(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリりん酸アンモニウムを主成分とする主材と、ウレタン樹脂を主成分とする硬化剤と、可塑剤と、を含む発泡性耐火塗料を材料とし、鉄骨材同士を接合するボルトに締結されるナットを収容可能な内部空間が形成され、前記ナット及び前記ボルトの先端の外周面に沿った形状であり、前記鉄骨材の耐火性能を確保することが可能な厚さである被覆部を有し、前記発泡性耐火塗料が硬化したものであって弾力性を有する耐火被覆材。
【請求項２】
前記被覆部の端部に設けられたフランジを更に有し、
前記フランジの厚さは、硬化乾燥後において前記鉄骨材の耐火性能を確保することが可能となる、前記発泡性耐火塗料の乾燥前の膜厚と同一である請求項１に記載の耐火被覆材。
【請求項３】
前記被覆部が前記ナットを収容したとき、前記被覆部の内面と前記ボルトの先端が離間するように前記被覆部が形成されている請求項１又は２に記載の耐火被覆材。
【請求項４】
前記発泡性耐火塗料は、２液混合硬化型塗料である請求項１から３のいずれか１項に記載の耐火被覆材。
【請求項５】
被覆部の外周面形状を形成可能な第１成形型と、鉄骨材同士を接合するボルトに締結されるナットを収容可能な前記被覆部の内部空間を形成可能な第２成形型とを有し、形成される前記被覆部が前記ナット及び前記ボルトの先端の外周面に沿った形状であり、前記鉄骨材の耐火性能を確保することが可能な厚さとなる成形型を準備するステップと、
前記第１成形型と前記第２成形型の間に、ポリりん酸アンモニウムを主成分とする主材と、ウレタン樹脂を主成分とする硬化剤と、可塑剤と、を含む発泡性耐火塗料を注入するステップと、
前記第１成形型と前記第２成形型の間に注入された前記発泡性耐火塗料を、弾力性を有するように硬化させるステップと、
を有する耐火被覆材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火被覆材及び耐火被覆材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物の鉄骨部分の耐火性能を保持するため、発泡性耐火塗料を鉄骨材に塗布することが行われている。発泡性耐火塗料は、塗布時は薄膜（例えば数ｍｍ程度）であり、火災等の温度上昇によって発泡して、数１０ｍｍの断熱層を形成する。
【０００３】
発泡性耐火塗料は、通常の塗料と同様に、鉄骨表面において比較的厚みが少ない仕上げが可能である。そのため、巻物などの耐火被覆材を鉄骨に巻く場合と異なり、建築物の鉄骨形状を外観又は内観に露出させたデザインを損なわずに、耐火性能を確保させることができる。
【０００４】
下記の特許文献１には、発泡性耐火塗料に関する発明が開示されている。なお、発泡性耐火塗料は、特許文献１に開示されたものに限られず、種々のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１５８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１液型の発泡性耐火塗料は、乾燥や薄膜の塗り重ねによって建築物の塗装工程として数週間の単位を要する。
【０００７】
また、発泡性耐火塗料には、２液混合硬化型のものがあり、２液混合硬化型発泡性耐火塗料は、速乾性が高く約１時間で指触乾燥し、また１回の塗布で４ｍｍ程度の厚塗りが可能である。２液混合硬化型発泡性耐火塗料は、建築物の施工現場において、エアレススプレーガンや刷毛による塗布作業が通常行われている。しかし、２液混合硬化型発泡性耐火塗料は、粘度が約５Ｐａｓ〜１０数Ｐａｓ（約２０℃）と高いため、１液型発泡性耐火塗料に比べて塗布作業の難易度が高い。
【０００８】
発泡性耐火塗料の塗布工程は、すべての塗布面において耐火塗料が規定の膜厚となるように行って所定の耐火性を確保する必要がある。また、発泡性耐火塗料の塗布作業では、特に、鉄骨構造における鉄骨材同士の接合部分において複数本の高力ボルトが設置されている場所で、耐火性を確保しつつ、均一な塗布を行うには時間や手間がかかり、また、良好な仕上げとするのが難しい。この課題は、１液型発泡性耐火塗料、２液混合硬化型発泡性耐火塗料のいずれの場合でも生じる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、鉄骨構造の接合部分において、外観を損なわずに耐火性を確保することができ、また、安全、迅速かつ容易に施工することが可能な耐火被覆材及び耐火被覆材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の耐火被覆材及び耐火被覆材の製造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る耐火被覆材は、ポリりん酸アンモニウムを主成分とする主材と、ウレタン樹脂を主成分とする硬化剤と、可塑剤と、を含む発泡性耐火塗料を材料とし、鉄骨材同士を接合するボルトに締結されるナットを収容可能な内部空間が形成され、前記ナット及び前記ボルトの先端の外周面に沿った形状であり、前記鉄骨材の耐火性能を確保することが可能な厚さである被覆部を有し、前記発泡性耐火塗料が硬化したものであって弾力性を有する。
上記発明に係る耐火被覆材において、被覆部の端部に設けられたフランジを更に有してもよく、前記フランジの厚さは、硬化乾燥後において前記鉄骨材の耐火性能を確保することが可能となる、前記発泡性耐火塗料の乾燥前の膜厚と同一である。
【００１１】
上記発明に係る耐火被覆材において、前記被覆部は、前記鉄骨材の耐火性能を確保することが可能な厚さであることが望ましい。
【００１２】
上記発明に係る耐火被覆材において、前記被覆部が前記ナットを収容したとき、前記被覆部の内面と前記ボルトの先端が離間するように前記被覆部が形成されてもよい。
【００１３】
上記発明に係る耐火被覆材において、前記発泡性耐火塗料は、２液混合硬化型塗料でもよい。
【００１４】
本発明に係る耐火被覆材の製造方法は、被覆部の外周面形状を形成可能な第１成形型と、鉄骨材同士を接合するボルトに締結されるナットを収容可能な前記被覆部の内部空間を形成可能な第２成形型とを有し、形成される前記被覆部が前記ナット及び前記ボルトの先端の外周面に沿った形状であり、前記鉄骨材の耐火性能を確保することが可能な厚さとなる成形型を準備するステップと、前記第１成形型と前記第２成形型の間に、ポリりん酸アンモニウムを主成分とする主材と、ウレタン樹脂を主成分とする硬化剤と、可塑剤と、を含む発泡性耐火塗料を注入するステップと、前記第１成形型と前記第２成形型の間に注入された前記発泡性耐火塗料を、弾力性を有するように硬化させるステップとを有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鉄骨構造の接合部分において、外観を損なわずに耐火性を確保することができ、また、安全、迅速かつ容易に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るナットキャップを示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した横断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るナットキャップを製造するための成形型を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るナットキャップを製造するための第２成形型を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態に係るナットキャップ１について、図１及び図２を参照して説明する。
本発明の一実施形態に係るナットキャップ１は、ボルト２０に締結されるナットを収容できる部材である。
【００１８】
鉄骨材１０は、例えばＨ型鋼など、鉄骨構造に一般的に用いられる鋼材である。ボルト２０とナット２２によって、建築物の鉄骨構造などに用いられる鉄骨材１０同士が接合される。ボルト２０は、例えば、鉄骨構造の接合部分に用いられる高力ボルトであり、ナット２２は、鉄骨材１０同士の接合時にボルト２０に締結される。
【００１９】
ボルト２０及びナット２２のサイズは、所定の接合強度を付与することが可能なサイズであり、鉄骨構造の接合部に一般的に用いられるときのサイズであればよい。
【００２０】
ナットキャップ１は、耐火被覆材の一例である。図１及び図２に示すように、ナットキャップ１は、一つのナット２２を覆うことが可能な被覆部３を備え、一つのナット２２に対して１個のナットキャップ１が形成される。すなわち、鉄骨構造の接続部分における複数のナット２２に対して一つずつナットキャップ１が設置される。
【００２１】
被覆部３は、ナット２２を収容可能な内部空間２を有する。被覆部３は、ナット２２、ワッシャ２４及びボルト２０の先端２０ａの外周面に沿った形状を有する。
【００２２】
なお、被覆部３は、被覆部３がナット２２を収容したとき、被覆部３の内面とボルト２０の先端２０ａが離間するように形成されてもよい。被覆部３がナット２２に設置されるとき、被覆部３の内部に硬化前の耐火塗料又は接着剤（例えばエポキシ樹脂系）が適量注入される。これにより、耐火塗料又は接着剤がナットキャップ１とナット２２の間に充填され、耐火塗料又は接着剤がナットキャップ１とナット２２を接合する。
【００２３】
被覆部３の厚さは、鉄骨材１０の耐火性能を確保することが可能な厚さである。被覆部３の厚さは、例えば１．７５ｍｍ以上である。被覆部３の厚さは、適用される鋼材において要求される耐火性能によって決定される。すなわち、ナット２２以外の部分において塗布される耐火塗料１２の硬化乾燥後の膜厚であるＤＲＹ膜厚の規定膜厚と同一の厚さを有する。これにより、鉄骨材１０同士の接合部分のナット２２にナットキャップ１を設置するだけで、ナット２２周囲の耐火性能が確保される。
【００２４】
また、被覆部３の端部には、フランジ３Ａが設けられてもよい。フランジ３Ａの厚さは、耐火性能を確保するための耐火塗料１２の乾燥前の膜厚と同一であることが望ましい。耐火塗料１２は、塗布後、乾燥によって厚みが例えば８５％程度へ減少する。耐火塗料１２の塗装直後の膜厚であるＷＥＴ膜厚は、耐火塗料１２の硬化乾燥後の膜厚であるＤＲＹ膜厚が規定膜厚となるように決定される。フランジ３Ａの厚さは、耐火塗料１２のＤＲＹ膜厚が規定膜厚となるように決定されたＷＥＴ膜厚と同一とされる。これにより、平坦部分に耐火塗料１２を塗布する際、フランジ３Ａの厚さを基準にして塗布することができ、確保しなければならない要求膜厚の確認が容易になる。
【００２５】
被覆部３の材料は、例えば、ポリりん酸アンモニウムを含む発泡性耐火塗料である。発泡性耐火塗料によれば、火災等の火炎によって温度上昇することによって、ポリりん酸アンモニウムが分解しつつ炭化層が形成され、また、発生する二酸化炭素、アンモニア等のガスによって発泡状の炭化層が形成される。すなわち、数ｍｍの被覆部３が火災によって発泡し、１０数ｍｍの断熱性を有する炭化層が形成される。その結果、鉄骨部分の耐火性能（例えば１時間又は２時間の耐火性能）が確保される。
【００２６】
本実施形態の被覆部３の材料である耐火塗料は、例えばウレタン樹脂を有する。また、耐火塗料は、可塑剤を含み、硬化したときにも弾力性を有する。ナットキャップ１が弾力性を有することにより、ナットキャップ１のナット２２への装着が容易になり、作業性が向上する。
【００２７】
耐火塗料は、例えば、２液混合硬化型塗料である。２液混合硬化型塗料は、速乾性が高く約１時間で指触乾燥し、また１回の塗布で４ｍｍ程度の厚塗りが可能である。混合前の２液は、主材と、硬化剤である。主材の主成分は、ポリりん酸アンモニウムであり、その他に、主材は、二酸化チタン、可塑剤、クレー、ヒマシ油、添加物などを含む。硬化剤の主成分は、ウレタン系複合ポリマーであり、硬化剤は、その他にアミノシランを含む。粘度（２０℃）は、例えば、主材が１４Ｐａｓ、硬化剤が１Ｐａｓ、混合時が８Ｐａｓである。耐火塗料の一例は、ナリファイア・ハイブリット・ベースコート  ＳＣ９０２（商品名）であるが、本発明は、この例に限定されない。
【００２８】
次に、ナットキャップ１の製造方法について説明する。
ナットキャップ１は、成形型３０に注入された塗料を硬化させることによって製作される。
【００２９】
図３に示すように、成形型３０は、被覆部３の外周面形状を形成可能な第１成形型３１と、鉄骨材１０同士を接合するボルト２０に締結されるナット２２を収容可能な内部空間２を形成可能な第２成形型３２とを有する。
【００３０】
第１成形型３１は、合成樹脂製であって、プレート状を有し、平面部に凹状の穴が形成されたキャビティ（雌型）である。第１成形型３１には、１度に複数個のナットキャップ１を形成できるように、複数の凹状の穴が形成されることが望ましい。
【００３１】
なお、第１成形型３１は、ナット２２のサイズに応じて、様々なサイズのナットキャップ１を形成できるように複数枚のプレートから形成されて、互いに重ね合わされて用いられるようにしてもよい。例えば、第１プレート３３には、ナット２２及びワッシャ２４の長さに応じた板厚を有し、ナット２２及びワッシャ２４の外周形状に応じた貫通穴３３Ａが形成されている。第２プレート３４には、ボルト２０の先端２０ａの長さに応じた板厚を有し、ボルト２０の先端２０ａの太さに応じた貫通穴３４Ａが形成されている。第３プレート３５には、ボルト２０の先端２０ａの形状に応じた底部を有する穴３５Ａが形成される。例えば、ナット２２及びワッシャ２４の長さや外周形状に対応して、厚さや貫通穴３３Ａの径の異なる第１プレート３３が選択され、ボルト２０の先端２０ａの長さや太さに対応して、厚さや貫通穴３４Ａの径の異なる第２プレート３４が選択される。
【００３２】
図３及び図４に示すように、第２成形型３２は、フッ素樹脂等の合成樹脂製などであって、被覆部３の内部空間２に対応した形状を有するコア（雄型）である。第２成形型３２のコアは、ナット部３６と、ワッシャ部３７と、ボルト部３８を有する。ナット部３６と、ワッシャ部３７と、ボルト部３８は、鉄骨構造の接合部分に適用されるナット２２、ワッシャ２４、ボルト２０の先端２０ａに対応した形状を有する。ナット部３６と、ワッシャ部３７と、ボルト部３８は、それぞれ別の部材を組み合わせたものでもよいし、一体的に形成されたものでもよい。第２成形型３２は、プレート材３９を更に有し、プレート材３９には、被覆部３の内部空間２に対応した形状を有する、上述したコア（ナット部３６、ワッシャ部３７、ボルト部３８）が固定される。
【００３３】
そして、第１成形型３１と第２成形型３２を有する成形型を準備した後、第１成形型３１内に、上述したポリりん酸アンモニウムを含む発泡性耐火塗料を注入する。そして、コアが固定されたプレート材３９からなる第２成形型３２を第１成形型３１に設置する。これにより、第１成形型３１と第２成形型３２の間に耐火塗料が注入され充填された状態となる。
【００３４】
所定時間経過後、成形型内に注入された耐火塗料が硬化したとき、第２成形型３２を第１成形型３１から取り外して、耐火塗料が硬化することによって形成されたナットキャップ１を離型する。以上より、ナットキャップ１が製作される。
【００３５】
なお、耐火塗料として２液混合硬化型塗料を用いる場合は、成形型に耐火塗料を注入する前に２液を混合し、混合した２液を硬化する前に成形型に注入する。なお、成形型においてナットキャップ１が形成されるまでの時間を短縮するため、２液を混合して半固化状となった耐火塗料を成形型に注入してもよい。また、２液混合硬化型塗料は、２液混合によって硬化するため、密閉容器内でも硬化し、ナットキャップ１を形成できる。
【００３６】
次に、ナットキャップ１の鉄骨構造の接合部分への設置方法について説明する。
鉄骨構造の接合部分の貫通穴にボルト２０が接続され、ボルト２０にナット２２が締結された後、ボルト２０に所定のトルクをかけて、高力ボルトとしての要求性能が確保される。そして、耐火塗料の塗布工程において、下塗り塗料が塗布される。
【００３７】
その後、本実施形態に係るナットキャップ１が接合部分のナット２２に対して一つずつ設置される。なお、被覆部３において、被覆部３の内面とボルト２０の先端２０ａが離間するように形成されている場合、被覆部３がナット２２に設置される前に、被覆部３の内部に硬化前の耐火塗料又は接着剤が適量注入される。また、ナットキャップ１間における平坦部に対して耐火塗料１２がエアレススプレーガン又は刷毛によって塗布される。２液混合硬化型塗料を用いる場合、２液混合硬化型塗料は、速乾性が高く約１時間で指触乾燥し、また１回の塗布で４ｍｍ程度の厚塗りが可能である。
【００３８】
耐火塗料が硬化した後、上塗り塗料が塗布されて、塗布工程が完了する。
【００３９】
発泡性耐火塗料の塗布工程は、すべての塗布面において耐火塗料が規定の膜厚となるように行って所定の耐火性を確保する必要がある。１液型発泡性耐火塗料は、乾燥や薄膜の塗り重ねによって建築物の塗装工程として数週間の単位を要する。また、２液混合型耐火塗料は、速乾性があるが、粘度が約５Ｐａｓ〜１０数Ｐａｓ（約２０℃）と高いため、建築物の施工現場において、塗布作業の難易度が高い。１液型発泡性耐火塗料と２液混合硬化型発泡性耐火塗料のいずれの場合でも、鉄骨構造における鉄骨同士の接合部分において複数本の高力ボルトが設置されている場所で、耐火性を確保しつつ、均一な塗布を行うには、時間や手間がかかり、また、良好な仕上げとするのが難しい。
【００４０】
これに対し、本実施形態によれば、ナットキャップ１が、所定の耐火性が確保された厚さを有する発泡性耐火塗料によって形成されており、ボルト２０と締結されたナット２２の形状を有して、ナット２２を被覆可能である。そのため、作業者は、ボルト２０に沿って耐火塗料をエアレススプレーガンや刷毛によって塗布する代わりに、ナットキャップ１をナット２２に対して設置する作業を行うだけで、耐火塗料と同等の耐火性能を確保できる。
【００４１】
したがって、鉄骨構造の接合部分において、外観を損なわずに耐火性を確保することができ、また、安全、迅速かつ容易に施工することが可能である。特に、建築現場における塗布工事の工期が短縮することによって、特に夜間のみに工事可能な現場ではコスト削減、安全確保に大きく寄与する。また、ナット２２の形状に沿ったエアレススプレーガンや刷毛による塗布では、膜厚にばらつきが生じて大量の塗料が必要になったり、要求膜厚の確認に手間がかかったり、良好な仕上げとするのが難しかった。これに対し、本実施形態によれば、塗料の量を削減でき、要求膜厚を確実に確保できる。また、塗装面の仕上げについても改善する。
【００４２】
なお、本発明に係る耐火被覆材は、上述した例に限定されない。例えば、鉄骨構造の接続部分における複数のナット２２の間隔が予め分かる場合、耐火被覆材は、一つのナット２２を収容する被覆部３が複数連結された、複数の被覆部３を有するものでもよい。複数の被覆部３間を連結する連結部についても被覆部３と同一の材料で形成される。これにより、複数のナット２２に対して一つずつナットキャップ１を設置するという作業ではなく、ナット２２に合わせて被覆部３を設置しながら一つの耐火被覆材を設置することによって、複数のナット２２を覆うことができる。これにより、ナット２２間の耐火塗料の塗布作業を省略することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１      ：ナットキャップ
２      ：内部空間
３      ：被覆部
３Ａ    ：フランジ
１０    ：鉄骨材
１２    ：耐火塗料
２０    ：ボルト
２０ａ  ：先端
２２    ：ナット
２４    ：ワッシャ
３０    ：成形型
３１    ：第１成形型
３２    ：第２成形型
３３    ：第１プレート
３３Ａ  ：貫通穴
３４    ：第２プレート
３４Ａ  ：貫通穴
３５    ：第３プレート
３５Ａ  ：穴
３６    ：ナット部
３７    ：ワッシャ部
３８    ：ボルト部
３９    ：プレート材
【要約】
【課題】鉄骨構造の接合部分において、外観を損なわずに耐火性を確保することができ、また、安全、迅速かつ容易に施工することが可能な耐火被覆材及び耐火被覆材の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ナットキャップ１は、ポリりん酸アンモニウムを含む発泡性耐火塗料を材料とし、鉄骨材同士を接合するボルト２０に締結されるナット２２を収容可能な内部空間２が形成された被覆部３を有する。ナットキャップ１において、被覆部３は、鉄骨材の耐火性能を確保することが可能な厚さであることが望ましい。ナットキャップ１において、被覆部３がナット２２を収容したとき、被覆部３の内面とボルト２０の先端が離間するように被覆部３が形成されてもよい。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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