(57)【要約】【課題】充分に薄層化でき、かつ施工性に優れる薄層シート状の耐火被覆材とその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の耐火被覆材１は、無機繊維と発泡性材料とを主成分とするスラリーＡが抄かれて形成されるシート状の耐火材２の少なくとも一方の表面に、有機繊維あるいは無機繊維からなる補強繊維を主成分とするスラリーＢが抄かれて形成されるシート状の表面材３が積層されて一体に成形されてなる。本発明の製造方法は、スラリーＡを抄いて未脱水状態のシート材２ａを成形し、スラリーＢを前記シート材の表面上に流し込み、それらの全体を一体に脱水させ乾燥させることより、スラリーＡにより成形されるシート状の耐火材２とスラリーＢにより成形されるシート状の表面材３とを一体に積層する。スラリーＢによる未脱水状態のシート材を成形してその上にスラリーＡを流し込んでも良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性能を付与するべき対象物の表面に装着される薄層シート状の耐火被覆材であって、
無機繊維と発泡性材料とを主成分としてそれらが混和されたスラリーが抄かれて形成されるシート状の耐火材の少なくとも一方の表面に、有機繊維あるいは無機繊維からなる補強繊維を主成分とするスラリーが抄かれて形成されるシート状の表面材が積層されて一体に成形されてなることを特徴とする耐火被覆材。
【請求項２】
耐火性能を付与するべき対象物の表面に装着される薄層シート状の耐火被覆材を製造する方法であって、
無機繊維と発泡性材料とを主成分としてそれらを混和したスラリーを抄いて未脱水状態のシート材を成形し、有機繊維あるいは無機繊維からなる補強繊維を主成分とするスラリーを前記シート材の表面上に流し込み、それらの全体を一体に脱水させ乾燥させることによりシート状の耐火材とシート状の表面材とを一体に積層して薄層シート状の耐火被覆材を製造することを特徴とする耐火被覆材の製造方法。
【請求項３】
耐火性能を付与するべき対象物の表面に装着される薄層シート状の耐火被覆材を製造する方法であって、
有機繊維あるいは無機繊維からなる補強繊維を主成分とするスラリーを抄いて未脱水状態のシート材を成形し、無機繊維と発泡性材料とを主成分としてそれらを混和したスラリーを前記シート材の表面上に流し込み、それらの全体を一体に脱水させ乾燥させることによりシート状の表面材とシート状の耐火材とを一体に積層して薄層シート状の耐火被覆材を製造することを特徴と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、耐火性能を付与するべき対象物の表面に装着される薄層シート状の耐火被覆材、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、建物の施工に際してその躯体である鉄骨材の耐火性能を確保するための耐火被覆工法としては、ロックウール等の吹付耐火材を鉄骨材の表面に吹き付けるという吹付工法が最も一般的であるが、近年においてはたとえば特許文献１に示されるようにロックウールフェルトをシート状に加工した耐火被覆材を使用してそれを鉄骨材に巻き付けるという工法も一般化しつつある。
そのような工法によれば、吹付工法に比べて建設現場での発塵量が少ない、他工種との並行作業が可能であるため工期短縮が図れる、工場生産品のため品質が安定している等の利点があり、今後広く普及する気運にある。
【０００３】
しかし、特許文献１に示されているロックウールフェルトからなるシート状の耐火被覆材は所定の耐火性能を得るためには大きな厚みを必要とするものであって、１時間耐火では20mm、2時間耐火では40mm、3時間耐火では60mmもの厚さを必要とすることから、仕上がりに圧迫感がある、施工時の材料の取り回しや現場での加工等の作業性が悪い、取り合い部や仕口部の施工性が悪い、材料が嵩張るので運搬コストが高くなるといった問題があり、その点での改善が望まれているものでもあった。
【０００４】
そのため、耐火被覆材のさらなる薄層化が望まれており、それを可能とする代表的なものとして対象物の表面に数mm程度の厚さで塗布するだけで所定の耐火性能を確保し得るという発泡性耐火塗料が開発されている。
また、特許文献２にはそのような発泡耐火塗料を無機繊維フェルトに含浸させてなる耐火被覆材が提案されており、これによれば上述したような従来のシート状の耐火被覆材と同様のシート状の形態でありながらそれに比べて充分な薄層化と軽量化を図ることができるとされている。
【特許文献１】特開平１０−１０２６２８号公報
【特許文献２】実開平６−２０６１９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、発泡性耐火塗料はコストが非常に高いばかりでなく、火災時には有害ガスを発生する懸念があるのでその対策が必要であるし、また、これを現場にて直接塗布する場合には、有機溶剤の揮発がある、塗布回数が多く施工の手間がかかる、塗布厚の管理を厳密に行う必要がある、といった問題があり、経済性や施工性の点では必ずしも満足し得るものではないので広く一般に適用するに至っていない。
また、特許文献２に示されるような発泡性耐火塗料を含浸させたシート状の耐火被覆材は、発泡性耐火塗料を現場で直接塗布する場合に比べれば施工性を改善できるものではあるが、基本的に発泡性耐火塗料を用いていることからコスト高であるし、火災時に有害ガスの発生の懸念がある点では同様の問題を残しているものである。
【０００６】
なお、特許文献１に示されているようなロックウールフェルトからなる耐火被覆材は、充分に薄層化できないばかりでなく、それ自体では形状安定性が悪く容易に裂けたり割れ易いものであるので、その種の耐火被覆材には何らかの補強策が必要である。そのため、特許文献１ではロックウールフェルトの表面に不織布等の表面材を接着するようにしているが、そのために表面材を接着するための格別の工程が必要であるので効率的にかつ安価に製造することは必ずしも容易ではなく、その点においても改善の余地があった。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は充分な薄層化と低コスト化を実現でき、また発泡性耐火塗料を用いる場合のような問題もなく、しかも優れた形状安定性を有して容易に裂けたり割れたるすることもない有効適切なシート状の耐火被覆材を提供し、併せて、それを製造するための有効適切な製造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】
本発明の耐火被覆材は、耐火性能を付与するべき対象物の表面に装着される薄層シート状の耐火被覆材であって、無機繊維と発泡性材料とを主成分としてそれらが混和されたスラリーが抄かれて形成されるシート状の耐火材の少なくとも一方の表面に、有機繊維あるいは無機繊維からなる補強繊維を主成分とするスラリーが抄かれて形成されるシート状の表面材が積層されて一体に成形されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の製造方法は、上記の耐火被覆材を製造するための方法であって、無機繊維と発泡性材料とを主成分としてそれらを混和したスラリーを抄いて未脱水状態のシート材を成形し、有機繊維あるいは無機繊維からなる補強繊維を主成分とするスラリーを前記シート材の表面上に流し込み、それらの全体を一体に脱水させ乾燥させることにより、シート状の耐火材とシート状の表面材とを一体に積層することを特徴とする。
なお、上記の工程とは逆に補強繊維を主成分とするスラリーを抄く工程を先行することでも良い。すなわちその場合には、表面材となる補強繊維を主成分とするスラリーを抄いて未脱水状態のシート材を成形し、耐火材となる無機繊維と発泡性材料とを主成分としてそれらを混和したスラリーを前記シート材の表面上に流し込み、それらの全体を一体に脱水させ乾燥させれば良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の耐火被覆材は、火災時に大きく膨張して優れた耐火性能を発揮する耐火材と、それを補強する機能を有する表面材とを予め一体に成形したものであり、全体として充分なる薄層化と軽量化を実現できることはもとより、優れた形状安定性を確保でき、しかも安価に製造することができるものであり、したがって耐火被覆するべき対象物である鉄骨材等の表面に対して通常の手法により装着することができ、耐火被覆工事の施工性を大きく改善し得てそれに関わる工期短縮と工費削減をはかることが可能である。
【００１１】
本発明の製造方法は、各分野の製造工程において広く採用されている一般的な抄紙工程と同様の工程を基本とするものであって、特殊な工程や複雑な製造設備を必要とせず、したがって簡易な製造施設で簡便に製造することができるし、所定規格で効率的に大量生産することが可能である。特に、簡単な工程で耐火材と表面材とを自ずと強固に一体化し得るし、高価な発泡性耐火塗料や各種の溶剤を用いるものではないから、製造コストを充分に削減できるし、製造時の品質確保も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態である耐火被覆材についてその製造方法とともに図１を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の耐火被覆材１は、耐火性能を発揮する耐火材２と、その耐火材２を補強するために一表面（図１においては上面）に一体に積層された表面材３とにより、全体として薄層シート状に成形されたものである。
【００１３】
本実施形態における耐火材２は、無機繊維と発泡性材料とを主成分とし、必要に応じて補強用の繊維や有機バインダーが配合されて成形されたものである。
主成分の無機繊維としてはロックウールやセラミックファイバーが好適に採用可能であり、発泡性材料としては膨張黒鉛やひる石等の天然素材が好適に採用可能である。補強用の繊維としてはガラス繊維や有機繊維が好適に採用可能であり、有機バインダーとしてはアクリル樹脂が好適に採用可能である。
【００１４】
一方、本実施形態における表面材３は、補強繊維を主成分とし、必要に応じて添加剤としてアクリル系樹脂、熱硬化性樹脂のエマルジョンが配合されて成形されたものである。
補強繊維としては引き裂き強度が高くかつ柔軟性に優れた繊維が適当であり、具体的には、麻繊維やパルプ等の天然繊維、ポリエステル繊維やポリプロピレン繊維等の有機繊維が好適に採用可能である。なお、パルプとしてはN.BKP（針葉樹さらしパルプ）やL.BKP（広葉樹さらしパルプ）、未ざらしパルプ等が使用可能である。
【００１５】
本実施形態の耐火被覆材１を製造するには、図１に示すように、まず耐火材２となる繊維を主成分とするスラリー（以下、スラリーＡと記す）を調製する。その配合例としては、ロックウールやセラミックファイバー等の無機繊維を80〜90％（好ましくは87％）、膨張黒鉛やひる石等の発泡性材料を3〜13％（好ましくは6％）、補強性の繊維として合成繊維を2％、同じくガラス繊維を5％、有機バインダーとしてアクリル樹脂を外添加で4％とすることが良い。
そして、そのスラリーＡを通常の抄紙工程と同様の手法により抄いて、所定の耐火性能を得られる厚さになるように（たとえば、１時間耐火であれば、脱水・乾燥後の厚さが約10mmとなるように）、未脱水状態のシート材２ａを成形する。
【００１６】
一方、表面材３となる補強繊維を主成分とするスラリー（以下、スラリーＢと記す）を別途調製し、そのスラリーＢを上記の未脱水状態のシート材２ａの表面上に所定厚さ（たとえば0.1〜2mm程度）となるように流し込む。これにより、双方の境界層ではスラリーＡの成分である繊維とスラリーＢの成分である補強繊維とが自ずと相互に絡み合う状態になる。
【００１７】
そして、それらの全体を脱水させ乾燥させる。これにより最終的にスラリーＡにより耐火材２が成形されると同時にスラリーＢにより表面材３が成形され、それらは自ずと強固に一体化して全体として耐火被覆材１が成形される。以降は所望長さに切断してロール状に巻き取り、製品として完成させる。
【００１８】
なお、上記の脱水乾燥工程においてはプレス加工によりロール圧力を加えながら乾燥しても良いし、あるいは湿潤状態でホットプレス加工を行っても良い。ホットプレス加工を行う場合にはプレス後の耐火材の厚さを薄くすることができ、ホットプレス加工を行わない場合に脱水・乾燥後の厚さが10mm程度必要な場合でも、ホットプレス加工を行うことにより耐火材の厚さが2〜3mm程度でホットプレス加工を行わない場合と同等の耐火性能が得られる。
また、必要であれば、脱水乾燥工程において表面材３の表面に対する適宜の仕上げを施すことも可能である。たとえばスラリーＢを流し込んだ後に適宜の染料や顔料を混和すれば様々に着色することができるし、表面に凹凸等の所望のテクスチャーを付けることも可能であり、それにより意匠上の自由度を向上させることができ、商品価値を高めることができる。スラリーＢを着色するためには、容易に入手可能な繊維用染料やパルプ用染料、無機顔料、有機顔料等をそのまま使用することができる。
【００１９】
本実施形態の耐火被覆材１は、表面材３を含めた全体の厚さを充分に薄くできるものであって、ホットプレスなしの場合には従来の1/2〜1/3程度、ホットプレス加工ありの場合には従来の1/10程度にまで充分に薄層化できるが、そのように薄層化したにも関わらず、火災時には耐火材２が大きく膨張してその厚さが増大することにより充分な耐火性能を発揮するものである。
すなわち、この耐火被覆材１により被覆した対象物（鉄骨材等）が火災により高温にさらされると、耐火材２の成分である発泡性材料（膨張黒鉛やひる石等）が発泡して面外方向に大きく膨張し、それにより耐火材２の厚さが充分に大きくなって優れた耐火断熱性能を発揮し、要求される所定の耐火性能を支障なく確保することができる。勿論、主成分としての発泡性材料として膨張黒鉛やひる石等の天然素材を用いているので、耐火塗料のように火災時に有害ガスが発生するような懸念もない。なお、表面材３は耐火性能には関与するものではなく火災時には自ずと焼失してしまうが、耐火被覆材１全体として耐火性能を確保する上では何ら支障がない。
【００２０】
上述したように従来一般のシート状耐火被覆材は１時間耐火で20mm程度の厚さが必要であったのに対して、本発明の耐火被覆材１は耐火材２の厚さを従来の1/2〜1/3程度（ホットプレスなしの場合）あるいは1/10程度（ホットプレス加工ありの場合）にまで薄層化でき、表面材３を含めた全体の厚さも10〜12ｍｍ程度（ホットプレスなしの場合）あるいは2〜5mm程度（ホットプレス加工ありの場合）で済む。その結果、従来一般のシート状耐火被覆材に比べて充分に軽量化され、かつ嵩が大きく減少するし充分に柔軟なものであるので、対象物への装着作業を格段に容易に行うことができて作業性を大きく改善することができ、以上のことから従来一般のシート状耐火被覆材による場合に比べて充分に工期短縮を図ることができるし、保管スペースや運搬コストの削減も図ることができる。
【００２１】
しかも、耐火材２の表面には表面材３を予め積層してそれらを一体化しているので、その表面材３によって耐火材１が補強されるとともに、意匠的にも好ましいものとなり、それにより装着時の作業性をさらに向上させることができる。
すなわち、耐火性能を確保するうえでは単に耐火材２のみで充分であるが、その場合には形状安定性が充分ではないので装着作業時に容易に破損したり無機繊維が飛散してしまうことが想定されることから、それを装着する際には慎重な作業が必要であるが、耐火材２の表面に予め表面材３を一体に積層しておくことによってその補強効果により耐火材２の形状安定性が自ずと向上し、装着作業の際の取り扱いが格段に容易になって作業効率を大きく改善することができる。しかも、装着後には耐火材２が表面材３により隠蔽されてしまうので見栄えが格段に向上し、従来においては耐火材２の表面に仕上げを施す必要がある場合においてもその作業を省略することができる。
【００２２】
また、本実施形態の製造方法は、各分野の製造工程において広く採用されている一般的な抄紙工程と同様の工程とを基本とするものであって、何ら特殊な工程や複雑な製造設備を必要とせず、したがって簡易な製造施設で簡便に製造することができるし、所定規格で効率的に大量生産することが可能であるので、充分な低価格化を実現できるし、製造時の品質確保も容易である。
特に、先行成形したスラリーＡによる未脱水状体のシート材２ａ上にスラリーＢを流し込むことのみで双方のスラリーＡ，Ｂの繊維どうしが自ずと絡み合い、そのため最終的には耐火材２と表面材３とが自ずと強固に一体化してしまい、したがって特許文献１に示される耐火被覆材の製造工程においては必要とされる表面材の接着工程のような格別の一体化工程は一切不要であり、この点においても効率的な製造が可能である。
【００２３】
しかも、耐火材２の主成分としての発泡性材料としては膨張黒鉛やひる石等の天然素材を用いることが可能であり、表面材３の主成分としての補強繊維としても安価な天然繊維や有機繊維を用いることが可能であって、高価な発泡性耐火塗料や各種の溶剤を用いるものではないから、従来の発泡性耐火塗料やそれを含浸させたシート状の耐火被覆材を用いる場合に比べれば製造工程が簡単であることとあいまって製造コストを大きく削減することができる。
【００２４】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形や応用も可能である。
上記実施形態では表面材３を成形するための好適な補強繊維として、麻繊維やパルプ等の天然繊維、ポリエステル繊維やポリプロピレン繊維等の有機繊維を例示したが、さらにロックウールやセラミックファイバー等の無機繊維を使用することもできる。但し、その場合には、表面材３の引き裂き強度の向上と、耐火材２の成分である無機繊維や膨張黒鉛等の混和物の飛散防止を図るためには、天然繊維や有機繊維を使用する場合に比べてスラリーＢ中のバインダー樹脂配合率を増量して樹脂量を多くすることが好ましい。
【００２５】
また、上記実施形態の製造工程ではスラリーＡによる耐火材２の成形を先行し、スラリーＡによる未脱水状態のシート材２ａ上にスラリーＢを流し込むようにしたが、その工程を逆にすることも可能である。すなわち、まずスラリーＢによる表面材３の成形を先行してそれによる未脱水状態のシート材を成形し、その上にスラリーＡを流し込んでそれらの全体を一体に脱水し乾燥させても良く、それによっても製造段階で表裏関係が反転しているだけで同様の構成の耐火被覆材を効率的に製造することができる。
さらには、必要であれば、上述した工程を組み合わせることで耐火材２の両面にそれぞれ表面材３を積層した３層構造の耐火被覆材を製造することも可能である。すなわち、まずスラリーＢによる表面材３の成形を先行してそれによる未脱水状態のシート材を成形し、その上にスラリーＡを流し込み、さらにその上に再びスラリーＢを流し込んだ後、それらの全体を一体に脱水させ乾燥させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の耐火被覆材の概略構成とその製造工程の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  耐火被覆材
２  耐火材
２ａ  未脱水状態のシート材
３  表面材
【図１】
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