JP2005098348A - 耐衝撃性断熱材及びその利用 - Google Patents

Abstract

【課題】 割れ難く衝撃にも強くて断熱効果が優れ、成型しなくても曲げられることによる追随性を有し、縫製可能な断熱材である。
【解決手段】 厚みが１〜１００ｍｍ／枚で、目付けが１０〜５００ｇ／ｍ²であるポリエステル繊維製の不織布や織編物からなる繊維集合構造物の少なくとも片面に発泡樹脂が１〜２００ｇ/ｍ²付与して、更に低通気性の被覆シートで被覆した耐衝撃性断熱材及び、当該耐衝撃性断熱材からなる寝具、防寒着もしくはコンクリート加温養生断熱材、等の産業資材用断熱材。
【選択図】 なし

Description

本発明は取り囲まれた空間内から減熱若しくは保温若しくは加熱することにより、目的空間内の温度維持、若しくは空間内に置かれた被減熱体若しくは被保温体若しくは被加熱体の温度維持のために使用される断熱材に関する。

従来から、断熱材といえば発泡スチロールや発泡オレフィンのごとく成型金型内で発泡成型加工されたものや、細部への充填が可能な粒状発泡品がある。

しかしながら、発泡成形品は薄板状や細い形状にすると強度が弱くて破損しやすい欠点があり、また製造上よりその用途にしか合わないように成型されているために汎用性に欠けている。また、粒状発泡品は充填性には優れているが、取扱い性の面で飛散しやすく回収面で手間が掛かる。グラスウール（以下ＧＷと記載）は取扱い性の面で肌に触れるとチクチク感を伴うだけでなく、細部への充填密度ムラを起こしやすく、また処分し難い（燃えない，腐らない等）という欠点もある。

一方、ＧＷのような無機繊維（若干のフェノール樹脂がＧＷ繊維の纏まりを目的に共に使用されている）を断熱材として建築物の壁や天井に使用されているが、狭い空間に使用すると、もともとガラス繊維間の間隙が大きい上に、繊維の密度ムラが顕在化して、断熱性の面からはさほど優れた性能を示さない。また、衣類、寝装品など身の回りで使用される繊維構造物としては好ましくない。

本発明は従来技術が残している細かい部分や薄い板状にした時の強度不足に起因する割れや密度ムラ起因の断熱効果低下や断熱効果を高くするための厚みを大きくすることによる可撓性低下や可縫製低下を解決しようとするものである。

本発明は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。即ち本発明は下記の構成からなる。
１．厚みが１〜１００ｍｍ／枚で、目付けが１０〜５００ｇ／ｍ²である繊維集合構造物の少なくとも片面に発泡樹脂が１〜２００ｇ/ｍ²付与されてなる可撓性繊維集合構造物を被覆シートで被覆してなることを特徴とする耐衝撃性断熱材。
２．繊維集合構造物が、ポリエステル繊維からなる不織布、織物、編物又はタフト製品のいずれかからなることを特徴とする上記第１記載の耐衝撃性断熱材。
３．被覆シートが、ＪＩＳ Ｌ１０９６の６．２７１Ａの通気性試験法で、１００ｃｍ³/ｃｍ²・Ｓ以下であり、乾熱１００℃若しくは湿熱１００℃の２４時間連続使用で損傷しない無色若しくは有色の低通気性シートであることを特徴とする上記第１記載の耐衝撃性断熱材。
４．可撓性繊維集合構造物が、不透気性であることを特徴とする上記第１記載の耐衝撃性断熱材。
５．繊維集合構造物、可撓性繊維集合構造物及び被覆シートの少なくとも１つが難燃防炎性能を有することを特徴とする上記第１記載の耐衝撃性断熱材。
６．上記第１記載の可撓性繊維集合構造物を中材として使用してなることを特徴とする寝具。
７．上記第１記載の被覆シートが織物であることを特徴とする上記第６記載の寝具。
８．上記第１記載の可撓性繊維集合構造物を中材として使用してなることを特徴とする防寒着。
９．上記第１記載の被覆シートが織物であることを特徴とする上記第８記載の防寒着。
１０．上記第１記載の耐衝撃性断熱材からなることを特徴とするコンクリート加温養生断熱材。

本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、薄くても断熱性のムラが少なく、成型発泡品に無い強さと割れ難い衝撃性を備え、且つ可撓性を持ちながら大きな場所にも使用できるように縫製を可能にしたことを特徴とする。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用される繊維集合構造物の厚みは１〜１００ｍｍが好ましい。１ｍｍ未満ではその薄さから断熱効果が良くないからである。また、１００ｍｍを超えた場合の断熱効果は良いが、繊維集合構造物を作るのに低生産性になったり、発泡剤を含む樹脂の付与で造り難さが生じたり、可撓性が低下してくるし、縫製面での支障も発生するが、最大の問題は厚みが大きくなる事によるスペース占有率上昇である。スペース占有率を無視しても断熱効果を優先したいのなら、１００ｍｍ厚み分を複数枚重ね使用すれば済むことであり、この重ね枚数については制限するものでない。好ましい厚みの範囲は３〜２０ｍｍ、更に好ましくは３〜１５ｍｍである。

また、本発明の目付けは１０〜５００ｇ／ｍ²が好ましい。１０ｇ/ｍ²未満では断熱材
としての強力が低下する。また５００ｇ／ｍ²を超えると強力は十分であるが重量が重くなり、取り扱い性の面で支障をきたすことが発生する。好ましい範囲は３０〜３００ｇ／ｍ²である。

また、本発明の発泡樹脂の担持量は１〜２００ｇ／ｍ²が好ましい。１ｇ／ｍ²未満では断熱効果が低下する。また２００ｇ／ｍ²を超えると断熱効果は良いが重量が増して可撓性が低下し、縫製も難しくなってくる。好ましい範囲は３〜１００ｇ／ｍ²である。その樹脂素材としては特に制限するものでなく、感熱発泡剤で発泡可能なものや、一種の界面活性剤を樹脂に混合後にエアー等や泡安定剤を吹き込んで泡立てたものをコーティングして発泡加工ができるものなら制限しない。また、それら樹脂などに着色剤，燃え難い剤の混合，更に消臭や防汚剤，撥水剤等の各種機能剤の混合，樹脂自身が難燃素材であっても良い。その担持方法は各種コーティング，ディップ法をはじめ如何なる付与方法であっても良い。また、吸湿現象や結露現象防止にこの発泡体樹脂の担持面を不透気加工にしても良く、その方法は制限しない。

また、本発明における繊維素材としては特に制限するものでなく、複数素材の混用であっても良いが、ポリエステル繊維は汎用素材としてだけでなく、ある程度の耐熱性〜耐寒性もあり、加工のし易さや価格面で好ましい。その繊維集合構造体としては厚みが出しやすい事から不織布が好ましい。不織布も製法上多方法あるが、繊維密度が均一に出来るものであれば制限しない。不織布の他に織物，編物，タフト加工品であっても良い。これらの繊維素材中に難燃〜防炎剤や防汚剤等の目的ある機能剤が含まれていても良い。

また、この断熱材を被覆するシートとしては、ＪＩＳ Ｌ１０９６の６．２７１Ａの通気性試験法で、１００ｃｍ³／ｃｍ²・Ｓ以下、好ましくは５０ｃｍ³／ｃｍ²・Ｓ以下、より好ましくは３ｃｍ³／ｃｍ²・Ｓ以下、更に好ましくは１ｃｍ³／ｃｍ２・Ｓ、更に好ましくは０．５ｃｍ³／ｃｍ²・Ｓ以下が良い。これを超える物は熱がシートの細孔から逸散するために好ましくない。好ましくはまたシートの耐熱性は乾熱１００度若しくは湿熱１００℃の２４時間連続使用で孔が開かない等の損傷しない素材ならば制限しない。これらシートに防炎難燃剤が添加されていても良く、戸外での使用に備えて耐久性向上にシルバーを含む着色や防汚，撥水等の加工がされていても良い。

以上により得られた断熱材および／またはそれらを構成する可撓性繊維集合構造物は衣料（防寒着）の中材あるいは寝具の中材として使用することができる。防寒着としては断熱材および／またはそれらを構成する可撓性繊維集合構造物を従来の羽毛、合成繊維、天然繊維などの代替として用いることができ、寝具としては掛け布団、敷き布団、敷きパットなどの中材として用いることができる。さらに詳細に説明すると、掛け布団の場合、従来羽毛、短繊維のカードウエッブが生地で覆われ縫製されているが、この羽毛、短繊維の代わりに生地に入れられ縫製することで掛け布団あるいは肌掛け布団として用いることができ、また羽毛、短繊維などと積層することも可能である。このことにより羽毛、短繊維の使用量を下げ保温性を維持あるいは向上することができる。敷き布団、敷きパットの場合も同様、中材として単体で使用することおよび芯材として用い、巻き綿などとの併用で断熱効果をあげることができる。特に敷き布団、敷きパットに用いた場合、フローリングの上にマットレスなど使用しなくても保温性に優れた布団が得られる。

次に実施例及び比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
ポリエステル繊維をニードルパンチして得られた厚み２．５ｍｍで目付け９０ｇ／ｍ²の不織布の片面に、発泡用薬剤と泡安定剤を混合した樹脂液中にエアーを吹き込んで得られる泡状樹脂をコーティングして１００ｇ／ｍ²の繊維発泡樹脂構造体を得た。次にこの繊維発泡樹脂構造体の２枚のコーティングしていない面同士を合わせて、ポリプロピレン製シート（通気性：０．５ｃｍ³／ｃｍ²・Ｓ以下）で表裏とも被覆した。次に周囲及び底の厚みが３０ｍｍで、入口が上述の繊維発泡樹脂構造体の大きさと同サイズの発泡スチロール容器を用意し、表裏をポリプロピレン製シートで被覆した上記繊維発泡樹脂構造体がちょうど発泡スチロール容器の蓋となるように容器入口上に置き、周辺部を隙間の無いようにしっかり封印固定した。容器内の空間部と蓋状に置いた繊維発泡樹脂構造体のポリプロピレンシートによる被覆体の上には、温度検出センサーを設置して、蓋上で５０℃になるような位置に熱源として発熱体（電球）をセットして、経時における容器内部の温度変化を観察した。また、ポリプロピレンシートで被覆する前の繊維樹脂発泡構造残熱材を直径１０ｃｍの孔が空いた台の上に固定して、孔の上部より５ｋｇの鉄製円錐構造体の尖角部が断熱材に衝突するように落下させて、断熱材表面の損傷を見ることで衝撃耐久性（損傷のし易さ）を評価した。取り扱い性や衝撃耐久性に優れ、コンクリート加温養生断熱材として好適なものであった。

（実施例２）
ポリエステル繊維をニードルパンチして得られた厚み４．５ｍｍで目付け２００ｇ／ｍ²の不織布の片面に、発泡用薬剤と泡安定剤を混合した樹脂液中にエアーを吹き込んで得られる泡状樹脂をコーティングして重量が２２０ｇ／ｍ²の繊維発泡樹脂構造体を得た。次にこの繊維発泡樹脂構造体の2枚のコーティングしていない面同士を合わせて、実施例１のポリプロピレン製シート（通気性：０．５ｃｍ³／ｃｍ²・S以下）で表裏とも被覆し、以下を実施例１と同様に処した。

（実施例３）
ポリエステル繊維をニードルパンチして得られた厚み９ｍｍで目付け２５０ｇ／ｍ²の不織布の片面に、発泡用薬剤と泡安定剤を混合した樹脂液中にエアーを吹き込んで得られる泡状樹脂をコーティングして重量が２８０ｇ／ｍ²の繊維発泡樹脂構造体を得た。次にこの繊維発泡樹脂構造体の2枚のコーティングしていない面同士を合わせて、実施例１のポリプロピレン製シート（通気性：０．５ｃｍ³／ｃｍ²・S以下）で表裏とも被覆し、以下を実施例１と同様に処した。

（実施例４）
実施例１で得られた繊維発泡樹脂構造体の上に１４デシテックスの丸中空繊維７０％と低融点繊維（東洋紡製４．４ＴＥＥ７）３０％混合しカードウエッブとしクロスレイにて積層後１５０℃で２分処理した、厚み３ｃｍ、目付け１ｋｇ／ｍ²の硬綿を積層した積層物を得た。さらに１４デシテックスの丸中空繊維５０％とウールを５０％混合しカードウエッブとしクロスレイにて積層した不織布５００ｇ／ｍ²を積層物の上下に積層し、綿１００％の平織りの生地（通気性：３．０ｃｍ³／ｃｍ²・Ｓ）で覆い縫製し３０ｃｍ×３０ｃｍのミニチュア布団を得た。

（実施例５）
実施例１で得られた繊維発泡樹脂構造体と２デシテックスの丸中実繊維１００％カードウエッブ５０ｇ／ｍ²を積層し、ポリエステル１００％平織りの生地（通気性：１．２ ｃｍ³／ｃｍ²・Ｓ）で覆い縫製し、３０ｃｍ×３０ｃｍの繊維構造体を作成した。

（比較例１）
梱包材や衝撃緩和材として広く使用されている、２枚の間に規則正しく気体を半円球形状に閉じ込めたポリオレフィンフィルム梱包材「商品名：エヤーキャップ」の半円球部の厚みが４ｍｍで直径が８ｍｍなるものを半円球部同士が接触するように６枚を重ね合わせ、これを実施例１と同様のポリプロピレン製シートで表裏とも被覆し、以下実施例と同様に処した。

（比較例２）
梱包材として比較例１のポリオレフィンフィルムと同様に多用されている発泡ポリオレフィンシート（酒井化学工業株式会社商品名：ミナフォーム）の厚さ２ｍｍの１枚を実施例１と同様のポリプロピレン製シートで表裏とも被覆し、以下を実施例１と同様に処した。

（比較例３）
比較例２に記載のミナフォームの厚さ２ｍｍを２枚重ね、以下は比較例２と同様に処した。

（比較例４）
実施例４で得られた敷き布団の繊維発泡樹脂構造体をのぞき、硬綿を厚み３．３５ｃｍ、目付け１．１ｋｇ／ｍ²の硬綿に変更する以外は同じ構造のミニチュア布団を得た。

（比較例５）
実施例５で得られた繊維構造体の繊維発泡樹脂構造体をのぞき、２デシテックスの丸中実繊維１００％カードウエッブ１５０ｇ／ｍ²を積層品に変更する以外は同じ構造の繊維構造体を得た。

実施例１、２、３及び比較例１、２、３の容器内温度変化と落下衝撃による損傷結果を下記表にまとめた。また、実施例４、５および比較例４、５についてはＡＳＴＭの保温性評価を実施したところ、実施例４のものは９５％、比較例４のものは８７％であった。実施例５のものは８５％、比較例５のものは７９％であった。

表から明らかなように実施例１〜３は優れた耐衝撃性断熱材であり、コンクリート加温養生断熱材として好適な材料であることが判る。また、実施例４、５は保温性が高く、同構造体を用いた寝具、あるいは防寒着の部材は優れた保温性を持つことが判る。

本発明の断熱材は、耐衝撃，断熱性に優れ、建築用壁や天井及び床用途断熱材、コンクリート加温養生断熱材、車両用途用断熱材、農業用用途断熱材、食品用途断熱材、流通用途断熱材、家電用途断熱材、航空用途断熱材、梱包用途断熱材、生活資材〜什器用途断熱材、アウトドアー用途用断熱材、寝装等の他にも幅広い用途分野に利用することができ、産業界に寄与することが大である。

Claims (10)

1. 厚みが１〜１００ｍｍ／枚で、目付けが１０〜５００ｇ／ｍ²である繊維集合構造物の少なくとも片面に発泡樹脂が１〜２００ｇ/ｍ²付与されてなる可撓性繊維集合構造物を被覆シートで被覆してなることを特徴とする耐衝撃性断熱材。
2. 繊維集合構造物が、ポリエステル繊維からなる不織布、織物、編物又はタフト製品のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の耐衝撃性断熱材。
3. 被覆シートが、ＪＩＳ Ｌ１０９６の６．２７１Ａの通気性試験法で、１００ｃｍ³/ｃｍ²・Ｓ以下であり、乾熱１００℃若しくは湿熱１００℃の２４時間連続使用で損傷しない無色若しくは有色の低通気性シートであることを特徴とする請求項１記載の耐衝撃性断熱材。
4. 可撓性繊維集合構造物が、不透気性であることを特徴とする請求項１記載の耐衝撃性断熱材。
5. 繊維集合構造物、可撓性繊維集合構造物及び被覆シートの少なくとも１つが難燃防炎性能を有することを特徴とする請求項１記載の耐衝撃性断熱材。
6. 請求項１記載の可撓性繊維集合構造物を中材として使用してなることを特徴とする寝具。
7. 請求項１記載の被覆シートが織物であることを特徴とする請求項６記載の寝具。
8. 請求項１記載の可撓性繊維集合構造物を中材として使用してなることを特徴とする防寒着。
9. 請求項１記載の被覆シートが織物であることを特徴とする請求項８記載の防寒着。
10. 請求項１記載の耐衝撃性断熱材からなることを特徴とするコンクリート加温養生断熱材。