(57)【要約】【課題】耐火被覆した繊維強化樹脂複合材であって、軽量化を図ると共に、火災等の熱曝露時において、熱曝露の初期段階における低温曝露時から高温曝露時に至るまで、繊維強化樹脂複合材の機械的強度の低下を抑制可能なことである。【解決手段】耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０は、繊維強化樹脂複合材１２と、繊維強化樹脂複合材１２の表面に設けられ、繊維強化樹脂複合材１２におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物で形成される低温発泡樹脂層１４と、低温発泡樹脂層１４の表面に設けられ、低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物で形成される高温発泡樹脂層１６と、を備える。【選択図】図１
2016036923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火被覆した繊維強化樹脂複合材であって、
繊維強化樹脂複合材と、
前記繊維強化樹脂複合材の表面に設けられ、前記繊維強化樹脂複合材におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物で形成される低温発泡樹脂層と、
前記低温発泡樹脂層の表面に設けられ、前記低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物で形成される高温発泡樹脂層と、
を備えることを特徴とする耐火被覆した繊維強化樹脂複合材。
【請求項２】
請求項１に記載の耐火被覆した繊維強化樹脂複合材であって、
前記高温発泡樹脂層の表面に配置され、前記低温発泡樹脂層及び前記高温発泡樹脂層の発泡方向へ突出させて設けられており、前記繊維強化樹脂複合材に固定され、前記低温発泡樹脂層が発泡して形成される低温発泡断熱層及び前記高温発泡樹脂層が発泡して形成される高温発泡断熱層を補強するための補強部材を有することを特徴とする耐火被覆した繊維強化樹脂複合材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の耐火被覆した繊維強化樹脂複合材であって、
前記低温発泡樹脂層は、繊維マットを含むことを特徴とする耐火被覆した繊維強化樹脂複合材。
【請求項４】
耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法であって、
繊維強化樹脂複合材の表面に、前記繊維強化樹脂複合材におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物を塗布して、低温発泡樹脂層を形成する低温発泡樹脂層形成工程と、
前記低温発泡樹脂層の表面に、前記低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物を塗布し、高温発泡樹脂層を形成する高温発泡樹脂層形成工程と、
を備えることを特徴とする耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法であって、
前記高温発泡樹脂層の表面に配置され、前記低温発泡樹脂層及び前記高温発泡樹脂層の発泡方向へ突出させて設けられており、前記低温発泡樹脂層が発泡して形成される低温発泡断熱層及び前記高温発泡樹脂層が発泡して形成される高温発泡断熱層を補強するための補強部材を、前記繊維強化樹脂複合材に固定する補強部材取付け工程を備えることを特徴とする耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法であって、
前記低温発泡樹脂層形成工程は、前記繊維強化樹脂複合材の表面に、繊維マットを配置し、前記繊維マットの表面から前記低温発泡樹脂組成物を塗布することを特徴とする耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材及びその製造方法に係り、特に、船舶等の構造物に用いられる耐火被覆した繊維強化樹脂複合材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂複合材は、軽量で高強度であるため、船舶等の構造物に適用されている。繊維強化樹脂複合材が火災等により熱曝露されると、繊維強化樹脂複合材のマトリックス樹脂が軟化し、機械的強度が低下する場合がある。このため、繊維強化樹脂複合材の耐火性能（防熱性能）向上のために、繊維強化樹脂複合材の表面にロックウール製の耐火材を取り付ける方法や、発泡性の耐火塗料を塗布する方法が用いられている。特許文献１には、繊維強化プラスチック部材の表面に、発泡型耐火塗料を塗布することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１７８７０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、繊維強化樹脂複合材にロックウールを設けると、構造物の重量増加が大きくなり、構造物の軽量化を図ることが難しくなる。耐火塗料についてはロックウールよりも軽量であるが、低温発泡型の耐火塗料では、高温曝露時に熱分解することで、高温曝露時の断熱性能が低下する場合があり、高温発泡型の耐火塗料では、熱曝露の初期段階における低温曝露時に発泡せず、低温曝露時には断熱性能が発揮されない。このため、火災等の熱曝露時において、熱曝露の初期段階における低温曝露時から高温曝露時に至るまで、繊維強化樹脂複合材の機械的強度の低下を抑制することが困難となる可能性がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、軽量化を図ると共に、火災等の熱曝露時において、熱曝露の初期段階における低温曝露時から高温曝露時に至るまで、繊維強化樹脂複合材の機械的強度の低下を抑制可能な耐火被覆した繊維強化樹脂複合材及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る耐火被覆した繊維強化樹脂複合材は、繊維強化樹脂複合材と、前記繊維強化樹脂複合材の表面に設けられ、前記繊維強化樹脂複合材におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物で形成される低温発泡樹脂層と、前記低温発泡樹脂層の表面に設けられ、前記低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物で形成される高温発泡樹脂層と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る耐火被覆した繊維強化樹脂複合材は、前記高温発泡樹脂層の表面に配置され、前記低温発泡樹脂層及び前記高温発泡樹脂層の発泡方向へ突出させて設けられており、前記繊維強化樹脂複合材に固定され、前記低温発泡樹脂層が発泡して形成される低温発泡断熱層及び前記高温発泡樹脂層が発泡して形成される高温発泡断熱層を補強するための補強部材を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る耐火被覆した繊維強化樹脂複合材において、前記低温発泡樹脂層は、繊維マットを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法は、繊維強化樹脂複合材の表面に、前記繊維強化樹脂複合材におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物を塗布して、低温発泡樹脂層を形成する低温発泡樹脂層形成工程と、前記低温発泡樹脂層の表面に、前記低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物を塗布し、高温発泡樹脂層を形成する高温発泡樹脂層形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法は、前記高温発泡樹脂層の表面に配置され、前記低温発泡樹脂層及び前記高温発泡樹脂層の発泡方向へ突出させて設けられており、前記低温発泡樹脂層が発泡して形成される低温発泡断熱層及び前記高温発泡樹脂層が発泡して形成される高温発泡断熱層を補強するための補強部材を、前記繊維強化樹脂複合材に固定する補強部材取付け工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法において、前記低温発泡樹脂層形成工程は、前記繊維強化樹脂複合材の表面に、繊維マットを配置し、前記繊維マットの表面から前記低温発泡樹脂組成物を塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、繊維強化樹脂複合材の表面に低温発泡樹脂層が設けられ、低温発泡樹脂層の表面に高温発泡樹脂層が設けられているので、火災等の熱曝露時において、熱曝露の初期段階における低温曝露時には、低温発泡樹脂層が発泡して断熱し、高温曝露時には、更に、高温発泡樹脂層が発泡して断熱するので、繊維強化樹脂複合材の機械的強度の低下を抑制可能となる。また、上記構成によれば、低温発泡樹脂層と高温発泡樹脂層とを発泡させて断熱するので、ロックウールを用いて断熱するよりも構造物の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態において、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態において、補強部材を設けた耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態において、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の製造方法の構成を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態において、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材の作用を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態において、実施例１の試験体の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態において、耐火試験方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態において、各試験体の耐火試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０の構成を示す断面図である。耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０は、繊維強化樹脂複合材１２と、繊維強化樹脂複合材１２の表面に設けられた低温発泡樹脂層１４と、低温発泡樹脂層１４の表面に設けられた高温発泡樹脂層１６と、を備えている。
【００１５】
繊維強化樹脂複合材１２は、マトリックス樹脂を補強繊維で強化した複合材料（ＦＲＰ）である。マトリックス樹脂には、例えば、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。補強繊維には、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、芳香族系合成樹脂繊維等を用いることが可能である。補強繊維の形態については、長繊維、短繊維、織物、不織布等を用いることができる。
【００１６】
低温発泡樹脂層１４は、繊維強化樹脂複合材１２の表面に設けられ、繊維強化樹脂複合材１２におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物で形成されている。
【００１７】
低温発泡樹脂層１４は、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０が熱曝露されたときに、マトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡して断熱することにより、マトリックス樹脂の軟化を抑える機能を有している。これにより、火災等の熱曝露時の初期段階における低温曝露時に、繊維強化樹脂複合材１２の機械的強度の低下を抑制することができる。
【００１８】
例えば、繊維強化樹脂複合材１２のマトリックス樹脂がビニルエステル樹脂（軟化温度が７０℃から８０℃）である場合には、低温発泡樹脂層１４は、７０℃より低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物で形成される。マトリックス樹脂の軟化温度については、例えば、ガラス転移温度等を用いることができる。ガラス転移温度については、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、熱機械分析（ＴＭＡ）等で測定可能である。低温発泡樹脂組成物には、例えば、発泡温度が６０℃から１５０℃のものが用いられる。
【００１９】
低温発泡樹脂層１４の厚みは、０．５ｍｍから５．０ｍｍであることが好ましい。低温発泡樹脂層１４の厚みが０．５ｍｍより小さいと、低温発泡樹脂層１４が発泡したときの断熱性能が低下するからである。また、低温発泡樹脂層１４の厚みが５．０ｍｍより大きいと、低温発泡樹脂層１４が発泡したときに剥離し易くなるからである。
【００２０】
低温発泡樹脂層１４は、繊維マットを含んでいることが好ましい。低温発泡樹脂層１４が発泡して低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）を形成するときに、繊維マットの繊維が巻き上げられて低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）中に分散されるので、低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）を補強することが可能となる。繊維マットには、ガラス繊維マット、炭素繊維マット、セラミックス繊維マット、芳香族系合成樹脂繊維マット等を用いることができる。
【００２１】
高温発泡樹脂層１６は、低温発泡樹脂層１４の表面に設けられ、低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物で形成されている。
【００２２】
高温発泡樹脂層１６は、高温曝露時に、低温発泡樹脂層１４よりも高い発泡温度で発泡して断熱することで、低温発泡樹脂層１４が発泡して形成された低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）の熱分解等による熱劣化を抑える機能を有している。
【００２３】
これにより、高温曝露時に、繊維強化樹脂複合材１２は、低温発泡樹脂層１４が発泡して形成された低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）と、高温発泡樹脂層１６が発泡して形成された高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）と、により断熱されるため、高温曝露時でも、繊維強化樹脂複合材１２の機械的強度の低下を抑制することが可能となる。例えば、低温発泡樹脂組成物の発泡温度が８０℃である場合には、高温発泡樹脂層１６は、８０℃より高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物で形成される。高温発泡樹脂組成物には、例えば、発泡温度が２００℃から３００℃のものが用いられる。
【００２４】
高温発泡樹脂組成物の発泡温度については、低温発泡樹脂層１４が発泡して形成される低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）の熱分解温度よりも低い温度であることが好ましい。これにより、低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）が熱分解する前に、高温発泡樹脂層１６が発泡して断熱するので、低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）の熱分解を抑制することが可能となる。低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）の熱分解温度が、例えば、３００℃である場合には、高温発泡樹脂層１６は、３００℃より低い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物で形成されることが好ましい。熱分解温度については、熱重量測定（ＴＧ）等により測定可能である。
【００２５】
高温発泡樹脂層１６の厚みについては、０．５ｍｍから５．０ｍｍであることが好ましい。高温発泡樹脂層１６の厚みが０．５ｍｍより小さいと、高温発泡樹脂層１６が発泡したときの断熱性能が低下するからである。また、高温発泡樹脂層１６の厚みが５．０ｍｍより大きいと、高温発泡樹脂層１６が発泡したときに剥離し易くなるからである。
【００２６】
低温発泡樹脂組成物や高温発泡樹脂組成物には、例えば、鉄骨等の耐火被覆に用いられる発泡型耐火塗料を使用することが可能である。発泡型耐火塗料は、一般的に、樹脂成分、発泡成分、炭化成分、顔料、溶媒等を含んで構成されている。樹脂成分には、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂等が用いられる。発泡成分には、ポリりん酸アンモニウム、りん酸アンモニウム、りん酸メラミン、メラミン、尿素等が用いられる。炭化成分には、でんぷん、糖類等が用いられる。顔料には、酸化チタン等の着色顔料が用いられる。溶媒には、有機溶剤や水等が用いられる。
【００２７】
このような発泡型耐火塗料は、加熱により発泡成分等が分解し、炭酸ガス、アンモニアガス、水蒸気等のガスを発生し、塗膜の数十倍（例えば、発泡倍率が２０倍から５０倍）の厚みの発泡した炭化層からなる発泡断熱層を形成する。また、発泡型耐火塗料の中でも、発泡断熱層の脱落や剥離を抑えるために、細胞状に発泡する発泡型耐火塗料（発泡断熱層における空隙の直径が数ｍｍから数十ｍｍ）を用いることが好ましい。低温発泡樹脂組成物や高温発泡樹脂組成物には、例えば、細胞状発泡の発泡型耐火塗料であるＦＸ−１００（ＦＬＡＭＥ  ＳＥＡＬ社製）、タイカリット（日本ペイント株式会社製）等を用いることができる。
【００２８】
耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０には、低温発泡樹脂層１４や高温発泡樹脂層１６が発泡して形成された低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）や高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）を補強するために、補強部材を設けるようにしてもよい。低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）や高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）は、発泡により内部に空隙を多く含むので脆く形成される。このため、低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）や高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）を補強部材で補強することにより、低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）や高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）の脱落や剥離を更に抑制することができる。
【００２９】
図２は、補強部材２０を設けた耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０ａの構成を示す断面図である。補強部材２０は、高温発泡樹脂層１６の表面に配置されており、低温発泡樹脂層１４及び高温発泡樹脂層１６の発泡方向（上方）に突出させて設けられている。これにより、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０ａが熱曝露されて、低温発泡樹脂層１４や高温発泡樹脂層１６が発泡方向（上方）に発泡することにより、その厚みが増えて低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）や高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）が形成された場合でも、補強部材２０により補強することが可能となる。補強部材２０については、低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）と高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）とを合わせた厚みと同じに高さになるように形成されることが好ましい。
【００３０】
補強部材２０は、例えば、金属材料等により弧状や山型状等の凸状に形成されている。補強部材２０は、例えば、補強部材２０の長手方向の一端と他端とが、繊維強化樹脂複合材１２とボルト２２等の締結具で締結されて固定される。補強部材２０については、１箇所に設けてもよいし、複数箇所に設けてもよい。
【００３１】
次に、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０の製造方法について説明する。
【００３２】
図３は、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０の製造方法の構成を示すフローチャートである。耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０の製造方法は、低温発泡樹脂層形成工程（Ｓ１０）と、高温発泡樹脂層形成工程（Ｓ１２）と、を備えている。
【００３３】
低温発泡樹脂層形成工程（Ｓ１０）は、繊維強化樹脂複合材１２の表面に、繊維強化樹脂複合材１２におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物を塗布して、低温発泡樹脂層１４を形成する工程である。
【００３４】
繊維強化樹脂複合材１２の成形には、ハンドレイアップ成形法、プリプレグ等を用いたオートクレーブ法、フィラメントワインディング法、真空バッグ法、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）法等の一般的なＦＲＰ成形法を用いることが可能である。
【００３５】
低温発泡樹脂組成物には、例えば、低温発泡型耐火塗料を用いることができる。低温発泡型耐火塗料には、例えば、ＦＸ−１００（ＦＬＡＭＥ  ＳＥＡＬ社製）等を用いることが可能である。
【００３６】
低温発泡樹脂組成物としてＦＸ−１００を用いる場合には、ＦＸ−１００の発泡温度が約６５℃であるので、６５℃より高い軟化温度のマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂複合材１２に用いられる。例えば、軟化温度が７０℃から８０℃であるビニルエステル樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化樹脂複合材１２に、ＦＸ−１００を適用可能である。
【００３７】
低温発泡樹脂組成物の塗布方法については、一般的な、スプレー塗り、刷毛塗り、ローラー塗り等で塗布することができる。低温発泡樹脂組成物を塗布した後に、乾燥することにより低温発泡樹脂層１４が形成される。
【００３８】
低温発泡樹脂層１４に繊維マットを設ける場合には、繊維強化樹脂複合材１２の表面に繊維マットを配置し、繊維マットの表面から低温発泡樹脂組成物を塗布すればよい。そして、低温発泡樹脂組成物を繊維マットに浸み込ませた後に、乾燥することで繊維マットを含む低温発泡樹脂層１４が形成される。
【００３９】
高温発泡樹脂層形成工程（Ｓ１２）は、低温発泡樹脂層１４の表面に、低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物を塗布し、高温発泡樹脂層１６を形成する工程である。
【００４０】
高温発泡樹脂組成物には、例えば、低温発泡型耐火塗料よりも発泡温度が高い高温発泡型耐火塗料を用いることができる。高温発泡型耐火塗料としては、タイカリット（日本ペイント株式会社製）、ＳＫタイカコート（エスケー化研株式会社製）、Ｎｕｌｉｆｉｒｅ（Ｔｒｅｍｃｏ  ｉｌｌｂｒｕｃｋ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ社製）等を用いることが可能である。例えば、タイカリットは、発泡温度が２００℃から３００℃であり、上述したＦＸ−１００等の低温発泡型耐火塗料よりも高い発泡温度を有している。
【００４１】
高温発泡樹脂組成物の塗布方法については、一般的な、スプレー塗り、刷毛塗り、ローラー塗り等で塗布することができる。高温発泡樹脂組成物を塗布した後に、乾燥することにより高温発泡樹脂層１６が形成される。
【００４２】
また、高温発泡樹脂層１６の表面に配置され、低温発泡樹脂層１４及び高温発泡樹脂層１６の発泡方向（上方）に突出させて設けられており、低温発泡樹脂層１４が発泡して形成された低温発泡断熱層（後述する符号１４ａ）及び高温発泡樹脂層１６が発泡して形成された高温発泡断熱層（後述する符号１６ａ）を補強するための補強部材２０を、繊維強化樹脂複合材１２に固定する補強部材取付け工程を備えるようにしてもよい。
【００４３】
補強部材２０については、テープ状、ストラップ状、ベルト状等の金属部材を、弧状や山型状等の凸状に曲げ加工等して形成することができる。補強部材２０は、例えば、鋼テープ、鋼ストラップ、鋼ベルト等を凸状に曲げ加工して形成される。
【００４４】
補強部材２０は、例えば、補強部材２０を取り付ける位置にドリル等で高温発泡樹脂層１６から繊維強化樹脂複合材１２まで貫通する下穴を開けた後に、補強部材２０の長手方向の一端と他端とを下穴に位置決めして、ボルト２２等の締結部材を下穴に挿入し、繊維強化樹脂複合材１２と締結固定されて取付けられる。
【００４５】
次に、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０の作用について説明する。
【００４６】
図４は、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０の作用を説明するための断面図であり、図４（ａ）は、熱曝露前の状態を示す断面図であり、図４（ｂ）は、熱曝露後の初期段階における低温曝露時の状態を示す断面図であり、図４（ｃ）は、高温曝露時の状態を示す断面図である。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、熱曝露前では、低温発泡樹脂層１４と高温発泡樹脂層１６とは、まだ発泡していない状態で繊維強化樹脂複合材１２の表面に積層されている。
【００４８】
熱曝露後の初期段階における低温曝露時に、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０の表面温度が、低温発泡樹脂層１４の発泡温度に到達すると、図４（ｂ）に示すように、低温発泡樹脂層１４が発泡して低温発泡断熱層１４ａが形成される。この段階では、高温発泡樹脂層１６については、まだ発泡温度に到達していないので発泡していない。このように、熱曝露後の初期段階では、まず、低温発泡樹脂層１４が発泡して低温発泡断熱層１４ａが形成されることにより断熱されて、繊維強化樹脂複合材１２のマトリックス樹脂の軟化が抑えられ、繊維強化樹脂複合材１２の機械的強度の低下が抑制される。
【００４９】
更に、高温曝露時に、高温発泡樹脂層１６の発泡温度に到達すると、図４（ｃ）に示すように、高温発泡樹脂層１６が発泡して高温発泡断熱層１６ａが形成される。この段階では、低温発泡樹脂層１４と高温発泡樹脂層１６との両方が発泡して、低温発泡断熱層１４ａと高温発泡断熱層１６ａとが形成されている。低温発泡断熱層１４ａは、高温発泡断熱層１６ａにより断熱されているので、熱分解等による熱劣化が抑えられている。高温曝露時には、繊維強化樹脂複合材１２は、低温発泡断熱層１４ａと高温発泡断熱層１６ａとにより断熱されるので、繊維強化樹脂複合材１２の機械的強度の低下が抑制される。
【００５０】
また、耐火被覆した繊維強化樹脂複合材１０ａのように補強部材２０が設けられている場合には、低温発泡断熱層１４ａと高温発泡断熱層１６ａとが補強部材２０で補強される。低温発泡断熱層１４ａと高温発泡断熱層１６ａとは、発泡により空隙が多く形成されており脆い層であるが、補強部材２０で補強されているため脱落や剥離等が更に抑制される。
【００５１】
以上、上記構成によれば、繊維強化樹脂複合材と、繊維強化樹脂複合材の表面に設けられ、繊維強化樹脂複合材におけるマトリックス樹脂の軟化温度よりも低い発泡温度で発泡する低温発泡樹脂組成物で形成される低温発泡樹脂層と、低温発泡樹脂層の表面に設けられ、低温発泡樹脂組成物の発泡温度よりも高い発泡温度で発泡する高温発泡樹脂組成物で形成される高温発泡樹脂層と、を備えているので、火災等で熱曝露される場合でも、熱曝露の初期段階における低温曝露時から高温曝露時に至るまで、繊維強化樹脂複合材の機械的強度の低下が抑制される。また、上記構成によれば、低温発泡樹脂層と高温発泡樹脂層とを発泡させて断熱するので、ロックウールを用いて断熱するよりも構造物の軽量化を図ることができる。
【００５２】
また、繊維強化樹脂複合材の表面に高温発泡樹脂層が設けられ、高温発泡樹脂層の表面に低温発泡樹脂層が設けられている場合には、低温発泡樹脂層が発泡して形成された低温発泡断熱層が最表面に位置し、高温曝露時に熱分解により低温発泡断熱層の厚みが減少するか、低温発泡断熱層が消失する。この結果、断熱性能が低下し、繊維強化樹脂複合材の機械的強度が低下する可能性がある。これに対して、上記構成によれば、繊維強化樹脂複合材の表面に低温発泡樹脂層が設けられ、低温発泡樹脂層の表面に高温発泡樹脂層が設けられているので、高温発泡樹脂層が発泡して形成された高温発泡断熱層が最表面に位置し、高温曝露時には、高温発泡断熱層の断熱により、低温発泡断熱層の熱分解が抑えられる。これにより、繊維強化樹脂複合材が高温発泡断熱層と低温発泡断熱層とにより断熱されるので、繊維強化樹脂複合材における機械的強度の低下が抑制される。
【実施例】
【００５３】
耐火被覆した繊維強化樹脂複合材について耐火試験を行った。
【００５４】
（試験体）
まず、実施例１の試験体について説明する。図５は、実施例１の試験体３０の構成を示す図であり、図５（ａ）は、実施例１の試験体３０の構成を示す上面図であり、図５（ｂ）は、実施例１の試験体３０の構成を示す断面図であり、図５（ｃ）は、実施例１の試験体３０に設けられた補強部材３２の構成を示す側面図である。
【００５５】
実施例１の試験体３０の基材には、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂複合材）サンドイッチパネル３４を用いた。ＣＦＲＰサンドイッチパネル３４は、バルサ材３６をＣＦＲＰシート３８ａ、３８ｂで挟んで構成されている。ＣＦＲＰシート３８ａ、３８ｂには、マトリックス樹脂としてビニルエステル樹脂（軟化温度が７０℃から８０℃）を使用し、補強繊維として炭素繊維を使用した。ＣＦＲＰサンドイッチパネル３４の大きさについては、縦２９０ｍｍ×横２９０ｍｍ×厚み６０ｍｍとした。また、バルサ材３６の厚みについては５０．８ｍｍとし、ＣＦＲＰシート３８ａ、３８ｂの厚みについては４．５ｍｍとした。なお、バルサ材３６とＣＦＲＰシート３８ａ、３８ｂとについては、接着剤等で接合して一体化した。
【００５６】
次に、ＣＦＲＰサンドイッチパネル３４における一方のＣＦＲＰシート３８ａの表面をサンディングして前処理した。前処理した面にガラス繊維マットを配置した。そして、ガラス繊維マットの表面から低温発泡型耐火塗料を塗布して乾燥し、低温発泡塗料層４０を形成した。ガラス繊維マットには、チョップストランドマットＭＣ４５０Ｓ−１０４ＳＳ（日東紡株式会社製）を使用した。低温発泡型耐火塗料には、ＦＸ−１００（Ｆｌａｍｅ  Ｓｅａｌ社製、発泡温度が約６５℃）を使用した。低温発泡型耐火塗料については、厚み換算で２．４ｍｍ相当の塗料重量を塗布した。
【００５７】
低温発泡塗料層４０の表面に高温発泡型耐火塗料を塗布して乾燥し、高温発泡塗料層４２を形成した。高温発泡型耐火塗料には、タイカリット（日本ペイント株式会社製、発泡温度が２００℃から３００℃）を使用した。高温発泡塗料層４２の厚みについては、１．１ｍｍとした。
【００５８】
次に、高温発泡塗料層４２の表面に、補強部材３２を３箇所取り付けた。補強部材３２については、鋼テープを山型状に加工し、長手方向の一端と他端とにボルト穴を設けた。そして、ドリルで高温発泡塗料層４２から下穴を開け、補強部材３２のボルト穴を下穴に位置決めし、補強部材３２をＣＦＲＰサンドイッチパネル３４のＣＦＲＰシート３８ａにボルトで固定した。このようにして、実施例１の試験体３０を作製した。
【００５９】
次に、比較例１から３の試験体について説明する。
【００６０】
比較例１から３の試験体の基材には、実施例１の試験体の基材と同じＣＦＲＰサンドイッチパネルを使用した。また、比較例１、２の試験体については、実施例１の試験体と同様に、ＣＦＲＰサンドイッチパネルにおける一方のＣＦＲＰシートの表面をサンディングして前処理した。
【００６１】
比較例１の試験体では、ＣＦＲＰサンドイッチパネルの前処理した面に、低温発泡型耐火塗料であるＦＸ−１００（Ｆｌａｍｅ  Ｓｅａｌ社製、発泡温度が約６５℃）を塗布して乾燥した。塗膜の厚みについては、０．５ｍｍとした。
【００６２】
比較例２の試験体では、ＣＦＲＰサンドイッチパネルの前処理した面に、高温発泡型耐火塗料であるタイカリット（日本ペイント株式会社製、発泡温度が２００℃から３００℃）を塗布して乾燥した。塗膜の厚みについては、０．９ｍｍとした。
【００６３】
比較例３の試験体については、低温発泡型耐火塗料や高温発泡型耐火塗料が塗布されていないＣＦＲＰサンドイッチパネルを用いた。
【００６４】
（耐火試験）
実施例１、比較例１から３の試験体について、耐火試験を行った。まず、耐火試験方法について説明する。図６は、耐火試験方法を説明するための図である。なお、図６では、実施例１の試験体３０の耐火試験方法を示しているが、他の試験体についても同様である。耐火試験用の加熱炉を使用して、各試験体の耐火塗料を塗布した面（比較例３の試験体ではＣＦＲＰシート面）に対して、矢印の方向から火災を模擬した３０分間の加熱を行った。加熱温度条件については、ＩＳＯ８３４に規定されている標準加熱曲線を使用した。各試験体の耐火性能については、ＣＦＲＰサンドイッチパネル３４の温度を測定することにより評価した。ＣＦＲＰサンドイッチパネル３４の温度計測については、耐火塗料を塗布した面のＣＦＲＰシート３８ａの裏面に熱電対４４を接触させて計測した。
【００６５】
次に、各試験体の耐火試験結果について説明する。図７は、各試験体の耐火試験結果を示すグラフである。図７のグラフでは、横軸に曝露時間を取り、左縦軸に試験体温度を取り、右縦軸に炉内温度を取り、各試験体の温度を実線や破線等で示している。なお、試験体温度については、上述したように、ＣＦＲＰシートの裏面温度を表している。
【００６６】
比較例１の試験体では、曝露開始から曝露時間１０分（熱曝露の初期段階における炉内平均温度が低い時）までは試験体温度の上昇が抑えられた。しかし、曝露時間１０分経過後（炉内平均温度が高いとき）では、試験体温度の上昇の度合いが大きくなった。この理由については、発泡した低温発泡型耐火塗料が熱分解して、断熱性能が低下したことによるものと考えられる。
【００６７】
比較例２の試験体では、曝露開始から曝露時間４分（熱曝露の初期段階における炉内平均温度が低い時）までは試験体温度の上昇の度合いが大きくなった。この理由については、高温発泡型耐火塗料がまだ発泡していないため、断熱性能が得られないことによるものと考えられる。比較例２の試験体では、曝露時間４分経過後（炉内平均温度が高いとき）では、試験体温度の上昇が抑えられた。
【００６８】
これに対して、実施例１の試験体では、曝露開始から曝露時間３０分の全ての曝露時間の範囲（熱曝露の初期段階における炉内平均温度が低い時から高い時に至るまで）で、比較例１から３の試験体よりも、最も試験体温度の上昇が抑えられた。この理由については、熱曝露の初期段階における炉内平均温度が低いときには、低温発泡型耐火塗料が発泡して断熱して試験体温度の上昇を抑制し、炉内平均温度が高くなると、更に、高温発泡型耐火塗料が発泡し、発泡した低温発泡型耐火塗料及び発泡した高温発泡型耐火塗料により断熱して試験体温度の上昇を抑制したと考えられる。
【符号の説明】
【００６９】
１０、１０ａ  耐火被覆した繊維強化樹脂複合材、１２  繊維強化樹脂複合材、１４  低温発泡樹脂層、１４ａ  低温発泡断熱層、１６  高温発泡樹脂層、１６ａ  高温発泡断熱層、２０  補強部材、２２  ボルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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