ポリウレタンフォーム 発泡剤は、ポリウレタン（PU）フォームの製造において「ガス発生剤」として機能する特殊な物質です。その主な機能は、液体ポリウレタン混合物内に大量のガスを発生させることです。発泡剤は、ポリウレタンフォーム配合における重要な添加剤の一つです。発泡剤は化学発泡剤と物理発泡剤（補助発泡剤）に分けられます。ポリウレタンフォームにおいて、化学発泡剤は通常水です。熱を吸収して気化することでフォーム材料を膨張させるその他の物質は、物理発泡剤に分類されます。
水とイソシアネートの反応によって発生する二酸化炭素ガスは、フォーム混合物を膨張させ、発泡させ、急速に粘度を高め、硬化させます。従来のポリウレタンフォームでは、水は主に軟質フォームの発泡剤として使用され、マイクロセルラエラストマー、半硬質フォーム、硬質フォームにも使用されます。
物理発泡剤を含まない水発泡剤のみを使用したポリウレタンフォームは、通常、断熱以外の用途に使用され、高密度構造フォーム（木質模倣）、包装材、充填材など、または断熱要件が低い状況に使用されます。
硬質ポリウレタンフォームは熱伝導率が比較的高く、二酸化炭素の透過性も強いため、高い断熱性能が求められる硬質ポリウレタンフォームにはほとんど水が使用されません。断熱用ポリウレタン硬質フォームの製造では、一般的に物理発泡剤を使用する必要があります。これは、硬質フォームの製造における初期の材料混合時に、10秒以内にかなりの量の熱が発生するためです。この熱の一部を吸収するために発泡剤が必要です。ポリウレタン軟質フォームの製造では、過剰な水の使用による硬直を引き起こすことなく、低密度の柔らかいフォームを実現するために、一般的に水の量を制御し、適切な量の物理発泡剤を補助発泡剤として添加する必要があります。
以下に、いくつかの一般的な発泡剤を紹介します。
- HCFC-141b
名称: 1,1-ジクロロ-1-フルオロエタン; ジクロロフルオロエタン。
HCFC-141bは、かつてポリウレタン硬質フォーム分野で広く使用され、高性能な物理発泡剤でした。しかし、環境問題への懸念から、現在では世界的に使用が制限され、段階的に廃止されているため、「過渡期」の製品となっています。その性能は、使用禁止となっているCFC-11（フロン）に非常に近いものです。沸点が適度で、発泡効率が高く、ポリオールとイソシアネートという2つの原料との相性が良好で、優れた断熱性を持つフォームを生成します。主に冷蔵庫・冷凍庫の断熱材、建築断熱パネル、配管用スプレーフォーム、冷蔵コンテナなどに使用されていました。2015年までに冷蔵庫・冷凍庫での廃止が完了し、2026年までにポリウレタンフォーム業界全体で全面的な廃止が完了する予定です。
- シクロペンタン
名称：シクロペンタン。分子式はC₅H₁₀、分子量は70.1。CAS番号は287-92-3。ODP（酸素発生密度）がゼロでGWP（地球温暖化係数）が低いため、環境に優しい発泡剤です。発泡効率が高く、発泡した発泡体は優れた断熱性能を発揮します。環境に優しい発泡剤の中では比較的コスト競争力があります。特に、家電製品、冷蔵庫・冷凍庫、給湯器、建築断熱材、金属サンドイッチパネル、冷蔵パネル、工業用断熱材、配管、貯蔵タンクなど、極めて高い断熱性能が求められる硬質フォームに使用されます。
- ペンタン
ペンタン系発泡剤は、n-ペンタンやi-ペンタンなど、環境に優しい物理発泡剤として広く使用されています。ODP（酸素分解生成物密度）がゼロでGWP（地球温暖化係数）が非常に低いため、環境に優しい炭化水素系発泡剤です。硬質フォーム（特に建築断熱パネルや配管断熱材）における代表的な炭化水素系発泡剤であり、主に建築断熱材（EPS/XPSサンドイッチパネル、連続パネル、吹付工業用断熱材、Iパイプ、貯湯タンク、一部の家電製品、給湯器、太陽熱温水タンクなど）に使用されています。これらの用途は、断熱性能の要求がやや低いものです。
- 液体二酸化炭素
二酸化炭素発泡剤は環境に優しい新技術です。主に2つの形態があります。一つは物理発泡剤として直接使用される形態、もう一つは化学発泡剤として作用し、化学反応によってCO₂ガスを放出します。二酸化炭素は幅広い用途を有し、ODP（酸素発生量）ゼロ、GWP（地球温暖化係数）が低いため、環境への影響を最小限に抑えることができます。ポリウレタン業界では、低密度ブロック状軟質フォームの製造に使用され、適切な減圧下で専用装置を用いてポリウレタン反応混合物に混合することで発泡剤として機能します。また、特定のプロセスでは、液化二酸化炭素をポリウレタン硬質フォームの発泡剤として使用することもできます。
- 塩化メチレン
ジクロロメタン（塩化メチレン、略してMC、分子式：CH₂Cl₂）は、主に 「補助的な物理的発泡剤」ポリウレタン業界では、優れた低沸点有機溶剤として、軟質ポリウレタンフォームの発泡助剤として、また発泡装置の洗浄溶剤として使用されています。また、セルロースアセテートフィルム、医薬品、香料、油脂などの抽出剤としても使用されています。 消火器。
