JPH01269527A - 高強度複合断熱材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、断熱材と、それよりも強度特性が優れている
強化材とを一体構造に結合した高強度複合断熱材の製造
方法の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、硬質ウレタンフオーム、ポリスチレンフオーム、
ポリイソシアヌレートフオームなどの合成樹脂発泡体は
断熱性が極めて優秀で、比強度が大きく、かつ作業性、
経済性に優れた断熱材として各産業分野で広範に使用さ
れている。

しかしながら、例えばメンブレン式低温タンクの断熱材
、低温配管の断熱支持材、建築物の床断熱などのように
、断熱材としての機能に加えて強度部材としての機能が
要求される場合には、高密度化する必要があり、その結
果、前述した優れた諸特性が失われる欠点がある。

上記欠点を解消する１つの手段として１合成樹脂発泡体
と、それよりも強度特性が優れた材料とを一体構造に複
合化し、それによって断熱材と強度部材の機能を兼備さ
せたものが提案されている。

また１合成樹脂発泡体と強化材を複合化する方法として
、（１）予め形成した合成樹脂発泡体に切込溝を設け、
切込溝の上方開口部から液状樹脂を充填して硬化させて
強化材を形成すると共に。

これと合成樹脂発泡体を一体化する方法（例えば特公昭
４８−３８７６９号公報参照）、（２）区画された空間
に柱状体、ハニカム構造中空体などの強化材を配設し、
その空間部に合成樹脂発泡体の発泡原液を注入し、前記
空間部を充填しつつ発泡硬化させて合成樹脂発泡体を形
成すると共に、その自己接着作用によって強化材を一体
化させる方法（例えば、特開昭５３−１２５６６０号公
報、特開昭５７−１３７１４４号公報参照）、（３）予
め形成した合成樹脂発泡体に肉厚方向に貫通する貫通孔
を設け、その中に未硬化の液状樹脂を注入して重合硬化
させる方法、（４）前記合成樹脂発泡体の貫通孔に予め
形成した樹脂製柱状部材を接着剤と共に挿入固着させる
方法（特開昭５７−１３７１４４号公報参照）などが提
案されている。

しかしながら、上記したいずれの方法も、合成樹脂発泡
体と強化材の完全一体化が難しく、かつ強化材に欠陥が
あるなど性能上の欠点があると共に経済性にも難点があ
り、実用価値の乏しいものとなっている。

すなわち、上記（１）の方法は１強化材を形成すべき液
状樹脂を切込溝の上方開口部から注入して、溝に存在す
る空気を液状樹脂によって置換しつつ溝に液状樹脂を充
填するものであるから、このような方法では液状樹脂を
溝に完全に満たすことが不可能であり、そのため生成し
た強化材にエアボイドなどの欠陥が存在すると共に合成
樹脂発泡体とは局部的に接着することとなって、一体化
が不完全なものとなり、複合材としての機能が発現しな
い欠点がある。また、上記（２）の方法にあっては、合
成樹脂発泡体が、その生成過程で発生する歪を残留させ
ることになるので、それが低温域にさらされた場合に、
合成樹脂発泡体と強化材とが剥離して、複合材としての
機能が失われるなどの欠点がある。また、上記（３）の
方法にあっては、液状樹脂の注入方向によって生成した
強化材の性能が異なり、かつ上記（１）の方法と同様に
エアボイドが存在することになり、かつまた液状樹脂の
硬化過程で発生する反応熱が蓄積し、合成樹脂発泡体及
び形成しつつある強化材が許イイ限度以上の高温にさら
され、合成・讃脂発泡体及び／あるいは強化材にクラッ
クやスコーチが発生するなどの欠点がある。かつまた、
上記（４）の方法にあっては、接着剤を柱状部材と共に
貫通孔に挿入することが不可能で、そのため合成樹脂発
泡体と柱状部材（強化材）は合成樹脂発泡体の貫通孔の
入口の一部のみが接着したものとなり、両者が完全一体
となって始めて発現する複合効果が存在しないなどの重
大な欠陥がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、前述した従来の欠点のすべてを排除し、断熱
材と強化材とを完全に一体構造に構成した強度特性と断
熱特性が格段と優れた複合断熱材を一度の製造工程で製
造する方法を提供する、ことを主たる目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記問題に鑑みて鋭意研究した結果、肉
厚方向に貫通する複数個の貫通孔を設けた断熱材の下面
に、所要の間隙をとって剛性板部：１に配設し、前記貫
通孔に成形強化材を挿填し。

前記間隙に液状組成物を注入すると共に、その間隙を通
して前記貫通孔内面と成形強化材との間に残した空間部
全体もしくは空間部から漏出して断熱材上面に展延する
ように、その空間部の下方から上方に向けて充填し、そ
の液状樹脂を硬化させることにより、前記断熱材と、剛
性板部材と、断熱材より強度特性に優れた成形強化材及
び合成樹脂とを一体構造に結合させることを要旨として
いるものである。

［作用］ 上記高強度複合断熱材の製造方法においては。

断熱材の貫通孔内に予め成形強化材が挿填され、液状樹
脂の充填空間が狭くなっているので、液状樹脂の充填量
を減少させて硬化反応熱の低減と成形強化材への分散が
できる。また液状樹脂は貫通孔内面と成形強化材との間
に残した空間部に、下方から上方に向けて充填されるの
で、空間部に存在する空気は上方開放端から排除され、
それと置換して液状樹脂が充填される故、液状樹脂の硬
化層にエアボイドなどの欠陥の発生を排除できる。

［発明の具体例］ 次に、この発明をその実施の態様を示す添付図面に基づ
いて詳細に説明する。

第１図及び第２図は１本発明方法によって製造した高強
度複合断熱材を示したものである。

同図において、Ａは高強度複合断熱材であって、１は所
要の厚さに形成された板状の断熱材、２ａはその断熱材
の板面全体にわたって薄く形成された断熱材より強度特
性に優れた合成樹脂の強化層、３は合板、ＦＲＰ板、Ｆ
ＲＴＰ板、硬質樹脂板、金属板等から成る剛性板部材で
、前記合成樹脂の硬化層２ａに、その自己接着力によっ
て一体に接着されているものである。断熱材１の内部に
は、それより強度特性に優れた低発泡あるいは非発泡合
成樹脂、ＦＲＰ、ＦＲＴＰ、木質材等から角柱、円柱、
角筒１円筒など適宜の形状に形成した成形強化材４がほ
ぼ等間隔で挿填され、その周囲に形成した合成樹脂の強
化層２ｂを介して断熱材１と一体構造とされ、成形強化
材４及び硬化層２ｂは前記合成樹脂の硬化層２ａを底と
し、硬化層２ｂは前記硬化層２ａと一体構造とされてい
る。

前記高強度複合断熱材Ａを構成する断熱材１は。

ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフオーム、ポリイ
ソシアヌレートフオーム、フェノール樹脂フオーム、ア
クリルイミドフオームなどの合成樹脂発泡体、バルサな
どの木質材、グラスファイバー、セラミックファイバー
などの繊維材をバインダーを使用して、あるいは使用せ
ずに繊維の絡み合いを利用して集積した繊維質集積材な
ど公知の断熱材を使用することができる。この断熱材１
の密度は、断熱性、強度、経済性と密接な関係にあり、
この発明方法においては、特に断熱性と経済性を勘案し
て適宜に選択される。

前記断熱材１に成形強化材４を挿填するにあたっては、
予め肉厚方向に貫通する貫通孔５がほぼ等間隔に設けら
れたもので、その間隔と大きさは高強度複合断熱材Ａの
目的に応じて任意に選択することができるが、−例とし
て間隔は１０乃至６ｏ■であり、大きさ（径）はその内
面と成形強化材４との間に断熱材１より強度特性に優れ
た前記硬化層２ｂとなる合成樹脂の液状組成物が浸入可
能な可及的に狭い空間部が形成されるようにし、それは
使用しようとする液状組成物の性状及びその充填方法、
充填機器などを勘案して適宜に決定されるが、好ましく
は２乃至１５閣の範囲である。

前記硬化層２ａ、２ｂに使用する合成樹脂は断熱材１と
、剛性板部材３と、成形強化材４とを一体構造に構成す
る結合材として、また断熱材１の補剛材として機能する
ものであり、加熱、溶解、液状原料の使用等により液状
を呈し、硬化することにより断熱材１より強度特性に優
れた熱可塑性。

あるいは熱硬化性樹脂であり、特にエポキシ樹脂。

ポリウレタン樹脂、ポリイソシアヌレート樹脂。

不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂な
どは原液が常温において液体であり、しかも硬化反応が
常温で進行し、その際副生成物がないので好適に使用さ
れる。これら合成樹脂には、公知の補強材、難燃剤、充
填剤１着色剤などを適宜に配合してもよい、また、前記
合成樹脂は前記した条件を満足すれば発泡樹脂、非発泡
樹脂のいずれも使用することができる。

前記高強度複合断熱材Ａを製造するには、第３図に示す
ように、断熱材１の下面に、スペーサ（図示せず）を介
して下面から僅かな距離（例えば０．２〜１．０１）を
とって、剛性板部材３を配設し、断熱材１と剛性板部材
３の側面を被覆する如く型枠６を固定する。続いて成形
強化材４を、その下端が剛性板部材３に達する如く断熱
材１の貫通孔５に挿填する。剛性板部材３のほぼ中央部
位には合成樹脂の液状組成物の注入ロアが設けられてい
る。この状態で、液状組成物の注入ロアに注入管８を接
続し、この注入管８を介して合性樹脂の液状組成物を注
入する。注入ロアから注入された液状組成物は、断熱材
１の下面と剛性板部材３との間に形成された間隙イをま
ず充填し、さらに、成形強化材４と貫通孔５の内面との
間に形成される空間部口の下方から上方に向けて、空間
部口中に存在する空気をその上端から排除しつつ、これ
と置換して、いずれの空間部口もほぼ同じ速度で液状組
成物を空間部口中に完全に充填する。

次いでこの状態で液状組成物を硬化させ、型枠６を除去
すると、第１図に示すように、断熱材１の所要部位に、
所要の成形強化材４及びエアボイドなどの欠陥を完全に
排除した合成樹脂の硬化層２ａ、２ｂが形成され、かつ
断熱材１と、剛性板部材３と、成形強化材４とが合成樹
脂から成る強化材でもある硬化層２ａ、２ｂを介して一
体構造に構成されて成る高強度複合断熱材Ａが得られる
。

上記製造工程においては、間隙イ２ロ内に、液状組成物
の透過可能なガラスクロスなどの周知の補強部材を挿填
してもよい。

第４図に示したものは、本発明方法で製造した他の高強
度複合断熱材である１図面中、前記と同一または類似す
る部材には同じ符号が付されている。

第４図に示す高強度複合断熱材Ａを製造するには、第３
図について述べた製造工程において１合成樹脂の液状組
成物を空間部口に充填すると共にさらにその上端開口部
から漏出させ、このまま断熱材１の上面に展延させ、そ
の上にグラスファイバー織布、不滅布などの補強部材９
を載置し、その液状組成物で補強部材９の繊維の隙間を
埋める如く一体化したものである。２ｃは断熱材上面に
漏出した合成樹脂の液状組成物の硬化層である。

上記補強部材９に代って、前記した剛性板部材３を載置
し、液状組成物を硬化させて一体化することもできる。

本発明方法においては、断熱材の内部に挿填される強化
材の向きは制限されるものではなく、高強度複合断熱材
に働く力の方向によって断熱材の上下面に直角でもよく
、また斜め方向、あるいはまた直角方向と斜め方向とを
組合せたりしてもよい。

また断熱材の厚さ、密度、強化材の挿填数、間隙、大き
さなどは高強度複合断熱材の使用目的に応じて任意に選
ぶことができる。

上述した実施例から明らかな如く、本発明によれば、断
熱材の所望の位置に、これと一体構造に結合した強化材
を形成するに際して、断熱材の所定の位置にあけた肉厚
を貫通する複数個の貫通孔に強化材を形成するために充
填した液状樹脂が硬化過程において発生する反応熱の蓄
積により、生成した複合断熱材の機能を失わせるクラッ
クやスコーチなどの有害な現象の発生を排除するように
、前記貫通孔に成形強化材を挿填して液状樹脂の充填空
間を可及的に狭く形成し、液状樹脂の充填量を減少させ
るようにしたので、液状樹脂の硬化反応熱の低減と成形
強化材への分散ができる。

また、本発明によれば、断熱材の貫通孔内に形成される
空間部の下方から上方に向けて、その空間部に存在する
空気を上方開放端から排除しつつ、これと置換して液状
樹脂を空間部に充填するので、貫通孔に充填した液状樹
脂の硬化層からエアボイドなどの欠陥の発生を完全に排
除することができ机 とくに本発明においては、断熱材に設けた貫通孔に成形
強化材を挿填して両者を完全一体化させるために１貫通
孔内面と強化材の間に可及的に狭い空間部を形成し、そ
の空間部の下方から上方に向けて各構成材料を濡らしつ
つ液状樹脂を充填して空間部に液状樹脂を完全に満たし
１次いで、充填した液状樹脂をその場所で硬化させて、
断熱材と成形強化材の接着部材と、それ自身の強度によ
る強化部材の機能を兼備した硬化層を形成することがで
きる。

さらにまた、本発明によれば、断熱材の貫通孔内空間部
下方開放端の下面に共通の空隙を設け。

その空隙を介して液状樹脂を充填するので、断熱材に形
成した複数の貫通孔内空間部にほぼ同じ速度で、かつ効
率的に液状樹脂を充填させることができる。

即ち１本発明によれば、合理化された工程で、経済的に
高強度複合断熱材を製造するため、肉厚方向に貫通する
複数個の貫通孔を設けた断熱材の下面に、所要の間隙を
とって剛性板部材を配設し。

前記貫通孔に成形強化材を挿填し、前記間隙に液樹脂を
注入して空隙及び貫通孔内面と成形強化材で形成される
空間部に下方から上方に向けて充填し、さらに前記空間
部上端部から液状樹脂を漏出させて展延し、その展延液
状樹脂をその場所で硬化させて接着部材及び強化部材の
機能を兼備した硬化層を形成できる故、断熱材と１強化
材と、表面補剛材とを１回の製造工程で完全な一体構造
に結合させることができる。

［実施例］ 実施例（１） 径１１．４閣の貫通孔を４０ｍ５間隔に設けた厚さ２０
０ｍ、密度６０ｋｇ／ｒｒｌ’のフェノール樹脂フオー
ム板（圧縮強さ４．５ｋｇ−ｆ／ａＪ）の下面の全周に
幅５ＩＩＩｌ、厚さ０．８ｍ　スペーサを接着し、その
スペーサ上に中央部に径１０閣の注入口を設けた厚さ５
．５ｍの合板を接着し、全体を木製型枠で補強した０次
いで貫通孔に外径１０■のアクリル樹脂のロッドを挿入
し、下面合板に設けた注入口からエポキシ樹脂の液状組
成物を、貫通孔の上端が漏出するまで注入した。このま
まの状態で室温に２４時間放置後、６０℃で３時間アフ
ターキュアーを行った。このものをＪＩＳＫ７２２０に
基づいて測定した圧縮強さは５０ｋｇ−ｆ／ｄであった
。また解体して内部を調べた結果、アクリル樹脂ロッド
及び下部合板はエポキシ樹脂の硬化層を介してフェノー
ル樹脂フオーム板と一体構造に結合され、またエポキシ
樹脂の硬化層には機能上に有害なエアボイド、クラック
、スコーチなどの欠陥は全く認められなかった。

実施例（２）〜（３） 径１１．４ｍの貫通孔を４５〜５０閣間隔に設けた厚さ
２００■、密度５０ｋｇ／ｒｒｒの硬質ウレタンフオー
ム板（圧縮強さ３．５ｋｇ−ｔ／ｄ）の下面に実施例（
１）と同様に合板を接着したのち１貫通孔に外径１０閣
の不飽和ポリエステル樹脂ロッドを挿入し、下面合板の
注入口から不飽和ポリエステル樹脂の液状組成物を注入
し、貫通孔から漏出させ、続いて漏出した液状組成物を
硬質ウレタンフオーム板の上面にロールを用いて展延し
たのち、ガラスクロスを載置し、再びロールで展延して
繊維の隙間に液状樹脂を含浸させた０次いで実施例（１
）同様に硬化、アフターキュアーを行って圧縮強さを測
定した結果を表１に示す。

また、解体して内部を調べた結果、不飽和ポリエステル
樹脂の硬化層には欠陥部は全く存在せず、各構成材料の
接着は完璧であった。

実施例（４）〜（７） 厚さ２００ｍ、密度５０ｋｇ／ｒｒｒ　　（圧縮強さ３
．５ｋｇ−ｆ／ａＪ）の硬質ウレタンフオーム板と。

ガラスファイバー・ロービング１０％（ｗ　ｔ　、）を
含有する不飽和ポリエステル樹脂ロッドを使用して実施
例（２）〜（３）と同様に供試体を調製し、圧縮強さを
測定した。その試験の結果を第１表に示す。

また、このものを解体して内部を解体して調べた結果、
実施例（１）〜（３）と同様に完璧なものであった。

第　　１　　表 ［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明方法によれば、断熱材に設
けた複数個の貫通孔の内面と成形強化材との間に生じる
空間部に、その下端に剛性板部材を介して設けた間隙を
介して下方から上方に向けて合成樹脂の液状組成物を充
填するので、前記間隙及び空間部に存在する空気を合成
樹脂の液状組成物に置換されつつ上方開放口部より完全
に排除させ、間隙及び空間部に形成される合成樹脂の液
状組成物の硬化層に機能上有害なエアボイド、クラック
、スコーチなどの欠陥の発生を皆無とできるものであり
、またこの完璧な硬化層を介して断熱材、剛性板部材、
成形強化材を完璧な一体構造に１回の製造工程で形成す
ることができると共に密度の低い断熱材を用いて均一で
高い強度と優れた断熱性を有する高強度複合断熱材を経
済的に製造することができる。

また１本発明方法によれば、断熱材の材質、密度１強化
材の材質、数、間隔、太さ、剛性板部材の材質、厚さを
任意に選ぶことによって、広範な性能を有する高強度複
合断熱材を容易に製造することができる。

加えて、本発明方法によって製造した高強度複合断熱材
は、ＬＰＧ、ＬＮＧ、ＬＮ２など低温流体の貯蔵タンク
の断熱材、低温配管の断熱支持材、建築物の床用断熱材
として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例として製造した高強度複
合断熱材の斜視図、第２図はその要部の拡大断面図、第
３図は高強度複合断熱材を製造する主要工程の説明図、
第４図は他の実施例として製造した高強度複合断熱材の
斜視図である。 Ａ・・・・・・・・・複合断熱材、１・・・・・・・・
・断熱材、２ａ。 ２ｂ、２ｃ・・・・・・・・・硬化層、３・・・・・・
・・・剛性板部材。 ４・・・・・・・・・成形強化材、５・・・・・・・・
・貫通孔、６・・・・・・・・・型枠、７・・・・・・
・・・注入口、８・・・・・・・・・注入管、９・・・
・・・・・・補強部材。 特許出願人　　　　　ニチアス株式会社東京瓦斯株式会
社 代理人　　弁理士　　永　１）武三部 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 肉厚方向に貫通する複数個の貫通孔を設けた断熱材の下
   面に、所定の間隙をとって剛性板部材を配設し、断熱材
   より強度特性に優れた成形強化材を前記貫通孔に挿填し
   、前記間隙に断熱材より強度特性に優れた合成樹脂の液
   状組成物を注入すると共に、その間隙を通して前記貫通
   孔内面と成形強化材との間に残した空間部全体もしくは
   空間部から漏出して断熱材上面に展延するように、その
   空間部の下方から上方に向けて充填し、その合成樹脂の
   液状組成物の硬化によって、前記断熱材と、剛性板部材
   と、断熱材より強度特性が優れた成形強化材及び合成樹
   脂とを一体構造に結合することを特徴とする高強度複合
   断熱材の製造方法。