JP2018058277A

JP2018058277A - 積層方法

Info

Publication number: JP2018058277A
Application number: JP2016197686A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　明; Akira Suzuki; 明鈴木; 良太郎天野; Ryotaro Amano
Original assignee: F Consultant Co Ltd
Current assignee: F Consultant Co Ltd
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: JP6591949B2

Abstract

【課題】本発明は、高温時でも変形しにくく、優れた軽量性、断熱性を維持できる積層体の積層方法を提供する。
【解決手段】本発明の積層方法は、有機断熱材層の上に、無機結合材、金属水酸化物、起泡剤、及び、特定の高粘度水溶性高分子化合物を含む被覆材層を設けることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、積層方法に関するものである。

一般に、建築構造物においては、その断熱性能を高めるため、屋内側に断熱材が施工されている。このような断熱材としては、主に、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォーム等の有機断熱材が用いられている。
例えば、ウレタンフォームは、その熱伝導率が約０．０２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、断熱性に優れていること、比較的低コストで施工することができること等の特徴を有することから頻繁に用いられている。

特許第３２７２９７１号公報

ところが、ウレタンフォームのような有機断熱材は耐熱性に乏しいという欠点があり、高温時や火災時に変形しやすいという問題があった。

本発明者は、上記問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、有機断熱材層の上に、無機結合材、金属水酸化物、起泡剤、及び、１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上である水溶性高分子化合物を含む被覆材による被覆材層を設けることによって、高温時でも変形しにくく、優れた断熱性を維持できることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明は、下記の特徴を有するものである。
１．有機断熱材層の上に被覆材層を設ける積層方法であって、
上記被覆材層は、
無機結合材、金属水酸化物、起泡剤、及び、１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上である水溶性高分子化合物を含み、
被覆材層中の有機分総量が３重量％以下である被覆材によって形成することを特徴とする積層方法。

本発明の積層方法によって得られた積層体は、耐熱性と断熱性に優れる。

本発明の積層方法は、有機断熱材層の上に、無機結合材、金属水酸化物、起泡剤、及び、１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上である水溶性高分子化合物を含み、有機分総量が３重量％以下である被覆材によって被覆材層を設けることを特徴とするものである。

本発明の有機断熱材層は、主に断熱性能を付与する成分である。
有機断熱材層としては、例えば、ウレタンフォーム、イソシアヌレートフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、セルロースファイバー等の発泡有機樹脂から形成されたもの、または、発泡有機樹脂粉粒体を含む有機断熱材組成物から形成されたもの等が挙げられる。

本発明では、ウレタンフォームを用いることが好ましく、ウレタンフォームとしては、ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤を主成分とするウレタンフォーム原料から形成されたもの等が使用できる。

ポリオール成分としては、特に限定されないが、例えば、芳香族ポリエーテルポリオール、グリセリン系ポリエーテルポリオール、第３級アミノ基含有ポリエーテルポリオール等のポリエーテルポリオール、あるいは、芳香族ポリエステルポリオール等が挙げられる。

イソシアネート成分としては、特に限定されないが、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（クルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ））、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）等が挙げられる。
イソシアネート成分のイソシアネート指数は、通常１５０以上とすることで、ウレタンフォームの耐熱性が向上し、ひいては積層体の耐熱性を向上させることができるが、本発明ではイソシアネート指数が１５０未満のものでも、上記被覆材層を設けることによって、優れた耐熱性を有する積層体を得ることができる。なお、イソシアネート指数とは、（ＮＣＯ基／活性水素原子含有基）の当量比×１００で示される値である。

発泡剤としては、水、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、炭化水素（ＨＣ）、炭酸ガス等から選ばれる１種以上を用いることができる。

また、ウレタンフォームの形成には、例えば、触媒、整泡剤、難燃剤、相溶化剤、界面活性剤、着色剤、酸化防止剤等の添加剤を用いることもできる。
触媒としては、例えば、第３級アミン触媒、イミダゾール系触媒、脂肪酸アルカリ金属塩触媒等の公知の触媒を使用することができる。
整泡剤としては、例えば、公知の硬質ポリウレタンフォーム用シリコーン整泡剤、即ちポリジメチルシロキサンとポリオキシエチレングリコール又はポリオキシエチレン−プロピレングリコールのグラフト共重合体等を限定なく使用することができる。
難燃剤としては、例えば、有機リン酸エステル類等を使用することができる。

本発明の被覆材層は、主に耐熱性能を付与する成分である。
被覆材層は、無機結合材、金属水酸化物、起泡剤、及び、１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上である水溶性高分子化合物を含み、有機分総量が３重量％以下である被覆材によって形成されるものである。

無機結合材としては、例えば、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ等のコロイダル金属酸化物、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム等の水溶性ケイ酸アルカリ金属塩、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、膨張セメント、酸性リン酸塩セメント、シリカセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、キーンスセメント等の各種セメント等が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。このような無機結合材は、金属塩、有機酸、無機酸等と併用することもできる。本発明では、特に、無機結合材として、セメントが好適に用いられる。

金属水酸化物は、高温時に水蒸気等の不燃性ガスを多量に発生させ得るものであり、その吸熱作用により温度上昇を大幅に抑制する効果をもつものである。
金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化スカンジウム等が挙げられ、これらのうち１種又は２種以上で用いることができる。本発明では、特に、水酸化アルミニウムを用いることが好ましい。

起泡剤は、被覆材中で気泡を発生させる成分である。このような起泡剤により、軽量性、断熱性を向上させることができる。
起泡剤としては、特に限定されないが、例えば、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。本発明では、例えば具体的に、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステルおよびポリエチレングリコール脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等のアニオン性界面活性剤等が挙げられ、そのＨＬＢ値が１２〜１９である界面活性剤が特に好ましい。
なお、ＨＬＢとは、親水性−親油性バランスの略称で、両親媒性物質の親水性と親油性の強度比を数値化して表したものであり、具体的にはグリフィンの計算式で求められる。

水溶性高分子化合物は、気泡を安定化させる成分であり、１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは１００００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１２０００ｍＰａ・ｓ以上のものを使用する。１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓより低い水溶性高分子化合物の場合、気泡の安定性が不十分となる。
水溶性高分子化合物としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリアルキレンオキサイド、バイオガム、ガラクトマンナン誘導体、アルギン酸及びその誘導体、ゼラチン、カゼイン及びアルブメンならびにこれらの誘導体、セルロース誘導体等が挙げられ、これらのうち１種又は２種以上で用いることができる。本発明では、特に、セルロース誘導体が好ましい。
なお、水溶性高分子化合物の粘度は、ＢＭ型粘度計において、２０℃の条件で測定した値である。

本発明は、特に上記金属水酸化物、起泡剤、及び、１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上である水溶性高分子化合物の３成分を併用することで、被覆材中で気泡を適度に発生させ、かつ、気泡を安定化させることができるため、優れた軽量性、断熱性を維持することができる。

各成分の混合量は、特に限定されないが、無機結合材（固形分）１００重量部に対し、
金属水酸化物が好ましくは１００重量部以上１０００重量部以下、より好ましくは１５０重量部以上８００重量部以下、さらに好ましくは２００重量部以上５００重量部以下、
起泡剤（固形分）が好ましくは０．００５重量部以上５重量部以下、より好ましくは０．０１重量部以上３重量部以下、
水溶性高分子化合物（固形分）が好ましくは０．０１重量部以上１０重量部以下、より好ましくは０．１重量部以上５重量部以下である。
このような範囲であることにより、本発明の効果をよりいっそう高めることができる。

本発明の被覆材層は、上記成分に加え、有機結合材、繊維、難燃剤、充填材、補強材、可塑剤、防腐剤、防黴剤、消泡剤、増粘剤、レベリング剤、減水剤、顔料分散剤、沈降防止剤、たれ防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を含むこともできる。

有機結合材としては、例えば、アクリル樹脂、ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、プロピオン酸ビニル樹脂、バーサチック酸ビニル樹脂、アクリル酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂等の有機バインダー等が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を併用して用いることができる。また形態としては、水溶性樹脂、水分散性樹脂（樹脂エマルション）、粉末樹脂（再乳化型エマルション）等特に限定されないが、本発明では特に、水分散性樹脂（樹脂エマルション）が好ましい。

充填材としては、例えば、パーライト、膨張頁岩、膨張バーミキュライト、軽石、シラスバルーン、中空ガラスバルーン、ＡＬＣ粉砕物、アルミノシリケート発泡体等の軽量粉体、
炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩化合物、
酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、
シリカ、粘土、タルク、クレー、カオリン、ケイソウ土、シラス、マイカ、ベントナイト、ワラストナイト、モンモリロナイト、アロフェン、ゼオライト、セピオライト等が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を併用して用いることができる。
本発明では、特に、防火性に優れるとともに、軽量性、断熱性にも優れることから軽量粉体を含むことが好ましい。また、強度維持のために、ベントナイト、ワラストナイト、モンモリロナイト等の無機充填剤（無機フィラー、補強材）を含むことが好ましい。

繊維物質としては、例えば、ロックウール、ガラス繊維、シリカ−アルミナ繊維、セラミック繊維、チタン酸カリウム繊維等の無機繊維、カーボン繊維、パルプ繊維、ポリプロピレン繊維、ビニル繊維、アラミド繊維等の有機繊維が挙げられる。この中でも、耐熱保護性を有する無機繊維やカーボン繊維が好ましく、ガラス繊維が最も好ましい。

本願発明の被覆材層は、有機分総量が３重量％以下、好ましくは２．５重量％以下である被覆材によって形成されるものである。
有機分としては、上述した起泡剤や水溶性高分子化合物、有機結合材、有機繊維等が挙げられ、これら有機分の総量のことである。
一般に有機分が少なくなると塗装時の作業性に悪影響を及ぼす恐れがあり、断熱性能も低下する恐れがある。一方、有機分が多くなると耐熱性に悪影響を及ぼす恐れがある。
本願発明は、有機分総量が３重量％以下であることで耐熱性に優れるとともに、有機分総量が３重量％以下であっても、上記起泡剤及び特定の水溶性高分子化合物を使用することにより、優れた断熱性能、耐熱保護性能を維持することができる。

本発明の積層方法は、断熱性能、耐熱保護性能を必要とする箇所であれば特に限定されず使用することができ、特に、建築・土木の分野で使用が可能である。
適用できる基材としては、例えば、カラー鋼板、ガルバニウム鋼板、塩ビ鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、銅板、チタン板、アルミニウムメッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板、クラッド鋼板、サンドイッチ鋼板、コンクリート、モルタル、磁器タイル、繊維混入セメント板、セメント珪酸カルシウム板、スラグセメントパーライト板、ＡＬＣ板、サイディング板、押出成形板、鋼板、石膏ボード、合板、プラスチック板等が挙げられる。

本発明の積層方法は、まずこのような基材に対し、有機断熱層を積層する。積層方法は、予め形成した有機断熱層を接着剤等を介して積層する方法、あるいは、前述の有機断熱層形成材料を、スプレーガン等を用いて吹きつけて積層する方法等が挙げられる。
有機断熱層の厚みは、用途によって適宜設定することができるが、好ましくは１ｍｍ以上２００ｍｍ以下程度とすればよい。

次に、得られた有機断熱層の上に、被覆材層を積層する。積層方法は、前述の被覆材層形成材料をスプレーガン、コテ等を用いて塗付積層する方法等が挙げられる。また、塗付積層する際に、被覆材層成分と水等とを混練し、起泡の調整を行うこともできる。水の混合量としては、特に限定されないが、被覆材層成分１００重量部に対し、水１０重量部以上５００重量部以下程度であることが好ましい。
さらに、有機断熱層の上に、下塗材を予め塗付積層していてもよい。
下塗材としては、特に限定されないが、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂から選ばれる１種または２種以上の樹脂をバインダーとする下塗材が好適に用いられる。
被覆材層の厚みは、用途によって適宜設定することができるが、好ましくは１ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度とすればよい。

以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。

（実験例１）
亜鉛メッキ鋼板の上に、ポリオール成分としてテレフタル酸ポリエステルポリオール、イソシアネート成分としてＭＤＩを用い、発泡剤、触媒、整泡剤、難燃剤を混合し、イソシアネート指数が１２０となるように調整した有機断熱材をスプレー発泡装置を使用してスプレー塗装し、厚さ約３０ｍｍの有機断熱材層１を形成した。
得られた有機断熱材層１の上に、アクリル樹脂下塗材を１００ｇ／ｍ^２で塗付して、1週間養生した。
養生後、表１、２に示す被覆材１を、吹き付けガンで塗装し、厚さ１０ｍｍの被覆材層を形成し、試験体を得、次の試験を行った。

（試験１）作業性試験
被覆材を吹き付けガンで塗装する際、作業性を評価した。評価基準は次のとおりである。評価結果は表３に示す。
５：異常なくスムーズに吹き付けすることができた
４：異常なく吹き付けすることができた
３：被覆材を吹き付けガンへ送るホース内の圧力が上昇したが、異常なく吹き付けすることができた
２：一部被覆材がホース内に溜まり、全面を吹き付けるのに時間がかかってしまった
１：一部被覆材がホース内に溜まり、一定に吹き付けることができなかった

（試験２）耐熱性試験
得られた試験体の一部を１００ｍｍ×１００ｍｍに切断し、ＩＳＯ５６６０規定のコーンカロリーメーターにより２０分加熱（加熱強度：５０ｋＷ／ｍ^２）を実施した。コーンカロリーメーターは（商標名「ＣＯＮＥ２Ａ」アトラス製）を用いた。
評価は発熱量測定及び表面状態観察（目視）にて行った。評価基準は次のとおりである。評価結果は表３に示す。
＜発熱量測定＞
５：総発熱量４．０ＭＪ／ｍ^２以下、最高発熱温度２００ｋＷ／ｍ^２未満
４：総発熱量６．０ＭＪ／ｍ^２以下、最高発熱温度２００ｋＷ／ｍ^２未満
３：総発熱量８．０ＭＪ／ｍ^２以下、最高発熱温度２００ｋＷ／ｍ^２未満
２：総発熱量８．０ＭＪ／ｍ^２以下、最高発熱温度２００ｋＷ／ｍ^２以上
１：総発熱量８．０ＭＪ／ｍ^２超
＜表面状態観察＞
５：体積収縮及び亀裂が見られなかった
４：体積収縮及び亀裂がほとんど見られなかった
３：一部体積収縮が見られた
２：一部亀裂が見られた
１：一部脱落した

（実験例２）
ポリオール成分としてテレフタル酸ポリエステルポリオール、イソシアネート成分としてＭＤＩを用い、発泡剤、触媒、整泡剤、難燃剤を混合し、イソシアネート指数が１７０となるように調整した有機断熱材（有機断熱材層２）を使用した以外は、試験例１と同様の方法で試験体を得、実験例１と同様の試験を行った。

（実験例３〜７）
表１、２に示す被覆材を使用した以外は、試験例１と同様の方法で試験体を得、実験例１と同様の試験を行った。

Claims

有機断熱材層の上に被覆材層を設ける積層方法であって、
上記被覆材層は、
無機結合材、金属水酸化物、起泡剤、及び、１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上である水溶性高分子化合物を含み、
被覆材層中の有機分総量が３重量％以下である被覆材によって形成することを特徴とする積層方法。