JP4688543B2 - 屋上及び屋根断熱防水工法用断熱積層体 - Google Patents

Description

本発明は、防水材としてアスファルトを用い、トーチ工法により屋上や屋根の断熱防水工事を施工する際に好適に使用される断熱積層体に関する。

従来、トーチ工法により断熱防水工事を行う際に使用される断熱積層体としては、改質アスファルトシート防水トーチ工法施工指針・同解説（日本建築学会編集発行）に記載されるように、ポリスチレンフォームや硬質ポリウレタンフォームが知られている。
また、特許第3142921号公報に記載されるフェノールフォームも知られている。

これらの断熱積層体を製造するための発泡剤としては、HCFC-141b（1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン）、HCFC-22（1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン）等のフロン類が用いられてきた。
しかし、これらは、オゾン層破壊係数や地球温暖化の観点から製造や使用が規制されている。

また、分子内に塩素原子を含まない次世代フロンと言われるHFC（ハイドロフルオロカーボン）、例えば、HFC-134a（1,1,1,2−テトラフルオロエタン）、HFC-245fa（1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン）、HFC-365mfc（1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン）などは、オゾン層破壊係数は低いものの、地球温暖化係数が高く、地球環境保護の観点から使用が規制されることも考えられる。

一方、オゾン層破壊や地球温暖化に影響の少ない炭化水素系発泡剤、例えばペンタンが、上記のようなフロンに代わる発泡剤として導入され、使用されるようになって来ているが、可燃性であるが故の問題を抱えている。

上記のように、炭化水素は可燃性であって、これらを発泡剤とする断熱積層体を使用したトーチ工法では、表面材やアスファルト防水シートに直接トーチバーナーを当てて防水シートを融着させる際に燃焼生成ガス（燃焼して生成するガスであり、具体的には炭酸ガスと水）が発生しやすく、断熱材と表面材の間で剥離が生じ、接着性能が低下すると言う問題もあった。

一方、上記の接着性能の低下を改善する屋上断熱防水工法用の断熱ボードとして、本願出願人により特許第3183553号公報に記載のものが提案されているが、このボードは、溶融アスファルト工法による屋上断熱防水工法に用いられるものであり、またボードを構成する発泡板材に使用される発泡剤の特定がされていない。

このように、屋上や屋根の断熱防水加工の分野においては、該工事に用いられる断熱と防水の両特性を備えた積層体として、炭化水素を発泡剤とする発泡体を構成素材とするものを用い、しかもトーチ工法を採用して、安全かつ高品質で、断熱防水加工を行うことができる断熱積層体の改善が求められている。
特許第3142921号公報 特許第3183553号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、トーチバーナーでの加工に際して、防水材と発泡断熱材との接着力が大きく、従って積層体の各構成材間のズレや剥離を生じないことに加え、トーチ工法によっても発火等の危険がなくトーチ工法に適した断熱積層体を提供することを課題とする。

本発明は、屋上や屋根の断熱防水工法としてトーチ工法を用いる際に好適に使用される断熱積層体であって、プラスチック系発泡断熱材の両面が表面材により積層されており、
(ｉ)上記断熱積層体のプラスチック系発泡断熱材が、発泡剤として炭化水素を用いたものであり、(ｉｉ)表面材の少なくとも一方が、５０ｇ／ｍ²以上のアスファルトを有するシートであり、（ｉｉｉ）この表面材から上記断熱材の内部にまで達する開口面積０．０３ｍｍ²以上の孔を、１個／１００ｃｍ²以上有する断熱積層体であり、上記孔のうち、断熱材の他方の表面材にまで達し、かつ縦断面が概略鼓状の孔が、１個／１０００cm²以上であることを特徴とする。
このとき、断熱積層体の断熱材部分が、イソシアネートインデックス１５０以上の硬質ポリウレタンフォームであることが好ましい。

本発明において、発泡断熱材の発泡剤は、沸点が７０℃以下のものが好ましく、沸点が７０℃を越える発泡剤の場合は、フォームの発泡性状にバラツキが生じ良好なセル骨格とならないばかりでなく、常温での発泡制御が困難で実用的でない。

なお、炭化水素以外のフロン類を発泡剤として用いる場合は、フロン類は、燃焼しにくいため、燃焼生成ガスが生じにくく、従って表面材から断熱内部に達する孔をあける必要はないが、前記したように、オゾン層の破壊といった地球規模での環境問題がある。

また、本発明において、表面材としては、防水性能の高いアスファルトであれば、どのようなものでもよく、高融点のものから低融点のものまで広範囲のものを使用することができる。
アスファルトを使用した表面材は、上記発泡断熱材の少なくとも一方の表面に積層するが、この表面材におけるアスファルトの使用量は、単位面積当たりの重量で５０ｇ／ｍ²以上、好ましくは１００ｇ／ｍ²以上である。
アスファルトが５０ｇ／ｍ²未満では、トーチバーナーを当てて防水シートと融着させる施工段階で、十分な接着力を発現することが難しい。他方、アスファルトの量が多すぎると、本発明の積層体における物性には影響はないが、製造コスト、作業性等の観点から問題があるため、５００ｇ／ｍ²程度を上限とすることが好ましい。

上記のアスファルトは、上記重量のシートを予め作成しておき、このシートを表面材として使用してもよいし、あるいは適宜の基材に上記量となるように塗布及び／又は含浸させたものを表面材として使用してもよい。
後者の表面材における基材としては、織布，不織布，編布等が好ましく、特に耐熱性の観点から、ガラス繊維からなる不織布が望ましい。

上記の表面材と発泡断熱材の間に、例えば、水酸化アルミニウム紙、炭酸カルシウム紙、ライナー紙、ＰＥシート、ＰＥＴシート等の各種表面材を、それぞれ単独であるいは適宜の組み合わせ、好ましくは紙類と合成樹脂シート類との組み合わせによる２種以上を、介在させることもできる。
また、これらの表面材は、発泡断熱材の一方の面の表面材としてのみアスファルトを使用した表面材を使用する場合において、他方の面の表面材として使用することができる。

また、本発明では、本発明における断熱積層体にトーチバーナーを照射させる際に発泡断熱材から燃焼生成ガスが発生するが、この燃焼生成ガスを表面材に開口した孔より大気中に逃がす。
このとき、孔一個あたりの開口面積が小さすぎると、燃焼生成ガスが表面材と断熱材の層間に溜まり剥離が発生するため、本発明では、この開口面積を０．０３ｍｍ²以上とする。
孔の面積が大きすぎると、発生する燃焼生成ガスの量が増えるので引火しやくなり、表面材にトーチバーナーによる残炎が生じやすくなったり、断熱積層体敷設から施工までに降雨等があった場合には、断熱積層体内部に水が浸み込みやすくなる等の不具合が生じる可能性があるため、孔一個当たりの開口面積の上限は１０ｍｍ²程度とすることが望ましい。

また、上記孔の数は、少なすぎると、表面材から大気に逃げるガス量が少なくなるため、本発明では1個／１００ｃｍ²以上とする。
孔の数が多すぎると、上記の開口面積が大きすぎる場合と同様の不具合が生じる可能性があるばかりか、接着力の低下が生じやすくなるため、開口面積の合計の上限で５０ｃｍ²／１００ｃｍ²となる孔数とすることが好ましい。

上記の孔は、発泡断熱材と表面材とを積層した後に、アスファルトを使用した表面材から積層体の内部に達するように、針、パンチ等により穿設される。

また、本発明では、上記孔のうち、断熱材の裏面にまで達し、かつ縦断面が概略鼓状を有する孔（すなわち、表面材から断熱材の内部を通り裏面にまで達する孔であって、縦断面形状が概略鼓状をなす孔）を、１個／１０００cm²以上有することを特徴とする。
この縦断面形状が概略鼓状をなす孔は、細径部において該孔内を通過するガスの流速を高めることができ、しかも流速の大きいガス流が発生すれば、周囲のガスが速やかにかつ大量に孔内に誘引されることとなる。従って、このような態様の孔を設けることによって、本発明においては、トーチ工法を実施する際に発泡断熱材の内部で発生する燃焼生成ガスを、本願出願人による先提案の特許第3183553号公報に記載の構成のものに比して、より速やかにかつ大量に発泡断熱材の外側に逃散させることができ、炭化水素を発泡剤とする発泡断熱材を使用した屋上及び屋根断熱防水工法用断熱積層体を、トーチ工法に適したものとすることができる。

上記の孔は、表面材と断熱材を積層した後に、アスファルトを使用した表面材側から断熱材内部に達するように針、パンチ等により穿孔される。例えば、針が植設されたロール（針布をロールに巻き付けたもの、針ロールと略称される）と通常の表面平滑なロールとの間に断熱積層体を通過させて穿孔したり、あるいは針が立設したプレス板（針プレス板と略称される）と通常の表面平滑なプレス板との間に断熱積層体を挟持させて穿孔することもできる。
このとき、一対の針ロール、あるいは一対の針プレス板を用い、断熱積層体のアスファルトを使用した表面材側からと他方の表面材側からの両方から、略同一箇所に針が突き刺さるようにすれば、アスファルトを使用した表面材から断熱材の内部を通り他方の表面材にまで達する孔であって、縦断面形状が概略鼓状をなす孔を穿設することができる。
本発明では、このような穿設を行う箇所を１個／１０００cm²以上設けておくことを特徴とする。これより少ないと、上記した速やかでかつ大量の燃焼生成ガスの実用的な逃散を実現することができない。なお、上限は特に限定せず、全ての孔がこのような態様であっても支障ないが、針同士の当接により針の先端部の欠け等を生じる虞れがあるため、５０個／１０００ｃｍ²程度を限度とすることが実用的である。

孔の形状は、本発明において特に限定されず、円形、三角形、四角形、それ以上の多角形、星形など、各種形状とすることができる。
こられ何れの形状においても、上記のようにアスファルトを使用した一方の表面材から他方の表面材にまで至り、かつ縦断面形状が概略鼓状の細径部を有するものを、上記程度の個数で有するようにすることが好ましい。

また、本発明において発泡断熱材としては、硬質ポリウレタンフォーム、フェノールフォーム、エポキシフォーム等の熱硬化性樹脂発泡体、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム等の熱可塑性樹脂発泡体を用いることができる。耐熱性の観点からは、熱硬化性樹脂発泡体、特に硬質ポリウレタンフォームやフェノールフォームが好ましい。

上記の発泡断熱材と表面材とを積層するには、発泡断熱材の自己接着性を利用してライン上で連続的に行ってもよいし、接着剤等を用いて後工程で行ってもよい。生産効率を考慮すると、発泡断熱材の自己接着性を利用してライン上で行うことが好ましい。
発泡断熱材の自己接着性を利用ために、発泡断熱材としては硬質ポリウレタンフォームが好適である。

発泡断熱材として用いられる硬質ポリウレタンフォームとしては、イソシアネートインデックスが１５０以上のものが好ましい。イソシアネートインデックスは、「ポリイソシアネート成分のＮＣＯ当量／レジン成分中の活性水素当量×１００」で表される。
イソシアネートインデックスが１５０未満の場合、耐熱性が低く施工時に防水シートとの接着性能が得にくくなる場合がある。イソシアネートインデックスが高すぎる場合、発泡断熱材の自己接着性が低下し、接着剤等による後積層加工が必要となる。

本発明によれば、トーチ工法による施工の際に発泡断熱材の内部に発生する燃焼生成ガスを良好に外部へ逃散させることができ、該ガスによる各層間の剥離が生じることはなく、安全で、かつ高品質の屋上及び屋根における防水・断熱施工を実現することができる。

〔実施例１〕
目付け量１００ｇ／m²のガラス繊維不織布に１００ｇ／m²のアスファルトを含浸させたものを表面材として用い、これをシクロペンタンを発泡剤とする硬質ポリウレタンフォーム（イソシアナートインデックス１８０）からなる発泡断熱材３０×３０×３ｃｍ（両面にＰＥ防湿フィルム付きライナー材による表面材が被覆してあるボード）の一方の面に、エポキシ系接着剤を用いて貼付け、本発明の断熱積層体とした。
この断熱積層体に、直径１mm（開口面積０．７８５mm²）、深さ２mmの表１に示す針数の針ロールを使用して、アスファルトを使用した表面材側から断熱材内部に到達する孔を穿った。

〔実施例２〕
発泡剤としてノルマルペンタンを用いた以外は実施例１と同様にして断熱積層体を得、この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔実施例３〕
発泡剤として水及びシクロペンタン（水：シクロペンタン《重量比》=２：１５）を用いた以外は実施例１と同様にして断熱積層体を得、この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔実施例４〕
発泡断熱材として発泡剤にイソペンタンを用いたフェノールフォーム３０×３０×３ｃｍ（表面材として断熱材の両面にポリエステル不織布が被覆してあるボード）を用いる以外は実施例１と同様にして断熱積層体を得、この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔実施例５〕
発泡断熱材として発泡剤にシクロペンタンを用いたエポキシフォーム３０×３０×３ｃｍ（表面材による被覆なし）を用いる以外は実施例１と同様にして断熱積層体を得、この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔実施例６〕
発泡断熱材として発泡剤にブタンを用いた押出しポリスチレンフォーム３０×３０×３ｃｍ（表面材による被覆なし）を用いる以外は実施例１と同様にして断熱積層体を得、この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔実施例７〕
実施例１で使用したものと同じ針ロールを一対用意し、両ロールの針数の１０％が略同一箇所に突き刺さるようにしたものを使用する以外は、実施例１と同様にして、実施例１で得た断熱積層体に穿孔した。

〔比較例１〕
実施例１で得た断熱積層体であって、穿孔しないものを用意した。

〔参照例１〕
発泡剤としてHCFC-141bを用いる以外は実施例１と同様にして断熱積層体を得た。

〔実施例８〕
目付け量１００ｇ／ｍ²のガラス繊維不織布に１００ｇ／ｍ²のアスファルトを含浸させたものを表面材として用い、これに、発泡断熱材として発泡剤に水及びシクロペンタン（水：シクロペンタン《重量比》=１：２０）を用いたイソシアネートインデックスが２００の硬質ポリウレタンフォームを、該ウレタンフォームの自己接着性を利用して、一体成形し３０×３０×３ｃｍの断熱積層体とした。
この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔実施例９〕
発泡剤として水及びシクロペンタン（水：シクロペンタン《重量比》=１：２０）を用い、イソシアネートインデックスが２６０の硬質ポリウレタンフォームを用いる以外は、実施例８と同様にして断熱積層体を得、この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔実施例１０〕
発泡剤として水及びシクロペンタン（水：シクロペンタン《重量比》=１：２０）を用い、イソシアネートインデックスが１２０の硬質ポリウレタンフォームを用いる以外は、実施例８と同様にして断熱積層体を得、この断熱積層体に実施例１と同様にして穿孔した。

〔性能評価〕
上記の実施例、比較例、参考例で作成した各断熱積層体について、次の性能を評価し、結果を表１に示す。

層間剥離：トーチ工法で用いるＬＰガスバーナーで断熱積層体の表面（アスファルトを使用している表面材側の表面）を約３０ｃｍ離れた距離から約３秒間あぶった後、断熱積層体の該表面材と発泡断熱材の層間に剥離が生じているかどうかを目視により観察し、次の基準で評価した。
◎；層間剥離が全く見られないもの。
○；層間剥離が極く僅かな箇所で発生しているが、実用に供して何らの問題がないもの。
△；層間剥離が少しの箇所で見られるものの、実用に供して問題がないもの。
×；層間剥離が広い範囲で生じており、実用に供することができないもの。

接着強度：トーチ工法で用いるＬＰガスバーナーで断熱積層体の表面を約３０ｃｍ離れた距離から約３秒間あぶった後、発泡断熱材の自己接着性を利用して市販の改質アスファルト防水シートと接着させた。この試験体から５×５×３ｃｍのサイズの供試体を切り出し、JISＡ9526に従って剥離強度を測定した。

外観状態：トーチ工法で用いるＬＰガスバーナーで断熱積層体の表面を約３０ｃｍ離れた距離から約３秒間あぶった後、断熱積層体に変形や膨張など不具合が発生しているかどうかを目視により観察し、次の基準で評価した。
◎；全く異常がみられないもの。
○；僅かな変形や膨張などの不具合がみられるものの、実用に供して問題ないもの。
△；少しの変形や膨張などの不具合がみられるものの、実用に供して問題ないもの。
×；大きな変形や膨張などの不具合がみられ、実用に供し得ないもの。

発火・残炎状態：トーチ工法で用いるＬＰガスバーナーで断熱積層体の表面を約３０ｃｍ離れた距離から約３秒間あぶっている途上での発火を目視観察し、また３秒間あぶった後、残炎の有無を目視観察し、次の基準で評価した。
◎；発火も残炎も全く無いもの。
○；発火あるいは残炎が極く僅かに視られるものの、危険は全くないもの。
△；発火あるいは残炎が少し視られるものの、注意すれば危険はないもの。
×；発火あるいは残炎があり、危険が大きいもの。

本発明によれば、防水シートと断熱積層体との接着力が大きく、ズレや剥離を生じないトーチ工法用の断熱積層体を得ることができ、トーチ工法により屋上や屋根の断熱防水工事を施工する際に使用して極めて便利である。

Claims (2)

1. トーチ工法による屋上及び屋根断熱防水工法に使用される断熱積層体であって、
   該断熱積層体は、板状のプラスチック系発泡断熱材の両面が表面材により積層されており、
   (ｉ)前記プラスチック系発泡断熱材は、発泡剤として炭化水素を用いたものであり、
   (ｉｉ)前記表面材の少なくとも一方が、５０ｇ／ｍ²以上のアスファルトを有するシートであり、
   （ｉｉｉ）前記表面材から断熱材の内部にまで達する開口面積０．０３mm²以上の孔を1個／１００cm²以上有し、当該孔のうち、他方の表面材にまで達し、かつ縦断面が概略鼓状の孔が、１個／１０００cm ² 以上である
   ことを特徴とする断熱積層体。
2. 断熱積層体の断熱材部分が、イソシアネートインデックス１５０以上の硬質ポリウレタンフォームであることを特徴とする請求項1または２記載の断熱積層体。