JP2021050274A - ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一年を通して、触媒量の変更等で反応性を調整しなくても、同一のポリウレタンフォーム原液を使用することが可能なポリウレタンフォームの製造方法を提供する。【解決手段】圧縮ガスを用いてポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含むポリウレタンフォーム原液を霧状に吹き付ける工程を含むポリウレタンフォームの製造方法であって、前記工程において圧縮ガスの温度を４０℃以上に加温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である。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリウレタンフォームの製造方法に関し、特には、一年を通して、触媒量の変更等で反応性を調整しなくても、同一のポリウレタンフォーム原液を使用することが可能なポリウレタンフォームの製造方法に関するものである。

樹脂系フォームの中でも、ポリウレタンフォーム（単にウレタンフォームともいう）は優れた断熱性能を有していることから発泡系断熱材として広く使用されている。ポリウレタンフォームは、通常、ポリオールと、ポリイソシアネートとを、必要に応じて適宜配合される触媒、発泡剤、整泡剤などと一緒に混合して、発泡させることにより製造されている。

発泡方法としては、ハンドミキシング発泡、簡易発泡、注入法、フロス注入法、スプレー法（吹き付け法）等が一般に利用されているが、例えば、断熱が必要な場所に、原液と発泡機とを持ち込んでその場で発泡させる現場発泡を行う際には、スプレー法が広く利用されている。

例えば、特開２０１８−７０７０７号公報（特許文献１）には、ポリイソシアネート化合物を含むＡ液と、ポリオール化合物、発泡剤及びアミン触媒を含むＢ液と、泡化能を有する有機金属触媒を含むＣ液とを混合して、現場発泡により硬質ポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記Ｂ液と前記Ｃ液とを混合した後、前記Ａ液を混合する工程を有する、硬質ポリウレタンフォームの製造方法が記載されており、これにより、現場発泡において、気温の変化に容易に対応することができ、かつ、品質安定性に優れた発泡体を安全に得ることができる硬質ポリウレタンフォームの製造方法を提供することができるとしている。

特開２０１８−７０７０７号公報

スプレー法において、ポリウレタンフォーム原液は、発泡機（通常、スプレーガンを備えるもの）から霧状に吐出されるため、冬場等の低温下で現場発泡を行う際には、原液が躯体に到達する前に周辺空気により冷却され、反応性が低くなり、液垂れが発生する。また、これにより、例えばＪＩＳ Ａ９５２６に規定されるＡ種３の吹付け硬質ウレタンフォームでは、フォームの気泡（セル）が粗くなるため、熱伝導率が大きくなり、断熱性能が悪化する傾向にある。例えば、２層を重ね吹きするような場合であっても、２層目のフォームのセルが同様に粗くなり、熱伝導率が大きくなることから、躯体に熱を奪われることが原因ではなく、ポリウレタンフォーム原液は、周辺空気により冷やされていると考えられる。特に、吹き付け量の少ない、厚みの薄いフォーム（例えば厚み６０ｍｍ以下のフォーム）を形成する場合には、熱伝導率がより大きくなり、断熱性能の悪化が顕著である。また、ＪＩＳ Ａ９５２６に規定されるＡ種１Ｈの吹付け硬質ウレタンフォームでは、躯体到達時の原液温度が低いため、十分な反応熱を得られず、接着性が悪化する。

上記問題を解決する手段として、使用されるポリウレタンフォーム原液の温度を上昇させることが考えられるが、この場合、原液の粘度が下がることで、スプレーにより噴霧されるミストが一層細かくなり、広がりすぎるため、フォームの施工が困難になる。また、ミストが細かくなると、周辺空気の影響を強く受けることになり、原液がより冷やされ、反応性が更に低下する。ミストが細かくならない程度に吹き付け時の粘度を調整するため、元々の粘度が高くなるよう原液の配合を立てることも考えられるが、冬場を除く春から秋までの環境下では、粘度が必要以上に高くなるため、スプレーパターンがきれいに広がらない。また、建築物での現場発泡では、通常、原液供給ポンプからスプレーガンまでの距離が数十メートル離れていることから、原液の粘度が高いと送液ホース中での抵抗が大きくなることで吐出圧力の低下が大きくなり、フォームの施工が困難になる。

また、特許文献１に記載されるように特定の触媒を用いるなどして、低温環境下での反応性を改善する対策などが検討されているものの、吹き付けによる現場発泡において、一年を通して問題なく施工が遂行できるポリウレタンフォームの製造方法を確立するには、依然として改良の余地がある。

現在、多くの原液供給者は、季節に応じて反応性を調整した数種類の原液を用意し、一年を通して使い分けているが、気温は、季節だけでなく、地域によっても大きく異なることから、気温に関係なく、ポリウレタンフォーム原液の配合を立てることが望ましい。気温の変化に関係なく、配合が固定されたポリウレタンフォーム原液を用いて安定した施工ができれば、安定した断熱性能や躯体との接着性の付与が可能になる他、原液の在庫管理が容易になるなど、様々な面での改善に大きく寄与することになる。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、一年を通して、触媒量の変更等で反応性を調整しなくても、同一のポリウレタンフォーム原液を使用することが可能なポリウレタンフォームの製造方法を提供することにある。

スプレー法にて発泡を行う場合に一般に使用される発泡機では、スプレーガンの目詰まりを防止し、また、良好なスプレーパターンを保つ目的で、ポリウレタンフォーム原液の吹き付け時に、スプレーガンの先から原液と一緒に圧縮空気が放出されている。

本発明者は、上記目的を達成するために圧縮空気に着目して鋭意検討を行った結果、低温環境下でのスプレー法であっても、４０℃以上に加温した圧縮空気をポリウレタンフォーム原液と一緒に放出することによって、発泡機から躯体に到達するまでの原液の温度の低下の程度を抑え、所望の断熱性能や接着性を有するポリウレタンフォームを安定して製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、圧縮ガスを用いてポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含むポリウレタンフォーム原液を霧状に吹き付ける工程を含むポリウレタンフォームの製造方法であって、前記工程において圧縮ガスの温度を４０℃以上に加温することを特徴とする。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法の好適例においては、前記工程を行う周囲温度が１５℃以下である。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法の他の好適例においては、前記ポリウレタンフォーム原液の温度が３０〜６０℃である。

本発明によれば、一年を通して、触媒量の変更等で反応性を調整しなくても、同一のポリウレタンフォーム原液を使用することが可能なポリウレタンフォームの製造方法を提供することができる。

以下、本発明のポリウレタンフォームの製造方法を詳細に説明する。本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、圧縮ガスを用いてポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含むポリウレタンフォーム原液を霧状に吹き付ける工程を含む。本明細書において、この工程を吹き付け工程ともいう。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、吹き付け工程において、圧縮ガスの温度を４０℃以上に加温する。吹き付け工程は、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含むポリウレタンフォーム原液を発泡機で混合し、混合した原液を圧縮ガスと一緒に対象へ吹き付ける工程である。本発明によれば、この吹き付け工程において、圧縮ガスの温度を４０℃以上に加温することで、発泡機から吐出した原液が吹き付けの対象に到達するまでの間に原液の温度が低下する程度を抑えることができる。これによって、低温環境下で吹き付けを行う場合であっても、所望のポリウレタンフォームを安定して製造することができる。吹き付け工程に用いる圧縮ガスの温度は、５０℃以上であることが好ましい。圧縮ガスの温度の上限は、特には限定されないが、ホースの耐久性等の観点から、通常８０℃や７０℃が好ましい。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、低温環境下での吹き付けを行う場合に好適であることから、吹き付け工程を行う周囲温度は、１５℃以下、更には１０℃以下の低温環境下である場合に、本発明の効果がより顕著に発揮される。本明細書において、周囲温度とは、吹き付け工程を行う環境の温度であり、雰囲気温度等とも称される。通常、屋外の場合であれば外気の温度であり、屋内の場合であれば室温である。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、圧縮ガスの温度を制御することでポリウレタンフォーム原液の反応性の低下の程度を抑えることができることから、ポリウレタンフォーム原液の配合は特に制限されるものではなく、例えば「春・秋用配合」、「夏用配合」及び「春〜秋用配合」のポリウレタンフォーム原液を、低温環境下で吹き付けを行う場合であっても、問題なく使用することができる。このため、本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、吹き付け工程に用いるポリウレタンフォーム原液の温度が、スプレー法に使用されるポリウレタンフォーム原液の一般的な使用に適した温度範囲、例えば３０〜６０℃の温度範囲、より具体的には３５〜５５℃の温度範囲であっても問題なく実施を行うことができる。本明細書において、ここでいうポリウレタンフォーム原液の温度とは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合した混合液の温度を指すが、混合前のポリオール成分とポリイソシアネート成分の温度についても同様に当てはまる。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイソシアネート成分及びポリオール成分は、混合性の観点から、同程度の粘度を有することが好ましく、具体的には、ポリイソシアネート成分及びポリオール成分は、それぞれの２０℃での粘度が８０〜１５００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、８０〜６００ｍＰａ・ｓであることが更に好ましい。本明細書において、粘度の測定は、ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５に記載する粘度測定法ＪＩＳ Ｋ ７１１７−１に準拠するものであり、ブルックフィールド回転粘度計Ｂ型を使用する。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、混合させる際のポリイソシアネート成分（Ａ）とポリオール成分（Ｂ）の体積比（Ａ：Ｂ）は、送液の管理を容易にする観点から、１：１が好ましいが、ポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合に支障がない範囲であれば、特に制限されるものでははい。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、吹き付け工程において、ポリウレタンフォーム原液の吐出圧力は、通常、５〜８ＭＰａであり、また、ポリウレタンフォーム原液の吐出量は、通常、１０００〜７０００ｇ／分である。また、吹き付け工程において、圧縮ガスの圧力は、通常、０．６〜１．２ＭＰａである。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法において、圧縮ガスは、特に制限されるものではなく、通常、圧縮空気等が使用される。本発明のポリウレタンフォームの製造方法において、圧縮ガスは、発泡機からポリウレタンフォーム原液を霧状に吐出させることを目的として使用されるガスであり、ポリウレタンフォーム原液が発泡機（特にはスプレーガン）から吐出される際に原液と一緒に発泡機（特にはスプレーガン）から放出される。また、圧縮ガスを用いることで、スプレーガンの目詰まりを防止し、また、スプレーパターンを保つことも可能となる。圧縮ガスは、通常、給気ホース等の流路を介して圧縮機からスプレーガンに供給される。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法において、ポリウレタンフォーム原液は、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含むものである。ここで、ポリオール成分は、ポリオールを含み、通常、発泡剤、整泡剤、難燃剤、触媒などを含む。また、ポリイソシアネート成分は、ポリイソシアネートからなるが、発泡剤や難燃剤などの添加剤などを含んでもよい。
また、ポリウレタンフォーム原液の種類は、ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５「建築物断熱用吹付け硬質ウレタンフォーム」等の規格に規定されるように、発泡剤、用途及び断熱性等の特定の区分の組み合わせによって分類されることが知られているが、本発明のポリウレタンフォームの製造方法においては、いずれの種類のポリウレタンフォーム原液も使用することができる。
ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５では、次の発泡剤、用途及び断熱性の区分の組み合わせによって、吹付け硬質ポリウレタンフォーム原液の種類がＡ種１、Ａ種１Ｈ、Ａ種２、Ａ種２Ｈ、Ａ種３、Ｂ種などに分類されている。
ａ）発泡剤の区分
Ａ種：フロン類を含まないもの
Ｂ種：フロン類を含むもの
ｂ）用途による区分
１：非耐力性で壁，屋根裏などの用途に適したもの
２：耐力性で冷蔵倉庫などの用途に適したもの
３：低密度非耐力性で壁などの充填断熱工法の用途に用いるもの
ｃ）断熱性による区分
Ｈ：高い断熱性をもつもの
（空白）：一般の断熱性をもつもの

次に、ポリウレタンフォーム原液を構成し得る各成分について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

ポリウレタンフォーム原液に用いるポリイソシアネート成分は、複数のイソシアネート基を有する化合物（ポリイソシアネート）を含む。ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族、脂環式、芳香族又は芳香脂肪族のポリイソシアネートが挙げられ、また、これらポリイソシアネートの変性物も含まれる。ポリイソシアネートの変性物としては、例えば、ウレトジオン、イソシアヌレート、ウレタン、ウレア、アロファネート、ビウレット、カルボジイミド、イミノオキサジアジンジオン、オキサジアジントリオン、オキサゾリドン等の構造を有するポリイソシアネートが挙げられる。また、ポリイソシアネートとして、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート基含有プレポリマーを使用してもよい。

ポリイソシアネートのうち、芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジメチルジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等が挙げられる。脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、シクロへキシレンジイソシアネート、メチルシクロへキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、ジメチルジシクロへキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、メチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。

なお、ポリイソシアネートは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリウレタンフォーム原液において、ポリイソシアネートの含有量は、例えば、イソシアネートインデックスにより示すことができ、ポリウレタンフォーム原液の種類に応じて適宜選択される。例えば、Ａ種１Ｈの場合、イソシアネートインデックスは、一般的に１００〜５００となるように調整され、Ａ種３の場合のイソシアネートインデックスは、２０〜８０が一般的である。本明細書において、イソシアネートインデックスとは、ポリオール成分や発泡剤等のイソシアネート基と反応する活性水素の合計に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の比に１００を乗じた値である。

ポリウレタンフォーム原液に用いるポリオールは、複数の水酸基を有する化合物（ポリオール）であり、通常、重合体のポリオールを指し、具体例としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルエーテルポリオール、ポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリラクトンポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリマーポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。なお、ポリオールは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリウレタンフォーム原液において、ポリオールの含有量は、ポリイソシアネートの量や所望される性能に応じて適宜調整されるが、例えば１５〜５０質量％である。

ポリウレタンフォーム原液に使用し得る発泡剤は、一般に、物理的発泡剤と化学的発泡剤に分類される。物理的発泡剤の具体例としては、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）及びハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等のフロン類、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、ハイドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）、ヘプタン、ヘキサン、ペンタン等の炭化水素、二酸化炭素等が挙げられる。一方、化学的発泡剤としては、水や、ギ酸、酢酸等のカルボン酸等が挙げられる。なお、発泡剤は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、物理的発泡剤と化学的発泡剤を併用してもよい。ポリウレタンフォーム原液において、発泡剤の含有量は、例えば１〜２０質量％である。

ポリウレタンフォーム原液に使用し得る触媒としては、水とイソシアネートとの反応を促進する触媒（泡化触媒）、ポリオールとイソシアネートとの反応を促進する触媒（樹脂化触媒）、イソシアネートの三量化反応（即ち、イソシアヌレート環の形成）を促進する触媒（三量化触媒）等が挙げられる。

泡化触媒としては、例えば、ジモルホリン−２，２−ジエチルエーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、２−（２−ジメチルアミノエトキシ）エタノール等が挙げられる。
樹脂化触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、Ｎ−ジメチルアミノエチル−Ｎ’−メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、ビス（ジメチルアミノプロピル）アミン等のアミン触媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエタノール、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−Ｎ’−ヒドロキシエチルビスアミノエチルエーテル、Ｎ−（２−（ジメチルアミノ）エトキシ）エチル）−Ｎ−メチル−１，３−プロパンジオール、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ，Ｎ−ジイソプロパノールアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ’−メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノヘキサノール、５−ジメチルアミノ−３−メチル−１−ペンタノール等のアルカノールアミン触媒、オクチル酸第一スズ、ジラウリル酸ジブチル第二スズ、オクチル酸鉛、カルボン酸ビスマス、ジルコニウム錯体などの金属触媒等が挙げられる。
三量化触媒としては、例えば、２，４，６−トリス（ジアルキルアミノアルキル）ヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン、１，３，５−トリス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４−ビス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１−イソブチル−２−メチルイミダゾール等の芳香族化合物、酢酸カリウム、２−エチルヘキサン酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸アルカリ金属塩、カルボン酸の４級アンモニウム塩、又はその他オニウム塩等が挙げられる。

なお、触媒は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリウレタンフォーム原液において、触媒の含有量は、ポリウレタンフォーム原液の反応性に応じて適宜調整されるが、例えば０．５〜８質量％である。

ポリウレタンフォーム原液に使用し得る整泡剤としては、界面活性剤が好適に使用される。界面活性剤には、アニオン性、カチオン性、両性といったイオン性の界面活性剤や非イオン性界面活性剤があるが、非イオン性界面活性剤であることが好ましい。また、具体例としては、シリコーン系界面活性剤が好適に挙げられる。なお、整泡剤は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリウレタンフォーム原液において、整泡剤の含有量は、例えば０．１〜５質量％である。

ポリウレタンフォーム原液は、難燃剤を含んでいてもよい。難燃剤としては、リン系難燃剤が好適に使用される。具体例としては、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリエチルホスフェート（ＴＥＰ）、トリス（β−クロロエチル）ホスフェート（ＴＣＥＰ）、トリス（β−クロロプロピル）ホスフェート（ＴＣＰＰ）等が好適に挙げられる。また、ポリリン酸アンモニウムや赤燐などの固体（粉体）難燃剤なども、必要に応じて使用される。なお、難燃剤は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリウレタンフォーム原液において、難燃剤の含有量は、例えば３〜１５質量％である。

ポリウレタンフォーム原液には、その他の成分として、着色剤、充填材、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、可塑剤、防かび剤、抗菌剤、工業用カシューナッツ殻液、架橋剤、溶媒、減粘剤、減圧剤、分離防止剤等を必要に応じて適宜配合してもよい。

ポリウレタンフォーム原液は、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを混合してから対象に対して吹き付けられる。ここで、２液の混合は、通常、動的混合方式、静的混合方式及び衝突混合方式が代表的であるが、衝突混合方式であることが好ましい。ポリウレタンフォーム原液は、スプレーガンの混合室内にて衝突混合されることが好ましい。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法において、ポリウレタンフォーム原液は、液垂れを起こさないように反応性を制御することが望ましい。ポリウレタンフォーム原液の反応性を示す指標として、クリームタイム、ライズタイム等が知られている。ポリウレタンフォーム原液の種類に応じて適切なクリームタイム、ライズタイムは異なるため、一概に規定することは難しいものの、例えば、ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５に規定される種類の吹付け硬質ポリウレタンフォーム原液について言えば、クリームタイムが、０〜２秒の範囲内で、ライズタイムが４〜１２秒の範囲内となるように、原液を調製することが好ましい。

クリームタイムとは、ポリイソシアネート成分とポリオール成分を混合してから、ポリウレタンフォーム原液において発泡が開始するまでの時間であり、本明細書においては、ポリイソシアネート成分とポリオール成分を混合してから原液の液面が上昇し始めるまでの時間を意味する。

ライズタイムとは、ポリイソシアネート成分とポリオール成分を混合してから、ポリウレタンフォーム原液において発泡が終了するまでの時間であり、本明細書においては、ポリイソシアネート成分とポリオール成分を混合してから上昇するフォームの高さが最大となるまでの時間を意味する。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、スプレー法に使用される既知の発泡機（スプレー発泡機）を使用できるが、圧縮ガスの温度を４０℃以上に加温させることが必要であるため、本発明に用いるスプレー発泡機は、圧縮ガスの加熱手段を更に備える。本発明に用いるスプレー発泡機は、一般に、圧縮ガスを用いてポリウレタンフォーム原液を霧状に吹き付けるスプレーガンと、ポリイソシアネート成分を収容する第１容器と、ポリオール成分を収容する第２容器と、空気等のガスを圧縮する圧縮機と、第１容器とスプレーガンとを連結し、ポリイソシアネート成分を第１容器からスプレーガンへ供給する第１原液供給ラインと、第２容器とスプレーガンとを連結し、ポリオール成分を第２容器からスプレーガンへ供給する第２原液供給ラインと、圧縮機とスプレーガンとを連結し、圧縮ガスを圧縮機からスプレーガンへ供給する圧縮ガス供給ラインと、第１原液供給ライン及び第２原液供給ラインの途中に設けられた２液供給ポンプとを備えており、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分は、２液供給ポンプの駆動によって、第１容器及び第２容器から第１原液供給ライン及び第２原液供給ラインを通ってスプレーガンに供給される。ここで、本発明に用いるスプレー発泡機は、圧縮ガスを加熱する目的で、圧縮機、圧縮ガス供給ライン及びスプレーガンの少なくともいずれかにおいて圧縮ガスの加熱手段を設けることが好ましい。具体的には、圧縮ガス供給ラインの途中に加熱装置を設けたり、圧縮ガス供給ラインとして加熱ホースを使用したり、これらの加熱手段を併用したりすることが好適である。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、吹き付け工程において、発泡機の吐出口（スプレーガンのノズル先端）から、吹き付けの対象までの距離が、２０〜１００ｃｍであることが好ましい。上記特定した範囲の距離を離して行われるポリウレタンフォーム原液の吹き付けは、良好なスプレーパターンを形成する観点から好ましく、また、この距離であれば、発泡機から吐出した原液が吹き付けの対象に到達するまでの間における原液の温度の低下の程度を十分に抑えることができる。

本発明の製造方法によって得られるポリウレタンフォームにおいて、好ましい平均セル径は、ポリウレタンフォーム原液の種類に応じて異なるが、例えば、Ａ種１Ｈの場合、平均セル径は１００〜２５０μｍであることが好ましく、Ａ種３の場合の平均セル径は１５０〜３５０μｍであることが好ましい。本明細書において、平均セル径は、マイクロスコープによりフォームの表面を撮影し、求められる。具体的には、マイクロスコープにより撮影された写真に直線を引き、直線が横切るセルの数を数え、直線距離÷セルの数＝平均セル径の関係式から求められる。

本発明の製造方法によって得られるポリウレタンフォームにおいて、好ましいコア密度は、ポリウレタンフォーム原液の種類に応じて異なるが、例えば、Ａ種１Ｈの場合、コア密度は２５〜４０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、Ａ種２Ｈの場合のコア密度は３０〜５０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、Ａ種３の場合のコア密度は７〜２５ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。本明細書において、ポリウレタンフォームのコア密度は、以下のように測定される。Ａ種１Ｈの場合は、ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５に規定される試料の作成方法を参考に後述の実施例における「吹付け−４」の方法で吹付け、サンプリングし、２層吹きでのコア密度を測定した。また、Ａ種３の場合は、より熱伝導率への影響（差）を見るため、後述の実施例における「吹付け−３」の方法で吹付け、サンプリングし、１層吹きでのコア密度を測定した。

本発明の製造方法によって得られるポリウレタンフォームにおいて、熱伝導率は、ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５に規定されるように、Ａ種１とＡ種２は、０．０３４Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、Ａ種１ＨとＡ種２ＨとＢ種は、０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、Ａ種３は、０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。より低い熱伝導率で施工条件（周辺温度）等の影響を受けず安定していることが望ましい。本明細書において、ポリウレタンフォームの熱伝導率は、以下のように測定される。Ａ種１Ｈの場合は、ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５に規定される試料の作成方法を参考に後述の実施例における「吹付け−４」の方法で吹付け、サンプリングし、２層吹きでの熱伝導率を測定した。また、Ａ種３の場合は、より熱伝導率への影響（差）を見るため、後述の実施例における「吹付け−３」の方法で吹付け、サンプリングし、１層吹きでの熱伝導率を測定した。

本発明の製造方法によって得られるポリウレタンフォームにおいて、接着強さは、ＪＩＳ Ａ ９５２６：２０１５に規定されるように、Ａ種１とＡ種１Ｈは、８０ｋＰａ以上であることが好ましく、Ａ種２とＡ種２ＨとＢ種は、１００ｋＰａ以上であることが好ましい。本明細書において、ポリウレタンフォームの接着強さは、後述の実施例における「吹付け−５」に記載の方法に従い測定された。

本発明の製造方法によって得られるポリウレタンフォームは、船舶、車両、プラント類、断熱機器、建築、土木、家具、インテリア等の各種用途に使用できるが、本発明のポリウレタンフォームの製造方法によれば、低温環境下でのスプレー法であっても、所望のポリウレタンフォームを安定して製造できることから、住宅やオフィスビル、冷蔵倉庫等の建築物の断熱部材として好適に使用できる。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法において、ポリウレタンフォーム原液が吹き付けられる対象は、特に制限されるものではないが、上述のとおり、得られるポリウレタンフォームが住宅やオフィスビル等の建築物の断熱部材として好適に使用できることから、建築物の壁、床下、天井、屋根下等が対象として好適に挙げられる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

実験−１（前実験）
＜内容＞
スプレー発泡機から吐出した原液が躯体（壁）に到達したときの原液の温度を測定した。なお、原液には、ポリオール成分として住化コベストロウレタン（株）製ＳＣＵ ポリオール Ｙ４５８と、反応熱の影響を失くすため、ポリイソシアネート成分の代わりにポリオールと反応しないランクセス（株）製メサモールを使用し、測定を行った。スプレーパターンのＯＫ／ＮＧチェックのため、スプレーガンに原液を供給する際の原液の温度（原液初期温度）を５０℃又は５５℃に設定した。室温は、ヒータのＯＮ／ＯＦＦ効果の確認のため、０℃又は３０℃に設定した。

＜装置＞
スプレー発泡機・・・グラコ（株）製Ｒｅａｃｔｏｒ Ｅ−２０／Ｆｕｓｉｏｎ ｇｕｎ（Ｃｈａｍｂｅｒ：４２４２）／ホース長さ２０ｍ
エアヒータ・・・日本ヒータ（株）製 特注 ミニシェル型ヒータ（５００Ｗ）
圧縮機からスプレーガンに供給する圧縮空気を加温するため、Ｒｅａｃｔｏｒ Ｅ−２０の根元にエアヒータを取り付けた。また、スプレーガンの手前のエアホース内に設置された熱電対で温度を制御した。

＜測定方法＞
スプレーガン先から５０ｃｍ離れた壁に向けて原液を吹付けた。壁には、ポリエチレン（ＰＥ）シートを貼り、熱電対を取り付けており、原液を熱電対に向けて水平に吐出した。壁に到達したときの原液の温度が安定するまで吐出を続けた。安定した原液の温度を原液壁到達温度として記録し、その時のスプレーパターンの大きさ（直径）を観察した。結果を表１に示す。

＜結果＞
表１に示される条件−１から条件−３の結果から、室温が０℃である場合でも、エアヒータの電源を入れ、圧縮空気を６０℃に加温することで、原液壁到達温度の低下の程度を抑えるができ、例えば、条件−４及び条件−５の原液壁到達温度よりも高いことが確認できる。
また、条件−３及び条件−５の結果から、使用した原液では、原液初期温度を５５℃まで上げると、スプレーパターンは拡がりすぎ施工しにくくなること、また、スプレー発泡機から噴霧されるミストが細かくなるので、かえって原液壁到達温度が、原液初期温度が５０℃である場合より下がることが確認できる。

実験−２（本実験）
＜内容＞
実験−１（前実験）では、原液初期温度が５０℃である条件−１、条件−２及び条件−４において、良好なスプレーパターンの結果が示されたことから、条件−１、条件−２及び条件−４を採用して、Ａ種１Ｈ及びＡ種３のポリウレタンフォーム原液の吹き付け評価を行った。

＜ポリウレタンフォーム原液＞
（種類：Ａ種３）
ポリイソシアネート成分：住化コベストロウレタン（株）製スミジュール ４４Ｖ２０ Ｌ
ポリオール成分：住化コベストロウレタン（株）製ＳＣＵ ポリオール Ｙ４５８
ポリイソシアネート成分の２０℃での粘度は２８０ｍＰａ・ｓであり、ポリオール成分の２０℃での粘度は４３０ｍＰａ・ｓであった。
（種類：Ａ種１Ｈ）
ポリイソシアネート成分：住化コベストロウレタン（株）製スミジュール ４４Ｖ２０ Ｌ
ポリオール成分：住化コベストロウレタン（株）製ＣＳ−７０３ＰＥＴ１９−ＪＰＣＳＰ０３１
ポリイソシアネート成分の２０℃での粘度は２８０ｍＰａ・ｓであり、ポリオール成分の２０℃での粘度は２５０ｍＰａ・ｓであった。

＜装置＞
実験−１（前実験）と同じ装置を用いた。

＜物性測定項目及び方法＞
吹付け−１ 液垂れ落ち測定
壁にクラフト紙付き合板を設置し、約５０ｃｍの距離から横に１秒吹き付けて（ガン固定）、合板に到達した原液の液垂れの有無を観察した。結果を表２に示す。
吹付け−２ 反応性測定
床に２Ｌポリカップを置き、その中に４０ｃｍの高さから真下に０．５〜１秒吹き付けて（ガン固定）、クリームタイムとライズタイムを測定した。結果を表２に示す。
吹付け−３ Ａ種３のフォームコア密度、熱伝導率、セル径測定
壁にＰＥフィルム付き合板（９００ｈ×４５０ｗｍｍ）を設置し、約５０ｃｍの距離から横にトラバースしながら、６５〜７０ｍｍの厚みに（層ができないように）連続して吹き付けを行った。吹付けの翌日、フォーム中央より、２００×２００×２５ｍｍのサンプルを切り出し、コア密度と熱伝導率［英弘精機（株）製オートΛ ＨＣ−０７４（２００）高温３５．５℃／低温１０．５℃]を測定した。マクロスコープでサンプルの表面を撮影し、画像から平均セル径を求めた。結果を表２に示す。
吹付け−４ Ａ種１Ｈのフォームコア密度、熱伝導率、セル径測定
壁にＰＥフィルム付き合板（９００ｈ×４５０ｗｍｍ）を設置し、約５０ｃｍの距離から横にトラバースしながら、約１ｍｍの厚みになるように下吹きを行った。硬化（３０秒）後、１層目として約３０ｍｍの厚みに連続して吹き付けを行い、さらに３０秒後、２層目として約３０ｍｍの厚みに連続して吹き付けを行った。吹付けの翌日、フォーム中央より、１層目と２層目の境界部（層間）が入るように２００×２００×２５ｍｍのサンプルを切り出し、吹付け−３と同様に、コア密度、熱伝導率及びセル径の測定を行った。結果を表２に示す。
吹付け−５ 接着強度測定
床にスレート板（３００×３００ｍｍ）を設置し、約５０ｃｍの距離からトラバースしながら、下吹き＋３０ｍｍ×２層に吹付けを行った。硬化後、フォーム表面を平らになるよう削り落とし、接着治具（１０×１０ｃｍ）を接着剤で貼りつけ、吹付けから１時間後に建研式接着力試験器にて吹付けたフォームとスレート板との接着強度を測定した。結果を表２に示す。

※１ ２液配合体積比［Ａ：Ｂ］は、ポリイソシアネート成分（Ａ）とポリオール成分（Ｂ）の体積比［Ａ：Ｂ］を指す。

＜結果＞
（種類：Ａ種３）
実験−１の条件−４の条件にて吹き付けを行う場合に、クリームタイム（反応性）が１．２±０．１秒程度になるように触媒量を調整し、ポリウレタンフォーム原液を調製した。参考例１では、壁に吹き付けた際に原液の液垂れはなく、所望のポリウレタンフォームを作製することができた。しかし、比較例１では、実験−１の条件−２の条件下において吹き付けが行われており、クリームタイムは１．６秒に落ちたため、液垂れが発生した。これにより、比較例１では、熱伝導率が悪化したことが分かる。一方、実施例１では、実験−１の条件−１の条件下において吹き付けが行われており、室温は０℃であったが、圧縮空気を温めたことによって、クリームタイムを１．３秒に保つことができ、液垂れは生じなかった。実施例１では、参考例１と同様に所望のポリウレタンフォームを作製することができた。
（種類：Ａ種１Ｈ）
実験−１の条件−４の条件にて吹き付けを行う場合に、クリームタイム（反応性）が０．９±０．１秒程度になるよう触媒量等を調整し、ポリウレタンフォーム原液を調製した。参考例２では、壁に吹き付けた際に原液の液垂れはなく、所望のポリウレタンフォームを作製することができた。しかし、比較例２では、実験−１の条件−２の条件下において吹き付けが行われており、クリームタイムは１．２秒に落ちたため、液垂れが発生した。また、比較例２では、熱伝導率に差は見られなかったものの、接着強度が顕著に低下したことが分かる。一方、実施例２では、実験−１の条件−１の条件下において吹き付けが行われており、室温は０℃であったが、圧縮空気を温めたことによって、クリームタイムが１．０秒となり、参考例２と同程度に保つことができ、液垂れは生じなかった。また、実施例２では、比較例２と比べて、高い接着強度を示した。なお、実施例−２の接着強度が参考例−２より低い理由として、室温の違いにより、実施例−２の躯体温度が参考例−２の躯体温度より低かったことが考えらえる。接着性は、ウレタンフォームと躯体との接着性であることから、躯体自体の温度の影響も受ける。

Claims (3)

1. 圧縮ガスを用いてポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含むポリウレタンフォーム原液を霧状に吹き付ける工程を含むポリウレタンフォームの製造方法であって、前記工程において圧縮ガスの温度を４０℃以上に加温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。
2. 前記工程を行う周囲温度が１５℃以下であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォームの製造方法。
3. 前記ポリウレタンフォーム原液の温度が３０〜６０℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリウレタンフォームの製造方法。