JP2006123178A

JP2006123178A - 断熱パネル

Info

Publication number: JP2006123178A
Application number: JP2004310621A
Authority: JP
Inventors: Takeishi Sato; 武石佐藤; Atsushi Fukuzawa; 淳福澤
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】本発明は、オゾン層破壊、地球温暖化など、環境に影響のあるフロン類、ハロゲン化炭化水素類の発泡剤を使用せず、断熱性及び耐熱性、さらには芯材と表面材との接着性に優れた断熱パネルを提供する。
【解決手段】スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材の両面に表面材が接着剤を介して接着された断熱パネルであって、前記芯材がフロンやハロゲン化炭化水素を発泡剤として使用していないスチレン系樹脂押出発泡体を使用した断熱パネル。
【選択図】なし

Description

本発明は、断熱パネルに関する。さらに詳しくは、断熱性及び耐熱性が要求される冷凍保冷車などの産業資材用途などに好適に使用しうる断熱パネルに関する。

一般に、冷凍保冷車などの冷凍室に用いられる断熱パネルには、冷凍室の内部で冷凍状態を保持させるために断熱性が要求されているが、かかる断熱性のほかにも、直射日光が照射したときに外壁を介して高温に加熱されることがあるので、耐熱性も要求されている。

こうした断熱性および耐熱性に優れた断熱パネルに用いられる芯材として、従来硬質ポリウレタン発泡体が用いられている
しかしながら、断熱パネルの芯材として、硬質ポリウレタンを用いた場合には、使用中に吸湿あるいは吸水し、軽量化の要請に反する結果を招くことのほか、吸湿あるいは吸水したときに断熱性の低下を招くという問題があった。

そこで、近年、断熱パネルとして硬質ポリウレタン発泡体に代わるものとして、スチレン系樹脂押出発泡体に表面材を貼付したものが用いられている。

近年使用されているスチレン系樹脂押出発泡体は、優れた断熱特性を得るため、発泡剤としてフロン類を使用し、また、良好な機械的物性、発泡体寸法安定性および生産性を得るために、スチレン系樹脂に易透過性のガスである塩化メチル、塩化エチルに代表されるハロゲン化炭化水素を併用して用いる技術が、当業界に広く採用され定着している（例えば特許文献１、特許文献２）。

しかし近年、オゾン層破壊、地球温暖化、化学物質による大気や水質への影響等、環境問題がクローズアップされてきており、少しでも環境に優しい発泡剤を使用する事が望まれている。

スチレン系樹脂押出発泡体を使用した断熱パネルを提供する方法が特許文献３に開示されている。しかしながら、特許文献３においては、芯材に使用するスチレン系樹脂押出発泡体が、フロンを発泡剤として使用していないスチレン系樹脂押出発泡体であるという関する記載は認められず、また、前記芯材が後述するような大気泡と小気泡とが混在する特定の気泡構造であるスチレン系樹脂押出発泡体であるという記載もない。

さらには、従来のスチレン系樹脂押出発泡体と表面材の接着性は必ずしも充分とは言い難たく、特に前記断熱パネルを高温（８０℃前後）に長期（２４時間程度）放置した場合に前記芯材と表面材の間に剥離が見られることがあった。
特公昭４１−６７２号公報特公昭５７−７１７５号公報特開平８−９０６９４号公報

本発明は前記従来技術に鑑みてなされたものであり、オゾン層破壊、地球温暖化など、環境に影響のあるフロン類、ハロゲン化炭化水素類の発泡剤を使用せずに、優れた断熱性能及び耐熱性が要求される冷凍保冷車などの産業資材用途などに好適に使用しうる断熱パネルを提供することを目的とする。

さらには、芯材と表面材との接着性に優れた断熱パネルを提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題解決のため、鋭意研究の結果、フロンを使用しないスチレン系樹脂押出発泡体、さらには後述するような大気泡と小気泡とが混在する特定の気泡構造であるスチレン系樹脂押出発泡体を芯材として使用することで、優れた断熱性及び耐熱性、さらには芯材と表面材との接着性が優れた断熱パネルが得られることを見出した。

すなわち、本発明は、次の断熱パネルを提供する。
(１) スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材の両面に表面材が接着剤を介して接着された断熱パネルであって、前記発泡体の発泡剤が非フロンかつ非ハロゲン化炭化水素であることを特徴とする断熱パネル。
(２) 前記芯材の接着面の少なくとも片面に細溝が設けられていることを特徴とする前記（１）項記載の断熱パネル。
(３) 前記芯材がスチレン系樹脂を加熱溶融させ、発泡剤を添加し、これを押出発泡してなるスチレン系樹脂発泡体であって、発泡剤として、炭素数が３〜５である１種以上の飽和炭化水素と、ジメチルエーテル、及びまたは、他の非ハロゲン系発泡剤とを含有することを特徴とする（１）〜（２）項のいずれか１項記載の断熱パネル。
(４) 前記芯材を形成する気泡が、主として気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡と気泡径０．２〜１ｍｍの気泡より構成され、これらの気泡がセル膜を介して海島状に分散し、気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡が発泡体断面積あたり５〜９０％の占有面積比を有することを特徴とする（１）〜（３）項のいずれか１項記載の断熱パネル。
(５) 前記芯材がＪＩＳＡ９５１１に規定する押出法ポリスチレンフォーム保温板３種である（１）〜（４）項のいずれか１項記載の断熱パネル。

本発明により、オゾン層破壊、地球温暖化など、環境に影響のあるフロン類、ハロゲン化炭化水素類の発泡剤を使用せず、断熱性及び耐熱性、さらには芯材と表面材との接着性に優れた断熱パネルが得られる。

本発明で使用するスチレン系樹脂押出発泡体は、スチレン系樹脂、発泡剤、所望によりその他の添加剤を加え、押出機内で熔融混練し、低圧領域に吐出させることで製造することができる。

本発明で使用されるスチレン系樹脂は、特に限定されるものではなく、スチレン単量体のみから得られるポリスチレンホモポリマー、スチレン単量体とスチレンと共重合可能な単量体、あるいはその誘導体から得られるランダム、ブロック、あるいはグラフト共重合体、臭素化ポリスチレン、ゴム強化ポリスチレンなどの変性ポリスチレンなどが挙げられる。これらは単独あるいは２種以上混合して使用することができるが、ポリスチレンホモポリマーが安価、かつ加工しやすい点から特に好ましい。

本発明で使用するスチレン系樹脂押出発泡体は、発泡剤として、炭素数が３〜５である１種以上の飽和炭化水素とジメチルエーテル及びまたは、他の非ハロゲン系発泡剤とを含有することを特徴とする
炭素数が３〜５である飽和炭化水素としては、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタンなどが挙げられる。炭素数が３〜５である飽和炭化水素の中では、発泡性と発泡体の断熱性能の点から、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタンの単独、またはプロパン、ｎ−ブタン、イソブタンよりなる群から選ばれる２種または３種の混合物が好ましく、より高い断熱性能を所望する場合には、ｎ−ブタン、イソブタンの単独、あるいはｎ−ブタン、イソブタンの混合物がより好ましく、さらに高い断熱性能を所望とする場合にはイソブタンが最も好ましい。

発泡剤として、前記炭素数が３〜５である飽和炭化水素とジメチルエーテルに加え、他の非ハロゲン系発泡剤を含有することができる。

前記非ハロゲン系発泡剤としては、発泡性、発泡体成形性などの点から、水、二酸化炭素、窒素などの無機系発泡剤や、メチルアルコール、エチルアルコールなどのアルコール類が好ましい。これらは単独または２種以上を混合して使用できる。

特に、水を発泡剤として使用する場合、後述するような大気泡と小気泡とが混在する特定の気泡構造となることから特に好ましい。

前記スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材を形成する気泡が大気泡と小気泡とが混在する特定の気泡構造、即ち、主として気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡と気泡径０．２〜１ｍｍの気泡より構成され、これらの気泡がセル膜を介して海島状に分散し、気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡が発泡体断面積あたり５〜９０％の占有面積比を有し、特にＪＩＳＡ９５１１に規定する押出法ポリスチレンフォーム保温板に規定される３種の断熱性を満足させる発泡体とすることが好ましい。

また前記スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材を形成する気泡が大気泡と小気泡とが混在する特定の気泡構造とすることで芯材と表面材との接着性に優れた断熱パネルとなることからも好ましい。

前記スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材を形成する気泡が大気泡と小気泡とが混在する特定の気泡構造とすることで芯材と表面材との接着性が向上する原因については定かではないが、おそらくセル膜の薄い小気泡の部分で接着剤の浸透が増し、芯材と表面材を強固に接着させるのではないかと推察している。

気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡の占有面積比率が５％未満では、所望とする断熱性能が得られず、９０％を超えると芯材としての強度が低下する傾向にある。

芯材としての断熱性能と強度、さらに接着性のバランスを考慮すると、気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡の占有面積比率は５〜８０％が好ましく、１０〜５０％が最も好ましい。

前記スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材の密度は、軽量化の点から、５０ｋｇ／ｍ³以下であることが好ましく、また充分な機械的強度を有するために２５ｋｇ／ｍ³以上であることが好ましい。

前記スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材の厚さは特に限定が無く、目的、用途などに応じて適宜調整すればいいが、通常は２５ｍｍ〜１００ｍｍ程度の範囲内にあることが好ましい。

前記表面材は、通常用いられているものであればよく、特に限定は無いが、その代表例として、例えばアルミニウム板、ＦＲＰ板、ステンレス鋼板などが挙げられる。

前記接着剤は、芯材と表面材とを接着させることができるものであればよく、特に限定は無い。芯材と表面材との接着に好適に使用しうる接着剤として代表的なものに、例えばエポキシ系接着剤等が挙げられる。

接着剤の使用量は、表面材の種類などによって異なり、一概には決定することはできないが、あまりに少ない場合は芯材と表面材の接着力が低下し、一方であまりに多い場合にはパネルとしての重量が増し、軽量化の要請に反する結果となる。通常１００〜４００ｇ／ｍ²であることが好ましい。

前記接着剤は、芯材に塗布してもよく、また表面材に塗布してもよく、あるいは芯材と表面材の双方に塗布してもよい。

芯材と表面材の接着力をより強固にするとともに、かつ接着時に空気が取り込まれて局部的な接着不良が発生するのを防止するために、芯材の接着面の少なくとも片面に細溝を設けることが好ましい。

前記細溝の深さ、巾、断面形状については特に限定はないが、芯材と表面材とを充分に接着させ、かつ断熱パネルが高温に加熱されたときに剥離が発生しないようにするためには、細溝の深さは０．５〜４ｍｍ程度、巾は０．５〜３ｍｍ程度であることが好ましい。

また、細溝の断面形状としては、例えば三角形、四角形、台形などの多角形、円形、楕円形などが挙げられるが、本発明はかかる形状によって限定されるものでは無い。

また、芯材水平方向から見た細溝の形状は、直線状あるいは曲線状のいずれであってもよく、またこれらを組み合わせたものであってもよい。

前記細溝は１本だけ設けられている場合、その効果を発揮しないため、通常複数本設けることが好ましく、また各細溝は、芯材と表面材の剥離などが生じないようにするためには、満遍なく均一に分布していることが好ましい。かかる点から細溝は、複数本で、たがいに平行となるように設けられていることが好ましく、特に細溝の間隔が等しいことが好ましい。各細溝の間隔は特に限定が無いが、芯材と表面材が剥離するのを防止するためには、通常５〜５０ｍｍ程度とすることが好ましい。

前記細溝は、複数本を一方向に横断的に設けることが好ましいが、必ずしも平行となるように設ける必要は無い。すなわち、芯材と表面材との間に挟まった空気を逃がすことができる限り、細溝の深さ、巾、断面形状、並びに細溝の間隔、数などは任意であり、特に限定は無い。

前記細溝は、芯材の作製と同時に形成させてもよく、また芯材を作製した後、例えば刃物、プレスなどで形成させてもよい。

次に本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

断熱パネル評価方法
１）密度（ｋｇ／ｍ³）
芯材であるスチレン系樹脂押出発泡体の密度は、次の式に基づいて求め、単位をｋｇ／ｍ³に換算して示した。

発泡体密度（ｇ／ｃｍ³）＝発泡体重量（ｇ）／発泡体体積（ｃｍ³）
２）小気泡占有面積比率（％）
芯材であるスチレン系樹脂押出発泡体を構成する大小の気泡が海島状に分布している場合、気泡径０．１５ｍｍより小さい気泡について発泡体の断面積あたりの占有面積比率を小気泡占有面積比率とした。ここで、気泡径０．１５ｍｍより小さい気泡とは、円相当直径が０．１５ｍｍより小さい気泡とする。
３）断熱性（Ｗ／ｍＫ）
芯材であるスチレン系樹脂押出発泡体の製造後３０日経過した発泡体についてＪＩＳＡ９５１１に準じて測定した。
４）接着性
断熱パネルを８０℃の熱風乾燥機内で２４時間放置した後、室温下に取出し、断熱パネルの側面周囲を観察して、芯材と表面材の間に剥離が全く見られないものを「◎」、剥離が一箇所見られたものを「○」、剥離が二箇所みられたものを「△」、剥離が三箇所以上みられたものを「△」とした。
５）環境適合性
使用する発泡剤に関し、フロン類やハロゲン化炭化水素を使用しない場合を「○」，フロン類やハロゲン化炭化水素を使用する場合を「×」とした。
（実施例１）
スチレン系樹脂（ＰＳジャパン（株）製商品名：Ｇ９４０１）１００重量部に対して、イソブタン４部、ジメチルエーテル１．５部の混合発泡剤を用いて押出発泡したスチレン系樹脂押出発泡体（密度：３０ｋｇ／ｍ³、断熱性：０．０３０Ｗ／ｍＫ、大きさ：９１０×９１０×５０ｍｍ）を芯材として用い、芯材の両面にエポキシ系接着剤を２５０ｇ／ｍ²となるように、ロールコーターを用いて塗布し、ついでアルミ板（９１０×９１０×０．５ｍｍ）を重ねあわせ、圧着させて断熱パネルを作製した。

得られた断熱パネルの特性を表１に示す。該パネルはフロン類やハロゲン化炭化水素を使用しない環境適合性に優れた断熱パネルが得られた。
（実施例２）
芯材の両面に深さ１ｍｍ、巾１ｍｍ、断面形状が長方形である直線状の細溝を１５ｍｍの等間隔で設けた以外は、実施例１と同様の方法で断熱パネルを作製した。

得られた断熱パネルの特性を表１に示す。該パネルはフロン類やハロゲン化炭化水素を使用しない環境適合性に優れ、接着性の優れた断熱パネルが得られた。
（実施例３）
スチレン系樹脂（ＰＳジャパン（株）製商品名：Ｇ９４０１）１００重量部に対して、イソブタン４．０部、ジメチルエーテル１．５部、水０．８部の混合発泡剤を用いて押出発泡したスチレン系樹脂押出発泡体（密度：３３ｋｇ／ｍ³、断熱性：０．０２７Ｗ／ｍＫ、小気泡占有面積比率：２０％、大きさ：９１０×９１０×５０ｍｍ）を芯材として用いた以外は、実施例１と同様の方法で断熱パネルを得た。

得られた断熱パネルの特性を表１に示す。該パネルはフロン類やハロゲン化炭化水素を使用しない環境適合性に優れ、断熱性かつ接着性の優れた断熱パネルが得られた。
（実施例４）
スチレン系樹脂（ＰＳジャパン（株）製商品名：Ｇ９４０１）１００重量部に対して、イソブタン４．０部、ジメチルエーテル１．５部、水０．８部の混合発泡剤を用いて押出発泡したスチレン系樹脂押出発泡体（密度：３３ｋｇ／ｍ³、断熱性：０．０２７Ｗ／ｍＫ、小気泡占有面積比率：２０％、大きさ：９１０×９１０×５０ｍｍ）を芯材として用いた以外は、実施例２と同様の方法で断熱パネルを得た。

得られた断熱パネルの特性を表１に示す。該パネルはフロン類やハロゲン化炭化水素を使用しない環境適合性に優れ、断熱性かつ接着性の優れた断熱パネルが得られた。
（比較例１）
スチレン系樹脂（ＰＳジャパン（株）製商品名：Ｇ９４０１）１００重量部に対して、プロパン３部、塩化メチル６部の混合発泡剤を用いて押出発泡したスチレン系樹脂押出発泡体（密度：３０ｋｇ／ｍ³、断熱性：０．０３０Ｗ／ｍＫ、大きさ：９１０×９１０×５０ｍｍ）を芯材として用いた以外は実施例１と同様の方法で断熱パネルを作製した。

得られた断熱パネルの特性を表１に示す。該パネルはハロゲン化炭化水素を使用していることから環境適合性に劣り、かつ接着性の劣る断熱パネルが得られた。
（比較例２）
スチレン系樹脂（ＰＳジャパン（株）製商品名：Ｇ９４０１）１００重量部に対して、ＨＣＦＣ１４２ｂ８部、塩化エチル２部の混合発泡剤を用いて押出発泡したスチレン系樹脂押出発泡体（密度：３０ｋｇ／ｍ³、断熱性：０．０２７Ｗ／ｍＫ、大きさ：９１０×９１０×５０ｍｍ）を芯材として用いた以外は実施例１と同様の方法で断熱パネルを作製した。

得られた断熱パネルの特性を表１に示す。該パネルはフロンさらにはハロゲン化炭化水素を使用していることから環境適合性に劣り、かつ接着性の劣る断熱パネルが得られた。

Claims

スチレン系樹脂押出発泡体からなる芯材の両面に表面材が接着剤を介して接着された断熱パネルであって、前記発泡体の発泡剤が非フロンかつ非ハロゲン化炭化水素であることを特徴とする断熱パネル。
前記芯材の接着面の少なくとも片面に細溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載の断熱パネル。
前記芯材がスチレン系樹脂を加熱溶融させ、発泡剤を添加し、これを押出発泡してなるスチレン系樹脂発泡体であって、発泡剤として、炭素数が３〜５である１種以上の飽和炭化水素と、ジメチルエーテル、及びまたは、他の非ハロゲン系発泡剤とを含有することを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項記載の断熱パネル。
前記芯材を形成する気泡が、主として気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡と気泡径０．２〜１ｍｍの気泡より構成され、これらの気泡がセル膜を介して海島状に分散し、気泡径０．１５ｍｍ以下の気泡が発泡体断面積あたり５〜９０％の占有面積比を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の断熱パネル。
前記芯材がＪＩＳＡ９５１１に規定する押出法ポリスチレンフォーム保温板３種である請求項１〜４のいずれか１項記載の断熱パネル。