成果報告書詳細
管理番号20100000001038
タイトル平成19年度-平成21年度成果報告書 「革新的ノンフロン系断熱材技術開発プロジェクト 革新的断熱技術開発 熱伝導率経時低下を抑制したノンフロン断熱材の研究開発」
公開日2010/9/3
報告書年度2007 - 2009
委託先名日清紡ケミカル株式会社
プロジェクト番号P07019
部署名環境技術開発部 温暖化対策グループ
和文要約建材を用途とする断熱材分野において、現場発泡及び工場生産分野で現状のフロン系断熱材と同等程度の安全性、断熱性能、コスト、施工性、生産性を有する熱伝導率経時劣化を抑制したノンフロン系硬質ポリウレタンフォーム(PURF)製造の基礎技術及び実用化技術を開発することを目的として本事業を実施した。(1)混合ガスの安全性、安定性等の評価;GWPが比較的小さく、気体の熱伝導率も小さい可燃性物質シクロペンタン(CP)等5種類と二酸化炭素(CO2)の混合ガスについて、空気中における爆発範囲の測定を実施し、高圧ガス保安法上不燃性となる濃度を把握できた。(2)混合ガスを利用した硬質PUFの安定性、安全性評価;安全性評価を行った低GWP可燃性物質とCO2の各混合ガスについて、PURF原料に溶解させた場合のPURF原料漏洩時やPURF成型時の安全性評価を実施し、安全に使用可能なPURF原料への混合量を把握できた。又、PURF原料へ溶解した場合の安定性の評価を実施し、各混合ガスともPURF原料への相溶性は良好であった。又、PURF成型設備の安全対策も検討の上実施した。(3)混合ガスを利用した硬質PUFのLCA評価;上記各混合ガスをPURF原料に使用した場合のGWPは従来のHFC使用PURF(GWPは約700)と比較して何れも1/200以下である事が解り、例えばCPとCO2混合ガスのGWPは1であった。又、このガスを使用して関東地区集合住宅の断熱施工(PURF厚さ30mm)を行なった場合の50年間のLCCO2(製造時、施工時、使用時、廃棄時)は従来のHFCを使用したPURFよりも約20%削減、断熱を施さない場合より約45%削減できる事が解った。(4)混合ガスを使用したPUF発泡システムへの応用技術開発;上記各混合ガスについて、高中圧PURF注入装置及びガス供給装置を用い、熱伝導率等性能評価可能なPURF成型品を得る技術を開発できた。又、得られた成型品の性能評価の結果、熱伝導率(初期・経時)、GWP、PURFの寸法安定性等を考慮した場合、CP/CO2(可燃性割合)、HFO-1234ze/CO2(不燃性割合)混合ガスが良好である事が解った。良好であった混合ガスを用いて、密度35kg/m3以下のPURFが得られ、熱伝導率初期値は現場発泡装置で約0.023W/(m・K)、高圧注入発泡装置で0.022W/(m・K)で目標である0.024W/(m・K)以下のPURF成型品を得る事ができた。熱伝導率の経時劣化評価に関しては、HFC、CP、水(発泡ガスはCO2)の各発泡剤のPURFパネル(200×200×25mm)の熱伝導率経時変化を測定し、発泡ガスがCO2である水発泡は劣化度合いが大きく、成型後3ヶ月で熱伝導率が40%程度劣化し、以降定常となる事が解った。又、前記混合ガスを使用した場合は成型後3ヶ月で20%程度の劣化に抑制できる事が解った。更に、現場発泡では成型2ヶ月後水発泡の熱伝導率は約0.028W/(m・K)であったが前記混合ガスを使用した場合は0.026W/(m・K)となった。金属面材で被覆したPURFパネル(工場生産品)は約1年経過後も熱伝導率が殆ど成型直後と変化していない事が解った。熱伝導率劣化抑制方法としてはPURF原料の改質等が有効である事が確認できた。
英文要約This project has been conducted in order to develop the basic technology and application technology for the manufacture of new non-chlorofluorocarbon rigid polyurethane foam (PURF).(1) Evaluation of Safety and Stability, etc. of Mixed Gases;Mixed gases between carbon dioxide (CO2) and five kinds of combustible substances including cyclopentane (CP), which have relative small global warming potential (GWP) as well as small thermal conductivity of vapor, were used in this study. By measuring the explosion limit of these mixed gases in the air, the concentration that constitutes incombustibility could be grasped.(2) Evaluation of Stability and Safety of Rigid PUF Using Mixed Gases;Each of the mixed gases between CO2 and combustible substances with low GWP after confirmation of safety was subject to safety evaluation on the assumption of the leakage of PURF raw material or the molding time of PURF, when the mixed gas was dissolved into PURF raw material. By this, the mixing ratio of the gas into PURF raw material that assures the safe use could be grasped.(3) Evaluation of LCA of Rigid PUF Using Mixed Gases;It was proven that GWP of PURF when using each of the above mixed gases was all below 1/200 of PURF using conventional HFC (GWP: ca. 700): On the other hand, it was proven that LCCO2 (for manufacture, application, usage, and disposal) for 50 years of collective housing in the Kanto District after insulation work (PURF thickness: 30 mm) using this gas was about 20% less than PURF using conventional HFC, and 45% less than PURF without applying insulation. (4) Development of Application Technology toward PUF Foaming System Using Mixed Gases;As a result of evaluating the performance of the obtained molded products, the mixed gases made of CP/CO2 (in combustible ratio) and made of HFO-1234ze/CO2 (in noncombustible ratio) were proven to be excellent, in consideration of thermal conductivity (both initial and after aging), GWP, and the dimension stability of PURF. Using the above excellent mixed gases, PURF with a density of below 35 kg/m3 could be obtained, and PURF molded products with initial thermal conductivity of ca. 0.023 W/(m・K) when using an spray machine and ca. 0.022W/(m・K) when using a high pressure injection machine could be obtained, both of which attained the target value of below 0.024 W/(m・K). Water foaming with CO2 as a foaming gas showed the highest deterioration degree, resulting in the deterioration of ca. 40% of thermal conductivity three months after molding, even though the value was constant thereafter. In comparison, the case using the above mixed gases showed that the deterioration could be suppressed at ca. 20% three months after molding. In addition, a PURF panel covered with a metal surface material (manufactured at a factory) was proven to be able to maintain nearly consistent thermal conductivity even one year later.
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