JP6979367B2

JP6979367B2 - 吹付けガン

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Publication number: JP6979367B2
Application number: JP2018024348A
Authority: JP
Inventors: 肇品川; 拓飯山; 拓也井上; 拓志寺垣
Original assignee: A&A Material Corp
Current assignee: A&A Material Corp
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2038-02-14
Also published as: JP2019136681A

Description

本発明は、ロックウール系不燃吹付け断熱材等の施工に用いる吹付けガンに関する。

吹付け断熱材は、天井や壁などの被吹付け面に直接吹付けて断熱層を形成するという施工性に優れたものであり、複雑な形状の下地にも容易に適用でき、継ぎ目のない連続した断熱層を形成できるという特徴がある。よく似たものに吹き込み断熱材があるが、これは、天井裏や壁裏などにあらかじめ設けておいた空隙の中に断熱材料を吹き込んで充填するものであり、施工方法や適用条件が全く異なるものである。

一般的な吹付け断熱材としては、吹付けロックウールや吹付け硬質ウレタンフォームが広く知られている。吹付けロックウールは無機物が主体なので、有機物主体である吹付け硬質ウレタンフォームとは異なり不燃性を有しているが、吹付け硬質ウレタンフォームに比べ見掛け密度が高いため断熱性能が低いという問題がある。このため、見掛け密度を低く抑えながら吹付けロックウールを安定して施工する方法が種々検討されているが、本発明者は、ロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーとを別々の輸送管を通して別経路で圧送し、該輸送管の末端に設けた吹付けガンにて合流混合して吹付ける施工方法が有効という試験結果を得ている。この施工方法においては、スラリー中の合成樹脂エマルション量、セメント量および水の使用量を一定の範囲に調整することが重要であり、これらを適正に調整することにより初期付着力が向上し、不燃性と断熱性が確保され、かつ安定した施工が可能となる。このため、実用化にあたっては当該施工方法に適した吹付けガンの開発が必要であった。

吹付けロックウール用の吹付けガンは、別々の輸送管を通して別経路で圧送されたロックウールとバインダーとなるスラリーとを噴出口付近の空間において混合し、被吹付け面へ連続的に吹付けるためものである。その基本構造は、解綿機から送給されるロックウールを被吹付け物に向けて噴出するための外筒と、ミキサーから送給されるスラリーを噴射する当該外筒と同心円で小径の内筒とからなる構成であり、吹付けガンの外筒より噴出されるロックウールと内筒のノズルから充円錐状に噴射されるスラリーとが噴出口付近の空間で接触、混合され、そのまま被吹付け物へ吹付けられるというものである（特許文献１）。この工法は、あらかじめセメントとロックウール等を混合してスラリー化したものを吹付ける湿式吹付けロックウール、あらかじめセメントとロックウールを乾式混合したものを吹付けガンの先で水と混合させて吹付ける乾式吹付けロックウールに対して、半乾式吹付けロックウールと呼ばれており、現在行われている吹付けロックウールによる耐火被覆工法において主流となっている。
半乾式吹付けロックウールでは、ロックウールとスラリーとが吹付けガンの先で均一に混合されるのが理想であるため、その混合状態を改良する目的で吹付けガン先の構造を工夫したもの（特許文献２）などがある。また、従来の耐火被覆用ではなく、低密度の断熱層を形成するようバインダーとなるスラリーとして希釈した樹脂エマルションを用い、これを吹付けガンの噴出口外側からリング状に噴霧してロックウールを包み込むように混合し、施工する吹付けノズル（特許文献３）なども提案されている。

特開昭５３−６２３２８号公報特開昭５８−２７６６１号公報特開２０１５−６６４４号公報

しかし、特許文献１および２の吹付けガンは、従来からの耐火被覆用吹付けロックウールを対象としているため、高濃度のセメントスラリー（水：セメント比２：１程度）を比較的多量に使用して吹付けるのには適しているものの、スラリー濃度を低くした場合に被吹付け物の表面状態に合わせた微妙なスラリー調整を行うことが出来ず、良好な吹付け状態を得ることは難しい。また、特許文献３のように少量のスラリーをリング状に噴霧してスラリーの膜でロックウールを包み込む方式は、樹脂エマルションを希釈したような低粘度で固形物を含まないスラリーには適しているものの、セメントスラリーでは固形分を含むため細い径の噴霧ノズルでは詰まりやすく、きれいに噴霧して混合させることが難しいという問題がある。
従って、本発明は、比較的低濃度のセメント−合成樹脂エマルションスラリーを用いた場合でも良好な吹付け状態が得られ、かつ被吹き付け物の表面状態や気温などの施工環境に合わせて吹付け施工時の水含有量の調整が可能となる吹付けガンの提供を目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の吹付けガンは、ロックウールを噴出する外筒と、前記外筒の噴出方向と同方向にスラリーを噴射するスラリー噴射ノズルを前記外筒のほぼ管軸上に位置させる内筒を有し、さらに前記外筒の噴出側外周に円環状のノズルキャップを設け、前記ノズルキャップには別系統で水含有量調整用の水を供給し、前記ノズルキャップから前記水含有量調整用の水を前記外筒の噴出方向と同方向に噴霧する構造とすることにより、吹付け施工と同時に吹付け物の水含有量を調整できる。

本発明によれば、比較的低濃度のセメント−合成樹脂エマルションスラリーをバインダーとして用いるロックウール系の不燃吹付け断熱材において、スラリーの供給元で濃度変更をしなくても被吹付け面の状態など施工環境に合わせた吹付け時の水含有量の調整が出来るため、初期付着力を向上させることができ、不燃性と断熱性を確保しながら粉じんの発生等も抑えた安定施工ができる。

本発明の実施の形態に係る不燃吹付け断熱材の吹付けシステムの概要を示す図である。本実施の形態１に係る不燃吹付け断熱材用吹付けガンの一例を示す図である。図２の不燃吹付け断熱材用吹付けガンの管軸に沿った側面側からの断面図である。本実施の形態２に係る不燃吹付け断熱材用吹付けガンの一例を示す図である。図４の不燃吹付け断熱材用吹付けガンの管軸に沿った側面側からの断面図である。

以下、本発明に係る不燃吹付け断熱材用吹付けガンの実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一または対応部分を示すものとする。

本発明の吹付けガンを用いる施工方法は、ロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーと吹付け時の含水量調整用の水とを別々の輸送管を通して別経路で圧送し、該輸送管の末端に設けた吹付けガンにて合流混合して吹付ける不燃吹付け断熱材の施工方法である。吹付けシステムの一例を図１に示す。

図１をもとに、吹付けシステムの一例について、その概要を説明する。吹付けシステム１００は、大きく分けてロックウール供給部１０１、スラリー供給部１０３、調整用水供給部１０５および吹付けガン１の４要素から構成されている。ロックウール供給部１０１では、解綿機１０１ｂに投入されて解綿されたロックウールが、ルーツブロワーなどの送風機１０１ａからの送風によりロックウール圧送ホース１０２を通して吹付けガン１まで空気圧送される。一方、スラリー供給部１０３では、スラリー攪拌機１０３ａでセメントと合成樹脂エマルションおよび希釈用の水を混合撹拌して得られたセメント−合成樹脂エマルションスラリーが、スラリーポンプ１０３ｂによりスラリー圧送ホース１０４を通してロックウールとは別に吹付けガン１まで送られる。さらに、吹付けガン１の噴出口４の外周部に設けられたノズルキャップ７へ、上水道あるいは水タンクとポンプ等からなる調整用水供給部１０５から水圧送ホース１０６を通して別系統で吹付け時の水含有量調整用の水を供給し、吹付けガン１の噴出口４からロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーの混合物が噴出された際に、ノズルキャップ７から噴出口４と同方向に水を噴霧しつつ吹付け施工を行う。この方法により、ロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーと水含有量調整用の水とを連続的に混合しつつ噴出し、被吹付け物へ吹付けることができる。別系統の水を導入することにより、スラリー攪拌機１０３ａにおいてセメント−合成樹脂エマルションスラリーの濃度を変更することなく、被吹付け物の表面状態や気温等の施工環境に応じて施工時の水含有量を調整することが可能となる。

次に、本実施の形態１の不燃吹付け断熱材用の吹付けガンについて図２および図３を参照して説明する。図２は本実施の形態１の不燃吹付け断熱材用の吹付けガン１の側面図および噴出口４側から見た正面図であり、図３は吹付けガン１の管軸に沿った側面側からの断面図である。

不燃吹付け断熱材用吹付けガン１は、ロックウールを噴出する外筒２と、セメント−合成樹脂エマルションスラリーを噴射するスラリー噴射ノズル６を備えた内筒５と、水受け口９と水噴霧ノズル８ａを備えたノズルキャップ７とから構成されている。

外筒２は、外径および内径が管軸方向にわたって一様なストレートな円管部分であり、外筒２の上流側（供給側）は、ロックウール圧送ホース１０２に接続されている。外筒２の外周面の一部に長孔１２を設け、長孔１２を覆うように外筒２の外周面にカバー１３を設け、カバー１３には長孔１４を形成し、外筒２に固定したボルト１５を長孔１４に挿入してナット１６にて管軸方向への移動調整が可能なように固定する。外筒２の内部には、外筒２の内周面およびカバー１３の内面によって、ロックウール圧送路３が画定されている。外筒２の円環状の噴出端４ａは、管軸方向を垂線とする面に揃うように位置し、噴出口４を形成している。

内筒５は、カバー１３を貫通して外筒２の管軸の噴出方向に対して鋭角に差し込む形で設けられ、内筒５の上流側は、スラリー圧送ホース１０４に接続されている。内筒５は、外筒２の内部で管軸に沿って緩やかに折り曲げられており、内筒５の下流側の先端にはスラリー噴射ノズル６が設けられている。スラリー噴射ノズル６は外筒２のほぼ管軸上に位置するよう設置される。スラリー圧送ホース１０４から供給されたスラリーは、内筒５の内部を通り、スラリー噴射ノズル６から噴出口４の方向に充円錐状に噴射される。

ノズルキャップ７は、外筒２における噴出口４側の端部の外側に設けられている。ノズルキャップ７は、概ね円環状をなしており、外筒２の噴出端４ａが指向する向きと同じ側の一面に、複数の水噴霧ノズル８ａを有している。これら複数の水噴霧ノズル８ａは、外筒２の円環状の噴出端４ａよりも管軸方向に関してみて下流側に位置している。

複数の水噴霧ノズル８ａは、水含有量調整用の水を霧状に噴射できるノズルチップを備えており、ノズルキャップ７の先端において一の円周上に等角度間隔で離隔するように配置されている。複数の水噴霧ノズル８ａは、ノズルキャップ７の内部に形成された円環状の水調圧室１１に連通されている。また、水噴霧ノズル８ａのノズルチップは、小流量に合わせた、微細ミスト噴霧用を用いるのが好ましい。また、扇状の噴霧パターンのノズルチップを用いることで、噴出口４から噴出されるロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーの混合物を水の膜で包み込むようなかたちとなり、粉じんや落ち綿の発生を抑えることができる。

ノズルキャップ７の水噴霧ノズル８ａが設けられた一面と逆側の他面には、水含有量調整用の水受け口９が設けられている。水受け口９は、水圧送ホース１０６と接続しており、水受け口９はまた、水量調節バルブ１０を介して円環状の水調圧室１１に連通されている。なお、水量調節バルブ１０は、水含有量調整用の水をノズルキャップ７に供給する経路上に設けて噴霧する水の量を調節することができれば良く、したがって水受け口９の後段に吹付けガン１と一体化して設けても良いし、水圧送ホース１０６の途中あるいは調整用水供給部１０５等のいずれかに設けても良い。

以上のように構成された不燃吹付け断熱材用の吹付けガン１においては、ロックウール圧送ホース１０２を通って外筒２に送られたロックウールは、スラリー圧送ホース１０４を通って送り込まれスラリー噴射ノズル６から噴射されるセメント−合成樹脂エマルションスラリーと噴出口４付近で接触して混合され、噴出口４から連続的に噴出されて被吹付け物に吹付けられる。この際、噴出口４の外周部のノズルキャップ７に複数設けられた水噴霧用ノズル７ａから水含有量調整用の水が噴霧され、噴出口４から噴出されるロックウールおよびセメント−合成樹脂エマルションスラリーの混合物に水含有量調整用の水を取り込ませながら吹付け施工され、被吹付け物の表面に不燃吹付け断熱層を形成させる。

次に、本実施の形態２の不燃吹付け断熱材用の吹付けガンについて図４および図５を参照して説明する。図４は本実施の形態２の不燃吹付け断熱材用の吹付けガン２１の側面図および噴出口４側から見た正面図であり、図５は吹付けガン２１の管軸に沿った側面側からの断面図である。

外筒２は、外径および内径が管軸方向にわたって一様なストレートな円管部分であり、外筒２の上流側は、ロックウール圧送ホース１０２に接続されている。外筒２の外周面の一部に長孔１２を設け、長孔１２を覆うように外筒２の外周面にカバー１３を設け、カバー１３には長孔１４を形成し、外筒２に固定したボルト１５を長孔１４に挿入してナット１６にて管軸方向への移動調整が可能なように固定する。外筒２の内部には、外筒２の内周面およびカバー１３の内面によって、ロックウール圧送路３が画定されている。外筒２の円環状の噴出端４ａは、管軸方向を垂線とする面に揃うように位置し、噴出口４を形成している。

ノズルキャップ７は、外筒２における噴出口４側の端部の外側に設けられている。ノズルキャップ７は、概ね円環状をなしており、外筒２の噴出端４ａが指向する向きと同じ側の一面に、複数の水噴霧孔８ｂを有している。これら複数の水噴霧孔８ｂは、外筒２の円環状の噴出端４ａよりも管軸方向に関してみて下流側に位置している。

複数の水噴霧孔８ｂは、水含有量調整用の水を霧状に噴射できる程度に小径の孔であり、ノズルキャップ７の先端において一の円周上に等角度間隔で離隔するように配置されている。複数の水噴霧孔８ｂは、ノズルキャップ７の内部に形成された円環状の水調圧室１１に連通されている。また、ノズルキャップ７の内部には、円環状の圧縮空気調圧室２３も形成されており、圧縮空気調圧室２３は、水調圧室１１から各水噴霧孔８ｂに至る噴射経路に連通されている。このようにして、水含有量調整用の水の噴射経路途中に圧縮空気を導入することにより、水含有量調整用の水を水噴霧孔８ｂから霧状に噴射する。

ノズルキャップ７の水噴霧孔８ｂが設けられた一面と逆側の他面には、水含有量調整用の水受け口９と圧縮空気受け口２２とが設けられている。水受け口９は、水圧送ホース１０６と接続しており、圧縮空気受け口２２は、図示していない空気圧送ホースを介してコンプレッサー等で構成される同じく図示していない圧縮空気供給部と接続している。水受け口９はまた、水量調節バルブ１０を介して円環状の水調圧室１１に連通されており、圧縮空気受け口２２はまた、円環状の圧縮空気調圧室２３に連通されている。なお、水量調節バルブ１０は、水含有量調整用の水をノズルキャップ７に供給する経路上に設けて噴霧する水の量を調節することができれば良く、したがって水受け口９の後段に吹付けガン１と一体化して設けても良いし、水圧送ホース１０６の途中あるいは調整用水供給部１０５等のいずれかに設けても良い。また、圧縮空気を併用することは、水含有量調整用の水がごく少量であったり、供給圧が低かったりした場合でも、水を微細なミストとして噴霧することを可能とする長所がある。しかし、圧縮空気を使用する場合には、図１のシステム構成に加え、別途、圧縮空気の供給を行うためのコンプレッサー、レギュレーターおよび別経路の空気圧送ホース等を接続する必要がある。

以上のように構成された不燃吹付け断熱材用の吹付けガン２１においては、ロックウール圧送ホース１０２を通って外筒２に送られたロックウールは、スラリー圧送ホース１０４を通って送り込まれスラリー噴射ノズル６から噴射されるセメント−合成樹脂エマルションスラリーと噴出口４付近で接触して混合され、噴出口４から連続的に噴出されて被吹付け物に吹付けられる。この際、噴出口４の外周部のノズルキャップ７に複数設けられた水噴霧孔８ｂから水含有量調整用の水が噴霧され、噴出口４から噴出されるロックウールおよびセメント−合成樹脂エマルションスラリーの混合物に水含有量調整用の水を取り込ませながら吹付け施工され、被吹付け物の表面に不燃吹付け断熱層を形成させる。

さらに、このように構成された本実施の形態に係る不燃吹付け断熱材用の吹付けガンの優れた作用効果についてさらに詳細に説明する。まず、セメント−合成樹脂エマルションスラリーをバインダーとして用いるロックウール系の不燃吹付け断熱材においては、従来の耐火被覆用吹付けロックウールに比べ低密度にして断熱性能を確保する必要がある。このため、バインダーとなるセメントの使用量を出来るだけ抑える必要があり、その結果、施工時の初期付着力が小さくなるので吹付け層の脱落リスクが高くなってしまう問題がある。

そこで、セメント使用量を抑えながら初期付着力を補うために密度への影響が少ない合成樹脂エマルションを併用することとしているが、合成樹脂は可燃物であるため、使用量が多すぎると不燃性を確保することが出来なくなる。このため、合成樹脂エマルションも少量しか加えることができず、セメントと合成樹脂エマルションの適正使用量は非常に限られた範囲の組合せとなっている。

さらに、被吹付け面の状態（材質や乾燥状態）および施工現場の気温等の違いによって、初期付着力や施工状態の安定性が影響を受けるため、施工時の環境に合わせた吹付け材の調整手段があることが好ましい。しかし、上述のとおり、バインダーとなるスラリー使用量の適正範囲が狭いため、ロックウールとスラリー内のバインダー成分であるセメントおよび合成樹脂エマルションの固形分比率を出来るだけ一定に保つ必要がある。

このため、本発明者は、前記固形分比率を変えずに吹付け状態を調整する手段について検討した結果、別系統で水を噴霧して施工時の水含有量を調整することが有効であることを見いだし、鋭意検討の結果、本発明の不燃吹付け断熱材用の吹付けガンを完成した。

本実施の形態１の不燃吹付け断熱材用の吹付けガンを用い、図１に示した構成の吹付けシステムを用いて、固形分比率を、ロックウール：８６質量％、セメント：１０質量％、合成樹脂（エマルションの固形分）：４質量％で固定し、施工時の水含有量を３つの水準に分けて調整した施工実験を行った。被吹付け物は、フレキシブル板（ＪＩＳＡ５４３０：２０１３）とし、壁面および天井面への吹き付けを行った。結果を表１に示す。

なお、表１の各評価項目は以下の基準で行った。

（吹付け施工性）吹付け施工中および施工後の状態を目視にて評価した。

（熱伝導率の測定法）ＪＩＳＡ１４１２−２：１９９９熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法−第２部：熱流計法（ＨＦＭ法）を用いた。

（総発熱量の測定法）ＪＩＳＡ５４３０：２０１３付属書ＪＡの発熱性試験、２０分加熱時の総発熱量８．０ＭＪ／ｍ²以下を合格と判定した。

（初期付着の状態）
施工直後に一定面積の吹付け層を引きはがしたときの感触と付着状態の観察を評価した。

表１に示した実験結果から、固形分１００質量％に対する水含有量を７２質量％および８９質量％とした水準では、吹付け性が良好で、落ち綿や粉じんの発生も少なく、熱伝導率も目標値である０．０４４Ｗ／ｍ・Ｋを満足する吹付け断熱材が施工出来た。また、初期付着の状態は、水含有量８９質量％の方がよりしっかりした感触であった。これに対し、固形分１００質量％に対する水含有量を１１５質量％とした水準では、施工中にスラリーの垂れが発生してしまい、熱伝導率も０．０４６Ｗ／ｍ・Ｋと高くなったことから、断熱性能が劣る結果となった。また、総発熱量の測定結果は、いずれの水準も合格判定となり、不燃性は確保できていた。

以上の結果から、施工時の水含有量を固形分１００質量％に対しおよそ７０質量％〜９０質量％の範囲で変更しても、仕上がる不燃吹付け断熱材の性能は目標レベルにあり、かつ施工時の環境に合わせて吹付け時の水含有量を適宜調整できることは初期付着力の向上や粉じん発生の抑制の面から有効であることが示されており、本発明の不燃吹付け断熱材用の吹付けガンは、セメント−合成樹脂エマルションスラリーをバインダーとして用いるロックウール系の不燃吹付け断熱材の施工を安定して行うことができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想および示唆に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

１，２１：吹付けガン
２：外筒
３：ロックウール圧送路
４：噴出口
４ａ：外筒の噴出端
５：内筒
６：スラリー噴射ノズル
７：ノズルキャップ
８ａ：水噴霧ノズル
８ｂ：水噴霧孔
９：水受け口
１０：水量調節バルブ
１１：水調圧室
２２：圧縮空気受け口
２３：圧縮空気調圧室
１００：吹付けシステム
１０１：ロックウール供給部
１０１ａ：送風機
１０１ｂ：解綿機
１０３：スラリー供給部
１０３ａ：スラリー攪拌機
１０３ｂ：スラリーポンプ
１０５：調整用水供給部

Claims

ロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーとを別々の輸送管を通して別経路で圧送し、該輸送管の末端に設けた吹付けガンにて合流混合して吹付ける不燃吹付け断熱材の施工方法に用いるための吹付けガンであって、
ロックウールを噴出する外筒と、前記外筒の噴出方向と同方向にスラリーを噴射するスラリー噴射ノズルを前記外筒のほぼ管軸上に位置させる内筒を有し、
さらに前記外筒の噴出側外周に円環状のノズルキャップを設け、
前記ノズルキャップは、前記外筒の噴出端が指向する向きと同じ側の一面に、水含有量調製用の水を扇状に噴射できるノズルチップを備えた複数の水噴霧ノズルを有しており、前記複数の水噴霧ノズルの先端が、前記外筒の円環状の噴出端よりも管軸方向に関してみて下流側に位置し、かつ
前記ノズルキャップには、別系統でロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーの固形分１００質量％に対して７０質量％〜９０質量％の範囲の水含有量調整用の水を供給し、前記ノズルキャップから前記水含有量調整用の水を前記外筒の噴出方向と同方向に噴霧する構造としたことを特徴とする不燃吹付け断熱材用の吹付けガン。
前記扇状に噴射できるノズルチップが、外筒の噴出口から噴出されるロックウールとセメント−合成樹脂エマルションスラリーの混合物を水の膜で包み込むようなかたちとするためのノズルチップであることを特徴とする、請求項１記載の不燃吹付け断熱材用の吹付けガン。
前記ノズルキャップに、水の噴霧量を調節するための水量調節バルブを設けたことを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の不燃吹付け断熱材用の吹付けガン。