JPS63197742A - 燃焼している建物内の炎の広がりを押えおよび炎の作用に対し保護する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火事の間その広がりおよび建物構造並びに建
物全体の急速な安定性の悪化および崩壊を遅らせること
により、燃えている建物内の炎の広がりを妨げおよび炎
の作用より守る方法に関する。

燃えている建物において、急速な炎の広がり一ドアから
の燃焼−および種々の保持構造、例えばスチールの支柱
、ビーム、金属構造物、柱、等の負荷能の急速な減少は
、火事の発生から消火活動の開始への最も頻繁なおよび
最も重いダメージの原因となる。

このダメージを減らすため、難燃性材料に対する主要な
要求の１つは最良の断熱特性である。それは、守るべき
建物または建物構造の一部へ向う熱流を効果的に妨げる
ことである。防火の観点より、防火材料の役割は、以下
の２点の機能である。

防火構造物中に層として組入れられた防火材料、例えば
閉鎖方法；可動性および固定壁、有孔屋根、等は防火構
造物からの熱流、つまり断熱能による建物または目的物
内の炎の広がりを遅らせる。

強い加熱に対しその機能を失うであろう建物構造および
設備の表面を被うことにより、その断熱能のためそれら
の構造物の過熱を遅らせる。この保護は、建物を保持す
る構造物、例えば橋脚、はり、および支柱の場合最も明
確である。それはそれらがある温度において静的安定性
および負荷能を失うからである。

最近、火事によるダメージをおさえようとする多くの溶
液が知られるようになった。そのような溶液のあるもの
はハンガリー国特許第１６５．７２０号明細書に開示さ
れており、それによると、珪酸二石灰、珪酸ナトリウム
、珪酸ナトリウムを含む混合物、発泡剤、クロムみょう
ばん土を含むスラッジおよび酸化アルミナを含むみょう
ばん土スラッジからなるガスコンクリートを炎の広がり
に対し用いてもよい。

開示されたこのガスコンクリートは、その耐熱性のため
泊金においてライニング構造材料として用いられること
が著しく有利であるが、その断熱特性が低く、火事の場
合熱に対するスチール構造を使用して前記ガスコンクリ
ートから製造された建物のスチール構造をほんの短い時
間、すなわち数分間しか守れないので建設工業において
は広まらなかった。

ハンガリー国特許第１６３，４９７号明細書に開示され
た保護石膏塗りは、石膏が無機質材料（砂、岩および／
または鉱物の破片）および有機接着剤（水性または有機
溶剤中のアスファルトまたは樹脂、プラスチック、ラテ
ックスの分散液）からなるという同様の欠点を有してい
る。

良好な断熱特性を有する材料、例えばシャモット、アス
ベスト、石綿、ガラス綿、パーライト、珪藻土、等はあ
る場合水ガラスで飽和しているが、炎の広がりの抑制に
用いられる。また、周知の発泡ペイント塗料が保護すべ
き構造物または火災防止建物の表面に用いられ、それは
多くの無機増量剤を含んでおり、その中には同じ目的の
ためのクレー鉱物が１０〜１５％入れられている。

防火材料の保護効果は、短時間しか保たれない。

消火の効果および人命並びに材料に生ずるダメージを最
小にするという観点より、保護効果が保証される時間は
本質的に重要である。

従来の防火材料は、その効果の性質を考慮すると、限界
温度を越えるようなある種の建物の過熱を防ぐため保護
される場合、保護すべき構造物を包むため用いられるの
みであった。従って、そのような材料の使用は技術的に
有利と考えられる。

防護すべき構造物内の中空に充たした場合、この材料は
、他の作用様式のため炎に対し保護作用を示す。

そのような防火材料は、防火建物構造物の保持および吊
下げ成分の燃焼に対し、より有効な保護効果を保証する
が、それは構造的限界のため従来の断熱材料では十分実
現できなかった。通常この防火構造物の保護効果には限
界があった。それは保持成分の比較的速いおよびわずか
な抑制できる加熱がその機能を悪化させるからである。

保持成分の加熱を押える熱吸収特性を有する材料を求め
、結晶構造中の種々の塩水和物結合水について実験を行
った。そのような塩水和物としてはグララバー塩（Ｇｌ
ａｕｂｅｒ　５ａｌｔ）および塩化カルシウムがあげら
れる。これらの材料は多くのどちらかといえば欠点を有
し、それは実際の使用を不可能にする。それは以下のと
おりである。

高温で炎に暴露された場合、無水物塩が保護すべき構造
物の材料に化学的に作用し、 その熱分解により有毒ガスが発生し、 その吸湿性のため、防火構造物および燃焼作用に対して
保護する構造物の腐食の原因となるまたはその腐食を促
進し、 その燃焼（乾燥）のため時間とともにその防火効果が減
少し 乾燥の間その体積および形態学的性質が変化し、その断
熱能が低くなる。

親水性酸化珪素およびアルミノ珪酸塩をベースとする吸
着剤について、まずＡ、ＰおよびＸタイプのゼオライト
について実験を行った。実験の間、絶縁体としてアスベ
ストを石英製の管炉の外空間に入れ、テストする防火材
料を含むテストポットをその内部に入れた。この管炉を
６２０℃に加熱し、その間このテストポットの中央およ
びその端の温度を時間と共に測定した。経時的にその端
で測定した温度はどの実験においても等しい上昇を示し
、一方、内部の中央における温度傾向は調べる材料の断
熱特性および熱吸収能により異なる。脱水ゼオライトの
温度曲線の特徴は同じであった。

カオリナイトとメタカオリナイトの間の測定可能な違い
は見いだせなかった。一方ゼオライドをテストしている
間、より長い時間の後に与えられた値に温度が達した。

この温度上昇のおくれは、１００〜３５０℃の温度範囲
においておこった。

この測定を数回繰り返した。つまり内部が空のテストポ
ットを管炉に入れ、６２０℃に加熱した。

この外部空間に調べる材料（アスベスト、脱水および水
和Ａ−ゼオライト）を充填した。このゼオライトのテス
トサンプルは、０．５〜１．５鰭の粒子よりなり、どん
な結合材料も含んでいなかった。

温度曲線は、脱水Ａ−ゼオライトの断熱能がアスベスト
よりわずかにすぐれていることを示し、一方水和Ａ−ゼ
オライトは、共に有効なその断熱能および熱吸収能のた
め温度上昇の本質的な遅れを示した。

実験および測定を基礎として、与えられた親水性吸収剤
の防火効果は、その水分吸収能および水分脱着剤加熱に
より明確に規定されると我々は認識するようになった。

結果として、理論的にすべての不燃性親水性吸収剤は、
この目的に対し多少適当であるにもかかわらず、最も高
い水分吸収能を示すほんの少しの合成ゼオライトのみが
、最良の防火効果を保証する０例えばホージャサイト構
造を有するＸ−ゼオライト、Ａ−ゼオライトおよびＰ−
ゼオライトである。このゼオライトの水分含量は、空気
乾燥状態においてそれぞれ約２４％、２２％および２０
％である。約１ｋＨａｍ−’の体積重量の適切に形成し
たゼオライトおよびゼオライト水の平均脱着加熱を考え
ると、これは約１．５倍の縮合加熱であり、上記の３種
の合成ゼオライトの脱水はそれぞれ８１２　、７４４お
よび６７７ｋＪｄｍ−コ消費し、これはそれぞれ３６　
、３３および３０％はどの体積の水を蒸発させるに必要
なエネルギー量であることを示す。

脱水の間、煙および煙道ガスの広がりを防ぐため用いら
れる水蒸気が発生し、その体積は１００℃において、Ｘ
−、Ａ−１およびＰ−ゼオライトのそれぞれの体積単位
とくらべ４２０　、３８０　、および３４０倍である。

このことを認識し、断熱材料を建物の可動性および固定
構造成分に用い、可動性と固定建物構造の間の接合部分
に断熱材料を組み込み、および熱吸収性、親水性、酸化
珪素、および／またはアルミノ珪酸塩をベースとした吸
着剤、便宜上断熱材として合成Ａ−、Ｘ−１およびＰ−
ゼオライトを用いることにより、燃焼する建物内の炎の
広がりを押えおよび炎の作用を衰えさせることができる
。

熱放出吸着剤の効果は増加し、少なくとも１つの中空が
可動および／または固定建物構造内に形成され、その中
空は熱吸着特性を示す吸着剤で充たされる。

炎により発生した煙の広がりは、この中空の壁に開口・
部を設けることにより最小にすることができ、および吸
着を免れた水蒸気は、前記開口部を通り建物構造の間の
スリットへ移る。

構造物、特に屋根板およびはりのような木材製の構造物
は、吸着剤を混合したエポキシド結合材料をスプレーす
ることにより構造物に吸着剤を適用するようにして最も
効果的に保護される。

ドアの大きさを越えるような大きな面積、例えば壁の保
護は、従来の結合剤と共に熱吸着特性の吸着剤より板を
成形し、この板を保護すべき表面に粘着することにより
固定して行なわれる。

本発明に係る方法は例および図面を参照して詳細に説明
されるであろう。

鼾 可動建物構造物、ドアの燃焼をテストし、第１図および
第２図に従い、壁４に組み込まれたドアのパネル１を保
持するドア枠２において炎の広がりを押えた。前記ドア
枠２は、スチール板１１からｒｕＪ形状に曲げることに
より形成された。このｒｕＪ形状は、前記壁４と面する
側で密閉シート８により密閉され、およびそれにより形
成された中空は熱吸収材５、この場合粒状化Ｘ−ゼオラ
イトで充たされている。このドアのパネル１の外表面に
、エポキシド結合材料とゼオライト粉末の混合物が噴霧
することにより塗布され、その上に熱吸収層１０が形成
された。ドアのパネル１のスチール板被覆９の間の中空
は、周知の絶縁層３、この場合イソライトで充填された
。同じタイプの層が噴霧によって前記ドア枠２並びに壁
４の外側に塗布された。断熱スラブ１０は壁４の内側に
粘着することで固定した。スラブは熱吸収剤Ａ−ゼオラ
イトおよびセメントの粒子を含むモルタルより成形され
た。

ドア枠２とこのドアのパネルｌの間のスリット７にそっ
てゼオライトで充たされたドア枠２には穴が提供され、
噴出口６はこのように形成される。

肛 例１に述べられたドアの構造物の一部、その右側を第３
図に示し、ドア枠２の内部とドアのスチール板被覆９の
間の空間の、それぞれの中空はスチール板１１を用いて
形成された。この中空はドア枠とドアのパネルの間の空
間内に入る噴出口６で示される穴が提供された。この中
空は親水性Ｐ−ゼオライトのスクラップで充たされてい
た。中空のスチール板１１の位置は耐火性保持装置１２
で固定された。

炎に暴露された場合、・上記２つの例に述べられたよう
にして構成されたドアは、温度１００℃までの断熱特性
のみを示す。約３００℃に温度が上昇した場合、中空に
充填されたゼオライトの結晶構造中に吸着された水分は
水蒸気の形で放出され、それにより大部分の熱がゼオラ
イトにより吸着される。

ドアのパネル１およびドア枠２に塗布された熱吸着ゼオ
ライトＮ１０ａにより、並びに壁４に粘着したゼオライ
ト板１０ｂにより同様の作用が働く。

ゼオライトの熱吸収能により、炎の広がりは妨げられ、
および建物構造物に対する同様のダメージにはゼオライ
トのない一般的な場合よりも約２倍時間がかかる。この
時に開始した消火活動は炎が原因の損失を最小にするで
あろう。

貫１ 直径６０ａａ、長さ２ｎｔの強化コンクリート支持ビー
ムを直径２０ｃｏ＋の中空溝形材で構成し、その中空に
Ｐ−ゼオライトを充填した。

大規模の工業合成は今まで行なわれなかったが、Ｐ−ゼ
オライトはとても簡単に製造することができ、低価格の
材料または適当な内容物の組成物の使用済材料より出発
できる。これは、吸着剤として適用するに必要である脱
水の間、その結晶構造が崩壊するという事実により説明
される。防火材料としてＰ−ゼオライトを用いる場合と
くらべ、その構造の熱的不安定性は、結晶格子の崩壊が
吸熱プロセスを表わすので有利である。Ａ−およびＸ−
ゼオライトの製造において得られる廃材料のようなスク
ラップを直接防火材として用いるのは、この目的のため
ゼオライトを用いることが、均一な重量および形を形成
する必要がないので明らかな利点である。

テストにおいて、このビームを３００℃に加熱すると、
効果が観察された。この際ビーム内部で測定した温度は
固体強化コンクリートビームよりもかなり後に３００℃
に達した。

■↓ テスト屋根部材、木材ビーム、屋根板を一部、Ａ−ゼオ
ライト材料およびエポキシド結合材料を含んでなる噴霧
層で塗布した。この層を乾燥する際、この屋根構造を炎
に向けると、５分後非処理ビームおよび板は炎に破裂し
、板は８分間でその重さにより崩壊し、一方ゼオライド
層を塗布したビームおよび板で作った構造物は１７分後
に崩壊したことが観察された。

この例より、酸化珪素またはアルミノ珪酸塩をベースと
する吸着剤の使用は、まず本発明のゼオライトが防火材
料として従来用いられてきた溶液とは異なることが明ら
かであろう。本発明の防火材料は、従来用いられてきた
防火材料とくらべ火事において明らかに長い時間特有の
保護を保証する。本発明の防火材料は、構造物の内部に
入れた場合もその保護効果を示す。従って今まで用いら
れてきた防火材料とくらべ、構造的理由のため保護すべ
き構造物の外部表面に防火材料を塗布できないような場
合でも用いることができる。

本発明に用いられた酸化珪素またはアルミノ珪酸塩をベ
ースとする吸着剤の良好な断熱性は、従来の防火剤によ
って与えられる効果も保証する。

通常８０〜３５０℃の温度範囲において（周囲大気の性
質および水蒸気圧次第で）、熱吸収プロセスもおこる。

すなわち、吸着剤またはゼオライト結晶の気孔構造内に
吸着された水分は、水蒸気として脱着される。このプロ
セスの吸熱特性のため、防火吸着層に入る熱エネルギー
の大部分はこの材料の温度を上げず（少なくとも脱着プ
ロセスの間は）、これはこの材料の断熱能の一時的上昇
と明らかに一致する。火事の間のこの現象のため、保護
すべき支持構造物および防火構造物の温度（特に直接炎
に暴露されていない側）は、３２０℃までの温度範囲に
おいておよび時間において明らかにその上界は遅い（本
発明の意味において、親水性吸着剤である適当なゼオラ
イトも建物構造物の内部に用いられ、理論的理由のため
断熱特性のみを示す防火材料に、は用いることができな
い）。

立方結晶構造を有する同様のゼオライトの結晶格子は３
５０℃までの温度範囲で生ずるプロセスの間に崩壊し、
その範囲は防火にとって重要であり、このプロセスは熱
吸収と相関している。この熱吸収不可逆プロセスは防火
としては有利であるゼオライトの特徴を強める。

防火建物構造物中に入れられた吸着剤の火事により誘導
された脱水の間、かなりの量の水蒸気が発生し、それは
密閉装置のすきまに移動し、炎より発生したガスおよび
煙に対して作用し、従ってガスおよび煙は、まだ炎に包
まれていない建物に流れ込まない０本発明の防火材料は
、熱に対してだけでなく、燃焼のガス状生成物に対して
もその防護を提供し、その広がりを遅らせる。

吸着した水で飽和された吸着剤の配置（建物内）は、技
術的に容易に解決され、与えられた適用に対し最も適応
する多くの方法で適合される。酸化珪素およびアルミノ
珪酸塩をベースとする吸着剤並びにキャリヤーマトリッ
クス自体に結合した水分は、腐食防護の面を考慮した場
合全く中性であると考えられる。６０℃以下の通常の周
囲温度において、吸着した水を含んでなるこのシステム
は防火効果を損うことなく無制限に保存できる。火事の
場合、より高温においても、構造物の材料に作用する化
学的に活性な材料および有毒なガス状生成物共に発生し
ない。

４６　　図面のＢ１１１な説明 第１図は、可動性建物構造物（ドア）の防護を示すもの
である。

第２図および第３図は第１図に示したドアのＡ部および
Ｂ部を示すものである。

■・・・ドアパネル、　　　２・・・ドア枠、４・・・
壁、　　　　　　　６・・・噴出口、８・・・密閉シ・
−ト、　　　９・・・スチール板被覆、１０・・・熱吸
収層、　　　１１・・・スチール板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃えている建物内の炎の広がりを押えおよび炎の作
   用に対し保護する方法であって、断熱層を可動および固
   定建物構造物の表面に塗布し、可動性建物構造物と固定
   建物構造物の接合部に断熱材料を組み込み、断熱材料と
   して熱吸収性親水性酸化珪素および／またはアルミノ珪
   酸塩をベースとする吸着剤、好ましくは合成Ａ−、Ｘ−
   、またはＰ−ゼオライトを用いることを特徴とする方法
   。 ２、前記可動性および／または固定建物構造物中に少な
   くとも１つの中空を形成し、その中空内に熱吸収特性を
   有する前記吸着剤を入れることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３、前記中空の壁に穴を設け、熱吸収特性を有する吸着
   剤より生ずる水蒸気を、前記建物構造物の間の隙間に移
   すことを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の方法。 ４、熱吸収特性を有する前記吸着剤をエポキシド結合材
   料に混合し、噴霧により表面に塗布することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に
   記載の方法。 ５、熱吸収特性を有する前記吸着剤より板を成形し、そ
   の板を粘着により表面に固定することを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の
   方法。