JP4833619B2

JP4833619B2 - 複合断熱材

Info

Publication number: JP4833619B2
Application number: JP2005269336A
Authority: JP
Inventors: 愼吾佐野; 康史平
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: JP2007077727A

Description

本発明は断熱パネルおよび複合断熱材に関する。

従来、上部面材−ウレタンフォーム−下部面材からなる断熱パネルは、住宅の壁・床・天井等の断熱パネルとして多用されている。通常は、ウレタンフォーム部分への湿気の侵入を防ぐため、上下部面材にポリエチレンコートクラフト紙やアルミ面材等の防湿面材がポリエチレン面やアルミ面を表面側に位置させて使用されている。

最近の省エネルギー意識の向上により、断熱パネルの使用用途が格段に増加しており、住宅外壁だけでなく、浴室・ユニットバス・台所等の壁や天井、さらには冷蔵庫、冷凍庫、保冷車の天井・壁等にも使用されつつある。このような、浴室等の壁、冷蔵庫等の壁には金属鋼板が使用されることが多く、断面構造としては、表面側鋼板−発泡ウレタン断熱材−裏面側鋼板というサンドイッチ構造が用いられることが多い。

例えば、浴室壁におけるこのようなサンドイッチ状構造の製造方法としては、浴室内面側化粧鋼板と浴室裏面側鋼板とを組み合わせて密閉空間を形成し、側面に開口された穴からウレタン注入口を差込、その密閉空間内に発泡硬化前のウレタン原液を注入、発泡硬化させ、その時に浴室内面側鋼板と浴室裏面側鋼板が発泡ウレタン樹脂に自己接着されてパネルが形成する方法が用いられている。

本発明によれば以下の発明が提供される。
１．断熱パネルと板材とが貼着されてなる複合断熱材であって、
前記断熱パネルは、上部面材と下部面材との間にウレタンフォーム層を有してなり、上部面材または下部面材の少なくとも一方が、最表面側からウレタンフォーム層側への順序で表面吸水層／裏面層の積層構造を有し、当該裏面層は厚み５０〜５００μｍの合成樹脂層であり、
前記断熱パネルの少なくとも一方の面に有する表面吸水層に、水系接着剤を含浸させることにより、断熱パネルが板材に貼着されてなることを特徴とする複合断熱材。
２．前記裏面層の厚みが１００〜３００μｍであることを特徴とする上記１に記載の複合断熱材。

そこで最近、裏面側鋼板−ウレタンフォーム−紙面材からなる断熱パネルをあらかじめ製造し、当該パネルの紙面材側と表面側鋼板とを接着し、サンドイッチ構造の壁構造を得る方法が開示されている（特許文献１）。

この方法によれば、注入法ではないため発泡圧の問題が発生しないが、パネル全体の反りの問題が新たに生じた。すなわち、裏面側鋼板−ウレタンフォーム−紙面材からなる断熱パネルを紙面材側で水系接着剤により表面側鋼板と接着させると、紙面材の吸水によって断熱パネルに反りが生じ、表面側鋼板と十分に接着させることができなかった。
特開２００１−１１５５９７号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、吸水による反りが低減され、水系接着剤によって金属鋼板等の板材に貼着可能な断熱パネルおよび該断熱パネルを用いた複合断熱材を提供することを目的とする。

本発明によれば、以下の１〜４の発明が提供される。
１．上部面材と下部面材との間にウレタンフォーム層を有してなり、上部面材または下部面材の少なくとも一方が、最表面側からウレタンフォーム層側への順序で、表面吸水層／裏面層の積層構造を有し、当該裏面層は厚み５０〜５００μｍの合成樹脂層であることを特徴とする断熱パネル。
２．前記裏面層の厚みが１００〜３００μｍであることを特徴とする上記１に記載の断熱パネル。
３．前記裏面層の厚みが、表面吸水層の厚みと比較して、より厚いことを特徴とする上記１または２に記載の断熱パネル。
４．上記１〜３いずれかに記載の断熱パネルが少なくとも一方の面に有する表面吸水層に水系接着剤を含浸させることにより、断熱パネルが板材に貼着されてなることを特徴とする複合断熱材。

本発明の断熱パネルは、表面吸水層／裏面層の積層構造を有し、裏面層の厚みが５０μｍ以上、特に１００μｍ以上である面材を備えているので、表面吸水層に水系接着剤を適用するなどして面材表面から吸水させても、裏面層の剛性が維持され、吸水による断熱パネル全体の反りが低減される。
本発明の断熱パネルは、上記のように吸水による反りが低減され、しかも面材最表面の表面吸水層は水系接着剤を有効に含浸するので、水系接着剤によって金属鋼板等の板材に十分に貼着可能である。

本発明の断熱パネルは、図１に示すように、上部面材１と下部面材２との間にウレタンフォーム層３を有してなり、上部面材１または下部面材２の少なくとも一方、好ましくは両方が特定の積層構造を有するものである。

上部面材１または下部面材２の少なくとも一方の面材が有する特定の積層構造は、図２に示すように、最表面側からウレタンフォーム層３側への順序で、表面吸水層５／裏面層６の積層構造である。そのような積層構造を有する面材Ａは、表面吸水層５に水系接着剤を適用するなどして面材表面から吸水させても、裏面層は合成樹脂層であり、その剛性により、吸水による断熱パネル全体の反りを低減できる。裏面層の吸水抑制により断熱パネルの反りが低減されるメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のメカニズムに基づくものと考えられる。すなわち、裏面層６がない場合など面材全体が一旦、濡れると、面材全体として含水時には膨張するが、乾燥時には収縮するなどして、結果としてパネル全体に反りが発生すると考えられる。そこで、裏面層として防水性を有する合成樹脂層を用いると、当該裏面層は剛性を維持するので、裏面層は他の層の膨張・収縮に追随することなく、むしろそれらの変化を抑制するように作用する。そのため、面材全体としての膨張・収縮は抑制され、結果として断熱パネル全体の反りは抑制されるものと考えられる。

表面吸水層５は、当該層に水系接着剤を含浸させることよって断熱パネルを板材に貼着できる程度の吸水性を有する材料からなっていればよく、例えば、いわゆるクラフト紙、ライナー紙、ダンポール紙、更紙、中芯紙等の吸水性紙質面材が挙げられる。製造コストの観点から好ましくは更紙、クラフト紙である。

表面吸水層５が有する吸水性は、例えば、上記紙質面材等の試料を高温高湿環境下に静置したときの吸水値が５％以上、特に７％以上であればよい。上記紙質面材の吸水値は、例えば、クラフト紙で約８％、ライナー紙で約１０％、更紙で約９％、中芯紙で約１０％である。表面層として、吸水性を有しない面材（例えば、炭酸カルシウム紙面材（吸水値；約３％）を用いると、当該層に水系接着剤が有効に含浸されないので、断熱パネルを板材に貼着できない。

本明細書中、吸水値は以下の方法により測定された値を用いている。すなわち、試料の初期重量（ｘ（ｇ））を秤量し、これを５０℃および９５％の高温高湿環境下に１２時間静置したときの重量増加分（ｙ（ｇ））を測定する。当該重量増加分の初期重量に対する割合［（ｙ／ｘ）×１００（％）］を吸水値とする。なお、初期重量（ｘ）は試料を７０℃の乾熱オーブン中に１２時間静置したときの重量である。

表面吸水層５の厚みおよび目付は、本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、例えば、厚みで２０〜４００μｍ、特に５０〜２５０μｍ、目付で２０〜３００ｇ／ｍ^２、特に５０〜２００ｇ／ｍ^２が好ましい。

裏面層６は、表面吸水層５に吸水が起こっても、当該水が裏面層６に移行するのを防止できる層であればよく、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂層、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂層、ナイロン樹脂層、ＰＥＴ樹脂層、ＰＶＡ樹脂層、ＰＶＣ樹脂層等のプラスチック層が挙げられる。裏面層を構成するプラスチック層の融点は特に制限されず、通常は７０〜３００℃、特に１００〜２００℃が好ましい。製造コストの観点から好ましくはＰＥ樹脂層である。

裏面層６の厚みは５０〜５００μｍ以上を要する。５０μｍ未満では剛性が低下し、反りを抑えることができない。５００μｍ以上では剛性が高くなりすぎるため、生産性が低下する。反り防止の観点からは、特に１００〜３００μｍが好ましい。なお、本発明の効果を損なわない範囲で、表面吸水層と裏面層との間には接着層等の中間的な層を介在させても良い。

ウレタンフォーム層３は、ポリオールとポリイソシアネートとを触媒、発泡剤、整泡剤、その他の助剤の存在下に反応させて得られるものである。連続気泡タイプであっても独立気泡タイプであっても良く、一般的にウレタンフォームの範疇に含まれる、イソシアネートフォームも、本発明のウレタンフォームに含まれる。例えば、倉敷紡績社製「クランパネル」「クランボード」等の断熱パネルに用いられているようなウレタンフォームを用いればよい。

ウレタンフォーム層の密度は特に制限されず、通常は１０〜１００ｋｇ／ｍ^３、特に２０〜８０ｋｇ／ｍ^３が好適である。また、ウレタンフォーム層の厚みは、特に制限されるものではないが、３〜１００ｍｍ程度であり、通常５〜５０ｍｍである。浴室壁等の用途であれば、設計上断熱パネルをあまりに厚くすることは好ましくないため、通常５〜２０ｍｍのウレタンフォーム層を有する薄物パネルとなる。薄物断熱パネルの場合、ウレタン層での反り防止効果があまり期待できないため、本発明の面材の反り防止効果がより大きく発現される。

ウレタン侵入防止層を構成するプラスチック層の融点は特に制限されず、裏面層を構成するプラスチック層と同様の融点範囲であってよいが、特に、断熱パネルを後述のようなサンドイッチパネル連続製造方法で製造する場合は、ウレタンフォーム原料の反応温度以上の融点を有することが好ましい。そのような融点として１００〜２００℃を有するウレタン侵入防止層が好ましい。

面材Ａまたは面材Ｂの全体厚みは特に制限されるものではない。通常、１００〜７００μｍ程度であり、好ましくは、１５０〜４００μｍである。厚みが薄い場合は、ウレタンフォーム層の凹凸が断熱パネル表面に現れ、表面外観が低下する。また、厚みが厚い場合は若干重量が重くなり、性能的には問題が生じないが、取扱いにくくなり、またコスト的に問題となる。反り防止の観点から、表面吸水層と比較して、裏面層をより厚くするのが好ましい。

本発明の断熱パネルが、上部面材１および下部面材２の両方の面材として上記した積層構造を有する面材Ａまたは／および面材Ｂを有する場合、それらの面材は上記範囲内でそれぞれ独立して選択されてよい。

本発明の断熱パネルが、上部面材１または下部面材２の一方の面材として上記した積層構造を有する面材Ａまたは面材Ｂを有する場合、他方の面材は任意の面材であってよく、例えば、前記したクラフト紙、ライナー紙、ダンポール紙、更紙および中芯紙等の吸水性紙質面材、炭酸カルシウム紙面材およびアルミ面材等の耐水性面材、ならびにポリエチレン樹脂層、ポリプロピレン樹脂層、ナイロン樹脂層、ＰＥＴ樹脂層、ＰＶＡ樹脂層、ＰＶＣ樹脂層等のプラスチック層からなる面材等が挙げられる。

本発明の断熱パネルは、従来より公知の断熱パネルの製造方法によって製造でき、特に製造方法自体は限定されない。通常は、いわゆるサンドイッチパネルの連続製造方法が用いられる。

サンドイッチパネルの連続製造方法を採用する場合について図３を用いて簡単に説明する。下部面材２を下部面材搬送用ベルトコンベア７によって送りながら、当該下部面材２の上にウレタンフォーム層形成用原料組成物３ａをミキシングヘッド９より注入する。そして、上部面材１を原料組成物３ａの上に供給しつつ、上部面材搬送用ベルトコンベア８によって送る。原料組成物３ａが注入されるミキシングヘッド９は固定されていてもよいし、または断熱パネル幅方向において往復移動させてもよい。断熱パネル幅方向は図３の紙面における表裏方向である。

上部面材１および下部面材２として上記したような面材Ａまたは面材Ｂを用いる場合は、それらの裏面層が原料組成物３ａと接触するような向きで上部面材１および下部面材２を供給する。また上部面材１および下部面材２のウレタンフォーム層との接着性向上の観点から、裏面層またはウレタン侵入防止層には、コロナ処理等の加工処理を予め行っておくことが好ましい。

そのようなサンドイッチパネルの連続製造方法によって製造された断熱パネルにおいて上部面材１および下部面材２とウレタンフォーム層３とは自己接着した状態になっている。

図２に示すような面材Ａを製造するに際しては、所定の表面吸水層５と裏面層６との接着時に、裏面層６を形成可能なプラスチック樹脂を加熱溶融し、接着剤的に用いることにより表面吸水層５と裏面層６とを接着形成すればよい。このとき、面材の上面および下面を例えばローラー加圧し、ローラー間の隙間厚みを調整することによって、面材の厚みを制御可能である。

本発明の断熱パネルは上部面材１または下部面材２の少なくとも一方の面材として面材Ａまたは／および面材Ｂを有するので、断熱パネルの少なくとも一方の面の最表面には表面吸水層を有している。そのため当該表面吸水層に水系接着剤を含浸させることにより、断熱パネルを、金属鋼板、ＦＲＰ板、合板、ガラス板、アクリル板等の板材に有効に貼着できる。断熱パネルがそのような板材に貼着されたものは、複合断熱材として、断熱パネルと同様の用途に有用である。

水系接着剤は水系媒体中に樹脂粒子が分散されてなるエマルジョンタイプのものであればいかなるものであってよく、例えば、アクリル樹脂系エマルジョン、合成ゴム系エマルジョン、クロロプレンゴム系エマルジョン、アクリル酸エステル共重合体系エマルジョン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂系エマルジョン等が使用可能である。

本発明は水系接着剤以外の接着剤の使用を制限するものではなく、例えば、溶剤系接着剤、溶剤・非溶剤混合系接着剤等の接着剤の使用を妨げるものではない。しかしながら、断熱パネルを、特に住居内で使用する場合においては、環境安全性の観点から、水系接着剤を使用することが好ましい。

実施例１
更紙（目付５０ｇ／ｍ^２；厚み７５μｍ）／ＰＥ樹脂層（厚み１００μｍ）からなる積層構造の面材（総厚み１７５μｍ）を用いた。

図３に示すサンドイッチパネルの連続製造方法を用いて表１に示す成形条件で断熱パネルを製造した。上部面材１および下部面材２として上記面材を、ＰＥ樹脂層がウレタンフォーム層と接触するような向きで用いた。得られた断熱パネルは幅７６４ｍｍおよび厚み１０ｍｍであり、長さは２１８０ｍｍにカットした。断熱パネルにおけるウレタンフォーム層の密度は６２ｋｇ／ｍ^３であった。

実施例２
クラフト紙（目付７５ｇ／ｍ^２；厚み１１０μｍ）／ＰＥ樹脂層（厚み１５０μｍ）からなる積層構造の面材（総厚み２６０μｍ）を上部面材１および下部面材２として用いたこと以外、実施例１と同様の方法により断熱パネルを製造した。

実施例３
クラフト紙（目付７５ｇ／ｍ^２；厚み１１０μｍ）／ＰＥ樹脂層（厚み１１０μｍ）／からなる積層構造の面材（総厚み２２０μｍ）を上部面材１および下部面材２として用いたこと以外、実施例１と同様の方法により断熱パネルを製造した。

比較例１
クラフト紙（目付７５ｇ／ｍ^２；厚み１１０μｍ）／ＰＥ樹脂層（厚み２５μｍ）からなる積層構造の面材（総厚み１３５μｍ）を上部面材１および下部面材２として用いたこと以外、実施例１と同様の方法により断熱パネルを製造した。

比較例２
ＰＥ樹脂層（厚み２５μｍ）／クラフト紙（目付７５ｇ／ｍ^２；厚み１１０μｍ）／ＰＥ樹脂層（厚み２５μｍ）からなる積層構造の面材（総厚み１３５μｍ）を上部面材１および下部面材２として用いたこと以外、実施例１と同様の方法により断熱パネルを製造した。

（評価）
得られた断熱パネルを以下の項目について評価した。
・反り
断熱パネルの片面全面に水を噴霧した後、幅方向が高さとなるように断熱パネルを垂直に立てた状態で１日間自然放置して乾燥させた。噴霧量は約５０ｍｌ／ｍ^２であった。初期（噴霧前）および噴霧乾燥後において反りの状態を観察し、測定した。詳しくは、図４に示すように、断熱パネル５０の長手方向と幅方向それぞれについて、中央ポイントＰでの反りＳｐ_１およびＳｐ_２を金属棒５１を用いて測定した。反り変化量は噴霧乾燥後の反り値から初期の反り値を減じた値であり、２５ｍｍ以下が実用上問題のない範囲であり、２０ｍｍ以下が好ましい。なお、反り値は、噴霧面が収縮して形成される反りを正、その逆方向に形成される反りを負で示した。

・接着性
断熱パネルに水系接着剤（合成ゴム系エマルジョン、固形分５０％、粘度７０００ｃｐｓ（２５°））を噴霧し、金属鋼板に貼着させ、２４時間乾燥させたときの接着性を以下の基準に従って評価した。
○：面材表面が噴霧した水系接着剤を吸収し、面材と金属鋼板とが良好に接着されている
×：面材表面に噴霧した水系接着剤が流れ落ち、面材と金属鋼板とが良好に接着されていない

本発明の断熱パネルは、住宅の外壁、床および天井、浴室・ユニットバス・台所の壁や天井、ならびに冷蔵庫・冷凍庫・保冷車の壁や天井等に使用される。また本発明の断熱パネルはそのまま水系接着剤等で既存の部材に貼着して使用されてもよいし、または金属鋼板等の板材に予め水系接着剤等で貼着して使用されてもよい。

本発明の一実施形態の断熱パネルを示す概略構成図である。本発明の断熱パネルが有する面材の一例の概略構成図である。本発明の断熱パネルを製造する方法を説明するための模式図である。断熱パネルの反り値を測定する方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１：上部面材、２：下部面材、３：ウレタンフォーム層、５：表面吸水層、６：裏面層、５０：断熱パネル、５１：金属棒。

Claims

断熱パネルと板材とが貼着されてなる複合断熱材であって、
前記断熱パネルは、上部面材と下部面材との間にウレタンフォーム層を有してなり、上部面材または下部面材の少なくとも一方が、最表面側からウレタンフォーム層側への順序で表面吸水層／裏面層の積層構造を有し、当該裏面層は厚み５０〜５００μｍの合成樹脂層であり、
前記断熱パネルの少なくとも一方の面に有する表面吸水層に、水系接着剤を含浸させることにより、断熱パネルが板材に貼着されてなることを特徴とする複合断熱材。
前記裏面層の厚みが１００〜３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の複合断熱材。