(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント１００重量部、発泡スチロール粉粒体４０重量部以上、有機バインダー（水溶性高分子を除く。）１〜５０重量部を含有し、さらに水溶性高分子を含み、前記水溶性高分子が、その１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする断熱材組成物。
【請求項２】
発泡スチロール粉粒体の含有量がセメント１００重量部に対して５０〜７０重量部である請求項１記載の断熱材組成物。
【請求項３】
発泡スチロール粉粒体のかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ3以下である請求項１又は２に記載の断熱材組成物。
【請求項４】
発泡スチロール粉粒体の平均粒径が１〜５ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の断熱材組成物。
【請求項５】
水溶性高分子の含有量がセメント１００重量部に対して１〜３０重量部である請求項１〜４のいずれかに記載の断熱材組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の断熱材組成物によって形成された断熱層。
【請求項７】
熱伝導率が０．０４５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である請求項６記載の断熱層。
【請求項８】
比重が０．３ｇ／ｃｍ3以下である請求項６又は７に記載の断熱層。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱性が要求される部位に適用可能な断熱材組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
建築構造物等の建設現場において、吹き付け塗工によって断熱層を形成させるための材料としては、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、セルロースファイバー、ロックウール等が用いられている。この中でも、以下の特徴を有する点でウレタンフォームが頻繁に用いられている。
【０００３】
第一に、その熱伝導率が約０．０２ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、断熱性に優れている。第二に、形状が複雑な部位にも適用でき、シームレスな仕上がりが得られる。第三に、比較的低コストで施工することができる。
【０００４】
しかしながら、ウレタンフォームでは、次のような欠点があり、これらを改善する必要がある。
【０００５】
第一に、火炎に弱い。いったんウレタンフォームに着火した場合は、瞬時に燃え広がる現象（いわゆる爆燃）が生じるおそれがある。爆燃が発生すれば、消火が困難な状態になり、深刻な事態を招く。
【０００６】
第二に、経時的に断熱性能が低下する。これは、ウレタンフォームの気泡内のフロン化合物（発泡剤として使用されるもの）が経時的に空気に置換されたり、気泡内で結露が発生することによる。
【０００７】
第三に、ウレタンフォームを構成する組成物が有害性物質（溶剤、フロン化合物等）を含むため、吹き付け施工時に周辺環境を汚染するおそれがある。
【０００８】
第四に、ウレタンフォームの形成には、二液タイプの原料が使用されるため、専用の吹付機器（先端混合型の吹付機器）が必要とされる。
【０００９】
第五に、ウレタンフォームの形成では、厚み管理が困難である。ウレタンフォームは、吹き付け時に混合された２種の液剤が被塗物に被着した後に両者が反応して発泡することによって形成される。このため、被着量、発泡度合等によって厚みにバラツキが生じやすくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し、ウレタンフォームの代替品として、断熱材としてセメントに発泡スチロール片を混合した組成物が提案されている（特開昭５９−３０７５５号、特開昭６３−１１５８６号公報、特開２０００−１６８８２号公報等）。
【００１１】
しかしながら、これらの断熱材では、その熱伝導率が０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃を超えるものであり、断熱性が不十分である。この点において、ウレタンフォームの代替品として用いるには、さらなる改善が必要とされる。
【００１２】
従って、本発明の主な目的は、ウレタンフォームに匹敵する断熱性を有するとともに、ウレタンフォームのもつ欠点の少なくとも１つが改善された新規な材料を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、かかる従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定組成をもつ材料が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、下記の断熱材組成物に係るものである。
【００１５】
１．セメント１００重量部、発泡スチロール粉粒体４０重量部以上、有機バインダー（水溶性高分子を除く。）１〜５０重量部を含有し、さらに水溶性高分子を含み、前記水溶性高分子が、その１％水溶液の粘度（２０℃）が８０００ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする断熱材組成物。
【００１６】
２．発泡スチロール粉粒体の含有量がセメント１００重量部に対して５０〜７０重量部である上記項１記載の断熱材組成物。
【００１７】
３．発泡スチロール粉粒体のかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ3以下である上記項１又は２に記載の断熱材組成物。
【００１８】
４．発泡スチロール粉粒体の平均粒径が１〜５ｍｍである上記項１〜３のいずれかに記載の断熱材組成物。
【００１９】
５．水溶性高分子の含有量がセメント１００重量部に対して１〜３０重量部である上記項１〜４のいずれかに記載の断熱材組成物。
【００２１】
７．上記項１〜６のいずれかに記載の吹付用断熱材組成物。
【００２２】
８．上記項１〜７のいずれかに記載の断熱材組成物によって形成された断熱層。  ９．熱伝導率が０．０４５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である上記項８記載の断熱層。
【００２３】
１０．比重が０．３ｇ／ｃｍ3以下である上記項８又は９に記載の断熱層。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の断熱材組成物は、セメント１００重量部、発泡有機樹脂粉粒体４０重量部以上、有機バインダー（水溶性高分子を除く。）１〜５０重量部を含有することを特徴とする。
【００２５】
セメントは特に限定されず、公知のもの又は市販品を使用できる。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等のポルトランドセメントのほか、アルミナセメント、超速硬セメント、膨張セメント、酸性リン酸塩セメント、シリカセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、キーンスセメント等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。これらの中でも、ボルトランドセメントが好ましい。より具体的には、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメントの少なくとも１種が好ましい。
【００２６】
発泡有機樹脂粉粒体は、個々の粉粒体中に気孔を有するものであれば良い。発泡有機樹脂粉粒体は、好ましくはかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．０３ｇ／ｃｍ3以下とする。
【００２７】
発泡有機樹脂粉粒体を構成する発泡有機樹脂の種類は特に制限されない。例えば、発泡スチロール、発泡フェノール、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリ塩化ビニル等の公知の発泡有機樹脂を採用することができる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。これらの中でも、特に発泡スチロールが好ましい。
【００２８】
上記粉粒体の粒子径は、所望の断熱性、発泡有機樹脂の種類等に応じて適宜設定することができる。通常は平均粒径１〜５ｍｍ程度とすれば良い。上記粉粒体としては、発泡有機樹脂を粉砕したものも好適に用いることができる。例えば、発泡スチロールを破砕することにより得られる粉粒体も使用することができる。発泡スチロール等の廃棄物を破砕したものも使用することができ、この場合には廃棄物の有効利用にも貢献できる。
【００２９】
発泡有機樹脂粉粒体の含有量は、セメント１００重量部に対して通常４０重量部以上、好ましくは５０重量部以上、より好ましくは５０〜７０重量部とする。上記含有量が４０重量部未満の場合には、所望の断熱性等が得られなくなるおそれがある。
【００３０】
有機バインダー（水溶性高分子を除く。）は、公知の樹脂類、ゴム類等を含むもの用いることができる。例えば、樹脂類としてはアクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、プロピオン酸ビニル、ベオバ、アクリル酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。ゴム類としては、例えばクロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。これらの中でも、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル酢酸ビニル樹脂等が好ましい。
【００３１】
また、上記バインダーはいずれの形態でも使用でき、例えば粉末状、エマルション等の状態で用いることができる。このような形態はバインダーは公知のもの又は市販品を使用することができる。
【００３２】
有機バインダーの含有量は、セメント１００重量部に対して通常１〜５０重量部程度、好ましくは２〜３０重量部とする。上記含有量が１重量部未満の場合には、十分な強度が得られなくなる。５０重量部を超える場合は、所望の断熱性等が得られなくなるおそれがある。
【００３３】
本発明組成物では、必要に応じて、さらに針状粒子からなる無機化合物粉末を含んでいても良い。かかる粉末を含有させることにより、いっそう高い強度等を付与することができる。上記粉末としては、例えば針状炭酸カルシウムを好適に用いることができる。上記粉末の含有量は限定的ではないが、セメント１００重量部に対して通常１〜２０重量部程度とすれば良い。
【００３４】
また、必要に応じて、水溶性高分子及び粘土鉱物粉粒体の少なくとも１種を含有させても良い。これらの含有によって、特に本発明組成物の均一化を促進することができる。例えば、本発明組成物をポンプ圧送する場合には、ポンプ圧送の効率をより高めることができる。また、施工後の乾燥性を改善することも可能である。従って、本発明組成物では、吹き付けにより施工する場合には、水溶性高分子を含むことが望ましい。
【００３５】
水溶性高分子としては、例えばポリビニルアルコール、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリアルキレンオキサイド、バイオガム、ガラクトマンナン誘導体、アルギン酸及びその誘導体、ゼラチン、カゼイン及びアルブメンならびにこれらの誘導体、セルロース誘導体等が挙げられる。水溶性高分子は、高粘度品がより好ましく、具体的にはその水溶性高分子の１％水溶液の粘度（Ｂ型粘度計を用いて２０℃で測定した値を示す。以下同じ。）が通常８０００ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは１００００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１２０００ｍＰａ・ｓ以上となるような水溶性高分子を使用することが好ましい。
【００３６】
粘土鉱物粉粒体としては、例えばアロフェン、ヒシンゲル石、パイロフィライト、タルク、ウンモ、モンモリロン石、バーミキュル石、リョクデイ石、カオリン、パリゴルスカイト等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。これらの中でも、セルロース誘導体、モンモリロン石等を好適に用いることができる。
【００３７】
水溶性高分子及び粘土鉱物粉粒体の少なくとも１種の含有量は、最終製品の用途等に応じて適宜設定すれば良いが、通常はセメント１００重量部に対して１〜３０重量部程度、好ましくは２〜１５重量部とすれば良い。
【００３８】
本発明組成物は、これらの成分を混合機、ニーダー等によって均一に混合することによって製造することができる。この場合、必要に応じて水を配合することができる。水は、セメント１００重量部に対して通常１００〜１５００重量部程度となるようにすれば良い。
【００３９】
その他にも、本発明組成物ではその効果を妨げない範囲内で公知の添加剤が配合されていても良い。例えば、界面活性剤、骨材、難燃剤、減水剤、消泡剤、造膜助剤等を使用することができる。
【００４０】
本発明組成物は、断熱性の付与が必要とされる部位に好適に用いることができる。上記のような部位としては、例えば建築構造物の壁面、屋根（室内側）等に適用することができる。これらの部位に、吹き付け、塗付等の公知の施工方法によって本発明組成物を被着させ、被着層を乾燥すれば良い。これによって断熱層を形成することができる。特に、本発明組成物は、吹付用として好適に用いることができる。吹き付けにより施工する場合は、例えばスネーク式圧送ポンプ等で本発明組成物をポンプ圧送し、吹き付けガンを通じて本発明組成物を各部位に被着させれば良い。
【００４１】
本発明組成物により得られる断熱層は、その熱伝導率が通常０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃未満、好ましくは０．０４５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下、より好ましくは０．０４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である。このような熱伝導率を達成できる本発明断熱層は、特に、ウレタンフォームに匹敵する断熱性を発揮することができる。
【００４２】
また、断熱層の厚みは、所望の断熱性等によって適宜設定すれば良いが、通常は１０〜５０ｍｍ程度とすれば良い。
【００４３】
断熱層の比重は、所望の断熱性等によって適宜設定できるが、通常は０．３ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．２ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは０．１ｇ／ｃｍ3以下することが望ましい。断熱層の比重は、例えば発泡有機樹脂粉粒体の粒径、含有量等によって制御することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の断熱材組成物によれば、断熱性をはじめとするウレタンフォームの長所を実質的に維持できるとともに、ウレタンフォームが有していた欠点の少なくとも１つ、好ましくは全てを解消することが可能となる。すなわち、下記の効果（１）〜（５）の少なくとも１つ、好ましくは全てを達成することができる。
（１）着火による爆燃を起こさないような難燃性を発揮することができる。
（２）経時的な断熱性能の低下を回避することができる。
（３）有害性物質の排出を低減ないしは防止できる結果、周辺環境の改善が可能となる。
（４）ウレタンフォームの形成で必要とされた先端混合型の吹付機器が不要であり、一般の吹付機器を用いることができる。特に、水溶性高分子を配合する場合には、ポンプ圧送をより効率的に行うことができ、いっそう効果的に吹き付け施工を実施することができる。
（５）厚み管理が比較的容易となる。
【００４５】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴を一層明確にする。但し、本発明の範囲は、実施例の範囲に限定されるものではない。
【００４６】
なお、本実施例における熱伝導率物性及び発熱性試験については次に示す方法によってそれぞれ測定を行った。
（１）熱伝導率
熱伝導率計「Ｋｅｍｔｈｒｍ  ＱＴＭ−Ｄ３」（京都電子工業製）を用いて測定した。
（２）発熱性試験
コーンカロリーメーター「ＣＯＮＥ２Ａ」（アトラス製）を用いて実施した。なお、試験時の外部発熱強度は５０ｋＷ／ｍ2とした。発熱性の評価は、最高発熱温度が２００ｋＷ／ｍ2を超えないものを「○」、最高発熱温度が２００ｋＷ／ｍ2以上のものを「×」とした。
（３）溶接火玉試験
試験体を水平に置き、試験体表面から高さ２５０ｍｍの位置で、溶接機（ＢＰ交流アーク溶接機）を用いて１分間連続して溶接を行った。この評価は、試験体が爆燃を起こさないものを「○」、試験体が爆燃したものを「×」とした。
【００４７】
実施例１〜２及び比較例１〜３
原料として下記に示す成分を用い、表１に示す配合で均一に混合し、断熱材組成物を調製した。
【００４８】
セメント：普通ボルトランドセメント
発泡有機樹脂粉粒体：再生発泡スチロール粉砕品（平均粒径約３ｍｍ、かさ密度０．０２ｇ／ｃｍ3）
有機バインダー：酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合エマルション（固形分約５０重量％）
水溶性高分子：メチルセルロース（１％水溶液の粘度が１５０００ｍＰａ・ｓ）
骨材：シラスバルーン（平均粒径２００μｍ）
【００４９】
【表１】
0003837630.tif 000002
【００５０】
次いで、各組成物を基材（珪酸カルシウム板（厚さ１０ｍｍ））に吹き付け、乾燥することにより断熱層（厚さ２０ｍｍ）を得た。これを基材ごと切り出して１００ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍのサンプルを試験体とした。得られた試験体の断熱層のかさ密度及び熱伝導率を測定した。その結果を表２に示す。なお、表２には、ウレタンフォームの物性を比較例３として示す。
【００５１】
【表２】
0003837630.tif 000003
【００５２】
表２の結果より、比較例１及び２では、シラスバルーンを比較的多く含んでいるにもかかわらず、熱伝導率が０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃を超えていることがわかる。これに対し、本発明組成物による断熱層は０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃よりも低い値であり、比較例よりも優れた断熱性を発揮できることがわかる。また、本発明組成物の熱伝導率は、ウレタンフォームである比較例３のそれに匹敵しており、ウレタンフォームの代替品として各分野での応用が期待される。