JP6277476B2 - 粒状物、断熱材及び断熱材の吹き付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、粒状物、断熱材及び断熱材の吹き付け方法に関する。

従来から、建築物などに断熱材を使用することが行われている。例えば、特許文献１には、断熱材としてのウレタンフォームなどを木造建築物に吹き付ける吹き付け作業に関する技術が開示されている。

特開平１０−２６６３７７号公報

断熱材を吹き付ける吹き付け作業は、一般的に、吹き付け作業の直前に、断熱材の材料（例えば、ポリウレタン樹脂など）と水とを計量し、これらを混合するとともに撹拌し、吹き付け物（断熱材）を形成する必要がある。このため、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成する必要があり、これが負荷になるため、吹き付け作業現場における該吹き付け作業に伴う作業性を向上することが望まれている。なお、特許文献１に開示される技術は、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成することに伴う作業性を向上する技術ではない。
また、断熱材は、燃焼しづらいことが望まれている。

そこで、本発明の目的は、燃焼しづらく、吹き付け作業を行う際に作業性が良い断熱材を提供すること、並びに、該断熱材を容易に製造することが可能な材料を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様の粒状物は、水とポリアクリル酸塩とを含有し、被膜剤で表面に膜が形成されていることを特徴とする。

本態様によれば、水とポリアクリル酸塩とを含有し、被膜剤で表面に膜が形成されている。このような構成の粒状物は、作業者が手で持つことや水の保持物としてそのまま維持することが可能になるとともに、強い衝撃を加えることで水を分散させることが可能になる。このため、例えば、予め該粒状物とポリウレタン樹脂などの断熱材の材料とを計量して混合させておき、吹き付け作業現場でこれを撹拌させることで簡単に吹き付け物（断熱材）を形成することができる。したがって、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成する負荷を軽減することができ、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。

本発明の第２の態様の粒状物は、前記第１の態様において、前記被膜剤は、デンドリマー及びスメクタイトを含有することを特徴とする。

本態様によれば、被膜剤は、デンドリマー及びスメクタイトを含有する。水と、デンドリマーと、スメクタイトと、ポリアクリル酸塩と、を混合すると、吸水性高分子であるポリアクリル酸塩が水を保持し、デンドリマー及びスメクタイトにより薄膜を形成することで、作業者が手で持つことや水の保持物としてそのまま維持することが可能になるとともに、強い衝撃を加えることで水を分散させることが可能になる。このため、例えば、予め該粒状物とポリウレタン樹脂などの断熱材の材料とを計量して混合させておき、吹き付け作業現場でこれを撹拌させることで簡単に吹き付け物（断熱材）を形成することができる。したがって、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成する負荷を軽減することができ、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。

本発明の第３の態様の粒状物は、前記第２の態様において、前記水を７０重量％以上９９重量％以下、前記デンドリマーを０．０１重量％以上５重量％以下、前記スメクタイトを０．１重量％以上１０重量％以下、前記ポリアクリル酸塩を０．０１重量％以上５重量％以下、含有することを特徴とする。

本態様によれば、前記水を７０重量％以上９９重量％以下、前記デンドリマーを０．０１重量％以上５重量％以下、前記スメクタイトを０．１重量％以上１０重量％以下、前記ポリアクリル酸塩を０．０１重量％以上５重量％以下、含有する。このような配合範囲とすることで、特に使い勝手の良い（吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる）粒状物とすることができる。

本発明の第４の態様の粒状物は、前記第１から第３のいずれか１項の態様において、弾力性を有することを特徴とする。

本態様によれば、弾力性を有する。このため、特に使い勝手の良い（吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる）粒状物とすることができる。

本発明の第５の態様の断熱材は、前記第１から第４のいずれか１つの態様の粒状物と、ポリウレタン樹脂と、カーボン繊維と、を含有することを特徴とする。

本態様によれば、前記粒状物と、ポリウレタン樹脂と、カーボン繊維と、を含有する。すなわち、ポリウレタン樹脂と接触すると反応する水を粒状物化してポリウレタン樹脂と接触しないようにすることで、ポリウレタン樹脂と粒状物とを一緒にした状態（混合物の状態）で保管できる。こうすることで、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成するときに、ハンドミキサーなどで該混合物を撹拌して粒状物を破壊することで、粒状物に含まれる水をポリウレタン樹脂と接触させることができ、簡単に吹き付け物を形成できる。このため、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成する負荷を軽減することができ、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できるとともに、カーボン繊維を含有することで燃焼しづらくすることができる。

本発明の第６の態様の断熱材は、前記第５の態様において、前記ポリウレタン樹脂は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とで構成されたものであり、前記ポリオール化合物は、水酸基を含む開始剤により、脂肪族アミン及び脂環族アミンから選ばれる少なくとも１種に、エチレンオキシドを三員環付加重合させて製造されたものであることを特徴とする。

本態様によれば、ポリウレタン樹脂は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とで構成されたものであり、ポリオール化合物は、水酸基を含む開始剤により、脂肪族アミン及び脂環族アミンから選ばれる少なくとも１種に、エチレンオキシドを三員環付加重合させて製造されたものである。このようなポリウレタン樹脂を使用することで、特に使い勝手の良い（吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる）粒状物とすることができる。

本発明の第７の態様の断熱材は、前記第５又は第６の態様において、前記カーボン繊維は、ピッチ系カーボン繊維の廃材又は該ピッチ系カーボン繊維を使用した製品の製造時に発生する端材を粉砕して製造されたものであることを特徴とする。

本態様によれば、カーボン繊維は、ピッチ系カーボン繊維の廃材又は該ピッチ系カーボン繊維を使用した製品の製造時に発生する端材を粉砕して製造されたものである。このため、燃焼しづらい断熱材とすることができるだけでなく、資源の有効活用をすることができる。

本発明の第８の態様の断熱材の吹き付け方法は、前記第１から第４のいずれか１つの粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせる合わせ工程と、前記合わせ工程で合わせた合わせ物を撹拌する撹拌工程と、前記撹拌工程で撹拌した撹拌物を対象物に吹き付ける吹き付け工程と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、前記粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせ、それを撹拌し、それを対象物に吹き付ける。例えば、吹き付け作業現場に到着する前に前記粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせておき、吹き付け作業現場でそれをハンドミキサーで撹拌して対象物に吹き付けることで、吹き付け作業現場において、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。

本発明の第９の態様の断熱材吹き付け方法は、前記第５から第７のいずれか１つの断熱材を撹拌する撹拌工程と、前記撹拌工程で撹拌した撹拌物を対象物に吹き付ける吹き付け工程と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、前記断熱材を撹拌し、それを対象物に吹き付ける。例えば、吹き付け作業現場に到着する前に粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせておき、吹き付け作業現場でそれをハンドミキサーで撹拌して対象物に吹き付けることで、吹き付け作業現場において、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。

本発明の一実施形態に係る粒状物の概念図。 本発明の一実施形態に係る断熱材の吹き付け方法の一例を表す概念図。 本発明の一実施形態に係る断熱材の吹き付け方法の一例を表すフローチャート。

以下に、本発明の断熱材及び該断熱材を製造するのに使用する粒状物の一実施形態について詳細に説明する。

［ポリウレタン樹脂の固化剤（粒状物）］
本実施形態の断熱材は、ポリウレタン樹脂を含有し、対象物に対して吹き付けることで配置することが可能な断熱材である。詳細には、該断熱材は、ポリウレタン樹脂と該ポリウレタン樹脂を固める水を含有した固化剤（粒状物）とが撹拌されることにより流動体となり、該流動体の状態で対象物に対して吹き付けられ、ポリウレタン樹脂と水とが反応して固化することにより対象物に対して配置される。

本実施形態のポリウレタン樹脂の固化剤（粒状物）は、水とポリアクリル酸塩とを含有し、被膜剤であるデンドリマー及びスメクタイトで表面に膜が形成されている。
このような構成により、作業者が手で持つことや水の保持物としてそのまま維持することが可能になるとともに、強い衝撃を加えることで水を分散させることが可能になる。このため、例えば、予め該粒状物とポリウレタン樹脂などの断熱材の材料とを計量して混合させておき、吹き付け作業現場でこれを撹拌させることで簡単に吹き付け物（断熱材）を形成することができる。したがって、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成する負荷を軽減することができ、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。なお、被膜剤として、デンドリマーやスメクタイト以外のものを使用してもよい。
ここで、図１は、本実施形態のアクアビーズの概念図であり、図１（ａ）は複数の粒状物が容器に入れられている状態、図１（ｂ）は粒状物の断面図を表している。

別の表現をすると、本実施形態の粒状物は、水と、デンドリマーと、スメクタイトと、ポリアクリル酸塩と、を含有する。
水と、デンドリマーと、スメクタイトと、ポリアクリル酸塩と、を混合すると、吸水性高分子であるポリアクリル酸塩が水を保持し、デンドリマー及びスメクタイトにより薄膜を形成することで、作業者が手で持つことや水の保持物としてそのまま維持することが可能になるとともに、強い衝撃を加えることで水を分散させることが可能になる。このため、例えば、予め該粒状物とポリウレタン樹脂などの断熱材の材料とを計量して混合させておき、吹き付け作業現場でこれを撹拌させることで簡単に吹き付け物（断熱材）を形成することができる。したがって、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成する負荷を軽減することができ、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。

詳細には、例えば、本実施形態の粒状物として、９６．７５重量％の水と、０．１５重量％のデンドリマーの粉末と、３．００重量％のスメクタイトの粉末と、０．１重量％のポリアクリル酸ナトリウムの粉末と、を混合することにより該粒状物を製造することができる。このような構成とすることで、本実施形態の粒状物は、ポリウレタン樹脂を固める水を含有した水の保持物を形成する。

ここで、ポリアクリル酸ナトリウムは、１ｇで１０００ｇの水をゲル化することにより保持可能である。また、デンドリマーは、ポリアクリル酸ナトリウムにより水を保持したゲル状物の表面に薄膜を形成可能である。そして、スメクタイトは、該薄膜を固く構成することを可能にするものである。

このような成分を有することにより、本実施形態の粒状物は、表面に膜が形成され弾力性を有する粒状（以下、含水粒と言う）になっている。このため、特に使い勝手の良い（吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる）粒状物となっている。

また、各成分の好ましい配合範囲は、水が７０重量％以上９９重量％以下、デンドリマーが０．０１重量％以上５重量％以下、スメクタイトが０．１重量％以上１０重量％以下、ポリアクリル酸塩が０．０１重量％以上５重量％以下、である。このような配合範囲とすることで、特に使い勝手の良い（吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる）粒状物とすることができる。

なお、ポリアクリル酸塩としては、ポリアクリル酸ナトリウムを特に好ましく用いることができるが、ポリアクリル酸カリウムやポリアクリル酸アンモニウムなど、その他のポリアクリル酸塩を使用することができる。また、粒状物を形成する際の混合状態が良くなるように、粉末形態のものを好ましく用いることができる。
また、デンドリマーとしては、粒状物を形成する際の混合状態が良くなるように、粉末形態のものを好ましく用いることができる。
また、スメクタイトとしては、粒状物を形成する際の混合状態が良くなるように、粉末形態のものを好ましく用いることができる。

本実施形態の粒状物は、上記のような構成により、食品のグミのように弾力に富み、身が固まった複数の含水粒（房状の粒状物）となっている。そして、該含水粒は、弱い力が加わっただけでは構造が破壊されて液状になることはないが、強い力を加えると該構造が破壊され液状になる。すなわち、作業者は、本実施形態の粒状物である含水粒を必要な数だけ手でつかみ、運ぶことができる。また、該含水粒を撹拌することなく容器にポリウレタン樹脂とともに入れておくだけでは、ポリウレタン樹脂を固化させる（ポリウレタン樹脂と粒状物の水が硬化反応する）こともない。このため、例えば、作業現場に向かう前にポリウレタン樹脂などと共に本実施形態の粒状物を容器に入れて合わせておき、作業現場に到着してからハンドミキサーなどで撹拌して対象物に吹き付けることで、大幅に作業効率を向上させることができる。
なお、無機質であるスメクタイトと有機質であるポリアクリル酸塩との化学的な電離性により、房状の含水粒各々の表面には薄膜が有り、含水粒各々が貼り付いて取れなくなることを抑制している。

［ポリウレタン樹脂］
また、上記のように、本実施形態の断熱材は、ポリウレタン樹脂を含有している。
そして、本実施形態の断熱材に含有されるポリウレタン樹脂として特に好ましいポリウレタン樹脂は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とで構成されたものであり、ポリオール化合物は、水酸基を含む開始剤により、脂肪族アミン及び脂環族アミンから選ばれる少なくとも１種に、エチレンオキシドを三員環付加重合させて製造されたものである。このようなポリウレタン樹脂を使用することで、特に使い勝手の良い（吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる）粒状物とすることができる。

なお、ポリウレタン樹脂としては、分子量が３００以上６０００以下のものが好ましく、さらに、分子量が約１０００程度のものが好ましい。
また、ポリオール化合物としては、水酸基が１５０〜８００（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であるポリオキシエチレンポリオールが好ましい。

［カーボン繊維］
また、本実施形態の断熱材は、上記の粒状物とポリウレタン樹脂との他に、カーボン繊維を含有している。このように、本実施形態の断熱材は、上記の粒状物と、ポリウレタン樹脂と、カーボン繊維と、を含有する。このため、カーボン繊維を含有することで燃焼しづらくすることができる。
また、このような断熱材として、ポリウレタン樹脂と接触すると反応する水を粒状物化してポリウレタン樹脂と接触しないようにすることで、ポリウレタン樹脂と粒状物とを一緒にした状態（混合物の状態）で保管できる。こうすることで、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成するときに、ハンドミキサーなどで該混合物を撹拌して粒状物を破壊することで、粒状物に含まれる水をポリウレタン樹脂と接触させることができ、簡単に吹き付け物を形成できる。このため、吹き付け作業現場で吹き付け物を形成する負荷を軽減することができ、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。

さらに詳細には、該カーボン繊維は、ピッチ系カーボン繊維の廃材又は該ピッチ系カーボン繊維を使用した製品の製造時に発生する端材を粉砕して製造されたものである。このため、燃焼しづらい断熱材とすることができるだけでなく、資源を有効活用している。

［その他の成分］
上記のように、本実施形態の断熱材は、上記の粒状物と、ポリウレタン樹脂と、カーボン繊維と、を含有する。ただし、さらに別の成分を含有していてもよい。

［断熱材の吹き付け方法］
次に、本実施形態の断熱材の対象物への吹き付け方法について説明する。
図２は、本実施形態の断熱材の対象物への吹き付け方法の一例を概念図で表している。
そして、図３は、本実施形態の断熱材の対象物への吹き付け方法の一例を表すフローチャートである。

本例の吹き付け方法は、最初に、ステップＳ１１０で、上記の粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせる合わせ工程を実行する。
次に、ステップＳ１２０で、ステップＳ１１０の合わせ工程で合わせた合わせ物をハンドミキサーで撹拌する撹拌工程を実行する。
そして、ステップＳ１３０で、ステップＳ１２０の撹拌工程で撹拌した撹拌物を対象物に吹き付ける吹き付け工程を実行する。
このように、本例の吹き付け方法は、上記の粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせ、それをハンドミキサーで撹拌し、それを対象物に吹き付ける。このため、例えば、吹き付け作業現場に到着する前に粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせておき、吹き付け作業現場でそれをハンドミキサーで撹拌して対象物に吹き付けることで、吹き付け作業現場において、吹き付け作業を行う際の作業性を向上できる。

次に、具体的な断熱材の実施例及びその評価結果について説明する。
（カーボン繊維）
廃棄された車両に使用されていたピッチ系カーボン繊維の廃材を１〜５ｍｍ程度の粒度となるように自由粉砕機（奈良機械製作所製）を用いて破砕した。
（粒状物）
９６．７５重量％の水と、０．１５重量％のデンドリマーの粉末と、３．００重量％のスメクタイトの粉末と、０．１重量％のポリアクリル酸ナトリウムの粉末と、を混合し、ハンドミキサーを用いて撹拌し、直径１〜５ｍｍ程度に含水粒化した。
（ポリウレタン樹脂）
本実施例で使用したポリウレタン樹脂は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させて製造したものである。このうち、ポリオール化合物は、水酸基を含む開始剤により、脂肪族アミン及び脂環族アミンから選ばれる少なくとも１種に、エチレンオキシドを三員環付加重合させて製造したものである。

（各成分の配合）
上記のポリウレタン樹脂を３５重量％、上記のカーボン繊維を４０重量％、上記の粒状物を２５重量％、を容量４０Ｌのポリエチレン製容器に入れて合わせ、ハンドミキサー（左官用ミキサータイプ）を用いて室温（約２０℃）で撹拌した。
なお、該撹拌は、チップハンマー型やスイング型等のハンマーミル破砕機、並びに、スクリーンセパレター付の自由回転粉砕機などを用いて、吹き付け可能な粒度に粉砕することができる。

（吹き付け）
上記の撹拌物を、ドライ工法用の吹き付けマシンＡ型（Ｒ−１００：東輝機械製）、ウェット工法用の吹き付けマシンＢ型（Ｒ−１００：東輝機械製）、ドライウェット工法用の吹き付けマシンＣ型（Ｒ−１００：東輝機械製）、を用いて対象物に対して約１５分間吹き付けた。

（吹き付け結果）
すると、このように、作業性が良く簡単に製造された本実施例の断熱材は、対象物に対して好適に吹き付けることができた。

次に、このようにして製造された断熱材をポリプロピレン製の皿容器（底面が１辺１８０ｍｍと１辺１５０ｍｍの矩形で高さ１５ｍｍの容器：約４０５ｃｍ^３）に充填し、常温（約２０℃）で１２時間経過後に、該皿容器から固まった断熱材を取り出し（脱型し）、下記の評価を行った。なお、該断熱材の成型嵩密度は、０．５８ｇ／ｃｍ^３（サンプル実測重量：２３５ｇ、サンプルサイズ：１８０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５ｍｍ＝４０５ｃｍ^３）であった。
（弾性強靭力）
上記断熱材は十分に弾性があるとともに十分に強靭であった。
（耐水性）
上記断熱材は、水に触れても変化を起こさず、十分な耐水性であった。
（不燃性）
ＪＩＳ Ｔ ８１２７に基づき不燃性（耐不燃時間）を評価したところ、２０分間着火せず、十分な不燃性（ＪＩＳ規格準拠合格）であった。
なお、弾性強靭力及び耐水性の評価は、触感方法で行った。

上記のように、本実施例の断熱材は、吹き付け作業を行う際の作業性が良く、対象物に対して好適に吹き付けることができるとともに、弾性強靭力、耐水性及び不燃性にも優れていた。
ただし、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることは言うまでもない。

Claims (11)

1. 水とポリアクリル酸塩とを含有し、被膜剤で表面に膜が形成され、
   前記被膜剤は、デンドリマー及びスメクタイトを含有し、
   前記水を７０重量％以上９９重量％以下、前記デンドリマーを０．０１重量％以上５重量％以下、前記スメクタイトを０．１重量％以上１０重量％以下、前記ポリアクリル酸塩を０．０１重量％以上５重量％以下、含有することを特徴とする粒状物。
2. 請求項１に記載の粒状物であって、
   弾力性を有することを特徴とする粒状物。
3. 水とポリアクリル酸塩とを含有し、被膜剤で表面に膜が形成されている粒状物と、ポリウレタン樹脂と、カーボン繊維と、を含有することを特徴とする断熱材。
4. 請求項３に記載の断熱材において、
   前記被膜剤は、デンドリマー及びスメクタイトを含有することを特徴とする断熱材。
5. 請求項１又は２に記載の粒状物と、ポリウレタン樹脂と、カーボン繊維と、を含有することを特徴とする断熱材。
6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の断熱材において、
   前記ポリウレタン樹脂は、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とで構成されたものであり、
   前記ポリオール化合物は、水酸基を含む開始剤により、脂肪族アミン及び脂環族アミンから選ばれる少なくとも１種に、エチレンオキシドを三員環付加重合させて製造されたものであることを特徴とする断熱材。
7. 請求項３から６のいずれか１項に記載の断熱材において、
   前記カーボン繊維は、ピッチ系カーボン繊維の廃材又は該ピッチ系カーボン繊維を使用した製品の製造時に発生する端材を粉砕して製造されたものであることを特徴とする断熱材。
8. 水とポリアクリル酸塩とを含有し、被膜剤で表面に膜が形成されている粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせる合わせ工程と、
   前記合わせ工程で合わせた合わせ物を撹拌する撹拌工程と、
   前記撹拌工程で撹拌した撹拌物を対象物に吹き付ける吹き付け工程と、
   を有することを特徴とする断熱材の吹き付け方法。
9. 請求項８に記載の断熱材の吹き付け方法において、
   前記被膜剤は、デンドリマー及びスメクタイトを含有することを特徴とする断熱材の吹き付け方法。
10. 請求項１又は２に記載の粒状物とポリウレタン樹脂とカーボン繊維とを合わせる合わせ工程と、
    前記合わせ工程で合わせた合わせ物を撹拌する撹拌工程と、
    前記撹拌工程で撹拌した撹拌物を対象物に吹き付ける吹き付け工程と、
    を有することを特徴とする断熱材の吹き付け方法。
11. 請求項３から７のいずれか１項に記載の断熱材を撹拌する撹拌工程と、
    前記撹拌工程で撹拌した撹拌物を対象物に吹き付ける吹き付け工程と、
    を有することを特徴とする断熱材の吹き付け方法。
    

Images