JP2020153121A - 床板材、直床構造及び集合住宅 - Google Patents

Abstract

【課題】床板材がコンクリートスラブの上面に敷設される直床構造を採用した場合であっても、薄い厚みで高い断熱性を示す床板材を提供する。【解決手段】コンクリートスラブＳの上に積層される断熱層１１と、断熱層１１の上に積層される緩衝層１２と、緩衝層１２の上に積層される仕上層１３と、を備え、断熱層１１はエアロゲルを含む材料で構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、床板材、直床構造及び集合住宅に係り、特に、コンクリートスラブの上面に敷設される床板材、当該床板材が敷設された直床構造、及び、当該直床構造備える集合住宅に関する。

近年、ＺＥＨ（ゼッチ：Ｎｅｔ Ｚｅｒｏ Ｅｎｅｒｇｙ Ｈｏｕｓｅ、ネット・ゼロ・エネルギー・ハウスの略）が注目されている。ここで、ＺＥＨとは、「外皮の断熱性能等を大幅に向上させるとともに、高効率な設備システムの導入により、室内環境の質を維持しつつ大幅な省エネルギーを実現した上で、再生可能エネルギー等を導入することにより、年間の一次エネルギー消費量の収支がゼロとすることを目指した住宅」と定義される（非特許文献１）。

また、賃貸住宅やマンションなどの集合住宅で使うエネルギーを少なく抑えることができ、かつ再生可能エネルギーとで正味でゼロにすることができるＺＥＨ−Ｍ（ゼッチ・マンション：Ｎｅｔ Ｚｅｒｏ Ｅｎｅｒｇｙ Ｈｏｕｓｅ Ｍａｎｓｈｏｎ、ネット・ゼロ・エネルギー・マンションの略）についても、定義が制定されている（非特許文献１）。

従来、寒冷地の住宅では、２重床が採用される場合は、２重床懐内で断熱折り返しを処理していた。コスト削減の観点、高さ規制の観点から、直床フローリングを、ＲＣスラブをフカシ（増し打ち）、断熱の折り返しを施工しているが、寒冷地以外のエリアでは、床上の断熱折り返しが省エネ法上、必須ではなかった。しかし、ＺＥＨ−Ｍで要求される性能を満たすためには、断熱折り返しが必要になる。

直床構造に関し、断熱性と歩行感を両立することを目的とする技術が知られている。例えば、特許文献１には、コンクリートスラブなどの床本体に貼付する床板材に関し、発泡樹脂ボード、クッション材、木質板が順に積層された床板材及び直床構造が開示されている。特許文献２には、コンクリートスラブに直接施工できる防音性床材に関し、合成樹脂発泡体、基材、弾性体、木質表面材が順に積層された床板材及び直床構造が開示されている。

実用新案登録第３１１９６３４号公報 実開昭６１−１０７８２８号公報

資源エネルギー庁、「集合住宅におけるＺＥＨロードマップ検討委員会とりまとめ」（平成３０年５月）

ＺＥＨ−Ｍで要求される高い断熱性能を満たすためには、断熱折り返しが必要になるが、２重床構造ではなく、直床構造で実現することが望まれている。特許文献１や特許文献２に記載の直床構造を採用する場合、断熱性が不十分であり、床板材の厚みを薄くした場合にＺＥＨ−Ｍで要求される性能を達成することができなかった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、床板材がコンクリートスラブの上面に敷設される直床構造を採用した場合であっても、薄い厚みで高い断熱性を示す床板材、直床構造及び集合住宅を提供することにある。

前記課題は、本発明の床板材によれば、コンクリートスラブの上に積層される断熱層と、前記断熱層の上に積層される緩衝層と、前記緩衝層の上に積層される仕上層と、を備え、前記断熱層はエアロゲルを含む材料で構成されていることにより解決される。

上記のように構成された床板材によれば、薄い厚みで高い断熱性を示すため、床板材がコンクリートスラブの上面に敷設される直床構造を採用することが可能となる。

また、上記の構成において、前記エアロゲルは、シリカエアロゲル、アルミナエアロゲル、カーボンエアロゲルを含む群から選択される少なくとも１種以上を含有するとよい。
上記の構成では、耐久性の優れた床板材を提供することができる。

また、上記の構成において、前記エアロゲルを含む材料は、エラストマー材料との複合材料であるとよい。
上記の構成では、床板材の柔軟性や加工性が優れたものとなる。

また、上記の構成において、前記断熱層は、連続気泡を有する発泡体層に前記エアロゲルを含む材料が充填されて形成されているとよい。
上記の構成では、床板材の柔軟性や加工性がより一層優れたものとなる。

また、上記の構成において、前記断熱層の熱伝導率が０．０２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるとよい。
上記の構成では、高い断熱性を有する床板材を提供することができる。

また、上記の構成において、前記断熱層の厚みが１５ｍｍ以下であるとよい。
また、上記の構成において、厚みが２０ｍｍ以下であるとよい。
上記の構成では、薄い厚みを有する床板材を提供することができる。

前記課題は、本発明の直床構造によれば、前記床板材がコンクリートスラブの上面に敷設されていることにより解決される。

前記課題は、本発明の集合住宅によれば、前記直床構造を備えることにより解決される。

本発明に係る床板材によれば、薄い厚みで高い断熱性を示すため、床板材がコンクリートスラブの上面に敷設される直床構造を採用することが可能となる。

本実施形態の床板材が敷設された直床構造の模式的断面図である。 本実施形態の床板材が備える断熱層の一例を示す模式図である。 本実施形態の変形例に係る直床構造の模式的断面図である。

以下、図１乃至図３に基づき、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る床板材、直床構造及び集合住宅について説明する。本実施形態に係る床板材は、マンションなどの集合住宅の直床構造に用いられる床板材である。

図１に示すように、本実施形態に係る床板材１０は、コンクリートスラブＳの上面に敷設され、集合住宅Ｍの直床構造Ｆに好適に用いられる直貼り床板材である。図１において符号Ｈで木製幅木Ｈが示されている。

＜集合住宅Ｍ＞
集合住宅Ｍとしては、アパートなどの賃貸住宅やマンションなどが例示される。本実施形態に係る床板材１０は、コンクリートスラブＳを備えるマンション、好ましくはＺＥＨ−Ｍ、Ｎｅａｒｌｙ ＺＥＨ―Ｍ、ＺＥＨ−Ｍ Ｒｅａｄｙ、ＺＥＨ−Ｍ Ｏｒｉｅｎｔｅｄで要求される性能を満たす集合住宅、特に好ましくはＺＥＨ−Ｍで要求される性能を満たすマンションに適用することが可能である。なお、本実施形態に係る床板材１０を、集合住宅Ｍ以外の通常の戸建住宅や店舗、ＺＥＨで要求される性能を満たす住宅などに適用することも可能である。

＜コンクリートスラブＳ＞
コンクリートスラブＳについては、一般的に用いられる種類として、現場打ち鉄筋コンクリート、コンクリートブロック、ＡＬＣパネル、プレキャストコンクリート等が例として挙げられる。

＜床板材１０＞
本実施形態に係る床板材１０は、コンクリートスラブＳの上に積層される断熱層１１と、断熱層１１の上に積層される緩衝層１２と、緩衝層１２の上に積層される仕上層１３と、を備えている。以下、各構成について、詳細に説明をする。

（断熱層１１）
本実施形態に係る断熱層１１はエアロゲルを含む材料で構成されている。断熱層１１の厚みは、１ｍｍ以上であって、１５ｍｍ以下、好ましくは１２ｍｍ以下、さらに好ましくは２．０〜２．５ｍｍである。断熱層１１の熱伝導率は、エアロゲルを含む材料で構成されているため、０．０２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましくは０．０１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下と、ポリウレタンなど、断熱層に一般的に用いられる従来公知の材料を用いた場合と比較して低くなっている。

（エアロゲル）
本実施形態において、エアロゲル（ａｅｒｏｇｅｌ）とは、ゲル中に含まれる溶媒を乾燥により気体に置換した、高い空隙率を有する多孔性の固体材料（多孔質材料）のことをいう。エアロゲルは、ウェットゲル中に含まれる液体を超臨界乾燥法によって、ほとんど収縮させることなく気体に置換することで得られる。

超臨界乾燥法とは、液体から気体への移行において、超臨界状態を経由することで表面張力を発生させずに乾燥を行う方法であり、超臨界媒体としては、二酸化炭素やアルコールなどを用いることができる。

なお、本実施形態に係るエアロゲルは、低密度の乾燥ゲルであれば、特に限定されるものではない。超臨界乾燥法を用いて得られたエアロゲルだけでなく、通常の乾燥過程によるキセロゲル（ｘｅｒｏｇｅｌ）、凍結乾燥によるクライオゲル（ｃｒｙｏｇｅｌ）なども含まれる。

物体の内部における熱伝導は、固体伝導、対流、及び輻射が寄与している。空隙率の大きな材料においては、一般に対流の寄与が最も大きいが、エアロゲルでは細孔径が１０〜１００ｎｍ程度と極めて小さいため、空隙における気体の移動が大きく制限され、対流による熱伝導が著しく阻害される。したがって、エアロゲルは優れた断熱性を有する。

本実施形態に係る断熱層１１として、エアロゲル粒子の成形品を用いることができる。エアロゲル粒子としては、特に限定されるものではなく、一般的な製造方法、例えば、超臨界乾燥法によって得られるエアロゲル粒子や、常圧乾燥法を利用して得られるエアロゲル粒子を用いることが可能である。

エアロゲル粒子の粒子径は、例えば、最長の長さが１μｍ以上１ｍｍ未満の範囲のマイクロ粒子や、最長の長さが１００μｍ以上５ｍｍ未満の範囲の１ミリ前後のサイズの粒子、最長の長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ未満の範囲のミリオーダーの粒子であるとよい。好ましいエアロゲル粒子の粒径の範囲としては、５００μｍ〜２．０ｍｍが例示される。

エアロゲル粒子の成形品としては、例えば接着剤でエアロゲル粒子を層状に固めたもの、具体的には、複数のエアロゲル粒子が接着剤によって固着することにより形成されたものが例示される。接着剤としては、接着性を有する樹脂組成物を用いることができ、樹脂の主成分としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが例示される。

エアロゲルとしては、無機エアロゲル、有機エアロゲルなどが知られている。本実施形態では、耐久性の優れたシリカエアロゲル、アルミナエアロゲル、カーボンエアロゲルなどの無機エアロゲルを用いると好適であり、他のエアロゲルと比較して断熱性に優れ、製造が容易であり、コストが安いシリカ（ＳｉＯ_２）を含有するシリカエアロゲルを用いることが特に好適である。

シリカエアロゲルは、オルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ：Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_４）やオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ：Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）などのシリコンアルコキシドを出発原料とし、ゲル化プロセス、液相置換と熟成プロセス、疎水化プロセス、超臨界乾燥プロセス４つのプロセスを経て製造される。

シリカエアロゲルは、体積に対する空隙の割合が、一般的には９０％以上と高く、数十ｎｍの多孔構造を持つシリカゲルである。シリカエアロゲルは、固体部分の伝導による伝熱が少なく、内部での空気成分の分子の運動が妨げられるため、気体による伝導、対流が少ない。シリカエアロゲルは、熱伝導率が０．０１５Ｗ／ｍ・Ｋであり、真空を使わない材料としては、最も低い熱伝導率を有しているため、本実施形態に係る床板材１０に用いると、厚みを減少させつつ高い断熱性を実現することができる。

従来、断熱層の材料として用いられている発泡ポリウレタンの熱伝導率は０．０２８Ｗ／ｍ・Ｋであり、発泡ポリウレタン断熱層の厚みは１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であった。断熱層の厚みが１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の場合、直床構造を採用した際に、床と一体化できず段差が発生してしまう。この点、シリカエアロゲルは熱伝導率が発泡ポリウレタンの半分程度であり、断熱層の厚みを従来の半分以下の薄い床板材とすることができる。

（エアロゲルとエラストマー材料の複合材料）
本実施形態において、エアロゲルを含む材料として、エアロゲルとエラストマー材料との複合材料を用いると、柔軟性や加工性が優れているため好適である。具体的には、図２に示されるように、連続気泡を有するエラストマー材料で形成された発泡体層１１Ｈに、エアロゲル１１Ｅを含む材料が充填されて形成されているエアロゲル−エラストマー複合材料が例示される。

エラストマー材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体等のポリオレフィン系樹脂、エチレン−プロピレンゴム、スチレンとブタジエン、イソプレン、イソブチレンとのブロックコポリマー等のスチレン系熱可塑性エラストマーを用いることが可能である。

発泡体層１１Ｈにおける気泡の平均径は、１０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることがより好ましく、６μｍ以下であることがさらに好ましい。エアロゲル１１Ｅが充填される前の発泡体層１１Ｈの空隙率は、空隙率は７５〜９９％であることが好ましく、８０〜９９％であることが更に好ましく、８５〜９９％であることが特に好ましい。

複合材料として、連続気泡を有するポリプロピレンの発泡体層に、シリカエアロゲルを含む材料が充填されたものを用いることが特に好ましい。ポリプロピレン発泡体は柔軟性が高く、シリカエアロゲルは圧縮により変形可能であるため、複合材料とすることで曲げることができ、床板材１０の施工が容易なものとなる。シリカエアロゲル−発泡ポリプロピレン複合材料は０．０１６Ｗ／ｍ・Ｋと真空断熱材（０．０１Ｗ／ｍ・Ｋ）に近い熱伝導率を有しており、吸湿による劣化が少なく、断熱性能や形状の長期安定性にも優れている。

（緩衝層１２）
緩衝層１２は、振動を絶縁するバネ及び減衰特性をもったものであれば特に形状、材質は特に限定されることはない。緩衝層１２の材質については、グラスウール、ロックウール等の無機繊維系のものや、セルロースファイバー、ポリエステル、ポリプロピレン等からなるフェルト、軟質ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ポリスチレンフォーム等の合成樹脂発泡体等を用いることが可能である。

（仕上層１３）
仕上層１３は、合板、パーティクル板などの木質板、表面に化粧合板を積層したいわゆるフローリング板（化粧板）を用いることが可能である。仕上層１３は、無垢材からなるものでもよいが、化粧層および木質基材層を積層して構成すると好適である。化粧層としては、例えば、天然突板、人工単板、挽き板等の木質板の他、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂シート、樹脂含浸紙、プリント紙等の紙質シート、または、これらの複合シートを用いることができる。

木質基材層と化粧層との接合は、例えば、ユリアメラミン、エチレン酢酸ビニル、ＰＵＲ（ポリウレタンリアクティブ）などの接着剤が用いられる。また、木質基材層は、例えば、合板（平行又はクロス）、パーティクルボード、ＭＤＦ（中密度繊維板）、樹脂シート、紙などで構成することができ、またこれらの二種以上を組み合わせて構成することもできる。

本実施形態に係る床板材１０は、断熱層１１、緩衝層１２及び仕上層１３が事前に積層されて貼り合された一体型であるとよい。このとき、断熱層１１、緩衝層１２及び仕上層１３の厚み（層厚）の合計は、２０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下、更に好ましくは１４．５ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下である。また、断熱層１１及び仕上層１３の厚み（層厚）の合計は、１２．５ｍｍ±２ｍｍ、好ましくは、１２．５ｍｍ±１ｍｍ、更に好ましくは、１２．５ｍｍ±０．５ｍｍである。なお、本実施形態に係る床板材１０において、断熱層１１、緩衝層１２及び仕上層１３は、接着剤、両面接着テープなどの粘着層を介して互いに貼り合せることができる。

＜変形例＞
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本実施形態の変形例に係る直床構造を、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態の変形例に係る直床構造ＦＸの模式的断面図である。

室外側の直床構造Ｘの断熱層１１の厚みが厚い場合（例えば、１２ｍｍ程度）、室内側で直貼り床板材の厚みの範囲内で断熱層１１の厚みを合せることができない。変形例に係る直床構造ＦＸは、コンクリートスラブ打ち増し領域Ｕを有している。コンクリートスラブ打ち増し領域Ｕは、コンクリートスラブＳに対して若干高くなっている。コンクリートスラブ打ち増し領域Ｕの厚み（高さ）は５ｍｍ以下である。変形例に係る直床構造ＦＸでは、コンクリートスラブ打ち増し領域Ｕを除く領域（室外側）に、上記の実施形態と同様の直床構造Ｆが設けられている。コンクリートスラブ打ち増し領域Ｕにおいては、その上に緩衝層１２及び仕上層１３が積層されている。このような構成によれば、直貼フローリングの厚みの範囲内で断熱層１１の厚みを合せることができない場合であっても、コンクリート打ち増し領域Ｕを極力低減することが可能となる。

上記の実施形態においてエアロゲルを含む材料で構成された断熱層１１の強度を補強するために、一定の間隔毎に、層厚方向に貫通するピンを設置することも可能である。また、断熱層１１において、一定の間隔毎に、骨格径が大きいエアロゲル層をピンの代わりに設置することで、断熱層１１の強度を補強することも可能である。

Ｍ 集合住宅（建物）
Ｆ、ＦＸ 集合住宅の直床構造
Ｓ コンクリートスラブ
１０床板材
１１ 断熱層
１１Ｅ エアロゲル
１１Ｈ 発泡体層
１２ 緩衝層
１３ 仕上層
Ｈ 木製幅木
Ｕ コンクリートスラブ打ち増し領域

Claims (9)

1. コンクリートスラブの上に積層される断熱層と、
   前記断熱層の上に積層される緩衝層と、
   前記緩衝層の上に積層される仕上層と、を備え、
   前記断熱層はエアロゲルを含む材料で構成されていることを特徴とする床板材。
2. 前記エアロゲルは、シリカエアロゲル、アルミナエアロゲル、カーボンエアロゲルを含む群から選択される少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の床板材。
3. 前記エアロゲルを含む材料は、エラストマー材料との複合材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の床板材。
4. 前記断熱層は、連続気泡を有する発泡体層に前記エアロゲルを含む材料が充填されて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の床板材。
5. 前記断熱層の熱伝導率が０．０２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の床板材。
6. 前記断熱層の厚みが１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の床板材。
7. 厚みが２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の床板材。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の床板材がコンクリートスラブの上面に敷設されていることを特徴とする直床構造。
9. 請求項８に記載の直床構造を備えることを特徴とする集合住宅。

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