JP5969252B2

JP5969252B2 - 硬質ポリウレタンフォームパネル

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Publication number: JP5969252B2
Application number: JP2012085626A
Authority: JP
Inventors: 渡邊　二夫; 二夫渡邊; 潤赤井
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: JP2013216718A

Description

本発明は、ポリオール化合物、発泡剤である水を含有するポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを含有する発泡原液組成物を原料として使用し、低密度かつ優れた断熱性能を備える硬質ポリウレタンフォームパネルに関するものである。

従来から、戸建て住宅などの建築物の断熱材として、グラスウールが広く使用されている。グラスウールは、その断熱性能は必ずしも十分ではないが、安価であることが広く使用される理由であると考えられる。一方、硬質ポリウレタンフォームパネルは、その断熱性能はグラスウールよりも優れる反面、価格が高価なために、グラスウールほど広く使用されていない。

硬質ポリウレタンフォームパネルの価格を下げる方法として、フォームパネルの断熱性能を維持しつつ、その密度を低密度化することが考えられる。下記特許文献１では、数平均分子量が２０００〜９０００であるポリオキシアルキレンポリエーテルポリオールおよび数平均分子量が２５０〜７５０であるポリオキシアルキレンポリエーテルポリオールからなるポリオール組成物を原料とし、吹き付け工法によって、コア密度が２ｋｇ／ｍ^３以上２０ｋｇ／ｍ^３以下である低密度硬質ポリウレタンフォームを製造する点が記載されている。しかしながら、かかる文献に記載のポリオール組成物を原料とした場合、セル荒れ（フォームの外観不良）、脆性（フォームのバサつき）などを考慮すると、フォームの低密度化には限界がある。また、かかる文献に記載の硬質ポリウレタンフォームは、吹き付け用途を想定しているため、低復元率であることが重要であり、フォームの柔軟性に劣る。

下記特許文献２では、平均官能基数２．５〜４、水酸基価２００〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオールと、平均官能基数４〜６、水酸基価４００〜９００ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオールと、平均官能基数２．５〜３．５、水酸基価２０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオールと、ポリオール組成物を原料とし、連続スラブ発泡によって、コア密度が５ｋｇ／ｍ^３以上１４ｋｇ／ｍ^３以下である低密度硬質ポリウレタンフォームを製造する点が記載されている。しかしながら、かかる文献に記載の硬質ポリウレタンフォームでも、セル荒れ（フォームの外観不良）、脆性（フォームのバサつき）などを考慮すると、やはりフォームの低密度化には限界がある。

下記特許文献３では、（ａ）官能基数２〜３．５、水酸基価２８〜９０ｍｇＫＯＨ／ｇおよびポリオキシエチレン単位含有量が５重量％以下であるポリオキシアルキレンポリオール、（ｂ）官能基数３〜６および水酸基価１５０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリオキシアルキレンポリオール、および（ｃ）官能基数２〜３および水酸基価４５０〜８４０ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリオールの混合物と、上記ポリオールの混合物１００重量部に対して、発泡剤としての水６〜１２重量部とを用いた連続気泡硬質ポリウレタンフオームの製造方法が記載されている。しかしながら、かかる製造方法では、フォーム強度の面からフォーム密度の下限を定めており、フォームの低密度化に限界がある。

硬質ポリウレタンフォームパネルの低密度化を図る場合、フォームのセルの独立気泡率を下げ、連続気泡の比率を高めることが重要となる。しかしながら、上記の特許文献に記載の発明は、単にポリオール組成物の配合のみに着目されたものに過ぎず、例えば低密度硬質ポリウレタンフォームパネルの形状や、製造工程などにおいて、フォームの断熱性を高める工夫がなされたわけではない。

ところで、グラスウール、ロックウール、発泡ポリスチレンや硬質ポリウレタンフォームなどの断熱パネルは、床部分の根太間、壁部分の柱間、天井の野縁間、屋根の垂木間などの充填箇所に嵌めこむ際、断熱パネルを隙間無く緊密に嵌め込むことが要求される。かかる要求を満足するためには、施工現場で断熱パネルを充填箇所に対応した形状に精度良く切断加工することが要求されるが、切断加工の精度の向上を図ると切断加工作業が煩雑化するだけでなく、施工性が大きく低下する原因となる。また、断熱パネルと構造物との間に隙間が生じると、隙間部分から損失熱量が増大することが予想される。特に硬質ポリウレタンフォームパネルの場合、一般的に脆性が大きいため、所定の充填箇所よりも大きいものを圧縮して嵌め込むことが困難である一方、充填箇所よりもわずかでも小さいものを使用すると、隙間が生じるという不具合が発生する。このため、硬質ポリウレタンフォームパネルを使用する場合、切断加工作業が非常に煩雑化し、作業性の悪化が問題となっていた。

特開２００２−２９３８６８号公報特許第４０７９２５４号公報特開平０６−２５３７５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低密度であって、かつ優れた断熱性能を備え、戸建て住宅などの建築物用の断熱材として有用な硬質ポリウレタンフォームパネルであって、特有の側面形状を有することにより、所定の充填箇所への嵌め込み性および施工性に優れた硬質ポリウレタンフォームパネルおよび充填工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明者らは原料となるポリオール組成物の配合に関して鋭意検討すると共に、硬質ポリウレタンフォームパネルの厚み方向とセルの発泡方向とを略垂直に設定することで、断熱材として使用したときに、その断熱性能を最も効率良く高めることができる点を見出した。また、硬質ポリウレタンフォームパネルの長手方向側面、幅方向側面および厚み方向側面の少なくとも一方の側面に凹部を形成することで、所定の充填箇所への嵌め込み性および施工性が向上することを見出した。本発明は上記知見に基づき成し遂げられたものであり、下記の如き構成される。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルは、ポリオール化合物、発泡剤である水を含有するポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合、反応させて得られる硬質ポリウレタンフォームパネルであって、前記ポリオール化合物が、平均官能基数が２〜４、重量平均分子量が３０００〜８０００であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール（Ａ）と、分子量が２５０未満であるショートグリコール（Ｂ）と、を含有し、前記ポリオール化合物１００重量部に対して、前記水を２０〜１００重量部含有し、前記硬質ポリウレタンフォームパネルの厚み方向と、フォーム内セルの発泡方向とが略垂直であり、前記硬質ポリウレタンフォームパネルの長手方向側面、幅方向側面および厚み方向側面の少なくとも一方の側面に凹部を有することを特徴とする。

上記ポリオール組成物は、発泡剤としての水を２０〜１００重量部含有する。このため、かかるポリオール組成物を原料として使用した場合、低密度の硬質ポリウレタンフォームパネルを製造することができる。

ところで、ポリオール化合物として高分子量のポリエーテルポリオールのみを含有する場合であって、ポリオール組成物中の水の配合量を増やすと、フォームの発泡段階で樹脂強度が不十分となり、フォーム内の発泡ガス抜けが多く発生し、フォームの収縮が発生し易くなる。その結果、フォームの低密度化が不十分となる傾向がある。しかしながら、上記ポリオール組成物では、高分子量のポリエーテルポリオール（Ａ）と共に分子量が２５０未満であるショートグリコール（Ｂ）を含有するため、フォームの発泡初期段階で増粘速度（樹脂化速度）が早くなる。これにより、高分子量のポリエーテルポリオール（Ａ）に起因して、フォームの復元率が高まると共に、低分子量のショートグリコール（Ｂ）に起因して、フォームの発泡初期から樹脂強度が高まる。その結果、低密度であって、かつ柔軟性に優れた硬質ポリウレタンフォームパネルを製造することができる。

さらに、ポリオール組成物中に高分子量のポリエーテルポリオール（Ａ）と低分子量のショートグリコール（Ｂ）とを含有するため、フォームを低密度化しても、フォームのセル径が小さくなる。その結果、フォームのセル荒れ（フォームの外観不良）を防止し、かつフォームのバサつきを抑えて脆性を小さくすることができる。

上記のとおり、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルは低密度であり、フォーム内のセルは個々には略楕円形状であって、複数のセルが連通し、連続気泡率が高く、一定の発泡方向を有する。かかる硬質ポリウレタンフォームパネルは、その厚み方向と、フォーム内セルの発泡方向とが略垂直であるため、厚み方向での熱の移動を抑制することができる。そのため、戸建て住宅などの建築物に硬質ポリウレタンフォームパネルを配設した場合、特に厚み方向での断熱性能が高まる。

さらに、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルは、その長手方向側面、幅方向側面および厚み方向側面の少なくとも一方の側面に凹部を有し、かつ柔軟性に優れる。このため、所定の充填箇所よりも幾分大きく硬質ポリウレタンフォームパネルを切断加工しても、長手方向側面、幅方向側面および厚み方向のいずれ方向にも、硬質ポリウレタンフォームパネルを圧縮しつつ、隙間を生ずることなく充填箇所に嵌め込むことができる。

上記硬質ポリウレタンフォームパネルにおいて、前記ポリオール化合物１００重量部中、前記ポリエーテルポリオール（Ａ）を１０〜８０重量部含有し、前記ショートグリコール（Ｂ）を１０〜６０重量部含有することが好ましい。かかる構成によれば、フォームの樹脂強度を高めつつ、フォームの復元率を高め、かつフォームのセル径を小さくすることができる。その結果、硬質ポリウレタンフォームパネルを低密度化しつつ、脆性および柔軟性をさらにバランス良く向上することができる。

上記硬質ポリウレタンフォームパネルにおいて、前記ポリオール化合物が、さらに平均官能基数が２〜４、重量平均分子量が３０００〜８０００であって、プロピレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール（Ｃ）を含有することが好ましい。ポリオール化合物として、プロピレンオキサイドの重合体である高分子量ポリエーテルポリオール（Ｃ）を含有する場合、フォームの発泡段階末期でフォームのセル膜が破れ、連続気泡硬質ポリウレタンフォームパネルに成り易い。その結果、フォームの収縮などを抑えつつ、より確実にフォームを低密度化することができる。

従来の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法の一例を示す図である。本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法の一例を示す図である。本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの側面形状の説明図である。本発明の硬質ポリウレタンフォームパネルの側面形状の例である。

本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルの原料となるポリオール組成物は、ポリオール化合物として、平均官能基数が２〜４、重量平均分子量が３０００〜８０００であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール（Ａ）と、分子量が２５０未満であるショートグリコール（Ｂ）と、を含有する。

ポリエーテルポリオール（Ａ）は、２〜４個の活性水素原子を有する開始剤に、アルキレンオキサイドを開環付加重合させて得られたポリオキシアルキレンポリオールである。開始剤としては、具体的には例えば、脂肪族多価アルコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノールなどのグリコール類、トリメチロールプロパン、グリセリンなどのトリオール類、ペンタエリスリトールなどの４官能アルコール類、脂肪族アミン（例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ネオペンチルジアミンなどのアルキレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン）、芳香族アミン（例えば、２，４−トルエンジアミン、２，６−トルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｐ−フェニレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ナフタレンジアミンなど）などが挙げられ、これらはそれぞれ１種単独で用いても２種以上併用してもよい。開始剤として、脂肪族アルコールを用いることが好ましく、トリオール類を用いることがより好ましく、グリセリンを用いることが特に好ましい。ポリエーテルポリオール（Ａ）は、平均官能基数が２〜４であり、２．５〜３．５であることがより好ましい。また、ポリエーテルポリオール（Ａ）は、重量平均分子量が３０００〜５０００であることがより好ましい。

アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、１，２−ブチレンオキサイド、２，３−ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイドなどが挙げられる。これらの中でも、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドを併用して、前記開始剤に開環付加重合させることが好ましい。その際、エチレンオキサイドの比率（（エチレンオキサイド）／（エチレンオキサイド＋プロピレンオキサイド））を５％〜３０％とすることが好ましい。

ポリエーテルポリオール（Ａ）の水酸基価は、２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、３０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇであることがより好ましい。この水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると、ポリイソシアネート成分に対するポリオール組成物の粘度比が高くなり、混合時の攪拌不良につながる。逆に、１００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、得られたポリウレタンフォームに適度な靱性を付与することが難しくなる。水酸基価は、ＪＩＳＫ１５５７−１：２００７に準拠して測定される値である。

分子量が２５０未満であるショートグリコール（Ｂ）は、例えばエチレングリコール（分子量６２）、プロピレングリコール（分子量７６）、ジエチレングリコール（分子量１０６）、ジプロピレングリコール（分子量１３４）、１，４−ブタンジオール（分子量９０）、１，３−ブタンジオール（分子量９０）、１，６−ヘキサンジオール（分子量１１８）、グリセリン（分子量９２）、トリプロピレングリコール（分子量１９２）などが挙げられる。これらの中でも、フォームの樹脂強度をより確実に高めるためには、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールおよびグリセリンが好ましく、ジエチレングリコールが特に好ましい。ショートグリコール（Ｂ）の分子量は、６２〜２００であることが好ましく、９０〜１５０であることがより好ましい。

本発明に係る硬質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物では、ポリオール化合物として、さらに平均官能基数が２〜４、重量平均分子量が３０００〜８０００であって、プロピレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール（Ｃ）を含有することが好ましい。ポリエーテルポリオール（Ｃ）は、２〜４個の活性水素原子を有する開始剤に、プロピレンオキサイドのみを開環付加重合させて得られたポリオキシアルキレンポリオールである。ポリエーテルポリオール（Ｃ）は、重量平均分子量が３０００〜５０００であることがより好ましい。開始剤としては、上述した脂肪族多価アルコール、脂肪族アミン、芳香族アミンなどが挙げられ、特に限定されない。開始剤として、特に好ましくはグリセリンである。

本発明にて原料として使用するポリオール組成物では、低密度化しつつ断熱性能に優れた硬質ポリウレタンフォームパネルを製造するために、ポリオール化合物１００重量部中、ポリエーテルポリオール（Ａ）を１０〜８０重量部含有し、ショートグリコール（Ｂ）を１０〜６０重量部含有することが好ましく、ポリエーテルポリオール（Ａ）を１５〜７０重量部含有し、ショートグリコール（Ｂ）を１０〜５０重量部含有することがより好ましい。また、ポリエーテルポリオール（Ｃ）を含有する場合、ポリエーテルポリオール（Ａ）を１０〜３０重量部含有し、ショートグリコール（Ｂ）を１０〜６０重量部含有し、かつポリエーテルポリオール（Ｃ）３０〜７０重量部含有することが好ましく、ポリエーテルポリオール（Ａ）を１５〜２５重量部含有し、ショートグリコール（Ｂ）を１０〜５０重量部含有し、かつポリエーテルポリオール（Ｃ）４０〜６０重量部含有することがより好ましい。

上記ポリオール組成物には、発泡剤として水が配合される。発泡剤は水単独であることが好ましく、その配合量は、ポリオール化合物１００重量部に対して２０〜１００重量部であり、より好ましくは３０〜９０重量部であり、さらに好ましくは４０〜８０重量部である。このように水を多量に配合することで、ポリウレタンフォームパネルの低密度化を図ることができる。

本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルのコア密度は、２０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、より好ましくは１５ｋｇ／ｍ^３以下であり、更に好ましくは１２ｋｇ／ｍ^３以下である。かかるフォーム密度は、例えば、発泡剤としての水の量を、２０〜１００重量部（対ポリオール化合物１００重量部）に調整することにより、上記範囲内に設定することができる。ここで、フォーム密度は、ＪＩＳＫ７２２２に準拠して測定される値である。

上記ポリオール組成物には、通常、難燃剤、触媒、および整泡剤が更に配合される。また、着色剤や酸化防止剤など、硬質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物に配合される各種添加剤を更に配合してもよい。

難燃剤としては、有機リン酸エステル類、ハロゲン含有化合物、水酸化アルミニウムなどの金属化合物が挙げられ、特に、有機リン酸エステル類がポリオール組成物の粘度低下効果を有するので好ましい。有機リン酸エステルとしては、リン酸のハロゲン化アルキルエステル、アルキルリン酸エステルやアリールリン酸エステル、ホスホン酸エステルなどが挙げられる。具体的には、トリス（クロロプロピル）ホスフェート（ＴＭＣＰＰ、大八化学製）、トリブトキシエチルホスフェート（ＴＢＥＰ）、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、クレジルフェニルホスフェートなどが挙げられる。難燃剤の配合量は、ポリオール化合物１００重量部に対して１０〜５０重量部であることが好ましく、より好ましくは１５〜４０重量部である。特に、ポリオール組成物中、前記ポリエーテルポリオール（Ａ）および前記ショートグリコール（Ｂ）に加えて、ポリオール化合物１００重量部に対して難燃剤を２０重量部以上含有すると、フォームの脆性悪化を防止することができるため好ましい。

触媒としては、ウレタン化反応を促進する触媒であれば特に限定されないが、好ましくは、ポリイソシアネート成分のイソシアネート基と反応することができる反応性のアミン触媒を用いることである。そのような反応性のアミン触媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエトキシエタノール、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’，Ｎ’−テトラメチル−２−ヒドロキシプロピレンジアミン、Ｎ−ヒドロキシエチルモルホリン、Ｎ−メチル−Ｎ−ヒドロキシエチルピペラジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンジアミンなどが挙げられる。

なお、通常の第３級アミン触媒を用いることもでき、そのような第３級アミン触媒としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン、ジアザビシクロウンデセン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリンなどが挙げられる。

触媒の配合量は、ポリオール化合物１００重量部に対して２〜１０重量部であることが好ましく、より好ましくは３〜８重量部である。

整泡剤としては、公知の硬質ポリウレタンフォーム用の整泡剤の中から、例えば、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドの重合体であるポリオキシアルキレングリコールとポリジメチルシロキサンとのグラフト共重合体が挙げられ、ポリオキシアルキレン中のオキシエチレン基含有率が７０〜１００モル％のシリコーン整泡剤が好ましく用いられ、具体的には、ＳＨ−１９３、ＳＦ−２９３７Ｆ、ＳＦ−２９３８Ｆ（東レダウコーニングシリコーン社製）、Ｂ−８４６５、Ｂ−８４６７、Ｂ−８４８１（エボニックデグサジャパン社製）、Ｌ−６９００（モメンティブ社製）などが挙げられる。整泡剤の配合量は、ポリオール化合物１００重量部に対して１〜１０重量部であることが好ましい。

上記ポリオール組成物と混合、反応させて硬質ポリウレタンフォームパネルを形成するポリイソシアネート成分としては、イソシアネート基を２個以上有する芳香族系、脂環族系、脂肪族系などの各種ポリイソシアネート化合物を用いることができる。好ましくは、取扱の容易さ、反応の速さ、得られるポリウレタンフォームの物理特性が優れていること、および低コストであることなどから、液状ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を用いることである。液状ＭＤＩとしては、クルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ）（４４Ｖ−１０，４４Ｖ−２０など（住化バイエルウレタン社製）、ミリオネートＭＲ−２００（日本ポリウレタン工業））、ウレトンイミン含有ＭＤＩ（ミリオネートＭＴＬ；日本ポリウレタン工業製）などが挙げられる。液状ＭＤＩに加えて、他のポリイソシアネート化合物を併用してもよく、併用するポリイソシアネート化合物としては、ポリウレタンの技術分野において公知のポリイソシアネート化合物は限定なく使用可能である。

本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルは、硬質ポリウレタンフォームパネルの厚み方向と、フォーム内セルの発泡方向とが略垂直であり、厚み方向での断熱性能に優れる。本発明において、「略垂直」とは、具体的には９０°±１５°を意味し、特には９０°±１０°を意味するものとする。また、「フォーム内セルの発泡方向」とは、個々のセル形状を楕円形とみなしたときの長径方向を意味し、特には幅方向中央部分（幅方向中心から両側に、幅方向長さの１０％程度の部分）で測定したときの方向を指すものとする。

本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルは、以下の製造方法；
ポリオール化合物、発泡剤である水を含有するポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを含有する発泡原液組成物を原料として得られる硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法であって、長手方向、幅方向および厚み方向を有するモールドに対し、前記長手方向および前記厚み方向に延びる側面を底面として、前記発泡原液組成物を注入する注入工程と、前記注入工程後に前記発泡原液組成物を反応させる反応工程と、を備え、前記ポリオール化合物が、平均官能基数が２〜４、重量平均分子量が３０００〜８０００であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール（Ａ）と、分子量が２５０未満であるショートグリコール（Ｂ）と、を含有し、前記ポリオール化合物１００重量部に対して、前記水を２０〜１００重量部含有する硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法、により製造可能である。

従来の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法では、図２に示すとおり、表面材３を原反より巻き出して供給しつつ、表面材３上に、ミキシングヘッド１からポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを含有する発泡原液組成物を注入する（注入工程）。注入工程後、発泡原液組成物を他の表面材（裏面材）４で覆いつつ、発泡原液組成物を反応させる（反応工程）。その結果、厚み方向に平行な発泡方向を有する硬質ポリウレタンフォームパネルが得られる。特に、低密度の硬質ポリウレタンフォームパネルでは、各セルが連続気泡となっているため、発泡方向では熱移動が大きく、断熱性能が低下する傾向がある。このため、従来の硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法では、厚み方向での断熱性能が悪化する傾向があった。

一方、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルの製造方法では、例えば図１に示すとおり、長手方向ａ、幅方向ｂおよび厚み方向ｃを有するモールド２に対し、長手方向ａおよび厚み方向ｃに延びる側面を底面Ｘとして、ミキシングヘッド１から、ポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを含有する発泡原液組成物を注入する（注入工程）。注入後、発泡原液組成物は、反応しつつ、幅方向ｂに発泡しながら（膨らみながら）、フォームを形成する（反応工程）。その結果、発泡方向（幅方向ｂ）と厚み方向ｃとが略垂直である硬質ポリウレタンフォームパネルが得られる。上記反応工程では、必要に応じて、モールドを全体的に、あるいは局所的に、加温しても良い。

上記製造方法において、ポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合、反応させる際のイソシアネート指数（ＮＣＯＩｎｄｅｘ）は３０〜１００であることが好ましく、より好ましくは４０〜７０である。イソシアネート指数を前記範囲内とすることにより、フォームの低密度化を図った場合でも、脆性の悪化を防止することができる。ここで、イソシアネート指数とは、ポリオール組成物に含まれる全ての活性水素基（発泡剤としての水を２官能活性水素化合物として計算）に対するポリイソシアネート成分のイソシアネート基の当量比を百分率で表したもの（活性水素基１００当量に対するイソシアネート基の当量比）を意味する。

また、該製造方法により得られる硬質ポリウレタンフォームパネルは、独立気泡率が１５％以下であることが好ましく、より好ましくは０〜１０％である。このように連通化率を高くすることにより、硬質ポリウレタンフォームとしての優れた寸法安定性を確保することができる。ここで、独立気泡率は、ＡＳＴＭＤ２８５６に準拠して測定される値である。

また、該製造方法により得られる硬質ポリウレタンフォームパネルは、熱伝導率λが、λ≦０．０４Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましい。この場合、低密度化された硬質ポリウレタンフォームであっても、十分な断熱性能を発揮することができる。ここで、熱伝導率は、ＪＩＳＡ１４１２−２に準拠して測定される値である。

本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルは、その長手方向側面、幅方向側面および厚み方向側面の少なくとも一方の側面に凹部を有する。かかる形状に切断加工する方法は特に限定されるものではなく、パネル製造工程中に行っても良く、現場施工の際に行っても良い。あるいは、硬質ポリウレタンフォームパネルの所望の位置に凹部が形成されるように、製造に使用するモールドの対応する位置に凸部を設けても良い。

硬質ポリウレタンフォームパネルの側面形状の説明図を図３に示す。図３に示すとおり、本発明においては、長手方向をａ、幅方向をｂ、厚み方向をｃとしたとき、長手方向ａおよび厚み方向ｃに延びる側面を「幅方向側面Ｘ」、幅方向ｂおよび厚み方向ｃに延びる側面を「長手方向側面Ｙ」、長手方向ａおよび幅方向ｂに延びる側面を「厚み方向側面Ｚ」とする。図４において、（ａ）に示す側面形状は、厚み方向側面Ｚの一方のみに凹部Ｒを有することで、テーパー形状を有する例であり、（ｂ）に示す側面形状は、厚み方向側面Ｚの両方に凹部Ｒを有することで、テーパー形状を有する例である。（ｃ）および（ｄ）に示す側面形状は、厚み方向側面Ｚの両方に凹部Ｒを有することで、テーパー形状を有し、かつ滑らかに面取りされた形状となった例である。（ｅ）および（ｆ）に示す側面形状は、幅方向側面Ｘに複数の凹部Ｒを有することで、凹凸形状を有する例であり、（ｇ）は、厚み方向側面Ｚに複数の凹部Ｒを有することで、凹凸形状を有する例であり、（ｈ）および（ｉ）は、厚み方向側面Ｚおよび／または幅方向側面Ｘに、側面に対して斜めに延びる凹部Ｒを有する例である。さらに、（ｊ）に示す側面形状は、厚み方向側面Ｚの一方に、凹部ＲおよびＲ’を有する例であり、（ｋ）に示す側面形状は、幅方向側面Ｘに複数の凹部Ｒを有する例である。

（ｌ）に示す側面形状は、厚み方向側面Ｚの全面に複数の凹部Ｒを有する例である。また、（ｍ）に示す側面形状は、厚み方向側面Ｚの両方に凹部Ｒを有すると共に、残存部Ｑを予め、長手方向ａ、幅方向ｂおよび厚み方向ｃの任意の方向から圧縮（クラッシング）し、復元したものを使用しても良い。予めクラッシングした部分はより柔軟になるため、硬質ポリウレタンフォームパネルを所定の充填箇所に嵌め込む際、嵌め込み易くなり、嵌め込みの作業性が向上するため好ましい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（ポリオール組成物の調製）
下記表１に記載した配合にてポリオール組成物を調製した。表１中の各成分の詳細は以下の通りである。

（１）ポリオール化合物
ポリエーテルポリオール（Ａ）−１；商品名「エクセノール−８２０」（旭硝子社製）、開始剤をグリセリンとして、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール（重量平均分子量４９００、水酸基価（ＯＨＶ）＝３４ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ポリエーテルポリオール（Ａ）−２；商品名「エクセノール−２３０」（旭硝子社製）、開始剤をグリセリンとして、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール（重量平均分子量３０００、水酸基価（ＯＨＶ）＝５６ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ショートグリコール（Ｂ）−１；ジエチレングリコール（ＤＥＧ）（分子量１０６、水酸基価（ＯＨＶ）＝１０５８ｍｇＫＯＨ／ｇ、ナカライテスク社製）
ポリエーテルポリオール（Ｃ）；商品名「Ｔ−３０００Ｓ」（三井化学社製）、開始剤をグリセリンとして、プロピレンオキサイドのみを付加重合して得られたポリエーテルポリオール（重量平均分子量３０００、水酸基価＝５６ｍｇＫＯＨ／ｇ）

（２）難燃剤：商品名「ＴＭＣＰＰ」（大八化学社製）
（３）整泡剤
整泡剤−１；シリコーン系ノニオン界面活性剤、商品名「ＳＦ−２９３８Ｆ」（東レダウコーニングシリコーン社製）
（４）触媒
触媒−１；第３級アミン触媒、商品名「ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ」（東ソー社製）
触媒−２；Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエトキシエタノール、商品名「カオーＮｏ．２６」（花王社製）

（パネル評価）
実施例１
表１に記載の配合で調整したポリオール組成物とポリイソシアネート成分（ｃ−ＭＤＩ（住化バイエルウレタン社製「スミジュール４４Ｖ−１０」、ＮＣＯ％：３１％）を用い、イソシアネート指数（ＮＣＯＩｎｄｅｘ）は表１に記載）とを含有する発泡原液組成物を、図１に示すモールド（長手方向ａ長さ１８２０ｍｍ、幅方向ｂ長さ４００ｍｍ、厚み方向ｃ長さ１００ｍｍ）の底面Ｘにミキシングヘッド１から注入した。その後、発泡原液組成物を反応させて、モールド内空間と略同形状であって、パネルの厚み方向とフォーム内セルの発泡方向とが略垂直（９０°）である硬質ポリウレタンフォームパネルを製造した。結果を表１に示す。

比較例１
実施例１で使用したポリオール組成物に代えて、表１に記載のポリオール組成物に変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で硬質ポリウレタンフォームパネルを製造した。パネルの厚み方向とフォーム内セルの発泡方向とは、実施例１と同じ（略垂直（９０°））であった。結果を表１に示す。

比較例２
表１に記載の配合で調整したポリオール組成物とポリイソシアネート成分（ｃ−ＭＤＩ（住化バイエルウレタン社製「スミジュール４４Ｖ−１０」、ＮＣＯ％：３１％）を用い、イソシアネート指数（ＮＣＯＩｎｄｅｘ）は表１に記載）とを含有する発泡原液組成物を、図２に示す表面材３上にミキシングヘッド１から注入した。その後、発泡原液組成物を反応させて、幅方向で裁断することにより、実施例１の硬質ポリウレタンフォームパネルと同形状であって、パネルの厚み方向とフォーム内セルの発泡方向とが略平行（０〜３０°）である硬質ポリウレタンフォームパネルを製造した。結果を表１に示す。

［フォーム密度］
フォーム密度についてはＪＩＳＫ７２２２に準拠し求めた。

［熱伝導率］
ＪＩＳＡ９５２６（建築物断熱用吹付け硬質ウレタンフォーム）に基づき、ＪＩＳＡ１４１２−２（熱絶縁材の熱抵抗および熱伝導率の測定方法−第２部：熱流計法）（ＨＦＭ法）に準拠して、パネルの厚み方向での熱伝導率を測定した。

［フォーム外観］
製造後の硬質ポリウレタンフォームのコア部分の外観を目視にて評価した。フォームのセル径が細かく、発泡状態が特に良好であって、脆性が非常に小さいものを「○」、フォームのセル径が粗く、発泡状態が悪く、脆性が大きいものを「×」とした。

表１の結果から、実施例１の硬質ポリウレタンフォームパネルは、低密度であって、脆性が小さく、かつ厚み方向にて、優れた断熱性能を備えることがわかる。一方、比較例１の硬質ポリウレタンフォームパネルは、フォーム内の発泡ガス抜けが多く発生することで収縮が発生した。さらに、セル荒れが発生し、脆性が大きかった。また、厚み方向にて、断熱性能が悪化した。また、比較例２の硬質ポリウレタンフォームパネルは、同じポリオール組成物を原料として製造されたにもかかわらず、厚み方向での断熱性能が実施例１に比べて悪化した。

次に、実施例１に係るポリオール組成物を原料として製造された硬質ポリウレタンフォームから５ｃｍ角のフォームサンプルを製造し、これをＴ方向（フォームセルの発泡方向に平行）およびＷ方向（フォームセルの発泡方向に垂直）に９０％形状になるまで圧縮し（１０％圧縮し）、その復元率を測定した。結果は、Ｔ方向で９９．０％形状、Ｗ方向で９８．２％形状にまで復元した。したがって、本発明に係る硬質ポリウレタンフォームパネルは、復元率が高く、柔軟性に優れることがわかる。

さらに、幅方向端部の形状を図４（ｇ）で示す形状に切断した硬質ポリウレタンフォーム（幅方向長さ４３５ｍｍ、厚み１２０ｍｍ、凹部Ｒ幅１０ｍｍ、凹部Ｒ深さ５０ｍｍ）を、柱−柱間３８９ｍｍの充填箇所に、幅方向に圧縮しつつ嵌め込んだところ、短時間で隙間を生じることなく嵌め込むことができた。

Claims

ポリオール化合物、発泡剤である水を含有するポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合、反応させて得られる硬質ポリウレタンフォームパネルであって、
前記ポリオール化合物が、平均官能基数が２〜４、重量平均分子量が３０００〜８０００であって、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール（Ａ）と、分子量が２５０未満であるショートグリコールまたはグリセリン（Ｂ）と、を含有し、
前記ポリオール化合物１００重量部に対して、前記水を２０〜１００重量部含有し、
前記硬質ポリウレタンフォームパネルの厚み方向と、フォーム内セルの発泡方向とが略垂直であり、
前記硬質ポリウレタンフォームパネルの長手方向側面、幅方向側面および厚み方向側面の少なくとも一方の側面に凹部を有することを特徴とする硬質ポリウレタンフォームパネル。
前記ポリオール化合物１００重量部中、前記ポリエーテルポリオール（Ａ）を１０〜８０重量部含有し、前記ショートグリコール（Ｂ）を１０〜６０重量部含有する請求項１に記載の硬質ポリウレタンフォームパネル。
前記ポリオール化合物が、さらに平均官能基数が２〜４、重量平均分子量が３０００〜８０００であって、プロピレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール（Ｃ）を含有する請求項１または２に記載の硬質ポリウレタンフォームパネル。
所定の充填箇所に請求項１〜３のいずれかに記載の硬質ポリウレタンフォームパネルを嵌めこむ充填工法。