EM 不燃断熱材 - 太平洋セメント

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太平洋セメント研究報告(TAIHEIYO CEMENT KENKYU HOKOKU) 第166号(2014)：鎌田他
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◇報告◇
ロックウール系吹付け不燃断熱材
「EM 不燃断熱材」の開発
Development of Rock Wool-based Noncombustible
Heat Insulating Spray Material EM Funen Dannetsuzai
鎌
田亮太*,
谷
青
野利彦*,
藤
田
辺
雅
徹*,
池崎大輔*,
史**, 安本辰
也**,
中博晃***, 目時裕之***
KAMATA, Ryota*; TANIBE, Toru*; IKEZAKI, Daisuke*;
AONO, Toshihiko*; FUJI, Masashi**; YASUMOTO, Tatsuya**;
TANAKA, Hiroaki***; METOKI, Hiroyuki***
要
旨
「EM不燃断熱材」とは, 断熱性を有する基材層と, 意匠性および表面保護機能を有する仕上
げ層の二層から構成される吹付け不燃断熱材である. 本報告では, 不燃性ならびに断熱性を含
めた E M 不燃断熱材の品質に関する諸物性を調査するとともに, 従来の吹付けロックウール
および無機系断熱材との特性比較を実施した . その結果 , 不燃認定を取得でき , かつ
0.045W/(m・K)以下の熱伝導率を安定的に確保していることを確認した. また, 吹付けロックウ
ールおよび従来の無機系断熱材に対し, 同等以上の性能を有していることを確認できた.
キーワード：不燃断熱材, ロックウール, 無機系断熱材, 不燃性, 断熱性
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* 太平洋マテリアル株式会社 Taiheiyo Materials Co., Ltd.
** エーアンドエー工事株式会社 A&A Construction Co., Ltd.
*** ナイガイ株式会社 Naigai Co., Ltd.
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ABSTRACT
EM Funen Dannetsuzai is a noncombustible heat insulating spray material which is
applied in two layers. The base layer has a heat insulation effect, and the finish layer
provides surface protection with an aesthetic effect. This study investigated the physical
quality properties of the material including incombustibility and thermal insulation
performance and compared these properties with those of spray rock wool or other
inorganic heat insulating materials. The results showed that EM Funen Dannetsuzai
satisfied the certification requirements for noncombustible materials and had a stable
thermal conductivity of 0.045W/(m·K) or below. It was also found that EM Funen
Dannetsuzai had the same or better performance to spray rock wool or other inorganic heat
insulating materials.
Keywords：Noncombustible heat insulating material, Rock wool,
Inorganic heat insulating material, Incombustibility,
Thermal insulation performance
１．はじめに
２．EM不燃断熱材の概要
省エネルギー施策のもと, 断熱性に優れた有機系
断熱材が広く普及しているが, その可燃性が大きな
社会問題として指摘されている. 可燃性断熱材を含
む外壁の燃焼が原因となった事例として, 2009年に
北京で発生したテレビ文化センターの火災1) が記憶
に新しい. 現在, 数種類の無機系吹付け不燃断熱材
が上市されているが, それらはいずれも無機バイン
ダーを使用した湿式工法を用いることから, 有機系
断熱材と比較して断熱性能が低く, 価格も高いもの
となっている. そこで, ロックウール吹付け断熱材
の結合材に合成樹脂を使用することにより, 優れた
断熱性を有するとともに不燃性を有する吹付け不燃
断熱材について, 太平洋マテリアル株式会社, エー
アンドエー工事株式会社およびナイガイ株式会社に
より共同開発を行った.その結果,樹脂エマルション
で吹付け固化するロックウール系吹付け不燃断熱材
「EM 不燃断熱材」(エーアンドエー工事株式会社商
品名「フェザーロック」, ナイガイ株式会社商品名
「サーモテックス Eco-i」)を上市した.
なお, 開発時の要求性能として, 不燃認定取得な
らびに熱伝導率 0.045W/(m・K)以下と設定している.
本報告では, 上記要求性能に対する確認試験を実施
するとともに, 従来の吹付けロックウールおよび無
機系断熱材との特性を比較した.
2.1 EM不燃断熱材の構成
EM 不燃断熱材は, Fig.1 に示す通り, 基材層と仕
上げ層の２層により吹付け施工される. EM不燃断熱
材の基材層は, ロックウールおよび調製エマルショ
ン (EM 希釈液)の吐出量を Table 1 に示す割合にて
調整し, 所定の厚さまで吹付け施工する. 仕上げ層
は, セメント, 無機質軽量骨材, 樹脂エマルション,
および水を Table 2 に示す配合にて混合したものを
塗布量が 1.7∼ 2.1kg/m2 の範囲となるよう基材層の
表面に吹付け施工する.
Finishing
Base
Fig.1 Constituent of EM Funen Dannetsuzai
(EM 不燃断熱材の構成)
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Table 1 Discharge rate to make base layer
(基材層の吐出量)
Material
Table 2 Mix proportion of finishing layer
(仕上げ層の配合)
Ejection amount
EM Funen
（kg/min）
Dannetsuzai
Rock wool
Mix proportion
1.05
（kg/Batch）
Spray gun
1.4
50.0
20.0
Spray nozzle
Finishing layer spraying
Base layer spraying
Emulsion
＋
Water
Rock wool
Blower
Water
admixture
4.0
Diluted emulsion
Emulsion
Wool opener
（Spray machine）
Emulsion
pump
Compressor
Emulsion
mixer
EM Funen Dannetsuzai admixture
＋
Emulsion
＋
Water
Slurry
pump
Slurry
mixer
Compressor
Fig. 2 Schematic view of construction system
(施工システムの概略)
2.2 施工方法
Fig.2 に EM不燃断熱材の施工システムを示す. EM
不燃断熱材の施工は, 既存の吹付けロックウール用
半乾式吹付け工法を応用することにより, 新規の設
備投資を抑えた施工システムとなっている. また,
専用エマルションポンプおよび専用吹付けガンの採
用により, 少量の樹脂エマルションを均質に吹付け
可能である. なお, 基材層の厚さは, 要求される断
熱性能に応じて, 10∼150mmの範囲内で算出する.
３．EM不燃断熱材の各種特性
3.1 試験体
試験体の仕様を Table 3に示す. 試験体はTable 1
および Table 2 の条件にて基材層ならびに必要に応
じて仕上げ層を吹付け , 試験体密度は 0.13 ∼
0.22g/cm3 とした.
3.2 試験項目
試験項目は, 不燃性, 溶断火花に対する難燃性,
熱伝導率,付着性,吸音性,熱間収縮特性,耐乾湿性,
振動抵抗性および耐衝撃性とし, 熱伝導率,吸音性,
熱間収縮特性,耐乾湿性,振動抵抗性および耐衝撃性
においては, 吹付けロックウールおよび無機系断熱
材を比較水準とした.
3.3 不燃性
(1) 試験方法
不燃材料認定試験は(財)建材試験センターが制定
した「防耐火性能試験・評価業務方法書」の不燃性
能試験・評価方法に基づく発熱性試験およびガス有
害性試験とした.
発熱性試験は加熱時間 20分, 設定輻射熱量
50 kW/m 2 の条件にて加熱する. その際の総発熱量が
８MJ/m 2 以下であること, 最高発熱速度が10 秒以上
継続して 200 kW/m 2 を超えないこと, 有害な損傷が
発生しないことを確認し,合否を決定する.試験体は
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Table 3 Specification of specimen
(試験体の仕様)
Test item
Heat buildup
Gas toxicity
Fire retardancy
Thermal
conductivity
Adhesion
Acoustic
absorptivity
Contraction due
to temperature
No.
Specimen
thickness
（mm）
Specimen
density
（g/cm3）
With and
without
finishing
layer
1
54
0.21
○
2
54
0.22
○
3
53
0.21
○
4
50
0.20
×
5
50
0.20
×
6
49
0.21
×
1
53
0.22
○
2
53
0.20
○
1
20
0.15
○
1
30
0.13
×
2
29
0.16
×
3
30
0.21
×
1
30
0.15
×
2
30
0.16
×
3
30
0.17
×
4
30
0.16
×
5
30
0.14
×
6
30
0.16
×
7
30
0.17
×
8
30
0.16
×
1
25
0.15
○
2
30
0.14
○
3
59
0.15
○
1
66
0.16
○
2
65
0.16
○
3
65
0.15
○
4
66
0.16
○
5
66
0.16
○
6
66
0.16
○
Dry-wet
repeating
durability
1
31
0.16
○
2
36
0.17
○
3
34
0.17
○
Oscillation
resistance and
impact resistance
1
41
0.15
○
仕上げ層塗布と未塗布の２タイプとした.
ガス有害性試験は, 加熱時間６分 (副熱源( L P ガ
ス) で３分間加熱後, 主熱源 (1.5 kW) を加えて３分
間加熱) で加熱する. その際のマウスの平均行動停
止時間が 6.8 分以上であるか否かで判定する. 試験
体は仕上げ層未塗布とした. 試験は(財)建材試験セ
ンターにて実施した.
(2) 試験結果
本試験における発熱性試験結果 (基材層＋仕上げ
層)を Table 4に, ガス有害性試験結果を Table 5に
示す. 発熱性試験において, 総発熱量は4.8∼4.9
MJ/m2 であり, また最高発熱速度も 5.9∼6.5kW/m2
といずれも基準を大きく下回っており, 防火上有害
と思われる損傷も生じなかった. ガス有害性試験に
関しても , マウスの平均行動停止時間が 13.1∼
14.1 分となり, 基準を満足した. 本試験により,
不燃材料として国土交通大臣認定を取得した
(Table 6参照).
3.4 難燃性
(1) 試験方法
難燃性試験は, JIS A 1323「建築工事用シートの
溶接及び溶断火花に対する難燃性試験方法」に準じ,
(財)建材試験センターにて実施した. なお本試験体
は仕上げ層塗布とした.
(2) 試験結果
試験装置を Fig.3 に , 試験後の試験体状況を
Fig.4 に示す. EM 不燃断熱材の溶断火花に対する難
燃性を確認した結果, 溶断火花の連続的落下による
試験体表面の発炎は確認されたが, 試験体上端に達
するような拡大する燃焼は認められなかった. また,
試験終了とともに燃焼の消炎を確認した. したがっ
て, 溶接・溶断火花に対しても優れた難燃性を示し
ており, 建築現場における火災対策において有効で
あることを確認した.
3.5 熱伝導率
(1) 試験方法
熱伝導率は JIS A 1412-2「熱絶縁材の熱抵抗及び
熱伝導率の測定方法 − 第２部：熱流計法 (HFM 法)」
に準じて実施した. なお, 本試験においては, 吹付
けロックウールも併せて測定し, 密度との関係を把
握するため, EM 不燃断熱材 (基材層) の密度を0.13
∼0.21g/cm3 と設定した.
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Table 4 Results of heat buildup test
(発熱性試験結果)
No.
1
2
3
99×100×53.7
99×100×53.9
99×100×53.4
4.8
4.9
4.9
6.5
5.9
6.1
Duration over 200kW/m （s）
No
No
No
Harmful crack/ hole for fireproof
No
No
No
Ignition time（s）
No
No
No
Judgment
Pass
Pass
Pass
Size（mm）
2
Total heat released for 20 min.（MJ/m ）
2
Maximum heat release rate（kW/m ）
2
Table 6 Certification of noncombustible material
(不燃材料認定の内容)
Item
Detail
Base layer：NM-2933*1)，2934*2)
Certification number
Base layer and finishing layer：NM-2935*1)，2936*2)
Thickness（mm）
10（−1）∼150（＋15）
Density（g/cm3）
0.14（−0.014）∼0.20（＋0.02）
2
Quantity of solid at finishing layer（kg/m ）
≦1.0（＋0.1）
Base layer：Rock wool
Emulsion
Material composition
Finishing layer：Cement
Emulsion
Powder of inorganic lightweight
*1）Certification number of A&A Construction Co.,Ltd.
*2）Certification number of Naigai Co.,Ltd.
Table 5 Results of gas toxicity test
(ガス有害性試験結果)
No.
1
2
219×220
219×220
×53.3
×55.3
21.0
21.7
208
202
Initial temperature（℃）
27.7
28.7
Maxim temperature（℃）
28.4
28.8
14.1
13.1
Pass
Pass
Size（mm）
Average mass of mice（g）
Maximum exhaust
temperature（℃）
Average action time
of mice（min）
Judgment
(2) 試験結果
試験結果を Fig.5 に示す. これより, EM不燃断熱
材の熱伝導率は吹付けロックウールと比較して低い
傾向にあり, 低密度で安定的に目標性能である
0.045W/(m・K) 以下を満足している. これは, フロ
ンガス使用規制の観点から, 現在多く使用されてい
るノンフロン現場発泡ウレタンの熱伝導率
0.034W/(m・K)2) に近い値である.
3.6 付着性
(1) 試験方法
本試験では, 建築物における各種部材を想定した
７種類の下地に対するEM不燃断熱材(基材層)の付着
強度を測定した. 試験は, 厚み 30mmにて施工した
養生後の試験体に 100×100mmの大きさとなるよう,
カッターで切り込みを入れ, 寸法 100×100 mmの
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Fig. 3 Test equipment
(試験装置)
Fig. 4 Specimen after fire retardancy test
(難燃性試験後の試験体状況)
0.070
Urethane(No.1)
Thermal conductivity(W/m・K)
EM Funen Dannetsuzai
0.065
Flexible board(No.2)
Spraying Rock Wool
0.060
Stainless(No.3)
0.055
Aluminum(No.4)
0.050
Galvanized sheet iron(No.5)
0.045
No.3
Extruded cement
board(No.7)
No.1
0.040
Mill scale iron(No.8)
No.2
0.035
0.10
0.15
0.20 0.25 0.30
Density (g/cm³)
0.35
0.40
Fig. 5 Results of thermal conductivity
(熱伝導率測定結果)
鋼製試験治具をエポキシ系接着剤を用いて貼り付け
た. その後, プッシュプルゲージを試験治具に取り
付け, 治具を垂直に引張り, 破断荷重と破断位置を
確認した.
(2) 試験結果
破断荷重より算出した付着強度を Fig.6 に示す.
これより, 各種下地に対する付着強度は0.29∼
0.43 N/cm 2 であり, その破壊状況は下地の種類に
関係なくすべて基材部分での破壊であったことから,
EM 不燃断熱材は各種部材について十分な付着力を
有していることを確認した.
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Adhesion strength(N/cm²)
Fig. 6 Results of adhesion test
(付着試験結果)
3.7 吸音性
(1) 試験方法
吸音性は , JIS A 1409：1998「残響室法吸音率の
測定方法」に準じて実施した. なお本試験体は仕上
げ層塗布とし, 試験体の厚みは 25, 30, 60mmの３タ
イプとした.
(2) 試験結果
EM 不燃断熱材における厚さごとの吸音率測定結
果を Fig.7 に示す. 厚さの増加により, 低音域での
吸音性能が高くなる傾向にあった.
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3.8 熱間収縮特性
(1) 試験方法
熱間収縮試験は, 養生後の試験体を 60 ×60 ×
120mm となるよう切断し, 電気炉にて所定の温度で
１時間加熱した後, デシケーターにて常温まで冷却
した試験体の寸法を測定した. 加熱温度は, 200 か
ら 100℃ おきに 700℃ までとした. なお本試験体は
仕上げ層塗布とし, ロックウール断熱材およびグラ
スウール断熱材も併せて測定した.
1.2
Acoustic absorptivity
1
0.8
0.6
0.4
25mm(No.1)
30mm(No.2)
0.2
60mm(No.3)
0
100
250
630
1600
4000
Center frequency of 1/3 octave（Hz）
Fig. 7 Results of acoustic absorptivity
(吸音率測定結果)
3.9 耐乾湿性
(1) 試験方法
耐久性は JIS A 5430「耐乾湿性試験」に準じて実
施した. 本試験においては, 水中養生 (20℃)18 時
間と乾燥 (60℃)６時間を交互に行い,これを１サイ
クルとして 25, 50サイクルさせた試験体の付着試験
を行った. なお本試験体は仕上げ層塗布とし, セラ
ミック系吹付け断熱材およびロックウールボードも
併せて測定した.
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6
Rate of volume change(％)
20
0
-20
-40
-60
EM Funen Dannetsuzai
-80
Spraying rock wool
Glass wool
-100
0
200
400
600
Temprature(℃)
800
Fig. 8 Results of contraction due to temperature
(熱間収縮試験結果)
2.5
Adhesion strength
(N/mm2)
(2) 試験結果
試験結果を Fig.8 に示す. これより, 500℃ から
急激な体積減少を生じたグラスウールに対し, EM不
燃断熱材はロックウール断熱材と同様に 700℃ まで
加熱しても, 形状を保持し, 体積変化が生じなかった.
EM Funen Dannetsuzai
Spraying rock wool
2.0
Spraying heat insulating
material made of ceramic
1.5
1.0
No.1
No.1
0.5
No.2
No.2
No.3
No.3
0.0
0
25
Cycle
50
Fig. 9 Results of dry-wet repeating durability
(耐乾湿性試験結果)
(2) 試験結果
試験結果を Fig.9に示す. これより, EM不燃断熱
材はセラミック系吹付け断熱材に対し, 繰り返し後
の顕著な強度低下はみられなかった.
3.10 振動抵抗性および耐衝撃性
(1) 試験方法
本試験に供する試験体は, 屋根裏面を想定した折
板 (長さ：2200mm, 山高さ：150mm, 働き幅：500mm,
板厚：0.6mm)に, EM不燃断熱材 (基材層＋仕上げ層)
および吹付けロックウールをそれぞれ厚さ 30 およ
び 40mm となるように吹付けた. 養生後, スパン
2000mm の試験体中央に振動モーターを設置し ,
Table 7 に示す条件にて加振した. その際の被覆材
の剥離, 脱落等を確認した. 振動抵抗性の試験状況
を Fig.10 に示す.
耐衝撃性試験は, 振動抵抗性試験後の試験体を使
用した. 試験は, 重さ 50kg のサンドバッグをスパ
ン中央に落下させた. 落下高さは試験体から 100mm
位置とし, 破壊に至るまで 100mmごと上昇させた.
耐衝撃性の試験状況を Fig.11に示す.
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Table 7 Excitation condition
(加振条件)
Items
Detail
Exciting force
1kN
Output
65W
Revolution per minute
3,000rpm(50Hz)
The number of times of vibration
100,000
Fig. 10 Situation at oscillation resistance test
(振動抵抗性試験状況)
Spraying thickness：35mm
Base：RC structure(Base isolation pit，Roof，Beam)
(2) 試験結果
試験結果を Table 8 に示す. これより, EM不燃断
熱材は振動抵抗性試験において脱落は生じず, 耐衝
撃性試験においても, 高さ 500mm位置で衝撃点直下
付近に浮きおよび亀裂は生じたものの脱落は生じな
かった. 一方, 吹付けロックウールは振動抵抗性
試験において, 振動開始から 10 分後に一部浮きが
生じ, 24分後に一部脱落した. また, 耐衝撃性試験
において, 落下高さ 400 mm 位置で一部浮きが生じ,
600mm位置でほぼ全面が脱落した. 以上より, EM 不
燃断熱材は吹付ロックウールと比較して, 優れた振
動抵抗性および耐衝撃性を有していることを確認
した.
Fig. 11 Situation at impact resistance test
(耐衝撃性試験状況)
Spraying thickness：15mm
Base：Felloe deck (Roof)
Fig. 12 Example of construction
(実構造物への適用事例)
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４．実構造物における施工性検証
EM 不燃断熱材における実構造物への適用事例を
Fig.12 に示す. これまで, 種々の構造物 (最大施工
面積 7000m2 ) において,火災のリスクを低減し高い
断熱性能を有する吹付け不燃断熱材として, 実現場
での有効性を確認した.
５．まとめ
現場発泡ウレタン系に替わる吹付け不燃断熱材と
して, EM 不燃断熱材を開発し, 各種試験を実施し
た結果, 以下の知見が得られた.
・不燃認定を取得でき, かつ 0.045W/(m・K) 以下の
熱伝導率を安定的に確保していることを確認し
た.
・従来の吹付けロックウールおよび無機系断熱材と
の特性を比較した結果, 吸音性, 熱間収縮特性,
耐乾湿性, 振動抵抗性および耐衝撃性において,
同等以上の性能を有していることを確認した.
・実構造物への適用において, 現場にてその有効性
を確認した.
参考文献
1) 日経 BP. 海外特報：北京の TVCC火災「煙突効果
が火勢を増した」. 日経アーキテクチュア, 2009,
895,p.3-5.
2) 本建築学会 . 建築工事標準仕様書・同解説
JASS24 断熱工事. 2013,p.210.

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