JPH0583052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、断熱材と、それよりも強度特性が優
れている強化材とを一体構造に結合した高強度複
合断熱材の製造方法の改良に関するものである。 ［従来の技術］ 従来、硬質ウレタンフオーム、ポリスチレンフ
オーム、ポリイソシアヌレートフオームなどの合
成樹脂発泡体は断熱性が極めて優秀で、比強度が
大きく、かつ作業性、経済性に優れた断熱材とし
て各産業分野で広範に使用されている。 しかしながら、例えばメンブレン式低温タンク
の断熱材、低温配管の断熱支持材、建築物の床断
熱などのように、断熱材としての機能に加えて強
度部材としての機能が要求される場合には、高密
度化する必要があり、その結果、前述した優れた
諸特性が失われる欠点がある。 上記欠点を解消する１つの手段として、合成樹
脂発泡体と、それよりも強度特性が優れた材料と
を一体構造に複合化し、それによつて断熱材と強
度部材の機能を兼備させたものが提案されてい
る。 また、合成樹脂発泡体と強化材を複合化する方
法として、(1)予め形成した合成樹脂発泡体に切込
溝を設け、切込溝の上方開口部から液状樹脂を充
填して硬化させて強化材を形成すると共に、これ
と合成樹脂発泡体を一体化する方法（例えば特公
昭48−38769号公報参照）、(2)区画された空間に柱
状体、ハニカム構造中空体などの強化材を配設
し、その空間部に合成樹脂発泡体の発泡原液を注
入し、前記空間部を充填しつつ発泡硬化させて合
成樹脂発泡体を形成すると共に、その自己接着作
用によつて強化材を一体化させる方法（例えば、
特開昭53−125660号公報、特開昭57−137144号公
報参照）、(3)予め形成した合成樹脂発泡体に肉厚
方向に貫通する貫通孔を設け、その中に未硬化の
液状樹脂を注入して重合硬化させる方法、(4)前記
合成樹脂発泡体の貫通孔に予め形成した樹脂製柱
状部材を接着剤と共に挿入固着させる方法（特開
昭57−137144号公報参照）などが提案されてい
る。 しかしながら、上記したいずれの方法も、合成
樹脂発泡体と強化材の完全一体化が難しく、かつ
強化材に欠陥があるなど性能上の欠点があると共
に経済性にも難点があり、実用価値の乏しいもの
となつている。 すなわち、上記(1)の方法は、強化材を形成すべ
き液状樹脂を切込溝の上方開口部から注入して、
溝に存在する空気を液状樹脂によつて置換しつつ
溝に液状樹脂を充填するものであるから、このよ
うな方法では液状樹脂を溝に完全に満たすことが
不可能であり、そのため生成した強化材にエアボ
イドなどの欠陥が存在すると共に合成樹脂発泡体
とは局部的に接着することとなつて、一体化が不
完全なものとなり、複合材としての機能が発現し
ない欠点がある。また、上記(2)の方法にあつて
は、合成樹脂発泡体が、その生成過程で発生する
歪を残留させることになるので、それが低温域に
さらされた場合に、合成樹脂発泡体と強化材とが
剥離して、複合材としての機能が失われるなどの
欠点がある。また、上記(3)の方法にあつては、液
状樹脂の注入方向によつて生成した強化材の性能
が異なり、かつ上記(1)の方法と同様にエアボイド
が存在することになり、かつまた液状樹脂の硬化
過程で発生する反応熱が蓄積し、合成樹脂発泡体
及び形成しつつある強化材が許容限度以上の高温
にさらされ、合成樹脂発泡体及び／あるいは強化
材にクラツクやスコーチが発生するなどの欠点が
ある。かつまた、上記(4)の方法にあつては、接着
剤を柱状部材と共に貫通孔に挿入することが不可
能で、そのため合成樹脂発泡体と柱状部材（強化
材）は合成樹脂発泡体の貫通孔の入口の一部のみ
が接着したものとなり、両者が完全一体となつて
始めて発現する複合効果が存在しないなどの重大
な欠陥がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、前述した従来の欠点のすべてを排除
し、断熱材と強化材とを完全に一体構造に構成し
た強度特性と断熱特性が格段と優れた複合断熱材
を一度の製造工程で製造する方法を提供すること
を主たる目的とするものである。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記問題点に鑑みて鋭意研究し
た結果、肉厚方向に貫通する複数個の貫通孔を設
けた断熱材の下面に、所要の間隙をとつて剛性板
部材を配設し、前記貫通孔に成形強化材を挿填
し、前記間隙に液状組成物を注入すると共に、そ
の間隙を通して前記貫通孔内面と成形強化材との
間に残した空間部全体もしくは空間部から溢出し
て断熱材上面に展延するように、その空間部の下
方から上方に向けて充填し、その液状樹脂を硬化
させることにより、前記断熱材と、剛性板部材
と、断熱材より強度特性に優れた成形強化材及び
合成樹脂とを一体構造に結合させることを要旨と
しているものである。 ［作用］ 上記高強度複合断熱材の製造方法においては、
断熱材の貫通孔内に予め成形強化材が挿填され、
液状樹脂の充填空間が狭くなつているので、液状
樹脂の充填量を減少させて硬化反応熱の低減と成
形強化材への分散ができる。また液状樹脂は貫通
孔内面と成形強化材との間に残した空間部に、下
方から上方に向けて充填されるので、空間部に存
在する空気は上方開放端から排除され、それと置
換して液状樹脂が充填される故、液状樹脂の硬化
層にエアボイドなどの欠陥の発生を排除できる。 ［発明の具体例］ 次に、この発明をその実施の態様を示す添付図
面に基づいて詳細に説明する。 第１図及び第２図は、本発明方法によつて製造
した高強度複合断熱材を示したものである。 同図において、Ａは高強度複合断熱材であつ
て、１は所要の厚さに形成された板状の断熱材、
２ａはその断熱材の板面全体にわたつて薄く形成
された断熱材より強度特性に優れた合成樹脂の強
化層、３は合板、FRP板、FRTP板、硬質樹脂
板、金属板等から成る剛性板部材で、前記合成樹
脂の硬化層２ａに、その自己接着力によつて一体
に接着されているものである。断熱材１の内部に
は、それより強度特性に優れた低発泡あるいは非
発泡合成樹脂、FRP、FRTP、木質材等から角
柱、円柱、角筒、円筒など適宜の形状に形成した
成形強化材４がほぼ等間隔で挿填され、その周囲
に形成した合成樹脂の強化層２ｂを介して断熱材
１と一体構造とされ、成形強化材４及び硬化層２
ｂは前記合成樹脂の硬化層２ａを底とし、硬化層
２ｂは前記硬化層２ａと一体構造とされている。 前記高強度複合断熱材Ａを構成する断熱材１
は、ポリウレタンフオーム、ポリスチレンフオー
ム、ポリイソシアヌレートフオーム、フエノール
樹脂フオーム、アクリルイミドフオームなどの合
成樹脂発泡体、バルサなどの木質材、グラスフア
イバー、セラミツクフアイバーなどの繊維材をバ
インダーを使用して、あるいは使用せずに繊維の
絡み合いを利用して集積した繊維質集積材など公
知の断熱材を使用することができる。この断熱材
１の密度は、断熱性、強度、経済性と密接な関係
にあり、この発明方法においては、特に断熱性と
経済性を勘案して適宜に選択される。 前記断熱材１に成形強化材４を挿填するにあた
つては、予め肉厚方向に貫通する貫通孔５がほぼ
等間隔に設けられたもので、その間隔と大きさは
高強度複合断熱材Ａの目的に応じて任意に選択す
ることができるが、一例として間隔は10乃至60mm
であり、大きさ（径）はその内面と成形強化材４
との間に断熱材１より強度特性に優れた前記硬化
層２ｂとなる合成樹脂の液状組成物が浸入可能な
可及的に狭い空間部が形成されるようにし、それ
は使用しようとする液状組成物の性状及びその充
填方法、充填機器などを勘案して適宜に決定され
るが、好ましくは２乃至15mmの範囲である。 前記硬化層２ａ，２ｂに使用する合成樹脂は断
熱材１と、剛性板部材３と、成形強化材４とを一
体構造に構成する結合材として、また断熱材１の
補鋼材として機能するものであり、加熱、溶解、
液状原料の使用等により液状を呈し、硬化するこ
とにより断熱材１より強度特性に優れた熱可塑
性、あるいは熱硬化性樹脂であり、特にエポキシ
樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアヌレート
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリ
レート樹脂などは原液が常温において液体であ
り、しかも硬化反応が常温で進行し、その際副生
成物がないので好適に使用される。これら合成樹
脂には、公知の補強材、難燃剤、充填剤、着色剤
などを適宜に配合してもよい。また、前記合成樹
脂は前記した条件を満足すれば発泡樹脂、非発泡
樹脂のいずれも使用することができる。 前記高強度複合断熱材Ａを製造するには、第３
図に示すように、断熱材１の下面に、スペーサ
（図示せず）を介して下面から僅かな距離（例え
ば0.2〜1.0mm）をとつて、剛性板部材３を配設
し、断熱材１と剛性板部材３の側面を被覆する如
く型枠６を固定する。続いて成形強化材４を、そ
の下端が剛性板部材３に達する如く断熱材１の貫
通孔５に挿填する。剛性板部材３のほぼ中央部位
には合成樹脂の液状組成物の注入口７が設けられ
ている。この状態で、液状組成物の注入口７に注
入管８を接続し、この注入管８を介して合成樹脂
の液状組成物を注入する。注入口７から注入され
た液状組成物は、断熱材１の下面と剛性板部材３
との間に形成された間隙イをまず充填し、さら
に、成形強化材４と貫通孔５の内面との間に形成
される空間部ロの下方から上方に向けて、空間部
ロ中に存在する空気をその上端から排除しつつ、
これと置換して、いずれの空間部ロもほぼ同じ速
度で液状組成物を空間部ロ中に完全に充填する。
次いでこの状態で液状組成物を硬化させ、型枠６
を除去すると、第１図に示すように、断熱材１の
所要部位に、所要の成形強化材４及びエアボイド
などの欠陥を完全に排除した合成樹脂の硬化層２
ａ，２ｂが形成され、かつ断熱材１と、剛性板部
材３と、成形強化材４とが合成樹脂から成る強化
材でもある硬化層２ａ，２ｂを介して一体構造に
構成されて成る高強度複合断熱材Ａが得られる。 上記製造工程においては、間隙イ，ロ内に、液
状組成物の透過可能なガラスクロスなどの周知の
補強部材を挿填してもよい。 第４図に示したものは、本発明方法で製造した
他の高強度複合断熱材である。図面中、前記と同
一または類似する部材には同じ符号が付されてい
る。 第４図に示す高強度複合断熱材Ａを製造するに
は、第３図について述べた製造工程において、合
成樹脂の液状組成物を空間部ロに充填すると共に
さらにその上端開口部から溢出させ、このまま断
熱材１の上面に展延させ、その上にグラスフアイ
バー織布、不織布などの補強部材９を載置し、そ
の液状組成物で補強部材９の繊維の隙間を埋める
如く一体化したものである。２ｃは断熱材上面に
溢出した合成樹脂の液状組成物の硬化層である。 上記補強部材９に代つて、前記した剛性板部材
３を載置し、液状組成物を硬化させて一体化する
こともできる。 本発明方法においては、断熱材の内部に挿填さ
れる強化材の向きは制限されるものではなく、高
強度複合断熱材に働く力の方向によつて断熱材の
上下面に直角でもよく、また斜め方向、あるいは
また直角方向と斜め方向とを組合せたりしてもよ
い。 また断熱材の厚さ、密度、強化材の挿填数、間
隙、大きさなどは高強度複合断熱材の使用目的に
応じて任意に選ぶことができる。 上述した実施例から明らかな如く、本発明によ
れば、断熱材の所望の位置に、これと一体構造に
結合した強化材を形成するに際して、断熱材の所
定の位置にあけた肉厚を貫通する複数個の貫通孔
に強化材を形成するために充填した液状樹脂が硬
化過程において発生する反応熱の蓄積により、生
成した複合断熱材の機能を失わせるクラツクやス
コーチなどの有害な現象の発生を排除するよう
に、前記貫通孔に成形強化材を挿填して液状樹脂
の充填空間を可及的に狭く形成し、液状樹脂の充
填量を減少させるようにしたので、液状樹脂の硬
化反応熱の低減と成形強化材への分散ができる。 また、本発明によれば、断熱材の貫通孔内に形
成される空間部の下方から上方に向けて、その空
間部に存在する空気を上方開放端から排除しつ
つ、これと置換して液状樹脂を空間部に充填する
ので、貫通孔に充填した液状樹脂の硬化層からエ
アボイドなどの欠陥の発生を完全に排除すること
ができる。 とくに本発明においては、断熱材に設けた貫通
孔に成形強化材を挿填して両者を完全一体化させ
るために、貫通孔内面と強化材の間に可及的に狭
い空間部を形成し、その空間部の下方から上方に
向けて各構成材料を濡らしつつ液状樹脂を充填し
て空間部に液状樹脂を完全に満たし、次いで、充
填した液状樹脂をその場所で硬化させて、断熱材
と成形強化材の接着部材と、それ自身の強度によ
る強化部材の機能を兼備した硬化層を形成するこ
とができる。 さらにまた、本発明によれば、断熱材の貫通孔
内空間部下方開放端の下面に共通の空隙を設け、
その空隙を介して液状樹脂を充填するので、断熱
材に形成した複数の貫通孔内空間部にほぼ同じ速
度で、かつ効率的に液状樹脂を充填させることが
できる。 即ち、本発明によれば、合理化された工程で、
経済的に高強度複合断熱材を製造するため、肉厚
方向に貫通する複数個の貫通孔を設けた断熱材の
下面に、所要の間隙をとつて剛性板部材を配設
し、前記貫通孔に成形強化材を挿填し、前記間隙
に液樹脂を注入して空隙及び貫通孔内面と成形強
化材で形成される空間部に下方から上方に向けて
充填し、さらに前記空間部上端部から液状樹脂を
溢出させて展延し、その展延液状樹脂をその場所
で硬化させて接着部材及び強化部材の機能を兼備
した硬化層を形成できる故、断熱材と、強化材
と、表面補剛材とを１回の製造工程で完全な一体
構造に結合させることができる。 ［実施例］ 実施例 (1) 径11.4mmの貫通孔を40mm間隔に設けた厚さ200
mm、密度60Kg／m³のフエノール樹脂フオーム板
（圧縮強さ4.5Kg・ｆ／cm²）の下面の全周に幅５
mm、厚さ0.8mmスペーサを接着し、そのスペーサ
上に中央部に径10mmの注入口を設けた厚さ5.5mm
の合板を接着し、全体を木製型枠で補強した。次
いで貫通孔に外径10mmのアクリル樹脂のロツドを
挿入し、下面合板に設けた注入口からエポキシ樹
脂の液状組成物を、貫通孔の上端が溢出するまで
注入した、このままの状態で室温に24時間放置
後、60℃で３時間アフターキユアーを行つた。こ
のものをJISK7220に基づいて測定した圧縮強さ
は50Kg・ｆ／cm²であつた。また解体して内部を調
べた結果、アクリル樹脂ロツド及び下部合板はエ
ポキシ樹脂の硬化層を介してフエノール樹脂フオ
ーム板と一体構造に結合され、またエポキシ樹脂
の硬化層には機能上に有害なエアボイド、クラツ
ク、スコーチなどの欠陥は全く認められなかつ
た。 実施例 (2)〜(3) 径11.4mmの貫通孔を45〜50mm間隔に設けた厚さ
200mm、密度50Kg／m³の硬質ウレタンフオーム板
（圧縮強さ3.5Kg・ｆ／cm²）の下面に実施例(1)と同
様に合板を接着したのち、貫通孔に外径10mmの不
飽和ポリエステル樹脂ロツドを挿入し、下面合板
の注入口から不飽和ポリエステル樹脂の液状組成
物を注入し、貫通孔から溢出させ、続いて溢出し
た液状組成物を硬質ウレタンフオーム板の上面に
ロールを用いて展延したのち、ガラスクロスを載
置し、再びロールで展延して繊維の隙間に液状樹
脂を含浸させた。次いで実施例(1)同様に硬化、ア
フターキユアーを行つて圧縮強さを測定した結果
を表１に示す。 また、解体して内部を調べた結果、不飽和ポリ
エステル樹脂の硬化層には欠陥部は全く存在せ
ず、各構成材料の接着は完璧であつた。 実施例 (4)〜(7) 厚さ200mm、密度50Kg／m³（圧縮強さ3.5Kg・
ｆ／cm²）の硬質ウレタンフオーム板と、ガラスフ
アイバー・ロービング10％（wt.）を含有する不
飽和ポリエステル樹脂ロツドを使用して実施例(2)
〜(3)と同様に供試体を調製し、圧縮強さを測定し
た。その試験の結果を第１表に示す。 また、このものを解体して内部を解体して調べ
た結果、実施例(1)〜(3)と同様に完璧なものであつ
た。

【表】 ［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明方法によれば、断
熱材に設けた複数個の貫通孔の内面と成形強化材
との間に生じる空間部に、その下端に剛性板部材
を介して設けた間隙を介して下方から上方に向け
て合成樹脂の液状組成物を充填するので、前記間
隙及び空間部に存在する空気を合成樹脂の液状組
成物に置換されつつ上方開放口部より完全に排除
させ、間隙及び空間部に形成される合成樹脂の液
状組成物の硬化層に機能上有害なエアボイド、ク
ラツク、スコーチなどの欠陥の発生を皆無とでき
るものであり、またこの完璧な硬化層を介して断
熱材、剛性板部材、成形強化材を完璧な一体構造
に１回の製造工程で形成することができると共に
密度の低い断熱材を用いて均一で高い強度と優れ
た断熱性を有する高強度複合断熱材を経済的に製
造することができる。 また、本発明方法によれば、断熱材の材質、密
度、強化材の材質、数、間隔、太さ、剛性板部材
の材質、厚さを任意に選ぶことによつて、広範な
性能を有する高強度複合断熱材を容易に製造する
ことができる。 加えて、本発明方法によつて製造した高強度複
合断熱材は、LPG，LNG，LN2など低温流体の
貯蔵タンクの断熱材、低温配管の断熱支持材、建
築物の床用断熱材とて極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例として製造した
高強度複合断熱材の斜視図、第２図はその要部の
拡大断面図、第３図は高強度複合断熱材を製造す
る主要工程の説明図、第４図は他の実施例として
製造した高強度複合断熱材の斜視図である。 Ａ……複合断熱材、１……断熱材、２ａ，２
ｂ，２ｃ……硬化層、３……剛性板部材、４……
成形強化材、５……貫通孔、６……型枠、７……
注入口、８……注入管、９……補強部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 肉厚方向に貫通する複数個の貫通孔を設けた
   断熱材の下面に、所定の間隙をとつて剛性板部材
   を配設し、断熱材より強度特性に優れた成形強化
   材を前記貫通孔に挿填し、前記間隙に断熱材より
   強度特性に優れた合成樹脂の液状組成物を注入す
   ると共に、その間隙を通して前記貫通孔内面と成
   形強化材との間に残した空間部全体もしくは空間
   部から溢出して断熱材上面に展延するように、そ
   の空間部の下方から上方に向けて充填し、その合
   成樹脂の液状組成物の硬化によつて、前記断熱材
   と、剛性板部材と、断熱材より強度特性が優れた
   成形強化材及び合成樹脂とを一体構造に結合する
   ことを特徴とする高強度複合断熱材の製造方法。