JP2013525158A - 嵌合するピーク及び溝を有する積層フォーム - Google Patents

Abstract

積層フォーム物品は、嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを有する少なくとも２つのフォームボードを含み、表面スキンが当該プロファイルの少なくとも一部に残っており、フォームボードが、１つのフォーム表面のピークが隣接するフォーム表面の溝内に嵌合する配向でフォームの嵌合する表面間にある接着剤により互いに積層しており、積層フォーム物品が２００ミリメートルを超える厚さを有する。

Description

クロスリファレンスの記述
本願は、引用によりその全内容を援用する２０１０年４月２８日に出願された米国仮出願第６１／３２８，６８５号の利益を主張する。
発明の分野
本発明は、フォームボードの厚さを増加させるために互いに積層された２つ以上のポリマーフォームボードを含む積層ポリマーフォームボード物品及びかかる積層フォームボード物品の製造方法に関する。

ポリマーフォームボードの技術分野では、２００ミリメートルを超える厚さを有するボードを製造すること及びハイドロクロロフルオロカーボン発泡剤を使用せずにそうすることが望まれている。かかる厚さのフォームボードは、高レベルの断熱性を有する建築構造物及び他の建築物、例えば立体駐車場構造物などを製造することに望ましい。残念ながら、非ハイドロクロロフルオロカーボン発泡剤を使用して２００ミリメートルを超える厚さで良好な品質のポリマーフォームを押出すことは非常に困難である。

薄いボードを自由に積層することはより厚い厚さを達成する一つの方法であるが、ボードが設置中にスリップすることがあり、所定の位置に設置された場合であっても確実に設置されなかった場合にスリップすることがある。スリップは、フォームボード上の交通往来のためにフォームボードがしばしば剪断力を受けることがある立体式駐車場用途で特に問題がある。さらに、多数のボードを建築現場で重ね合わせることは、多数のボードを取り扱う及び設置する際の作業の困難さを増大させ、しかも、水分がボード間に蓄積する機会を与えることにより熱伝導度が増加する。

所望の厚さの単一の積層板は、複数のボードを接着することにより得ることができる。しかし、しばしば、基礎となる構造体が水分を捕えるのを防止するために、フォームボードが水蒸気透過性、望ましくは均一な水蒸気透過性を有することが必要な用途がある。複数のフォームボードを通じた水蒸気透過性が維持されるように複数のボードが接着されない限り、接着界面の水分の蓄積は問題である。欧州特許第１２１３１１８号明細書は、フォームと接着界面を通る水蒸気透過性を維持しながら、ボードを積層することへの解決策を開示している。欧州特許第１２１３１１８号明細書は、互いに隣接するフォームボードの表面全体からフォームスキンを除去し、次に、それらを拡散開放接着剤により接着することを必要とする。

両接着面にスキンを含む積層フォームボードに関して水蒸気透過率が維持または増加（水蒸気拡散抵抗が減少）したが、フォーム表面から全てのスキンを除去する必要のない積層フォームボードを提供するためことが望ましく、当該技術の進歩をもたらすであろう。フォームボードの積層体が、特に高い剪断強さを有してそれらがフローリング及び立体駐車場用途に十分適するものであるならさらに都合よいであろう。

欧州特許第１２１３１１８号明細書

本発明は、両接着面にスキンを含む積層フォームボードに関して、フォームを接着する前にフォームから全てのスキンを除去する必要なく、水蒸気透過性が維持又は増加（水蒸気拡散抵抗が減少）した積層フォームボードを提供する問題への解決策を提供する。さらに、本発明は、同時に、積層フォーム物品について高剪断強さを得るための解決策を提供する。

第１の態様において、本発明は、嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを有する少なくとも２つのフォームボードを含む積層フォーム物品であって、表面スキンが当該プロファイルの少なくとも一部に残っており、フォームボードが、１つのフォーム表面のピークが隣接するフォーム表面の溝内に嵌合する配向で、フォームの嵌合する表面間にある接着剤により互いに積層しており、積層フォーム物品が２００ミリメートルを超える厚さを有する、積層フォーム物品である。

第２の態様において、本発明は、（ａ）複数のフォームボードの表面に嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを規定する工程、（ｂ）嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを有する表面の少なくとも一部に接着剤を適用する工程、及び（ｃ）１つのボードの表面のピークを他のフォームの表面の溝内に、接着剤がフォーム表面間に存在して両表面と接触するように配置することによって、前記複数のフォームボードの嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを接合する工程を含む、フォームボードの積層方法である。

本発明の方法は、本発明の物品の製造に有用である。本発明の物品は、住宅、事業所及び立体駐車場などの建築構造物を絶縁するのに有用である。

図１は、嵌合するプロファイル構成を有する２つのポリマーフォームボードを示す。 図２は、嵌合して配向している図１の２つのポリマーフォームボードを示す。 図３は、互いに反対側に位置する端部に相互はぎプロファイルを生じるようにオフセット嵌合配向で互いに積層された２つのポリマーフォームボードを示す。 図４は、互いに反対側に位置する端部に嵌合するさねはぎプロファイルを生じるようにオフセット嵌合配向で互いに積層された３つのポリマーフォームボードを示す。 図５は、台形のピーク及び溝を有するポリマーフォームボードを示す。 図６は、積層フォーム物品の端部に沿って相互はぎで積層フォーム物品を形成している、嵌合配向している３つのポリマーフォームボードを示す。

試験法は、試験法の番号に日付が示されていない限り本願の優先日当時直近の試験法を指す。試験法への言及は、試験団体と試験法の番号への言及の両方を含む。試験法機関は、次の略語のいずれかにより参照する：ＡＳＴＭは米国材料試験協会を指し、ＥＮは欧州規格を指し、ＤＩＮはドイツ工業規格を指し、ＩＳＯは国際標準化機構を指す。

フォーム物品は、長さ、幅及び厚さの３つの互いに垂直な寸法を有する。長さ寸法は、フォーム物品の最長寸法に沿い、典型的には、押出フォーム物品の押出方向に沿う。厚さ寸法は、最小の大きさを有する寸法であるが、長さに等しい場合がある（例えば、立方体）。幅は、長さ及び厚さに対して互いに垂直であり、長さ以下の大きさを有することがあり、厚さ以上の大きさを有することがある。
「及び／又は」は、「及び、又は代わりとして」を意味する。特に断らない限り、全ての範囲は端点を含む。

本発明は、ポリマーフォームボード（フォームボード）を使用し、及び/又は含む。当該フォームボードは、任意のポリマーフォームボードであることができ、限定されない。一般的に、フォームボードは、ポリウレタンフォームボード、膨張フォームビーズボード及び押出フォームボードから選択される。ポリマーフォームボードの組成に制限はないが、フォームボードは、嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを必ず有する。「嵌合するピーク及び溝のプロファイル」は、ピークプロファイルが溝に嵌り、溝がピークの実質的にネガ型であるようなピークプロファイル及び溝プロファイルである。すなわち、ピーク（及びピークと溝の間にある任意の接着剤）が溝プロファイルを実質的に充填するように、溝はピークと実質的に同じサイズ及び形状の空間である。当業者は、複数のフォームを完璧に嵌め合わせることは難しいので、嵌合するピーク及び溝のプロファイルを定義する際に「実質的に」を使用することは、ピークプロファイルによる溝プロファイルの完璧に達していない嵌め込み及び/又は充填を許容する。望ましくは、溝空間の９５％以上、好ましくは９８％以上、さらに好ましくは９９％以上、最も好ましくは１００％が、相手のピーク及び当該ピークを含むボードを、溝を規定しているボードに接着するために使用される任意の接着剤により充填される。一般的に、溝は、２ミリメートル（ｍｍ）以上、好ましくは５ｍｍ以上で、１５ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下の深さ（及び、の高さを有する嵌合するピークプロファイル）を有する。

少なくとも２つのフォームボードは、隣接するフォーム表面の溝内に１つのフォーム表面のピークを有する嵌合配向で互いに積層される。「嵌合配向」は、１つのプロファイルのピークが、別のプロファイルの溝に嵌り込むような配置である。嵌合配向でフォームボードを配置することにより、一方のボードは、嵌合する対の他方のボードに対して自動的にセンタリング及び自動的に位置合わせされる。各嵌合するフォーム表面は、ピークプロファイルのみ、溝プロファイルのみ、又はピークプロファイルと溝プロファイルの組み合わせを有することができる。

一つの特に望ましい実施形態において、好ましくは全てのピークが、台形プロファイル、最も好ましくは等脚台形プロファイルを有する。台形プロファイルは、平行な辺としての役割を果たすピークの頂部と底部を有する台形に似ている。一般的に、台形プロファイルは、フォームボードに隣接する底部に、より大きな平行な辺を有する。しかし、プロファイルは、フォームボードに隣接する底部から最も遠い側により大きな平行な辺がある蟻継ぎに似たものであることができる。台形のピークに対する嵌合溝も台形プロファイルを有することになる。図１及び図２は、嵌合する台形のピーク及び溝のプロファイルを有するボードを示す。ボード２０は、台形の溝２２及び台形のピーク２４を有する。ボード３０は、台形の溝３２及び台形のピーク３４を有する。ピーク２４は溝３２と嵌合し、ピーク３４は溝２２と嵌合して、図２に示す積層フォーム物品を形成する。図２は、嵌合配向しているボード２０及び３０を示す。

表面スキンが互いに接着剤により貼り合わされた表面の少なくとも一部に残り、これは、例えば、欧州特許第１２１３１１８号の積層構造の特徴でない。一般的に、表面スキンは、プロファイルピーク上に残る。欧州特許第１２１３１１８号は、特に、積層体を形成するために複数のフォームボードを互いに接着する前に全ての表面スキンを除去することを必要とする。本発明は、複数のフォームボードを積層する前にフォームボードから全ての表面スキンを除去する必要がないのに、本発明は、それらのスキンをそのまま残して（スキン−オン−スキン配向（skin-on-skin orientation）で）積層された構造体と同等及びより高い水蒸気拡散透過係数を達成することができ、

少なくとも２つの隣接するフォームボードは、フォームの嵌合する表面間に接着剤を有する。望ましくは、接着剤は「拡散開放（diffusion open）接着剤」である。「拡散開放」は、ＤＩＮ４１０８−３（２００１）に、０．５メートル以下の水蒸気拡散等価空気厚さ（Ｓ_Ｄ値）を有するとして定義されている。これは、本明細書で採用する「拡散開放」の定義である。ＤＩＮ ４１０８−３（２００１）に従って、材料が拡散開放的であるかどうかを決定する。拡散開放接着剤を使用することの１つの利点は、非拡散開放接着剤の同様の使用に対して積層フォーム物品でより高い水蒸気透過性（より低い水蒸気拡散抵抗）が得られることである。拡散開放接着剤は、接合面全体を覆うか、又は接合面の全体未満である接合面の一部だけを覆うことができる。一実施形態において、拡散開放接着剤はピークプロファイルのフォーム表面スキン上に主に存在する、すなわち、ピークプロファイルを含む表面上の接着剤のほとんどが、表面スキンをまだ有する表面の一部に存在する。好適な拡散開放接着剤の例としては、ワン及びツーコンポーネントポリウレタン、ホットメルト接着剤及び反応性接着剤が挙げられる。拡散開放接着剤は、例えば一液型及び二液型ポリウレタンフォーム接着剤などの発泡性接着剤であることができる。

接着剤が拡散開放的でない場合、フォームボード間の望ましい水蒸気透過性を達成するために、接着剤を用いて各隣接するフォームボードの表面の全体未満をコーティングすることが望ましい。例えば、接着剤の適用は、表面スキンを含むフォームボードプロファイルの部分だけに限定することができる。

積層した複数のフォームボード間の界面にフォーム表面スキンを有するにもかかわらず、本発明の積層フォーム物品は驚くべきことに高い水蒸気透過性（低い水蒸気拡散抵抗）を有する。本発明の積層フォーム物品は、望ましくは、フォームの厚さにわたって１３５以下、好ましくは１３０以下の水蒸気拡散抵抗係数（μ）を有し、この水蒸気拡散抵抗係数は、接合したフォームボード間の界面にフォームスキンが存在していても積層したフォームボードの界面を通しての透過性を含む。ＥＮ１２０８６の手順に従って水蒸気拡散抵抗係数を測定する。

本発明の積層フォームボードは、さらに、互いに接着されたフラットなボード表面を含む積層体で達成可能な剪断強さよりも高い剪断強さをフォームボード層間で示す。隣接するボードの溝にピークを挿入することによって、２つのボードは噛み合う状態になり、互いに容易にスリップすることができない。その結果、本発明の積層方法によると、剪断強さが望ましいことに増加する。長さ寸法での剪断強さは、典型的には２５０キロパスカル（ｋＰａ）を超え、３００ｋＰａ以上、さらには３５０キロパスカル以上であることができる。フォームの横（幅）寸法での剪断強さは、典型的には１７５キロパスカルを超え、１９０ｋＰａ、さらには２００ｋＰａを超えることができる。フォームボードは互いに滑って離れないようになっているため、剪断強さは、典型的には、任意の個々のフォームボード層の剪断強度によって制限され、個々のフォームボード層は、剪断破壊で引き裂かれるであろう。ＥＮ１２０９０の手順に従って剪断強さを決定する。

積層フォーム物品は、２００ミリメートルを超える厚さを有し、２５０ミリメートル以上、３００ミリメートル以上、４００ミリメートル以上、さらには５００ミリメートル以上の厚さを有することができる。実際には、本発明の積層フォーム物品が達成できる可能な厚さに技術的な制限はない。同様に、本発明の積層フォーム物品を形成するために一緒に積層することができるフォームボードの数に技術的な制限はない。典型的には、当該積層物品は、２つ以上の積層フォームボードを含むが、それは３つ以上の積層フォームボード、４つ以上の積層フォームボード、さらには５つ以上の積層フォームボードを有することができる。全ての隣接するボードが、必須ではないが、積層構造で嵌合するピーク及び溝のプロファイルを有することが望ましい。望ましくは、３つ以上のフォームボードが本発明の物品を構成する場合、フォームボードは、隣接するフォームボードの間に１または２個以上のフォームボード（内部ボード）があるサンドイッチ構成で存在する。内部フォームボードは、互いに反対側の表面の両方にピークプロファイル、各反対面に溝プロファイル、１つの表面に溝プロファイルと反対面にピークプロファイル、又は互いに反対側の表面の両方にピークプロファイル及び溝プロファイルの組み合わせを有することができる。嵌合する構成で内部ボードに積層したフォームボードは、内部ボードの表面プロファイルと嵌合することができるプロファイルを有する。

望ましい実施形態では、積層フォーム物品は、互いに反対側に位置する端部に嵌合するラップ部を有する。嵌合するラップ部は、相互はぎプロファイル及びさねはぎプロファイルを含む。嵌合するラップ部を、積層物品における１又は２つ以上のフォームボード成分を他のフォームボード成分からオフセットすることにより本発明の積層フォーム物品に組み込むことができる。例えば、各ボードが両端で他のボードを超えて延びるように１つのボードを他方のボードに対してオフセットすることにより、互いに反対側に位置する端部に重ね継手が生じる。３つのボードを積層する場合、中間のボードを他のボードからオフセットすることにより互いに反対側に位置するさねはぎプロファイルが生じる。図３は、嵌合配向であるが、互いにオフセットされていて、互いに反対側に位置する端部に相互はぎプロファイル４００を形成しているフォームボード２００及び３００を有する積層フォーム物品１００を示す。図４は、嵌合配向であるが、互いにオフセットされていて、互いに反対側に位置する端部にそれぞれ嵌合するさねはぎプロファイル５０００及び５５００を形成しているフォームボード２０００、３０００及び４０００を有する積層フォーム物品１００を示す。

本発明の積層フォーム物品は、先ず、嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルが規定された少なくとも２つのポリマーフォームボードを用意することにより製造する。嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを、以下の可能な非限定的な考えられる任意の方法で規定する：フォームボードに直接成形すること、フォームを切断すること、フォームを圧縮すること（例えば、プロファイルをフォームボードにコールド成形すること）。ピークプロファイルを規定してピークプロファイル、典型的にはピークの最上部に少なくとも一部の表面スキンを残す。

嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを有する表面の少なくとも一部、及び必要に応じて両表面に拡散開放接着剤を適用する。接着剤は、主に、ピークプロファイルのスキン部分に位置することができ、一表面の全てを覆っても、又は一表面の任意の部分を覆ってもよい。

２つのフォームボードの嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを、接着剤がフォーム表面間に存在して両表面と接触するように一方のボードの表面のピークを他のフォーム表面の溝に配置することによって、嵌合配向で貼り合わせる。

以下の例は、本発明の実施形態の例示としての役割を果たす。
以下の比較例および実施例の各々は、ポリマーフォームボードとしてスタイロフォーム（ＳＴＹＲＯＦＯＡＭ）（登録商標）フロアメイト（ＦＬＯＯＲＭＡＴＥ）（登録商標）２００−Ａブランド押出ポリスチレン断熱材（スタイロフォームとフロアメイトはザ・ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）の商標である）を使用して作製した。このポリマーフォームボードは厚さ８０ｍｍ、幅６００ｍｍ及び長さ１２００ｍｍである。拡散開放接着剤としてＭＯＲ−ＡＤ（登録商標）６６０Ｍブランドのワンコンポーネント接着剤（ＭＯＲ−ＡＤはＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＬＬＣの商標である）を使用した。以下で各試料について記載するように約１２０グラム毎平方メートルの塗布量で接着剤を適用した。ボードを接着した後、最適に接着するように加圧下で１２時間硬化させた。
各得られた積層フォーム物品を、ＥＮ１２０９０の手順を用いて、押出（長さ）及び横（幅）の寸法の両方における剪断強さと剪断弾性率について試験した。得られた積層フォーム物品を、ＥＮ １６０７の手順に従って、引張強さ及び引張弾性率を試験した。引張試験は、ボードの隣り合う表面に垂直に、嵌合する表面の界面に垂直に力を加えることによって行った。最後に、ＥＮ１２０８６の手順に従って、厚さ寸法でフォーム（垂直積層界面に）を通して水蒸気拡散抵抗係数（μ）を測定した。
試料についての説明は、フォーム物品では、剪断弾性率、剪断強さ、引張弾性率、引張強さ及び水蒸気拡散抵抗係数（μ）の試験結果を含む表とともに以下にある。

比較例（Ｃｏｍｐ Ｅｘ）Ａ：スキンを有するフラットボード
両接着面にスキンを有する３つのポリマーフォームボードを接着して積層フォーム物品Ｃｏｍｐ Ｅｘ Ａを作製した。これらのボードを接着して１つにする前に接着面の各対のうちの一方の表面全体に接着剤を適用した、得られた積層ボードＣｏｍｐ Ｅｘ Ａは、２４０ｍｍの全厚を有していた。

Ｃｏｍｐ Ｅｘ Ｂ：かんな掛けされた表面を有するフラットボード
接着面から表面スキンをかんな掛けした後に３つのポリマーフォームボードを接着して積層フォーム物品Ｃｏｍｐ Ｅｘ Ｂを作製した。これらのボードを接着して１つにする前に接着面の各対のうちの一方の表面全体に接着剤を適用した。得られた積層ボードＣｏｍｐ Ｅｘ Ｂは２２０ｍｍの全厚を有していた。

Ｃｏｍｐ Ｅｘ Ｃ：一つのかんな掛けされた表面及び一つのスキンを有するフラットボード
接着面のうちの一つから表面スキンをかんな掛けし、かんな掛けされた表面を表面スキンを含む表面に接着した後に３つのポリマーフォームボードを接着して積層フォーム物品Ｃｏｍｐ Ｅｘ Ｃを作製した。これらのボードを接着して１つにする前に接着面の各対のうちの一方の表面全体に接着剤を適用した。得られた積層ボードＣｏｍｐ Ｅｘ Ｃは２２０ｍｍの全厚を有していた。

実施例（Ｅｘ）１：台形プロファイルの嵌合する表面
３つのポリマーフォームボードの表面をフライス削りして、各ピークの頂部（台形ピークの２つの平行な辺の短い辺）に表面スキンを残して図５に示したボード５００、５５０及び６００に似た６つの嵌合する台形のピーク及び溝を作製した。これらの台形ピークは、およそ次の寸法を有していた：ピーク高さは１０ｍｍであり、ピークの頂部は４５ｍｍの幅を有し、ピークの底部は５５ｍｍの幅を有していた。嵌合する溝はちょうど逆の寸法を有していた。台形のピーク及び溝がフォームボードの全長にわたるようにボードをフライス削りするが、ピーク及び溝が長さ方向の代わりに幅方向に延在する場合にも同様な結果が予測される。得られた積層フォーム物品１５００の互いに反対側に位置する端部に１５ミリメートルの相互はぎ４５０が生じるように、図６に示すような嵌合する構成でボード５５０、５５０及び６００接着した。これらのボードを接着して１つにする前に各ボードのプロファイルの４５ミリメートル幅のピークにだけ接着剤を適用した。得られた積層ボード、Ｅｘ １は、２２０ｍｍの全厚を有していた。
これらの４つの試料についての特性評価試験結果を表１に示す：

このデータは、Ｅｘ １のプロファイル積層ボードの強さのその他の積層構成に対する驚くべき結果に加えて、スキン−オン−スキン積層体で水蒸気透過性の改善（水蒸気拡散抵抗の減少）が達成されたことを示している。

Claims (10)

1. 嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを有する少なくとも２つのフォームボードを含む積層フォーム物品であって、表面スキンが当該プロファイルの少なくとも一部に残っており、フォームボードが、１つのフォーム表面のピークが隣接するフォーム表面の溝内に嵌合する配向で、フォームの嵌合する表面間にある接着剤により互いに積層しており、積層フォーム物品が２００ミリメートルを超える厚さを有する、積層フォーム物品。
2. 前記接着剤が拡散開放接着剤である、請求項１に記載の積層フォーム物品。
3. 前記接着剤が各嵌合する表面の全体未満である一部を覆う、請求項１に記載の積層フォーム物品。
4. 前記接着剤が主にフォーム表面スキン上に存在する、請求項１に記載の積層フォーム物品。
5. さらに、１３５未満の水蒸気拡散抵抗係数、長さ寸法で２５０キロパスカルを超える剪断強さ、及び幅寸法で１７５キロパスカルを超える剪断強さを有することを特徴とする、請求項１に記載の積層フォーム物品。
6. 前記嵌合するピーク及び溝が台形プロファイルを有する、請求項１に記載の積層フォーム物品。
7. 積層フォーム物品の互いに反対側に位置する端部に沿って互いに反対側に位置する嵌合するリップ部を生じるように前記フォームボードが互いにオフセットされている、請求項１に記載の積層フォーム物品。
8. ａ．複数のフォームボードの表面に嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを規定する工程、
   ｂ．嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを有する表面の少なくとも一部に接着剤を適用する工程、及び
   ｃ．１つのボードの表面のピークを他のフォームの表面の溝内に、接着剤がフォーム表面間に存在して両表面と接触するように配置することによって、前記複数のフォームボードの嵌合するピーク及び溝の表面プロファイルを接合する工程、
   を含む、フォームボードの積層方法。
9. 前記接着剤が一液型又は二液型の発泡性接着剤である、請求項８に記載の方法。
10. 積層フォーム物品の互いに反対側に位置する端部に沿って嵌合するリップ部を生じるように前記フォームボードが互いにオフセットされている、請求項８に記載の方法。

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