JP2001349664A - 廃棄物等を利用した真空断熱に用いる真空断熱材およびそれに用いるコア材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来利用されていない廃硬質ポリウレタン発
泡体を有効利用して、超低温冷凍庫、保冷庫、冷凍庫な
どの断熱函体などの用途に用いられる真空断熱材を提供
すること。このような真空断熱材に用いるコア材の製造
方法の提供。 【解決手段】 リサイクルした硬質ポリウレタン発泡体
を気流粉砕方式粉砕装置を用いて独立気泡がほとんど残
存しないように微粉砕して、オープンセル構造の発泡ポ
リウレタン粉末を作り、この発泡ポリウレタン粉末にバ
インダーを混合した後、混合物を型内に入れて熱プレス
成形して得られる発泡ポリウレタン粉末がバインダーを
介して接着されたコア材を備えた真空断熱材を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超低温冷凍庫、保
冷庫、冷凍庫などの断熱函体などの真空断熱に主として
用いられる真空断熱材およびそれに用いるコア材の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、断熱箱体の断熱性能を向上させる
ため、オープンセル構造を有する硬質ポリウレタン発泡
体や発泡ポリスチレンをコア材とし、このコア材とガス
吸着剤を金属−プラスチックラミネートフィルムなどか
らなるバリア性バッグで覆い内部を減圧密閉した真空断
熱材を用いることが、例えば、特開昭６２−１４７２５
号公報、特開平６−１２３５５０号公報、特開平５−２
５６５６３号公報、特開平６−１７２４７６号公報など
に示されている。クローズドセル構造の硬質ポリウレタ
ン発泡体（すなわち独立気泡を有する硬質ポリウレタン
発泡体）の場合、セルからのガス拡散による真空度の低
下に起因して、断熱性能が悪化するといった問題がある
が、この真空断熱材はこのような問題がなく断熱性能に
優れており、冷凍庫、保冷庫、そして超低温冷凍庫（−
８５〜−１５２℃）に使用して、その断熱性能の良さ
（通常ポリウレタン断熱性能の２〜３倍）から省エネ効
果、断熱壁の厚みの薄肉化などが図られている。

【０００３】従来、冷凍庫、保冷庫、超低温冷凍庫など
を使用した後は冷媒のフロンや炭酸ガスなどが回収さ
れ、コンプレッサーなどの部品が分離された後、破砕機
によりまとめて粗破砕され、そして選別機にかけられて
鉄、非鉄、プラスチックスなどと硬質ポリウレタン発泡
体とに選別される。鉄、非鉄、プラスチックスなどはそ
れぞれの用途にリサイクル使用されるが、残った硬質ポ
リウレタン発泡体は特に用途がないので、多くは埋め立
て費用を払って埋立処分されており、一部は熱回収に利
用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、従来利用されていなかった廃硬質ポリウレタン発泡
体を有効利用して、超低温冷凍庫、保冷庫、冷凍庫など
の断熱函体などの真空断熱に用いられる真空断熱材を提
供することであり、第２の目的はこのような真空断熱材
に用いるコア材の製造方法を提供することである。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】上記課題を解決するた
め請求項１の廃棄物等を利用した真空断熱に用いる真空
断熱材は、リサイクルした硬質ポリウレタン発泡体を微
粉砕して得られるオープンセル構造の発泡ポリウレタン
粉末がバインダーを介して接着されたコア材を備えたこ
とを特徴とする。

【０００６】リサイクルした硬質ポリウレタン発泡体を
微粉砕して得られるオープンセル構造の発泡ポリウレタ
ン粉末が相互にバインダーを介して接着された構成のオ
ープンセル構造のコア材を用いて真空断熱材を作るに
は、例えばこのコア材と吸着剤をバリア性バッグで覆
い、内部を減圧密閉して熱伝導率が０．００３〜０．０
２４ｗ／ｍｋの真空断熱材を作る。そしてこの真空断熱
材をそのままあいは必要に応じて熱処理して脱気して超
低温冷凍庫、保冷庫、冷凍庫などの断熱函体の外函の内
壁面に貼着した後、前記函体の内函と前記外函の間にク
ローズドセル構造の発泡ポリウレタン断熱材を発泡充填
して断熱函体を製造する。

【０００７】請求項２の真空断熱材は、請求項１記載の
真空断熱材において、前記発泡ポリウレタン粉末の平均
粒径が１５０μｍ以下であることを特徴とする。リサイ
クルした硬質ポリウレタン発泡体は通常粗粉砕されて約
１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさにされるが、セルは大部
分平均セル径が約２００〜３００μｍ程度の大きさであ
るため粉末中に独立気泡として存在する。しかし粗粉砕
された粉末を更に微粉砕して平均粒径１５０μｍの粉末
とすることにより大部分がオープンセル構造の発泡ポリ
ウレタン粉末とすることができる。

【０００８】請求項３の真空断熱材は、請求項１あるい
は請求項２記載の真空断熱材において、前記バインダー
としてイソシアネートと水を用い、このバインダーを前
記発泡ポリウレタン粉末１００質量部に対して１〜２０
質量部用いたことを特徴とする。バインダーは特に限定
されないがイソシアネートと水を用いると容易に微粉砕
された粉末を接着でき、微粉砕された粉末のハンドリン
グ性が改善されるとともに高強度の各種密度のコア材を
得ることができる。

【０００９】請求項４の真空断熱材は、請求項１から請
求項３のいずれかに記載の真空断熱材において、冷蔵
庫、フリーザー、ショウケースなどからリサイクルされ
た硬質ポリウレタン発泡体を用いたことを特徴とする。
冷蔵庫、フリーザー、ショウケースなどは多量に使用さ
れているので、これらからリサイクルされた硬質ポリウ
レタン発泡体は多量に容易に入手でき、リサイクル効果
が大きい。

【００１０】請求項５の発明は、リサイクルした硬質ポ
リウレタン発泡体を気流粉砕方式粉砕装置を用いて独立
気泡がほとんど残存しないように微粉砕して、オープン
セル構造の発泡ポリウレタン粉末を作り、この発泡ポリ
ウレタン粉末にバインダーを混合した後、混合物を型内
に入れて熱プレス成形することを特徴とする請求項１か
ら請求項３のいずれかに記載の真空断熱材のコア材の製
造方法である。この製造方法により、リサイクルした硬
質ポリウレタン発泡体の温度上昇を抑えつつ容易に微粉
砕して、オープンセル構造の発泡ポリウレタン粉末を作
ることができ、この粉末を用いて真空断熱材に用いるコ
ア材を容易に作ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を詳述する。図１は、本発明の真空断熱材を用い
た断熱函体の断面説明図である。図２は、図１に示した
本発明の真空断熱材の断面説明図である。１は断熱箱体
であり、２はプラスチック製の内箱、３は鉄板製の外箱
である。４は本発明の真空断熱材であり、アルミニウム
などの金属をポリエステルなどのプラスチックフィルム
上に数μから十数μ蒸着してラミネートした低ガス透過
性のプラスチックフィルムからなるバリア性バッグ５と
前記バッグ５内のオープンセル構造のポリウレタン発泡
体からなるコア材６と酸化カルシウムなどのアルカリ金
属塩、活性炭などの水分やガスの吸着剤７とからなる。
真空断熱材４は、バリア性バッグ５内を９．３Ｐａ以
下、好ましくは約５Ｐａの真空状態に保持されていて、
熱伝導率で０．００３０から０．０２４ｗ／ｍｋの優れ
た断熱性能を示す。前記コア材６はリサイクルした硬質
ポリウレタン発泡体を微粉砕して得られるオープンセル
構造の発泡ポリウレタン粉末がバインダーを介して相互
に接着されたコア材である。コア材６は気泡がほとんど
連続気泡の硬質ポリウレタン発泡体であり、真空脱気し
た場合の大気圧にも耐える強度を有する。吸着材７は、
例えば、水酸化カルシウム、活性炭などの吸着剤を袋に
入れたものや、水酸化カルシウム、活性炭などの吸着剤
を接着材と混合し圧縮してシート状に加工したものを例
示できる。

【００１２】また、真空断熱材４は、前記外箱３の内壁
面にホットメルトや両面テープなどの接着層９で接着固
定され、前記内箱２と外箱３でできた空間１０にクロー
ズドセル構造の発泡ポリウレタン断熱材１１が発泡充填
されている。

【００１３】クローズドセル構造の発泡ポリウレタン断
熱材１１は、最も優れた断熱性能を有するものでも熱伝
導率が約０．０１７ｗ／ｍｋであり、本発明の真空断熱
材４を断熱壁１２に用いることで、冷蔵庫などの省エネ
が達成できる。例えば、断熱壁１２の壁厚の半分を真空
断熱材４にすると、断熱箱体１全体の断熱性能は、１．
３から１．５倍になり、４００リットルクラスの冷蔵庫
では１０から１３％の冷蔵庫の省エネが達成できる。し
たがって、真空断熱材４の使用する容積が増えれば増え
るほど、省エネが達成できることになる。

【００１４】図３は本発明の真空断熱材のコア材用オー
プンセル構造の発泡ポリウレタン粉末の製造工程を示す
説明図である。図３に示したように、廃冷蔵庫は、先ず
冷媒のフロンや炭酸ガスなどが回収された後、コンプレ
ッサーなどの部品を手分解し、一軸破砕機によりまとめ
て粗破砕される。そして風力選別機にかけられて鉄、非
鉄、プラスチックスなどと硬質ポリウレタン発泡体とに
選別される。鉄、非鉄、プラスチックスなどは磁気選別
機で鉄が選別され、非鉄選別機で非鉄が選別され、風力
選別機でプラスチックス、硬質プラスチックスが選別さ
れ、それぞれの用途にリサイクル使用される。

【００１５】粗粉砕され選別された平均粒径約１〜１０
ｍｍの硬質ポリウレタン発泡体は、振動フィーダーによ
り気流粉砕方式装置に供給されて微粉砕されて主として
平均粒径約１５０μｍ以下の独立気泡がほとんど残存し
ない硬質ポリウレタン発泡体粉末となる。微粉砕された
硬質ポリウレタン発泡体粉末はフィルターにより選別さ
れ例えば１ｍｍ以上の粗大粉末を除去した後、サイクロ
ン、バグフィルタにて集めて平均粒径約１５０μｍ以下
の独立気泡がほとんど残存しない硬質ポリウレタン発泡
体粉末を得る。

【００１６】図４は本発明で用いる気流粉砕方式装置の
一例の側面を一部断面にして示す側面説明図であり、図
５は図４に示した気流粉砕方式装置の正面を一部断面に
して示す正面説明図である。図４および図５において、
１３は気流粉砕方式装置であり、気流粉砕方式装置１３
は、モータ１４と、モータ１４によって駆動される上下
軸１５と、上下軸１５に備えられた羽根１６と無数の高
速空気渦流を発生させるロータ１７と、特殊形状を有す
るライナー１８を内面に設けたケーシング１９と、原料
フィーダー２０と、全体を支持するベッド２１と、下段
から多量の空気を粉砕室２２へ供給する下部ファン２３
と、粉砕物を装置外へ排出する上部ファン２４と、を備
えている。

【００１７】平均粒径約１〜１０ｍｍの硬質ポリウレタ
ン発泡体は原料フィーダー２０により気流粉砕方式装置
１３へ供給され、空気とともに粉砕室２２へ供給され
て、硬質ポリウレタン発泡体は渦流により高圧と低圧を
繰り返して受けて疲労して、切断、粉砕されて、出口２
５より装置外に排出されるようになっている。気流粉砕
方式装置１３により硬質ポリウレタン発泡体は温度上昇
することなく微粉砕される。気流粉砕方式装置１３とし
て、大豆その他食品に使用されている公知の気流粉砕方
式装置を使用することができる。

【００１８】独立気泡がほとんど残存しないように微粉
砕されたオープンセル構造の硬質発泡ポリウレタン粉末
を、例えば電気加熱式オーブン（５ｍ³ ）に入れて予備
乾燥した後、タンブルミキサに入れ、例えばトリレンジ
イソシナネートと水をバインダーとして所定量添加して
よく攪拌混合し、バインダを硬質発泡ポリウレタン微粉
末に均一に塗布する。そして、油圧式３５０ｔｏｎプレ
スに備えた電気加熱式成形金型内にバインダーを混合塗
布した硬質発泡ポリウレタン微粉末を供給して、約１０
０〜１５０℃、約５分程度、１０〜２０ｋｇｆ／ｃｍ²
熱プレス成形してコア材を作る。熱プレス成形後、コン
ターカッテイングマシンで定寸法にカットし、パネル孔
加工し、電気式加熱オーブンで本乾燥を行って脱気した
後、定法に従ってこのコア材と吸着剤をバリア性バッグ
で覆い、内部を減圧密閉して真空断熱材を作る。

【００１９】図６に、発泡ポリウレタン微粉末１００質
量部に対してバインダー（イソシアネートと水）１〜２
０質量部用いて得られたコア材（厚さ１５ｍｍ、密度２
００ｋｇ／ｍ³ ）の圧縮強度（ｋＰａ）を示す。バイン
ダーが配合されないと発泡ポリウレタン微粉末は飛散し
易くハンドリング性が悪いがバインダーが１〜２０質量
部の範囲で添加されるとハンドリング性が改善されると
もに大きな圧縮強度が得られる。バインダーが１質量部
未満では脆くなり、２０質量部を超えると断熱性能が低
下するので好ましくない。

【００２０】図７に、発泡ポリウレタン微粉末の平均粒
径（μｍ）と熱伝導率（ｍｗ／ｍ・ｋ）の関係を示す。
●はバリア性バッグで覆う前のコア材の熱伝導率（大気
圧と称す）を示し、黒□はコア材をバリア性バッグで覆
って作った真空断熱材の熱伝導率を示す。バリア性バッ
グで覆う前のコア材の熱伝導率（大気圧）は粒径によら
ずほぼ一定であるが、コア材をバリア性バッグで覆って
作った真空断熱材の場合は発泡ポリウレタン微粉末の平
均粒径が低下するにつれて断熱性能が改善され、１５０
μｍ以下で良好な断熱性能を有する真空断熱材が得られ
る。

【００２１】図８に、プレス圧力を変えて密度の異なる
コア材（厚さ４０ｍｍ、バインダー１０質量部使用）を
作った時の圧縮強度（ｋＰａ）と密度の関係を示す。

【００２２】

【実施例】以下実施例および比較例により本発明を更に
詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約さ
れるものではない。 （実施例１）図３に示したように廃冷蔵庫から、先ず冷
媒のフロンや炭酸ガスなどを回収した後、コンプレッサ
ーなどの部品を手分解し、一軸破砕機によりまとめて粗
破砕した。そして風力選別機にかけて鉄、非鉄、プラス
チックスなどを選別して得られた粗粉砕された平均粒径
約１〜１０ｍｍの硬質ポリウレタン発泡体を気流粉砕方
式装置で微粉砕してスクリーン（１０００μｍのフィル
ター）で選別後サイクロン、バグフィルタで集めて平均
粒径約１１１μｍの独立気泡がほとんど残存しない硬質
ポリウレタン発泡体粉末を作った。発泡ポリウレタン微
粉末１００質量部に対してバインダー（イソシアネート
と水）１０質量部用いて定法によりコア材（厚さ１５ｍ
ｍ、２００ｍｍ×２００ｍｍ、密度２００ｋｇ／ｍ³ ）
を作った。そしてバリア性バッグで覆う前のコア材の熱
伝導率（大気圧）および、コア材をバリア性バッグで覆
って作った真空断熱材の熱伝導率を測定した結果を表１
に示す。

【００２３】（実施例２）縦型ハンマー破砕機を用いて
粗破砕し、気流粉砕方式装置で微粉砕して平均粒径約１
３７μｍの独立気泡がほとんど残存しない硬質ポリウレ
タン発泡体粉末を作った以外は実施例１と同様にしてコ
ア材を作り、その熱伝導率（大気圧）および、コア材を
バリア性バッグで覆って作った真空断熱材の熱伝導率を
測定した結果を表１に示す。

【００２４】（実施例３）横型ハンマー破砕機を用いて
粗破砕し、気流粉砕方式装置で微粉砕して平均粒径約１
４１μｍの独立気泡がほとんど残存しない硬質ポリウレ
タン発泡体粉末を作った以外は実施例１と同様にしてコ
ア材を作り、その熱伝導率（大気圧）および、コア材を
バリア性バッグで覆って作った真空断熱材の熱伝導率を
測定した結果を表１に示す。

【００２５】（実施例４）２軸破砕機を用いて粗破砕
し、気流粉砕方式装置で微粉砕して平均粒径約１４１μ
ｍの独立気泡がほとんど残存しない硬質ポリウレタン発
泡体粉末を作った以外は実施例１と同様にしてコア材を
作り、その熱伝導率（大気圧）および、コア材をバリア
性バッグで覆って作った真空断熱材の熱伝導率を測定し
た結果を表１に示す。

【００２６】（実施例５〜８）スクリーン（３００μｍ
のフィルター）を用いて選別して表１に示す平均粒径の
独立気泡がほとんど残存しない硬質ポリウレタン発泡体
粉末を作った以外は実施例１と同様にしてコア材を作
り、その熱伝導率（大気圧）および、コア材をバリア性
バッグで覆って作った真空断熱材の熱伝導率を測定した
結果を表１に示す。

【００２７】（比較例１）独立気泡がほとんど残存しな
いオープンセル構造の未使用硬質ポリウレタン発泡体粉
末（平均粒径１４６μｍ）を用いて実施例１と同様にし
てコア材を作り、その熱伝導率（大気圧）および、コア
材をバリア性バッグで覆って作った真空断熱材の熱伝導
率を測定した結果を表１に示す。

【００２８】（比較例２）スクリーン（１０００μｍの
フィルター）を用いて選別して１０９μｍの平均粒径の
独立気泡がほとんど残存しないオープンセル構造の未使
用硬質ポリウレタン発泡体粉末を用いた以外は実施例１
と同様にしてコア材を作り、その熱伝導率（大気圧）お
よび、コア材をバリア性バッグで覆って作った真空断熱
材の熱伝導率を測定した結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から、実施例１〜８の真空断熱材の熱
伝導率は、オープンセル構造の未使用硬質ポリウレタン
発泡体粉末を用いて作られたコア材をバリア性バッグで
覆って作った真空断熱材（比較例１〜２）の熱伝導率と
ほぼ同等、あるいはそれ以下であり、優れた断熱性能を
有することが判る。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の真空断熱材は、従来は特に用
途がないので、多くは埋め立て費用を払って埋立処分さ
れており、一部は熱回収に利用されている廃硬質ポリウ
レタン発泡体をリサイクルして再利用したものであり、
リサイクルした硬質ポリウレタン発泡体を微粉砕して得
られるオープンセル構造の発泡ポリウレタン粉末がバイ
ンダーを介して接着されたコア材を備えており、定法に
よりこのコア材と吸着剤をバリア性バッグで覆い、内部
を減圧密閉して熱伝導率が０．００３〜０．０２４ｗ／
ｍｋの真空断熱材を作ることができるという顕著な効果
を奏する。この真空断熱材はクローズドセル構造の硬質
ポリウレタン発泡体の場合、セルからのガス拡散による
真空度の低下に起因して、断熱性能が悪化するといった
問題がなく断熱性能に優れており、冷凍庫、保冷庫、そ
して超低温冷凍庫（−８５〜−１５２℃）に使用して、
その断熱性能の良さから省エネ効果、断熱壁の厚みの薄
肉化などを図ることができる。

【００３２】請求項２の真空断熱材の場合は、前記発泡
ポリウレタン粉末の平均粒径を１５０μｍ以下とするこ
とにより、大部分がオープンセル構造の発泡ポリウレタ
ン粉末を容易に得ることができるという顕著な効果を奏
する。

【００３３】請求項３の真空断熱材は、バインダーとし
てイソシアネートと水を用い、このバインダーを前記発
泡ポリウレタン粉末１００質量部に対して１〜２０質量
部用いたので、容易に微粉砕された粉末を接着でき、ハ
ンドリング性がよくなるとともに熱伝導率を損なうこと
なく高強度の各種密度のコア材を得ることができるとい
う顕著な効果を奏する。

【００３４】請求項４の真空断熱材は、冷蔵庫、フリー
ザー、ショウケースなどからリサイクルされた硬質ポリ
ウレタン発泡体を用いたので、多量に容易に入手でき、
リサイクル効果が大きいという顕著な効果を奏する。

【００３５】請求項５の真空断熱材のコア材の製造方法
により、請求項１から請求項４のいずれかに記載の真空
断熱材のコア材を容易に製造できるという顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空断熱材を用いた断熱函体の断面説
明図である。

【図２】図１に示した本発明の真空断熱材の断面説明図
である。

【図３】本発明の真空断熱材のコア材用オープンセル構
造の発泡ポリウレタン粉末の製造工程を示す説明図であ
る。

【図４】本発明で用いる気流粉砕方式装置の一例の側面
を一部断面にして示す側面説明図である。

【図５】図４に示した気流粉砕方式装置の正面を一部断
面にして示す正面説明図である。

【図６】圧縮強度とバインダー混合量との関係を示すグ
ラフである。

【図７】熱伝導率と硬質発泡ポリウレタン粉末の粒径と
の関係を示すグラフである。

【図８】圧縮強度と密度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 断熱箱体 ２ 内箱 ３ 外箱 ４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 真空断熱材 ５ バリア性バッグ ６ コア材 ７ 吸着剤 ９ 接着層 １０ 空間 １１ クローズドセル構造の発泡ポリウレタン断熱材 １２ 断熱壁 １３ 気流粉砕方式装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H036 AA08 AB18 AB25 AB29 AC01 AE13 3L102 JA01 JA02 JA09 MA07 MB23 MB25 MB26 MB27 4J002 CK02W CK02X GC00 4J034 BA08 CE01 DN03 HA07 HA11 HC12 HC22 HC52 HC61 HC71 JA01 JA32 JA33 QD06 RA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リサイクルした硬質ポリウレタン発泡体
   を微粉砕して得られるオープンセル構造の発泡ポリウレ
   タン粉末がバインダーを介して接着されたコア材を備え
   たことを特徴とする廃棄物等を利用した真空断熱に用い
   る真空断熱材。
2. 【請求項２】 前記発泡ポリウレタン粉末の平均粒径が
   １５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の
   真空断熱材。
3. 【請求項３】 前記バインダーとしてイソシアネートと
   水を用い、このバインダーを前記発泡ポリウレタン粉末
   １００質量部に対して１〜２０質量部用いたことを特徴
   とする請求項１あるいは請求項２記載の真空断熱材。
4. 【請求項４】 冷蔵庫、フリーザー、ショウケースなど
   からリサイクルされた硬質ポリウレタン発泡体を用いた
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記
   載の真空断熱材。
5. 【請求項５】 リサイクルした硬質ポリウレタン発泡体
   を気流粉砕方式粉砕装置を用いて独立気泡がほとんど残
   存しないように微粉砕して、オープンセル構造の発泡ポ
   リウレタン粉末を作り、この発泡ポリウレタン粉末にバ
   インダーを混合した後、混合物を型内に入れて熱プレス
   成形することを特徴とする請求項１から請求項４のいず
   れかに記載の真空断熱材のコア材の製造方法。