JP5904868B2 - 断熱材用硬質ウレタンフォーム、硬質ウレタンフォーム製造用プレミックスポリオール、硬質ウレタンフォームの製造方法及び冷蔵庫 - Google Patents
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Description
まず、冷蔵庫本体1の全体構成に関して図1及び図2を参照しながら説明する。図1は本発明が適用される冷蔵庫の正面図、図2は図1のA−A断面図である。
(1)真空断熱パネル(VIP;真空層を有する中空体)と断熱箱(外箱と内箱とによって形成される空間に断熱材を配置したもの)とを組み合わせて断熱層を構成する。
(2)真空断熱パネルは形状が複数種類あり、これらを断熱箱の内部に配置して、断熱層を形成するか、断熱箱体の外面に複数の真空断熱パネルを配置して断熱層を形成する。断熱箱の内部には硬質ウレタンフォームが充填されている。
(3)真空断熱パネルの内少なくとも1つは屈曲した構造を持ち、またそのような真空断熱パネルを包囲する断熱箱体内に屈曲部や狭隘部などのウレタンフォームの充填が困難な部分が形成され得る。
(4)前記外箱の天面、背面及び底面に前記外箱又は前記内箱形状に沿った立体形状の真空断熱パネルを配置し、且つ側面には矩形板状、切欠き形状、立体形状のいずれかの真空断熱パネルを配置すれば、今まで部品の配置等の問題で真空断熱パネルを配置できなかった部分にも、立体形状や切欠き形状等によって配置できるようになり、箱体の断熱性能を飛躍的に向上させることができる。
以下実施例について説明する。
ポリオール成分(a)として、アルキレンオキサイドを付加したペンタエリスリトール系ポリオール(ポリオールA)またはシュークロース系ポリオール(ポリオールB)またはソルビトール系ポリオール(ポリオールC)、トリレンジアミン(ポリオールD)のうち少なくとも1種類以上を使用した。なお、ポリオールは混合物であるので、“系”を付して記載した。
ウレタン注入空隙を有するスチール板からなる外箱(ドア板)108と、樹脂の成形品からなる内箱(ドアライナ)106から成形される断熱体を作製し予め温調する。その後、扉体の場合は外箱(ドア板)108が下側、内箱(ドアライナ)106が上側になるように、発泡冶具109a、109bにセットし規定量の硬質ウレタンフォームを空隙部分に注入する。なお、扉体の場合は、外箱(ドア板)面108に硬質ウレタンフォームを注入後、規定時間後に発泡治具上蓋109aを閉じることにより断熱空間を確保する。また、冷蔵室扉6a、6b、製氷室扉7a、上段冷凍室扉7b、野菜室扉9に関しては、真空断熱材パネルの有無や位置に違いはあるが、同様に発泡冶具109a、109bを使用して断熱扉体は形成される。
回転粘度計、HAKKE社Rhep Stress RS100 TC500により、直径20mmのパラレルプレートを使用して25℃の室温で、各サンプルの測定を行った。
プレミックスポリオール(混合ポリオール成分100重量部を用いて、発泡剤として水1.8部およびシクロペンタン(日本ゼオン社製)15.3部、反応触媒として三級アミン触媒を3.0部、整泡剤としてSP値が8.1〜8.6である有機シリコーンを2.5部混合した組成物)をパイレックス製プレパラートに50μL滴下し、カバーガラスで試料を挟み、顕微鏡、Nikon製OPTIPHOT2−POLを用いて、混合組成物に対し、相溶あるいは溶解していないシクロペンタンの粒径を観察、平均粒径を計測した。
断熱箱体:ウレタン注入口から少なくとも500mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分から、200mm×200mm×20〜25tmmのフォームを切り出し、英弘精機社製HC−073型(熱流計法、平均温度10℃)にて評価した。
断熱扉体: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、200mm×200mm×20〜25tmmのフォームを英弘精機社製HC−73型(熱流計法、平均温度10℃)にて評価した。
断熱箱体:ウレタン注入口から少なくとも500mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分から、80mm×250mm×20〜25tmmのフォームを送り速度10mm/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。
断熱扉体: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、80mm×250mm×20〜25tmmのフォームを送り速度10mm/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。
断熱箱体:ウレタン注入口から少なくとも500mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分から、200mm×200mm×20〜25tmmのフォームを採取し、これを−20℃で24時間放置したときの厚さの寸法変化率を評価した。
断熱扉体: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。
断熱箱体:ウレタン注入口から少なくとも500mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分から、200mm×200mm×20〜25tmmのフォームを採取し、これを70℃で24時間放置したときの厚さの寸法変化率を評価した。
断熱扉体: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。
冷蔵庫の熱漏洩量は、冷蔵庫の動作状態と反対の温度条件を設定し庫内からの熱漏洩量として測定を行った。具体的には、−10℃の恒温室内に冷蔵庫を設置し、庫内温度を所定の測定条件(温度差)になるようにヒータにそれぞれ通電し冷蔵庫の消費電力と冷却性能を比較する温度条件で測定した。冷蔵庫は、本発明の断熱扉体と断熱箱体からなる。実施例1〜5の断熱箱体に対しては、実施例7の組成からなる硬質ウレタンフォームを充填した断熱扉体を組み合わせ、熱漏洩量を測定した。実施例6〜10の断熱扉体に対しては、実施例1の組成からなる硬質ウレタンフォームを充填した断熱箱体を組み合わせ、熱漏洩量を測定した。
発泡後24時間以上常温放置し、60℃の試験室に3日間放置後、6時間以上常温放置した冷蔵庫断熱箱体の内箱壁の200mm×200mmの範囲で、内箱面と硬質ウレタンフォームの間に形成された100mm2以上の面積を有するボイドを数えた。図8Aは、本発明の硬質ウレタンフォームを用いた冷蔵庫の真空断熱パネルの断面図で、硬質ウレタンフォームは、断熱箱体102の内部に断熱箱と真空断熱層110の間に充填される。硬質ウレタンフォームの充填性が悪いと、図8Bに示すように内箱樹脂壁と硬質ウレタンフォーム表面の内部にボイド111が形成され、内箱樹脂壁の箱体の表面が変形して外観が悪くなる。
ポリオール成分(a)として、アルキレンオキサイドを付加したシュークロース系ポリオール(ポリオールB)を使用した。ポリオール成分(a)+(b)の平均分子量Mwは600より小さく、または3000より大きいポリオールを使用した。
表1において、実施例と比較例1、2を比較する。活性水素を4〜8個有する活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを付加したポリオールの配合量が、ポリオール成分に対し、30wt%よりも少ない比較例1では、反応架橋点の多いポリオールが少ないため、曲げ強度が箱体:0.28MPa、扉体:0.25MPaと低下している。また、85wt%以上配合した比較例2では、シクロペンタンとプレミックスポリオールの相溶性が悪化し、シクロペンタンの粒径は11.3μmとなり、熱伝導率は比較例1と比較して、0.8mW/m・K上昇し、熱漏洩量は比較例1と比較して1.7W増加し、冷蔵庫の断熱性能が低下した。
50a、50b 真空断熱パネル
100 ウレタン注入ヘッド
101 ウレタン注入口
102 断熱箱体
103 外箱スチール板
104 内箱樹脂板
105 ウレタンフォームサンプル採取位置
106 樹脂からなる内箱
107 硬質ウレタンフォーム
108 スチールからなる外箱
109a、109b 発泡冶具
110 真空断熱層
111 表層ボイド
112 サンプル採取距離
Claims (10)
- ポリオール、整泡剤、触媒、水とシクロペンタンを含むプレミックスポリオール組成物において、活性水素を4〜8個有する活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを付加したポリオールを前記ポリオール成分に対し、30〜80重量%を含み、
前記整泡剤のSP値(溶解パラメータ)が8.1〜8.6であり、
前記シクロペンタンの平均粒径が6μm以下(ゼロを含む)であることを特徴とするプレミックスポリオール組成物。 - 請求項1において、前記活性水素含有化合物がシュークロースであることを特徴とするプレミックスポリオール組成物。
- 請求項1または2において、前記ポリオール成分の粘度が2000〜6000mPa・s(25℃)であり、
前記ポリオール成分の重量平均分子量が600〜1300であることを特徴とするプレミックスポリオール組成物。 - 請求項1において、前記整泡剤が式(1)の化学構造を有することを特徴とするプレミックスポリオール組成物。
- 請求項1に記載のプレミックスポリオール組成物を用いて発泡させた、冷蔵庫断熱箱体の内箱壁の、200mm×200mmの範囲で、内箱面と硬質ポリウレタンフォームの間に形成された100mm2以上の面積を有するボイドが2ヶ所以下である冷蔵庫の外箱と内箱の間の空間に充填された硬質ポリウレタンフォーム。
- ポリオール、整泡剤、触媒、水とシクロペンタンを含むプレミックスポリオール組成物において、活性水素を4〜8個有する活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを付加したポリオールを前記ポリオール成分に対し、30〜80重量%を含むプレミックスポリオール組成物を断熱箱体内において発泡させ、ウレタン注入口から少なくとも500mm以上離れた硬質ウレタンフォームの曲げ強度が0.4MPa以上であり、
前記整泡剤のSP値(溶解パラメータ)が8.1〜8.6であり、
前記シクロペンタンの平均粒径が6μm以下(ゼロを含む)であることを特徴とする硬質ウレタンフォーム。 - 請求項6に記載の硬質ウレタンフォームを冷蔵庫の外箱と内箱の間に形成された空間に充填したことを特徴とする冷蔵庫。
- 活性水素含有化合物、整泡剤、触媒、水とシクロペンタンを含むプレミックスポリオール組成物を準備し、該プレミックスポリオールとイソシアネートを混合し、容器内において反応、発泡させて硬質ウレタンフォームを製造するものであって、前記ポリオール成分は、活性水素を4〜8個有する活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを付加したポリオールを30〜80重量%を含み、
前記整泡剤のSP値(溶解パラメータ)が8.1〜8.6であり、
前記シクロペンタンの平均粒径が6μm以下(ゼロを含む)であることを特徴とする硬質ウレタンフォームの製造方法。 - 請求項8において、前記ポリオール成分の粘度が2000〜6000mPa・s(25℃)であり、
前記ポリオール成分の重量平均分子量が600〜1300であることを特徴とする硬質ウレタンフォームの製造方法。 - 金属板と樹脂板とによって形成される空間内で且つ前記金属板または前記樹脂板に沿って複数の真空断熱パネルを配置すると共に前記空間内に硬質ウレタンフォームを充填した断熱箱体と断熱扉体を複数有する冷蔵庫において、
ポリオール、整泡剤、触媒、水とシクロペンタンを含むプレミックスポリオール組成物において、活性水素を4〜8個有する活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを付加したポリオールを前記ポリオール成分に対し、30〜80重量%を含むプレミックスポリオール組成物を断熱箱体及び断熱扉体内おいて発泡させ、ウレタン注入口から少なくとも500mm以上離れた硬質ウレタンフォームの曲げ強度が0.4MPa以上であり、
前記整泡剤のSP値(溶解パラメータ)が8.1〜8.6であり、
前記シクロペンタンの平均粒径が6μm以下(ゼロを含む)であることを特徴とする硬質ウレタンフォーム。
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