JP2007113386A - 複合断熱パネルと複合発泡パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外面と内面を有する少なくとも一つの金属表面材と、少なくとも一つの金属表面材の内面に面する発泡体コアから構成される複合断熱パネルを製造する方法の改良、及び結果として得られる複合断熱パネルを提供する。
【解決手段】複合断熱パネルを製造しそしてその耐火性を向上させる方法の改良点は、前記金属表面材の外面に極薄の発泡性防火塗料組成物を塗料厚さが１３０μｍ以下になるように塗布すること、及びその後、前記発泡体コアを前記金属表面材の内面に面して供給すること、を含む工程にあり、その発泡により断熱性を付与することにより得られる。
【選択図】なし

Description

金属表面材を有する発泡体コアパネル（発泡パネル）などの複合断熱パネルは、建築用途に極めて有用であることが立証されている。高い断熱値と扱い易さ（軽量、即座の組立）によって、これらの断熱パネルは、保冷庫、フリーザー、及び倉庫の屋根や壁に理想的である。

複合断熱パネルは、建築用途の屋根及び壁の建材として認可されるためにいろいろな必要条件を満たさなければならない。そのような必要条件として、いくつかの耐火試験基準に合格することがあり、それは国ごとに用途により異なる。米国で使用されるパネルの場合、それらはしばしば、クラス１の断熱壁又は壁及び屋根／天井パネルに関するＦａｃｔｏｒｙ Ｍｕｔｕａｌ ４８８０認可基準に記載されているような複合試験に合格しなければならない。英国には、建物の内部構造に用いられる壁及び天井ライニングシステムの必要条件と試験のＬｏｓｓ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ １１８１と呼ばれる同様の基準が存在する。

硬質ポリウレタン（ＰＵＲ）又はポリイソシアヌレート（ＰＩＲ）発泡体を組み込んだ複合断熱パネルの製造に用いられるクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）発泡剤の使用を規制する環境規制の最近の変化は、環境にとってより優しい発泡剤を使用することを必要としている。硬質ＰＵＲ及びＰＩＲ発泡体は独立気泡構造を有するので、発泡剤は複合断熱パネルの恒久的構成成分になる。従って、発泡剤を変えることは複合発泡パネルの総合的な可燃性に甚大な影響を及ぼす可能性がある。

複合発泡パネルで用いられるＰＵＲ及びＰＩＲ発泡体向けの発泡剤に関連した環境問題に対処するために、業界は、高価なクロロフルオロカーボン（ＨＦＣ）発泡剤、例えば２４５ｆａ、に代わる安価な、オゾン層を破壊しない代替物として、ペンタン、シクロペンタン、イソペンタン、及びペンタン混合物などの炭化水素の使用を実施している。しかし、適当な炭化水素発泡剤はきわめて引火性が高く（ペンタンの下方爆発限界は空気中でわずか１．４％である）、従って、ＦＭ４８８０やＬＰＳ１１８１基準の耐火性規定を満たす複合発泡パネルを作製することはより困難である。

複合断熱パネルの防火性を向上させるために、業界は一般に二つのアプローチを採用している。一つのアプローチは、難燃性添加剤又は無機添加剤あるいはその両方を含ませることによって断熱コアの組成を変えることである。しかし、配合の変更は発泡パネルの他の性質に悪影響を及ぼしかねないために実行困難になることがある。例えば、多くの難燃性添加剤は、断熱コア、特に発泡体コアの作製で用いると加工で問題を生ずることがあり、パネルの密度を変化させることがあり、パネルの断熱性能を低下させることがある。

可燃性試験における複合断熱パネルの性能を高める別のアプローチは、パネルの可燃性の発泡体コアを火炎から保護するコーティング、マット、層、又は外皮などの防火バリアを用いることである。

以下の論文及び特許文献は複合発泡パネルに関する、及び防火バリアのアプローチを用いて火災に関連する安全性の問題を軽減するアプローチに関する技術を代表するものである。

米国特許第４１２２２０３号明細書は、２枚の対向する外皮の間に形成される発泡体コアからなる建設用途の発泡ポリマー材料を開示している。発泡体コアと対向外皮との間に、発泡材料上に流された又はスプレーされた熱バリアが介在している。熱バリアは、ＩＩＡ族金属、例えば硫酸マグネシウム七水和物、を取り込んだ樹脂状物質である。

米国特許第４０２４３１０号明細書は、２枚の対向シートの間で発泡させた硬質イソシアヌレートをベースとする発泡体のコアを含む耐火性の向上した積層パネルを開示している。この積層体は、発泡体−表面材界面で内側表面に塗布され、随意的に接着剤バインダーを含む、発泡性防火物質、例えばホウ化物又はリン酸塩、の層が一体構造に接着されたものであることを特徴とする。製造プロセスでは、発泡性防火物質、例えばケイ酸ナトリウム、の層を有する表面材シートを、コーティングされた面を上向きにして成形型の底に置き、発泡体混合物を型に流し込み、又はスプレー散布して、その上に第二の表面材シートを当てる。ケイ酸ナトリウムは６６０ｇ／ｍ²のレベルで塗布される。

米国特許第４５３０８７７号明細書は、気泡質のプラスチックコア、例えばＰＵＲ又はＰＩＲを間に有し、少なくとも一方の外皮の内側表面、発泡体と表面材との界面に、耐火性コーティングを有する、２枚の外皮又は表面材からなる耐火性発泡断熱パネルを開示している。このパネルを生産するときには、少なくとも一方の外皮にプライマーコート（７．６μｍ）を塗装した後に、１７８〜２５４μｍの厚さで発泡性防火塗料を塗布する。

米国特許第５２２５４６４号明細書は、建設用途で用いるのに適した発泡性防火塗料組成物を開示している。その明細書では、金属表面材なしの発泡イソシアヌレートパネルに発泡性防火組成物を２３８８μｍの乾燥厚さで塗布し、耐火性について試験している。

欧州特許出願公開第０８９１８６０号明細書は、金属外側層に結合された発泡体コアからなる耐火性複合パネルを開示している。発泡体コアと金属層の間に孔があいた発泡性防火マットの層が介在し、孔がコアと金属層を接着するのを助けている。発泡性防火マットはグラファイトをベースとし、１〜３ｍｍの厚さの可撓性シートの形をしている。

Ｆｌａｍｅ Ｓｅａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．による論文、Ｆｉｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ − Ｆｏａｍ Ｃｏｒｅ Ｐａｎｅｌｉｚｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｓｔ（１９９８年１２月８日）は、形成されたパネルに現場で別々の３層のＦＸ−１１０（商標）Ｓ発泡性防火塗料をブラシローラーで１１４３μｍの厚さに塗布したポリイソシアヌレート発泡パネルシステムを開示している。ポリイソシアヌレート発泡体のコアペインは、７．６２ｃｍの厚さの重合ポリウレタンで変性されたポリイソシアヌレートからなり、発泡体コアの両側に鋼製の表面材を有する。

本発明は、建築用途に適した複合断熱パネルを製造するための方法であり、
内面と外面を有する少なくとも一つの表面材に、少なくとも一つの表面材の内面に面する断熱コアを適用する工程、
を含む方法の改良に関する。この複合断熱パネルを製造するための方法における、その耐火性を向上させるための改良点は、
前記表面材の外面に発泡性防火塗料組成物を１０〜１３０μｍの乾燥膜厚が得られる量で塗布し、塗装された表面材を形成する工程、及び
その後で、前記塗装された表面材の内面に面して前記断熱コアを供給する工程、
にある。

好ましい実施形態では、発泡性防火塗料組成物は少なくとも一つの金属表面材の外面にコイルコーティングによって塗布され、発泡体コアは二つの金属表面材の内面の間に挟まれる。本発明はまた、複合断熱パネルも対象とする。

断熱パネルの耐火性を高めること及びそのようなパネルを製造する方法に関して重要な利点には、次のものが挙げられる。
断熱パネルコアを通り抜ける熱移動を減らし、その結果火災の場合に断熱パネルの分解を減らすことができること。
壁及び天井又はその他の同様の複合パネルの可燃性試験に関するＦＭ４８８０又はＬＰＳ１１８１基準におけるＰＩＲ又はＰＵＲ複合パネルの性能を大きく向上させることができること。
高いイソシアネート指数の配合物よりも耐火性が低い傾向がある、１００〜３００という範囲の低いイソシアネート指数の配合物をＰＵＲ又はＰＩＲコアのために使用できること。
熱移動を制限し、それにより、発泡性防火塗料なしの従来のパネル及び表面材の内面に発泡性防火塗料を適用した発泡パネルに比べて発泡体コアが炭化温度（ｃｈａｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、例えば２２５℃に達するのに要する時間を長くすることができること。
発泡性防火塗料なしの複合発泡パネル及び表面材の内面に発泡性防火塗料を適用した発泡パネルに比べて熱移動が制限されるために、発泡体コアの炭化深さ（ｃｈａｒ ｄｅｐｔｈ）を小さくすることができること。
発泡性防火塗料の人手による現場での塗布をなくすことができること。
ＦＭ４８８０又はＬＰＳ１１８１などの複合パネルの可燃性試験において炭化水素発泡剤を取り入れたＰＩＲ及びＰＵＲをベースとする発泡パネルの性能を向上させることができること。

本発明は、ＦＭ４８８０及びＬＰＳ１１８１試験などの可燃性試験において複合断熱パネルの性能を高めるための改良と、発泡コア断熱パネルなどのような断熱パネルを製造する方法の改良に関する。これらのパネルは、普通、積層体（ラミネート）と呼ばれ、壁又は天井のクラッディングとして建築部門で用いられる。これらのパネルは優れた断熱性を有し、従って保冷庫や倉庫で多く用いられる。

複合発泡パネルタイプの複合断熱パネル及び可燃性試験におけるその性能を高めるメカニズムの理解を助けるために、図１と図１Ａを参照する。図１は複合発泡パネル２の正面図であり、図１Ａは複合発泡パネル２の側面図である。複合発泡パネル２は、設置されたときに火災にさらされる可能性がある側に、普通は施設の内側に、その外面が向けられる正面表面材４を有する。発泡体コア６が正面表面材４の内面に当てられ、表面材８の内面によって複合発泡パネル内に封入される。発泡性防火塗料１０が正面表面材４の外面に塗布される。従来の方法による複合発泡パネル構造と異なり、正面表面材４に塗布された発泡性防火塗料１０は、複合発泡パネル２の発泡体コア６の外側、且つ表面材と空気との界面にある。この場合、施設で用いられるとき、発泡パネルは、表面材の発泡性防火塗装された側が火災の発生する可能性がある箇所の方に向くようにされる。例えば、パネルで構成された貯蔵室では、発泡性防火塗料が部屋の内側に向けられる。

図１及び１Ａに示された複合発泡パネルの構成を参照して説明すると、発泡性防火塗料を表面材の外面に１３０μｍ以下のレベルで、例えば５０μｍ（乾燥膜厚）で塗布すると、複合パネル可燃性試験における性能が大きく改善できることが見いだされた。一般に、約２５〜７５μｍの発泡性防火塗料厚さを用いて、パネルが火炎源にさらされたときの発泡体コアの分解のレベルを顕著に減らすことができる。１０〜１３０μｍの厚さの発泡性防火塗料では、発泡体コアを当てて複合発泡コアを形成する前に、現場から離れたところで表面材に発泡性防火塗料を塗布するのを可能にするコイルコーティング法を使用することが可能である。この方法によって、パネルに発泡性防火物質を塗布することに伴う現場での建造の労力が大きく減少する。更に、膜厚を１３０μｍ以下に制限して発泡性防火コイルコーティングを計画できることで、他のコーティング法に比べて生産能力が高くコストが安くなる。

断熱パネルに適したコア材料は、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリイソシアヌレートなどの多くのタイプの発泡有機ポリマーでよい。パネルの外側で１０〜１３０μｍの厚さの発泡性防火塗料を用いることによって、複合パネル可燃性試験におけるこれらのタイプの発泡体コアのいずれも性能が改善される。一般に、発泡体コアの配合はポリウレタン又はポリイソシアヌレートをベースとするが、本発明は少なくとも一つの表面材の外面に１０〜１３０μｍの発泡性防火塗料を施した表面材を有し、且つ発泡した有機ベースのポリマーコアを有する、全ての複合発泡パネルを包含する。本発明はまた、グラスファイバーやロックウールなどの他の断熱コア構成成分を有し、パネルの表面材が少なくとも一つの表面材の外面に１０〜１３０μｍの発泡性防火塗料を塗布されたような、断熱パネルを包含する。

ポリウレタン（ＰＵＲ）発泡配合物とポリイソシアヌレート（ＰＩＲ）発泡体とは、
ＰＵＲのイソシアネート指数が一般に８５〜２００であるのに対してＰＩＲのイソシアネート指数が一般に２００〜６００であるという点で異なる。イソシアネート指数は、配合物中のイソシアネート官能基のイソシアネート反応性官能基に対する比に１００を乗じたものと定義される。

複合発泡パネルを形成するのには、典型的なＰＵＲ及びＰＩＲ発泡体コア配合物を用いることができ、そのような配合物は、次のものを含む。
・ポリオール、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、又はポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールの組み合わせなどであり、このようなポリオールは芳香族によって置換されたものであってもよい。代表的なポリエーテルポリオールは、ポリオキシプロピレン及びポリオキシエチレンポリオール、並びにそれらのコポリマーである。配合物全体におけるポリオールの重量パーセントは普通１５％と５０％の間である。ポリオールはまた、ハロゲン、窒素、リン、フッ素、硫黄、又はその他のヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよい。好適なポリオールとしては、Ｖａｒａｎｏｌ ５２０ （Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、Ｓｔｅｐａｎｏｌ ＰＳ２３５２ （Ｓｔｅｐａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ）、又はＤａｌｔｏｌａｃ Ｒ５３０ （Ｈｕｎｔｓｍａｎ）が挙げられる。
・イソシアネート、例えばジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、高分子ＭＤＩ又はＴＤＩプレポリマーなどであり、あるいはイソシアネートの混合物をイソシアネート成分として用いてもよい。配合物全体におけるイソシアネートの重量パーセントは一般に５０％と７５％の間である。好適なイソシアネートとしては、Ｐａｐｉ ２７ （Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、又はＭｏｎｄｕｒ ＭＲ （Ｂａｙｅｒ）が挙げられる。

ＰＵＲ又はＰＩＲ配合物は更に次のものを含むことができる。
・界面活性剤、例えばシリコーンポリエーテル、有機界面活性剤、又は直鎖、枝分かれ、又は環状のシロキサン、あるいは界面活性剤の混合物など。配合物全体における界面活性剤の重量パーセントは一般に０％と２％の間である。好適な界面活性剤の例としては、Ｄａｂｃｏ ＤＣ５５９８とＤａｂｃｏ ＤＣ１９３ （Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）が挙げられる。
・触媒、例えば第三級アミン、アミン塩や、カリウム、ナトリウム、リチウム又はアンモニウム塩、金属有機化合物、あるいはこれらの触媒成分の混合物など。配合物全体において用いられる触媒の重量パーセントは一般に０％と３％の間である。好適な触媒の例としては、Ｄａｂｃｏ Ｋ−１５、Ｄａｂｃｏ ＴＭＲ、及びＰｏｌｙｃａｔ ５ （Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）が挙げられる。
・発泡剤、例えば低沸点炭化水素、ヒドロクロロフルオロカーボン、ヒドロクロロカーボン、又はヒドロフルオロカーボンや、二酸化炭素、又は水やギ酸等の反応性化合物など。好適なハロゲン化物発泡剤としては、ＨＣＦＣ−１４１ｂ、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＨＦＣ−１３４ａ、塩化メチレン、及びｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレンが挙げられる。炭化水素は、１種以上の環状、直鎖、又は枝分かれしたＣ３〜Ｃ８炭化水素、例えばｎ−ペンタン、シクロペンタン、イソペンタン、ブタン、１−ペンテン、シクロペンテン、ヘキセン、ヘキサン、シクロヘキサン、及びヘプタンなど、でよい。
・難燃剤、架橋剤、接着促進剤等を含めた、その他の添加剤。

発泡性防火塗料は公知であり、いろいろな発泡性防火塗料を用いて複合断熱パネルに耐火性を付与することができる。発泡性防火塗料の成分は一般に、結合剤（例えばエポキシ又はラテックス）、触媒（例えば、ポリリン酸アンモニウムのような酸ドナー）、発泡剤又は起泡剤（例えばメラミン）、及び熱を加えたとき炭を生成するポリヒドリド（ｐｏｌｙｈｙｄｒｉｄｉｃ）炭素ドナーを含む。これらの発泡性防火塗料は、約２００〜３００℃の炭化温度で厚さが最初の厚さの何倍もある断熱性の炭バリアをもたらすタイプのものである。しばしば、５００℃の温度に５分間さらされたときに厚さは１ｍｍの高さに達する。この厚い炭の層が、パネルを通り抜ける熱移動を制限して、熱分解、炭化、溶融、及び断熱パネルのコア物質の熱分解又は分解によって生じることがある可燃性又は自然性気体の生成を大きく減少させることから、下にある支持体を熱的に保護する。

発泡性防火塗料のために好適な結合剤としては、エポキシ、フェノキシ、アルキド、アクリル、ビニル、ポリエステル、及びポリウレタン樹脂が挙げられる。酢酸ビニル／エチレンコポリマーのエマルジョン、高固形分のエポキシ、アクリル及び水をベースとするラテックスも、発泡性防火塗料でよく用いられる。塗料は、ラテックスのように一液型であることも、アミン硬化エポキシのように二液型であることもできる。場合によっては、結合剤も炭素源として働くことがある。

触媒は、一般に酸の源であり、例えばリン酸、硫酸などや、リン酸のアンモニウム塩や、又はポリリン酸アンモニウムなどである。触媒はまた、分解して酸の源をもたらす化合物であってもよい。触媒はまた、塩基でよく、又は金属をベースとする化合物、例えば金属酸化物であってもよい。

発泡剤としては、メラミン、及びメラミンホスフェートなどが挙げられる。発泡剤はまた、分解してアンモニア、メラミン、又はその他の揮発性化合物となる化合物であってもよい。

発泡性防火塗料で炭を生成させる炭素源としては、でんぷん、デキストリン、ソルビトール、ペンタエリトリトールとその二量体及び三量体、レソルシノール、フェノール類、トリエチレングリコール、メチロールメラミン、イサノ油、及びアマニ油を含めた多水酸基物質が挙げられる。場合によっては、結合剤が炭生成のための炭素源になることもある。

発泡性防火塗料のためのその他の添加剤としては、二酸化チタンなどの顔料、塩素添加パラフィンなどの可塑剤、有機又は水性の溶媒、レオロジー改質剤、硬化触媒及び促進剤、などが挙げられる。

一般に、複合断熱パネルに用いられる表面材は金属である。複合発泡パネルで用いられる金属表面材は、亜鉛めっき鋼、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、アルミニウム又は鋼の金属箔、鋼帯、コイル鋼、又はその他の適切な金属材料の１種以上でよい。金属は、好ましくはコイル鋼である。金属表面には、亜鉛コーティング、アルミニウム／亜鉛コーティング、亜鉛／鉄コーティング、溶融亜鉛めっきを施して耐腐食性を付与してもよく、あるいは金属表面材を化学的クリーニング、めっき、及び熱処理等の他の処理工程にかけてもよい。金属表面材の典型的な厚さは８ｍｍ未満であり、１０μｍほどの薄いもの（箔）も可能である。好ましい鋼製表面材は０．８〜０．３ｍｍの厚さを有する。その他の表面材材料、例えば強化ファイバーボード、配向ストランドボード、又は強化ペーパーなども、用いることができる。

発泡性防火塗料を金属表面材の外面に塗布する好ましい方法は、コイルコーティング法である。コイルコーティングでの塗布では、発泡性防火塗料は好ましくは、それを５〜１２０秒の硬化に相当する５０〜８００ｆｔ／ｍｉｎの速度で塗布し硬化させることができるように十分に速く硬化すべきである。コイルコーティングは、２００〜３００℃の高温、紫外線、赤外線、電子ビーム、その他のエネルギー源を含めたいろいろな硬化手法により、あるいはこれらの硬化方法の任意の組み合わせにより、硬化させることができる。コイルコーティングでの塗布には、一般に、コーティングがＡＳＴＭの方法Ｄ４１４５のＴ曲げ試験による等級で０〜１１Ｔの耐屈曲性を有することを必要とする。好ましくは、コーティングはまた、ＡＳＴＭの方法Ｄ３３６３による鉛筆硬度が１Ｈより大きい。

以下の例は、本発明のいろいろな実施形態を説明するためのものであり、その範囲を限定しようとするものではない。

発泡体コアの断熱パネルを製造する一般的手順を説明する。
一般に、本発明の発泡体コア断熱パネルを製造する方法は次の順序で実行される。
（１）金属表面材、一般には約０．３５ｍｍの圧延鋼帯、の片側（外面）に発泡性防火塗料をローラー、スプレー、又はコイルコーティングによって塗布する。硬化した発泡性防火塗料の全乾燥膜厚が１３０μｍ未満である限り、複数の発泡性防火コートを用いることができる。随意的に、発泡性防火塗料と金属表面材の外面の間でプライマーを用いることもでき、トップコートを用いて発泡性防火塗料の上に所望の仕上げを施してもよい。硬化プロセスは、随意的に、熱、空気、赤外線又は紫外線の処理を含むことができる。金属表面材の内面には、一般に、プライマー又はその他の耐食性の非発泡性防火塗料が塗布される。その後、発泡性防火塗料を施した金属表面材を切断あるいは巻き取ることができ、あるいは発泡性防火塗料を施した金属表面材を異形材にしてから発泡体コア配合物を塗布してもよい。
（２）次に、硬化した発泡性防火塗料を有する金属表面材を、発泡性防火塗装した表皮を発泡積層体の外側に向けて、発泡体積層ラインに供給する。このラインでは、発泡配合物、例えばポリウレタン（ＰＵＲ）又はポリイソシアヌレート（ＰＩＲ）発泡配合物を２つの金属表面材の内面の間に通常のやり方で流し込み、硬化させる。一般に、この積層プロセスは連続のダブルベルトプロセスである。

発泡パネルにおける発泡体コアの密度は一般に３０と６０ｋｇ／ｍ³の間であり、好ましくは３５と５５ｋｇ／ｍ³の間である。発泡体コアの熱伝導度は、ＤＩＮ ５２６１２の第１部と第２部によると一般に０．０１８と０．０２４Ｗ／ｍＫの間である。パネルの寸法は一般に、厚さが２０〜２００ｍｍ、幅が０．５〜２ｍの範囲にある。

〔例１〕
下記の例で用いられるＰＵＲ及びＰＩＲ発泡体コア配合物を説明する。

以下の例では、ＰＵＲ及びＰＩＲ発泡体コア配合物を用いてパネルを作製した。ＰＵＲ配合物は重量（全体）で３．３％のｎ−ペンタンを含み、ＰＩＲ配合物は重量（全体）で５．８％のｎ−ペンタンを含んでいた。どちらの配合物も、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、シリコーンポリエーテル界面活性剤、水、アミン触媒、及びＦｙｒｏｌ ＰＣＦ難燃剤を含んでいた。４３．３℃に加熱した３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ×５．１ｃｍのプラーク型を用いてパネルを作った。ＰＵＲ又はＰＩＲ発泡体のコア密度はおよそ４０ｋｇ／ｍ³であり、熱伝導度はおよそ０．０２０〜０．０２２Ｗ／ｍＫであった。

〔例２〕
塗料なしの対照複合パネルの作製を説明する。

０．４０５ｍｍ亜鉛めっき鋼の２０．３ｃｍ×２０．３ｃｍの表面材をアセトンで清浄にし、３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ×５．１ｃｍのプラーク型の底に配置し、４３．３℃に加熱した。もう一つの鋼製表面材を型の内側上部に、発泡配合物を型に流し込んだときに型が閉じて発泡パネルが形成されるように、ゆるく固定した。約２５０ｇの発泡配合物を底部の金属表面材の上に注いで、型のふたを閉じた。型の中で１０分経過後、パネルを取り出し、室温で数日間硬化させた。

〔例３〕
鋼製表面材の外面に発泡性防火塗料を含む複合発泡パネルの作製を説明する。

０．４０５ｍｍの亜鉛めっき鋼の２０．３ｃｍ×２０．３ｃｍの支持体をアセトンで清浄にし、次にＣｅａｓｅＦｉｒｅの商標で市販（ＣｏｔｅＬ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓが供給元）されているエポキシ発泡性防火塗料と硬化剤をＢｉｒｄバーを用いて塗布した。塗料を空気中にて３０分間１２０℃で硬化させ、次いで室温で少なくとも１日静置した。発泡性防火塗料の乾燥厚さは２．０（±５μｍ）であった。塗装した支持体を３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ×５．１ｃｍのプラーク型に、発泡性防火塗装を施した側を下にして配置し、４３．３℃に加熱した。もう一つの鋼製表面材を型の内側上部に、発泡配合物を型に流し込んだときに型を閉じることができて各支持体の内面の間で発泡パネルが形成されるように、ゆるく固定した。この実施形態では、発泡体コアが各鋼製表面材の内面に面し、そして発泡性防火塗装を施した鋼製表面材は複合発泡パネルの外側にとどまり表面材と空気との界面を形成している。

〔例４〕
複合パネルの小規模ＦＲ試験の手順を説明する。

この燃焼試験は、複合発泡パネルの小規模な可燃性性能を評価する目的で用いたものである。パネルを高温の火炎に所定時間接触させ、その後、パネル内部の発泡体コアを燃焼の広がりについて評価した。

上述の方法で作製した３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ×５．１ｃｍの複合パネルを、２０．３ｃｍ×２０．３ｃｍの発泡パネルが得られるように、鋸を使って２０．３ｃｍ×２０．３ｃｍの表面材の周りを取り除いた。サンプルを最も近いグラム数まで秤量した。発泡体コアに熱電対を、底部表面材（用いられる場合、外面に塗装を施した表面材）から７ｍｍ、２０ｍｍ、及び３５ｍｍの距離に挿入した。次に、パネルをブンゼンバーナーの基部の３０ｍｍ上の支持部に配置した。直径７．６２ｃｍ、高さ１．２７ｃｍの金属カラーを金属表面材の表面（用いられる場合、発泡性防火塗装を施した表面）に直接もたせて配置した。このカラーは炎を封じ込め、曝露される領域を正確にマークする役目をした。バーナーに点火し、金属支持体に火炎を直接接触させながら５、１０、又は２０分間燃焼させた。鋼製表面材と火炎との界面の温度を測定して、カラーの７．６２ｃｍの直径にわたって７００〜９００℃であることが分かった。試験の間、熱電対の読み取りを定期的に行った。火炎を消した後、パネルを冷却させた。熱電対を取り除き、サンプルを再び秤量し、試験で損失した質量を記録した。次に金属表面材を注意深く引っ張って外した。発泡体を、燃焼スポットの中央から鋸で真っ直ぐに切断（鋼製表面材の平面に直角に切断）した。測定を行って、黒色の炭化した領域の直径（炭化の広がりと呼ぶ）、及び発泡体コアへの炭化の侵入深さ（炭化深さと呼ぶ）を記録した。

〔例５〕
塗装なしのＰＵＲパネルの比較例を説明する。

正面と裏面に塗装を施していない鋼製表面材を有しペンタンを発泡剤とする発泡配合物を用いたパネルを例２に従って作製し、５分間の燃焼を使用して例４で説明した方法により評価した。重量の損失は非常に大きく（１１．２ｇ）、黒色に炭化した又は完全に熱分解された発泡体の深さは、発泡体内部へ４７ｍｍ広がっていた。これは、パネルの裏側の金属表面材までほとんど完全に貫通する燃焼であった（最初のパネルの厚さは５１ｍｍであった）。

〔例６〕
発泡性防火塗装したＰＵＲパネルの例を説明する。

５０（±５）μｍのＥｐｏｘｙ Ｗｈｉｔｅ Ｃｅａｓｅ Ｆｉｒｅ （ＣｏｔｅＬ）発泡性防火塗料で外面又は外側を塗装した金属表面材と塗装されていない裏面表面材を有し、ペンタンで発泡させたＰＵＲ発泡体コアを有するパネルを、例３の方法に従って作製し、５分間の燃焼を使用して例４で説明した方法により評価した。重量損失はわずか３．５ｇであったが、これに対して発泡性防火塗装なしの例５の対応するパネルでは重量損失は１１．２ｇであった。これは、燃焼試験の間に熱分解されたＰＵＲの量のほぼ７０％の減少に相当する。炭化深さは３１ｍｍであり、例５に比べて３４％の炭化深さの減少に相当する。

これらの結果はまた、鋼製表面材の外面に塗布した場合及び炎の方へ向けた場合に、発泡性防火塗料は主として発泡体コアへの熱移動を制限することにより、優れた保護を提供することを示している。

〔例７〕
塗料なしの比較用のＰＩＲパネルを説明する。

正面と裏面を塗装していない表面材を有しペンタンで発泡した配合物を用いたＰＩＲパネルを、例２に従って作製し、５分間の燃焼を使用し例４に従って評価した。重量損失は５．０ｇ、炭化深さは発泡体内部へ２２ｍｍであった。

〔例８〕
発泡性防火塗装されたＰＩＲパネルを説明する。

５０（±５）μｍのＥｐｏｘｙ Ｗｈｉｔｅ Ｃｅａｓｅ Ｆｉｒｅ （ＣｏｔｅＬ）発泡性防火塗料で外面を塗装した鋼製表面材と塗装なしの裏面表面材を有し、ペンタンで発泡したＰＩＲ配合物を用いたパネルを、例３に従って作製し、例４で説明した方法により５分間の燃焼を使用して評価した。重量損失は２．０ｇで、例７の塗装なしのサンプルに比べて熱分解された物質の６０％減少に相当するものであった。炭化深さは発泡体内部へ１５ｍｍで、例７の塗装なしのサンプルに比べて発泡体コアへの炭化の侵入は３２％の減少になった。

図２は、長時間の燃焼における例７と８の複合発泡パネルについて、７ｍｍ及び２０ｍｍの深さでの時間に対する発泡体コアの温度プロファイルを示している。図に見られるように、データは、複合発泡パネルの金属表面材の外面に発泡性防火塗装を施した場合に、塗装なしの複合パネルに比べ、ずっと長い時間にわたってずっと低い温度プロファイルを示している。この結果は、可燃性発泡剤で発泡させたポリウレタン発泡体を用いた場合でも、複合発泡パネルに向上した耐火性を付与できることを示している。

〔例９〕
塗装なしのＰＩＲパネルでの長時間燃焼試験を説明する。

正面と裏面に塗装なしの金属表面材を有し、ペンタンで発泡させたＰＩＲ配合物を用いたパネルを、例３に従って作製し、例４で説明した方法により２０分間の燃焼を使用して評価した。塗装した表面材から燃焼部位の真下７ｍｍと２０ｍｍのところに熱電対を挿入し、燃焼の間の温度プロファイルを記録した。２０分後の重量の損失は１１．０ｇ、炭化深さは発泡体内部へ３５ｍｍであった。発泡体コアが２０ｍｍの熱電対のところで２２５℃に達するのにかかった時間は５分であった。

〔例１０〕
発泡性防火塗装したＰＩＲパネルでの長時間燃焼試験を説明する。

５０（±５）μｍのＥｐｏｘｙ Ｗｈｉｔｅ Ｃｅａｓｅ Ｆｉｒｅ （ＣｏｔｅＬ）発泡性防火塗料で塗装した金属表面材の外面と、塗装していない裏側表面材とを有し、ペンタンで発泡させたＰＩＲ配合物の発泡体コアを有するパネルを、例３に従って作製し、例４で説明した方法により２０分間の燃焼を使用して評価した。塗装した表面材から燃焼部位の真下２０ｍｍと３５ｍｍのところに熱電対を挿入し、燃焼の間の温度プロファイルを記録した。２０分後の重量の損失は５．６０ｇで、熱分解による質量損失は４９％の減少となった。炭化深さは２８ｍｍで、すなわち例９の発泡性防火塗装なしの対応するパネルに比べて２０％の減少であった。２０ｍｍの熱電対のところで発泡体コアが２２５℃に達するのにかかった時間は１０．８分で、ＰＩＲコアが２２５℃の臨界的温度に達する時間はほぼ６分増加したことになる。

図３は、例９と１０の結果を表す棒グラフであり、２２５℃に達するのに要する時間の顕著な差を示している。

〔比較例１１〕
発泡性防火塗料を金属表面材の内面に塗布した場合の、発泡性防火塗料を施したＰＩＲパネルでの長時間燃焼試験を説明する。

鋼製表面材をプラーク成形型の底部に、５０±５μｍのＣｏｔｅＬ Ｃｅａｓｅ Ｆｉｒｅエポキシの塗料を型の発泡体側に向けて置き、得られたパネルが発泡性防火塗料を発泡体−表面材界面でその内面に適用されるようにした以外は、例３の手順に従った。パネルで使用した鋼製表面材の外面には何も塗料を塗布しなかった。その後、例４に従って２０分間の燃焼を使用してパネルを評価した。試験後に記録された質量損失は９．２ｇ、炭化深さは３５ｍｍ、炭化の広がりは１１５ｍｍであった。これは、例９の塗装なしのサンプルに比べて、重量損失及び炭化の広がりのほんのわずかな改善（１６％）に当たるものであり、炭化深さは改善されていない。

〔例１２〕
発泡性防火液体エポキシ塗料の高温急速硬化を説明する。

市販のエポキシ樹脂Ｃｅａｓｅ Ｆｉｒｅ （ＣｏｔｅＬ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）をベース樹脂として用いた。これに、Ｅｐｉｄｏｌ ７４８ （Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ．）とキシレンを加えて２００センチポアズ未満の粘度を得た。この樹脂混合物に硬化剤Ａｎｃａｍｉｎｅ １７６９ （Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ．）を加え、塗料を木製のへらで混合した。次に、バードバー又はドローダウンバーを用いて、亜鉛めっきした０．４０５ｍｍの鋼製支持体に塗布した。即座に支持体を２５０℃のオーブンに６０秒間入れ、それから取り出した。この間のピーク金属温度は２１０〜２２０℃であった。室温まで冷却すると、塗料の乾燥膜厚は５０（±５）μｍ、鉛筆硬度は１Ｈ、そして耐屈曲性は＞５Ｔであった。塗装した支持体をブタントーチで数分間加熱すると、数ｍｍの高さで炭が生じた。

これらの結果は、高温急速硬化エポキシ樹脂結合剤を発泡性防火塗料として用いて、金属表面材の外面を通り抜け発泡体コアに至る熱移動を制限するという点で良好な結果を達成できることを示している。

表１は、例５〜１１についての結果を表の形で示している。

上述の方法によって作製した複合パネルは、火災などの極端な加熱状況に対して高い耐性を示す。複合パネルを金属表面材の表面でブタン炎との直接の接触に５〜２０分間さらす試験で、本発明の複合パネルは次のことを示す。
（１）ＰＵＲ又はＰＩＲ発泡体コアへの黒色の炭化の深さの少なくとも１０％の減少。
（２）ＰＵＲ又はＰＩＲ発泡体コアが金属表面材から２０ｍｍの深さで２２５℃に達するのに要する時間の少なくとも２分の遅れ。
（３）燃焼の領域での熱分解又は燃焼によるパネルの重量損失の少なくとも２０％の改善。

結果を要約すると、複合発泡パネルの金属表面材の外面に発泡性防火塗料を塗布し、そしてパネルの発泡性防火塗装した表面を高温に当てることで、得られたパネルの耐熱性が高められることを示している。

理論に拘束されることを意図するものではないが、発泡性防火塗料を薄い被膜として、例えば１３０μｍ以下で表面材の外面に適用することによって、表面材と空気との界面で塗料が有意に膨張し、それによって表面材を通り抜け断熱コアに至る熱移動が減少するものと考えられる。発泡性防火塗料又は層をパネルの内側に、例えば表面材の内面に塗布すると、有意に膨張することができない。発泡性防火塗料が膨張できないと、明らかに断熱コアへの熱移動が増加し、それによって内部温度が高くなる。

最後に、複合断熱パネルの表面材の外面に発泡性防火塗料の薄膜を適用してからパネルのコア物質を供給することによって、従来のやり方につきまとう出荷及び製作上のいろいろな問題が克服される。予め形成されたパネルに現場で塗装することは、塗料の塗布のためにかなりの労力を必要とし、そして更に、従来技術で行われているように１０００μｍ以上の厚さの塗装をすると、周囲温度で硬化するのに何時間も何日も必要になることがある。

出荷について言うと、通常、金属表面材は、発泡パネルを形成する前にコイルコーティングラインで両面を耐食性のライナー又はエナメルで予め塗布される。腐食の可能性があるため、パネルは塗装なしの鋼製表面材と一緒には出荷されない。しかし、金属表面材の外面が発泡性防火塗料で塗装されている場合、耐食性ライナーはその面になくてもよい。

上述の例では説明しなかったが、複合パネルのそのほかの評価で、従来技術の防火バリアのアプローチを採用するといくつかの問題があることが示されている。複合発泡パネルの内側に、すなわち金属表面材の内面に適用した保護用の発泡性防火もしくは熱バリア層又はマットを用いたときの一つの問題は、接着の不具合のため複合発泡パネルの層間剥離を生ずることがあるというものである。もう一つの問題は、熱バリア又はマットが、複合発泡パネル全体の重量／断熱値の比にマイナスの影響を及ぼすこともあるというものである。

複合発泡パネルタイプの複合断熱パネルの正面図である。 複合発泡パネルタイプの複合断熱パネルの側面図である。 バーナー試験における時間の関数としての発泡体コア温度の温度プロファイルである。 塗装した複合発泡パネルと塗装していない複合発泡パネルにおいて発泡体コアが２０ｍｍの深さで２２５℃に達するのに要する時間を示す棒グラフである。

Claims (29)

1. 外面と内面を有する少なくとも一つの表面材の内面に断熱コアを適用する工程を含む複合断熱パネルの製造方法であって、
   前記表面材の該外面に、１０〜１３０μｍの乾燥膜厚を有する発泡性防火塗料が得られる量の発泡性防火塗料組成物を塗布すること、及び、
   その後、前記断熱コアを前記表面材の内面に適用する工程、
   を含むことを特徴とする複合断熱パネル製造方法。
2. 該断熱コアが発泡体コアであり、発泡ポリマー物質から構成されていて、且つ、該表面材が金属から構成されている、請求項１に記載の方法。
3. 該発泡体コアを、外面に前記発泡性防火塗料を有する前記金属表面材ともう一つの金属表面材との間に適用する、請求項２に記載の方法。
4. 該発泡体コアが、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン及びポリイソシアヌレートからなる群から選択される発泡配合物から構成される、請求項３に記載の方法。
5. 該発泡体コアが、ポリウレタン又はポリイソシアヌレートから形成される、請求項４に記載の方法。
6. 該発泡体コアが、炭化水素、水、ヒドロクロロフルオロカーボン、ヒドロクロロカーボン及びヒドロフルオロカーボンからなる群から選択される発泡剤を含む、請求項５に記載の方法。
7. 該発泡剤が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、イソペンタン、ブタン、１−ペンテン、シクロペンテン、ヘキセン、ヘキサン、シクロヘキサン、及びヘプタンからなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
8. 該発泡性防火塗料を非発泡性防火塗料のプライマー層の上に塗布する、請求項２に記載の方法。
9. 該発泡性防火塗料にトップコートを塗布する、請求項２に記載の方法。
10. 該発泡性防火塗料が、結合剤、酸ドナー、起泡剤、及びポリヒドリド（ｐｏｌｙｈｙｄｒｉｄｉｃ）炭素ドナーから構成される、請求項１に記載の方法。
11. 該ポリヒドリド炭素ドナーが、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール及び糖からなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
12. 該発泡性防火塗料が、５００℃の温度に５分間さらされたとき、加熱により少なくとも１ｍｍの高さに膨張する、請求項１に記載の方法。
13. 該発泡性防火塗料を、アミンで硬化されるエポキシ樹脂を含む二液型の発泡性防火塗料配合物から得る、請求項１に記載の方法。
14. 複合発泡パネルを製造する方法であり、外面と内面を有する少なくとも一つの金属表面材の内面に面して発泡体コアを供給する工程を含む方法であって、
    該金属表面材の外面に発泡性防火塗料をコイルコーティングラインで適用することを含み、前記発泡性防火塗料の乾燥膜厚が１０〜１３０μｍであることを特徴とする、複合発泡パネル製造方法。
15. 該発泡性防火塗料がコイルコーティングの工程において５０〜８００ｆｔ／ｍｉｎのラインスピードを可能にする速度で硬化する、請求項１４に記載の方法。
16. 該発泡性防火塗料が５〜１２０秒の時間で硬化する、請求項１４に記載の方法。
17. 該発泡性防火塗料が０．８〜０．３ｍｍの厚さの鋼製支持体上において１３０μｍ未満の乾燥膜厚さで１Ｈより高い硬度及び１１Ｔより高い耐屈曲性まで硬化する、請求項１４に記載の方法。
18. 該発泡性防火塗料が５００℃の温度に５分間熱せられたとき少なくとも１ｍｍの高さに膨張する、請求項１４に記載の方法。
19. 該発泡性防火塗料が熱を加えたときに炭を形成するようなポリヒドリド炭素を含む、請求項１４に記載の方法。
20. 該金属表面材の厚さが８ｍｍ〜１０μｍである、請求項１４に記載の方法。
21. 外面と内面を有する少なくとも一つの金属表面材の内面に面して発泡体コアを設ける工程を含む複合発泡パネルの製造方法であって、
    該金属表面材の外面に乾燥膜厚が１０〜１３０μｍである発泡性防火塗料を塗布すること、
    その後、外面に硬化した発泡性防火塗料を有する該金属表面材を発泡体積層ラインに、発泡性防火塗装された側を発泡積層体の外側に向けて供給すること、及び
    前記発泡体コアを形成できる発泡配合物を前記発泡体積層ラインで前記金属表面材の内面ともう一つの金属表面材の内面との間に供給すること、
    を含むことを特徴とする複合発泡パネル製造方法。
22. 該発泡性防火塗料をコイルコーティングラインで該金属表面材に塗布する、請求項２１に記載の方法。
23. 該発泡体積層ラインが連続のダブルベルトである、請求項２２に記載の方法。
24. 該発泡配合物がポリウレタン又はポリイソシアヌレート配合物である、請求項２３に記載の方法。
25. 該発泡体コアが炭化水素発泡剤を含む、請求項２４に記載の方法。
26. 該発泡剤が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、イソペンタン、ブタン、１−ペンテン、シクロペンテン、ヘキセン、ヘキサン、シクロヘキサン、及びヘプタンからなる群から選択される、請求項２５に記載の方法。
27. 内面と外面を有し、その外面に発泡性防火塗料が１０〜１３０μｍの厚さで塗布された金属表面材と、前記金属表面材の前記内面に面する発泡体コアから構成される複合発泡パネル。
28. 該発泡体コアが２つの金属表面材の内面の間に挟まれている、請求項２７に記載の複合発泡パネル。
29. 該発泡性防火塗料がポリヒドリド炭素ドナーを含む、請求項２７に記載の複合発泡パネル。

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