JPH11210107A - 断熱パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建築物に断熱層を形成しつつ、耐力、耐震
性、高耐久、防火、耐火性の向上に寄与し、製造が容易
で施工性、加工性に優れ利用者や居住者の健康に配慮し
た断熱パネルとすることである。 【構成】 鉱物質繊維と無機紛状体とを主成分とし、か
つ、結合剤を添加して形成した上層７および下層８との
間に、無機発泡体を主成分とし、かつ、結合剤を添加し
た中層６を層状に形成一体化した基板５と、基板５の一
方面に配した断熱部材１とからなり、断熱部材１はシー
ト状の表面材３および裏面材４にて断熱材からなる芯材
２をサンドイッチしたものからなる断熱パネルＡであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物に断熱層を
形成しつつ、耐力性、耐震性、高耐久性、防火性、耐火
性の向上に寄与し、製造が容易で施工性、加工性に優れ
利用者や居住者の健康に配慮した断熱パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築物の躯体の耐震性を向上させ
ると同時に断熱を施す手段として、耐力壁としての強度
ないし機能を備えた構造用合板やパーティクルボード等
からなる基板に断熱層を一体形成し、断熱層を躯体間に
嵌装しつつ基板を躯体の対となる柱、対となる横架材を
それぞれ外面から繋ぐように配して、柱、横架材、間柱
等に釘、ビス等の固定具によって固定する断熱パネルが
あった。

【０００３】また、断熱層の例としては、グラスウール
やロックウール、アスベスト等の工業無機繊維を主材と
した定形断熱材が用いられたり、また、化学反応にて発
泡させたポリスチレンボード、ポリウレタンボード、イ
ソシアヌレートボード、フェノールボード等の定形の合
成樹脂発泡体が用いられたり、さらには、施工現場に
て、これら樹脂を直接吹き付けて発泡させる現場発泡型
の不定形断熱材が用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な基板は、施工前の水分が乾燥することによる収縮か
ら、反りや変形が生じ易く、施工の困難化や強度の低下
を招き易いものであった。また、基板が浸水や結露によ
り濡れた場合に腐朽し易く、耐震性の低下を招き、建築
物そのものの耐久性に悪影響を及ぼすものであった。さ
らに、基板が木材を主材料としているため燃え易く、建
築物の耐火性、防火性の向上に寄与しないものであっ
た。

【０００５】また、断熱層を形成する断熱材として、工
業無機繊維を主材とした定形断熱材を用いた際には、素
材が無機の針状繊維からなるので、切断や切り欠き作業
の際に、粉塵が発生する問題があり、取り扱いを誤ると
作業者の手足に針状繊維が刺さって皮膚に炎症を起こし
たり、呼吸により、気道や肺に取り込まれ、これら呼吸
器系にダメージを与えたりし、作業には多大な注意と防
塵服や防塵マスク等の装備が必要であった。

【０００６】さらに、化学反応にて発泡させた定形の合
成樹脂発泡体や、現場発泡型の断熱材は、製造の際に発
生する有機化合物（揮発性有機化合物）の停滞が存在
し、施工後も居住者や利用者に悪影響を与えてしまうと
いうシックハウス症候群の一因となる場合もあり、しか
も、有機系であるため防火性能に劣るものであった。

【０００７】なおかつ、工業無機繊維を主材とした定形
断熱材、化学反応にて発泡させた定形の合成樹脂発泡体
や現場発泡型の断熱材は、いずれも人工的に造られた工
業化製品であるため、リサイクルに困難性があり、廃材
の処理が難しい等の課題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述したよ
うな課題を解決するため、鉱物質繊維と無機紛状体とを
主成分とし、かつ、結合剤を添加して形成した上層部お
よび下層部との間に、無機発泡体を主成分とし、かつ、
結合剤を添加した中層部を層状に形成一体化した基板
と、基板の少なくとも一方面に配した断熱部材とからな
り、断熱部材はシート状の表面材および裏面材にて断熱
材からなる芯材をサンドイッチしたものからなる断熱パ
ネルとしたので、基板が無機質材を主原料とする上、水
分を殆ど含んでいないので、従来の木材を主原料とした
基板のような収縮や反りが発生せず寸法安定性に優れて
いるため、製造が容易で歩留まりが向上し、コストダウ
ンを図ることができ、かつ施工性に悪影響与えることが
ない。また、浸水や結露により濡れた場合にも腐朽する
ことがなく、建築物の耐震性、建築物に悪影響を及ぼす
ことがない。さらに、基板が防火性、耐火性に優れるた
め、断熱パネルも建築物の耐火性、防火性の向上に寄与
する断熱パネルを提案するものである。

【０００９】さらに、シート状の表面材および裏面材
は、不織布から形成した表皮と裏皮にて、少なくとも黒
鉛成分と無機繊維とを合成樹脂にてバインドして形成し
た芯部をサンドイッチしたものから形成したことによ
り、シート状の表面材および裏面材は熱を水平方向に伝
搬し、熱が伝わるのを防止し、耐熱性を向上させ、しか
も、芯部が発泡することにより炭化層を形成し、高い防
火、耐火性能を長時間に亘って維持することができる断
熱パネルを提案するものである。

【００１０】また、芯材は羊毛を主材とし、これにポリ
エステル繊維を混合し、マット状に形成したので、自然
（天然）物である羊毛を主材とて形成した断熱材とする
ことで、無臭で刺激性がなく、粉塵やアレルギーの発
生、揮発性有機化合物の発生を防止することができ、非
常に扱いやすい断熱材となると共に、廃材は有機系の肥
料としても使うことができリサイクルが容易で、しか
も、これにポリエステル繊維を混合することにより、保
形性、弾力性、平面性、強度を向上させ、断熱性の劣化
をも防止することができ、施工者の作業環境や居住者の
居住環境、地球環境にも配慮した断熱パネルを提案する
ものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を用いて本発明の断
熱パネルについて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）におい
て、Ａは断熱パネル、１は断熱部材、２は断熱材からな
る芯材、３は表面材、４は裏面材、５は基板、６は中
層、７は上層、８は下層であり、断熱部材１と基板５と
を、接着剤（図示せず）を介したり、各種固定具（図示
せず）を介して一体に固着したものである。

【００１２】断熱部材１は、例えば、図１（ａ）に示す
ように基板５の一方面に、基板５と一体に配するもの
で、図１（ｂ）に示すように、芯材２と、芯材２の表面
全面に配した表面材３と、芯材２の裏面全面に配した裏
面材４とからサンドイッチ構造に形成したものである。

【００１３】また、芯材２は例えば図３（ａ）に示すよ
うに、主材として羊毛を用い、これにポリエステル繊維
を混合して、任意の厚さ、幅、長さ、密度でマット状に
形成したものである。

【００１４】芯材２の主原料となる羊毛は、自然（天
然）物であり、精製、洗浄、消毒処理等を必要に応じて
行い形成した繊維状物を、マット状に絡み合わせたもの
であり、弾力性、保形性があり、断熱性に富むものであ
る。

【００１５】また、羊毛は天然物であるため、無臭で刺
激性がなく、粉塵やアレルギーの発生、揮発性有機化合
物の発生もないものであり、健康に良いものである。さ
らに、羊毛は天然の有機物であるため、例えば廃材をそ
のまま腐食させて、たい肥や肥料としてリサイクルが容
易で、環境にも優しいものである。

【００１６】ポリエステル繊維は、芯材２の製造時に羊
毛１００重量部に対して、目安として１〜４０重量部
（例えば、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５重
量部等）混合するものであり、芯材２の形状維持材（保
形材）、強度向上材、弾力性付加材、フラットな平面の
形成等として機能する副材である。

【００１７】したがって、ポリエステル繊維を混入する
ことで、補正性、弾力性が向上されるので、例えば、図
３（ｂ）に示すようなコイル状に巻き取って、保管や運
搬ができるので、非常に扱いやすく、ハンドリング性を
向上した芯材２となるものである。

【００１８】なお、芯材２の製造前、製造途中、製造後
のいずれかの段階で、各種難燃材を添加して防火性、耐
火性を向上したり、防臭剤、防虫剤、防蟻剤、防鼠剤、
防水剤（撥水剤）を添加して種々の機能を向上させた断
熱部材１とすることができるものである。

【００１９】また、芯材２の密度としては、２０〜９０
ｋｇ／立方メートル、熱伝導率としては０．０２〜０．
０９Ｋｃａｌ／ｍｈ℃位のものである。

【００２０】このような芯材２を断熱部材１として用い
ることにより、断熱性、気密性に富み結露の発生や躯体
の腐食防止に寄与した断熱パネルＡとなる。さらに、壁
が特徴的な芯材２にて囲まれるので、健康的で、アレル
ギーや粉塵、揮発性有機化合物の発生がないものとな
る。

【００２１】また、表面材３は、芯材２の表面全面を、
裏面材４は芯材２の裏面全面をそれぞれ被覆するもの
で、接着剤や固定具等を介して芯材２と一体化される。
表面材３、裏面材４としては、図４（ａ）、（ｂ）に示
すように、全厚さ約０．５〜１０ｍｍ位の長尺のシート
状物で、高温下で５〜３０倍に炭化発泡するものであ
り、不織布から形成した表皮９と裏皮１０にて、少なく
とも黒鉛成分と無機繊維とを合成樹脂にてバインドして
形成した芯部１１をサンドイッチしたものからなるもの
である。

【００２２】表皮９および裏皮１０は不織布からなり、
不織布としてはポリエステル系、ナイロン系、ボロン
系、炭素系、アルミナ系、炭化ケイ素系、アラミド系の
繊維からなるシート状物であり、表面材３および裏面材
４の保護、保持材として、強度を向上させると共に、後
記する芯部１１の保護層として機能するものである。

【００２３】また、芯部１１の組成としては、黒鉛成分
と無機繊維とをフェノール樹脂でバインドしたものから
なる。その黒鉛成分としては例えば、グラファイト（発
泡性または非発泡性）、カーボンブラック等の炭素化合
物からなり、熱を受けた際に炭化して断熱層を形成し、
熱の伝導を妨げるものである。なお、黒鉛成分は芯部７
全体の重量比の約５０〜８０％を占めるものである。

【００２４】無機繊維の例としては、ガラス繊維、セラ
ミック繊維、岩綿、アスベスト等の耐熱性に強い無機化
合物からなり、しかも、繊維状物を絡み合わせたり、縒
り合わせることで、表面材３および裏面材４にある程度
の強度と柔軟性、弾力性（ハンドリング）を持たせる働
きがある。さらに、例えば図５に示すように、表面材３
および裏面材４に微少な貫通孔１２をミシン目状に形成
することにより、コイル状に巻き取ることができ、運搬
や運送、複合パネルＡの製造も容易で効率的になるもの
である。なお、無機繊維は芯部１１の重量比の約５％〜
２０％を占めるものである。

【００２５】フェノール樹脂は上記黒鉛成分と無機繊維
のバインダーとして機能すると共に、フェノール樹脂自
体が高い防火性、耐火性を有しているものである。ま
た、上記黒鉛成分と無機繊維を合成樹脂のフェノール樹
脂でバインドすることにより、表面材３および裏面材４
にに柔軟性、可塑性、弾性が加味され、巻き取りやコイ
ル状に形成することができ、非常に扱い易い表面材３お
よび裏面材４となる。なお、フェノール樹脂は芯部１１
の重量比の約１０％〜３０％を占めるものである。

【００２６】また、表皮９、裏皮１０、芯部１１、繊維
状物にも水酸化アルミニウム粉やフェノール樹脂粒粉を
含浸させたり、まぶしたり、混合することもできる。水
酸化アルミニウム粉の大きさは１０〜１０００μ位であ
り、高熱下で結晶水を放出し周囲を冷却するものであ
る。フェノール樹脂粒はクッション材、断熱材、耐火材
として機能し、大きさは１０〜１０００μ位であり、高
熱下では炭化するもので炭化層の骨格として機能するも
のである。

【００２７】また、表面材３および裏面材４には断熱パ
ネルＡが加熱され高温下に曝された際には、与えられた
熱が表面材３および裏面材４に届くと、表面材３および
裏面材４はその熱を表面材３および裏面材４に沿った水
平方向に熱伝搬させる特性を有するものである。これに
より、熱は裏面側に届くのを防止され、非常に高い耐熱
効果を発揮するものである。

【００２８】基板５は、例えば図１（ｃ）に示すように
中層６と、中層６の表面に配した上層７、中層６の裏面
に配した下層８とから構成するもので、例えば商品名
「ダイライトＦ」や「ダイライトＪ」（いずれも大建工
業（株）社製）等が挙げられる。

【００２９】中層６は、無機発泡体を主成分とし、か
つ、結合剤を添加したものである。

【００３０】中層６を形成する無機発泡体は圧縮強度を
維持しつつ、軽量化するためのものであり、例えば、パ
ーライト、シラス発泡体、シリカフラワー、ガラス発泡
体等があり、これらは単独で、あるいは、２種以上組み
合わせて使用できる。

【００３１】中層６には必要に応じて無機発泡体同士を
連結するために繊維状物を添加してもよく、繊維状物と
しては、例えば、ロックウール、スラグウール等の鉱物
質繊維、ポリプロピレン繊維等の合成樹脂繊維の他、パ
ルプ等を挙げることができ、これらは単独で、あるい
は、２種以上組み合わせて使用できる。

【００３２】また、結合剤は、鉱物質繊維と無機粉状体
とを連結一体化するためのものであり、例えば、ポリビ
ニルアルコール樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂やス
ターチ等が挙げられ、これらは単独で、あるいは、２種
以上組み合わせて使用できる。

【００３３】上層７、下層８は、鉱物質繊維と無機紛状
体とを主成分とし、かつ、結合剤を添加して形成したも
のである。

【００３４】上層７、下層８を形成する鉱物質繊維とし
ては、例えば、ロックウール、スラグウール、ミネラル
ウール、ガラス繊維などを挙げることができ、これらは
単独で、あるいは、２種以上組み合わせて使用できる。

【００３５】上層７、下層８を形成する無機粉状体は、
例えば、炭酸カルシウム、硅砂、マイクロシリカ、スラ
グ、水酸化アルミニウム等を挙げることができる。

【００３６】上層７、下層８を形成する結合剤は、鉱物
質繊維と無機粉状体とを連結一体化するためのものであ
り、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹
脂等の合成樹脂やスターチ等が挙げられ、これらは単独
で、あるいは、２種以上組み合わせて使用できる。

【００３７】従来の合板やＯＳＢ、パーティクルボード
等を基板５とした断熱パネルＡは、基板５の伸縮や反り
が生じやすく、芯材２と一体化した断熱パネルＡの製造
や運搬、施工等に困難が生じることが多かった。しか
し、上記構成の基板５は、耐腐朽性、強度、耐火性、防
火性に優れるばかりでなく、寸法安定性および剛性に優
れるため、寸法性が良く反りや歪みがおこりにくいもの
である。

【００３８】図２（ａ）は、基板５の表面全域を被覆す
るように断熱部材１を形成した断熱パネルＡの例であ
る。また、図２（ｂ）は、基板５の表面の縁辺に沿う所
定幅、および長手方向に沿う中央部の所定幅を露出面１
３とし、露出面１３を除く範囲に断熱部材１を配して断
熱パネルＡを形成した例である。

【００３９】図６、図７に示すように、図２（ａ）に示
した断熱パネルＡの躯体Ｂへの固定は、打撃棒１４が、
打撃棒１４の先端１５から断熱部材１の厚さに等しい長
さだけ飛び出すような機能を有する自動釘打機１６を用
いて行うが、図７は打撃棒１４が飛び出して、固定具α
を所定の深さに打ち込んだ状態を示している。固定具α
による断熱パネルＡの固定を自動釘打機１６によって行
い、固定具αの頭部が基板５の表面に位置するようにす
ることで、基板５を直接、躯体Ｂに固定することがで
き、耐震性に優れた耐力壁を形成することが可能であ
る。なお、断熱部材１に、固定具αの頭部や打撃棒１４
が通過した範囲において削られるた孔１７生じるが、芯
材２の材料の自己復元性により孔１７は小さくなり、断
熱の弱点にはならないものである。なお、１８は内装材
を示している。

【００４０】断熱パネルＡは、図６に示すように、基板
５を躯体Ｂの外面に当接して、対となる柱１９、もしく
は柱１９と間柱２０、および対となる横架材２１をそれ
ぞれ繋ぐように配し、図７に示すような自動釘打機１６
を用いて、図８に示すように柱１９、間柱２０、横架材
２１に固定具αによって基板５を躯体Ｂに直接、固定す
る。なお、隣合う断熱パネルＡ同士は、図８に示すよう
にそれぞれの側面を密着させて配し、断熱部材１を連続
させる。

【００４１】図２（ｂ）に示した断熱パネルＡの躯体Ｂ
への固定は、図９に示すように基板５を躯体Ｂの外面に
当接して対となる柱１９、もしくは柱１９と間柱２０、
および対となる横架材２１をそれぞれ繋ぐように配し、
露出面１３において固定具αによって基板５を直接、躯
体Ｂに固定する。露出面１３は断熱パネルＡの固定後、
図１０に示すように補助断熱部材２２によって隠蔽さ
れ、断熱部材１と補助断熱部材２２は、基板５の屋外面
に連続した断熱層を形成する。なお、胴縁の取り付けを
考慮すると、補助断熱部材２２には硬質の合成樹脂発泡
体を用いるのが好ましい。

【００４２】また、図２（ｂ）に示した断熱パネルＡ
は、図１１、図１２に示すように躯体Ｂに固定すること
もできる。この場合、断熱部材１は柱１９、間柱２０、
横架材２１によって囲まれた空間内に嵌装され、露出面
１３は柱１９、間柱２０、横架材２１に当接する箇所と
なる。勿論、断熱パネルＡを構造用として使用する場合
には、固定具αの固定ピッチは周囲部分（図では柱１
９、横架材２１）は１００ｍｍ以下、中部分（図では間
柱１２）は２００ｍｍ以下である。なお、断熱パネルＡ
の大きさにより、周囲部分、中部分が決まるものであ
り、特に限定されるものではない。

【００４３】以上説明したように、本発明の断熱パネル
Ａによって基板５の屋外側に連続した芯材２を形成した
場合、基板５が外気によって冷却されにくくなり、よっ
て冬期において基板５の近傍で結露が生じることがなく
なる。また、基板５に凍結融解が生じることがなく、強
度、耐火性、防火性、断熱性等の低下を防止でき、建築
物の耐久性をも向上させることができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係る断熱パネルによれば、基
板が無機質材を主原料とする上、水分を殆ど含んでいな
いので、従来の木材を主原料とした基板のような収縮や
反りが発生せず寸法安定性に優れているため、製造が容
易で歩留まりが向上し、コストダウンを図ることがで
き、かつ施工性に悪影響与えることがない。浸水や結
露により濡れた場合にも腐朽することがなく、建築物の
耐震性、建築物に悪影響を及ぼすことがない。基板が
防火性、耐火性に優れるため、断熱パネルも建築物の耐
火性、防火性の向上に寄与する。芯材を自然（天然）
物である羊毛を主材として形成することにより、無臭で
刺激性がなく、粉塵やアレルギーの発生、揮発性有機化
合物の発生を防止することができ、施工者、居住者の健
康に良く、環境に優しい断熱パネルとなる。芯材の廃
材は有機系の肥料としても使うことができリサイクルが
容易となる。芯材にポリエステル繊維を混合すること
により、保形性、弾力性、平面性、強度を向上させ、断
熱性の劣化をも防止することができる。シート状の表
面材および裏面材は、不織布から形成した表皮と裏皮に
て、少なくとも黒鉛成分と無機繊維とを合成樹脂にてバ
インドして形成した芯部をサンドイッチしたものから形
成したことにより、シート状の表面材および裏面材は熱
を水平方向に伝搬し、熱が伝わるのを防止し、耐熱性を
向上させ、しかも、芯部が発泡することにより炭化層を
形成し、高い防火、耐火性能を長時間に亘って維持する
ことができる。等の特徴、効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る断熱パネルの説明図である。

【図２】本発明に係る断熱パネルの説明図である。

【図３】表面材および裏面材の説明図である。

【図４】表面材および裏面材の説明図である。

【図５】芯材の説明図である。

【図６】断熱パネルの施工例である。

【図７】断熱パネルの固定法を示す説明図である。

【図８】断熱パネルの施工例である。

【図９】断熱パネルの施工例である。

【図１０】断熱パネルの施工例である。

【図１１】断熱パネルの施工例である。

【図１２】断熱パネルの施工例である。

【符号の説明】

α 固定具 Ａ 断熱パネル Ｂ 躯体 １ 断熱部材 ２ 芯材 ３ 表面材 ４ 裏面材 ５ 基板 ６ 中層 ７ 上層 ８ 下層 ９ 表皮 １０ 裏皮 １１ 芯部 １２ 貫通孔 １３ 露出面 １４ 打撃棒 １５ 先端 １６ 自動釘打機 １７ 孔 １８ 内装材 １９ 柱 ２０ 間柱 ２１ 横架材 ２２ 補助断熱部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ３２Ｂ 19/06 Ｂ３２Ｂ 19/06 Ｅ０４Ｂ 1/94 Ｅ０４Ｂ 1/94 Ｒ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉱物質繊維と無機紛状体とを主成分と
   し、かつ、結合剤を添加して形成した上層および下層と
   の間に、無機発泡体を主成分とし、かつ、結合剤を添加
   した中層を層状に形成一体化した基板と、基板の少なく
   とも一方面に配した断熱部材とからなり、該断熱部材は
   シート状の表面材および裏面材にて断熱材からなる芯材
   をサンドイッチしたものからなることを特徴とする断熱
   パネル。
2. 【請求項２】 シート状の表面材および裏面材は、不織
   布から形成した表皮と裏皮にて、少なくとも黒鉛成分と
   無機繊維とを合成樹脂にてバインドして形成した芯部を
   サンドイッチしたものからなることを特徴とする請求項
   １記載の断熱パネル。
3. 【請求項３】 芯材は羊毛を主材とし、これにポリエス
   テル繊維を混合し、マット状に形成したものからなるこ
   とを特徴とする請求項１および請求項２記載の断熱パネ
   ル。