JP7171207B2 - 硬質ウレタンフォーム断熱ボードの製造方法および硬質ウレタンフォーム断熱ボード - Google Patents
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Description
[1]硬質ウレタンフォーム層の一方の面に第一の透湿性面材および第一の非透湿性面材が積層され、硬質ウレタンフォーム層の他方の面に第二の透湿性面材および第二の非透湿性面材が積層されてなる硬質ウレタンフォーム断熱ボードの製造方法であって、第一の透湿性面材と第二の透湿性面材の間でウレタン原料組成物を発泡させて、第一の透湿性面材と硬質ウレタンフォーム層と第二の透湿性面材とからなる積層成形体を作製する工程、および前記積層成形体の第一の透湿性面材の面に第一の非透湿性面材を積層し、前記積層成形体の第二の透湿性面材の面に第二の非透湿性面材を積層する工程を含む方法。
[2]前記積層成形体を作製する工程が、移送ラインに沿って連続的に移動する第一の透湿性面材の上にウレタン原料組成物を塗布し、塗布されたウレタン原料組成物の上に第二の透湿性面材を移送ラインに沿って連続的に供給し、ウレタン原料組成物を発泡させながら第一の透湿性面材と第二の透湿性面材でサンドイッチ状に挟み込み、その後、ダブルコンベア内に送り込んで一定の厚みに加熱積層成形させることを含む、[1]に記載の方法。
[3]前記非透湿性面材を積層する工程が、アフターキュアオーブン内で移送ラインに沿って連続的に移動する非透湿性面材を積層することを含む、[1]または[2]に記載の方法。
[4]非透湿性面材を積層した積層成形体を所定の大きさに裁断する工程をさらに含む、[1]~[3]のいずれかに記載の方法。
[5]透湿性面材の透湿度が250g/m2/24h以上であり、非透湿性面材の透湿度が100g/m2/24h以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の方法。
[6]硬質ウレタンフォーム層の一方の面に第一の透湿性面材および第一の非透湿性面材が硬質ウレタンフォーム層側から第一の透湿性面材、第一の非透湿性面材の順で積層され、硬質ウレタンフォーム層の他方の面に第二の透湿性面材および第二の非透湿性面材が硬質ウレタンフォーム層側から第二の透湿性面材、第二の非透湿性面材の順で積層されてなる硬質ウレタンフォーム断熱ボードであって、第一の透湿性面材および第二の透湿性面材の透湿度が250g/m2/24h以上であり、第一の非透湿性面材および第二の非透湿性面材の透湿度が100g/m2/24h以下である、断熱ボード。
[7]第一の透湿性面材および第二の透湿性面材が合成繊維もしくは無機繊維からなる不織布、織物もしくは編物または混抄紙を含む、[6]に記載の断熱ボード。
[8]第一の非透湿性面材および第二の非透湿性面材が金属箔状物または合成樹脂フィルムを含む、[6]または[7]に記載の断熱ボード。
[9]第一の透湿性面材および第二の透湿性面材が無機繊維からなる不織布に合成樹脂層を積層したものである、[6]~[8]のいずれかに記載の断熱ボード。
[10]第一の非透湿性面材および第二の非透湿性面材がポリエステルフィルムにエチレン-酢酸ビニル共重合体からなる接着層を積層したものである、[6]~[9]のいずれかに記載の断熱ボード。
図1は、本発明の硬質ウレタンフォーム断熱ボードの製造方法を実施するための製造装置の一例を示す模式図である。図2は、本発明の硬質ウレタンフォーム断熱ボードの断面図である。
本発明の硬質ウレタンフォーム断熱ボードの製造方法は、硬質ウレタンフォーム層9の一方の面に第一の透湿性面材3および第一の非透湿性面材13が積層され、硬質ウレタンフォーム層9の他方の面に第二の透湿性面材4および第二の非透湿性面材14が積層されてなる硬質ウレタンフォーム断熱ボード17の製造方法であって、第一の透湿性面材3と第二の透湿性面材4の間でウレタン原料組成物6を発泡させて、第一の透湿性面材3と硬質ウレタンフォーム層9と第二の透湿性面材4とからなる積層成形体10を作製する工程、および前記積層成形体10の第一の透湿性面材の面に第一の非透湿性面材13を積層し、前記積層成形体10の第二の透湿性面材の面に第二の非透湿性面材14を積層する工程を含む。
本発明の硬質ウレタンフォーム断熱ボードの断面図を図2に示す。
本発明の硬質ウレタンフォーム断熱ボード17は、硬質ウレタンフォーム層9の一方の面に第一の透湿性面材3および第一の非透湿性面材13が硬質ウレタンフォーム層9側から第一の透湿性面材3、第一の非透湿性面材13の順で積層され、硬質ウレタンフォーム層9の他方の面に第二の透湿性面材4および第二の非透湿性面材14が硬質ウレタンフォーム層9側から第二の透湿性面材4、第二の非透湿性面材14の順で積層されたものである。
本発明における硬質ウレタンフォーム層は、例えばポリエーテル系ポリオールやポリエステル系ポリオールからなるポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、発泡剤とを混合反応させることにより得られる発泡体の層である。硬質ウレタンフォーム層を形成するための原料として用いるポリオール化合物とポリイソシアネート化合物と発泡剤とを含む組成物を、「ウレタン原料組成物」と称す。ポリオール化合物としては、公知の硬質ウレタンフォーム用ポリオール化合物を使用できる。ポリオール化合物と混合、反応させて硬質ウレタンフォームを形成するポリイソシアネート化合物としては、公知の硬質ウレタンフォーム用ポリイソシアネート化合物を使用できるが、取扱の容易性、反応の速さ、得られる硬質ウレタンフォームの物理特性が優れていること、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ナート(以下、「MDI」と称す。)を使用することが好ましい。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い。かか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周知のジないしポリイソシアネート化合物が使用可能である。硬質ウレタンフォームの発泡剤としては、シクロペンタン、n-ペンタン等のペンタン類、含フッ素ハロゲン化炭化水素または含フッ素炭化水素、ハイドロフルオロオレフィン、水等の公知の発泡剤を使用することができる。
ウレタン原料組成物には、必要に応じて、触媒、整泡剤、難燃剤、可塑剤、着色剤、充填剤、防虫剤、防カビ剤等の各種添加剤を配合してもよい。
硬質ウレタンフォーム層の厚さは、特に限定されず、用途に応じて、適宜選択することができるが、例えば10~200mmであり、好ましくは20~150mmである。
本発明における透湿性面材は、通気性を有する合成繊維もしくは無機繊維からなる不織布、織物もしくは編物または混抄紙を含む。これらの透湿性面材としては、例えばガラス繊維、炭素繊維等の無機系繊維、アラミド、パルプ等の有機系繊維、あるいはそれらの混合物の不織布、織物または編物が使用できる。不織布、織物または編物単独では成形時にウレタン原料組成物の漏出等が発生することがあるため、必要に応じてこれらの不織布、織物または編物に透湿性の合成樹脂層等を積層したものや、アスファルト等を含浸させたものが使用できる。なかでも、硬質ウレタンフォームと接触しない面にポリプロピレン(以下、「PP」と称す。)樹脂を積層したガラス繊維や、アスファルトを含浸させたガラス繊維が好ましく用いられる。ガラス繊維の目付量は10~150g/m2が好ましく、20~120g/m2がより好ましい。ガラス繊維の目付量が小さすぎると寸法安定性が悪化し、ガラス繊維の目付量が大きすぎるとコストが嵩み好ましくない。積層する合成樹脂層の厚みは、10μm以上50μm未満であることが好ましく、15μm以上40μm未満であることがより好ましい。合成樹脂層の厚みが厚すぎると透湿度が下がり、断熱ボードの成形性が悪化し、合成樹脂層の厚みが薄すぎると成形時にウレタン原料組成物の漏出等が発生する恐れがある。ガラス繊維にアスファルトを含浸させる場合、アスファルトの含浸量は30~100g/m2が好ましく、35~70g/m2がより好ましく、40~60g/m2がより好ましい。アスファルトの含浸量が多すぎると過剰のアスファルトが面材表面でブロッキングしてしまい、アスファルトの含浸量が少なすぎると成形時にウレタン原料組成物の漏出等が発生する恐れがある。
本発明における非透湿性面材は、金属箔状物または合成樹脂フィルムを含む。
金属箔状物としては、例えばアルミニウム箔、銅箔、鉄箔、鉛箔等が挙げられ、軽量であるアルミニウム箔が好ましく使用できる。断熱ボードの最外層が金属箔状物単独となる場合、箔自身が切れたりしわが寄ったりするので、金属箔状物の外側に合成樹脂層等の保護層を積層しても構わない。金属箔状物に積層される合成樹脂層としては、例えば塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と称す。)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(以下、「PBT」と称す。)樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等が用いられ、これら1種の単独樹脂あるいは2種以上を積層した複層樹脂が使用できる。なかでも、PET樹脂やPBT樹脂などのポリエステル系樹脂からなる樹脂が好ましく用いられる。
合成樹脂フィルムとしては、例えば塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と称す。)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(以下、「PBT」と称す。)樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等のフィルムを挙げることができる。前記樹脂の2種以上を積層した複層フィルムを用いてもよい。なかでも、PETフィルムやPBTフィルムなどのポリエステルフィルムが好ましく用いられる。合成樹脂フィルムにアルミニウム等の金属を蒸着してなる金属蒸着フィルムを用いてもよい。
これらの非透湿性面材には透湿性面材との接合のために接着層を含むことができる。接着層としては、例えばポリエチレン系接着剤等が使用できる。具体的には、エチレン-酢酸ビニル共重合体(以下、「EVA」と称す。)樹脂などの熱溶融性接着樹脂の使用が好ましい。
非透湿性面材の厚みは、0.02~0.20mmであることが好ましい。
硬質ウレタンフォーム断熱ボードを製造するために、図1に示す製造装置を用いた。
第一の透湿性面材および第二の透湿性面材として、目付量40g/m2のガラス繊維不織布に厚さ30μmのポリプロピレン樹脂を積層したものを用い、第一の透湿性面材3を、原反ロール1からガラス繊維不織布層が上側になるように、連続的に供給した。
第一の透湿性面材3の上に、下記配合のポリオール成分とポリイソシアネート成分からなるウレタン原料組成物6をミキサーノズル5から撒布、供給した。
(ポリオール成分)
ポリエーテル系ポリオール ・・・ 100.0質量部
発泡剤(シクロペンタン) ・・・ 15.0質量部
水 ・・・・・・・・・・・・・・ 2.5質量部
触媒(三級アミン) ・・・・・・ 1.5質量部
整泡剤(シリコーン系) ・・・・ 1.5質量部
(ポリイソシアネート成分)
液状MDI ・・・・・・・・・・ 200.0質量部
ウレタン原料組成物6を供給した第一の透湿性面材3の上に、第二の透湿性面材4を原反ロール2からガラス繊維不織布層が下側になるようにガイドロールを通じて供給した。ウレタン原料組成物をサンドイッチした状態で第一の透湿性面材3および第二の透湿性面材4を、65℃の加熱オーブン7内に設置された上下1対のダブルコンベア8,8の間に送り、厚さが20mmとなるように規制を受けつつ発泡硬化を完了し、第一の透湿性面材3と硬質ウレタンフォーム層9と第二の透湿性面材4とからなる積層成形体10を作製した。加熱オーブン7を出た積層成形体10を、アフターキュアオーブン15に移送した。
第一の非透湿性面材13および第二の非透湿性面材14として、厚さ19μmのPET樹脂フィルムに厚さ19μmのEVA樹脂からなる接着層を設けた積層フィルムを用いた。第一の非透湿性面材13を原反ロール11から、第二の非透湿性面材14を原反ロール12から移送ラインに供給し、70℃のアフターキュアオーブン15内で、接着層が積層成形体側になるように、第一の非透湿性面材13および第二の非透湿性面材14を積層成形体10の両面に加熱ラミネートした。最後にカッター16で所定長さに裁断し、図3に示す硬質ウレタンフォーム断熱ボード17を製造した。図3中、9は硬質ウレタンフォーム層、3は第一の透湿性面材、4は第二の透湿性面材、13は第一の非透湿性面材、14は第二の非透湿性面材、21はガラス繊維不織布層、22はポリプロピレン樹脂層、23はEVA樹脂接着層、24はPET樹脂フィルムである。
使用した透湿性面材の透湿度は353g/m2/24h、非透湿性面材の透湿度は39g/m2/24hであり、面材全体の透湿度は17g/m2/24hであった。
得られた硬質ウレタンフォーム断熱ボードについて、成形性の評価としてボイドの発生状況を観察するとともに、加湿試験を行なった。結果を表1に示す。得られた断熱ボードはボイドの発生は観察されず、きれいな成形体であった。また、加湿試験において熱伝導率および質量の増加はほとんど観察されなかった。
非透湿性面材を積層しなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、硬質ウレタンフォーム断熱ボードを製造した。
得られた断熱ボードはボイドの発生は観察されず、きれいな成形体であった。しかし、加湿試験において熱伝導率は0.0289W/mKから0.0304W/mKと大きく悪化し、断熱ボードの質量も29.5%増加していた。
透湿性面材を、目付量100g/m2のガラス繊維不織布にストレートアスファルト50g/m2を含浸させたものに変更した以外は、実施例1と同様に行い、図4に示す硬質ウレタンフォーム断熱ボードを製造した。図4中、9は硬質ウレタンフォーム層、3は第一の透湿性面材、4は第二の透湿性面材、13は第一の非透湿性面材、14は第二の非透湿性面材、23はEVA樹脂接着層、24はPET樹脂フィルム、25はアスファルト含浸ガラス繊維不織布である。
使用した透湿性面材の透湿度は500g/m2/24h以上、非透湿性面材の透湿度は39g/m2/24hであり、面材全体の透湿度は20g/m2/24hであった。得られた断熱ボードはボイドの発生は観察されず、きれいな成形体であった。また、加湿試験において熱伝導率および質量の増加はほとんど観察されなかった。
非透湿性面材を積層しないこと以外は、実施例2と同様に行い、硬質ウレタンフォーム断熱ボードを製造した。
得られた断熱ボードはボイドの発生は観察されず、きれいな成形体であった。しかし、加湿試験において熱伝導率は0.0297W/mKから0.0486W/mKと大きく悪化し、断熱ボードの質量も208.6%増加していた。
目付量40g/m2のガラス繊維不織布に厚さ30μmのポリプロピレン樹脂を積層した透湿性面材に代えて、目付量40g/m2のガラス繊維不織布シートに厚さ40μmのポリプロピレン樹脂を積層した透湿性面材を使用した以外は、比較例1と同様に行い、硬質ウレタンフォーム断熱ボードを製造した。
使用した透湿性面材の透湿度は290g/m2/24hであった。得られた断熱ボードには1m2あたりに1.5cm未満の小さなボイドが1個あったものの、使用上問題のない範囲の成形体であった。
目付量40g/m2のガラス繊維不織布に厚さ30μmのポリプロピレン樹脂を積層した透湿性面材に代えて、目付量40g/m2のガラス繊維不織布に厚さ50μmのポリプロピレン樹脂を積層した透湿性面材を使用した以外は、比較例1と同様に行い、硬質ウレタンフォーム断熱ボードを得た。
使用した面材の透湿度は146g/m2/24hであった。得られた断熱ボードには1m2あたりに1.5cm未満の小さなボイドが2個および1.5cm以上のボイドが1個発生していた。
実施例1において、透湿性面材に代えて、2軸ガラスメッシュ(メッシュUB:田島ルーフィング株式会社製)の両面に、厚さ19μmのPET樹脂フィルムに厚さ19μmのEVA樹脂からなる接着層を設けた積層フィルムを熱ラミネートした積層体からなる非透湿性面材を使用し、アフターキュアオーブンにおける非透湿性面材の積層を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、非透湿性面材/硬質ウレタンフォーム層/非透湿性面材の層構成を有する硬質ウレタンフォーム断熱ボードを製造した。
使用した非透湿性面材の透湿度は22g/m2/24hであった。得られた断熱ボードには1m2あたりに1.5cm未満の小さなボイドが10個以上および1.5cm以上のボイドが10個以上発生していた。
JIS Z 0208「防湿包装材料の透過湿度試験方法」(カップ法)に基づいて測定を行った。
50℃に調整した恒温水槽の上部に190mm×190mmの開口部を持った蓋を作成し、該開口部を200mm×200mmに裁断した断熱ボードで塞ぎ、2週間放置した。処理前後の質量変化および熱伝導率の変化を測定した。
JIS A 1412-2「熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法-第2部:熱流計法(HFM法)」に基づいて測定を行った。
得られた断熱ボードの表面(1m2)を観察し、ボイドの発生状況をチェックした。
○:ボイドなし
△:最も長い部分が1.5cm未満のボイドが1個以上ある
×:最も長い部分が1.5cm以上のボイドが1個以上ある
2 第二の透湿性面材の原反ロール
3 第一の透湿性面材
4 第二の透湿性面材
5 ミキサーノズル
6 ウレタン原料組成物
7 加熱オーブン
8 ダブルコンベア
9 硬質ウレタンフォーム層
10 積層成形体
11 第一の非透湿性面材の原反ロール
12 第二の非透湿性面材の原反ロール
13 第一の非透湿性面材
14 第二の非透湿性面材
15 アフターキュアオーブン
16 カッター
17 硬質ウレタンフォーム断熱ボード
21 ガラス繊維不織布層
22 ポリプロピレン樹脂層
23 EVA樹脂接着層
24 PET樹脂フィルム
25 アスファルト含浸ガラス繊維不織布
Claims (7)
- 硬質ウレタンフォーム層の一方の面に第一の透湿性面材および第一の非透湿性面材が積層され、硬質ウレタンフォーム層の他方の面に第二の透湿性面材および第二の非透湿性面材が積層されてなる硬質ウレタンフォーム断熱ボードの製造方法であって、第一の透湿性面材および第二の透湿性面材の透湿度が250g/m 2 /24h以上であり、第一の非透湿性面材および第二の非透湿性面材の透湿度が100g/m 2 /24h以下であり、前記方法は、第一の透湿性面材と第二の透湿性面材の間でウレタン原料組成物を発泡させて、第一の透湿性面材と硬質ウレタンフォーム層と第二の透湿性面材とからなる積層成形体を作製する工程、および前記積層成形体の第一の透湿性面材の面にアフターキュアオーブン内で移送ラインに沿って連続的に移動する第一の非透湿性面材を積層し、前記積層成形体の第二の透湿性面材の面にアフターキュアオーブン内で移送ラインに沿って連続的に移動する第二の非透湿性面材を積層する工程を含む、方法。
- 前記積層成形体を作製する工程が、移送ラインに沿って連続的に移動する第一の透湿性面材の上にウレタン原料組成物を塗布し、塗布されたウレタン原料組成物の上に第二の透湿性面材を移送ラインに沿って連続的に供給し、ウレタン原料組成物を発泡させながら第一の透湿性面材と第二の透湿性面材でサンドイッチ状に挟み込み、その後、ダブルコンベア内に送り込んで一定の厚みに加熱積層成形させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記非透湿性面材を積層する工程に続いて、非透湿性面材を積層した積層成形体を所定の大きさに裁断する工程をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 硬質ウレタンフォーム層の一方の面に第一の透湿性面材および第一の非透湿性面材が硬質ウレタンフォーム層側から第一の透湿性面材、第一の非透湿性面材の順で積層され、硬質ウレタンフォーム層の他方の面に第二の透湿性面材および第二の非透湿性面材が硬質ウレタンフォーム層側から第二の透湿性面材、第二の非透湿性面材の順で積層されてなる硬質ウレタンフォーム断熱ボードであって、第一の透湿性面材および第二の透湿性面材の透湿度が250g/m2/24h以上であり、第一の非透湿性面材および第二の非透湿性面材の透湿度が100g/m2/24h以下であり、第一の透湿性面材および第二の透湿性面材が無機繊維からなる不織布に厚み10~50μmの合成樹脂層を積層したものであり、硬質ウレタンフォーム断熱ボードが、硬質ウレタンフォーム層と第一の透湿性面材の間に非透湿性面材を有さず、硬質ウレタンフォーム層と第二の透湿性面材の間に非透湿性面材を有しない、断熱ボード。
- 第一の非透湿性面材および第二の非透湿性面材が金属箔状物または合成樹脂フィルムを含む、請求項4に記載の断熱ボード。
- 第一の非透湿性面材および第二の非透湿性面材がポリエステルフィルムにエチレン-酢酸ビニル共重合体からなる接着層を積層したものである、請求項4または5に記載の断熱ボード。
- 硬質ウレタンフォーム断熱ボードが、硬質ウレタンフォーム層と第一の透湿性面材の間に非透湿性面材を有さず、硬質ウレタンフォーム層と第二の透湿性面材の間に非透湿性面材を有しない、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
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