JP4908693B2

JP4908693B2 - 断熱パネルの製造方法

Info

Publication number: JP4908693B2
Application number: JP2001198798A
Authority: JP
Inventors: 豊原田; 昇吉田; 晃一柴田
Original assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Current assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003013514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁材や屋根材として用いられる断熱パネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対向配置された一対の金属板の間に断熱材を充填することにより、断熱性を高めた断熱パネルが提供されている。このようなパネルの断熱材としてはポリイソシアヌレートフォームやポリウレタンフォームなどの発泡樹脂あるいはロックウールやグラスウールなどの無機繊維が用いられているが、製造の容易さや軽量性の観点から発泡樹脂の断熱材が汎用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、発泡樹脂を断熱材として用いた断熱パネルは、長時間に亘って大量の炎に曝されると断熱材が炭化するなどして劣化するものであり、この結果、断熱材に割れが生じて防火性能が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、長時間に亘って大量の炎に曝されても断熱材に割れが生じないようにすることができ、防火性能の低下を防止することができる断熱パネル及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る断熱パネルの製造方法は、上下二枚の金属板１、２の間に発泡樹脂の原料液６を注入すると共に注入した原料液６に無機質発泡粒子４を分散し、二枚の金属板１、２のうちの下側の金属板２を加熱して原料液を発泡させて、無機質発泡粒子が上側の金属板１側に片寄るように形成することによって、発泡樹脂からなる断熱材３を形成すると共に発泡樹脂と無機質発泡粒子４とが混合した耐火層５を断熱材３に形成することを特徴とするものであり、無機質発泡粒子４を含む耐火層５により発泡樹脂だけの断熱材３に比べて防火性能が高い断熱パネルＡを形成することができると共に、無機質発泡粒子４を発泡樹脂の核として作用させて無機質発泡粒子４の周囲に発泡樹脂を密着させることにより長時間に亘って大量の炎に曝されても断熱材３に割れが生じないようにすることができ、防火性能の低下がない断熱パネルを製造することができる。
【００１０】
また、本発明に係る断熱パネルＡの製造方法は、上記構成に加えて、発泡樹脂がポリイソシアヌレートフォームであることを特徴とするものであり、ポリウレタンフォームやポリスチレンフォームなどの他の発泡樹脂よりも防火性能の高い断熱材３を形成することができる。
【００１１】
また、本発明に係る断熱パネルの製造方法は、上記構成に加えて、二枚の金属板１、２の間に注入した原料液６に対して５〜４０体積％の無機質発泡粒子４を散布することを特徴とするものであり、金属板１への接着性と防火性能が高い耐火層５を形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明の断熱パネルＡは厚みが例えば２５〜６０ｍｍに形成され、対向配置される二枚の金属板１、２の間に発泡樹脂からなる断熱材３を充填して形成されるものである。また、断熱パネルの一方の側端部には凸部７が設けられていると共に断熱パネルの他方の側端部には凸部７と嵌合可能な凹部８が設けられている。
【００１４】
金属板１、２としては、亜鉛鉄板、アルミニウム板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼板、チタン鋼板等、あるいはこれら金属板を一般の塗料で着色したものや塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂などを被覆したものを用いることができる。
【００１５】
断熱材３はフォーム単体層９と耐火層５とが断熱パネルの厚み方向に積層された二層構造に形成されている。フォーム単体層９はポリイソシアヌレートフォームやポリスチレンフォームやポリウレタンフォームなどの発泡樹脂のみから構成されるものであり、耐火層５は上記の発泡樹脂と無機質発泡粒子４とが混合した混合層から構成されるものである。上記の発泡樹脂は既知の方法で形成されるものであって、例えば、ポリイソシアヌレートフォームの場合は、粗トリレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートと、エチレングリコールなどのポリオールと、２−エチルヘキサン酸カリウムなどの三量化触媒と、ｎ−ペンタンや水などの発泡剤とを混合して調製される原料液６を加熱発泡する方法などを採用することができる。
【００１６】
無機質発泡粒子４は黒曜石等の天然石やアルミナ等のセラミックを粉砕した後、焼成加工により発泡させて形成される粒状の発泡体であって、独立気泡の集合体が強固なガラス質の被膜で覆われた軽量発泡体である。無機質発泡粒子４は粒径が０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍのものを使用することができる。無機質発泡粒子４の粒径が０．５ｍｍよりも小さいと、無機質発泡粒子４が取り扱いにくくなって断熱パネルの生産性が低下する恐れがあり、一方、無機質発泡粒子４の粒径が５ｍｍよりも大きいと、耐火層５の金属板１への密着性が低下したり断熱材３の圧縮強度が低下する恐れがある。また、無機質発泡粒子４の比重は０．１程度であることが好ましく、これにより、断熱パネルＡの軽量性が損なわれないようにすることができる。
【００１７】
図２に本発明の断熱パネルＡの製造装置の一例を示す。この製造装置は金属板成形部４０と充填部４１と仕上げ部４３とを備えている。金属板成形部４０は帯状金属板２５から上記の金属板１、２を形成する箇所であって、ペイオフリール１０ａ、１０ｂから上下に配置された二枚の帯状金属板２５をピンチローラ１２ａ、１２ｂにて引き出し、引き出した帯状金属板２５の両側縁部に成形機１１ａ、１１ｂにて折り返し成形を施して凸部７及び凹部８に対応する部分を形成すると共に必要に応じて帯状金属板２５の全面に亘って凹凸を付与して断熱パネルＡの表面模様などを形成することによって、二枚の長尺の金属板１、２を成形する箇所である。このようにして形成された長尺の金属板１、２はサポートローラ１３などの搬送手段によって充填部４１へと連続的に進行して搬送される。尚、図中の符号２９はシャーである。
【００１８】
充填部４１は上記の発泡樹脂の原料液６を二枚の長尺の金属板１、２の間に充填する箇所であって、原料液６から形成される断熱材３と金属板１、２の接着性を高めるために金属板１、２を最適温度３０〜８０℃に予備加熱するためのプレヒータ１５と、金属板１、２の幅方向（短手方向）に往復移動して上下に対向配置された金属板１、２の間に原料液６を注入密度３０〜６０ｋｇ／ｍ³で均一に散布して注入するためのスプレーノズル３１を備えたガントリー１６と、金属板１、２の間に注入された原料液６の上に上記の無機質発泡粒子４を散布するための散布装置２６と、上下に対向配置された金属板１、２の間隔を所定の寸法に設定するためのダブルコンベア１７と、ダブルコンベア１７を収容して金属板１、２の間に注入された原料液６加熱するための加熱装置２８とを備えている。
【００１９】
図３に示すように、上記のダブルコンベア１７は上下一対のコンベア１７ａ、１７ｂを具備しており、コンベア１７ａ、１７ｂは油圧シリンダーなどにより上下移動自在に形成されている。このダブルコンベア１７を用いて金属板１、２の上下の間隔を所定の寸法に設定するには、コンベア１７ａ、１７ｂの間に上下一対の金属板１、２を導入すると共にコンベア１７ａ、１７ｂをそれぞれ上下移動させて上下の間隔を変化させることによって金属板１、２を押圧し、金属板１、２の上下の間隔を変化させるようにするのである。従って、ダブルコンベア１７は原料液６の発泡により破損しないように原料液６の発泡圧力に耐え得る構造となっている。
【００２０】
散布装置２６は図４に示すようにケース３２と分配機３３とを備えて形成されている。ケース３２は金属板１、２の短手方向（水平面において金属板１、２の進行方向と直交する方向）に長く形成されており、ケース３２の下面には金属板１、２の短手方向の寸法と同程度の長さに形成された散布口３４が設けられている。また、分配機３３は金属板１、２の短手方向と平行な方向に長く形成される回転軸３５と、この回転軸３５の周面に突設された複数本の羽根部３６とから形成されている。羽根部３６は硬質ゴム等で形成されるものであって、散布口３４とほぼ同じ長さに形成されるものである。また、複数本の羽根部３６は等間隔で回転軸３５の周面に突設されている。そして、分配機３３は散布口３４の直上においてケース３２内に収納されており、また、分配機３３は回転軸３５を中心として回転駆動自在に形成されている。
【００２１】
散布装置２６は図５、６に示すように設置台３７に固定されて配設されるが、散布装置２６の配設位置は長尺の金属板１、２が進行する方向においてスプレーノズル３１よりも下流側である。すなわち、下側の金属板２はスプレーノズル３１の下側を通過した後、散布装置２６の下側を通過するようにして進行するものである。また、散布装置２６にはケース３２内に無機質発泡粒子４を供給するための供給パイプ３８が接続されている。
【００２２】
仕上げ部４３は、上記の充填部４１で形成された断熱パネル原板２７から断熱パネルＡを仕上げる箇所であって、断熱パネル原板２７の幅寸法と厚み寸法を計測するための幅厚み計１９と、プロセスコンピュータにより制御されて断熱パネル原板２７を所定の寸法にカットするための走間切断機２０と、断熱パネルＡをその長さと梱包枚数単位に応じて制御して積層するためのリジェクトパイラ２２及びパイラ２４とを具備している。
【００２３】
そして、断熱パネルＡを製造するにあたっては次のようにして行なう。まず、上記のようにして金属板成形部４０にて帯状金属板２５から長尺の金属板１、２を形成し、この長尺の金属板１、２を上下に対向させた状態で進行させて搬送することにより金属板１、２を金属板成形部４０から充填部４１に導入する。次に、充填部４１に導入した金属板１、２をプレヒータ１５内に通過させて加熱する。次に、図７に示すように、加熱した金属板１、２をガントリー１６にまで進行させ、ここで、金属板１、２の間に位置するスプレーノズル３１からクリーム状の原料液６を下側の金属板２の上面に向けて噴射することによって、長尺の金属板１、２の間に原料液６を注入して供給する。この後、金属板１、２を散布装置２６の位置まで進行させ、ここで、金属板１、２の間に位置する散布装置２６から多数個の無機質発泡粒子４を金属板２に塗布された原料液６の上に散布することによって、長尺の金属板１、２の間に無機質発泡粒子４を供給する。
【００２４】
散布装置２６からの無機質発泡粒子４の散布は次のようにして行われる。ケース３２内には供給パイプ３８を通じて供給された多数個の無機質発泡粒子４が収納されていると共に無機質発泡粒子４の一部は隣合う羽根部３６の間の空間に入り込んでいる。そして、この状態で分配機３３を回転駆動させることにより、隣合う羽根部３６の間の空間に入り込んでいる無機質発泡粒子４を散布口３４にまで搬送し、この後、散布口３４を通じて金属板２に塗布された原料液６の上に落下させて散布するようにする。この時、複数本の羽根部３６は等間隔で回転軸３５の周面に突設されているので、隣合う羽根部３６の間の空間に入り込んでいる無機質発泡粒子４はほぼ一定であり、従って、分配機３３の回転速度を一定にすることにより、金属板１、２の進行方向においてほぼ均一に無機質発泡粒子４を散布することができるものである。尚、この実施の形態では無機質発泡粒子４を金属板２に塗布された原料液６の上に散布することによって、原料液６に無機質発泡粒子４を分散させたが、これに限らず、予め原料液６に無機質発泡粒子４を混合して分散させた後、無機質発泡粒子４を分散させた原料液６を金属板２に供給して塗布するようにしても良い。
【００２５】
無機質発泡粒子４の分散量は二枚の金属板１、２の間に注入した原料液６に対して５〜４０体積％にするのが好ましい。無機質発泡粒子４の散布量が金属板１、２の間に注入した原料液６に対して５体積％未満であれば、発泡樹脂の核として作用させるための無機質発泡粒子４が少なすぎて耐火層５の密度を高めることができず、耐火層５により断熱材３の防火性能を向上させることができなくなる恐れがある。また、無機質発泡粒子４の散布量が金属板１、２の間に注入した原料液６に対して４０体積％を超えると、耐火層５における発泡樹脂の量が少なくなりすぎて金属板１に対する耐火層５の接着強度（密着強度）が低下したり断熱材３の圧縮強度が低下したりしてパネルとしての性能が損なわれる恐れがある。無機質発泡粒子４の分散量は断熱パネルの強度の低下防止などを考慮すると、原料液６に対して１０〜３０体積％にするのが好ましい。
【００２６】
上記のようにして原料液６及び無機質発泡粒子４を供給した後、図３に示すように原料液６を介在させた状態で金属板１、２を上下のコンベア１７ａ、１７ｂの間に連続的に導入すると共に加熱装置２８で金属板１、２の間の原料液６を４０〜５０℃に加熱する。これにより、原料液６が反応する（ポリイソシアヌレートフォームの場合は、原料液６中のポリイソシアネートとポリオールが三量化触媒の存在下で反応する）と共に発泡剤により発泡して硬化することによって、フォーム単体層９と耐火層５からなる発泡樹脂の断熱材３が金属板１、２の間に形成される。このようにして金属板１、２の間に断熱材３が充填された断熱パネル原板２７が連続的に成形されるものである。
【００２７】
充填部４１にはダブルコンベア１７に同調して作動するサイドシールコンベア（図示省略）が設けられており、このサイドシールコンベアによりダブルコンベア１７に導入された金属板１、２が幅方向に位置変更調整される。また、サイドシールコンベアにより、金属板１、２の凹部８に帯状のシールパッキン３９が供給されると共に凸部７には防湿紙帯（図示省略）が連続的に供給されるようになっており、シールパッキン３９及び防湿紙帯により発泡硬化中の原料液６が金属板１、２の間から流れ出ないようになっている。
【００２８】
また、上記の加熱装置２８による加熱は下側の金属板２の下方から行われる。従って、原料液６の発泡により無機質発泡粒子４は上昇して（浮き上がり）上側の金属板１の下面（対向面）にまで達することになる。よって、発泡樹脂と無機質発泡粒子４の混合層からなる耐火層５は非加熱側である上側の金属板１の近傍（断熱材３の上部）に片寄って形成され、上側の金属板１に密着して接着されることになる。また、発泡樹脂からなるフォーム単体層９は加熱側である下側の金属板２の近傍（断熱材３の上部）に片寄って形成され、下側の金属板２の上面に密着して接着されることになる。
【００２９】
この後、断熱パネル原板２７を仕上げ部４３に導入する。ここで、断熱パネル原板２７の寸法の計測を幅厚み計１９により行い、次に、プロセスコンピュータにより制御される走間切断機２０にて断熱パネル原板２７を所定の寸法にカットすることにより図１（ａ）に示すような断熱パネルＡを形成することができる。その後、断熱パネルＡはリジェクトパイラ２２及びパイラ２４などの自動積載装置により長さと梱包枚数単位が制御されて積層されるようになっている。尚、上記の製造装置のラインスピード（金属板１、２を送るスピード）は５．０〜１５．０ｍ／分にするのが好ましい。
【００３０】
上記のように形成される本発明の断熱パネルＡは、発泡樹脂と無機質発泡粒子４とが混合した耐火層５を断熱材３に形成するので、無機質発泡粒子４を含む耐火層５により樹脂だけの断熱材３に比べて防火性能を向上させることができると共に、無機質発泡粒子４を発泡樹脂の核として作用させて無機質発泡粒子４の周囲に発泡樹脂を密着させることにより長時間に亘って大量の炎に曝されても断熱材３に炭化などの劣化による割れが生じないようにすることができ、防火性能の低下を防止することができるものである。また、耐火層５を一方の金属板１側に片寄らせてこの金属板１に密着させて形成しているので、耐火層５を密着させた金属板１側（屋内側）における防火性能を特に向上させることができるものである。
【００３１】
図９に、ＩＳＯ８３４に準拠した標準加熱温度曲線に基づいて本発明の断熱パネルを加熱して得られた防火性能試験の結果を示す。図９から明らかなように、耐火層５を密着させていない金属板２側から加熱した場合（図９に実線Ａで示す）は、耐火層５を密着させた金属板１側から加熱した場合（図９に破線Ｂで示す）に比べて温度の上昇が低いことが判る。すなわち、図１に示す断熱パネルＡは壁材として用いた場合に屋内側に向く金属板１に耐火層５を密着させて形成することにより、防火性能を向上させることができるものである。従って、図８に示すような形状の断熱パネルＡにおいては、壁材として用いた場合に屋内側に向く金属板２に耐火層５を密着させて形成するものであり、これにより、防火性能を高めることができるものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の断熱パネルの製造方法で得られた断熱パネルは、二枚の金属板の間に発泡樹脂からなる断熱材を充填して形成される断熱パネルにおいて、発泡樹脂と無機質発泡粒子とが混合した耐火層を断熱材に形成して成ることを特徴とするものであり、無機質発泡粒子を含む耐火層により発泡樹脂だけの断熱材に比べて防火性能を向上させることができると共に、無機質発泡粒子を発泡樹脂の核として作用させて無機質発泡粒子の周囲に発泡樹脂を密着させることにより長時間に亘って大量の炎に曝されても断熱材に劣化による割れが生じないようにすることができ、防火性能の低下を防止することができるものである。
【００３３】
また、本発明の断熱パネルの製造方法で得られた断熱パネルは、発泡樹脂がポリイソシアヌレートフォームであることを特徴とするものであり、ポリウレタンフォームやポリスチレンフォームなどの他の発泡樹脂よりも防火性能の高い断熱材を形成することができるものである。
【００３４】
また、本発明の断熱パネルの製造方法で得られた断熱パネルは、耐火層を少なくとも一方の金属板に密着させて設けて成ることを特徴とするものであり、耐火層を密着させた金属板側における防火性能を特に向上させることができるものである。
【００３５】
また、本発明の断熱パネルの製造方法で得られた断熱パネルは、耐火層を屋内側の金属板に密着させて設けて成ることを特徴とするものであり、防火性能を向上させることができるものである。
【００３６】
本発明は、上下二枚の金属板の間に発泡樹脂の原料液を注入すると共に注入した原料液に無機質発泡粒子を分散し、二枚の金属板１、２のうちの下側の金属板２を加熱して原料液を発泡させて、無機質発泡粒子が上側の金属板１側に片寄るように形成することによって、発泡樹脂からなる断熱材を形成すると共に発泡樹脂と無機質発泡粒子とが混合した耐火層を断熱材に形成することを特徴とするものであり、無機質発泡粒子を含む耐火層により発泡樹脂だけの断熱材に比べて防火性能が高い断熱パネルを形成することができると共に、無機質発泡粒子を発泡樹脂の核として作用させて無機質発泡粒子の周囲に発泡樹脂を密着させることにより長時間に亘って大量の炎に曝されても断熱材に劣化による割れが生じないようにすることができ、防火性能の低下がない断熱パネルを製造することができるものである。
【００３７】
また、本発明は、発泡樹脂がポリイソシアヌレートフォームであることを特徴とするものであり、ポリウレタンフォームやポリスチレンフォームなどの他の発泡樹脂よりも防火性能の高い断熱材を形成することができるものである。
【００３８】
また、本発明は、二枚の金属板の間に注入した原料液に対して５〜４０体積％の無機質発泡粒子を分散することを特徴とするものであり、金属板への接着性と防火性能が高い耐火層を形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断熱パネルの製造方法で得られた断熱パネルの一例を示す一部の断面図である。
【図２】同上の製造装置を示す概略図である。
【図３】同上の製造装置の一部であるダブルコンベアを示す斜視図である。
【図４】同上の製造装置の一部である散布装置を示す断面図である。
【図５】同上の製造装置の一部を示す概略図である。
【図６】同上の製造装置の一部である散布装置の取り付け状態を示す概略図である。
【図７】同上の製造装置の一部を示す概略図である。
【図８】同上の他の一例を示す断面図である。
【図９】同上の防火性能試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１金属板
２金属板
３断熱材
４無機質発泡粒子
５耐火層
６原料液
Ａ断熱パネル

Claims

上下二枚の金属板の間に発泡樹脂の原料液を注入すると共に注入した原料液に無機質発泡粒子を分散し、二枚の金属板のうちの下側の金属板を加熱して原料液を発泡させて、無機質発泡粒子が上側の金属板側に片寄るように形成することによって、発泡樹脂からなる断熱材を形成すると共に発泡樹脂と無機質発泡粒子とが混合した耐火層を断熱材に形成することを特徴とする断熱パネルの製造方法。
発泡樹脂がポリイソシアヌレートフォームであることを特徴とする請求項１に記載の断熱パネルの製造方法。
二枚の金属板の間に注入した原料液に対して５〜４０体積％の無機質発泡粒子を分散することを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱パネルの製造方法。