JP2005343764A

JP2005343764A - 断熱材組成物、断熱材、及び断熱材の製造方法

Info

Publication number: JP2005343764A
Application number: JP2004167665A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sasaki; 仁佐々木
Original assignee: HOMEINSUL KK; Nitto Boseki Co Ltd; Nittobo Togan Co Ltd
Current assignee: HOMEINSUL KK; Nitto Boseki Co Ltd; Paramount Glass Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】有害化学物質の吸着性に優れ、且つ難燃性の高い断熱材組成物、断熱材、及び断熱材の製造方法を提供する。
【解決手段】断熱材組成物は、鉱物繊維と、鉱物繊維に分散混合され、灰化したときの灰分が３０〜８０重量％である炭化材と、を備える。炭化材は、籾殻を炭化処理して得られたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として建築用に用いられる断熱材組成物、断熱材、及び断熱材の製造方法に関する。

建築用の断熱材として、主材としてのグラスウールに木炭粒を分散混合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この断熱材では、グラスウールにより断熱を図ると共に、木炭粒によりホルムアルデヒド等の有害化学物質を吸着し、また湿気を吸収することで、居室空間を良好に保つようにしている。
特開平２０００−２５７１７７号公報

ここで、建築用に用いられる断熱材には、高い難燃性が求められる。しかしながら、上記した従来の断熱材では、木炭粒の難燃性が低いため、断熱材としての難燃性が十分ではなかった。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、有害化学物質の吸着性に優れ、且つ難燃性の高い断熱材組成物、断熱材、及び断熱材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る断熱材組成物は、鉱物繊維と、鉱物繊維に分散混合され、灰化したときの灰分が３０〜８０重量％である炭化材と、を備える。

この断熱材組成物は、灰化したときの灰分が３０重量％以上である炭化材が鉱物繊維中に分散混合されるため、難燃性が高い。また、炭化材は灰化したときの灰分が８０重量％以下であるため、有害化学物質の吸着性にも優れている。

ここで、断熱材組成物１００重量％に対し、炭化材が１５重量％以下含まれると好ましい。炭化材が１５重量％よりも多く含まれていると、自重により断熱材組成物が施工空間内で沈降して、断熱性が阻害される傾向にあるからである。

炭化材は、籾殻を炭化処理して得られたものであると好ましい。籾殻を炭化処理して得られたものは、灰化したときの灰分が４０〜５０重量％程度であるため、炭化材として好適である。また、籾殻の炭化材は、鉱物繊維中に分散混合させるために賦形することなくそのまま利用できるため、経済性に優れている。

また本発明に係る断熱材組成物は、鉱物繊維と、籾殻を炭化処理して得られ鉱物繊維に分散混合される炭化材と、を備える。

籾殻を炭化処理して得られた炭化材は、灰化したときの灰分が４０〜５０重量％程度であるため、難燃性が高い。従って、このような炭化材を鉱物繊維中に含む断熱材組成物は、難燃性が高く、且つ有害化学物質の吸着性にも優れている。また、籾殻の炭化材は、鉱物繊維中に分散混合させるために賦形することなくそのまま利用できるため、経済性に優れている。

本発明に係る断熱材は、断熱材組成物を、施工面上或いは施工空間内にブローイングして形成される。このようにして形成された断熱材は、鉱物繊維中に炭化材が分散混合された状態で、施工面上或いは施工空間内に充填されており、難燃性が高く、有害化学物質の吸着性にも優れており、且つ断熱性が高い。

本発明に係る断熱材の製造方法は、上記した断熱材組成物を、施工面上或いは施工空間内にブローイングする。この方法によれば、現場において上記した断熱材組成物を施工面上或いは施工空間内にブローイングにより充填し、難燃性が高く、有害化学物質の吸着性にも優れており、且つ断熱性が高い断熱材を容易に形成することができる。

本発明によれば、有害化学物質の吸着性に優れ、且つ難燃性の高い断熱材組成物、断熱材、及び断熱材の製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る断熱材組成物を用いた断熱材の施工例を示す一部破断斜視図である。図１に示すように、本実施形態において断熱材１０は、例えば壁の軸間（柱２０と間柱２２の間、間柱２２と間柱２２の間）の施工空間に断熱材組成物を充填して形成される。なお、図１においてシージングボード（或いは撥水性グラスウールボード）１４の更に外側には、通気用の胴縁１６を介して外壁材１８が施工されている。

断熱材組成物は、鉱物繊維と、鉱物繊維に分散混合される炭化材と、を備えている。鉱物繊維としては、グラスウール、ロックウールが挙げられる。グラスウールは、密度が３３〜３７ｋｇ／ｍ^３であると好ましい。またロックウールは、密度が６０〜７０ｋｇ／ｍ^３であると好ましい。

炭化材は、灰化したときの灰分が３０〜８０重量％である。すなわち、灰化したときに灰分となる成分を３０〜８０重量％含んでいる。ここで灰分とは、空気中において８００℃以上で焼成した後の灼熱残分をいう。灰分としては、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）や酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、その他金属酸化物が挙げられる。

このような炭化材としては、籾殻を炭化処理して得られたものであると好ましい。籾殻を炭化処理して得られたものは、灰化したときの灰分が４０〜５０重量％程度であるため、本実施形態における炭化材として好適である。また籾殻の炭化材は、長さが約６ｍｍ、幅が約２〜３ｍｍで湾曲した薄片であり、嵩が略同一であるグラスウールやロックウール等の鉱物繊維に均一に分散混合させるのに極めて好適である。このように籾殻の炭化材は、鉱物繊維中に分散混合させるために賦形することなくそのまま利用できるため、経済性に優れている。なお、籾殻を炭化処理して得られる炭化材は、籾殻薫炭であってもよい。また、籾殻としては、特に米の籾殻が好ましい。米の籾殻の炭化材では、灰化したときの灰分のうち９０重量％以上が二酸化珪素（ＳｉＯ_２）であり、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）が１．９重量％であり、以下微量の金属酸化物が含まれる。二酸化珪素は、炭化によりセラミックス多孔体になり、脱臭炭以上に広い表面積を持つ。従って、珪素分を多く含む米の籾殻の炭化材は、脱臭・吸着等の機能が高く好ましい。

その他炭化材としては、竹炭を用いることができる。竹炭の灰化したときの灰分は、例えばモウソウ炭で３０重量％程度である、チシマ笹炭で５０重量％程度である、マ竹炭で４０重量％程度である。

上記したように本実施形態における炭化材は、灰化したときの灰分が３０〜８０重量％であるため、灰化したときの灰分が１〜３重量％である木炭（例えば、備長炭、ナラ炭、ウバメガシ炭、クリ炭）などの炭化材と比べて灰化したときの灰分が十分に大きい。従って、難燃性に優れている。また、灰化したときの灰分が８０重量％以下であるため、有害化学物質の吸着性にも優れている。

なお、籾殻や竹などの炭化は、無酸素環境下において約４００〜６００℃の温度で焼成により行うと好ましい。このようにすれば、微細孔が無数に形成された吸着性能に優れた炭化材を容易に得ることができる。また竹炭は、粒度が小さいため鉱物繊維中を沈降し易い傾向にある。従って、竹炭を使用する場合はバインダ等を使って籾殻炭程度の大きさに賦形すると好ましい。

本実施形態において炭化材は、断熱材組成物１００重量％に対し１５重量％以下含まれると好ましい。炭化材が１５重量％よりも多く含まれていると、自重により断熱材組成物が施工空間内で沈降して、断熱性が阻害される傾向にあるからである。なお、炭化材の含有割合は１〜１０重量％であるとより好ましく、２〜８重量％であると更に好ましい。

次に、上記した断熱材組成物を利用した施工方法について説明する。

断熱施工される壁体は、図１に示すように、通常、柱２０及び間柱２２の垂直材と、図示しない土台、横胴縁、胴差し、及び桁の水平材とから構成され、壁体内にはこれらで仕切られた縦長矩形の施工空間が複数形成されている。

まず、図１に示すように、柱２０及び間柱２２の内表面側を施工用ネット２６で覆う。施工用ネット２６は、タッカー等により留められる。この施工用ネット２６のメッシュは、例えば１ｍｍ×１ｍｍ程度であると好ましい。これにより、断熱材組成物を充填する空間が施工用ネット２６により覆われる。

次に、断熱材組成物をブローイングするための吹き込み穴を、施工用ネット２６に開ける。次に、図２に示す吹き込み装置５０を使用して、施工用ネット２６で囲まれた施工空間内に、吹き込み穴を通して断熱材組成物をブローイングにより充填する。吹き込み装置５０は、解繊機５２と、調整機５４と、ブロア５６と、発電機５８と、原動機６０と、を備えている。

解繊機５２は、攪拌翼６２により断熱材組成物を解きほぐす。この解繊機５２は、断熱材組成物を受けるホッパー６４を有している。ホッパー６４内には、軸に固定されたプロペラ翼６６が設けられており、このプロペラ翼６６によりホッパー６４内の断熱材組成物を解繊する。調整機５４は、吹き込み用のホース６８に供給する断熱材組成物の量を、回転翼７０の回転により調整する。ブロア５６は、解きほぐされた断熱材組成物をホース６８を通して空気搬送する。発電機５８は、原動機６０を利用してこれらの装置を駆動するための電気エネルギーを生成する。この吹き込み装置５０は、リモートコントロールスイッチ７２により遠隔操作できるようになっている。

ブローイングにおいては、まず断熱材組成物を構成する鉱物繊維（ここでは、グラスウールについて説明する）を、解繊機５２のホッパー６４に投入し、同時に炭化材（ここでは、籾殻炭について説明する）を投入する。投入量は、例えばグラスウール１００重量％に対して籾殻炭を６重量％とする。解繊機５２内では、グラスウールの解きほぐしと籾殻炭の混合とが同時に行われ、ほぼ均一な混合物が得られる。この混合物を、ホース６８を通してブロア５６により空気搬送して、吹き込み穴から施工空間内に充填する。このとき、搬送空気は施工用ネット２６のメッシュ隙間から排気されるが、断熱材組成物がこのメッシュ隙間から抜け出ることはない。

施工空間内を隙間なく断熱材組成物で充填し、充填密度が例えば３５±５ｋｇ／ｍ^３になった時点で、リモートコントロールスイッチ７２により吹き込み装置５０の駆動を停止し、ホース６８先端を吹き込み穴から抜き出す。他の区画の施工空間内も同様にして断熱材組成物を充填し、全ての施工空間に断熱材組成物が充填されて断熱材が形成された後、内側から防湿気密シート２８と石膏ボード等の下地材１２を取り付ける。これによって、各施工空間は剛性の高い建材で全面が囲まれ、通常の居住地域で受ける振動（車の往来等）では、充填された断熱材組成物が沈降することはない。また、籾殻炭は外形が比較的大きいため、沈降することなくグラスウール中に均一に分散混合される。

このように形成した断熱材では、充填厚みを１００ｍｍとすると施工面積１ｍ^３当たり８５ｍｇ以上のホルムアルデヒドを吸着する能力を持ち、しかも吸湿性にも優れている。このように有害化学物質の吸着性及び吸湿性に優れているため、外国製の鉱物繊維や内装材、壁材等を使用したときに出るホルムアルデヒドやＶＯＣ（volatile organic compounds）、及び湿気を吸着するのに効果的である。

なお、上記実施形態では壁を断熱する施工例について説明したが、床を断熱するときも同様に行うことができる。一方、天井を断熱するときには、施工用ネットを使用することなく、図３に示すように天井板８０を防湿気密シート８２で覆い、その上に吹き込み装置５０を用いて自然堆積により断熱材組成物を敷き詰め、断熱材８４を形成する。この場合、断熱組成物の施工密度は、例えば１８ｋｇ／ｍ^３程度とすると好ましい。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る断熱材組成物は、灰化したときの灰分が３０重量％以上である炭化材が鉱物繊維中に分散混合されるため、難燃性が高い。また、炭化材は灰化したときの灰分が８０重量％以下であるため、有害化学物質の吸着性にも優れている。また吸湿性にも優れている。

図４は、炭化材の不燃性試験とホルムアルデヒド吸着性試験の結果を示す図である。不燃性試験は、ＪＩＳＡ９５２３の耐着火性試験に準拠して行った。ホルムアルデヒド吸着性試験は、５リットルのテドラーバックに炭化材１ｇを入れ、次に２０ｐｐｍ前後のホルムアルデヒドガスを４リットル注入し、封止する。このテドラーバックを２８℃の恒温器に２４時間放置した後、検知管でテドラーバック内のホルムアルデヒド濃度を測定した。ホルムアルデヒド吸着性試験の判定基準は、０．０５ｐｐｍ未満を○とし、０．０５〜２．０ｐｐｍを△とし、２．０ｐｐｍ超過を×とした。

図４に示すように、灰化したときの灰分（ここでは、二酸化珪素）が３０重量％以上である炭化材は、着火が認められず、不燃性に優れていることが分かる。また、灰化したときの灰分が８０重量％以下である炭化材は、ホルムアルデヒド濃度が０．０５ｐｐｍ未満であり、有害化学物質の吸着性に優れていることが分かる。

また図５は、籾殻炭と備長炭のホルムアルデヒド吸着性試験の結果を示す図である。このホルムアルデヒド吸着性試験では、米の籾殻炭及び備長炭を用いて、一定濃度のホルムアルデヒドに対する吸着性を時間を追って測定した。この試験では、検査試料を均一にするために、１ｍｍの篩を通した後、６０℃で２時間乾燥させたものを検査試料とした。これら検査試料を５リットルのテドラーバックにそれぞれ１ｇ入れ、その後２３ｐｐｍのホルムアルデヒドガスを４リットル注入した。このテドラーバックを２８℃の恒温器に入れ、一定時間ごと（今回は、０時間、１時間、４時間、２４時間後の４点）に検知管を使用してホルムアルデヒド濃度を測定し、濃度変化を記録した。なお、比較としてテドラーバックに検査試料を入れない空試験も行った。図５に示すように、籾殻炭は備長炭よりも吸着性に優れていることが分かる。

その他、籾殻炭は、アンモニアや酢酸、アセトアルデヒド等の化学物質の吸着性に優れていることも確認されている。

特に本実施形態に係る断熱材組成物は、断熱材組成物１００重量％に対し、炭化材が１５重量％以下含まれるようにすれば、自重により断熱材組成物が施工空間内で沈降するおそれがなく、断熱性が高くなる。

また炭化材は、籾殻を炭化処理して得られたものであるとすれば、灰化したときの灰分が４０〜５０重量％程度であるため、炭化材として好適である。また、籾殻の炭化材は、鉱物繊維中に分散混合させるために賦形することなくそのまま利用できるため、経済性に優れている。

また本実施形態に係る断熱材は、上記した断熱材組成物を、施工面上或いは施工空間内にブローイングして形成されるため、鉱物繊維中に炭化材が分散混合された状態で、施工面上或いは施工空間内に充填されており、難燃性が高く、有害化学物質の吸着性にも優れており、且つ断熱性が高い。

また本実施形態に係る断熱材の製造方法は、上記した断熱材組成物を、現場において施工面上或いは施工空間内にブローイングし、施工面上或いは施工空間内に充填して容易に断熱材を施工することができる。このように施工された断熱材は、難燃性が高く、有害化学物質の吸着性及び吸湿性にも優れており、且つ断熱性が高い。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、炭化材として、籾殻炭と竹炭を混合して使用してもよい。

本実施形態に係る断熱材組成物を用いた断熱材の施工例を示す一部破断斜視図である。吹き込み装置の構成を示す図である。天井への断熱材組成物の施工例を示す図である。炭化材の不燃性試験とホルムアルデヒド吸着性試験の結果を示す図である。籾殻炭と備長炭のホルムアルデヒド吸着性試験の結果を示す図である。

符号の説明

１０，８４…断熱材、１２…下地材、１４…シージングボード（或いは撥水性グラスウールボード）、１６…胴縁、１８…外壁材、２０…柱、２２…間柱、２８…防湿気密シート、２６…施工用ネット、５０…吹き込み装置、５２…解繊機、５４…調整機、５６…ブロア、５８…発電機、６０…原動機、７２…リモートスイッチ、６４…ホッパー、６８…ホース、８０…天井板、８２…防湿気密シート。

Claims

鉱物繊維と、
前記鉱物繊維に分散混合され、灰化したときの灰分が３０〜８０重量％である炭化材と、
を備える断熱材組成物。
当該断熱材組成物１００重量％に対し、前記炭化材が１５重量％以下含まれる請求項１に記載の断熱材組成物。
前記炭化材は、籾殻を炭化処理して得られたものである請求項１又は２に記載の断熱材組成物。
鉱物繊維と、
前記鉱物繊維に分散混合され、籾殻を炭化処理して得られる炭化材と、
を備える断熱材組成物。
請求項１〜４のいずれかに記載の断熱材組成物を、施工面上或いは施工空間内にブローイングして形成された断熱材。
請求項１〜４のいずれかに記載の断熱材組成物を、施工面上或いは施工空間内にブローイングする断熱材の製造方法。