(57)【要約】      （修正有）【課題】断熱性及び寸法安定性が高く、さらに強度に優れた断熱材の製造方法を提供する。【解決手段】断熱材１の製造方法は、底面部と側面部とを有する枠部材の内部に、イソシアナートとポリオールとを充填する工程と、枠部材の内部に植物片３を配設する工程とを有する。さらに、当該製造方法は、常圧又は減圧下でイソシアナートとポリオールとを反応させ、ポリウレタンを生成する工程を有する。そして、イソシアナートとポリオールとの反応により、発泡したポリウレタン２が枠部材の内部に生成し、当該ポリウレタン２により植物片３同士が接着される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部と側面部とを有する枠部材の内部に、イソシアナートとポリオールとを充填する工程と、
前記枠部材の内部に植物片を配設する工程と、
常圧又は減圧下で前記イソシアナートと前記ポリオールとを反応させ、ポリウレタンを生成する工程と、
を有し、
前記イソシアナートと前記ポリオールとの反応により、発泡したポリウレタンが前記枠部材の内部に生成し、当該ポリウレタンにより前記植物片同士が接着される、断熱材の製造方法。
【請求項２】
前記植物片は、ジュート、ケナフ及びバガスからなる群より選ばれる少なくとも一つの茎芯である、請求項１に記載の断熱材の製造方法。
【請求項３】
前記植物片の比重が０．２以下である、請求項１又は２に記載の断熱材の製造方法。
【請求項４】
前記ポリウレタンの密度が０．１ｇ／ｃｍ３以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材の製造方法に関する。詳細には本発明は、イソシアナートとポリオールとの反応により生成する発泡体と、軽量で多孔質の草本類植物とを複合化した断熱材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
断熱材は大別して、発泡系と繊維系の二つに分けられる。繊維系断熱材はグラスウール、ロックウールなどが挙げられ、発泡系断熱材はウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォームなどの樹脂発泡体が挙げられる。これらの断熱材は低密度であり、板状のものでも十分な強度を有しないことから、断熱材の表面に樹脂板などを張り合わせることが多い。ただ、樹脂板を貼り合わせた場合には、断熱性能が低下する場合があった。さらに、樹脂板と断熱材との接着性を高めることが難しいため、強度向上が不十分になるなどの課題があった。
【０００３】
一方、比較的熱伝導率が低い材料として、パーティクル、チップ又は繊維状の植物片と接着剤とからなるパーティクルボードや、繊維板などの植物系ボードが存在する。一般にパーティクルボードや植物系ボードは、針葉樹や広葉樹の木質原料を粉砕して得られる植物片に接着剤を混合した後、その混合物を熱圧成形して得られるものである。
【０００４】
このようなパーティクルボードとしては、従来、木材チップを発泡性樹脂接着剤によって接着することにより製造されるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、木削片などに接着剤を塗布する工程と、接着剤が塗布された木削片を集積してフォーミングマットを形成する工程と、当該フォーミングマットを板状に熱圧締成形する工程とを備えた木質ボードの製造方法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。なお、特許文献２において、当該接着剤として、ポリイソシアナート化合物とポリオール化合物とからなる二液型接着剤を用いることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１８２４２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−６７２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２では、植物片と接着剤の混合物を圧縮により変形させると共に植物片同士を接触させることで、植物片同士を接着して板状に成形している。そのため、当該圧縮工程に起因して植物片の密度が増加し、得られるボードの密度も高まるため、熱伝導性が上昇して断熱性が不十分となる場合があった。また、この圧縮工程により植物片が圧縮変形して固定されるため、成形したボードに水分が浸入した場合、植物片が膨張してボードが膨らむなど、寸法安定性が低下するという問題もあった。さらに、圧縮によって植物片における剛直な細胞壁が破断されて固定されるため、ボードとしての十分な強度が得られない恐れもあった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、断熱性及び寸法安定性が高く、さらに強度に優れた断熱材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る断熱材の製造方法は、底面部と側面部とを有する枠部材の内部に、イソシアナートとポリオールとを充填する工程と、枠部材の内部に植物片を配設する工程とを有する。さらに、当該製造方法は、常圧又は減圧下でイソシアナートとポリオールとを反応させ、ポリウレタンを生成する工程を有する。そして、イソシアナートとポリオールとの反応により、発泡したポリウレタンが枠部材の内部に生成し、当該ポリウレタンにより植物片同士が接着される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、植物片同士の間の空隙をポリウレタンの発泡体で充填するため、植物片と接着剤との圧縮工程が不要となる。そのため、得られる断熱材が低密度となり、高い断熱性を得ることができる。また、植物片が圧縮変形して固定されないため、断熱材に水分が侵入した場合でも膨張が抑制される。さらに、細胞壁の破断も抑えられているため、断熱材としての十分な強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る断熱材の例を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る植物片の配置の例を示す概略図である。
【図３】本実施形態に係る植物片の例を示す概略図である。
【図４】本実施形態に係る植物片の配置の他の例を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係る植物片の配置の他の例を示す概略図である。
【図６】枠部材の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態に係る断熱材の製造方法について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
本実施形態に係る断熱材は、複数の植物片を含有し、さらに当該植物片の間に存在する空隙をポリウレタンの発泡体で充填したものである。そして、後述するように、本実施形態に係る断熱材の製造方法では、植物片間をポリウレタンで充填する際、植物片及びポリウレタンを外部から加圧していない。そのため、植物片及びポリウレタンの圧縮変形が抑制され、得られる断熱材は低密度となり、熱伝導性が低下するため、断熱性を高めることが可能となる。
【００１３】
具体的には、図１に示すように、本実施形態に係る断熱材１は、ポリウレタンからなる発泡体２と、複数の植物片３とを備えている。植物片３は、長尺状の略円柱形状を有しており、さらに発泡体２の内部において一方向に配向している。そして、植物片３の間の空隙は発泡体２で充填されており、植物片３の周囲は発泡体２で被覆されている。このような構成により、複数の植物片３は発泡体２により接着され、板状の断熱材１を形成している。
【００１４】
断熱材１で使用され得る植物片３としては、針葉樹又は広葉樹の木質から得られる植物片を使用することができる。つまり、植物片３としては、針葉樹又は広葉樹の幹の内部における固い部分からなる植物片を使用することができる。
【００１５】
また、植物片３としては、草本類植物の茎芯から得られる植物片も使用することができ、例えばジュート、ケナフ及びバガスからなる群より選ばれる少なくとも一つの茎芯を用いることが好ましい。ジュート、ケナフ及びバガスなどの草本類植物の茎芯は軽量であり、さらに茎芯構造が多孔質である。そのため、成形した断熱材１の密度を低下させることができ、その結果、得られる断熱材１は高い断熱性を得ることが可能となる。さらに、草本類植物の茎芯は長尺状であるため、十分な長さの植物片３を容易に得ることができる。また、長尺状の草本類植物の茎芯は、断熱材１の内部において繊維が保持されているため、断熱材１における繊維に沿った方向の強度を高めることが可能となる。
【００１６】
断熱材１において、ポリウレタンの発泡体２内における植物片３の配向は特に限定されない。植物片３は、発泡体２内で一方向に配向していてもよい。つまり、図１に示すように、発泡体２内において、長尺状の植物片３はＸ軸方向に沿って配置されていてもよい。また、植物片３は、発泡体２内で直交に配向していてもよい。つまり、図２に示すように、発泡体２内において、最上段である一段目４の植物片３はＸ軸方向に沿って配置されており、中段である二段目５の植物片３はＸ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って配置されていてもよい。なお、最下段である三段目６の植物片３はＸ軸方向に沿って配置されている。このような構成とすることで、植物片３の間の空隙をより減少させることができるため、ポリウレタンの含有量を減らすことが可能となる。さらに、植物片３が本来持つ強度をそのまま生かして、軽量かつ強度及び寸法安定性がより優れた断熱材１を容易に得ることが可能になる。なお、断熱材１における面内の強度異方性を減少させるためには、図２に示すように、複数の植物片３を直交に配向することが好ましい。また、断熱材１において一方向の強度を特に高めたい場合は、図１に示すように、複数の植物片３を一方向に配向することが好ましい。
【００１７】
植物片３の長さは特に限定されないが、５０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、植物片３を断熱材１の端部から平行に配列しやすくなり、植物片３の間の空隙をより減少させることができるため、植物片同士の接着性を向上させることが可能となる。また、長尺状の植物片３が本来持つ強度を生かして、軽量かつ強度及び寸法安定性がさらに優れた断熱材を得ることが可能となる。
【００１８】
植物片３の比重は特に限定されないが、０．２以下であることが好ましい。植物片３の比重がこのような値の場合には、植物片３は多孔質となるため、成形した断熱材１の密度を低下させ、断熱性を高めることが可能となる。
【００１９】
植物片３の形状、及び植物片のアスペクト比（［植物片の長手方向の長さ］／［長手方向に直交する断面の直径］）は、特に限定されない。植物片３は、粉末状、繊維状、チップ状、針状、棒状など様々な形状とすることができ、所望の断熱性能や強度に応じて適宜選択することができる。
【００２０】
例えば、図１及び図２に示すように、植物片３の形状は長尺状の円柱状とすることができる。ただ、上述のように、植物片の形状は円柱状に限定されず、図３に示すように、円柱状の植物片を切断し、断面が扇形である長尺状の植物片３Ａを用いることも好ましい。このような扇形の植物片３Ａを用いることにより、植物片３Ａの間の空隙をより減少させることができるため、植物片３Ａ同士の接着性を向上させることが可能となる。
【００２１】
図４は、断面が扇形の植物片３Ａを用いた場合における、断熱材内での植物片３Ａの配置例を示している。図４に示すように、最上段である一段目４の植物片３ＡはＸ軸方向に沿って配置されており、中段である二段目５の植物片３ＡはＸ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って配置されている。そして、最下段である三段目６の植物片３ＡはＸ軸方向に沿って配置されている。
【００２２】
図５は、長さが短い植物片３Ａを用いた場合における、断熱材内での植物片３Ａの配置例を示している。図５における配置例は、図４と同様に、一段目４の植物片３ＡはＸ軸方向に沿って配置されており、中段である二段目５の植物片３ＡはＸ軸方向に直交するＹ軸方向に沿って配置されている。そして、三段目６の植物片３ＡはＸ軸方向に沿って配置されている。ただ、図５では、短い植物片３Ａを長手方向に継ぐように配置している。このように短い植物片３Ａを継ぐように配置しても、高い断熱性を有する断熱材を得ることができる。
【００２３】
断熱材１において、発泡体２はポリウレタンからなるものである。ポリウレタンは発泡性に優れ、さらに植物片３に対し高い接着性を有するため、発泡体２として好ましく用いることができる。つまり、ポリウレタンの原料であるイソシアナートは、ポリオールと反応すると共に、植物片中の成分であるセルロース、ヘミセルロース及びリグニンなどや、含有水分と反応する。そのため、植物片と混合した状態でイソシアナートとポリオールとを反応させることにより、発泡が起こると共に、ポリウレタンにより植物片同士を強固に接着することが可能となる。
【００２４】
断熱材１において、発泡体２であるポリウレタンの密度は０．１ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。ポリウレタンの密度がこのような値の場合には、ポリウレタンからなる発泡体２の断熱性が向上するため、断熱材全体の断熱性も高めることが可能となる。
【００２５】
ポリウレタンの原料であるイソシアナートは特に限定されない。イソシアナートとしては、一つの分子の中にイソシアナート基（−ＮＣＯ）を二つ以上有する化合物であるポリイソシアナートを使用することができる。イソシアナートとしては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）及びトリレンジイソシアナート（ＴＤＩ）の少なくとも一方を用いることができる。
【００２６】
ポリウレタンの原料であるポリオールも特に限定されない。ポリオールは、一つの分子の中に水酸基（−ＯＨ）を二つ以上有する化合物であり、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールに大別できる。ポリエーテルポリオールは、グリコール、グリセリン、ソルビトール、ショ糖等のように分子内に水酸基を二つ以上持った低分子化合物に、プロピレンオキサイドやエチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させた化合物である。ポリエステルポリオールは、アジピン酸等の二塩基酸とエチレングリコール等の多価アルコールとを縮合させ、末端を水酸基とした化合物である。
【００２７】
イソシアナートとポリオールの混合比率も特に限定されない。これらの混合比率は、所望の発泡状態や、断熱性、製造の容易性によって適宜選択される。また、イソシアナートとポリオールの反応に用いる触媒として、ルイス酸やルイス塩基などを添加してもよい。
【００２８】
ポリウレタンは、発泡剤を用いて発泡させてもよい。ポリウレタンの発泡は、イソシアナートと水の反応により得られる二酸化炭素を利用する方法が広く普及している。ただ、発泡剤を用いることにより、ポリウレタンの密度をより低下させることが可能となる。発泡剤としては、規制が厳しいフロン類よりも、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）や炭化水素類（ペンタン類）、炭酸ガスを用いることが好ましい。
【００２９】
次に、本実施形態に係る断熱材１の製造方法について説明する。断熱材１の製造方法は、底面部と側面部とを有する枠部材の内部に、イソシアナートとポリオールとを充填する工程と、枠部材の内部に、植物片を配設する工程とを有している。さらに当該製造方法は、常圧又は減圧下でイソシアナートとポリオールとを反応させ、ポリウレタンを生成する工程を有している。
【００３０】
本実施形態の製造方法で使用され得る枠部材１０は、図６に示すように、断熱材１の形状を形作るための底面部１１と側面部１２とを有していれば、特に限定されない。つまり、図６に示すような直方体状の枠部材１０に限定されず、所望の断熱材１を得るための任意の形状とすることができる。また、断熱材１の表面が平面ではなく曲面にする場合は、それに合わせて枠部材１０も曲面形状が得られる形状とする。枠部材１０は、形成したい断熱材１のサイズやポリウレタンの量によっても適宜選択することができる。
【００３１】
枠部材１０は、底面部１１と側面部１２の数面が取り外し可能とすることが好ましい。これにより、成形後の断熱材１を枠部材１０から離型しやすくなる。
【００３２】
ここで、図１に示すような直方体状の断熱材１を成形する場合、枠部材１０は一面からなる底面部１１と四面からなる側面部１２とが必須となる。ただ、底面部１１に対向する天井部は、任意で設定される。枠部材１０に天井部を設け、植物片及びポリウレタン原料を枠部材１０の内部に完全に密封した場合は、発泡したポリウレタンが天井部により押圧されるため、ポリウレタンの発泡が進行できない。この場合、ポリウレタンの発泡が不十分となるため、得られるポリウレタンの密度が高まり、断熱材の断熱性能が低下してしまう。そのため、ポリウレタンの発泡が進行するように、天井部を設ける場合には、天井部の一部を開放し、ポリウレタンの発泡を進行しやすくすることが好ましい。また、開放されている一部から減圧することで、開放部に向かってポリウレタンの発泡を進行させることができる。なお、直方体状の断熱材１を成形する場合、開放部から露出した発泡体２は平面とは成り難いため、切削により平面とすることが好ましい。
【００３３】
本実施形態の製造方法では、このような枠部材１０に、イソシアナートとポリオールとを充填する。枠部材１０にイソシアナートとポリオールとを充填する方法は特に限定されず、原料の種類や使用量、断熱材１の形状等により任意の方法で行うことができる。
【００３４】
ここで、一般的に、ポリウレタン発泡板の製造方法としては、スラブ法（ブロック法）、連続ラミネート法、サンドイッチパネル法、注入法などがある。また、ポリウレタン発泡板を板状に成形する必要が無い場合には、断熱したい部位にイソシアナートとポリオールの混合物を直接噴霧して付着させるスプレー法もある。本実施形態の製造方法において、枠部材１０にイソシアナートとポリオールとを充填する方法としては、スラブ法又は注入法により行うことが好ましい。
【００３５】
スラブ法は、枠部材の内部にポリウレタン原料を流し込んだ後、当該原料を発泡硬化させる方法である。スラブ法では、発泡により内部圧力が高まるため、枠部材を構成する材料は、内部圧力により変形しないものを選定する必要がある。なお、発泡後に得られた断熱材を切削で成形する場合には、紙やプラスチックフィルムを枠部材１０として使用する場合もある。また、イソシアナートやポリオールと反応しやすい材料、例えば木材などの水酸基を多く有する材料を枠部材１０に用いる際は、離型性のよい離型剤を塗布したり、離型性のあるシートを貼り付けることが好ましい。このように離型性を高めることにより、得られた断熱材１を枠部材１０から容易に離型することができる。
【００３６】
注入法は、枠部材の内部にポリウレタン原料を加圧しながら注入し、発泡硬化させることで枠部材との一体成形を行う方法である。このような注入法を用いてもスラブ法と同様に、イソシアナートとポリオールとを枠部材１０に効率的に充填することができる。
【００３７】
さらに本実施形態の製造方法は、枠部材１０の内部に植物片３を配設する工程を有している。植物片３の配置態様は特に限定されず、図１に示すように、複数の植物片３が一方向に配向するようにしてもよく、図２に示すように、複数の植物片３が直交するようにしてもよい。また、このような態様に限定されず、植物片３を枠部材１０の内部で一定の方向に配向しないように、ランダムに配置してもよい。
【００３８】
なお、枠部材１０の内部に植物片３を配設する工程は、上述のイソシアナートとポリオールとを充填する工程の前であってもよく、後であってもよい。つまり、まず枠部材１０の内部にイソシアナートとポリオールとを充填した後に植物片３を配設してもよく、逆に枠部材１０の内部に植物片３を配設した後、イソシアナートとポリオールとを充填してもよい。ただ、枠部材１０の内部にイソシアナートとポリオールとを充填した後に植物片３を配設する場合には、イソシアナートとポリオールとが反応して発泡が始まる前に植物片３を配設することが好ましい。
【００３９】
本実施形態では、枠部材１０の内部に植物片３を配設した後に、イソシアナートとポリオールとを充填することが好ましい。この場合には、ポリウレタンの発泡成長が枠部材１０の開口部に向かって進行し、底面部１１や側面部１２に向かって進行しない。そのため、枠部材１０の開口部から離れた部位にイソシアナートとポリオールとを充填した場合には、植物片３の空隙全体にポリウレタンの発泡体２が充填されるため、好ましい。
【００４０】
そして、枠部材１０の内部にイソシアナートとポリオールとを充填し、さらに植物片３を配設した後、常圧又は減圧下でイソシアナートとポリオールとを反応させ、ポリウレタンを生成する。常圧又は減圧下でイソシアナートとポリオールとを反応させ、ポリウレタンの重合を行うことにより、植物片同士の空隙を伝わり、ポリウレタンの発泡が成長する。そして、植物片同士の空隙がポリウレタンの発泡体で充填されることにより、低密度を維持したポリウレタンにより植物片同士が接着されるため、断熱性と強度を両立した断熱材１を得ることができる。
【００４１】
なお、イソシアナートとポリオールとの反応時における圧力条件は、大気圧に等しい圧力である常圧下、又は大気圧よりも低い圧力である減圧下であれば特に限定されない。特段の設備が不要との観点では常圧での反応させることが好ましい。また、植物片３同士の空隙が狭く、常圧では植物片３の空隙を発泡体２で十分に充填できない場合は、減圧下で反応させることが好ましい。
【００４２】
本実施形態の製造方法では、イソシアナートとポリオールとの反応時に加圧雰囲気にならないようにしている。また、枠部材１０に天井部を設けた場合であっても、イソシアナート及びポリオールと植物片３とを密閉し、ポリウレタンの発泡が天井部により阻害されないようにしている。ポリウレタンの発泡段階において、ポリウレタンを加圧しながら成形すると、植物片３の変形を伴ってポリウレタンが膨らんでいく。この際、植物片の変形圧力によりポリウレタンの発泡が潰れたり、発泡成長が広がらないことがある。この場合には、得られる断熱材において、ポリウレタンや植物片の密度が増加するため、熱伝導性が高まり、断熱性が低下する恐れがある。
【００４３】
そして、イソシアナートとポリオールとの反応による発泡が完了した後、発泡体２と植物片３との複合体を枠部材１０から離型することにより、本実施形態の断熱材１を得ることができる。なお、発泡体２と植物片３との複合体を枠部材１０から離型せず、当該複合体と枠部材１０とが接合した状態で断熱材１として使用してもよい。そして、上述のように、常圧又は減圧下で得られた発泡体２であるポリウレタンの密度は０．１ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。ポリウレタンの密度がこのような値の場合にはポリウレタンの断熱性が向上するため、断熱材全体の断熱性も高めることが可能となる。
【００４４】
本実施形態では、断熱材１の植物片３として、麻の茎芯木質部を用いることが好ましい。「麻の茎芯木質部」とは、麻から靭皮部を取り除いて得られる細長の芯部をいう。麻の靭皮部は通常密度が高く、断熱性が低いため、芯部を用いることが多い。そして、本実施形態では、麻の木質部を粉砕することなく、その長さや形状等を生かし、麻の茎芯木質部を一方向に配向させることができる。このように、植物片３が麻の茎芯木質部で構成されている場合には、低密度かつ軽量であり、実用に耐え得る強度を有する断熱材１を得ることができる。また、麻を原材料とした従来の断熱材のように、麻の木質部を粉砕する工程や、麻の靭皮部を解繊する工程等を必要としない。そのため、断熱材１の製造工程を簡略化することが可能となり、断熱材１の生産性に優れている。また、麻の木質部を粉砕することなく用いるため、粉砕物を接着するための接着剤が不要となり、発泡体２のみで麻の茎芯木質部を接着することができる。
【００４５】
このように、本実施形態の断熱材１の製造方法は、底面部１１と側面部１２とを有する枠部材１０の内部に、イソシアナートとポリオールとを充填する工程と、枠部材１０の内部に植物片３を配設する工程とを有する。さらに当該製造方法は、常圧又は減圧下でイソシアナートとポリオールとを反応させ、ポリウレタンを生成する工程を有する。そして、イソシアナートとポリオールとの反応により、発泡したポリウレタンが枠部材１０の内部に生成し、当該ポリウレタンにより植物片３同士が接着される。本実施形態の製造方法によれば、植物片３同士の間の空隙をポリウレタンの発泡体２で充填するため、植物片と接着剤との圧縮工程が不要となる。そのため、得られる断熱材が低密度となり、高い断熱性を得ることができる。また、ポリウレタン及び植物片３を加圧せずに成形していることから、植物片３が圧縮変形して固定されない。そのため、得られた断熱材１に水分が侵入した場合でも、断熱材１の膨張が抑制され、寸法安定性が高まる。さらに、植物片３をポリウレタンの発泡体２で接着しているため、断熱材としての十分な強度を得ることができる。
【００４６】
なお、断熱材の断熱性を高める方法としては、（１）植物片として多孔質なもの、つまり比重の低いものを選定する方法、（２）植物片同士の空隙を調節する方法の二つが考えられる。本実施形態の製造方法では、イソシアナートとポリオールとの反応時に加圧雰囲気にならないようにしているため、植物片として多孔質なものを用いた場合でも植物片の密度上昇を抑制し、断熱性を高めることができる。また、上述のように、断熱材の内部において、植物片は一方向に配向してもよく、直交して配向してもよい。さらに植物片の形状も特に限定されず、任意の形状とすることができる。そのため、植物片同士の空隙を調節して、より断熱性を高めることが可能となる。
【実施例】
【００４７】
以下、本実施形態を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４８】
［実施例１］
まず、厚さ９ｍｍの合板を用い、内部の大きさが縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、高さ３ｃｍで、天井部の無い枠部材を作製した。さらに、枠部材の内部に、離型シートとして中興化成工業株式会社製チューコーフローファブリックＦＧＦ−５００−６を貼り付けた。
【００４９】
次に、当該枠部材の内部に、植物片として、日本産スギのストランドを一方向に配向させて配置した。なお、当該ストランドは、長さ２００ｍｍ、縦５ｍｍ、横３ｍｍであり、密度が５００ｋｇ／ｍ３である。
【００５０】
ポリウレタン原料として、住化コベストロウレタン株式会社製水発泡ウレタンフォームシステム（イソシアナート主成分液：品番１４ＨＸ０３２、ポリオール主成分液：品番１４ＲＤ０３３）を用い、イソシアナート主成分液とポリオール主成分液とを混合した。この際、ポリオール主成分液１００質量部に対し、イソシアナート主成分液を１２４質量部混合した。そして、ポリオール主成分液とイソシアナート主成分液との混合液がクリーム状となる前に、当該混合液を、枠部材の開口部とは反対の奥側まで流し込み、常圧で反応させた。この際、当該混合液が反応して発泡するが、植物片が浮き上がることがないように固定した。
【００５１】
当該混合液の発泡が完了するまで１０分間放置した後、枠部材から外すことにより、厚みが３ｃｍである、本例の断熱材を得た。なお、成形後の断熱材における、植物片とポリウレタンフォームとの重量比率は８８：１２であった。
【００５２】
［実施例２］
植物片としてのストランドを直交に配向させて配置し、さらに成形後の植物片とポリウレタンフォームとの重量比率が５：９５となるようにした以外は実施例１と同様にして、本例の断熱材を得た。
【００５３】
［実施例３］
まず、実施例１と同じ枠部材を作製し、内部に離型シートを貼り付けた。次に、当該枠部材の内部に、植物片として、外径が約１ｃｍであるバングラデシュ産ジュートの茎芯ストランドを一方向に配向させて配置した。
【００５４】
さらに、ポリウレタン原料として、株式会社ソフランウイズ製ＨＦＣ発泡ウレタンフォームシステム（イソシアナート主成分液：品番ＭＩＣ、ポリオール主成分液：品番４６９−９５ＩＫ）を用い、イソシアナート主成分液とポリオール主成分液とを混合した。この際、ポリオール主成分液１００質量部に対し、イソシアナート主成分液を１００質量部混合した。
【００５５】
そして、ポリオール主成分液とイソシアナート主成分液との混合液がクリーム状となる前に、当該混合液を、枠部材の開口部とは反対の奥側まで流し込んだ。混合液を流し込んだ後、混合液及び植物片を枠部材ごとデシケーター中に静置し、さらに吸引ポンプを用いてデシケーターの内部を５００ｈＰａに減圧した。この際、減圧雰囲気下において当該混合液が反応して発泡するが、植物片が浮き上がることがないように固定した。
【００５６】
当該混合液の発泡が完了するまで１０分間放置した後、枠部材から外すことにより、厚みが３ｃｍである、本例の断熱材を得た。なお、成形後の断熱材における、植物片とポリウレタンフォームとの重量比率は７５：２５であった。
【００５７】
［実施例４］
植物片として、外径が約１ｃｍであるバングラデシュ産ジュートの茎芯ストランドを縦切りして、断面が１／８となるように細切りしたものを使用した。また、成形後の植物片とポリウレタンフォームとの重量比率が５０：５０となるようにし、常圧で成形した。これ以外は実施例３と同様にして、本例の断熱材を得た。
【００５８】
［実施例５］
植物片として、タイ産バガスの茎芯ストランドをスライサーでチップ化したものを使用した。さらに、チップ化したストランドを長さ方向が揃うよう一方向に配向させて配置した。また、成形後の植物片とポリウレタンフォームとの重量比率が７５：２５となるようにし、５００ｈＰａで成形した。これ以外は実施例３と同様にして、本例の断熱材を得た。
【００５９】
［実施例６］
植物片として、外径が約２ｃｍであるバングラデシュ産ケナフの茎芯ストランドを縦切りして、断面が１／８となるように細切りしたものを使用した。さらに、細切りしたストランドを直交に配向させて配置した。また、成形後の植物片とポリウレタンフォームとの重量比率が６０：４０となるようにし、常圧で成形した。これ以外は実施例３と同様にして、本例の断熱材を得た。
【００６０】
［比較例１］
植物片を使用しなかったこと以外は実施例１と同様にして、本例の断熱材を得た。
【００６１】
［比較例２］
植物片を使用せず、さらに常圧で成形したこと以外は実施例３と同様にして、本例の断熱材を得た。
【００６２】
［比較例３］
密度が３０ｋｇ／ｍ３である市販のポリスチレンフォーム断熱材を本例の断熱材として使用した。なお、当該ポリスチレンフォーム断熱材は、押出法により形成したものである。
【００６３】
［比較例４］
植物系ボードとして、密度が５４０ｋｇ／ｍ３である市販の針葉樹合板を本例の断熱材として使用した。
【００６４】
［比較例５］
植物系ボードとして、密度が７５０ｋｇ／ｍ３である市販のパーティクルボードを本例の断熱材として使用した。
【００６５】
［比較例６］
植物系ボードとして、密度が５０ｋｇ／ｍ３である市販のウッドファイバー断熱材を本例の断熱材として使用した。
【００６６】
実施例１〜６並びに比較例１及び２で得られた断熱材における、植物片の種類及び配向、ポリウレタン原料の種類及び混合量、成形時の雰囲気圧力、並びに成形後における植物片とポリウレタンフォームとの重量比率を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2017094574.tif 000003
【００６８】
［評価］
実施例及び比較例で得られた断熱材について、日本工業規格ＪＩＳ  Ａ９５２１（建築用断熱材）に沿って密度および曲げ強さを測定した。また、当該断熱材について、熱伝導率測定装置を用い、ＪＩＳ  Ａ１４１２−２（熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法−第２部：熱流計法（ＨＦＭ法））に沿って、熱伝導率を測定した。測定結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2017094574.tif 000004
【００７０】
表２に示すように、実施例１は比較的密度の高いスギ長細片を多く添加しているため、曲げ強さが向上し、比較例５のパーティクルボードに迫る強度を得ることができた。また、比較例４及び５のような一般の植物系ボードよりも熱伝導率の値が小さくなり、高い断熱性を有していた。
【００７１】
これに対し、比較例４及び５のように、一般の植物系ボードは圧縮により成形されているため、高い強度を持つ反面、熱伝導率の値が大きいため、断熱性が不十分であった。
【００７２】
実施例２は実施例１と比べてスギ長細片の添加量を減らし、ポリウレタンフォーム部の密度を１００ｋｇ／ｍ３以下として複合化している。そのため、実施例２は熱伝導率が２６ｍＷ／ｍＫと小さく、住宅金融支援機構による断熱材の熱伝導率区分においてＥ区分に入る非常に高い断熱性を有していた。また、スギ長細片を添加していない比較例１と比べて、曲げ強さは３倍以上となった。
【００７３】
これに対し、比較例１は熱伝導率が２５ｍＷ／ｍＫと小さく、住宅金融支援機構による断熱材の熱伝導率区分においてＥ区分に入る非常に高い断熱性を有していた。ただ、比較例１は曲げ強さが３０Ｎ／ｃｍ２であり、高い強度を持つものではなかった。
【００７４】
実施例３は植物片間の空隙が狭く、発泡成長が悪かったため、減圧下で成形することにより、密度が２００ｋｇ／ｍ３以下のジュート茎芯を複合化した。そのため、比較例２と比べて曲げ強さが３倍程度となった。さらに、熱伝導率の値が３８ｍＷ／ｍＫとなり、断熱性が比較例３及び６と同等となった。このように、実施例３の断熱材は、強度と断熱性を両立できることが分かった。
【００７５】
また、実施例４より、ジュート茎芯を細切りにして複合化することにより、高い強度と断熱性を両立できることが分かった。さらに、実施例５及び６も住宅金融支援機構による断熱材の熱伝導率区分においてＣ区分に入る高い断熱性を有し、かつ、比較例１及び２のようなフォーム断熱材よりも強度を大幅に高くできることが分かった。
【００７６】
比較例２は熱伝導率が３０ｍＷ／ｍＫと、住宅金融支援機構による断熱材の熱伝導率区分においてＥ区分に入る高い断熱性を有していた。ただ、比較例２は、曲げ強さが１２０Ｎ／ｃｍ２であり、高い強度を持つものではなかった。また、比較例３及び６のように、他種の断熱材も熱伝導率が３８〜４０ｍＷ／ｍＫと、住宅金融支援機構による断熱材の熱伝導率区分においてＣ区分に入る高い断熱性を有していた。ただ、比較例３及び６は、曲げ強さが２５Ｎ／ｃｍ２以下であり、高い強度を持つものではなかった。
【００７７】
以上、本実施形態を実施例及び比較例によって説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。つまり、図１に示す断熱材１において、植物片３の間の空隙は発泡体２で充填されており、植物片３の周囲は発泡体２で被覆されている。しかしながら、本実施形態はこのような態様に限定されない。例えば、断熱材１において、植物片３の一部のみが発泡体２で被覆されていてもよく、さらに植物片３同士が直接接触していてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１  断熱材
２  発泡体（ポリウレタン）
３，３Ａ  植物片
１０  枠部材
１１  底面部
１２  側面部
【図１】
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【図２】
2017094574.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017094574.tif 000009
【図６】
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