JP3860263B2 - 発泡断熱材と発泡断熱材の製造方法、及び、断熱箱体 - Google Patents
発泡断熱材と発泡断熱材の製造方法、及び、断熱箱体 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫等に用いる発泡断熱材と、発泡断熱材の製造方法、及び、発泡断熱材を充填してなる断熱箱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーの観点より発泡断熱材の熱伝導率を低減し、断熱性を向上させるというニーズがあると同時に、クロロフルオロカーボン（以下ＣＦＣと称する）、更にはハイドロクロロフルオロカーボン（以下ＨＣＦＣと称する）によるオゾン層破壊、及び、地球温暖化等の環境問題が注目されており、これらを解決することが極めて重要なテーマとなっている。
【０００３】
このため、代表的な発泡断熱材である硬質ウレタンフォームの製造にあたっては、ＣＦＣ、及び、ＨＣＦＣの使用量削減を目的として、オゾン層破壊に対する影響が全く無く、ハイドロフルオロカーボン（以下ＨＦＣ）、更に地球温暖化に対しても影響の少ないハイドロカーボン（以下ＨＣと称する）による発泡について、種々取り組みが検討されている。
【０００４】
基本的に、硬質ウレタンフォームの断熱性能を向上するには、フェーム気泡内ガス成分の気体熱伝導率を低減することが重要であり、独立気泡内部のガス成分の中から気体熱伝導率の大きい炭酸ガスを取り除き、揮発性発泡剤で満たすことが効果的手段とされてきた。
【０００５】
一方においては、揮発性発泡剤の使用量低減、発泡剤と原料成分との相溶性の問題、及び、フォーム諸物性の改善等を目的に、水などの反応性発泡剤と有機ポリイソシアネートとの反応により発生する炭酸ガスを発泡剤成分として用いることが必要不可欠である。
【０００６】
しかし、このような構成においては、気体熱伝導率の大きい炭酸ガスが発泡断熱材の気泡内に残存するため、発泡断熱材の断熱性能は悪いものとなる。こうした課題解決のアプローチとして例えば、特開平６−３２２１６６号公報で示されているように炭酸ガス吸着剤で炭酸ガス成分を除去する方法が提案されている。すなわち、炭酸ガス吸着性能に優れたアルカリ金属の水酸化物等から成る吸着剤を原料中にあらかじめ添加混合し、生成した炭酸ガスを吸着剤にて吸着除去し、気泡内を発泡剤ガスで満たすことにより断熱性能を向上させることが特徴となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−３２２１６６号公報において用いられている構成では、アルカリ金属の水酸化物等から成る吸着剤は、炭酸ガスを吸着する反応過程において次式に示すように水を副反応物として生成する。
【０００８】
【化１】
【０００９】
すなわち、発泡断熱材の独立気泡内部の炭酸ガスは、アルカリ金属の水酸化物等から成る吸着剤によって吸着除去され、実質的に独立気泡内部は、熱伝導率の低い揮発性発泡剤の比率を増加させることが可能となるが、同時に副反応物として生成した水が、一定の蒸気圧に達するまで独立気泡内部に拡散する。これによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、気体成分として存在する水の気体熱伝導率が極めて大きいため、十分な気体熱伝導率の低減効果が発揮できない場合が考えられる。
【００１０】
従って、アルカリ金属の水酸化物などの炭酸ガス吸着剤によって発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを吸着除去すると共に、副反応として発生する水による熱伝導率への影響のない優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体を得ることが課題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑み、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを速やかに吸着除去すると共に、副反応として発生した水を反応固定化することにより優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、その製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
また、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを速やかに吸着除去すると共に、副反応として発生した水を反応固定化する発泡断熱材を充填することによって、優れた断熱性能を有する断熱箱体を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の発泡断熱材は、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物から構成され、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤とを内包したことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材が得られる。
【００１７】
本発明の発泡断熱材の製造方法は、ポリオール、整泡剤、触媒、反応性発泡剤、揮発性発泡剤、及び、ポリイソシアネートに、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物の少なくとも一種の水酸化物と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を混合して発泡させ、独立気泡内部に水とポリイソシアネートとの反応により発生した炭酸ガス、及び、揮発性発泡剤を含む発泡ポリウレタン樹脂組成物を形成するステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着して炭酸塩を形成し、前記独立気泡内を実質的に揮発性発泡剤で満たすステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着する時に発生する水分が、有機または無機化合物の少なくとも一種からなる吸水性物質を樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤に吸水されるステップとを有するものである。
【００２１】
本発明によれば発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを吸着除去し、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材の製造方法が提供できる。
【００２２】
本発明の断熱箱体は、第一の壁部材と、第二の壁部材と、前記第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物が充填され、樹脂組成中に、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を内包することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明によれば発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、優れた断熱性能を有する発泡断熱材を具備した高性能の断熱箱体を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発泡断熱材は、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物から構成され、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤とを内包したことを特徴とするものであり、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材が得られる。
【００２８】
上記構成によって、原料として添加する水酸化ナトリウムは、樹脂皮膜にて被覆されているため、発泡断熱材の生成過程において、反応性発泡剤を吸着することなく、ウレタン反応へ影響を与えることはない。また、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物は、反応性発泡剤に対して活性が低く、反応性発泡剤とポリイソシアネートとの反応による炭酸ガスの発生を阻害することはない。また、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物と炭酸ガスの反応は、炭酸ガスの発生反応に比べて緩やかに進行するため、発生した炭酸ガスは、発泡断熱材の気泡形成へ寄与することが可能となる。
【００２９】
一方、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物は、発泡断熱材が形成された後の気泡内部に残存する炭酸ガスと反応し、炭酸塩を形成する。これによって、独立気泡内部に残存するガス成分を実質的に揮発性発泡剤で満たすことが可能となる。
【００３０】
更に、水分吸着材は、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物と炭酸ガスの反応により、副反応物として発生する水を吸着する。これによって、気泡内部に残存するガス成分中の揮発性発泡剤比率を更に増加させ、発泡断熱材の独立気泡内部の気体熱伝導率の改善を可能とするものである。
【００３８】
また、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス、及び、炭酸ガスと水酸化物との反応の副生成物として発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去するため、樹脂中へ吸水性物質として新たに他の固体成分を添加する必要がなく、固体物質の添加量の低減が可能となり、さらなる熱伝導率の低減効果が得られる。
【００３９】
本発明の請求項２に記載の発泡断熱材の製造方法は、ポリオール、整泡剤、触媒、反応性発泡剤、揮発性発泡剤、及び、ポリイソシアネートに、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物の少なくとも一種の水酸化物と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を混合して発泡させ、独立気泡内部に水とポリイソシアネートとの反応により発生した炭酸ガス、及び、揮発性発泡剤を含む発泡ポリウレタン樹脂組成物を形成するステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着して炭酸塩を形成し、前記独立気泡内を実質的に揮発性発泡剤で満たすステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着する時に発生する水分が、有機または無機化合物の少なくとも一種からなる吸水性物質を樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤に吸水されるステップとを有するものであり、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱剤が得られる。
【００４５】
上記構成によって、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス、及び、炭酸ガスと水酸化物との反応の副生成物として発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去するため、樹脂中へ吸水性物質として新たに他の固体成分を添加する必要がなく、固体物質の添加量の低減が可能となり、さらなる熱伝導率の低減効果が得られる。
【００４６】
本発明の請求項３に記載の断熱箱体は、第一の壁部材と、第二の壁部材と、前記第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物が充填され、樹脂組成中に、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を内包することを特徴とするものであり、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材が得られる。
【００５０】
以下、実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例における断熱箱体を一部切り欠いた斜視図であり、図において、１は断熱箱体を示し、ＡＢＳ樹脂組成物の真空成形体である第一の壁部材２と、鋼板を成形加工した第二の壁部材３とによって形成される空間部に、ポリウレタン樹脂組成物からなる発泡断熱材４が充填埋設されている。
【００５１】
（実施の形態１）
実施の形態１における発泡断熱材４を図２を用いて説明すると、独立気泡５と、気泡壁６で構成され、独立気泡５の内部に揮発性発泡剤が充填されている。また、独立気泡５内部には、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物と炭酸ガスが反応して生成したアルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩７と、水分を含有した吸水性物質８を樹脂皮膜９にて被覆した水分吸着剤１０がそれぞれ分散されているものである。
【００５２】
（実施の形態２）
実施の形態２における発泡断熱材４を図３を用いて説明すると、独立気泡５と、気泡壁６で構成され、独立気泡５の内部に揮発性発泡剤が充填されている。また、独立気泡５内部には、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物と炭酸ガスが反応して生成したアルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩７を樹脂皮膜９にて被覆したものと、水分を含有した吸水性物質８を樹脂皮膜９にて被覆した水分吸着剤１０がそれぞれ分散されているものである。
【００５３】
（実施の形態３）
実施の形態３における発泡断熱材４を図４を用いて説明すると、独立気泡５と、気泡壁６で構成され、独立気泡５の内部に揮発性発泡剤が充填されている。また、独立気泡５内部には、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物と炭酸ガスが反応して生成したアルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩７が、水分を含有した吸水性物質８を樹脂皮膜９にて被覆した水分吸着剤１０内部に含まれたものが分散されているものである。
【００５４】
本発明のアルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム等、炭酸ガスを吸着し炭酸塩を生成するアルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物が利用できる。また、水酸化ナトリウムなど潮解性を有するアルカリ金属又はアルカリ土金属の水酸化物は、あらかじめ、樹脂皮膜にて被覆することが好ましい。
【００５５】
本発明の吸水性物質としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、塩化カルシウム等のように水分を吸着除去し得る化合物であれば、同様の効果が得られる。
【００５６】
本発明のアルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、石灰ソーダ等、炭酸ガスを吸着し炭酸塩を生成し、さらに、水分吸着能力のあるものが利用できる。
【００５７】
本発明の樹脂皮膜材料としては、エチルセルロース、アクリルを主成分とした皮膜、酢酸ビニルを主成分とした皮膜、ウレタンを主成分とした皮膜、シリコーンを主成分とした皮膜等、炭酸ガス、及び、水蒸気を透過するものであれば効果を得ることができる。
【００５８】
本発明の反応性発泡剤としては、水、低級カルボン酸などイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生する化合物であることが望ましい。
【００５９】
本発明の揮発性発泡剤は、樹脂組成物の主要発泡剤として作用させるものであり、ポリオール組成物との相溶性が良好な化合物で、かつ気体熱伝導率が小さい化合物が望ましい。具体例としては、シクロペンタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタンなど炭化水素系化合物が地球環境保護の観点から適しており、それらの中でも、気体熱伝導率の低いシクロペンタンを適用する事がより望ましい。また、同様にハイドロフルオロカーボン系の発泡剤であるＨＦＣ−３５６ｍｍｆ、ＨＦＣ−２４５ｆａなどが適用できる。
【００６０】
また、揮発性発泡剤を２種類以上混合して適用しても何ら問題ない。
【００６１】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００６２】
（実施例１）
ポリオールは芳香族アミン系ポリエーテルポリオールとエチレンジアミン系ポリエーテルポリオールの混合物でトータル水酸基価４６０ｍｇKOH／ｇ整泡剤は信越化学（株）社製Ｆ−３３５、触媒は花王（株）製カオライザーＮｏ．１、反応性発泡剤は純水、揮発性発泡剤はシクロペンタンを使用した。炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬を、水分吸着剤には、平均粒子径２００μｍの富士シリシア化学製シリカゲルＡ型をフロイント産業製遠心流動型コーチング造粒装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものをそれぞれ使用した。以上の各原料を所定の配合部数で混合し、プレミックス成分として構成した。
【００６３】
一方、イソシアネート成分は、アミン当量１３５のポリメリックＭＤＩから成る有機ポリイソシアネートである。
【００６４】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００６５】
（実施例２）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬をフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを、水分吸着剤には、平均粒子径２００μｍの富士シリシア化学製シリカゲルＡ型を同装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものをそれぞれ使用した。
【００６６】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例1と同様のものを使用した。
【００６７】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００６８】
（実施例３）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬を、水分吸着物資には、平均粒子径２００μｍの富士シリシア化学製シリカゲルＡ型をそれぞれ用い、両者を共にフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを使用した。
【００６９】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７０】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００７１】
（実施例４）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬をフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてエチルセルロースを主成分とす樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを、水分吸着剤には、平均粒子径５０μｍの関東電化工業製水酸化ナトリウムを同装置にてアクリル樹脂を主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものをそれぞれ使用した。
【００７２】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７３】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００７４】
（実施例５）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬を、水分吸着物質には、平均粒子径５０μｍの関東電化工業製水酸化ナトリウムをそれぞれ用い、両者を共にフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてアクリル樹脂を主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを使用した。
【００７５】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７６】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュア４５℃にて５分とした。
【００７７】
（実施例６）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物を兼ねた水分吸着物質として、平均粒径５０μｍの関東電化工業製水酸化ナトリウムを用い、フロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてアクリル樹脂を主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを使用した。
【００７８】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７９】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００８０】
以上の実施例１から実施例６の断熱箱体を解体し、フォームサンプルの初期密度と、気泡内ガス組成と、発泡１日後、及び、７日後のフォーム熱伝導率を測定した。また、同一処方で作製した３０×４０×５ｃｍサイズのパネルフォームでフォーム膨れ量を測定した。
【００８１】
なお、熱伝導率は、断熱箱体から２０×２０×２．５ｃｍサイズのフォームを切り出し、英弘精機（株）社製ＡＵＴＯ−Λにて測定した。また、気泡内ガス組成は、（株）島津製作所社製ガスクロマトグラフィーにて測定した。
【００８２】
（表１）に実施例１から実施例６について配合部数と評価結果について示す。また、同時に炭酸ガス吸着剤として水酸化リチウムのみを用いた場合（比較例１）についても示す。
【００８３】
【表１】
【００８４】
このように本発明における実施例１の発泡断熱材は、炭酸ガスと反応する水酸化物として水酸化リチウムを、また、炭酸ガスとの反応により副生成物として発生する水を吸着する水分吸着物としてシリカゲルを用いることで、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００８５】
また、シリカゲルは、樹脂被膜にて被覆されているため、発泡断熱材の生成過程において、純水を吸着することなく、ウレタン反応へ影響を与えることはなかった。
【００８６】
また、水酸化リチウムは反応性発泡剤とポリイソシアネートとの反応による炭酸ガスの発生を阻害することはない。また、水酸化リチウムと炭酸ガスの反応は、炭酸ガスの発生反応に比べて緩やかに進行するため、発生した炭酸ガスは、発泡断熱材の気泡形成へ寄与することが可能となる。
【００８７】
一方、水酸化リチウムは、発泡断熱材が形成された後の気泡内部に残存する炭酸ガスと反応し、炭酸塩を形成する。これによって、気泡内部に残存するガス成分を実質的に揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たし、発泡断熱材の独立気泡内部の気体熱伝導率が改善できたものと考える。
【００８８】
更に、シリカゲルは、水酸化リチウムと炭酸ガスの反応により、副反応物として発生する水を吸着する。これによって、気泡内部に残存するガス成分中の揮発性発泡剤比率を更に増加させ、発泡断熱材の独立気泡内部の気体熱伝導率の改善を可能とするものであると考えられる。
【００８９】
また、本発明における実施例２の発泡断熱材は、炭酸ガスと反応する水酸化物としてあらかじめ樹脂皮膜で被覆された水酸化リチウムを、また、炭酸ガスと水酸化物との反応により副生成物として発生する水を吸着する水分吸着物質として樹脂皮膜で被覆されたシリカゲルを用いることによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９０】
更に、実施例２では、フォームの膨れ量が抑制された。これは、水酸化リチウムを樹脂皮膜で被覆することにより水酸化リチウムと炭酸ガスの反応を遅延させ、フォームの硬化後に炭酸ガス吸着反応が緩やかに進行し、樹脂硬化段階での水分の発生が抑制できたためであると考えられる。
【００９１】
また、本発明における実施例３の発泡断熱材は、シリカゲルを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤の皮膜内部に水酸化リチウムを含む構成であり、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９２】
また、実施例３では、熱伝導率の低減効果が初期に現れることが判った。これは、水酸化リチウムとシリカゲルが樹脂皮膜内にともに含まれるため、シリカゲルが、炭酸ガスの吸着反応の反応場近傍に存在し、副反応により発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去することができるためであると考えられる。
【００９３】
また、本発明における実施例４の発泡断熱材は、炭酸ガスと反応する水酸化物としてあらかじめ樹脂皮膜で被覆された水酸化リチウムを、また、炭酸ガスと水酸化物との反応により副生成物として発生する水を吸着する水分吸着物質として樹脂皮膜で被覆された水酸化ナトリウムを用いることによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９４】
更に、実施例４では、熱伝導率の低減効果が向上した。これは、水分吸着剤として用いている水酸化ナトリウムが、炭酸ガスを吸着除去することが可能であるため、水酸化リチウムの添加量を低減することができ、また、水酸化ナトリウムの吸湿性能が高いため少量の添加量で完全に水分を吸着除去できるため、固体成分の添加量を低減することができたためであると考えられる。
【００９５】
また、本発明における実施例５の発泡断熱材は、水酸化ナトリウムを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤の皮膜内部には水酸化リチウムを含む構成であり、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９６】
また、実施例５では、熱伝導率の低減効果が初期に現れることが判った。これは、水酸化リチウムと水酸化ナトリウムが樹脂皮膜内にともに含まれるため、水酸化ナトリウムが、炭酸ガスの吸着反応の反応場近傍に存在し、副反応により発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去することができるためであると考えられる。
【００９７】
また、本発明における実施例６の発泡断熱材は、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス吸着剤、及び、水分吸着剤として作用することによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９８】
更に、実施例６では、熱伝導率の低減が初期に現れ、またその効果も大きいことがわかる。これは、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス吸着剤と水分吸着剤の両者の作用を行うため、炭酸ガスの吸着反応後の水分の吸着除去が迅速に進行するため、また、その結果、水酸化ナトリウムの添加量の低減が可能となったために、固体成分添加による熱伝導率の悪化が抑えられたためであると考える。
【００９９】
尚、比較例１では、炭酸ガスが除去されているにも関わらず、熱伝導率の向上が少なかった。これは、副反応により発生した熱伝導率の高い水が気泡内部に存在しているためであると考えられる。
【０１００】
この結果、地球環境を守る上で必要不可欠なオゾン破壊係数０、地球温暖化に与える影響も殆ど無いハイドロカーボンの一つであるシクロペンタンをウレタンフォーム用発泡剤として、高断熱性能を有する高品質な発泡断熱材と発泡断熱材の製造方法、及び、前記発泡断熱材を発泡充填した高品質な断熱箱体が提供できるのである。
【０１０１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガスの吸着反応により発生する水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材とその製造方法、及び、断熱箱体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例における断熱箱体の一部切り欠いた斜視図
【図２】本発明の実施形態１による発泡断熱材の模式図
【図３】本発明の実施形態２による発泡断熱材の模式図
【図４】本発明の実施形態３による発泡断熱材の模式図
【符号の説明】
１ 断熱箱体
２ 第一の壁部材
３ 第二の壁部材
４ 発泡断熱材
５ 気泡
６ 気泡壁
７ アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩
８ 吸水性物質
９ 樹脂皮膜
１０ 水分吸着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫等に用いる発泡断熱材と、発泡断熱材の製造方法、及び、発泡断熱材を充填してなる断熱箱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーの観点より発泡断熱材の熱伝導率を低減し、断熱性を向上させるというニーズがあると同時に、クロロフルオロカーボン（以下ＣＦＣと称する）、更にはハイドロクロロフルオロカーボン（以下ＨＣＦＣと称する）によるオゾン層破壊、及び、地球温暖化等の環境問題が注目されており、これらを解決することが極めて重要なテーマとなっている。
【０００３】
このため、代表的な発泡断熱材である硬質ウレタンフォームの製造にあたっては、ＣＦＣ、及び、ＨＣＦＣの使用量削減を目的として、オゾン層破壊に対する影響が全く無く、ハイドロフルオロカーボン（以下ＨＦＣ）、更に地球温暖化に対しても影響の少ないハイドロカーボン（以下ＨＣと称する）による発泡について、種々取り組みが検討されている。
【０００４】
基本的に、硬質ウレタンフォームの断熱性能を向上するには、フェーム気泡内ガス成分の気体熱伝導率を低減することが重要であり、独立気泡内部のガス成分の中から気体熱伝導率の大きい炭酸ガスを取り除き、揮発性発泡剤で満たすことが効果的手段とされてきた。
【０００５】
一方においては、揮発性発泡剤の使用量低減、発泡剤と原料成分との相溶性の問題、及び、フォーム諸物性の改善等を目的に、水などの反応性発泡剤と有機ポリイソシアネートとの反応により発生する炭酸ガスを発泡剤成分として用いることが必要不可欠である。
【０００６】
しかし、このような構成においては、気体熱伝導率の大きい炭酸ガスが発泡断熱材の気泡内に残存するため、発泡断熱材の断熱性能は悪いものとなる。こうした課題解決のアプローチとして例えば、特開平６−３２２１６６号公報で示されているように炭酸ガス吸着剤で炭酸ガス成分を除去する方法が提案されている。すなわち、炭酸ガス吸着性能に優れたアルカリ金属の水酸化物等から成る吸着剤を原料中にあらかじめ添加混合し、生成した炭酸ガスを吸着剤にて吸着除去し、気泡内を発泡剤ガスで満たすことにより断熱性能を向上させることが特徴となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−３２２１６６号公報において用いられている構成では、アルカリ金属の水酸化物等から成る吸着剤は、炭酸ガスを吸着する反応過程において次式に示すように水を副反応物として生成する。
【０００８】
【化１】
すなわち、発泡断熱材の独立気泡内部の炭酸ガスは、アルカリ金属の水酸化物等から成る吸着剤によって吸着除去され、実質的に独立気泡内部は、熱伝導率の低い揮発性発泡剤の比率を増加させることが可能となるが、同時に副反応物として生成した水が、一定の蒸気圧に達するまで独立気泡内部に拡散する。これによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、気体成分として存在する水の気体熱伝導率が極めて大きいため、十分な気体熱伝導率の低減効果が発揮できない場合が考えられる。
【００１０】
従って、アルカリ金属の水酸化物などの炭酸ガス吸着剤によって発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを吸着除去すると共に、副反応として発生する水による熱伝導率への影響のない優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体を得ることが課題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑み、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを速やかに吸着除去すると共に、副反応として発生した水を反応固定化することにより優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、その製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
また、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを速やかに吸着除去すると共に、副反応として発生した水を反応固定化する発泡断熱材を充填することによって、優れた断熱性能を有する断熱箱体を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の発泡断熱材は、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物から構成され、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤とを内包したことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材が得られる。
【００１７】
本発明の発泡断熱材の製造方法は、ポリオール、整泡剤、触媒、反応性発泡剤、揮発性発泡剤、及び、ポリイソシアネートに、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物の少なくとも一種の水酸化物と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を混合して発泡させ、独立気泡内部に水とポリイソシアネートとの反応により発生した炭酸ガス、及び、揮発性発泡剤を含む発泡ポリウレタン樹脂組成物を形成するステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着して炭酸塩を形成し、前記独立気泡内を実質的に揮発性発泡剤で満たすステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着する時に発生する水分が、有機または無機化合物の少なくとも一種からなる吸水性物質を樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤に吸水されるステップとを有するものである。
【００２１】
本発明によれば発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスを吸着除去し、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材の製造方法が提供できる。
【００２２】
本発明の断熱箱体は、第一の壁部材と、第二の壁部材と、前記第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物が充填され、樹脂組成中に、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を内包することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明によれば発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、優れた断熱性能を有する発泡断熱材を具備した高性能の断熱箱体を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発泡断熱材は、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物から構成され、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤とを内包したことを特徴とするものであり、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材が得られる。
【００２８】
上記構成によって、原料として添加する水酸化ナトリウムは、樹脂皮膜にて被覆されているため、発泡断熱材の生成過程において、反応性発泡剤を吸着することなく、ウレタン反応へ影響を与えることはない。また、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物は、反応性発泡剤に対して活性が低く、反応性発泡剤とポリイソシアネートとの反応による炭酸ガスの発生を阻害することはない。また、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物と炭酸ガスの反応は、炭酸ガスの発生反応に比べて緩やかに進行するため、発生した炭酸ガスは、発泡断熱材の気泡形成へ寄与することが可能となる。
【００２９】
一方、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物は、発泡断熱材が形成された後の気泡内部に残存する炭酸ガスと反応し、炭酸塩を形成する。これによって、独立気泡内部に残存するガス成分を実質的に揮発性発泡剤で満たすことが可能となる。
【００３０】
更に、水分吸着材は、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土金属水酸化物と炭酸ガスの反応により、副反応物として発生する水を吸着する。これによって、気泡内部に残存するガス成分中の揮発性発泡剤比率を更に増加させ、発泡断熱材の独立気泡内部の気体熱伝導率の改善を可能とするものである。
【００３８】
また、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス、及び、炭酸ガスと水酸化物との反応の副生成物として発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去するため、樹脂中へ吸水性物質として新たに他の固体成分を添加する必要がなく、固体物質の添加量の低減が可能となり、さらなる熱伝導率の低減効果が得られる。
【００３９】
本発明の請求項２に記載の発泡断熱材の製造方法は、ポリオール、整泡剤、触媒、反応性発泡剤、揮発性発泡剤、及び、ポリイソシアネートに、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物の少なくとも一種の水酸化物と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を混合して発泡させ、独立気泡内部に水とポリイソシアネートとの反応により発生した炭酸ガス、及び、揮発性発泡剤を含む発泡ポリウレタン樹脂組成物を形成するステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着して炭酸塩を形成し、前記独立気泡内を実質的に揮発性発泡剤で満たすステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着する時に発生する水分が、有機または無機化合物の少なくとも一種からなる吸水性物質を樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤に吸水されるステップとを有するものであり、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱剤が得られる。
【００４５】
上記構成によって、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス、及び、炭酸ガスと水酸化物との反応の副生成物として発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去するため、樹脂中へ吸水性物質として新たに他の固体成分を添加する必要がなく、固体物質の添加量の低減が可能となり、さらなる熱伝導率の低減効果が得られる。
【００４６】
本発明の請求項３に記載の断熱箱体は、第一の壁部材と、第二の壁部材と、前記第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物が充填され、樹脂組成中に、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を内包することを特徴とするものであり、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガス吸着反応時に発生した水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材が得られる。
【００５０】
以下、実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例における断熱箱体を一部切り欠いた斜視図であり、図において、１は断熱箱体を示し、ＡＢＳ樹脂組成物の真空成形体である第一の壁部材２と、鋼板を成形加工した第二の壁部材３とによって形成される空間部に、ポリウレタン樹脂組成物からなる発泡断熱材４が充填埋設されている。
【００５１】
（実施の形態１）
実施の形態１における発泡断熱材４を図２を用いて説明すると、独立気泡５と、気泡壁６で構成され、独立気泡５の内部に揮発性発泡剤が充填されている。また、独立気泡５内部には、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物と炭酸ガスが反応して生成したアルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩７と、水分を含有した吸水性物質８を樹脂皮膜９にて被覆した水分吸着剤１０がそれぞれ分散されているものである。
【００５２】
（実施の形態２）
実施の形態２における発泡断熱材４を図３を用いて説明すると、独立気泡５と、気泡壁６で構成され、独立気泡５の内部に揮発性発泡剤が充填されている。また、独立気泡５内部には、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物と炭酸ガスが反応して生成したアルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩７を樹脂皮膜９にて被覆したものと、水分を含有した吸水性物質８を樹脂皮膜９にて被覆した水分吸着剤１０がそれぞれ分散されているものである。
【００５３】
（実施の形態３）
実施の形態３における発泡断熱材４を図４を用いて説明すると、独立気泡５と、気泡壁６で構成され、独立気泡５の内部に揮発性発泡剤が充填されている。また、独立気泡５内部には、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物と炭酸ガスが反応して生成したアルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩７が、水分を含有した吸水性物質８を樹脂皮膜９にて被覆した水分吸着剤１０内部に含まれたものが分散されているものである。
【００５４】
本発明のアルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム等、炭酸ガスを吸着し炭酸塩を生成するアルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物が利用できる。また、水酸化ナトリウムなど潮解性を有するアルカリ金属又はアルカリ土金属の水酸化物は、あらかじめ、樹脂皮膜にて被覆することが好ましい。
【００５５】
本発明の吸水性物質としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、塩化カルシウム等のように水分を吸着除去し得る化合物であれば、同様の効果が得られる。
【００５６】
本発明のアルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、石灰ソーダ等、炭酸ガスを吸着し炭酸塩を生成し、さらに、水分吸着能力のあるものが利用できる。
【００５７】
本発明の樹脂皮膜材料としては、エチルセルロース、アクリルを主成分とした皮膜、酢酸ビニルを主成分とした皮膜、ウレタンを主成分とした皮膜、シリコーンを主成分とした皮膜等、炭酸ガス、及び、水蒸気を透過するものであれば効果を得ることができる。
【００５８】
本発明の反応性発泡剤としては、水、低級カルボン酸などイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生する化合物であることが望ましい。
【００５９】
本発明の揮発性発泡剤は、樹脂組成物の主要発泡剤として作用させるものであり、ポリオール組成物との相溶性が良好な化合物で、かつ気体熱伝導率が小さい化合物が望ましい。具体例としては、シクロペンタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタンなど炭化水素系化合物が地球環境保護の観点から適しており、それらの中でも、気体熱伝導率の低いシクロペンタンを適用する事がより望ましい。また、同様にハイドロフルオロカーボン系の発泡剤であるＨＦＣ−３５６ｍｍｆ、ＨＦＣ−２４５ｆａなどが適用できる。
【００６０】
また、揮発性発泡剤を２種類以上混合して適用しても何ら問題ない。
【００６１】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００６２】
（実施例１）
ポリオールは芳香族アミン系ポリエーテルポリオールとエチレンジアミン系ポリエーテルポリオールの混合物でトータル水酸基価４６０ｍｇKOH／ｇ整泡剤は信越化学（株）社製Ｆ−３３５、触媒は花王（株）製カオライザーＮｏ．１、反応性発泡剤は純水、揮発性発泡剤はシクロペンタンを使用した。炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬を、水分吸着剤には、平均粒子径２００μｍの富士シリシア化学製シリカゲルＡ型をフロイント産業製遠心流動型コーチング造粒装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものをそれぞれ使用した。以上の各原料を所定の配合部数で混合し、プレミックス成分として構成した。
【００６３】
一方、イソシアネート成分は、アミン当量１３５のポリメリックＭＤＩから成る有機ポリイソシアネートである。
【００６４】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００６５】
（実施例２）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬をフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを、水分吸着剤には、平均粒子径２００μｍの富士シリシア化学製シリカゲルＡ型を同装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものをそれぞれ使用した。
【００６６】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例1と同様のものを使用した。
【００６７】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００６８】
（実施例３）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬を、水分吸着物資には、平均粒子径２００μｍの富士シリシア化学製シリカゲルＡ型をそれぞれ用い、両者を共にフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてエチルセルロースを主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを使用した。
【００６９】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７０】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００７１】
（実施例４）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬をフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてエチルセルロースを主成分とす樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを、水分吸着剤には、平均粒子径５０μｍの関東電化工業製水酸化ナトリウムを同装置にてアクリル樹脂を主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものをそれぞれ使用した。
【００７２】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７３】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００７４】
（実施例５）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物には、平均粒径３００μｍの東洋ケミカルズ製水酸化リチウム試薬を、水分吸着物質には、平均粒子径５０μｍの関東電化工業製水酸化ナトリウムをそれぞれ用い、両者を共にフロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてアクリル樹脂を主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを使用した。
【００７５】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７６】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュア４５℃にて５分とした。
【００７７】
（実施例６）
炭酸ガス吸着後炭酸塩となる水酸化物を兼ねた水分吸着物質として、平均粒径５０μｍの関東電化工業製水酸化ナトリウムを用い、フロイント産業（株）製遠心流動型コーチング装置にてアクリル樹脂を主成分とする樹脂により平均膜厚２μｍの被膜を作成したものを使用した。
【００７８】
プレミックス成分、及び、イソシアネート成分は実施例１と同様のものを使用した。
【００７９】
上記プレミックス成分とイソシアネート成分を高圧発泡機にて混合攪拌し、第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に発泡充填して断熱箱体を成型した。なお、キュアは４５℃にて５分とした。
【００８０】
以上の実施例１から実施例６の断熱箱体を解体し、フォームサンプルの初期密度と、気泡内ガス組成と、発泡１日後、及び、７日後のフォーム熱伝導率を測定した。また、同一処方で作製した３０×４０×５ｃｍサイズのパネルフォームでフォーム膨れ量を測定した。
【００８１】
なお、熱伝導率は、断熱箱体から２０×２０×２．５ｃｍサイズのフォームを切り出し、英弘精機（株）社製ＡＵＴＯ−Λにて測定した。また、気泡内ガス組成は、（株）島津製作所社製ガスクロマトグラフィーにて測定した。
【００８２】
（表１）に実施例１から実施例６について配合部数と評価結果について示す。また、同時に炭酸ガス吸着剤として水酸化リチウムのみを用いた場合（比較例１）についても示す。
【００８３】
【表１】
このように本発明における実施例１の発泡断熱材は、炭酸ガスと反応する水酸化物として水酸化リチウムを、また、炭酸ガスとの反応により副生成物として発生する水を吸着する水分吸着物としてシリカゲルを用いることで、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００８５】
また、シリカゲルは、樹脂被膜にて被覆されているため、発泡断熱材の生成過程において、純水を吸着することなく、ウレタン反応へ影響を与えることはなかった。
【００８６】
また、水酸化リチウムは反応性発泡剤とポリイソシアネートとの反応による炭酸ガスの発生を阻害することはない。また、水酸化リチウムと炭酸ガスの反応は、炭酸ガスの発生反応に比べて緩やかに進行するため、発生した炭酸ガスは、発泡断熱材の気泡形成へ寄与することが可能となる。
【００８７】
一方、水酸化リチウムは、発泡断熱材が形成された後の気泡内部に残存する炭酸ガスと反応し、炭酸塩を形成する。これによって、気泡内部に残存するガス成分を実質的に揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たし、発泡断熱材の独立気泡内部の気体熱伝導率が改善できたものと考える。
【００８８】
更に、シリカゲルは、水酸化リチウムと炭酸ガスの反応により、副反応物として発生する水を吸着する。これによって、気泡内部に残存するガス成分中の揮発性発泡剤比率を更に増加させ、発泡断熱材の独立気泡内部の気体熱伝導率の改善を可能とするものであると考えられる。
【００８９】
また、本発明における実施例２の発泡断熱材は、炭酸ガスと反応する水酸化物としてあらかじめ樹脂皮膜で被覆された水酸化リチウムを、また、炭酸ガスと水酸化物との反応により副生成物として発生する水を吸着する水分吸着物質として樹脂皮膜で被覆されたシリカゲルを用いることによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９０】
更に、実施例２では、フォームの膨れ量が抑制された。これは、水酸化リチウムを樹脂皮膜で被覆することにより水酸化リチウムと炭酸ガスの反応を遅延させ、フォームの硬化後に炭酸ガス吸着反応が緩やかに進行し、樹脂硬化段階での水分の発生が抑制できたためであると考えられる。
【００９１】
また、本発明における実施例３の発泡断熱材は、シリカゲルを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤の皮膜内部に水酸化リチウムを含む構成であり、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９２】
また、実施例３では、熱伝導率の低減効果が初期に現れることが判った。これは、水酸化リチウムとシリカゲルが樹脂皮膜内にともに含まれるため、シリカゲルが、炭酸ガスの吸着反応の反応場近傍に存在し、副反応により発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去することができるためであると考えられる。
【００９３】
また、本発明における実施例４の発泡断熱材は、炭酸ガスと反応する水酸化物としてあらかじめ樹脂皮膜で被覆された水酸化リチウムを、また、炭酸ガスと水酸化物との反応により副生成物として発生する水を吸着する水分吸着物質として樹脂皮膜で被覆された水酸化ナトリウムを用いることによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９４】
更に、実施例４では、熱伝導率の低減効果が向上した。これは、水分吸着剤として用いている水酸化ナトリウムが、炭酸ガスを吸着除去することが可能であるため、水酸化リチウムの添加量を低減することができ、また、水酸化ナトリウムの吸湿性能が高いため少量の添加量で完全に水分を吸着除去できるため、固体成分の添加量を低減することができたためであると考えられる。
【００９５】
また、本発明における実施例５の発泡断熱材は、水酸化ナトリウムを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤の皮膜内部には水酸化リチウムを含む構成であり、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９６】
また、実施例５では、熱伝導率の低減効果が初期に現れることが判った。これは、水酸化リチウムと水酸化ナトリウムが樹脂皮膜内にともに含まれるため、水酸化ナトリウムが、炭酸ガスの吸着反応の反応場近傍に存在し、副反応により発生する断熱性能低下の因子である水分を迅速に吸着除去することができるためであると考えられる。
【００９７】
また、本発明における実施例６の発泡断熱材は、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス吸着剤、及び、水分吸着剤として作用することによって、発泡断熱材の独立気泡内部のガス成分は、揮発性発泡剤であるシクロペンタンで満たされ、優れた断熱性能を有する発泡断熱材、及び、断熱箱体が得られることが判った。
【００９８】
更に、実施例６では、熱伝導率の低減が初期に現れ、またその効果も大きいことがわかる。これは、水酸化ナトリウムが、炭酸ガス吸着剤と水分吸着剤の両者の作用を行うため、炭酸ガスの吸着反応後の水分の吸着除去が迅速に進行するため、また、その結果、水酸化ナトリウムの添加量の低減が可能となったために、固体成分添加による熱伝導率の悪化が抑えられたためであると考える。
【００９９】
尚、比較例１では、炭酸ガスが除去されているにも関わらず、熱伝導率の向上が少なかった。これは、副反応により発生した熱伝導率の高い水が気泡内部に存在しているためであると考えられる。
【０１００】
この結果、地球環境を守る上で必要不可欠なオゾン破壊係数０、地球温暖化に与える影響も殆ど無いハイドロカーボンの一つであるシクロペンタンをウレタンフォーム用発泡剤として、高断熱性能を有する高品質な発泡断熱材と発泡断熱材の製造方法、及び、前記発泡断熱材を発泡充填した高品質な断熱箱体が提供できるのである。
【０１０１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発泡断熱材の気泡内の炭酸ガスが吸着除去され、かつ炭酸ガスの吸着反応により発生する水分が断熱性能に悪影響を及ぼさない、断熱性能に優れた発泡断熱材とその製造方法、及び、断熱箱体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例における断熱箱体の一部切り欠いた斜視図
【図２】本発明の実施形態１による発泡断熱材の模式図
【図３】本発明の実施形態２による発泡断熱材の模式図
【図４】本発明の実施形態３による発泡断熱材の模式図
【符号の説明】
１ 断熱箱体
２ 第一の壁部材
３ 第二の壁部材
４ 発泡断熱材
５ 気泡
６ 気泡壁
７ アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩
８ 吸水性物質
９ 樹脂皮膜
１０ 水分吸着剤
Claims (3)
- 揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物から構成され、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤とを内包したことを特徴とする発泡断熱材。
- ポリオール、整泡剤、触媒、反応性発泡剤、揮発性発泡剤、及び、ポリイソシアネートに、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土金属の水酸化物の少なくとも一種の水酸化物と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を混合して発泡させ、独立気泡内部に水とポリイソシアネートとの反応により発生した炭酸ガス、及び、揮発性発泡剤を含む発泡ポリウレタン樹脂組成物を形成するステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着して炭酸塩を形成し、前記独立気泡内を実質的に揮発性発泡剤で満たすステップと、前記水酸化物が発泡ポリウレタン樹脂組成物の独立気泡内の炭酸ガスを吸着する時に発生する水分が、有機または無機化合物の少なくとも一種からなる吸水性物質を樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤に吸水されるステップとを有する発泡断熱材の製造方法。
- 第一の壁部材と、第二の壁部材と、前記第一の壁部材、及び、前記第二の壁部材によって形成される空間部に、揮発性発泡剤で満たされた独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂組成物が充填され、樹脂組成中に、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土金属の炭酸塩の少なくとも一種の炭酸塩と、水酸化ナトリウムのみを樹脂皮膜にて被覆した水分吸着剤を内包することを特徴とする断熱箱体。
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