JP5923623B2 - 強化フェノールフォームボード - Google Patents
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Description
本発明は、強化フェノールフォームボードに関する。
最近、断熱及び消防基準が強化される中、断熱材自体の性能改善のための多くの試みが進められている。建物の施工工法においても、従来の内断熱工法から逸脱し、断熱材を建物の外壁に施工する、いわゆる外断熱システムが注目されている。
前記外断熱システムに使用可能な断熱用板材としては、発泡ポリスチレン、グラスウール、ウレタン発泡ボード、フェノール樹脂発泡ボードなどが提案されている。
ところが、前記のポリスチレンやウレタンなどの合成樹脂で製作した断熱用板材は、耐熱性が不足するので火事発生時に有毒ガスを放出し、さらに、耐圧性と耐圧縮性が低下するので断熱用板材としての性能が良くなかった。また、前記フェノール樹脂発泡ボードに成形された断熱用板材は、耐熱性及び耐火性には優れるが、耐圧性、耐衝撃性及び屈曲弾性率が良くないという限界を有する。
このようなフェノール樹脂発泡ボードの問題を解決するために、ハニカム材の六角セルの内部にフェノール樹脂を注入及び発泡させるタイプのいわゆる、フェノールフォームボードも提案されている。
図１は、従来のフェノールフォームボードの一部を示した側断面図である。
図示したように、従来のフェノールフォームボード１１は、六角のセルが形成され、一定厚さの平板の形態を取るハニカム材１３と、前記ハニカム材１３の各セルの内部に充填されるフェノールフォーム１５と、前記ハニカム材１３の上面と底面に密着・結合する表面材１７とを含んで構成される。
前記ハニカム材１３は、平板の形態を取り、その内部にハニカム構造の六角セルが密集・形成されたものであって、厚さ方向に一定の断面を有する。また、前記フェノールフォーム１５は、前記それぞれのセルに充填され、セルの内壁面に密着・固定された状態に維持される。前記フェノールフォーム１５は、フェノールが含まれている混合液を前記セルの内部に収容させた状態で発泡させ、前記セルの内部を充填した構造を有する。
前記表面材１７は、前記ハニカム材１３の両面をカバーしながらハニカム材１３とフェノールフォーム１５を保護し、外部に美感を具現する板状部材である。前記表面材１７は、アルミニウム材質からなり、エポキシ接着剤を通じてハニカム材１３及びフェノールフォーム１５の外側に接着・固定される。
ところが、前記構造を有する従来のフェノールフォームボード１１は、その制作方法が非常に煩雑であるという短所を有する。
前記フェノールフォームボード１１を製作する工程は、フェノール、ホルマリン、乳酸、苛性ソーダー及び発泡剤などが適正の比率で混合された撹拌溶液を、準備された容器内に注入した状態で、前記ハニカム材１３を水平に下げて前記撹拌溶液に浸漬させた後、発泡を進行させる過程を含む。
前記発泡を通じてハニカム材１３の六角セルの内部にフェノールが充填されたら、前記ハニカム材１３を持ち上げて冷却した後、後処理工程を行う。
前記のように、一つのフェノールフォームボード１１を製作するためには、溶液の混合及び加熱工程と、クレーンを用いたハニカム材１３の移動などの工程が含まれなければならないので、その分煩雑になり、特に、場合に応じてそれぞれの六角セルの内部にフェノールフォーム１５が完全に充填されないこともある。
前記ハニカム材１３の内部にフェノールフォーム１５が均一な密度で充填されない場合、目的とする断熱性と機械的強度を期待できないことは勿論、さらに、フェノールフォーム１５が均一な密度で充填されたとしても、その分重量が増加するという問題がある。
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、予め完成されている部品を組み立てて構成する方式であるので、製作過程が簡単であることは勿論、特に、内部のハニカム平板体の内部が空洞になっているので、密度が低いと共に断熱性能と耐火性に優れ、また、屈曲弾性率が良いので、高い剛性が要求される外断熱建築資材としてより適している強化フェノールフォームボードを提供することを目的とする。
前記目的を達成するための本発明に係る外断熱建築材料用強化フェノールフォームボードは、一定厚さのプレートの形態を取り、ハニカム構造を有するハニカム平板体と、前記ハニカム平板体の両側面に接着・固定されるフェノール発泡層と、を含んで構成され、前記ハニカム平板体は、内部の六角セルが空洞の状態で前記フェノール発泡層によって密閉されて、内部に空気層を維持しており、
最外郭に配置される前記フェノール発泡層の外側面には、それぞれ前記フェノール発泡層をカバーしながら保護する表面材がさらに積層され、前記表面材は、一方がアルミホイルで、他方が不織布であることを特徴とする。
最外郭に配置される前記フェノール発泡層の外側面には、それぞれ前記フェノール発泡層をカバーしながら保護する表面材がさらに積層され、前記表面材は、一方がアルミホイルで、他方が不織布であることを特徴とする。
また、前記フェノール発泡層は、一定厚さを有するプレートの形態を取り、前記ハニカム平板体の表面に密着・固定されることを特徴とする。
また、前記フェノール発泡層の外側面には、一定厚さのプレート形態を取るハニカム平板体と、前記ハニカム平板体をカバーするフェノール発泡層とがさらに備えられることを特徴とする。
併せて、前記ハニカム平板体は、合成樹脂や金属で製作されたものであって、厚さ方向に一定の断面を有することを特徴とする。
また、前記合成樹脂はポリプロピレンを含み、前記金属はアルミニウムを含むことを特徴とする。
また、前記フェノール発泡層は、２５ｋｇ／ｍ３〜６０ｋｇ／ｍ３の密度を有することを特徴とする。
また、前記フェノール発泡層とハニカム平板体が接着された完成品は、１５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の密度を有することを特徴とする。
前記のように構成される本発明の強化フェノールフォームボードは、予め完成されている部品を組み立てて構成する方式であるので、製作過程が簡単であることは勿論、特に、内部のハニカム平板体の内部が空洞になっているので、全体のボードの密度が著しく減少しながらも断熱性能と耐火性に優れ、また、屈曲弾性率と圧縮強度に優れるので、高い剛性が要求される外断熱建築材料としてより適している。
以下、本発明に係る一つの実施例を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施例に係る強化フェノールフォームボード３１の基本構成を説明するために示した側断面図である。
図示したように、本実施例に係るフェノールフォームボード３１の基本構成は、一定厚さの平板形態を取るハニカム平板体３３と、前記ハニカム平板体３３の両側面（図面上、上下面）に密着・固定されるフェノール発泡層３５とを含んで構成される。
まず、前記ハニカム平板体３３は、汎用プラスチックやアルミニウムで製作された板状部材であって、一般的なハニカムのように多数の六角形のセル（図４の３３ａ）が密集された構成を有する。
前記汎用プラスチックをなす材質としては、多様なものを使用することができ、例えば、ポリプロピレンを使用することもできる。
ハニカム構造体の他の素材としては、アルミニウムも使用可能であり、この場合、ポリプロピレンハニカムよりも優れた機械的強度を示すことができるが、断熱性能の面ではポリプロピレンハニカム構造体の方が優れる。
ハニカム平板体３３は、使用目的に応じて異なる厚さに製作され、六角セルのサイズも多様に変更可能であることは当然である。
特に、前記ハニカム平板体３３は、内部の六角セルが空洞になっている状態で前記フェノール発泡層３５によって密閉されるので、その内部に空気層を維持する。 前記空気層により、ハニカム平板体３３自体の断熱及び耐火能力が高くなる。
前記ハニカム平板体３３の両側面に接着・固定されるフェノール発泡層３５は、一定厚さに形成されたプレート状部材であって、前記ハニカム平板体３３の両側面に密着・固定されている。前記フェノール発泡層３５は、それ自体が耐火性を有し、特に、一対のフェノール発泡層３５の間にハニカム平板体３３が介在するので、非常に優れた耐火及び断熱性能を提供する。
前記フェノール発泡層３５は、一般的なレゾールタイプのフェノール樹脂１００に対して硬化触媒としてパラトルエンスルホン酸５重量部〜１５重量部、発泡剤としてシクロペンタン５重量部〜１０重量部を混合し、高速ミキサーで混練されたスラリーを加熱・膨張させながら硬化された発泡体である。このフェノール発泡層３５は、製作方法に応じて耐火及び断熱性能に少しの差を有するが、本実施例では、２５ｋｇ／ｃｍ３〜６０ｋｇ／ｃｍ３の密度を有するように製作することができる。併せて、前記フェノール発泡層３５の熱伝導率は、０．０１８Ｗ／ｍｋ〜０．０２３Ｗ／ｍｋ程度である。
併せて、前記フェノール発泡層３５は、ポリシロキサン１重量％〜５重量％、パラトルエンスルホン酸１０重量％〜１８重量％、シクロペンタン５重量％〜１５重量％、ポリオール２重量％〜６重量％を含み、その独立気泡率が８０％〜９７％であり得る。
前記の性能を有するフェノール発泡層３５の厚さも、必要に応じて変わり得ることは当然である。併せて、前記フェノール発泡層３５とハニカム平板体３３は、エポキシ樹脂やその他接着剤を通じて固定される。接着を通じて製作された強化フェノールフォームボードの密度は１５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の低い密度になり、熱伝導率は０．０２０Ｗ／ｍＫ〜０．０３０Ｗ／ｍＫになる。
図３は、本発明の一実施例に係る強化フェノールフォームボードの他の構成を示した図である。
図面を参照すると、前記各フェノール発泡層３５の外側面に表面材３７が付着していることが分かる。前記表面材３７は、一定厚さを有するシート状部材であって、フェノール発泡層３５をカバーしながら保護し、外部からフェノール発泡層３５が見えないようにする。
前記のような役割をし得る限り、表面材３７としては非常に多様な種類を適用することができる。前記表面材３７としては、紙、不織布、アルミニウムホイルまたはグラスペーパーなどを例に挙げることができる。
特に、前記表面材３７において、両側のフェノール発泡層３５に付着する表面材の種類は、同一又は異なり得る。例えば、（図面上の）上部のフェノール発泡層３５にはアルミニウムホイルを適用し、下部のフェノール発泡層３５の底面には不織布を付着することもできる。
その結果、本実施例の強化フェノールフォームボード３１を建物外装材として使用する場合、建築物の美感とコンクリート面に対する付着力を考慮した上で、フェノール発泡層３５の上面にはアルミニウムホイルを付着し、底面には不織布を付着することができる。
図４は、図３に示した強化フェノールフォームボード３１の一部を切り取って示した平面図である。
図示したように、本実施例に係る強化フェノールフォームボード３１は、下部から表面材３７、フェノール発泡層３５、ハニカム平板体３３、フェノール発泡層３５、表面材３７が積層されて構成される。
特に、前記ハニカム平板体３３には、多数の六角形状のセル３３ａが形成されている。前記セル３３ａは、密集された状態を維持し、その内部に何も収容していない状態で前記フェノール発泡層３５によって密閉される。前記セル３３ａ自体のサイズは場合に応じて変わる。
図５は、本発明の一実施例に係る強化フェノールフォームボード３１の更に他の例を示した側断面図である。
前記の図面符号と同一の図面符号は、同一の機能を有する同一の部材を示す。
図示したように、本実施例に係る強化フェノールフォームボード３１は、前記ハニカム平板体３３を二重に積層して構成することもできる。
すなわち、図５に示したように、他の例に係る強化フェノールフォームボード３１は、下側表面材３７と、前記下側表面材３７の上部に積層される下側フェノール発泡層３５と、前記下側フェノール発泡層３５の上面に固定される一定厚さのハニカム平板体３３と、前記ハニカム平板体３３の上部に積層される中間フェノール発泡層３５と、前記中間に介在したフェノール発泡層３５の上部に固定される上側ハニカム平板体３３と、前記上側ハニカム平板体３３に積層されるフェノール発泡層３５と、前記フェノール発泡層３５の上部に積層される表面材３７とを含んで構成される。
前記二つのハニカム平板体３３の間に配置されているフェノール発泡層３５は、ハニカム平板体３３を互いに固定させる役割をし、上側ハニカム平板体３３と下側ハニカム平板体３３のセル３３ａを断絶させ、各セル３３ａを密封させる。
結局、前記のように構成される本実施例に係る強化フェノールフォームボード３１は、耐久性を提供するハニカム平板体３３に、断熱及び耐火性能を有するフェノール発泡層３５をつなぎ合わせ、また、その外側に表面材３７を付着し、建築用断熱外装材として効果的に使用することができる。
以下、本発明に係る具体的な実施例と比較例を通じて本発明の強化フェノールフォームボードの長所を説明する。
参考までに、実施例１、２及び比較例１、２の強化フェノールフォームボードは、一般的な強化フェノールフォームボード製造工程によって製造されたものである。
実施例１
厚さがそれぞれ０．２ｍｍである紙面材の間にポリシロキサン３重量％、パラトルエンスルホン酸１４重量％、シクロペンタン９重量％、ポリオール３重量％を含むレゾール型フェノール樹脂硬化発泡体形成用スラリーを投入し、独立気泡率が９５％であるフェノール樹脂硬化発泡体を形成した。その後、前記発泡体を含む厚さ２０ｍｍのパネルを８０℃のダブルベルトコンベヤーに１０分間通過させた後、養生庫で３６０分間養生させることによってボード状のパネルを製造した。続いて、２枚の発泡ボードとそれらの間にポリプロピレンで製造された１０ｍｍ厚のハニカム構造体を接着剤を用いて合板させ、最終的に５０ｍｍ厚の複合パネルを製造した。
実施例２
前記実施例１と同一の条件で発泡ボードパネルを製造し、１０ｍｍ厚のアルミニウムハニカム構造体を２枚の発泡ボードの間に入れた後、接着剤を用いて接着させて製造した。
比較例１
実施例１と異なって、フェノール樹脂発泡原料をハニカム構造体の内部に投下してフェノール樹脂ハニカム空間を充填することによって、発泡体が充填された複合パネルを製造した。
比較例２
比較例１と構造及び製造方法は同一であるが、ハニカム構造体の内部にフェノールフォームの代わりにウレタンフォームを充填した複合パネルを製造した。
断熱性能及び機械的物性の評価
前記の実施例及び比較例のパネルに対して熱伝導率と機械的強度を測定し、その結果を下記の表１に示した。このとき、熱伝導率は、ＨＣ―０７４―２００（ＥＫＯ社製造）熱伝導率測定機を用いて測定した。
［表１］を見ると、本発明に係る実施例１、２の場合、比較例１、２に比べて密度が著しく低いにもかかわらず、初期熱伝導率、圧縮強度及び屈曲強度の面でさほど差がないことが分かる。
したがって、本発明に係るハニカム強化フェノールフォームボードは、他の物性を類似する水準に維持しながらも低い密度を示すことによって、施工作業性が向上し、高層建物の荷重負担を減少させるという長所を有する。
以上、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定せず、本発明の技術的思想の範囲内で通常の知識を有する者によって多様な変形が可能である。
１１：フェノールフォームボード、１３：ハニカム材、１５：フェノールフォーム、１７：表面材、３１：強化フェノールフォームボード、３３：ハニカム平板体、３３ａ：セル、３５：フェノール発泡層、３７：表面材
Claims (9)
- 一定厚さのプレートの形態を取り、ハニカム構造を有するハニカム平板体と、
前記ハニカム平板体の両側面に接着・固定されるフェノール発泡層と、を含んで構成され、
前記ハニカム平板体は、内部の六角セルが空洞の状態で前記フェノール発泡層によって密閉されて、内部に空気層を維持しており、
最外郭に配置される前記フェノール発泡層の外側面には、それぞれ前記フェノール発泡層をカバーしながら保護する表面材がさらに積層され、
前記表面材は、一方がアルミホイルで、他方が不織布であることを特徴とする、外断熱建築材料用強化フェノールフォームボード。 - 前記フェノール発泡層は、一定厚さを有するプレートの形態を取り、前記ハニカム平板体の表面に密着・固定されることを特徴とする、請求項１に記載の強化フェノールフォームボード。
- 前記ハニカム平面板は、二重に積層して構成されており、
第１のハニカム平板体と、前記第１のハニカム平板体の両側面にフェノール発泡層が備えられ、前記第１のハニカム平板体の両側面に備えられるフェノール発泡層の一方の外側面に、第２のハニカム平板体と、前記第２のハニカム平板体をカバーするフェノール発泡層と、がさらに備えられることを特徴とする、請求項１に記載の強化フェノールフォームボード。 - 前記ハニカム平板体は、合成樹脂や金属で製作されたものであって、厚さ方向に一定の断面を有することを特徴とする、請求項１に記載の強化フェノールフォームボード。
- 前記フェノール発泡層は、２５ｋｇ／ｍ３〜６０ｋｇ／ｍ３の密度を有することを特徴とする、請求項１に記載の強化フェノールフォームボード。
- 前記フェノール発泡層とハニカム平板体が接着されたボードは、１５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の密度と０．０２０Ｗ／ｍＫ〜０．０３０Ｗ／ｍＫの断熱性能を示すことを特徴とする、請求項１に記載の強化フェノールフォームボード。
- 前記フェノール発泡層は、レゾールタイプのフェノール樹脂１００に対して硬化触媒としてパラトルエンスルホン酸５重量部〜１５重量部、発泡剤としてシクロペンタン５重量部〜１０重量部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の強化フェノールフォームボード。
- 前記フェノール発泡層は、ポリシロキサン１重量％〜５重量％、パラトルエンスルホン酸１０重量％〜１８重量％、シクロペンタン５重量％〜１５重量％、ポリオール２重量％〜６重量％を含むレゾール型フェノール樹脂硬化発泡体形成用スラリーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の強化フェノールフォームボード。
- 前記フェノール発泡層は、独立気泡率が８０％〜９７％であることを特徴とする、請求項８に記載の強化フェノールフォームボード。
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