JP4785542B2

JP4785542B2 - 屋根瓦固定材、及びその製造方法

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Publication number: JP4785542B2
Application number: JP2006018259A
Authority: JP
Inventors: 武三浦
Original assignee: 有限会社三浦瓦工業
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: JP2007198020A

Description

本発明は屋根瓦を接着固定するための粘土を主原料とする瓦固定材に関し、特に、屋根の棟部に沿って盛り上げ状に配置する棟瓦を固定すると共に保形するためのいわゆる屋根瓦固定材とその製造方法に関する。

平成７年の阪神・淡路大震災を契機として、近年頻発している大小の地震の経験から、建築物の耐震性への注目度が急速に高まり、その耐震強度の向上と確保が強く要請されてきている。

特に、地震や径年劣化による屋根強度の低下は建物全体に及ぼす影響が大きく、その強度確保や劣化遅延の要求が強くなってきている。

ところで屋根を瓦で葺くことは、断熱性、防災性、防音性、及び安定性等のさまざまな優れた面があることから、古くから日本的情緒である木造和風住宅の定番様式として用いられてきている。

反面、屋根瓦は重量物であるためその取り付けには慎重な材料の選択と強度の要求がある。そのため、従来はコストや施工の容易性から、主に屋根面の野地の上になじみよく瓦を据え付ける粘土質の土に少量の石灰やスサを混ぜた葺き土（屋根土）が用いられていたが、上述した耐震性の要請から、石灰にスサと糊を混練させた粘り気の高い「なんばん漆喰」と呼ばれる葺き土の使用が飛躍的に伸びてきている。

しかし、従来構成のなんばん漆喰は配合成分のほとんどに吸水性があり、積雪寒冷地においては、積雪融解による浸透水や吸水の凍結によるひび割れの発生と拡大、そして積雪重量による過重崩壊の恐れがあった。

また、一般に屋根葺きの要素材として一般に流通している「なんばん漆喰材」は、所定量の水分を含んだ練られて粘度状（又は流動状）にされた状態で袋詰めされるものであり、施工に当たってはこの粘度状のものを屋根の棟部形成位置に盛り上げて成形し、これを覆うように棟瓦を載置して固定する工法が取られている。このように水分を含んだ粘度状で保管されるものであるため、保存期間が限られ径年変化のし易いものであった。瓦固定部材として機能を維持ができる保証期間は現在約４０日程度とするのが一般的であり、この期間を経過したものは、固定部材としての機能を十分に果たせなくなって廃棄処分とせざるを得ないものであった。

かかる屋根下地と瓦の間に介装又は充填させて、ひび割れの防止を目的とした屋根土組成物として特許文献１が開示されている。

屋根土組成物は、山土と砂（主に、山砂）との混合物を主原料として、これに消石灰や塩化第二鉄を加えてできた凝集沈澱汚泥及び消石灰、着色料、つなぎ材、硬化遅延剤（例えば、糖蜜）の全量にその０．０１％〜１０．０％（重量）のシリコン樹脂を加え、これに適量の水を加えて混練したことを特徴としている。具体的には、砂４０％〜５０％（重量）、石灰石粉末２０％〜３０％（重量）、消石灰３．０％〜２０％（重量）、セメント１０．０％〜１．０％（重量）の全量に対し０．０１％〜１０．０％（重量）のシリコン樹脂を添加し、更にカーボン及び白毛（つなぎ材）と硬化遅延剤（例えば、糖蜜）を少量加え、これらを加水混練して製造するものである。
特開平８−１４３３５４号公報

しかし、上記した特許文献１開示の屋根土組成物は、傾斜した屋根面を葺く平瓦、丸瓦、桟瓦等の下面に配置して下地材との収まりを良くすることを目的したものであって、これに従って配合する各種材料、及びその配合割合が選択されたものであり、屋根の棟部にあって雨風に一番さらされる棟瓦の固定材として使用することを目的したものではない。そのため、この屋根土組成物は、撥水性、粘結性や柔軟性に乏しく、積雪寒冷地における融解凍結を防止するための吸水率の低下は未だ不十分なものであった。

そこで、本願発明にかかる屋根瓦固定材は、より撥水性と低吸水率を高めて、特に積雪寒冷地での使用を想定した融解凍結によるひび割れと崩壊劣化を防止し、図１に示すように、平瓦４を一部重部をもって敷並べて葺いた家屋の傾斜面が、上部が互いに寄せ合った峰状の棟部１に沿って盛り上げて成形する。そしてその棟部１を覆うように天面に沿って連続状に連ねた棟瓦２を固定するための手段である瓦固定材３を、より効果的に機能を発揮させるように組成し、かつその製造法を提供するものである。

加えて、産業廃棄物である瓦やガラス等を粉砕研磨して混合させることによりリサイクルへの活用と製品のより長期間の性能維持性を保持することを目的するものである。

上記の課題を解決するため、本願発明にかかる屋根瓦固定材は次のような組成をもっている。
すなわち、山砂、川砂、粘土、消石灰、炭酸カルシウム、から選ばれる１又は２以上の材料を主原料とし、これにセメント、麻蔦等のつなぎ材、カーボン、シリコン、糖蜜、から選ばれる１又は２以上の材料を添加すると共に、さらにこれらにガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材から選ばれる１又は２以上の材料を所定粒径に粉砕した粉砕物にアスファルト又はトルエン希釈ゲル剤を適宜の割合で配合したものを加えて加水混練させて成ることを特徴とする。

また、好ましくは、ガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材の粉砕物を全体に対して１０〜３０重量％とし、並びにアスファルトを３〜１５重量％の割合で配合する。

また混合するガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材の粉砕物は、その粒径を５ミリ以下とすると共に、粉砕物の鋭角部を研磨して丸めたことを特徴とする。これにより、施工後の組成物内の水浸透空間や間隙を少なくして固定材の吸水率の低下を図っている。

次に、本願に係る屋根瓦固定材の製造方法は、先ず、ガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材から選ばれる１又は２以上の材料の粉砕物に、バインダーとしてシリコン、アスファルト又はトルエン希釈ゲル剤の１又は２以上の材料を添加する。これらが撥水性のコーティング機能を発揮して上記粉砕物自体の吸水を防止している。このように撥水コーティングの処理を行った後の粉砕物を、山砂、川砂、粘土、消石灰、炭酸カルシウム、から選ばれる１又は２以上の材料と、及びセメント、麻蔦、カーボン、シリコン、糖蜜、から選ばれる１又は２以上の材料とを所定割合で配合し、さらに水を加えて混練（加水混練）させて粘度状又は流動状の形態に形成している。

なお、必要により粘度調節用に、又は保存性向上のために、再度適量の水を加えるようにしても良い。なお、ここで用いるガラス、瓦、又はプラスチック等はリサイクルの観点から産業廃棄物を用いることが好ましいものである。むしろ積極的活用を推奨するものである。

また、混合するガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材の粉砕物は、その粒径を５ミリ以下とし、かつ研磨機等で粉砕によって生じた鋭角状の角部（又は尖り部）を研磨して丸く成形（通称「丸める」）したものを用いることが好ましいものである。この丸め作業は、例えば、ハンマークラッシャーと云われる破砕研磨装置を用いて、粉砕と同時に行うようにしても良い。

この粉砕物への丸めを施すことにより、粉砕物と他の組成物との結着性を高めて角部周辺に発生し易い僅かな間隙を無くして、その部分への水の浸透をできるだけ抑えることができる効果を発揮する。また、固定材から突出した尖り部が施工時に手などに触れて、傷付けてしまう事故を防止でき、安全の面からも好ましいものである。

本願発明は、以上の構成を特徴としているため、以下に、列挙した種々の効果を奏する。
１）主原料の一つに比較的軽量のプラスチックや瓦の粉砕物を用いるようにしているため瓦固定材の軽量化を図ることができると共に、これらの粉砕物には混合前に撥水コーティングを施していることから粉砕物自体の吸水が抑制されて、組成物（瓦固定材）全体としての吸水率を低く抑えることができる。この軽量化は施工性にも影響するものである。

２）主原料にバイダーとしてアスファルトを用いているため、効果的な撥水機能を発揮し、特に寒冷地では無視できない雪の融解、浸透、再凍結等の径年繰り返しによるひび割れ、及び崩壊を防止することができる。併せて、粘着性及び柔軟性も向上するため特に棟瓦の固定材として有用な効果、すなわち棟部に充填した場合の保形力（一定の形態を長期間維持すること。）の向上と棟瓦の下面側（又は裏面側）と固着して長期間強固に保持する強力な固着性を発揮することができる。これにより耐震力の向上が図れることとなる。

３）アスファルトを混合させることは組成物の劣化を抑えることに繋がる。
すなわち、上記組成の瓦固定材を袋詰めしてストックして置いた場合には、従来品が約４０日間程度の性能維持期間であるのに対して、本願にかかる新規な組成物は初期の性能を維持しつつ約６０日間の長期保存を可能とした。

４）粉砕して用いるガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等は、不要後は産業廃棄物として廃棄され、再使用への利用が無い場合は、処理されずに大量に滞積して厄介な問題となっていた。そこで、本願の屋根瓦固定材の原材料にこれら産業廃棄物を多くの割合で利用することにより、廃棄物のリサイクル活用に大きく貢献するものである。また、廃棄対象物を使用しているため原料コストの低減にも繋がることである。

次に、本願発明にかかる屋根瓦固定材（「新規瓦固定材」）の組成として最良の実施例について、その配合割合を下記の表１に示す。

なお上記の表１の配合割合例は、最良の配合割合であるが、これに限定するものではなく、本願発明の目的をより効果的に実現するため適宜割合が変更される場合もある。

それぞれの配合材料の選定と割合について、その研究と考察について下記に述べる。
Ａ．本願発明の特徴的材料（１）の再資源化人工骨材の選定と考察

再資源化人工骨材を用いることは本願発明の特徴であり、既存瓦固定材の組成物にさらに特徴的な材料を適宜の割合で配合するものである。廃棄対象の屋根瓦や煉瓦やガラス、それにプラスチック等を既存の粉砕研磨機械装置によって粉砕して、川砂や山砂と同程度の粒の大きさにまで粉砕する。そして、粉砕後は粉砕粒子を互いに撹拌接触させることにより鋭角状の角部を磨耗させて尖った部分を滑らかにする（「丸める」）ようにした。
新規組成の骨材（新規骨材）を、川砂の、密度２．５３０（ｇ／ｃｍ^３）、吸水率２．４％と比較すると、廃瓦骨材は、密度２．３４３（ｇ／ｃｍ^３）と０．１８７（ｇ／ｃｍ^３）低く、吸水率７．０％は４．６％多い結果となった。廃ガラス骨材は、密度２．４９４（ｇ／ｃｍ^３）と０．０３６（ｇ／ｃｍ^３）低く、吸水率０．３％は２．１％少ない結果となった。廃プラスチック骨材は、密度１．５２２（ｇ／ｃｍ^３）と１．００８（ｇ／ｃｍ^３）低く、吸水率４．１％は１．７％多い結果となった。

このことから、新規骨材は、密度が川砂より低く、廃ガラス、廃瓦、廃プラスチックの順で軽量化に役立つものである。しかし、廃ガラス骨材を除いて、他の廃棄物は吸水率が多いため、撥水性の向上から粉砕物表面へのコーティング処理などの工夫が必要である。

この結果、再資源化人工骨材（廃材）の安定入手および材料原価を検討するに、廃ガラスおよび廃プラスチックも良いが、廃瓦が最適であると考えられる。

なお、再資源化人工骨材は１０〜３０％の範囲内で適宜変更することが可能であり、本願発明の目的を達成することができた。
Ｂ．バイダーの選定と考察

トルエン希釈ゲル剤添加を骨材総量の１２％添加混合することにより、粘結カ、接着性、擦水性、柔軟性に優れた混合物を得ることができた。また、ストレートアスファルト系添加剤を骨材総量の７．８％を添加混合することにより、接着性、擦水性、柔軟性に優れた混合物を得ることができた。

一方、長期間の袋詰め保存試験からトルエン希釈ゲル剤添加混合物は、袋詰め保存が困難な傾向が見られた。ストレートアスファルト系添加剤は、袋詰め保存についても良好な結果が得られた。その結果、トルエン希釈ゲル剤を使用することも可能であるが、好ましくは、有機溶剤（トルエン希釈ゲル剤）を避けることも加味して、ストレートアスファルト系添加剤が最適であると考えられる。

なお、このバイダーとしてのストレートアスファルト系添加剤の使用は、３〜１５％の範囲で適宜変更することが可能である。
Ｃ．既存の瓦固定材との比較

次に、新規瓦固定材と既存瓦固定材（なんばん漆喰）との比較データを以下の表２に示す。

表２に示すように、新規瓦固定材は、既存の瓦固定材と比較すると、単位体積当たりの重量が１割程度軽く、吸水性は１／５以下であった。また。曲げに対する柔軟性が３倍近くあり、せん断においては、５倍程度の付着変位があり、既存の瓦固定材より付着・粘着性が高いといえる。

上述したように、新規瓦固定材は、杜会的要請である廃瓦の再資源化、水分の凍結融解が激しい積雪寒冷地の耐凍害瓦固定材、耐震性の向上、６０日間の袋詰め保存を可能とした。併せて、施工性の向上を可能にした瓦固定材を得ることができた。また、産業廃棄物としその処理が問題となっていた瓦の再資源化においては、破砕研磨機により鋭角部（又は尖り部）のない安全な廃瓦再資源化人工骨材を製造することにより有効かつ機能性のある活用をすることができた。すなわち、上記粉砕した人工骨材の流径をほぼ川砂と同径とすることにより、川砂の代替品として２０％程度の配合が可能になった。川砂より密度が０．１８７（ｇ／ｃｍ^３）低く、既存瓦固定材と比較して１０％近く軽量化することもできた。吸水率は７．０％と多いが、シリコン及び（又は）アスファルトの添加により解決した。また、水分の凍結融解においては、油分であるアスファルトを混合することにより撥水性を向上させ、吸水率を既存製品の１／５以下とし耐凍害性を実現した。新規瓦固定材は、水が玉になり吸水しない様子がわかる。

耐震性の向上においては、廃瓦骨材使用による軽量化とともに、アスファルトを混合することにより、既存瓦固定材よりも曲げ試験の最大変位が２．８倍程度と柔軟性を大幅に向上させることができた。併せて、粘結性が向上したことにより、地震時の振動および慣性を吸収軽減させて瓦固定材が破壊し難くなった。粘結性の向上は、せん断試験の最大変位が既存瓦固定材に比べて、新規瓦固定材のせん断までの変位が５倍程度となり、粘りのあることが証明された。

また、６０日間の袋詰め保存に関しては、アスファルトは揮発し難いため、既存の袋詰め方法であっても保存性は良好であった。

さらに、施工性の向上については、単位体積当たりの重量が１割程度軽くなったため、それに見合った労力が軽減され、また、１割程度の輸送コストの削減にもなりその効果は大きなものであった。
以上の種々の効果から本願発明が属する産業へ大きく貢献するものであり、その産業上利用性は顕著なものである。

（Ａ）は屋根の棟部を示す断面図、（Ｂ）は屋根を側面から見た平面図である。

符号の説明

１棟部
２棟瓦
３瓦固定材
４平瓦

Claims

山砂、川砂、粘土、消石灰、炭酸カルシウム、から選ばれる１又は２以上の材料と、これにセメント、麻蔦等のつなぎ材、カーボン、シリコン、糖蜜、から選ばれる１又は２以上の材料を添加すると共に、さらにこれらにガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材から選ばれる１又は２以上の材料を所定粒径に粉砕した粉砕物にアスファルト又はトルエン希釈ゲル剤を適宜の割合で配合したものを加えて加水混練させて成ることを特徴とする屋根瓦固定材。
ガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材の粉砕物を全体に対して１０〜３０重量％とし、これにアスファルトを３〜１５重量％の割合として混合させたことを特徴とする請求項１記載の屋根瓦固定材。
混合するガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材の粉砕物において、
その粒径を５ミリ以下とすると共に、粉砕物の鋭角部を丸めたものとすることを特徴とする請求項１、又は２記載の屋根瓦固定材。
ガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材から選ばれる１又は２以上の材料の粉砕物に、シリコン、アスファルト又はトルエン希釈ゲル剤の１又は２以上の材料からなるバインダーを添加混練して撥水コーティングした後、これを山砂、川砂、粘土、消石灰、炭酸カルシウム、から選ばれる１又は２以上の材料と、及びセメント、麻蔦、カーボン、シリコン、糖蜜、から選ばれる１又は２以上の材料と、を適宜の割合で配合して加水混練させたことを特徴とする屋根瓦固定材の製造方法。
混合させるガラス、プラスチック、及び屋根瓦、煉瓦、セラミックス、等の焼成材の粉砕物の粒径を５ミリ以下とすると共に、該粉砕物の鋭角部を丸めたものを用いることを特徴とする請求項４記載の屋根瓦固定材の製造方法。