JP2002038619A - 断熱性不燃材およびその製造方法ならびに断熱性不燃壁の施工法 - Google Patents
断熱性不燃材およびその製造方法ならびに断熱性不燃壁の施工法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 断熱性、吸音性に優れるとともに、不燃性に
優れた断熱性不燃材及びその製造方法ならびに断熱性不
燃壁の施工法を提供する。 【解決手段】 ポリイソシアネートと２個以上の活性水
素基を有する化合物とを含有する組成物と、水硬性セメ
ントと水からなるセメントスラリーと、を所定比率で混
合したものを型枠内に充填し、もしくは被施工面に塗布
して、前記組成物とセメント粒子とを一体に硬化させ
る。断熱性不燃材は、発泡ポリウレタン１と、このマト
リックス中に均一に分散された水和硬化したセメント粒
子３と、該粒子３表面に成長したエトリンジャイト針状
結晶４とから構成され、かつ針状結晶４同士が物理的結
着されることで、セメント粒子３が相互に結合されて発
泡ポリウレタン１と一体化されてなる。
優れた断熱性不燃材及びその製造方法ならびに断熱性不
燃壁の施工法を提供する。 【解決手段】 ポリイソシアネートと２個以上の活性水
素基を有する化合物とを含有する組成物と、水硬性セメ
ントと水からなるセメントスラリーと、を所定比率で混
合したものを型枠内に充填し、もしくは被施工面に塗布
して、前記組成物とセメント粒子とを一体に硬化させ
る。断熱性不燃材は、発泡ポリウレタン１と、このマト
リックス中に均一に分散された水和硬化したセメント粒
子３と、該粒子３表面に成長したエトリンジャイト針状
結晶４とから構成され、かつ針状結晶４同士が物理的結
着されることで、セメント粒子３が相互に結合されて発
泡ポリウレタン１と一体化されてなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、断熱材、吸音材
等として使用される断熱性不燃材及びその製造方法なら
びに断熱性不燃壁の施工法、特に一般建築物などの断熱
材や吸音材として好適に用いられる、断熱性不燃材及び
その製造方法ならびに断熱性不燃壁の施工法に関する。
等として使用される断熱性不燃材及びその製造方法なら
びに断熱性不燃壁の施工法、特に一般建築物などの断熱
材や吸音材として好適に用いられる、断熱性不燃材及び
その製造方法ならびに断熱性不燃壁の施工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種建築物における断熱材または
吸音材としては、ウレタンフォームやスチレンフォーム
等の有機発泡材や、水硬性セメントに配合した金属アル
ミニウム粉を発泡させた無機発泡材等が用いられてい
る。
吸音材としては、ウレタンフォームやスチレンフォーム
等の有機発泡材や、水硬性セメントに配合した金属アル
ミニウム粉を発泡させた無機発泡材等が用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術による場合、次のような問題があった。即ち、有
機発泡材は、断熱性、吸音性に優れかつ軽量であるとい
う長所がある反面、燃えやすいという欠点を有してい
る。
行技術による場合、次のような問題があった。即ち、有
機発泡材は、断熱性、吸音性に優れかつ軽量であるとい
う長所がある反面、燃えやすいという欠点を有してい
る。
【０００４】例えば、一般建築物などに断熱材や防音材
として使用される場合、その施工工程において、火花等
の着火源等により有機発泡材が燃えて火災が発生するこ
とがあり、これにより負傷者あるいは死者が発生する事
態に至ることもあることから、不燃性に優れた断熱材や
防音材の開発が強く望まれていた。
として使用される場合、その施工工程において、火花等
の着火源等により有機発泡材が燃えて火災が発生するこ
とがあり、これにより負傷者あるいは死者が発生する事
態に至ることもあることから、不燃性に優れた断熱材や
防音材の開発が強く望まれていた。
【０００５】一方、金属アルミニウム粉の発泡を利用し
た無機発泡材は、防火性は良好であるが、高倍率の発泡
を意図して金属アルミニウム粉を多量に使用すると、爆
発する恐れがありかつ急激に硬化するために、高倍率の
発泡や発泡倍率の調節が困難であるという問題点があっ
た。そのため、このような無機発泡材では、発泡倍率が
３倍程度のものしかできず、断熱性、吸音性が不十分で
あった。
た無機発泡材は、防火性は良好であるが、高倍率の発泡
を意図して金属アルミニウム粉を多量に使用すると、爆
発する恐れがありかつ急激に硬化するために、高倍率の
発泡や発泡倍率の調節が困難であるという問題点があっ
た。そのため、このような無機発泡材では、発泡倍率が
３倍程度のものしかできず、断熱性、吸音性が不十分で
あった。
【０００６】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、断熱性、吸音性に優れるととも
に、不燃性に優れた断熱性不燃材及びその製造方法なら
びに断熱性不燃壁の施工法を提供することを目的とす
る。
されたものであって、断熱性、吸音性に優れるととも
に、不燃性に優れた断熱性不燃材及びその製造方法なら
びに断熱性不燃壁の施工法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、有機発泡材の有する優れた断熱性、吸
音性と、セメント硬化体の有する優れた不燃性とを両立
させるには、両材料の微小レベルでの複合化が必要であ
るとの着想のもとに、有機発泡材とセメント硬化体の微
小レベルでの複合化を種々鋭意研究した結果、発泡ポリ
ウレタンとセメント硬化体のある特定の複合化により、
具体的には、水により発泡硬化して発泡ポリウレタンを
形成するウレタン原料と水和硬化するセメント原料と水
とを、ある特定の配合形態で配合させることにより、微
小レベルでの複合化が可能となって前記両特性の両立を
図り得ることを見出した。
に、本発明者は、有機発泡材の有する優れた断熱性、吸
音性と、セメント硬化体の有する優れた不燃性とを両立
させるには、両材料の微小レベルでの複合化が必要であ
るとの着想のもとに、有機発泡材とセメント硬化体の微
小レベルでの複合化を種々鋭意研究した結果、発泡ポリ
ウレタンとセメント硬化体のある特定の複合化により、
具体的には、水により発泡硬化して発泡ポリウレタンを
形成するウレタン原料と水和硬化するセメント原料と水
とを、ある特定の配合形態で配合させることにより、微
小レベルでの複合化が可能となって前記両特性の両立を
図り得ることを見出した。
【０００８】上記ウレタン原料及びセメント原料は、と
もに水が加えられることにより硬化するものであるが、
予め両原料を混合してから水を加える場合には、両原料
を混合した時点でセメント原料が有する若干の保有水に
よりウレタン原料の一部が硬化して発泡ポリウレタンと
なってセメント原料表面を覆ってしまうこと、更にはこ
れに水を加えても、ウレタン原料は発泡硬化するもの
の、セメント原料はその表面を前記発泡ポリウレタンに
ほとんど被覆されてしまっているので、セメント原料は
もはや水と接触することができずに、セメント原料はほ
とんど硬化せず、従って発泡ポリウレタンとセメント硬
化体が微小レベルで複合化された複合体は得られず、得
られた材料は燃えやすく不燃材料として使用し得ないも
のであり、また強度も不十分であった。
もに水が加えられることにより硬化するものであるが、
予め両原料を混合してから水を加える場合には、両原料
を混合した時点でセメント原料が有する若干の保有水に
よりウレタン原料の一部が硬化して発泡ポリウレタンと
なってセメント原料表面を覆ってしまうこと、更にはこ
れに水を加えても、ウレタン原料は発泡硬化するもの
の、セメント原料はその表面を前記発泡ポリウレタンに
ほとんど被覆されてしまっているので、セメント原料は
もはや水と接触することができずに、セメント原料はほ
とんど硬化せず、従って発泡ポリウレタンとセメント硬
化体が微小レベルで複合化された複合体は得られず、得
られた材料は燃えやすく不燃材料として使用し得ないも
のであり、また強度も不十分であった。
【０００９】また、ウレタン原料と水を先に混合する場
合には、ウレタン原料の発泡硬化の速度が速く、発泡ポ
リウレタンのマトリックスが先行して形成されてしまう
ため、もはやセメント原料を加えても両者の微小レベル
での複合化は達成し得ないものであり、得られた複合体
は、燃えやすく強度的にも弱いものであった。
合には、ウレタン原料の発泡硬化の速度が速く、発泡ポ
リウレタンのマトリックスが先行して形成されてしまう
ため、もはやセメント原料を加えても両者の微小レベル
での複合化は達成し得ないものであり、得られた複合体
は、燃えやすく強度的にも弱いものであった。
【００１０】そこで、予めセメント原料と水を先に混合
してセメント粒子表面が水で覆われた状態にあるセメン
トスラリーを形成させた後、該セメントスラリーとウレ
タン原料とを混合して、セメント原料とウレタン原料の
一体硬化を試みたところ、セメントスラリーの水により
前記ウレタン原料が発泡硬化するとともに前記セメント
が水和硬化されて、前記組成物とセメントとが微小レベ
ルで一体に複合硬化されて、優れた断熱性、吸音性と優
れた不燃性の両立が可能となるとともに、優れた強度が
得られることを見出すに至り、本発明を完成したもので
ある。
してセメント粒子表面が水で覆われた状態にあるセメン
トスラリーを形成させた後、該セメントスラリーとウレ
タン原料とを混合して、セメント原料とウレタン原料の
一体硬化を試みたところ、セメントスラリーの水により
前記ウレタン原料が発泡硬化するとともに前記セメント
が水和硬化されて、前記組成物とセメントとが微小レベ
ルで一体に複合硬化されて、優れた断熱性、吸音性と優
れた不燃性の両立が可能となるとともに、優れた強度が
得られることを見出すに至り、本発明を完成したもので
ある。
【００１１】すなわち、この発明にかかる断熱性不燃材
は、発泡ポリウレタンと、該発泡ポリウレタンのマトリ
ックス中に均一に分散された水和反応により硬化したセ
メント粒子と、前記水和反応によりセメント粒子表面に
成長したエトリンジャイト針状結晶とからなり、かつ、
前記エトリンジャイト針状結晶が前記発泡ポリウレタン
のマトリックス中に侵入するとともに、前記エトリンジ
ャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子表面に成
長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互に物理的
結着されることによりセメント粒子が相互に結合された
態様で、前記発泡ポリウレタンと一体化されていること
を特徴とするものである。
は、発泡ポリウレタンと、該発泡ポリウレタンのマトリ
ックス中に均一に分散された水和反応により硬化したセ
メント粒子と、前記水和反応によりセメント粒子表面に
成長したエトリンジャイト針状結晶とからなり、かつ、
前記エトリンジャイト針状結晶が前記発泡ポリウレタン
のマトリックス中に侵入するとともに、前記エトリンジ
ャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子表面に成
長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互に物理的
結着されることによりセメント粒子が相互に結合された
態様で、前記発泡ポリウレタンと一体化されていること
を特徴とするものである。
【００１２】このように、発泡ポリウレタンとセメント
粒子とが微小レベルで一体に複合化されているから、優
れた断熱性、吸音性と優れた不燃性が確保される。ま
た、針状結晶が発泡ポリウレタンのマトリックス中に侵
入するアンカー効果により、発泡ポリウレタンとセメン
ト粒子とが強固に一体化されて、十分な強度が付与され
る。
粒子とが微小レベルで一体に複合化されているから、優
れた断熱性、吸音性と優れた不燃性が確保される。ま
た、針状結晶が発泡ポリウレタンのマトリックス中に侵
入するアンカー効果により、発泡ポリウレタンとセメン
ト粒子とが強固に一体化されて、十分な強度が付与され
る。
【００１３】また、この発明にかかる断熱性不燃材の製
造方法は、ポリイソシアネートと分子内に２個以上の活
性水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン原料
組成物と、該組成物１００重量部に対して、水硬性セメ
ント５〜３００重量部と水１〜３００重量部とからなる
セメントスラリーと、を混合して得られる混合物を型枠
内に充填し、前記セメントスラリーの水分によって、前
記ウレタン原料組成物を発泡硬化させるとともに前記セ
メントを水和硬化させて、前記ウレタン原料組成物とセ
メントとを一体に硬化させて成形することを特徴とする
ものである。
造方法は、ポリイソシアネートと分子内に２個以上の活
性水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン原料
組成物と、該組成物１００重量部に対して、水硬性セメ
ント５〜３００重量部と水１〜３００重量部とからなる
セメントスラリーと、を混合して得られる混合物を型枠
内に充填し、前記セメントスラリーの水分によって、前
記ウレタン原料組成物を発泡硬化させるとともに前記セ
メントを水和硬化させて、前記ウレタン原料組成物とセ
メントとを一体に硬化させて成形することを特徴とする
ものである。
【００１４】セメント粒子表面が水で覆われた状態にあ
るセメントスラリーとウレタン原料組成物とを混合して
得られる混合物が用いられるから、セメントスラリーの
水分によって、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが
微小レベルで分散された状態で、ウレタン原料組成物の
発泡硬化およびセメント粒子の水和硬化が進行されて、
発泡ポリウレタンとセメントとが微小レベルで一体に複
合硬化される。
るセメントスラリーとウレタン原料組成物とを混合して
得られる混合物が用いられるから、セメントスラリーの
水分によって、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが
微小レベルで分散された状態で、ウレタン原料組成物の
発泡硬化およびセメント粒子の水和硬化が進行されて、
発泡ポリウレタンとセメントとが微小レベルで一体に複
合硬化される。
【００１５】また、この発明にかかる断熱性不燃壁の施
工法は、ポリイソシアネートと分子内に２個以上の活性
水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン原料組
成物と、該組成物１００重量部に対して、水硬性セメン
ト５〜３００重量部と水１〜３００重量部とからなるセ
メントスラリーと、を混合して混合物を得、該混合物を
壁面等の被施工面に塗布して、前記セメントスラリーの
水分によって、前記ウレタン原料組成物を発泡硬化させ
るとともに前記セメントを水和硬化させて、前記ウレタ
ン原料組成物とセメントとを一体に硬化させて、被施工
面に断熱性不燃層を形成することを特徴とするものであ
る。
工法は、ポリイソシアネートと分子内に２個以上の活性
水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン原料組
成物と、該組成物１００重量部に対して、水硬性セメン
ト５〜３００重量部と水１〜３００重量部とからなるセ
メントスラリーと、を混合して混合物を得、該混合物を
壁面等の被施工面に塗布して、前記セメントスラリーの
水分によって、前記ウレタン原料組成物を発泡硬化させ
るとともに前記セメントを水和硬化させて、前記ウレタ
ン原料組成物とセメントとを一体に硬化させて、被施工
面に断熱性不燃層を形成することを特徴とするものであ
る。
【００１６】上記同様に、ウレタン原料組成物とセメン
ト粒子とが微小レベルで分散された状態で、両者の硬化
が進行されて、発泡ポリウレタンとセメントとが微小レ
ベルで一体に複合硬化される。
ト粒子とが微小レベルで分散された状態で、両者の硬化
が進行されて、発泡ポリウレタンとセメントとが微小レ
ベルで一体に複合硬化される。
【００１７】
【発明の実施の形態】この発明における水硬性セメント
は、不燃性と機械的強度を発現させることを目的として
配合されるものである。水硬性セメントとしては、特に
限定されるものではないが、普通ポルトランドセメン
ト、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセ
メント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルト
ランドセメント、白色セメント等の最も一般的に用いら
れるポルトランドセメントの他、高炉セメント、シリカ
セメント、フライアッシュセメント等の混合セメント、
アルミナセメント、超速硬セメント、コロイドセメン
ト、油井セメント等の特殊セメント、水硬性石灰、ロー
マンセメント、天然セメントなどが挙げられる。
は、不燃性と機械的強度を発現させることを目的として
配合されるものである。水硬性セメントとしては、特に
限定されるものではないが、普通ポルトランドセメン
ト、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセ
メント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルト
ランドセメント、白色セメント等の最も一般的に用いら
れるポルトランドセメントの他、高炉セメント、シリカ
セメント、フライアッシュセメント等の混合セメント、
アルミナセメント、超速硬セメント、コロイドセメン
ト、油井セメント等の特殊セメント、水硬性石灰、ロー
マンセメント、天然セメントなどが挙げられる。
【００１８】この発明において、発泡ポリウレタンは、
ポリイソシアネートと、分子内に２個以上の活性水素基
を有する化合物とを含有してなるウレタン原料組成物
が、少なくとも水を発泡剤として発泡硬化して得られる
ものであり、このような発泡構造により優れた断熱性、
吸音性等が付与されるものである。
ポリイソシアネートと、分子内に２個以上の活性水素基
を有する化合物とを含有してなるウレタン原料組成物
が、少なくとも水を発泡剤として発泡硬化して得られる
ものであり、このような発泡構造により優れた断熱性、
吸音性等が付与されるものである。
【００１９】上記ポリイソシアネートとしては、分子内
に２個以上のイソシアネート基を有するものであれば特
に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート（Ｔ
ＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
（ポリメリックＭＤＩ）、テトラメチレンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、
イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレン
ジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添キシリレンジイソシ
アネート（水添ＸＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート（水添ＭＤＩ）等が挙げられる。これらポ
リイソシアネートは単独で使用しても良いし、２種以上
併用して使用することもできる。
に２個以上のイソシアネート基を有するものであれば特
に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート（Ｔ
ＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
（ポリメリックＭＤＩ）、テトラメチレンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、
イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレン
ジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添キシリレンジイソシ
アネート（水添ＸＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート（水添ＭＤＩ）等が挙げられる。これらポ
リイソシアネートは単独で使用しても良いし、２種以上
併用して使用することもできる。
【００２０】上記分子内に２個以上の活性水素基を有す
る化合物としては、特に限定されるものではないが、例
えばポリオール、ポリアミン等が挙げられる。
る化合物としては、特に限定されるものではないが、例
えばポリオール、ポリアミン等が挙げられる。
【００２１】中でもポリオールが好適に用いられ、この
ようなポリオールとして、特に限定されるものではない
が、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエー
テルポリオールや、ポリエステルポリオール、エチレン
グリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールあるい
はこれらの変性体、などを挙げることができる。もちろ
ん、これらポリオールは単独でも２種以上の併用でも使
用できる。
ようなポリオールとして、特に限定されるものではない
が、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエー
テルポリオールや、ポリエステルポリオール、エチレン
グリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールあるい
はこれらの変性体、などを挙げることができる。もちろ
ん、これらポリオールは単独でも２種以上の併用でも使
用できる。
【００２２】この発明において、断熱性不燃材または断
熱性不燃層を形成するための材料としては、ウレタン原
料組成物、水硬性セメント、水が必須成分であるが、前
述した理由から、水硬性セメントと水からなるセメント
スラリーを作製し、このセメントスラリーとウレタン原
料組成物を混合して得られる混合物を使用する必要があ
る。
熱性不燃層を形成するための材料としては、ウレタン原
料組成物、水硬性セメント、水が必須成分であるが、前
述した理由から、水硬性セメントと水からなるセメント
スラリーを作製し、このセメントスラリーとウレタン原
料組成物を混合して得られる混合物を使用する必要があ
る。
【００２３】この際、ウレタン原料組成物１００重量部
に対して、水硬性セメント５〜３００重量部と水１〜３
００重量部とからなるセメントスラリーを混合する必要
がある。水硬性セメントの配合量が５重量部未満では、
十分な不燃性が得られず、材料強度も低下する。一方水
硬性セメントの配合量が３００重量部を超えると、十分
な断熱性が得られない。また、水の配合量が１重量部未
満では、水硬性セメントが十分に硬化しないため、十分
な材料強度が得られず、一方３００重量部を超えると、
セメントの硬化を完了させるのに必要となる養生期間が
大きく延伸されてしまう。中でも、ウレタン原料組成物
１００重量部に対して、水硬性セメント３０〜２００重
量部と水３０〜２００重量部とからなるセメントスラリ
ーを混合するのが好ましく、より好ましくはウレタン原
料組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５０〜
１２０重量部と水５０〜１２０重量部とからなるセメン
トスラリーを混合する。
に対して、水硬性セメント５〜３００重量部と水１〜３
００重量部とからなるセメントスラリーを混合する必要
がある。水硬性セメントの配合量が５重量部未満では、
十分な不燃性が得られず、材料強度も低下する。一方水
硬性セメントの配合量が３００重量部を超えると、十分
な断熱性が得られない。また、水の配合量が１重量部未
満では、水硬性セメントが十分に硬化しないため、十分
な材料強度が得られず、一方３００重量部を超えると、
セメントの硬化を完了させるのに必要となる養生期間が
大きく延伸されてしまう。中でも、ウレタン原料組成物
１００重量部に対して、水硬性セメント３０〜２００重
量部と水３０〜２００重量部とからなるセメントスラリ
ーを混合するのが好ましく、より好ましくはウレタン原
料組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５０〜
１２０重量部と水５０〜１２０重量部とからなるセメン
トスラリーを混合する。
【００２４】しかして、上記セメントスラリーとウレタ
ン原料組成物を所定量混合して得られる混合物を型枠内
に充填すれば、セメントスラリーの水分によって、ウレ
タン原料組成物が発泡硬化するとともに、水硬性セメン
トも水和により硬化し、ウレタン原料組成物と水硬性セ
メントとを一体に硬化させることができる。この時、ウ
レタン原料組成物の硬化は、通常１０〜３０分程で完了
して、発泡ポリウレタンが得られる。一方、水硬性セメ
ントの硬化はほぼ同時に開始されるものの、その硬化が
完了するまでの養生期間は、通常２０〜４０日程度であ
る。
ン原料組成物を所定量混合して得られる混合物を型枠内
に充填すれば、セメントスラリーの水分によって、ウレ
タン原料組成物が発泡硬化するとともに、水硬性セメン
トも水和により硬化し、ウレタン原料組成物と水硬性セ
メントとを一体に硬化させることができる。この時、ウ
レタン原料組成物の硬化は、通常１０〜３０分程で完了
して、発泡ポリウレタンが得られる。一方、水硬性セメ
ントの硬化はほぼ同時に開始されるものの、その硬化が
完了するまでの養生期間は、通常２０〜４０日程度であ
る。
【００２５】このようにして得られる断熱性不燃材は、
図１に示すように、水和反応により硬化したセメント粒
子が、発泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散
されている。そして、水和反応によりセメント粒子表面
に成長したエトリンジャイト針状結晶が発泡ポリウレタ
ンのマトリックス中に突き刺さるように侵入しているか
ら、そのアンカー効果により発泡ポリウレタンとセメン
ト粒子とが強固に一体化されて、十分な強度が付与され
る。さらに、前記エトリンジャイト針状結晶の一部が近
接するセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針
状結晶の一部と相互に物理的結着されることにより、こ
れらセメント粒子が発泡ポリウレタンマトリックス中に
おいて３次元網目状に結合されているから、一段と優れ
た強度が付与されるものである。そして、このように発
泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レベルで一体に
複合化されているから、発泡ポリウレタンの有する優れ
た断熱性、吸音性と、セメント硬化体の有する優れた不
燃性の両立が可能となったものである。
図１に示すように、水和反応により硬化したセメント粒
子が、発泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散
されている。そして、水和反応によりセメント粒子表面
に成長したエトリンジャイト針状結晶が発泡ポリウレタ
ンのマトリックス中に突き刺さるように侵入しているか
ら、そのアンカー効果により発泡ポリウレタンとセメン
ト粒子とが強固に一体化されて、十分な強度が付与され
る。さらに、前記エトリンジャイト針状結晶の一部が近
接するセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針
状結晶の一部と相互に物理的結着されることにより、こ
れらセメント粒子が発泡ポリウレタンマトリックス中に
おいて３次元網目状に結合されているから、一段と優れ
た強度が付与されるものである。そして、このように発
泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レベルで一体に
複合化されているから、発泡ポリウレタンの有する優れ
た断熱性、吸音性と、セメント硬化体の有する優れた不
燃性の両立が可能となったものである。
【００２６】また、断熱性不燃壁の施工に際しては、前
記同様のセメントスラリーとウレタン原料組成物を所定
量混合して得られる混合物を、壁面等の被施工面に塗布
し、硬化させて被施工面に断熱性不燃層を形成すれば良
い。前記同様に、セメントスラリーの水分によって、ウ
レタン原料組成物と水硬性セメントとを一体に硬化させ
ることができ、得られる断熱性不燃壁は、発泡ポリウレ
タンとセメント粒子とが微小レベルで一体に複合化され
ているので、優れた断熱性、吸音性が得られるととも
に、優れた不燃性が得られる。加えて、材料強度にも優
れる。
記同様のセメントスラリーとウレタン原料組成物を所定
量混合して得られる混合物を、壁面等の被施工面に塗布
し、硬化させて被施工面に断熱性不燃層を形成すれば良
い。前記同様に、セメントスラリーの水分によって、ウ
レタン原料組成物と水硬性セメントとを一体に硬化させ
ることができ、得られる断熱性不燃壁は、発泡ポリウレ
タンとセメント粒子とが微小レベルで一体に複合化され
ているので、優れた断熱性、吸音性が得られるととも
に、優れた不燃性が得られる。加えて、材料強度にも優
れる。
【００２７】上記において、ウレタン原料組成物とセメ
ントスラリーとをノズル先端から混合させながら噴射し
て被施工面に吹き付けるのが望ましい。これにより、別
工程でウレタン原料組成物とセメントスラリーとを混合
する必要がなくなるから、工程数削減による製造コスト
の低減を図ることができるのみならず、ノズル先端から
混合させながら噴射するので、短時間で極めて均質に混
合することができ、さらにはノズル先端から噴射して被
施工面に吹き付けるので、施工時間を大幅に短縮するこ
とができる。
ントスラリーとをノズル先端から混合させながら噴射し
て被施工面に吹き付けるのが望ましい。これにより、別
工程でウレタン原料組成物とセメントスラリーとを混合
する必要がなくなるから、工程数削減による製造コスト
の低減を図ることができるのみならず、ノズル先端から
混合させながら噴射するので、短時間で極めて均質に混
合することができ、さらにはノズル先端から噴射して被
施工面に吹き付けるので、施工時間を大幅に短縮するこ
とができる。
【００２８】なお、この発明の製造方法および施工法に
おいて、ウレタン原料組成物とセメントスラリーとを混
合して得られる混合物には、ウレタン原料組成物の発泡
硬化反応およびセメントの水和硬化反応を阻害しない範
囲で、各種添加剤を適宜配合することができる。また、
この発明の断熱性不燃材には、諸性質の向上を目的とし
て、断熱性不燃材の特性を阻害しない範囲で、各種添加
剤を含有させることもできる。
おいて、ウレタン原料組成物とセメントスラリーとを混
合して得られる混合物には、ウレタン原料組成物の発泡
硬化反応およびセメントの水和硬化反応を阻害しない範
囲で、各種添加剤を適宜配合することができる。また、
この発明の断熱性不燃材には、諸性質の向上を目的とし
て、断熱性不燃材の特性を阻害しない範囲で、各種添加
剤を含有させることもできる。
【００２９】この発明の断熱性不燃材および断熱性不燃
壁は、一般建築物などの断熱材や吸音材として好適に使
用できるが、使用形態は特に限定されるものではない。
更に、この発明は、断熱材や吸音材に限らず、軽量構造
材等としても構成することができる。
壁は、一般建築物などの断熱材や吸音材として好適に使
用できるが、使用形態は特に限定されるものではない。
更に、この発明は、断熱材や吸音材に限らず、軽量構造
材等としても構成することができる。
【００３０】
【実施例】次に、この発明の具体的実施例について説明
する。
する。
【００３１】＜使用材料＞ ウレタン原料組成物…ジフェニルメタンジイソシアネー
トとポリプロピレングリコールの等モル混合物 水硬性セメント…ポルトランドセメント 水 ＜実施例１＞ポルトランドセメント６０重量部と水４０
重量部とを混合してセメントスラリーを得た。このセメ
ントスラリーと上記ウレタン原料組成物とをノズル先端
から重量混合比１００：１００で混合させながら噴射し
て建築物の壁面に吹き付けて硬化させ、該壁面に断熱性
不燃層を形成した。
トとポリプロピレングリコールの等モル混合物 水硬性セメント…ポルトランドセメント 水 ＜実施例１＞ポルトランドセメント６０重量部と水４０
重量部とを混合してセメントスラリーを得た。このセメ
ントスラリーと上記ウレタン原料組成物とをノズル先端
から重量混合比１００：１００で混合させながら噴射し
て建築物の壁面に吹き付けて硬化させ、該壁面に断熱性
不燃層を形成した。
【００３２】＜実施例２＞ポルトランドセメント１０重
量部と水５重量部とを混合してセメントスラリーを得
た。このセメントスラリーと上記ウレタン原料組成物と
をノズル先端から重量混合比１５：１００で混合させな
がら噴射して建築物の壁面に吹き付けて硬化させ、該壁
面表面に断熱性不燃層を形成した。
量部と水５重量部とを混合してセメントスラリーを得
た。このセメントスラリーと上記ウレタン原料組成物と
をノズル先端から重量混合比１５：１００で混合させな
がら噴射して建築物の壁面に吹き付けて硬化させ、該壁
面表面に断熱性不燃層を形成した。
【００３３】＜実施例３＞ポルトランドセメント２５０
重量部と水２９０重量部とを混合してセメントスラリー
５４０重量部を得た。このセメントスラリー５４０重量
部と上記ウレタン原料組成物１００重量部とを混合して
得られる混合物を型枠内に充填した。充填後養生させる
ことにより、前記混合物を完全に硬化させ、所定形状の
断熱性不燃材を得た。
重量部と水２９０重量部とを混合してセメントスラリー
５４０重量部を得た。このセメントスラリー５４０重量
部と上記ウレタン原料組成物１００重量部とを混合して
得られる混合物を型枠内に充填した。充填後養生させる
ことにより、前記混合物を完全に硬化させ、所定形状の
断熱性不燃材を得た。
【００３４】＜実施例４＞ポルトランドセメント９０重
量部と水６０重量部とを混合してセメントスラリー１５
０重量部を得た。このセメントスラリー１５０重量部と
上記ウレタン原料組成物１００重量部とを混合して得ら
れる混合物を型枠内に充填した。充填後養生させること
により、前記混合物を完全に硬化させ、所定形状の断熱
性不燃材を得た。
量部と水６０重量部とを混合してセメントスラリー１５
０重量部を得た。このセメントスラリー１５０重量部と
上記ウレタン原料組成物１００重量部とを混合して得ら
れる混合物を型枠内に充填した。充填後養生させること
により、前記混合物を完全に硬化させ、所定形状の断熱
性不燃材を得た。
【００３５】＜比較例１＞表１に示す割合で材料を混合
した以外は、実施例１と同様にして建築物の壁面に断熱
性不燃層を形成した。
した以外は、実施例１と同様にして建築物の壁面に断熱
性不燃層を形成した。
【００３６】＜比較例２＞表１に示す割合で材料を混合
した以外は、実施例３と同様にして断熱性不燃材を得
た。
した以外は、実施例３と同様にして断熱性不燃材を得
た。
【００３７】＜比較例３＞予めウレタン原料組成物１０
０重量部とポルトランドセメント９０重量部とを混合
し、これに水６０重量部を混合して得られる混合物を型
枠内に充填した。充填後養生させることにより、前記混
合物を完全に硬化させ、所定形状の断熱性不燃材を得
た。
０重量部とポルトランドセメント９０重量部とを混合
し、これに水６０重量部を混合して得られる混合物を型
枠内に充填した。充填後養生させることにより、前記混
合物を完全に硬化させ、所定形状の断熱性不燃材を得
た。
【００３８】＜比較例４＞上記ウレタン原料組成物１０
０重量部と水１０重量部とを混合して型枠内に充填し、
発泡硬化させて所定形状の発泡ポリウレタンを得た。
０重量部と水１０重量部とを混合して型枠内に充填し、
発泡硬化させて所定形状の発泡ポリウレタンを得た。
【００３９】＜試験方法および評価方法＞上記のように
作製された各材料（不燃材及び不燃層）に対し、下記に
示す不燃性試験法、熱伝導率測定方法、圧縮強度試験
法、比重試験法に準拠して評価を行った。その結果を表
１に示す。
作製された各材料（不燃材及び不燃層）に対し、下記に
示す不燃性試験法、熱伝導率測定方法、圧縮強度試験
法、比重試験法に準拠して評価を行った。その結果を表
１に示す。
【００４０】Ａ．不燃性試験法 ＪＩＳ Ａ１３２１−１９７５に記載の方法に基づき、
各材料について基材試験、表面試験を行い、両試験共に
合格と評価されるものを「合格」とし、どちらか一方又
は両方が不合格と評価されるものを「不合格」とした。
建築基準法において、「不燃材料」は、上記基材試験、
表面試験を行い、それぞれの試験に合格したもの、と規
定されているから、本実施例で「合格」と評価されるも
のは、建築基準法で規定される「不燃材料」となるもの
である。なお、表中においては合格を「○」、不合格を
「×」と表記した。
各材料について基材試験、表面試験を行い、両試験共に
合格と評価されるものを「合格」とし、どちらか一方又
は両方が不合格と評価されるものを「不合格」とした。
建築基準法において、「不燃材料」は、上記基材試験、
表面試験を行い、それぞれの試験に合格したもの、と規
定されているから、本実施例で「合格」と評価されるも
のは、建築基準法で規定される「不燃材料」となるもの
である。なお、表中においては合格を「○」、不合格を
「×」と表記した。
【００４１】Ｂ．熱伝導率測定方法 ＪＩＳ Ａ１４１３−１９７７に記載の方法に基づき、
各材料について熱伝導率を測定した。
各材料について熱伝導率を測定した。
【００４２】Ｃ．圧縮強度試験法 ＪＩＳ Ｋ７２２０−１９９５に準拠して、各材料につ
いて圧縮試験を行い、圧縮強度を測定し、圧縮強度が１
０ｋｇｆ／ｃｍ2以上であるものを「合格」とし、圧縮
強度が８ｋｇｆ／ｃｍ2以上１０ｋｇｆ／ｃｍ2未満であ
るものを「準不合格」とし、圧縮強度が８ｋｇｆ／ｃｍ
2未満であるものを「不合格」とした。「合格」と判定
されるものを良とした。なお表中においては合格を
「○」、準不合格を「△」、不合格を「×」と表記し
た。
いて圧縮試験を行い、圧縮強度を測定し、圧縮強度が１
０ｋｇｆ／ｃｍ2以上であるものを「合格」とし、圧縮
強度が８ｋｇｆ／ｃｍ2以上１０ｋｇｆ／ｃｍ2未満であ
るものを「準不合格」とし、圧縮強度が８ｋｇｆ／ｃｍ
2未満であるものを「不合格」とした。「合格」と判定
されるものを良とした。なお表中においては合格を
「○」、準不合格を「△」、不合格を「×」と表記し
た。
【００４３】Ｄ．比重試験法 １００ｍｍ（縦）×１００ｍｍ（横）×５ｍｍ（厚さ）
のシートを試験片とし、この試験片の重量を測定した。
重量（ｇ）÷体積（ｃｍ3）により比重を求めた（厳密
には４℃の水の密度は０．９９９９７３ｇ／ｃｍ3であ
るが、実質的に１ｇ／ｃｍ3であるとして計算した）。
のシートを試験片とし、この試験片の重量を測定した。
重量（ｇ）÷体積（ｃｍ3）により比重を求めた（厳密
には４℃の水の密度は０．９９９９７３ｇ／ｃｍ3であ
るが、実質的に１ｇ／ｃｍ3であるとして計算した）。
【００４４】
【表１】
【００４５】＜評価結果＞表１の結果から明らかなよう
に、この発明にかかる施工法で施工された実施例１、２
の断熱性不燃壁の断熱性不燃層、及びこの発明の実施例
３、４の断熱性不燃材は、いずれも不燃性に優れるのみ
ならず、熱伝導率が低くて、優れた断熱性能を具備して
いることを確認し得た。また、これらは軽量である上
に、十分な圧縮強度を有しており、強度面においても優
れている。
に、この発明にかかる施工法で施工された実施例１、２
の断熱性不燃壁の断熱性不燃層、及びこの発明の実施例
３、４の断熱性不燃材は、いずれも不燃性に優れるのみ
ならず、熱伝導率が低くて、優れた断熱性能を具備して
いることを確認し得た。また、これらは軽量である上
に、十分な圧縮強度を有しており、強度面においても優
れている。
【００４６】これに対し、この発明の範囲を逸脱する比
較例１〜３はいずれも、不燃性か断熱性のどちらか一方
に問題があり、両性能を両立し得ないものであった。ま
た、比較例４の発泡ポリウレタンのみからなるもので
は、断熱性に優れるものの、不燃性に劣っている。
較例１〜３はいずれも、不燃性か断熱性のどちらか一方
に問題があり、両性能を両立し得ないものであった。ま
た、比較例４の発泡ポリウレタンのみからなるもので
は、断熱性に優れるものの、不燃性に劣っている。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる断熱性
不燃材は、水和反応により硬化したセメント粒子が、発
泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散されてい
るのであるが、この水和反応によりセメント粒子表面に
成長したエトリンジャイト針状結晶が発泡ポリウレタン
のマトリックス中に侵入しているから、そのアンカー効
果により発泡ポリウレタンとセメント粒子とが強固に一
体化されて、十分な強度が付与される。さらに、前記エ
トリンジャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子
表面に成長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互
に物理的結着されて、これらセメント粒子が発泡ポリウ
レタンマトリックス中において３次元網目状に結合され
ているから、一段と優れた強度が付与される。そして、
このように発泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レ
ベルで一体に複合化されているから、セメント硬化体固
有の優れた不燃性により、複合材料として優れた不燃性
が確保されるとともに、発泡ポリウレタンの有する優れ
た断熱性、吸音性がそのまま維持されるものであるか
ら、この材料に優れた断熱性、吸音性と、優れた不燃性
を両立させて付与することができる。更に、この断熱性
不燃材は軽量であるから、例えば建築物などの軽量構造
材として使用することもできる。
不燃材は、水和反応により硬化したセメント粒子が、発
泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散されてい
るのであるが、この水和反応によりセメント粒子表面に
成長したエトリンジャイト針状結晶が発泡ポリウレタン
のマトリックス中に侵入しているから、そのアンカー効
果により発泡ポリウレタンとセメント粒子とが強固に一
体化されて、十分な強度が付与される。さらに、前記エ
トリンジャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子
表面に成長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互
に物理的結着されて、これらセメント粒子が発泡ポリウ
レタンマトリックス中において３次元網目状に結合され
ているから、一段と優れた強度が付与される。そして、
このように発泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レ
ベルで一体に複合化されているから、セメント硬化体固
有の優れた不燃性により、複合材料として優れた不燃性
が確保されるとともに、発泡ポリウレタンの有する優れ
た断熱性、吸音性がそのまま維持されるものであるか
ら、この材料に優れた断熱性、吸音性と、優れた不燃性
を両立させて付与することができる。更に、この断熱性
不燃材は軽量であるから、例えば建築物などの軽量構造
材として使用することもできる。
【００４８】また、この発明の断熱性不燃材の製造方法
は、セメント粒子表面が水で覆われた状態にあるセメン
トスラリーとウレタン原料組成物とを混合して得られる
混合物を用いるから、セメントスラリーの水分によっ
て、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが微小レベル
で分散された状態で、ウレタン原料組成物の発泡硬化お
よびセメント粒子の水和硬化を進行させることができ、
従って発泡ポリウレタンとセメントとが微小レベルで一
体に複合硬化され、断熱性、吸音性に優れるのみなら
ず、不燃性にも優れた材料を提供することができる。
は、セメント粒子表面が水で覆われた状態にあるセメン
トスラリーとウレタン原料組成物とを混合して得られる
混合物を用いるから、セメントスラリーの水分によっ
て、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが微小レベル
で分散された状態で、ウレタン原料組成物の発泡硬化お
よびセメント粒子の水和硬化を進行させることができ、
従って発泡ポリウレタンとセメントとが微小レベルで一
体に複合硬化され、断熱性、吸音性に優れるのみなら
ず、不燃性にも優れた材料を提供することができる。
【００４９】また、この発明の断熱性不燃壁の施工法
は、上記と同様に、ウレタン原料組成物とセメント粒子
とが微小レベルで分散された状態で、両者の硬化を進行
させることができるから、発泡ポリウレタンとセメント
とを微小レベルで一体に複合硬化させることができ、断
熱性、吸音性に優れるのみならず、不燃性にも優れた断
熱性不燃壁を施工することができる。
は、上記と同様に、ウレタン原料組成物とセメント粒子
とが微小レベルで分散された状態で、両者の硬化を進行
させることができるから、発泡ポリウレタンとセメント
とを微小レベルで一体に複合硬化させることができ、断
熱性、吸音性に優れるのみならず、不燃性にも優れた断
熱性不燃壁を施工することができる。
【００５０】上記において、ウレタン原料組成物とセメ
ントスラリーとをノズル先端から混合させながら噴射し
て被施工面に吹き付ける場合には、別工程でウレタン原
料組成物とセメントスラリーとを混合する必要がなくな
るから、工程数削減によるコストの低減を図ることがで
きる。
ントスラリーとをノズル先端から混合させながら噴射し
て被施工面に吹き付ける場合には、別工程でウレタン原
料組成物とセメントスラリーとを混合する必要がなくな
るから、工程数削減によるコストの低減を図ることがで
きる。
【図１】この発明の一実施形態にかかる断熱性不燃材の
微細構造を拡大して模式的に示す断面図である。
微細構造を拡大して模式的に示す断面図である。
１…発泡ポリウレタン ２…気泡 ３…セメント粒子 ４…エトリンジャイト針状結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） //(Ｃ０４Ｂ 26/16 (Ｃ０４Ｂ 26/16 14:38） 14:38） Ｚ (Ｃ０４Ｂ 28/02 (Ｃ０４Ｂ 28/02 24:28） 24:28） Ｚ 111:28 111:28 111:40 111:40 111:52 111:52
Claims (4)
- 【請求項１】 発泡ポリウレタンと、 該発泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散され
た水和反応により硬化したセメント粒子と、 前記水和反応によりセメント粒子表面に成長したエトリ
ンジャイト針状結晶とからなり、 かつ、前記エトリンジャイト針状結晶が前記発泡ポリウ
レタンのマトリックス中に侵入するとともに、前記エト
リンジャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子表
面に成長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互に
物理的結着されることによりセメント粒子が相互に結合
された態様で、前記発泡ポリウレタンと一体化されてい
ることを特徴とする断熱性不燃材。 - 【請求項２】 ポリイソシアネートと分子内に２個以上
の活性水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン
原料組成物と、 該組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５〜３
００重量部と水１〜３００重量部とからなるセメントス
ラリーと、 を混合して得られる混合物を型枠内に充填し、前記セメ
ントスラリーの水分によって、前記ウレタン原料組成物
を発泡硬化させるとともに前記セメントを水和硬化させ
て、前記ウレタン原料組成物とセメントとを一体に硬化
させて成形することを特徴とする断熱性不燃材の製造方
法。 - 【請求項３】 ポリイソシアネートと分子内に２個以上
の活性水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン
原料組成物と、 該組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５〜３
００重量部と水１〜３００重量部とからなるセメントス
ラリーと、 を混合して混合物を得、該混合物を壁面等の被施工面に
塗布して、前記セメントスラリーの水分によって、前記
ウレタン原料組成物を発泡硬化させるとともに前記セメ
ントを水和硬化させて、前記ウレタン原料組成物とセメ
ントとを一体に硬化させて、被施工面に断熱性不燃層を
形成することを特徴とする断熱性不燃壁の施工法。 - 【請求項４】 前記ウレタン原料組成物と前記セメント
スラリーとをノズル先端から混合させながら噴射して被
施工面に吹き付ける請求項３に記載の断熱性不燃壁の施
工法。
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|---|---|---|---|
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| JP2018104601A (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | コベストロ、ドイチュラント、アクチエンゲゼルシャフトＣｏｖｅｓｔｒｏ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ Ａｇ | 無黄変セメント系ポリウレタン発泡複合体及びその製造方法 |
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| JP2016056077A (ja) * | 2014-09-12 | 2016-04-21 | 住化コベストロウレタン株式会社 | セメント系ポリウレタン発泡複合体及びその製造方法 |
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