JPH11201630A - 冷蔵庫および冷凍庫の断熱扉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は発泡剤としてＣＦＣ，ＨＣＦＣを全く
使用せず、その代替物としてオゾン層破壊係数がゼロで
あるシクロペンタンと水混合系を用いて、高強度でウレ
タン充填量の低減および熱漏洩量低減による省エネも可
能な冷蔵庫および冷凍庫の断熱扉を提供することにあ
る。 【解決手段】発泡剤として水およびシクロペンタン，ポ
リオール成分としてシクロペンタン溶解性の低いポリオ
ール成分を６０重量部以上用い、ポリオール成分とイソ
シアネート成分とを触媒，整泡剤の存在下において反応
させて得られる硬質ポリウレタンフォームを冷蔵庫扉お
よび冷凍庫扉とする。

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，冷凍庫の
扉などに用いるシクロペンタンおよび水の混合発泡剤を
用いた硬質ポリウレタンフォームの断熱扉製品に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷蔵庫および冷凍庫の断熱扉
部には外扉表鉄板と内扉壁内空間に独立気泡を有する硬
質ポリウレタンフォームの断熱材を用いている。硬質ポ
リウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネー
ト成分を発泡剤，触媒，整泡剤の存在下において反応さ
せることにより得られる。これまでの発泡剤としては、
ガス熱伝導率の低い難分解性のクロロフルオロカーボン
（ＣＦＣ）のトリクロロモノフルオロメタン（特開昭59
−84913 号公報）が冷蔵庫の断熱扉部に使用されてきた
が、大気中に放出されると成層圏のオゾン層破壊および
温室効果による地表の温度上昇が生じるとされ、代替品
の選択が進められている。現在、代替発泡剤としてハイ
ドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）の１種である
１，１−ジクロロ−１−モノフルオロエタン(特開平3−
258823号，特開平7−25978号公報）が冷蔵庫の断熱扉材
に用いられているがオゾン層破壊係数がゼロでないた
め、２００３年には規制の対象となり全廃の予定になっ
ている。一方、オゾン層破壊係数がゼロのノンフロン系
発泡剤は、欧州を中心に炭化水素系化合物（特開平３−
152160号公報）への代替えが活発となり、それに伴い日
本でもシクロペンタン発泡剤が冷蔵庫の断熱扉分野にも
使用されてきた。しかし、シクロペンタンはこれまでの
発泡剤に比べ、ガスの熱伝導率が高く断熱性能が大きく
劣る問題がある。近年では、シクロペンタン処方の硬質
ポリウレタンフォーム材料について、エネルギー需要が
増大する中、エネルギー需給バランスの確保，地球温暖
化問題への対応から省エネによる断熱性能の向上および
地球環境保護の立場からウレタン使用量低減の重要性は
増大し、その観点からシクロペンタン発泡剤を用いた冷
蔵庫および冷凍庫の断熱材が全面的に拡大され、高性能
化が要求されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】硬質ポリウレタンフォ
ーム材料は、主原料のポリオールとイソシアネートが化
学構造の制御，気泡を形成する発泡剤および水，界面現
象を調整する整泡剤が物理構造の制御，触媒が反応性の
制御を行う。反応はポリオールとイソシアネートの混合
時から始まり、ポリウレタン樹脂中に発泡剤の独立気泡
が分散したポリウレタンフォームが形成される。ポリウ
レタンフォームは、特に断熱性と共に強度が要求され
る。これらの物性は、ポリウレタン樹脂の化学構造，密
度，気泡を囲む樹脂骨格からなるセル径、大きさなどの
ポリウレタンフォームの物理構造によって決まると考え
られている。ポリウレタン樹脂の化学構造は、原料であ
るポリオール，イソシアネートの化学構造と共に発泡剤
の量，水の量，触媒によって制御される反応性に依存す
る。ポリウレタンフォームの物理構造は、原料の化学構
造，反応性と共に整泡剤によって制御される気泡の発
生，成長などの物理現象にも依存し、特に原料各素材の
相溶性，反応性，発泡過程での反応液の流動性が影響す
る。このため、ポリウレタンフォームを高性能化するに
は、各原料の化学構造および組成を最適化しなければな
らない。

【０００４】しかし、シクロペンタン処方の冷蔵庫およ
び冷凍庫の扉部は、従来のＣＦＣ，ＨＣＦＣ発泡剤の断
熱扉に比べ断熱性能が大きく劣ると共に高密度で流動性
が劣るため、ウレタン充填量を多く使用しなければ断熱
性能および強度の確保が十分できない課題がある。更
に、扉の大型化および断熱扉材の薄壁化により、壁内空
間の狭隙間化および複雑形状の扉に伴い壁内部はウレタ
ンフォームが流動しにくい状況にある。このことから、
発泡圧を高めてウレタン使用量を多く充填する必要があ
り、最終充填部付近の伸びが特に劣ることやウレタンフ
ォームの液もれが発生する問題もある。現使用のシクロ
ペンタン処方の硬質ポリウレタンフォームは均一に伸び
にくいため、冷蔵庫扉の各々部分である野菜室扉，冷蔵
室扉，冷凍室扉でフォーム密度のバラツキが生じ、特に
冷蔵庫扉の薄いコーナ部は内側にそるひずみ変形が大き
くなる問題もある。このことから、外扉表鉄板と内扉壁
内空間に発泡充填する、シクロペンタン処方の硬質ポリ
ウレタンフォームも従来発泡剤と同様に低密度で高流動
性および高強度の特性が両立できる新たなウレタン材料
を開発する必要がある。即ち、低密度で高強度のシクロ
ペンタン処方のウレタン材料を冷蔵庫の扉に充填する結
果として、断熱材の使用量低減に伴い低コストや軽量化
が図れ、高流動性から熱漏洩量の低減による省エネ化も
可能となり、地球温暖化，地球環境保護の立場からシク
ロペンタン発泡剤を用いた高品質の冷蔵庫扉などの製品
が達成される。しかし、シクロペンタン発泡剤を用いた
ポリウレタンフォームは、飽和蒸気圧が従来の発泡剤に
比べ小さくなるため、気泡セル内の圧力も低下し収縮も
発性し易くなり強度などが低下すると言う大きな課題が
ある。一般的に、フォーム密度と圧縮強度は比例関係に
あり、密度が高くなると圧縮強度が高くなる傾向を示
す。これは、フォーム密度が高い程ポリウレタン樹脂の
割合が高くなりフォームの圧縮強度も高くなるものであ
る。例えば、圧縮強度を０.１Ｍｐａ以上にするにはス
キン層全体密度が３８kg／ｍ³以上必要であり、現状の
シクロペンタン処方のウレタン材料では、低密度と高強
度の両立が困難になってきている。従って、現状のシク
ロペンタン処方の硬質ポリウレタンフォームは強度を主
に確保するため、密度が３８kg／ｍ³ 以上と高いウレタ
ンを使用し壁内空間の扉に多量の材料を充填して、断熱
材の作製を行っている。このことから、高性能のシクロ
ペンタン処方ウレタンは、低密度で高流動性および圧縮
強度や寸法安定性も優れる両立可能な材料を発泡充填す
ることにより、冷蔵庫の種々扉に使用するウレタンを大
幅に低減することができる断熱材が地球環境保護の立場
から強く望まれている。

【０００５】本発明の目的は冷蔵庫および冷凍庫に使用
する断熱扉において、発泡充填する硬質ポリウレタンフ
ォームが低密度および高強度の特性が両立できるシクロ
ペンタン処方のウレタン断熱材を充填することにより、
充填量の低減による低コスト化や軽量化および圧縮強
度，寸法安定性も優れ、更に高流動性のため、熱漏洩量
低減による省エネ対応の製品を安定的に歩留まり良く高
性能な断熱扉を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、冷蔵庫お
よび冷凍庫の扉に使用する最適な硬質ポリウレタンフォ
ームを開発するため、シクロペンタン処方で要求される
低密度と高流動性およびウレタン骨格（セル）強度の向
上を両立させる具体策として、剛直で溶解性の低いポリ
オールの選定により発泡剤をセル中に完全封止が可能と
なるシクロペンタン発泡剤のセルに対する溶剤可塑化効
果の低減、またシクロペンタン発泡剤に併用する水配合
量を多く使用して、セル内ガス中の炭酸ガス分圧を増や
しセル内圧力を高める方法などを鋭意検討した結果、以
下の知見が得られ本発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、第１の発明は、（１）冷蔵庫および
冷凍庫の外扉表鉄板と内扉壁内空間に、シクロペンタン
と水の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームを
充填してなる断熱扉において、扉外側面から少なくとも
５０mm以上離れたウレタン充填部分から硬質ポリウレタ
ンフォームのスキン層全体密度が３５〜３８kg／ｍ³お
よび圧縮強度が０.１Ｍｐａ以上，曲げ強度が０.４Ｍｐ
ａ 以上のウレタン材料を用いて、扉壁内空間に充填す
る断熱材が内容積に対し３６〜４２ｇ／Ｌを実注入した
断熱材で構成する。

【０００８】上記第２の発明は、（２）硬質ポリウレタ
ンフォームのポリオール成分が、シクロペンタン溶解性
の低い成分を６０重量部以上含有し、扉外側面から少な
くとも５０mm以上離れたウレタン充填部分から厚みが約
２０〜２５mmのコア層断熱材の熱伝導率が平均温度１０
℃で１８.０〜１９.０ｍＷ／ｍ・Ｋ、コア層部密度が３
２.５〜３４.５kg／ｍ³ および７０℃と−２０℃の温度
で２４時間劣化放置時の寸法変化率が２％以下、樹脂当
たりのフォーム伸び量が２.６mm／ｇ 以上の流動性を有
する断熱材で構成する。

【０００９】ここで、シクロペンタン溶解性の低いポリ
オール成分とは、ポリオール中にシクロペンタンを１０
重量％混合した際、不透明状態になるポリオール混合系
をシクロペンタン溶解性の低いポリオール成分と定義す
る。

【００１０】上記第３の発明は、（３）硬質ポリウレタ
ンフォームのポリオール成分が、シクロペンタン溶解性
の低いトリレンジアミン，グリセリン，シュークロー
ズ，ビスフェノールＡを６０重量部以上およびトリエタ
ノールアミンにエチレンオキシドおよび／またはプロピ
レンオキシドを付加した混合物とイソシアネート成分と
を触媒，整泡剤，ポリオール混合物１００重量部に対し
て２.０〜２.５重量部の水および１０〜１４重量部のシ
クロペンタンを組み合わせた混合発泡剤中で反応させて
得られる断熱材で構成する。

【００１１】上記第４の発明は、（４）硬質ポリウレタ
ンフォームのポリオール成分が、トリレンジアミンにエ
チレンオキシドおよびプロピレンオキシドを付加して得
られるＯＨ価３８０〜480のポリオール４０〜５０重量
％，トリエタノールアミンにエチレンオキシドおよびプ
ロピレンオキシドを付加して得られるＯＨ価３００〜４
００のポリオール１０〜２０重量％，グリセリンにプロ
ピレンオキシドを付加して得られるＯＨ価４５０〜５０
０のポリオール１５〜２５重量％，シュークローズにプ
ロピレンオキシドを付加して得られるＯＨ価４００〜４
５０のポリオール５〜１０重量％，ビスフェノールＡに
エチレンオキシドを付加して得られるＯＨ価２００〜３
００のポリオール５〜１５重量％を含む混合物からな
り、該ポリオールの平均ＯＨ価が３５０〜４５０である
硬質ポリウレタンフォームを用いた断熱材で構成する。
混合ポリオール組成物の平均ＯＨ価は３５０を下回ると
強度の特性である圧縮強度や寸法安定性が低下し、４５
０を超えるとフォームがもろくなる傾向を示し、平均Ｏ
Ｈ価は３５０〜４５０が安定した硬質ポリウレタンフォ
ームを製造するうえで好ましい。ここでＯＨ価とは、試
料１ｇから得られるアセチル化物に結合している酢酸を
中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数（mgＫＯＨ／
ｇ）である。

【００１２】本発明の硬質ポリウレタンフォームは、ポ
リオール成分を基本原料としてシクロペンタンと水，整
泡剤，反応触媒の存在下で、イソシアネートを反応させ
て得られるものである。シクロペンタン処方における低
密度化，高流動性および高強度を両立可能な要因が余り
明らかでないため、種々ポリオールにおけるシクロペン
タン発泡剤の溶解性および圧縮強度，寸法安定性などの
関係を調べた。その結果、ポリオールは発泡剤のシクロ
ペンタンに対する溶解性が高いものより溶解性の低い化
合物の方が、ウレタンフォームの圧縮強度や寸法安定性
が優れることがわかってきた。ポリオールは付加するア
ルキレンオキサイドによってもシクロペンタンの溶解性
が異なり、エチレンオキシドよりもプロピレンオキシド
付加の方が溶解性は高くなる性質を示す。ポリオールの
プレミックス安定性からは、シクロペンタンに対する溶
解性の高い系が望ましく、逆にセル骨格強度の向上から
は溶解性の低い系が好ましい傾向が見られる。即ち、シ
クロペンタン発泡剤への相溶性およびフォーム強度のバ
ランスを両立することが、ポリオール混合組成物の選定
に重要な要因であることがわかってきた。

【００１３】本発明の硬質ポリウレタンフォームは、シ
クロペンタンに対する溶解性が高いポリオール系よりも
逆に低いポリオール系を６０部以上使用し気泡セルの樹
脂骨格強度を高め、更にプレミックス安定性を向上する
には最適な整泡剤を選定してバランスを得るようにし
た。その際、混合ポリオールは溶解性の低いポリオール
が、６０重量部の配合量を下回ると圧縮強度および寸法
安定性が低下する傾向が見られる。この理由は、溶解性
の低い剛直なポリオールの方がシクロペンタンに対しウ
レタン樹脂壁が強くなり、発泡剤が気泡内に十分封止さ
れてシクロペンタンに対する溶剤可塑化がより小さくな
った影響と考えられる。

【００１４】また、冷蔵庫扉および冷凍庫扉の熱漏洩量
を低減するにはフォームの熱伝導率を低減すると共に、
フォームのスキン層およびコア層の表面状態の差が少な
い断熱材が優れることもわかってきた。その理由は、低
密度で高流動性ウレタン材料の方がコア層と同様にスキ
ン層部にも樹脂化（ダブルスキン）などが生じにくくな
り、また冷蔵庫扉壁内の形状が複雑に屈曲しているた
め、低密度で高流動性の性質を示すウレタン材料の方が
スキン層とコア層の密度差，気泡セル径分布差も小さい
均一フォームの形成によるものと考えられる。

【００１５】本発明の目的である低密度で高流動性およ
び高強度のウレタン材料を達成するには、発泡剤のシク
ロペンタンと補助発泡剤の水配合量も大きく影響する。
これまでの知見からは、シクロペンタンおよび水配合量
ともに多く使用すればフォーム密度が容易に低減するこ
とが知られている。従来発泡剤では気泡セル内の骨格強
度が比較的高いため、フロン，代替フロンなどの発泡剤
配合量を多く用いて、熱伝導率に悪影響を与える水配合
量を少量使用することにより、低密度，高流動性および
高強度の特性が比較的容易に両立可能であった。しか
し、地球環境に優しいシクロペンタン処方の場合は従来
発泡剤と異なり、フォーム密度が低くなると飽和蒸気圧
が低いため、気泡セル内の骨格強度も弱くなりフォーム
収縮や圧縮強度および寸法安定性が劣る問題がある。そ
こで、シクロペンタン処方の飽和蒸気圧を高める手段と
して、従来発泡剤時とは逆にシクロペンタン発泡剤の配
合量を低減し、熱伝導率に悪影響する水配合量を増加す
ることにより、セル内の炭酸ガス分圧を増やし気泡セル
内の圧力を向上させて低密度と高強度を両立する検討を
行った。その際、シクロペンタンに混合する水配合量
は、溶解性が限界値に近い場合にはプレミックス時に層
分離を引きおこしたり、熱伝導率を悪化する要因ともな
る。しかし、シクロペンタン処方は従来発泡剤に比べ、
熱伝導率に対する水の影響が小さいことがわかってき
た。水およびシクロペンタンの最適配合比は、水１重量
部に対しシクロペンタンが７重量部以下が好ましい。即
ち、ポリオール成分１００重量部に対して２.０〜２.５
重量部の水および１０〜１４重量部のシクロペンタンを
使用することがより好ましい。ポリオール成分１００重
量部に対し水配合量が下回ると圧縮強度や寸法安定性が
劣り、水配合量が上回ると熱伝導率が著しく悪化する傾
向が見られる。また、シクロペンタン発泡剤も配合量が
上回ると圧縮強度や寸法安定性が劣ってくる。

【００１６】本発明に用いられるその他ポリオールとし
て、ポリエステルポリオールがある。例えば、多価アル
コールと多価カルボン酸縮合系および環状エステル開環
重合体系のポリオールも使用できる。多価アルコールと
してはエチレングリコール，グリセリン，トリメチロー
ルプロパン，糖類としてはシュークローズ，ソルビトー
ル、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，ポリアミンとしてはエチレンジ
アミン，トリレンジアミン，フェノールとしてはビスフ
ェノールＡなど、多価カルボン酸としてはアジピン酸，
フタル酸などが使用できる。ポリエステルポリオールの
量は、５〜２０重量部の混合系が好ましい。

【００１７】また、反応触媒としては例えばテトラメチ
ルヘキサメチレンジアミン，トリメチルアミノエチルピ
ペラジン，ペンタメチルジエチレントリアミン，トリエ
チレンジアミンなどの第３級アミンおよびトリメチルア
ミノエチルピペラジンの蟻酸塩，ジプロピレングリコー
ル併用などの遅効性触媒など反応性が合致すれば従来公
知の触媒全てが使用することができる。反応触媒の量
は、ポリオール成分100重量部あたり３〜５重量部が好
ましい。

【００１８】更に、整泡剤としては例えば信越化学製の
Ｘ−２０−１５４８，Ｘ−２０−１６１４，Ｘ−２０−
１６３４などプレミックス相溶性の安定性からＳｉ分子
量が１８００〜３０００およびＳｉ含有率が２５〜３０
の比較的低い乳化作用に適したものがより好ましい。即
ち、アルキレンオキサイド変性ポリジメチルシロキサン
で末端にＯＨ基またはアルコキシ基などを有する有機シ
リコーン系化合物，フッ素系化合物などの使用も可能で
ある。整泡剤の量は、ポリオール成分１００重量部あた
り１〜４重量部が好ましい。

【００１９】硬質ポリウレタンフォーム用混合組成物と
しては、必要に応じて通常用いられる充填剤，難燃剤，
強化繊維，着色剤などの添加剤も含むことができる。

【００２０】また、イソシアネートとしては公知のもの
であれば全て使用できるが、最も一般的にはトリレンジ
イソシアネート（ＴＤＩ）およびジフェニルメタンジイ
ソシアネート（ＭＤＩ）である。ＴＤＩは異性体の混合
物、即ち２，４−体１００％、２，４−体／２，６−体
＝８０／２０，６５／３５（重量比）はもちろん商品名
三井コスモネートＴＲＣ，武田薬品のタケネート４０４
０など多官能性のタールを含有する粗ＴＤＩも使用でき
る。また、ＭＤＩとしては、４，４′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネートを主成分とする純品の他に、３核体
以上の多角体を含有する商品名三井コスモネートＭ−２
００，武田薬品のミリオネートＭＲなどのポリメリック
ＭＤＩが使用できる。その他、ポリメチレンポリフェニ
ルイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシア
ネートなどを代表とする芳香族系あるいは脂肪族系の多
官能イソシアネート，ウレタン変成トリレンジイソシア
ネート，カルボジイミド変成ジフェニルメタンジイソシ
アネートなどの変成イソシアネートも使用することがで
きる。

【００２１】本発明の硬質ポリウレタンフォームの発泡
は、当業界で用いられている通常の発泡機で形成され、
例えばプロマート社製ＰＵ−３０型発泡機が用いられ
る。発泡条件は発泡機の種類によって多少異なるが通常
は液温１８〜３０℃，吐出圧力８０〜１５０kg／cm² ，
吐出量１５〜３０kg／min ，型箱の温度は３５〜４５℃
が好ましい。更に好ましくは、液温２０℃，吐出圧力１
００kg／cm² ，吐出量２５kg／min，型扉の温度は４５
℃付近である。

【００２２】このようにして得られた冷蔵庫扉および冷
凍庫扉に発泡充填する硬質ポリウレタンフォームは、低
密度で高流動性および高強度の特性が両立できるウレタ
ン材料を充填することにより、発泡充填量の低減効果に
よる低コスト化および軽量化が可能となる。また、フォ
ームの圧縮強度や寸法安定性も優れ、冷蔵庫扉および冷
凍庫扉の薄いコーナ部も内側にそるひずみ変形が小さく
なり、高流動性も図れることから熱漏洩量も低減し省エ
ネ化が達成される。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を比較例と対比し
ながら、更に詳細に説明する。なお、実施例の説明の中
で部および％は重量部を示す。

【００２４】（実施例１〜６） （比較例１〜３）平均水酸基価が３８０〜４８０のプロ
ピレンオキシドおよびエチレンオキシドで付加したトリ
レンジアミン系ポリエーテルポリオール(ポリオールＡ
と称す)、平均水酸基価が３００〜４００のプロピレン
オキシドおよびエチレンオキシドで付加したトリエタノ
ールアミン系ポリエーテルポリオール(ポリオールＢと
称す)、平均水酸基価が４５０〜５００のプロピレンオ
キシドで付加したグリセリン系ポリエーテルポリオール
(ポリオールＣと称す)、平均水酸基価が４００〜４５０
のプロピレンオキシドで付加したシュークローズ系ポリ
エーテルポリオール（ポリオールＤと称す）、平均水酸
基価が２００〜３００のエチレンオキシドで付加したビ
スフェノールＡ系ポリエーテルポリオール（ポリオール
Ｅと称す）、平均水酸基価が４００〜７５０のプロピレ
ンオキシドで付加したトリメチロールプロパン系ポリエ
ーテルポリオール（ポリオールＦと称す）、平均水酸基
価が２５０〜４５０のエチレンオキシドで付加したトリ
レンジアミン系ポリエステルポリオール（ポリオールＧ
と称す）の混合ポリオール成分(平均水酸基価が３５０
〜４５０)１００重量部を用いて、発泡剤として水２.０
〜２.５部およびシクロペンタン（日本ゼオン社製)１
０.５〜１４部、反応触媒としてトリメチルアミノエチ
ルピペラジン(花王社製）１.６部とトリメチルアミノエ
チルピペラジン蟻酸塩(東ソー社製）２.４部，トリエチ
レンジアミンのジプロピレングリコール液（東ソー社
製)０.４部，整泡剤として有機シリコーン化合物（Ｘ−
２０−１６１４，信越化学社製）２部，イソシアネート
成分としてポリメチレンポリフェニルジイソシアネート
（ＮＣＯ％＝３１）を使用し、充填発泡して硬質ポリウ
レタンフォームを作製した。まず、図１に示す扉体に硬
質ポリウレタンフォームを充填した断熱材の物性・特性
結果を表１に示す。なお、表１の各物性・特性は下記の
ようにして調べた。

【００２５】

【表１】

【００２６】スキン層全体密度：扉外側面から少なくと
も５０mm以上離れたウレタンが充填された断熱材部分か
ら、５０mm×５０mm×３５ｔmmのスキン付きフォームの
重量（Ａ）を測定する。ビ−カ中に蒸留水および金属針
に付着したフォームを天秤でゼロ点調整後、フォームを
金属針で水没させた時の体積（Ｂ）を測定し、重量
（Ａ）を体積（Ｂ）で除した値を評価した。

【００２７】コア層密度：扉外側面から少なくとも５０
mm以上離れたウレタンが充填された断熱材部分から、２
００mm×２００mm×２０〜２５ｔmmのフォームを寸法お
よび重量測定後、重量を体積で除した値を評価した。

【００２８】低温寸法変化率：扉外側面から少なくとも
５０mm以上離れたウレタンが充填された断熱材部分か
ら、１５０mm×３００mm×２０〜２５ｔmmのフォームを
−２０℃で２４時間放置した時の厚さ寸法変化率を評価
した。

【００２９】高温寸法変化率：扉外側面から少なくとも
５０mm以上離れたウレタンが充填された断熱材部分か
ら、１５０mm×３００mm×２０〜２５ｔmmのフォームを
７０℃で２４時間放置した時の厚さ寸法変化率を評価し
た。

【００３０】熱伝導率：扉外側面から少なくとも５０mm
以上離れたウレタンが充填された断熱材部分から、２０
０mm×２００mm×２０〜２５ｔmmのフォームを英弘精機
社製ＨＣ−０７３型（熱流計法，平均温度１０℃）を用
いて評価した。

【００３１】圧縮強度：扉外側面から少なくとも５０mm
以上離れたウレタンが充填された断熱材部分から、５０
mm×５０mm×２０〜２５ｔmmのフォームを送り速度４mm
／min で負荷し、１０％変形時の荷重を元の受圧面積で
除した値を評価した。

【００３２】曲げ強度：扉外側面から少なくとも５０mm
以上離れたウレタンが充填された断熱材部分から、８０
mm×２５０mm×２０〜２５ｔmmのフォームを送り速度１
０mm／min で負荷し、フォーム折損時の荷重をフォーム
の幅と厚さの２乗で除した値を評価した。

【００３３】フォーム伸び量：５５０mm×５８０mm×３
５ｔmmの逆Ｌパネルの中で発泡した時のウレタンが充填
量当たりのフォーム伸びを評価した。

【００３４】冷蔵庫および冷凍庫の外扉表鉄板と内扉壁
内空間に、硬質ポリウレタンフォームを充填する作製内
容から、以下本発明の実施例および比較例を説明する。
図１には断熱扉体により硬質ポリウレタンフォームが充
填されフォームを採取，測定サンプルの模式図を示す。
まず、鉄製の外扉とプラスチック製の内扉とを組立て冷
蔵庫扉に充填するウレタンフォーム発泡前の野菜室扉，
冷蔵庫扉，冷凍庫扉を作製し、ウレタンフォーム発泡雇
いにセット後予備加熱を行って、硬質ポリウレタンフォ
ームを空隙部分（ポリオールの混合物および水，シクロ
ペンタン，触媒，整泡剤をプレミックスした混合組成物
とイソシアネート）に発泡充填する。その時にウレタン
フォームのポリオールとイソシアネートが化学反応し、
発泡圧力により加圧され、発泡ウレタンフォームが冷蔵
庫扉の壁内に注入され断熱扉が形成される。

【００３５】本実施例１〜６および比較例１〜３のウレ
タン材料をゼロパック（実機充填に必要な最低注入量と
称す）を設定した後、パック率１１５〜１２０で注入し
た扉体の冷蔵庫について、扉外側面から少なくとも５０
mm以上離れたウレタンが充填された断熱材部分から、フ
ォームサンプルを採取し種々の物性および特性を評価し
た。その際の注入温度は約４５℃，ポリオール液および
イソシアネート液の液温は約２０℃で行った。その結果
を表１に示す。表１から、実施例断熱材は比較例の断熱
材に比べ、スキン層密度およびコア層密度も低くなり、
低温寸法変化率，高温寸法変化率および気泡セル径分布
も小さく、また熱伝導率が低減し、圧縮強度および曲げ
強度も高くなり、フォーム伸び量が向上することが明ら
かになった。

【００３６】更に、扉壁内空間の内容積が約１２〜２０
Ｌの冷蔵庫扉を用いて、実施例１，２について、パック
率１１５〜１２０％時のウレタン実充填量について評価
した。その結果、機種によっても異なるが約２０Ｌの内
容積を有する冷蔵庫扉において、比較例１，２が０.９
０〜１.０５kgの充填量が必要であるのに対し、実施例
１，２のウレタン材料では０.７６〜０.８２kgの充填量
で良いことがわかった。また、内容積が１２Ｌの冷蔵庫
扉において、比較例１，２のウレタン材料が0.59〜０.
６８kg に対し、実施例１，２では０.４７〜０.５２kg
の充填量まで低減でき、約１０〜１８％のウレタン材料
が節約できることが確認できた。また、断熱材を形成し
た冷蔵庫に冷凍サイクル部品（圧縮機／コンデンサ／エ
バポレータ）を組み扉装着後、熱漏洩量を測定した結
果、比較例１，２より実施例１，２の方が熱漏洩量で３
〜６％低減し、消費電力量で約１〜２Ｋｗｈ／月の省エ
ネが可能であることがわかった。このことから、本発明
の硬質ポリウレタンフォームは低密度で高流動性および
高強度の特性が両立されるため、ウレタン発泡充填量の
低減効果による低コスト化、軽量化、フォームの圧縮強
度や寸法安定性も優れ、且つ熱漏洩量の低減効果から省
エネも達成された。

【００３７】硬質ウレタンフォームの物性・特性（スキ
ン層密度，コア層密度，寸法変化率，熱伝導率，圧縮強
度，曲げ強度，フォーム伸び量，気泡セル径分布）を示
す。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、低密度で高流動性およ
び高強度の硬質ポリウレタンフォームを発泡充填した断
熱扉において、ウレタンが充填量の低減により低コスト
化や軽量化が図れると共に圧縮強度や寸法安定性も優
れ、熱漏洩量の低減効果により省エネも可能な高品質の
冷蔵庫扉および冷凍庫扉を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】断熱扉体により硬質ポリウレタンフォームを充
填する模式図である。

【符号の説明】

１…断熱扉体、２…ウレタンサンプル、３…サンプル採
取距離（外包材側面から５０mm以上離れた場所）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｇ 101:00） Ｃ０８Ｌ 75:04 (72)発明者 荒木 邦成 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内 (72)発明者 福田 克美 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内 (72)発明者 田中 孝介 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内 (72)発明者 中村 浩和 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷蔵庫および冷凍庫の外扉表鉄板と内扉壁
   内空間に、シクロペンタンと水の混合発泡剤を用いた硬
   質ポリウレタンフォームを充填してなる断熱扉におい
   て、扉外側面から少なくとも５０mm以上離れたウレタン
   充填部分から硬質ポリウレタンフォームのスキン層全体
   密度が３５〜３８kg／ｍ³および圧縮強度が０.１Ｍｐａ
   以上、曲げ強度が０.４Ｍｐａ 以上のウレタン材料を用
   いて、扉壁内空間に充填する断熱材が内容積に対し３６
   〜４２ｇ／Ｌを実注入したことを特徴とする冷蔵庫およ
   び冷凍庫の断熱扉。
2. 【請求項２】上記硬質ポリウレタンフォームのポリオー
   ル成分が、シクロペンタン溶解性の低い成分を６０重量
   部以上含有し、扉外側面から少なくとも５０mm以上離れ
   たウレタン充填部分から厚みが約２０〜２５mmのコア層
   断熱材の熱伝導率が平均温度１０℃で１８.０〜１９.０
   ｍＷ／ｍ・Ｋ、コア層部密度が３２.５〜３４.５kg／ｍ
   ³ および７０℃と−２０℃の温度で２４時間劣化放置時
   の寸法変化率が２％以下、樹脂当たりのフォーム伸び量
   が２.６mm／ｇ 以上の流動性を有する断熱材で構成する
   ことを特徴とする、請求項１記載の冷蔵庫および冷凍庫
   の断熱扉。
3. 【請求項３】上記硬質ポリウレタンフォームのポリオー
   ル成分が、シクロペンタン溶解性の低いトリレンジアミ
   ン，グリセリン，シュークローズ，ビスフェノールＡを
   ６０重量部以上およびトリエタノールアミンにエチレン
   オキシドおよび／またはプロピレンオキシドを付加した
   混合物とイソシアネート成分とを触媒，整泡剤，ポリオ
   ール混合物１００重量部に対して２.０〜２.５重量部の
   水および１０〜１４重量部のシクロペンタンを組み合わ
   せた混合発泡剤中で反応させて得られる断熱材で構成す
   ることを特徴とする、請求項１，２記載の冷蔵庫および
   冷凍庫の断熱扉。
4. 【請求項４】上記硬質ポリウレタンフォームのポリオー
   ル成分が、トリレンジアミンにエチレンオキシドおよび
   プロピレンオキシドを付加して得られるＯＨ価３８０〜
   480のポリオール４０〜５０重量％，トリエタノールア
   ミンにエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドを付
   加して得られるＯＨ価３００〜４００のポリオール１０
   〜２０重量％，グリセリンにプロピレンオキシドを付加
   して得られるＯＨ価４５０〜５００のポリオール１５〜
   ２５重量％，シュークローズにプロピレンオキシドを付
   加して得られるＯＨ価４００〜４５０のポリオール５〜
   １０重量％，ビスフェノールＡにエチレンオキシドを付
   加して得られるＯＨ価２００〜３００のポリオール５〜
   １５重量％を含む混合物からなり、該ポリオールの平均
   ＯＨ価が３５０〜４５０である硬質ポリウレタンフォー
   ムを用いた断熱材で構成することを特徴とする、請求項
   １，２，３記載の冷蔵庫および冷凍庫の断熱扉。