(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の紙材からなり、外面形状が曲面部分と平面部分から構成された複数の筒状の成形紙管を用いて、隣接する成形紙管の平面部分同士を連結して成形紙管群を形成し、その成形紙管群の少なくとも片面に板、シート、フィルムなどの外装材を接着してなる成形紙管構造体。
【請求項２】
複数枚の紙材からなり、外面形状が曲面部分と平面部分から構成された複数の筒状の成形紙管を用いて、隣接する成形紙管の平面部分同士を連結して成形紙管群を形成し、その成形紙管群の少なくとも片面に板、シート、フィルムなどの外装材を接着するとともに、成形紙管の開口部を破壊できるシート片で封止し、その上面の横方向に接合された成形紙管の少なくとも一部に孔を設け、縦方向に接合された成形紙管と連通させたことを特徴とする成形紙管構造体。
【請求項３】
成形紙管の中空部に水道管、ガス管、熱交換パイプなどの配管類あるいは電力線、通信ケーブルなどの配線類を収納したことを特徴とする請求項１および請求項２に記載の成形紙管構造体。
【請求項４】
複数枚の紙を接着剤により接着して筒状の紙管を造管する工程と、該紙管の両側部と上下部に配置された加圧ローラーにより紙管の上下、両側面を加圧して上下、両側面の対称位置に平面部分を形成すると共に、該平面部分と元の紙管の残部により形成された曲面部を有する成形紙管を造管する工程と、複数の成形紙管の平面部分同士を接合して成形紙管群とする工程と、接合された成形紙管群の少なくとも片面に板、シート、フィルムなどの外装材を接合する工程とからなることを特徴とする成形紙管構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は断熱性、遮音性、調湿性、設備収納性などに優れた機能性を有する建材として用いることができる成形紙管構造体とその製造方法に関するもので、さらに詳しくは、断熱屋根材・断熱壁材・結露防止壁材、防音天井材・防音床材・防音壁材、調湿壁材、電気配線収納壁材・ガス水道収納壁材・冷暖房床材・システム床材・システム天井材・分電番収納壁材・情報機器収納壁材などに利用できる成形紙管構造体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
本発明で言う成形紙管とは、スパイラル巻き、平巻きなどで生産された円筒状紙管の外面を部分的に対称位置で加圧することにより、外側面の対称位置に形成された平面部分と、元の円筒状紙管の円弧状を残した曲面部分とからなる紙管を言うものである。造管と同時に成形するか、造管を適当な長さに切断した後にするか、または別途加湿加温状態で成形するかは生産現場で適宜に選択される。
【０００３】
【従来の技術】
従来、紙管を利用した建築用資材としては、例えば、実開平６−２７１３０号公報に開示されているように、断面形状が円形、楕円形、多角形などの紙管を並列し、その片面または両面に紙、合成紙、布、金属箔、プラスチックフィルムなどのシートを貼着することにより軽量で可撓性に富み、且つ可曲性があって、壁装材、間仕切り、天井材、床材などのパネル材として用いることができる紙管パネルが提案されている。
【０００４】
また、別なものとして、特開平７−２１７０７０号公報に開示されているように、建築用内装ボードと外装ボードとの間に中空の角柱形紙管からなる構造材料を介在させて間仕切り壁や補強リブ付きボードとして使用することが提案されている。さらに、その製造方法においても連続的に生産するのが難しい問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の紙管パネルおよび後者の建築用内外装構造材料では、その内部に配管、配線、機器類などの収納ができないため、利用度に制限があって室内の有効空間容積を狭ばめるばかりでなく、使用時にはパネル材および外装ボードの外部に設けることに限定されるだけでなく、外部に露出することになり、外観上、体裁が悪くなり用途が限られていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するために開発されたもので、建築用資材として求められる放熱・断熱性能、遮音性能、調湿性能、加工性などに優れると共に、配管、配線、機器類などを収納できる機能性を有する成形紙管構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、現在、世界的にみて住居の不足している地域または戦争・天災などで被災している地域への援助物資の一つとしてテントに代わる簡易ハウス用の資材としても使用できる成形紙管構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し、その目的を達成する手段として、本発明では、複数枚の紙材からなり、外面形状が曲面部分と平面部分から構成された複数の筒状の成形紙管を用いて、隣接する成形紙管の平面部分同士を連結して成形紙管群を形成し、その成形紙管群の少なくとも片面に板、シート、フィルムなどの外装材を接着してなる成形紙管構造体を開発し、採用した。
【０００９】
また、本発明では、複数枚の紙材からなり、外面形状が曲面部分と平面部分から構成された複数の筒状の成形紙管を用いて、隣接する成形紙管の平面部分同士を連結して成形紙管群を形成し、その成形紙管群の少なくとも片面に板、シート、フィルムなどの外装材を接着するとともに、成形紙管の開口部を破壊できるシート片で封止し、その上面の横方向に接合された成形紙管の少なくとも一部に孔を設け、縦方向に接合された成形紙管と連通させたことを特徴とする成形紙管構造体を開発し、採用した。
【００１０】
さらに、本発明では、上記のように構成した成形紙管構造体において、成形紙管の中空部に水道管、ガス管、熱交換パイプなどの配管類あるいは電力線、通信ケーブルなどの配線類を収納した成形紙管構造体を開発し、採用した。
【００１１】
また、本発明では、複数枚の紙を接着剤により接着して筒状の紙管を造管する工程と、該紙管の両側部と上下部に配置された加圧ローラーにより紙管の上下、両側面を加圧して上下、両側面の対称位置に平面部分を形成すると共に、該平面部分と元の紙管の残部により形成された曲面部を有する成形紙管を造管する工程と、複数の成形紙管の平面部分同士を接合して成形紙管群とする工程と、接合された成形紙管群の少なくとも片面に板、シート、フィルムなどの外装材を接合する工程とからなることを特徴とする成形紙管構造体の製造方法を開発し、採用した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１実施の形態を添付の図１〜図６に基づいて説明すれば、図１、図２において、１はスパイラル巻き機または平巻き機にて生産された外径８２ｍｍ、内径７６ｍｍの円筒状の紙管、２，２は所定の間隔で紙管１の両側に垂直方向に配置された中央部が僅かに突出する太鼓状の加圧ローラー、３，３は紙管１の上下に水平方向に配置された同様の加圧ローラーである。
【００１３】
円筒状の紙管１を長手方向に移動すると、紙管１は垂直方向の加圧ローラー２，２に挟み込まれて両側面を変形させて平面部分４ａ，４ａを形成し、上下加圧ローラー３，３に挟み込まれて上下両面を変形させて平面部分４ａ，４ａを形成し、紙管１の円弧の残部即ち、四隅部を曲面４ｂ，４ｂ，４ｂ，４ｂに形成した成形紙管４となる。
【００１４】
上記の加圧ローラー２，２と３，３の距離および傾きなどは、紙管１の外径に対しどの程度の平面部分および角度を形成させるかにより決定される。この実施の形態においては、加圧ローラー２，２および３，３の間隔は約７５ｍｍとした。
【００１５】
また、加圧ローラー２，２および加圧ローラー３，３のそれぞれの位置は紙管の変形に要する加圧ならびに変形を容易にするため前後に僅かにずらしてあり、好ましくは加圧ローラーの大きさ１本分位ずらすことで紙管の紙層剥離がなく変形度合い（変形対称性、曲率形状、平面形状）などが良好になる。
【００１６】
紙管１は巻き機から造管され、まだ完全に紙層同士が接着されていない間（巻き芯との摩擦抵抗による熱で温度が高く、未乾燥状態で接着剤が硬化していない状態）に加圧ローラー２，２、３，３間を通過する時に加圧成形することにより、紙層が剥離せず、また余分な設備（加熱、加湿設備を含む）を設置しなくとも容易に成形が可能である。
【００１７】
また、加圧ローラー２，２、３，３を造管速度に同期させて、紙管１の周囲を公転回転させることにより、連続した成形紙管が生産できる。すなわち、加圧ローラー群を造管速度に合せて自転公転させることにより、紙層剥離のない成形紙管４ができる。
【００１８】
成形紙管４における紙層間の剥離は、紙管厚さが厚ければ外径、内径の差により曲面部分４ｂと平面部分４ａの境界域に皺、浮きが発生する場合があり、紙管外径が９０ｍｍ以下の場合の好ましい紙管の厚さは約４ｍｍ以下である。紙管外径が大きくなれば当然に紙管の厚さも厚くできる。また曲面部分４ｂの範囲を大きくとることによりさらに紙管の厚さを大きくできる。このように曲面部分４ｂを残存させることにより、成形紙管４の機械的な強度を高めることができる。
【００１９】
図３はこのようにして加工された成形紙管４を示すもので、元の紙管１の曲率半径４０ｍｍの曲面部分４ｂ，４ｂ，４ｂ，４ｂと、上下面および両側面を加圧変形させた幅約３２ｍ、対向内面距離約６７ｍｍの平面部４ａ，４ａ，４ａ，４ａとにより構成された略正方形に近い断面形状のものであるが、この形状に限定されるものでなく、用途に応じて加圧ローラー２，２、３，３の位置関係を調整することにより、曲面部分４ｂを一部に有する三角形、矩形、台形など各種形状の成形紙管の製造が可能である。
【００２０】
５は成形紙管４を複数本並列に配置し、隣接する平面部分同士４ａ，４ａを接着剤で接着して連結した成形紙管群で、その成形紙管群５の表裏面に厚さ３ｍｍの化粧板の外装材６を、下面にアルミニウム箔をラミネートした厚さ０．３ｍｍの紙材の外装材６をそれぞれ接着で接合して成形紙管構造体７を構成している。
【００２１】
つぎに、図７及び図８は本発明の第２実施の形態を示しており、上記第１実施の形態と相違しているのは、縦方向の成形紙管４と横方向の成形紙管９から構成されている点であって、他の部材の構成は前記第１実施の形態と相違していないので説明を省略すると共に、同一部材には同一符号を符してある。
【００２２】
すなわち、この実施の形態では、図７、図８に示すように、縦方向の成形紙管４を、前記第１実施の成形紙管群５と同じように複数本並列して、隣接する平面部分同士４ａ，４ａを接着剤で連結して成形紙管群８を形成し、その上面部に横方向の成形紙管９を接合してあり、その成形紙管９の下面の所要の位置に孔１０を明けてある。
【００２３】
１１は縦方向の成形紙管群８の各成形紙管４の中空部の空気を密封し、断熱効果を高めるため両端の開口部に空気遮断用として封止するシート片で、紙やプラスチックフイルムなどの破壊しやすい材質からなっている。１２は厚さ約３ｍｍのパンチング孔を設けたベニヤ板の上に多孔質性クロスを貼り付けた外装材であり、それによって成形紙管構造体１３を構成している。
【００２４】
そして、縦方向のいずれかの成形紙管４に配線または配管をする必要があるときに、成形紙管４の開口部に貼り付けられたシート片１１を予め破っておくことにより、横方向の成形紙管９の孔１０と連通される。他の開口部のシート片１１は破られないため内部の空気が移動せず、断熱効果を維持する。
【００２５】
上記のように構成した本発明の成形紙管構造体１３の使用例と作用、効果を図９および図１１に示す外壁材Ａおよび図１１に示す床材Ｂについて説明する。
図９は、外壁面側に床暖房用の給湯器１４を配置し、内壁面側に制御器（リモコン）１５を配置し、該給湯器１４に繋がる温湯給排水パイプ１６を床材Ｂに配設された熱交換パイプ１７と接続して床暖房用のシステムを構築する例を示しており、温湯給排水パイプ１６を予め縦方向の成形紙管４の適宜位置に穿設した孔に挿入して成形紙管４の中空部に沿って下方に延ばして熱交換パイプ１７と接続するものである。この時、温湯給排水パイプ１６は成形紙管４の中空部に充分収納できるスペースがあって容易にスムーズに収納することができる。また、温湯給排水パイプ１６と熱交換パイプ１７は成形紙管４の中空部内に収納され隠れて外面に出ることがないので損傷することがない。
【００２６】
また、別の使用例として図１０および図１１に示す間仕切り材Ｃについて説明する。横方向の成形紙管９の一方の開口部から電力線１８を、他方の開口部から電話（インターネット用含む）回線１９を挿通し、縦方向の成形紙管４の開口部に貼ってあるシート片１１（図８参照）を破り中空部に通してコンセント２０に結合したものであり、この使用例によれば、電力線１８、電話回線１９を挿入収納しやすく外部に現れることがない利点がある。また、他の成形紙管４の開口部のシート片１１は破られないため、中空部の空気が移動せず、音波振動の成形紙管内部での減衰が高くなり、断熱効果と遮音効果を発揮でき、ピアノ据え付けた部屋あるいはステレオを設置してある部屋の間仕切り材として使用すると、外部への音の漏れがなく周囲に迷惑をかけず快適な生活ができる。
【００２７】
また、この使用例によれば、室内の温度を保温（断熱効果）し、暖房および冷房効率を高めることができる。さらに、夏は室内温度を冷却（自然冷却効果）することができる。すなわち、冷却効果については成形紙管内を下方（床下近辺）から上方に向けて空気の流れを作る（エントツ効果で自然に緩やかな気流が生じる）ことにより、壁面の温度を空冷により下げることができる。なお、強制的に気流の流れを作ればさらに効率は高くなるが、エネルギー消費の点からは自然対流を利用することが好ましい。すなわち、環境にやさしい自然温度管理システムが創出できる。
【００２８】
さらに、図１１に示す洋間のフローリングの下敷材Ｄとして使用すると、配管（床下暖房、ガス管など）、配線（電力線、電話線など）が埋設できる。畳敷きの場合はさらに湿度の調整（調湿作用）ができ、カビの発生が防止できる。またマンションなどの場合、振動吸収材として階下の室への振動伝達を紙の変形復元力で抑制する効果が付加される。
【００２９】
また、図１１に示す天井材Ｅとして利用すると、屋根裏との断熱（この断熱性は、特にマンションなどの上層階で期待でき、天井からの熱を低減することができる。）、階上からの遮音を図ることができるものである。
【００３０】
さらに、図１１に示す屋根の内張り材Ｆとして使用すると、断熱効果が図れて夏場の屋根から照り返しによる熱遮断、さらに前述したように紙管内部に空気を流すことで冷却効果を計ることができる。
【００３１】
また、図１１に示す瓦材Ｇとして使用する場合は、成形紙管を小型化し外装材として雨の浸透を防止する金属材、洋瓦、Ｕ瓦（商品名）などに貼り付けるなどして利用できる。この場合、厚さを薄くするため紙管径を小さく、好ましくは直径２０ｍｍ〜３０ｍｍにするとよい。
【００３２】
なお、上記した実施例では多角形の成形紙管とその用途について説明したが、２×４工法も可能である。図１２の断面図に示すような形状のものも用途に応じて利用でき、特に成形紙管４の断面形状については実施例に限定されない。
【００３３】
また、これらの成形紙管構造体を組み立てる際の継手として、図１３の斜視図に示すような構成体も必要となる。（Ａ）はボードを直角に接続する場合、（Ｂ）はＴ字状に接続する場合、（Ｃ）は交差させる場合などに利用できる。
【００３４】
つぎに、図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す各成形紙管構造体を壁材として使用した場合の遮音試験の結果を下記する。
従来の円形紙管２１を離間配置し紙管外面全体に沿うように外装材２２としての厚さ１ｍｍの紙を貼り付けた構造体（Ａ）及び従来の角形紙管２３を両端に配置し、その間に略ハニカム構造体２４を配置し、両面に同じ外装材２５を接着した構造体（Ｂ）並びに本発明の成形紙管４による構造体（Ｃ）のそれぞれを、防音効果を有する箱の片面に設置し、その箱の内部にスピーカーを配置して各構造体面から洩れる音響を測定したところ、従来の構造体（Ａ）は約１／３ｄＢ、構造体（Ｂ）は約２／３ｄＢであったのに対して、本発明の構造体（Ｃ）は約１／７ｄＢであった。このことは本発明の構造体が音波の振動を面で伝達していないこと、面部分が紙管の厚さで減衰させ紙管内部の空気に伝播しにくくさせているためと考えられる。
【００３５】
さらに、断熱性能についての試験を行った。その結果を下記する。
実験方法は、図１４の各構造体を熱プレートの上面に密着させ、温度計測用の熱伝導体を構造体の両面にそれぞれ固定した。熱プレート温度を約４５℃に制御した４時間後の温度は、構造体（Ａ）は約２８℃、構造体（Ｂ）は３０℃、本発明の構造体（Ｃ）では約２５℃であった。このことは本発明の構造体が断熱性に優れていることを示している。
【００３６】
なお、本発明においては紙材、紙管、外装材、構造体の寸法、材質及び造管速度などについては特に限定されるものではなく、また収納設備類なども用途に応じて適宜選択されるものである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、前記のように構成したので、成形紙管を接合する際に隣接する平面部分同士で接合するため、接着面積が大きくなって紙管同士の接合が強固になり、丈夫な成形紙管構造体となる。また、成形紙管には元の紙管の曲面部分を残しているので、機械的な強度を高めることができる。
【００３８】
また、成形紙管が紙材で構成されているため、外装材を多孔質や吸湿性の部材にすると室内の水分を吸い込み、乾燥ぎみの場合は、吸湿した水分を吐き出すことにより、室内の湿度を安定させ、過乾燥、過湿度による弊害を抑制する調湿効果を有する。
【００３９】
さらに、従来にない遮音効果、断熱効果が得られると共に、パイプや電線などを成形紙管の中空部に充分収納でき、収容物を損傷させることがなくなるとともに、外観に現れないので体裁がよくなる。また、遮音性、調湿性、断熱性、収納性の優れた成形紙管構造体を比較的簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形紙管の製造過程を示す簡略斜視図である。
【図２】図１の簡略平面図である。
【図３】本発明の成形紙管の斜視図である。
【図４】図３の拡大断面図である。
【図５】成形紙管群の斜視図である。
【図６】第１実施の形態の成形紙管構造体の斜視図である。
【図７】第２実施の形態の成形紙管構造体の斜視図である。
【図８】図７の要部拡大断面図である。
【図９】第２実施の形態の成形紙管構造体を外壁面に使用した状態の断面図である。
【図１０】第２実施の形態の成形紙管構造体を間仕切り材に使用した状態の斜視図である。
【図１１】家屋の各部材に用いた断面図である。
【図１２】他の成形紙管構造体の断面図である。
【図１３】成形紙管構造体同士の継手の斜視図である。
【図１４】従来と本発明による紙管構造体の断面図である。
【符号の説明】
４   成形紙管
４ａ 平面部分
４ｂ 曲面部分
５   成形紙管群
６   外装材
８   成形紙管群
９   横方向成形紙管
１０ 孔
１１ シート片
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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