(57)【要約】【課題】断熱性に優れ、高温環境下でも自身の温度上昇を抑えることができる、断熱積層体およびそれを用いた断熱ボックスを提供する。【解決手段】硬質ポリウレタンフォームからなる基層１と、金属板層２と、が積層されてなる断熱積層体であって、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの上記断熱積層体の熱容量が、７５Ｊ／Ｋ以上である。そして、断熱ボックスの壁材に、上記断熱積層体を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質ポリウレタンフォームからなる基層と、金属板層と、が積層されてなる断熱積層体であって、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの上記断熱積層体の熱容量が、７５Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とする断熱積層体。
【請求項２】
１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの上記断熱積層体に含まれる金属板層の熱容量が、２５Ｊ／Ｋ以上である請求項１記載の断熱積層体。
【請求項３】
上記金属板層が、マンガニン合金、ベリリウム、亜鉛、ステンレス鋼および銅からなる群から選ばれた少なくとも一つからなる、請求項１または２記載の断熱積層体。
【請求項４】
上記基層と金属板層との一体成形体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の断熱積層体。
【請求項５】
上記基層の厚み：上記金属板層の厚み＝２９：１〜８：２の比率である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の断熱積層体。
【請求項６】
上記基層の厚みが８〜２９ｍｍであり、上記金属板層の厚みが１〜２ｍｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の断熱積層体。
【請求項７】
箱状に構成された断熱ボックスの壁材が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の断熱積層体からなることを特徴とする断熱ボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱積層体およびそれを用いた断熱ボックスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、クーラーボックス等の断熱ボックスの構成部材として使用される断熱材には、熱伝導率の低い発泡ウレタン等が使用される（例えば、特許文献１または２参照）。クーラーボックスにおいて、その機能を高めるには、内部の温度上昇を遅らせることが有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５４２７７公報
【特許文献２】特開平６−３１３０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発泡ウレタンからなる断熱材は、断熱性が高い反面、熱マス（熱容量）が小さいことから、自身が温まりやすい性質を示す。そのため、例えば、屋外での使用が多い自動車の車室内に上記クーラーボックスを設置した場合、車室内の温度上昇に伴いクーラーボックス自体の温度も上昇傾向となり、クーラーボックス内部の温度上昇につながるといった懸念がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、断熱性に優れ、高温環境下でも自身の温度上昇を抑えることができる、断熱積層体およびそれを用いた断熱ボックスの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、硬質ポリウレタンフォームからなる基層と、金属板層と、が積層されてなる断熱積層体であって、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの上記断熱積層体の熱容量が、７５Ｊ／Ｋ以上である断熱積層体を第一の要旨とする。また、本発明は、箱状に構成された断熱ボックスの壁材が、上記第一の要旨の断熱積層体からなる断熱ボックスを第二の要旨とする。
【０００７】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、本発明者らは、発泡ウレタンの持つ低熱伝導率と、金属の持つ高い熱容量を利用するため、発泡ウレタン層と金属板層との積層体を、断熱材として用いることを想起した。そして、上記発泡ウレタン層を、断熱効果の高い硬質ポリウレタンフォームからなる基層とし、上記金属板層の金属材種の特定等を行うことにより、上記積層体の熱容量が本発明に規定の範囲内となるよう構成した結果、硬質ポリウレタンフォームからなる基層が熱の浸入を防ぎつつ、外部からの熱の流入に対する断熱材自身の温まりやすさが解消されるようになることを突き止めた。また、上記断熱積層体からなるパネルを箱組みして断熱ボックスを作製したところ、ウレタン単体のウレタンフォームパネルで作製した断熱ボックスと比較して、ボックス内部の温度上昇を抑えることができた。本発明者らは、このようにして所期の目的が達成できることを見いだし、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の断熱積層体は、硬質ポリウレタンフォームからなる基層と、金属板層と、が積層されてなる断熱積層体であって、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの上記断熱積層体の熱容量が特定の範囲を示すものである。そのため、断熱性に優れ、高温環境下でも自身の温度上昇を抑えることができる。また、箱状に構成された断熱ボックスの壁材が上記断熱積層体からなる、本発明の断熱ボックスは、その断熱積層体の特性により、例えば屋外での使用が多い自動車の車室内に設置した場合であっても、ボックス内部の温度上昇を抑えることができる。このことから、車室内用クーラーボックス等として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の断熱積層体の断面の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１１】
本発明の断熱積層体は、図１に示すように、硬質ポリウレタンフォームからなる基層１と、金属板層２と、が積層されてなるものである。なお、図１に示す断熱積層体は二層構造であるが、本発明の断熱積層体は、上記各層を有する二層以上の層構造であればよい。そして、本発明の断熱積層体は、先に述べたように、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの上記断熱積層体の熱容量が、７５Ｊ／Ｋ以上である。
【００１２】
上記断熱積層体の熱容量は、下記の式（１）より導き出すことができる。なお、下記の式（１）において、Ｃｐ（比熱容量）は、定圧比熱であって、その測定は、例えば、ＳＥＴＡＲＡＭ社製のカルベ式熱量計Ｃ−８０により行われる。また、本発明では、上記熱容量が、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの断熱材サンプル（断熱積層体）の熱容量を規定していることから、下記の式（１）に示すＶ（体積）は、この断熱材サンプルの体積を示す。そして、上記熱容量は、高温環境下での自身の温度上昇抑制の観点から、好ましくは、１５０Ｊ／Ｋ以上である。
熱容量（Ｊ／Ｋ）＝断熱材のＣｐ（比熱容量：Ｊ／ｇ・Ｋ）×ρ（密度：ｇ／ｃｍ3）×Ｖ（体積：ｃｍ3）  ……（１）
【００１３】
また、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの上記断熱積層体に含まれる金属板層２の熱容量は、高温環境下での自身の温度上昇抑制の観点から、２５Ｊ／Ｋ以上であることが好ましく、より好ましくは、１３０Ｊ／Ｋ以上である。
【００１４】
上記のような熱容量を示す金属板層２として、好ましくは、マンガニン合金、ベリリウム、亜鉛、ステンレス鋼、銅からなる金属板層が用いられる。
【００１５】
また、本発明の断熱積層体は、前記規定の熱容量を実現する観点から、基層１の厚み：金属板層２の厚み＝２９：１〜８：２の比率に設定することが好ましい。なお、本発明の断熱積層体が三層以上である場合、基層１の合計厚み：金属板層２の合計厚みが上記範囲内であることが、上記観点より好ましい。
【００１６】
さらに、上記基層１の厚みが８〜２９ｍｍであり、上記金属板層２の厚みが１〜２ｍｍであることが、前記規定の熱容量を実現する観点から好ましい。なお、上記厚みは、各層の厚みを規定するものであって、同種の層の厚みを合算した値を規定するものではない。
【００１７】
そして、本発明の断熱積層体は、断熱性、製品重量等の観点から、その全体の厚みが１０〜３０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは、２０〜３０ｍｍの範囲である。
【００１８】
本発明の断熱積層体における基層１を構成する硬質ポリウレタンフォームとしては、その硬度が７５以上のものが用いられる。なお、上記硬度は、高分子計器社製のＣ型硬度計により測定することができる。また、上記硬質ポリウレタンフォームの密度は、通常、０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ3の範囲である。
【００１９】
そして、上記硬質ポリウレタンフォームの材料としては、ポリオールと、ポリイソシアネートとが用いられ、必要に応じ、可塑剤、アミン触媒等の触媒、水等の発泡剤、整泡剤、鎖延長剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱性向上剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤、滑剤、帯電防止剤、補強材等を適宜に配合しても差し支えない。
【００２０】
上記ポリオールとしては、例えば、グリセリン、スクロース、エチレンジアミン、ソルビトール、トリレンジアミン、モノエタノールアミン等にエチレンオキサイド，プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを開環付加重合して得られるポリエーテルポリオール類、アジピン酸，コハク酸等の多塩基酸とエチレングリコール，プロピレングリコール等のポリヒドロキシ化合物との重縮合反応或いはラクトン類の開環重合によって得られるポリエステルポリオール類等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、耐加水分解性及び所望の硬度を備えた硬質ポリウレタンフォームを形成する観点から、ポリエーテルポリオール類が好ましく用いられる。
【００２１】
そして、上記ポリオールとしては、その数平均分子量（Ｍｎ）が４０００以下であることが好ましく、より好ましくは数平均分子量（Ｍｎ）２００〜１０００の範囲である。すなわち、このような数平均分子量のポリオールを用いることにより、先に述べたような硬度を示す硬質ポリウレタンフォームを良好に作製することができるからである。なお、上記数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲル透過クロマトグラフィー測定等により求めることができる。
【００２２】
上記ポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族系、脂環族系、脂肪族系のポリイソシアネート、及びそれらのウレタン変性体、アロファネート変性体、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変性体、カルボジイミド変性体、ウレトンイミン変性体、ウレア変性体、ビウレット変性体等の変性ポリイソシアネートがあげられる。
【００２３】
上記芳香族系ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（以下、場合により「ＴＤＩ」と略称する。）、ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、場合により「ＭＤＩ」と略称する。）、ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（以下、場合により「ＸＤＩ」と略称する。）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（以下、場合により「ＴＭＸＤＩ」と略称する。）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（以下、場合により「Ｐ−ＭＤＩ」と略称する。）等があげられる。なお、これらの芳香族系ポリイソシアネートは、それぞれ各種異性体の単品及び混合物を含むものである。また、前記脂環族系ポリイソシアネートとしては、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加ＭＤＩ、水素添加ＴＤＩ、水素添加ＸＤＩ、水素添加ＴＭＸＤＩ等があげられる。さらに、脂肪族系ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等があげられる。また、これらのポリイソシアネートは、単独でもしくは二種以上併せて用いることができる。
【００２４】
そして、上記ポリイソシアネートの、ポリオールに対する配合割合は、そのＮＣＯインデックス［イソシアネート中のＮＣＯ基と、ポリオール中の水酸基との当量比（ＮＣＯ基／ＯＨ基）×１００］が１００〜２００の範囲となるよう配合することが、硬度・断熱性等の観点から好ましい。
【００２５】
そして、本発明の断熱積層体は、前記硬質ポリウレタンフォームの材料を混合し、発泡成形することにより、基層１を作製し、これと金属板層２とを積層することにより、製造することができる。なお、上記硬質ポリウレタンフォーム材料の混合手段としては、例えば、真空ホモミキサー、ディスパー、プロペラミキサー、ニーダー、高圧ホモジナイザー等の各種混合器を用いて混合処理することがあげられる。また、ポリイソシアネート以外の材料を先に混合した後、ポリイソシアネートを混合し、発泡成形するようにしてもよい。
【００２６】
上記基層１と金属板層２との積層には、接着剤層を介してもよいが、本発明の断熱積層体の機能性の観点から、接着剤レスで、上記基層１を、その発泡成形により金属板層２に対し自己接着させて、上記基層１と金属板層２との一体成形体とすることが好ましい。
【００２７】
このようにして得られた本発明の断熱積層体は、例えば、クーラーボックス，自動車用シートアンダートレイボックス等の断熱ボックス、断熱ボード，住宅用天井、外壁、床パネル等の構成部材（断熱材）として用いられる。特に、本発明の断熱積層体の特性から、自動車の車室内用クーラーボックスの構成部材として好適に用いることができる。上記断熱ボックスは、詳しくは、箱状に構成されたものであって、その構成部材である壁材が、上記断熱積層体からなるものである。このような断熱ボックスは、例えば、上記断熱積層体からなるパネルを箱組み等したり、金型成型等により上記断熱積層体からなるボックスを一体成形したりすることにより、作製することができる。
【００２８】
また、上記のような断熱ボックスとする場合、そのボックスの外側（最外層）が基層１となり、ボックスの内側（最内層）が金属板層２となるよう構成することが、断熱効果の観点から好ましい。
【実施例】
【００２９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。
【００３０】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す金属板（ジュラルミン板、マンガニン合金板）を準備した。なお、金属板の密度は、単位体積当たりの重量を測定した値である。また、金属板の比熱容量は、ＳＥＴＡＲＡＭ社製のカルベ式熱量計Ｃ−８０により測定し、算出した値である。
・ジュラルミン板：密度２．７９ｇ／ｃｍ3、比熱容量０．８４Ｊ／ｇ・Ｋ
・マンガニン合金板：密度８．１５ｇ／ｃｍ3、比熱容量１．７２Ｊ／ｇ・Ｋ
【００３１】
また、Ｍｎ（数平均分子量）が４００の３官能ポリオール（ＡＤＤＩＴＩＶＥ  ＮＺ  Ｄ０１３７、ＢＡＳＦ  ＩＮＯＡＣ  ポリウレタン社製）を５０重量部と、Ｍｎが１０００の３官能ポリオール（ＴＰ−１０００、ＢＡＳＦ  ＩＮＯＡＣ  ポリウレタン社製）を５０重量部と、架橋剤としてジエタノールアミン（三井化学社製）を２重量部と、発泡剤として水を４重量部と、樹脂化触媒（カオーライザーＮｏ．３１、花王社製）を０．８重量部と、泡化触媒（カオーライザーＮｏ．１２、花王社製）を０．２重量部とを、ホモディスパー（プライミクス社製）を用いて混合処理し、ポリオール混合物を調製した。このようにして得られたポリオール混合物と、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(Ｐ−ＭＤＩ)とを、ＮＣＯインデックスが１００となるよう配合し、ホモディスパー(プライミクス社製)を用いて混合処理することにより、硬質ポリウレタン組成物を調製した。すなわち、上記ポリウレタン組成物を、モールド成形により発泡成形させてなる発泡成形体の硬度（高分子計器社製のＣ型硬度計により測定）は、硬度８０〜８５の高硬度を示し、また、上記発泡成形体の密度および比熱容量を、金属板の密度および比熱容量の測定方法と同様にして測定した結果、密度０．１ｇ／ｃｍ3、比熱容量１．４５Ｊ／ｇ・Ｋを示した。
【００３２】
［実施例１、比較例２，３］
後記の表１に示すよう、金属板の種類および厚みを設定し、これを金型にセットした後、上記硬質ポリウレタン組成物を金型に注入して、発泡成形させた。これにより、上記金属板からなる金属板層（ジュラルミン板層またはマンガニン合金板層）の片面に、後記の表１に示す厚みの基層（硬質ポリウレタンフォーム層）が一体成形された、総厚み２０ｍｍの断熱材サンプルを作製した。
【００３３】
［比較例１］
上記基層（硬質ポリウレタンフォーム層）のみからなる、単層構造の、厚み２０ｍｍの断熱材サンプルを作製した。
【００３４】
上記のようにして得られた実施例および比較例の断熱材サンプルに対し、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１に併せて示した。
【００３５】
〔熱容量〕
下記の式（１）に従い、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍ当たりの断熱材サンプルの、各層（基層および金属板層）の熱容量（Ｊ／Ｋ）および全体の熱容量（熱容量合計）（Ｊ／Ｋ）を測定した。なお、下記の式（１）に示される、断熱材サンプルのＣｐ（比熱容量：Ｊ／ｇ・Ｋ）は、各層の熱容量をＳＥＴＡＲＡＭ社製のカルベ式熱量計Ｃ−８０により測定し、合計して算出した値である。断熱材サンプルのρ（密度：ｇ／ｃｍ3）は、単位体積当たりの重量を測定した値である。また、下記の式（１）に示されるＶ（体積：ｃｍ3）は、上記の通り、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み２０ｍｍを計算した値である。
熱容量（Ｊ／Ｋ）＝断熱材のＣｐ（比熱容量：Ｊ／ｇ・Ｋ）×ρ（密度：ｇ／ｃｍ3）×Ｖ（体積：ｃｍ3）  ……（１）
【００３６】
〔断熱性〕
厚み２０ｍｍの断熱材サンプル６枚を、その金属板層が内側になるように組み立てて、外寸１１８ｍｍ×１１８ｍｍ×高さ１１８ｍｍの直方体の試験箱を作製した。そして、上記試験箱内の空間の中心部に熱電対を設け、外部から試験箱内部温度を測定することができるようにした。また、試験箱外の恒温槽内の雰囲気温度を測定するための熱電対も設けた。さらに、恒温槽内の雰囲気温度と、試験箱内部温度を３０℃になる様に調整した。そして、この恒温槽内に試験箱を設置した状態で、恒温槽内の雰囲気温度が８０℃になるまで昇温させ、その雰囲気温度を保ったまま、試験箱内部温度の推移を観測した。その結果、上記恒温槽内の雰囲気温度の昇温を開始してから１４０分以内で試験箱内部温度も８０℃に到達したものを×、上記恒温槽内の雰囲気温度の昇温を開始してから１４０分を超えても試験箱内部温度が８０℃に到達しなかったものを○と評価した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
上記結果から、実施例の断熱材（断熱積層体）は、本発明に規定された熱容量を満たすものであり、断熱性評価において所望の断熱効果が得られていることがわかる。
【００３９】
これに対し、比較例１の断熱材は、硬質ポリウレタンフォーム層のみからなり、熱容量が低いことから、断熱性評価において所望の断熱効果が得られない結果となった。また、比較例２，３の断熱材は、硬質ポリウレタンフォーム層にジュラルミン板層を積層するものであるが、その熱容量合計が実施例に比べ低いことから、やはり、断熱性評価において所望の断熱効果が得られない結果となった。
【００４０】
なお、実施例１の断熱材サンプルのマンガニン合金板層を、硬質ポリウレタンフォーム層の間に介在させた、総厚み２０ｍｍの三層構造の断熱材サンプルを作製し、積層構造の違いによる断熱効果の違いを検証した。すなわち、この断熱材サンプルを用い、先の断熱性評価のために用いた試験箱の作製方法に準じ、外寸が１３８ｍｍ×１３８ｍｍ×高さ１３８ｍｍの直方体の試験箱を作製した。また、実施例１の断熱材サンプルを、上記作製方法に準じ、その金属板層が内側になるように組み立てて、上記と同寸法の試験箱も作製した。そして、これらの試験箱に対し、先に述べたのと同様の断熱性評価を行った結果、三層構造の断熱材サンプルを用いた試験箱も高い断熱効果が得られたが、金属板層が内側になるよう作製した、実施例１の断熱材サンプルを使用した試験箱のほうが、より高い断熱効果が得られることが実験の結果認められた。
【００４１】
また、先の断熱性評価のために用いた試験箱の作製方法に準じ、実施例１の断熱材サンプルのマンガニン合金板層の厚みを変え、外寸が１３５ｍｍ×１３５ｍｍ×高さ１８０ｍｍの直方体の試験箱を作製し、層の厚みや比率の違いによる断熱効果の違いを検証した。すなわち、この試験箱を用いて、先に述べたのと同様の断熱性評価を行った結果、マンガニン合金板層の厚みを増やすほど、断熱効果は高いといった実験結果が認められたが、断熱材重量の増大も懸念されたことから、少なくともマンガニン合金板層の厚み１ｍｍ以上で、所望の断熱効果が認められることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の断熱積層体は、クーラーボックス，自動車用シートアンダートレイボックス等の断熱ボックス、断熱ボード，住宅用天井、外壁、床パネル等の構成部材（断熱材）として用いられる。特に、本発明の断熱積層体は、その特性から、自動車の車室内用クーラーボックスの壁材として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１：基層
２：金属板層
【図１】
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