アルミニウムの耐火性を解き明かす：データに基づくガイド

建築と安全の領域では、材料の耐火性を理解することが極めて重要です。では、アルミニウムは耐火材料なのでしょうか？データによると、アルミニウムはユニークな特性を持っていますが、その火災時の挙動は単純ではありません。アルミニウムは約660℃で溶融し、火災時の性能は合金組成や熱伝導率などの要因に左右されます。

このガイドでは、アルミの火災関連データを深く掘り下げ、高温での特性、合金の性能、複合パネルに関連するリスクを探ります。アルミニウムが他の素材と比較してどのような位置づけにあるのか興味がありますか？一緒に事実を明らかにしましょう。

アルミニウム耐火性の基礎

耐火性の定義

耐火性とは、火災に耐える、あるいは火災から保護する材料の能力を指す。これには、着火に対する抵抗力、燃え広がりの防止、高温にさらされた際の構造的完全性の維持などが含まれる。

アルミニウムの一般的な耐火特性

アルミニウムは、その耐火性が広く認められており、様々な用途、特に建築や海洋産業で好まれる材料となっています。ここでは、アルミニウムの耐火性の基本的な側面について説明します：

不燃性

ソリッドアルミニウム:アルミニウムは通常の条件下では燃焼も発火もしません。655℃から660℃の温度で溶融しますが、燃焼することはありません。この不燃性により、アルミニウムは火災の拡大に寄与しません。

アルミニウム合金:純アルミニウムと同様に、ほとんどのアルミニウム合金は不燃性です。高温で強度が低下する可能性はありますが、燃焼をサポートしないため、構造用途での火災安全性が向上します。

熱特性

高い熱伝導性:アルミニウムは熱伝導率が高いため、熱を素早く均一に放出し、周囲の素材に引火するホットスポットを防ぎます。

比熱容量:比熱容量がスチールの2倍であるアルミは、加熱に必要なエネルギーが大きいため、構造的完全性を維持し、火災時の温度上昇を遅らせることができる。

反射率:アルミニウムは、入射放射線を80～90%反射し、火災による熱吸収を低減することができる。この高い反射率により、アルミ構造物の温度上昇を遅らせ、消火対策や避難のための時間を増やすことができます。

耐スモーク・スパーク性

煙が出ない:アルミニウムは、加熱または溶解しても煙を出さないため、火災時の視界を確保し、有毒物質の危険性を低減します。

ノンスパーキング:これは、化学工場や可燃性物質の貯蔵施設など、火花が火災を引き起こす可能性のある環境では特に重要です。

火災分類基準

英国規格（BS 476）:英国規格によれば、アルミニウムは不燃性であり、火災が発生しやすい環境での使用に適しています。

ASTM規格（E136）:アルミニウムはASTM規格で定められた不燃性基準も満たしており、耐火性が確認されています。

SOLAS条約:海上における人命の安全のための国際条約では、アルミニウムは不燃材料に分類されているため、海洋建築に適しています。

用途とメリット

建設:アルミニウムはその耐火性により、建築構造物に広く使用されている。火災条件下で熱を素早く放散し、構造的完全性を維持する能力により、被覆材、屋根材、骨組みに最適です。

マリンアプリケーション:海洋環境では、アルミはその耐食性と不燃性で評価されています。火災安全性と耐用年数を高めるため、造船や海洋構造物に一般的に使用されています。

誤解と解明

火災におけるアルミの役割に関する誤解は、多くの場合、アルミそのものではなく、可燃性コアを持つアルミ複合パネル（ACP）に関わる事故から生じている。火災リスクを正確に評価するためには、無垢アルミと複合材を区別することが不可欠です。

アルミニウムの耐火性は、その不燃性、高い熱伝導率、反射率によるもので、火災安全性を必要とする用途に最適です。

高温におけるアルミニウムの熱的・機械的特性

アルミニウムの熱伝導率

アルミニウムはその高い熱伝導率で知られており、合金によって異なりますが、約130～240W/m・Kです。この特性により、アルミニウムは効率的に熱を放散することができ、構造的完全性を損なうような温度に達しにくくなります。

耐火性への影響

熱伝導率が高いため、アルミはより広い面積に熱を拡散させることができ、構造的欠陥につながる局所的なホットスポットのリスクを減らすことができます。この特性は、建築物の被覆や自動車部品など、迅速な放熱が重要な用途で特に有利です。

アルミニウムの融点

純アルミニウムの融点は660.3℃である。しかし、アルミニウム合金の融点は、その組成によって異なることがあります。AA6061やAA7075のような一般的な合金の融点は約477℃から652℃です。

火災状況における重要性

アルミニウムの融点を理解することは、火災シナリオにおけるアルミニウムの性能を評価する上で極めて重要です。アルミニウムは燃焼しませんが、融点に近づくにつれて強度が著しく低下します。このため、火災暴露中にアルミ合金が構造的完全性を失い始める温度閾値を考慮することが不可欠です。

アルミニウムの反射率と火災への影響

アルミニウムの高い反射率は90%と高く、耐火性に大きな役割を果たしています。つまり、アルミの表面は熱の多くを反射し、熱の吸収を防ぎ、素材を低温に保つことができるのです。

高反射率のメリット

• 熱吸収の低減： 熱を反射することで、アルミ構造は火災にさらされても低温を維持し、熱劣化の発生を遅らせることができる。
• 安全性の向上： 吸収される熱量が少ないということは、アルミ部品がより長い時間、強度と構造的完全性を保持できることを意味し、避難や消火活動に重要な時間を提供する。

高温下での機械的挙動

温度が上昇するにつれて、アルミニウムの降伏強度や引張強度などの機械的特性は、原子の移動度や転位の移動が増加するために劣化し、材料の変形に対する抵抗力が低下する。

高温での引張特性

例えば、AA6061合金の降伏強度は、室温で230MPaであったものが、200℃では180MPaまで低下する。同様に、引張強さと伸びも温度によって変化し、異なる用途における材料の総合的な性能に影響を与える。

高温クリープと疲労耐性

クリープとは、材料が応力下で、特に高温でゆっくりと変形することである。アルミニウム合金は、高温に長時間さらされるとクリープ挙動を示す。

クリープ変形

• 温度とストレス依存性： アルミニウム合金のクリープ速度は、温度と加えられる応力によって増加する。例えば、150℃で70MPaの応力を受けるAA6061合金は、数千時間にわたって著しいクリープ変形を起こす可能性があります。
• 構造的完全性への影響： 長期クリープは、特に高温が続く火災の起こりやすい環境では、アルミ部品の構造的完全性を損なう可能性があります。

先進高温アルミニウム合金

最近の材料科学の進歩により、高温でも優れた機械的特性を維持する高温アルミ合金が開発されました。これらの合金は、より優れた熱安定性を提供し、火災条件下での劣化を低減するように設計されています。

事例と応用

例えば、Al-MS31合金やAl-MS95合金は、高温に長時間さらされても強度を維持するため、航空宇宙用途や自動車用途に最適である。アルミニウムとアルミナ粒子などのナノスケール強化材を組み合わせたメタルマトリックス複合材は、強度と熱安定性を高め、高温構造用途に有望なソリューションを提供します。

微細構造メカニズム

アルミニウムの耐火性はその微細構造に依存する。高温では、析出硬化のような主要な強化メカニズムは、粒子の粗大化と構造の喪失により弱まります。

熱安定性の向上

• 安定したコヒーレント析出物： 高温用途向けに設計された合金は、熱にさらされても機械的特性を維持できるよう、安定した析出物を組み込んでいる。
• 合金元素： 遷移金属や希土類金属は、拡散や微細構造の劣化を遅らせて熱安定性を向上させるために添加される。

これらの熱的・機械的特性を理解することで、技術者は耐火用途におけるアルミの使用を最適化し、高温条件下での安全性と性能を確保することができます。

アルミニウム合金とその耐火性能

一般的なアルミニウム合金の組成

一般的なアルミニウム合金は、アルミニウムに銅、マグネシウム、シリコン、亜鉛、マンガンなどの他の元素を組み合わせて作られます。それぞれの合金元素は、アルミ合金に特定の特性を与えます。例えば、銅を含む2000シリーズは高強度で知られ、航空宇宙用途に理想的です。マグネシウムを主成分とする5000系合金は耐食性と溶接性に優れ、海洋構造物によく使用される。シリコンを多く含む6000系合金は、熱処理が可能で成形性に優れ、建築用途に最適です。

アルミニウム合金の火災関連挙動

溶融と強度劣化

純アルミニウムは約660℃（1220°F）で溶融するが、アルミニウム合金はもっと低い温度で機械的強度を失い始める。通常、150℃（300°F）を超えると弱くなり始め、500～600℃（932～1112°F）に近づくと強度が大幅に低下します。鋼鉄（1530°C）に比べて融点が比較的低いにもかかわらず、アルミ合金は通常の大気条件下では燃焼したり延焼したりしません。

比熱容量

アルミ合金の比熱容量は816～1050J/（kg・K）で、鋼の約2倍です。つまり、アルミ合金の温度を1度上昇させるのに必要なエネルギーは、同じ量の鋼鉄のほぼ2倍です。その結果、火災の際、アルミ合金の部品はよりゆっくりと加熱し、火災の初期段階での使用可能時間を延ばすことができます。

熱伝導率

高い熱伝導率により、アルミ合金は局所的な熱を構造全体に素早く分散させることができる。アルミ合金の熱伝導率は88～251W/(m・K)で、これは一般的な鋼の約3～6倍です。この迅速な熱分布により、ホットスポットの形成が抑制され、金属がヒートシンクとして機能し、どの部分にも熱が蓄積するのを遅らせることができます。この特性は、熱交換器、電子機器ハウジング、自動車部品など、効率的な放熱が重要な用途で特に有利である。局所的な過熱を防ぐことで、アルミ合金は構造的完全性を維持し、部品の寿命を延ばすのに役立ちます。

反射率と放射率

アルミニウム合金の表面は、入射熱放射の80-90%を反射することができ、これは鋼鉄よりも著しく高い。この高い反射率は、高温（500～600℃）や酸化した表面でも有効です。輻射熱にさらされたアルミ合金の温度上昇を大幅に遅らせることができます。さらに、アルミ合金の低放射率（0.02～0.10）は、鋼鉄に比べて熱吸収をさらに減少させ、火災の初期段階での耐火性を高めます。

不燃性および火災分類

固形アルミニウムおよびその合金は、BS 476、ASTM E136、SOLAS等の国際規格で不燃材料に分類されている。それらは、粉末状や非常に特殊な条件下（例えば、錆びた鉄金属に裸のアルミニウムがぶつかる）を除き、煙、有毒ガス、火花を発生しません。アルミニウム合金は、火災の貫通と表面火炎の広がりに関して最高の火災等級（BS 476のAAクラス）を達成しており、その優れた火災安全性を示しています。

火災におけるアルミニウム合金の強度損失に関するデータ

航空機火災のような極限状態をシミュレートした火災試験において、アルミニウム合金は測定可能なバーンスルー時間を示し、それは材料の厚さと相関していた。しかし、発火したり燃焼に寄与したりすることはありませんでした。アルミ構造物が火災にさらされた場合、技術者は150℃以上で起こる強度劣化と、融解域（500～600℃）付近で起こりうる変形を考慮しなければなりません。火災後のアルミ合金の残存構造能力の評価には、硬度や導電率の測定などの非破壊検査法が用いられることが多い。

アルミ複合材パネルに関連するリスクと緩和策

可燃性と延焼

アルミ複合板（ACP）は、2枚の薄いアルミ板を芯材に接着したものである。この芯材はポリエチレン（PE）であることが多く、非常に可燃性が高く、重大な火災リスクをもたらす。火災にさらされると、PE芯材は発火し、特に高層建築物では建物の外壁に沿って急速に延焼する可能性がある。この急速な延焼は、消火活動や避難手順を複雑にする。

主な火災リスク

• 可燃性コア材:PE、発泡ポリスチレン(EPS)、ポリウレタン(PU)のコアは容易に発火し、激しい火災伝播の原因となります。また、これらの素材は燃焼時に有毒ガスや爆発性の粒子を発生させる可能性があります。
• 熱伝導:アルミニウムは不燃性ですが、熱を効率的に伝導します。このため、パネル表面に沿って熱が伝わり、隣接する可燃物に引火することで、延焼を悪化させる可能性があります。
• キャビティ・デザイン:クラッディングと建物の壁の間にある空洞のような建築的特徴は、煙突効果を生み出し、垂直方向の延焼を加速させる可能性がある。

リスクを浮き彫りにするケーススタディ

グレンフェル・タワー火災（2017年、ロンドン）

グレンフェル・タワー火災は71人の命を奪い、甚大な物的被害をもたらした。この災害は、建築構造における耐火材料の緊急の必要性を強調した。

ラクロスのビル火災（2014年、メルボルン）

ラクロス・ビル火災は、非準拠のPEコアACPが引き起こす急速な延焼を実証した。この火災は10分以内に13階まで延焼し、国の火災安全基準を満たせなかったことが明らかになった。

その他の事件

ドバイのトーチ・タワーや北京のTVCCビルでも、可燃性コアを持つACPが火災に巻き込まれ、火災の拡大や物的損害に大きく貢献した。

その他の安全上の懸念

• 溶融アルミニウムの危険性:火災の際、固体パネルから溶融したアルミニウムは、破片の落下による深刻な安全上の危険をもたらす可能性がある。しかし、ミネラルコアを使用したACPでは、危険な破片の発生は少ない。
• 毒性:ポリエチレンの芯を燃やすと、有害な化学物質や刺激性のガスが発生する。毒性レベルは大気条件やポリエチレンの含有量によって異なる。

アルミ複合板火災リスクの軽減策

材料の選択とコンプライアンス

• 不燃性コア:延焼リスクを大幅に低減するために、EN 13501-1のA2に分類されるミネラルファイバー製コアなど、不燃性または限定可燃性のコアを持つACPを使用する。
• 火災試験基準:パネルが関連する防火試験規格（オーストラリア規格AS5113、EN13501-1など）および各国の建築基準法に適合していることを確認する。
• PEコアACPは避ける:PEコアACPは、危険性の高い用途、特にバルコニーや搬入口付近など発火源となりやすい場所での使用は避ける。

設計と施工管理

• 防火壁と障壁:延焼のための連続的な可燃性経路を防ぐため、クラッディング・システム内に防火壁と障壁を組み込む。
• キャビティ設計の最適化:延焼を促進する煙突効果を避けるため、適切な空洞設計を維持する。
• 認可された設置方法:クラッドシステムの耐火性を確保するため、適切な固定具とシーリング材を使用してください。

積極的な防火対策

• スプリンクラー・システム:特に住宅や高層ビルには、包括的な火災スプリンクラーシステムを設置し、バルコニーや危険性の高い場所まで確実にカバーする。
• 活動制限:発火の可能性を減らすため、ACP付近での危険性の高い行為（喫煙、溶接、携帯用ヒーターの使用など）を規制・実施する。

リスク管理とメンテナンス

• 監査と検査:設置されたACPの種類と耐火等級を特定し、最新の火災安全規制への準拠をチェックするために、徹底的な監査と検査を実施する。
• 専門的リスク評価:火災リスクを評価し、既存の防火対策の妥当性を評価し、改善策や管理戦略を推奨するために、専門のリスクエンジニアを雇用する。
• 定期メンテナンス:火災の安全性を損なう可能性のある損傷や劣化を発見し、是正するために、定期的なメンテナンスと監視を実施する。

新たなテクノロジーとイノベーション

• 難燃性コア材:膨張性黒鉛複合材料のような難燃性コア材料に関する研究は、ACPの難燃性を向上させる将来的な解決策の可能性を提供する。
• ミネラルコアACP:熱伝導率が低く、耐火性に優れたミネラルコアACPは、新築や改築に適している。

耐火アルミクラッド製品の用途

住宅

耐火アルミニウムクラッディングは、住宅、特に高層アパートや集合住宅で一般的に使用されています。その主な利点は、着火に抵抗して延焼を遅らせ、避難や緊急対応に重要な時間を提供する一方で、火災発生時および火災発生後の建物の完全性を確保するために構造上の損傷を最小限に抑える能力です。

商業・工業用構造物

商業施設や産業施設では、アルミクラッディングはその耐火性、耐久性、汎用性の高いデザインで高く評価されています。複合オフィスビル、小売センター、工業施設では、安全性とデザイン性の両方の要件を満たすためにアルミ複合材（ACM）パネルが利用されています。多くの場合、ミネラルを充填したコアを持つ耐火性ACMパネルは、強力な防火性能と、石材、木材、その他の金属などの素材を模したさまざまな仕上げを備えており、建築家は防火安全性を犠牲にすることなく設計目標を達成することができます。

公共インフラとハイリスク・ゾーン

病院、学校、交通の要所などの公共建築物は、防火アルミニウムクラッドの使用から大きな恩恵を受けています。このような建築物では、居住者の密度が高く、重要なサービスが提供されることが多いため、火災安全性が最も重要になります。ASTM E84、NFPA 285、EN 13501-1などの規格を満たすことで、これらの建物は火災の危険性から確実に保護されます。

新築および修復用クラッドシステム

防火アルミクラッドシステムは、新築プロジェクトにも既存建物の改修にも適しています。新築の場合、これらのシステムは縦にも横にも設置できるため、設計や用途に柔軟性があります。改修プロジェクトでは、耐火クラッディングにアップグレードすることで、建物の安全性を大幅に向上させることができます。このような用途では、BS EN 13501-1でA2-s1 d0に分類されるようなA2耐火等級の製品が一般的に使用され、高レベルの耐火性を確保しています。

耐火性以外の利点

• 耐久性と寿命： アルミニウムクラッディングは、腐食、風化、一般的な磨耗に対して高い耐性を持つため、頻繁にメンテナンスを行わなくても長期的な性能と安全性を確保することができます。
• デザインの柔軟性： 多くの色、テクスチャー、仕上げがある防火安全アルミパネルは、建築家が厳しい防火安全基準を維持しながら、デザインビジョンを達成することを可能にします。
• 軽量で製造が容易： その剛性にもかかわらず、アルミ複合パネルは軽量で、現場での加工やカスタマイズが容易なため、設置プロセスが簡素化され、コンプライアンスと品質の確保が軽減されます。

防火アルミニウムクラッドの効果を確実にするためには、公認の防火性能基準に従って厳格に試験され、認定された製品を選択することが極めて重要です。ASTM E84、NFPA 285、ISO 1182、EN 13501-1などの認証は、材料が延焼性、燃焼性、発煙性に関して必要な基準を満たしていることを保証します。信頼できるメーカーやサプライヤーと協力することは、建物に設置される被覆システムが一貫して信頼できる防火性能を発揮することを保証するために不可欠です。

火災安全性におけるアルミニウムと他の建築材料の比較

耐火性と燃焼性

アルミニウムは不燃材料に分類され、発火したり延焼の原因となったりしません。この性質は、酸素との反応を防ぐ天然の酸化皮膜に由来します。対照的に、木材は可燃性が高く、容易に発火し、延焼に大きく寄与します。スチールはアルミと同様に不燃性ですが、その火災性能に影響する熱特性が異なります。HDPEのような可燃性ポリマーをコアとするアルミ複合パネル（ACP）は、アルミそのものが原因ではないものの、顕著な火災事故を引き起こしている。

熱伝導率と熱管理

アルミニウムの熱伝導率は、通常の鋼鉄の3～6倍、ステンレス鋼の10～17倍です。この高い伝導性により、アルミニウムは熱を素早く伝導し、熱源から分散させることができ、隣接する材料を発火させる可能性のある局所的なホットスポットを減らすことができます。その結果、アルミはヒートシンクとして機能し、溶融温度に達する速度を遅くし、火災時にアルミと隣接する材料の両方を長時間保護します。それに比べ、スチールは融点が高いにもかかわらず、加熱にムラがあり、局所的に長く熱を保持するため、構造的な弱体化を促進する可能性がある。木材やポリマー系素材は熱伝導率が低いため、表面の急速な加熱と燃焼につながります。

比熱容量と反射率

アルミの比熱容量は816～1050J/(kg-K)で、鋼の約2倍です。この高い比熱容量は、アルミが単位質量当たりの温度を上げるのに必要なエネルギーがより大きいことを意味し、火災暴露中の加熱を遅らせ、耐火性を高めることに貢献します。さらに、アルミは反射率が非常に高く、放射熱の80-90%を反射し、スチールよりもはるかに高い反射率を示します。この反射率は熱吸収を抑え、温度上昇をさらに遅らせる。木材やポリマー複合材には、このレベルの反射率や比熱容量がないため、着火や急速な燃焼に弱くなります。

火災の挙動と安全性

燃焼中に有害なガスが発生し、二次発火の危険性がある多くのポリマーや処理木材とは異なり、アルミは加熱しても煙や有毒ガスを放出しません。さらに、アルミニウムは、いくつかの金属とは異なり、炎や衝撃を受けても火花を発生させないため、二次発火の危険性も低減します。アルミニウムの天然の酸化皮膜は腐食を防ぎ、長期間の使用や火災時の構造的完全性を維持します。

実践的防火アプリケーション

アルミは、防火パーティション、防火ドア、排煙窓に広く使用されています。例えば、アルミフレームの排煙窓は、煙や熱を効果的に排出するために開口部を大きくすることができ、避難の安全性を向上させます。アルミクラッドは、難燃コーティングや耐火コアと組み合わせることで、ASTM E136、BS 476、EN45545、NFPA 130などの厳しい防火安全規格に適合します。軽量であるため構造荷重が軽減され、地震地帯や火災時の材料応力軽減に役立ちます。

制限と考慮事項

アルミ合金は150°C（300°F）以上の温度で強度が低下し始めますが、これは鋼鉄に比べると比較的低い温度です。にもかかわらず、その熱特性により、アルミ構造物は火災時に予想されるよりも長く機能的完全性を維持することができます。アルミの融点は660℃であるため、アルミ部品は長時間の激しい火災にさらされると構造的に破損する可能性があります。したがって、保護コーティング、複合パネルの耐火性コア、または他の防火システムとの統合を用いて、この制限を考慮した設計を行う必要があります。さらに、アルミニウムの粉末や粉塵は可燃性である可能性がありますが、建築物中の固形アルミニウムは火災の危険性はありません。アルミ複合パネルに関連する火災リスクは、主にその可燃性ポリマーコアに関連するものであり、アルミスキン自体に関連するものではない。

新しい耐火アルミ製品とコーティング

耐火アルミ新製品紹介

リスクの高い環境では、最新の耐火性アルミ製品が、構造物の安全性と耐久性を高める上で極めて重要です。これらの新製品は、アルミ本来の軽量で汎用性の高い特性を維持しながら、卓越した耐火性を提供するよう設計されています。

耐火性アルミニウムコーティングの革新

シカガード-831高度浸透性コーティング

Sikagard-831は、無溶剤の2液型変性エポキシ系発煙性塗料です。アルミニウムやスチールの内外面に使用できます。このコーティングは高い耐久性を備え、EN45545やNFPA130などの規格に適合する防食性と防火性を兼ね備えています。このコーティングは、下塗りや上塗りなしでブラスト洗浄した鋼鉄表面に直接塗布することができ、1回の塗布で最大4mmの乾燥膜厚を実現します。機械的衝撃や損傷に強く、硬化が早いため、24時間以内に取り扱いや輸送が可能です。

アルポリック耐火パネル

ALPOLIC/frパネルは、ミネラル充填熱可塑性樹脂コアにラミネートされた2枚の薄いアルミシートで構成されています。優れた耐火性を備え、IBCに登録されているため、世界のさまざまな防火基準に適合しています。このパネルは、その高度な耐火性により、高層ビルの外装被覆に最適です。標準パネルと同様に簡単に加工でき、幅広い仕上げが可能なため、カーテンウォール・ファサード、雨よけシステム、建築用クラッドに最適です。

コンテゴPFB：多目的難燃性塗料

コンテゴPFBはフルボディのラテックス塗料で、アルミニウムを含む様々な素材を保護することができる。プライマーなしで可燃性の下地にも使用できる。理想的な塗布温度は10℃～35℃（50°F～95°F）である。硬化後は、様々な環境条件下で効果的に機能する。

オメガファイヤー先進のセラミック・コーティング

オメガファイアは一液型の水性セラミック・コーティングである。1200℃までの高温に耐えることができ、熱を伝えにくく、防火壁効果を生み出します。菌やカビに強く、表面がタイトなので水分の浸透を防ぎ、金属、コンクリート、木材などさまざまな表面に適しています。

シグマサーム500：耐熱コーティング

SIGMATHERM 500は、耐熱用に設計された変性アルキドアルミニウムコーティングです。アルキド化学をベースとし、耐久性と耐熱性のある仕上がりを提供するため、熱への暴露が懸念される環境に適しています。

新製品と従来のアルミとの比較

従来のアルミは、ある程度の耐火性を持ってはいるものの、現代のハイリスク環境のハイエンド要件を満たしていない可能性があります。新しい耐火製品およびコーティングは、アルミの耐火性能を大幅に向上させます。例えば、従来のアルミは比較的高温になると強度が低下しますが、このような新しいコーティングを施すことで、火災時に構造体の完全性を維持することができます。さらに、新製品には、防錆や塗布の容易さなど、従来の無塗装アルミには通常ない付加機能が付いていることが多い。

よくある質問

以下は、よくある質問に対する回答である：

アルミニウムは耐火材料ですか？

アルミニウムは、その本質的な特性により、耐火材料と考えられている。固体のアルミニウムは、その天然の酸化皮膜が酸素との反応を防ぐため、高温でも発火や燃焼を起こしません。アルミニウムの融点は660～800℃ですが、燃焼することはありません。熱伝導率が高いため、熱を速やかに放出し、局所的な過熱の可能性を低減します。

さらに、アルミは反射率が高いため、輻射熱のかなりの部分を反射し、火災時の温度上昇を遅らせることができます。アルミの機械的特性は150℃を超えると劣化しますが、比熱と伝導率が高いため、他の材料に比べて構造的完全性を長期間維持することができます。さらに、アルミは火災に曝されても煙や有毒ガスを発生しないため、安全性が向上します。

しかし、無垢のアルミとアルミ複合パネル（ACP）を区別することは重要である。後者は、可燃性の芯材により火災の危険性があるからである。

火災時にアルミニウムは燃えたり煙を出したりしますか？

アルミニウムは、その表面に形成される保護酸化物層により、通常の条件下では燃焼しない。この層がさらなる酸化と燃焼を防ぎ、アルミニウムを耐火性にしている。非常に高温にさらされた場合、特に粉末状の場合、または酸化層が損なわれた場合、アルミニウムは発火して激しく燃焼し、煙ではなく酸化アルミニウム（Al₂O₃）を生成する可能性があります。一般的な火災条件下では、アルミニウムは煙や有毒ガスを発生しないため、耐火性が重要な様々な用途において安全性が向上します。

アルミニウムは何度で溶けたり、強度を失ったりするのですか？

多用途で広く使用されている材料であるアルミニウムは、高温にさらされると特異な性質を示す。純アルミニウムの融点は660℃（1220.58°F）です。しかし、特性が向上するため一般的に使用されるアルミ合金は、その組成によって融点が異なります。例えば、銅アルミ合金の融点は500℃～600℃（932°F～1112°F）であり、マグネシウムアルミ合金の融点は600℃～700℃（1112°F～1292°F）です。

アルミニウムは融点に近づくにつれ、強度が著しく低下する。これは、強度や硬度などの機械的特性が低下し、高温下での構造的完全性を維持できなくなることを意味する。したがって、耐火構造を設計する際には、これらの熱特性を考慮することが不可欠であり、場合によっては、より高い融点を持つアルミ合金を使用するか、耐火性を高めるための保護手段を講じる必要がある。

火災条件下でのアルミ合金の性能は？

アルミニウム合金は、その固有の特性により、火災条件下で様々な性能を発揮します。その高い熱伝導率は、熱を素早く放散させ、局所的な過熱のリスクを低減します。アルミニウム合金は反射率も高く、入射放射線を80-90%反射し、加熱プロセスを遅らせます。しかし、150℃を超えると強度が低下し始め、約500～600℃で変形する可能性があります。ほとんどのアルミニウム合金の融点は、純アルミニウムの660℃よりわずかに低い。

このような熱的制約があるにもかかわらず、アルミ合金は不燃性であり、延焼に寄与しないため、様々な構造用途に適しています。耐火性を強化するため、アルミ部品はセラミックファイバーや発煙性コーティングなどの材料で絶縁されることが多く、高温にさらされた場合でも構造的完全性を確保します。ASTMや英国規格のような試験規格は、アルミ合金の耐火性能を評価するために採用されており、火災が発生しやすい環境での信頼性を保証しています。

アルミ複合パネルにはどのような火災安全上のリスクがありますか？

アルミ複合パネル（ACP）は、主にその芯材の可燃性により、重大な火災安全上のリスクがある。アルミニウムの外層は不燃性だが、芯材は多くの場合、非常に可燃性の高いポリエチレン（PE）でできている。これは、ロンドンのグレンフェル・タワー火災やドバイのトーチ・タワー火災のような顕著な事故が証明しているように、急速な延焼を引き起こす可能性がある。

こうしたリスクを軽減するため、ACPの中には、ミネラルウールにポリエチレンを組み合わせたような難燃性のコアを組み込んだものもある。延焼に影響する要因としては、コアの可燃性、建物の高さ、居住環境、クラッドと外壁の間の空洞設計などがある。これらのリスクを効果的に管理するには、適切な施工、メンテナンス、厳格な試験と認証を含む防火安全規制の遵守が不可欠です。

耐火性アルミニウム製品の最新の進歩とは？

耐火性アルミ製品の最新の進歩は、技術革新、製造改善、先端技術との統合に重点を置いています。最新のアルミ複合パネルは、Alfrex FRのような不燃性の鉱物コアを使用し、表面処理を強化しています。アルミニウム三水和物（ATH）は、複合材料や塗料に使用される無害な難燃剤として、ますます使用されるようになっています。耐火アルミ窓は、フレームと耐火ガラスを組み合わせたものです。ナノテクノロジーで強化されたコーティングやセラミックコーティングなどの高度なコーティングは耐熱性を向上させ、噴気性コーティングは環境に優しい配合となっている。温度感応性ナノ粒子を用いたスマート防火システムは、リアルタイムのモニタリングを可能にする。これらの進歩は、持続可能性と規制遵守にも合致している。