JP2002226250A - 断熱材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウレタンフォームに匹敵する断熱性を有すると
ともに、ウレタンフォームのもつ欠点の少なくとも１つ
が改善された新規な材料を提供する。 【解決手段】セメント１００重量部、発泡有機樹脂粉粒
体４０重量部以上、有機バインダー１〜５０重量部を含
有することを特徴とする断熱材組成物に係る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱性が要求され
る部位に適用可能な断熱材組成物に関する。

【０００２】

【従来技術】建築構造物等の建設現場において、吹き付
け塗工によって断熱層を形成させるための材料として
は、ウレタンフォーム、フェノールフォーム。セルロー
スファイバー、ロックウール等が用いられている。この
中でも、以下の特徴を有する点でウレタンフォームが頻
繁に用いられている。

【０００３】第一に、その熱伝導率が約０．０２ｋｃａ
ｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、断熱性に優れている。第二
に、形状が複雑な部位にも適用でき、シームレスな仕上
がりが得られる。第三に、比較的低コストで施工するこ
とができる。

【０００４】しかしながら、ウレタンフォームでは、次
のような欠点があり、これらを改善する必要がある。

【０００５】第一に、火炎に弱い。いったんウレタンフ
ォームに着火した場合は、瞬時に燃え広がる現象（いわ
ゆる爆燃）が生じるおそれがある。爆燃が発生すれば、
消火が困難な状態になり、深刻な事態を招く。

【０００６】第二に、経時的に断熱性能が低下する。こ
れは、ウレタンフォームの気泡内のフロン化合物（発泡
剤として使用されるもの）が経時的に空気に置換された
り、気泡内で結露が発生することによる。

【０００７】第三に、ウレタンフォームを構成する組成
物が有害性物質（溶剤、フロン化合物等）を含むため、
吹き付け施工時に周辺環境を汚染するおそれがある。

【０００８】第四に、ウレタンフォームの形成には、二
液タイプの原料が使用されるため、専用の吹付機器（先
端混合型の吹付機器）が必要とされる。

【０００９】第五に、ウレタンフォームの形成では、厚
み管理が困難である。ウレタンフォームは、吹き付け時
に混合された２種の液剤が被塗物に被着した後に両者が
反応して発泡することによって形成される。このため、
被着量、発泡度合等によって厚みにバラツキが生じやす
くなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、ウレタン
フォームの代替品として、断熱材としてセメントに発泡
スチロール片を混合した組成物が提案されている（特開
昭５９−３０７５５号、特開昭６３−１１５８６号公
報、特開２０００−１６８８２号公報等）。

【００１１】しかしながら、これらの断熱材では、その
熱伝導率が０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃を超えるも
のであり、断熱性が不十分である。この点において、ウ
レタンフォームの代替品として用いるには、さらなる改
善が必要とされる。

【００１２】従って、本発明の主な目的は、ウレタンフ
ォームに匹敵する断熱性を有するとともに、ウレタンフ
ォームのもつ欠点の少なくとも１つが改善された新規な
材料を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる従来
技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、
特定組成をもつ材料が上記目的を達成できることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【００１４】すなわち、本発明は、下記の断熱材組成物
に係るものである。

【００１５】１．セメント１００重量部、発泡有機樹脂
粉粒体４０重量部以上、有機バインダー（水溶性高分子
を除く。）１〜５０重量部を含有することを特徴とする
断熱材組成物。

【００１６】２．発泡有機樹脂粉粒体の含有量がセメン
ト１００重量部に対して５０〜７０重量部である上記項
１記載の断熱材組成物。

【００１７】３．発泡有機樹脂粉粒体のかさ密度が０．
０８ｇ／ｃｍ³以下である上記項１又は２に記載の断熱
材組成物。

【００１８】４．発泡有機樹脂粉粒体が発泡スチロール
粉粒体である上記項１〜３のいずれかに記載の断熱材組
成物。

【００１９】５．さらに水溶性高分子を含む上記項１〜
４のいずれかに記載の断熱材組成物。

【００２０】６．水溶性高分子が、その１％水溶液の粘
度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上である上記項５
記載の断熱材組成物。

【００２１】７．上記項１〜６のいずれかに記載の吹付
用断熱材組成物。

【００２２】８．上記項１〜７のいずれかに記載の断熱
材組成物によって形成された断熱層。 ９．熱伝導率が
０．０４５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である上記項８
記載の断熱層。

【００２３】１０．比重が０．３ｇ／ｃｍ³以下である
上記項８又は９に記載の断熱層。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の断熱材組成物は、セメン
ト１００重量部、発泡有機樹脂粉粒体４０重量部以上、
有機バインダー（水溶性高分子を除く。）１〜５０重量
部を含有することを特徴とする。

【００２５】セメントは特に限定されず、公知のもの又
は市販品を使用できる。例えば、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、白色ポルトランドセメント等のポル
トランドセメントのほか、アルミナセメント、超速硬セ
メント、膨張セメント、酸性リン酸塩セメント、シリカ
セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、キ
ーンスセメント等が挙げられる。これらは１種又は２種
以上で使用することができる。これらの中でも、ボルト
ランドセメントが好ましい。より具体的には、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及び白色ポルトランドセ
メントの少なくとも１種が好ましい。

【００２６】発泡有機樹脂粉粒体は、個々の粉粒体中に
気孔を有するものであれば良い。発泡有機樹脂粉粒体
は、好ましくはかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ³以下、よ
り好ましくは０．０３ｇ／ｃｍ³以下とする。

【００２７】発泡有機樹脂粉粒体を構成する発泡有機樹
脂の種類は特に制限されない。例えば、発泡スチロー
ル、発泡フェノール、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロ
ピレン、発泡ポリ塩化ビニル等の公知の発泡有機樹脂を
採用することができる。これらは１種又は２種以上で使
用することができる。これらの中でも、特に発泡スチロ
ールが好ましい。

【００２８】上記粉粒体の粒子径は、所望の断熱性、発
泡有機樹脂の種類等に応じて適宜設定することができ
る。通常は平均粒径１〜５ｍｍ程度とすれば良い。上記
粉粒体としては、発泡有機樹脂を粉砕したものも好適に
用いることができる。例えば、発泡スチロールを破砕す
ることにより得られる粉粒体も使用することができる。
発泡スチロール等の廃棄物を破砕したものも使用するこ
とができ、この場合には廃棄物の有効利用にも貢献でき
る。

【００２９】発泡有機樹脂粉粒体の含有量は、セメント
１００重量部に対して通常４０重量部以上、好ましくは
５０重量部以上、より好ましくは５０〜７０重量部とす
る。上記含有量が４０重量部未満の場合には、所望の断
熱性等が得られなくなるおそれがある。

【００３０】有機バインダー（水溶性高分子を除く。）
は、公知の樹脂類、ゴム類等を含むもの用いることがで
きる。例えば、樹脂類としてはアクリル樹脂、酢酸ビニ
ル樹脂、プロピオン酸ビニル、ベオバ、アクリル酢酸ビ
ニル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、
エポキシ樹脂等が挙げられる。ゴム類としては、例えば
クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリ
ロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム等が挙げ
られる。これらは１種又は２種以上で使用することがで
きる。これらの中でも、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹
脂、アクリル酢酸ビニル樹脂等が好ましい。

【００３１】また、上記バインダーはいずれの形態でも
使用でき、例えば粉末状、エマルション等の状態で用い
ることができる。このような形態はバインダーは公知の
もの又は市販品を使用することができる。

【００３２】有機バインダーの含有量は、セメント１０
０重量部に対して通常１〜５０重量部程度、好ましくは
２〜３０重量部とする。上記含有量が１重量部未満の場
合には、十分な強度が得られなくなる。５０重量部を超
える場合は、所望の断熱性等が得られなくなるおそれが
ある。

【００３３】本発明組成物では、必要に応じて、さらに
針状粒子からなる無機化合物粉末を含んでいても良い。
かかる粉末を含有させることにより、いっそう高い強度
等を付与することができる。上記粉末としては、例えば
針状炭酸カルシウムを好適に用いることができる。上記
粉末の含有量は限定的ではないが、セメント１００重量
部に対して通常１〜２０重量部程度とすれば良い。

【００３４】また、必要に応じて、水溶性高分子及び粘
土鉱物粉粒体の少なくとも１種を含有させても良い。こ
れらの含有によって、特に本発明組成物の均一化を促進
することができる。例えば、本発明組成物をポンプ圧送
する場合には、ポンプ圧送の効率をより高めることがで
きる。また、施工後の乾燥性を改善することも可能であ
る。従って、本発明組成物では、吹き付けにより施工す
る場合には、水溶性高分子を含むことが望ましい。

【００３５】水溶性高分子としては、例えばポリビニル
アルコール、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリアルキレン
オキサイド、バイオガム、ガラクトマンナン誘導体、ア
ルギン酸及びその誘導体、ゼラチン、カゼイン及びアル
ブメンならびにこれらの誘導体、セルロース誘導体等が
挙げられる。水溶性高分子は、高粘度品がより好まし
く、具体的にはその水溶性高分子の１％水溶液の粘度
（Ｂ型粘度計を用いて２０℃で測定した値を示す。以下
同じ。）が通常８０００ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは１
００００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１２０００ｍ
Ｐａ・ｓ以上となるような水溶性高分子を使用すること
が好ましい。

【００３６】粘土鉱物粉粒体としては、例えばアロフェ
ン、ヒシンゲル石、パイロフィライト、タルク、ウン
モ、モンモリロン石、バーミキュル石、リョクデイ石、
カオリン、パリゴルスカイト等が挙げられる。これらは
１種又は２種以上で使用することができる。これらの中
でも、セルロース誘導体、モンモリロン石等を好適に用
いることができる。

【００３７】水溶性高分子及び粘土鉱物粉粒体の少なく
とも１種の含有量は、最終製品の用途等に応じて適宜設
定すれば良いが、通常はセメント１００重量部に対して
１〜３０重量部程度、好ましくは２〜１５重量部とすれ
ば良い。

【００３８】本発明組成物は、これらの成分を混合機、
ニーダー等によって均一に混合することによって製造す
ることができる。この場合、必要に応じて水を配合する
ことができる。水は、セメント１００重量部に対して通
常１００〜１５００重量部程度となるようにすれば良
い。

【００３９】その他にも、本発明組成物ではその効果を
妨げない範囲内で公知の添加剤が配合されていても良
い。例えば、界面活性剤、骨材、難燃剤、減水剤、消泡
剤、造膜助剤等を使用することができる。

【００４０】本発明組成物は、断熱性の付与が必要とさ
れる部位に好適に用いることができる。上記のような部
位としては、例えば建築構造物の壁面、屋根（室内側）
等に適用することができる。これらの部位に、吹き付
け、塗付等の公知の施工方法によって本発明組成物を被
着させ、被着層を乾燥すれば良い。これによって断熱層
を形成することができる。特に、本発明組成物は、吹付
用として好適に用いることができる。吹き付けにより施
工する場合は、例えばスネーク式圧送ポンプ等で本発明
組成物をポンプ圧送し、吹き付けガンを通じて本発明組
成物を各部位に被着させれば良い。

【００４１】本発明組成物により得られる断熱層は、そ
の熱伝導率が通常０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃未
満、好ましくは０．０４５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以
下、より好ましくは０．０４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃
以下である。このような熱伝導率を達成できる本発明断
熱層は、特に、ウレタンフォームに匹敵する断熱性を発
揮することができる。

【００４２】また、断熱層の厚みは、所望の断熱性等に
よって適宜設定すれば良いが、通常は１０〜５０ｍｍ程
度とすれば良い。

【００４３】断熱層の比重は、所望の断熱性等によって
適宜設定できるが、通常は０．３ｇ／ｃｍ³以下、好ま
しくは０．２ｇ／ｃｍ³以下、より好ましくは０．１ｇ
／ｃｍ ³以下することが望ましい。断熱層の比重は、例
えば発泡有機樹脂粉粒体の粒径、含有量等によって制御
することができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明の断熱材組成物によれば、断熱性
をはじめとするウレタンフォームの長所を実質的に維持
できるとともに、ウレタンフォームが有していた欠点の
少なくとも１つ、好ましくは全てを解消することが可能
となる。すなわち、下記の効果（１）〜（５）の少なく
とも１つ、好ましくは全てを達成することができる。 （１）着火による爆燃を起こさないような難燃性を発揮
することができる。 （２）経時的な断熱性能の低下を回避することができ
る。 （３）有害性物質の排出を低減ないしは防止できる結
果、周辺環境の改善が可能となる。 （４）ウレタンフォームの形成で必要とされた先端混合
型の吹付機器が不要であり、一般の吹付機器を用いるこ
とができる。特に、水溶性高分子を配合する場合には、
ポンプ圧送をより効率的に行うことができ、いっそう効
果的に吹き付け施工を実施することができる。 （５）厚み管理が比較的容易となる。

【００４５】

【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴を一層明確にする。但し、本発明の範囲は、実施例の
範囲に限定されるものではない。

【００４６】なお、本実施例における熱伝導率物性及び
発熱性試験については次に示す方法によってそれぞれ測
定を行った。 （１）熱伝導率 熱伝導率計「Ｋｅｍｔｈｒｍ ＱＴＭ−Ｄ３」（京都電
子工業製）を用いて測定した。 （２）発熱性試験 コーンカロリーメーター「ＣＯＮＥ２Ａ」（アトラス
製）を用いて実施した。なお、試験時の外部発熱強度は
５０ｋＷ／ｍ²とした。発熱性の評価は、最高発熱温度
が２００ｋＷ／ｍ²を超えないものを「○」、最高発熱
温度が２００ｋＷ／ｍ²以上のものを「×」とした。 （３）溶接火玉試験 試験体を水平に置き、試験体表面から高さ２５０ｍｍの
位置で、溶接機（ＢＰ交流アーク溶接機）を用いて１分
間連続して溶接を行った。この評価は、試験体が爆燃を
起こさないものを「○」、試験体が爆燃したものを
「×」とした。

【００４７】実施例１〜２及び比較例１〜３ 原料として下記に示す成分を用い、表１に示す配合で均
一に混合し、断熱材組成物を調製した。

【００４８】セメント：普通ボルトランドセメント 発泡有機樹脂粉粒体：再生発泡スチロール粉砕品（平均
粒径約３ｍｍ、かさ密度０．０２ｇ／ｃｍ³） 有機バインダー：酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重
合エマルション（固形分約５０重量％） 水溶性高分子：メチルセルロース（１％水溶液の粘度が
１５０００ｍＰａ・ｓ） 骨材：シラスバルーン（平均粒径２００μｍ）

【００４９】

【表１】

【００５０】次いで、各組成物を基材（珪酸カルシウム
板（厚さ１０ｍｍ））に吹き付け、乾燥することにより
断熱層（厚さ２０ｍｍ）を得た。これを基材ごと切り出
して１００ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍのサンプルを試
験体とした。得られた試験体の断熱層のかさ密度及び熱
伝導率を測定した。その結果を表２に示す。なお、表２
には、ウレタンフォームの物性を比較例３として示す。

【００５１】

【表２】

【００５２】表２の結果より、比較例１及び２では、シ
ラスバルーンを比較的多く含んでいるにもかかわらず、
熱伝導率が０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃を超えてい
ることがわかる。これに対し、本発明組成物による断熱
層は０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃よりも低い値であ
り、比較例よりも優れた断熱性を発揮できることがわか
る。また、本発明組成物の熱伝導率は、ウレタンフォー
ムである比較例３のそれに匹敵しており、ウレタンフォ
ームの代替品として各分野での応用が期待される。

───────────────────────────────────────────────────── 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 24:26 Ｃ０４Ｂ 24:26 Ｂ Ｅ 24:28 24:28 Ａ Ｚ 24:26 24:26 Ｇ 14:10 14:10 14:16 14:16 24:38 24:38 Ｄ 24:26 24:26 Ｃ ） ） Ｆ 103:44 103:44 111:28 111:28 (72)発明者 堀 長生 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 田口 信子 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 軽賀 英人 大阪府茨木市清水１丁目25番10号 エスケ ー化研株式会社研究所内 (72)発明者 藤原 武士 大阪府茨木市清水１丁目25番10号 エスケ ー化研株式会社研究所内 Ｆターム(参考） 4G012 PA06 PA07 PA10 PB27 PB29 PB30 PB31 PB36 PB39 PB40 PC08 PC15 4G019 LA02 LB04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セメント１００重量部、発泡有機樹脂粉粒
   体４０重量部以上、有機バインダー（水溶性高分子を除
   く。）１〜５０重量部を含有することを特徴とする断熱
   材組成物。
2. 【請求項２】発泡有機樹脂粉粒体の含有量がセメント１
   ００重量部に対して５０〜７０重量部である請求項１記
   載の断熱材組成物。
3. 【請求項３】発泡有機樹脂粉粒体のかさ密度が０．０８
   ｇ／ｃｍ³以下である請求項１又は２に記載の断熱材組
   成物。
4. 【請求項４】発泡有機樹脂粉粒体が発泡スチロール粉粒
   体である請求項１〜３のいずれかに記載の断熱材組成
   物。
5. 【請求項５】さらに水溶性高分子を含む請求項１〜４の
   いずれかに記載の断熱材組成物。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の断熱材組
   成物によって形成された断熱層。
7. 【請求項７】熱伝導率が０．０４５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ
   ・℃以下である請求項６記載の断熱層。
8. 【請求項８】比重が０．３ｇ／ｃｍ³以下である請求項
   ６又は７に記載の断熱層。