JP2011518310A - 発泡体で断熱され可撓性の外側スキンを有するユニット - Google Patents

Abstract

内面及び外面を有する内側ライニングを含み、内面が断熱ユニットのキャビティを画定するように配置される、断熱ユニットが提供される。断熱発泡体は内側ライニングの外面上に配置され、断熱発泡体は内面及び外面を含み、断熱発泡体の内面は内側ライニングの外面に付着される。外側ライニングは断熱発泡体の外面上に配置される。外側ライニングは、非自己支持型可撓性スキンを含み、該可撓性スキンは、断熱ユニットの外表面の少なくとも一部を画定するように適合され、断熱発泡体の外面に付着される。

Description

本発明の実施形態は、一般に断熱器具、より詳細には冷蔵庫、冷凍庫、及び冷却器のような器具と、その形成方法に関する。

今日の冷蔵庫及び冷凍庫のような断熱ユニットは、典型的に幾つかの基本構成要素、すなわち、外部キャビネット及びドア、内部キャビネット又はライナ、これらの両者の間に挿入された断熱材、冷却システム、冷媒、及び取付具から形成される。キャビネットとドアは、時には塗装済みの、アルミニウム又は鋼板金属から形成される場合が多い。金属は、一般に、製造プロセスに直接供給されるか又はシート毎に或るサイズに切断されて供給されるかのいずれかであるコイルで購入される。内部キャビネットは、外側キャビネットと同様の板金、磁器、又はプラスチックで形成される。冷蔵庫に用いられる金属板の取り扱い及び形成は、冷却ユニットの製造におけるかなりの資本費用である大型の広大な板金取り扱い装置を必要とする。さらにそのうえ、ユニットの外装として板金を用いるとき実装可能な設計の数は限られている。

したがって、より経済的で融通性のある方法で冷蔵庫、冷凍庫、及び冷却器のような断熱ユニットを形成する方法が必要とされている。

本発明の実施形態は、一般に、経済的で融通性のある方法で形成された発泡断熱体を含む器具を提供する。本発明の一実施形態において、内面及び外面を有する内側ライニングを含む断熱ユニットが提供され、内面は断熱ユニットのキャビティを画定するように配置される。断熱発泡体は内側ライニングの外面上に配置され、断熱発泡体は内面及び外面を含み、断熱発泡体の内面は内側ライニングの外面に付着される。外側ライニングは断熱発泡体の外面上に配置される。外側ライニングは、断熱ユニットの外表面の少なくとも一部を画定するように適合され、断熱発泡体の外面に付着される、非自己支持型可撓性スキンを含む。

別の実施形態において、断熱ユニットを組み立てるための方法は、内面及び外面を有し、該内面が断熱ユニットのキャビティを画定するように配置される、内側ライニングを提供するステップと、離間配置で内側ライニングの外面の周りに配置される外側ライニングを提供するステップであって、外側ライニングが断熱ユニットの外表面の少なくとも一部を画定するように適合された非自己支持型可撓性スキンを含み、内側ライニングの外面と外側ライニングとの間に体積を画定する空間が存在するステップと、発泡体形成組成物が発泡され硬化されて断熱発泡体となるように、発泡体形成組成物を内側ライニングの外面と外側ライニングとの間の体積の中に注入するステップとを含む。

上記に挙げた本発明の特徴を詳しく理解することができるような方法で、上記で簡潔にまとめられた本発明のより詳細な説明が、そのうちの幾つかが添付の図面に示されている実施形態を参照することによってなされうる。理解を容易にするために、図面間で共通の同一の要素を指すために同一の参照番号が用いられる。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる列挙なしに他の実施形態に有益に組み入れられてもよいことが考慮される。しかしながら、添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を示すものであるにすぎず、したがってその範囲を制限すると考えられるべきではなく、本発明については他の等しく有効な実施形態を許容することができることに注意されたい。

本発明の実施形態に係る断熱ユニットを示す図である。 本発明の実施形態に係る図１の断熱ユニットの角部の断面図である。 本発明の実施形態に係る冷却キャビネット内の補強要素を示す図である。 発明の実施形態に係る断熱ユニット上に配置されたフレームを示す図である。 本発明の実施形態に係る断熱ユニット上に配置されたフレームを示す図である。 本発明の実施形態に係る内側ライナを示す図である。 本発明の実施形態に係る内側ライナと補強要素とを示す図である。 図本発明の実施形態に係る内側ライナ上に覆われた非自己支持型可撓性スキンを示す図である。 発明の実施形態に係る非自己支持型可撓性スキンの断面図である。 本発明の実施形態に係る非自己支持型可撓性スキンの断面図である。 本発明の実施形態に係る冷却キャビネットを示す図である。 本発明の実施形態に係る内側ライナの断面に取り付けられた非自己支持型可撓性スキンの断面図である。 本発明の実施形態に係る非自己支持型可撓性スキン及び内側ライナの断面を保持するモールドの断面図である。 発明の実施形態に係る新規な形状にされた冷却キャビネットを示す図である。 本発明の実施形態に係る冷却キャビネットの側面図（profile view）である。

図１は、本発明の実施形態に係る断熱ユニット１００を示す。断熱ユニット１００は、断熱発泡体で断熱されたあらゆる適切なユニットであってもよい。断熱ユニット１００は、冷蔵庫、冷凍庫、及び／又は冷却器のような断熱ユニットであってもよい。加えて、本明細書に記載の断熱ユニット１００の生産のための方法はまた、皿洗い機、洗濯機、及び湯沸かし器のような遮音デバイス及び加熱デバイスを生産するのに用いられてもよい。

断熱ユニット１００はキャビネット１０２とドア１０４を含む。キャビネット１０２とドア１０４との両方は、内面及び外面を有する内側ライナ１０６を含む。キャビネット１０２の内側ライナ１０６の内面とドア１０４は、断熱貯蔵を必要としている物品の貯蔵に適した断熱ユニット１００の内側キャビティ１０９を画定する。内側ライニング１０６を少なくとも部分的に取り囲むのは、断熱ユニット１００の外表面の少なくとも一部を画定する非自己支持型可撓性スキン１０８である。非自己支持型可撓性スキンは、断熱ユニット１００の外表面の少なくとも１０％を画定してもよい。一実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも２０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも３０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも４０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも５０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも６０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも７０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも８０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキンの被覆範囲は少なくとも９０％である。別の実施形態において、非自己支持型可撓性スキン１０８は、断熱ユニット１００の外表面を完全に画定する、したがって、当該技術分野では公知の典型的な金属外側ライナと本質的に置き換わってもよい。

非自己支持型可撓性スキン１０８は、単層材料であってもよく、又は多層から形成されてもよい。非自己支持型可撓性スキン１０８は、孤立している（in isolation）という点で可撓性であってもよく、スキンは、室温又は正常な作動温度条件の下で妥当な大きさの力を用いて破断する傾向なしに容易に曲げられ、又はその他の方法で扱われ、歪められ、もしくは形付けられてもよい。非自己支持型可撓性スキン１０８は、孤立しているという点で非自己支持型であってもよく、スキンは、構造的支持又は幾何的支持のためにスキンがその重さを保持するような方法で形付けられ又は配置されないときには、それ自身の重さの下で潰れることができる。さらにそのうえ、組み立てられると、非自己支持型可撓性スキン１０８は、スキンが断熱ユニット１００の組み立てられた部分であるため、潰れない可能性がある。単なる例として、薄い鋼板は、適正な角度をなして壁に接触して配置されたとき、可撓性であり曲がることがあるが、壁に対して傾斜したままとなるであろう。対照的に、非自己支持型可撓性スキン１０８の同様の厚さの層は、壁に対して傾斜させることを試みると、潰れるであろう。

図２は、内面及び外面を有する断熱発泡体１１０の一部を示すために左上角部の断面が切除された、断熱ユニット１００の区域を示す。断熱発泡体１１０は、断熱発泡体１１０の内面が内側ライニング１０６の外面に付着し、断熱発泡体１１０の外面が非自己支持型可撓性スキン１０８に付着するように、内側ライナ１０６の外面と可撓性スキン１０８との間の体積を占領する。電気的ハードウェア及び冷却コンジットがそれを通って断熱ユニット１００に入ることができる１つ又はそれ以上のアクセスポート１１２が、キャビネット１０２に配置されてもよい。

加えて、図３に示されるような断熱ユニット１００の実施形態において、内側ライナ１０６と可撓性スキン１０８との間に画定された体積内に、補強構造体１１４ａ及び１１４ｂが配置される。補強バー１１４ａは、断熱ユニット１００の縁部の近傍に並行に配置されてもよい。加えて、補強バー１１４ｂは、断熱ユニット１００の表面にわたって対角線上に配置されてもよい。補強構造体は、端部に取り付けられなくてもよく、又はそれらは端部で互いに融合されてもよい。補強バー１１４ａ及び１１４ｂは、やはりユニットを同一平面上（flush）に保ちながら、断熱ユニット１００のための付加的な構造体及び支持体を提供する。

図３に示された補強構造体は内側ライナ１０６と可撓性スキン１０８との間に画定された体積内に配置されるが、代わりに補強構造体は、非自己支持型可撓性スキン１０８の外表面上の断熱ユニット１００に設置されてもよい。代替的に、補強構造体は、内側ライナ１０６の内表面上の断熱ユニットに設置されてもよい。さらに別の実施形態において、内側ライナは、補強構造体を配置することができるチャネルを画定するようにモールドされてもよい。補強バーは、より簡単なリサイクル方法をとるべくユニットの寿命の終わりの時点でのその引き抜きを容易にするために、内側ライナにおいて良好に識別されるチャネルに配置されてもよい。

図４Ａ及び４Ｂは、フレーム１１６を有する断熱ユニット１００の実施形態を示す。フレーム１１６は、図４Ａにおけるようにキャビネット１０２の前部を完全に取り囲んでもよく、又は代替的に、フレーム１１６は、図４Ｂにおけるようにキャビネット１０２の前部を部分的に取り囲んでもよく、フレーム１１６は、非自己支持型可撓性スキン１０８の外表面に付着されてもよい。代替的に、フレーム１１６は、非自己支持型可撓性スキン１０８の内部で、すなわち、断熱発泡体１１０と非自己支持型可撓性スキン１０８との間で平面図から隠れる場合がある。いずれにしても、フレーム１１６は、キャビネット１０２とドア１０４が接触してシールを形成する領域において平らで規則的な表面が得られることを保証することができる。

断熱ユニット１００はまた、断熱発泡体１１０内に配置された真空断熱パネルを含んでもよい。真空断熱パネルは、比較的薄いパネルにおいて高いＲ値を呈し、一般に当該技術分野では公知である。Ｒ値は、単位Ｋ・ｍ^２／Ｗの、断熱材料の断熱特性を表す。Ｒ値が高くなると、断熱性も高くなる。真空断熱パネルのコアは、組立体に真空が引かれることを可能にする連続気泡材料である。連続気泡材料は、ポリスチレン、ポリウレタン、並びに、シリカ、チタニア及び炭素の組合せの少なくとも１つであってもよい。コアは、金属又はＭＹＬＡＲ箔にラップされ、真空が適用される。金属フィルムは、長時間にわたって真空を維持するようにシールされる。

図５〜図１０は、本発明の実施形態に係る断熱ユニット１００を形成するプロセスを示す。図５において、内側ライナ１０６が組み立てられる。この図における内側ライナ１０６の図は、断熱ユニット１００が冷蔵庫、冷凍庫、又は冷却器である場合のものである。表面１５０は、断熱ユニット１００の裏側であり、表面１５２は、断熱ユニット１００の最上部又は最下部であり、表面１５４は断熱ユニット１００の側面である。

内側ライナ１０６は、アルミニウム、鋼板、ステンレス鋼、もしくは真空又は射出成形プラスチックのような当該技術分野では公知のあらゆる適切な材料から形成されてもよい。適切なプラスチックは、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）のようなポリスチレン、又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）を含む。代替的に、内側ライナ１０６は、スチレン合金と共に同時押出しされたＨＩＰＳ層、又はポリエチレンフィルムと共に同時ラミネートされたＨＩＰＳ層を含む多層体であってもよい。こうした多層化された内側ライナは、断熱発泡体１１０を生産するのに用いられる発泡剤がライナ材料に対して攻撃的であるときに有益でありうる。より低コストの断熱ユニット１００について、内側ライナは、互いに付着されて内側ライナ１０６となるＨＩＰＳ又はＡＢＳのようなカットプラスチックシートから形成されてもよい。にかわ、エポキシ、又はテープを含む接着剤の使用のような、プラスチックシートを互いに付着させるための当該技術分野では公知のあらゆる方法を用いることができる。プラスチックシートはまた、シートを取り付けるために溶接され、はんだ付けされ、又は超音波処理されてもよい。１つの特に低コストの実施形態において、プラスチックシートは、ダクトテープを用いて互いに貼り合わされる。

加えて、同一出願人による米国特許第６，１６４，７３９号に記載されるような多層保護フィルム（図示せず）が、内側ライナ１０６上に配置されてもよい。内側ライナ１０６及び／又は多層保護フィルムは、断熱発泡体を結合することができる表面を提供するためにコロナ処理を受けることができる。接着を強化する極性の表面をもたらすための非極性の熱可塑性フィルム表面のコロナ処理方法は、周知の実施である。コロナ処理レベルは、好ましくは約３５ダインから約６５ダインまで、より好ましくは約３８ダインから約６５ダインまでである。この断熱発泡体への内側ライナ１０６及び／又は多層保護フィルムの結合は、キャビネットの安定性の一助となり、断熱発泡体への良好な接着を促進するために接着剤ポリマーを用いる必要性を減らし又はなくす。

図６は、本発明の実施形態に係る補強構造体１１４ａ及び１１４ｂの配置を示す。補強構造体１１４ａ及び１１４ｂは、鉄、ステンレス鋼、炭素鋼、黄銅、又は他の合金、プラスチック、及び複合材料を含む当該技術分野では公知のあらゆる適切な材料から形成されてもよい。一実施形態において、補強バーが互いに溶接されてフレームにされ、図６に示されるように内側ライナ上に配置される。フレームは、テープで内側ライナ１０６に取り付けられてもよい。一実施形態において、補強構造体は、鋼コンクリート補強バー（鉄筋）から形成される。別の実施形態において、補強構造体は、内側ライナ１０６を全体的に又は部分的に取り囲む金網（chicken wire）のようなワイヤメッシュであってもよい。同様に内側ライナの上に真空断熱パネルが配置されてもよい。

図７において、非自己支持型可撓性スキン１０８は、内側ライナ１０６並びに補強バー１１４ａ及び１１４ｂ上に覆われる。内側ライナ１０６と可撓性スキン１０８との間に画定された体積の中に断熱発泡体を注入するのに用いられるノズルのアクセスのために、非自己支持型可撓性スキン１０８の中に穴１７０が設けられる。穴１７０は、１つ又はそれ以上のアクセスポート１１２の１つに対応する領域の中に配置されてもよい。代替的に、断熱発泡体１１０を注入するのに用いられる多数のノズルのために複数の穴１７０が可撓性スキン１０８の中に見出されてもよい。加えて、断熱発泡体の噴霧中に発生した気体が逃げるのを容易にするために、必要であれば、ライナ１０６又は非自己支持型可撓性スキン１０８のいずれかに通気穴１７２が形成されてもよい。

非自己支持型可撓性スキン１０８は、あらゆる適切な材料から形成されてもよい。材料は、断熱発泡体１１０と接触している非自己支持型可撓性スキン１０８の少なくとも表面が、断熱発泡体１１０又は断熱発泡体１１０を生産するのに用いられるあらゆる材料の存在下で適合性があり、化学的に又は物理的に劣化しないように選択されてもよい。非自己支持型可撓性スキン１０８は、単層材料であってもよく、又は多層から形成されてもよい。

一実施形態において、非自己支持型可撓性スキン１０８は、補強構造体と組み合わされてもよい。例えば、非自己支持型可撓性スキン１０８は、金網のようなワイヤメッシュに付着され又はその他の方法で取り付けられてもよい。

図８Ａ及び図８Ｂは、非自己支持型可撓性スキン１０８の実施形態の断面を示す。一実施形態において、可撓性スキン１０８は二層可撓性スキン（図８Ａ）であり、別の実施形態においては三層可撓性スキン（図８Ｂ）である。代替的に、非自己支持型可撓性スキン１０８は、１つの層を有してもよく、又は３つよりも多い層を有してもよい。両方の実施形態において、非自己支持型可撓性スキン１０８は、断熱ユニット１００の外側を形成する最上層１８０と、断熱発泡体１１０からのＣＯ_２、空気のような断熱気体又は物理的発泡剤（複数可）の漏れ（発泡体エージング）を防止する障壁層１８２とを有する。図８Ｂにおいて、可撓性スキン１０８はまた第３の層１８４を含む。例えば、最上層１８０は、ポリエチレン層、スプレーポリウレタン層、ＴＰＯ／ＴＰＵ熱成形可撓性スキン、又はＰＶＣ回転成形（rotomolded）可撓性スキンであってもよい。天然又は化学繊維、又は皮革（天然及び／又は合成）に基づく織物のような他の可撓性材料が用いられてもよい。これらのスキンは、車のインストルメントパネルに見られるようなものと同様の外部テクスチャを有してもよく、又は例えば偽の豹皮において見られるような毛皮のような外観を有してもよい。障壁層は一般に当該技術分野では公知であり、適切な材料は、ポリエチレン、スチレン合金、ＭＹＬＡＲ箔、及びアルミニウム箔を含む。障壁層１８２は、非自己支持型可撓性スキン１０８の他の層（複数可）に同時ラミネートされ、同時押出しされ、又は他の方法で取り付けられてもよい。

最上層１８０は、それ自体が多重層、又は例えば自動車産業において一般に公知の例えばポリエチレン発泡体と共に同時ラミネートされた熱可塑性ポリオレフィン外側スキンのラミネート層であってもよい。

非自己支持型可撓性スキン１０８は、多層材料の幾つかのカットシートから互いに縫合されてもよく、又は１つのシートとして形成されてもよい。非自己支持型可撓性スキン１０８の縫合された実施形態において、縫い目は、断熱発泡体の注入とその後の発泡中に発生した気体が逃げるための小さい穴を提供する。したがって、縫われた実施形態において、縫い目の穴の通気は、後述の発泡プロセスの間に気体が逃げるための道として穴１７２を補助し及び／又は置き換わることができる。

非自己支持型可撓性スキン１０８にテクスチャ、触感、又は付加的な感じを提供するために、第３の層１８４が付加されてもよい。例えば、柔らかい感触が望まれる場合、第３の層は、柔らかい感触を与える粘弾性発泡体、エチレン−酢酸ビニル、又は他の材料のような軟質ポリウレタン発泡体から形成されてもよい。一方、硬い感触が望まれる場合、第３の層１８４としてボール紙、パーティクルボード、木製の厚紙、ＨＩＰＳシート、ＡＢＳシート、又は他の材料が用いられてもよい。第３の層１８４は、図９に示されるように非自己支持型可撓性スキン１０８上の選択された位置に配置されてもよく、そこで第３の層１８４はスキン１０８上にエンボス加工領域１８４ｂをもたらす。このように選択された領域は、視覚上の効果を与えることができる異なる感触及び見た目を有し、断熱ユニット１００の表面を会社ロゴ又は商標でエンボス加工するために用いられてもよい。代替的に、第３の層１８４は、最上層１８０と障壁層１８２との間におかれてもよい。

非自己支持型可撓性スキン１０８は、接着剤、ステープル、縫い目、ジッパー、融合の使用によるなど種々の手段によって内側ライニング１０６に取り付けられてもよい。特に低コストの実施形態において、可撓性スキン１０８を内側ライニング１０６に取り付けるためにダクトテープのようなテープが用いられてもよい。

図１０は、本発明の実施形態に係る可撓性スキン１０８を内側ライニング１０６に取り付ける方法を示す。取付デバイス１８６は、ボール１８８ソケット１９０ジョイントを含み、内側ライナ１０６と同一の材料から形成されてもよい。ボールソケットジョイントは、あらゆる耐久性プラスチックから形成されてもよく、内側ライニング１０６及び非自己支持型可撓性スキン１０８に縫合され、にかわで付着され、ステープルで留められ、エポキシで付着され、熱又は超音波で溶接され、又はその他の方法で取り付けられてもよい。ボールアンドソケットジョイントの部品は、２つの部品を互いに保持するためにボール１８８の周りに嵌められ又はスライドされてソケット１９０が少なくとも部分的にボール１８８を覆うような形状にされる。同じく図１０において、第３の層１８４が可撓性スキン１０８の部分に隣接して選択的に配置されることを見ることができる。代替的に、第３の層１８４は、描かれたよりも多くの又は少ない位置に配置されてもよい。

フレーム１１６が可撓性スキン１０８の内側で、すなわち断熱発泡体１１０と非自己支持型可撓性スキン１０８との間で平面図から隠れる場合、フレーム１１６は、非自己支持型可撓性スキン１０８が内側ライニング１０６に取り付けられる前に挿入されてもよい。フレーム１１６は、当該技術分野では公知のあらゆる適切な材料から形成されてもよい。好ましくは、フレームは、断熱ユニット１００を閉鎖されシールされた状態に保つために磁石がドア１０４に配置されてもよいように磁性金属である。

随意的な重りが、例えば、キャビネット１０２の底部側又はキャビネット１０２の側部の下端部に配置されてもよい。こうした随意的な重りは、キャビネット１０２の下端部に重さを付加して、キャビネット１０２に下側の質量中心をもたらすことができる。随意的な重りは、金属、金属くず、コンクリートスラブ、岩石などのようなあらゆる適切な材料であってもよい。

非自己支持型可撓性スキン１０８が内側ライナ１０６に取り付けられた後で、組立体が、内側モールド、フレーム、又はボックス１９２の最上部に配置される（図１１）。ボックス１９２は、構造的支持を提供し、断熱発泡体１１０の形成中に内側ライナ１０６が変形するのを防止する。ボックス１９２は、当該技術分野では公知のあらゆる適切な材料から作成されてもよい。一実施形態において、ボックス１９２は木箱である。次いで、組立体が、ボックス１９２と共に外部モールド１９４の中に移される。モールド１９４もまた、断熱発泡体１１０の形成中に支持を提供し、非自己支持型可撓性スキン１０８が平らな又は他の望ましい形状にされた表面を形成することを保証する。図１１のボックス１９２とモールド１９４との双方は本質的に四角形であるが、図１２のボトル形状の断熱ユニット１００に関して例示されたようにあらゆる形状が考慮される。モールド１９４はまた、必要であれば、断熱発泡体１１０の形成のための熱を提供するために、当該技術分野では公知のように加熱されたモールドであってもよい。

組立体とボックス１９２がモールド１９４に配置された後で、可撓性スキン１０８を平らにして最終製品の割れ折り、美観が視覚的に損なわれることを防止するために、圧縮空気のような気体が穴１７０を通って吹き込まれてもよい。代替的に、非自己支持型可撓性スキン１０８をライナから離間して配置するために、非自己支持型可撓性スキン１０８の外側で僅かな真空又は吸引が適用されてもよい。次いで、当該技術分野では公知のように発泡体形成組成物が内側ライニング１０６と非自己支持型可撓性スキン１０８との間の体積の中に注入され、断熱発泡体１１０が形成される。

断熱発泡体１１０は、当該技術分野では公知のあらゆる適切な材料から形成されてもよい。本発明の実施形態において、適切な材料は、内側ライナ及び外側ライナと適合性があってもよい。発泡体形成組成物は、結果として得られた発泡体が半（simi-）剛性、剛性、又は粘弾性発泡体となるように選択されてもよい。本発明の実施形態において、剛性の断熱発泡体は、独立気泡、又は連続気泡、発泡（cellular）ポリウレタン、ポリイソシアヌレート、又はポリスチレンから形成される。一実施形態において、剛性の断熱発泡体１１０はポリウレタン発泡体である。こうしたポリウレタン材料は、壁の全体的な構造強度の恩恵に寄与するのに十分なだけの高い耐熱性、高い圧縮強度を有する。ポリウレタンポリマーは、膨張剤の存在の下で適切な反応条件下で有機ポリイソシアネートをポリオールと緊密に混合し、発泡体形成混合物を内側ライナ１０６と非自己支持型可撓性スキン１０８との間の空間の中に導入することによって調製することができる。膨張剤は、有利には１０から２００ｋｇ／ｍ^３まで、好ましくは１５から１００ｋｇ／ｍ^３までの全体的なかさ密度を有利に有する発泡体を提供するのに十分な量で用いられる。一実施形態において、全体的なかさ密度は約６０ｋｇ／ｍ^３又はそれ以下である。

反応物を混合するとき、もしくは代替的に１つ又はそれ以上の反応物の流れと事前混合することのいずれかにより、有機ポリイソシアネートをポリオールと反応させるときに、液化された又は気体の二酸化炭素が導入されてもよい。代替的に、二酸化炭素は、ポリウレタンを調製しながらその場で生成されてもよい。二酸化炭素は、ポリウレタンを調製するときに存在するであろうように、ポリイソシアネートと水との化学反応によってその場で生成することができる。二酸化炭素はまた、二酸化炭素を与えることが知られた物質の熱分解によって、その場で生成することができる。ポリウレタン生成反応の発熱は、例えば、米国特許第４，５００，６５６号及び第４，７３５，９７０号に記載されるような炭酸アンモニウムとアミン／二酸化炭素との複合物を含む物質を熱により分解するのに十分である。その場（in situ）手順によって、特にポリイソシアネートと水との反応によって生成された二酸化炭素を用いることが好ましい。この目的のために、水は、ポリオール１００重量部当たり０から１０まで、好ましくは０．１から８まで、より好ましくは０．５から５重量部までの量で存在する。

膨張剤が物理的発泡剤も含有するときに、こうした薬剤は、一般に、７６０ｍｍ／Ｈｇにおいて約−５０℃から約１００℃までの間の大気圧沸点を有する有機化合物である。適切な物理的発泡剤は、脂肪族又は脂環式Ｃ_３〜Ｃ_８アルカン、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、全フッ素化アルカンを含むポリフッ素化アルカン（ＨＦＣ）、又は全フッ素化エーテルを含むポリフッ素化エーテルを含む。例示的な好ましいものは、ペンタン、ヘキサン、（メチル）シクロペンタン、もしくはシクロヘキサン、又は２つ又はそれ以上のこうした発泡剤の混合物を含む脂肪族又は脂環式アルカンである。

ポリウレタン発泡体の調製に有用なポリオールは、米国特許第４，３９４，４９１号に記載されるような、イソシアネートと反応することができる活性水素原子を含有する２つ又はそれ以上の基を有する材料を含む。こうしたポリオール化合物のうち好ましいのは、１分子当たり少なくとも２つのヒドロキシル基、第一級又は第二級アミン、カルボン酸、もしくはチオール基を有するものである。ポリオール、すなわち、ポリイソシアネートとのそれらの望ましい反応性のために１分子当たり少なくとも２つのヒドロキシル基を有する化合物が好ましいであろう。

剛性のポリウレタンを調製するのに適したポリオールは、５０〜７００、好ましくは７０〜３００、より好ましくは１００〜２００の当量を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリヒドロキシル末端アセタール樹脂、ヒドロキシル末端アミン、及びポリアミンを含む。こうしたイソシアネート反応性材料はまた、少なくとも２、好ましくは３、１６まで、好ましくは８までの官能性を有利に有する。これらの及び他の適切なイソシアネート反応性材料の例は、米国特許第４，３９４，４９１号に、特にその段落３〜５により十分に記載される。性能、利用可能性、及びコストに基づいて剛性の発泡体を調製するのに最も好ましいのは、１分子当たり２〜８、好ましくは３〜８の活性水素原子を有するポリエーテル又はポリエステルポリオールである。例示的なこうしたポリエーテルポリオールは、ＶＯＲＡＮＯＬ２０２、ＶＯＲＡＮＯＬ３６０、ＶＯＲＡＮＯＬ３７０、ＶＯＲＡＮＯＬ４４６、ＶＯＲＡＮＯＬ４９０、ＶＯＲＡＮＯＬ５７５、及びＶＯＲＡＮＯＬ８００のような商標ＶＯＲＡＮＯＬの下で市販されているものを含み、そのすべては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって販売されている。

典型的に、剛性のポリウレタンを調製するのに適したポリオールは、１００〜１０，０００、好ましくは２００〜７，０００の平均分子量を有するものを含む。こうしたポリオールはまた、１分子当たり少なくとも２、好ましくは３、及び８までの活性水素原子の官能性を有利に有する。半剛性の発泡体の製造のために、３０〜３００のヒドロキシル数を有する三官能性ポリオールを用いることが好ましい。ポリオールの代表は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、マンニッヒポリオール、ポリヒドロキシ末端アセタール樹脂、ヒドロキシル末端アミン、及びポリアミンを含む。ポリオールは、それらの難燃剤特性に基づいて選択されてもよい。

一実施形態において、ポリオールは、「可撓性」発泡体を調製するために用いられるポリエーテル又はポリエステルポリオールと、「剛性の」発泡体を調製するのに用いられるポリオールとの混合物である。可撓性ポリオールは、一般に２５〜７５のヒドロキシル数と２〜３の官能性を有する。剛性の発泡体に用いられるポリオールは、一般に１５０〜８００のヒドロキシル数と２〜８の官能性を有する。こうした配合物が用いられるとき、配合物は、前述のような平均分子量と平均官能性を有する。

粘弾性発泡体のために、１５０を上回るヒドロキシル数を有するより短鎖のポリオールが用いられてもよい。

本発明の実施においてポリウレタンを作成するのに用いるのに適したポリイソシアネートは、芳香族、脂肪族、及び脂環式ポリイソシアネート、並びにそれらの組合せを含む。これらのタイプの代表は、ｍ−又はｐ−ジフェニレンジイソシアネート、トルエン−２，４−ジイソシアネート、トルエン−２，６−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート（及び異性体）、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、１−メチルフェニル−２，４−フェニジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４’−ジイソシアネート、４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート及び３，３’−ジメチジフェニルプロパン−４，４’−ジイソシアネートのようなジイソシアネート、トルエン−２，４，６−トリイソシアネートのようなトリイソシアネート、並びに、４，４’−ジメチジフェニルメタン−２，２’，５’，５’−テトライソシアネート及び別種のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートのようなポリイソシアネートである。本発明の実施においては、トルエンジアミンの混合物のホスゲン化によって得られた粗トルエンジイソシアネートのような粗ポリイソシアネート、又は粗ジフェニルメタンジアミンのホスゲン化によって得られた粗ジフェニルメタンジイソシアネートが用いられてもよい。特に好ましいのは、ポリウレタンを架橋させるそれらの能力のためにメチレン橋かけポリフェニルポリイソシアネートである。

上記の構成成分に加えて、発泡ポリウレタンを調製する際に特定の他の成分を使用することが望ましい場合がある。こうした付加的な成分は、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、補強剤、及びフィラーを含む。連続気泡発泡体を調製することが望まれるとき、気泡開口剤が存在することが有利な場合がある。こうした気泡開口剤及び連続気泡発泡体を調製するための技術は、公開文献、及び、例えば、米国特許第５，２８４，８８２号、第５，３５０，７７７号、第５，３１８，９９７号、第５，２４８，７０４号、及び第３，６９４，３８５号、英国特許第１，１０２，３９１号、英国特許第１，０６５，５９０号、ＥＰ−６２２，３８８−Ａ、ＥＰ−６１０，７３４−Ａ、ＥＰ−５４７，５１５−Ａ、及びＥＰ−Ａ−１８８，８０６を含む種々の特許公報に記載されている。

ポリウレタン発泡体を調製するとき、それが硬化するまで発泡反応混合物を安定化させるために、より少量の界面活性剤を使用することが好ましい場合がある。こうした界面活性剤は、液体又は固体有機シリコーン系の界面活性剤を含む。他の界面活性剤は、長鎖アルコールのポリエチレングリコールエーテル、第三級アミン、又は長鎖アルキル硫酸（acid sulfate）エステルのアルカノールアミン塩、アルキルスルホン酸エステル、及びアルキルアリールスルホン酸を含む。こうした界面活性剤は、発泡反応混合物を崩壊と大きい一様でない気泡の生成に対して安定化させるのに十分な量で使用される。典型的に、存在する活性水素含有化合物（複数可）の総重量１００部当たり０．２〜５部の界面活性剤が、この目的のためにほぼ十分である。

活性水素含有化合物（複数可）とポリイソシアネートとの反応のために、１つ又はそれ以上の触媒が有利に用いられる。第三級アミン化合物及び有機金属化合物を含むあらゆる適切なウレタン触媒が用いられてもよい。例示的な第三級アミン化合物は、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルエチレンジアミン、１−メチル−４−ジメチルアミノエチルピペラジン、３−メトキシ−Ｎ−ジエチルプロピルアミン、Ｎ−エチルモルホリン、ジエチルエタノールアミン、Ｎ−ココモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’，Ｎ’−ジメチルイソプロピルプロピレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−３−ジエチルアミノプロピルアミン、ジメチルベンジルアミン、又はＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンを含む。例示的な有機金属触媒は、有機水銀、有機鉛、有機鉄、及び有機錫触媒を含み、これらの中では有機錫触媒が好ましい。適切な錫触媒は、塩化第一錫、ジブチル錫ジ−２−ヘキサン酸エチルのようなカルボン酸の錫塩、並びに米国特許第２，８４６，４０８号に開示されるような他の有機金属化合物を含む。アルカリ金属アルコキシドのようなポリイソシアネートのトリマー化のための触媒がまた、本明細書で随意的に使用されてもよい。こうした触媒は、ポリイソシアネートの反応速度を測定できるほど増加させる量で用いられる。典型的な量は、ポリオール（複数可）の総重量１００部当たり０．００１〜４部の触媒の存在である。

ポリウレタン発泡体を作製する際に、ポリオール（複数可）、ポリイソシアネート、及び水を含む他の構成成分が接触させられ、十分に混合され、反応し膨張し硬化して発泡ポリマーとなるようにされる。イソシアネート指数（存在するかもしれない水を含む、活性水素含有基の等量に対するイソシアネートの等量の比）は、０．９〜５．０、好ましくは０．９〜３．０、より好ましくは１．０〜１．５であってもよい。特定の混合装置は重大ではなく、種々のタイプの混合ヘッド及び注入装置が便利に用いられる。ポリイソシアネートと活性水素含有構成成分との反応の前に原材料の幾つかを予め配合することは、しばしば便利であるが、必須ではない。例えば、ポリオール（複数可）、水、界面活性剤、触媒とポリイソシアネート以外の他の構成成分とを配合し、次いで、この混合物をポリイソシアネートと接触させることは、しばしば有用である。代替的に、ポリイソシアネートとポリオール（複数可）が接触させられる混合区域に、すべての構成成分を個々に導入することができる。すべての又は一部の活性水素含有化合物（複数可）をポリイソシアネートと予め反応させてプレポリマーを形成することも可能である。

キャビネット１０２が形成されると、電気的及び冷却ハードウェアがインストールされてもよい。こうしたハードウェアは、当該技術分野では一般に公知であり、照明、圧縮機、冷却コイル、送風機などを含む。キャビネット１０２の裏側に多くのハードウェアが配置されてもよい。図１３は、キャビネット１０２の側面図を示し、最下部の背部は電気的及び冷却ハードウェアの配置を可能にするような輪郭形状１９８を有する。ハードウェア接続部は、アクセスポート１１２を通ってキャビネット１０２の内部に入ることができる。アクセスポート１１２は、内側ライナ１０６、剛性の断熱発泡体１１０を貫通し、スキン１０８の穴１７０を通るようにドリル加工されてもよい。代替的に、内側ライナは、組み立てられる前に予めドリル加工されたアクセスポート１１２を有することができ、この場合、アクセスポート１１２は、剛性の断熱発泡体１１０の注入の前に被覆されなければならない。

ドア１０４は、前述したのと同一のプロセスによって作製されてもよい。ドア１０４は、キャビネット１０２と同一の内側ライナ１０６を有することができ、同一の可撓性スキン１０８を有することができる。代替的な設計のときにはキャビネット１０２及びドア１０４のために代替的に異なる材料が用いられてもよい。

本明細書に記載の方法は、金属板を冷却キャビネットの外側及び／又は内側ライナへと形作るのに必要な大規模機械にあまり依存しない、冷却キャビネットの新規な作製方法を可能にする。こうした機械加工は、一般に、冷蔵庫及び冷凍庫の生産のために多額の開始コストを必要とする。したがって、この大型機械の必要性をなくすことにより、冷蔵庫及び冷凍庫のための製造部位の簡便化は、負担を軽くし、人件費が低ければより容易に実行することができる。

加えて、ユニットの設計及び色は、可撓性スキンの設計及び色（複数可）によって定めることができるので、本明細書に記載の方法は、冷却キャビネットを塗装する必要性をなくす。

さらにそのうえ、本明細書に記載の方法は、ほぼ１００％リサイクル可能な断熱ユニットを可能にする。断熱ユニットの使用期間が終わると、ハードウェアをユニットから除去することができ、剛性の断熱発泡体及び非自己支持型可撓性スキン層から補強構造体を容易に分離するために戦略的な場所で約９から約１５までの間の切断片を作製することができる。ユニットは、すべてのリサイクル可能な部品を取り出すために、どこをどのように切断するかを示す、リサイクルのためのマニュアルが取り付けられてもよい。金属部品が除去されると、残りのユニットは切断して断片化されてもよく、これは、例えば、建物のための付加的な断熱を提供するために建造レンガ（construction bricks）のためのフィリングとして用いられてもよい。リサイクルされた材料のための他の使用も考慮される。

上記の実施形態は、断熱ユニットと関連付けられていたが、上記の具体化された方法は、他の製造物品を生産するために用いられてもよい。例えば、具体化された方法は、家具、他の家庭器具、キッチンキャビネット、ドアなどを生産するために用いられてもよい。一実施形態において、具体化された方法は、ベッドの頭板及び足板を作製するために用いられてもよい。一実施形態において、具体化された方法は、座席、カウチ、布団などの剛性の部品のために用いられてもよい。一実施形態において、上記の具体化された方法は、例えば、断熱ユニット１００の外部がキッチンキャビネット、皿洗い機などの外部ドアとコーディネートされた、コーディネートされたキッチンを生産するために用いられてもよい。

内側ライナは、ダクトテープを用いて互いに保持されたＨＩＰＳシートから形成される。内側ライナは、高さ１３５ｃｍ、幅４５ｃｍ、及び深さ３５ｃｍを有する。補強構造体は、土木建設においてコンクリート補強のために典型的に用いられる鋼補強３／８インチの棒鋼である。補強バーは、端部において互いに溶接されてフレームを形成し、フレームは内側ライナにテープで取り付けられる。この実施例の非自己支持型可撓性スキン層は、トラックのチャージカバー（truck charge covers）に典型的に用いられる通常のポリエチレンからなる。ポリエチレンは、バッグに縫われ、内側ライナの周りに覆われダクトテープを用いて貼り付けられる。通気穴もバッグの中に切断され、ダクトテープで補強される。手製の（homemade）、低コストの、木製のモールドが用いられる。モールドは、ジグの木肌と、木肌を取り囲む非加熱鋼からなる。

発泡体形成組成物を注入するためにＣａｎｎｏｎ Ａ−２００注入機が用いられる。用いられるポリオールは、添加剤としてシリコーン系界面活性剤、水、及びアンモニア（aminic）触媒を有するＶＯＲＡＮＯＬ３６０（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なスクロースベースのポリエーテルポリオール）である。物理的発泡剤は、ＨＦＣ−１３４ａ（Ｄｕ Ｐｏｎｔから入手可能）であり、イソシアネートはＰＡＰＩ２７、（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なポリメチレンジフェニルジイソシアネート）である。ＶＯＲＡＮＯＬ及びＰＡＰＩは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙの商標である。ポリオール及びイソシアネートの温度は７１°Ｆ（２１．７℃）であり、ポリオール／イソシアネートの比重は１．０９４／１．２４であり、ポリオール及びイソシアネートの注入圧力は１２００ｐｓｉ（８，２７４ｋＰａ）である。発泡体形成組成物は、３７秒のゲル化時間、４３秒の不粘着時間、及び２４ｋｇ／ｍ^３の自由上昇（free rise）密度を有する。結果として得られたキャビネットは、冷蔵又は冷凍庫ユニットとして用いるのに適した剛性の固体キャビネットである。

実施例１と同一の方法が実行されるが、付加的に３０ｃｍ×３０ｃｍ×０．５ｃｍの大きさの粘弾性発泡体片がポリエチレンバッグの内側にテープで貼り付けられ、粘弾性発泡体に対応しているキャビネットの背部のエンボス加工区域がもたらされる。このエンボス加工区域は柔らかい感触を有する。

実施例１と同一の方法が実行されるが、付加的に３０ｃｍ×３０ｃｍ×０．５ｃｍの大きさの従来のスラブストック（slab stock）可撓性発泡体片がポリエチレンバッグの内側にテープで貼り付けられ、従来のスラブストック可撓性発泡体に対応しているキャビネットの背部のエンボス加工区域がもたらされる。このエンボス加工区域は柔らかい感触を有する。

上記のことは本発明の実施形態に向けられるが、その基本範囲から逸脱することなく、本発明の他の及びさらなる実施形態が考案されてもよく、その範囲は以下の請求項によって定められる。

１００ 断熱ユニット
１０２ キャビネット
１０４ ドア
１０６ 内側ライナ
１０６ 内側ライニング
１０８ 可撓性スキン
１０９ 内側キャビティ
１１０ 断熱発泡体
１１２ アクセスポート
１１４ａ、ｂ 補強構造体
１１６ フレーム
１７０ 穴
１７２ 通気穴
１８０ 最上層
１８２ 障壁層
１８４ 第３の層
１８４ｂ エンボス加工領域
１８６ 取付デバイス
１８８ ボール
１９０ ソケット
１９２ ボックス
１９４ 外部モールド
１９８ 輪郭形状

Claims (20)

1. 断熱ユニットであって、
   内面及び外面を備え、前記内面が前記断熱ユニットのキャビティを画定するように配置される、内側ライニングと、
   前記内側ライニングの前記外面上に配置され、内面及び外面を備え、前記内面が前記内側ライニングの前記外面に付着される、断熱発泡体と、
   前記断熱発泡体の前記外面上に配置された外側ライニングであって、前記断熱ユニットの外表面の少なくとも一部を画定するように適合され、前記断熱発泡体の前記外面に付着される非自己支持型可撓性スキンを備えた、外側ライニングと
   を備える断熱ユニット。
2. 前記断熱発泡体が剛性の発泡体である、請求項１に記載の断熱ユニット。
3. 前記内側ライニングの前記内面、前記内側ライニングの前記外面、及び前記断熱ユニットの前記外表面の少なくとも１つに隣接して配置された補強構造体をさらに備える、請求項１に記載の断熱ユニット。
4. 前記補強構造体が、剛性の断熱発泡体内に配置されたフレームを形成するように配置された補強バーを備える、請求項３に記載の断熱ユニット。
5. 前記非自己支持型可撓性スキンが、可撓性ポリマー、天然繊維、又は化学繊維の少なくとも１つの少なくとも１つの層を備える、請求項１に記載の断熱ユニット。
6. 前記非自己支持型可撓性スキンが、スプレーポリウレタン層、熱可塑性ポリオレフィン層、熱可塑性ポリウレタン、ポリ塩化ビニル回転成形層の少なくとも１つから選択された層を備える、請求項５に記載の断熱ユニット。
7. 前記非自己支持型可撓性スキンが気体障壁層をさらに備える、請求項６に記載の断熱ユニット。
8. 前記気体障壁層が、ポリエチレン、スチレン合金、及びアルミニウムの少なくとも１つを備える、請求項７に記載の断熱ユニット。
9. 前記剛性の断熱発泡体の外面と前記可撓性スキンとの間に配置された層をさらに備える、請求項１に記載の断熱ユニット。
10. 断熱ユニットの組立方法であって、
    内面及び外面を備え、前記内面が前記断熱ユニットのキャビティを画定するように配置される、内側ライニングを提供するステップと、
    離間配置で前記内側ライニングの前記外面の周りに配置される外側ライニングであって、前記断熱ユニットの外表面の少なくとも一部を画定するように適合された非自己支持型可撓性スキンを備え、前記内側ライニングの前記外面と前記外側ライニングとの間に体積を画定する空間が存在する、外側ライニングを提供するステップと、
    発泡体形成組成物を前記内側ライニングの前記外面と前記外側ライニングとの間の前記体積の中に注入するステップであって、前記発泡体形成組成物が発泡され硬化されて断熱発泡体となるステップと
    を含む方法。
11. 前記断熱発泡体が剛性の発泡体である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記発泡体形成組成物を注入する前に、前記内側ライニングの前記内面、前記内側ライニングの前記外面、及び前記断熱ユニットの前記外表面の少なくとも１つに隣接して補強構造体を配置するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記補強構造体が、剛性の断熱発泡体内に配置されたフレームを形成するように配置された補強バーを備える、請求項１２に記載の方法。
14. 前記非自己支持型可撓性スキンが、可撓性ポリマー、天然繊維、又は化学繊維の少なくとも１つの少なくとも１つの層を備える、請求項１０に記載の方法。
15. 前記非自己支持型可撓性スキンが、スプレーポリウレタン層、熱可塑性ポリオレフィン層、熱可塑性ポリウレタン、ポリ塩化ビニル回転成形層の少なくとも１つから選択された層を備える、請求項１４に記載の方法。
16. 前記非自己支持型可撓性スキンが気体障壁層をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１に記載の断熱ユニットを備える器具デバイス。
18. 冷蔵庫、冷凍庫、冷却器、皿洗い機、及び湯沸かし機の１つである請求項１７に記載の器具デバイス。
19. 製造物品であって、
    内面及び外面を備え、前記内面が断熱ユニットのキャビティを画定するように配置される、内側ライニングと、
    前記内側ライニングの前記外面上に配置され、断熱発泡体が内面及び外面を備え、前記内面が前記内側ライニングの前記外面に付着される、発泡体と、
    前記発泡体の前記外面上に配置された外側ライニングであって、前記断熱ユニットの外表面の少なくとも一部を画定するように適合され、前記発泡体の前記外面に付着される非自己支持型可撓性スキンを備えた、外側ライニングと
    を備える製造物品。
20. 前記製造物品が、頭板、足板、座席、カウチ、布団、ドア、食品庫、及び食器棚の少なくとも１つである、請求項１に記載の製造物品。
    

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