要約: 2026 年までに HCFC-141b 発泡剤の生産が完全に廃止されることにより、HFC-245fa は主要な代替発泡剤として硬質ポリウレタンフォームのスプレー業界で広く使用されています。本論文は、245fa発泡システムの実用化における貯蔵不安定性、発泡欠陥、接着不良、寸法不安定性などの共通問題を系統的にまとめ、その原因を詳細に分析し、対応する技術的解決策を提案し、企業が新しい発泡システムにスムーズに移行するための技術参考資料を提供する。
キーワード：硬質ポリウレタンフォーム、スプレー; HFC-245fa;発泡剤;技術的な問題
2025年に生態環境省が発表した発表によると、2026年1月1日から発泡剤としてHCFC-141bを使用したポリエーテルブレンド製品の製造が完全に禁止され、同年7月1日からはスプレー式ポリウレタンフォーム製品も製造禁止に含まれる。これは、スプレー業界が HCFC-141b 発泡システムを完全に段階的に廃止し、HFC-245fa に代表される環境に優しい発泡剤の適用の新たな段階に完全に入るということを意味します。しかし、245fa 発泡システムは実用化において多くの技術的課題に直面しており、体系的な研究と的を絞った解決策が求められています。
245fa 発泡システムでは、ポリエーテルブレンドを一定期間保管した後に性能が不安定になることがよくあります。主な理由は、141b と比較した 245fa とポリエーテルポリオールの相溶性の違いであり、長期保存中に発泡剤の揮発や相分離が発生する可能性があります。研究により、適切なベースポリエーテルと添加剤システムを選択することにより、保存安定性が大幅に改善されることが示されています。
泡の収縮は、245fa スプレー システムにおける一般的な問題であり、形成された泡の周囲の収縮と、泡と基材の間の隙間によって特徴付けられます。主な原因としては、流動性の低下につながる過度の材料粘度、過剰な独立気泡構造を形成する過度に速い硬化反応、および熱膨張と収縮の影響が挙げられます。脆い泡は通常、過剰なイソシアネート成分、高い含水量、または過度に低い基材温度に関連しています。
フォームと基材の間の弱い結合と局所的な層間剥離は、建設品質に影響を与える顕著な問題です。原因は次の 3 つの側面に要約できます。1 つはスプレー表面の油分、水分、ゴミです。第二に、低温条件下での反応が不完全であり、脆い底部泡が生じる。第三に、触媒系の選択が不適切であるため、界面化学結合の形成を効果的に促進できません。実験では、複合触媒システムを使用すると接着強度が 35% 以上増加できることが示されています。
高温高湿環境下での 245fa スプレーフォームの寸法安定性が低いことは、業界で技術的な困難として認識されています。これは主に、高水発泡システムにおけるフォームの不均一な独立気泡構造が原因であり、高温多湿の条件下でフォームの膨張または収縮が発生します。 Huntsman の実践では、低粘度のポリエステル ポリオールを使用すると、発泡システムの均一な分散が促進され、寸法安定性が大幅に向上することが示されています。
245fa 発泡システムは、難燃性能が規格に準拠していないことがよくあります。その理由は、発泡剤の交換後、元の難燃剤システムと新しい発泡剤の間の相溶性が変化し、フォーム中の難燃剤の分散状態が変化し、全体的な難燃効果に影響を与えるためです。
245fa は揮発が速く、相溶性が低いため、技術的な問題は原料の選択と配合の最適化によって解決できます。具体的な対策としては、均一な分散を確保するために低粘度のポリエステルポリオールを選択すること。発泡反応速度とゲル化反応速度のバランスをとるために複合触媒システムを最適化する。 245faの投与量を正確にコントロール。ハンツマンは 245fa の投与量を 5 部に減らすことに成功し、供給元のコストを削減しました。
触媒は 245fa システムにおいて重要な役割を果たします。特殊な触媒により硬化時間が大幅に短縮され、低温施工効率が向上します。一方、独立気泡率と気泡構造を調整することにより、フォームの断熱性と機械的強度が向上します。実験により、ハイブリッド触媒は 94.5% の独立気泡率と 0.017 W/(m・K) の熱伝導率を達成できることが示されています。
冬季の建設中は、原材料を予熱したり、作業面を加熱したりするなどの対策を講じる必要があります。雨の日の建設では、湿気による反応の干渉を防ぐために乾燥した作業面を確保する必要があります。不適切な比率によるフォームの層間剥離や脆化を避けるために、混合精度を厳密に管理します。油やゴミを取り除き、作業面を清潔に保ちます。
HCFC-141b の主な代替品として、245fa は硬質ポリウレタンフォームのスプレー業界で幅広い用途が期待できます。一般的な問題の原因を深く理解し、配合の最適化、触媒の調整、プロセスの改善などの包括的な対策を採用することで、保存の不安定性、フォームの欠陥、接着不良などの問題を効果的に解決でき、発泡システムのスムーズな移行が保証されます。今後、環境規制の強化に伴い、LBAやオール水系などのよりGWP値の低い発泡システムも開発トレンドとなるでしょう。
