JP2002167419A - 硬質ウレタンフォーム用発泡ガス、硬質ウレタンフォーム、成形断熱材、硬質ウレタンフォーム用発泡剤及び成形断熱材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡剤の構成成分としてＨＣＦＣに代えてオ
ゾン破壊能を有さないＨＦＣを用いてモールド成形して
も、成形品の表面に凹凸が生じず、断熱性能等に優れ、
製造コストが低い成形断熱材を提供すること。 【解決手段】 本発明に係る成形断熱材は、ハイドロフ
ルオロカーボン８〜７５ mol％、炭化水素７〜６０ mol
％及び炭酸ガス０．１〜４５ mol％を含む硬質ウレタン
フォーム用発泡ガスを内部に含む硬質ウレタンフォーム
がモールド成形されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質ウレタンフォ
ーム中に含まれる発泡ガス、該ガスを含む硬質ウレタン
フォーム、該硬質ウレタンフォームがモールド成形され
た成形断熱材、硬質ウレタンフォーム用発泡剤及び該発
泡剤を用いた成形断熱材の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】建築用断熱材やＬＰＧ、ＬＮＧ等の低温
流体の配管、機器、貯槽等には断熱性の付与のために成
形断熱材が用いられており、この成形断熱材としては硬
質ウレタンフォームの表面にシート材を一体成形したも
のが広く用いられている。硬質ウレタンフォームはポリ
イソシアネートとポリオールとを発泡剤等の存在下で発
泡させたものであり、発泡後に発泡剤から生成した発泡
ガスが硬質ウレタンフォーム中に残存することにより硬
質ウレタンフォームに種々の物性、性能等を付与するも
のである。

【０００３】従来、発泡剤としては、ハイドロクロロフ
ルオロカーボン（ＨＣＦＣ）類、炭化水素及び化学的に
不活性なガスからなるものが用いられている。このうち
ハイドロクロロフルオロカーボン類としては、ＨＣＦＣ
−１４１ｂ（1,1-ジクロロ-2- フルオロエタン）が硬質
ウレタンフォームの断熱効率をよくするためによく用い
られている。

【０００４】しかし、ＨＣＦＣ−１４１ｂはオゾン破壊
能を有するため２００３年末に発泡剤としての使用が禁
止される予定になっている。このため、ＨＣＦＣ−１４
１ｂの代替品としてオゾン破壊能を有さないＨＦＣ−１
３４ａ（1,1,1,2-テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−２
４５ｆａ（1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン）及びＨ
ＦＣ−３６５ｍｆｃ（1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタ
ン）等のハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）を硬質ウ
レタンフォームの発泡剤成分として用いることが注目さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｈ
ＦＣを発泡剤に用いて硬質ウレタンフォームや成形断熱
材をモールド成形すると、成形品の表面に多数の凹凸が
生じて外観が著しく不良になるという問題があった。さ
らに、モールド内での養生時間を長くする必要があるた
め製造コストが高くなるという問題もあった。

【０００６】従って、本発明の目的は、発泡剤の構成成
分としてＨＣＦＣに代えてオゾン破壊能を有さないＨＦ
Ｃを用いてモールド成形しても、成形品の表面に凹凸が
生じず、断熱性能等に優れ、製造コストが低い成形断熱
材を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は鋭意検討を行った結果、ハイドロフルオロカー
ボン、炭化水素及び炭酸ガスを特定の割合で含む発泡ガ
スを内部に含む硬質ウレタンフォームは、モールド成形
しても、成形品の表面に凹凸が生じず、断熱性能等に優
れ、製造コストが低いことを見出し、本発明を完成する
に至った。

【０００８】すなわち、本発明は、ハイドロフルオロカ
ーボン８〜７５ mol％、炭化水素７〜６０ mol％及び炭
酸ガス０．１〜４５ mol％を含むことを特徴とする硬質
ウレタンフォーム用発泡ガスを提供するものである。

【０００９】また、本発明は、前記硬質ウレタンフォー
ム用発泡ガスを内部に含むことを特徴とする硬質ウレタ
ンフォームを提供するものである。

【００１０】また、本発明は、前記硬質ウレタンフォー
ムがモールド成形されていることを特徴とする成形断熱
材を提供するものである。

【００１１】また、本発明は、ハイドロフルオロカーボ
ン８〜７５ mol％、炭化水素７〜６０ mol％及び水０．
１〜４５ mol％を含むことを特徴とする硬質ウレタンフ
ォーム用発泡剤を提供するものである。

【００１２】また、本発明は、ポリイソシアネート、ポ
リオール及び前記硬質ウレタンフォーム用発泡剤を含む
原料組成物を、モールド内に供給し、発泡硬化させ、養
生することを特徴とする成形断熱材の製造方法を提供す
るものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る硬質ウレタンフォー
ム用発泡ガスは、ハイドロフルオロカーボン８〜７５ m
ol％、炭化水素７〜６０ mol％及び炭酸ガス０．１〜４
５ mol％を含むものである。ここで、発泡ガスとは、ポ
リイソシアネートと、ポリオールを含むと共にポリイソ
シアネートを含まない原料とを接触させたときに生成す
るガスを意味し、発泡後は硬質ウレタンフォーム中のセ
ルに内包されるガスをいう。発泡ガス中のハイドロフル
オロカーボン及び炭化水素は、例えば、ポリイソシアネ
ートとポリオールとの反応熱により気化して得られ、炭
酸ガスは、例えば、水とポリイソシアネートとの化学反
応により生成するものである。

【００１４】本発明で用いられるハイドロフルオロカー
ボンとしては、例えば、1,1,1,2-テトラフルオロエタン
（ＨＦＣ−１３４ａ）、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロ
パン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）及び1,1,1,3,3-ペンタフル
オロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ）からなる群より選
択される１種又は２種以上が挙げられる。これらは、オ
ゾン破壊能がなく、断熱性等に優れるため好ましい。

【００１５】本発明で用いられる炭化水素としては、沸
点２０〜５０℃の炭化水素が挙げられ、このうち、沸点
２０〜５０℃の塩素化炭化水素が好ましい。このような
沸点２０〜５０℃の塩素化炭化水素としては、例えば、
ジクロロメタン、2-クロロプロパン等が挙げられる。上
記炭化水素は１種又は２種以上混合して用いることがで
きる。

【００１６】本発明で用いられる炭酸ガスとしては、発
泡の際に発泡剤中の水がポリイソシアネートと接触して
脱炭酸により生じた炭酸ガス、発泡の際に外部から供給
された炭酸ガス等が挙げられる。発泡剤中の水が炭酸ガ
スを発生するのは、水がポリイソシアネートと反応して
尿素結合を形成する際に脱炭酸することによるものであ
る。この際、脱炭酸は水１mol 当たり１mol の割合で生
じることから、水を含む発泡剤を用いると発泡剤中の水
の量を特定することにより発泡ガス中に含有される炭酸
ガスの量も容易に調整できるため好ましい。

【００１７】本発明に係る硬質ウレタンフォーム用発泡
ガスは、ハイドロフルオロカーボン８〜７５ mol％、炭
化水素７〜６０ mol％及び炭酸ガス０．１〜４５ mol％
を含み、好ましくはハイドロフルオロカーボン１０〜７
０ mol％、炭化水素１０〜５０ mol％及び炭酸ガス０．
１〜４０ mol％を含む。

【００１８】発泡ガスにおいて、ハイドロフルオロカー
ボンの配合量が７５ mol％を越えたり、炭化水素の配合
量が７ mol％未満であったりすると、得られる硬質ウレ
タンフォームの表面に凹凸が発生し外観不良となると共
に脱型までの時間が長くなり、品質及び生産性が低下す
るため好ましくない。また、炭化水素の配合量が６０mo
l％を越えると圧縮強度の低下により成形品が収縮する
ため好ましくない。また、炭酸ガスの配合量が４５ mol
％を越えると熱伝導率が増大し断熱性能が低下するため
好ましくない。

【００１９】上記硬質ウレタンフォーム用発泡ガスは、
例えば、ポリイソシアネート、ポリオール及び上記硬質
ウレタンフォーム用発泡剤を含む原料組成物を調製する
際に、ポリイソシアネートと、ポリオールを含むと共に
ポリイソシアネートを含まない原料とを接触させること
等により得られる。

【００２０】本発明に係る硬質ウレタンフォーム用発泡
剤は、ハイドロフルオロカーボン８〜７５ mol％、炭化
水素７〜６０ mol％及び水０．１〜４５ mol％を含み、
好ましくはハイドロフルオロカーボン１０〜７０ mol
％、炭化水素１０〜５０ mol％及び水０．１〜４０ mol
％を含むものである。発泡剤に用いられるハイドロフル
オロカーボン及び炭化水素は上記発泡ガスで用いられた
ものと同様のものを用いることができる。発泡剤の配合
比率を該範囲内とすることにより、ポリイソシアネート
が発泡剤中の水に比べて過剰に存在する通常の条件下
で、発泡後に生成する発泡ガスに含まれるハイドロフル
オロカーボン、炭化水素及び炭酸ガスの含有量を発泡ガ
スに好ましい上記範囲内のものとすることができる。

【００２１】本発明に係る硬質ウレタンフォームは、ポ
リイソシアネート、ポリオール及び発泡剤を含む原料組
成物を、発泡硬化させ、養生して得られたものであり、
上記発泡ガスを内部のセルに含むものである。ここで用
いられる発泡剤としては、例えば上記のものが挙げられ
る。なお、本発明において硬質ウレタンフォームとは、
通常のウレタンフォームに加え、ポリイソシアネートの
三量化反応によって生成したイソシアヌレート環が樹脂
の化学構造中に導入されたもののフォーム、いわゆるポ
リイソシアヌレートフォームをも含む意味で用いる。

【００２２】本発明で用いられるポリイソシアネートと
しては、特に限定されず従来公知のもののいずれも用い
ることができる。このうち、ポリメリックＭＤＩ及びポ
リメリックＭＤＩベースプレポリマーは、低揮発性なの
で取扱性がよく、また生成した硬質ウレタンフォームの
圧縮強さ、引っ張り強さ等の低温物性が優れるため好ま
しい。ポリイソシアネートは、上記のものの１種又は２
種以上を組み合わせて用いることができる。

【００２３】本発明で用いられるポリオールとしては、
特に限定されず従来公知のもののいずれも用いることが
できる。このうち、末端基として活性水素を有し、官能
基２以上、ヒドロキシル当量７０〜４００のポリオール
が好ましい。このようなポリオールとしては、例えば、
シュークローズ、ソルビトール等の多価アルコールにプ
ロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加し
たポリエーテルポリオール、アミン系ポリエーテルポリ
オール、ポリカルボン酸とエチレングリコール等の多価
アルコールとの縮合反応により生成したポリエステルポ
リオール、回収ＰＥＴ等を利用した芳香族ポリエステル
ポリオール等が挙げられる。ポリオールは、上記のもの
の１種又は２種以上を組み合わせて用いることができ
る。

【００２４】なお、硬質ウレタンフォームの製造の際に
用いる原料組成物には、必要によりさらに触媒、整泡
剤、難燃剤等を配合してもよい。触媒としては、例え
ば、第３級アミン類や有機金属塩等公知のものが挙げら
れ、これらを１種又は２種以上組み合わせて用いること
ができる。整泡剤としては、例えば、シリコーン系界面
活性剤が挙げられる。難燃剤としては、例えば、トリス
クロロプロピルホスフェート（ＴＣＰＰ）が挙げられ
る。

【００２５】上記原料組成物は、少なくともポリイソシ
アネート、ポリオール及び発泡剤を含み、さらに必要に
より触媒、整泡剤、難燃剤等を配合したものであるが、
これらの原料の配合の順番や混合の仕方は特に限定され
ない。ただし、原料のうち水等のようにポリイソシアネ
ートと反応するものは発泡前にポリイソシアネートと接
触して反応しないようにしておく必要がある。例えば、
ポリイソシアネートをＩ成分液、ポリイソシアネート以
外の成分を含む混合物をＲ成分液として発泡前に別々に
保存しておき、発泡の際に混合させるようにする必要が
ある。なお、発泡剤中の水の全量を発泡ガスの炭酸ガス
として用いる場合には、ポリイソシアネートのモル数が
発泡の際に配合される水のモル数と等量又はこれより多
く存在する条件にする必要がある。

【００２６】原料組成物を発泡させる方法としては、例
えば、高圧発泡機を用いる方法が挙げられる。原料組成
物を発泡させた後は、これを、例えば鉄製の縦型パネル
状クローズドモールド等の型に注入して、硬化するまで
養生すれば、本発明に係る硬質ウレタンフォームが得ら
れる。発泡したウレタン原料組成物をモールド内に注入
してから脱型するまでに要する時間、すなわち脱型時間
は、通常４５分以下、好ましくは４０分以下である。

【００２７】上記本発明に係る硬質ウレタンフォーム
は、上記組成の発泡ガスをセル中に含む。このため、製
造時や廃棄時においてオゾン破壊能のあるハイドロクロ
ロフルオロカーボンを放出しないと共に、成形品の表面
に凹凸がなく、断熱性、圧縮強さ等に優れる。本発明に
係る硬質ウレタンフォームは、圧縮強さが通常２０N/cm
² 以上であり、熱伝導率が通常０．０２１ W/m・K 以下
である。

【００２８】本発明に係る成形断熱材は、上記硬質ウレ
タンフォームがモールド成形されたものである。また、
本発明に係る成形断熱材は、硬質ウレタンフォームに加
えてさらに面材を用いた硬質ウレタンフォームと面材と
が一体成形されたものであると、成形断熱材に、防湿
性、耐侯性、フォーム内ガスの漏洩防止、表面保護の機
能等を付与できるため好ましい。本発明で用いられる面
材としては、例えば、金属フィルム、プラスチックフィ
ルム、クラフト紙、アスファルト含浸紙、布、不織布、
鋼板又はこれらの２種以上を積層したものが挙げられ
る。このうち、アルミ箔とＰＥＴシートとを積層した２
層構造のものは、断熱性、強度及び可撓性に優れるため
好ましい。本発明に係る成形断熱材は、硬質ウレタンフ
ォームのみがモールド成形されたもの又は硬質ウレタン
フォームと面材とがモールド成形により一体成形された
ものの１種又は２種を組み合わせて用いることができ
る。２種を組み合わせて用いる場合は、配管等の被装着
物にまず硬質ウレタンフォームのみがモールド成形され
たものを装着し、さらにこの上に硬質ウレタンフォーム
と面材とがモールド成形により一体成形されたものを面
材を外側にして装着すると、面材の有する断熱性、強度
等を十分に発揮できて好ましい。

【００２９】本発明に係る成形断熱材の製造方法は、ポ
リイソシアネート、ポリオール及び上記発泡剤を含む原
料組成物を、モールド内に供給し、発泡硬化させ、養生
するものである。各材料、発泡方法及び養生方法として
は、上記硬質ウレタンフォームの製造方法に用いたもの
と同様のものが挙げられる。

【００３０】本発明に係る硬質ウレタンフォーム用発泡
ガス、硬質ウレタンフォーム、硬質ウレタンフォーム用
発泡剤及び成形断熱材は、例えば、建築用断熱材やＬＰ
Ｇ、ＬＮＧ等の低温流体の配管、機器、貯槽等に断熱性
を付与するための成形断熱材として使用できる。

【００３１】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００３２】本発明の実施例及び比較例で用いた化合物
及び面材は、以下のとおりである。 ・ポリオールＡ：シュークローズ系ポリエーテルポリオ
ール、水酸基価４５０mgKOH/g 、官能基数６ ・ポリオールＢ：グリセリン系ポリエーテルポリオー
ル、水酸基価４５０mgKOH/g 、官能基数３ ・ポリオールＣ：芳香族アミン系ポリエーテルポリオー
ル、水酸基価４５０mgKOH/g 、官能基数４ ・ポリイソシアネートＡ：ポリメリックＭＤＩ系ポリイ
ソシアネート（ポリメチレンポリフェニルポリイソシア
ネート）、ＮＣＯ含有率３１％ ・整泡剤：シリコーン系界面活性剤「Ｂ８４０４」（ゴ
ールドシュミット株式会社製） ・難燃剤：トリスクロロプロピルホスフェート（ＴＣＰ
Ｐ） ・ＨＦＣ−２４５ｆａ：1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロ
パン ・ＨＦＣ−１３４ａ：1,1,1,2-テトラフルオロエタン ・面材：ＰＥＴシートとアルミ箔が積層された２層シー
ト

【００３３】実施例１ まず、鉄製の縦型パネル状クローズドモールド内の底部
に、ＰＥＴシート側を上にして面材を載置した。次に、
表１に示すように、ポリオールＡ８０重量部、ポリオー
ルＣ２０重量部、整泡剤２重量部、触媒として第３級ア
ミン０．７重量部及び有機錫化合物０．０１重量部、難
燃剤１５重量部、ＨＦＣ−２４５ｆａ６．０重量部、ジ
クロロメタン１７．０重量部及び水２．８重量部を攪拌
混合してポリオール原液（Ｒ成分液）を調製した後、Ｒ
成分液とポリイソシアネートＡ（Ｉ成分液）とを高圧発
泡機により攪拌混合して発泡させた。さらに、該発泡し
たウレタン原料組成物を、縦型パネル状クローズドモー
ルド内のＰＥＴシート上に注入して硬化させ、養生後脱
型して面材と硬質ウレタンフォームとが一体化した３０
０mm×４００mm×７５mmの成形断熱材を得た。得られた
成形断熱材の脱型時間を表３に示す。なお、脱型時間と
は、発泡したウレタン原料組成物を縦型パネル状クロー
ズドモールド内に注入してから脱型するまでに要した時
間である。また、成形断熱材の硬質ウレタンフォーム部
分について、発泡ガス中の各成分の含有量、成形品の表
面状態、成形品の変形、密度、圧縮強さ、熱伝導率を測
定した。結果を表２及び表３に示す。成形品の表面状態
及び成形品の変形の評価基準は以下のとおりである。 （成形品の表面状態の評価基準） ○：凹凸がなく外観が良好、×：凹凸があり外観が不良 （成形品の変形の評価基準） ○：変形なし、×：著しい変形あり

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】実施例２〜４、比較例１〜４ ウレタン原料組成物の配合等を表１に示すように変えた
以外は実施例１と同様に成形断熱材を得、実施例１と同
様に脱型時間、発泡ガス中の各成分の含有量、成形品の
表面状態、成形品の変形、密度、圧縮強さ、熱伝導率を
測定した。結果を表２〜表４に示す。

【００３８】

【表４】 ＊１：著しく収縮変形した。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る硬質ウレタンフォーム及び
成形断熱材は、発泡剤成分としてオゾン破壊能を有する
ため規制対象物質であるＨＣＦＣ−１４１ｂを用いるこ
となく得られ、モールド成形品の表面に凹凸が生じたり
成形品に変形が生じることが極めて少ないない上、断熱
性能及び圧縮強度に優れる。また、製造の際の脱型時間
が短いため製造コストが低い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 75:00 Ｂ２９Ｋ 75:00 105:04 105:04 Ｃ０８Ｌ 75:04 Ｃ０８Ｌ 75:04 (72)発明者 瀬川 美能留 神奈川県横浜市鶴見区大黒町１−70 ニチ アス株式会社鶴見研究所内 (72)発明者 友末 洋一 神奈川県横浜市鶴見区大黒町１−70 ニチ アス株式会社鶴見研究所内 Ｆターム(参考） 4F074 AA78 BA32 BA35 BA53 4F204 AA31 AA42 AB02 EA01 EB01 EF01 EF02 EF27 EL02 4J034 NA01 NA02 NA03 QC01 QD03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハイドロフルオロカーボン８〜７５ mol
   ％、炭化水素７〜６０mol％及び炭酸ガス０．１〜４５
   mol％を含むことを特徴とする硬質ウレタンフォーム用
   発泡ガス。
2. 【請求項２】 前記ハイドロフルオロカーボンが1,1,1,
   2-テトラフルオロエタン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプ
   ロパン及び1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタンからなる群
   より選択される１種又は２種以上であることを特徴とす
   る請求項１記載の硬質ウレタンフォーム用発泡ガス。
3. 【請求項３】 前記炭化水素が沸点２０〜５０℃の塩素
   化炭化水素であることを特徴とする請求項１又は２記載
   の硬質ウレタンフォーム用発泡ガス。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の硬質
   ウレタンフォーム用発泡ガスを内部に含むことを特徴と
   する硬質ウレタンフォーム。
5. 【請求項５】 請求項４記載の硬質ウレタンフォームが
   モールド成形されたものであることを特徴とする成形断
   熱材。
6. 【請求項６】 ハイドロフルオロカーボン８〜７５ mol
   ％、炭化水素７〜６０mol％及び水０．１〜４５ mol％
   を含むことを特徴とする硬質ウレタンフォーム用発泡
   剤。
7. 【請求項７】 ポリイソシアネート、ポリオール及び請
   求項６記載の硬質ウレタンフォーム用発泡剤を含む原料
   組成物を、モールド内に供給し、発泡硬化させ、養生す
   ることを特徴とする成形断熱材の製造方法。