JP2012132263A

JP2012132263A - 断熱耐火サンドイッチパネル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2012132263A
Application number: JP2010286665A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yamakawa; 孝幸山川
Original assignee: MIRAKU ROOFSYSTEM CO Ltd
Current assignee: MIRAKU ROOFSYSTEM CO Ltd
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】軽量で、断熱性及び耐火性に優れ、製造コストが低減された断熱耐火サンドイッチパネルを提供する。また、軽量で、断熱性及び耐火性に優れ、製造コストが低減された断熱耐火サンドイッチパネルの製造方法を提供する。
【解決手段】断熱耐火サンドイッチパネル１００は、表面材１０２と、表面材１０２と対向して設けられる裏面材１０４と、表面材１０２と裏面材１０４との間に設けられる、無機層１０６と、少なくとも１層の有機層１０８と、を備え、有機層１０８は、無機層１０６に接して固化成形されたフェノールウレタン樹脂を含む。断熱耐火サンドイッチパネル１００の製造方法は、裏面材１０４に無機層１０６を一体化させる工程と、無機層１０６に接してフェノールウレタン樹脂を注入発泡させ、有機層１０８を固化成形する工程と、有機層１０８に表面材１０２を一体化させる工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱耐火サンドイッチパネル及びその製造方法に関する。

家屋、ビル等の建築物の外壁材等として、断熱性及び耐火性を有するパネルが用いられる。

この種のパネルとして、金属製の表面材、裏面材間に、フェノールフォーム等を用いた有機層、及び石膏等を用いた無機層が設けられたサンドイッチパネルが知られている。

サンドイッチパネルには、あらかじめ成形された有機ボードを有機層として用いるものと、フェノールフォーム等の原液を注入、充填させて有機層とするものとがある。

例えば、あらかじめ成形された有機ボードを有機層として用いるサンドイッチパネルとして、特許文献１には、金属材からなる表面材、裏面材間に、難燃有機系プラスチックフォーム等のボード状成形体と、無機ボードと、を備えるサンドイッチパネルが開示されている。また、フェノールフォーム等の原液を注入、充填させて有機層とするサンドイッチパネルとして、特許文献２には、鉄板等の不燃性基材からなる表面材、裏面材間に、レゾール型フェノールフォームを注入、充填させた有機層と、無機ボードと、を一体成形したものを備えるサンドイッチパネルが開示されている。

特開２００７−１３２１０２号公報特開平７−０４８９１５号公報

しかし、特許文献１に記載のサンドイッチパネルにおいては、あらかじめ成形された有機ボードを有機層として用いるため、製造工程において、有機ボード原板を所定寸法に切断し、表面材と裏面材との間に積層接着する必要があり、製造工程が複雑となっていた。また、切断加工する際に、有機ボードの端材が生じていた。

また、特許文献２に記載のサンドイッチパネルにおいては、製造工程で有機層を一体形成するため、先述の問題は生じない。しかし、成形材として、保形性及び耐火性を補うために、レゾール型フェノールフォームからなる有機層に、水酸化アルミニウム、ポリリン酸アンモニウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム等の無機フィラーの混入が必要となる場合があった。それにより、サンドイッチパネルが高重量化し、また、サンドイッチパネルの製造工程が複雑になるとともに、製造コストが増大していた。加えて、有機層に用いられるレゾール型フェノールフォームの発泡のむらを低減するために、レゾール型フェノールフォームの密度を５０〜３００Ｋｇ／ｍ^３と高密度にする必要があり、サンドイッチパネルがさらに高重量化する場合があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、軽量で、断熱性及び耐火性に優れ、製造コストが低減された断熱耐火サンドイッチパネルを提供することを目的とする。また本発明は、軽量で、断熱性及び耐火性に優れ、製造コストが低減された断熱耐火サンドイッチパネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る断熱耐火サンドイッチパネルは、表面材と、前記表面材と対向して設けられる裏面材と、前記表面材と前記裏面材との間に設けられる、無機層と、少なくとも１層の有機層と、を備え、前記有機層は、前記無機層に接して固化成形されたフェノールウレタン樹脂を含む、ことを特徴とする。

前記有機層は、前記表面材と前記無機層との間に１層設けられてもよい。

本発明の第２の観点に係る断熱耐火サンドイッチパネルの製造方法は、裏面材に無機層を一体化させる工程と、前記無機層に接してフェノールウレタン樹脂を注入発泡させ、有機層を固化成形する工程と、前記有機層に表面材を一体化させる工程と、を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、軽量で、断熱性及び耐火性に優れ、製造コストが低減された断熱耐火サンドイッチパネルを提供することができる。また、軽量で、断熱性及び耐火性に優れ、製造コストが低減された断熱耐火サンドイッチパネルの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である断熱耐火サンドイッチパネルの構造を示す模式斜視図である。断熱耐火サンドイッチパネルを示す、図１のＸ−Ｘ断面線に沿って示した模式断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）ともに、本発明の一実施形態である断熱耐火サンドイッチパネルの製造工程の一工程を示す図である。本発明の他の実施形態である断熱耐火サンドイッチパネルの構造を示す模式断面図である。

以下、本発明を実施するための形態に係る断熱耐火サンドイッチパネルを、図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る断熱耐火サンドイッチパネル１００は、裏面材１０４と、無機層１０６と、有機層１０８と、表面材１０２と、を積層した構成からなる。

表面材１０２は、薄板状体からなり、例えば、長尺方向の長さが２５０〜１２００ｃｍ、短尺方向の長さが６０〜１００ｃｍの薄板状体から構成される。表面材１０２の材料は、例えば、鉄、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属、又はこれらの組み合わせからなる合金等である。表面材１０２は、例えば、カラーガルバリウム鋼板、アルミ・亜鉛合金メッキ鋼板、ホーロー鋼板、クラッド鋼板、ラミネート鋼板等の各種鋼板であってもよい。例えば、本実施形態においては、カラーガルバリウム鋼板が用いられる。表面材１０２は、プレス形成、押出形成、ロール形成等により成形される。表面材１０２の厚さは、例えば、０．５〜１．０ｍｍである。
表面材１０２は、断熱耐火サンドイッチパネル１００に所定の曲げ強度を与えるとともに、断熱耐火サンドイッチパネル１００を外気、雨、風、雪等から保護し、耐候性と耐衝撃性を向上させる役割を果たす。

裏面材１０４は、表面材１０２と断熱耐火サンドイッチパネル１００の表裏面を構成し、その間に無機層１０６と、有機層１０８とが積層形成される。裏面材１０４は、薄板状体から構成され、例えば、長尺方向の長さが２５０〜１２００ｃｍ、短尺方向の長さが６０〜１００ｃｍの薄板状体から構成される。その材質、成形方法、及び厚さは、表面材１０２の大きさ、材質、成形方法、及び厚さと同等である。
裏面材１０４は、表面材１０２と同様に、断熱耐火サンドイッチパネル１００に曲げ強度を与える。

無機層１０６は、表面材１０２と裏面材１０４との間の、裏面材１０４側に形成されている。無機層１０６は、接着、又は接合金具（図示せず）等で固定して、裏面材１０４と一体化することが好ましい。無機層１０６の材料には、石膏ボード、ケイ酸カルシウム板、炭酸カルシウム板、ロックウールボート、パーライトセメント板、スレート板等が用いられる。無機層１０６の厚さは、適宜選択されるが、軽量化及び経済性の観点から、例えば、７〜２１ｍｍが好ましい。
無機層１０６は難燃性であるため、表面材１０２側又は裏面材１０４側からの燃焼の進行を遮断することができる。これにより、耐火性を有する断熱耐火サンドイッチパネル１００が実現する。

有機層１０８は、表面材１０２と裏面材１０４との間の、表面材１０２側に形成されている。有機層１０８の上面には、接着、又は接合金具（図示せず）等により、表面材１０２が取り付けられている。これにより、裏面材１０４，無機層１０６，有機層１０８，表面材１０２とを積層してなる断熱耐火サンドイッチパネル１００としての一体化が図られる。

以下、断熱耐火サンドイッチパネル１００のうち、有機層１０８を構成する材料（原料、添加剤）、その形成方法、及び成形後の性状について詳述する。

有機層１０８は、本実施形態では、フェノールウレタン樹脂で形成されている。フェノールウレタン樹脂は、原料として、フェノール樹脂系ポリオールとポリイソシアネート成分とが用いられる。フェノールウレタン樹脂は、フェノール樹脂系ポリオールとポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られる。

有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂の原料であるフェノール樹脂系ポリオールは、ノボラック型フェノール樹脂であっても、レゾール型フェノール樹脂であってもよい。フェノール樹脂系ポリオールの原料には、フェノールの他、アルキルフェノール（クレゾール、エチルフェノール、キシレノール等）、ハロゲン化フェノール（ｍ−クロロフェノール、ｏ−ブロモフェノール等）、多価フェノール（レゾルシノール、ピロカテコール等）、ビスフェノール（４，４’−ジヒドロキシ−２，２’−ジフェニルプロパン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン等）等のフェノール類が用いられる。

有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂の原料であるポリイソシアネート成分には、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ポリトリレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等が用いられる。例えば、本実施形態においては、ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−Ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、２，４’−Ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、又は４，４’−Ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅと２，４’−Ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅとの混合物）が用いられる。

有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂の調製においては、適宜、発泡剤、樹脂化触媒、泡化触媒、整泡剤、難燃剤、起泡剤、増粘剤、減粘剤、硬化剤等が用いられる。フェノールウレタン樹脂の調製においては、フェノール樹脂系ポリオール、ポリイソシアネート成分、発泡剤、樹脂化触媒、泡化触媒、整泡剤、難燃剤、起泡剤、増粘剤、減粘剤、硬化剤等から任意に選択されるものを混合し、撹拌する等の工程が含まれてもよい。

有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂は、後述するように、注入用金型１１４で周囲が囲まれた枠内の無機層１０６の上面に注入発泡されることにより成形される。フェノールウレタン樹脂を注入後、例えば３０℃〜６０℃で、例えば１０〜２０分程度、静置させることで、成形が完了する。
有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂は、注入後の保形性に優れるため、有機層１０８に、保形性を補うための無機フィラーを混入させる必要がない。無機フィラーの原料費がかからないことから、断熱耐火サンドイッチパネル１００の製造コストを低減させることができる。また、無機フィラーを混入させる工程を省略することができることから、断熱耐火サンドイッチパネル１００の製造工程を単純化させることができ、製造コストを低減させることができる。

有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂の成形後の密度は、例えば、４０〜６０Ｋｇ／ｍ^３である。本実施形態におけるフェノールウレタン樹脂を用いることで、成形前のフェノールウレタン樹脂の密度が低い場合でも、発泡のむらが低減され、成形後のフェノールウレタン樹脂の密度のむらが低減される。さらに、成形前のフェノールウレタン樹脂の密度を低くすることで、成形後の該フェノールウレタン樹脂の密度を低くすることができる。これにより、有機層１０８を軽量化することができ、断熱耐火サンドイッチパネル１００全体の軽量化が図られる。

有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂の成形後の熱伝導率初期値は、例えば、０．０２２〜０．０２５Ｗ／ｍ・Ｋである。これにより、優れた断熱性を有する断熱耐火サンドイッチパネル１００が実現する。

有機層１０８に用いられる成形後のフェノールウレタン樹脂は、ＪＩＳＡ１３２１に規定される難燃３級試験に合格している。これにより、耐火性に優れた断熱耐火サンドイッチパネル１００が実現する。また、本実施形態におけるフェノールウレタン樹脂は、耐火性に優れるため、有機層１０８に、耐火性を補うための無機フィラーを混入させる必要がない。無機フィラーの原料費がかからないことから、断熱耐火サンドイッチパネル１００の耐火性を維持しつつ、製造コストを低減させることができる。また、無機フィラーを混入させる工程を省略することができることから、断熱耐火サンドイッチパネル１００の製造工程を単純化させることができ、製造コストを低減させることができる。

以上述べたように、注入発泡による固化成形に適した有機層を備え、軽量であるとともに、断熱性及び耐火性に優れる断熱耐火サンドイッチパネルを、製造コストを低減させつつ実現することができる。

以下、断熱耐火サンドイッチパネル１００の製造工程の一実施形態について、図３各図に沿って説明する。

まず、台１５０上に載置された裏面材１０４上に無機層１０６を接着等により一体形成させる（図３（ａ））。次に、裏面材１０４と無機層１０６とを一体化させた物（以下、半製品という）の長尺方向に沿った両側端に、注入用金型１１４ａ，１１４ｂを取り付ける。この注入用金型１１４は、１１４ａと１１４ｂとからなり、半製品と、有機層１０８との間に、短尺方向のずらし幅を与える。注入用金型１１４で囲まれた枠内の無機層１０６の上面に、上方に設けられた注入用ノズル１１６を用いて、その層厚がほぼ均一になるように、フェノールウレタン樹脂を注入する（図３（ｂ））。フェノールウレタン樹脂は、図３（ｂ）に破線で示したように、注入用金型１１４で囲まれた枠内の容積に対して、例えば５％程度充填するよう注入される。その後、例えば３０℃〜６０℃で、例えば１０〜２０分間程度、静置することで、フェノールウレタン樹脂を発泡固化させて有機層１０８を成形させる。さらに、注入用金型１１４を取り外した後に固化した有機層１０８の上面に表面材１０２を接着する（図３（ｃ））。この表面材１０２の短尺方向の幅は、有機層１０８の短尺方向の幅よりも長いため、上述したずらし幅とにより、断熱耐火サンドイッチパネル１００の長尺方向に沿った両側端には、凹凸部１０９が形成される。この凹凸部１０９は、断熱耐火サンドイッチパネル１００を連結する際のジョイント部として機能する。

なお、半製品を他で製作し、台１５０上に搬入、載置することで、台１５０上での有機層１０８の成形作業の省工程化を図ることもできる。また、裏面材１０４と無機層１０６との一体化、有機層１０８と表面材１０２との一体化は、上述した接着の他、接合金具等を用いることによっても実現することができる。

このようにして、断熱耐火サンドイッチパネル１００を製造することができる。この製造工程においては、有機層１０８は注入発泡により固化成形される。このため、あらかじめ成形された有機ボードを切断加工する工程を含まず、断熱耐火サンドイッチパネル１００の製造工程を単純化させることができる。また、あらかじめ成形された有機ボードを切断加工する工程を含まないため、有機層１０８に生じ得る端材の量を低減でき、有機層１０８の一部が廃棄される可能性を低減できる。その結果、断熱耐火サンドイッチパネル１００の製造コストを低減させることができる。また、該製造工程においては、有機層１０８に用いられるフェノールウレタン樹脂の発泡のむらが低減されることから、成形後のフェノールウレタン樹脂の密度のむらが低減される。さらには、フェノールウレタン樹脂の注入量又は注入箇所を変更することで、有機層１０８の厚さを容易に制御することができる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、本実施形態においては、図２に示したように、表面材１０２と無機層１０６との間に、有機層１０８が１層設けられている形態について説明したが、図４に示すように、有機層が２層設けられていてもよい。この場合、無機層１０６は、同図に示したように、有機層１１０と有機層１１２との間に挟まれるように設ければよい。

また、本実施形態においては、図２に示されるように、表面材１０２、裏面材１０４、無機層１０６、及び有機層１０８が、短尺方向にずらし幅を有するように積層されているが、このずらし幅は適宜選択される。また、表面材１０２、裏面材１０４、無機層１０６、及び有機層１０８が、長尺方向にずらし幅を有するように積層されていてもよい。さらには、表面材１０２、裏面材１０４、無機層１０６、及び有機層１０８が、長尺方向又は短尺方向にずらし幅を有することなく、積層されていてもよい。

また、半製品に、枠材で支持された表面材１０２を被せて内部に注入空間を形成し、その注入空間にフェノールウレタン樹脂を注入し、発泡させることで、有機層１０８を成形してもよい。

１００断熱耐火サンドイッチパネル
１０２表面材
１０４裏面材
１０６無機層
１０８有機層
１０９凹凸部
１１０有機層
１１２有機層
１１４注入用金型
１１６注入用ノズル
１２０断熱耐火サンドイッチパネル
１５０台

Claims

表面材と、
前記表面材と対向して設けられる裏面材と、
前記表面材と前記裏面材との間に設けられる、無機層と、少なくとも１層の有機層と、
を備え、
前記有機層は、前記無機層に接して固化成形されたフェノールウレタン樹脂を含む、
ことを特徴とする断熱耐火サンドイッチパネル。
前記有機層は、前記表面材と前記無機層との間に１層設けられた、
ことを特徴とする請求項１に記載の断熱耐火サンドイッチパネル。
裏面材に無機層を一体化させる工程と、
前記無機層に接してフェノールウレタン樹脂を注入発泡させ、有機層を固化成形する工程と、
前記有機層に表面材を一体化させる工程と、
を含む、
ことを特徴とする断熱耐火サンドイッチパネルの製造方法。