JPH11286679A

JPH11286679A - 含フッ素ケトンからなる断熱ガス及びそれを充填した断熱材

Info

Publication number: JPH11286679A
Application number: JP10103610A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ishimura; 隆行石村; Naokado Takada; 直門高田; 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: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-19
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JP2879848B1

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
い断熱ガス及びそれを充填した断熱材を提供する。【解決手段】下記一般式（１）【化１】（式中、ｎは２〜５の数を示し、ｍは０〜２の数を示
し、ｘは１または２の数を示し、ｙは０〜５の数を示
す）で表される含フッ素ケトンからなる断熱ガス及び前
記断熱ガスを充填した断熱材。

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
材に充填する断熱ガス及びそれを充填した断熱材に関す
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、不活性なガスを断熱材に充填する
方法が挙げられる。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）、ＨＣ
ＦＣ（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１３．９ｍＷ／ｍＫであり、ＣＦＣ−１１（９．６
９ｍＷ／ｍＫ）、ＨＣＦＣ−１４１ｂ（１１．８ｍＷ／
ｍＫ）に比べて断熱性能が低い。本発明者らは含フッ素
ケトン類の気体の熱伝導率を測定し、これらの熱伝導率
は（１３．０９から１３．１２ｍＷ／ｍＫ）であり、Ｈ
ＦＣ−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断熱ガスが望まれている。

【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及びそれを
充填した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、特定の含フッ素ケトン
化合物は、既存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、下記一般式（１）

【化１】（式中、ｎは２〜５の数を示し、ｍは０〜２の数を示
し、ｘは１または２の数を示し、ｙは０〜５の数を示
す）で表される含フッ素ケトンからなる断熱ガスが提供
される。また、本発明によれば、前記断熱ガスを充填し
た断熱材が提供される。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の断熱ガスを例示すると、
ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨＦ₂、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₂Ｆ、ＣＦ
₃ＣＦ₂ＣＯＣＦ₃、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃、ＣＦ₃Ｃ
Ｆ₂ＣＯＣＨ₂ＣＦ₃、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₂ＣＨＦ₂、Ｃ
Ｆ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₂ＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨＦＣＨ
₃、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨＦＣＨＦ₂、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ
ＦＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＦ₂ＣＨ₃、ＣＦ₃ＣＦ₂Ｃ
ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＦ₂ＣＨＦ₂、ＣＦ₃Ｃ
Ｆ₂ＣＯＣＦ₂ＣＨ₂Ｆ、（ＣＦ₃）₂ＣＦＣＯＣＨＦ₂、
（ＣＦ₃）₂ＣＦＣＯＣＨ₂Ｆ、（ＣＦ₃）₂ＣＦＣＯＣ
Ｆ₃、ＣＦ₃ＣＦ（ＣＨＦ₂）ＣＯＣＨＦ₂、ＣＦ₃ＣＦ
（ＣＨＦ₂）ＣＯＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃ＣＦ（ＣＨＦ₂）ＣＯＣ
Ｆ₃、ＣＦ₃ＣＦ（ＣＨ₂Ｆ）ＣＯＣＨＦ₂、ＣＦ₃ＣＦ
（ＣＨ₂Ｆ）ＣＯＣＨ₂Ｆ、ＣＦ₃ＣＦ（ＣＨ₂Ｆ）ＣＯＣ
Ｆ₃などの化合物が挙げられるが、好ましくはＣＦ₃ＣＦ
₂ＣＯＣＨ₃または（ＣＦ₃）₂ＣＦＣＯＣＨ₃などが挙げ
られる。これらの２種以上の化合物同士を混合して使用
することも可能である。また、所望により、シクロペン
タン、ｎ−ペンタン、ｉｓｏ−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。

【０００６】これらの断熱ガスの断熱材に対する充填圧
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、本発明
の断熱ガスをポリオレフィンフォーム、またはポリウレ
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
ことも可能である。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。本発明の断熱剤を用
いて断熱を目的とした硬質ウレタンフォームの製造は、
本発明の断熱ガスを発泡剤として用い、この断熱ガスと
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、反応させることによって行うことが
できる。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】本発明においては、前記したように、発泡
剤としての含フッ素ケトン化合物の使用との関連で、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
素界面活性剤を好ましく用いることができる。発泡剤と
して使用する含フッ素ケトン化合物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、含フッ素ケト
ン化合物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）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。

【００１１】発泡剤として用いる含フッ素ケトン化合物
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
な量の含フッ素ケトン化合物の使用により、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２０〜３５℃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、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。

【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ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₃を７５０
ｔｏｒｒ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凝縮部にＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₃の代りに空気を７５０ｔ
ｏｒｒ充填した以外実施例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２ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₃または（ＣＦ₃）₂ＣＦＣＯＣＨ₃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
ームを以下のようにして製造した。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、ＥＦ−１２２Ｃ：
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にな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し、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） ────────────────────────────── ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣＨ₃２１．０９（ＣＦ₃）₂ＣＦＣＯＣＨ₃２１．１２ ──────────────────────────────

【００１７】

【発明の効果】本発明の断熱ガスは、高い断熱性を有す
るとともに、その毒性も極めて低く、人体に対する安全
性も非常に高いものである。本発明の断熱性ガスはオゾ
ン層破壊を生じないという大きな特徴を有するものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高田直門東京都文京区本郷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】下記一般式（１）【化１】（式中、ｎは２〜５の数を示し、ｍは０〜２の数を示
し、ｘは１または２の数を示し、ｙは０〜５の数を示
す）で表される含フッ素ケトンからなる断熱ガス。
【請求項２】該含フッ素ケトンが、ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＯＣ
Ｈ₃及び／又は（ＣＦ₃）₂ＣＦＣＯＣＨ₃である請求項１
の断熱ガス。
【請求項３】請求項１又は２の断熱ガスを充填した断
熱材。