火層の内側（木製基材側）に配設しているが、発泡耐火層のひび割れを完全に防止できているとはいえない。
【０００５】
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、木製基材の周囲を発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材にあって、耐火性に優れた構成の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、不燃性のシートを発泡耐火層の外側面に接合して、発泡する発泡耐火層に対して外側から面方向の圧縮応力を加えることにより、ひび割れの発生・拡大を抑えることに着想した。しかしながら、発泡耐火層は発泡により体積が１０倍以上になることもあるため、単に不燃性のシートを発泡耐火層の上に巻き付けただけでは、発泡耐火層の発泡による不燃性シートの内部からの圧力によって不燃性シートに引張り応力が生じ、その引張り応力に耐えられずに不燃性シートが破損してしまい、それに従って不燃性シートに接着されている発泡耐火層もひび割れてしまう。このような不燃性シートに引張り応力による不燃性シート破損は、断面矩形状をなす長尺な木製基材では、引張り応力が特に大きくなり易い基材角部分に発生しやすい。そして、発明者は、不燃性シートを破損し難くすることで、発泡耐火層のひび割れを抑制すべく、試行錯誤を重ねた末に本発明に至った。
【０００７】
本発明は、断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲を、発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材であって、発泡耐火層の外側面には、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片が、各外側面ごとに接合して発泡耐火層を被覆していることを特徴とする耐火被覆木材である。かかる構成にあっては、発泡耐火層が支持シート片によって外側から支持されるため、発泡耐火層にひび割れが生じ難く、また、生じたひび割れが拡大し難いものとなる。また、各支持シート片は、発泡耐火層の外側面ごとに接合されており、発泡耐火層の角部分を跨ぐようには接合していないため、発泡耐火層の発泡によって加わる引張り応力は、各支持シート片全体に略均一に分散することとなる。このため、本発明に係る各支持シート片は、破損することなく発泡耐火層を確実に支持できる。また、単に不燃性のシートを発泡耐火層の上に巻き付けた場合に比べて、木製基材の角部分のひび割れが発生し難くなり、十分な耐火性を発揮することができる。
【０００８】
本発明にあって、発泡耐火層の角部分には、断面く字状をなす、不燃性の角補強テープが長尺方向に沿って接合されていることが提案される。本発明にあって、支持シート片は発泡耐火層の外側面ごとに接合しており、発泡耐火層の角部分には支持シート片の継ぎ目が形成されるから、かかる構成によれば、支持シート片の継ぎ目を、角補強テープによって支持することで、発泡耐火層の角部分のひび割れを確実に抑えることができる。
【０００９】
本発明にあっては、支持シート片の外表面に、さらに、別のシートや層構造を設けることができる。例えば、耐火性能を更に向上させるために、支持シート片の外表面を、別の発泡耐火層によって被覆することが提案される。また、外観を向上させるために、支持シート片の外表面を仕上げ層で被覆することも提案される。仕上げ層には、火災時に発泡耐火層の発泡を妨げない可燃性のものが適しており、具体的には、木や紙、合成樹脂シート（特に熱可塑性のものが好ましい）、合成樹脂塗料層などが挙げられる。また、不燃性のものでも、発泡耐火層の発泡の圧力によって破損して発泡を妨げないものであれば仕上げ層として使用可能である。
【００１０】
また、本発明にあって、木製基材の周囲を被覆する第一の発泡耐火層と、該第一の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第一の発泡耐火層を被覆する第一の支持シート片と、第一の支持シート片の外側から、木製基材の周囲をさらに被覆する第二の発泡耐火層と、該第二の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第二の発泡耐火層を被覆する第二の支持シート片とを備えてなり、第一の支持シート片は、第一の発泡耐火層の各外側面に、長尺方向に沿って複数配置されており、第二の支持シート片は、該第一の支持シート片の間の継ぎ目を覆うように配置される構成が提案される。かかる構成にあっては、木製基材が二層の発泡耐火層によって被覆されるため、片側の発泡耐火層にひび割れが生じただけでは、火炎が木製基材に達することがない。そして、第二の支持シート片は、第一の支持シート片の継ぎ目を覆うように配置されているため、支持シート片の継ぎ目から火炎が侵入し難く、また、二層の発泡耐火層に亘るひび割れが生じにくいという利点がある。
【００１１】
また、本発明の別の態様は、断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲に、発泡耐火材からなる発泡耐火層を形成する工程と、該発泡耐火層の外側面に、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片を、各外側面ごとに接合して、発泡耐火層の外側面を被覆する工程とを備えることを特徴とする耐火被覆木材の製造方法である。かかる製造方法によれば、上記本発明の耐火被覆木材を簡単に製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の耐火被覆木材は、火災時にあって、支持シート片によって発泡被覆層のひび割れを確実に防止できるため、従来構成に比べて優れた耐火性を有するものとなる。したがって、本発明の耐火被覆木材を用いれば、耐火性に優れた木造建築物を実現できる。また、本発明の耐火被覆木材の製造方法によれば、かかる耐火被覆木材を簡単に製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の耐火被覆木材１の構造を示す斜視図である。
【図２】実施例１の耐火被覆木材１の横断面図である。
【図３】実施例１の耐火被覆木材１の拡大縦断面図である。
【図４】実施例２の耐火被覆木材１ａの構造を示す斜視図である。
【図５】実施例２の耐火被覆木材１ａの横断面図である。
【図６】実施例３の耐火被覆木材１ｂの構造を示す斜視図である。
【図７】実施例３の耐火被覆木材１ｂの横断面図である。
【図８】実施例４の耐火被覆木材１ｃの横断面図である。
【図９】実施例５の耐火被覆木材１ｄの拡大縦断面図である。
【図１０】（ａ）は実施例３の耐火被覆木材１ｂの横断面図であり、（ｂ）は比較例１の耐火被覆木材１ｅの横断面図であり、（ｃ）は比較例２の耐火被覆木材１ｆの横断面図である。
【図１１】燃焼試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る木製基材の材質は特に限定されず、木造建築に使用される木材全般を広く採用できる。具体的には、マツ、ヒノキ、スギ、アスナロなどが挙げられる。また、集成材や合成木材も使用できる。木製基材の用途としては、木造建築の角柱や梁などが挙げられる。木製基材のサイズは特に限定されないが、一般家屋の木製角柱のサイズ（５〜２０ｃｍ角）が好適である。
【００１５】
本発明に係る発泡耐火材としては、不燃性を有し、火災の火炎に晒されたときに発泡して断熱作用を発揮する材料を広く使用できる。木製基材を火災から保護するという観点では、発泡開始温度が木材の発火点以下の発泡耐火材を使用することが望ましい。また、かかる発泡耐火材は、施工性の観点から塗料としての性質を有していることが望ましい。具体的には、特開２００１−０４０２９０や特開２００４−３３９７１２に記載された耐火塗料が挙げられる。
【００１６】
本発明に係る支持シート片は、不燃性と、火災時にあって発泡耐火材を支持し得る物理的強度を有するものが好ましい。具体的には、ガラス繊維シート、鉱物繊維シート、炭素繊維シートなどの不燃性物質の繊維シート、不燃性物質を８０％以上含有する不撚紙、金属メッシュシートなどが挙げられる。また、本発明に係る角補強テープにも同様の材料を用いることができる。支持シート片の長さは特に限定されないが、長いほど発泡耐火層から加わる引張り応力が強くなるため、２０〜４０ｃｍ程度の長さとすることが好ましい。また、支持シート片の継ぎ目では、支持シート片の端部を重ね合わせたり、継ぎ目に発泡耐火層を充填したりすることで、継ぎ目部分から火炎が侵入し難いようにすることが望ましい。
【００１７】
木製基材の周囲に発泡耐火層を形成する際には、木製基材の外側に発泡耐火材をコーティングしてもよいし、予め層状に成形した発泡耐火材を木製基材の外側に貼り付けるようにしてもよい。木製基材と発泡耐火層の間には、必要に応じて接着剤層やその他のシートを介在させることができる。
【００１８】
以下に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。なお、本発明における耐火被覆木材は、実施例の形態に限らず本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。
【００１９】
＜実施例１＞
図１，２に示すように、本実施例の耐火被覆木材１は、長尺な木製基材２と、該木製基材２の外周を被覆する発泡耐火層３と、該発泡耐火層３を被覆する複数の支持シート片４とを備えてなる。
【００２０】
木製基材２は、断面正方形をなすスギの角柱であり、その寸法は、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×高さ３ｍ程度である。
【００２１】
発泡耐火層３は、厚さ２ｍｍであり、発泡耐火材６からなり、木製基材２の外側面に直接接合して、木製基材２の外周全体を隙間なく被覆している。この発泡耐火材６は、スギの発火点以下の２３０℃程度で発泡開始して、外部からの拘束がない場合には１０〜２０倍に膨張して断熱作用を発揮する。発泡耐火材６は以下の配合からなる塗料であって、発泡耐火層３は、発泡耐火材６を水希釈したものを木製基材２の外側面に直接塗布・乾燥することで形成される。
ペンタエリスリトール ： １００重量部
メラミン ： １００重量部
酢ビ／アクリルＥｍ（固形分） ： ３５０重量部
ポリリン酸アンモニウム ： ４５０重量部
二酸化チタン ： ２００重量部
【００２２】
支持シート片４は、厚み０．２５ｍｍのケイ酸マグネシウム混抄紙（不撚紙（GP） グランデックス株式会社）を、幅１０ｃｍ×長さ３０ｃｍ程度の矩形状に裁断してなる紙片である。各支持シート片４の幅は、発泡耐火層３の外側面の幅と等しく設定されており、図２に示すように、発泡耐火層３の各外側面を全幅に亘って被覆するように接合され、発泡耐火層３の各外側面が、別々の支持シート片４に被覆される形となっている。一方、支持シート片４は、図１に示すように、発泡耐火層３の各外側面ごとに、上下方向に沿って一列にタイル状に配置され、各外側面全体を被覆している。各支持シート片４と発泡耐火層３の接合には、上記発泡耐火材６を接着剤として使用した。すなわち、木製基材２の周囲に形成した発泡耐火層３の外側面に、水希釈した発泡耐火材６を塗布し、その上に支持シート片４を載せ、かかる状態で発泡耐火材６を乾燥させて、発泡耐火層３と支持シート片４を接合した。また、支持シート片４は、図３に示すように、発泡耐火層３の各外側面にあって、夫々の端部を突き合わせるように面一状に配置される。そして、支持シート片４の継ぎ目には発泡耐火材６が充填されており、これにより、支持シート片４の継ぎ目から火炎が侵入しないよう補強するとともに、継ぎ目部分が平坦となるようにしている。
【００２３】
本実施例の耐火被覆木材１では、発泡耐火層３が外側から支持シート片４によって面方向に支持されるため、発泡耐火層３がひび割れ難いものとなる。また、支持シート片４は、発泡耐火層３を各外側面ごとに被覆しているから、発泡耐火層３から加わる引張り応力は、局所的に集中することなくシート片全体に分散することとなる。このため、本実施例によれば、火災時に破損することなく発泡耐火層を確実に支持することができる。
【００２４】
＜実施例２＞
実施例２の耐火被覆木材１ａは、図４，５に示すように、上記実施例１の構成を一部変更し、発泡耐火層３の角部分に角補強テープ５を接合したものである。この角補強テープ５は、支持シート片４と同じ不燃性のケイ酸マグネシウム混抄紙を幅２ｃｍに裁断してなる長尺テープであり、木製基材２に発泡耐火層３を形成する前に、断面く字状折り曲げられて、木製基材２の四つの角部分に長尺方向沿って接着される。そして、該角補強テープ５の上から木製基材２の周囲に発泡耐火層３を形成することにより、角補強テープ５は発泡耐火層３の角部分に内側から接合する。また、発泡耐火層３の各外側面には支持シート片４が接合しているが、角補強テープ５以外の構成は上記実施例１と同じであるため説明は省略する。このように、本実施例にあっては、支持シート片４の継ぎ目に相当する発泡耐火層３の角部分に角補強テープ５を接合しているため、発泡耐火層３の角部分のひび割れを確実に抑えることができる。なお、本実施例では、角補強テープ５を発泡耐火層３の内側に接合しているが、本発明に係る角補強テープは、発泡耐火層の外側に、支持シート片と重なり合うように接合させることもできる。
【００２５】
＜実施例３＞
実施例３は、図６，７に示すように、木製基材２を二層の発泡耐火層３ａ，３ｂで被覆したものである。具体的には、本実施例の耐火被覆木材１ｂは、上記実施例２の耐火被覆木材１ｂ（図４，５参照）を、第二の発泡耐火層３ｂで被覆して、さらにその上に第二の支持シート片４ｂを接合して被覆したものである。すなわち、図６，７に示すように、本実施例の耐火被覆木材１ｂは、上記実施例２と同様に、長尺な木製基材２と、該木製基材２の外周を被覆する（第一の）発泡耐火層３ａと、該（第一の）発泡耐火層３ａを被覆する複数の（第一の）支持シート片４ａとを備えている。また、第一の発泡耐火層３ａの角部分には、内側から角補強テープ５が接合している。これらの構成は、実施例２と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００２６】
第二の発泡耐火層３ｂは、第一の支持シート片４ａの外側に形成されて、木製基材２の外周全体を隙間なく被覆している。第二の発泡耐火層３ｂは、第一の発泡耐火層３ａと同じ厚さ１ｍｍの発泡耐火材６で構成されるものであり、第一の発泡耐火層３ａ同様に、水希釈した発泡耐火材６を支持シート片４ａの外側面に塗布・乾燥することで形成される。
【００２７】
第二の支持シート片４ｂは、第一の支持シート片４ａと同形状、同材質の不燃性紙片であって、第一の支持シート片４ａと同様に、第二の発泡耐火層３ｂの外側面ごとに、長尺方向に沿って一列に接合されて、第二の発泡耐火層３ｂの外側面全体を被覆している。また、第二の支持シート片４ｂは、第一の支持シート片４ａ同様に、隣接する端部を突き合わせるように面一状に貼り付けられており、その継ぎ目には発泡耐火材６が充填される。また、図６に示すように、第一の支持シート片４ａと第二の支持シート片４ｂは、第一の支持シート片４ａの継ぎ目を第二の支持シート片４ｂが覆うように、長尺方向に互い違いに配置されている。
【００２８】
このように実施例３では、木製基材２が二層の発泡耐火層３ａ，３ｂに被覆されるため、発泡耐火層３ａ，３ｂの一方にひび割れが生じても、他方の発泡耐火層３ａ，３ｂによって木製基材２を火炎から保護できる。特に、各発泡耐火層３ａ，３ｂの外側面に接合される支持シート片４ａ，４ｂは長尺方向に互い違いに積層されて、継ぎ目が厚み方向に重なっていないから、支持シート片４ａ，４ｂの継ぎ目から火炎が侵入し難く、また、二層の発泡耐火層３ａ，３ｂに跨るひび割れが生じにくいという利点がある。
【００２９】
＜実施例４＞
実施例４は、図８に示すように、上記実施例１の構成を一部変更し、発泡耐火層３の外側面に波形の支持シート片４ｃを接合したものである。また、支持シート片４ｃの外側面の溝部分には、発泡耐火材６を充填して、耐火被覆木材１ｃの表面が平坦となるようにしている。本実施例のように波形の支持シート片４ｃを採用した場合には、支持シート片４ｃが伸縮性に富むものとなり、面方向の引張応力に対して一層破損し難くなる。
【００３０】
＜実施例５＞
実施例５の耐火被覆木材１ｄは、上記実施例１の構成を一部変更し、図９に示すように、支持シート片４を、その端部が継ぎ目部分で相互に重なるようにして発泡耐火層３の外側面に配置したものである。本実施例のように、支持シート片４の端部を継ぎ目部分で重ねる構成とすれば、継ぎ目部分で端部を突き合わせる構成（図３参照）に比べて、継ぎ目から火炎が侵入し難くなる。
【００３１】
＜比較例１＞
本発明の耐火被覆木材の耐火性を評価するために、図１０（ｂ）に示すように、上記実施例と同じ木製基材２の周囲に、水希釈した発泡耐火材６を塗布・乾燥して一層の発泡耐火層３を形成し、比較例１の耐火被覆木材１ｅを作製した。ここで、比較例１にあっては、発泡耐火層３の厚みが、実施例３（図１０（ａ）参照）に係る発泡耐火層３ａ，３ｂ及び支持シート片４ａ，４ｂの総厚と同じになるように設定した。
【００３２】
＜比較例２＞
図１０（ｃ）に示すように、上記実施例と同じ木製基材２の外側面に、水希釈した発泡耐火材６を塗布・乾燥して一層の発泡耐火層３を形成し、さらに、該発泡耐火層３の外側面全体に支持シート片４ｄを接合して、比較例２の耐火被覆木材１ｆを作製した。ここで、比較例２に係る支持シート片４ｄは、実施例の支持シート片４と同じ厚さ、同じ材質であって、発泡耐火層３の外周長と同じ幅寸法を有しており、該支持シート片４ｄは、発泡耐火層３の各外側面ごとに接合されるのではなく、発泡耐火層３を全周に亘って被覆するように接合した。また、本実施例に係る発泡耐火層３及び支持シート片４の総厚は、実施例３（図１０（ａ）参照）に係る発泡耐火層３ａ，３ｂ及び支持シート片４ａ，４ｂの総厚と同じになるように設定した。
【００３３】
＜燃焼試験＞
実施例３及び比較例１，２の耐火被覆木材１ｂ，１ｅ，１ｆを、それそれ１．２ｍの高さに切断し、燃焼試験用のサンプルとして用いた。各サンプルには、予め木製基材２の表面に表面温度測定用の熱電対を埋設した。燃焼試験では、各サンプルをガス炉に立て、各サンプルの上下の端から１０ｃｍを厚み３ｃｍのグラスウールで覆った。各サンプルをガス炉に設置後、ガス炉を点火し、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱を３０分間行った。各サンプルの木製基材の表面温度と炉内温度の測定結果を図１１に示す。
【００３４】
図１１より、実施例は、比較例１及び比較例２に比べて木製基材の表面温度が明らかに低いことがわかる。具体的には、スギの発火点（約２６０℃）に達するまでの時間は、比較例１のサンプルで加熱開始から約３分後であるのに対して、比較例２で約１３分後、実施例３のサンプルは約１４分後である。また、比較例２のサンプルは、発泡耐火層３が特に発泡する温度である約２３０〜３００℃の領域で、支持シート片４ｄが破損して発泡耐火層３がひび割れてしまい、その後、急激に温度が上昇している。一方、実施例３のサンプルは発泡耐火層３が特に発泡する温度である約２３０〜３００℃の領域でも、支持シート片４ａ，４ｂに破損せず、温度上昇も緩やかである。そして、３０分後の温度を比較すると、比較例２のサンプルと実施例３のサンプルとでは約２００℃の温度差がある。この結果は、実施例の耐火被覆木材は、従来の耐火被覆木材に比べて優れた耐火性を有していることを示している。
【符号の説明】
【００３５】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 耐火被覆木材
２ 木製基材
３，３ａ，３ｂ 発泡耐火層
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 支持シート片
５ 角補強テープ
６ 発泡耐火材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲を、発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材であって、
発泡耐火層の外側面には、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片が、各外側面ごとに接合して発泡耐火層を被覆していることを特徴とする耐火被覆木材。
【請求項２】
発泡耐火層の角部分には、断面く字状をなす、不燃性の角補強テープが長尺方向に沿って接合していることを特徴とする請求項１記載の耐火被覆木材。
【請求項３】
木製基材の周囲を被覆する第一の発泡耐火層と、
該第一の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第一の発泡耐火層を被覆する第一の支持シート片と、
第一の支持シート片の外側から、木製基材の周囲をさらに被覆する第二の発泡耐火層と、
該第二の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第二の発泡耐火層を被覆する第二の支持シート片とを備えてなり、
第一の支持シート片は、第一の発泡耐火層の各外側面に、長尺方向に沿って複数配置されており、第二の支持シート片は、該第一の支持シート片の間の継ぎ目を覆うように配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐火被覆木材。
【請求項４】
断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲に、発泡耐火材からなる発泡耐火層を形成する工程と、
該発泡耐火層の外側面に、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片を、各外側面ごとに接合して、発泡耐火層の外側面を被覆する工程とを備えることを特徴とする耐火被覆木材の製造方法。
【請求項１】
断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲を、発泡耐火材からなる発泡耐火層で被覆してなる耐火被覆木材であって、
発泡耐火層の外側面には、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片が、各外側面ごとに接合して発泡耐火層を被覆していることを特徴とする耐火被覆木材。
【請求項２】
発泡耐火層の角部分には、断面く字状をなす、不燃性の角補強テープが長尺方向に沿って接合していることを特徴とする請求項１記載の耐火被覆木材。
【請求項３】
木製基材の周囲を被覆する第一の発泡耐火層と、
該第一の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第一の発泡耐火層を被覆する第一の支持シート片と、
第一の支持シート片の外側から、木製基材の周囲をさらに被覆する第二の発泡耐火層と、
該第二の発泡耐火層の各外側面ごとに接合して第二の発泡耐火層を被覆する第二の支持シート片とを備えてなり、
第一の支持シート片は、第一の発泡耐火層の各外側面に、長尺方向に沿って複数配置されており、第二の支持シート片は、該第一の支持シート片の間の継ぎ目を覆うように配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐火被覆木材。
【請求項４】
断面矩形状をなす長尺な木製基材の周囲に、発泡耐火材からなる発泡耐火層を形成する工程と、
該発泡耐火層の外側面に、各外側面と略同じ幅寸法をなす不燃性の支持シート片を、各外側面ごとに接合して、発泡耐火層の外側面を被覆する工程とを備えることを特徴とする耐火被覆木材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−３８３１７（Ｐ２０１１−３８３１７Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８６４５５（Ｐ２００９−１８６４５５）
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００１５９０３２）菊水化学工業株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００１５９０３２）菊水化学工業株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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