JPH071477A

JPH071477A - 断熱性構造体の製造方法

Info

Publication number: JPH071477A
Application number: JP5169543A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Takeyasu; 弘光武安; Ichiro Kamemura; 一郎亀村; Chikashi Tateyama; 親志立山; Minako Aoyanagi; 美奈子青柳
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な形状を有する真空断熱方式の断熱性構造
体を生産性及び歩留りよく製造する方法を提供する。【構成】独立気泡率が５０％以下の発泡性樹脂１２を与
える発泡性樹脂原料を、通気性を有しない表面材２、３
からなる中空の包囲体１内に注入し、発泡硬化させたの
ち、包囲体１内部を大気圧以下に減圧脱気し、開口部を
封止して密封する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば容器形状やパネ
ル形状をなす真空断熱方式の断熱性構造体を生産性よく
製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷蔵庫など高い断熱性を要求さ
れる機器の断熱材には、熱伝導率が０．０２５ｋｃａｌ
／ｍ・ｈｒ・℃未満の高断熱性構造体が用いられてい
る。

【０００３】従来、このような断熱性構造体としては、
硬質ウレタンフォーム等の発泡性熱硬化性樹脂を、包囲
材で覆って包囲体としたものが用いられてきた。こうし
た発泡性熱硬化性樹脂は、ＣＦＣ（クロロフルオロカー
ボン）、ＨＣＦＣ（ヒドロクロロフルオロカーボン）、
ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ヒドロフル
オロカーボン）など熱伝導率の極めて低い物質を発泡剤
として使用し、かつ独立気泡率を高めて発泡させること
により、独立気泡の内部に発泡剤をガスとして残留さ
せ、その熱伝導率の低さを利用して、優れた断熱性を持
たせるものであった（例えば特開平３−２４３６１４号
公報参照）。

【０００４】しかし、ＣＦＣは、成層圏のオゾン層を破
壊したり温室効果を増長する地球環境の破壊物質とし
て、近年世界的に問題となっており、生産量及び消費量
が規制されることになった。また、ＣＦＣの代替品とさ
れるＨＣＦＣやＰＦＣ、ＨＦＣ等も、オゾン層破壊や温
室効果増長への影響が懸念され、大量に使用することに
ついて問題を残している。

【０００５】以上のような事情から、硬質ウレタンフォ
ームなど発泡性熱硬化性樹脂製造における発泡剤として
は、含フッ素化合物以外の発泡剤である水、塩化メチレ
ン、有機溶媒等が用いられるようになっているが、これ
らはいずれもＣＦＣ類に比べて熱伝導率が高いため、上
記のような独立気泡率を高めて発泡する方法では、従来
のＣＦＣ類で発泡したものほどの高断熱性を得ることは
難しい。

【０００６】一方、断熱性構造体としては、上記のよう
な低熱伝導率のガスを利用したものの他に、真空断熱方
式によるものがある。これは、連通気泡率の高い有機発
泡体や無機粉体等の形状保持材を、プラスチック薄膜、
金属薄膜などの薄膜からなる包囲材で覆って包囲体と
し、次いで真空排気等の手段により内部を真空に脱気し
た後、脱気口をふさいで密封することにより、断熱性構
造体を得るものである（例えば特開平３−２９４７７８
号公報参照）。

【０００７】上記のような製造方法では、例えば曲面や
多数の曲折部分を有するような複雑な形状の構造体を製
造することは難しいため、例えば容器形状に成形する場
合には、パネル状の構造体を複数個結合して、全体とし
て容器形状に成形したり、あるいは、予め成形された容
器の壁面に、パネル状の断熱性構造体（以下、真空パネ
ルと記載することがある）を取付ける等の方法が用いら
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
な、真空パネルを用いて断熱性容器を製造する方法で
は、真空パネルどうしを結合したり、容器の壁面に接着
させる際に、構造体が破損して真空度が低下し、断熱性
を損ねることがあった。更に、製造工程が複雑であり、
製造コストも高いなど、生産性の点で問題があった。

【０００９】したがって、本発明の目的は、例えば容器
形状やパネル形状をなす真空断熱方式の断熱性構造体を
生産性よく製造する方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明における断熱性構造体の製造方法は、独立気
泡率が５０％以下の発泡体を与える発泡性樹脂原料を、
通気性を有さない材料からなる中空の包囲体内に注入
し、発泡硬化させたのち、前記包囲体内部を大気圧以下
に減圧脱気し、次いで開口部を封止して密封することを
特徴とする。

【００１１】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。

【００１２】まず、本発明に用いる発泡性樹脂原料とし
ては、独立気泡率が５０％以下の発泡体を得られるよう
に調製された樹脂原料が用いられる。発泡体の独立気泡
率が５０％を超えるものは、減圧時に断熱性構造体の内
部が一様に真空になりにくいため、好ましくない。具体
的には、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、スチレン樹脂
等の熱硬化性樹脂を与える原料が好ましく、水のみを発
泡剤としたウレタン樹脂原料が特に好ましい。

【００１３】ウレタン樹脂を与える原料としては、活性
水素化合物、ポリイソシアネート化合物等の主剤に、触
媒、発泡剤、整泡剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃
剤、その他の添加剤を適宜配合したものが用いられる。

【００１４】活性水素化合物としては、水酸基やアミノ
基などの活性水素基を２以上有する化合物を、単独又は
混合して使用する。また、必要に応じて、ポリアミンや
モノアルカノールアミンなどのアミノ基含有化合物を配
合してもよい。

【００１５】２以上の水酸基を有する化合物としては、
ポリオールが好ましいが、２以上のフェノール性水酸基
を有する化合物、例えばフェノール樹脂初期縮合物など
も使用できる。

【００１６】ポリオールとしては、ポリエーテル系ポリ
オール、ポリエステル系ポリオール、多価アルコール、
水酸基含有ジエン系ポリマーなどがあり、特にポリエー
テル系ポリオールを１種類又は２種類以上混合して用い
ることが好ましい。また、ポリエーテル系ポリオールを
主成分として、ポリエステル系ポリオール、多価アルコ
ール、ポリアミン、アルカノールアミン、その他の活性
水素化合物を適宜配合したものを用いてもよい。

【００１７】ポリエーテル系ポリオールとしては、多価
アルコール、糖類、アルカノールアミン、芳香族ポリア
ミン、多価フェノールその他のイニシエーターに環状エ
ーテル、特にプロピレンオキシドやエチレンオキシドな
どのアルキレンオキシドを付加して得られるものが好ま
しい。また、ポリオールとしてポリマーポリオールある
いはグラフトポリオールと呼ばれる主にポリエーテル系
ポリオール中にビニルポリマーの微粒子が分散したポリ
オール組成物も使用できる。

【００１８】ポリエステル系ポリオールとしては、多価
アルコール−多価カルボン酸縮合系のポリオールや環状
エステル開環重合体系のポリオールがある。

【００１９】なお、上記多価アルコールとしてはエチレ
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、グリセリン、トリメ
チロールプロパン、ペンタエリスリトールなどを使用で
きる。

【００２０】また、糖類としては、シュークロース、デ
キストロース、ソルビトールなどがある。アルカノール
アミンとしてはジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどを使用できる。

【００２１】更に、ポリアミンとしては、エチレンジア
ミン、トルエンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、
ポリメチレンポリフェニルアミンなどを使用できる。

【００２２】更にまた、多価フェノールとしては、ビス
フェノールＡ、ビスフェノールＳ、フェノール樹脂系初
期縮合物などを使用できる。

【００２３】なお、本発明において、上記ポリオールの
水酸基価は２００〜８００が好ましい。

【００２４】上記活性水素化合物と反応させるポリイソ
シアネート化合物としては、イソシアネート基を２以上
有する芳香族系、脂肪環族系、あるいは脂肪族系のポリ
イソシアネート、それら２種以上の混合物、及びそれら
を変性して得られる変性ポリイソシアネートがある。具
体的には、例えば、ト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、ポリメチレンポリフェニ
ルイソシアネート、キシリ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などのポリイソシアネート
やそれらのプレポリマー型変性体、ヌレート変性体、ウ
レア変性体などがある。

【００２５】また、触媒としては、活性水素基とイソシ
アネート基の反応を促進させる有機スズ化合物などの金
属化合物系触媒やトリエチレンジアミンなどの３級アミ
ン触媒が使用される。また、カルボン酸金属塩などのイ
ソシアネート基どうしを反応させる多量化触媒が目的に
応じて使用される。

【００２６】整泡剤としては、例えばシリコーン系整泡
剤や、含フッ素化合物系整泡剤などが使用される。

【００２７】なお、上記触媒及び／又は整泡剤として
は、分子中にイソシアネート基と反応しうる活性水素基
を含有する化合物を、それらの一部又は全量として用い
ることが好ましい。例えばシリコーン系整泡剤では、ポ
リジメチルシロキサン鎖へのグラフトポリオールの末端
に水酸基を有するものなどが挙げられる。

【００２８】発泡剤としては、ＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＰＦ
Ｃ、ＨＦＣ等の含フッ素化合物や、水、塩化メチレン、
有機溶媒類等を用いることができるが、水を単独で用い
るのが特に好ましい。

【００２９】次に、フェノール樹脂を与える原料として
は、フェノール、ｏ，ｍ，ｐ−クレゾール、キシレノー
ル、カチコール、レゾルシン、ビスフェノールＡ等のフ
ェノール類と、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、フ
ルフラール等のアルデヒド類とを、アルカリ触媒又は酸
性触媒で付加重合して得られる樹脂、又はこれらを変性
した樹脂に、硬化剤、発泡剤、その他の添加剤を配合し
たものが用いられる。なお、前記フェノール樹脂はレゾ
ール型、ノボラック型のどちらでもよいが、レゾール型
が特に好ましい。

【００３０】上記硬化剤としては、通常使用される塩
酸、硫酸、リン酸、フェノールスルホン酸、ベンゼンス
ルホン酸、トルエンスルホン酸、メタクレゾールスルホ
ン酸、レゾルシノールスルホン酸等を使用することがで
きる。硬化剤の添加量は、フェノール樹脂１００重量部
に対し１〜４０重量部が好ましい。

【００３１】また、上記発泡剤としては、Ｒ１２３
（１，１−ジクロロ−２，２，２−トリフルオロエタ
ン）、Ｒ２２（クロロジフルオロメタン）、Ｒ１４１ｂ
（１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン）等のＨＣＦ
Ｃや、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエ
タン）等のＨＦＣ、ペンタン等の炭化水素類、ジクロロ
メタン等のハロゲン化炭化水素類などを１〜５０重量部
添加して使用できる。

【００３２】スチレン系樹脂を与える原料としては、ス
チレン系単量体の重合体又は共重合体、スチレン系単量
体と他の単量体との共重合体を得るものが用いられる。
ここで、スチレン系単量体とは、スチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン等であり、
他の単量体としては、ジビニルベンゼン、アクリロニト
リル、メチルメタクリレート等のビニル系単量体等であ
る。また、発泡剤には、上記フェノール樹脂原料と同様
のものを使用できる。

【００３３】これらの発泡樹脂原料を容器に注入するた
めの注入機としては、低圧発泡機、高圧発泡機のどちら
を用いてもよい。一般に、ウレタン樹脂原料を用いる場
合には高圧発泡機が好ましく、フェノール樹脂原料、ス
チレン系樹脂原料を用いる場合には低圧発泡機が好まし
い。また、樹脂の注入速度は、１００〜１０００ｇ／秒
程度が好ましい。

【００３４】また、上記発泡性樹脂原料は、注入前に予
め脱気して、溶存ガス等を除去したのち、包囲体内に注
入するのが好ましい。これによって、発泡体中に残存す
る溶存ガス等が真空脱気後の包囲体内部で遊離すること
による真空度の低下を防止できる。

【００３５】更に、上記発泡性樹脂原料が硬化したの
ち、例えば活性炭、ゼオライト等のガス吸着性物質を包
囲体内に入れることが好ましい。これによって、発泡体
内に残存していた発泡剤、モノマー、副生成物等が真空
下で気化することによる真空度の低下を防止できる。

【００３６】本発明における包囲体は、通気性を有さな
い材料で形成され、特に、空気の成分である酸素、窒
素、二酸化炭素等に対して不透過性のものが用いられ
る。このような包囲体としては、例えば、ステンレスな
どガス不透過性の材料を単独で用いてもよく、また、金
属箔等のガス不透過性に優れた材料と、合成樹脂フィル
ム等の補強材料とを貼り合わせたものであってもよい。
具体的には、ポリエチレンフィルムと、アルミニウム箔
を４枚ずつ交互に積層し、熱ロールを用いて１４０℃で
熱融着して作製した薄膜を、袋状に成形したもの等を用
いることができ、この他にも、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、Ｆ
ＲＰなどのプラスチックや、アルミニウム、金、銀、
銅、軟鋼、クロム、ニッケルなどの金属からなる薄膜あ
るいは板を、単独又は組み合わせて使用できる。

【００３７】なお、上記包囲体の形状は、内部に樹脂を
配置できる中空を有するものであればよく、例えば、全
体として棒状のものや、扁平な板状のもの、あるいは曲
面や凹凸を有するもの、更には１箇所以上の湾曲、曲折
部分を有し、全体として箱状や瓶状等の容器を形成する
ようなものなども使用できる。

【００３８】上記包囲体内に樹脂原料を注入し、発泡硬
化させたのち、ロータリーポンプ、拡散ポンプ、ブース
ターポンプ、あるいはアスピレータ等の脱気装置を用い
て、容器内部を大気圧以下に脱気する。より高い断熱性
を得たいときには、圧力が３６０Ｔｏｒｒ以下になるま
で脱気を行うことが好ましい。

【００３９】所定の圧力まで脱気を行ったのち、脱気装
置を取外し、開口部をシールして包囲体を密封する。こ
うして得られた断熱性構造体を単独で、あるいは組み合
わせて用いることにより、所望の形状の断熱性構造体が
得られる。

【００４０】

【作用】本発明の製造方法によれば、発泡性樹脂原料
を、通気性を有さない包囲体に注入して硬化させ、次い
で包囲体内部を脱気したのち、密封するので、所望の形
状の断熱性構造体を生産性及び歩留りよく、容易に製造
できる。

【００４１】また、発泡性樹脂原料として、独立気泡率
が５０％以下の発泡体を得られるように調製されたもの
を用いることにより、減圧時に断熱性構造体の内部が一
様に真空になり、優れた断熱性能を有する断熱性構造体
が得られる。

【００４２】

【実施例】

実施例１包囲体として、図２、３に示すような形状のものを用い
た。すなわち、この包囲体１は、アルミニウムからなる
ガス不透過性膜４を接着剤を介してＡＢＳ樹脂５で覆っ
てなる内側の表面材２と、上記ガス不透過性膜４をステ
ンレス鋼板６で覆ってなる外側の表面材３とで、内部に
厚み５０ｍｍの中空１１を形成したものである。この包
囲体１で１面を除く他の５面を囲み、内部を２層に仕切
って、２つの空間７を有する直方体状の箱体１０を形成
し、この空間７に物品を収納できる構造になっている。
なお、図示していないが、この箱体１０は、包囲体１で
囲まれていない１面に開閉扉を設け、空間７の部分を封
するようにして、冷蔵庫用の箱体として用いられる。な
お、この包囲体１には、表面材２、３の間の中空１１に
発泡性樹脂原料を注入するための注入口８と、内部を大
気圧以下に脱気するための脱気口９が形成されている。

【００４３】上記包囲体１内に、シュークロースとモノ
エタノールアミンの混合物に水酸化カリウムを触媒とし
てプロピレンオキシド、エチレンオキシドを付加した水
酸基価４５０、エチレンオキシド含量１０重量％のポリ
オール６５部と、ｍ−トルイレンジアミンを開始剤とし
て、プロピレンオキシドを付加した水酸基価４５０のポ
リオール２０部と、グリセリンに水酸化カリウムを触媒
としてプロピレンオキシド、エチレンオキシドを付加し
た水酸基価１１０、エチレンオキシド含量１５重量％の
ポリオール１５部と、水７部と、整泡剤２．０部と、ア
ミン触媒２．５部の混合物と、当量の１．１０倍のイソ
シアネート「ＭＲ−２００」（商品名、日本ポリウレタ
ン工業社製）とを、それぞれの原料を使用前に３０℃、
５Ｔｏｒｒで脱気した後、高圧発泡機（ＰＥＣ社製、商
品名「プロマート５０」）にて注入口８より注入して、
発泡硬化させた。次いで吸着剤２３としてゼオライトを
包囲体１内に入れ、脱気口９を残してシールして、図１
に示されるように、表面材２、３の間の中空１１に、多
数の気泡を含有する発泡性樹脂１２と吸着剤２３が充填
された包囲体を得た。

【００４４】この包囲体１の脱気口９を真空ポンプに接
続して、内部を１０Ｔｏｒｒに減圧脱気し、脱気口９を
シールして密閉した。以上のようにして製造した断熱性
構造体を、実施例１とする。

【００４５】比較例１実施例１と同様のウレタン樹脂原料をフリー発泡し、密
度２３ｋｇ／ｍ³ のスラブフォームを得た。このスラブ
フォームを所定の形状に切断して、図２、３に示す包囲
体内の中空に配置し、内部を１０Ｔｏｒｒに減圧脱気し
て、密閉した。以上のようにして製造した断熱性構造体
を、比較例１とする。

【００４６】実施例２レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対し、シリコ
ーン系整泡剤を３部、Ｒ１４１ｂを３６部、塩化メチレ
ンを１２部、酸性硬化剤１８部を、二液型の低圧発泡機
で実施例１と同様に図２、３に示す包囲体内に注入し、
硬化後、ゼオライトを入れ、２０Ｔｏｒｒに減圧脱気し
て密閉した。以上のようにして製造した断熱性構造体
を、実施例２とする。

【００４７】比較例２実施例２と同様のフェノール樹脂原料をフリー発泡し、
密度２９ｋｇ／ｍ³ のスラブフォームを得た。このスラ
ブフォームを所定の形状に切断して、図２、３に示す包
囲体内に配置し、内部を２０Ｔｏｒｒに減圧脱気して密
閉した。以上のようにして製造した断熱性構造体を、比
較例２とする。

【００４８】実施例３包囲体として、図４に示すような形状のものを用いた。
この包囲体２０は、全体としてパネル形状をなし、アル
ミニウムからなるガス不透過性膜を接着剤を介してＡＢ
Ｓ樹脂で覆ってなる表面材２１によって、内部に厚さ１
５ｍｍの中空２２を形成して構成されている。なお、図
２に示した包囲体と同様に、中空２２の内部に発泡性樹
脂原料を注入するための注入口８と、内部を大気圧以下
に脱気するための脱気口９が形成されている。

【００４９】この包囲体２０に、実施例１と同様のウレ
タン樹脂原料を減圧脱気処理した後注入し、発泡硬化さ
せたのち、内部を１０Ｔｏｒｒに減圧脱気して密閉し
た。以上のようにして製造した断熱性構造体を、実施例
３とする。

【００５０】比較例３実施例１と同様のウレタン樹脂原料をフリー発泡し、密
度２３ｋｇ／ｍ³ のスラブフォームを得た。このスラブ
フォームをスライスしてパネル形状とし、図４に示す包
囲体内に配置し、内部を２０Ｔｏｒｒに減圧脱気して密
閉した。以上のようにして製造した断熱性構造体を、比
較例３とする。

【００５１】実施例１〜３及び比較例１〜３で得た断熱
性構造体について、製造直後及び１年後における、断熱
性構造体の熱伝導率（単位：ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃）
を、常法によって測定し、熱伝導率の経時変化を比較し
た。また、構造体１台の製造に要する時間（単位：分）
を比較した。その結果を、表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１に示されるように、本発明の断熱性構
造体は、短時間で製造でき、また、製造後１年を経過し
ても、熱伝導率の経時変化がほとんど見られず、製造直
後の高い断熱性を長期にわたり維持できることがわかっ
た。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所望の形状の断熱性構造体を、生産性及び歩留りよく、
容易に製造することができる。また、優れた断熱性能を
長期にわたって維持できる断熱性構造体を得ることがで
きる。したがって、家庭用、車両用、その他の産業用と
して用いられる冷蔵庫、保冷庫、断熱パネル等の製造に
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により得られる断熱性構造体の一実施例
を示す部分断面図。

【図２】本発明に使用される包囲体の一実施例を示す斜
視図。

【図３】上記包囲体の断面図。

【図４】本発明に使用される包囲体の他の実施例を示す
斜視図。

【符号の説明】

１、２０：包囲体２、３、２１：表面材８：注入口９：脱気口１０：箱体１１、２２：中空１２：発泡性樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青柳美奈子神奈川県川崎市幸区塚越３丁目474番地２旭硝子株式会社玉川分室内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】独立気泡率が５０％以下の発泡体を与える
発泡性樹脂原料を、通気性を有さない材料からなる中空
の包囲体内に注入し、発泡硬化させたのち、前記包囲体
内部を大気圧以下に減圧脱気し、次いで開口部を封止し
て密封することを特徴とする断熱性構造体の製造方法。
【請求項２】前記発泡性樹脂原料が、熱硬化性樹脂原料
である請求項１記載の断熱性構造体の製造方法。
【請求項３】前記発泡性樹脂原料が、発泡剤として水の
みを用いるウレタン樹脂原料である請求項２記載の断熱
性構造体の製造方法。
【請求項４】前記発泡硬化後、包囲体内にガス吸着性物
質を入れ、次いで減圧脱気を行う請求項１〜３のいずれ
か１つに記載の断熱性構造体の製造方法。
【請求項５】前記発泡性樹脂原料を脱気して、溶存ガス
等を除去したのち、前記包囲体内に注入する請求項１〜
４のいずれか１つに記載の断熱性構造体の製造方法。
【請求項６】容器形状又はパネル形状の断熱性構造体を
製造する請求項１〜５のいずれか１つに記載の断熱性構
造体の製造方法。