JPH11277704A

JPH11277704A - フェノール樹脂発泡体複合パネル

Info

Publication number: JPH11277704A
Application number: JP8636998A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Midorikawa; 一郎緑川; Yuichi Arito; 裕一有戸
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【解決手段】独立気泡率の高いフェノール樹脂発泡体
に無機質成形体を積層させたことを特徴とするフェノー
ル樹脂発泡体複合パネル。【効果】本発明により、軽量、高表面強度、防火性、
高断熱性であることに加え、積層された無機質成形体に
万が一亀裂等の欠陥が発生してもフェノール樹脂発泡体
の吸水による断熱性の低下が少ない、外壁材等に好適な
複合パネルが得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外壁材等の建築材料と
して有用な複合パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】フェノール樹脂発泡体は軽量で断熱性に
優れることに加え、樹脂発泡体の中では難燃性、低発煙
性である等の特徴を有していることから、建築用断熱材
として使用されている。しかし表面硬度が低い、無機質
成形体に比較すると防火性に劣るという問題点を有して
いることから、フェノール樹脂発泡体を外壁材等に使用
することは困難であった。

【０００３】そこで、フェノール樹脂発泡体をこれら用
途にも使用できるようにするために、発泡体に無機質成
形体を積層して複合パネルにする方法が知られている
（特開昭５３−１０９５８５、特開平０５−２６１８５
０等）。これらの複合パネルは、軽量、高表面硬度、防
火性、高断熱性等の特徴を有するものである。しかし、
無機質成形体は脆いという短所を有していることに加
え、外壁材等の建築材料は一般に非常に長期にわたって
使用されるものであるために、何らかの原因で使用中に
積層している無機質成形体の一部に亀裂等の欠陥が生じ
ることも懸念される。その場合、従来のフェノール樹脂
発泡体複合パネルは、それを構成するフェノール樹脂発
泡体の吸水性が高いため、その欠陥部分からフェノール
樹脂発泡体が吸水し、断熱性が低下するという問題点を
有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】本発明の課題は、
前記の従来のフェノール樹脂発泡体複合パネルの有する
問題点を解決することであり、即ち軽量、高表面強度、
防火性、高断熱性であることに加え、積層された無機質
成形体に万が一亀裂等の欠陥が発生しても断熱性が低下
しにくいという特徴を有する建築用外壁材等に好適な複
合パネルを提供することである。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明者は前記の課題を
達成するために鋭意研究をを重ねた結果、フェノール樹
脂発泡体を特定の構造にすることより、前記課題を達成
できることを見出し、本発明を完成させるに至った。即
ち本発明は、１．嵩密度が１０ｋｇ／ｍ³以上３００ｋｇ／ｍ³であり
かつ独立気泡率が７０％以上のフェノール樹脂発泡体パ
ネルの少なくとも一面に無機質成形体が積層されている
ことを特徴とする複合パネル、２．フェノール樹脂発泡体が、尿素架橋構造を有するフ
ェノール樹脂から成ることを特徴とする前項１記載の複
合パネル、３．フェノール樹脂が、フェノール樹脂の熱分解ガスク
ロマトグラフィーの熱分解パターンにおいて、熱分解生
成物の尿素架橋由来の成分Ａのフェノール誘導体成分Ｂ
に対する比Ｃ＝Ａ／Ｂが０．０３以上０．３以下である
尿素架橋構造を有することを特徴とする前項２記載の複
合パネル、４．フェノール樹脂発泡体の発泡剤がハロゲンを含まな
い炭化水素類であることを特徴とする前項１ないし３の
いずれかに記載の複合パネル、５．フェノール樹脂発泡体と無機質成形体とが、発泡硬
化接合又は水和硬化接合されて成ることを特徴とする前
項４記載の複合パネル、である。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おけるフェノール樹脂発泡体とは、例えばフェノールと
ホルマリンをアルカリ性触媒により縮合したレゾール型
フェノール樹脂に発泡剤、硬化触媒としての酸、さらに
必要に応じて界面活性剤等の添加剤を添加し混合した組
成物を１００℃以下の比較的低温で発泡硬化させて得ら
れる成形体、及び、フェノールとホルマリンを酸性触媒
により縮合したノボラック型フェノール樹脂に発泡剤、
硬化触媒としてヘキサメチレンテトラミン等のアミン
類、さらに必要に応じて界面活性剤等の添加剤を添加し
混合した組成物を１４０℃以上の比較的高温で発泡硬化
させて得られる成形体等である。

【０００７】しかし、本発明では、より生産性高く製造
できて、製造コストが低いという点から、前者の成形体
の方が好ましく用いられる。前者の成形体の場合、発泡
剤として従来は、ハロゲン化炭化水素やその誘導体さら
にハロゲンを含有しない炭化水素類が知られているが、
本発明では、成層圏のオゾンを破壊することがなく、ま
た地球温暖化係数が比較的小さいハロゲンを含有しない
炭化水素類を使用したものであることが、地球環境保護
という観点からより好ましい。

【０００８】ハロゲンを含有しない炭化水素類として
は、炭素数３から７の環状または鎖状のアルカン、アル
ケン、アルキン、具体的には、ノルマルブタン、イソブ
タン、ノルマルペンタン、イソペンタン、シクロペンタ
ン、ネオペンタン、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、
２，２−ジメチルブタン、２，３−ジメチルブタン、シ
クロヘキサン等を例示できる。また、後者の成形体の場
合は、一般に発泡剤としては加熱により分解してガスを
発生する化学発泡剤等が使用されるが、本発明でも同様
に使用してよい。何れの場合も発泡剤は単独で用いても
良いし、複数のものを混合して用いても良い。さらに、
窒素、ヘリウム、アルゴン、空気等の低沸点物質を発泡
核として発泡剤に溶解させ使用することもできる。

【０００９】本発明におけるフェノール樹脂発泡体の密
度は、１０ｋｇ／ｍ³以上３００ｋｇ／ｍ³以下であり、
より好ましくは１５ｋｇ／ｍ³以上２００ｋｇ／ｍ³以
下、特に好ましくは２０ｋｇ／ｍ³以上１００ｋｇ／ｍ³
以下である。密度が３００ｋｇ／ｍ³を超えると軽量と
いう特徴が薄らいでくると共に、断熱性が低くなる。密
度が１０ｋｇ／ｍ³未満だと圧縮強度等の機械的強度が
小さくなり、取り扱い時に破損しやすくなる。

【００１０】密度は２０ｃｍ角のフェノール樹脂発泡体
について重量と見掛け容積を測定して求める値であり、
ＪＩＳＫ７２２２に従い測定する。また、本発明に
おけるフェノール樹脂発泡体は、独立気泡率が７０％以
上であり、より好ましくは８０％以上さらに好ましくは
９０％以上特に好ましくは９５％以上である。独立気泡
率が７０％未満であると吸水性が大きくなり、積層した
無機質成形体の一部に亀裂等の欠陥が生じた場合に、そ
の欠陥部分からフェノール樹脂発泡体が吸水して断熱性
が低下する可能性を生じる。

【００１１】本発明における独立気泡率は、次のように
して測定される。すなわち、フェノール樹脂発泡体から
コルクボーラーでくり抜いた直径３５から３６ｍｍの円
筒状試料を、高さ２５ｍｍに切り、空気比較式比重計１
０００型（東京サイエンス社製）の標準使用方法により
試料の実容積（気泡壁容積と独立気泡容積との和）を測
定する。その実容積から、試料重量と樹脂密度とを基に
算出した気泡壁容積を差し引いた値を、試料の外寸から
算出した見掛けの容積で割った値が独立気泡率（％）で
あり、ＡＳＴＭＤ２８５６に従って測定するもので
ある。ここで、フェノール樹脂の密度は１２７０ｋｇ／
ｍ³とする。

【００１２】本発明におけるフェノール樹脂発泡成形体
は、尿素架橋構造を有するフェノール樹脂からなること
が好ましい。フェノール樹脂の構造は、発泡成形体を形
成するフェノール樹脂の熱分解ガスクロマトグラフィー
の熱分解生成物のパターンを示したもの（以下「パイロ
グラム」と言う）によって特定できる（図１参照）。パ
イログラムにおける、尿素架橋由来の成分Ａのフェノー
ル誘導体成分Ｂに対する比Ｃ＝Ａ／Ｂは、フェノール樹
脂発泡成形体の構造を直接的に示すものではないが、元
の高分子の構造を間接的に反映するものである。すなわ
ち、熱分解ガスクロマトグラフィーのパイログラムから
求めた比Ｃは、フェノール樹脂の尿素架橋構造の密度を
反映する指標である。

【００１３】尿素架橋由来成分Ａとは、パイログラムで
保持時間８〜１８分の間に放出される成分で、分子内に
フェニル基とイソシアナート基（−ＮＣＯ）を含む化合
物である。これら成分は、マススペクトル等で同定さ
れ、具体的には例えば図１のピーク７〜１１で、これら
に対応するマススペクトルが各々図２〜６に示すもので
ある。

【００１４】フェノール誘導体成分Ｂとは、フェノー
ル、メチルフェノール、ジメチルフェノールおよびトリ
メチルフェノ−ルである。これらもマススペクトルで同
定され、具体的には、例えば図１のピーク１〜６で、こ
れらに対応するマススペクトルが各々図７〜１２に示す
ものである。本発明におけるフェノール樹脂発泡成形体
のパイログラムにおける比Ｃは、好ましくは０．０３以
上０．３以下であり、より好ましくは０．０３５以上
０．２以下であり、特に好ましくは０．０４以上０．１
５以下である。このようなフェノール樹脂発泡体は、そ
の架橋構造の特異性から、脆性が低くかつ強度が高くな
る。

【００１５】本発明における熱分解ガスクロマトグラフ
ィーのパイログラムの測定は、次のように行った。測定
に用いるフェノール樹脂発泡体サンプルは、カッターナ
イフなどにより削りだした粉末をさらに乳鉢で入念に粉
砕し、一度の測定に０．３〜０．４ｍｇの範囲で試料量
を調整して用いた。熱分解装置は加熱炉型熱分解装置で
あるフロンティアラボ社製ＰＹ２０１０Ｄを用いた。
熱分解温度は６７０℃とした。ガスクロマトグラフィー
の測定はヒューレットパッカード社ＨＰ５８９０Ａ型
で、無極性液相のキャピラリーカラムであるデュラボン
ド（Ｄｕｒａｂｏｎｄ）社製ＤＢ−１（内径０．２５ｍ
ｍ、膜厚０．２５μｍ、長さ３０ｍ）を用いて行った。
キャリアーガスはヘリウムとし、全流量は１００ｃｃ／
ｍｉｎ．、ヘッドプレッシャーは１００ｋＰａ、オーブ
ン温度は、５０℃からスタートし２０℃／ｍｉｎ．のス
ピードで３４０℃まで昇温し１５．５分間保持した。各
成分の検出は水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）で行い、
各ピークの面積値を全検出成分で規格化しそれぞれの成
分比率とした。ただし、ピークの裾が重なる場合には、
ピークの谷間からベースラインに垂線を下ろし、ベース
ラインと垂線に囲まれた範囲をピーク面積とした。本発
明における比Ｃは、尿素由来成分Ａのピーク面積とフェ
ノール樹脂誘導体成分Ｂのピーク面積をもとに求めた。

【００１６】本発明によるフェノール樹脂発泡成形体サ
ンプルのガスクロマトグラムの一例を図１に示す。各成
分の構造は、ガスクロマトグラフィーにより分離した成
分を、質量分析機に導入して得たマススペクトルにより
確認した。マススペクトルは、日本電子ＪＭＳＡＸ−
５０５Ｈにより、電子衝撃イオン化法（ＥＩ法）でイオ
ン化電圧７０ｅＶ、イオン化電流３００ｍＡで測定し
た。

【００１７】本発明における無機質成形体としては、建
築材料として従来用いられている無機材料を主成分とす
る成形体を何れも使用できる。具体的には天然石、煉
瓦、タイル、ガラス成形体、石膏ボード、珪酸カルシウ
ム成形体、軽量気泡コンクリート成形体（ＡＬＣ）等の
他に、軽量コンクリート成形体（ＪＡＳＳ５で規定され
ているもの等）、コンクリート成形体、セメントモルタ
ル成形体、ガラス繊維補強セメント成形体等の水硬性セ
メントの水和物をバインダー成分とする成形体を例示で
きる。

【００１８】ここでいう水硬性セメントとは、水との水
和反応で硬化する化合物であり、ＪＩＳに規定されるポ
ルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、
フライアッシュセメントの他、膨張性セメント、低発熱
セメント、白色ポルトランドセメント、超微粒子セメン
ト、高ビーライト系セメント、超速硬セメント、アルミ
ナセメント、マグネシアセメント等の市販の特殊セメン
ト等がある。

【００１９】これら水硬性セメントの水和物をバインダ
ー成分とする成形体には、骨材や補強材として従来公知
であるもの、例えば砂利、砂、珪石粉、スラグ、無機発
泡中空体（パーライト、シラスバルーン等）、樹脂中空
発泡体、木片、ガラス繊維、パルプ、ビニロン繊維、炭
素繊維等を適宜選択して原料に用いることができる。ま
た、ゴムラテックス、樹脂エマルジョン等の従来公知の
セメント混和用樹脂や、高性能減水剤等の添加剤を用い
ることもできる。ただし、有機質材料の含有率は５０重
量％以下にすることが好ましい。

【００２０】フェノール樹脂発泡成形体への無機質成形
体の積層形態は、図１３（Ａ）に示した如く上面のみに
積層する形態、図１３（Ｂ）に示した如く上下両面に積
層する形態、図１３（Ｃ）に示した如く上面および二側
面に積層する形態（無機質成形体の断面形状はコの字
型）、図１３（Ｄ）に示した如く、下面を除きすべて積
層する形態等の他多くの形態が可能である。積層形態は
複合パネルの用途等に応じて任意に選択できる。積層す
る無機質成形体の厚みは０．５〜１５ｍｍの範囲にする
ことが好ましい。

【００２１】フェノール樹脂発泡成形体に無機質成形体
を積層する方法についても種々の方法が可能である。そ
のうちのいくつかを例示すると、一つはフェノール樹脂
発泡成形体と無機質成形体とを別々に作製し、これらを
接着剤で接合する方法である。もう一つは、予め無機質
成形体を作製しておき、そこにフェノール樹脂発泡成形
体の原料混合物を所定量散布した後、適当な条件下でフ
ェノール樹脂を発泡硬化させると同時に両者を接合する
方法すなわち、発泡硬化接合方法、である。また無機質
成形体が水硬性セメントの水和物をバインダーとする成
形体の場合には、以下のような方法で積層することもで
きる。

【００２２】一つは、予め作製しておいたフェノール樹
脂発泡成形体に無機質成形体の原料混合物をスプレーに
より積層した後、これを硬化させると同時に接合する方
法すなわち、水和硬化接合方法、である。もう一つは、
図１４に示した如く型枠底面に無機質成形体の原料混合
物を所定量注入し拡げた後、その上に予め作製しておい
たフェノール樹脂発泡成形体をのせ、型枠内で固定した
状態で原料混合物を硬化させると同時に両者を接合する
水和硬化接合方法である。

【００２３】なお、予めフェノール樹脂発泡体を作製し
てから接合するにあたっては、その作製方法によっては
合成繊維の不織布や不燃紙等がフェノール樹脂発泡体に
表面材として設けられている場合があるが、そのような
場合無機質成形体との接合は表面材を除去してから行っ
ても良いし除去しないで行っても良い。以上いくつかの
方法を示したが、本発明にかかる積層方法はこれらに限
られるものではない。しかしながら、本発明では、フェ
ノール樹脂発泡体と無機質成形体とが、前記発泡硬化接
合又は前記水和硬化接合されて成る積層複合パネルであ
ることが特に好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に実施例および比較例によって
本発明をさらに詳細に説明する。

【００２５】

【実施例】内寸法２００（縦）×２００（横）×３５
（深さ）ｍｍの型枠内に、密度３０ｋｇ／ｍ³、独立気
泡率９２％で、２００×２００×３０ｍｍのフェノール
樹脂発泡成形体を２００×２００ｍｍの面が型枠の底面
に密着するように設置した。次に、普通ポルトランドセ
メント２５重量部、８号珪砂７５重量部、高性能減水剤
０．５重量部、水３５重量部をモルタルミキサーで均一
に混練して得たセメントモルタルをセメントモルタルの
厚みが５ｍｍ以上になるように（型枠から盛り上がるよ
うに）、型枠内に設置してあるフェノール樹脂発泡成形
体上に流し込んだ。型枠を常温湿空中に放置し、セメン
トモルタルの凝結がある程度進んだ段階で型枠から盛り
上がっているセメントモルタルを削り取り、さらに常温
湿空中に３日間放置してセメントモルタルを硬化させ、
フェノール樹脂発泡成形体の２００×２００ｍｍの面上
に５ｍｍ厚のセメントモルタルが積層されている複合パ
ネルを得た。

【００２６】この複合パネルのセメントモルタル層に、
ダイヤモンドカッターで接合面に対して垂直に、幅２ｍ
ｍで深さ３ｍｍの部分が長さ１６０ｍｍになるような切
れ目を約１ｃｍ間隔で平行に１７本入れて、亀裂の入っ
たモデル試料とした。深さ５ｍｍの切れ目の底部にはフ
ェノール樹脂発泡体が露出していた。このモデル試料に
対して、後述する方法で吸水量を測定した。

【００２７】

【比較例】フェノール樹脂発泡成形体に密度３２ｋｇ／
ｍ³、独立気泡率２４％のものを用いた以外は、実施例
と同様の方法で複合パネルを作製し吸水量を測定した。
実施例と比較例の吸水量を比較したところ、比較例の方
が６．３ｇ吸水量が多かった。なお、吸水量は次のよう
に測定する。ダイヤモンドカッターでセメントモルタル
層に切れ目を入れた複合パネルを温度２０℃、相対湿度
６０％の条件下に恒量になるまで放置する。次に図１５
および図１６の如く、セメントモルタル層に入れた１７
本の切れ目を全て囲むように外寸法１９０×１９０×４
０ｍｍ、内寸法１８０×１８０×４０ｍｍのアクリル樹
脂製の枠（側面のみで上下面はなし）を複合パネル上に
置き、枠とセメントモルタルの接触部分はシリコン系シ
ーリング剤で水が漏れないように接着する。

【００２８】そして枠内に１０００ｇの水を入れ、枠の
上面に水の蒸発を防ぐためのふたを被せ、温度２０℃、
相対湿度６０％の条件下に２４時間放置した後、枠内の
水を回収して重量測定し、以下の式より複合パネルの吸
水量を求める。複合パネルの吸水量（ｇ）＝１０００ｇ−回収した水の
重量（ｇ）

【００２９】

【発明の効果】本発明により、軽量、高表面強度、防火
性、高断熱性であることに加え、積層された無機質成形
体に万が一亀裂等の欠陥が発生しても断熱性が低下しに
くいという特徴を有する建築用外壁材等に好適な複合パ
ネルが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムの例である。縦軸
は相対強度を示す。

【図２】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムの一つの尿素架橋
由来成分構造成分のマススペクトルである。

【図３】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムの一つの尿素架橋
由来成分構造成分のマススペクトルである。

【図４】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムの一つの尿素架橋
由来成分構造成分のマススペクトルである。

【図５】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムの一つの尿素架橋
由来成分構造成分のマススペクトルである。

【図６】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムの一つの尿素架橋
由来成分構造成分のマススペクトルである。

【図７】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムのフェノール成分
のマススペクトルである。

【図８】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムのトリメチルフェ
ノール成分のマススペクトルである。

【図９】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解ガ
スクロマトグラフィーのパイログラムのｏ−メチルフェ
ノール成分のマススペクトルである。

【図１０】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解
ガスクロマトグラフィーのパイログラムのｐ−メチルフ
ェノール成分のマススペクトルである。

【図１１】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解
ガスクロマトグラフィーのパイログラムの２，４−ジメ
チルフェノール成分のマススペクトルである。

【図１２】フェノール樹脂発泡成形体サンプルの熱分解
ガスクロマトグラフィーのパイログラムの２，６−ジメ
チルフェノール成分のマススペクトルである。

【図１３】フェノール樹脂発泡成形体への無機質成形体
の積層形態の例を示すものである。

【図１４】フェノール樹脂発泡体への無機質成形体の積
層方法の一例を示すものである。

【図１５】吸水量の測定法を示す上面図である。

【図１６】吸水量の測定法を示す側面図である。

【符号の説明】

１２…フェノール樹脂発泡成形体１３…無機質成形体１４…無機質成形体の原料混合物１５…型枠下型１６…型枠上型１７…セメントモルタル層に入れた切れ目１８…アクリル樹脂製枠１９…シリコン系シーリング剤２０…水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】嵩密度が１０ｋｇ／ｍ³以上３００ｋｇ
／ｍ³であり、かつ独立気泡率が７０％以上のフェノー
ル樹脂発泡体の少なくとも一面に無機質成形体が積層さ
れていることを特徴とする複合パネル。
【請求項２】フェノール樹脂発泡体が、尿素架橋構造
を有するフェノール樹脂から成ることを特徴とする請求
項１記載の複合パネル。
【請求項３】フェノール樹脂が、フェノール樹脂の熱
分解ガスクロマトグラフィーの熱分解パターンにおい
て、熱分解生成物の尿素架橋由来の成分Ａのフェノール
誘導体成分Ｂに対する比Ｃ＝Ａ／Ｂが０．０３以上０．
３以下である尿素架橋構造を有することを特徴とする請
求項２記載の複合パネル。
【請求項４】フェノール樹脂発泡体の発泡剤が、ハロ
ゲンを含まない炭化水素類であることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれかに記載の複合パネル。
【請求項５】フェノール樹脂発泡体と無機質成形体と
が、発泡硬化接合又は水和硬化接合されて成ることを特
徴とする請求項４記載の複合パネル。