(57)【要約】【課題】優れた耐火性、断熱性、施工性を確保しながらも、パネル面内におけるせん断強度および厚さ方向における剛性を、大掛かりな設備を必要としたり、手間のかかる工程を経ることなしに改善できるサンドイッチパネルを提案する。【解決手段】薄層状の綿状材料を幾重にも積層、圧縮して成形された板状の繊維系断熱材を基材とし、該基材の表裏面にそれぞれ鋼板を接着、接合して構成されたサンドイッチパネルにおいて、前記基材を、厚さ方向において貫通する少なくとも１つの空間領域および／または厚さ方向に沿って掘り下げられ、一端が行き止まり端でありもう一端が該基材の外表面において開口する少なくとも１つの空間領域と、該空間領域に充填して硬化させ、該基材の外表面に端面が面一状態で露出する硬質部材とで構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄層状の綿状材料を幾重にも積層、圧縮して成形された板状の繊維系断熱材を基材とし、該基材の表裏面にそれぞれ鋼板を接着、接合して構成されたサンドイッチパネルにおいて、
前記基材は、厚さ方向において貫通する少なくとも１つの空間領域および／または厚さ方向に沿って掘り下げられ、一端が行き止まり端でありもう一端が該基材の外表面において開口する少なくとも１つの空間領域と、該空間領域に充填して硬化させ、該基材の外表面に端面が面一状態で露出する硬質部材とを有することを特徴とするサンドイッチパネル。
【請求項２】
前記空間領域は、円錐状をなす空間または円錐状をなす空間と円柱状をなす空間とを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１に記載したサイドイッチパネル。
【請求項３】
前記空間領域は、幅寸法が狭く、前記基材の長手方向および／または幅方向に沿って伸延するスリット形状をなす空間であることを特徴とする請求項１に記載したサンドイッチパネル。
【請求項４】
前記繊維系断熱材が鉱物製の繊維からなり、前記硬質部材が水分にて硬化する無機材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載したサンドイッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の外壁や間仕切壁等に使用して好適なサンドイッチパネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
芯材を低強度、低密度の断熱性材料で構成し、表裏面材を鋼板等の高強度材料で構成してその両者を接着、接合させた構造からなるサンドイッチパネルは、軽量、高強度、高断熱、長尺材を効率的に製造できるメリットを有しており、建築物の外壁や間仕切壁として広く採用されている。
【０００３】
とくに、芯材に不燃性、高融点の鉱物繊維を用いた耐火サンドイッチパネルは、高い耐火性が要求される大型の倉庫、商業施設に不可欠な建材となっている。
【０００４】
ところで、この種のサンドイッチパネルは、軽量、高強度、高断熱等の性能に加え、高い風圧性能も求められており、芯材としては、風圧力が作用した場合に面外へ湾曲しようとする表面板および裏面板が互いにずれないようにつなぎ止める効果、すなわち、「パネルの厚さ方向と支持スパン方向を含む面内におけるせん断強度およびパネルの厚さ方向における剛性」を有していることが重要になるが、従来のサンドイッチパネルに使用される芯材は、平らに伸ばされた綿状材料を幾重にも積層、圧縮して成形された鉱物繊維系断熱材からなっているのが普通であり、各層間の結合力は非常に弱く、風圧等の面外荷重が作用した場合に図１に示すような変形を生じて芯材の層間剥離が懸念されることから外壁材として使用することができない不具合を有している。
【０００５】
この解決策としては、図２に示すように、板状に成形された繊維系断熱材を短冊状に切断し、切断された短冊状の切断物を９０°回転させるとともにその切断面を表裏の鋼板に接着する（積層面をパネル面に対して垂直にする）ことによりサンドイッチパネルを組み立てる方法が知られており、これにより、図３に示すように面外荷重に対する剛性が高められ芯材の層間剥離を回避することができるとされていた。
【０００６】
しかしながら、上記の従来手法を適用してサンドイッチパネルを製造する場合には、大掛かりな設備が必要であり設備コストの上昇を伴う不利があり、また、繊維系断熱材を短冊状に切断する際の、鋸刃による切り代、部材端部の切り捨て代等、芯材として使用できない部分がどうしても生じるため素材の歩留まり低下が避けられない状況にあった。
【０００７】
これに関連する先行技術として、例えば特許文献１には、無機質繊維板に予め孔をあけておき、その孔の開孔形状と同等の骨体あるいは該孔よりも大なる形状の骨体を圧嵌挿する技術が提案されているものの、ここで開示されている無機質繊維板は、現実的には繊維の密度や繊維結合度が不均一であるため正確な孔あけ加工は困難であり、無機質繊維板と骨体との間に隙間が生じる不具合を有している。
【０００８】
通常、サンドイッチパネルの構造性能としては、芯材の厚さ方向において高い剛性を有していると同時に、パネル面内におけるせん断強度（パネル面に直交する向きのせん断強度）についても十分に確保されてなければならないところ、先行文献１に開示された如き技術においては、無機質繊維板と骨体との間に隙間が生じることから、パネル面内におけるせん断強度および厚さ方向における剛性を高めることができるとはいえないものであった。なお、骨体として高強度材を用いることも考えられるが、この場合には、必然的に高密度、低断熱性部材を選択することになるため、断熱性、耐火性能が要求されるサンドイッチパネルには使用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−１２８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、優れた耐火性、断熱性、施工性を確保しながらも、パネル面内におけるせん断強度および厚さ方向における剛性を、大掛かりな設備を必要としたり、手間のかかる工程を経ることなしに改善できるサンドイッチパネルを提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、薄層状の綿状材料を幾重にも積層、圧縮して成形された板状の繊維系断熱材を基材とし、該基材の表裏面にそれぞれ鋼板を接着、接合して構成されたサンドイッチパネルにおいて、前記基材は、厚さ方向において貫通する少なくとも１つの空間領域および／または厚さ方向に沿って掘り下げられ、一端が行き止まり端でありもう一端が該基材の外表面において開口する少なくとも１つの空間領域と、該空間領域に充填して硬化させ、該基材の外表面に面一状態で露出する硬質部材とを有することを特徴とするサンドイッチパネルである。
【００１２】
上記の構成からなるサンドイッチパネルにおいて、前記空間領域は、円錐状をなす空間または円錐状をなす空間と円柱状をなす空間とを組み合わせたものとするか、幅寸法が狭く、前記基材の長手方向および／または幅方向に沿って伸延するスリット形状をなす空間とするのが好ましい。
【００１３】
また、前記繊維系断熱材としては、ロックウールやグラスウール等の鉱物製の繊維を用いるのが望ましく、前記硬質部材としては、水分にて硬化する石膏あるいはセメント等の無機材料からなるものを用いるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基材の厚さ方向において貫通する少なくとも１つの空間領域および／または厚さ方向に沿って掘り下げられ、一端が行き止まり端でありもう一端が該基材の外表面において開口する少なくとも１つの空間領域を形成するとともに、この空間領域に、基材の外表面に面一状態で露出する硬質部材を充填するようにしたため、該硬質部材が補強部材として機能させることが可能となり、積層した層の積層面がパネル面に平行であったとしてもパネル面内におけるせん断強度および厚さ方向における剛性を高めることができる。また、本発明によれば、繊維系断熱材を短冊状に切断しその切断物を９０度回転させてパネルに接着する等の工程が不要であり、大掛かりな設備も必要としないことからサンドイッチパネルの効率的な製造が可能になる（製造コストを極力抑制することが可能）。
【００１５】
空間領域を、円錐状をなす空間または円錐状をなす空間と円柱状をなす空間とを組み合わせたもの、あるいは、幅寸法が狭く、基材の長手方向および／または幅方向に沿って伸延するスリット形状をなすものとすることにより、この空間に簡単な作業でもって硬化部材を隙間なく充填することができる。
【００１６】
また、鋸刃による切り代や切捨て部分が生じることがないため、基材（芯材）を構成する素材の歩留まり低下を避けることができる。
【００１７】
基材は、積層した層の積層面をパネル面に平行にしておくことができるため、繊維系断熱材を短冊状に切断し９０°回転させて構成された従来構造のサンドイッチパネルに比較して断熱性、耐火性に優れている。硬質部材の材料として、水硬化後結晶水を含有して硬化する石膏を用いることによりサンドイッチパネルの耐火性能を大幅に向上させることができる。
【００１８】
さらに本発明によれば、サンドイッチパネルを効率的に製造することができるだけでなく、パネル面内におけるせん断強度、剛性の改善によりサンドイッチパネルの厚さを薄くして高価な繊維系断熱材の使用量を削減することも可能であり、その結果としてサンドイッチパネルを安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】基材（芯材）を構成する繊維系断熱材の積層面がパネル面と平行なサンドイッチパネルの面外荷重による変形状況を示した図である。
【図２】従来方式にしたがうサンドイッチパネルの製造要領の説明図である。
【図３】基材（芯材）を構成する繊維系断熱材の積層面がパネル面と垂直なサンドイッチパネルの面外荷重による変形状況を示した図である。
【図４】本発明にしたがうサンドイッチパネルの実施の形態を示した外観斜視図である。
【図５】図４に示したサンドイッチパネルの要部の断面を示した図である。
【図６】本発明にしたがうサンドイッチパネルの変形例を示した図である。
【図７】本発明にしたがうサンドイッチパネルの他の実施の形態を示した図である。
【図８】図７に示したサンドイッチパネルの要部の断面を示した図である。
【図９】本発明にしたがうサインドイッチパネルのさらに他の実施の形態を示した外観斜視図である。
【図１０】本発明にしたがうサンドイッチパネルの変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図４は、本発明にしたがうサンドイッチパネルの実施の形態を分解状態で示した外観斜視図であり、図５は、図４に示したサンドイッチパネルの要部の断面を示した図である。
【００２１】
図における符号１は、サンドイッチパネルの芯材を構成する基材である。基材１は、薄層状の綿状材料（ロックウール等）を幾重にも積層、圧縮して成形された繊維系断熱材からなっている（積層された層の積層面は、サンドイッチパネルのパネル面と平行なもの）。また、符号２は、基材１の表裏面に外皮、内皮としてそれぞれ接着、接合される、例えば、厚さ０．３〜０．８ｍｍ程度の塗装溶融亜鉛−５５％アルミニウム合金めっき鋼板が主に用いられる。
【００２２】
また、符号３は、基材１の厚さ方向に掘り下げられ、一端が行き止まり端で、もう一端が基材１の外表面において開口する空間領域である。空間領域３は、円錐状をなす空間３ａと、この円錐状をなす空間３ａの先端部につながる円柱状をなす空間３ｂとで構成されたものを例として示している。基材１の厚さが５０ｍｍ前後に設定され、空間領域３を、円錐状をなす空間３ａと円柱状をなす空間３ｂとで構成する場合、円錐状をなす空間３ａの末端部における径ｗは、１０〜３０ｍｍ程度に、円柱状をなす空間３ｂの径ｗ１は、３〜１０ｍｍ程度に、空間領域３の相互間隔Ｌは、２０〜６０ｍｍ程度に設定することができる。円柱状をなす空間３ｂとしては、先端（下端）に向けて尖った形状になるものを例として示したが、先端の形状は種々変更可能であり、図示のものに限定されない。基材１の表面側に設けられた空間領域３が正方形の頂点（角部）に一致するように配列されているとすると、基材１の裏面側の空間領域３は、該正方形の対角線の交点に設けるのが望ましい。なお、一端が行き止まり端になっている空間領域３を設けることにより、常温時の断熱性能、高温加熱時の耐火性能を高めることができる。
【００２３】
また、符号４は、空間領域３に充填して硬化させ、基材１の外表面に端面が面一状態で露出する硬質部材である。硬質部材４としては、空間領域３の充填時には液状であるが、時間の経過とともに硬化する水溶き石膏あるいはセメントが用いられる。
【００２４】
上記の構成からなるサンドイッチパネルを製造するには、まず、ロックウール等の薄層状の綿状材料を幾重にも積層、圧縮して板状の基材１を成形したのち、該基材１の厚さ方向に沿って空間領域３を形成する。そして、その後、該空間領域３に液状化された硬質部材を充填、硬化させ、さらに、その表裏面に外皮、内皮を構成する鋼板２を接着剤等を使用して接着、接合すればよい。空間領域３を形成するには、所定の形状を有する型部材を押し当てるか、あるいは、切削工具を使用して所定の形状に削り取る。
【００２５】
空間領域３に硬質部材４を充填するに当たっては、空間領域３が形成された基材１を、液状化された硬質部材４の浴中にどぶ漬けし、該硬質部材４を、空間領域３内で硬化させるか、あるいは、各空間領域３に対して液状化された硬質部材４を順次充填していけばよく、この点についてはとくに限定されない。なお、硬質部材４を充填、硬化させるに当たっては、液状化された硬質部材４を空間領域３から溢れさせ、基材１の表面に各硬質部材４の全部がつながる厚さ１〜２ｍｍ程度の硬化層を設けることもできる。このような薄肉の硬化層を設けておくことにより、せん断強度、剛性がサンドイッチパネルの全面において安定化する。
【００２６】
液状化された硬質部材４には、予め界面活性剤を０．０１〜０．１質量％の範囲内で含有させたり、あるいは、液状化された硬質部材４を空間領域３に充填したのち、該硬質部材４および基材１の全体を振動モーター等を使用して振動させたりするのが好ましく、これにより、硬質部材４を基材１に馴染ませることが可能となり、硬質部材４と基材１との間に隙間が形成されるのを防ぐことができる。
【００２７】
図６は、円柱状をなす空間３ｂを延長することにより空間領域３を基材１の表裏において貫通させ、その空間領域３に硬質部材４を充填、硬化させた、本発明にしたがうサンドイッチパネルの変形例を示した図である。
【００２８】
かかるサンドイッチパネルにおいては、硬質部材４の両端面が基材１の表裏のそれぞれの外表面に面一状態で露出することから、該硬質部材４が鋼板２の相互間で挟持されることとなり、サンドイッチパネルのパネル面内におけるせん断強度および厚さ方向の剛性がより一層高まることになる。
【００２９】
空間領域３としては、一端に行き止まり端を有する図４に示したようなものや基材１の表裏において貫通する図６に示したようなものを適宜選択することができるが、それらのものを適宜組み合わせてもよい。
【００３０】
図７は、空間領域３を、幅寸法が狭く、基材１の長手方向あるいは幅方向に沿って伸延するスリット状をなす空間３ｃにて構成し、この空間３ｃに硬質部材４を充填、硬化させた、本発明にしたがうサンドイッチパネルの他の実施の形態を示した図であり、図８は図７の断面を要部について示した図である。
【００３１】
かかる基材１を用いたサンドイッチパネルにおいても、サンドイッチパネルのパネル面内におけるせん断強度および厚さ方向の剛性を高めることができる。
【００３２】
空間領域３を、スリット状をなす空間３ｃにて構成した場合、幅寸法ｗ２は、３〜１０ｍｍ程度に、また、隣り合う空間領域３との間隔Ｌ１は３０〜１００ｍｍ程度に、基材１の一方の面（例えば表面）に設けられた空間領域３ともう一方の面（例えば、裏面）に設けられた空間領域３との相互間隔Ｌ２としてはＬの１／２ｍｍ程度に設定することができる。
【００３３】
とくに、スリット状をなす空間３ｃにて空間領域３を構成するものにおいては、基材１のみを取り出して図９に示すように、該空間領域３を、基材１の長手方向および幅方向に伸延させた交差配列、より好ましくは直交配列とすることも可能であり、これにより、サンドイッチパネルの長手方向および幅方向のいずれにおいてもせん断強度、剛性を高めることができる。スリット状をなす空間３ｃは、一端に行き止まり端を有する溝状のものであってもよいし、基材１の表裏において貫通するものであってもかまわない。
【００３４】
空間領域３の、基材１に対する体積割合は、耐火性、断熱性を高い状態に維持する観点から５〜２０％程度とするのが好ましい。
【００３５】
本発明では、空間領域３を、円錐状をなす空間３ａと円柱状をなす空間３ｂを組み合わせたものやスリット形状をなす空間３ｃを適用した場合について示したが、空間領域３の形状は矩形状や三角形状等、任意に変更することが可能であり、また、例えば、図１０に示すように、空間領域３の両端部をその中間部よりも体積の大きな空間としてもよい。本発明のサンドイッチパネルは、基材１を構成する繊維系断熱材の繊維の向きが基本的にはパネル面と平行であり、かつ、積層された層の積層面がパネル面と平行であることから、断熱性、耐火性に優れており、硬質部材４の充填によるせん断強度、剛性の改善により高い耐風圧性をも有している。
【００３６】
＜実施例１＞
ロックウール（密度ρ：０．１５ｋｇ／ｃｍ３）を用いて成形された基材（積層した層の積層面がパネル面と平行なもの）に硬質部材（界面活性剤を０．０２質量％含有させた水溶き石膏の硬化体（ｗ：２０ｍｍ、ｗ１：５ｍｍ、Ｌ：２４ｍｍ、ｅ：１７ｍｍ））を充填、硬化させた上掲図４に示した如き構成からなる厚さ５０ｍｍのサンドイッチパネル（外皮、内皮となる鋼板は、厚さ０．５ｍｍの塗装溶融亜鉛−５５％アルミニウム合金めっき鋼板を使用）を作製するとともに、このサンドイッチパネルから、サイズが３００×３００ｍｍの試験体を切り出し、パネル面内におけるせん断強度および厚さ方向の剛性に係わる試験を行った。
【００３７】
その結果、厚さが５０ｍｍの従来のサンドイッチパネル（積層した層の積層面がパネル面に直角な基材を備えたもの（繊維方向が厚さ方向のもの））のせん断強度および剛性をそれぞれ指数表示で１００とした場合、本発明にしたがうサンドイッチパネルは、パネル面内におけるせん断強度、剛性のいずれもが指数表示で１２０程度であり、本発明におけるサンドイッチパネルでは、せん断強度、剛性が改善されることが確認された。
【００３８】
＜実施例２＞
上記のサンドイッチパネルからサイズ３００×３００ｍｍの試験体を切り出し、該試験体の表面側を加熱炉（電熱線炉）に向けて取り付け、Ｔ＝３４５ｌｏｇ１０（８ｔ＋１）、Ｔ：炉内の上昇温度（Ｋ）、ｔ：時間（分）の条件を満たすよう加熱炉を加熱（ＩＳＯ８３４の加熱試験に準拠）し、６０分経過後におけるサンドイッチパネルの裏面側の温度（複数個所で測定した平均値）の調査を行った。
【００３９】
その結果、硬質部材が備えられていない、厚さ５０ｍｍのサンドイッチパネル（積層した層の積層面がパネル面に直角な基材を備えた従来のサンドイッチパネル（繊維方向が厚さ方向のもの））においては、裏面上昇温度（Ｋ）が１６０Ｋであり、同じく、硬質部材が備えられていない、厚さ７５ｍｍの芯材のサンドイッチパネル（積層した層の積層面がパネル面に直角な基材を備えた従来のサンドイッチパネル（繊維方向が厚さ方向のもの））においては、裏面上昇温度（Ｋ）が１１５Ｋであった。これに対して、本発明にしたがうサンドイッチパネルでは、裏面温度の上昇温度が９５Ｋ（目標値１４０Ｋ以下）に留まっており、耐火性能についても改善されていることが確かめられた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、優れた耐火性、断熱性、施工性を確保しながらも、パネル面内におけるせん断強度および厚さ方向における剛性を、大掛かりな設備を必要としたり、手間のかかる工程を経ることなしに改善し得るサンドイッチパネルが提供できる。
【符号の説明】
【００４１】
１      基材
２      鋼板
３      空間領域
３ａ    円錐状をなす空間
３ｂ    円柱状をなす空間
３ｃ    スリット状をなす空間
４      硬質部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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