JP2005188714A - 断熱パネル - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で断熱性に優れしかも高い強度を保持することができ、使用済みとなった断熱パネルのリサイクルが容易に可能な断熱パネルを提供する。
【解決手段】金型成形した発泡スチロール２の内部に真空断熱材３が配置され、発泡スチロール２の外側面に形成されたスキン層２ａに接着剤６により側板５，５を固定して断熱パネル７とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、断熱パネルに関し、特に軽量で断熱性に優れしかも高い強度を保持することができ、使用済みになった断熱パネルのリサイクルが容易に行えるようにした断熱パネルに関するものである。

図９は保冷車の荷物室等を形成するのに用いられている従来の断熱パネルの一例を示したもので、従来の断熱パネルａは、アルミ板等の２枚の側板ｂ，ｂの間に、ウレタン、ポリスチレン、フェノール樹脂等からなる断熱材ｃをエポキシ樹脂等の接着剤ｄで接着したサンドイッチパネルとしている。

保冷車の荷物室（保温室）を構成する断熱パネルａは、断熱性能と同時に曲げ強度特性及び衝撃強度特性を有している必要があるが、前記ウレタン、ポリスチレン、フェノール樹脂等の断熱材ｃは断熱性に優れていることから保冷に適しており、更に前記したようにウレタン、ポリスチレン、フェノール樹脂等からなる断熱材ｃにエポキシ樹脂による接着剤ｄで側板ｂ，ｂに接着していることから高い接着強度が得られ、よって上記サンドイッチパネルは所要の曲げ強度特性及び衝撃強度特性も有する。

更に、この種の断熱パネルにおいて断熱性能を更に高めるために、硬質ウレタンフォーム等から成る断熱材内に真空断熱材を埋め込んで芯材を形成し、前記芯材の両面に外板及び内板をそれぞれ取り付けてパネル材として形成した荷箱用断熱パネルがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１４２４５号公報

前記断熱パネルを用いた保冷車等が使用済みになった際には、環境保全、材料の有効利用の面等から断熱パネルをリサイクルすることが求められる。しかし、図９に示された断熱パネルａ或いは特許文献１に示される断熱パネルは、ウレタン、ポリスチレン、フェノール樹脂等の断熱材ｃを用いているために、使用済みになっても断熱材ｃを溶解法等によって再生することができない。従って、使用済みとなった前記断熱パネルａは、図１０に示す如く両側の側板ｂ，ｂを引き剥がすように解体した後、アルミ板等の側板ｂ，ｂは原料として回収するが、側板ｂ，ｂから除去したウレタン、ポリスチレン、フェノール樹脂等の断熱材ｃは材料としてリサイクルすることは行われていない。

上記ウレタン、ポリスチレン、フェノール樹脂等の断熱材ｃは、埋立て用等に用いるには不向きであり、このため通常では焼却処理して一部で熱回収を行っているが、燃焼させた場合には有害ガスを発生したり、火炉を傷めるといった問題がある。

更に、前記したように使用済みの断熱パネルａを解体して側板ｂ，ｂと断熱材ｃを分離する際に、側板ｂ，ｂと断熱材ｃはエポキシ樹脂の接着剤ｄによって高い接着強度で接着されているために、分解する作業が非常に大変で手数と時間が掛る問題がある。

本発明は、上記実情に鑑み、軽量で断熱性に優れしかも高い強度を保持することができ、使用済みとなった断熱パネルのリサイクルが容易に可能な断熱パネルを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、金型成形した発泡スチロールの内部に真空断熱材が配置され、前記発泡スチロールの外側面に形成されたスキン層に接着剤により側板を固定したことを特徴とする断熱パネル、に係るものである。

請求項２に記載の発明は、前記真空断熱材の周囲に発泡スチロールによる柱状強度部が形成されるように発泡スチロールの内部に真空断熱材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の断熱パネル、に係るものである。

請求項３に記載の発明は、前記真空断熱材を包囲する発泡スチロールの厚さが少なくとも２５ミリメートル以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱パネル、に係るものである。

請求項４に記載の発明は、前記接着剤が弾性ウレタン接着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の断熱パネル、に係るものである。

請求項５に記載の発明は、保冷車用保温壁に用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の断熱パネル、に係るものである。

本発明の断熱パネルによれば、金型成形した発泡スチロールの内部に真空断熱材が配置され、前記発泡スチロールの外側面に形成されたスキン層に接着剤により側板を固定した構成としたので、発泡スチロールの内部に配置した真空断熱材によって断熱パネルの断熱性能が著しく高められる効果がある。

また、金型成形した発泡スチロールに有する平坦面のスキン層に側板を接着剤により接着したので、発泡スチロールの弱点であった接着強度を大幅に高めて断熱パネルの曲げ強度を効果的に高められる効果がある。

真空断熱材の周囲に発泡スチロールによる柱状強度部が形成されるように発泡スチロールに真空断熱材を配置したので、柱状強度部により断熱パネルの曲げ強度を更に向上できる効果がある。

真空断熱材を包囲する発泡スチロールの厚さを少なくとも２５ミリメートル以上としたので、断熱材に対して局部的に荷重が作用しても発泡スチロールが変形するのを防止できる効果がある。

発泡スチロールの平坦面を成すスキン層に弾性ウレタン接着剤を用いて側板を固定したので、弾性ウレタン接着剤による接着は断熱パネルの廃棄時に側板と発泡スチロールとを剥離するための作業が比較的容易にできる効果がある。

保冷車の保温壁等に用いた断熱パネルが使用済みになった場合にも、解体した後の発泡スチロールはリモネンと接触させることにより溶解することができ、従って、この溶解液からリモネンを除去してスチレンを回収し、スチレンを原料として再利用することができ、更に解体によって取り出した真空断熱材はそのまま再利用できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の断熱パネルを構成する断熱体１を示しており、図１は断熱体１の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図、図３は断熱体１の一部を表わす部分切断側面図である。断熱体１は、金型成形した発泡スチロール２（ポリスチレンフォーム）の内部に所要数の真空断熱材３を、該真空断熱材３の平面が発泡スチロール２の平面と平行になるように配置した構成を有する。図１では発泡スチロール２の内部に矩形の真空断熱材３を４枚配置した場合を示しているが、真空断熱材３の配置数は任意に選定できる。

このとき、矩形の真空断熱材３の四辺の外側には、発泡スチロール２による柱状強度部４が形成されるように真空断熱材３を配置して断熱体１の曲げ強度を高めた構造としている。

また、前記真空断熱材３を包囲する発泡スチロール２の厚さを少なくとも２５ミリメートル以上とすることにより、前記発泡スチロール２に局部的な加圧力が掛っても変形を防止できるようにしている。

前記発泡スチロール２には例えば［表１］に示すような特性値を備えたものを用いることができる。
［表１］
項 目 単 位 値
密 度 Ｋｇ／ｍ^３ ２０〜４０
強 度 ＭＰａ ０．１５〜０．５
圧縮弾性率 ＭＰａ ５〜１５
曲げ強度 ＭＰａ ０．３〜０．８
曲げ弾性率 ＭＰａ １５〜４０
熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ０．０３以下

前記したように構成した断熱体１の両外側面に、図４に示す如く断熱体１を挟むようにアルミ板等の側板５，５を配置し、該側板５，５を発泡スチロール２のスキン層２ａに接着剤６により固定することによりサンドイッチパネルとした図５の断熱パネル７を構成する。

前記金型成形した発泡スチロール２は、図３にその断面構造を示すように金型との境界面に密度が高くなった平滑面からなるスキン層２ａが形成されているので、このスキン層２ａに接着剤６により前記側板５，５を接着する。

前記発泡スチロール２のスキン層２ａを側板５，５に接着する接着剤６には所要の弾性を備えた弾性ウレタン接着剤６ａを用いることが好ましい。

保冷車の断熱パネル等に発泡スチロールを用いることは従来より種々試みられてきた。しかし、従来では、予め大型に成形した発泡スチロール成形体から図６の如く所要の大きさに切り出した切断発泡スチロール２’を用いるようにしていた。従って、従来の切断発泡スチロール２’には金型境界面のスキン層がなく、切断した面が凹凸形状を有しているために、この凹凸面に接着剤を塗って接着しても切断発泡スチロール２’を強い強度で側板に接着することはできず、よってサンドイッチパネルに充分な曲げ強度を保持させることができないと考えられ、このために発泡スチロールを断熱パネルに用いることは実用化されなかった。

これに対し、本発明では、前記したように金型成形によって製造した発泡スチロール２を用いて、該発泡スチロール２の平坦面を成すスキン層２ａに接着剤６で側板５，５を接着したことにより、発泡スチロール２と側板５，５との接着強度を大幅に高めることができ、よってサンドイッチパネルの曲げ強度を高く維持することができる。

図７は、図１の断熱体１を用いて図５のように構成した断熱パネル７により保冷車８の保温壁９を構成した場合の一例を示している。

保冷車８の保温壁９には搭載する荷物による衝撃荷重及び保温壁９内面に取付られる荷物拘束のためのラッシングレールにかかる荷重が作用するため、保冷車８の保温壁９に用いられる断熱パネル７はこれらの荷重によって変形しない強度を備える必要がある。

通常の保冷車８の保温壁９では、通常１０００ｋｇｆの荷重に耐えられる曲げ強度を有するよう設計されている。従って、この曲げ強度を保持するための一例として、図１に示す如く、縦Ａ＝１０９０ｍｍ、横Ｂ＝４７０ｍｍの大きさの４個の真空断熱材３を用いて、発泡スチロール２により縦Ｌ１＝３０００ｍｍ、横Ｌ２＝１５００ｍｍ、厚さＬ３＝１００ｍｍの断熱体１を構成する場合の柱状強度部４（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の寸法を下記［表２］に示した。
［表２］
部 位 寸 法（ｍｍ） 備 考
Ａ １０９０ 真空断熱材寸法
Ｂ ４７０ 真空断熱材寸法
Ｃ １００〜１２０ パネル端部
Ｄ ６０〜１００ パネル中央部
Ｅ ３８ パネル端部
Ｆ ７４ パネル中央部
Ｇ ３５ 表面／真空断熱材間

尚、図１の断熱体１は、発泡スチロール２の平面の面積に対して真空断熱材３の面積が面積比で４５％になるように構成した場合を示している。

また、発泡スチロール２に局部的な加圧力が作用した際に発泡スチロール２が変形するのを防止するために、前記真空断熱材３を包囲する発泡スチロール２の厚さ、特に断熱体１の平面に対して鉛直方向で真空断熱材３の表裏に位置する発泡スチロール２の厚さＧを、少なくとも２５ミリメートル以上とした。

前記した如く、真空断熱材３の矩形の四辺の外側に発泡スチロール２による柱状強度部４を形成すること、及び、真空断熱材３を包囲する発泡スチロール２の厚さ、特に断熱体１の平面に対して鉛直方向で真空断熱材３の表裏に位置する発泡スチロール２の厚さＧを少なくとも２５ミリメートル以上とすることは、発泡スチロール２の使用による断熱パネル７の強度を保持する上で重要である。

尚、本発明の断熱パネルは次のようにして製造することができる。まず、真空断熱材の外周四辺に予め形成しておいた位置決め用の発泡スチロール成形体を取り付けて真空断熱材を金型の内部に位置決め配置した後、金型を閉じて金型内部における真空断熱材外部の空間に発泡スチロール原料を充填し、続いて加水して発泡スチロール原料を膨張させることにより内部に真空断熱材が配置され外面にスキン層を有する断熱体を形成する。続いて、金型を開いて図１〜図３に示す断熱体１を金型から取り出した後、断熱体１の発泡スチロール２外側面に形成されたスキン層２ａに、図４に示す如く弾性ウレタン接着剤６ａによる接着剤６を用いて側板５，５を固定することにより図５の断熱パネル７が製造される。

次に、上記した実施の形態の作用を説明する。

図５に示した本発明の断熱パネル７によれば、側板５，５により挾持された発泡スチロール２の内部に真空断熱材３が配置された構造を有するので、真空断熱材３によって断熱パネル７の断熱性能を著しく高めることができる。

即ち、図９に示す断熱材ｃに側板ｂ，ｂを固定した従来の断熱パネルａと、図５に示す発泡スチロール２の内部に真空断熱材３を配置してその発泡スチロール２の外面に側板５，５を固定した本発明の断熱パネル７とを同一寸法で製作してその断熱性能を比較した。本発明の断熱パネル７は平面の面積に対して面積比で４５％になるように真空断熱材３を配置した。その結果、本願発明の断熱パネル７は、４５％の面積比で真空断熱材３を配置した場合でも、従来の断熱パネルａに対して１０倍前後という著しく高い断熱性能を発揮できることが判明した。

また、発泡スチロール２のスキン層２ａに対して側板５，５を接着剤６で接着したので、側板５，５に対する発泡スチロール２の接着面積が増大することによって発泡スチロール２の弱点であった発泡スチロール２と側板５，５の接着強度を大幅に高めることができた。このように発泡スチロール２と側板５，５の接着強度が高められたことにより、発泡スチロール２が有する曲げ強度特性（一般に３０〜６０Ｎ／ｃｍ²）を利用して、更に側板５，５との相乗作用によって、断熱パネル７の曲げ強度を大幅に高めることができる。

更に、真空断熱材３の周囲に発泡スチロール２による柱状強度部４が形成されるように発泡スチロール２に真空断熱材３を配置したので、柱状強度部４により断熱パネル７の曲げ強度を更に高めることができる。

又、真空断熱材３を包囲する発泡スチロール２の厚さ、特に断熱体１の平面に対して鉛直方向で真空断熱材３の表裏に位置する発泡スチロール２の厚さＧを少なくとも２５ミリメートル以上としたので、断熱体１が局部的に加圧されても発泡スチロール２が変形するのを防止することができる。

更に、接着剤６に弾性ウレタン接着剤６ａを使用したことにより、断熱体１に局部的な加圧力が作用した際には弾性ウレタン接着剤６ａが変形し、これによって接着剤６と発泡スチロール２との接着性が低下する問題を防止できる。

従って、上記した本発明の断熱パネル７によれば、発泡スチロール２の内部に真空断熱材３を配置することによって断熱性能を著しく高めることができ、同時に曲げ強度特性及び衝撃強度特性を向上させることができる。

従って、前記断熱パネル７は図７に示すように保冷車８の保温壁９等に好適に利用することができ、且つ著しく高い断熱性能を発揮できることにより、保温壁９の厚みを薄く構成して保温室の荷物積載空間を大きく取ることができる。

図７に示したように保冷車８等に利用された断熱パネル７が使用済みになった場合には、次のようにしてリサイクルすることができる。

使用済みの断熱パネル７は、両側の側板５，５を引き剥がすようにして解体する。このとき、前記弾性ウレタン接着剤６ａによる接着は従来の図９に示したエポキシ樹脂の接着剤ｄによる接着と比較して剥離が比較的容易であり、従ってアルミ板等の側板５，５と、真空断熱材３と、発泡スチロール２とを効率良く分離して回収することができる。

回収した発泡スチロール２は、図８に示す容器１０に入れ、リモネン１１と接触させることによって溶解させる。リモネン１１はスチロールと良く似た分子構造を有しており非常に親和性が高く発泡スチロール２を非常に良く溶解する。厚さ５ｃｍ程度の発泡スチロール２が数分で溶解できる。夏ミカン、伊予柑等のみかんの皮を乾燥し、そこから抽出したオレンジ油の主成分はα−リモネンであり、このようにして得られたリモネン１１を発泡スチロール２の溶解に用いることができる。又、発泡スチロール２の溶解にはリモネン１１の他に前記オレンジ油をそのまま用いてもよい。

上記した如く、発泡スチロール２はリモネン１１によって容易に分解液化するので、使用済みになった発泡スチロール２をリモネン１１によって溶解し、その溶解液からリモネン１１を除去するとスチレンを回収することができ、スチレンは原料として再利用できる。

また、回収した真空断熱材３はそのまま再利用することもできる。

なお、本発明の断熱パネルは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、断熱パネルの形状は種々変更し得ること、保冷車以外の自動車の壁面やその他の場所の断熱にも適用できること、接着剤には弾性ウレタン接着剤以外のものも使用可能であるが、弾性を有する接着剤が好ましいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の断熱パネルを構成する断熱体の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。 断熱体の一部を表わす部分切断側面図である。 断熱体に側板を接着する状態を示す断面図である。 本発明の断熱パネルの一例の一部を表わす部分切断側面図である。 従来利用が考えられた発泡スチロールの一部を表わす部分切断側面図である。 保温壁に本発明の断熱パネルを適用した保冷車の側面図である。 発泡スチロールをリモネンで溶解している状態を示す説明図である。 従来の断熱パネルの一部を表わす側面図である。 従来の断熱パネルを解体している状態を示す側面図である。

符号の説明

２ 発泡スチロール
２ａ スキン層
３ 真空断熱材
４ 柱状強度部
５ 側板
６ 接着剤
６ａ 弾性ウレタン接着剤
７ 断熱パネル
８ 保冷車
９ 保温壁

Claims (5)

1. 金型成形した発泡スチロールの内部に真空断熱材が配置され、前記発泡スチロールの外側面に形成されたスキン層に接着剤により側板を固定したことを特徴とする断熱パネル。
2. 前記真空断熱材の周囲に発泡スチロールによる柱状強度部が形成されるように発泡スチロールの内部に真空断熱材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の断熱パネル。
3. 前記真空断熱材を包囲する発泡スチロールの厚さが少なくとも２５ミリメートル以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱パネル。
4. 前記接着剤が弾性ウレタン接着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の断熱パネル。
5. 保冷車用保温壁に用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の断熱パネル。

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