JP2012062658A - 断熱シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 断熱・遮熱効果の向上はもとより、工期短縮とそれに伴い経済性を向上させる断熱シートの提供。
【解決手段】 断熱層１のみを複層重ね合わせて備える断熱シートであって、各断熱層１は、中空ビーズ構造のセラミック、樹脂エマルジョン、顔料、分散剤、及び粘着剤を含んでなる断熱素材を、厚さ約０．２ｍｍから約０．３ｍｍのシート状に成形してなり、各断熱層１に含まれる中空ビーズ構造のセラミックは、粒径約１０μｍから約５０μｍであり、その含有量は、各断熱層１の約５０重量％から約７５重量％である断熱シート。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複層の断熱塗膜からなる断熱構造を備える断熱シートに関する。

従来、中空又は多孔質のセラミックビーズを断熱樹脂材料に含有させることにより断熱性が向上された断熱材（例えば下記特許文献１）や断熱シート（例えば下記特許文献２参照）が複数紹介されると共に、塗布式の断熱材（例えば下記特許文献３参照）も紹介されている。

更に、断熱シートにおける断熱層での断熱効果を補う手法が施され、例えば、断熱シートの表面が加熱され高温下に曝された際には、その熱を表面層および裏面層に沿った水平方向に熱伝搬させるべく、表面層および裏面層に熱伝導性の良好な素材を用いる手法や（例えば下記特許文献２参照）、また、接着性も高めるべく基材として職布や不織布を用い、それらに合成樹脂を含浸させる手法も紹介されている。

特開２００７−７６１４５号公報 特開平１１−３６４７３号公報 特開２００２−１０５３８５号公報

しかし、従来のシート状の断熱材は、基材（表面層や裏面層）の存在によって、薄型シートとする際には、断熱層の十分な厚みを確保し難いという問題がある。シートとしての断熱性を高めるには、断熱性の高い素材からなる断熱層の厚みを稼ぐことがもっとも簡単且つ明瞭な構造であるところであるが、柔軟性を欠き、施工性に難点がある。そこで、薄型であるが故の柔軟性に加え、断熱性を確保できる合理的な断熱層の素材と構造の選択が望まれていた。

他方、基材を備えた断熱材は、貼着対象との一体性よりもシートとしての一体性が比較的高い。そのため、貼着対象に対する断熱材の接着力が劣化した際には、一部の剥がれがシートの捲れという形で伝線し接着の劣化が広域に広がり易いという問題がある。

塗布式断熱材にあっては、現場において断熱層を形成するものであるから、塗布後乾燥までの手待ち時間が生じ、作業効率の悪化と比較的長い工事時間から天候の影響を大きく受け、計画的な施工が行えないことや、臭気による周囲環境の悪化が現実的な問題となっていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、断熱・遮熱効果の向上はもとより、工期短縮とそれに伴い経済性を向上させる断熱シートの提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明による断熱シートは、断熱層のみを複層重ね合わせて備える断熱シートであって、各断熱層は、中空ビーズ構造のセラミック（例えば、アルミノ珪酸ソーダガラス等）、樹脂エマルジョン、顔料、分散剤、及び粘着剤を含んでなる断熱素材を、厚さ約０．２ｍｍから約０．３ｍｍのシート状に成形してなり、各断熱層に含まれる中空ビーズ構造のセラミックは、粒径約１０μｍから約５０μｍであり、その含有量は、各断熱層の約５０重量％から約７５重量％、より耐熱性を高めるには約６０重量％から約７０重量％であることを特徴とする。

また、上記本発明による断熱シートの製造方法は、粒径約１０μｍから約５０μｍの中空ビーズ構造のセラミックを約５０重量％から約７５重量％の含有量で含み、且つ樹脂エマルジョン、顔料、分散剤、及び粘着剤を含んでなる流動体断熱素材を、平坦面へ、厚さ約０．２ｍｍから約０．３ｍｍのシート状に吹き付ける工程と、シート状に吹き付けた流動体断熱素材をそれが固化するまで乾燥させる工程からなる一連積層作業を、所望の耐熱性を得る厚さになるまで繰り返すことを特徴とする。

本発明による断熱シートによれば、塗布型断熱材を重ね塗りしたと同程度の薄肉でありながら基材の厚さを省き、断熱層の厚みを稼ぐことによって、断熱効果を高めることができ、例えば、一般建築物においては冷房や暖房、工場等においては高温の炉体や配管の被覆に用いられる。かかる断熱効果がそれぞれ燃料削減につながり、冷房や保温のための燃料削減及び二酸化炭素の排出量の削減に寄与する。

シート状としたことによる手待ち時間の削減や施工性の向上により、天候による影響を回避でき、それに伴う施工コストの削減、及び工場設備等の稼動停止時間の短縮により経済性が向上することとなる。しかも、施工現場における悪臭の発生も回避できる。

更に、本発明による断熱シートは、柔軟で軽量であり、且つ裁断も市販のハサミでカットできる程度に容易であることから、運搬や加工が容易であるばかりか、貼着領域各部における貼着対象との一体性が高まり、一部の剥がれがシートの捲れという形で広域に広がることを回避できる。

本発明による断熱シートの概略を示す断面図である。 本発明による断熱シートの断熱層の積層数と断熱効果との関係（計算値）の一例を示したグラフである。 本発明による断熱シートの断熱層の積層数と断熱効果との関係（計算値）の一例を示したグラフである。 本発明による断熱シートが奏する断熱効果のイメージの一例を示した説明図である。 本発明による断熱シートが奏する炉壁表面温度変化（実測値）の一例を示した説明図である。

以下、本発明による断熱シートの実施の形態をその製造方法と共に詳細に説明する。
図に示す断熱シートは、織布や不織布等の基材を備えず、断熱層１のみを複層重ね合わせて備える断熱シートである。

各断熱層１は、中空ビーズ構造のアルミノ珪酸ソーダガラス（以下中空ビーズ２と記す）、樹脂エマルジョン、顔料、分散剤、及び粘着剤を含んでなる断熱素材を、厚さ約０．２ｍｍから約０．３ｍｍのシート状に成形してなる。
各断熱層１に含まれる中空ビーズ２は、粒径約１０μｍから約５０μｍであり、その含有量は、各断熱層１の約６０重量％から約７０重量％である。

断熱シートの製造方法は、上記素材を混ぜ合わせた流動体断熱素材を、適当な広さを持つ平坦面上に、均一な膜厚を持ったシート状に吹き付ける工程と、シート状に吹き付けた流動体断熱素材をそれが固化するまで乾燥させる工程からなる一連積層作業を、所望の耐熱性を得る厚さになるまで繰り返すものである。

各断熱層１の膜厚は、貼着対象の表面が平坦であるか、種々の曲面を持つかによっても異なるが、断熱素材に混入する中空ビーズが十分に埋設される厚みが最低限必要であり、流動体断熱素材の粘度で良好なシート状が得られる膜厚も制限されることから、厚さ約０．１ｍｍから約０．３ｍｍが好ましい。

各層を構成する断熱層１として吹き付けられた流動体断熱素材は、乾燥過程において、その表面張力により、当該流動体断熱素材に含まれる小さなセラミックビーズが表面に集められる。当該流動体断熱素材がそのまま乾燥されることにより、当該断熱層１の表面がセラミックコーティング化される。また、各層が固化した後に、次の層を吹き付けることによって、流動体断熱素材に含まれる中空ビーズ２が、塗布された流動体断熱素材の表面に集中し、又は表面から深く沈殿することもなく、深さ（厚み方向）に応じて中空ビーズ２の存在量に不均一が生じることが回避されることで、各層を経る度に確実な断熱が段階的に行われ、断熱シートの肉厚に応じた効率のよい断熱効果を得ることが可能となる（図４参照）。

本発明による断熱シートは、適宜裁断され、貼着対象の存在する現場において接着剤で貼着対象に貼り付けられる。各断熱層１の厚み方向、及び表裏面に対して平行な方向へ同一素材のみが連続するので、例えば、一部剥離といった場合であっても、流動体断熱素材の塗布という簡単な作業で修繕が可能であり、縦横厚み方向のいずれについても強度上大きな較差は生じない。また、熱膨張の相違についての考慮も不要である。

図２及び図３は、各断熱層の膜厚を０．２ｍｍと定め、積層した数と断熱効果（表面温度）との関係のシミュレーション結果を示したものである。
炉の外壁温度が１２０℃と１５０℃で試験したものであるが、２層から６，７，又は８層で比較的大きな断熱効果の変化が見られ、それ以上の層数では大きな変化は見られない。

実測値においては、小さなセラミックビーズが集中した表寄りの領域と、相対的に異なる断熱特性を形成する素材が集中する裏寄りの領域とが積層化されることを以って、より高い断熱効果(炉体内部は保温効果)が得られ、充分に乾燥した１０層構造を以って、炉体との間で約４０℃の温度差のある７０℃前後に表面温度を保つことができる（図５と図３を比較）。

以上の如く、本発明による断熱シートを炉体に貼着すれば、炉体外壁の断熱効果に加え、炉の内部については極めて高い保温効果もある事が実証された。
本発明による断熱シートの高い断熱効果によれば、炉体外部の環境変化が抑えられ、冷房・暖房のためのエネルギー（燃料等）消費を削減できる効果がある。一方、当該断熱シートの高い保温効果によれば、炉体内部を保温するためのエネルギー消費をも削減出来る効果がある。

また、建築物の内装等、炉体以外への使用にあっても、本発明による断熱シートの高い断熱効果によれば、断熱空間の目的に応じ各層の厚さや層数を調整することによって、断熱空間外部の環境変化が抑えられ、冷房・暖房のためのエネルギー（燃料等）消費を削減できる効果がある。一方、当該断熱シートの高い保温効果によれば、断熱空間内部を保温するためのエネルギー消費をも削減出来る効果がある。

１ 断熱層，
２ 中空ビーズ，

Claims (2)

1. 断熱層（１）のみを複層重ね合わせて備える断熱シートであって、
   各断熱層（１）は、中空ビーズ構造のセラミック、樹脂エマルジョン、顔料、分散剤、及び粘着剤を含んでなる断熱素材を、厚さ約０．２ｍｍから約０．３ｍｍのシート状に成形してなり、
   各断熱層（１）に含まれる中空ビーズ構造のセラミックは、粒径約１０μｍから約５０μｍであり、その含有量は、各断熱層（１）の約５０重量％から約７５重量％である断熱シート。
2. 粒径約１０μｍから約５０μｍの中空ビーズ構造のセラミックを約５０重量％から約７５重量％の含有量で含み、且つ樹脂エマルジョン、顔料、分散剤、及び粘着剤を含んでなる流動体断熱素材を、平坦面へ、厚さ約０．２ｍｍから約０．３ｍｍのシート状に吹き付ける工程と、
   シート状に吹き付けた流動体断熱素材をそれが固化するまで乾燥させる工程からなる一連積層作業を、所望の耐熱性を得る厚さになるまで繰り返す断熱シートの製造方法。

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