JP2005200484A - ポリウレタンフォームの製造装置及びそれを用いたポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定量の液化二酸化炭素を発泡剤としてポリオール成分等に混合し、所定の発泡度等を有するポリウレタンフォームを製造する装置及び方法を提供する。
【解決手段】 本発明のポリウレタンフォームの製造装置は、−１０℃以下の液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器１、一端側が真空断熱容器に接続された液化二酸化炭素供給用配管２、液化二酸化炭素供給用配管の他端側に接続された第１液化二酸化炭素計量手段３４、一端側が第１液化二酸化炭素計量手段に接続された第１液化二酸化炭素移送用配管３５、第１液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリオール成分と液化二酸化炭素とを混合するための第１混合器３７、及び一端側が第１混合器に接続されたポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管３８、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ポリウレタンフォームの製造装置及びそれを用いたポリウレタンフォームの製造方法に関する。更に詳しくは、真空断熱容器に充填された、例えば、−２０℃前後の極低温の液化二酸化炭素を発泡剤として用いることで、この液化二酸化炭素の計量時における気化が防止され、所定量の液化二酸化炭素をフォーム原料に混合させることができ、所定の発泡度等を有するフォームとすることができるポリウレタンフォームの製造装置及びそれを用いたポリウレタンフォームの製造方法に関する。

従来から、ポリウレタンフォームは、断熱ボードの形成、吹付工法による建築現場での断熱壁の形成、吹付工法による人工盛土の形成等の広範な分野で用いられている。このポリウレタンフォームは、通常、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、発泡剤とを含有するフォーム原料を使用し、各々の成分を計量し、圧送して、それぞれの成分を衝突させて撹拌する、又は混合した後、撹拌する、等の方法で均一な混合物とし、これをスプレーガン等から吐出させ、吐出されたフォーム原料が反応、固化しながら発泡することよって製造されている。

発泡剤としてはフロンが用いられてきたが、フロンはオゾン層破壊等の問題で使用が規制されている。また、これから使用が予定されている代替フロンはオゾン層を破壊はしないが、温暖化係数が極めて大きいという問題がある。そのため、ポリウレタンフォームの発泡剤として、水又は二酸化炭素が検討されている。しかし、水のみを発泡剤とした場合は、ポリウレタンフォームを十分に発泡させ、密度の小さい、軽量なフォームとするためには、発泡剤として多量の水を用いなければならない。そして、多量の水を用いた場合は、ポリイソシアネートと水との反応による発熱によって、フォームに亀裂が生じることがあり、蓄熱による焼けなどの品質低下が発生することもある。更に、軽量化のために多量の水を用いることで、ポリウレタンフォームに過剰の尿素結合が形成され、フォームが脆くなってしまうこともある。また、発泡剤として水を用いたときは、フォーム原料の粘度が高く、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とが十分に混合されず、フォームのセル形状が不均一になることもある。

更に、二酸化炭素を発泡剤とする場合は、液化された二酸化炭素を使用し、これを計量して所定量を供給する必要があるが、二酸化炭素は沸点が低く、気化し易いため、ボンベ等の液化二酸化炭素が充填された容器から計量ポンプにより圧送しようとすると、気化した二酸化炭素が混入し易く、所定量を圧送することができないことがある。特に、計量ポンプの吸引側では圧力が低下する傾向があり、液化二酸化炭素がより気化し易く、所定量を圧送することができないことがある。このような液化二酸化炭素の気化を抑えるため、ボンベ等の容器と計量ポンプとを接続する流路に、二酸化炭素を液状に保つための冷却手段が設けられた液状二酸化炭素の定量供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−８２０５０号公報

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、液化二酸化炭素の気化が防止され、又は少なくとも抑えられ、所定量の二酸化炭素をフォーム原料に供給し、混合させることができ、それによって所定の発泡度等を有するフォームとすることができるポリウレタンフォームの製造装置及びそれを用いたポリウレタンフォームの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は以下のとおりである。
１．−１０℃以下の液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器、一端側が該真空断熱容器に接続された液化二酸化炭素供給用配管、該液化二酸化炭素供給用配管の他端側に接続された第１液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第１液化二酸化炭素計量手段に接続された第１液化二酸化炭素移送用配管、該第１液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリオール成分と液化二酸化炭素とを混合するための第１混合器、及び一端側が該第１混合器に接続されたポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、を備えることを特徴とするポリウレタンフォームの製造装置。
２．上記第１液化二酸化炭素移送用配管に取着された第１ブロー弁を備える上記１．に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
３．上記ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端部を加熱する原料加熱器、一端側が該ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管に接続された第１ヒーターホース、該第１ヒーターホースの他端側に接続されたスプレーガンを備える上記１．又は２．に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
４．−１０℃以下の液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器、一端側が該真空断熱容器に接続され、中間部で分岐された液化二酸化炭素供給用配管、該液化二酸化炭素供給用配管の一方の他端側に接続された第１液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第１液化二酸化炭素計量手段に接続された第１液化二酸化炭素移送用配管、該第１液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリオール成分と液化二酸化炭素とを混合するための第１混合器、及び一端側が該第１混合器に接続されたポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、並びに上記液化二酸化炭素供給用配管の他方の他端側に接続された第２液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第２液化二酸化炭素計量手段に接続された第２液化二酸化炭素移送用配管、該第２液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリイソシアネート成分と液化二酸化炭素とを混合するための第２混合器、及び一端側が該第２混合器に接続されたポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、を備えることを特徴とするポリウレタンフォームの製造装置。
５．上記第１液化二酸化炭素移送用配管に取着された第１ブロー弁、及び上記第２液化二酸化炭素移送用配管に取着された第２ブロー弁のうちの少なくとも一方を備える上記４．に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
６．上記ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管及び上記ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の各々の他端部を加熱する原料加熱器、一端側が該ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管に接続された第１ヒーターホース、一端側が該ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管に接続された第２ヒーターホース、該第１ヒーターホース及び該第２ヒーターホースのそれぞれの他端側に接続されたスプレーガンを備える上記４．又は５．に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
７．−１０℃以下の液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器、一端側が該真空断熱容器に接続された液化二酸化炭素供給用配管、該液化二酸化炭素供給用配管の他端側に接続された第２液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第２液化二酸化炭素計量手段に接続された第２液化二酸化炭素移送用配管、該第２液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリイソシアネート成分と液化二酸化炭素とを混合するための第２混合器、及び一端側が該第２混合器に接続されたポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、を備えることを特徴とするポリウレタンフォームの製造装置。
８．上記第２液化二酸化炭素移送用配管に取着された第２ブロー弁を備える上記７．に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
９．上記ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端部を加熱する原料加熱器、一端側が該ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管に接続された第２ヒーターホース、該第２ヒーターホースの他端側に接続されたスプレーガンを備える上記７．又は８．に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
１０．上記液化二酸化炭素供給用配管の長さが１５０ｃｍ以下である上記１．乃至９．のうちのいずれか１項に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
１１．上記２．に記載のポリウレタンフォームの製造装置を用いたポリウレタンフォームの製造方法であって、上記第１ブロー弁を開放して液化二酸化炭素をブローし、その後、製造を開始し、次いで、該第１ブロー弁を閉止して製造を継続することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。
１２．上記５．に記載のポリウレタンフォームの製造装置を用いたポリウレタンフォームの製造方法であって、上記第１ブロー弁及び上記第２ブロー弁のうちの少なくとも一方を開放して液化二酸化炭素をブローし、その後、製造を開始し、次いで、該第１ブロー弁及び第２ブロー弁のうちの開放されたブロー弁を閉止して製造を継続することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。
１３．上記８．に記載のポリウレタンフォームの製造装置を用いたポリウレタンフォームの製造方法であって、上記第２ブロー弁を開放して液化二酸化炭素をブローし、その後、製造を開始し、次いで、該第２ブロー弁を閉止して製造を継続することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。

真空断熱容器に充填された液化二酸化炭素がポリオール成分に混合される本発明のポリウレタンフォームの製造装置によれば、二酸化炭素が計量手段に液状のまま供給されるため、所定量の二酸化炭素が混合され、所定の発泡度等を有するフォームとすることができ、且つ、通常、ポリイソシアネート成分に比べて粘度の高いポリオール成分に二酸化炭素が混合されることで、ポリオール成分の粘度が低下し、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との粘度差が小さくなるため、より均質なフォームとすることができる。
また、真空断熱容器に充填された液化二酸化炭素がポリオール成分及びポリイソシアネート成分に混合される本発明の他のポリウレタンフォームの製造装置によれば、二酸化炭素が計量手段に液状のまま供給されるため、所定量の二酸化炭素が混合され、所定の発泡度等を有するフォームとすることができ、且つポリオール成分及びポリイソシアネート成分の各々に混合される二酸化炭素の混合量を調整することで、容易に粘度差を小さくすることができるとともに、より多量の二酸化炭素を混合することができ、より均質で軽量なフォームとすることができる。
更に、真空断熱容器に充填された液化二酸化炭素がポリイソシアネート成分に混合される本発明の更に他のポリウレタンフォームの製造装置によれば、二酸化炭素が計量手段に液状のまま供給されるため、所定量の二酸化炭素が混合され、所定の発泡度等を有するフォームとすることができる。
また、第１液化二酸化炭素移送用配管及び／又は第２液化二酸化炭素移送用配管に取着された第１ブロー弁及び／又は第２ブロー弁を備える場合は、製造開始時に液化二酸化炭素をブローすることで、第１液化二酸化炭素計量手段及び／又は第２液化二酸化炭素計量手段並びに各々の計量手段の近傍の配管を冷却することができ、液化二酸化炭素の計量手段における気化をより確実に防止することができ、初期の製造を安定したものとすることができる。
更に、ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管及び／又はポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端部を加熱するための原料加熱器、一端側が原料加熱器に接続された第１ヒーターホース及び／又は第２ヒーターホース、第１ヒーターホース及び／又は第２ヒーターホースのそれぞれの他端側に接続されたスプレーガンを備える場合は、断熱壁の形成、人工盛土の形成等の現場施工を容易に行うことができる。
また、第１ブロー弁及び／又は第２ブロー弁を開放して液化二酸化炭素をブローし、その後、製造を開始する本発明のポリウレタンフォームの製造方法によれば、計量ポンプ及びその近傍の配管が冷却されて液化二酸化炭素の気化がより確実に防止されるため、所定量の二酸化炭素が供給され、所定の発泡度等を有するフォームとすることができる。

以下、図１乃至図６を用いて本発明を詳細に説明する。
本発明のポリウレタンフォームの製造装置は、図１のように、前記の各々の構成部材の他、ポリオール成分が収容された原料容器３１、ポリオール成分供給用配管３２、ポリオール成分計量手段３３、ポリイソシアネート成分が収容された原料容器４１、ポリイソシアネート成分供給用配管４２、ポリイソシアネート成分計量手段４３、及びポリイソシアネート成分供給用配管４９、を更に備える。

また、本発明の他のポリウレタンフォームの製造装置は、図２のように、前記の各々の構成部材の他、ポリオール成分が収容された原料容器３１、ポリオール成分供給用配管３２、ポリオール成分計量手段３３、ポリイソシアネート成分が収容された原料容器４１、ポリイソシアネート成分供給用配管４２、及びポリイソシアネート成分計量手段４３、を更に備える。

更に、本発明の更に他のポリウレタンフォームの製造装置は、図３のように、前記の各々の構成部材の他、ポリオール成分が収容された原料容器３１、ポリオール成分供給用配管３２、ポリオール成分計量手段３３、ポリイソシアネート成分が収容された原料容器４１、ポリイソシアネート成分供給用配管４２、ポリイソシアネート成分計量手段４３、及びポリオール成分供給用配管３９、を更に備える。

液化二酸化炭素が充填された上記「真空断熱容器１」としては、内部が減圧され、それによって断熱性が高められた容器壁を有する耐圧容器を用いることができる。この容器は断熱性が高いため、低温の液化二酸化炭素を充填することができる。この液化二酸化炭素の温度は−１０℃以下であり、特に−１５℃以下であることが好ましい（通常、−２５℃以上である。）。このような容器としては、−１０〜−２５℃程度の低温の液化二酸化炭素が充填された断熱、且つ耐圧容器が提供されており、この容器をそのまま用いることができる。このように液化二酸化炭素の温度が低いため、第１液化二酸化炭素計量ポンプ３４及び第２液化二酸化炭素計量ポンプ４４に導入される液化二酸化炭素の気化が防止され、又は少なくとも抑えられ、所定量の二酸化炭素を発泡剤として供給することができる。

ポリオール成分に混合する液化二酸化炭素を計量するための上記「第１液化二酸化炭素計量手段３４」、及びポリイソシアネート成分に混合する液化二酸化炭素を計量するための上記「第２液化二酸化炭素計量手段４４」、並びにポリオール成分を計量するための上記「ポリオール成分計量手段３３」及びポリイソシアネート成分を計量するための上記「ポリイソシアネート成分計量手段４３」の各々としては、計量ポンプ等を用いることができる。この計量手段としては計量ポンプが用いられることが多く、この計量ポンプとしては、ギヤーポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ等の液体の計量、供給に用いられる一般的なポンプを用いることができる。

また、第１液化二酸化炭素計量手段３４により計量された液化二酸化炭素と、ポリオール成分計量手段３３により計量されたポリオール成分とを混合するための上記「第１混合器３７」、及び第２液化二酸化炭素計量手段４４により計量された液化二酸化炭素と、ポリイソシアネート成分計量手段４３により計量されたポリイソシアネート成分とを混合するための上記「第２混合器」の各々としては、スタティックミキサ等の液体の混合に用いられる一般的な混合器を用いることができる。

更に、液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器１と、第１液化二酸化炭素計量手段３４、又は第２液化二酸化炭素計量手段４４との間の距離、即ち、液化二酸化炭素供給用配管２の長さ（中間部で分岐している場合は、一端側と、一方の他端側又は他方の他端側の各々との間の長さ）は特に限定されないが、１５０ｃｍ以下、特に１００ｃｍ以下、更に６０ｃｍ以下（通常、５ｃｍ以上である。）であることが好ましい。この液化二酸化炭素供給用配管２の長さが１５０ｃｍ以下であれば、この配管内における液化二酸化炭素の昇温を防止する、又は少なくとも抑えることができ、第１液化二酸化炭素計量手段３４及び第２液化二酸化炭素計量手段４４における液化二酸化炭素の定量性が損なわれることがなく、好ましい。

また、本発明のポリウレタンフォームの製造装置では、第１液化二酸化炭素移送用配管３５に取着された第１ブロー弁３６を備えていることが好ましい。更に、本発明の他のポリウレタンフォームの製造装置では、第１液化二酸化炭素移送用配管３５に取着された第１ブロー弁３６、及び第２液化二酸化炭素移送用配管４５に取着された第２ブロー弁４６のうちの少なくとも一方を備えていることが好ましい。この場合、第１ブロー弁３６及び第２ブロー弁４６のいずれをも備えていることがより好ましい。また、本発明の更に他のポリウレタンフォームの製造装置では、第２液化二酸化炭素移送用配管４５に取着された第２ブロー弁４６を備えていることが好ましい。

第１ブロー弁３６を開放して液化二酸化炭素をブローすることで、第１液化二酸化炭素計量手段３４及びその近傍の配管を冷却することができる。更に、第２ブロー弁４６を開放して液化二酸化炭素をブローすることで、第２液化二酸化炭素計量手段４４及びその近傍の配管を冷却することができる。ポリウレタンフォームの製造を開始する際、第１液化二酸化炭素計量手段３４及び第２液化二酸化炭素計量手段４４の温度は、雰囲気温度とほぼ同温度であり、建屋内外、季節等により変化するが、通常、０〜４０℃である。そのため、計量手段の内部で液化二酸化炭素の一部が気化することがあり、定量性が低下することがある。

そこで、製造開始時、上記のようにして計量手段を冷却し、その後、ブローバルブを閉止して製造を継続することで、液化二酸化炭素の気化を防止することができ、計量手段の定量性を維持することができる。これにより、初期の製造を安定させることができる。従って、ブロー弁は二酸化炭素計量手段の近傍に設けられることが好ましく、二酸化炭素計量手段からの距離が５０ｃｍ以下であることが好ましい。
尚、本発明の他のポリウレタンフォームの製造装置が、第１ブロー弁３６と、第２ブロー弁４６とを併せて備えている場合は、製造開始時、これらの２個のブロー弁を開放し、第１液化二酸化炭素計量手段３４及び第２液化二酸化炭素計量手段４４を冷却し、その後、製造を継続することがより好ましい。

本発明のポリウレタンフォームの製造装置を用いる場合、以下のようにしてポリウレタンフォームを製造することができる。
真空断熱容器１に充填された液化二酸化炭素を、液化二酸化炭素供給用配管２内を流通させて第１液化二酸化炭素計量手段３４に供給し、計量して、所定量の液化二酸化炭素を第１液化二酸化炭素移送用配管３５内に送出し、移送させ、第１混合器３７に供給する。一方、原料容器３１に収容されたポリオール成分を、ポリオール成分供給用配管３２内を流通させてポリオール成分計量手段３３に供給し、計量して、所定量のポリオール成分を第１混合器３７に供給する。第１混合器３７では、液化二酸化炭素とポリオール成分とを混合し、その後、混合物を、ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管３８内に送出する。また、原料容器４１に収容されたポリイソシアネート成分を、ポリイソシアネート成分供給用配管４２内を流通させてポリイソシアネート成分計量手段４３に供給し、計量して、所定量のポリイソシアネート成分をポリイソシアネート成分供給用配管４９内に送出する。次いで、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、ポリイソシアネート成分とを混合し、反応させてポリウレタンフォームを製造する。

このフォームは、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、ポリイソシアネート成分とを、混合器により混合し、その後、混合物を成形型内に吐出させ、反応させて製造することができる。更に、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、ポリイソシアネート成分の各々を、成形型内に吐出させ、成形型内で混合し、反応させて製造することもできる。このように成形型を用いてフォームを製造する場合は、比較的反応の遅いフォーム原料を用いることが好ましい。

また、このフォームは、ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管３８内のポリオール成分、及びポリイソシアネート成分供給用配管４９内のポリイソシアネート成分を、原料加熱器５により加熱し、その後、それぞれを第１ヒーターホース６１及び第２ヒーターホース６２により加熱して降温を抑え、次いで、スプレーガン７から吐出させ、反応させて製造することもできる。この方法は、建物の断熱壁の現場施工、人工盛土の現場施工等において有用である。この方法では、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、ポリイソシアネート成分とは、スプレーガン７のガンヘッド内で、所謂、衝突混合により混合され、その後、吐出され、反応して、フォームが製造される。尚、このような現場施工では、比較的反応の早いフォーム原料を用いることが好ましい。

本発明の他のポリウレタンフォームの製造装置を用いる場合、以下のようにしてポリウレタンフォームを製造することができる。
真空断熱容器１に充填された液化二酸化炭素を、液化二酸化炭素供給用配管２内を流通させ、中間部で分岐された液化二酸化炭素供給用配管２の一方の分岐管から第１液化二酸化炭素計量手段３４に供給し、他方の分岐管から第２液化二酸化炭素計量手段４４に供給し、各々の計量手段により計量された所定量の液化二酸化炭素を、それぞれ第１液化二酸化炭素移送用配管３５内、及び第２液化二酸化炭素移送用配管４５内に送出し、移送させ、第１混合器３７及び第２混合器４７の各々に供給する。そして、第１混合器３７では、液化二酸化炭素とポリオール成分とを混合し、第２混合器では、液化二酸化炭素とポリイソシアネート成分とを混合し、その後、それぞれの混合物を、ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管３８内、及びポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管４８内に各々送出する。次いで、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分とを混合し、反応させてポリウレタンフォームを製造する。

このフォームは、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分とを、混合器により混合し、その後、混合物を成形型内に吐出させ、反応させて製造することができる。更に、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分の各々を、成形型内に吐出させ、成形型内で混合し、反応させて製造することもできる。このように成形型を用いてフォームを製造する場合は、比較的反応の遅いフォーム原料を用いることが好ましい。

また、このフォームは、ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管３８内のポリオール成分、及びポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管４８内のポリイソシアネート成分の各々を、原料加熱器５により加熱し、その後、それぞれを第１ヒーターホース６１及び第２ヒーターホース６２により加熱して降温を抑え、次いで、スプレーガン７から吐出させ、反応させて製造することもできる。この方法は、前記のように、建物の断熱壁の現場施工、人工盛土の現場施工等において有用である。この方法では、液化二酸化炭素が混合されたポリオール成分と、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分とは、スプレーガン７のガンヘッド内で、所謂、衝突混合により混合され、その後、吐出され、反応して、フォームが製造される。尚、このような現場施工では、比較的反応の早いフォーム原料を用いることが好ましい。

このように、液化二酸化炭素を、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の各々に配合する場合は、より多量の液化二酸化炭素を含有するフォーム原料とすることができ、密度の低い、軽量なフォームとすることができる。

本発明の更に他のポリウレタンフォームの製造装置を用いる場合、以下のようにしてポリウレタンフォームを製造することができる。
真空断熱容器１に充填された液化二酸化炭素を、液化二酸化炭素供給用配管２内を流通させて第２液化二酸化炭素計量ポンプ４４に供給し、計量して、所定量の液化二酸化炭素を第２液化二酸化炭素移送用配管４５内に送出し、移送させ、第２混合器４７に供給する。一方、原料容器４１に収容されたポリイソシアネート成分を、ポリイソシアネート成分供給用配管４２内を流通させてポリイソシアネート成分計量ポンプ４３に供給し、計量して、所定量のポリイソシアネート成分を第２混合器４７に供給する。第２混合器４７では、液化二酸化炭素とポリイソシアネート成分とを混合し、その後、混合物を、ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管４８内に送出する。また、原料容器３１に収容されたポリオール成分を、ポリオール成分供給用配管３２内を流通させてポリオール成分計量ポンプ３３に供給し、計量して、所定量のポリオール成分をポリオール成分供給用配管３９内に送出する。次いで、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを混合し、反応させてポリウレタンフォームを製造する。

このフォームは、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを、混合器により混合し、その後、混合物を成形型内に吐出させ、反応、固化させて製造することができる。更に、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分と、ポリオール成分の各々を、成形型内に吐出させ、成形型内で混合し、反応させて製造することもできる。このように成形型を用いてフォームを製造する場合は、比較的反応の遅いフォーム原料を用いることが好ましい。

また、このフォームは、ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管４８内のポリイソシアネート成分、及びポリオール成分供給用配管３９内のポリオール成分を、原料加熱器５により加熱し、その後、それぞれを第１ヒーターホース６１及び第２ヒーターホース６２により加熱して降温を抑え、次いで、スプレーガン７から吐出させ、反応させて製造することもできる。この方法は、前記のように、建物の断熱壁の現場施工、人工盛土の現場施工等において有用である。この方法では、液化二酸化炭素が混合されたポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とは、スプレーガン７のガンヘッド内で、所謂、衝突混合により混合され、その後、吐出され、反応して、フォームが製造される。尚、このような現場施工では、比較的反応の早いフォーム原料を用いることが好ましい。

フォーム原料には、ポリオール、ポリイソシアネート、液化二酸化炭素の他、液化二酸化炭素以外の発泡剤、触媒、架橋剤、整泡剤等を配合することができる。
ポリオールは、ポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオールのいずれでもよく、各種のポリオールを用いることができる。また、ポリエーテルポリオールにビニル基を含有する化合物をグラフト重合させたポリマーポリオールを用いることもできる。更に、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、尿素分散型ポリエーテルポリオール等を用いることもできる。これらのポリオールのうちでは、アルキレンオキサイドを付加させたポリエーテルポリオールが好ましい。

発泡剤、触媒、架橋剤、整泡剤等は、ポリオール成分に配合してもよいし、ポリイソシアネート成分に配合してもよいが、発泡剤、触媒及び架橋剤はポリオール成分に配合されることが多く、整泡剤はポリイソシアネート成分に配合されることが多い。
発泡剤としては、通常、水が用いられる。この水の配合量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、２〜８質量部、特に３〜６質量部とすることができる。

また、触媒としては、金属触媒及びアミン触媒を用いることができる。比較的反応が遅いフォーム原料を用いることが好ましい型成形では、通常、金属触媒が使用される。一方、現場施工等では、比較的反応が速いアミン触媒が用いられることが多く、アミン触媒と金属触媒とを併用することもできる。
金属触媒としては、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート及びオクテン酸鉛等が挙げられる。この金属触媒の配合量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、０．２〜２質量部とすることができる。金属触媒は１種のみ用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

更に、アミン触媒としては、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパン−１，３−ジアミン、テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルグアニジン、Ｎ−メチルモルフォリン、ジメチルメチレンジアミン及びジメチルアミノエタノール等が挙げられる。このアミン触媒の配合量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、０．５〜３質量部、特に１〜２．５質量部とすることができる。アミン触媒は１種のみ用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

また、架橋剤としては、ジオール、トリオール、テトラオール、ジアミン及びアミノアルコール等を用いることができる。ジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール等が挙げられる。トリオールとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。テトラオールとしては、ベンタエリスリトール等が挙げられる。更に、ジアミンとしては、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。アミノアルコールとしては、ジエタノールアミン等が挙げられる。この架橋剤の配合量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、１〜１０質量部とすることができる。架橋剤は１種のみ用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

更に、整泡剤としては、線状又は分枝ポリエーテル−シロキサン共重合体を用いることができる。特に、フォームの連泡性を高めるためには整泡力の低い線状ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体を用いることがより好ましい。この整泡剤の配合量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、０．５〜２質量部とすることができる。整泡剤は１種のみ用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

また、ポリイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート、１，５ナフタレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）及びこれらの変性体を用いることができる。ポリイソシアネートとしては、汎用性及び流動性の観点からは、クルードＭＤＩが好ましい。更に、耐熱性の観点からは、カルボジイミド変性ＭＤＩが好ましい。ポリイソシアネートは、通常、イソシアネートインデックスが１０５〜１２０となる配合量とすることができる。ポリイソシアネートは１種のみ用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

フォーム原料には、難燃剤を配合することもできる。特に、建物の断熱壁等に用いる場合は、難燃剤を配合することが好ましい。この難燃剤としては、水酸化アルミニウム、金属／アミン複合体、アンモニウムポリフォスフェート、フォスフィン、トリス（２，３−ジクロロプロピル）フォスフォネート、ネオペンチル臭化ポリエーテル、ジブロモプロパノール及びジブロモネオペンチルグリコール等が挙げられる。難燃剤としては、ハロゲンを有さないリン酸エステル系難燃剤がより好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
下記の組成のフォーム原料を使用し、ポリオール成分に、発泡剤として液化二酸化炭素を混合し、反応させて、石綿スレート板からなる壁材の表面に厚さ３０ｍｍのポリウレタンフォーム層を形成し、断熱壁とした。
［１］フォーム原料の組成
（１）ポリオール；ポリプロピレングリコール系ポリエーテルポリオール（三洋化成株式会社製、商品名「Ｎｏ．３３」）、及びエチレンジアミン系ポリエーテルポリオール（旭硝子株式会社製、商品名「ＦＤ−５０８」）
（２）触媒；トリエチレンジアミン（三共エアプロダクツ株式会社製、商品名「ＤＡＢＣＯ ３３ＬＶ」、ポリオールの合計を１００質量部とした場合に２質量部配合した。）、及びジブチルチンジラウレート（日東化成株式会社製、商品名「ネオスタンＵ−１００」、ポリオールの合計を１００質量部とした場合に１質量部配合した。）
（３）発泡剤；水、ポリオールの合計を１００質量部とした場合に４質量部配合した。
（４）整泡剤；線状ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、商品名「ＳＨ−１９０」、ポリオールの合計を１００質量部とした場合に０．５質量部配合した。）、及びポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、商品名「ＳＨ−１９３」、ポリオールの合計を１００質量部とした場合に０．５質量部配合した。）
（５）難燃剤；トリスクロロプロピルフォスフェート（大八化学工業株式会社製、商品名「ＴＭＣＰＰ」、ポリオールの合計を１００質量部とした場合に２０質量部配合した。）
（６）ポリイソシアネート；クルードＭＤＩ（ビーエーエスエフ イノアック ポリウレタン株式会社製、商品名「Ｍ−２０」、イソシアネートインデックスが１１０となる配合量とした。）
尚、ポリオールとポリイソシアネートとを除く他の成分は、すべてポリオールに配合し、ポリオール成分とした。

［２］断熱壁の形成
以下、図４を参照して断熱壁の製造方法を説明する。
真空断熱容器１に充填された温度−２０℃、圧力約２ＭＰａの液化二酸化炭素を、内圧によって液化二酸化炭素供給用配管２（ステンレス鋼製、内径５ｍｍ、長さ５０ｃｍ）内に送出し、第１液化二酸化炭素計量ポンプ３４に供給し、計量して、５０ｍｌ／分の送出速度で第１液化二酸化炭素移送用配管３５（樹脂製、内径５ｍｍ、長さ５０ｃｍ）内に送出し、移送させ、第１混合器３７に供給した。

一方、原料容器３１に収容された上記組成のポリオール成分を、ポリオール成分供給用配管３２（樹脂製、内径１２．７ｍｍ、長さ４ｍ）内を流通させてポリオール成分計量ポンプ３３に供給し、計量して、２５００ｍｌ／分の送出速度で第１混合器３７に供給した。その後、第１混合器３７により調製された混合物を、ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管３８（ステンレス鋼製、内径６．４ｍｍ、長さ２０ｃｍ）内に送出した。

また、原料容器４１に収容された上記ポリイソシアネートを、ポリイソシアネート成分供給用配管４２（樹脂製、内径１２．７ｍｍ、長さ４ｍ）内を流通させてポリイソシアネート成分計量ポンプ４３に供給し、計量して、２５００ｍｌ／分の送出速度でポリイソシアネート成分供給用配管４９（ステンレス鋼製、内径６．４ｍｍ、長さ２０ｃｍ）内に送出した。次いで、ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管３８内のポリオール成分、及びポリイソシアネート成分供給用配管４９内のポリイソシアネート成分を、原料加熱器５により４０℃に加熱し、その後、それぞれを第１ヒーターホース６１及び第２ヒーターホース６２により保温して４０℃に維持し、次いで、スプレーガン７（ガスマー株式会社製、型式「Ｄガン」）から、石綿スレート板からなる壁材の表面に吐出させ、反応させて、ポリウレタンフォームからなる断熱層を形成した。

尚、第１液化二酸化炭素移送用配管３５の、第１液化二酸化炭素計量ポンプ３４の出口から１０ｃｍの位置に第１ブロー弁３６を設け、断熱層形成開始時に、この第１ブロー弁３６を１０秒間開放して液化二酸化炭素をブローした。これにより、ブロー前に１２℃であった第１液化二酸化炭素計量ポンプ３３の表面の温度が−２０℃に低下した。その後、第１ブロー弁３６を閉止し、ポリウレタンフォームの製造を開始した。これにより、安定した製造を継続することができた。

［３］ポリウレタンフォーム層の評価
上記のようにして形成したポリウレタンフォーム層の密度、セル径及び難燃性を下記のようにして評価したところ、密度は３２ｋｇ／ｍ^３、セル径は０．２ｍｍ、難燃性は合格であった。
（１）密度（ｋｇ／ｍ^３）；ＪＩＳ Ａ ９５２６により測定した。
（２）セル径（ｍｍ）；光学顕微鏡によって倍率２００倍で観察し、撮影した写真を用いて１０個のセルの径を計測し、それらの平均値を算出し、セル径とした。
（３）難燃性；ＪＩＳ Ａ ９５２６により測定した。

尚、本発明では、上記の実施例の記載に限られず、本発明の範囲内において種々変更した実施例とすることができる。例えば、液化二酸化炭素供給用配管２を２本備え、そのうちの１本の一端側が真空断熱容器１に接続され、他端側が第１液化二酸化炭素計量ポンプ３４に接続されており、他の１本の一端側が真空断熱容器１に接続され、他端側が第２液化二酸化炭素計量ポンプ４４に接続されていてもよい。また、本発明のポリウレタンフォームの製造装置及び製造方法は、型成形、施工現場での吹付工法の他、スラブ発泡、パネル成型等の方法によるフォーム形成に適用することもできる。

ポリオール成分に液化二酸化炭素が混合されるポリウレタンフォームの製造装置の概略を示す説明図である。 ポリオール成分及びポリイソシアネート成分に液化二酸化炭素が混合されるポリウレタンフォームの製造装置の概略を示す説明図である。 ポリイソシアネート成分に液化二酸化炭素が混合されるポリウレタンフォームの製造装置の概略を示す説明図である。 図１の製造装置に更にヒーターホース、スプレーガン等が配設されたポリウレタンフォームの製造装置の概略を示す説明図である。 図２の製造装置に更にヒーターホース、スプレーガン等が配設されたポリウレタンフォームの製造装置の概略を示す説明図である。 図３の製造装置に更にヒーターホース、スプレーガン等が配設されたポリウレタンフォームの製造装置の概略を示す説明図である。

符号の説明

１；液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器、２；液化二酸化炭素供給用配管、３１；ポリオール成分が収容された原料容器、３２；ポリオール成分供給用配管、３３；ポリオール成分計量ポンプ、３４；第１液化二酸化炭素計量ポンプ、３５；第１液化二酸化炭素移送用配管、３６；第１ブロー弁、３７；第１混合器、３８；ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、３９；ポリオール成分供給用配管、４１；ポリイソシアネート成分が収容された原料容器、４２；ポリイソシアネート成分供給用配管、４３；ポリイソシアネート成分計量ポンプ、４４；第２液化二酸化炭素計量ポンプ、４５；第２液化二酸化炭素移送用配管、４６；第２ブロー弁、４７；第２混合器、４８；ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、４９；ポリイソシアネート成分供給用配管、５；原料加熱器、６１；第１ヒーターホース、６２；第２ヒーターホース、７；スプレーガン。

Claims (13)

1. −１０℃以下の液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器、一端側が該真空断熱容器に接続された液化二酸化炭素供給用配管、該液化二酸化炭素供給用配管の他端側に接続された第１液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第１液化二酸化炭素計量手段に接続された第１液化二酸化炭素移送用配管、該第１液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリオール成分と液化二酸化炭素とを混合するための第１混合器、及び一端側が該第１混合器に接続されたポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、を備えることを特徴とするポリウレタンフォームの製造装置。
2. 上記第１液化二酸化炭素移送用配管に取着された第１ブロー弁を備える請求項１に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
3. 上記ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端部を加熱する原料加熱器、一端側が該ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端側に接続された第１ヒーターホース、及び該第１ヒーターホースの他端側に接続されたスプレーガンを備える請求項１又は２に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
4. −１０℃以下の液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器、一端側が該真空断熱容器に接続され、中間部で分岐された液化二酸化炭素供給用配管、該液化二酸化炭素供給用配管の一方の他端側に接続された第１液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第１液化二酸化炭素計量手段に接続された第１液化二酸化炭素移送用配管、該第１液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリオール成分と液化二酸化炭素とを混合するための第１混合器、及び一端側が該第１混合器に接続されたポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、並びに上記液化二酸化炭素供給用配管の他方の他端側に接続された第２液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第２液化二酸化炭素計量手段に接続された第２液化二酸化炭素移送用配管、該第２液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリイソシアネート成分と液化二酸化炭素とを混合するための第２混合器、及び一端側が該第２混合器に接続されたポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、を備えることを特徴とするポリウレタンフォームの製造装置。
5. 上記第１液化二酸化炭素移送用配管に取着された第１ブロー弁、及び上記第２液化二酸化炭素移送用配管に取着された第２ブロー弁のうちの少なくとも一方を備える請求項４に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
6. 上記ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端部及び上記ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端部の各々を加熱する原料加熱器、一端側が該ポリオール成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端側に接続された第１ヒーターホース及び該ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端側に接続された第２ヒーターホース、並びに該第１ヒーターホース及び該第２ヒーターホースのそれぞれの他端側に接続されたスプレーガンを備える請求項４又は５に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
7. −１０℃以下の液化二酸化炭素が充填された真空断熱容器、一端側が該真空断熱容器に接続された液化二酸化炭素供給用配管、該液化二酸化炭素供給用配管の他端側に接続された第２液化二酸化炭素計量手段、一端側が該第２液化二酸化炭素計量手段に接続された第２液化二酸化炭素移送用配管、該第２液化二酸化炭素移送用配管の他端側に接続された、ポリイソシアネート成分と液化二酸化炭素とを混合するための第２混合器、及び一端側が該第２混合器に接続されたポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管、を備えることを特徴とするポリウレタンフォームの製造装置。
8. 上記第２液化二酸化炭素移送用配管に取着された第２ブロー弁を備える請求項７に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
9. 上記ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管の他端部を加熱する原料加熱器、一端側が該ポリイソシアネート成分・液化二酸化炭素混合物供給用配管に接続された第２ヒーターホース、及び該第２ヒーターホースの他端側に接続されたスプレーガンを備える請求項７又は８に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
10. 上記液化二酸化炭素供給用配管の長さが１５０ｃｍ以下である請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載のポリウレタンフォームの製造装置。
11. 請求項２に記載のポリウレタンフォームの製造装置を用いたポリウレタンフォームの製造方法であって、上記第１ブロー弁を開放して液化二酸化炭素をブローし、その後、製造を開始し、次いで、該第１ブロー弁を閉止して製造を継続することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。
12. 請求項５に記載のポリウレタンフォームの製造装置を用いたポリウレタンフォームの製造方法であって、上記第１ブロー弁及び上記第２ブロー弁のうちの少なくとも一方を開放して液化二酸化炭素をブローし、その後、製造を開始し、次いで、該第１ブロー弁及び第２ブロー弁のうちの開放されたブロー弁を閉止して製造を継続することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。
13. 請求項８に記載のポリウレタンフォームの製造装置を用いたポリウレタンフォームの製造方法であって、上記第２ブロー弁を開放して液化二酸化炭素をブローし、その後、製造を開始し、次いで、該第２ブロー弁を閉止して製造を継続することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。

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