JP2009144452A - 調湿パネル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】調湿パネル1は、植物長繊維2aの集合体に、バインダーとなる樹脂材を分散させて、該植物長繊維間を熱圧接着して形成された表層ボード2と、水分の吸放湿性を有する軽量調湿基材3とを、透湿性を有する水性接着剤4aで接着して積層形成されており、前記表層ボードの密度が500kg/m3以上、1200kg/m3以下とされている。
【選択図】図1
Description
そこで、従来から住宅の内装建材などに使用される調湿機能を有した建築材料が提案されている。
一般的には、軽量で安価であることからロックウールボードやインシュレーションボード等が調湿建材として利用されている。あるいは、上記したようなボードの主材(ロックウールや木質繊維)に、珪藻土、炭、シリカゲル、ゼオライト等の調湿材と、無機系あるいは樹脂系のバインダーとを混合して熱圧成形等によって板状に形成された調湿建材が汎用されている。
上記床パネルの繊維質層は、主原料となるロックウールに、粉粒炭と珪藻土等の無機多孔質粉粒体とを添加して、結合剤によって板状に形成されている。また、上記表面板材は、パーティクルボード等の木材から構成されている。
前記構成とされた建築用床パネルでは、床下空間側に配置される繊維質層の調湿機能により、床下空気の清浄化が図れる、とされている。
また、上記特許文献1に記載の建築用床パネルのように、ロックウール等を調湿建材として使用することで、軽量かつ安価な調湿建材となる利点がある。しかしながら、上記のようなロックウールボードやインシュレーションボードは、表面硬度が低く、従来は、断熱材として壁構造体等に内設される場合が殆どであった。
また、本発明の前記調湿パネルにおいては、前記水性接着剤に、水分の吸放湿性を有する調湿材を含有させたものとしてもよい。
また、前記表層ボードは、バインダーとなる樹脂材を分散させて植物長繊維間を熱圧接着して形成されているので、透湿性の高い多孔質の表層ボードとなるとともに、その密度を、500kg/m3以上、1200kg/m3以下としているので、透湿性を阻害することなく、内装用の表面建材として使用される場合に要求される表面硬度や耐欠け性を確保できるとともに、寸法安定性に優れたものとなる。すなわち、表層ボードの密度が500kg/m3未満であると、調湿パネルの表面硬度が低下する恐れがあるとともに、釘や木ネジ等の保持力が低下する恐れがあり、また、表層ボードの密度が1200kg/m3超であると、表層ボードの透湿性が低くなり、調湿パネルの調湿性能が低下する恐れがある。
さらにまた、表層ボードの透湿性及び寸法安定性により、積層構成とされた表層ボードと軽量調湿基材との間の水分の吸放湿性能の差が低減できるとともに、表層ボード自体の表裏における水分蒸発にかかる時間差が低減できるので、乾燥前後や吸放湿前後における表層ボードの変形が生じにくく、調湿パネル自体の反りを効果的に低減できる。
また、本発明の前記調湿パネルにおいて、前記軽量調湿基材及び/又は前記水性接着剤に、水分の吸放湿性を有する調湿材を含有したものとすれば、調湿パネル自体の調湿性能をより高めることができる。
図1は、第1実施形態に係る調湿パネルを模式的に示す概略縦断面図である。
尚、以下では、調湿パネルの表面とは、室内空間あるいは収納空間側の面を指すものとする。
尚、この調湿パネル1は、住宅の内壁の留め付け仕上げ用の表面建材、打上天井材等の内装建材として適用され、押入れやクローゼット内の内壁や天井などへの施工も可能である。
また、調湿パネル1の表面に表面仕上げのための通気性・透湿性を有する化粧シートや壁紙を更に貼着するようにしてもよい。
特に、近年、枯渇化が叫ばれている木材資源ではなく、非木材資源である麻類植物やヤシ科植物から得られる麻類植物繊維材やヤシ科植物繊維材を植物長繊維2aとして使用すれば、環境資源にも配慮した表層ボード2となる。また、そのような麻類植物やヤシ科植物から採取される繊維は、従来の繊維板に使用されている針葉樹や広葉樹から採取される繊維よりも引張強度が2倍〜14倍程度高く、麻類植物やヤシ科植物から採取される繊維を表層ボード2に使用することで、後記するように調湿パネル1自体の強度をより効果的に高めることができる。
この表層ボード2の厚さは、0.5mm以上、5.0mm以下とすることが好ましく、これにより、調湿パネル1自体の表面硬度や強度を阻害することなく、軽量かつ安価な調湿パネル1となる。
尚、上記各種の繊維は、一種あるいは二種以上を組み合わせて使用してもよい。
尚、後記するように、成形された表層ボード2が多孔質状態で透湿性・通気性を有するように、植物長繊維2a間を接着し得るバインダーとなる樹脂材であれば、上記以外の樹脂材を使用してもよい。また、上記各種の樹脂材は、一種あるいは二種以上を組み合わせて使用してもよい。
このインシュレーションボード3の厚さは、上記表層ボード2の倍以上の厚さとすることが好ましく、例えば、2倍〜10倍程度としてもよい。これにより、軽量かつ安価な調湿パネル1となる。
尚、後記する第2実施形態で説明する調湿材3bを上記インシュレーションボードに含有させるようにしてもよい。
尚、図1及び後記する第2実施形態を示す図2では、接着剤層4の層厚が比較的厚いものとして図示しているが、実際には、50μm〜500μm程度である。また、後記する第2実施形態で説明する調湿材3bを上記水性接着剤に含有させるようにしてもよい。
尚、以下では、表層ボード2は、植物長繊維2aとして、ケナフを解繊して得たケナフ長繊維2aを使用し、樹脂材として、フェノール樹脂を含有するフェノール樹脂系接着剤を使用した場合について説明し、軽量調湿基材3は、木質繊維3aを主材とするインシュレーションボード3として説明するが、植物長繊維、樹脂材及び軽量調湿基材としては、上記した各種から適宜、選択可能である。
アオイ科の一年生草本類であるケナフを、例えば、水中に浸漬することによって、芯部と外皮部分である靭皮部とに分離し、この靭皮部から得たケナフ繊維束をオープナーなどの解繊装置に供給して、平均繊維径が20μm〜500μm、好ましくは、50μm〜100μm程度となるように解繊するとともに、所定の長さ、例えば、6mm以上の長さに切断して、ケナフ長繊維とする。このケナフ長繊維の長さは、6mm以上であれば良いが例えば、6mm〜2000mm程度、好ましくは、10mm〜200mm程度、より好ましくは、20mm〜100mm程度である。
また、ケナフ長繊維の繊維長が、上記の範囲より短いと、ケナフ長繊維同士の絡み合いが不足して表層ボード2自体の強度や透湿性が低下する恐れがあり、また、ケナフ長繊維の繊維長が、上記の範囲より長いと、後記するようにケナフ長繊維の集合体を形成する際に所定の形状にすることが困難となるとともに、樹脂材を均一に分散させることが困難となる恐れがある。
尚、フェノール樹脂を長繊維マット体に均一に分散させる態様としては、例えば、粉末のフェノール樹脂を所定の混合量で上記ケナフ長繊維に混合して、その後に、長繊維マット体とするようにしてもよい。あるいは、ケナフ長繊維に、液状フェノール樹脂をスプレー噴霧しながら長繊維マット体を形成するようにしてもよい。
尚、上記した表層ケナフボード2の製造方法は、一例に過ぎず、上記以外の製造方法によって製造し得ることは当然である。
本実施形態では、上記したように軽量調湿基材3として、インシュレーションボード3を用いている。
このインシュレーションボード3は、JIS A5905(繊維板)に準拠した木質繊維板であって、針葉樹や広葉樹等の木本類を蒸煮し、解繊して得られる木質短繊維片3aを主材として、これにコーンスターチや澱粉系等のサイズ剤や樹脂材を添加して形成されている。このインシュレーションボード3は、その密度が400kg/m3以下とされ、軽量であるとともに、多孔質で優れた透湿性、通気性を有している(JIS A5905(繊維板)で規定されている密度が350kg/m3未満からなるものとしてもよい)。
尚、上記したインシュレーションボード3の製造方法は、一例に過ぎず、上記以外の製造方法によって製造し得ることは当然である。また、上記したように調湿材3bを含有させる場合は、上記スラリーを調整する際に、後記する調湿材3bを配合するようにしてもよく、あるいは、上記のように抄造して得られるフォーミングマットに対して調湿材3bを散布して配合するようにしてもよい。
尚、この際、必要に応じてプレスにて調湿パネル1の厚さ調整をしてもよい。
さらにまた、表層ケナフボード2の透湿性及び寸法安定性により、積層構成とされた表層ケナフボード2とインシュレーションボード3との間の水分の吸放湿性能の差が低減できるとともに、表層ケナフボード2自体の表裏における水分蒸発にかかる時間差が低減できるので、乾燥前後や吸放湿前後における表層ケナフボード2の変形が生じにくく、調湿パネル1自体の反りを効果的に低減できる。
図2は、第2実施形態に係る調湿パネルを模式的に示す概略縦断面図である。
尚、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成については、同一符合を付して説明を省略する。
軽量調湿基材3Aは、本実施形態では、人造鉱物繊維であるロックウール3Aaを主材とし、これに後記する調湿材3bを均一に分散させて含有させたロックウールボード3Aとしている。このロックウールボード3Aは、JIS A9504に準拠した人造鉱物繊維板であって、このロックウールボード3Aの製造方法としては、従来公知の湿式法が採用され、例えば、高炉スラグと岩石を高温で溶かして得られる無機質のロックウール3aに、調湿材3b、樹脂材等を含有する結合剤等を配合してスラリーを調整する。次いで、このスラリーを丸網式や長網式、ハチェック式等の通常の抄造機によって抄造してフォーミングマットを形成し、このフォーミングマットをコールドプレスにて脱水しながら所定の厚さに成形し、乾燥機にて加熱乾燥して、調湿することにより板状に形成するようにしてもよい。
また、上記各種の調湿材は、一種あるいは二種以上を組み合わせて使用してもよい。また、上記以外の調湿材を使用してもよい。
また、本実施形態では、軽量調湿基材3として、調湿材3bを含有させたロックウールボード3Aとしているが、調湿材3bを含有させないものとしてもよい。調湿材3bを含有させたものと比べると調湿性能は劣るが、このようなロックウールボードであっても調湿性能を有し、軽量かつ安価な調湿パネル1Aとなる。
この水性接着剤4Aaへの調湿材3bの含有量は、上記同様、1重量%〜30重量%とすることが好ましく、より好ましくは、5重量%〜20重量%である。1重量%未満であると調湿性能を高められず、30重量%超であると、接着性が悪化する傾向があるからである。尚、前記第1実施形態と同様、調湿材3bを含有させない水性接着剤としてもよい。
尚、実施例1〜5では、ケナフ長繊維2として、ケナフの靭皮部を解繊して得た平均径82μm、長さが20mm〜100mmのケナフ長繊維(比較例1,2も同様)を用い、樹脂材として、液状のフェノール樹脂系接着剤(群栄化学工業(株)PL−3725)を用い(比較例1,2も同様)、表層ボードと軽量調湿基材とを接着する水性接着剤として澱粉系の接着剤(矢沢化学工業(株)ウォールボンド100)を用いた(比較例1〜4も同様)。
上記のケナフ長繊維2を上記したように長繊維マット体とし、液状フェノール樹脂系接着剤に浸漬させて、フェノール樹脂を均一に分散させ、絞り機によってフェノール樹脂の含有量を調整した後、乾燥機によって揮発分を蒸発させ、フェノール樹脂含浸長繊維マット体を形成した。上記フェノール樹脂の含有量は、その固形分が成形後の表層ケナフボードに対して15重量%となるように設定している。
その後、プレス型間(スペーサー厚)が1.5mmとされた熱プレス機で熱プレスを行い、板厚が1.5mm、大きさが600mm×600mmの表層ケナフボードを成形した。
また、上記したようにロックウールに調湿材3bとしてシリカゲルを適量混合して板厚が11.5mm、大きさが600mm×600mmのロックウールボードを成形した。
上記表層ボードとロックウールボードとを澱粉系接着剤で接着して常温プレスし、乾燥機(80℃)で乾燥させて、板厚が13mmとされた調湿パネルをそれぞれ得た。
尚、実施例1では、表層ケナフボードの密度を500kg/m3とし、実施例2では、表層ケナフボードの密度を700kg/m3とし、実施例4では、表層ケナフボードの密度を1200kg/m3としている。また、上記ロックウールボードの密度は、いずれも500kg/m3としている。
実施例3では、上記澱粉系接着剤に調湿材3bとしてシリカゲルを適量含有させ、該シリカゲル混合澱粉系接着剤にて上記実施例2とそれぞれ同条件とされた表層ケナフボードとロックウールボードとを接着して調湿パネルを成形した。
実施例5では、上記実施例2と同様の表層ケナフボード及び水性接着剤を用い、軽量調湿基材として板厚が9mm、密度が400kg/m3とされた市販のインシュレーションボードを用いた。このインシュレーションボードと表層ケナフボードとを上記同様に水性接着剤で接着して調湿パネルを成形した。
尚、上記インシュレーションボードの密度は、JIS A5905に規定されたインシュレーションボードの密度とは異なるが実測値である。
比較例1及び2のパネルは、上記実施例1,2,4の各調湿パネルとは、表層ケナフボードの成形後の密度のみをそれぞれ異ならせたものである。すなわち、比較例1では、表層ケナフボードの密度を400kg/m3とし、比較例2では、表層ケナフボードの密度を1300kg/m3としており、他の条件は同様である。
比較例3では、上記比較例1及び2と同様のロックウールボードに、表層ボードとして板厚が1.4mm、密度が750kg/m3の市販のMDF(木質中密度繊維板、中質繊維板)を澱粉系接着剤で接着して、厚さ12.9mmのパネルを成形した。上記のような木質MDFは、一般的に、針葉樹や広葉樹等の木本類を解繊して得られる木質短繊維片に、バインダーとなる熱硬化性樹脂接着剤を混合して加熱加圧されて成形されるもので、その繊維の緻密さから表面平滑性や端面の緻密さには優れているが、透湿性が比較的悪いボードである。
(比較例4)
比較例4では、上記比較例1及び2と同様のロックウールボードに、表層ボードとして板厚が3mmの市販のラワン合板を澱粉系接着剤で接着して、厚さ14.5mmのパネルを成形した。上記のようなラワン合板は、一般的に、薄板を互いに繊維方向がほぼ直交するようにして複数枚を接着剤で張り合わせたもので、曲げ強度や寸法安定性には優れているが、高価であるとともに、透湿性が比較的悪いボードである。
比較例5では、上記比較例1乃至4と同様のロックウールボードの表面に、上記実施例3と同様のシリカゲル混合澱粉系接着剤を塗布して乾燥させたボードとした。
(比較例6)
比較例6では、上記比較例1乃至4と同様のロックウールボードとした。
(比較例7)
比較例7では、調湿性基準として、上記実施例5と同様のインシュレーションボードとした。
各実施例1〜5、比較例1〜4の各パネルの上記接着剤の乾燥工程後における各パネルの反り量を計測した。
反り量の計測は、各パネルの外周縁近傍表面の二点(対向する辺近傍表面の二点)を基点とし、表面中央点を測定点として、反り測定器具を用いて計測し、その絶対値を反り量とした。
反り量の判定は、施工上の不具合を考慮し、反り量が0.5mm以下を○と判定した。
結果は、図3の表の通りであり、実施例1〜5及び比較例1,2では、反り量が僅かであり、概ね良好であった。
比較例3及び4では、それぞれ軽量調湿基材に硬質の表層ボードを貼着したものであるが、これらの表層ボードは、いずれも表層ケナフボードに比べて透湿性及び寸法安定性が低く、表層ボード自体の表裏における水分蒸発に掛かる時間に差異が生じ、該表層ボードの表面を凹とした反りが大きく発生した。また、比較例5においても乾燥後に接着剤塗布側の面を凹とした反りが大きく発生した。
各実施例1〜5、比較例1,2,6,7から得られた各試験体を、温度25℃、湿度50%の恒温恒湿雰囲気中に放置して恒量に達するまで養生した。
その後、各試験体を、温度25℃、湿度90%の恒温恒湿雰囲気中に24時間放置した後、各試験体の重量を測定して、吸湿後の重量を得た。
その後、さらに、各試験体を、温度25℃、湿度50%の恒温恒湿雰囲気中に24時間放置した後、各試験体の重量を測定して、放湿後の重量を得た。
上記吸湿後の重量と上記放湿後の重量との差から得た吸放湿量(各試験体1平方メートル当りの重量変化)を調湿性能として比較した。
調湿性能の比較は、インシュレーションボード(比較例7)の吸放湿量を調湿性基準として、当該インシュレーションボードの吸放湿量よりも15%以上良い場合(吸放湿量が149.5g/m2以上)を○と判定した。
結果は、図3の表の通りであり、実施例1〜5及び比較例1では、調湿性能の結果は、概ね良好であった。特に、シリカゲル混合澱粉系接着剤を用いた実施例3では、他の条件が同じ実施例2に比べて、良好な結果となった。
比較例2では、試験体の表層ケナフボードの密度が高密度であるため、調湿性能を十分に発揮できない結果となった。
各実施例1〜5、比較例1〜4,6,7のパネルの耐欠け性、表面硬度の特性評価のために以下の落球試験を行った。
各実施例1〜5、比較例1〜4,6,7から得られた各試験体の表面に対して、1mの高さから重さ5gの鉄球を20回垂直に落下させ、各試験体表面の変化を目視観察した。
結果は、図3の表の通りであり、実施例1〜6、及び比較例2〜4では、各試験体表面に変化が見られず、概ね良好な結果となった。
比較例1では、試験体の表層ケナフボードの密度が低密度であるため、表面硬度が低く、試験体表面に小さい凹みと面荒れが見られた。
比較例6では、試験体表面に、欠け、崩れの発生が見られた。
比較例7では、試験体表面に大きな凹みが見られた。
以上の結果から実施例1〜5の各調湿パネルは、調湿性能及び耐欠け性、表面硬度ともに良好であるとともに、成形後の反りも小さく良好な結果となり、住宅の内装建材、特に表面建材としても十分に適用可能なことが示された。
また、特に、表層ボードをケナフボードとすることで、ケナフボード自体にも優れた調湿性能があることが示され、軽量調湿基材単体の場合と比べて、調湿性能により優れた調湿パネルとなることが示された。
2 表層ケナフボード(表層ボード)
2a ケナフ長繊維(植物長繊維)
3 インシュレーションボード(軽量調湿基材)
3A ロックウールボード(軽量調湿基材)
3b 調湿材
4a,4Aa 水性接着剤
Claims (5)
- 植物長繊維の集合体に、バインダーとなる樹脂材を分散させて、該植物長繊維間を熱圧接着して形成された表層ボードと、水分の吸放湿性を有する軽量調湿基材とを、透湿性を有する水性接着剤で接着して積層形成されており、
前記表層ボードの密度が500kg/m3以上、1200kg/m3以下とされていることを特徴とする調湿パネル。 - 請求項1において、
前記軽量調湿基材は、ロックウールボードとされている調湿パネル。 - 請求項1において、
前記軽量調湿基材は、インシュレーションボードとされている調湿パネル。 - 請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記軽量調湿基材には、水分の吸放湿性を有する調湿材が含有されていることを特徴とする調湿パネル。 - 請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記水性接着剤には、水分の吸放湿性を有する調湿材が含有されていることを特徴とする調湿パネル。
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