JPH11124455A

JPH11124455A - 断熱材

Info

Publication number: JPH11124455A
Application number: JP30964497A
Authority: JP
Inventors: Naokado Takada; 直門高田; Seiji Takubo; 征司田窪; Hiroshi Yamamoto; 博志山本; Akira Sekiya; 章関屋
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1999-05-11
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: JP3125017B2

Abstract

(57)【要約】【課題】地球環境への影響が少なく、より断熱性の高
い断熱ガスを含む断熱材を提供する。【解決手段】内部に断熱ガスを封入した断熱材料にお
いて、該断熱ガスとして、（ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃、(Ｃ
Ｆ₃)₃ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃、−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂−(環
状)、−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨＦ−(環状)及び−ＯＣＦ
₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＨＦ−（環状）の中から選ばれる少な
くとも１種を用いることを特徴とする断熱材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複層硝子、ポリオ
レフィンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム等の断熱
材基体に断熱ガスを封入した断熱材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】冷暖房効率向上、消費電力の低減のため
に断熱材が住宅、電気冷蔵庫等に広く使用されている。
断熱の方法として、真空断熱法が挙げられる。これは、
理論上、最も効率の高い断熱法であるが、真空がブレイ
クされると断熱性能が急激に低下するので、頑丈な設備
を要し、一般に重量が増す。もう一つの方法として、気
体の熱伝導率が低く、不活性なガスを充填した断熱材が
挙げられる。具体的には住宅用サッシの複層硝子の間に
断熱ガスを充填する方法や、発泡剤として断熱ガスを用
い硬質ポリウレタンフォーム中に封入する方法がある。
従来、ＣＦＣ(クロロフルオロカーボン)、ＨＣＦＣ（ヒ
ドロクロロフルロカーボン）が断熱ガスとして使用され
てきたが、これらの化合物はオゾン層を破壊するだけで
なく、その化学的に安定な性質のために、大気寿命が長
く地球温暖化を招く。オゾン層を破壊すること無い断熱
ガスとして、ＨＦＣ（ヒドロフルオロカーボン）、例え
ばＨＦＣ−２４５ｆａ等が提案されているが、５０℃に
おけるＨＦＣ−２４５ｆａの気体の熱伝導率は１３．９
ｍＷ／ｍＫであり、ＣＦＣ−１１（９．６９ｍＷ／ｍ
Ｋ）、ＨＣＦＣ−１４１b（１１．８ｍＷ／ｍＫ）に比
べて断熱性能が低い。また、含フッ素エーテルは、例え
ば特開平４−２８７２９、特開平３−９３８４１、特開
平６−４１３４２等で提案されいる。本発明者らは既に
これ以前の出願において含フッ素エーテル類の気体の熱
伝導率を測定し、これらの熱伝導率は１２．６から１
３．９ｍＷ／ｍＫであり、ＨＦＣ−２４５ｆａより断熱
性能が高いことを示した。しかし、より、断熱性が高く
（より、気体の熱伝導率が低く）かつ、オゾン層を破壊
しない化合物が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、地球環境へ
の影響が少なく、より断熱性の高い断熱ガスを含む断熱
材を提供することをその課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、３級もしくは環状構造
の含フッ素エーテル、つまり、球状に近い分子構造をも
つ化合物は、鎖状の化合物に比べて気体の熱伝導率が低
いことを見出し本発明を完成するに至った。即ち、本発
明によれば、内部に断熱ガスを封入した断熱材料におい
て、該断熱ガスとして、（ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃、(ＣＦ₃)₃
ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃、−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂−(環状)、
−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨＦ−(環状)及び−ＯＣＦ₂ＣＦ
₂ＯＣＦ₂ＣＨＦ−（環状）の中から選ばれる少なくとも
１種を用いることを特徴とする断熱材が提供される。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明で用いる断熱ガスには、
（ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃、(ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃、−ＯＣ
Ｈ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂-(環状)、−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ
Ｆ−(環状)及び−ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＨＦ−（環
状）が包含される。これらの化合物（断熱ガス）同士を
混合して使用すること可能である。また、所望により、
シクロペンタン等の炭化水素、ＨＦＣ−２４５ｆａ等の
ハイドロフルオロカーボンを任意の割合で混合すること
も可能である。また、その時の熱伝導率は、概ねそれら
の化合物の熱伝導率の加重平均に等しくなる。これらの
断熱ガスの充填圧力は当業者の所望の圧力で使用可能で
あるが、常圧近傍が好ましい。加圧状態の場合は気体の
熱伝導率が上がり、断熱性が下がる。また、過度の減圧
状態では断熱材の強度により、変形することもありう
る。また、前記断熱ガスをポリオレフィンフォームやポ
リウレタンフォーム用発泡剤として使用する場合は、本
発明者らは既にこれ以前の出願して示したようにポリオ
ールとの相溶性を増すためにフッ素系の界面活性剤を使
用することが好ましい。また、界面活性剤の使用を好ま
ない場合は発泡直前にこれらのガスを混合し、硬質ウレ
タンフォームを製造することも出来る。前記断熱ガスを
発泡剤として用いて断熱を目的とした硬質ウレタンフォ
ームの製造は、その本断熱ガスとポリオール、ポリイソ
シアネート、触媒、水、界面活性剤、整泡剤を混合し、
反応させることのによって実施できる。

【０００６】前記ポリイソシアネートには、芳香族、環
状脂肪族、鎖状脂肪族系のものが包含され、従来一般に
使用されている２官能のものが用いられる。このような
ものとしては、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
ェニルポリイソシアネート、トリジンジイソシアネー
ト、ナフタリンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネー
ト、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げ
られる。これらのものは単独又は混合物の形で用いられ
る。

【０００７】前記ポリオールには、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、
水酸基含有ジエチレン系ポリマー等が包含されるが、ポ
リエーテル系ポリオールの使用が好ましい。また、ポリ
エーテル系ポリオールを主成分とし、ポリエステル系ポ
リオール等の他のポリオールを含むポリオールの使用も
可能である。ポリエーテル系ポリオールとしては、ポリ
プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール
及びそれら変性体の他、糖、多価アルコール、アルカノ
ールアミン等の活性水素を含む化合物をイニシエータに
して、これに、プロピレンオキシド、エチレンオキシ
ド、エピクロルヒドリン、ブチレンオキシド等の環状エ
ーテルを付加したものが好ましく使用される。ポリエス
テル系ポリオールには、縮合系ポリエステルポリオー
ル、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネ
ートポリオール等が包含される。ポリオールとしては、
通常、その水酸基価が１００〜１０００のものが使用さ
れる。

【０００８】前記触媒には、有機金属系触媒と有機アミ
ン系触媒が包含される。有機金属系触媒としては、有機
スズ化合物が好ましく使用され、スタナスオクトエー
ト、スタナスラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジ
ブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジアセテート、ジオ
クチル錫ジアセテート等が挙げられる。有機アミン系触
媒としては、第３級アミン、例えば、トリエチレンジア
ミン、Ｎ−エチルモルホリン、トリエチルアミン、Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミ
ン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−トリエチルエタノールアミン等が挙げられ
る。

【０００９】ポリウレタンフォームを製造する場合、前
記したように、発泡剤としての前記断熱ガスの使用との
関連で、界面活性剤としてパーフルオロアルキル基を有
する含フッ素界面活性剤を用いるのが好ましい。発泡剤
として使用する前記断熱ガスの表面張力が低いので、含
フッ素系界面活性剤を用いることによりポリオールに対
する発泡剤の相溶性をコントロールすることができる。
含フッ素系界面活性剤の使用量は、発泡剤１００重量部
当り、０．００１〜１０重量部、好ましくは０．０１〜
５重量部の割合である。含フッ素系界面活性剤として
は、例えば、下記のものが挙げられる。（１）ＲｆＳＯ₂ＮＲ−（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）ｎＨ（２）ＲｆＳＯ₂ＮＲ−ＣＨ₂ＣＯＯＫ（３）ＲｆＳＯ₃Ｍ₄ （４）ＲｆＳＯ₃Ｍ前記式中、Ｒｆはパーフルオロアルキル基を示し、Ｒは
アルキル基を示し、ＭはＮＨ₄、Ｋ又はＮａを示し、ｎ
は１０〜２の数を示す。

【００１０】前記発泡剤（断熱ガス）の使用割合は、ポ
リオール１００重量部当り、５〜５０重量部、好ましく
は１５〜３０重量部であり、このような量の発泡剤の使
用により、２０ｋｇ／ｍ³以上、特に、３０〜８０ｋｇ
／ｍ³の密度を有する硬質ポリウレタンフォームを得る
ことができる。原料混合物の反応温度は、１５〜９０
℃、好ましくは２０〜６０℃、より好ましくは２０〜３
５℃である。硬質ポリウレタンフォームの製造方法に
は、従来公知の各種の方法が包含され、本発明における
硬質ポリウレタンフォームは、ワンショット法やプレポ
リマー法で製造することができる。また、そのフォーム
を得る際の発泡方式としては、現場発泡、スラブ発泡、
注入発泡（充填法、モールド法）、ラミネート発泡、ス
プレー発泡等の各種の発泡方式を採用することができ
る。

【００１１】本発明の断熱材の好ましい態様は、前記し
たようなポリウレタンフォーム、特に硬質のポリウレタ
ンフォームであるが、本発明の断熱材には他の形態の断
熱材、例えば、内部に断熱ガスを封入した構造の積層体
（複層ガラス）や、中空体等が包含される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例により、更に詳しく説
明する。

【００１３】実施例１硝子製コールドフィンガーの通常ドライアイス-メタノ
ール等の寒剤を入れる部分に５０℃の水を２００gを入
れ、発泡スチロール製の断熱材でふたをした。そして、
凝縮部に断熱ガスとして(ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃を７５０ｔ
ｏｒｒ充填した。１時間後、水の温度を測定した結果、
４１℃であった。また、この間の室温は２６．３℃であ
った。

【００１４】比較例１ (ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃の代りに空気を７５０ｔｏｒｒ充填
した以外は実施例１と同様にして実験行った結果、試験
後の水温は３６℃であった。

【００１５】実施例２（ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃、(ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃、-ＯＣ
Ｈ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂−(環状)、−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂Ｃ
ＨＦ−(環状)又は−ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＨＦ−（環
状）からなる断熱ガスを発泡剤として用いてポリウレタ
ンフォームを製造した、即ち、旭硝子（株）製ポリオー
ル３１５：５０重量部、ポリオール４３０：５０重量
部、シリコーン系整泡剤（信越化学（株）製Ｆ−３３
８）：２部、水：０．５部、三菱マテリアル（株）製非
イオン系含フッ素界面活性剤ＥＦ−８０２：０．１５
部、同ＥＦ−１２２Ａ：０．０５部、同ＥＦ−１２２
Ｃ：０．０５部、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミ
ンをゲルタイム４５秒とするための必要量、断熱ガスを
コア密度２７〜３３ｋｇ／ｍ³にするための必要量から
なる混合液と、ＭＤ化成（株）製ポリメチレンポリフェ
ニルイソシアネートＰＡＩ１３５：１１０部を激しく混
合し、２００×３００×１８０ｍｍの木製の鋳型に投入
発泡させた。得られた発泡体の熱伝導率を測定した。そ
の結果を表１に示す。

【００１６】

【表１】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 断熱ガス発泡体の熱伝導率（ｍＷ／ｍＫ） ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ （ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃１８．１（ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃１７．９ −ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂−(環状) １９．８ −ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨＦ−(環状) １９．２ −ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＨＦ−（環状）１９．５ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

【００１７】

【発明の効果】本発明の断熱材は、その内部に断熱ガス
として高断熱性を有し、しかもオゾン層を破壊すること
のない特定の含フッ素エーテルを含むものである。従っ
て、本発明の断熱材は、高度の断熱性を有すると同時
に、高度の安全性を有し、断熱材が破壊されて断熱ガス
が大気中に放散されても、地球環境を特に悪化させるこ
とはない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田窪征司東京都文京区本郷２−40−17本郷若井ビル６階財団法人地球環境産業技術研究機構新規冷媒等プロジェクト室内 (72)発明者山本博志東京都文京区本郷２−40−17本郷若井ビル６階財団法人地球環境産業技術研究機構新規冷媒等プロジェクト室内 (72)発明者関屋章茨城県つくば市東１丁目１番工業技術院物質工学工業技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に断熱ガスを封入した断熱材におい
て、該断熱ガスとして、（ＣＦ₃)₃ＣＯＣＨ₃、（ＣＦ₃)
₃ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃、−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂−(環
状)、−ＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨＦ−(環状)及び−ＯＣＦ
₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＨＦ−(環状）の中から選ばれる少なく
とも１種を用いることを特徴とする断熱材。