JPH04358830A - 断熱パネルの製造方法及びその取付け施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断熱パネルに反りを形
成させる断熱パネルの製造方法及びその取付け施工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように着色亜鉛鉄板、カラー
アルミニウム板、着色アルミニウム亜鉛合金めっき鋼板
、ステンレス鋼板、チタン鋼板などのような金属板１、
２間に発泡性樹脂材料を注入して金属板１、２を加熱さ
せ、発泡樹脂材料を発泡させることにより金属板１、２
間に発泡性樹脂層４を充填させてサンドイッチ構造の断
熱板材を形成し、この断熱板材を所定寸法に切断するこ
とにより、建築物、保冷庫、冷蔵庫などの壁材とか、天
井材、屋根材として採用される断熱パネルＡ′が製造さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より断熱パネルＡ
′は、図９に示すように建築物の壁材等としてボルト、
ビス、リベットなどの緊結金物２０により建築物の軸組
２１などに取付け施工される。特に壁材として施工され
る場合には、屋外側は太陽熱により加温され外皮である
金属板１の温度が上昇するが、この場合にあって、特に
太陽熱を吸収しやすい色彩を施した金属板１は温度上昇
が大きく、屋内側の金属板２とは大きな温度差が生じて
しまう。太陽熱により金属板１が加熱されると金属板１
及び芯材である発泡樹脂層４がそれぞれの膨張率分だけ
伸びようとするが、横張りで緊結金物２０により屋内側
の金属板２のみ固定するとか、図９に示すように両端部
のみ屋外側の金属板１をも貫通させ、中央部は屋内側の
金属板２のみ固定してボルト等の緊結金物２０の頭を外
部に露出させない、いわゆるボルトレス工法の場合には
、屋外側の金属板１の伸びの逃げ場がなくなり発泡樹脂
層４との間に大きな熱応力が発生してしまう。この場合
、断熱パネルＡ′が固定されていないのであれば、図８
に示すように屋外側へ凸状に反るが、固定されているた
めに金属板１の熱応力が大きくなり、材料強度以上とな
って座屈現象を起こして金属板１が凹凸状となって「し
わ２２」を発生し、温度が下がっても変形したままであ
る。従って、図１０に示すように外観が凹凸となって美
観を損なうことになり、特に冬季に施工をすると鉄骨な
ど軸組２１が冷えているために、断熱パネルＡ′の表裏
の温度差が大きくなってしまい、「しわ２２」が発生し
やすくなる。断熱パネルＡ′の長さを制限して抑制しよ
うとしているものの、長さが６〜７ｍ程度のものでも「
しわ２２」によるクレームが発生してしまっている。

【０００４】このことは、最近の建築物は機能は勿論で
あるが、外観のデザインも重視され、断熱パネルの施工
もボルト等の頭を表面に見せない横張りボルトレス工法
が増加していることから大きな問題となっている。次に
、この「しわ２２」の発生について詳細に説明する。 断熱パネルＡ′は、建築物の軸組２１に固定しないフリ
ーの状態で表面を太陽熱などで加温され、表裏に温度差
が発生すると図８に示すように屋外側に位置する温度が
上昇した側の金属板１が伸びて凸状の「反り」が発生す
る。この「反り」の量は下記の式で示される。

【０００５】 ｗ＝（α１　Δｔ１　−α２　Δｔ２　）Ｌ２　／８ａ
ｗ＝反り（ｃｍ） α１　＝金属板１の線膨張率 α２　＝金属板２の線膨張率 ｔ１　＝金属板１の温度 ｔ２　＝金属板２の温度 ｔ＝製造時の金属板の温度 Δｔ１　＝ｔ１　−ｔ Δｔ２　＝ｔ２　−ｔ Ｌ＝断熱パネルの長さ ａ＝断熱パネルの厚さ 例えば、金属板１、２が着色亜鉛めっき鋼板の場合、線
膨張率１１．７×１０−６ｍｍ／℃、厚さ３５ｍｍ、長
さ６０００ｍｍ、金属板の温度差１０℃の時、ｗ＝１５
ｍｍとなり、温度差５４℃の時、ｗ＝８１．２ｍｍとな
る。厚さ３５ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、温度差５４℃の
時、ｗ＝９ｍｍとなる。

【０００６】金属板にかかる熱応力は以下の式で示され
る。 σＨ＝Ｅ・α・ΔＴ σＨ＝熱応力 Ｅ＝金属板のヤング率 α＝金属板の線膨張率 ΔＴ＝金属板間の温度差 例えば、着色亜鉛めっき鋼板の場合、ヤング率２．１×
１０６　ｋｇ／ｃｍ２　、金属板の温度差５４℃の時、
σＨ＝１３２６ｋｇ／ｃｍ２　となる。温度差１０℃の
時、σＨ＝２４５．７ｋｇ／ｃｍ２　となる。

【０００７】従って、このような「反り」が発生するの
で、建築物に取付ける時には、耐風圧力を考慮して一定
の胴縁間隔で取付けるが、この場合金属板１、２からボ
ルト、ビス等の緊結金物２０を貫通させて固定すれば、
その間で膨張収縮が吸収される。しかしながら、いわゆ
るボルトレス工法の場合は膨張収縮が吸収されない。例
えば、断熱パネルＡ′を建築物の外壁として軸組２１に
ボルト、ビス、リベットなど緊結金物２０により屋内側
より両端部と屋内側の金属板２を固定する。太陽熱によ
り加温される建築物の南東西の外壁面は温度が上昇する
。この場合、金属板１、２の色彩により熱吸収率が異な
って温度の上昇範囲は大きく変化し、黒色、赤色顔料の
多いものほど温度は高くなる。そして、太陽光線の当た
る屋外側と屋内側とに温度差が生じる。屋外側の金属板
１は線膨張率と温度差の積の長さだけ伸びようとする。 断熱パネルＡ′は屋外側に向けて凸状に変形しようとす
るが、緊結金物２０で固定されているため熱応力が発生
し、屋外側の金属板１のみ伸びようとするため、細かい
ピッチで凹凸状の「しわ２２」が発生する。この熱応力
の数値が断熱パネルＡ′の最大曲げ応力度を超えると断
熱パネルＡ′の屋外側の金属板１と発泡樹脂層４との密
着力以上の力が働くことになり、金属板１が座屈を起こ
して永久変形した「しわ２２」が発生してしまう。 この「しわ２２」は温度が低下しても残存して外観不良
のトラブルが発生する。尚、板厚０．５ｍｍ、厚さ３５
ｍｍの断熱パネルＡ′の屋外側金属板１の色彩の違いに
よる温度上昇の差は白色、淡彩色、濃色、黒色と高くな
り、４月上旬の気温１７℃の時、白色３６〜３８℃、淡
彩色４３〜５０℃、中間色５０〜６１℃、濃色６０〜６
５℃、黒色７３〜７８℃であった。屋内側の金属板２の
温度は２０〜２３℃であった。

【０００８】この場合、「しわ２２」が発生したのは黒
色の場合だけであり、屋外側の金属板１の温度７７℃、
屋内側の金属板２の温度２３℃、従って、温度差５４℃
となり、断熱パネルＡ′を固定せずにフリーとした状態
であれば、ｗ＝８１ｍｍであり、屋外側金属板１にかか
る熱応力σＨ＝２．１×１０６　×１１．７×１０−６
×５４＝１３２６ｋｇ／ｃｍ２　となる。この断熱パネ
ルＡ′の最大曲げ応力度は１２５０ｋｇ／ｃｍ２　なの
で、座屈して「しわ２２」が発生する。実際に発生した
「しわ２２」はピッチ４０〜１４０ｍｍ、深さ０．３〜
０．９ｍｍ、２３山であった。

【０００９】このような問題を解決するためには、断熱
パネルＡ′の長さを６〜７ｍに制限する以外に次のよう
なことが考えられる。 （１）熱収縮率の少ない色彩を塗装した金属板１、２を
選定して、断熱パネルＡ′の表裏面の温度差を小さくす
る。 （２）断熱パネルＡ′の最大圧縮応力度及び最大曲げ応
力度を高くする。

【００１０】これには次の二つの方法がある。 （ａ）金属板１、２の板厚を大きくする。例えば、現在
の着色亜鉛めっき鋼板の標準板厚０．５ｍｍを０．８〜
１．０ｍｍに変更する。あるいは屋外側の金属板１の板
厚を０．８ｍｍとし、屋内側の金属板２の板厚を０．６
ｍｍにすれば、断熱パネルの最大圧縮応力度及び最大曲
げ応力度は上昇し、座屈しにくくなる。 （ｂ）芯材の発泡樹脂層４の強度と金属板１、２との密
着力を向上させる。これは、発泡性樹脂材料の比重を上
げるとか配合組成を変更して強度及び金属板との密着力
を向上させる。例えば、発泡樹脂層を現在の比重４８ｋ
ｇ／ｍ３　から５３ｋｇ／ｍ３　に上げる。

【００１１】しかしながら、これらの方法はコストアッ
プと製品重量が増加するという新たな問題を生じさせる
ものである。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、コストアップすること
も製品重量が増加することもなく、しかも、施工後に「
しわ」の発生がなく、横張りボルトレス施工法に好適に
採用できる断熱パネルの製造法及び取付け施工方法を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、上
下で相対向する一対の金属板１、２間に発泡性樹脂材料
を注入してダブルコンベア３により搬送しながら上下の
金属板１、２を加熱させて発泡性樹脂材料を発泡硬化さ
せることにより金属板間１、２に発泡樹脂層４を充填さ
せて長尺の断熱板材５を形成し、この断熱板材を所定寸
法に切断する断熱パネルの製造方法において、発泡性樹
脂材料を発泡硬化させる際に上下の金属板１、２の温度
を異ならせることにより断熱パネルＡに反りを形成させ
ることを特徴とするものであり、本発明の断熱パネルの
取付け施工方法は、金属板１、２間に発泡樹脂層４を充
填させた断熱パネルＡに凹状の反りを形成し、断熱パネ
ルＡの凹状側の面を屋外側に位置させると共に断熱パネ
ルＡの反りを強制的に矯正させて取付けることを特徴と
するものであり、この構成により上記課題が解決された
ものである。

【００１３】

【作用】発泡性樹脂材料を発泡硬化させる際に上下の金
属板１、２の温度を異ならせることにより断熱パネルＡ
に反りを形成させるので、別途工程を必要とすることな
く、製造ラインにおいて反りを形成させることができ、
生産性が向上するものであり、又、断熱パネルＡに凹状
の反りを形成し、断熱パネルＡの凹状側の面を屋外側に
位置させると共に断熱パネルＡの反りを強制的に矯正さ
せて取付けるので、太陽熱などにより屋外側の金属板１
が膨張しても、形成しておいた反りにより吸収でき、従
来のような「しわ」が発生することがないものである。

【００１４】以下、本発明を添付の図面に基づいて詳細
に説明する。金属板１、２としては、亜鉛めっき鋼板、
アルミニウム板、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
に一般の塗料で着色したものとか、塩ビ樹脂、アクリル
フィルム、フッ素樹脂などを被覆したものが採用される
。

【００１５】断熱パネルＡは図３に示すように金属板１
、２間にポリオール、イソシアネート、触媒、発泡剤な
どが配合された硬質ウレタンフォームやイソシアヌレー
トフォーム、フェノールフォームのような発泡性樹脂材
料が注入され、発泡されて発泡樹脂層４が充填されて形
成されたものである。図１に示すように上下の金属板１
、２である金属フープ材がそれぞれペイオフリール６、
７に巻取られている。ペイオフリール６、７から供給さ
れた金属板１、２は成形ロール８、９により、両端部が
屈曲成形される。次に、金属板１、２は予熱室１０で２
０〜５０℃に予熱され、この後、注入装置１１により金
属板１、２間に発泡性樹脂材料が注入される。次いで、
金属板１、２がダブルコンベア３間に搬入され移動する
間に発泡性樹脂材料が発泡硬化し金属板１、２間に発泡
樹脂層４が充填されて長尺の断熱板材５が形成されるの
である。

【００１６】ダブルコンベア３の上下コンベア１２、１
３は上下に配置した温風（冷風）ダクト、遠赤外線など
の加熱冷却装置１４、１５により加熱又は冷却され、そ
れにより金属板１、２が加熱され、発泡性樹脂材料が発
泡硬化される。この場合、金属板１、２は２０〜１００
℃の範囲内で加熱又は冷却される。この場合、上側の金
属板１の方を下側の金属板２よりも高温に加熱するか、
下側の金属板２を上側の金属板１よりも低く冷却する。 このようにして上下の金属板の温度差を５〜２０℃の範
囲とする。尚、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム亜鉛合金
めっき鋼板及びその塗装鋼板の線膨張率は１１．７×１
０−６ｍｍ／℃、ステンレス鋼板は１４．７×１０−６
ｍｍ／℃、アルミニウム板が２３．１×１０−６ｍｍ／
℃、チタン板は８．６×１０−６ｍｍ／℃である。金属
板１、２の温度差は５〜２０℃の範囲に設定されるが、
発泡性樹脂材料の種類により設定される温度差には限界
がある。 これは発泡性樹脂材料の発泡硬化に悪影響を与える温度
範囲があり、この温度の上限及び下限を超えると断熱パ
ネルＡの物性が低下する恐れがあるからである。ダブル
コンベア３の両側には図２に示すようにサイドシールコ
ンベア１６が設置され、アルミニウム箔紙、アルミニウ
ム箔、プラスチックフィルム等のフィルム、ＥＰＴ、発
泡ネオプレンゴム等のパッキなどのサイドシール材１７
により金属板１、２の両側を押えて、発泡性樹脂材料が
漏れないようにされる。２３はサイドコンベア格納庫で
ある。このようにして形成された断熱板材５にあっては
、当然上側の金属板１が下側の金属板２に比較して線膨
張率と温度差の積の長さだけ伸びている。そして、ダブ
ルコンベア３と走間切断機１８までの間は断熱板材５は
連続しており、ダブルコンベア３にて温度差によって伸
びようとする力が拘束されるので、断熱板材５の反りは
小さいが走間切断機１８で切断される時に上側の金属板
１は温度が高いだけ伸びた状態で切断されることになり
、従って、徐冷されながらパイラー１９に積載される間
に断熱パネルＡは図３に示すように冷却と均一化により
収縮し、上側の金属板１は下側の金属板２よりも短くな
り、上側に凹状に反った形で搬送され、パイラー１９で
反った形で積載される。尚、断熱パネルＡを積み重ねて
梱包する際には反ったままか両端に荷重をかけて「反り
」を押さえ、内部応力を発生させて水平な形態で梱包し
てもよい。

【００１７】次に、断熱パネルＡの取付け施工方法につ
いて説明する。施工現場へ出荷され解梱されて、断熱パ
ネルＡは上に凹状に反った方を屋外側に位置させて断熱
パネルの両端を押さえて水平とし横張りで緊結金物２０
により図４に示すように両端部のみ屋外側の金属板１を
も貫通させ、中央部は屋内側の金属板２のみを固定する
か、図５に示すように屋内側の金属板２のみ固定して緊
結金物２０の頭を外部に露出させない、いわゆるボルト
レス工法により施工する。

【００１８】このように施工することにより、太陽熱に
より屋外側の金属板１の温度が上昇しても膨張による伸
びはある程度吸収でき、発生する熱応力も内部応力の負
の分だけ減少させることができ、屋外側の金属板１が屋
内側の金属板２よりも温度が上昇したことによる熱応力
を金属板１の座屈応力以下に押さえることができ、図６
に示すように「しわ」が発生することがないものである
。

【００１９】次に、本発明の製造方法及び施工方法を実
施例により具体的に説明する。 （実施例）金属板として着色亜鉛めっき鋼板を使用し、
ダブルコンベア内で上側の板厚０．５ｍｍの金属板を５
０℃、下側の板厚０．５ｍｍの金属板を４０℃に加熱し
て温度差１０℃として断熱板材を製造した。この断熱板
材を所定寸法に切断して断熱パネルを製造した。

【００２０】断熱パネルは厚さ３５ｍｍ、働き幅９１０
ｍｍ、長さ６０００ｍｍであった。又、反りの計算値は
１５ｍｍであるが、実測値は１５〜１６ｍｍであった。 この断熱パネルの凹状となっている上側の金属板を黒色
に塗装した。次いで、この断熱パネルの凹状となってい
る上側の金属板側を屋外側に位置させ、断熱パネルの両
端を押さえて水平になるようバブルタイトにより軸組に
固定した。この断熱パネルの内部応力（熱効力）は２４
５．７ｋｇ／ｃｍ２　（計算値）が負の力としてかかっ
たことになった。

【００２１】４月上旬の気温１７℃の時の屋外側の金属
板の温度は７６〜７８℃となり、屋内側の金属板の温度
は２２〜２４℃となったが、屋外側の金属板には「しわ
」が発生しなかった。 （比較例１）ダブルコンベア内で温度差を付けなかった
以外は実施例と同様にして断熱パネルを製造した。この
断熱パネルには反りは形成されていなかった。

【００２２】この断熱パネルの屋外側となる上側の金属
板を黒色に塗装した。この断熱パネルを実施例と同様に
して施工したところ、断熱パネルにはピッチ６０〜１４
ｍｍ、深さ０．３〜０．９ｍｍ、２３山に「しわ」が発
生した。 （比較例２）両面がチョコレートブラウンに塗装された
板厚０．５ｍｍの着色亜鉛めっき鋼板で、厚さ３５ｍｍ
、働き幅９１０ｍｍ、長さ６０００ｍｍの通常製品であ
る断熱パネルを実施例と同様にして施工したところ、屋
外側の金属板の温度は７０℃で、屋内側の金属板の温度
は２１〜２３℃となり、断熱パネルに軽度の「しわ」が
発生した。

【００２３】

【発明の効果】本発明にあっては、発泡性樹脂材料を発
泡させる際に上下の金属板の加熱温度を異ならせること
により断熱パネルに反りを形成させるので、別途工程を
必要とすることなく、製造ラインにおいて反りを形成さ
せることができ、生産性が向上するものであり、又、こ
のパネルに凹状の反りを形成し、断熱パネルの凹状側の
面を屋外側に位置させると共に断熱パネルの反りを強制
的に矯正させて取付けるので、太陽熱などにより屋外側
の金属板が膨張しても、形成しておいた反りにより吸収
でき、従来のような「しわ」が発生することがないもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を実施するための装置を示す
概略側面図である。

【図２】同上の概略平面図である。

【図３】同上により製造された断熱パネルを示す断面図
であって、同図（ａ）は搬送方向に沿った断面図、同図
（ａ）は搬送方向に直交する方向に沿った断面図である
。

【図４】本発明の施工方法を示す概略平面図である。

【図５】同上の施工方法の他例を示す概略平面図である
。

【図６】同上の作用を説明する斜視図である。

【図７】従来の断熱パネルを示す断面図である。

【図８】同上の作用を示す断面図である。

【図９】同上の施工方法を示す概略平面図である。

【図１０】同上の作用を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ａ　　　　断熱パネル １　　　　金属板 ２　　　　金属板 ３　　　　ダブルコンベア ４　　　　発泡樹脂層 ５　　　　断熱板材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　上下で相対向する一対の金属板間に発
   泡性樹脂材料を注入してダブルコンベアにより搬送しな
   がら上下の金属板を加熱させて発泡性樹脂材料を発泡硬
   化させることにより金属板間に発泡樹脂層を充填させて
   長尺の断熱板材を形成し、この断熱板材を所定寸法に切
   断する断熱パネルの製造方法において、発泡性樹脂材料
   を発泡硬化させる際に上下の金属板の温度を異ならせる
   ことにより断熱パネルに反りを形成させることを特徴と
   する断熱パネルの製造方法。
2. 【請求項２】　　上下の金属板の温度差を５〜２０℃の
   範囲とすることを特徴とする請求項１記載の断熱パネル
   の製造方法。
3. 【請求項３】　　ダブルコンベアの上下のコンベアによ
   る加熱又は冷却により上下の金属板の温度を異ならせる
   ようにすることを特徴とする請求項１記載の断熱パネル
   の製造方法。
4. 【請求項４】　　金属板間に発泡樹脂層を充填させた断
   熱パネルに凹状の反りを形成し、断熱パネルの凹状側の
   面を屋外側に位置させると共に断熱パネルの反りを強制
   的に矯正させて取付けることを特徴とする断熱パネルの
   取付け施工方法。