JP5451942B2 - 複合断熱パネル - Google Patents

Description

本発明は、建築分野に関し、詳細には、断熱パネルに関する。

断熱パネルは、建築物に断熱性を付与するために建築物の内部に用いられる材料であって、発泡スチレンフォーム、発泡ウレタンフォームなどのような発泡性合成樹脂材質によって形成されるパネルを意味する。

図１は、従来の断熱パネル２０が設けられた建築物の断面図を示したものである。

図示のように、壁体１０の内側面に断熱パネル２０が設けられ、その断熱パネル２０の内側面にタイルのような仕上げ材３０が設けられる。

しかし、このような従来の断熱パネルおよび設置構造は、次のような問題を抱えていた。

第一、壁体１０に対して断熱パネル２０の設置および仕上げ材３０の設置という二重作業が必要であるため、作業にかかる手間と費用が過度になるという点である。

第二、断熱パネル２０および仕上げ材３０の二重構造を採っているため、その厚さを減らすのに限界があり、建築物の内部空間が狭くなるという点である。

第三、このような二重構造によって密な断熱構造が形成されにくいため、冬期において室内外の気温差による結露現象が発生しやすいという点である。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、断熱作業にかかる手間と費用を低減し、断熱構造の厚さを減らして建築物の内部空間を拡大することができ、冬期における結露現象の発生を防止できるようにする複合断熱パネルを提示することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、発泡性合成樹脂材質によって形成された断熱材（１１０）と、合成樹脂材質によって形成され、幅方向に複数の中空部（１２１）が形成されるとともに、前記断熱材（１１０）の表面に接着された中空板（１２０）と、ポリマーセメントモルタル材質によって前記中空板（１２０）の表面に形成されたモルタル層（１３０）とを含む複合断熱パネル（１００）を提示する。

前記断熱材（１１０）および中空板（１２０）は、ウレタン材質の接着剤によって接着されていることが好ましい。

前記モルタル層（１３０）を形成する前記ポリマーセメントモルタルは、速硬性セメント１２−２０重量％と、普通セメント１０−３０重量％と、珪砂（６０−１００メッシュ）３０−５０重量％と、硫酸ナトリウム５−１０重量％と、スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョン１５−２５重量％と、ステアリン酸塩４−８重量％と、添加剤０．０１−１０重量％とを含むことが好ましい。

前記添加剤は、増粘剤、消泡剤、分散剤、接着剤および防腐剤からなる群より選択される１種以上であることが好ましい。

前記添加剤は、前記ポリマーセメントモルタルの総重量に対して、メチルセルロース系増粘剤０．１−３重量％、シリコーン系消泡剤０．０２−２重量％、およびメラミン−スルホネート系ホルムアルデヒド縮合物分散剤０．１−５重量％を含むことが好ましい。

本発明は、断熱作業にかかる手間と費用を低減し、断熱構造の厚さを減らして建築物の内部空間を拡大することができ、冬期における結露現象の発生を防止できるようにする複合断熱パネルを提示する。

従来の断熱パネルが設けられた建築物の断面図である。 本発明の一実施例を示したものであって、複合断熱パネルの断面図である。 本発明の一実施例を示したものであって、複合断熱パネルの使用状態図である。 本発明の一実施例を示したものであって、エトリンガイトの写真である。 本発明の一実施例を示したものであって、速硬性ポリマーセメントモルタル組成物の毛細管気孔浸透防止機能を模式的に示した模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。

図２、図３に示されているように、本発明にかかる複合断熱パネル１００は、基本的に、発泡性合成樹脂材質によって形成された断熱材１１０と、合成樹脂材質によって形成され、幅方向に複数の中空部１２１が形成されるとともに、断熱材１１０の表面に接着された中空板１２０と、ポリマーセメントモルタル材質によって中空板１２０の表面に形成されたモルタル層１３０とを含んで構成される。

ここで、断熱材１１０は、発泡スチレンフォーム、発泡ウレタンフォームなどのような発泡性合成樹脂材質によって形成され、中空板１２０は、ポリプロピレンのような合成樹脂材質によって形成され、中空部１２１は、結露防止、断熱、防音のための空気層を形成する。

モルタル層１３０を形成する材質であるポリマーセメントは、結合材であるセメントの一部をポリマー混和剤（ポリマーラテックス、ディスパージョン、再乳化型ポリマー粉末、水溶性ポリマー、液状樹脂、モノマーなど）に代替した材料であって、強度はもちろん、接着性、水密性などに極めて優れていることが知られている。

本発明は、断熱材１１０の表面に中空板１２０を接着し、その表面に前述したポリマーセメント材質によるモルタルによってモルタル層１３０を形成することにより、断熱パネル自体が仕上げ材を兼ねるようにしたものである。

これは、次のような効果がある。

第一、壁体１０に対して複合断熱パネル１００を設けることだけで、従来の断熱パネル２０の設置および仕上げ材３０の設置という二重作業と同じ結果を得るようにし、作業にかかる手間と費用を低減することができる。

第二、ポリマーセメントモルタルは、１〜２ｍｍ程度に薄く塗布しても、従来の仕上げ材が有する性能以上を十分に発揮できるため、従来の断熱パネル２０および仕上げ材３０の二重構造に比べて、断熱構造の厚さを画期的に減らすことができ、結果的に建築物の内部空間を拡大することができる。

第三、表面のモルタル層１３０を形成するポリマーセメントは、基本的に接着性、水密性に優れた材料であり、本発明にかかるパネルは、断熱材１１０、中空板１２０およびモルタル層１３０が一体に形成された状態として提供されて壁面に設けられるため、密な断熱構造を形成することができ、冬期における結露現象の発生を防止することができる。

断熱材１１０および中空板１２０は、多様な材質の接着剤によって接着できるが、接着剤としてウレタン材質の接着剤を適用する場合、付着に伴う変形および環境汚染を最小化することができるという利点が追加される。

以下、モルタル層１３０を形成するポリマーセメントモルタルの具体的な実施例について説明する。

前記ポリマーセメントモルタルは、速硬性セメント１２−２０重量％と、普通セメント１０−３０重量％と、珪砂（６０−１００メッシュ）３０−５０重量％と、硫酸ナトリウム５−１０重量％と、スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョン１５−２５重量％と、ステアリン酸塩４−８重量％と、添加剤０．０１−１０重量％とを含む構成を採ることが好ましい。

ポリマーセメントモルタルを表面仕上げ材として使用するにあたって最も問題となり得る点は、ポリマーセメントモルタルが硬化しながら亀裂が発生し、このような亀裂またはポリマーセメントモルタルの内部に存在する毛細管気孔を通して水、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、二酸化炭素や亜硫酸ガスのような、環境に有害なイオンなどの浸透が行われるという点である。

前記組成は、速硬性セメントと硫酸ナトリウムの反応によってモルタルの毛細管気孔内部にエトリンガイト結晶を生成させ、スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョンによってモルタルの毛細管気孔内部に膨潤性ポリマーと弾性フィルムを形成させることにより、ポリマーセメントモルタルの乾燥時に収縮による亀裂を防止し、水、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、二酸化炭素や亜硫酸ガスのような、環境に有害なイオンなどが毛細管気孔を通して浸透することを完壁に遮断するという利点がある。

以下、構成成分別に詳細に説明する。

前記速硬性セメントは、普通セメントに比べて、硬化時間が１時間〜３時間程度短縮する特性を有するものである。

このような速硬性セメントの速硬特性の発現は、セメントの水和過程で生成されるエトリンガイトという鉱物によって行われるが、エトリンガイトは、速硬性セメント構成鉱物中のＣ_３Ａ（３ＣａＯＡｌ_２Ｏ_３）成分が水和初期に硫酸イオンと反応しながら迅速に生成される。

この時生成されるエトリンガイトは、１マイクロメートル以下の結晶として生成され、これらは、速硬特性を示すだけでなく、モルタルの毛細管空隙に位置して空隙を充填することにより、水分の蒸発による収縮を防止し、収縮による亀裂を防止し、水の浸透や有害なイオンの浸透を防止する役割を果たす。

したがって、微細なエトリンガイト結晶によって充填された空隙は、水密性を増大させる。

前記エトリンガイトの形態を図４に示した。

図４に示されているように、エトリンガイト結晶は、１マイクロメートル以下の球体の結晶としてモルタルの毛細管空隙に生成される。

このような速硬性セメントとしては、普通セメントの粉末度である３，５００ｃｍ^２／ｇに比べて、粉末度が５，５００ｃｍ^２／ｇ以上の微粉形態のものが使用される。

速硬性セメントは、組成物の総重量に対して、１２−２０重量％で含まれることが好ましいが、１２重量％未満で含まれると、モルタル組成物の硬化時間が長くなり、２０重量％を超えると、極めて迅速に硬化して作業性を確保できないという欠点があるからである。

また、硫酸ナトリウムは、組成物の総重量に対して、５−１０重量％で含まれることが好ましいが、５重量％未満で含まれると、エトリングガイトが十分に生成されにくく、１０重量％を超えると、エトリンガイトの生成が過度に多くなり、エトリンガイトによる膨脹亀裂が発生する問題があるからである。

前記普通セメントは、一般的に用いられているポルトランドセメントを意味し、組成物の総重量に対して、１０−３０重量％で含まれる場合、モルタル組成物の物性に優れ、経済的にも好ましい。

前記珪砂（６０−１００メッシュ）は、モルタル組成物に一般的に用いられているものを使用し、シリカ含有量が９０％以上のものを使用することが好ましい。

前記珪砂は、組成物の総重量に対して、３０−５０重量％で含まれる場合、材料分離の防止、モルタルの圧縮強度の発現およびモルタルの表面仕上げ性の面で好ましい効果を提供する。

前記ステアリン酸塩は、防水剤成分であって、当該分野において広く用いられている通常のステアリン酸塩が使用できる。

このようなステアリン酸塩は、組成物の総重量に対して、４−８重量％で含まれる場合、モルタル組成物の防水性と全体物性の面で好ましい効果を提供する。

また、前記ステアリン酸塩のような、既存に知られた防水性材料のほか、スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョンが使用できる。

スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョンは、膨潤特性に優れた材質であって、モルタルの毛細管気孔内部に膨潤性ポリマーおよび弾性フィルムを形成するため、水や、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、その他のセメント系材料に深刻な害を及ぼすイオンなどの浸透が防止される。

特に、水や水分が浸透する場合、モルタルの毛細管気孔内部にスチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョンによって生成された膨潤性ポリマーが膨潤しながら、水や水分の浸透を遮断する。

また、モルタルの毛細管気孔内部に生成された弾性フィルムによってモルタルの伸縮率が増加し、乾燥後の亀裂も防止される。

スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョンの膨潤特性を図５に模式的に示した。

図５に示しているように、スチレン−エチレンビニルバーサテイトによって形成された膨潤性ポリマーは、モルタルの毛細管気孔内部に存在しながら、外部から水分や有害イオンなどが浸透すれば膨潤し、毛細管気孔を塞ぐ役割を果たす。

スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョンは、市販品を購入して使用することができ、市販品としては、例えば、ドイツのＢＡＳＦ社のアクロナールＳ５５９（Ａｃｒｏｎａｌ Ｓ５５９）またはＣｌａｒｉａｎｔ社のエルディーエム６８８０（ＬＤＭ６８８０）などを挙げることができる。

前記添加剤としては、増粘剤、消泡剤、分散剤、接着剤、防腐剤などからなる群より選択される１種以上のものを挙げることができ、前記添加剤は、組成物の総重量に対して、０．１−１０重量％で含まれ得る。

特に、添加剤として、組成物の総重量に対して、メチルセルロース系増粘剤０．１−３重量％、シリコーン系消泡剤０．０２−２重量％、およびメラミン−スルホネート系ホルムアルデヒド縮合物分散剤０．１−５重量％が含まれる場合、ポリマーセメントモルタル組成物がより好ましい物性を示す。

［実施例］
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。

しかし、下記の実施例は本発明をより具体的に説明するためのものであって、本発明の範囲が下記の実施例によって限定されるものではない。下記の実施例は、本発明の範囲内で当業者によって適切に修正、変更可能である。

速硬性セメント１６０ｋｇ、普通セメント２４０ｋｇ、粉末度８０〜１００メッシュが９５％でシリカ含有量が９０％以上の珪砂３２０ｋｇ、硫酸ナトリウム６０ｋｇ、スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョン（ドイツのＢＡＳＦ社のアクロナールＳ５５９）２００ｋｇ、ステアリン酸塩２０ｋｇ、メチルセルロース系増粘剤１．２ｋｇ、シリコーン系消泡剤０．８ｋｇ、およびメラミン−スルホネートホルムアルデヒド縮合物界分散剤２ｋｇを混合し、ポリマーセメントモルタル組成物１０００ｋｇを製造した。

ポリマーセメントモルタル組成物を水と混合（水：モルタル組成物＝２２：１００の割合）した状態のモルタルと、市販製品（表面仕上げ用セメントモルタル）を水と混合（水：モルタル＝２２：１００の割合）した状態のモルタルとを、それぞれ断熱板試験片に５ｍｍ厚さに塗布した後、物性を比較した。試験結果は下記表１に示した。

前記表１から確認されるように、本発明にかかる断熱パネルに適用されるポリマーセメントモルタル組成物は、既存に用いられている市販製品に比べて、圧縮強度および付着強度が顕著に優れ、亀裂発生もなく、極めて優れた防水性（吸水率）を示した。

また、硬化時間が短く、パネルまたはボードなどの製品に適用する場合、製造時間の短縮が可能であることが分かる。

以上は、本発明によって実現できる好ましい実施例の一部について説明したのに過ぎないので、周知のように、本発明の範囲は上記の実施例に限定されて解釈されてはならず、上述した本発明の技術的思想とその根本を同じくする技術的思想はすべて本発明の範囲に含まれると見なすべきである。

１００：複合断熱パネル
１１０：断熱材
１２０：中空板
１２１：中空部
１３０：モルタル層

Claims (4)

1. 発泡性合成樹脂材質によって形成された断熱材（１１０）と、
   合成樹脂材質によって形成され、幅方向に複数の中空部（１２１）が形成されるとともに、前記断熱材（１１０）の表面に接着された中空板（１２０）と、
   ポリマーセメントモルタル材質によって前記中空板（１２０）の表面に形成されたモルタル層（１３０）とを含み、
   前記モルタル層（１３０）の厚さは１〜５ｍｍであり、
   前記モルタル層（１３０）を形成する前記ポリマーセメントモルタルは、
   速硬性セメント１２−２０重量％と、
   普通セメント１０−３０重量％と、
   珪砂（６０−１００メッシュ）３０−５０重量％と、
   硫酸ナトリウム５−１０重量％と、
   スチレン−エチレンビニルバーサテイトエマルジョン１５−２５重量％と、
   ステアリン酸塩４−８重量％と、
   添加剤０．０１−１０重量％とを含むことを特徴とする複合断熱パネル（１００）。
2. 前記断熱材（１１０）および中空板（１２０）は、ウレタン材質の接着剤によって接着されていることを特徴とする請求項１に記載の複合断熱パネル（１００）。
3. 前記添加剤は、増粘剤、消泡剤、分散剤、接着剤および防腐剤からなる群より選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の複合断熱パネル（１００）。
4. 前記添加剤は、前記ポリマーセメントモルタルの総重量に対して、メチルセルロース系増粘剤０．１−３重量％、シリコーン系消泡剤０．０２−２重量％、およびメラミン−スルホネート系ホルムアルデヒド縮合物分散剤０．１−５重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の複合断熱パネル（１００）。
   
   

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