JPH062375B2 - 複合断熱材の製造方法 - Google Patents

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、ポリスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、
ポリイソシアヌレートフォ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広範囲の産業分野で使用さ
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、建築物用床断熱材などのように、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、そのため前述した優れた
特許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、合成樹脂発泡体
と、それよりも強度特性が優れた材料、例えば低発泡合
成樹脂あるいは非発泡合成樹脂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、合成樹脂発泡体と強化材を複合化する方法とし
て、強化材によってハニカム構造中空体を作り、そのな
かに合成樹脂発泡原液を注入して発泡硬化させて一体化
する方法が提案されている。

しかし、上記方法にあっては、合成樹脂発泡体がその形
成過程で発生する歪を残留するので、それが低温域にさ
らされた際、合成樹脂発泡体とハニカム構造中空体が剥
離する欠点がある。

また、合成樹脂発泡体と強化材を複合化する他の方法と
して、板状体とした合成樹脂発泡体を、硬化によって非
発泡樹脂硬化体となる液状樹脂を用いて積層一体化する
方法や、板状の合成樹脂発泡体に切込溝を設け、溝の上
方開口部から液状樹脂を充填して硬化させて一体化する
方法も提案されている。

しかし、それらの方法はいずれも複合化に非常に多くの
手数がかかり、経済性に重大な欠陥があって実用性に乏
しく、とくに後者にあっては、液状樹脂を溝の上方開口
部から充填するため、溝を完全に液状樹脂で満たすこと
が不可能であり、そのため溝中に未充填部が存在すると
共に硬化樹脂の中にエア・ボイドが生じるなど、性能上
の欠点を排除することができない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、前述した従来の欠点をすべて排除し、断熱材
と強化材を一体化して成る複合断熱材を経済的に安価に
製造することを主たる目的としているものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するため、断熱材と、その断
熱材より強度特性が優れた成形強化材と、前記断熱材よ
り強度特性が優れた合成樹脂の強化材とを一体構造とす
る複合断熱材を製造する方法において、底面で開口する
複数条の溝を有するブロック体を断熱材から成形する工
程と、前記ブロック体に設けた溝に前記成形強化材を配
設する工程と、前記溝内の成形強化材と溝内面との間に
生じる空間部に、溝の底面開口部から上方に向けて前記
合成樹脂の液状組成物を充填する工程とを含むことを要
旨としているものである。

［作用］ 上記工程からなる複合断熱材の製造方法においては、ブ
ロツク体に設けた複数条の溝の底面開口部から上方に向
けて合成樹脂の液状組成物が充填されるので、溝中に存
在する空気は溝の上面開口部から排除される。従って溝
内に形成される合成樹脂強化材にエアーボイドを発生す
るおそれはなく、また溝内の液状組成物の硬化により、
溝内の成形強化材はブロツク体に一体に結合される。

［発明の具体例］ 第１図は、本発明によって製造した複合断熱材を示した
ものである。

同図において、Ａは複合断熱材であって、ポリスチレン
フォーム、ポリウレタンフォーム、ポリイソシアヌレー
トフォーム、フェノール樹脂フォームなどの合成樹脂発
泡体、ガラスファイバー、ロックウール、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、バルサ等の木質材から成る断熱材１に、その
断熱材より強度特性が優れている低発泡の合成樹脂ある
いは非発泡合成樹脂あるいはＦＲＰ、合板等の木質材、
セラミック等から成る成形強化材２と、前記断熱材１よ
り強度特性が優れた合成樹脂から成る強化材３とが骨材
として一体構造に結合されている。

上記構成の複合断熱材を製造する方法を、第２図乃至第
５図に示してある。

まず、前記断熱材１として、第２図に示すように、底面
に開口部４を有し、上面に延長する複数条の溝５を有す
るブロック体ａを形成する。

上記ブロック体ａを形成する手段としては、板、角柱、
円柱、角筒、円筒などの部材を、合成樹脂の液状組成物
の透過可能な孔あき板、ガラスクロス、金網などの固定
部材６の上に、所要の間隔をとった位置で立設し、止ネ
ジまたは接着剤によって固定部材６に固定する手段、あ
るいはブロック体に、鋸等の切断工具を用いて、その底
面から上方に向かって切込溝を形成する手段などがあ
る。

前記ブロック体ａの溝５内に配設される前記成形強化材
２は、例えば第３図に示すように、切込み溝を設けた多
数の板状部材２ａを、その切込み溝にて交差させて格子
状に組付け、これを前記ブロック体ａの溝６に挿入配置
できるように構成したものが良いが、前記ブロック体ａ
の溝間隔の幅を有する板状部材をそれぞれの溝６に挿入
配置するように構成してもよい。

なお、前記ブロック体ａの溝５に配設する成形強化材２
と溝５との対向面相互の間隔は、前述した強化材３を形
成する合成樹脂の液状組成物が両者の間に浸入可能なも
のとし、それは使用される液状組成物の性状及び充填機
器などを勘案して適当に決定する。

前記強化材３を形成する合成樹脂は、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前
記断熱材１より強度特性が優れた熱可塑性あるいは熱硬
化性合成樹脂がよく、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料が常温で液
体であり、かつその硬化反応が常温で進行し、その際、
副生成物の発生がないので好適である。

なお、前記強化材３を形成する合成樹脂の液状組成物に
は、この樹脂分野で公知な補強材、充填材、難燃剤等を
適宜配合してもよい。また合成樹脂から成る強化材３は
前記条件を満足するならば、発泡樹脂、非発泡樹脂のい
ずれも使用することができる。

かくして、前記成形強化材２を配設したブロック体ａ
を、第４図に示すように、槽７内の合成樹脂の液状組成
物８上に浮かべ、次いでブロック体ａを液状組成物８中
に徐々に沈下させることにより、あるいはポンプ等の圧
送装置を使用することにより、成形強化材２を内包して
いるブロック体ａの底面開口部４から上方に向け、溝５
と強化材２との間の空間部９中に存在する空気を上面開
口部から排除しつつ、これと置換して液状組成物８を空
間部９中に完全に充填する。

このあと、液状組成物８を空間部９内で硬化させると、
断熱材１の所要部位に、所要の成形強化材２及び液状組
成物９が硬化した合成樹脂強化材３が配設され、かつ両
者が一体構造に結合されて成る複合断熱材Ａが得られ
る。

なお、前記液状組成物８を空間部９に充填する際、ガラ
スクロス等の液状組成物の透過可能な補強材を装填して
おき、液状組成物を硬化させてもよく、それにより生成
した合成樹脂強化材３、さらには複合断熱材Ａの強度を
一段と向上させることができる。

また、前記の如く形成された複合断熱材Ａに更に切込み
溝を設け、その溝に前記と同様に成形強化材２及び合成
樹脂の強化材３を配設して構成すれば、所望の位置に所
望の強化材を配設することが可能となり、物性上の方向
性を持たない複合断熱材を得ることができる。

［実施例］ 実施例（１） 間隔３０mmの格子状に幅１．５mmの溝を底面に開口部を
設けて上下方向に配設し、その溝の内部に、成形強化材
として格子状とした厚さ１．０mmのＦＲＰを配設した底
面６０cm×６０cm、高さ２０cmの硬質ウレタンフォーム
（密度６０kg／m³）ブロック体を、不飽和ポリエステル
樹脂の液状組成物の液面上に載置し、ついで徐々に沈下
させながら硬質ウレタンフォームブロック体の溝の内面
とＦＲＰの表面との間の空間部に、底面開口部より上方
へ向かって不飽和ポリエステル樹脂の液状組成物を合成
樹脂の強化材として充填し、そのままの状態で液状組成
物を硬化させた。

このものを２日間放置させた後、解体して内部状況を調
べた結果、硬質ウレタンフォームブロック体に設けた溝
の内面とＦＲＰの表面との間のすべての空間部にエアボ
イド等の欠陥が全く存在しない不飽和ポリエステル樹脂
が完全に充填され、しかも断熱材としての硬質ウレタン
フォームブロック、成形強化材としてのＦＲＰ、合成樹
脂強化材としての不飽和ポリエステル樹脂は一体構造と
して強固に結合しており、硬質ウレタンフォームブロッ
クにスコーチやクラックが発生せず、強化材の幅が均一
な複合断熱材が得られた。この複合断熱材の密度は２４
０kg／m³であり、圧縮強さは１９０kgf／cm²であった。

さらに、この複合断熱材を、粉砕したドライアイス中に
２日間放置した場合にも、硬質ウレタンフォームブロッ
ク、ＦＲＰ、不飽和ポリエステル樹脂のいずれの接着界
面も剥離することはなく、実用上有害となる現象の発生
は認められなかった。

実施例（２） 間隔５０mmの格子状に幅５mmの溝を底面に開口部を設け
て上下方向に配設し、その溝の内部に、成形強化材とし
て幅５０〜５５mm、長さ２００mm、厚さ４mmの短冊状の
アピトン合板をできるだけ不連続部が生じないように配
設した底面５０cm×５０cm、高さ２０cmのフェノール樹
脂フォーム（密度４０kg／m³）ブロック体をエポキシ樹
脂の液状組成物の液面上に載置し、ついで実施例（１）
と同様に底面開口部より上方へ向かってエポキシ樹脂の
液状組成物を合成樹脂の強化材として充填し、そのまま
の状態で硬化させた。

このものを２日間放置させた後、解体して内部状況を調
べた結果、欠陥部を全く持たないエポキシ樹脂が完全に
充填され、しかもフェノール樹脂フォームブロック、成
形強化材としてのアピトン合板、合成樹脂強化材として
のエポキシ樹脂が一体構造として強固に結合していた。

実施例（３） 間隔２５mmの格子状に幅２．５mmの溝を底面に開口部を
設けて上下方向に配設し、その溝の内部に成形強化材と
して格子状とした厚さ２．０mmのウレタン樹脂成形板を
配設した底面５０cm×５０cm、高さ３０cmの硬質ウレタ
ンフォーム（密度５０kg／m³）ブロック体の底面開口部
の一部に注入孔を設け、加圧ポンプを使用して注入圧力
０．５kgf／cm²にて、その注入孔から合成樹脂強化材と
してウレタン樹脂液状組成物を充填し、そのまま硬化さ
せた。

このものを１日間放置させた後、解体して内部状況を調
べた結果、硬質ウレタンフォームブロック体に設けた溝
の内面とウレタン樹脂成形板の表面との間の全ての空間
部にエアボイド等の欠陥が全く存在しないウレタン樹脂
が完全に充填され、実用上有害となるクラックやスコー
チは認められなかった。また、この複合断熱材を液状窒
素中に浸漬した場合にもクラック、剥離等の実用上有害
となの現象の発生は認められなかった。

［発明の効果］ 以上に述べたようにこの発明によれば、底面で開口する
複数条の溝を有するブロック体を断熱材から形成し、そ
のブロック体に設けた溝に前記断熱材よりも強度特性の
優れた成形強化材を配設し、さらに前記ブロック体に設
けた溝の内面と前記成形強化材との間に生じる空間部
に、ブロック体底面開口部より上方に向かって、空間部
中の空気を排除しつつ、前記断熱材よりも強度特性の優
れた合成樹脂の液状組成物を充填し、これを硬化させて
断熱材の中の所望の位置に、所望の成形強化材及び所望
の合成樹脂から成る強化材を配設し、かつこれらを一体
構造に結合させるものであるから、エアボイドなどの性
能上の欠陥を完全に排除した合成樹脂から成る強化材
を、断熱材に設けた溝とその溝内に配設した成形強化材
との間の空間部に完全に充填することができる。しかも
前記合成樹脂は液状であるため、断熱材に設けた溝の内
面と成形強化材の表面を濡らしつつ充填され、そのまま
硬化するので、これらの結合は完璧であり、機械的およ
び／あるいは熱的作用を受けて両者が剥離するなど、そ
の機能を失わせるような現象の発生を完全に排除できる
と共に、合成樹脂の液状組成物はブロック体に設けた溝
の中で成形強化材の存在下に硬化反応が進行して、両者
が一体構造となって強化材が形成されるので、液状組成
物の硬化反応に基づく反応熱が発生する場合において、
その反応熱によって強化材および／あるいはブロック体
にクラック，スコーチ等の実用上有害な現象の発生を完
全に排除できるから、品質上の信頼性が一段と高く、ま
た所望の量の強化材を所望の位置に配設することがで
き、しかも成形強化材の材質、厚さの選定によって性能
とコストのバランスに基づいた無限の設計を可能とし、
極めて優れた性能を有する複合断熱材を経済的に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によって製造した複合断熱材の斜視
図、第２図は断熱材となるブロック体の斜視図、第３図
は成形強化材の斜視図、第４図および第５図は複合断熱
材を製造する主要工程の順序を示す説明図である。 Ａ………複合断熱材、１………断熱材、２………成形強
化材、３………合成樹脂の強化材、４………ブロック体
の底面開口部、５………ブロック体の溝、６………固定
部材、ａ………ブロック体、７………槽、８………合成
樹脂の液状組成物、９………空間部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断熱材と、その断熱材より強度特性が優れ
   た成形強化材と、前記断熱材より強度特性が優れた合成
   樹脂の強化材とを一体構造とする複合断熱材を製造する
   方法において、底面で開口する複数条の溝を有するブロ
   ック体を断熱材から成形する工程と、前記ブロック体に
   設けた溝に前記成形強化材を配設する工程と、前記溝内
   の成形強化材と溝内面との間に生じる空間部に、溝の底
   面開口部から上方に向けて前記合成樹脂の液状組成物を
   充填する工程とからなることを特徴とする複合断熱材の
   製造方法。