JP3755029B2

JP3755029B2 - 発熱合板及び発熱複合パネル

Info

Publication number: JP3755029B2
Application number: JP2002073258A
Authority: JP
Inventors: 耕栄西宮; 典良高谷; 裕志秋津; 英嗣江野
Original assignee: Hokkaido Prefecture
Current assignee: Hokkaido Prefecture
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003239519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合板及び複合パネルを製造する際の接着剤中に導電性物質を配合し、その接着剤が硬化後、接着層中に通電することにより接着層が発熱し、その結果、合板及び複合パネル自体が発熱することが可能である発熱合板及び発熱複合パネルを提供することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の合板及び複合パネルなどを暖房する場合、例えば床暖房を例にあげると、床下に温水パイプを敷設しその中に温水を流して発熱させるようなもの、あるいはニクロム線などの電熱線を敷設したもの等がある。これらの場合では、基本的には線状のものを配置するため、床全面を発熱させていないので、暖房ムラが生じるのは避けられない。また、配管等が必要であり、実際に住宅等に施工するのには、費用と手間がかかり、メンテナンスの面でも非常に煩雑になり、安価に提供するのは困難である。
【０００３】
また、床全体を発熱させるために、いわゆる面状発熱体を用いた複合パネルも製造されている。しかし、従来の面状発熱体の多くは、繊維状物質に導電性物質を付与したもの（例えば特開平６−３００２８７）、合成樹脂中に導電性物質を付与して成型したもの（例えば特開２００１−６０４８９）、あるいは塗料に導電性物質を混入したもの等数多くみうけられる（例えば特開２００１−２１４０９１）が、広い面積で均一な面状発熱体を製造するのは容易ではなくコスト的にも高価なものとなる。
【０００４】
さらに、これらを床暖房用パネルとして利用する場合、フローリング材料と断熱材の間に挿入するなど、２次加工が必要となる。そのため、さらなるコストアップに繋がり限られた用途でしか利用されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、この種の木質系暖房パネルを製造するためには、大規模な設備投資が不要で、かつコストダウンが可能な方法で製造する必要がある。
【０００６】
また、２次加工を不要とするためには、合板や複合パネル等を一体で成型するのが望ましい。そのためには、接着剤に導電性物質を混入して製造する方法が考えられる。しかし、銀ペーストなどの導電性接着剤では非常に高価であり、半導体の基板製造など、限られた用途にしか用いられていないのが実情である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は合板及び複合パネルを製造する際に用いられる接着剤に導電性物質を混入することにより、通常の接着強度を保ちつつ、発熱性を接着層に付与することによって、発熱を可能とする合板及び複合パネルであり、特に合板等を製造するラインをそのまま利用することにより低コストで製造可能であり、上記のような問題を解決するものである。
【０００８】
【作用】
本発明は面状発熱体として利用できる、合板及び複合パネル自体が発熱することを特徴とする発熱合板及び発熱複合パネルに関するものである。具体的には、【図１】に示すような３プライの発熱合板を製造する場合、カーボンブラック及びグラファイトを混入したユリア樹脂接着剤あるいはメラミン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤を９００ｃｍ^２あたり４０〜６０ｇ（４４４〜６６６ｇ／ｍ^２）塗布（両面塗布）し、表裏板を仕組み熱圧して接着剤を硬化させる。また、【図２】に示すような発熱複合パネルを製造する場合、台板の表面に同様の接着剤を９００ｃｍ^２あたり２０〜３０ｇ（２２２〜３３３ｇ／ｍ^２）塗布（片面塗布）し、その上に表面材料をのせて熱圧して接着剤を硬化させる。そして、硬化した接着層に電極を取り付け、それにより電流を流すと合板または複合パネルの中の接着剤層が発熱する。このような方法で製造できれば、一般の合板工場で用いられている設備を用いて、高い付加価値を有する製品をきわめて低コストで製造することが可能となる。また、発熱複合パネルを製造する場合、台板としては無垢材、合板、パーティクルボード、ファイバーボード等木質系建材あるいは用途によっては樹脂板、金属板等を用いることができ、表面材料としては木質系の単板、フローリングのほか、樹脂板等も利用可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を以下の実施例により詳しく説明する。なお、主に発熱複合パネルの場合について説明するが、本発明は発熱合板の場合も含めて、この実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
【００１０】
【実施例】
［実施例１］
まず、基本となる配合を決定するために、メラミン樹脂接着剤（ＤＩＣ製、Ｍ−７１７）を用いて暖房用パネルを製造した。接着剤に導電性を持たせるため、【表１】に示すように、メラミン樹脂接着剤１００重量部に対し、カーボンブラック（三菱化学製，ＭＡ−１１）５〜４０重量部の範囲で、グラファイト（粉末黒鉛、キシダ化学製）５〜４０重量部の範囲で加え、よく攪拌し、その後硬化剤として塩化アンモニウム（試薬特級）１重量部を添加したものを用いた。
【００１１】
【表１】

【００１２】
上記のように配合した接着剤を用いて、複合パネルを製造した。まず、台板として厚さ９ｍｍのラワン合板、表面単板として厚さ１．９ｍｍのシナ単板を用いた。４５ｃｍ角の台板の上に９００ｃｍ^２あたり２５ｇの接着剤を塗布し、その上に厚さ０．３５ｍｍの不織布（三井化学製、ＰＫ−１０８）をのせ、さらにその上に同じ大きさのシナ単板を重ねて熱圧した。熱圧条件は熱板温度１２０℃、圧締圧０．２９４ＭＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）、圧締時間３分とした。
【００１３】
上記のように得られた暖房用パネルの両端部の表面単板を１．０ｃｍ程度の幅で削り取り、接着層を露出させた。その後発熱特性の測定のため、試料を長さ４４ｃｍ幅５ｃｍに切り出した。得られた測定用試料の接着層露出部分の中央に直径４．５ｍｍの穴をあけ、その部分に５ｃｍ×１ｃｍ×２ｍｍの大きさで中央部に直径４．５ｍｍの穴をあけたアルミ板をのせ、自作した配線装置に取り付け、ビスとナットで固定した。そして１００Ｖの電圧をかけ、その後の温度上昇をデータロガーによってＫ熱電対を用いて測定した。測定箇所は試料の中央部及び両端から４ｃｍの箇所計３カ所とした。得られた試料の測定開始時の温度、３分後の試料温度、３分後の温度上昇及び電気抵抗の平均値を【表２】に示す。
【００１４】
【表２】

【００１５】
今回の配合では、最も高く発熱するのは配合５の場合で樹脂１００重量部に対しカーボンブラック２０重量部、グラファイト３０重量部の場合であった。これは黒鉛の方が高度に結晶化されており、この充填量の多い方が発熱しやすいことが理由としてあげられる。しかし、黒鉛のみでは発熱性はあがらない。
【００１６】
これらのことから考慮して最適な配合は接着剤１００重量部に対しカーボンブラック２０重量部、グラファイト３０重量部とするが、用いる用途によりカーボンブラック５〜４０重量部、グラファイト５〜４０重量部としても発熱はある程度は可能である。これは樹脂の粘度などの条件によって変更することが可能である。また、粘度調整のために水を添加してもかまわない。
【００１７】
また、このような発熱合板及び発熱複合パネルは製造時の熱圧圧力と接着剤の塗布量にも発熱性に影響を受けるが、配合５の接着剤で、熱圧圧力０．２９４ＭＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）と１．１８ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｃｍ^２）で製造した発熱複合パネル（塗布量は９００ｃｍ^２あたり２５ｇ、熱圧時間３分）の温度上昇を【図３】に、塗布量９００ｃｍ^２あたり２０ｇ、２５ｇおよび３０ｇで製造した発熱複合パネル（熱圧圧力は１．１８ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｃｍ^２）、熱圧時間３分）の温度上昇を【図４】に示す。
【００１８】
また、普通合板の日本農林規格（ＪＡＳ）に規定されている、合板の１類浸せき剥離試験により、性能試験を行ったが、すべての試験片において合格した。接着性能においても特に問題となることはなかった。
【００１９】
［実施例２］
メラミン樹脂接着剤を中心に、［実施例１］では検討したが、一般的に木材用接着剤として用いられている接着剤として、ユリア樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、水性ビニルウレタン樹脂接着剤などがあげられる。そのため、これらの接着剤を用いて［実施例１］と同様にパネルを製造し発熱性の試験を行った。接着剤として、ユリア樹脂接着剤（ＤＩＣ製、Ｆ−１０１５）、フェノール樹脂（ＤＩＣ製、ＨＤ−２３０５）、水性ビニルウレタン樹脂接着剤（ＤＩＣ製、Ｖ−１６０）を用いた。配合は【表３】のとおりとした。
【００２０】
【表３】

【００２１】
以上のように配合した接着剤を用いて、ユリア樹脂接着剤とフェノール樹脂接着剤の場合は熱圧して複合パネルを製造した。熱圧温度はユリア樹脂接着剤の場合１１５℃、フェノール樹脂接着剤の場合は１３０℃とした。圧締圧は１．１８ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｃｍ^２）とした。熱圧時間はユリア樹脂接着剤３分、フェノール樹脂接着剤５分とした。水性ビニルウレタン樹脂接着剤の場合は１．１８ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｃｍ^２）で１時間冷圧した。ほかの製造条件及び発熱性測定方法については［実施例１］と同様に行った。結果を【表４】に示す。
【００２２】
【表４】

【００２３】
ユリア樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤に関してはメラミン樹脂接着剤と同様の結果となったが、水性ビニルウレタン接着剤については導電性を発現しなかった。これについては、熱圧と冷圧の相違もあるが、一部用いることができない接着剤もあることがわかる。しかし、木材用として特に一般的に用いられている、ユリア樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤及びフェノール樹脂接着剤に関しては使用可能であり、実際の製造に関してほとんど問題はないと考えられる。
【００２４】
また、実際の製品として用いる場合、長期間の安定性を調べておく必要があるため、次のような試験を行った。発熱複合パネルの測定用試料に５分間１００Ｖの電圧をかけて発熱させ、その後室温まで冷却し再び発熱させるという、発熱−冷却のサイクルを繰り返し、その発熱特性の変化を調べた。発熱複合パネルの製造条件は、配合はメラミン樹脂接着剤１００重量部、カーボンブラック２０重量部、グラファイト３０重量部で、塗布量は９００ｃｍ^２あたり２５ｇ、熱圧圧力は１．１８ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。その結果を【図５】に示す。発熱温度に若干の変動はあったが、大きな変動はなく、発熱−冷却を繰り返しても安定して発熱することがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、一般的に用いられているユリア樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤及びフェノール樹脂接着剤などの木材用接着剤を用いて、それにカーボンブラックとグラファイトなどの導電性物質を混入することにより、優れた発熱特性を持つ、発熱合板及び発熱複合パネルを製造することが可能である。また、一般に合板工場などで使われている設備を用いて製造することが可能であることから、大規模な設備投資も不要で、実際に容易に製造することが可能であり、床暖房、屋根融雪、ロードヒーティング等に使用可能な暖房用パネルを安価に提供することかできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発熱合板である。
【図２】本発明の発熱複合パネルである。
【図３】発熱複合パネルの製造時における圧力の影響を示した図である。
【図４】発熱複合パネルの製造時における塗布量の影響を示した図である。
【図５】発熱複合パネルを繰り返し発熱させた場合の安定性を示した図である。
【符号の説明】
１発熱合板
２接着層
３単板
４発熱複合パネル
５台板
６表面材料

Claims

合板製造時に用いる接着剤中に、接着剤１００重量部に対して、５〜４０重量部、好ましくは１０〜３０重量部のカーボンブラック、及び５〜４０重量部、好ましくは２０〜３０重量部のグラファイトを配合し、接着剤が硬化後、接着層に通電することにより発熱することを特徴とした発熱合板。
種々の台板に表面材料を接着して複合パネルを製造する際に用いる接着剤に請求項１と同様の配合の接着剤を用いて製造する発熱複合パネル。