建設分野で使用されるポリウレタン硬質フォーム用発泡剤の紹介
現代の建築物における省エネと環境保護の要求が高まるにつれ、建築材料の断熱性能はますます重要になっています。その中でも、ポリウレタン硬質フォームは優れた断熱材であり、優れた機械的特性、低い熱伝導率などの利点を備えているため、建築断熱分野で広く使用されています。
発泡剤は、ポリウレタンハードフォームの製造における主要な添加剤の一つです。その作用機序により、化学発泡剤と物理発泡剤の2種類に分けられます。
泡剤の分類
化学発泡剤は、イソシアネートとポリオールの反応中にガスを発生させ、ポリウレタン材料を発泡させる添加剤です。化学発泡剤は主に水に由来し、イソシアネート成分と反応して二酸化炭素ガスを発生させ、ポリウレタン材料を発泡させます。物理発泡剤は、ポリウレタンハードフォームの製造工程で添加される添加剤で、ガスの物理的作用によってポリウレタン材料を発泡させます。物理発泡剤は主に、ハイドロフルオロカーボン（HFC）化合物やアルカン（HC）化合物などの低沸点有機化合物です。
開発プロセス発泡剤1950年代後半に始まったポリウレタン硬質フォームの発泡剤として、デュポン社はトリクロロフルオロメタン（CFC-11）を使用し、優れた製品性能を実現しました。それ以来、CFC-11はポリウレタン硬質フォームの分野で広く使用されています。CFC-11がオゾン層を破壊することが判明したため、西欧諸国は1994年末までにCFC-11の使用を中止し、中国も2007年にCFC-11の生産と使用を禁止しました。その後、米国と欧州はそれぞれ2003年と2004年にCFC-11の代替物質であるHCFC-141bの使用を禁止しました。環境意識の高まりに伴い、各国は地球温暖化係数（GWP）の低い代替物質の開発と使用を開始しています。
HFC系発泡剤はかつてCFC-11およびHCFC-141bの代替品として利用されていましたが、HFC系化合物のGWP値は依然として比較的高く、環境保護に不利です。そのため、近年、建設分野における発泡剤の開発は、GWPの低い代替品へと重点が移っています。
発泡剤の長所と短所
断熱材の一種であるポリウレタン硬質フォームは、優れた断熱性能、良好な機械的強度、良好な吸音性能、長期にわたる安定した耐用年数など、多くの利点を備えています。
ポリウレタン硬質フォームの製造における重要な補助剤として、発泡剤は断熱材の性能、コスト、環境保護に重要な影響を及ぼします。化学発泡剤の利点は、発泡速度が速く、発泡が均一で、幅広い温度・湿度範囲で使用可能であり、高い発泡率が得られるため、高性能なポリウレタン硬質フォームを製造できることです。
しかし、化学発泡剤は二酸化炭素、一酸化炭素、窒素酸化物などの有害ガスを発生し、環境汚染を引き起こす可能性があります。物理発泡剤の利点は、有害ガスを発生せず、環境への影響が少なく、気泡サイズが小さく、断熱性能に優れていることです。ただし、物理発泡剤は発泡速度が比較的遅く、最適な性能を発揮するには高温多湿が必要です。
断熱材の一種であるポリウレタン硬質フォームは、優れた断熱性能、良好な機械的強度、良好な吸音性能、長期にわたる安定した耐用年数など、多くの利点を備えています。
重要な補助剤としてポリウレタンハードフォーム発泡剤は、断熱材の性能、コスト、環境保護に重要な影響を与えます。化学発泡剤の利点は、発泡速度が速く、発泡が均一で、幅広い温度・湿度範囲で使用可能であり、高い発泡率が得られるため、高性能なポリウレタン硬質フォームを製造できることです。
しかし、化学発泡剤は二酸化炭素、一酸化炭素、窒素酸化物などの有害ガスを発生し、環境汚染を引き起こす可能性があります。物理発泡剤の利点は、有害ガスを発生せず、環境への影響が少なく、気泡サイズが小さく、断熱性能に優れていることです。ただし、物理発泡剤は発泡速度が比較的遅く、最適な性能を発揮するには高温多湿が必要です。
今後の開発動向
今後の建築業界における発泡剤の動向は、主に低GWP代替品の開発へと向かっています。例えば、CO2、HFO、水代替品は、GWPが低く、ODPがゼロなどの環境性能を備えており、ポリウレタン硬質フォームの製造に広く使用されています。さらに、建築断熱材技術の発展に伴い、発泡剤は断熱性能の向上、発泡速度の向上、気泡サイズの縮小など、より優れた性能を発揮するようになるでしょう。
近年、国内外の有機フッ素化学企業は、新しいフッ素含有物理発泡剤の探索と開発に積極的に取り組んでおり、その中には、第4世代発泡剤と呼ばれるフッ素化オレフィン（HFO）発泡剤が含まれており、気相熱伝導率が良好で環境に優しい物理発泡剤です。
投稿日時: 2024年6月21日