JP2003042653A - 冷却装置の断熱体 - Google Patents
冷却装置の断熱体Info
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Abstract
密度化を両立し、さらには熱伝導率経時劣化を抑制する
と共に寸法安定性に優れた硬質ポリウレタンフォームを
断熱材とする。 【解決手段】外板1aと内板1bとの間に形成された空
間に、ポリオール、イソシアネート、およびシクロペン
タンと水の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォー
ム1cを充填してなる断熱箱体1において、ポリオール
成分がm−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオー
ル、o−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール、
トリエタノールアミン系ポリエーテルポリオール、およ
びポリエステルポリオールを含む混合物からなる。
Description
に係り、特にシクロペンタンおよび水の混合発泡剤を用
いた硬質ポリウレタンフォームを充填した冷蔵庫、冷凍
庫、冷蔵ショウケースおよび自動販売機などの冷却装置
の断熱箱体および断熱扉に好適なものである。
内箱の空間に独立気泡を有する硬質ポリウレタンフォー
ムを充填した断熱材が用いられている。この硬質ポリウ
レタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成
分を発泡剤、触媒、整泡剤の存在下で反応させることに
より得られるものである。これまでの発泡剤としては、
例えば特開昭59−84913号公報に示されているよ
うなガス熱伝導率が低く難分解性のトリクロロモノフル
オロメタンが断熱箱体に使用されてきた。
大気中に放出されると成層園のオゾン層破壊や温室効果
による地表の温度上昇が生じるとされ、例えば特開平3
−258823号公報に示されているような代替品の
1、1-ジクロロ-1-モノフルオロエタンが硬質ポリウ
レタンフォームの発泡剤として用いられたが、これも規
制の対象となり、2003年には全廃の予定になってい
る。
層破壊を少なくした、所謂ノンフロン系の発泡剤を用い
た断熱箱体としては、炭化水素系化合物のシクロペンタ
ン発泡剤を用いることが提案され、例えば特開平11-
201628号公報や特開平11−248344号公報
や特開2001−133135号公報に示されているよ
うなシクロペンタンと水の混合発泡剤を用いた低密度で
高流動性の硬質ポリウレタンフォームを充填した冷蔵庫
および冷凍庫の断熱箱体や断熱扉などが提案されてい
る。
ペンタンの炭化水素系発泡剤は、これまでの従来発泡剤
に比べガスの熱伝導率が高く断熱性能が劣るという問題
がある。そこで、シクロペンタンと水の混合発泡剤を用
いた硬質ウレタンフォーム材料においては、地球温暖化
および地球環境保護の立場から、断熱性向上による冷却
装置の省エネルギー化が可能な硬質ウレタンフォーム材
料の開発が望まれている。
するため、水配合部数の低減を図ることを検討した。即
ち、水は硬質ポリウレタンフォーム内に残存する未反応
のNCO基と反応し、炭酸ガスが生成され、セル内炭酸
ガス分率を高める結果となり、熱伝導率の悪化につなが
るため、水配合部数を低減することにより残存未反応N
CO基との反応を抑制し、熱伝導率の低減を図ろうとし
た。しかし、水配合部数を低減することは、プレミック
スポリオール液粘度の増加あるいは流動性の悪化に繋が
り、硬質ポリウレタンフォーム密度の増加の要因となっ
て、ウレタン注入量の増加に繋がり、コストが高くなっ
てしまうものであった。
リオールの水酸基価を増加し、硬質ポリウレタンフォー
ムのファインセル化を図ることを検討した。即ち、セル
径が小さいと一般的に熱伝導率も低いと考えられている
ためである。具体的には、セル径を小さい状態にするた
め、ポリオールとイソシアネートの反応を速める、即ち
ゲル化反応を促進させ、気泡セルの成長を抑制すること
を試みた。さらにはシクロペンタンに不相溶なポリオー
ルを採用することにより、シクロペンタン単独の気泡セ
ルをフォーム内に点在させ熱伝導率の低減を図ることを
試みた。しかしながら、この方法では初期熱伝導率に関
しては大幅な低減を実現する結果に至ったが、熱伝導率
の経時劣化が大きいことが分かった。この原因に関して
は、反応性が速いために硬質ポリウレタンフォーム中に
残存する未反応のNCO基が水(例えば外部より樹脂製
内板などを透過してくる水)と反応し、炭酸ガスが生成
され、セル内炭酸ガス分率が高まったためと考えられ
る。また、高温における寸法安定性に欠ける結果ともな
った。これも速い反応性のためにセル内炭酸ガス分率が
高まり、ガス膨張・収縮の影響で生じたと考えられる。
した断熱体では、密度増加、熱伝導率経時劣化の増大、
寸法安定性が劣る等、本来並立が図られるべき諸特性が
悪くなってしまうという問題点が発生した。
を両立し、さらには熱伝導率経時劣化を抑制すると共に
寸法安定性に優れた硬質ポリウレタンフォームを断熱材
とすることにより、安価で、外観品質に優れ、しかも熱
漏洩量を低減できて省エネルギー化が図れる冷却装置の
断熱体を提供することにある。
の硬質ポリウレタンフォームを用いてこれら特性の並立
化を図るため、主原料のポリオールやイソシアネートお
よび気泡を形成する発泡剤と水、反応性を制御する触媒
や界面現象を調整する整泡剤について検討した。具体的
には、熱伝導率の低減と密度の低減を両立し、さらには
熱伝導率経時劣化の低減や寸法安定性も優れる硬質ポリ
ウレタンフォームを見出す原料素材の最適組成化の検討
を種々行って本発明に至ったのである。
手段は、外板と内板との間に形成された空間に、ポリオ
ール、イソシアネート、およびシクロペンタンと水の混
合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームを充填して
なる断熱体において、上記ポリオール成分がm−トリレ
ンジアミン系ポリエーテルポリオール、o−トリレンジ
アミン系ポリエーテルポリオール、トリエタノールアミ
ン系ポリエーテルポリオール、およびポリエステルポリ
オールを含む混合物からなる構成とする。
に形成された空間に、ポリオール、イソシアネート、お
よびシクロペンタンと水の混合発泡剤を用いた硬質ポリ
ウレタンフォームを充填してなる冷却装置の断熱体にお
いて、硬質ポリウレタンフォームのポリオール成分がm
−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール、o−ト
リレンジアミン系ポリエーテルポリオール、トリエタノ
ールアミン系ポリエーテルポリオール、ポリエステルポ
リオール(例えば無水フタル酸/エチレングリコール)
からなる開始剤をプロピレンオキサイドで付加した混合
物を90%以上含むポリオールである構成とする。
タン注入口から少なくとも500mm以上離れた平面部
分から厚みが約20〜25mmのコア層の密度が29〜
33kg/m3、熱伝導率が平均温度10℃で16.5
〜17.2mW/m・Kを有する硬質ポリウレタンフォ
ームとした構成であり、また、ポリエステルポリオール
が無水フタル酸、エチレングリコールであり、さらに
は、硬質ポリウレタンフォームのポリオール100重量
部に対して0.8〜1.2重量部の水および15〜19
重量部のシクロペンタン存在下で反応させて得られる硬
質ポリウレタンフォームとした構成である。
に形成された空間に、ポリオール、イソシアネート、お
よびシクロペンタンと水の混合発泡剤を用いた硬質ポリ
ウレタンフォームを充填してなる冷却装置の断熱体にお
いて、ポリオール成分がm−トリレンジアミン系ポリエ
ーテルポリオール、o−トリレンジアミン系ポリエーテ
ルポリオール、トリエタノールアミン系ポリエーテルポ
リオール、およびポリエステルポリオールを含む混合物
からなり、硬質ポリウレタンフォームのイソシアネート
成分がジフェニルメタンジイソシアネート多核体とプレ
ポリマー変性トリレンジイソシアネートの混合物からな
る構成とする。
ェニルメタンジイソシアネート多核体にプレポリマー変
性トリレンジイソシアネートを5〜20重量部混合した
構成とする。
に形成された空間に、ポリオール、イソシアネート、シ
クロペンタンと水の混合発泡剤、および触媒を用いた硬
質ポリウレタンフォームを充填してなる冷却装置の断熱
体において、上記硬質ポリウレタンフォームのポリオー
ル成分がm−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオー
ル、o−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール、
トリエタノールアミン系ポリエーテルポリオール、およ
びポリエステルポリオールを含む混合物からなり、触媒
は反応性触媒からなる構成とする。
ポリウレタンフォームのポリオール100重量部に対し
て2〜5重量部の反応触媒存在下で反応させて得られる
硬質ポリウレタンフォームとした構成であり、さらには
硬質ポリウレタンフォームのポリオール100重量部に
対して0.8〜1.2重量部の水および15〜19重量
部のシクロペンタン存在下で反応させて得られる硬質ポ
リウレタンフォームとした構成にある。
に形成された空間に、ポリオール、イソシアネート、お
よびシクロペンタンと水の混合発泡剤を用いた硬質ポリ
ウレタンフォームを充填してなる冷却装置の断熱体にお
いて、硬質ポリウレタンフォームのポリオール成分がm
−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオールにプロピ
レンオキサイドを付加して得られる水酸基価400〜5
00のポリオール20〜30重量部、o−トリレンジア
ミンにプロピレンオキサイドを付加して得られる水酸基
価450〜550のポリオール25〜30重量部、トリ
エタノールアミン系ポリエーテルポリオールにプロピレ
ンオキサイドを付加して得られる水酸基価350〜45
0のポリオール20〜30重量部、および水酸基価30
0〜360のポリエステルポリオール12〜15重量部
の混合物からなり、上記ポリオールの平均水酸基価が4
50〜500である硬質ポリウレタンフォームとした構
成とする。
ポリウレタンフォームのポリオール100重量部に対し
て整泡剤1.5〜4重量部や反応性触媒2〜5重量部の
存在下で反応させて得られる硬質ポリウレタンフォーム
とした構成にある。
冷蔵ショウケースおよび自動販売機などの冷却装置に使
用する断熱箱体や断熱扉などの断熱体に最適な低熱伝導
率の硬質ポリウレタンフォームを開発するため、ポリオ
ール、イソシアネート、発泡材、触媒、整泡材等の最適
化を検討することにより本発明に至ったものである。
レタンフォームの熱伝導率の低減を図るために、立体障
害を起こし易い芳香環を有する開始剤のポリオールを多
く導入することを試みた。芳香環の中では、通常よく使
用されるm−トリレンジアミンと高反応性が期待される
o−トリレンジアミン付加重合物とを併用した2成分系
のポリエーテルポリオールが低熱伝導率化に有効なこと
がわかった。さらに芳香環を有する開始剤以外に特性の
バランスを得るため、第3成分にトリエタノールアミン
系の開始剤を用いてプロピレンオキサイドで付加した付
加重合物を、第4成分に無水フタル酸、エチレングリコ
ールのポリエステルポリオールを最適な母体成分の90
%以上に選定した。
化と熱伝導率の低減を両立させるため、通常使用のジフ
ェニルメタンジイソシアネート多核体にプレポリマー変
性トリレンジイソシアネートを混合する成分を選定し
た。その理由としては、プレポリマー変性トリレンジイ
ソシアネートを混合することにより増粘挙動のマイルド
化、ウレタン結合と尿素結合の高濃度化や架橋点間距離
を短くして均一微細セルを形成することができるからで
ある。
比、触媒、整泡剤について熱伝導率の低減ならびに熱伝
導率経時劣化の低減の両立を検討した結果、シクロペン
タンと水の最適配合比はポリオール100重量部に対し
0.8〜1.2重量部の水と15〜18重量部のシクロ
ペンタンを組合わせること、主触媒にN,N−ジメチル
シクロヘキシルアミン(DMCHA)およびヌレートな
どの反応性触媒を併用し残存NCO基の低減と速反応化
を高め、低表面張力の整泡剤を選定した。
クロペンタンと水の混合発泡剤中でポリエーテルポリオ
ールおよび触媒や整泡剤の存在下でイソシアネートと反
応させて得られるものである。シクロペンタンと水の混
合発泡剤における熱伝導率の低減を図るため、ポリオー
ル成分がm−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオー
ルとo−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオールの
両者を開始剤とした付加重合物を母材とする。ポリエー
テルポリオールの付加重合物は、種々のアルキレンオキ
サイド付加物によりシクロペンタン発泡剤との相溶性が
異なり、プロピレンオキサイド付加物はエチレンオキサ
イド付加物に比べ相溶性が優れる。プレミックス時の安
定性からはシクロペンタンに対する相溶性の高い系が望
ましい。
ジイソシアネート多核体とプレポリマー変性トリレンジ
イソシアネートの混合物を用いることにより、ポリオー
ルプレミックスする際の粘度差を小さくすると共にポリ
エーテルポリオールとの相溶性も向上する。即ち、本発
明のウレタン材料は均一微細セルを形成させるため、初
期反応を速くしてゲル化や硬化を速くすることにより得
られる。また、硬質ポリウレタンフォームの熱伝導率は
固体部の伝熱やガス部の伝熱および輻射伝熱が影響する
ことが知られており、樹脂部の固体熱伝導率はトリレン
ジイソシアネート混合系の方が低い値を示す。これはジ
フェニルメタンジイソシアネート多核体の単独フォーム
の場合には、発泡過程でカルボジイミド生成反応により
炭酸ガスが発生し炭酸ガス分圧が高くなることで熱伝導
率が高くなると考えられる。また、輻射伝熱はセル経お
よび独立気泡率が影響するため、気泡セル径が均一に小
さくなり易いプレポリマー変性のトリレンジイソシアネ
ート混合系の方が熱伝導率を低減できることもわかって
きた。この理由は、トリレンジイソシアネート4位の活
性が高く発泡初期にポリオールと反応してウレタン結合
のセル数核支配を形成すること並びに発泡時の増粘挙動
がマイルド化することで気泡セルの会合が少なくなるた
めと考えられる。上記のような検討結果から、ジフェニ
ルメタンジイソシアネート多核体の単独使用時より、気
泡セルの均一性や熱伝導率の低減等の諸物性が改良され
る。このことから、好ましくはジフェニルメタンジイソ
シアネート多核体にプレポリマー変性トリレンジイソシ
アネートを5〜20重量部混合する組成を選定した。
質ポリウレタンフォーム材料を得るには、シクロペンタ
ン発泡剤と補助発泡剤の水配合量も大きく影響する。水
配合量を多くした場合には気泡セル内の炭酸ガスの分圧
増加により熱伝導率も大きくなる傾向が見られる。その
ため、シクロペンタンと水の最適配合比は、ポリオール
100重量部に対して0.8〜1.2重量部の水および
15〜19重量部のシクロペンタンを組合わせることが
好ましい。
メチルシクロヘキシルアミン、ペンタメチルジエチレン
トリアミン、ヌレートなど使用することができる。反応
触媒の配合量は、ポリオール成分100重量部あたり2
〜5重量部が好ましい。さらに整泡剤は例えばゴールド
シュミット製のB−8462、信越化学製のF−392
などプレミックス相溶性の安定性からSi分子量が18
00〜3000およびSi含有率が25〜30の比較的
低い乳化作用に適したものが好ましい。整泡剤の配合量
は、ポリオール成分が100重量部あたり1.5〜4重
量部である。
メタンジイソシアネートの多核体およびプレポリマー変
性トリレンジイソシアネートを主に用いる。トリレンジ
イソシアネートは異性体の混合物、即ち2,4−体10
0%、2,4−体/2、6−体=80/20、65/3
5(重量比)はもちろん、商品名武田薬品製のタケネー
ト4040などプレポリマーのウレタン変性トリレンジ
イソシアネート、アロファネート変性トリレンジイソシ
アネート、ビウレット変性トリレンジイソシアネート、
イソシアヌレート変性トリレンジイソシアネートなども
使用できる。
般的に用いられている発泡機で形成され、例えばプロマ
ート社製PU−30型発泡機で形成可能である。その発
泡条件は発泡機の種類によって多少異なるが、液温18
〜30℃、吐出圧力80〜150kg/cm2、吐出量
15〜30kg/min、型箱の温度は35〜45℃が
好ましい。さらに好ましくは、液温20℃、吐出圧力1
00kg/cm2、吐出量25kg/min、型箱の温
度は45℃付近である。
内箱樹脂壁などの内板からなる空間に断熱部材を充填し
て断熱体を構成し、独立構造の気泡を有すると共にシク
ロペンタンと水の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタン
フォームをその断熱部材とし、この硬質ポリウレタンフ
ォームとして熱伝導率の低減および低密度化を両立で
き、熱伝導率の経時劣化を抑制できると共に寸法安定性
に優れた材料を用いることにより、冷蔵庫、冷凍庫、冷
蔵ショウケースおよび自動販売機等の冷却装置の断熱体
における熱漏洩量の低減による省エネルギー化が図れる
と共に、安価で、その外観品質の優れた断熱体とするこ
とができる。
1および表2を参照しながら具体的に説明する。なお、
以下の実施例および比較例の中で、部または%はそれぞ
れ重量部、重量%を表す。
1−133135号公報に記載された第7実施例に相当
するものである。
て、平均水酸基価が450のプロピレンオキサイドで付
加したm−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール
(ポリオールAと称す)を58部、平均水酸基価が40
0のプロピレンオキサイドで付加したトリエタノールア
ミン系ポリエーテルポリオール(ポリオールCと称す)
を22部、平均水酸基価330のポリエステルポリオー
ルをプロピレンオキサイドで付加したポリエステルポリ
オール(ポリオールDと称す)を15部、グリセリン
(ポリオールEと称す)を5部を混合した混合ポリオー
ル成分で構成したものである。この混合ポリオール成分
100部に、シクロペンタン発泡剤の配合量を21部、
水を0.3部および反応触媒としてテトラメチルヘキサ
ンジアミン(花王社製)を1.5部、トリメチルアミノ
エチルピペラジン(花王社製)を3.5部、整泡剤とし
て有機シリコン化合物(商品名:B−8462、ゴール
ドシュミット社製)を2部配合した。また、イソシアネ
ート成分としてジフェニルメタンジイソシアネート多核
体およびプレポリマー変性トリレンジイソシアネートの
混合物を135部用いて発泡させた。そして、ポリオー
ルとイソシアネートを攪拌し、45℃に調整された54
0×320×35mmtのアルミ製のモールド内に注入
して、硬質ポリウレタンフォームを作製した。その際、
パック率を110%として作製しており、5分後にモー
ルドから脱型した硬質ポリウレタンフォームの35mm
tの断熱パネルを用いて、コア層密度と熱伝導率と圧縮
強度と低温寸法変化率と高温寸法変化率とを測定した。
その結果を表1の比較例に示す。
例と比較して、コア層密度が34.0kg/m3と大き
く、熱伝導率が16.3mW/m・Kと低く、圧縮強度
が0.13MPaとほぼ同じ、低温寸法変化率が−0.
49%と低く、高温寸法変化率が2.25%と高くなる
ことが分かった。
の熱伝導率経時劣化を評価するため、実機搭載と同様の
鉄板とABSシートで囲まれた空間部分にパック率11
0%で発泡した断熱パネルを作製し、200×200×
35mmtに切り出した断熱パネル(裁断面はアルミテ
ープ貼付け)を温度30℃、湿度50%の条件で静置し
た時の日数経過による熱伝導率経時劣化度を測定した。
その測定結果を図1に示す。この図1から明らかなよう
に、比較例においては、2週間で8%もの大幅な劣化が
見られた。
ム材料を用いた実機の箱体で行った評価を図2、図3お
よび表2を参照しながら以下説明する。図2は本発明の
実施例および変形例が適用される冷蔵庫の縦断面概略
図、図3は同冷蔵庫に硬質ウレタンフォームを充填する
状態および断熱材サンプルを取り出す状態の模式斜視図
である。
に、冷蔵室3、野菜室4、冷凍室5を内部に形成してい
る。そして、冷蔵室3の前面に冷蔵室扉6が配置され、
野菜室4の前面には野菜室扉7が配置され、冷凍室5の
前面には上段冷凍室扉8および下段冷凍室扉9が設置さ
れる。また、冷凍室5の背面部にはエバポレータ21が
配置され、その上方には冷却ファン22が配置されてい
る。冷却ファン22を運転することにより、エバポレー
タ21から冷気が矢印に示すように循環し、庫内を所定
温度に冷却する。また、断熱箱体1の背面下部の機械室
には圧縮機23が配置され、エバポレータ21と共に冷
凍サイクルの一部を構成している。上述した断熱箱体1
は、外板を構成する鉄板製の外箱1aと内板を構成する
合成樹脂製の内箱1bとの間に形成された空間に硬質ポ
リウレタンフォーム1cが充填され構成されている。ま
た、各扉6〜9も鉄板製の外板と合成樹脂製内板との間
に形成された空間に硬質ポリウレタンフォームが充填さ
れ構成されている。
填方法は、図3に示すように、断熱箱体1を倒した状態
で、背面4点から同時に硬質ポリウレタンフォームを充
填して発泡させる。具体的には、断熱箱体1の背面4個
所に形成したウレタン注入口13にウレタン注入ヘッド
11の先端を挿入して硬質ポリウレタンフォーム(ポリ
オール混合物、水およびシクロペンタン、触媒、整泡剤
をプレミックスした混合組成物とイソシアネート)を外
箱1aと内箱1bで形成された空間に充填する。その時
に、ウレタンフォームのポリオールとイソシアネートが
化学反応を起こし、発泡圧力により加圧され、発泡ウレ
タンフォームが空間内に注入され、断熱箱体が形成され
る。その際の注入は、例えば約200リットルを有する
箱体で、ウレタン材料のゼロパック(実機充填に必要な
最低注入量)を設定後、オーバーパックの110%パッ
ク率で注入した。
に、ウレタン注入口13から少なくとも500mm以上
離れたウレタン充填された位置の断熱材部分を断熱材サ
ンプル10として採取し、具体的には、図3に示すよう
に断熱箱体1の側面中央のサンプル採取部14から採取
し、この採取した断熱材サンプル10について、種々の
物性を評価した。その具体的評価方法を説明すると、コ
ア層密度は、200mm×200mm×20mmtの断
熱材サンプル10の寸法と重量を測定した後、重量を体
積で除した値で評価した。熱伝導率はこの大きさの断熱
材サンプル10を英弘精機社製HC−073型(熱流計
法、平均温度10℃)を用いて評価した。圧縮強度は5
0mm×50mm×20mmtの断熱材サンプル10を
送り速度4mm/minで変形させて、10%変形時の
応力を元の受圧面積で除した値で評価した。これらの結
果を表2の比較例に示す。
から明らかなように、コア層密度が36.2kg/
m3、熱伝導率が17.1mW/m・K、圧縮強度が
0.21MPaとなることが分かった。
に示すポリオールA30部とポリオールB28部とポリ
オールC30部およびポリオールD12部と、そしてシ
クロペンタン発泡剤を17部、水1部および反応性触媒
としてアミン系触媒(東ソー社製)を1部、ジメチルア
ミノエトキシエトキシエタノール(花王社製)3部、ジ
メチルシクロヘキシルアミン1.5部、整泡剤として有
機シリコーン(商品名:B−8462、ゴールドシュミ
ット社製)を2部配合した。なお、ポリオールBは、平
均水酸基500のプロピレンオキサイドで付加したo−
トリレンジアミン系ポリエーテルポリオールである。ま
た、イソシアネートとしてイソシアネート成分としてジ
フェニルメタンジイソシアネート多核体およびプレポリ
マー変性トリレンジイソシアネートの混合物を133部
用いて発泡させた。その時のポリオールとイソシアネー
トの液温は20℃に調整した。そして、ポリオールとイ
ソシアネートを攪拌し、45℃に調整された540×3
20×35mmtのアルミ製のモールド内に注入して、
硬質ポリウレタンフォームを作製した。その際、パック
率を110%として作製しており、5分後にモールドか
ら脱型した硬質ポリウレタンフォームの35mmt断熱
パネルを用いて、コア層密度と熱伝導率と圧縮強度と低
温寸法変化率と高温寸法変化率を測定した。その結果を
表1の実施例1に示す。
来例と比較して、コア層密度が31.2kg/m3と小
さく、熱伝導率が17.0mW/m・Kと小さく、圧縮
強度が0.1MPaと若干小さく、低温寸法変化率が−
0.53%と小さく、高温寸法変化率が1.75%と大
きく(比較例より小さく)なることが分かった。
ムの熱伝導率経時劣化を評価するために、上述した比較
例と同様に鉄板とABSシートで囲まれた空間部分にパ
ック率110%で発泡した断熱パネルを作製し、200
×200×35mmtに切り出した断熱パネル(裁断面
はアルミテープ貼付け)を温度30℃、湿度50%の条
件で静置した時の日数経過による熱伝導率経時劣化度を
測定した。実施例1の熱伝導率経時劣化度は、図1に示
すように、2週間で2.8%程度の劣化に抑えられた。
ウレタンフォームを用いた実機の断熱箱体で行った評価
を説明する。冷蔵庫の構造および硬質ポリウレタンフォ
ームの作製方法は上述の変形例と同様に図2および図3
に示す通りであり、冷蔵庫の外箱と内箱をウレタンフォ
ームの発泡雇い冶具にセットした後、ポリオールとイソ
シアネートの液温を20℃にし、冶具温度を40℃にし
て硬質ポリウレタンフォームを外箱と内箱との空隙部分
に発泡充填した。その際の注入は、例えば約200リッ
トルの箱体でゼロパックを設定後、パック率110%で
発泡充填して冷蔵庫の断熱箱体を作製した。このように
して作製した断熱箱体の側面中央部から断熱材サンプル
10を採取して、コア層密度、熱伝導率、圧縮強度を評
価した。これらの結果を表2の実施例1に示す。
2から明らかなように、コア層密度が36.1kg/m
3、熱伝導率が17.2mW/m・K、圧縮強度が0.
2MPaとなることが分かった。
に示すポリオールA28部とポリオールB30部とポリ
オールC27部およびポリオールD12部とポリオール
E3部と、そしてシクロペンタン発泡剤を18部、水1
部および反応性触媒としてジメチルシクロヘキシルアミ
ン(花王社製)を3.7部、ペンタメチルジエチレント
リアミン(花王社製)を0.2部、整泡剤として有機シ
リコーン(商品名:B−8462、ゴールドシュミット
社製)を2部配合した。また、イソシアネート成分とし
てジフェニルメタンジイソシアネート多核体およびプレ
ポリマー変性トリレンジイソシアネートの混合物を14
4部用いて発泡させた。その時のポリオールとイソシア
ネートの液温は20℃に調整した。そして、ポリオール
とイソシアネートを攪拌し、45℃に調整された540
×320×35mmtのアルミ製のモールド内に注入し
て、硬質ポリウレタンフォームを作製した。その際、パ
ック率を110%として作製しており、5分後にモール
ドから脱型した硬質ポリウレタンフォームの35mmt
断熱パネルを用いて、コア層密度と熱伝導率と圧縮強度
と低温寸法変化率と高温寸法変化率を測定した。その結
果を表1の実施例2に示す。
来例と比較して、コア層密度が30.6kg/m3と小
さく、熱伝導率が16.7mW/m・Kと小さく、圧縮
強度が0.1MPaと若干小さく、低温寸法変化率が−
0.85%と小さく、高温寸法変化率が1.6%と大き
く(比較例より小さく)なることが分かった。
ムの熱伝導率経時劣化を評価するために、上述した比較
例と同様に鉄板とABSシートで囲まれた空間部分にパ
ック率110%で発泡した断熱パネルを作製し、200
×200×35mmtに切り出した断熱パネル(裁断面
はアルミテープ貼付け)を温度30℃、湿度50%の条
件で静置した時の日数経過による熱伝導率経時劣化度を
測定した。実施例2の熱伝導率経時劣化度は、図1に示
すように、2週間で4.8%程度の劣化に抑えられた。
ウレタンフォームを用いた実機の断熱箱体で行った評価
を説明する。冷蔵庫の構造および硬質ポリウレタンフォ
ームの作製方法は上述の変形例と同様に図2および図3
に示す通りであり、冷蔵庫の外箱と内箱をウレタンフォ
ームの発泡雇い冶具にセット後、ポリオールとイソシア
ネートの液温を20℃、冶具温度を40℃にして硬質ポ
リウレタンフォームを外箱と内箱との空隙部分に発泡充
填する。その際、注入は、例えば200リットルの箱体
でゼロパックを設定後、パック率110%で発泡充填し
て冷蔵庫の断熱箱体を作製した。このようにして作製し
た断熱箱体の側面中央部から断熱材サンプル10を採取
して、コア層密度、熱伝導率、圧縮強度を評価した。こ
れらの結果を表2の実施例2に示す。
2から明らかなように、コア層密度が34.9kg/m
3、熱伝導率が17.0mW/m・K、圧縮強度が0.
18MPaとなることが分かった。
に示すポリオールA30部とポリオールB30部とポリ
オールC28部およびポリオールD12部と、そしてシ
クロペンタン発泡剤を16.5部、水1.1部および反
応性触媒としてジメチルシクロヘキシルアミン(花王社
製)を3.2部、ペンタメチルジエチレントリアミン
(花王社製)を0.5部、整泡剤として有機シリコーン
(商品名:X−20−5005、信越化学社製)を2部
配合した。また、イソシアネート成分としてジフェニル
メタンジイソシアネート多核体およびプレポリマー変性
トリレンジイソシアネートの混合物を132部用いて発
泡させた。その時のポリオールとイソシアネートの液温
は20℃に調整した。そして、ポリオールとイソシアネ
ートを攪拌し、45℃に調整された540×320×3
5mmtのアルミ製のモールド内に注入して、硬質ポリ
ウレタンフォームを作製した。その際、パック率を11
0%とし、5分後にモールドから脱型した硬質ポリウレ
タンフォームの35mmt断熱パネルを用いて、コア層
密度と熱伝導率と圧縮強度と低温寸法変化率と高温寸法
変化率を測定した。その結果を表1の実施例3に示す。
来例と比較して、コア層密度が30.9kg/m3と小
さく、熱伝導率が17.0mW/m・Kと低く、圧縮強
度が0.11MPaと小さく、低温寸法変化率が−0.
34%と小さく、高温寸法変化率が1.37%と若干大
きく(比較例より小さく)なることが分かった。
ムの熱伝導率経時劣化を評価するために、上述した比較
例と同様に鉄板とABSシートで囲まれた空間部分にパ
ック率110%で発泡した断熱パネルを作製し、200
×200×35mmtに切り出した断熱パネル(裁断面
はアルミテープ貼付け)を温度30℃、湿度50%の条
件で静置した時の日数経過による熱伝導率経時劣化度を
測定した。実施例3の熱伝導率経時劣化度は、図1に示
すように、2週間で2.8%程度の劣化に抑えられた。
ウレタンフォームを用いた実機の断熱箱体で行った評価
を説明する。冷蔵庫の構造および硬質ポリウレタンフォ
ームの作製方法は上述の変形例と同様に図2および図3
に示す通りであり、冷蔵庫の外箱と内箱をウレタンフォ
ームの発泡雇い冶具にセット後、ポリオールとイソシア
ネートの液温を20℃、冶具温度を40℃にして硬質ポ
リウレタンフォームを外箱と内箱との空隙部分に発泡充
填した。その際、注入は、例えば200リットルの箱体
でゼロパックを設定後、パック率110%で発泡充填し
て冷蔵庫の断熱箱体を作製した。このようにして作製し
た断熱箱体の側面中央部から断熱材サンプル10を採取
して、コア層密度、熱伝導率、圧縮強度を評価した。こ
れらの結果を表2の実施例3に示す。
2から明らかなように、コア層密度が32.2kg/m
3、熱伝導率が17.2mW/m・K、圧縮強度が0.
18MPaとなることが分かった。
に示すポリオールA30部とポリオールB28部とポリ
オールC30部およびポリオールD12部と、そしてシ
クロペンタン発泡剤を17部、水1.1部および反応性
触媒としてアミン系触媒(東ソー社製)を1部、ジメチ
ルシクロヘキシルアミン(花王社製)を3.5部、整泡
剤として有機シリコーン(商品名:X−20−500
5、信越化学社製)を2部配合した。また、イソシアネ
ート成分としてジフェニルメタンジイソシアネート多核
体およびプレポリマー変性トリレンジイソシアネートの
混合物を134部用いて発泡させた。その時のポリオー
ルとイソシアネートの液温は20℃に調整した。そし
て、ポリオールとイソシアネートを攪拌し、45℃に調
整された540×320×35mmtのアルミ製のモー
ルド内に注入して、硬質ポリウレタンフォームを作製し
た。その際、パック率を110%とし、5分後にモール
ドから脱型した硬質ポリウレタンフォームの35mmt
断熱パネルを用いて、コア層密度と熱伝導率と圧縮強度
と低温寸法変化率と高温寸法変化率を測定した。その結
果を表1の実施例4に示す。
来例と比較して、コア層密度が29.8kg/m3と小
さく、熱伝導率が16.8mW/m・Kと小さく、圧縮
強度が0.13MPaとほぼ同じ、低温寸法変化率が−
0.34%と小さく、高温寸法変化率が0.51%と小
さく(比較例と比較しても小さく)なることが分かっ
た。
ムの熱伝導率経時劣化を評価するために、上述した比較
例と同様に鉄板とABSシートで囲まれた空間部分にパ
ック率110%で発泡した断熱パネルを作製し、200
×200×35mmtに切り出した断熱パネル(裁断面
はアルミテープ貼付け)を温度30℃、湿度50%の条
件で静置した時の日数経過による熱伝導率経時劣化度を
測定した。本実施例4の熱伝導率経時劣化度は、図1に
示すように、2週間で2.6%程度の劣化に抑えられ
た。
ウレタンフォームを用いた実機の断熱箱体で行った評価
を説明する。冷蔵庫の構造および硬質ポリウレタンフォ
ームの作製方法は上述の変形例と同様に図2および図3
に示す通りであり、冷蔵庫の外箱と内箱をウレタンフォ
ームの発泡雇い冶具にセット後、ポリオールとイソシア
ネートの液温を20℃、冶具温度を40℃にして硬質ポ
リウレタンフォームを外箱と内箱との空隙部分に発泡充
填した。その際、注入は、例えば200リットルの箱体
でゼロパックを設定後、パック率110%で発泡充填し
て冷蔵庫の断熱箱体を作製した。このようにして作製し
た断熱箱体の側面中央部から断熱材サンプル10を採取
して、コア層密度、熱伝導率、圧縮強度を評価した。こ
れらの結果を表2に示す。
2から明らかなように、コア層密度が32.3kg/m
3、熱伝導率が17.0mW/m・K、圧縮強度が0.
17MPaとなることが分かった。
ームの発泡充填を行った断熱箱体を形成した冷蔵庫に、
冷凍サイクル部品(圧縮機/コンデンサ/エバポレー
タ)を組み込んで測定した結果、従来例と比較して熱漏
洩量が3.5%低減され、約10kWh/年の消費電力
低下を図ることができた。
ポリウレタンフォームは、熱伝導率の低減および圧縮強
度や寸法変化率が両立され、冷蔵庫、冷凍庫、冷蔵ショ
ウケースおよび自動販売機などの冷却装置の断熱箱体に
ウレタンを充填すると熱漏洩量の低減による省エネルギ
ー化および充填量低減による低コスト化が図れる優れた
断熱箱体が達成された。
化を両立し、さらには熱伝導率経時劣化を抑制すると共
に寸法安定性に優れた硬質ポリウレタンフォームを断熱
材とすることにより、安価で、外観品質に優れ、しかも
熱漏洩量を低減できて省エネルギー化が図れる冷却装置
の断熱体を得ることができる。
ンフォームの熱伝導率経時劣化特性図である。
庫の縦断面概略図である。
態および断熱材サンプルを取り出す状態の模式斜視図で
ある。
板)、1c…硬質ポリウレタンフォーム、3…冷蔵室、
4…野菜室、5…冷凍室、6…冷蔵室扉、7…野菜室
扉、8…上段冷凍室扉、9…下段冷凍室扉、10…断熱
材サンプル、11…ウレタン注入ヘッド、12…ウレタ
ンの流れ、13…ウレタン注入口、14…サンプル採取
部、21…エバポレータ、22…冷却ファン、23…圧
縮機。
Claims (12)
- 【請求項1】外板と内板との間に形成された空間に、ポ
リオール、イソシアネート、およびシクロペンタンと水
の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームを充填
してなる冷却装置の断熱体において、 上記硬質ポリウレタンフォームのポリオール成分がm−
トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール、o−トリ
レンジアミン系ポリエーテルポリオール、トリエタノー
ルアミン系ポリエーテルポリオール、およびポリエステ
ルポリオールを含む混合物からなることを特徴とする冷
却装置の断熱体。 - 【請求項2】外板と内板との間に形成された空間に、ポ
リオール、イソシアネート、およびシクロペンタンと水
の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームを充填
してなる冷却装置の断熱体において、 上記硬質ポリウレタンフォームのポリオール成分が、m
−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール、o−ト
リレンジアミン系ポリエーテルポリオール、トリエタノ
ールアミン系ポリエーテルポリオール、ポリエステルポ
リオールからなる開始剤をプロピレンオキサイドで付加
した混合物を90%以上含むポリオールとすることを特
徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項3】請求項2において、ウレタン注入口から少
なくとも500mm以上離れた平面部分から厚みが約2
0〜25mmのコア層の密度が29〜33kg/m3、
熱伝導率が平均温度10℃で16.5〜17.2mW/
m・Kを有する硬質ポリウレタンフォームを用いたこと
を特徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項4】請求項2において、ポリエステルポリオー
ルは無水フタル酸、エチレングリコールであることを特
徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項5】請求項2において、上記硬質ポリウレタン
フォームのポリオール100重量部に対して0.8〜
1.2重量部の水および15〜19重量部のシクロペン
タン存在下で反応させて得られる硬質ポリウレタンフォ
ームとしたことを特徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項6】外板と内板との間に形成された空間に、ポ
リオール、イソシアネート、およびシクロペンタンと水
の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームを充填
してなる冷却装置の断熱体において、 上記ポリオール成分がm−トリレンジアミン系ポリエー
テルポリオール、o−トリレンジアミン系ポリエーテル
ポリオール、トリエタノールアミン系ポリエーテルポリ
オール、およびポリエステルポリオールを含む混合物か
らなり、 上記硬質ポリウレタンフォームのイソシアネート成分が
ジフェニルメタンジイソシアネート多核体とプレポリマ
ー変性トリレンジイソシアネートの混合物からなること
を特徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項7】請求項6において、上記ジフェニルメタン
ジイソシアネート多核体に上記プレポリマー変性トリレ
ンジイソシアネートを5〜20重量部混合したことを特
徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項8】外板と内板との間に形成された空間に、ポ
リオール、イソシアネート、シクロペンタンと水の混合
発泡剤、および触媒を用いた硬質ポリウレタンフォーム
を充填してなる冷却装置の断熱体において、 上記硬質ポリウレタンフォームのポリオール成分がm−
トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール、o−トリ
レンジアミン系ポリエーテルポリオール、トリエタノー
ルアミン系ポリエーテルポリオール、およびポリエステ
ルポリオールを含む混合物からなり、 上記触媒は反応性触媒からなることを特徴とする冷却装
置の断熱体。 - 【請求項9】請求項8において、上記硬質ポリウレタン
フォームのポリオール100重量部に対して2〜5重量
部の反応触媒存在下で反応させて得られる硬質ポリウレ
タンフォームとしたことを特徴とする冷却装置の断熱
体。 - 【請求項10】請求項9において、上記硬質ポリウレタ
ンフォームのポリオール100重量部に対して0.8〜
1.2重量部の水および15〜19重量部のシクロペン
タン存在下で反応させて得られる硬質ポリウレタンフォ
ームとしたことを特徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項11】外板と内板との間に形成された空間に、
ポリオール、イソシアネート、およびシクロペンタンと
水の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームを充
填してなる冷却装置の断熱体において、 上記硬質ポリウレタンフォームのポリオール成分が、m
−トリレンジアミン系ポリエーテルポリオールにプロピ
レンオキサイドを付加して得られる水酸基価400〜5
00のポリオール20〜30重量部、o−トリレンジア
ミン系ポリエーテルポリオールにプロピレンオキサイド
を付加して得られる水酸基価450〜550のポリオー
ル25〜30重量部、トリエタノールアミン系ポリエー
テルポリオールにプロピレンオキサイドを付加して得ら
れる水酸基価350〜450のポリオール20〜30
部、水酸基価300〜360のポリエステルポリオール
12〜15重量部の混合物からなり、上記ポリオールの
平均水酸基価が450〜500である硬質ポリウレタン
フォームとしたことを特徴とする冷却装置の断熱体。 - 【請求項12】請求項11において、上記硬質ポリウレ
タンフォームのポリオール100重量部に対して整泡剤
1.5〜4重量部や反応性触媒2〜5重量部の存在下で
反応させて得られる硬質ポリウレタンフォームとしたこ
とを特徴とする冷却装置の断熱体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001228479A JP2003042653A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | 冷却装置の断熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001228479A JP2003042653A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | 冷却装置の断熱体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003042653A true JP2003042653A (ja) | 2003-02-13 |
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ID=19060984
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001228479A Pending JP2003042653A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | 冷却装置の断熱体 |
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JP (1) | JP2003042653A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2012237524A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Hitachi Appliances Inc | 断熱箱体 |
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EP2879853B1 (en) | 2012-07-31 | 2018-06-20 | Covestro Deutschland AG | Method for the production of polyurethane foam using emulsified blowing agent |
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2001
- 2001-07-27 JP JP2001228479A patent/JP2003042653A/ja active Pending
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