JP6416005B2 - 耐火塗料層の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、フェノール樹脂を用いた多孔質吸音板の表面に耐火塗料層を形成する方法に関するものである。
図４は、高速道路等に設けられる従来の複合吸音パネルＰの一構成例を示す図で、複合吸音パネルＰは、コンクリート等の遮音体１の道路側の面に、第１及び第２の吸音パネル２，３を配置して、自動車の騒音を低減する。
第１及び第２の吸音パネル２，３は、金属製枠体４の天井面Ｂと床面Ｃとの間にそれぞれ取付けられおり、第１の吸音パネル２と第２の吸音パネル３の間と、遮音体１と第２の吸音パネル３との間には、第１及び第２の空気層５，６が介在している。
上記の第１及び第２の吸音パネル２，３としては、図５(ａ)に示すような、発泡ガラス、珪砂、あるいは、発泡ガラスと珪砂の混合物などから成る無機微粒子群１１をフェノール樹脂などから成る熱硬化性樹脂接着剤１２を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板１０や、図５（ｂ）に示すような、多孔質吸音板１０の表面１３と裏面１４とに、ガラス繊維から成る補強層１５が設けられている構成の吸音板１０Ｚなどが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
第１及び第２の吸音パネル２，３は、金属製枠体４の天井面Ｂと床面Ｃとの間にそれぞれ取付けられおり、第１の吸音パネル２と第２の吸音パネル３の間と、遮音体１と第２の吸音パネル３との間には、第１及び第２の空気層５，６が介在している。
上記の第１及び第２の吸音パネル２，３としては、図５(ａ)に示すような、発泡ガラス、珪砂、あるいは、発泡ガラスと珪砂の混合物などから成る無機微粒子群１１をフェノール樹脂などから成る熱硬化性樹脂接着剤１２を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板１０や、図５（ｂ）に示すような、多孔質吸音板１０の表面１３と裏面１４とに、ガラス繊維から成る補強層１５が設けられている構成の吸音板１０Ｚなどが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、上記の吸音パネル２，３を、建物内装材や道路、トンネル内等で使用する場合には、不燃性を確保する必要がある。特に、接着剤として熱硬化性樹脂接着剤を用いた場合には、加熱時の発熱量が大きくなるため、吸音パネルの表面に、ロールコーティングなどにより耐火塗料を塗布して耐火塗料層を形成して、耐火性能を向上させるようにしている。
しかしながら、耐火塗料をロールコーティングにより塗布しても、吸音パネルの耐火性能を確保することは困難であった。
そこで、形成する耐火塗料層の厚さを厚くすることが考えられるが、層の厚さを厚くしても、耐火性能はあまり向上しないだけでなく、かえって吸音性能が低下してしまうといった問題点があった。
また、スプレー塗装により耐火塗料層を形成した場合も、耐火特性は若干向上するものの、吸音パネルの耐火性能を確保することは困難であった。
そこで、形成する耐火塗料層の厚さを厚くすることが考えられるが、層の厚さを厚くしても、耐火性能はあまり向上しないだけでなく、かえって吸音性能が低下してしまうといった問題点があった。
また、スプレー塗装により耐火塗料層を形成した場合も、耐火特性は若干向上するものの、吸音パネルの耐火性能を確保することは困難であった。
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、フェノール樹脂を用いた多孔質吸音板の吸音性能を低下させることなく、耐火性能を向上させることのできる耐火塗料層の形成方法を提供することを目的とする。
本発明は、珪砂をフェノール樹脂から成る接着剤を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板の表面に耐火塗料層を形成する耐火塗料層の形成方法であって、前記多孔質吸音板の表面に、耐火塗料をスプレー塗装して塗膜層を形成する第１の塗装ステップと、前記塗膜層が形成された多孔質吸音板を自然乾燥させる第１の乾燥ステップと、前記乾燥させた塗膜層の表面に、前記耐火塗料を再度スプレー塗装して耐火塗料層を形成する第２の塗装ステップと、前記耐火塗料層が形成された多孔質吸音板を、予め設定された所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて加熱乾燥処理する第２の乾燥ステップとを有し、前記耐火塗料が珪酸アルミニウム系の耐火塗料であり、前記耐火塗料層の塗布量の範囲が３４６〜４７２ｇ/ｍ 2 であり、前記所定の加熱温度が６０℃以上１６０℃以下であり、前記所定の加熱時間が６時間以上１２時間以内であることを特徴とする。
これにより、多孔質吸音板の表面に均一な耐火塗料層を形成することができるので、耐火性能を十分に向上させることができる。
このとき、スプレー塗装された多孔質吸音板を所定時間自然放置することで、耐火塗料層中の水分をある程度蒸散させた後に再度スプレー塗装を行うようにしたので、耐火塗料層の厚さを均一にすることができる。
また、耐火塗料層の厚さを均一にできるので、耐火塗料層の厚さを必要最小限の厚さにすることができる。したがって、多孔質吸音板の吸音性能を低下させることなく、耐火性能を向上させることができる。
これにより、多孔質吸音板の表面に均一な耐火塗料層を形成することができるので、耐火性能を十分に向上させることができる。
このとき、スプレー塗装された多孔質吸音板を所定時間自然放置することで、耐火塗料層中の水分をある程度蒸散させた後に再度スプレー塗装を行うようにしたので、耐火塗料層の厚さを均一にすることができる。
また、耐火塗料層の厚さを均一にできるので、耐火塗料層の厚さを必要最小限の厚さにすることができる。したがって、多孔質吸音板の吸音性能を低下させることなく、耐火性能を向上させることができる。
また、前記多孔質吸音板の表面にガラス繊維から成る補強材が設けられているサンドイッチタイプの多孔質吸音板に、本発明に用いられる珪酸アルミニウム系の耐火塗料から成る耐火塗料層を形成したので、これら多孔質吸音板の耐火性能を確実に向上させることができる。
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の多孔質吸音板である耐火吸音板２０は、補強層付き多孔質吸音板（以下、補強型吸音板という）１０Ｚの表面１６と裏面１７とに、珪酸アルミニウム系の耐火塗料から成る耐火塗料層２１，２２をスプレー塗装にて形成したものである。
なお、本例の補強型吸音板１０Ｚは、発泡ガラス、珪砂、あるいは、発泡ガラスと珪砂の混合物などから成る無機微粒子群１１をフェノール樹脂などから成る熱硬化性樹脂接着剤１２を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板１０の表面１３と裏面１４とに、ガラス繊維から成る補強層１５を設けたもので、図５（ｂ）に示した、従来の補強型吸音板１０Ｚと同構成である。
図２に示すように、スプレー塗装工程では、補強型吸音板１０Ｚを塗装対象面である表面１６を上側にして塗装装置内に機搬し、装置内に設けられた噴射ノズルから珪酸アルミニウム系の耐火塗料を第１の所定量だけ噴射して、表面１６に塗装膜を形成する（ステップＳ１１）。
次に、塗装膜が形成された補強型吸音板１０Ｚを塗装装置から取出し、６０分間に自然乾燥（常温乾燥）させる（ステップＳ１２）。
自然乾燥後には、表面１６に塗装膜が形成された補強型吸音板１０Ｚを、表面１６を上側にして再び塗装装置内に機搬し、装置内に設けられた噴射ノズルから珪酸アルミニウム系の耐火塗料を第２の所定量だけ噴射して、表面１６に耐火塗料層２１を形成する（ステップＳ１３）。
塗装完了後には、補強型吸音板１０Ｚを塗装装置から取出した後、耐火塗料層２１が形成された補強型吸音板１０Ｚを、乾燥装置に搬送し、８０℃で８時間乾燥処理を行う（ステップＳ１４）。
乾燥処理後は、この補強型吸音板１０Ｚを裏返し、上記のステップＳ１１〜Ｓ１４と同様の行程で、補強型吸音板１０Ｚの裏面１７に耐火塗料層２２を形成することで、耐火吸音板２０を得る。
なお、耐火塗料層２１，２２の塗布量（湿重）としては、２００〜５００g/m2とすることが好ましい。
塗布量（湿重）が２００g/m2未満では、十分な耐火性能が得られない。また、塗布量（湿重）が５００g/m2を超えても耐火性能の向上の割合がそれほど向上しないだけでなく、多孔質吸音板の吸音性能が低下する恐れがあるので、耐火塗料層２１，２２の塗布量（湿重）の範囲を２００〜５００g/m2とすることが好ましい。
図１に示すように、本発明の多孔質吸音板である耐火吸音板２０は、補強層付き多孔質吸音板（以下、補強型吸音板という）１０Ｚの表面１６と裏面１７とに、珪酸アルミニウム系の耐火塗料から成る耐火塗料層２１，２２をスプレー塗装にて形成したものである。
なお、本例の補強型吸音板１０Ｚは、発泡ガラス、珪砂、あるいは、発泡ガラスと珪砂の混合物などから成る無機微粒子群１１をフェノール樹脂などから成る熱硬化性樹脂接着剤１２を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板１０の表面１３と裏面１４とに、ガラス繊維から成る補強層１５を設けたもので、図５（ｂ）に示した、従来の補強型吸音板１０Ｚと同構成である。
図２に示すように、スプレー塗装工程では、補強型吸音板１０Ｚを塗装対象面である表面１６を上側にして塗装装置内に機搬し、装置内に設けられた噴射ノズルから珪酸アルミニウム系の耐火塗料を第１の所定量だけ噴射して、表面１６に塗装膜を形成する（ステップＳ１１）。
次に、塗装膜が形成された補強型吸音板１０Ｚを塗装装置から取出し、６０分間に自然乾燥（常温乾燥）させる（ステップＳ１２）。
自然乾燥後には、表面１６に塗装膜が形成された補強型吸音板１０Ｚを、表面１６を上側にして再び塗装装置内に機搬し、装置内に設けられた噴射ノズルから珪酸アルミニウム系の耐火塗料を第２の所定量だけ噴射して、表面１６に耐火塗料層２１を形成する（ステップＳ１３）。
塗装完了後には、補強型吸音板１０Ｚを塗装装置から取出した後、耐火塗料層２１が形成された補強型吸音板１０Ｚを、乾燥装置に搬送し、８０℃で８時間乾燥処理を行う（ステップＳ１４）。
乾燥処理後は、この補強型吸音板１０Ｚを裏返し、上記のステップＳ１１〜Ｓ１４と同様の行程で、補強型吸音板１０Ｚの裏面１７に耐火塗料層２２を形成することで、耐火吸音板２０を得る。
なお、耐火塗料層２１，２２の塗布量（湿重）としては、２００〜５００g/m2とすることが好ましい。
塗布量（湿重）が２００g/m2未満では、十分な耐火性能が得られない。また、塗布量（湿重）が５００g/m2を超えても耐火性能の向上の割合がそれほど向上しないだけでなく、多孔質吸音板の吸音性能が低下する恐れがあるので、耐火塗料層２１，２２の塗布量（湿重）の範囲を２００〜５００g/m2とすることが好ましい。
耐火塗料の塗装方法及び塗布量と耐火性能との関係を調べた結果を、図３（ａ）の表に示す。表では、従来例、本発明、及び、比較例を塗布量順に並べて記載した。
塗布量（g/m2)は、塗装前後の試料の重量変化から求めたもので、耐火塗料を塗布した直後（乾燥前）の値である。
耐火性能については、建築基準法施工令第１０８条の２に準拠する燃焼試験を行ない、加熱開始後２０分経過時の総発熱量(MJ/m2)により評価した。総発熱量が８MJ/m2以下であれば、不燃基準を満たしている。なお、試料の個数が２個のものは、それぞれの試料について総発熱量を算出した。
また、吸音板としては、珪砂をフェノール樹脂から成る接着剤を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板の表面と裏面とに、ガラス繊維から成る補強層１５が設けられた構成の補強型吸音板１０Ｚを用い、耐火塗料としては、珪酸アルミニウム系の耐火塗料（含珪酸アルミニウムポリエーテル）を用いた。なお、燃焼試験に用いた吸音板の寸法は、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍである。
本発明１〜３は、補強型吸音板１０Ｚの表面１６と裏面１７とに、スプレー塗装により耐火塗料層２１，２２を形成した後、８０℃で８時間加熱乾燥処理した耐火吸音板であり、比較例１，３，５は、スプレー塗装後に自然乾燥した耐火吸音板である。なお、スプレー塗装の回数はいずれも２回である。
また、従来例、及び、比較例２，４は、耐火塗料層をロールコーティングにより形成したもので、コーティングの回数はいずれも１回である。参考例は、耐火塗料層を設けていない試料である。
図３（ａ）の表から、耐火塗料層を設けていない参考例と、塗布量が２００g/m2未満である従来例及び比較例１，２は、不燃基準を満たしていないことがわかる。
図３（ｂ）は、図３（ａ）の表をグラフ化したもので、横軸は塗布量（g/m2)、縦軸は総発熱量(MJ/m2)である。
同図に示すように、スプレー塗装の場合には、加熱乾燥処理の有無にかかわらず、塗布量が増加するにしたがって総発熱量は次第に減少し、塗布量が２００g/m2を超えると、総発熱量が不燃基準を満たすようになる。
しかしながら、自然乾燥したものでは、塗布量が２００g/m2を超えた付近から総発熱量の減少の度合いは小さくなり、総発熱量は７MJ/m2程度までしか改善されなかった。
これに対して、塗布後に加熱乾燥処理した本発明の耐火吸音板は、塗布量が４００g/m2付近まで総発熱量が減少し続けることがわかった。その結果、本発明による耐火吸音板では、塗布量を４００g/m2程度とすれば、多孔質吸音板の吸音性能が低下させることなく、発熱量を１MJ/m2程度まで改善することができることがわかった。
一方、耐火塗料層をロールコーティングにより形成した場合には、バラつきが大きく、かつ、塗布量を増加させても、総発熱量が減少していないことがわかる。
この実験により、スプレー塗装により耐火塗料層を形成した後、加熱乾燥処理することで、耐火性能に優れた耐火吸音板を得ることができることが確認された。
塗布量（g/m2)は、塗装前後の試料の重量変化から求めたもので、耐火塗料を塗布した直後（乾燥前）の値である。
耐火性能については、建築基準法施工令第１０８条の２に準拠する燃焼試験を行ない、加熱開始後２０分経過時の総発熱量(MJ/m2)により評価した。総発熱量が８MJ/m2以下であれば、不燃基準を満たしている。なお、試料の個数が２個のものは、それぞれの試料について総発熱量を算出した。
また、吸音板としては、珪砂をフェノール樹脂から成る接着剤を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板の表面と裏面とに、ガラス繊維から成る補強層１５が設けられた構成の補強型吸音板１０Ｚを用い、耐火塗料としては、珪酸アルミニウム系の耐火塗料（含珪酸アルミニウムポリエーテル）を用いた。なお、燃焼試験に用いた吸音板の寸法は、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍである。
本発明１〜３は、補強型吸音板１０Ｚの表面１６と裏面１７とに、スプレー塗装により耐火塗料層２１，２２を形成した後、８０℃で８時間加熱乾燥処理した耐火吸音板であり、比較例１，３，５は、スプレー塗装後に自然乾燥した耐火吸音板である。なお、スプレー塗装の回数はいずれも２回である。
また、従来例、及び、比較例２，４は、耐火塗料層をロールコーティングにより形成したもので、コーティングの回数はいずれも１回である。参考例は、耐火塗料層を設けていない試料である。
図３（ａ）の表から、耐火塗料層を設けていない参考例と、塗布量が２００g/m2未満である従来例及び比較例１，２は、不燃基準を満たしていないことがわかる。
図３（ｂ）は、図３（ａ）の表をグラフ化したもので、横軸は塗布量（g/m2)、縦軸は総発熱量(MJ/m2)である。
同図に示すように、スプレー塗装の場合には、加熱乾燥処理の有無にかかわらず、塗布量が増加するにしたがって総発熱量は次第に減少し、塗布量が２００g/m2を超えると、総発熱量が不燃基準を満たすようになる。
しかしながら、自然乾燥したものでは、塗布量が２００g/m2を超えた付近から総発熱量の減少の度合いは小さくなり、総発熱量は７MJ/m2程度までしか改善されなかった。
これに対して、塗布後に加熱乾燥処理した本発明の耐火吸音板は、塗布量が４００g/m2付近まで総発熱量が減少し続けることがわかった。その結果、本発明による耐火吸音板では、塗布量を４００g/m2程度とすれば、多孔質吸音板の吸音性能が低下させることなく、発熱量を１MJ/m2程度まで改善することができることがわかった。
一方、耐火塗料層をロールコーティングにより形成した場合には、バラつきが大きく、かつ、塗布量を増加させても、総発熱量が減少していないことがわかる。
この実験により、スプレー塗装により耐火塗料層を形成した後、加熱乾燥処理することで、耐火性能に優れた耐火吸音板を得ることができることが確認された。
このように、本実施の形態では、補強型吸音板１０Ｚの表面に、珪酸アルミニウム系の耐火塗料から成る耐火塗料層２１，２２を形成する際に、耐火塗料層２１，２２をスプレー塗装により形成した後、耐火塗料層２１，２２が形成された補強型吸音板１０Ｚを、予め設定された所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて加熱乾燥処理したので、補強型吸音板１０Ｚの表面に均一な耐火塗料層２１，２２が形成された耐火吸音板２０を得ることができる。したがって、補強型吸音板１０Ｚの吸音性能を低下させることなく、耐火性能を向上させることができる。
なお、前記実施形態では、多孔質吸音板として、図５（ｂ）に示すような、多孔質吸音板１０の表面１３と裏面１４とに、ガラス繊維から成る補強層１５が設けられている構成の吸音板１０Ｚを用いたが、図５（ａ）に示すような、補強層１５が設けられていない構成の多孔質吸音板１０を用いてもよい。
あるいは、図５（ｃ）に示すように、補強層１５に代えて、珪砂から成る第１補強層１５ａとガラス繊維から成る第２補強層１５ｂとを積層した構成の複合補強層１５Ｄを用いても、同様の効果を得ることができる。
また、前記実施形態では、スプレー塗装を２回に分けて行ったが、１回のスプレー塗装により耐火塗料層２１，２２を形成してもよい。あるいは、スプレー塗装を３回以上に分けて行ってもよい。スプレー塗装の回数は、多孔質吸音板１０や補強型吸音板１０Ｚの吸音性能等により、適宜決定すればよい。なお、スプレー塗装を複数回行う場合には、スプレー塗装後には、補強型吸音板１０Ｚを所定時間自然放置することが好ましい。
また、前記実施形態では、スプレー塗装の前処理を行わなかったが、多孔質吸音板１０や補強型吸音板１０Ｚを、例えば、４０℃〜６０℃で予備加熱するなどの前処理を行ってからスプレー塗装を行ってもよい。
あるいは、図５（ｃ）に示すように、補強層１５に代えて、珪砂から成る第１補強層１５ａとガラス繊維から成る第２補強層１５ｂとを積層した構成の複合補強層１５Ｄを用いても、同様の効果を得ることができる。
また、前記実施形態では、スプレー塗装を２回に分けて行ったが、１回のスプレー塗装により耐火塗料層２１，２２を形成してもよい。あるいは、スプレー塗装を３回以上に分けて行ってもよい。スプレー塗装の回数は、多孔質吸音板１０や補強型吸音板１０Ｚの吸音性能等により、適宜決定すればよい。なお、スプレー塗装を複数回行う場合には、スプレー塗装後には、補強型吸音板１０Ｚを所定時間自然放置することが好ましい。
また、前記実施形態では、スプレー塗装の前処理を行わなかったが、多孔質吸音板１０や補強型吸音板１０Ｚを、例えば、４０℃〜６０℃で予備加熱するなどの前処理を行ってからスプレー塗装を行ってもよい。
また、前記実施形態では、乾燥処理における加熱温度を８０℃とし加熱時間を８時間としたが、加熱温度としては、６０℃以上１６０℃以下とすることが好ましい。これは、加熱温度が６０℃未満では均一な厚さの耐火塗料層２１，２２を形成することが困難となるからである。一方、加熱温度を１６０℃以上としても耐火特性は殆ど変わらない。したがって、加熱温度としては、６０℃以上１６０℃以下の範囲であればよい。
また、加熱時間としては、６時間以上１２時間以内であれば、均一な厚さの耐火塗料層２１，２２を形成することができるので、多孔質吸音板１０や補強型吸音板１０Ｚの吸音性能を低下させることなく、耐火性能を向上させることができる。
また、加熱時間としては、６時間以上１２時間以内であれば、均一な厚さの耐火塗料層２１，２２を形成することができるので、多孔質吸音板１０や補強型吸音板１０Ｚの吸音性能を低下させることなく、耐火性能を向上させることができる。
１０ 多孔質吸音板、１０Ｚ 補強層付き多孔質吸音板（補強型吸音板）、
１１ 無機微粒子群、１２ 熱硬化性樹脂接着剤、１３ 多孔質吸音板の表面、
１４ 多孔質吸音板の裏面、１５ 補強層、１６ 補強型吸音板の表面、
１７ 補強型吸音板の裏面、
２０ 耐火吸音板、２１，２２ 耐火塗料層。
１１ 無機微粒子群、１２ 熱硬化性樹脂接着剤、１３ 多孔質吸音板の表面、
１４ 多孔質吸音板の裏面、１５ 補強層、１６ 補強型吸音板の表面、
１７ 補強型吸音板の裏面、
２０ 耐火吸音板、２１，２２ 耐火塗料層。
Claims (2)
- 珪砂をフェノール樹脂から成る接着剤を介して板状に熱圧成形された多孔質吸音板の表面に耐火塗料層を形成する耐火塗料層の形成方法であって、
前記多孔質吸音板の表面に、耐火塗料をスプレー塗装して塗膜層を形成する第１の塗装ステップと、
前記塗膜層が形成された多孔質吸音板を自然乾燥させる第１の乾燥ステップと、
前記乾燥させた塗膜層の表面に、前記耐火塗料を再度スプレー塗装して耐火塗料層を形成する第２の塗装ステップと、
前記耐火塗料層が形成された多孔質吸音板を、予め設定された所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて加熱乾燥処理する第２の乾燥ステップとを有し、
前記耐火塗料が珪酸アルミニウム系の耐火塗料であり、
前記耐火塗料層の塗布量の範囲が３４６〜４７２ｇ/ｍ 2 であり、
前記所定の加熱温度が６０℃以上１６０℃以下であり、
前記所定の加熱時間が６時間以上１２時間以内であることを特徴とする耐火塗料層の形成方法。 - 前記多孔質吸音板の表面には、ガラス繊維から成る補強層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の耐火塗料層の形成方法。
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