JP4094449B2

JP4094449B2 - 外壁材

Info

Publication number: JP4094449B2
Application number: JP2003031377A
Authority: JP
Inventors: 裕一有戸; 彰隆菊池
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP2004238999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築材料として強度、意匠性、施工性に優れた外壁材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般住宅は木造軸組構造の場合、その外壁面は木やモルタルによって仕上げられ、その表面を吹き付けによる塗装で仕上げられるのが一般的である。この木造軸組工法の場合、モルタルの養生期間や塗料の乾燥のための養生期間が必要であり、そのためこの工法は湿式工法と呼ばれる。一方、間柱に合板やパネルを釘付けし、その外側に窯業系サイディングボードを釘付けしたり、タイル等を横レールに引っかけるなどといった、プレハブ工法、ツーバイフォー工法と呼ばれる工法による住宅も一般的であり、これらの工法は乾式工法と呼ばれている。
【０００３】
前記湿式工法による外壁は、例えば、吹き付けによる塗装を行った場合、近隣家屋への塗料液微粉の飛散や塗料中の有機溶剤の揮散による環境負荷の増大が問題である。また、レンガ、タイル等をモルタルを介して積み重ねたり、張り付けたりする工法でもやはり、養生のため長い工期を要する点が問題である。
一方、乾式工法においては、例えば特許文献１に開示されているような窯業系サイディングボードやタイル等を用いる場合、これらの単位面積当たりの質量が過大である事が多く、大きな質量に耐えうる設計をしなければならなかった。さらにまた、特に木造軸組構造の家屋のうち、築後１０年以降のいわゆる中古住宅の外壁の改装（リフォーム）を再塗装によらずに実施しようとして窯業系サイディングボードやタイル等を用いようとした場合には、既存の外壁材や柱の設計強度を越えることになり、これらの大きな質量の窯業系サイディングボードやタイル等は使用できない場合が多いし、窯業系サイディングボードや該タイル等を用いた家屋そのもののリフォームであっても、既存の外壁材や柱の設計荷重を越えないようにするための、既存外壁材の除去や柱の増強等の別工事が発生して、リフォーム工事の施工上極めて不便であった。
【０００４】
また、窯業系サイディング材の施工では、例えば３尺×６尺（約９０ｃｍ×約１８０ｃｍ）板の大平面のパネルを釘打ちで固定していくため、質量物である該パネルの運搬や壁面での位置決め作業の際に施工者にかかる負担も大きいのが現状である。そのため、近年、軽量外壁材として、金属サイディング等の軽量サイディング材が開発されてきているが、これは、表層を構成するアルミニウム等の金属薄板表面にエンボス状凹凸をつけ、その内層をウレタンフォーム等とした構造でありこれを釘打ちによって既存外壁面に取り付ける工法が採用されている。この工法は、例えば、特許文献２に開示されている。しかしながら、デザイン面では、該アルミニウム表面の凹凸形状は光沢感が出過ぎるため外観の高級感に欠けることが多い。また、特に、アルミニウム表面では、アルミニウムの融点が６６０℃であるため、火災等によって外壁表面に裸火が激しく接するような場合、表面が溶融破壊され、防火性の面で問題があった。同じく軽量外壁材として、熱可塑性樹脂を主原料としてパネル状に成形したものが特許文献３に開示され、さらにパネルの機械的強度を向上させる為に、意匠面を有する表壁と表壁に対して間隔をおいて対向する裏壁が凹状リブで接合している中空二重壁構造のプラスチック製外壁材が特許文献４で提案され、あるいは、パネル上下左右の縁部分がシールするような勘合構造を有している装飾用壁被覆材が特許文献５で提案されている。しかしながら熱可塑性樹脂系のサイディング材は防火性に乏しく、防火地域に指定された地区では外壁材として使用することができないといった問題がある。
【０００５】
一方、熱硬化性樹脂パネルとしては、無機フィラーを含有して難燃性、施工性に優れた難燃性パネル（特許文献６）や、外壁パネル（特許文献７）あるいは、格子状の補強リブをもち、パネル同士を接合させるためのジョイント部材が挿入できる形状を持つ壁パネル（特許文献８）が提案されている。しかしながら、これら熱硬化性樹脂パネルは熱可塑性樹脂パネルと比較して剛性が高いため、施工時に僅かな歪みを修正できなかったり、パネルをねじる等の無理な力を加えるとクラックが発生する場合があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２０９４５４号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１２５７７０号公報
【特許文献３】
特開平７−２１７０５９号公報
【特許文献４】
特開平１１−１３１７５１号公報
【特許文献５】
特表平６−５０９６１３号公報
【特許文献６】
特開２００２−１８７２４７号公報
【特許文献７】
特開２００１−２１４５９９号報
【特許文献８】
特開平１０−１８４８１号報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、これら問題を解決し意匠性、難燃性に優れしかも軽量でクラックを生じにくい外壁材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】
本発明者らは、前記本発明課題を達成するために鋭意試作、評価を重ねた結果本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、
（１）少なくとも熱硬化性樹脂、無機フィラー及び無機繊維を含有する樹脂製外壁材であって、該外壁材はそれに一体成形された、縦横に延びる各１本以上のリブを有すると共に、それらリブが交差して結合する連結部を少なくとも１個有し、かつ該連結部の角の曲率半径（Ｒ）が２ｍｍ以上２００ｍｍ以下とされる一方、該外壁材は矩形形状を呈して、その外周部に側壁を有し、更にその相対する外周部の側壁と直接接続するリブが縦横各１本以下であるように構成したことを特徴とする樹脂製外壁材、
（２）相対する外周部の側壁と直接接続するリブが存在しない構造であることを特徴とする請求項１記載の樹脂製外壁材、
（３）少なくとも片面に防火塗料が塗布されてなることを特徴とする（１）又は（２）記載の樹脂製外壁材、である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、特にその好ましい態様を中心に、さらに詳細に説明する。
まず、本発明の樹脂製外壁材は、少なくとも熱硬化性樹脂、無機フィラー及び無機繊維を含有する。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。中でもフェノール樹脂および不飽和ポリエステル樹脂は、良好な成形性を示すため好ましく、特にフェノール樹脂は難燃性に優れているため好ましい。
【００１０】
本発明で用いるフェノール樹脂は、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物で合成したレゾール型フェノール樹脂の他、酸触媒によって合成したノボラック型フェノール樹脂、アンモニアで合成したアンモニアレゾール型フェノール樹脂、またはナフテン酸鉛などにより合成したベンジルエーテル型フェノール樹脂があり、その中でもレゾール型フェノール樹脂が特に成形性が良いため好ましい。また、これらの樹脂に、必要に応じて重合度を高める目的で、レゾール型フェノール樹脂では酸触媒、ノボラック型フェノール樹脂では塩基性触媒を添加して用いても良い。
【００１１】
熱硬化性樹脂の含有量は特に限定されるものではないが、少なすぎると外壁材強度が低下する恐れがあり、多すぎると燃焼時の形状保持性が低下する恐れがある。好ましい樹脂の含有量は、１０質量％以上より好ましくは２０質量％以上であり、好ましくは８０質量％未満、より好ましくは６０質量％未満である。
本発明の無機充填剤としては、炭酸カルシウム、カオリンクレイ、タルク、マイクロバルーン、硫化バリウム、無水珪酸、珪藻土、ガラスパウダー、マイカ、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト、珪砂等が挙げられ、好ましくは炭酸カルシウム、カオリンクレイ、水酸化アルミニウである。これらは１種のみで用いることもできるし、２種以上の混合物として用いることもできる。無機充填材の含有量は特に限定されるものではないが、多すぎると強度が低下する恐れがあり、少なすぎると難燃性が低下する恐れがある。好ましい無機充填材の含有量は２０質量％以上より好ましくは３０質量％以上であり、８０質量％未満、より好ましくは６０質量％未満である。
【００１２】
無機質繊維は、Ｅ−ガラス、Ｃ−ガラス、Ｔ−ガラス、ＡＲ−ガラス、Ｄ−ガラス等のガラス繊維、炭素繊維、ロックウール等を用いても良いが、補強効果とコスト面などからＥ−ガラスが好ましい。また、該ガラス繊維の繊維径は０．００３〜０．０３ｍｍ程度の繊維径のものが好ましく、より好ましくは０．００６〜０．０１５ｍｍである。また、本発明における無機質繊維長は０．１〜１００ｍｍであることが好ましく、３〜３０ｍｍであることがより好ましい。無機質繊維の繊維長が０．１ｍｍ未満の場合、該無機質繊維による補強効果が十分に発揮されず、結果として成形物の曲げ強度が発現しにくい。無機質繊維長が１００ｍｍを超えると、無機充填材とフェノール樹脂とからなる成形用樹脂組成物の流動性が低下して成形性が劣る傾向がある。無機繊維の含有量は特に限定しないが、好ましい無機繊維の含有量は３質量％以上４０質量％未満、より好ましくは８質量％以上、３０質量％未満である。無機フィラーの含有量が３質量％未満であると強度が充分でなくなる恐れがあり、４０質量％以上であると成形性が劣る恐れがある。
【００１３】
本発明の樹脂製外壁材は、面積の大部分を占める基材部と、該基材部と一体成形のリブを有する。
基材部の厚さは０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。基材部の厚さが０．５ｍｍより薄いと強度が低下し破損しやすくなり、また２０ｍｍを越える部分が多くなると質量が大きくなり施工性が損なわれる場合がある。より好ましい基材部の厚さは１．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。基材部は表面に凹凸を付けて、任意のデザインにすることが出来る。
【００１４】
リブは基材部の最も薄い部分の２倍以上の厚みを持つことが好ましく、短辺が２ｍｍ以上で、長辺は短辺の２倍以上の長さを持つ形状であることが好ましい。
リブの短辺の長さが２ｍｍより小さいと、成形の際に無機繊維がリブの中に入り難くなり、リブの強度が低下する恐れがある。また、リブの長辺と短辺の比が２より小さいと、リブ部の質量が増大して全体の質量が大きくなったり、リブの補強効果が充分発揮できなくなる恐れがある。リブの短辺の長さの上限は特に無いが、リブの短辺が長くなりすぎると、基材部に対するリブの面積が大きくなり、全体の質量が増し施工性を損なう恐れが出てくる。このため、人が一人で取り扱える大きさとしては、リブの短辺は４０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２０ｍｍ以下である。
【００１５】
このリブは縦横に各１本以上存在し、少なくとも１個所以上の連結部（リブとリブの交点を含む個所）を有し、該連結部の角（リブとリブが交差してできる隅部）の曲率半径（Ｒ）が２ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。この連結部のＲが２ｍｍより小さいと応力が集中して僅かな変形が加えられた際にも連結部にクラックが発生する恐れある。また、Ｒが２００ｍｍを越えるとリブの体積が大きくなり、全体の質量が増して、施工性を損なう恐れが出てくる。より好ましい連結部のＲは３ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。
【００１６】
さらに、このリブは、樹脂製外壁材基材部に接続している部分から厚み方向に小さくなる傾斜を持つと、金型で成形した場合に金型からの離型性が良くなるので好ましい。
本発明の樹脂製外壁材は、外周部に側壁をもつことが好ましい。ここでいう外周部の側壁とは、表面に対して垂直方向に４５度以上の角度を持って立ち上がる最外部の側壁のことで、外周部の側壁が囲む面積は、基材部の少なくとも５０％の面積を占める事が好ましい。また、外周部の側壁と多くのリブが直接連結すると、樹脂製外壁材が剛直になり、施工の際に僅かな歪みを修正しにくくなるので、相対する外周部の側壁を直接接続するリブは縦横各１本以下が好ましく、より好ましくは相対する外周部の側壁を直接接続するリブが存在しない構造である。
【００１７】
また、外周部に限らず、表面に対して垂直方向に立ち上がる側壁とリブを接続する場合には、接続部にもＲをとることが好ましい。好ましいＲの範囲は２ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、より好ましくは３ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。本発明の樹脂製外壁材は、長期使用時における色調を一定にするために、その表面を塗装することが好ましい。ここで表面とは樹脂製外壁材の表の面と裏の面のどちらか一方、またはその両方を指す。表面の塗装に用いられる塗料としては耐光性塗料が好ましく、アクリルシリコン系、ウレタン系、シリコン系、フッ素樹脂系のいずれを用いても良いが、コスト面からアクリルシリコン系が好ましい。また本発明の樹脂製外壁材の場合、塗料として防火性能を有する塗材を用いることは樹脂製外壁材の防火性能をさらに向上させるためより好ましい。
【００１８】
防火性能を有する塗材とは、その塗材を樹脂製外壁材に塗布することによって樹脂製外壁材を燃焼させた際の発熱量を抑制する効果を発揮する塗材を示す。発熱量の抑制効果は、コーンカロリーメーター試験装置（例えば東洋精機(株)のコーンカロリーメータIII）を用い、(財)日本建築総合試験所編「防耐火性能試験・評価業務方法書」に基づいて行う燃焼試験で、総発熱量を評価することによって判定ができる。防火性能を有する塗材の例としては塗材中に三酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、メタホウ酸バリウム、ポリリン酸アンモニウム、メラミン、ペンタエリスリトル、ホウ酸亜鉛、リン酸エステル、トリクレジルホスフェート等を含む塗料が挙げられる。これらの塗材は単独で用いることも混合して用いることもできる。また防火塗材とアクリルシリコン系耐光性塗料をそれぞれ塗布して塗膜を２層以上とすることもできる。
【００１９】
次に、本発明樹脂製外壁材の製造方法の一例について説明する。
フェノール樹脂と無機フィラーを所望の量比で混合してペーストを作成する。この時、フェノール樹脂に増粘性を付与したり、得られた成形物に難燃性、耐候性、成形時の金型の離型性等を付与するために難燃剤、紫外線吸収剤、内部離型剤、増粘剤等の添加剤を加えることが好ましく、特に内部離型剤が含まれていることが好ましい。内部離型剤の添加量は、フェノール樹脂、無機充填材及び無機質繊維の総質量１００質量部に対して、０．１から５質量部が好ましく、より好ましくは１から３質量部である。内部離型剤としては脂肪族炭化水素系のもの、高級脂肪族アルコール系のもの、脂肪酸アマイド系のもの、金属石鹸系のもの、リン酸系のものなどが挙げられ、中でもステアリン酸亜鉛、中和性リン酸アルコールが好ましい。特にデュポン社製中和性リン酸アルコール（商品名「ゼレックＮＥ」）を用いると塗料の定着性が良いので好ましい。内部離型剤を用いないと金型を使用した成形時に、該成形物が金型内壁に強固に付着し、該金型を開いた際に該成形物が引き裂かれて壊れた状態になり易く、成形物の収率を低下させるおそれがある。
【００２０】
上記ペーストと無機繊維を用いてシートモールディングコンパウンド成形法、バルクコンパウンド成形法、ハンドレイアップ成形法、等の方法により樹脂製外壁材を製造できる。
＜成形材料Ａの調整＞
レゾール系フェノール樹脂（昭和高分子（株）製、商品名「ＢＲＬ−２４０」）１００質量部、増粘剤として水酸化カルシウム（関東化学（株）製、試薬特級）１質量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（関東化学（株）製、試薬一級）３質量部、水酸化アルミニウム（昭和電工（株）製、商品名「ハイジライトＨ３２」）８３質量部、カオリンクレイ（ＥＮＧＥＬＨＡＲＤ社製、商品名「ＡＳＰ−４００Ｐ」）８３質量部，平均繊維長３ｍｍのガラス繊維（日東紡績株式会社製、商品名「ＣＳ−３ＳＫ」）６７．０質量部をオムニミキサー（千代田技研工業（株）製、商品名「ＯＭ−５」）にて約１分間、混合撹拌したあと、得られた組成物を厚み０．０４ｍｍのポリプロピレン製フィルムに挟みこみハンドローラーを使って厚み約３ｍｍのシート状としてから８０℃で４時間熱処理した（これを成形材料Ａとする）。
【００２１】
＜成形材料Ｂの調整＞
レゾール系フェノール樹脂（昭和高分子（株）製、商品名「ＢＲＬ-２４０」）１００質量部、増粘剤として水酸化カルシウム（関東化学（株）製試薬特級）１質量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（関東化学（株）製試薬一級）３質量部、水酸化アルミニウム（昭和電工（株）製、商品名「ハイジライトＨ３２」）８３質量部、カオリンクレイ（ＥＮＧＥＬＨＡＲＤ社製、商品名「ＡＳＰ-４００Ｐ」）８３質量部をハンドミキサー（芝浦製作所製、商品名「ＢＭＶ−１５０Ａ」）で１０分間混合し原料ペーストとした。
【００２２】
この原料ペーストをＳＭＣ製造装置（月島機械（株）製）にセットした。厚み０．０４０ｍｍポリプロピレン製フィルムをキャリアーフィルムとしてこの原料ペーストを１ｍｍ厚でコーティングしながら装置の上下２か所から走らせた。この際、ガラス繊維ロビンーグ（日東紡（株）製、商品名「ＲＳ２４０ＰＢ５４９ＡＳ」）を平均繊維長２５ｍｍに切断しながら２枚のキャリアーフィルムへ挟み込むように添加した。このときの添加量は得られる成形材料中のガラス繊維の含量が２０質量パーセントとなるように調整した。連続的に得られた成形材料は厚みがおよそ３ｍｍのシート状となった。これをロール状に巻き取ってから８０℃で４時間熱処理した（これを成形材料Ｂとする）。
【００２３】
【実施例１】
１８０℃に加熱した加圧プレスに装着された表面クロムメッキ仕上げの金型１へ成形材料Ａを装てんした。金型１を閉めて５×１０^６Ｐａで３分間加熱加圧したところ、平均厚みは２ｍｍ、単位面積当たりの質量が６ｋｇ／ｍ^２、外周部に側壁構造を有した金型内形状と同型の樹脂製外壁材を得た。成形品にクラックは無く、手で数ミリ歪めてもクラックは発生しなかった。得られた樹脂製外壁材の概略を図１〜５に示す。金型１で成形した樹脂製外壁材のリブとリブが交差してできる隅部の曲率半径（Ｒ）は６ｍｍである。
【００２４】
【実施例２】
成形材料Ａを成形材料Ｂに変更した以外は実施例１と全く同様に行い樹脂製外壁材を得た。成形品にクラックは無く、手で数ミリ歪めてもクラックは発生しなかった。
【００２５】
【比較例１】
金型１を金型２（金型１と同材質、型形状を異にする）に変更した以外は実施例１と全く同様に行い樹脂製外壁材を得た。金型２から取り外したら、リブの連結部に微小クラックが２箇所発生していた。成形品は殆ど手で歪められなかった。得られた樹脂製外壁材の概略を図６、図７に示す。金型２で成形した樹脂製外壁材のリブとリブが交差してできる隅部の曲率半径（Ｒ）は１ｍｍである。
【００２６】
【比較例２】
成形材料Ａを成形材料Ｂに変更した以外は比較例１と全く同様に行い樹脂製外壁材を得た。金型から取り外したら、リブの連結部に微小クラックが５箇所発生していた。成形品は殆ど手で歪められなかった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、意匠性、難燃性に優れしかも軽量で施工性にすぐれた外壁材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で製造した樹脂製外壁材の表面を示す平面概略図である。
【図２】実施例１で製造した樹脂製外壁材の裏面を示す平面概略図である。
【図３】実施例１で製造した樹脂製外壁材のリブ連結部を示す部分拡大平面図である。
【図４】実施例１で製造した樹脂製外壁材の長辺側面を示す側面概略図である。
【図５】実施例１で製造した樹脂製外壁材の短辺側面を示す側面概略図である。
【図６】比較例１で製造した樹脂製外壁材の裏面を示す平面概略図である。
【図７】比較例１で製造した樹脂製外壁材のリブ連結部を示す部分拡大平面図である。
【符号の説明】
１：基材部
２：リブ
３：リブ連結部
４：外周部の側壁

Claims

少なくとも熱硬化性樹脂、無機フィラー及び無機繊維を含有する樹脂製外壁材であって、該外壁材はそれに一体成形された、縦横に延びる各１本以上のリブを有すると共に、それらリブが交差して結合する連結部を少なくとも１個有し、かつ該連結部の角の曲率半径（Ｒ）が２ｍｍ以上２００ｍｍ以下とされる一方、該外壁材は矩形形状を呈して、その外周部に側壁を有し、更にその相対する外周部の側壁と直接接続するリブが縦横各１本以下であるように構成したことを特徴とする樹脂製外壁材。
相対する外周部の側壁と直接接続するリブが存在しない構造であることを特徴とする請求項１記載の樹脂製外壁材。
少なくとも片面に防火塗料が塗布されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂製外壁材。