JP2868579B2

JP2868579B2 - 断熱材およびこの断熱材を使用した構造体

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Publication number: JP2868579B2
Application number: JP10954790A
Authority: JP
Inventors: 征夫篠崎
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH046183A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、断熱材に関する。

〔従来の技術〕

従来、建築物の無機質系断熱材としては、例えば、発
泡モルタル，パーライトモルタル等の主にセメントをマ
トリックスとした断熱材が用いられている。

このような発泡モルタル，パーライトモルタル等は、
吹き付けやコテ塗り等の湿式施工の他に、断熱材成形板
として乾式施工されることもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような発泡モルタル，パーライトモルタル等の断
熱材は、無機質系の断熱材であり、また、セメントをマ
トリックスとしているため燃え難く、強度もある程度期
待できるという性質を有するが、熱伝導率が0.2〜0.3
（kcal/mhr ℃）であり、スタイロフォーム，発泡ウレ
タン等の有機系断熱材の熱伝導率0.02〜0.03（kcal/mhr
℃）と比較すると非常に大きいため、断熱性能が劣る
という問題があった。

このため、目的とする断熱性能を確保することは困難
であるばかりでなく、その性能を確保するためにはかな
りの厚さを要求されることになる。

一方、現場施工される発泡ウレタンやスタイロフォー
ム等の有機系断熱材は、熱伝導率が0.02〜0.03（kcal/m
hr ℃）であり、非常に小さいため、優れた断熱性能を
示すが、有機質系であるため、燃え易いという問題があ
った。

このため、防火上の法的な制約を強度的な問題から、
例えば、有機質系断熱材の上に、石膏ボード等の難燃性
の材料を貼着し、これを下地として化粧仕上げをする必
要があり、建築物を断熱構造とするためには、施工工程
が多く、手間がかかるという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、成形板として使用する乾式施工の他に湿式施
工ができるとともに、断熱性能としては有機質系断熱材
に近い性能を有し、かつ、難燃性という観点からは、従
来の無機質系断熱材の性能を有し、なおかつ、従来のも
のに比べ高強度という特徴を有する断熱材を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の断熱材は、セメント100重量部に対
し、合成樹脂エマルションの固形分換算３〜50重量部
と，有機マイクロバルーン１〜20重量部と，炭素繊維0.
3〜５重量部との混合物から成り、熱伝導率が0.05kacal
/mhr℃、気乾比重が0.30、透湿係数が0.127g/m²hmmHg、
吸水率が20.5容積％であり、かつ室内で湿度が高くなる
と湿分を吸収し、室内で湿度が低くなると湿分を放出す
るものである。

ここで、セメント100重量部に対し、合成樹脂エマル
ションの固形分換算３〜50重量部としたのは、３重量部
以下では接着性能が低下し、50重量部以上では耐火性能
が低下する一方、コスト高になるからである。

また、セメント100重量部に対し、有機マイクロバル
ーン１〜20重量部としたのは、１重量部以下では断熱性
能が低下し、20重量部以上では耐火性能や強度が低下す
る一方、コスト高となるからである。

さらに、セメント100重量部に対し、炭素繊維0.3〜５
重量部としたのは、0.3重量部以下ではマトリックスの
補強効果並びに収縮に伴うひび割れ防止効果が低くなる
ためであり、５重量部以上では繊維がかさばり作業性が
悪くなる一方、コスト高となり、その割りには補強効果
はそれ程向上しないからである。

さらに、熱伝導率が0.05kacal/mhr℃、気乾比重が0.3
0、透湿係数が0.127g/m²hmmHg、吸水率が20.5容積％と
したのは、従来の断熱材に比して優れた断熱性能を発揮
するとともに、室内で湿度が高くなると湿分を吸収し、
室内で湿度が低くなると湿分を放出するという機能を発
現することができるためである。

〔作用〕

請求項１記載の断熱材は、例えば、合成樹脂エマルシ
ョン，炭素繊維，有機マイクロバルーンおよび必要な場
合には水溶性樹脂や消泡剤，防黴剤等を予め混合混練し
たペースト状の混合物に、セメントを混合混練して製造
される。

この断熱材は、構造体本体に対し、湿式施工すること
により、シームレスな断熱層が形成されるので、構造体
の内外の熱伝導が有効に阻止されるとともに、難燃性が
向上される。

湿式施工による断熱層の形成は、粘性流動体である断
熱材を、例えば、現場でコンクリート面に所定の厚さに
吹き付け、または、コテ等で塗布し、断熱材を構造体本
体に付着させることにより行われる。

このような断熱層が形成された構造体は、断熱層自体
が透湿係数は小さいにもかかわらず適度の吸水率を有す
るので、室内で湿度が高くなると断熱層が湿分を吸収
し、この断熱層内に溜め、室内の湿度が低くなると、断
熱層から湿分を放出し、室内の湿度の自動調整が行なわ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を図面に示す実施例について説明
する。

第１図は、本発明の構造体の一実施例を示すもので、
図において、符号31は、構造体本体33である屋根スラブ
を示している。

この屋根スラブ31は、構造体本体33である梁35により
支持されている。

そして、梁35の内面および屋根スラブ31の下面には、
断熱層37が形成されている。屋根スラブ31の下面に形成
される断熱層37は、梁37の内側側面から、例えば、50〜
60cm程度形成されている。これは、ヒートブリッジ、即
ち、外部からの熱が天井面を回り込んで伝導されること
を防止するためである。

この断熱層37は、梁35の内面や屋根スラブ31の下面
に、粘性流動体である断熱材を付着させることにより形
成されている。

この断熱材は、セメント，合成樹脂エマルション，炭
素繊維，有機マイクロバルーン，水，水溶性樹脂である
増粘剤やダレ防止剤，消泡剤，防黴剤から構成されてい
る。

セメントは、早強ポルトランドセメントが使用されて
いる。

また、合成樹脂エマルションは、例えば、アクリル
系，酢酸ビニール系，合成ゴム系，塩化ビニリデン系，
塩化ビニル系またはこれらの混合系とされている。

炭素繊維は、例えば、繊維長さ約6mmとされている。

さらに、有機マイクロバルーンは、その粒径が例え
ば、10〜100μｍとされ、比重が0.04以下とされてい
る。

また、増粘剤は、例えば、メチルセルローズ，ポリビ
ニルアルコール，ヒドロキシエチルセルローズ等の水溶
性高分子化合物とされている。

このような断熱材は、合成樹脂エマルション（固形分
濃度45％）62重量部（固形分換算27.9重量部）、炭素繊
維2.6重量部、有機マイクロバルーン10.4重量部、水125
重量部、それに少量の増粘剤、消泡剤、防黴剤から構成
される半液体状混合物100重量部に対し、早強ポルトラ
ンドセメント100重量部を混合混練して製造される。

このようにして製造された断熱材は、次表に示すよう
な性質を有する。

即ち、熱伝導率が0.05（kcal/mhr ℃），生比重が0.5
2,気乾比重が0.30,曲げ強度14.1（kgf/cm²），圧縮強度
16.5（kgf/cm²），付着強度6.8（kgf/cm²），透湿係数
が0.127（g/m²hmmHg），吸水率が20.5（％）である。

以上のように構成された構造対は、構造体本体33の表
面に、粘性流動体である断熱材を吹き付け，コテ塗り，
空隙への充填等の湿式施工により、例えば、厚さ10〜15
mmの断熱層37を形成して構成される。

しかして、以上のように構成された構造体は、構造体
本体33に、セメントと、合成樹脂エマルションと，有機
マイクロバルーンと，炭素繊維と，水と，少量の増粘
剤、消泡剤、防黴剤を混合した断熱材を湿式施工するこ
とにより、シームレスな断熱層37を形成したので、構造
体の内外の熱伝導を有効に阻止することができるととも
に、難燃性を向上することができる。また、構造体本体
33に形成される断熱層37は断熱性能が大きく、構造体本
体33への付着が良好であり、断熱層37自体の強度が大き
く、難燃性を有しているので、断熱層37自体をそのまま
仕上げ面として使用し、或いは、断熱層37を下地とし
て、この上に直接塗装，吹き付け，クロス貼り，タイル
貼り等の化粧仕上げを施すことができる。このため、ど
のような形状の部位にも容易に施工することができ、施
工工程を大幅に低減することができ、手間やコストを大
幅に削減することができる。

さらに、断熱性能を向上することができるので、結露
の発生を確実に防止することができる。

また、以上のように形成された断熱材では、熱伝導率
が0.05（kcal/mhr ℃）であり、有機質系の断熱材の熱
伝導率（0.02〜0.03kcal/mhr℃）と比較して、それほど
大きくないため、有機質系断熱材とほぼ同様の断熱性能
を有することができる。これは、有機マイクロバルーン
を含有しているため、モルタル中に空気溜まりを形成す
ることになるからである。また、このように、モルタル
中に空気溜まりが形成されているため、生比重が0.54,
気乾比重が0.31となり、非常に軽い断熱材を形成するこ
とができる。

さらに、このような断熱材はセメントをマトリックス
とする断熱材であるため、有機系断熱材と比較して難燃
性を大幅に向上することができる。

また、断熱材は、モルタル中に合成樹脂エマルショ
ン，炭素繊維を含有しているので、内部結合が強固とな
り、従来の硬質ウレタンフォームの圧縮強度（1.4〜2.0
kgf/cm²）や、ポリスチレンフォームの圧縮強度（2.5〜
3.0kgf/cm²）に対して、本発明の断熱材の圧縮強度が1
6.5kgf/cm²,曲げ強度が14.1kgf/cm²となり、従来よりも
強度を大幅に向上することができる。

さらに、合成樹脂エマルションを含有しているため、
断熱材のコンクリート面に対する付着強度が6.8kgf/cm²
となり、断熱材のコンクリート面への一体化を促進する
ことができ、断熱材の剥離を確実に防止することができ
る。このため、断熱材を湿式施工することができ、従来
工法の発泡ウレタン吹付け，ボード貼りや断熱ボード類
による乾式施工等においては施工が困難であった天井面
への施工や、梁型等を含む場合の出隅，入隅等の多い建
物，円形状の建物等への断熱材の施工も、容易に行なう
ことができる。従って、建築物を断熱構造とするための
施工工程を大幅に低減することができ、シームレスな施
工ができるため断熱性能の向上と併せて、手間やコスト
を大幅に削減することができる。

また、断熱材を呼吸性の断熱材とすることもでき、室
内湿度の自動調整を行なうことができる。

即ち、断熱材の透湿係数が0.127（g/m²hmmHg）と小さ
い一方、吸水率が20.5（％）と適度の吸水性能を有する
ため、室内で湿度が高くなると断熱層37が湿分を吸収
し、この断熱層37内に湿分を溜め、室内の湿度が低くな
ると断熱層37から湿分を放出し、室内の湿度の自動調整
を行なうことができる。

上述した表の右側には、合成樹脂エマルション28重量
部（固形分換算6.3重量部）、炭素繊維2.6重量部、有機
マイクロバルーン24重量部、水137重量部、それに少量
の増粘剤、消泡剤、防黴剤とから構成される半液体状混
合物100重量部に、粉体100重量部を混合混練して製造し
た断熱材の性質を、比較例として記載した。ここで、粉
体は、早強ポルトランドセメント100重量部に対し、無
機マイクロバルーン16重量部から構成されている。

この断熱材の性質は、熱伝導率が0.06（kcal/mhr
℃），生比重が0.54,気乾比重が0.31,曲げ強度12.8（kg
f/cm²），圧縮強度14.8（kgf/cm²），付着強度6.2（kgf
/cm²），透湿係数が0.315（g/m²hmmHg），吸水率が31.4
（％）であった。

本実施例と比較例とを比較すると、比較例は無機マイ
クロバルーンを含有しており、また、合成樹脂エマルシ
ョンの含有量が少量であるため、本実施例は比較例より
も曲げ強度や圧縮強度が向上するとともに付着強度が向
上することが分かる。

また、セメントをマトリックスとする従来の断熱材と
比較すると、例えば、発泡モルタル，パーライトモルタ
ル等を断熱材として使用する場合の１例として、市販さ
れている発泡断熱モルタルの性能を示せば、熱伝導率
は、0.09〜0.12（kcal/mhr ℃），圧縮強度３〜５（kgf
/cm²），モルタル板への付着強度1.1（kgf/cm²）であ
り、これを本実施例と比較すると、強度的にも、断熱性
能の面でも本実施例が遥かに優れていることが分かる。

尚、上記実施例では、第１図に示したような構造体本
体33に本発明の断熱材を湿式施工した例について説明し
たが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
第２図に示すように梁41の内面と床スラブ43下面に断熱
層45を形成しても良く、第３図に示すように外壁47の内
面と仕切壁49の両面に断熱層51を形成しても良く、第４
図に示すように外壁53の内面と柱55の両面に断熱層57を
形成しても良く、さらに第５図に示すように外壁59の内
面と柱61に断熱層63を形成しても、良いことは勿論であ
る。

また、セメント100重量部に対し、合成樹脂エマルシ
ョンの固形分換算３〜50重量部、有機マイクロバルーン
１〜20重量部、炭素繊維0.3〜５重量部の範囲内で各材
料の使用量を変更しても、上記実施例とほぼ同様の効果
を得ることができる。この場合に、各種材料の割合を変
更することにより、強度や比重，断熱性能，耐火性能等
を変化させることができ、目的に対応した断熱性能，耐
火性能や強度等を備えた断熱材を得ることができる。

さらに、上記実施例では、構造体本体33の内面に断熱
層37を形成した例について説明したが、本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、構造体本体の外面に断
熱層を形成しても、上記実施例とほぼ同様の効果を得る
ことができる。

また、上記実施例では、断熱材に少量の増粘剤、消泡
剤、防黴剤を混合した例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、増粘剤、消泡
剤、防黴剤等を混合しなくても、また、必要に応じて他
の材料も混合しても、上記実施例とほぼ同様の効果を得
ることができる。

〔発明の効果〕

請求項１記載の断熱材は、セメント100重量部に対
し、合成樹脂エマルションの固形分換算３〜50重量部
と，有機マイクロバルーン１〜20重量部と、炭素繊維0.
3〜５重量部との混合物から成り、熱伝導率が0.05kacal
/mhr℃、気乾比重が0.30、透湿係数が0.127g/m²hmmHg、
吸水率が20.5容積％であり、かつ室内で湿度が高くなる
と湿分を吸収し、室内で湿度が低くなると湿分を放出す
るので、湿式施工できるとともに、難燃性および断熱性
能を大幅に向上することができる。

即ち、モルタル中に合成樹脂エマルション，炭素繊維
を含有しているので、内部結合が強固となり、ひび割れ
防止効果の他に、圧縮強度，曲げ強度等の強度を向上す
ることができる。

また、合成樹脂エマルションを含有しているため、断
熱材のコンクリート面への付着強度を向上することがで
きる。

さらに、有機マイクロバルーンを含有しているため、
モルタル中に空気溜まりを形成することになり、熱伝導
率を低減することができ、断熱性能を向上することがで
きる。

また、このような断熱材はセメントをマトリックスと
しているため、難燃性を向上することができる。

〔主要な部分の符号の説明〕

33……構造体本体 37,45,51,57,63……断熱層。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント100重量部に対し、合成樹脂エマ
ルションの固形分換算３〜50重量部と、有機マイクロバ
ルーン１〜20重量部と、炭素繊維0.3〜５重量部との混
合物から成り、熱伝導率が0.05kacal/mhr℃、気乾比重が0.30、透湿係
数が0.127g/m²hmmHg、吸水率が20.5容積％であり、かつ室内で湿度が高くなると湿分を吸収し、室内で湿度
が低くなると湿分を放出することを特徴とする断熱材。