断熱パネル
【課題】パネル全体に均一な強度と均一な断熱性が得られる断熱パネルを提供する。
【解決手段】板状の軽量セメントパネル２と、その軽量セメントパネル２の両面に形成された樹脂補強層３と、その樹脂補強層３の一方の表面に設けられた断熱構造体とから構成される断熱パネルを特徴とする。
【解決手段】板状の軽量セメントパネル２と、その軽量セメントパネル２の両面に形成された樹脂補強層３と、その樹脂補強層３の一方の表面に設けられた断熱構造体とから構成される断熱パネルを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種建築物用の内装材として好適な断熱パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物用の内装材として、図５に示すような戸建住宅用の断熱パネルが知られている。
【０００３】
同図に示す断熱パネル５０は、その長手方向に配置される間柱５１と、断熱パネル５０の幅方向を規定する一対の副柱５２とを有し、各副柱５２は、施工時において建物の柱に固定されるようになっている。
【０００４】
上記間柱５１および各副柱５２には複数本の貫５３が横方向に架設され、その貫５３の外側（図の下側）にはフィルム状の防湿材５４が配置される。
【０００５】
上記貫５３および上記防湿材５４に対し硬質ポリウレタンフォーム原液を吹き付けて発泡させることにより断熱層５５が形成され、間柱５１、各副柱５２、防湿材５４がその断熱層を介して一体化される（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
上記構成を有する断熱パネル５０は、格子状に組まれた間柱５１、各副柱５２および複数本の貫５３によってパネルの強度を確保しているため、格子枠内については断熱層５５の強度しか得られず、パネル全体に均一な強度が得られないという問題がある。
【０００７】
そこで、図６に示すように、軽量化と高強度化を図ることを目的とした別の断熱パネルとして断熱複合パネルが提案されている。
【０００８】
同図に示す断熱複合パネル６０は、シート６１と、そのシート６１の背面側略中央に配置され角柱、金属材等からなる補強部６２と、その両側に形成される発泡樹脂体６３とから構成されている。
【０００９】
上記発泡樹脂体６３には耐衝撃強度を高めるために、１乃至複数のリブ６３ａが設けられ、両側部には立壁部６３ｂが設けられている。また、発泡樹脂体６３の原料樹脂中に耐衝撃強度等の機械的強度を向上させることを目的として各種フィラー等を混入してよい点が記載されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１７９７２０号公報
【特許文献２】実開平４−３４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記特許文献２の断熱複合パネルは、上記特許文献１の断熱パネルと比較すると高強度化が図られているものの、補強部６２と発泡樹脂体６３とで部材が異なるためにパネル全体として均一な耐衝撃強度が得られないという問題が残存している。
【００１２】
また、補強部６２と発泡樹脂体６３の断熱性能が異なるため、パネル全体として均一な断熱性が得られないという問題もある。
【００１３】
本発明は以上のような従来の断熱パネルにおける課題を考慮してなされたものであり、パネル全体に均一な強度と均一な断熱性が得られる断熱パネルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、板状の軽量セメントパネルと、
その軽量セメントパネルの両面に形成された樹脂補強層と、
その樹脂補強層の一方の表面に設けられた断熱構造体とから構成される断熱パネルである。
【００１５】
本発明における上記断熱構造体として、角波状の断面を有する発泡樹脂成形部を有することができる。
【００１６】
また、上記断熱構造体として、上記軽量セメントパネルと平行に配置される平板部とその平板部から立設され上記樹脂補強層と接続される壁部とを有することができる。
【００１７】
本発明において、上記軽量セメントパネルは、セメント硬化物中に多数の気泡を含むとともに、多数の補強繊維が分散している多孔質成形体から構成することが好ましい。
【００１８】
本発明において、上記樹脂補強層は、合成樹脂に補強繊維材を埋設したＦＲＰから構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の断熱パネルによれば、パネル全体に均一な強度と均一な断熱性が得られるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る断熱パネルの要部を示す斜視図である。
【図２】図１に示した断熱パネルにおける樹脂補強層付き軽量セメントパネルの断面図である。
【図３】図１に示す断熱構造体の成形方法を示す分解斜視図である。
【図４】別の断熱構造体の構成を示す斜視図である。
【図５】従来の断熱パネルの構成を示した断面図である。
【図６】従来の別の断熱パネルの構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１において、本発明の断熱パネル１は、板状の軽量セメントパネル２と、その軽量セメントパネル２の両面に形成された樹脂補強層３と、一方の樹脂補強層３の表面に設けられる発泡樹脂成形部（断熱構造体）４とから主として構成されている。
【００２３】
上記断熱パネル１は用途等に応じて様々な平面サイズが用意されるが、一例を挙げれば、幅９１０ｍｍ×長さ１８２０ｍｍである。なお、Ｘ−Ｘ方向は断熱パネル１の幅方向、Ｙ−Ｙ方向は同じく長さ方向を示している。
【００２４】
以下、各部の構成について説明する。
【００２５】
１．軽量セメントパネル
軽量セメントパネル２は、図２に示すように、その内部に補強繊維２ａが分散して含まれているとともにその内部に多数の気泡２ｂが分散されている多孔質構造からなる。
【００２６】
上記補強繊維２ａを含有しながら多孔質構造を得るには、例えば、セメント、水、補強繊維２ａ及び起泡剤をプレフォームした泡状混練物を成形型内に充填し、硬化させることで得ることができる。
【００２７】
上記セメントの種類としては特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等、各種セメントを使用できるが、生産性、強度面で優れている早強ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００２８】
セメントと水との配合割合は、セメント１００質量部に対して水が２０〜１００質量部、更には２０〜５０質量部の範囲が好ましい。水が多すぎると強度が低下する傾向にあり、水が少なすぎると成形時にセメント混練物の流動性が低下して成形性を阻害する傾向にある。
【００２９】
上記補強繊維２ａとしては、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維等が挙げられる。これらの繊維のなかでも、ビニロン繊維は耐久性が高く、しかもセメントとの親和性に優れるので好ましい。この補強繊維２ａは混合して配合してもよい。
【００３０】
補強繊維２ａの繊維長は特に限定されないが、４〜３５ｍｍの範囲が好ましい。補強繊維２ａの繊維長が４ｍｍ未満では補強効果が不足する傾向がみられる。
【００３１】
補強繊維２ａの繊維長は長い方が補強効果の点では有利であるが、その一方で、繊維長が長くなるにつれてその分散性が低下し、軽量セメントパネル２中で補強繊維２ａが偏在することになり、かえって軽量セメントパネル２の強度を低下させる場合がある。
【００３２】
また、補強繊維２ａの太さについても特に限定はしないが、１０μｍ〜１００μｍの太さのものを使用することが好ましい。
【００３３】
また、セメント混練時に補強繊維２ａを均一に分散させるだけで、補強繊維２ａが絡み合った補強構造を有する軽量セメントパネル２が得られる。従って、軽量セメントパネル２を製造する場合に、埋設する補強繊維２ａの位置決め等の煩雑な作業は不要であり、強度にバラツキのない軽量セメントパネル２を容易に製造することができる。
【００３４】
上記補強繊維２ａの配合量は、セメント１００質量部に対して０．５〜５質量部とすることが好ましい。補強繊維２ａの配合量が少なすぎると、補強効果も低く、軽量セメントパネル２の強度も低くなる。
【００３５】
このような観点から、補強繊維２ａの配合量のより好ましい範囲は、セメント１００質量部に対して０．５〜３質量部である。
【００３６】
一方、補強繊維２ａの配合量が多くなるにつれて軽量セメントパネル２の補強効果は高まるが、補強繊維２ａの配合量が過剰になるとセメント混練中での分散性が悪くなり、その結果、補強繊維２ａが偏在して軽量セメントパネル２の強度が不均一になり、かえって軽量セメントパネル２の強度を低下させるおそれがある。
【００３７】
また、起泡剤については特に限定されず、セメント用、コンクリート用の起泡剤、例えば、タンパク質系、界面活性剤系、樹脂系等の公知の各種起泡剤を使用できる。
【００３８】
更に、その起泡剤とともに、アルミニウム粉等の金属系発泡剤を使用することもできる。起泡剤の添加量や添加方法は特に限定されないが、通常はセメント１００質量部に対して０．１〜３質量部の範囲で、得られる軽量セメントパネル２の比重が、１．０以下の、目標値となるように適宜調整すればよい。
【００３９】
軽量セメントパネル２の比重は、好ましくは０．５〜１．０であり、更に好ましくは０．６〜０．９の範囲、最も好ましくは木質合板と同じ０．７〜０．８程度である。
【００４０】
比重が小さいほど当然、軽量セメントパネル２は軽量となり、搬送および施工時の取り扱いが容易になる。
【００４１】
なお、軽量セメントパネル２の製造に際しては、適宜、減水剤を使用しても良い。その減水剤としては、例えばナフタレン系減水剤、スルホン酸系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００４２】
軽量セメントパネル２を製造するにあたり、セメント、水、補強繊維２ａ及び起泡剤をプレフォームした泡、その他の添加剤等の混練に際しては、従来公知のミキシングマシンを使用できるが、混練物中の起泡剤をプレフォームした泡の状態や補強繊維にダメージを与えることなく、かつ全体を均一に混練することが必要である。
【００４３】
混練時に起泡剤の泡がダメージを受けると、成形後の軽量セメントパネル２における気泡の大きさが不均一となり、軽量セメントパネル２の強度にバラツキを生じることがある。また、補強繊維２ａがダメージを受けて折損すると、所望の補強効果が得られない場合がある。
【００４４】
２．樹脂補強層
樹脂補強層３は、合成樹脂層中に補強材３ａを埋設することによってＦＲＰを構成しており、軽量セメントパネル２の両面に硬質のスキン層を形成している。
【００４５】
軽量セメントパネル２の表面に上記樹脂補強層３を一体に形成するには、補強材３ａをセメントパネル２の表面に均等に散布した後に、合成樹脂を吹き付ける。この吹付けにより、補強材３ａが飛散等することなく、合成樹脂層中に埋設する。
【００４６】
また、別の方法として、軽量セメントパネル２を製作した後、その軽量セメントパネル２の外形寸法よりも僅かに大きい箱形の型枠（図示しない）を用意し、その型枠内に軽量セメントパネル２をセットする。このとき、スペーサを用いて型枠の底面から若干浮かせた状態（樹脂補強層３の厚み分）で軽量セメントパネル２をセットし、次いで型枠の上部開口を蓋で閉じる。なお、軽量セメントパネル２と蓋との間にも隙間（樹脂補強層３の厚み分）が確保されている。
【００４７】
次いで、軽量セメントパネル２と型枠および蓋との隙間に液状のＦＲＰ材料を充填する。
【００４８】
上記ＦＲＰ材料とは、発泡性合成樹脂に短繊維からなる補強材３ａを混入したものであり、その補強材３ａは上述した補強繊維２ａと同様に、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維等などの短繊維を使用することができる。
【００４９】
また、樹脂補強層３を形成する他の方法として、軽量セメントパネル２の上面および下面に発泡性樹脂を塗布し、織布や不織布に成形されたシート状樹脂補強材をその発泡性樹脂上に載置し、さらにその上から再び発泡性樹脂を塗布することによって樹脂補強層３を形成することもできる。
【００５０】
ただし、上記シート状樹脂補強材のサイズは、軽量セメントパネル２とほぼ同じサイズ（平面寸法）のものを使用する。なお、樹脂補強材と硬化した発泡性合成樹脂が確実に一体化するように、シート状樹脂補強材としてはメッシュ状の織布または多数の孔が形成されている不織布を採用することが好ましい。
【００５１】
特に、目付が５０〜１０００ｇ／ｍ2、好ましくは２００〜３００ｇ／ｍ2のガラス繊維からなるチョップドストランドマットは、安価に入手でき、しかも軽量セメントパネル２の剛性を大幅に向上することができるため好ましい。
【００５２】
なお、上記シート状樹脂補強材は、合成樹脂層中に埋設していればよく、合成樹脂層の厚さ方向中央に配置されることに限らず、表面側寄りに配置されていてもよい。
【００５３】
上述した発泡性合成樹脂が硬化すると樹脂補強層３が形成され、軽量セメントパネル２の上下両面が樹脂補強層３で被覆され一体化される。
【００５４】
このようにして、軽量セメントパネル２の上下両面に樹脂補強層３が形成されることにより、軽量セメントパネル２に加わる曲げやねじれに対抗する剛性が高められ、軽量セメントパネル２に加わる外力から軽量セメントパネル２を保護することができる。
【００５５】
樹脂補強層３を形成するための合成樹脂は特に限定されないが、例えばポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、硬質塩化ビニルフォーム、ユリアフォーム、フェノールフォーム、アクリルフォーム、酢酸セルロースフォーム、その他の発泡性合成樹脂が例示できる。
【００５６】
上記合成樹脂の発泡倍率は特に限定されないが、通常は２〜１０倍程度でよい。合成樹脂の発泡倍率が小さいほど軽量セメントパネル２の強度は増大するが、その一方で軽量セメントパネル２の重量も増大する。
【００５７】
また、上記合成樹脂の発泡倍率が大きくなるほど軽量セメントパネル２は軽量化されるが、その一方で軽量セメントパネル２の強度が低下する傾向がある。従って、上記合成樹脂の発泡倍率は、軽量セメントパネル２の軽量性、強度、耐衝撃性などを考慮して決定する。
【００５８】
また、樹脂補強層３を形成するための合成樹脂としては、上記発泡性合成樹脂に限らず、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、硬質ポリウレタン樹脂、軟質ポリウレタン樹脂、硬質塩化ビニル樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、酢酸セルロース樹脂、その他の非発泡性の合成樹脂を採用することもできる。この場合、上記合成樹脂は、軽量セメントパネル２の両側にそれぞれ厚さ１〜４ｍｍ程度の厚みが確保されるように塗布する。
【００５９】
３．断熱構造体
断熱構造体としての発泡樹脂成形部４は、図１に示したように複数の発泡樹脂成形片５を列設することから構成されており、各発泡樹脂成形片５は、図３に示す型枠装置を用いて成形される。
【００６０】
図３において、型枠装置は樋状の上型１０および下型１１とから構成され、上型１０には断面（長手方向と直交する方向において）が下向きに凸となる略Ｖ字形の凸条部１０ａが備えられ、下型１１には上記凸条部１０ａが遊嵌し得る略Ｖ字形の凹溝１１ａが備えられている。
【００６１】
上型１０と下型１１の嵌合対向面には、３〜１０ｍｍの略Ｖ字形の隙間が形成され、その隙間に発泡性合成樹脂を充填することにより、発泡樹脂成形片５が成形される。発泡性合成樹脂を充填する際には、上述した補強繊維２ａと同じ短繊維からなる補強材が混入される。
【００６２】
上記繊維２ａを混入することで、上記発泡合成樹脂の成形が行いやすくなり、脱型時における型崩れ等を防止することができる。さらに、断熱構造体自体の引張強度・引張弾性強度が向上し、施工時においても上記の如く型崩れが防止される。
【００６３】
成形された発泡樹脂成形片５は、断面Ｖ字状の突出部５ａとその突出部５ａから延設される一対のフラップ部５ｂとを有しており、上記突出部５ａの高さｈは、発泡樹脂成形部４が取り付けられる建物の柱の奥行き方向厚さと同じか、それ以下である。
【００６４】
各フラップ部５ｂは、図１に示した軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に発泡樹脂成形片５を安定して接着するための固定部となる。
【００６５】
このようにして成形された発泡樹脂成形片５を、図１に示した軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に幅方向（Ｘ−Ｘ方向）配列し、接着剤で貼着することにより、角波状の断面を有する発泡樹脂成形部４が形成される。
【００６６】
上記実施形態では発泡樹脂成形部４を接着剤によって軽量セメントパネル２の樹脂補強層３上に接着したが、発泡性合成樹脂の自己接着性を利用して直接、樹脂補強層３に接着させることもできる。
【００６７】
この場合、製作された軽量セメントパネル２の樹脂補強層３上に、発泡樹脂成形部４成形用の金型をセットし、次いで、発泡性合成樹脂を充填し、発泡性合成樹脂の硬化後、金型を分解して軽量セットパネル２と発泡樹脂成形部４が一体化された断熱パネル１を脱型する。
【００６８】
このようにして製作された断熱パネル１において、樹脂補強層３上に接着された各発泡樹脂成形片５のフラップ部５ｂは、軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に厚さ３〜１０ｍｍの断熱層を形成する。また、突出部５ａと樹脂補強層３との間に通路５ｃが形成される。
【００６９】
断熱パネル１を建物の柱間に取り付け、上記通路５ｃの上下開口が閉塞されると、上記通路５ｃもまた断熱層として機能するため、発泡樹脂成形部４の断熱性能をより高めることができる。
【００７０】
なお、上記発泡樹脂成形部４の断面形状は、上記角波に限らず、半円形の波であってもよく、また、三角形の波であってもよい。
【００７１】
図４は別の断熱構造体としての発泡樹脂成形部を示したものである。
【００７２】
同図に示す発泡樹脂成形部２０は、発泡合成樹脂を複数のリブを備えた皿形状に成形することによって構成されており、軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上と接着剤で接合されている。なお、図４において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
上記発泡樹脂成形部２０は、平板部２０ａと、その平板部２０ａの外周部に立設された外枠部２０ｂと、平面から見て十字に配置されたリブ部２０ｃとを有し、これらのリブ部２０ｃは外枠部２０ｂと接続されている。
【００７４】
平板部２０ａから立設される壁部としての上記外枠部２０ｂおよび上記リブ部２０ｃは、樹脂補強層３上に仕切られた領域を複数形成するようになっている。
【００７５】
また、外枠部２０ｂの内壁面、リブ部２０ｃの各壁面は、それぞれ裾広がりとなるようにわずかに傾斜しており、脱型が容易になっている。
【００７６】
上記構成を有する発泡樹脂成形部２０を、平板部２０ａが軽量セメントパネル２と平行になるように配置し、外枠部２０ｂおよびリブ部２０ｃの頂部を軽量セメントパネル２の背面と接合する。それにより、軽量セメントパネル２と発泡樹脂成形部２０との間に、複数の閉じられた空間が形成される。
【００７７】
その閉じられた空間では空気層が対流しないため、空気層が断熱層の役割を果たす。
【００７８】
発泡樹脂成形部２０を形成するには、上記第一の発泡樹脂成形部４の成形方法と同様に、上型と下型（図示しない）を使用する。
【００７９】
上記発泡樹脂成形部２０の強度を高めるにあたり、発泡性合成樹脂には上記補強繊維２ａと同じ短繊維からなる補強材が混入される。この補強材は、予め、下型内に敷き詰めておけば、上型と下型を型閉めしてから発泡性合成樹脂を充填し発泡させることにより、型枠内を流動する発泡合成樹脂中に混入させることができる。
【００８０】
また、発泡性合成樹脂の原液に上記補強材を混入し型枠内に充填することもできる。
【００８１】
また、上記発泡樹脂成形部２０におけるリブ部２０ｃの配置は、上記した十字に限らず、平行に配置したものであってもよく、同心円に配置したものであってもよく、パネルの中心から放射状に配置したものであってもよい。
【００８２】
また、軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に、上述した発泡樹脂成形部４と発泡樹脂成形部２０とを組み合わせて配置することもできる。
【００８３】
また、合成樹脂シートを金型内にセットした状態で、発泡合成樹脂を充填する、いわゆるインモールド成形を行うことにより発泡樹脂成形部４、２０の表面に保護層、防湿層を形成することもできる。
【００８４】
また、図１において、発泡樹脂成形部４の山部と谷部の幅が一致するように発泡樹脂成形片５を製作しておけば、発泡樹脂成形部４の断熱性を高めたい場合に、その発泡樹脂成形部４の上からさらに発泡樹脂成形片５を上下逆にして谷部に装着することにより、断熱層の厚みを簡単に増やすことができる。
【００８５】
また、発泡樹脂成形部４と樹脂補強層３とで囲まれた各通路５ｃのうちの一部に発泡合成樹脂をさらに充填、または発泡スチレンビーズ等の粒状断熱材を詰めれば、必要な部分を選択して断熱性を高めることができる。もちろん、各通路５ｃのすべてに発泡合成樹脂を充填すれば、パネル全体の断熱性を高めることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１ 断熱パネル
２ 軽量セメントパネル
２ａ 補強繊維
２ｂ 気泡
３ 樹脂補強層
３ａ 補強材
４ 発泡樹脂成形部（断熱構造体）
５ 発泡樹脂成形片
５ａ 突出部
５ｂ フラップ部
５ｃ 通路
１０ 上型
１０ａ 凸条部
１１ 下型
１１ａ 凹溝
２０ 発泡樹脂成形部（別の断熱構造体）
２０ａ 平板部
２０ｂ 外枠部
２０ｃ リブ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種建築物用の内装材として好適な断熱パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物用の内装材として、図５に示すような戸建住宅用の断熱パネルが知られている。
【０００３】
同図に示す断熱パネル５０は、その長手方向に配置される間柱５１と、断熱パネル５０の幅方向を規定する一対の副柱５２とを有し、各副柱５２は、施工時において建物の柱に固定されるようになっている。
【０００４】
上記間柱５１および各副柱５２には複数本の貫５３が横方向に架設され、その貫５３の外側（図の下側）にはフィルム状の防湿材５４が配置される。
【０００５】
上記貫５３および上記防湿材５４に対し硬質ポリウレタンフォーム原液を吹き付けて発泡させることにより断熱層５５が形成され、間柱５１、各副柱５２、防湿材５４がその断熱層を介して一体化される（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
上記構成を有する断熱パネル５０は、格子状に組まれた間柱５１、各副柱５２および複数本の貫５３によってパネルの強度を確保しているため、格子枠内については断熱層５５の強度しか得られず、パネル全体に均一な強度が得られないという問題がある。
【０００７】
そこで、図６に示すように、軽量化と高強度化を図ることを目的とした別の断熱パネルとして断熱複合パネルが提案されている。
【０００８】
同図に示す断熱複合パネル６０は、シート６１と、そのシート６１の背面側略中央に配置され角柱、金属材等からなる補強部６２と、その両側に形成される発泡樹脂体６３とから構成されている。
【０００９】
上記発泡樹脂体６３には耐衝撃強度を高めるために、１乃至複数のリブ６３ａが設けられ、両側部には立壁部６３ｂが設けられている。また、発泡樹脂体６３の原料樹脂中に耐衝撃強度等の機械的強度を向上させることを目的として各種フィラー等を混入してよい点が記載されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１７９７２０号公報
【特許文献２】実開平４−３４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記特許文献２の断熱複合パネルは、上記特許文献１の断熱パネルと比較すると高強度化が図られているものの、補強部６２と発泡樹脂体６３とで部材が異なるためにパネル全体として均一な耐衝撃強度が得られないという問題が残存している。
【００１２】
また、補強部６２と発泡樹脂体６３の断熱性能が異なるため、パネル全体として均一な断熱性が得られないという問題もある。
【００１３】
本発明は以上のような従来の断熱パネルにおける課題を考慮してなされたものであり、パネル全体に均一な強度と均一な断熱性が得られる断熱パネルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、板状の軽量セメントパネルと、
その軽量セメントパネルの両面に形成された樹脂補強層と、
その樹脂補強層の一方の表面に設けられた断熱構造体とから構成される断熱パネルである。
【００１５】
本発明における上記断熱構造体として、角波状の断面を有する発泡樹脂成形部を有することができる。
【００１６】
また、上記断熱構造体として、上記軽量セメントパネルと平行に配置される平板部とその平板部から立設され上記樹脂補強層と接続される壁部とを有することができる。
【００１７】
本発明において、上記軽量セメントパネルは、セメント硬化物中に多数の気泡を含むとともに、多数の補強繊維が分散している多孔質成形体から構成することが好ましい。
【００１８】
本発明において、上記樹脂補強層は、合成樹脂に補強繊維材を埋設したＦＲＰから構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の断熱パネルによれば、パネル全体に均一な強度と均一な断熱性が得られるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る断熱パネルの要部を示す斜視図である。
【図２】図１に示した断熱パネルにおける樹脂補強層付き軽量セメントパネルの断面図である。
【図３】図１に示す断熱構造体の成形方法を示す分解斜視図である。
【図４】別の断熱構造体の構成を示す斜視図である。
【図５】従来の断熱パネルの構成を示した断面図である。
【図６】従来の別の断熱パネルの構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１において、本発明の断熱パネル１は、板状の軽量セメントパネル２と、その軽量セメントパネル２の両面に形成された樹脂補強層３と、一方の樹脂補強層３の表面に設けられる発泡樹脂成形部（断熱構造体）４とから主として構成されている。
【００２３】
上記断熱パネル１は用途等に応じて様々な平面サイズが用意されるが、一例を挙げれば、幅９１０ｍｍ×長さ１８２０ｍｍである。なお、Ｘ−Ｘ方向は断熱パネル１の幅方向、Ｙ−Ｙ方向は同じく長さ方向を示している。
【００２４】
以下、各部の構成について説明する。
【００２５】
１．軽量セメントパネル
軽量セメントパネル２は、図２に示すように、その内部に補強繊維２ａが分散して含まれているとともにその内部に多数の気泡２ｂが分散されている多孔質構造からなる。
【００２６】
上記補強繊維２ａを含有しながら多孔質構造を得るには、例えば、セメント、水、補強繊維２ａ及び起泡剤をプレフォームした泡状混練物を成形型内に充填し、硬化させることで得ることができる。
【００２７】
上記セメントの種類としては特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等、各種セメントを使用できるが、生産性、強度面で優れている早強ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００２８】
セメントと水との配合割合は、セメント１００質量部に対して水が２０〜１００質量部、更には２０〜５０質量部の範囲が好ましい。水が多すぎると強度が低下する傾向にあり、水が少なすぎると成形時にセメント混練物の流動性が低下して成形性を阻害する傾向にある。
【００２９】
上記補強繊維２ａとしては、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維等が挙げられる。これらの繊維のなかでも、ビニロン繊維は耐久性が高く、しかもセメントとの親和性に優れるので好ましい。この補強繊維２ａは混合して配合してもよい。
【００３０】
補強繊維２ａの繊維長は特に限定されないが、４〜３５ｍｍの範囲が好ましい。補強繊維２ａの繊維長が４ｍｍ未満では補強効果が不足する傾向がみられる。
【００３１】
補強繊維２ａの繊維長は長い方が補強効果の点では有利であるが、その一方で、繊維長が長くなるにつれてその分散性が低下し、軽量セメントパネル２中で補強繊維２ａが偏在することになり、かえって軽量セメントパネル２の強度を低下させる場合がある。
【００３２】
また、補強繊維２ａの太さについても特に限定はしないが、１０μｍ〜１００μｍの太さのものを使用することが好ましい。
【００３３】
また、セメント混練時に補強繊維２ａを均一に分散させるだけで、補強繊維２ａが絡み合った補強構造を有する軽量セメントパネル２が得られる。従って、軽量セメントパネル２を製造する場合に、埋設する補強繊維２ａの位置決め等の煩雑な作業は不要であり、強度にバラツキのない軽量セメントパネル２を容易に製造することができる。
【００３４】
上記補強繊維２ａの配合量は、セメント１００質量部に対して０．５〜５質量部とすることが好ましい。補強繊維２ａの配合量が少なすぎると、補強効果も低く、軽量セメントパネル２の強度も低くなる。
【００３５】
このような観点から、補強繊維２ａの配合量のより好ましい範囲は、セメント１００質量部に対して０．５〜３質量部である。
【００３６】
一方、補強繊維２ａの配合量が多くなるにつれて軽量セメントパネル２の補強効果は高まるが、補強繊維２ａの配合量が過剰になるとセメント混練中での分散性が悪くなり、その結果、補強繊維２ａが偏在して軽量セメントパネル２の強度が不均一になり、かえって軽量セメントパネル２の強度を低下させるおそれがある。
【００３７】
また、起泡剤については特に限定されず、セメント用、コンクリート用の起泡剤、例えば、タンパク質系、界面活性剤系、樹脂系等の公知の各種起泡剤を使用できる。
【００３８】
更に、その起泡剤とともに、アルミニウム粉等の金属系発泡剤を使用することもできる。起泡剤の添加量や添加方法は特に限定されないが、通常はセメント１００質量部に対して０．１〜３質量部の範囲で、得られる軽量セメントパネル２の比重が、１．０以下の、目標値となるように適宜調整すればよい。
【００３９】
軽量セメントパネル２の比重は、好ましくは０．５〜１．０であり、更に好ましくは０．６〜０．９の範囲、最も好ましくは木質合板と同じ０．７〜０．８程度である。
【００４０】
比重が小さいほど当然、軽量セメントパネル２は軽量となり、搬送および施工時の取り扱いが容易になる。
【００４１】
なお、軽量セメントパネル２の製造に際しては、適宜、減水剤を使用しても良い。その減水剤としては、例えばナフタレン系減水剤、スルホン酸系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００４２】
軽量セメントパネル２を製造するにあたり、セメント、水、補強繊維２ａ及び起泡剤をプレフォームした泡、その他の添加剤等の混練に際しては、従来公知のミキシングマシンを使用できるが、混練物中の起泡剤をプレフォームした泡の状態や補強繊維にダメージを与えることなく、かつ全体を均一に混練することが必要である。
【００４３】
混練時に起泡剤の泡がダメージを受けると、成形後の軽量セメントパネル２における気泡の大きさが不均一となり、軽量セメントパネル２の強度にバラツキを生じることがある。また、補強繊維２ａがダメージを受けて折損すると、所望の補強効果が得られない場合がある。
【００４４】
２．樹脂補強層
樹脂補強層３は、合成樹脂層中に補強材３ａを埋設することによってＦＲＰを構成しており、軽量セメントパネル２の両面に硬質のスキン層を形成している。
【００４５】
軽量セメントパネル２の表面に上記樹脂補強層３を一体に形成するには、補強材３ａをセメントパネル２の表面に均等に散布した後に、合成樹脂を吹き付ける。この吹付けにより、補強材３ａが飛散等することなく、合成樹脂層中に埋設する。
【００４６】
また、別の方法として、軽量セメントパネル２を製作した後、その軽量セメントパネル２の外形寸法よりも僅かに大きい箱形の型枠（図示しない）を用意し、その型枠内に軽量セメントパネル２をセットする。このとき、スペーサを用いて型枠の底面から若干浮かせた状態（樹脂補強層３の厚み分）で軽量セメントパネル２をセットし、次いで型枠の上部開口を蓋で閉じる。なお、軽量セメントパネル２と蓋との間にも隙間（樹脂補強層３の厚み分）が確保されている。
【００４７】
次いで、軽量セメントパネル２と型枠および蓋との隙間に液状のＦＲＰ材料を充填する。
【００４８】
上記ＦＲＰ材料とは、発泡性合成樹脂に短繊維からなる補強材３ａを混入したものであり、その補強材３ａは上述した補強繊維２ａと同様に、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維等などの短繊維を使用することができる。
【００４９】
また、樹脂補強層３を形成する他の方法として、軽量セメントパネル２の上面および下面に発泡性樹脂を塗布し、織布や不織布に成形されたシート状樹脂補強材をその発泡性樹脂上に載置し、さらにその上から再び発泡性樹脂を塗布することによって樹脂補強層３を形成することもできる。
【００５０】
ただし、上記シート状樹脂補強材のサイズは、軽量セメントパネル２とほぼ同じサイズ（平面寸法）のものを使用する。なお、樹脂補強材と硬化した発泡性合成樹脂が確実に一体化するように、シート状樹脂補強材としてはメッシュ状の織布または多数の孔が形成されている不織布を採用することが好ましい。
【００５１】
特に、目付が５０〜１０００ｇ／ｍ2、好ましくは２００〜３００ｇ／ｍ2のガラス繊維からなるチョップドストランドマットは、安価に入手でき、しかも軽量セメントパネル２の剛性を大幅に向上することができるため好ましい。
【００５２】
なお、上記シート状樹脂補強材は、合成樹脂層中に埋設していればよく、合成樹脂層の厚さ方向中央に配置されることに限らず、表面側寄りに配置されていてもよい。
【００５３】
上述した発泡性合成樹脂が硬化すると樹脂補強層３が形成され、軽量セメントパネル２の上下両面が樹脂補強層３で被覆され一体化される。
【００５４】
このようにして、軽量セメントパネル２の上下両面に樹脂補強層３が形成されることにより、軽量セメントパネル２に加わる曲げやねじれに対抗する剛性が高められ、軽量セメントパネル２に加わる外力から軽量セメントパネル２を保護することができる。
【００５５】
樹脂補強層３を形成するための合成樹脂は特に限定されないが、例えばポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、硬質塩化ビニルフォーム、ユリアフォーム、フェノールフォーム、アクリルフォーム、酢酸セルロースフォーム、その他の発泡性合成樹脂が例示できる。
【００５６】
上記合成樹脂の発泡倍率は特に限定されないが、通常は２〜１０倍程度でよい。合成樹脂の発泡倍率が小さいほど軽量セメントパネル２の強度は増大するが、その一方で軽量セメントパネル２の重量も増大する。
【００５７】
また、上記合成樹脂の発泡倍率が大きくなるほど軽量セメントパネル２は軽量化されるが、その一方で軽量セメントパネル２の強度が低下する傾向がある。従って、上記合成樹脂の発泡倍率は、軽量セメントパネル２の軽量性、強度、耐衝撃性などを考慮して決定する。
【００５８】
また、樹脂補強層３を形成するための合成樹脂としては、上記発泡性合成樹脂に限らず、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、硬質ポリウレタン樹脂、軟質ポリウレタン樹脂、硬質塩化ビニル樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、酢酸セルロース樹脂、その他の非発泡性の合成樹脂を採用することもできる。この場合、上記合成樹脂は、軽量セメントパネル２の両側にそれぞれ厚さ１〜４ｍｍ程度の厚みが確保されるように塗布する。
【００５９】
３．断熱構造体
断熱構造体としての発泡樹脂成形部４は、図１に示したように複数の発泡樹脂成形片５を列設することから構成されており、各発泡樹脂成形片５は、図３に示す型枠装置を用いて成形される。
【００６０】
図３において、型枠装置は樋状の上型１０および下型１１とから構成され、上型１０には断面（長手方向と直交する方向において）が下向きに凸となる略Ｖ字形の凸条部１０ａが備えられ、下型１１には上記凸条部１０ａが遊嵌し得る略Ｖ字形の凹溝１１ａが備えられている。
【００６１】
上型１０と下型１１の嵌合対向面には、３〜１０ｍｍの略Ｖ字形の隙間が形成され、その隙間に発泡性合成樹脂を充填することにより、発泡樹脂成形片５が成形される。発泡性合成樹脂を充填する際には、上述した補強繊維２ａと同じ短繊維からなる補強材が混入される。
【００６２】
上記繊維２ａを混入することで、上記発泡合成樹脂の成形が行いやすくなり、脱型時における型崩れ等を防止することができる。さらに、断熱構造体自体の引張強度・引張弾性強度が向上し、施工時においても上記の如く型崩れが防止される。
【００６３】
成形された発泡樹脂成形片５は、断面Ｖ字状の突出部５ａとその突出部５ａから延設される一対のフラップ部５ｂとを有しており、上記突出部５ａの高さｈは、発泡樹脂成形部４が取り付けられる建物の柱の奥行き方向厚さと同じか、それ以下である。
【００６４】
各フラップ部５ｂは、図１に示した軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に発泡樹脂成形片５を安定して接着するための固定部となる。
【００６５】
このようにして成形された発泡樹脂成形片５を、図１に示した軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に幅方向（Ｘ−Ｘ方向）配列し、接着剤で貼着することにより、角波状の断面を有する発泡樹脂成形部４が形成される。
【００６６】
上記実施形態では発泡樹脂成形部４を接着剤によって軽量セメントパネル２の樹脂補強層３上に接着したが、発泡性合成樹脂の自己接着性を利用して直接、樹脂補強層３に接着させることもできる。
【００６７】
この場合、製作された軽量セメントパネル２の樹脂補強層３上に、発泡樹脂成形部４成形用の金型をセットし、次いで、発泡性合成樹脂を充填し、発泡性合成樹脂の硬化後、金型を分解して軽量セットパネル２と発泡樹脂成形部４が一体化された断熱パネル１を脱型する。
【００６８】
このようにして製作された断熱パネル１において、樹脂補強層３上に接着された各発泡樹脂成形片５のフラップ部５ｂは、軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に厚さ３〜１０ｍｍの断熱層を形成する。また、突出部５ａと樹脂補強層３との間に通路５ｃが形成される。
【００６９】
断熱パネル１を建物の柱間に取り付け、上記通路５ｃの上下開口が閉塞されると、上記通路５ｃもまた断熱層として機能するため、発泡樹脂成形部４の断熱性能をより高めることができる。
【００７０】
なお、上記発泡樹脂成形部４の断面形状は、上記角波に限らず、半円形の波であってもよく、また、三角形の波であってもよい。
【００７１】
図４は別の断熱構造体としての発泡樹脂成形部を示したものである。
【００７２】
同図に示す発泡樹脂成形部２０は、発泡合成樹脂を複数のリブを備えた皿形状に成形することによって構成されており、軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上と接着剤で接合されている。なお、図４において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
上記発泡樹脂成形部２０は、平板部２０ａと、その平板部２０ａの外周部に立設された外枠部２０ｂと、平面から見て十字に配置されたリブ部２０ｃとを有し、これらのリブ部２０ｃは外枠部２０ｂと接続されている。
【００７４】
平板部２０ａから立設される壁部としての上記外枠部２０ｂおよび上記リブ部２０ｃは、樹脂補強層３上に仕切られた領域を複数形成するようになっている。
【００７５】
また、外枠部２０ｂの内壁面、リブ部２０ｃの各壁面は、それぞれ裾広がりとなるようにわずかに傾斜しており、脱型が容易になっている。
【００７６】
上記構成を有する発泡樹脂成形部２０を、平板部２０ａが軽量セメントパネル２と平行になるように配置し、外枠部２０ｂおよびリブ部２０ｃの頂部を軽量セメントパネル２の背面と接合する。それにより、軽量セメントパネル２と発泡樹脂成形部２０との間に、複数の閉じられた空間が形成される。
【００７７】
その閉じられた空間では空気層が対流しないため、空気層が断熱層の役割を果たす。
【００７８】
発泡樹脂成形部２０を形成するには、上記第一の発泡樹脂成形部４の成形方法と同様に、上型と下型（図示しない）を使用する。
【００７９】
上記発泡樹脂成形部２０の強度を高めるにあたり、発泡性合成樹脂には上記補強繊維２ａと同じ短繊維からなる補強材が混入される。この補強材は、予め、下型内に敷き詰めておけば、上型と下型を型閉めしてから発泡性合成樹脂を充填し発泡させることにより、型枠内を流動する発泡合成樹脂中に混入させることができる。
【００８０】
また、発泡性合成樹脂の原液に上記補強材を混入し型枠内に充填することもできる。
【００８１】
また、上記発泡樹脂成形部２０におけるリブ部２０ｃの配置は、上記した十字に限らず、平行に配置したものであってもよく、同心円に配置したものであってもよく、パネルの中心から放射状に配置したものであってもよい。
【００８２】
また、軽量セメントパネル２の一方の樹脂補強層３上に、上述した発泡樹脂成形部４と発泡樹脂成形部２０とを組み合わせて配置することもできる。
【００８３】
また、合成樹脂シートを金型内にセットした状態で、発泡合成樹脂を充填する、いわゆるインモールド成形を行うことにより発泡樹脂成形部４、２０の表面に保護層、防湿層を形成することもできる。
【００８４】
また、図１において、発泡樹脂成形部４の山部と谷部の幅が一致するように発泡樹脂成形片５を製作しておけば、発泡樹脂成形部４の断熱性を高めたい場合に、その発泡樹脂成形部４の上からさらに発泡樹脂成形片５を上下逆にして谷部に装着することにより、断熱層の厚みを簡単に増やすことができる。
【００８５】
また、発泡樹脂成形部４と樹脂補強層３とで囲まれた各通路５ｃのうちの一部に発泡合成樹脂をさらに充填、または発泡スチレンビーズ等の粒状断熱材を詰めれば、必要な部分を選択して断熱性を高めることができる。もちろん、各通路５ｃのすべてに発泡合成樹脂を充填すれば、パネル全体の断熱性を高めることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１ 断熱パネル
２ 軽量セメントパネル
２ａ 補強繊維
２ｂ 気泡
３ 樹脂補強層
３ａ 補強材
４ 発泡樹脂成形部（断熱構造体）
５ 発泡樹脂成形片
５ａ 突出部
５ｂ フラップ部
５ｃ 通路
１０ 上型
１０ａ 凸条部
１１ 下型
１１ａ 凹溝
２０ 発泡樹脂成形部（別の断熱構造体）
２０ａ 平板部
２０ｂ 外枠部
２０ｃ リブ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の軽量セメントパネルと、
その軽量セメントパネルの両面に形成された樹脂補強層と、
その樹脂補強層の一方の表面に設けられた断熱構造体とから構成されることを特徴とする断熱パネル。
【請求項２】
上記断熱構造体として、角波状の断面を有する発泡樹脂成形部を有する請求項１に記載の断熱パネル。
【請求項３】
上記断熱構造体として、上記軽量セメントパネルと平行に配置される平板部とその平板部から立設され上記樹脂補強層と接続される壁部とを有する請求項１または２に記載の断熱パネル。
【請求項４】
上記軽量セメントパネルが、セメント硬化物中に多数の気泡を含むとともに、多数の補強繊維が分散している多孔質成形体からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱パネル。
【請求項５】
上記樹脂補強層が、合成樹脂に補強繊維材を埋設したＦＲＰから構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の断熱パネル。
【請求項１】
板状の軽量セメントパネルと、
その軽量セメントパネルの両面に形成された樹脂補強層と、
その樹脂補強層の一方の表面に設けられた断熱構造体とから構成されることを特徴とする断熱パネル。
【請求項２】
上記断熱構造体として、角波状の断面を有する発泡樹脂成形部を有する請求項１に記載の断熱パネル。
【請求項３】
上記断熱構造体として、上記軽量セメントパネルと平行に配置される平板部とその平板部から立設され上記樹脂補強層と接続される壁部とを有する請求項１または２に記載の断熱パネル。
【請求項４】
上記軽量セメントパネルが、セメント硬化物中に多数の気泡を含むとともに、多数の補強繊維が分散している多孔質成形体からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱パネル。
【請求項５】
上記樹脂補強層が、合成樹脂に補強繊維材を埋設したＦＲＰから構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の断熱パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１８４５９５（Ｐ２０１２−１８４５９５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８６７３（Ｐ２０１１−４８６７３）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（３９８０６２５７４）カナフレックスコーポレーション株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（３９８０６２５７４）カナフレックスコーポレーション株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
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