JP5166964B2 - 発泡プラスチック系断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、優れた断熱性能を有し、機械強度、難燃性や、透湿抵抗に対して効果的な発泡プラスチック系断熱材に関する。

特許文献１には、フェノール樹脂発泡体の少なくとも片面に合成繊維不織布から成る面材が接着層なしで貼り合わされた断熱フェノール樹脂発泡体積層板が提案されている。

フェノール樹脂系断熱材は熱伝導率がプラスチック系発泡体の中では最も低く、優れた断熱性能を有しており、また、圧縮強度等の機械的強度にも優れた素材である。実際にこれが使われる分野も、住宅、車両、産業用途と多岐にわたり、高い断熱性能と燃えにくい性能から住宅内外の断熱材として好適である。
特許第３５２３１９６号公報

上記発泡体は熱伝導率が低いため熱伝導に対する断熱に優れた効果を発揮するが、太陽光線や赤外線ヒーター等による輻射伝熱に対しては充分な遮熱効果を示すとはいえない。

また、これは他の発泡体に比べ透湿係数が低いものの、湿度に対する完全な遮蔽効果はなく、わずかながらも空気中の水分を吸い込み、これが断熱性能を低下させる。

本発明は、上記実情に鑑み、断熱性能、難燃性、湿度に対する遮蔽性能に優れた性能を発揮する発泡プラスチック系断熱材を提供することを課題とする。

本発明は、少なくとも片側に熱反射性の非常に高い遮熱塗料の断熱層を有する発泡プラスチック系断熱材を提供する。この断熱層により、遮蔽効果と湿気の遮断を完全に行い、高い断熱性能を維持することができる。

請求項１による発明は、ガラスクロス、寒冷紗、織布、不織布および紙から選ばれるシート状物に発泡性樹脂成形材料を吐出し、次いで同成形材料を発泡させて、少なくとも片面にシート状物が積層されたプラスチック系発泡体を得るに当たり、該成形材料の発泡後にシート状物表面に、非結晶性シリカ微粒子を含む遮熱塗料で断熱層を形成することを特徴とする発泡プラスチック系断熱材の製造方法である。

請求項２による発明は、該プラスチック系発泡体がフェノール系発泡体であることを特徴とする請求項１記載の発泡プラスチック系断熱材の製造方法である。

請求項３による発明は、断熱層の厚さが１００〜６００μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の発泡プラスチック系断熱材の製造方法である。

本発明による発泡プラスチック系断熱材の主体をなすプラスチック性発泡体の合成樹脂としては、例えば、フェノール樹脂 、メラミン樹脂、イソシアヌレート、尿素樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの樹脂の内、断熱性能に優れたフェノール樹脂から成る発泡体が好ましい。ただし用途によっては、他の樹脂発泡体も適宜使われる。

遮熱塗料は、遮熱材と、これを結着させるバインダーとしての合成樹脂または水系エマルション樹脂から主として成る。遮熱材としては、例えば、二酸化チタン粉やシリカ粉またはアルミニウムナトリウムシリケート粉、ケイ酸アルミナ粉、クレーシリケート粉が挙げられ、その中でもシリカ粉、特に非結晶シリカ微粒子が好適に使用される。バインダーとしての合成樹脂は、例えば、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等であってよい。中でもアクリル樹脂が好ましい。水系エマルション樹脂としては、例えば、シリコンアクリルエマルション、アクリルエマルション、ウレタンエマルション、ウレタンアクリルエマルション等が挙げられる。中でもシリコンアクリルエマルションが好ましい。

本発明による発泡プラスチック系断熱材の製造方法において、予め発泡性の樹脂成形材料を混練しておく。混練方法は発泡体樹脂により異なるが、母材となる樹脂が熱可塑性樹脂の場合、通常、押出機が使用される。ただしロール混練、ミキサー等でもよい。具体的には、加熱により分解し発泡する化学発泡剤と熱可塑性樹脂を混練する方法や、押出機内で熱可塑性樹脂中に物理発泡剤（例えば炭酸ガスや窒素）を高圧下で注入し、同樹脂を混練する方法がある。こうして得られた混練物を次いで形状を保持するシート状物上に押し出し、発砲させる。母材となる樹脂が熱硬化性樹脂の場合、同樹脂、発泡剤および硬化剤をミキサーで攪拌する。得られた混合物を次いで形状を保持するシート状物上に吐出し、発泡・硬化させる。

シート状物としては、例えば、ガラスクロス、寒冷紗、織布または不織布、紙等が挙げられる。ガラスクロスには、ガラス繊維を織成してなるものの他、抄造して得られるガラスマットをも包含するものとする。また、寒冷紗、不織布は、主にポリエステルやナイロン等の合成繊維からなるものである。織布は一般的な天然繊維や合成繊維からなるものであってよい。尚、抄造して得られるガラスクロスにはガラス短繊維同士を結着するためのバインダーが含まれてもよい。該バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、飽和ポリエステル、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂が挙げられる。織布、不織布を構成する有機繊維としてはポリエステル繊維、綿、アクリル繊維、ナイロン繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が挙げられる。

シート状物表面に遮熱塗料で断熱層を形成する工程において、同塗料の塗布方法としては、ハケ塗り、スプレー塗布、ロールコータ塗布が好ましいが、シート状物の種類によっては、静電塗装、カーテン塗装、浸漬方法等も適用可能である。さらに塗布後の乾燥・塗膜化の方法については、自然乾燥、焼き付け等の方法を用いることができ、塗料性状等によって適宜選択される。

形成される断熱層の厚さは１００〜１０００μｍが好ましく、２００〜６００μｍがより好ましい。１００μｍ未満では断熱層が薄いため隠ぺい性が劣り、遮熱特性が低下する傾向がある。６００μｍを超えると、隠ぺい性、遮熱特性は良好であるが、下地基材への追従性か低下する傾向がある。

本発明によれば、断熱性の高いプラスチック系発泡体表面のシート状物に遮熱塗料で断熱層を形成することで、同発泡体に高い遮熱性能を付与することができる。特にフェノール樹脂発泡体のような断熱性能に優れた樹脂発泡体を使用し、遮熱塗料として非結晶性シリカ微粒子を含む塗料を用いることで、格段に遮熱断熱性能に優れた発泡プラスチック系断熱材を得ることができる。また、該断熱層は緻密で水蒸気等の遮断性が高いため、発泡体内部の結露も発生しない。さらに該断熱層は燃えにくく、フェノール発泡体に積層することで、特にその性能が発揮できる。

遮熱塗料で断熱層を形成するためのシート状物は、形状の追従性に優れ、パイプ状の発泡体表面に被覆したり、凹凸状の発泡体表面に被覆することも可能で、様々な産業用途に展開できる。

このように本発明によれば、断熱性能、難燃性、湿度に対する遮蔽性能に優れた性能を発揮する発泡プラスチック系断熱材を提供することができる。

つぎに、本発明を具体的に説明するために、本発明の実施例およびこれとの比較を示すための比較例をいくつか挙げる。

実施例１
発泡体の作成：
フェノールとホルムアルデヒドとをモル比１：２で反応させて得られたレゾール型フェノール樹脂（旭有機材工業社製、「ＰＦ−３３０」）１００質量部に、整泡剤としてひまし油エチレンオキサイド（２２モル）付加物３質量部を加えて混合した。

発泡剤として０℃に温調した１，１，１，３，３-ペンタフロロブタン（日本ソルベイ社製、「ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ」）８質量部、硬化剤として０℃に温調したパラトルエンスルホン酸：キシレンスルホン酸の質量比＝２：１の混合物１５質量部を加えて、発泡性フェノール樹脂成形材料を調製した。

続いて、この成形材料を、ミキサーに供給し、回転数２，０００ｒｐｍで撹拌、混合し、ＰＥＴ不織布（目付４０ｇ）を敷いた型枠に吐出し、８０℃の乾燥機に入れ、１５分間発泡させて成形し、50mm厚のフェノール樹脂発泡体を得た。

この不織布付き発泡体の熱伝導率を熱伝導率測定装置（英弘精機社製、「HC-074 314」）を用いて測定したところ、初期熱伝導率は0.0187Kw/hであった。

このフェノール樹脂発泡体のＰＥＴ不織布の表面に、遮熱塗料（アクアダンネツ社製、「セラミックカバーCC１００」）をはけで薄塗りし、第１層目を（厚さ0.1〜0.2mm）を形成した。約３時間の乾燥後、この上に第２層目を形成した。最終的には、厚さ0.5mmの遮熱塗料の断熱層を有する発泡プラスチック系断熱材を作成した。

性能試験
得られた発泡プラスチック系断熱材について下記の項目の性能試験を行った。

ａ）断熱性能
上記断熱材を600mmm角に切断し、得られた試験片をギヤオーブン中央にセットし、該試験片でオーブン内を上部区画と下部区画に完全に仕切るようにした。オーブンの頂部内面には、１Kwの棒状の遠赤外線ヒーター３基を、遠赤外線が試験片に均一に照射されるように、配置した。試験片とヒーターの距離は約300mm、ヒーター表面は２５０℃に設定した。なお、オーブン内のフレーム等から熱が伝達しないよう、側内面および下内面は断熱材で覆った。熱の遮断効果として、上部区画と下部区画の雰囲気温度を測定した。その結果、前者の雰囲気温度は６５℃であったが、後者の温度は２５℃となった。また、片側から、バーナーにて試験片の表面に３０秒間火を吹き掛けた後、試験片の状態を確認したところ、断熱層の内部が黒色に変化したのみで、着火することはなかった。

ｂ）防湿性能
部屋A：温度調整及び湿度調整が可能な1000mm×1000mm×1000mmの部屋で、室内温度を２５℃、相対湿度を50％に設定した。

部屋B：温度調整及び湿度調整が可能な1000mm×1000mm×1000mmの部屋で、室内温度を１０℃、相対湿度を50％に設定した。

部屋Aと部屋Bを発泡プラスチック系断熱材（35mm×1000mm×1000mm）で隔壁した。

この状態で７２時間放置した後、この断熱材を取り出し、熱伝導率を測定したところ0.0189Kw/hであり、先に求めた初期熱伝導率との差は認められなかった。

実施例２（参考例として）
予め、シート状物としてのPET不織布に非結晶性シリカ微粒子を含む塗料を塗布して断熱層を形成したものを用意しておいた。これを下側面材とし使用し、実施例１と同じ発泡性フェノール樹脂成形材料をこの上に吐出し、加熱により発泡硬化させ、発泡プラスチック系断熱材を作成した。

実施例１と同様にして断熱性能を評価したところ、実施例１と同様に断熱効果を認められた。また、実施例１と同様にしてバーナーによる着火試験を行ったところ、着火は認められなかった。

比較例１
非結晶性シリカ微粒子を含む塗料を塗布してないPET不織布を用いた点を除いて、実施例２と同様の操作を行って、発泡体を得た。

これについて実施例１と同様にして断熱性能を評価したところ、上部区画の雰囲気温度は６０℃で、下部区画の温度は３０℃となった。また、実施例１と同様にしてバーナーによる着火試験を行ったところ、ＰＥＴ不織布に火がついた。しかし、火はすぐに消え、発泡体は黒炭化した。実施例１同様にして防湿性能を測定したところ、熱伝導率は0.0195ＫＷ／ｈとなり、先に求めた初期熱伝導率より高くなった。

Claims (3)

1. ガラスクロス、寒冷紗、織布、不織布および紙から選ばれるシート状物に発泡性樹脂成形材料を吐出し、次いで同成形材料を発泡させて、少なくとも片面にシート状物が積層されたプラスチック系発泡体を得るに当たり、該成形材料の発泡後にシート状物表面に、非結晶性シリカ微粒子を含む遮熱塗料で断熱層を形成することを特徴とする発泡プラスチック系断熱材の製造方法。
2. 該プラスチック系発泡体がフェノール系発泡体であることを特徴とする請求項１記載の発泡プラスチック系断熱材の製造方法。
3. 断熱層の厚さが１００〜６００μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の発泡プラスチック系断熱材の製造方法。