JP2011069006A

JP2011069006A - 植物繊維系断熱マットの製造方法

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Publication number: JP2011069006A
Application number: JP2009220033A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Takahashi; 一郎高橋; Katsuyuki Takayama; 勝行高山; Michio Nobori; 道夫登; Akira Nakazono; 章中園
Original assignee: Fujita Corp; Oji Packaging Systems Co Ltd
Current assignee: Fujita Corp; Oji Packaging Systems Co Ltd
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP5247642B2

Abstract

【課題】取り扱い性に優れるパルプ繊維製断熱マットを提供すること。
【解決手段】通気性を有する底壁１２上に第１の面材Ｍ１を載置する。次に、側壁内で第１の面材Ｍ１上に、のパルプ繊維を接着剤と共に吹き付けて第１のパルプ繊維層Ｓ１を形成する。次に、第１のパルプ繊維層Ｓ１上に第２の面材Ｍ２を載置し、この上にパルプ繊維を接着剤と共に吹き付けて第２のパルプ繊維層Ｓ２を形成する。このような手順により４つのパルプ繊維層が積層された積層体３０を形成する。次に、積層体３０の上に圧縮用の鉄板を載置して圧縮する。圧縮後、鉄板を取り外し、通気性を有する上蓋を積層体３０の上面に載置する。そして、型枠と上蓋とで保持された積層体３０を乾燥炉に搬入し、熱風機を用いた熱風により乾燥させる。乾燥後、型枠、上蓋を取り外し、パルプ繊維製断熱マットが得られる。
【選択図】図７

Description

本発明は植物繊維系（パルプ繊維（再生パルプ繊維を含む）、木材繊維、麻繊維、竹繊維など）断熱マットの製造方法に関する。

従来の断熱材に使用されている材料は、主に石油を原料とする発泡樹脂系および鉱物繊維系の断熱材である。発泡樹脂系の断熱材の施工方法は、吹付け工法、充填工法、押出マット成形等の施工法である。鉱物繊維系の断熱材の施工方法は、主にマット状にした施工方法である。

特開２００８−１２７８７２特開２００７−２３０２２８特開２０００−１６０７１３

しかしながら、石油を原料とする発泡樹脂系および鉱物繊維系の断熱材では下記の不具合が生じる。
発泡樹脂系断熱材の施工時のフロンガス使用による地球環境破壊の問題
発泡樹脂系断熱材の火災時の有害ガス発生の問題
鉱物繊維系断熱材の粉塵（ハウスダスト等）発生の懸念に関する問題
発泡樹脂系および鉱物繊維系断熱材の製造時ＣＯ２排出量の増大による環境破壊問題

上述の問題を解決するためパルプ繊維（新聞残紙等をリサイクルし綿状、繊維状にして再生した再生パルプ繊維を含む）などの植物繊維を用いることが考えられる。
しかしながら、植物繊維の主な適用分野は、建築物の断熱材としての用途が主流であった。
また、植物繊維の主な施工方法は、吹付け工法、吹込み工法、充填工法の３種類であった。
そこで、本発明者は、植物繊維の断熱材としての適用範囲を拡大する為に、植物繊維をマット状およびフェルト状（以下マットと略記）に成型する技術を発明することにより、より広範囲な市場への適用を目指す。
なお、本発明の植物繊維断熱材のマット状に施工する方法は、湿式工法と乾式工法の２種類がある。

植物繊維をマット状に成形する技術を発明することにより、断熱材としての適用範囲を拡大し、建築分野以外の新たな分野への断熱工法の提案を可能にした。例えば、輸送用冷凍コンテナ、事務所ビル用不燃区画、クリーンルーム、家電製品、自動車などの断熱材として応用が考えられる。
したがって、本発明の目的は、建物の省エネと火災安全の問題を考慮して、植物繊維を用いて、次世代の断熱工法を実現することを目指したものである。

前記目的を達成するため本発明の植物繊維製断熱マットの製造方法は、型枠の通気性を有する底壁上に、可撓性および通気性を有する第１の面材を載置する工程と、前記第１の面材上に、予め定められた重量の植物繊維を、前記第１の面材上での高さが均一になるように接着剤と共に積層して第１の植物繊維層を形成する工程と、前記第１の植物繊維層の上に可撓性および通気性を有する第２の面材を載置する工程と、前記第２の面材上に、予め定められた重量の植物繊維を接着剤と共に、前記第２の面材上での高さが均一になるように積層して第２の植物繊維層を形成する工程と、このような工程により型枠の底壁上に複数の植物繊維層を積層した積層体を形成する工程と、前記植物繊維層を形成する毎にそれら植物繊維層を圧縮する、または、前記積層体を圧縮する工程と、型枠の底壁上で前記積層体を一定の厚さに維持した状態で乾燥炉に搬入して乾燥させる工程と、乾燥後、前記型枠を取り外して植物繊維製断熱マットを得る工程とを備えることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、植物繊維が面材と絡み合い、植物繊維層が剥がれにくい植物繊維製断熱マットが得られ、得られた植物繊維製断熱マットは、取り扱い性に優れたものとなる。
したがって、本発明の製造方法によれば、取り扱い性に優れた植物繊維製断熱マットが得られることから、植物繊維製の断熱材としての適用範囲を拡大し、建築分野以外の新たな分野への断熱工法への応用が可能となり、次の効果が奏される。
植物繊維断熱材の施工にはフロンガスを使用しない（ノンフロン工法）。
防燃処理を施した植物繊維断熱材は、不燃材料または難燃材料としての性能を有し火災時に有害ガスが発生しない。
植物繊維の中でも再生パルプ繊維を用いた場合には、再生パルプ繊維は、新聞紙等の古紙を再び繊維状、綿状にしたものを主原料とし、地球資源の有限を考慮した高環境対応型の断熱材料である（リサイクル材料）。
鉱物繊維系のような粉塵の発生が少ない。
すなわち、環境問題と火災安全を考慮した技術革新性の高い付加価値を有する植物繊維製断熱マットを用いた様々な断熱工法が可能となる。

型枠の斜視図である。型枠の底壁に第１の面材を載置した状態の斜視図である。型枠にカバーを取り付けた状態の斜視図である。第１の面材の上に第１のパルプ繊維層を形成した状態の断面図である。第１のパルプ繊維層の上に第２の面材を載置した状態の断面図である。第２の面材の上に第２のパルプ繊維層を形成した状態の断面図である。型枠の底壁上に第１乃至第４のパルプ繊維層からなる積層体を形成した状態の断面図である。積層体の上に圧縮用鉄板を載置した状態の斜視図である。積層体の上に圧縮用鉄板を載置した状態の断面図である。圧縮された積層体の上に上蓋を載置した状態の斜視図である。圧縮された積層体の上に上蓋を載置した状態の断面図である。パルプ繊維の吹き付け時に、バキュームポンプ、ホースを介してカバー板の内側の閉塞空間の空気を吸引する説明図である。パルプ繊維製断熱マットの斜視図である。パルプ繊維製断熱マットの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
なお、本実施の形態では、パルプ繊維（再生パルプ繊維を含む）、木材繊維、麻繊維、竹繊維などの植物繊維のうち、パルプ繊維を用いた場合について説明する。
まず、図１に示すように、通気性を有する矩形状の底壁１２と、底壁の互いに対向する２箇所（長辺）から起立する一対の側壁１４と、底壁の互いに対向する２箇所（短辺）から起立し一対の側壁１４の長手方向の両端を接続する一対の端面壁１５とを有する型枠１６を設ける。
底壁１２は、例えば、図４に示すように、鋼棒が格子状に組まれた鋼製の格子体１８と、この格子体１８の上に載置されたパンチングメタル２０と、パンチングメタル２０の上に載置されたメッシュシート２２とで構成されている。
底壁１２をこのように通気性を有する構造にすることで、後述するパルプ繊維の吹き付け性が高められ、また、後述する乾燥炉において熱風が通過しやすくなり乾燥効率が高められるように図られている。
本実施の形態では、底壁１２の短辺は６００ｍｍであり、長辺は１２００ｍｍである。
側壁１４および端面壁１５は鋼板製で、底壁１２の上面からの側壁１４および端面壁１５の高さは、得ようとするパルプ繊維製断熱マットの厚さよりも大きな寸法で形成されている。

次に、図２に示すように、底壁１２の全域上に、すなわち、一対の側壁１４及び一対の端面壁１５の内側の底壁１２上に、可撓製および通気性を有する第１の面材Ｍ１を載置する。
このような面材Ｍ１として、合成樹脂製繊維やガラス繊維など、従来公知の様々な材料からなる不織布やネットが使用可能である。

次に、図３に示すように、一対の側壁１４及び一対の端面壁１５の上方の延長上に位置するように、４つの側面部を有するカバー２４を設置する。
このカバー２４は、後述するパルプ繊維の吹き付けの際の粉塵の飛散を抑制でき、作業環境を向上する上で有利となる。
カバー２４は、木製であってもよく、あるいは、合成樹脂製であってもよい。

次に、一対の側壁１４及び一対の端面壁１５の内側で第１の面材Ｍ１上に、予め定められた重量のパルプ繊維を、第１の面材Ｍ１上での高さが均一になるように接着剤と共に吹き付けて（積層して）第１のパルプ繊維層（第１の植物繊維層）Ｓ１を形成する。
なお、第１のパルプ繊維層（第１の植物繊維層）Ｓ１の形成は、パルプ繊維を吹き付けた後に均一の高さとなるよう上面を均してもよい。
吹きつけは、吹き付けガン、ポンプなどを用いて手動操作により行なってもよく、あるいは、吹き付けガン、ポンプ、ロボットなどを用いて自動的に行うようにしてもよい。
吐出量は、本実施の形態では、パルプ繊維の密度が２０〜１００Ｋｇ／ｍ^３になるように調整した。

この場合、図１２に示すように、底壁１２に対応する箇所に孔を開けた板２６０２と、この板２６０２を支持する脚部２６０４と、板２６０２と脚部２６０４の周囲に取着されたカバー板２６０６とを有する台２６を設けておく。そして、この板２６０２の上で孔を覆うように型枠１６を載せ、パルプ繊維の吹き付け時に、バキュームポンプ、ホース２６０８を介してカバー板２６０６の内側の閉塞空間の空気を吸引するようにすると、パルプ繊維の吹き付けの際の粉塵の飛散を抑制でき、作業環境を向上する上で有利となる。また、パルプ繊維を均一に積層する上でも、また、パルプ繊維を第１の面材Ｍ１に絡み合わせる上でも有利となる。

吹き付けるパルプ繊維として市販品が使用可能であり、例えば、王子製袋株式会社製の商品名「ダンパック」が使用可能である。
また、湿式工法の場合、パルプ繊維と接着剤を同時に吹き付け施工するか、予めパルプ繊維に接着剤を混ぜ合わせた材料を水と一緒に吹き付け施工する。
接着剤は、水性接着剤や水溶性接着剤などが好適である。
また、乾式工法の場合には、予めパルプ繊維に接着剤を混ぜ合わせた材料を吹き付け施工する。
接着剤は、熱溶融性のものが好適である。

次に、このように第１のパルプ繊維層Ｓ１を形成したならば、図５に示すように、第１のパルプ繊維層Ｓ１の全域上に可撓性および通気性を有する第２の面材Ｍ２を載置する。
第２の面材Ｍ２の材質は、第１の面材Ｍ１と同様である。

次に、一対の側壁１４及び一対の端面壁１５の内側で第２の面材Ｍ２上に、図６に示すように、予め定められた重量のパルプ繊維を、第２の面材Ｍ２上での高さが均一になるように吹き付けて第２のパルプ繊維層（第２の植物繊維層）Ｓ２を形成する。
なおこの場合も、第２のパルプ繊維層Ｓ２の形成は、パルプ繊維を吹き付けた後に均一の高さとなるよう上面を均してもよい。
また、パルプ繊維の吹き付け時に、カバー板２６０６の内側の閉塞空間の空気を吸引するようにすると、作業環境を向上する上で、また、パルプ繊維を均一に積層する上で、また、パルプ繊維を第１の面材Ｍ１に絡み合わせる上で有利となる。
ここで、本実施の形態では、予め定められた重量とは、第１のパルプ繊維層Ｓ１を形成する際の吹き付けの重量と同一である。
また、第２のパルプ繊維層Ｓ２は、第１のパルプ繊維層Ｓ１と同じ厚さで形成する。
吹きつけは、前記と同様に、手動操作により行なってもよく、自動的に行うようにしてもよい。
用いるパルプ繊維、接着剤は前記と同様である。

本実施の形態ではこのような手順により、図７に示すように、第３、第４の面材Ｍ４を用いて第３、第４のパルプ繊維層（第３、第４の植物繊維層）Ｓ３、Ｓ４を形成し、４つのパルプ繊維層（植物繊維層）が積層された積層体３０を形成する。
ここで、第３、４の面材Ｍ３、Ｍ４の材質は、第１、第２の面材Ｍ１、Ｍ２と同様である。
また、第３、第４のパルプ繊維層Ｓ３、Ｓ４を形成するための吹き付け重量は、第１、第２のパルプ繊維層Ｓ１、Ｓ２と同一の重量であり、第３、第４のパルプ繊維層Ｓ３、Ｓ４の厚さは、第１、第２のパルプ繊維層Ｓ１、Ｓ２と同一である。
なお、第１乃至第４のパルプ繊維層Ｓ１〜Ｓ４の厚さを、それぞれ異なる値に設定しても良いことは無論のことであるが、この実施の形態のように等しい厚さで形成しておくと、面の全域にわたり均一な断熱性能を発揮させる上で有利となり、また、意匠上も有利となる。
吹きつけは、前記と同様に、手動操作により行なってもよく、自動的に行うようにしてもよく、第３、第４のパルプ繊維層Ｓ３、Ｓ４の吹き付けに用いるパルプ繊維、接着剤は前記と同様である。
また、パルプ繊維の吹き付け時に、カバー板２６０６の内側の閉塞空間の空気を吸引するようにすると、作業環境を向上する上で、また、パルプ繊維を均一に積層する上で、また、パルプ繊維を第１の面材Ｍ１に絡み合わせる上で有利となる。

次に、図８、図９に示すように、カバー２４を取り外して積層体３０の上に圧縮用の鉄板３２を載置し、この鉄板３２を底壁１２に対して平行状態を保ちつつ底壁１２に近づけ積層体３０が予め定められた厚さになるまで、本実施の形態では、１００ｍｍの厚さになるまで積層体３０を圧縮する。
圧縮用の鉄板３２は、平板部３２０２と、平板部３２０２の下面から下方に突出され側壁１４内に挿入される矩形板状の挿入部３２０４とを備えている。
この場合、図８に示すように、４隅からガイドロッド３４０２が突設された基台３４を用意する。
各ガイドロッド３４０２には、基台３４から同一の高さとなるようにストッパ３４０４を螺合しておく。
また、平板部３２０２の４隅には、ガイドロッド３４０２が挿通される挿通孔３２０６を形成しておく。
そして、積層体３０が形成された型枠１６を載置し、４隅の挿通孔３２０６に夫々ガイドロッド３４０２を挿通させて積層体３０の上に、複数の重りが載せられた圧縮用の鉄板３２の挿入部３２０４を載置する。

これにより、時間の経過と共に鉄板３２は積層体３０を圧縮しつつ下降していき、やがてストッパ３４０４に当接する。
平板部３２０２がストッパ３４０４に当接したならば、４つのストッパ３４０４を等量下降させ、さらに、時間の経過と共に鉄板３２を下降させて積層体３０を圧縮する。
このようにストッパ３４０４の位置を調整して鉄板３２による積層体３０の圧縮を複数回行ない、所望の厚さとし、本実施の形態では、４回の圧縮により積層体３０の厚さを１００ｍｍとした。
積層体３０を所望の厚さにするまで、このように圧縮を複数回に分けて行なうと、底壁１２の全域において圧縮を均等に行なう上で有利となる。
なお、この圧縮は、各パルプ繊維層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を形成する毎に、例えば、各パルプ繊維層層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が２５ｍｍ（所定の）の厚さとなるように行なってもよい。このように各パルプ繊維層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を形成する毎に圧縮を行なうと、面材Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の平坦性を確保する上で有利となる。

積層体３０が所望の厚さになったならば、鉄板３２を取り外し、図１０、図１１に示すように、通気性を有する上蓋３６を積層体３０の上面に載置し、上蓋３６を型枠１６に適宜治具などを用いて取り付ける。この上蓋３６と型枠１６により積層体３０の厚さを一定に維持する。
上蓋３６の構成は、底壁１２の上下を逆にした構成と同様であり、最も上位に位置し鋼棒が格子状に組まれた鋼製の格子体１８と、この格子体１８の下に設けられたパンチメタル２０、パンチングメタル２０の下に設けられたメッシュシート２２で構成されている。
上蓋３６に通気性を持たせることで、後述する乾燥炉において熱風が通過しやすくなり乾燥効率が高められるように図られている。

そして、型枠１６と上蓋３６とで保持された積層体３０を乾燥炉に搬入し、熱風機を用いた熱風により乾燥させる。
乾燥後、型枠１６、上蓋３６を取り外し、図１３に示すパルプ繊維製断熱マット（植物繊維製断熱マット）４０が得られる。
なお、積層体３０の乾燥には、従来公知の様々な形式の乾燥機が使用可能である。

本発明の製造方法によれば、パルプ繊維の吹き付け時に、底壁１２や面材が通気性を有することから、吹き付け作業が効率良く行われ、同時に、パルプ繊維が接着剤と共に面材に絡み易い。
したがって、パルプ繊維が第１乃至第４の面材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と絡み合い、パルプ繊維層が剥がれにくい構造となり、取り扱い性に優れたパルプ繊維製断熱マット４０が得られる。
得られたパルプ繊維製断熱マット４０は、所望の形状になるように、外周部や適宜箇所をカットして使用してもよい。
あるいは、図１３に想像線イで示すように、得られたパルプ繊維製断熱マット４０を、例えば、１００ｍｍの幅で短冊状にカットして細長の断熱マット片４０Ａを作り、図１４に示すように、それら断熱マット片４０Ａの向きを９０度変え、左右に位置する面同士を接着剤で接着してパルプ繊維製断熱マット４０としてもよい。この断熱マット片４０Ａからなるパルプ繊維製断熱マット４０は、強度および熱伝導率において優れたものとなる。
また、得られたパルプ繊維製断熱マット４０は防音マットとしても使用可能である。

なお、本実施の形態では、第１、第２、第３、第４のパルプ繊維層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を形成する際に、パルプ繊維を吹き付けた場合について説明したが、例えば、ベルト搬送ライン上に複数の型枠１６を載せておき、搬送される型枠１６の上方から、パルプ繊維を吹き付けずに攪拌機から均一に落下させて積層し、パルプ繊維製断熱マット４０を量産するようにしてもよい。
また、長尺のパルプ繊維製断熱マットを製造する場合には、型枠１６は、底壁１２と、底壁から起立する一対の側壁１４を有していればよく、一対の端面壁１５は不要となる。この場合には、乾燥後で、型枠１６、上蓋３６を取り外した後、一対の側壁１４の長手方向の両端に対応するパルプ繊維製断熱マット４０の箇所を、所定の寸法となるように切断すればよい。
また、用途に応じ、パルプ繊維製断熱マット４０に防燃処理を施すなど任意である。
また、パルプ繊維製断熱マット４０を構成するパルプ繊維層の数は任意である。
また、本実施の形態では、植物繊維としてパルプ繊維を用いた場合について説明したが、本発明は、木材繊維、麻繊維、竹繊維などその他の植物繊維に広く適用可能である。

１２……底壁、１４……側壁、１６……型枠、３２……圧縮用の鉄板、３０……積層体、３６……上蓋３６、Ｍ１……第１の面材、Ｍ２……第２の面材、Ｍ３……第３の面材、Ｍ４……第４の面材、Ｓ１……第１のパルプ繊維層、Ｓ２……第２のパルプ繊維層、Ｓ３……第３のパルプ繊維層、Ｓ４……第４のパルプ繊維層。

Claims

型枠の通気性を有する底壁上に、可撓性および通気性を有する第１の面材を載置する工程と、
前記第１の面材上に、予め定められた重量の植物繊維を、前記第１の面材上での高さが均一になるように接着剤と共に積層して第１の植物繊維層を形成する工程と、
前記第１の植物繊維層の上に可撓性および通気性を有する第２の面材を載置する工程と、
前記第２の面材上に、予め定められた重量の植物繊維を接着剤と共に、前記第２の面材上での高さが均一になるように積層して第２の植物繊維層を形成する工程と、
このような工程により型枠の底壁上に複数の植物繊維層を積層した積層体を形成する工程と、
前記植物繊維層を形成する毎にそれら植物繊維層を圧縮する、または、前記積層体を圧縮する工程と、
型枠の底壁上で前記積層体を一定の厚さに維持した状態で乾燥炉に搬入して乾燥させる工程と、
乾燥後、前記型枠を取り外して植物繊維製断熱マットを得る工程と、
を備えることを特徴とする植物繊維製断熱マットの製造方法。
前記乾燥させる工程における前記積層体の厚さの維持は、前記積層体の上に通気性を有する上蓋を載置し、前記上蓋を前記型枠に取り付けることで行なう、
ことを特徴とする請求項１記載の植物繊維製断熱マットの製造方法。
前記底壁の下方で該底壁との間に閉塞空間を設け、
前記植物繊維の積層時に、前記閉塞空間内の空気を吸引するようにした、
ことを特徴とする請求項１または２記載の植物繊維製断熱マットの製造方法。
前記型枠は、前記底壁の互いに対向する２箇所から起立する一対の側壁を有し、
前記第１の面材の載置及び前記第１、第２の植物繊維層の形成は、前記一対の側壁の内側で行なわれる、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の植物繊維製断熱マットの製造方法。
前記乾燥後で、前記型枠を取り外した後、前記一対の側壁の長手方向の両端に対応する前記植物繊維製断熱マットの箇所を切断する、
ことを特徴とする請求項４記載の植物繊維製断熱マットの製造方法。
前記型枠は、前記底壁の互いに対向する２箇所から起立する一対の側壁と、前記底壁の互いに対向する２箇所から起立し前記一対の側壁の長手方向の両端を接続する一対の端面壁を有し、
前記第１の面材の載置及び前記第１、第２の植物繊維層の形成は、前記一対の側壁及び前記一対の端面壁の内側で行なわれる、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の植物繊維製断熱マットの製造方法。
前記複数の植物繊維層は、前記植物繊維が同じ厚さで積層される、
ことを特徴とする請求項１乃至６に何れか１項記載の植物繊維製断熱マットの製造方法。