JPH09132658A - 炭酸ガス吸着剤及び発泡断熱材及び断熱箱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷蔵庫等に使用される発泡断熱材において、
炭酸ガス吸着剤を硬質ウレタンフォーム中に一体発泡
し、硬質ウレタンフォーム中に含まれる炭酸ガスを吸着
除去して断熱性能を改善することを目的とする。 【解決手段】 水酸化アルカリ金属１又は水酸化アルカ
リ土金属の粉体と無機又は金属水和物、望ましくは２０
Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の水和熱を有する無機又は金属水
和物２を混合、造粒し、かつ有機樹脂３等により表面処
理した炭酸ガス吸着剤を用いるため、ウレタン原料中の
水分を吸着する事がなく、発泡後のフォーム内の炭酸ガ
スのみを吸着除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫、冷凍庫等
に用いる炭酸ガス吸着剤、発泡断熱材、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ＣＦ
Ｃ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Ｈ
ＣＦＣ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、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）であるペン
タンやシクロペンタン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、フォ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、気体熱伝導率の低い
気体成分でフォーム気泡内を満たすことが効果的手段と
されてきた。

【０００５】しかしながら一方においては、発泡剤使用
量の低減、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、有機ポリイソシアネー
トと水分との反応により発生する炭酸ガスを発泡剤成分
として用いる必要がある。

【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。

【０００７】こうした課題解決のアプローチとして例え
ば、特開昭５７−４９６２８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、ゼオライト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。

【０００８】上記特開昭５７−４９６２８号公報におけ
る気泡内ガスの純化メカニズムを考察すると、まず、ゼ
オライト等から成る炭酸ガス吸着剤は、炭酸ガスの吸着
以上に水分を選択優先的に吸着する。そのため、水分は
原料混合と同時に吸着除去されてしまい、フォーム低密
度化に有効な有機イソシアネートと水分との反応である
ウレア反応は起こらずに脱水原料での発泡生成と成るた
め、発泡剤単独発泡と同形態でフォームが発泡形成され
る。

【０００９】さらには、反応時のフォーム重合過程での
カルボジイミド反応やイソシアヌレート反応等により反
応生成する炭酸ガスは、発泡後、吸着剤に吸着除去さ
れ、気泡内ガスの純化が行われる。

【００１０】従って、特開昭５７−４９６２８号公報
は、主たる炭酸ガス発生因子である水分を原料中から脱
水除去し、かつ、フォーム重合過程で発生し気泡内に残
留する炭酸ガスを吸着除去することによりフォーム気泡
内ガスを純化しフォーム断熱性能の向上が図れるもので
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】オゾン層破壊の影響が
なく、地球温暖化に対する影響も極めて低い、地球環境
保護には必要不可欠なハイドロカーボンであるシクロペ
ンタン等を発泡断熱材の発泡材に適用する場合は、発泡
剤成分であるシクロペンタンが汎用的な硬質ウレタンフ
ォーム用原料であるポリエーテルポリオールとの相溶性
が悪く、プレミックス中への添加部数が制限される。

【００１２】また、シクロペンタンの沸点は49.3℃と従
来使用されてきた常温沸点発泡剤であるＣＦＣ１１の2
3.8℃や、ＨＣＦＣ１４１ｂの32.0℃などと比較すると
極めて高く、フォーム発泡効率の改善に際しては、従来
のＣＦＣ１１やＨＣＦＣ１４１ｂ等を発泡剤として用い
る場合に比べ、水分添加量の増加が必要不可欠である。

【００１３】しかしながら、従来の構成では炭酸ガス吸
着剤がプレミックス添加混合と同時に原料中水分を脱水
除去してしまうため、発泡剤としてシクロペンタン等を
適用した場合には、フォーム発泡効率が大きく低下し、
フォームの低密度化が達成できないという問題があっ
た。又、炭酸ガス吸着剤として、吸水性が低く、ゼオラ
イト等に比べ炭酸ガス吸着性能に優れた水酸化アルカリ
金属を用いることも考えられるが、原料中水分の脱水除
去は低減されるものの、水分存在下でのみ炭酸ガス吸着
効果を発揮する性質から、発泡後、すなわち水分の無く
なったフォーム中で炭酸ガス吸着能力を発揮することは
できない。

【００１４】従って、シクロペンタン等を発泡剤として
用いた場合においても、これ迄と同様のフォーム発泡効
率を確保しながら、フォーム断熱性能に優れた高品質な
発泡断熱材を開発する課題があった。

【００１５】本発明は、上記課題を鑑み、地球環境保護
を主要目的とし、オゾン層破壊の影響が全く無く、地球
温暖化へ与える影響も極めて小さいハイドロカーボンの
一つであるシクロペンタン等を発泡剤として用いた場合
においても、これ迄と同様のフォーム発泡効率を確保し
ながら、フォーム断熱性能に優れた高品質な発泡断熱材
と、それら発泡断熱材を充填して成る断熱箱体を提供す
るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためにポリオール、有機ポリイソシアネ−ト、整泡
剤、触媒、水を含む発泡剤、水酸化アルカリ金属又は水
酸化アルカリ土金属の粉体と無機又は金属水和物粉体と
を混合、造粒し、かつ造粒物表面を有機樹脂にて被覆し
た炭酸ガス吸着剤を混合、撹拌し発泡生成した発泡断熱
材を得るものである。

【００１７】また、外箱と、内箱と、前記外箱および内
箱によって形成される空間部に上記発泡断熱材を充填し
て成る断熱箱体を得るものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、水酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ土金属の粉
体と、無機又は金属水和物粉体とを混合、造粒し、かつ
造粒物表面を有機樹脂にて被覆した炭酸ガス吸着剤であ
り、水酸化アルカリ金属等の粉体が炭酸ガスを吸着する
ために不可欠の水分が、水和物中の水分として存在しか
つ有機樹脂被覆により保護されるという作用があるた
め、水分の無い系内でも十分な炭酸ガス吸着能力を発揮
するという目的が達成できる。

【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、水酸化
アルカリ金属又は水酸化アルカリ土金属の粉体と、２０
Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の水和熱を有する無機又は金属水
和物粉体とを混合、造粒し、かつ造粒物表面を有機樹脂
にて被覆した炭酸ガス吸着剤であり、無機又は金属水和
物の水和熱が２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上のため、常温下
で水分が揮散しにくいという作用があるため、常温下で
の造粒工程において水分が揮散することがなく十分な炭
酸ガス吸着能力を発揮するという目的が達成できる。

【００２０】請求項３に記載の発明は、ポリオール、有
機ポリイソシアネ−ト、整泡剤、触媒、発泡剤成分とし
て少なくとも水を含む原料及び、請求項２で示す炭酸ガ
ス吸着剤とを混合撹拌し、発泡生成した発泡断熱材であ
り、造粒物表面を有機樹脂にて被覆した炭酸ガス吸着剤
を用いるため、炭酸ガス吸着剤が断熱材原料中の水分を
吸着することなく発泡断熱材中に分散するという作用が
あるため、フォーム発泡効率を損なう事がなく、フォー
ム低密度化も達成可能となり、かつフォーム中の炭酸ガ
スを吸着除去し、断熱性能に優れた断熱材を得るという
目的が達成できる。

【００２１】請求項４に記載の発明は、外箱と、内箱
と、前記外箱および内箱によって形成される空間部に請
求項３で示す発泡断熱材を充填して成る断熱箱体であ
り、炭酸ガス吸着剤が発泡断熱材中に分散されるため、
変形等の断熱箱体の外観品質に影響を及ぼすことがない
という作用があるため、断熱性能に優れかつ外観品質確
保ができるという目的を達成できる。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について図１、
図２を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は炭酸ガス吸着剤を示し、水酸化
アルカリ土金属１と２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の水和熱
を有する金属水和物２を有機物樹脂３をバインダーとし
て造粒し、表面被覆した構成となっており、炭酸ガスが
有機樹脂３を通過し、金属水和物２に溶解し、更に水酸
化アルカリ土金属１と反応し、炭酸ガスを吸着、固定化
する作用を行う。

【００２３】（実施の形態２）図２は断熱箱体の断面図
を示し、内箱４と外箱５によって形成される箱体空間部
６に発泡断熱材７を充填したもので、炭酸ガス吸着剤８
を分散させた構造となっており、炭酸ガス吸着剤８によ
り発泡断熱材７中の炭酸ガスを吸着、固定化し、熱伝導
率を低減する作用を行う。即ち、炭酸ガス吸着剤に担持
した水分が発泡時に影響を及ぼすことがなく、フォーム
諸物性を損なうことなく、フォーム気泡内ガスを純化し
フォーム断熱性能の向上が図れるものである。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の発泡断熱材を
説明する。

【００２５】（表１）に一実施例の原料処方を示した。
ポリオ−ルは、芳香族アミン系ポリエ−テルポリオ−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−Ｎｏ.３１、発泡剤は、シクロペンタンである。
炭酸ガス吸着剤は、水酸化アルカリ土金属粉体として、
平均粒径５０μｍの片山化学工業製水酸化カルシウム試
薬、金属水和物として、３３．１１Ｋｃａｌ／ｍｏｌの
水和熱を有する水和熱和光純薬製塩化マグネシウム六水
和物を用い、フロイント産業製遠心流動型コーチング造
粒装置にてメタクリル酸エステルを主成分とする有機樹
脂をバインダーとして造粒し、さらに同装置にて、平均
膜厚２μｍの被膜を作成した。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する。

【００２６】一方、イソシアネ−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−トである。

【００２７】このように調合混合したプレミックス成分
とイソシアネ−ト成分とを所定の配合部数で混合撹拌
し、高圧発泡機にて発泡、内箱と外箱からなる箱体内部
に充填し断熱箱体を得た。

【００２８】このようにして得た断熱箱体から切りだし
た硬質ウレタンフォームの密度、熱伝導率、気泡内ガス
組成の測定結果を（表１）に示した。尚、熱伝導率は、
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（実施例１）。

【００２９】また、同時に比較例として炭酸ガス吸着剤
を使用しない場合（比較例１）、及び炭酸ガス吸着剤と
して水酸化カルシウムのみを用いた場合（比較例２）、
炭酸ガス吸着剤としてゼオライトを用いた場合（比較例
３）についてもそれぞれ（表１）に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】（表１）の結果から明らかなように、本実
施例は、比較例１〜３に比べ、大幅な熱伝導率の向上が
認められる。これは、気泡内ガス測定結果からも判るよ
うに、炭酸ガスの減少が要因と考えられる。又、フォー
ム密度から判断し、発泡効率の低下もみられず、発泡過
程での問題はない。一方比較例２は、発泡過程での問題
はないものの、熱伝導率の低下は見られない。これは、
発泡後は、フォーム中に水分がほとんど残存せず、炭酸
ガス吸着能力を発揮することができないためと考える。
又、比較例３の、ゼオライトを用いた場合は、炭酸ガス
比率はやや低下しているものの、熱伝導率の改善は見ら
れず、特に密度が大幅に増加していることが判った。こ
れは原料中にゼオライトを添加混合すると同時に原料中
の水分を吸着してしまうため、水が発泡剤として機能し
なかったため、密度の増加につながり、固体熱伝導率の
悪影響もあり、フォームとしての熱伝導率改善に至らな
かったと考える。

【００３２】このように本発明の炭酸ガス吸着剤は、水
酸化カルシウムと、塩化マグネシウム六水和物とを混
合、造粒し、かつ造粒物表面を有機樹脂にて被覆した造
粒物を炭酸ガス吸着剤として用いており、水和物中の水
分を揮散させることなく造粒が可能となる。この炭酸ガ
ス吸着剤を発泡断熱材に適用することにより、プレミッ
クス中の水分を吸着することがないため、フォーム発泡
効率の低下といった問題がなく、又、水分を坦持させた
物質と接触した状態にあるため、発泡後、水分の無くな
ったフォーム中でも炭酸ガス吸着能力を発揮することが
できる。更に、炭酸ガス吸着剤を有機樹脂により、被覆
しているため、水酸化カルシウムと炭酸ガスの反応時に
発生する水分がフォーム中に拡散する危険性も無い。従
って、フォーム諸物性を損なうことなく、フォーム気泡
内ガスを純化しフォーム断熱性能の向上が図れたもので
ある。

【００３３】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、フォーム諸物性に問題の
ない高断熱性能を有する高品質な発泡断熱材、また前記
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。

【００３４】尚、本実施例としては、炭酸ガス吸着剤と
して水酸化カルシウムを用いたが、水酸化カリウム等水
酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ土金属の粉体であ
れば何れも同様の効果を示す。又、無機又は金属水和物
として塩化マグネシウム六水和物を用いたが、水酸化バ
リウム八水和物、炭酸ナトリウム十水和物等の無機又は
金属水和物、望ましくは２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の水
和熱を有する無機又は金属水和物であれば同様の効果が
期待できる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、ポリオール、有
機ポリイソシアネ−ト、整泡剤、触媒、水を含む発泡
剤、水酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ土金属の粉
体と無機又は金属水和物粉体、望ましくは２０Ｋｃａｌ
／ｍｏｌ以上の水和熱を有する無機又は金属水和物とを
混合、造粒し、かつ造粒物表面を有機樹脂にて被覆した
炭酸ガス吸着剤を混合、撹拌し発泡生成し、発泡断熱材
を得るものである。また、外箱と、内箱と、前記外箱お
よび内箱によって形成される空間部に上記の発泡断熱材
を充填して成る断熱箱体を得るものである。

【００３６】この結果、炭酸ガス吸着剤が水分を吸着す
ることがなく、フォーム発泡効率を損なう事なく炭酸ガ
スを吸着除去する効果が図れるものである。

【００３７】よって、オゾン破壊係数０、地球温暖化係
数も極めて小さく地球環境問題に対して極めて有効な発
泡剤を利用し、フォーム諸物性に問題が無く、断熱性能
に優れた高品質な発泡断熱材が提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による炭酸ガス吸着剤の概
念図

【図２】本発明の一実施形態による断熱箱体の断面図

【符号の説明】

１ 水酸化アルカリ土金属 ２ 金属水和物 ３ 有機樹脂 ４ 内箱 ５ 外箱 ６ 箱体空間部 ７ 発泡断熱材 ８ 炭酸ガス吸着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｇ 101:00） Ｃ０８Ｌ 75:04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ
   土金属の粉体と、無機又は金属水和物粉体とを混合、造
   粒し、かつ造粒物表面を有機樹脂にて被覆した炭酸ガス
   吸着剤。
2. 【請求項２】 水酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ
   土金属の粉体と、２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の水和熱を
   有する無機又は金属水和物粉体とを混合、造粒し、かつ
   造粒物表面を有機樹脂にて被覆した炭酸ガス吸着剤。
3. 【請求項３】 ポリオール、有機ポリイソシアネ−ト、
   整泡剤、触媒、発泡剤成分として少なくとも水を含む原
   料及び、水酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ土金属
   の粉体と、２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の水和熱を有する
   無機又は金属水和物粉体とを混合、造粒し、かつ造粒物
   表面を有機樹脂にて被覆した炭酸ガス吸着剤とを混合撹
   拌し、発泡生成した発泡断熱材。
4. 【請求項４】 外箱と、内箱と、前記外箱および内箱に
   よって形成される空間部にポリオール、有機ポリイソシ
   アネ−ト、整泡剤、触媒、発泡剤成分として少なくとも
   水を含む原料及び、水酸化アルカリ金属又は水酸化アル
   カリ土金属の粉体と、２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の水和
   熱を有する無機又は金属水和物粉体とを混合、造粒し、
   かつ造粒物表面を有機樹脂にて被覆した炭酸ガス吸着剤
   とを混合撹拌し、発泡生成した発泡断熱材を充填して成
   る断熱箱体。