(57)【要約】【課題】耐火性保護管のような二重筒構造を含む耐火性構造物として、基材の中空部に熱発泡性の耐火層を容易に短時間で形成でき、製造能率及び量産性に優れ、耐火性保護管では長尺でも支障なく容易に製作可能なものを提供する。【解決手段】外筒１と内筒２との間に、水溶性アルカリ珪酸塩と他の無機質粉末を主成分とする熱発泡性材料の造粒物３…を充填して耐火層４とする。【選択図】　　　　　　　　図１
2004036869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の中空部に、水溶性アルカリ珪酸塩と他の無機質粉末を主成分とする熱発泡性材料の造粒物が充填されてなる耐火性構造物。
【請求項２】
前記造粒物の平均粒度が３〜３０ｍｍである請求項１記載の耐火性構造物。
【請求項３】
前記水溶性アルカリ珪酸塩が粉末形態である請求項１又は２に記載の耐火性構造物。
【請求項４】
前記無機質粉末として炭酸カルシウム粉末を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の耐火性構造物。
【請求項５】
前記無機質粉末としてホルマイト系鉱物の粉末を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の耐火性構造物。
【請求項６】
前記造粒物中の水溶性アルカリ珪酸塩の含有量が３０〜９０重量％である請求項１〜５のいずれかに記載の耐火性構造物。
【請求項７】
前記基材が二重筒であり、その外筒と内筒との間に前記造粒物が充填されてなる請求項１〜６のいずれかに記載の耐火性構造物。
【請求項８】
前記二重筒の内外筒が紙管からなる請求項７記載の耐火性構造物。
【請求項９】
前記二重筒の内外筒が曲がり可能な蛇腹管からなる請求項７記載の耐火性構造物。
【請求項１０】
前記二重筒の外筒内径と内筒外径との差が１０〜１００ｍｍである請求項７〜９のいずれかに記載の耐火性構造物。
【請求項１１】
前記基材が中空パネルであり、その中空内部に前記造粒物が充填されてなる請求項１〜６のいずれかに記載の耐火性構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材の中空部に熱発泡性の耐火層を備え、耐火性保護管や耐火性パネル等として好適な耐火性構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化社会の到来に伴い、大容量で広帯域伝送を行える光ファイバーを利用した通信網の展開が加速しつつある。しかるに、光ファイバーの使用によって情報伝送量が増大するほど、当然にシステムダウンによる社会的混乱の度合と拡がりも大きくなるため、通信システムを事故や災害等の突発的事態から守ることが極めて重要な課題になっているが、現状における通信網の保護施策は不充分であり、特に火災による通信ラインの断線に対する備えの欠如は将来的に大きな不安要因と言える。
【０００３】
すなわち、光ファイバーによる通信網の構築は、日本国内にあっては主として高速道路等の道路沿いに、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）管にて外被した光ファイバーケーブルを敷設することによって行われているが、道路の高架部や橋梁部では橋桁の下面に配設され、また場所によっては側壁沿いに配設されていることから、下方道路や側道での事故による車両の炎上、道路沿いの家屋の火事、橋梁下の河川敷や土手斜面あるいは道路法面での野火等が発生した場合、高熱に晒される可能性が多分にある。一方、地震のような大規模災害の発生時には、被災地の状況把握と救援指揮のために通信手段の確保が最優先となるが、先年の兵庫県南部地震では各所で多発する火災によって通信網が寸断され、情報不足が混乱に輪をかけて被害を広げる事態に至っている。
【０００４】
しかるに、光ファイバーケーブルの外被に用いられている前記ＦＲＰ管は一般的に１５０℃程度で軟化するため、現状では火災時の高熱には到底耐えられず、ケーブルの断線ないし損傷を生じ、短時間で鎮火に至っても変質を免れない。従って、今後の高度情報化の進展を考えれば、通信網を支える光ファイバーケーブルを火災から保護することは必要不可欠であり、これを踏まえて現在まで様々な保護手段が提案されている。しかしながら、これら提案による保護手段は、実際の耐熱及び断熱効果、負荷重量、耐久性、施工性、コスト等の面で致命的な難点があり、いずれも実用化されていない。
【０００５】
そこで、本発明者らは、先に、前記光ファイバーケーブルを始めとする種々の通信ケーブルや配管類を火災時の熱から保護する耐火性保護管として、紙管等よりなる多重筒（一般的には二重筒）の内外筒間に、水溶性アルカリ珪酸塩と無機質粉末を主体とする熱発泡性材料からなる耐火層を有するものを開発し、これを本出願人による特願２００２０１２１６０として出願中である。この耐火性保護管は、通信ケーブルや配管類に套嵌する形で用いるが、火災時には、保護管自体の内外筒と耐火層の存在による初期断熱作用に加え、外部の熱によって耐火層がある程度まで昇温した段階で溶融すると同時に含有水分の気化による発泡を生じ、この発泡過程で気化熱による温度低下作用が発現し、更に生成した発泡層によって極めて優れた遮炎断熱作用を発揮し、もって長時間にわたって内部の通信ケーブルや配管類を火災の高熱から保護でき、しかも比較的軽量で耐久性、施工性、コスト等の面でも充分な実用性を備えるものである。
【０００６】
一方、通信ケーブル類や配管類において耐火保護を要するのは直線部に限らず、当然に曲がり部分も保護対象となるが、筒状の耐火性保護管では曲がり部分に套嵌できない。そこで、前記先行技術においては、保護対象となる曲がり部分について、予め対応した曲がり形状の一対の耐火性半割材を製作し、両半割材で曲がり部分を両側から被包し、合接した両半割材をテーピングで一体に固定して筒状の耐火性保護管とすることを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記先行技術に係る耐火性保護管は、既述のように優れた断熱耐火性能を有して実用性も充分なものであるが、製造能率と量産性の面で多分に改良の余地を残していた。これは、耐火性保護管の製造において前記耐火層を形成する際、その熱発泡性材料の原料組成物として、水ガラスの如き水溶性アルカリ珪酸塩水溶液に無機質粉末を主体とする配合成分を加えて混合した水性ペーストを用い、これを内外筒間に注入充填して硬化させることになるが、該水性ペーストがクリーム状ないしパテ状で流動性に乏しいため、内外筒間の狭い空間へ均一に充填するのに非常に手間がかかり、充填不良による空洞部を生じ易い上、注入充填後の硬化は水分の蒸発に伴って水溶性アルカリ珪酸塩がバインダーとして無機質粉末粒子を結着することによってなされるが、充填層は外部に露呈しないために水分の蒸発が進みにくく、完全硬化に至るまでに１０日以上といった長期間を要することによる。なお、前記水性ペーストの水分量を多くして流動性を付与すれば、注入充填は容易になるが、注入充填後の硬化が更に著しく遅れることになり、とりわけ内外筒に紙管を用いる構成では水分による紙管の膨潤変形を生じる懸念もある。
【０００８】
また、このような耐火性保護管は、長くなると前記水性ペーストを全体に均一に注入充填すること自体が困難になることに加え、長いほど注入充填後の乾燥硬化にもより長期間を要することから、通常１〜２ｍ程度の長さに設定されており、通信ケーブルや配管類に対して複数本を順次套嵌させ、その端部同士の突き合わせ部分に接続用短筒体を外嵌してテーピングすることにより、相互に連結して所要の長さを保護するようになっている。しかるに、光ファイバーケーブルを始めとする種々の通信ケーブルやガス管等は長距離にわたって配設されるものであり、保護を要する直線部も概して長くなるため、短い耐火性保護管では套嵌及び連結作業に多大な手間と時間を要することになり、施工能率が悪くなるという難点があった。
【０００９】
一方、通信ケーブル類や配管類において保護対象となる曲がり部分は一定ではなく、配設部位によって曲がり形状、曲率、曲がり部分の長さ等が様々に異なるのが普通である。従って、前記先行技術の提案に係る一対の耐火性半割材では、保護すべき曲がり部分の形態及び寸法毎に対応した専用のものを製作する必要があり、量産化が極めて困難であるため、製作コストが非常に高く付き、また一対の耐火性半割材を接合して筒状に一体化するのにも手間がかかり、施工性に劣るという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述の情況に鑑み、前記耐火性保護管のような二重筒構造を含む耐火性構造物として、基材の中空部に熱発泡性材料からなる耐火層を容易に短時間で形成でき、もって製造能率及び量産性に優れる上、特に耐火性保護管では長尺のものでも支障なく容易に製作可能であり、長距離にわたって配設される通信ケーブルやガス管等に対する施工性を著しく向上できるものを提供することを第一の目的としている。また、本発明の第二の目的は、特に通信ケーブル類や配管類の曲がり部分に適用する二重筒構造の耐火性構造物として、保護対象とする曲がり部分の形態及び寸法の違いに対応でき、汎用性及び施工性に優れると共に量産による大幅なコスト低減が可能なものを提供することにある。更に、本発明の第三の目的は、特にパネル形態の耐火性構造物として、製造能率及び量産性に優れるものを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る耐火性構造物は、基材の中空部に、水溶性アルカリ珪酸塩と他の無機質粉末を主成分とする熱発泡性材料の造粒物が充填されてなるものとしている。また、このような耐火性構造物の好適態様として、請求項２の発明では前記造粒物の平均粒度が３〜３０ｍｍである構成、請求項３の発明では前記水溶性アルカリ珪酸塩が粉末珪酸ナトリウムである構成、請求項４の発明では前記無機質粉末として炭酸カルシウム粉末を含有する構成、請求項５の発明では前記無機質粉末としてホルマイト系鉱物の粉末を含有する構成、請求項６の発明では前記造粒物中の水溶性アルカリ珪酸塩の含有量が３０〜９０重量％である構成、をそれぞれ採用している。
【００１２】
請求項７の発明は、前記請求項１〜６のいずれかの耐火性構造物において、前記基材が二重筒であり、その外筒と内筒との間に前記造粒物が充填されてなる構成としている。そして、この請求項７の耐火性構造物において、請求項８の発明では前記二重筒の内外筒が紙管からなる構成とし、請求項９の発明では前記第二の目的を達成するために前記二重筒の内外筒が曲がり可能な蛇腹管からなる構成としている。また、請求項１０の発明は、上記請求項７〜９のいずれかの耐火性構造物において、前記二重筒の外筒内径と内筒外径との差が１０〜１００ｍｍであるものとしている。更に、前記第三の目的を達成するために、請求項１１の発明は、上記請求項９の耐火性構造物において、前記基材が中空パネルであり、その中空内部に前記造粒物が充填されてなる構成としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る耐火性構造物は、既述のように、基材の中空部に、水溶性アルカリ珪酸塩と他の無機質粉末を主成分とする熱発泡性材料の造粒物が充填されたものであり、この造粒物の充填層が耐火層として機能し、火災時の高熱に晒された際、該造粒物が溶融発泡して連続した断熱発泡層に転化し、優れた遮炎断熱機能を発揮する。しかして、造粒物は流動性に富むから、基材の中空部に対して重力によって流し込む形で容易に充填できる上、空洞部を生じにくく、粒度が不揃いでも基材に振動等を与えることによって均一な充填層を形成でき、しかも既述の先行技術における水性ペーストのように硬化させる必要がなく、該充填層がそのまま耐火層として機能する。また、このような充填層では造粒物の粒子間に空隙が存在するから、平常時においては空隙の空気による高い断熱性が得られ、火災時にも該空気による初期断熱作用によって耐火性がより向上し、加えて耐火層が低密度で軽いために耐火性構造物全体としても軽量化することになる。
【００１４】
このような耐火性構造物の形態には特に制約はないが、二重筒の外筒と内筒との間に前記造粒物が充填された管状形態と、中空パネルの内部に前記造粒物が充填されたパネル形態とが代表的なものとして挙げられる。前者の管状形態の耐火性構造物は、耐火性保護管として、光ファイバーケーブル、電気通信ケーブル、電力ケーブル、化学・ガス・石油プラントやこれらのコンビナートにおける制御信号系の電気又は光配線、屋内外の一般電気配線等を直接に内部に通したり、これらケーブル類や配線類を収めた配管、ガス管、燃料導管等に套嵌させることにより、これらを火災の高熱から効果的に保護できる。また、後者のパネル形態の耐火性構造物は、建物の内外壁材、天井材、間仕切り、建具、屋外通路壁材、トンネル内壁材等として高断熱・高耐火性のものを提供できる。
【００１５】
図１は本発明に係る耐火性構造物の構成例である耐火性保護管１０の断面を示す。この耐火性保護管１０は、共に紙管からなる外筒１と内筒２との間に、水溶性アルカリ珪酸塩と無機質粉末を主体とする熱発泡性材料の造粒物３…を充填した耐火層４を有する構造である。
【００１６】
このような耐火性保護管１０では、周辺の火災等によって火炎が接近した際、まず外筒１の火炎に晒された部位が焼けるが、生成した炭化層による断熱作用と耐火層４及び内筒２の紙層による断熱作用により、管内は低温に保たれる。そして、更に火炎の継続によって該炭化層が焼失すると、加熱される耐火層４の造粒物３…がある程度まで昇温した段階で溶融し、この溶融に伴って造粒物３…の含有水分が気化して発泡し、その気泡の成長によって該耐火層４の接炎部全体が厚い発泡層に転化し、この過程で気化熱を奪って温度上昇が抑制されると共に、生成した発泡層によって優れた耐火・断熱作用が発揮され、内筒２の紙層による断熱作用も相俟って管内が長時間にわたって低温に維持される。
【００１７】
従って、例えば光ファイバーによる通信網の構築において、光ファイバーケーブル内臓のＦＲＰ管を道路の高架部や橋梁部の橋桁下面あるいは側壁沿い等に配管する際、この耐火性保護管１０を該ＦＲＰ管の外側に嵌装しておけば、下方道路や側道での事故による車両の炎上、道路沿いの家屋の火事、橋梁下の河川敷や土手斜面あるいは道路法面での野火等により、配管が火炎に晒されることがあっても、耐火性保護管１０内は低温に保たれるから、ＦＲＰ管ひいては内部の光ファイバーケーブルの熱による損傷ないし変質を確実に防止できる。また、ガス管や燃料導管等の可燃性流体を通す配管についても、この耐火性保護管１０を嵌装することにより、該配管を火災の高熱から保護でき、もって可燃性流体が引火する危険性を著しく低減できる。更に、この耐火性保護管１０は、外被管として内部に光ファイバーケーブル、電気通信ケーブル、電力ケーブル、電気配線等の索体自体を直接に通すことも可能である。
【００１８】
更に、耐火性保護管１０の保護対象は屋内配管や地中配管でもよく、例えば地中埋設される共同溝内の通信ケーブルや都市ガス管の耐火保護にも好適であり、特に都市ガス管に外嵌させれば、地面を掘って行う各種工事の際に掘削工具等が誤って接触して耐火性保護管を傷つけても、内部のガス管の折損や破損を生じにくくなるから、工事に伴うガス漏出事故を激減できる。また、耐火性保護管は、径の大きいものを用いて複数本の異種又は同種のケーブル、配線、配管の全体を被包することも可能であり、その他、損傷防止の目的で水道管等の耐火性はさほど重要視されない地中配管の保護に用いたり、断熱保温の観点から、例えば温泉地の導湯管、スチーム導管、冷暖房用の熱媒配管及び空気配管、冷凍機用の冷媒配管等に用いることもできる。
【００１９】
このような耐火性保護管１０における外筒１及び内筒２は、当然に保護対象とする管体や索体の太さに応じて適当な径のものを用いることになるが、外筒１の内径と内筒２の外径との差は１０〜１００ｍｍの範囲、つまり前記造粒物３…を充填した耐火層４の厚さが５〜５０ｍｍの範囲が好適である。これは、耐火層４の厚さが薄過ぎては充分な耐火断熱作用が得られず、逆に厚過ぎては嵩張ると共に重量も大きくなって耐火性保護管１０としての利用価値が低下することによる。また、外筒１及び内筒２の厚さは、耐火性保護管１０としての剛性の確保と軽量化の観点より１〜１０ｍｍ程度とするのがよい。しかして、耐火性保護管１０の長さには制約はなく、熱発泡性材料として流動性に富む造粒物３…を用いることから、長尺であっても容易に内外筒２，１間に該造粒物３…を充填して耐火層４を形成することができる。
【００２０】
なお、外筒１の紙管については、その表面又は内部に難燃剤や羽毛成分を含有させてもよい。すなわち、難燃剤を含有させた場合、紙管が火災の高熱に晒された際、燃焼せずに炭化することから、燃え広がりを確実に阻止できる。また、羽毛成分を含有させた場合、その優れた撥水性によって結露を防止できるから、結露水の浸入による紙管の劣化や耐火層４の変質を回避できる上、羽毛成分は紙管における湿気（水蒸気）自体の流通を妨げないため、耐火層４の適度の保湿状態を維持できる。しかして、難燃剤を含有させるには、従来より紙材や繊維材に使用されているものを紙管表面に塗工するか、紙管形成に用いる紙材に塗工すればよい。一方、紙管表面に羽毛成分を含有させるには、紙管表面に羽毛を分散させた塗料を塗布してもよいが、羽毛塗工紙を紙管表面に巻回貼着する方法が簡易である。また紙管の内部に羽毛成分を含有させるには、紙管形成に用いる紙材として羽毛塗工紙あるいは抄紙原料中に羽毛を混入した羽毛塗工紙を用いるか、紙管形成における紙材の巻回時に羽毛を分散させた塗料を塗布すればよい。更に、紙管の両端面については、目止めとして、ウレタンエマルジョン等の合成樹脂エマルジョンを塗布することが推奨される。
【００２１】
耐火性保護管１０，１０同士を継ぐには、例えば図２に示すように、内径が外筒１の外径に略等しい接続用短筒体５を用い、この接続用短筒体５に両側から耐火性保護管１０，１０の端部を挿嵌して突き合わせると共に、接続用短筒体５と両耐火性保護管１０，１０とを固着すればよい。この固着手段としては、接続用短筒体５の内周面と両耐火性保護管１０，１０の外周面の一方又は両方に接着剤を塗布してもよいが、接続用短筒体５の両側周縁部と両耐火性保護管１０，１０の外周面との境界部を接着テープで巻き留めるテーピング方法が簡易である。
【００２２】
しかして、図３で示すように、光ファイバーケーブルの外被に用いるＦＲＰ管２０では、その相互連結のために一端側が嵌合部２１として拡径すると共に、この嵌合部２１に更にシールリング２２を装填するための環状膨出部２１ａが形成されている。従って、このＦＲＰ管２０，２０同士の連結部においては、図示するように、連結部用耐火性保護管１１として、既述の耐火性保護管１０と同様に内外筒１Ａ，２Ａ間に熱発泡性材料の造粒物３…を充填した耐火層４を有する構造であるが、ＦＲＰ管２０の嵌合部２１を納め得る長さで環状膨出部２１ａに外嵌し得る内径を有すると共に、外筒１Ａが通常の耐火性保護管１０の外筒１の外径に略等しい内径で、且つ該外筒１Ａの両端が内筒２Ａよりも突出したものを用い、この外筒１Ａの突出した両端部の内側に両側の耐火性保護管１０，１０の端部を挿嵌するように、当該連結部用耐火性保護管１１と両側の耐火性保護管１０，１０とを突き合わせて相互に固着する。この固着には、前記の接続用短筒体５の場合と同様に接着剤又は接着テープを使用すればよい。
【００２３】
なお、このような光ファイバーケーブルの外被であるＦＲＰ管２０の耐火保護に用いる耐火性保護管１０は、該ＦＲＰ管２０の外径（一般的に６０ｍｍ）よりも若干大きい内径（通常６１．５ｍｍ）に設定される。一方、上記外被に汎用されるＦＲＰ管２０は、通常４〜５ｍの長さであり、嵌合部２１とは反対の他端側の外周面には所定間隔（一般的に２０ｍｍ）で２本の標線２３ａ，２３ｂが表示されており、ＦＲＰ管２０，２０同士を端部相互の嵌合によって連結する際、一方の嵌合部２１の端を他方の両標線２３ａ，２３ｂ間に位置させ、もって他方のＦＲＰ管２０の先端と該嵌合部２１の奥端との間に間隔を空け、温度変化に伴う収縮等による長さ変動を吸収できるように設定されている。
【００２４】
なお、耐火性保護管としては、内外筒が紙管でないものも包含するが、少なくとも外筒が紙管からなるものが好適であり、特に前記構成例の如く内外筒が共に紙管からなるものが最適である。すなわち、外筒が紙管であれば、既述のように火災時に炭化してした上で焼失するが、焼失前の炭化層としても断熱に寄与すると共に、紙の保湿性と呼吸作用によって耐火層４における造粒物３…の水分含量を適度に維持でき、しかも紙管は合成樹脂管よりも耐光性がよいため、耐火性保護管として外部に露呈する部位に用いた場合に経時的劣化が少なく耐久性は良好となる。一方、紙管は材質的に軽いため、内外筒を紙管にて構成することによって耐火性保護管全体を軽量化でき、それだけ前記光ファイバーケーブルのＦＲＰ管や他の配管あるいは通信ケーブル等の索体自体に套嵌させた場合の重量増加が少なくなるから、配管取付部にかかる負荷が軽減され、配管施工が容易になると共に運搬等の取り扱い性も向上する。また、紙管は、それ自体で断熱性に優れる上に強靱であり、ある程度の厚で充分な剛性を確保できる。
【００２５】
図４は本発明に係る耐火性構造物の構成例である曲がり部用耐火性保護管３０を示す。この曲がり部用耐火性保護管３０は、上記ＦＲＰ管２０を始めとする配管や索体の曲がり部分に用いるものであり、共にアルミニウム製蛇腹管からなる外筒３１と内筒３２との間に、前記同様の水溶性アルカリ珪酸塩と無機質粉末を主体とする熱発泡性材料の造粒物３…を充填した耐火層４を有している。しかして、外筒３１と内筒３２の蛇腹管は、図５に示すように、管全体に細かいピッチで螺旋状の凹凸を設けて曲がり自在としたものであり、空調ダクト用等として市販のものを利用できる。
【００２６】
このような曲がり部用耐火性保護管３０では、外筒３１及び内筒３２のアルミニウム製蛇腹管が曲がり自在であることに加え、耐火層４が造粒物３…の充填層であって曲がりを許容するため、保護管３０全体としても自在に曲げることができる。従って、この曲がり部用耐火性保護管３０は、前記の直管状の耐火性保護管１０では套嵌不能な配管や索体の曲がり部分、例えば図５（Ａ）の如きアール状、図５（Ｂ）の如きＵ字状、図５（Ｃ）の如きＳ字状等の様々な曲がり部分に対して、その曲がり形状や曲率の違いに関係なく容易に套嵌でき、また曲がり部分から両側の直線部にわたる形で套嵌し得るから、曲がり部分の長短にも対応でき、これら曲がり部分を確実に耐火保護することが可能である。なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）において、Ｐは保護対象とする配管や索体であり、曲がり部分に套嵌した曲がり部用耐火性保護管３０の両端と、直線部に套嵌した耐火性保護管１０の端部との接続は、前述した耐火性保護管１０，１０同士の接続と同様に、図示の如く接続用短筒体５を用いてテーピングで固着すればよい。
【００２７】
曲がり部用耐火性保護管３０の外筒３１及び内筒３２に用いる蛇腹管としては、アルミニウム以外の金属、プラスチック、紙等からなるものも使用可能であるが、アルミニウム又はその合金からなるものが既述の市販品を利用できることに加えて耐蝕性、耐久性、強度、価格、軽量性等の点で最も好適である。また、曲げ可能とするための蛇腹構造については、前記の螺旋状凹凸を設けた構造に限らず、管体に非螺旋状（環状）の凹凸を設けた構造や、多数のリングを嵌め合わせて管状にした構造等、他の蛇腹構造も採用可能である。更に、外筒３１の蛇腹管には、蛇腹溝部に結露水や雨水が溜まるのを防いだり、過度な曲がり性による持ち運び等の取り扱いの困難さを緩和するために、アルミ粘着テープ等を巻回する等の適当な手段で外周面全体をカバーリングしてもよい。
【００２８】
なお、前記の直管状の耐火性保護管１０、連結部用耐火性保護管１１、曲がり部用耐火性保護管３０等のような管状形態の耐火性構造物については、保管中や運搬中に耐火層４の造粒物３…がこぼれ出るのを防ぐために、図６に示すように、使用前の状態で両端に合成樹脂成形物等よりなるキャップ６を嵌着することが推奨される。しかして、図６のキャップ６は、外筒１（１Ａ，３１）の外側に嵌合する外嵌筒部６ａと、内筒２（２Ａ，３２）の内側に嵌合する内嵌筒部６ｂとを有するから、内外筒を同心状に保持する機能も併せ持つ。
【００２９】
図７は本発明に係る耐火性構造物の構成例である耐火性パネル４０を示す。この耐火性パネル４０は、中空パネルを構成する表裏の面板４１，４２間の中空部４３に、前記同様の水溶性アルカリ珪酸塩と無機質粉末を主体とする熱発泡性材料の造粒物３…を充填した耐火層４を有している。
【００３０】
このような耐火性パネル４０では、火災時に該耐火層４の熱発泡性材料が溶融発泡して優れた遮炎断熱機能を発揮する断熱発泡層に転化するものであるが、該耐火層４の熱発泡性材料に造粒物３…を用いることから、中空部４３の大きさや幅に関係なく、また入口部が小さい場合でも、該造粒物３…を流し込む形で簡単に充填して中空部４３全体を均一な耐火層４とすることができる。また、耐火層４が低密度で軽いため、パネル全体が軽量であって施工性や運搬等の取り扱い性に優れ、その取り付け部位の重量負担も少なくて済む。しかして、面板４，５の少なくとも一方を木板や板紙のような可燃性材料からなるものとすれば、火災時に炎に晒された部位が焼失するから、内側の耐火層４の膨張を伴う溶融発泡を妨げず、もって高い断熱耐火機能を確実に発揮させることができる。
【００３１】
造粒物３…の熱発泡性材料に用いる水溶性アルカリ珪酸塩は、熱発泡性をもたらすための基本成分であり、火災時の受熱によって溶融状態となって気化した含有水分を気泡化させて溶融物中に留まらせ、もって断熱発泡層の形成を可能にするものである。しかして、造粒物中の水溶性アルカリ珪酸塩の含有量は、３０〜９０重量％の範囲が好ましく、少な過ぎては充分な熱発泡性が得られず、逆に多過ぎても熱発泡が不均一になって生成する発泡層の断熱性能が低下する。
【００３２】
このような水溶性アルカリ珪酸塩は、Ｍ２　Ｏ・ｎＳｉＯ２　（Ｍはアルカリ金属）の構造式で表され、化合物としての珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム等の他、アルカリ珪酸系ガラスの濃厚溶液である水ガラス、この水ガラスから水分を蒸発させるか、もしくは無水水ガラスと少量の水とを加熱して得られる粉末状の和水水ガラスが挙げられるが、化合物の種類や水ガラスのグレードによってＭ２　ＯとＳｉＯ２　のモル比に幅がある。しかして、水溶性アルカリ珪酸塩としては、水溶液形態でも使用可能であるが、造粒の容易さから粉末形態のものが特に推奨される。
【００３３】
一方、熱発泡性材料に用いる他の無機質粉末は、前記水溶性アルカリ珪酸塩と協働して受熱による発泡をコントロールし、その発泡のタイミングとスピードを適度にバランスさせて熱遮断性に優れた均一な発泡層の生成に寄与するものである。しかして、このような他の無機質粉末の造粒物中の含有量は、１０〜７０重量％の範囲が好ましく、少な過ぎては熱発泡が不均一になって生成する発泡層の断熱性能が低下し、逆に多過ぎても充分な熱発泡性が得られなくなる。
【００３４】
このような無機質粉末としては、従来より無機及び有機コーティング剤の骨材や充填剤に使用されている種々の無機化合物及び天然鉱物の粉末を使用でき、例えば、炭酸カルシウム粉末、セピオライトの如きホルマイト系鉱物粉末、ホワイトカーボンやコロイダルシリカの如き微粒子状シリカ、水酸化アルミニウム粉末、焼成クレー、酸化チタン粉末、バーミュキュライトの如き加水雲母類粉末、珪酸カルシウム粉末、天然ガラス粉末、パーライトの如き真珠岩類の粉末、カオリン類やシリマナイトの如きクレー及びこれらの焼成クレー、中空状アルミノシリケート粒子等が挙げられ、これらは２種以上を併用可能である。
【００３５】
上記の無機質粉末の内で特に好適なものは、炭酸カルシウム粉末と、ホルマイト系鉱物粉末である。すなわち、炭酸カルシウム粉末は、９００℃程度で熱分解して炭酸ガスを発生し、これが受熱による発泡時に気泡となるため、発泡助剤として機能し、断熱性により優れた発泡層を生成させる。また、セピオライトの如きホルマイト系鉱物粉末は、繊維状組織を有することから、呼吸作用によって造粒物の水分含有量を発泡に必要な適度な範囲に維持させる共に、火災時の受熱による発泡をコントロールして均一な発泡層の生成に寄与する。
【００３６】
他の無機質粉末として、酸化チタン粉末は、防黴作用を発揮するという利点がある。また、水酸化アルミニウム粉末は、２００〜３００℃程度で水を発生し、これに伴って気化熱を奪って冷却効果をもたらすため、初期段階での昇温抑制に寄与する。焼成クレーは、熱伝導率が低いため、断熱作用を高める作用がある。微粒子状シリカは、ＳｉＯ２　付与成分として水溶性アルカリ珪酸塩のＳｉＯ２　／Ｍ２　Ｏ（Ｍはアルカリ金属）のモル比を高め、溶融発泡時の垂れ防止に寄与する。バーミュキュライトの如き加水雲母類粉末は、層状粒子からなるために造粒物の保湿性を高める効果がある。
【００３７】
本発明で用いる熱発泡性材料は、既述のように、水溶性アルカリ珪酸塩と他の無機質粉末とを主成分とするものであるが、必要に応じて各種添加剤、例えば造粒物の割れ防止に効果がある短繊維物質、過度な乾燥による造粒物の水分喪失を防ぐ保湿剤、造粒用の結合剤、着色剤等を、本来の熱発泡性を損なわない少量の範囲で配合できる。上記の短繊維物質としては、合成樹脂繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維、セラミック繊維等を使用できるが、熱発泡性材料中への均一配合性と割れ防止効果の点から平均繊維長が０．５〜１５ｍｍの範囲にあるものが好ましい。なお、合成樹脂繊維は、火災時の受熱によって炭化し、炭化物として断熱作用を発揮するから、可燃性であっても差し支えない。
【００３８】
本発明の耐火性構造物では上述した熱発泡性材料からなる造粒物を用いるが、この造粒物の大きさは平均粒度で３〜３０ｍｍの範囲が好適である。すなわち、粒度が小さ過ぎるものでは、流動しにくいために中空部への充填操作に困難をきたすことになる。また、粒度が大き過ぎるものでは、中空部への充填中に粒子同士が橋架け状態になって落下途中で引っ掛かり易く、これによって大きな空洞部を生じる懸念があると共に、充填後の粒子間の隙間が大きいため、耐火層の空隙過多によって耐火性が低下する。しかして、造粒物としては、篩等で分級して粒度を揃えてもよいが、極端に粗大なものがなければ、粒度が不揃いであっても差し支えないし、未造粒の粉末粒子が多少混ざり込んでいてもよい。
【００３９】
前記造粒物の造粒手段には制約はなく、例えば、粉末状の水溶性アルカリ珪酸塩を用いた熱発泡性材料の粉末混合物を容器に入れ、水やバインダー溶液を添加しつつ該容器に回転や揺動を与えて粒子を成長させる方法、含湿状態の熱発泡性材料粉末を型押しして成形する方法、湿潤状態の熱発泡性材料の混練物を棒状等に押し出して切断する方法等、種々の方法を採用できる。また、造粒物の粒子形状についても特に制約はなく、球状、円柱状、ペレット状、タブレット状、塊状等、様々な形状のものを使用できるが、流動性及び充填性の観点より球状に近いものが好ましい。
【００４０】
しかして、球状に近い造粒物を能率よく得る手段として、傾斜回転円盤式造粒機を用いた連続造粒方法がある。この造粒方法は、周縁に突縁を有する丸皿形容器を傾斜状態で回転させながら、該容器内に熱発泡性材料の粉末混合物を連続供給しつつ適量の水を噴霧するものであり、噴霧される水をバインダーとして熱発泡性材料粉末の粒子同士が結着し、この結着粒子が回転する丸皿形容器の傾斜した底面を転動する過程で、更に相互の結着と表面への新たな粉末粒子の付加とによって成長すると共に、ある程度の粒度に達したものが下部位置で丸皿形容器の突縁を越えて放出されることから、比較的に粒度の揃った球状に近い造粒物が連続的に製出される。なお、前記丸皿状容器の傾斜角度は３０〜９０°の範囲、熱発泡性材料の粉末混合物に対する水噴霧量は２０〜５０重量％の範囲が好適である。また、丸皿形容器として例えば内径が５００〜２５００ｍｍ、周縁の突縁高さが４０〜１００ｍｍのものを使用する場合、その回転速度を２５〜６０Ｈｚ、前記粉末混合物の供給量を７０〜２００ｇ／分に設定することが推奨される。
【００４１】
上記の傾斜回転円盤式造粒機を用いる造粒方法を含む殆どの造粒手段による造粒直後の造粒物は、概して含湿状態であるため、そのまま基材の中空部に充填すれば造粒物同士の接触部が結着して一体化する。従って、例えば前記の内外筒１，２が紙管からなる耐火性保護管１０，１１のように、耐火層の外側が可燃性材料となる耐火性構造物については、造粒直後の含湿状態の造粒物を中空部に充填しておけば、乾燥するまでに造粒物同士が結合一体化するから、火災時に接炎部の可燃性材料が焼失した際に、その焼失部から熱発泡前の造粒物が外部へ崩落するのを防止できる。これに対し、前記の曲がり部用耐火性保護管３０では、耐火層の外側が可燃性材料であって火災時に接炎部は焼失しないから、熱発泡前の造粒物が外部へ崩落する懸念がない一方、充填した造粒物同士が結合一体化すると曲がり性を失うことになるから、乾燥を経た造粒物を充填するのがよい。
【００４２】
【実施例】
次に、本発明の耐火性構造物の実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下において部及び％とあるは重量部及び重量％を意味する。
【００４３】
実施例１
ＪＩＳ３号珪酸ナトリウム粉末（ＳｉＯ２　…５６〜６５％、
Ｎａ２　Ｏ…１８〜２２％）　　　　　　　　　　　　　　　・・・８０．０部
炭酸カルシウム粉末（日東粉化社製ＳＳ−３０）　　　　・・・１２．０部
セピオライト粉末（日成共益社製ＬＦＣ−１）　　　　　　・・・５．０部
酸化チタン粉末（日成共益社製ＫＤ）　　　　　　　　　　・・・３．０部
【００４４】
上記組成の熱発泡性材料をヘンシェルミキサーにて均一に混合し、得られた粉末混合物を定量送りフィーダーにより、傾斜回転円盤式造粒機の回転する丸皿形容器（内径５００ｍｍ、周縁の突縁高さ８５ｍｍ、傾斜角度４５°、回転速度４０Ｈｚ）内に傾斜の上位側から２００ｇ／分の割合で連続的に供給すると共に、噴霧器にて水を８０ｍｌ／分の割合で上方から該容器内に噴霧することにより、平均粒度１５ｍｍの造粒物を製出させた。そして、この造粒物を造粒直後の含湿状態のまま、垂直に保持した二重筒の共に紙管からなる外筒（内径１５２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ２ｍ）と内筒（内径６５ｍｍ、厚さ６ｍｍ、長さ２ｍ）との間に、該二重筒の全体にバイブレーターにて振動を与えながら流し込んで充填することにより、内外筒間に耐火層を有する耐火性保護管を作製した。なお、外筒の紙管には、表面に難燃剤（カワグチマック工業社製ＡＦ−２０Ｃ）を塗工した上に、羽毛塗工紙を表面に巻回貼着したものを用いた。
【００４５】
実施例２
熱発泡性材料におけるＪＩＳ３号珪酸ナトリウム粉末の配合量を６５部に、セピオライト粉末の配合量を１０部にそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして耐火性保護管を作製した。
【００４６】
実施例３
熱発泡性材料におけるＪＩＳ３号珪酸ナトリウム粉末の配合量を４８部に、セピオライト粉末の配合量を２４部にそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして耐火性保護管を作製した。
【００４７】
実施例４
熱発泡性材料におけるＪＩＳ３号珪酸ナトリウム粉末の配合量を７８部に変更すると共に、カーボン短繊維（大阪ガス社製アドールＳ−３３２、繊維長１〜１０ｍｍ、繊維径１０〜３０μｍ）０．２部を追加配合した以外は、実施例１と同様にして耐火性保護管を作製した。
【００４８】
実施例５
次の組成の熱発泡性材料を用いた以外は、実施例１と同様にして耐火性保護管を作製した。
2004036869.tif 000003
【００４９】
実施例６
次の組成の熱発泡性材料を用いた以外は、実施例１と同様にして耐火性保護管を作製した。
ＪＩＳ３号珪酸ナトリウム粉末（実施例１と同）　　　　・・・６８．０部
炭酸カルシウム粉末（実施例１と同）　　　　　　　　　・・・１０．０部
セピオライト粉末（実施例１と同）　　　　　　　　　　　・・・７．０部
酸化チタン粉末（実施例１と同）　　　　　　　　　　　　・・・３．０部
焼成クレー（実施例５と同）　　　　　　　　　　　　　　・・・６．０部
水酸化アルミニウム粉末（実施例５と同）　　　　　　　　・・・６．０部
【００５０】
実施例７
実施例１と同様にして傾斜回転円盤式造粒機より製出する造粒物を、キルン型の回転する傾斜円筒（内径５００ｍｍ、長さ３ｍ、傾斜角度１０°）内に上部開口側から連続的に流入させると共に、該傾斜円筒の下部開口側から送風機によって７０℃の熱風を吹き込むことにより、該傾斜円筒の下部開口側から流出する乾燥状態の造粒物を得た。そして、この乾燥状態の造粒物を、垂直に保持した二重筒の共にアルミ製蛇腹管（東洋化学社製、深さ５ｍｍの溝１本と深さ３ｍｍの溝４本とが螺旋状に周回した蛇腹構造）からなる外筒（外径１６２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、長さ１ｍ、）と内筒（外径７７ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、長さ１ｍ）との間に流し込んで充填し、内外筒間に耐火層を有する曲がり部用耐火性保護管を作製した。この曲がり部用耐火性保護管は、両端に図６で示す合成樹脂製キャップ６を嵌着した状態で、Ｕ字状やＳ字状に自在に曲げ可能であった。
【００５１】
実施例８
実施例１と同様にして製出した含湿状態の造粒物を、縦横各３００ｍｍの木製中空パネル（表裏板の厚さ各０．５ｍｍ、表裏板間隔２５ｍｍ）内部に流し込んで充填し、表裏板間に耐火層を有する耐火性パネルを作製した。
【００５２】
〔耐火性試験１〕
上記実施例１〜６の耐火性保護管を各々水平状態に保持し、その周面に対して下側と左右両側とから同時にガスバーナーの炎を直火で継続的に当て、接炎部の状況を観測すると共に、熱電対によって接炎面と管内面の温度を測定した。その結果、実施例１〜６の耐火性保護管はいずれも、５分後には外筒体の紙管が接炎部を中心に５０ｍｍ程度の拡がりで焼けて炭化したが、それ以上には燃え広がらず、１０分後に炭化層が焼失すると共に、露呈した耐火層の赤熱した造粒物が熱発泡によって膨張し始め、以降継続して膨張しつつ面方向に連続した発泡層を生じたが、接炎面の温度は当初より約１０００℃であるにもかかわらず、３０分後でも管内面の温度は６０℃未満であった。因みに、実施例１の耐火性保護管については、この耐火性保護管単独の耐火性試験と共に、管内に光ファイバーケーブル外被用のＦＲＰ管（外径６０ｍｍ）を挿通させた状態でも同様に耐火性試験を行い、ＦＲＰ管内の温度を熱電対によって測定したが、管内温度は３０分後でも５０℃弱であった。
【００５３】
〔耐火性試験２〕
実施例７の曲がり部用耐火性保護管の内筒内に芯材としてヴァンテック社製鋼鉄パイプを挿嵌した状態で水平に保持し、その周面に対して下側と左右両側とから同時にガスバーナーの炎を直火で継続的に当て、熱電対によって接炎面と前記パイプ内面の温度を測定したところ、接炎面の温度は当初より約１０００℃であるにもかかわらず、３０分後でもパイプ内面の温度は４０℃程度であった。そして、試験後の外筒の蛇腹管には破れがなく、接炎部を中心にやや膨らんでいる程度であったが、該蛇腹管を切り開いてみると、内側の造粒物を充填した耐火層が接炎部を中心に２０ｍｍ程度の拡がりで連続した発泡層に転化していた。
【００５４】
〔耐火性試験３〕
実施例８の耐火性パネルを水平に固定し、その下面側の接炎位置に対応した上面側位置に熱電対を取り付け、下方に配置した火炎温度８７０℃のガスバーナーの炎を直火で当てて継続的に加熱し、上面側の温度を測定した。その結果、加熱開始から３０分後でも上面温度は６０℃未満であり、優れた断熱耐火性能を備えることが判明した。なお、この耐火性試験では、加熱開始から１分後にパネル下面のベニヤ板の接炎位置周辺が消失し、次いで２分後に内部の耐火層の造粒物が熱発泡を開始し、試験後の耐火層は接炎部を中心に５０ｍｍ程度の拡がりで連続した発泡層に転化していた。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、基材の中空部に充填された耐火層の熱発泡性材料が火災時に溶融発泡して高度の遮炎断熱機能を発揮する耐火性構造物として、該熱発泡性材料が造粒物であることから、耐火層の形成に際して該造粒物を重力で流し込む形で容易に且つ均一に充填でき、この充填層がそのまま耐火層として機能するため、水性ペーストの熱発泡性材料のように硬化に長時間を要することがなく、もって製造能率及び量産性に優れ、また耐火層が造粒物の充填層として空隙を含むため、平常時の断熱性と火災時の初期断熱性が共に高く、しかも耐火層が低密度で軽いために全体としても軽量なものが提供される。
【００５６】
請求項２の発明によれば、上記の耐火性構造物において、造粒物として特定粒度のものを用いることから、耐火層の形成に際して中空部への充填が容易で且つ空洞部の生成を防止できると共に、熱発泡性材料による充分な耐火性を確保できるという利点がある。
【００５７】
請求項３の発明によれば、上記の耐火性構造物において、熱発泡性材料の基本成分である水溶性アルカリ珪酸塩として粉末形態のものを用いることから、造粒物の製造が容易になるという利点がある。
【００５８】
請求項４の発明によれば、上記の耐火性構造物において、熱発泡性材料に用いる無機質粉末として炭酸カルシウム粉末を含むことから、この炭酸カルシウムが発泡助剤として機能し、火災時に熱分解して炭酸ガスを発生して断熱性により優れた発泡層が生成するという利点がある。
【００５９】
請求項５の発明によれば、上記の耐火性構造物において、熱発泡性材料に用い無機質粉末としてホルマイト系鉱物の粉末を含むことから、造粒物の水分含有量を発泡に必要な適度な範囲に維持できる共に、火災時に均一な発泡層が生成するという利点がある。
【００６０】
請求項６の発明によれば、上記の耐火性構造物において、造粒物中に水溶性アルカリ珪酸塩を特定比率で含むことから、火災時の熱発泡性を充分を確保して、且つ断熱性に優れた均一を発泡層を生成できるという利点がある。
【００６１】
請求項７の発明によれば、上記の耐火性構造物において、基材が二重筒であり、その外筒と内筒との間に熱発泡性材料の造粒物が充填された構造であることから、例えば光ファイバーケーブルや電気通信ケーブル、電力ケーブル、電気配線等を直接に被包したり、これらを収めた管体やガス管等に外嵌させて火災から保護する耐火性保護管として非常に有用であり、しかも長尺のものでも支障なく短時間で容易に製作でき、もって該耐火性保護管としての施工性を著しく向上できるものが提供される。
【００６２】
請求項８の発明によれば、上記の基材が二重筒である耐火性構造物において、内外筒が紙管からなることから、耐火性保護管として軽量でより施工性に優れると共に断熱性及び耐久性がよく低コストで製作可能なものが提供される。
【００６３】
請求項９の発明によれば、上記の基材が二重筒である耐火性構造物において、内外筒が曲がり可能な蛇腹管からなることから、耐火保護すべき配管や索体の曲がり部分に套嵌する耐火性保護管として、その曲がり部分の曲がり形状や長さの違いに支障なく対応できるものが提供される。
【００６４】
請求項１０の発明によれば、上記の基材が二重筒である耐火性構造物において、外筒内径と内筒外径との差が特定範囲にあることから、耐火性保護管として、充分な耐火性を備えて且つ軽量で嵩張らず、もって利用価値の高いものが提供される。
【００６５】
請求項１１の発明によれば、上記耐火性構造物において、基材が中空パネルであり、その中空内部に熱発泡性材料の造粒物が充填されてなる構成であることから、耐火性パネルとして優れた遮炎断熱性を備えて且つ軽量で製造容易なものが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐火性構造物の構成例である耐火性保護管の径方向の断面図である。
【図２】同耐火性保護管の連結部を示す軸方向の断面図である。
【図３】同耐火性保護管による光ファイバーケーブル外被用ＦＲＰ管の連結部における套嵌構造を示す軸方向の断面図である。
【図４】本発明の耐火性構造物の構成例である曲がり部用耐火性保護管の一部破断側面図である。
【図５】同曲がり部用耐火性保護管を用いた保護構造を示し、（Ａ）はＬ字状曲がり部の正面図、（Ｂ）はＵ字状曲がり部の正面図、（Ｃ）はＳ字状曲がり部の正面図である。
【図６】キャップを嵌着した耐火性保護管の端部を示す軸方向の断面図である。
【図７】本発明の耐火性構造物の構成例である耐火性パネル要部の厚み方向の断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ　　外筒
２，２Ａ　　内筒
３　　　　　造粒物
４　　　　　耐火層
５　　　　　接続用短筒体
６　　　　　キャップ
１０　　　　耐火性保護管
１１　　　　連結部用耐火性保護管
２０　　　　ＦＲＰ管
３０　　　　曲がり部用耐火性保護管
３１　　　　外筒
３２　　　　内筒
４０　　　　耐火性パネル
４１，４２　面板
４３　　　　中空部
Ｐ　　　　　配管や索体
【図１】
2004036869.tif 000004
【図２】
2004036869.tif 000005
【図３】
2004036869.tif 000006
【図４】
2004036869.tif 000007
【図５】
2004036869.tif 000008
【図６】
2004036869.tif 000009
【図７】
2004036869.tif 000010