JP6209005B2

JP6209005B2 - 建築用断熱材及びこれを用いた断熱施工方法

Info

Publication number: JP6209005B2
Application number: JP2013153199A
Authority: JP
Inventors: 健二赤松; 松本　崇; 崇松本
Original assignee: ダウ化工株式会社
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: JP2015021377A

Description

本発明は、木造住宅などの建築物に用いる断熱材、及びこれを用いた床や壁、屋根などの断熱施工方法に関する。

木造住宅などの建築物用の板状断熱材として、高密度のグラスウール板や硬質発泡プラスチック板が用いられており、従来、これらの板状断熱材に種々の加工を施したものが提案されている。

特許文献１には、板状断熱材の幅方向中央において、裏面に溝を、表面に該溝に平行するスリットを設け、表面を凸にして幅方向に折り曲げて根太間に挿入し、次いで、折り曲げた板状断熱材を平坦に戻すことによって、断熱施工する断熱材が開示されている。係る断熱材は、折り曲げ時に裏面の溝が開口部を閉じ、表面のスリットが口を開くことにより、溝とスリットとの開閉幅に応じた角度で折り曲げることができ、溝とスリットに大きな応力がかかることがなく、折り曲げ箇所における破断が防止される。

また、特許文献２には、発泡樹脂製ボードの表裏両面に、互い違いに長手方向に延びる溝が形成された弾力性付与部を設けた断熱材が開示されている。係る断熱材は、一方の側端部に溝を形成していない支持基盤部を設け、該支持基盤部に続く弾力性付与部中に溝を形成していない曲がり防止部を設けることによって、断熱材全体を曲がり難くして短時間での断熱施工と、断熱施工後の垂れ下がり等を防止している。

特開２００１−１３２１２８号公報特開２００１−４９７５８号公報

特許文献１に開示された断熱材は、表裏で異なる形状、大きさのスリットと溝とを形成していることから、断熱施工後に根太に対して均等に圧縮応力が作用せず、十分な保持力が発揮されなかったり、断熱材の表面が平坦にならない恐れがあった。また、特許文献１，２のいずれの断熱材においても、断熱施工後の溝の幅が広い場合には断熱欠損を生じ、断熱性能が低下するとともに、根太等の支持部材に対する圧縮応力も低下し、十分な保持力が得られない場合があった。

本発明の課題は、断熱施工時に容易に折り曲げて支持部材間に挿入できると同時に、断熱施工後に支持部材に対して十分な圧縮応力によって良好な保持力を発揮し、且つ、断熱性能に優れた建築用断熱材とその断熱施工方法を提供することにある。

本発明の第１は、板状断熱材の表面及び裏面のそれぞれの幅方向の中央領域に、前記板状断熱材の厚さ方向に複数本の溝が、前記幅方向に１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の一定の間隔で且つ長手方向に平行に形成されており、前記溝が開口部から底部に向かって幅が一定で１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、表面に形成された溝と裏面に形成された溝とが前記幅方向において互い違いで且つ前記厚さ方向において前記溝の深さの５０％以上７５％以下が互いに重なるように形成されており、前記板状断熱材の幅方向断面が長方形であり、前記板状断熱材の幅は、該板状断熱材を挿入する支持部材間の間隔より大きく、断熱施工後の表面及び裏面のそれぞれの溝空間の合計が断熱施工前の５０％以下となるように前記板状断熱材に前記溝が形成されており、
前記板状断熱材の幅方向断面において、前記溝の底部の形状が、前記溝の開口部の幅よりも直径が大きい略円形であり、前記底部の内面が、熱溶融による樹脂膜を有することを特徴とする建築用断熱材である。

本発明の建築用断熱材においては、前記板状断熱材が、厚さが４０ｍｍ以上であり、密度が２８ｋｇ／ｍ³以上で平均気泡径が０．４ｍｍ以下の押出発泡ポリスチレン板からなること、を好ましい形態として含む。

本発明の第２は、上記本発明第１の建築用断熱材を幅方向で折り曲げながら、前記建築用断熱材の幅よりも狭い間隙を置いて平行に配置した一対の支持部材間に挿入し、次に折り曲げた前記建築用断熱材を平坦に戻すことを特徴とする断熱施工方法である。

本発明の建築用断熱材は、板状断熱材の幅方向中央領域にのみ、所定の幅、長さの溝を表裏両面に均等に形成したことにより、断熱施工に適した柔軟性と曲げ剛性、及び断熱施工後の保持力が得られ、断熱施工作業が容易で、断熱施工後には表面が平坦で垂れ下がりや表面凹凸の発生などの施工不良が防止される。また、断熱施工後には溝に起因する断熱欠損が抑制され、高い断熱性能が得られる。

本発明において、板状断熱材の素材を特定することによって、上記効果がより高いレベルで得られる。また、溝の底部の形状を略円形とすることで、板状断熱材を折り曲げた際の溝に起因する破損が防止される。

本発明の建築用断熱材の構成を模式的に示す全体斜視図、幅方向断面図及びその部分拡大図である。本発明の建築用断熱材を用いた断熱施工工程を示す断面図である。本発明の建築用断熱材の溝の形状を示す断面図である。本発明の建築用断熱材を床用断熱材として用いた例を示す斜視図である。本発明の建築用断熱材を壁用断熱材として用いた例を示す斜視図である。

本発明の板状断熱材としては、断熱性能に優れ、圧縮強さ、曲げ強さ等の機械的強度に優れ、さらに、加工が容易なものが好ましい。具体的には、グラスウール、ロックウールなどの繊維系断熱材のうち高密度で板状に形成されたもの、或いはプラスチック発泡体からなるものである。

プラスチック発泡体としては、ポリスチレン系発泡体、ポリエチレン系発泡体、硬質ポリウレタン系発泡体、フェノール系発泡体などの各種合成樹脂からなる硬質発泡体を用いることができる。そのうち、高い断熱性能を有し、耐水性、圧縮強度、加工性に優れる押出発泡ポリスチレン板が好ましく、より具体的には、厚さが４０ｍｍ以上、密度が２８ｋｇ／ｍ³以上、平均気泡径が０．４ｍｍ以下の押出発泡ポリスチレン板が好ましく用いられる。係る押出発泡ポリスチレン板としては、ダウ化工（株）製の「スタイロエース（登録商標）」が市販されている。

以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。

図１は本発明の建築用断熱材１の基本的な一構成例を示しており、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は幅方向断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。

本発明においては、板状断熱材１０の表面、裏面の両面に同じサイズ、同じ形状の溝１１ａ、１１ｂが複数本ずつ、好ましくは５〜１０本ずつ板状断熱材１０の厚さ方向に形成されている。係る溝１１ａ，１１ｂは板状断熱材１０の幅方向中央領域に、板状断熱材１０の長手方向に平行に形成されており、幅方向に一定の間隔で配置されている。

本発明において、溝１１ａ、１１ｂは板状断熱材１０の幅方向断面において幅Ｗが一定であり、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上である。係る幅Ｗが２ｍｍを超えると断熱施工後の溝空間が大きくなって断熱性能が低下する恐れがある。係る溝１１ａ，１１ｂの形成方法としては、丸鋸を用いた切削加工や加熱した金属線による溶融加工が挙げられ、いずれも１．５ｍｍを目標値として加工すると、加工精度にもよるが、１ｍｍ〜２ｍｍの範囲に形成することができる。

また、溝１１ａ、１１ｂは板状断熱材１０の幅方向において重なる部分の長さＣが溝１１ａ、１１ｂの深さＤの５０％以上となるように、溝１１ａ、１１ｂの深さＤを設定する。係る長さＣがＤの５０％未満となる場合には、折り曲げ時の反発力が高く、折り曲げにくくなったり、板状断熱材１０が破損しやすくなるため好ましくない。また、長さＣが長くなりすぎても、溝１１ａ、１１ｂの底部から反対側の板状断熱材１０の面までの距離が短く、折り曲げ時に破損しやすくなるため、長さＣは深さＤの７５％以下が好ましい。

さらに、溝１１ａ、１１ｂの間隔Ｐは３０ｍｍ以下である。間隔Ｐが３０ｍｍを超えると、折り曲げ時の反発力が高く、折り曲げにくくなったり、板状断熱材１０が破損しやすくなるため好ましくない。また、間隔Ｐが短くなりすぎると、溝１１ａと溝１１ｂとの間の断熱材が薄くなり、板状断熱材１０が破損しやすくなるため、間隔Ｐは１５ｍｍ以上が好ましい。

さらに、本発明において、板状断熱材１０としては、厚さＴが４０ｍｍ以上、密度が２８ｋｇ／ｍ³以上、平均気泡径が０．４ｍｍ以下の押出発泡ポリスチレン板が好ましく用いられるが、係るポリスチレン板において好ましくは厚さＴは１００ｍｍ以下である。

尚、発泡体の密度は、ＪＩＳＡ９５１１：２００６の規定に則って発泡体の質量（ｋｇ）を発泡体の体積（ｍ³）で除することで算出できる。

また、発泡体の平均気泡径は、ＡＳＴＭＤ３５６７に準拠する方法で測定することができる。

本発明において、溝１１ａ、１１ｂは断熱施工時に板状断熱材１０を折り曲げやすくなるように形成されるが、断熱施工後には、係る溝１１ａ、１１ｂで形成される空間は断熱欠損となる。従って、断熱施工においては、板状断熱材１０の幅を、係る板状断熱材１０を挿入する支持部材間の間隔よりも大きく形成しておき、断熱施工によって溝１１ａ、１１ｂを圧縮する。この断熱施工前後での、表面の溝１１ａ、裏面の溝１１ｂのそれぞれが形成する溝空間の合計の残存率、即ち、断熱施工前の表面の溝１１ａ、裏面の溝１１ｂのそれぞれが形成する溝空間の合計に対する、断熱施工後のそれぞれの溝空間の合計が５０％以下となるように、溝１１ａ、１１ｂの幅や本数を設定する。

尚、断熱施工前後での溝空間の合計の残存率は断熱性能の観点からは０％が理想である。従って、板状断熱材１０の幅は、断熱施工する支持部材間の間隙に、表面の溝１１ａの幅の合計又は裏面の溝１１ｂの幅の合計の５０％以上１００％以下を加えたものとする。

図２は、本発明の建築用断熱材１を用いた断熱施工の工程を示す断面模式図である。図２（ａ）に示すように、本発明の建築用断熱材１は、表面の溝１１ａの開口部が開き、裏面の溝１１ｂの開口部が閉じることで表面が凸となるように折り曲げることができる。このように本発明の建築用断熱材１を折り曲げて、裏面側から一対の支持部材２０，２０間に挿入する。その後、凸となった表面の中央部を押さえ込むことで図２（ｂ）に示すように表面を平坦にする。上記したように、支持部材２０，２０の間隙よりも建築用断熱材１の幅が大きくなるように板状断熱材１０が構成されているため、断熱施工後は、板状断熱材１０に形成されていた溝１１ａ，１１ｂが圧縮されて溝空間が断熱施工前よりも狭くなり、溝空間での空気の対流も防止され、断熱欠損による断熱性能の低下が防止される。

また、本発明の建築用断熱材１においては、同じ形状、サイズの溝１１ａ、１１ｂが板状断熱材１０の表面、裏面に均等に形成されていることから、断熱施工後には支持部材２０，２０に対して複数本の溝１１ａ，１１ｂによる圧縮応力が均等に働く。よって、溝１１ａ，１１ｂの十分な圧縮による圧縮応力と相俟って、支持部材２０，２０に対して良好な保持力が得られ、断熱施工後に表面が盛り上がって表面の平坦性が損なわれるなどの問題が防止される。

さらに、本発明の建築用断熱材１は、板状断熱材１０の幅方向の中央領域にのみ溝１１ａ、１１ｂが形成されており、両端部近傍には溝１１ａ，１１ｂが形成されていないため、板状断熱材１０の剛性及び支持部材２０，２０間での保持力を確保することができる。

本発明において、溝１１ａ，１１ｂは板状断熱材１０の幅方向断面において幅が一定であるが、図３に示すように、底部１１ｃの形状を幅よりも直径の大きい略円形とすることが好ましい。このような形状の溝１１ａ、１１ｂは、プラスチック発泡体からなる板状断熱材１０の表面及び裏面に加熱した金属線を押し当てて、プラスチック発泡体を溶融させて加工することにより得られる。そして、係る加工によって底部１１ｃの内面には、熱溶融によって周囲よりも引き裂き強度の高い樹脂膜が形成され、断熱施工時の折り曲げよって溝１１ａが開かれた際の板状断熱材１０の破損が防止される。

本発明の建築用断熱材は床や壁、屋根の断熱材として用いることができる。

本発明の建築用断熱材を床用断熱材として用いる場合には、例えば図４に示すように、その長手方向の両端部を土台もしくは大引１０１で支持する。支持部材は根太１０２である。また、根太１０２，１０２間に嵌合させた本発明の建築用断熱材の上には床材１０３が載置される。

根太１０２の高さに対して板状断熱材１０の厚さが薄い場合には、大引１０１の上に支持材（不図示）を設置し、その上に本発明の断熱材を載置することによって調整ができる。支持材としては、プラスチック発泡体やフェルト、繊維板などの適宜の厚さの板材を用いることができる。

また、本発明の建築用断熱材を壁用断熱材として用いる場合には、例えば図５に示すように、本発明の建築用断熱材の長手方向が垂直方向となるように立て、支持部材として柱１１１と間柱１１２、及び間柱１１２と間柱１１２との間に嵌め込む。板状断熱材１０の裏面は外壁１１３によって支持され、下端は床材１１４に支持される。

また、本発明の建築用断熱材を屋根用断熱材として用いる場合には、支持部材としての垂木間に嵌め込んだ状態で、その長手方向の両端部を母屋上で支持する。

（実施例１、比較例１〜３）
ダウ化工（株）製のスタイロエース（登録商標）を用いて図１の建築用断熱材１を作製した。密度は３０ｋｇ／ｍ³、平均気泡径は０．３ｍｍである。板状断熱材１０の厚さＴは６５ｍｍ、幅が４３６ｍｍ、溝１１ａ、１１ｂの幅Ｗは最適値を１．５ｍｍとし、出来上がりが１〜２ｍｍの範囲に入るように丸鋸で加工した。溝１１ａ、１１ｂのそれぞれの幅Ｗの合計は表面、裏面でそれぞれ１０〜１５ｍｍの範囲で、それぞれ８本ずつ形成した。

実施例１として、溝１１ａ，１１ｂの間隔Ｐを２０ｍｍ、深さＤを４５ｍｍ、溝１１ａと１１ｂの重なり部分の長さＣを２５ｍｍとした。ＣはＤの５６％である。

比較例１として、溝１１ａ，１１ｂの間隔Ｐを２０ｍｍ、深さＤを４０ｍｍ、溝１１ａと１１ｂの重なり部分の長さＣを１５ｍｍとした。ＣはＤの３８％である。

比較例２として、溝１１ａ，１１ｂの間隔Ｐを４０ｍｍ、深さＤを４５ｍｍ、溝１１ａと１１ｂの重なり部分の長さＣを２５ｍｍとした。ＣはＤの５６％である。

比較例３として、溝１１ａ，１１ｂの間隔Ｐを４０ｍｍ、深さＤを４０ｍｍ、溝１１ａと１１ｂの重なり部分の長さＣを１５ｍｍとした。ＣはＤの３８％である。

上記実施例、比較例の建築用断熱材を、間隙を板状断熱材１０の幅よりも８ｍｍ狭い４２８ｍｍとした外壁の柱と間柱との間に挿入し、表面の中央部を押さえて平坦にした。溝１１ａ，１１ｂのそれぞれの幅Ｗの合計は、表面、裏面のそれぞれで最大でも１５ｍｍであり、断熱施工後に８ｍｍ圧縮されることから、溝空間の残存率は（１５−８）／１５＝４７％で５０％以下であった。

上記断熱施工において、実施例１は板状断熱材１０が容易に折れ曲がり、断熱施工後も表面が盛り上がることなく、柱と間柱との間に良好に支持されていた。これに対して比較例１，２は実施例１よりも板状断熱材１０が折れ曲がりにくく、比較例３はさらに折れ曲がりにくく、いずれも実施例１よりも作業性が悪かった。

（実施例２，３）
実施例１と同じスタイロエース（登録商標）で厚さ４０ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ３００ｍｍの板状断熱材を作製し、幅Ｗの最適値を１．５ｍｍとし、出来上がり幅Ｗが１〜２ｍｍの範囲に入るようにして、深さ２０ｍｍ、３０ｍｍの２種類の溝を板状断熱材１枚につき１本、加工方法を変えて作製した。溝の形状としては、実施例２として図３に示した底部１１ｃが略円形の溝１１ａ、実施例３として図１に示した均一幅の直線状の溝１１ａの２種類を形成した。実施例２は加熱した金属線による溶融加工、実施例３は丸鋸による切削加工で形成した。

各例の断熱材について、ＪＩＳＡ９５１１の曲げ試験により、幅方向のみについて、曲げ破断荷重（Ｎ）を測定した。結果を表１に示す。

表１に示したように、溝の底部を略円形とすることで、板状断熱材を折り曲げた際の破損防止効果が高いことがわかる。

１：建築用断熱材、１０：板状断熱材、１１，１１ａ，１１ｂ：溝、１１ｃ：溝の底部、２０：支持部材、１０１：大引、１０２：根太、１０３：床材、１１１：柱、１１２：間柱、１１３：外壁、１１４：床材

Claims

板状断熱材の表面及び裏面のそれぞれの幅方向の中央領域に、前記板状断熱材の厚さ方向に複数本の溝が、前記幅方向に１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の一定の間隔で且つ長手方向に平行に形成されており、前記溝が開口部から底部に向かって幅が一定で１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、表面に形成された溝と裏面に形成された溝とが前記幅方向において互い違いで且つ前記厚さ方向において前記溝の深さの５０％以上７５％以下が互いに重なるように形成されており、前記板状断熱材の幅方向断面が長方形であり、前記板状断熱材の幅は、該板状断熱材を挿入する支持部材間の間隔より大きく、断熱施工後の表面及び裏面のそれぞれの溝空間の合計が断熱施工前の５０％以下となるように前記板状断熱材に前記溝が形成されており、
前記板状断熱材の幅方向断面において、前記溝の底部の形状が、前記溝の開口部の幅よりも直径が大きい略円形であり、前記底部の内面が、熱溶融による樹脂膜を有することを特徴とする建築用断熱材。
前記板状断熱材が、厚さが４０ｍｍ以上であり、密度が２８ｋｇ／ｍ³以上で平均気泡径が０．４ｍｍ以下の押出発泡ポリスチレン板からなることを特徴とする請求項１に記載の建築用断熱材。
請求項１又は２に記載の建築用断熱材を幅方向で折り曲げながら、前記建築用断熱材の幅よりも狭い間隙を置いて平行に配置した一対の支持部材間に挿入し、次に折り曲げた前記建築用断熱材を平坦に戻すことを特徴とする断熱施工方法。