实施发明的最佳方案
(第1发明)
第1发明的真空绝热材料至少含有芯材和装有该芯材并可将内部保持减压状态的外包装材料。
第1发明中,第1实施方案的芯材是含有纤维粗度为1-6旦尼尔、优选1-3旦尼尔的聚酯纤维的片状纤维聚集体。具体来说,芯材是将含有上述聚酯纤维的纤维聚集体加工成片状而成的,通过使用上述芯材,可以提高加工性和操作性,还可降低制造时和循环再用时对环境的影响。并且,可长期发挥良好的绝热性。具有上述纤维粗度的聚酯纤维的平均纤维直径通常为9-25μm,优选9-17μm。平均纤维直径是通过CCD照相图像,对10根纤维中每根纤维的2处位置的直径进行处理并测定,求出共20处位置的直径的平均值,以此作为平均纤维直径使用。
“片状”是指具有平板形状。如果是将纤维聚集体直接以棉絮状态使用,即芯材不为片状时,芯材的加工性降低,因此将芯材装入外包装材料的步骤过于繁杂,操作性差。并且初期未发现绝热性。
第1实施方案的片状纤维聚集体(芯材)的厚度只要是可实现第1发明的目的即可,没有特别限定,通常制成真空绝热材料时(抽真空后),可以为0.1mm-100mm左右,优选1mm-50mm左右,特别优选5mm-20mm左右。制成真空绝热材料时,片状纤维聚集体(芯材)的厚度设定在上述范围内、特别是设定为0.1mm-5mm这样的薄型,则抽真空后的曲面加工性提高。特别是该厚度为0.5mm-3.5mm左右,这在绝热性、产率方面平衡良好。芯材厚度(抽真空后)的测定中,外包装材料的厚度非常小,可以不予考虑。
片状纤维聚集体可以是一层的片,但是一层聚酯纤维的厚度约5mm或以上的真空绝热材料难以制成片,因此优选使用将2层以上的片层合而成的层合型片状纤维聚集体(芯材)。纤维聚集体优选不使用粘合剂等其它材料进行加工,例如可通过所谓的针刺法等加工成片状。使用粘合剂的化学粘合法等会出现因发生释放气体而导致绝热性随时间降低的问题。如果是使用针刺法的纤维聚集体,则纤维间的滑动特性也良好,曲面加工性也更加优异。针刺法是指相对于纤维方向在某种程度上一致的聚酯纤维块、即聚酯纤维网,将大量带有钩的针垂直刺入和提起,将该动作反复进行,使网中的纤维之间互相交络,由此制成片状的方法。
聚酯纤维的平均纤维直径过小,则无法使用针刺机器,因此会直接使用棉絮状或通过化学粘合法使其成为片状,这又会产生上述问题。另一方面,平均纤维直径过大,则绝热性有降低的倾向,为确保良好的绝热性而需要高密度,这在重量方面会出现问题。
使用聚乙烯纤维等其它有机纤维代替聚酯纤维,则会发生因释放气体导致的绝热性随时间的降低。
本说明书中,聚酯纤维是指化学结构单元主要通过酯键结合的高分子的纤维,其制备方法没有特别限定。例如可以是二羧酸成分与二醇成分反应得到的聚酯纤维,或者一个分子中具有羟基和羧基的羟基羧酸成分之间反应得到的聚酯纤维。
聚酯纤维的具体例子有:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、多芳基纤维等。例如PET纤维可通过对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)或对苯二甲酸(TPA)与EG的反应等获得,PBT纤维可通过DMT与四亚甲基二醇(TMG)或TPA与TMG的反应等获得。考虑到片状的成形性、大量生产性和成本,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。当然,使用循环再用PET纤维也无任何问题。
聚酯纤维没有特别限定,从纤维制备的容易程度来看,优选软化点为200-260℃左右、强度为0.3-1.2Gpa左右的聚酯纤维。
将聚酯制成纤维的方法有熔纺法、湿式纺丝法、干式纺丝法等,优选熔纺法。熔纺法是将高分子的熔融液由微孔喷嘴喷出到空气中,一边使喷出的熔融丝条变细一边通过空气冷却、固化,然后以一定的速度牵引的方式。该方法可以容易地制备具有上述纤维粗度的聚酯纤维。
聚酯纤维的优选纤维长度(平均纤维长度)为10-150mm。低于10mm,则难以加工成片状。超过150mm,则有绝热性降低的倾向。优选20-80mm。
纤维聚集体中聚酯纤维的含量只要是可以实现第1发明的目的即可,没有特别限定。通常,从防止因释放气体而导致的绝热性随时间降低的角度考虑,相对于芯材总量为50%重量以上,优选90-100%重量。从进一步提高绝热性的角度考虑,最优选芯材只由聚酯纤维形成。
可以与聚酯纤维一起包含在纤维聚集体中的其它纤维例如有:聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、丙烯酸酯纤维、芳族聚酰胺纤维、尼龙纤维、聚乙烯醇纤维、氟纤维、聚氨酯纤维、高湿模量胶粘纤维、人造丝纤维等合成纤维,氧化铝、钛酸钾等无机纤维,麻、绢、棉、羊毛等天然纤维等。
第1发明中第1实施方案的芯材的密度为100-450kg/m3,特别优选100-300kg/m3,更优选150-300kg/m3。密度过小,则芯材的强度低,同时绝热性有降低的倾向。而密度过大,则重量增加,同时绝热性有降低的倾向。即,密度过轻或过重,绝热性都有降低的倾向。上述平均纤维直径中,最优选的密度为170-270kg/m3,特别优选180-250kg/m3。
本说明书中,芯材的密度是将芯材装在外包装材料中,测定抽真空后的密度。即,在制作真空绝热材料后,由真空绝热材料的重量减去预先测定的外包装材料和气体吸附材料等的重量,得到芯材的重量。另外,由真空绝热材料的体积减去预先测定的气体吸附材料等的体积,得到芯材的体积。外包装材料的厚度非常小,因此在体积计算中可以不予考虑。由所得芯材的重量和体积计算密度。
第1发明中第2实施方案的芯材是含有纤维粗度为1-6旦尼尔、优选1-3旦尼尔的聚酯纤维的片状纤维聚集体,是含有熔点不同的至少两种聚酯纤维、即含有至少具较低熔点的聚酯纤维(以下称为低熔点聚酯纤维)和具较高熔点的聚酯纤维(以下称为高熔点聚酯纤维)作为聚酯纤维的纤维聚集体。使用上述芯材,则可降低制造时和循环再用时对环境的影响,并且可发挥良好的绝热性。另外,通过使用熔点不同的至少两种聚酯纤维,即使在较低温度下也可通过热粘合法将纤维聚集体加工成片状,因此可以抑制释放气体的发生,同时提高芯材的加工性、操作性。特别是采用热粘合法,则所得片状芯材的表面几乎不起毛,可有效降低蓬松程度,因此与以往的纤维状芯材进行比较,芯材的加工性、操作性显著提高,可提高至与聚氨酯发泡板状芯材相比也毫不逊色的水平。
以下,对第2实施方案的芯材进行说明。如无特别说明,第2实施方案的芯材中,聚酯纤维使用熔点不同的至少两种聚酯纤维,除此之外,与上述第1实施方案的芯材同样。
第2实施方案中,低熔点聚酯纤维的熔点(TL)只要可实现第1发明的目的即可,没有特别限定。考虑到成形为片状时所需热量和产率,优选更低的熔点,如果单纯考虑导热性能,则伴随着熔融,纤维之间的接触面积减少,因此不优选太低的熔点。也就是说,可以考虑产率、成本和导热性能来设定最优选的熔点。通常,低熔点聚酯纤维具有110-170℃、优选110-150℃的低熔点。
高熔点聚酯纤维的熔点(TH)只要比低熔点聚酯纤维的熔点(TL)高即可,没有特别限定。从产率的角度考虑,高熔点聚酯纤维优选具有比低熔点聚酯纤维的熔点高20℃以上的熔点。高熔点聚酯纤维通常具有240-280℃、优选250-270℃的高熔点。
不使用高熔点聚酯纤维,而只使用低熔点聚酯纤维,则无法通过热粘合法成形为片状。即,由于热粘合法的热处理,纤维聚集体熔融,成为不定形的树脂块。另外,如果不使用低熔点聚酯纤维,而只使用高熔点聚酯纤维,则由于不具有用于成形为片状的低熔点聚酯纤维,只有针刺法等不使用粘合剂的片状成形方法,无法寄希望于进一步提高芯材对外包装材料的装填性能,即无法进一步提高操作性。
纤维的结构通常如图1的示意图所示,大体分为一种成分的所谓常规型结构(图1(A))以及多种成分的复合型结构(图1(B)-(F))和混合型结构(图1(G)-(H))。复合型结构是多种成分各自在纤维的长度方向连续的结构在单纤维内互相粘结。复合型结构进一步分为双组分复合型的所谓芯鞘型(图1(B))和并列型(图1(C)),以及双组分以上的多层复合型的所谓多重并列型(图1(D))、多芯型(图1(E))和放射状型(图1(F))。混合型结构中,至少一种成分在纤维长度方向上以不连续的颗粒状或针状分散于其它成分(基质成分)中,因此进一步分为粒状混合型(图1(G))和针状混合型(图1(H))。
低熔点聚酯纤维只要含有上述具有低熔点的聚酯即可,其纤维结构没有特别限定,优选具有纤维表面的至少一部分由上述低熔点聚酯形成的结构,例如具有图1(A)-(H)其中之一的结构。更优选的低熔点聚酯纤维具有纤维的全部表面都由上述低熔点聚酯形成的结构,例如具有图1(A)、(B)、(E)、(G)和(H)其中之一的结构。低熔点聚酯纤维具有图1(A)-(H)的结构时,图1(A)-(H)的白色区域由上述低熔点的聚酯形成,斜线区域没有特别限定,例如由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等形成。此时,构成斜线区域的聚合物的熔点没有特别限定。可构成斜线区域的聚酯是与上述低熔点的聚酯的熔点或/和原料单体不同的聚酯。
从片制造的容易性来看,低熔点聚酯纤维最优选具有图1(B)的芯鞘型结构。这种情况下,优选图1(B)中,鞘部(白色区域)由上述低熔点聚酯(优选PET)形成,芯部(斜线区域)由上述高熔点聚酯(特别是PET)形成。
高熔点聚酯纤维只要含有上述具有高熔点的聚酯即可,其纤维结构没有特别限定,优选具有纤维表面的至少一部分由上述高熔点聚酯形成的结构,例如具有图1(A)-(H)其中之一的结构。更优选的高熔点聚酯纤维具有纤维全部表面都由上述高熔点聚酯形成的结构,例如具有图1(A)、(B)、(E)、(G)和(H)的其中之一的结构。高熔点聚酯纤维具有图1(A)-(H)的结构时,图1(A)-(H)的白色区域由上述高熔点聚酯形成,斜线区域没有特别限定,例如由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等形成。此时,构成斜线区域的聚合物的熔点没有特别限定。可构成斜线区域的聚酯是与上述高熔点聚酯的熔点或/和原料单体不同的聚酯。
从片强度的角度看,最优选高熔点聚酯纤维具有图1(A)的常规型结构。此时,图1(A)中,纤维只由上述高熔点聚酯(优选PET)形成。
图1(A)-(H)中,横截面均具有圆形,但图1(A)-(H)表示低熔点聚酯纤维或高熔点聚酯纤维的纤维结构时,图1(A)-(H)的横截面不应限定为圆形,例如可以是近似圆形、近似椭圆形、近似星形、近似多角形等。
本说明书中,熔点采用通过差示扫描量热分析装置(パ一キンェルマ一社制造的DSC-7)测定的值。具体来说,通过差示扫描量热分析,在熔点时晶体吸收热,可检测出吸热峰。由该吸热峰确定熔点。纤维含有双组分时,从该纤维中削取各组分等,分别取得各组分,进行上述测定,由此可测定各组分的熔点。
第2实施方案中,低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的纤维粗度可分别选自1-6旦尼尔、优选1-3旦尼尔的范围。用平均纤维直径表示上述纤维粗度,则分别对应“9-25μm”,优选“9-17μm”。
低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的纤维长度没有特别限定,例如可以分别在17-102mm范围内。
低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的形成方法可采用纤维形成方法中普遍已知的方法,通常,可依据纤维的结构进行选择。例如,形成具有常规型结构的纤维时,可采用所谓的熔纺法、湿式纺丝法、干式纺丝法等,优选采用熔纺法。熔纺法中,将规定熔点的高分子熔融液由微孔喷嘴喷出到空气中,一边使喷出的熔融丝条变细一边通过空气冷却、固化,然后以一定的速度牵引。该方法可以容易地制备具有1-6旦尼尔左右纤维粗度的聚酯纤维。
另外,例如形成具有芯鞘型结构的纤维时,可采用高分子相互排列体纺丝法、剥离型复合纤维纺丝法或多层型复合纤维纺丝法等,优选采用可得到海岛型复合纤维的高分子相互排列体纺丝法。高分子相互排列体纺丝法使用溶解性不同的两种纤维,将作为海成分的纤维和少量作为岛成分的纤维混纤整合,汇集成丝束状。将其装入漏斗状部位,加热熔融,由喷嘴挤出,以此作为一根纤维,使其集束,进行纺丝。
上述含有低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的纤维聚集体(芯材)通常通过热粘合法加工成片状。从提高热粘合法加工性的角度考虑,优选在热粘合法加工之前,预先通过针刺法将纤维聚集体预备性地加工成片状。
热粘合法中,在两个辊之间对纤维聚集体施加热和压力,通过使低熔点聚酯纤维的低熔点聚酯部分熔融,使纤维表面之间粘合,成形并加工为片状。与针刺法比较,形状保持性更高,向外包装材料中的装填性更好。第2实施方案中,纤维聚集体中含有低熔点聚酯纤维,因此可有效降低该加工时的加热温度。因此,在有效防止释放气体发生的同时,可提高芯材的加工性、操作性。
如果通过使用常规的低熔点有机粘合剂的化学粘合法进行片状的加工,则循环再用性低,同时释放气体导致绝热性能降低。
第2实施方案中,上述片状纤维聚集体(芯材)的厚度只要可实现第1发明的目的即可,没有特别限定,通常,制成真空绝热材料时可以是1mm-50mm左右,特别是5mm-20mm左右。第2实施方案中,片状芯材表面几乎不起毛,加工性、操作性优异,因此,将芯材插入外包装材料中时,可以2层以上层合使用。另外,很难制造在大气压下的厚度约50mm或以上的片状芯材。因此,片状芯材在大气压下的厚度优选0.1-20mm,特别优选1-10mm。第2实施方案中,将芯材插入外包装材料时,不妨可将片状芯材以单独一层使用。
从绝热性进一步提高的角度考虑,第2实施方案的纤维聚集体中,低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的配合比例按照重量比为5∶95-50∶50,特别优选10∶90-30∶70。
第2实施方案的纤维聚集体中,低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的总含量只要可实现第1发明的目的即可,没有特别限定,通常,从更有效防止释放气体的角度考虑,相对于纤维聚集体总量为50%重量以上,优选90-100%重量。从绝热性进一步提高的角度考虑,最优选芯材只含有低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维。
可与低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维一起含在纤维聚集体中的其它纤维有与上述第1实施方案中的“其它纤维”同样的纤维等。纤维聚集体中可以含有熔点或/和原料单体与上述低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维不同的聚酯纤维作为其它纤维。
第2实施方案中,芯材的密度优选100-350kg/m3,更优选150-330kg/m3。最优选的密度为200-300kg/m3。
装填有第1实施方案和第2实施方案的芯材的外包装材料只要具有阻气性、可以使内部保持减压即可,可以使用任何材料,优选可热封的材料。优选的具体例子例如:由最外层开始依次是尼龙、铝蒸镀PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、铝箔以及最内层是高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜;最外层是聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂,中间层是铝箔,最内层是高密度聚乙烯树脂的阻气薄膜;最外层是PET树脂、中间层是具有铝蒸镀层的乙烯-乙烯醇共聚物树脂、最内层是高密度聚乙烯树脂的阻气薄膜等。上述外包装材料通常加工成袋状使用,例如留有开口一边、将三边热封使用。上述具体例子的外包装材料中,最内层构成内面,即,最内层构成袋的内部。
第1发明的真空绝热材料中,即使外包装材料中只放入芯材,也可以得到绝热性优异的真空绝热材料,但从进一步提高长期绝热性的角度考虑,优选将气体吸附材料与芯材一起装入,所述气体吸附材料吸附抽真空后真空绝热材料内部产生的气体例如由芯材产生的释放气体或水分,以及由外部侵入的气体、水分。
气体吸附材料可以将吸附气体的物质以粉末状、粒状或片剂状等原有形式使用,但从加工性的角度考虑,吸附气体的物质优选以盛装在具透气性的容器中的形式使用。
吸附气体的物质没有特别限定,物理吸附气体或水分等的物质例如有活性碳、硅胶、氧化铝、分子筛、沸石等。化学吸附气体或水分等的物质例如有氧化钙、氧化钡、氯化钙、氧化镁、氯化镁等,或铁、锌等金属粉末材料,钡-锂系合金、锆系合金等。
盛装吸附气体的物质的具透气性的容器只要可实现第1发明的目的即可,没有特别限定,例如有金属制容器、塑料制容器等硬质容器,纸、薄膜制包装袋、有机纤维非织造布制包装袋等软质包装袋等。容器的透气度过小,则制造真空绝热材料时,容器内部的气体难以排出到外部,用真空泵排气的时间较长,因此容器的透气度优选在其中的吸附气体的物质不受暴露影响的范围内越大越好。
对于气体吸附材料,特别是芯材为上述薄型时,从真空绝热材料的曲面加工性的角度考虑,优选吸附气体的物质盛装在软质包装袋中。构成软质包装袋的具体的材质例如有纸、多孔性聚乙烯薄膜、多孔性聚丙烯薄膜、聚酯纤维制非织造布、聚乙烯纤维制非织造布、尼龙纤维非织造布等,优选聚酯纤维制非织造布,其中特别优选聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维制非织造布。这与作为芯材的优选材质-聚酯纤维制芯材、特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维制芯材为相同材质,这是由于材质本身的吸湿性小,曲面加工时的加工性非常好。从吸附气体的物质的保持性和抽真空步骤的操作性角度考虑,构成包装袋的非织造布的单位面积重量优选30-200g/m2,特别优选35-130g/m2。
优选构成气体吸附材料的包装袋的聚酯纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维分别与可构成芯材的聚酯纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维同样。
以下,对第1发明的真空绝热材料的制造方法的优选的一种实施方案进行说明。
通过针刺法等将纤维聚集体成形为片状,得到芯材。使用低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维时,可将它们均匀混合,在一定程度上使纤维的方向一致,然后通过针刺法首先成形为片状,然后通过热粘合法成形为具有很强的形状保持性的片状,得到芯材。将所得芯材切成适当的大小和形状(例如四边型),进行干燥,以除去内部所含的水分等。该干燥通常在120℃、1小时左右的条件下进行,为了进一步除去聚酯纤维的水分等,优选在120℃进行真空干燥。特别是使用低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维时,干燥在100℃以上但低于低熔点聚酯纤维的熔点(TL)的温度、优选TL-10至TL-5(℃)的温度、例如100-105℃、1小时左右的条件下进行,为了进一步除去聚酯纤维的水分等,优选在该温度下进行真空干燥。并且,无关纤维的种类,干燥可以结合使用远红外线干燥,优选以0.5-0.01托左右的真空度进行干燥。
接着,将该芯材插入密封为袋状的外包装材料中。此时可将气体吸附材料一起插入。气体吸附材料的插入位置没有特别限定,从表面平滑性的角度考虑,可以使气体吸附材料插入位置的芯材的厚度比周围薄。在该状态下放入抽真空装置内,减压排气到内压为0.1-0.01托左右的真空度。然后将外包装材料的袋状开口通过热熔合密封,得到真空绝热材料。通过调节芯材厚度,在室温下加压加工,可以进行芯材密度的控制。
(第2发明)
第2发明的真空绝热材料是第1发明的真空绝热材料中,在外包装材料的周边部和该周边部的内侧区域具有外包装材料内面互相熔合而成的密封区域。即,如没有特别限定,第2发明的真空绝热材料在外包装材料的周边部和该周边部的内侧区域具有外包装材料内面互相熔合而成的密封区域,除此之外,与第1发明的真空绝热材料相同。以下对第2发明进行说明,与第1发明同样的说明则省略。
具体地说,第2发明的真空绝热材料至少具备芯材和装填有该芯材并可将内部保持减压状态的外包装材料,在外包装材料的周边部和该周边部的内侧区域具有外包装材料内面互相熔合而成的密封区域(以下简称为“密封区域”)。第2发明中,外包装材料周边部的内侧区域是指被在外包装材料的周边形成的密封区域包围的区域,例如,图2(A)中被密封区域3A、3B、3C和3D包围的区域,图4(A)中被密封区域13A、13B、13C和13D包围的区域,图6(A)中被密封区域23A、23B、23C和23D包围的区域。
例如,图2(A)的示意图所示的真空绝热材料在外包装材料2的周边区域(3A、3B、3C和3D)和该周边区域的内侧区域(3E)具有密封区域。即,图2(A)的真空绝热材料具有贯通孔区域3F(虚斜线区域),同时,外包装材料内面之间沿外包装材料的周边区域(3A、3B、3C和3D)以及该贯通孔的内周区域3E密封。特别是图2(A)的真空绝热材料具有贯通孔区域3F(虚斜线区域),沿着该贯通孔区域3F的真空绝热材料一侧的内周区域形成密封区域3E。3F表示从形成的密封区域3G中切取的部分区域。图2(B)是图2(A)的真空绝热材料的I-I截面的截面示图,1表示芯材,2表示外包装材料。
例如图4(A)的示意图所示的真空绝热材料,在外包装材料12的周边区域(13A、13B、13C和13D)和该周边区域的内侧区域(13E)具有密封区域。即,图4(A)的真空绝热材料具有切口区域13F(虚斜线区域),同时,外包装材料内面之间沿着外包装材料的周边区域(13A、13B、13C和13D)以及该切口区域的内周区域13E密封。特别是图4(A)的真空绝热材料具有切口区域(全部虚斜线区域),沿该切口区域13F的真空绝热材料一侧的内周区域形成密封区域13E。13F表示从形成的密封区域13G中切取的部分区域。图4(B)是图4(A)的真空绝热材料的II-II截面的截面示图,11表示芯材,12表示外包装材料。
例如图6(A)的示意图所示的真空绝热材料,在外包装材料的周边区域(23A、23B、23C和23D)和该周边区域的内侧区域(23E)具有密封区域。即,图6(A)的真空绝热材料在外包装材料中装有2个以上的芯材,同时,外包装材料内面之间沿着外包装材料的周边区域(23A、23B、23C和23D)和各芯材的外周区域(23A、23B、23C、23D和23E)密封。特别是图6(A)的真空绝热材料的密封区域23E形成了用于将该真空绝热材料弯折使用的弯曲用沟槽,通过该沟槽而具有弯折功能。图6(B)是图6(A)的真空绝热材料的III-III截面的截面示图,21表示芯材,22表示外包装材料。
第2发明中,芯材(1、11、21)优选与第1发明的芯材同样。第2发明中,芯材可以含有玻璃纤维(玻璃绒)、氧化铝纤维、矿渣棉、硅石纤维、石棉等无机纤维。
第2发明中,设置有贯通孔区域或切口区域时,芯材中也设置同样的贯通孔部分、切口部分。该部分可以在片状纤维聚集体芯材中预先设置,也可以在插入到外包装材料中时形成贯通孔部分或切口部分。设置贯通孔部分和切口部分的位置可根据要得到的真空绝热材料的用途适当确定,贯通孔部分和切口部分的形状、尺寸可根据它们的用途,即,利用贯通孔进行贯通的布线、机器等的截面形状、大小,以及利用切口部分的部分的形状、大小适当决定。贯通孔的形状通常为圆形、四边形、六边形等多边形,为防止外包装材料折痕的发生,优选贯通孔部分和切口部分接近圆形,例如即使在设置四边形状、多边形状的贯通孔时,也优选对四个角部分的角部进行倒角,形成曲面。
第2发明中,芯材的厚度只要可实现第2发明的目的即可,没有特别限定,通常,制成真空绝热材料时,可以是0.1-50mm左右,特别优选0.3-20mm左右,优选0.5-5mm。
以下,利用图2、图4和图6,说明第2发明的真空绝热材料制备步骤的优选的一个实施方案。图2(A)和(B)分别为具有贯通孔区域的第2发明的真空绝热材料的平面示意图和截面示图。图4(A)和(B)是具有切口区域的第2发明的真空绝热材料的平面示意图和截面示图。图6(A)和(B)是具有多个芯材的第2发明的真空绝热材料的平面示意图和截面示图。
通过针刺法等将纤维聚集体成形为片状,得到芯材。将所得的芯材切成适当的大小和形状(例如四边形),用作具有贯通孔的材料时,芯材本身设置贯通部分,用作具有切口的材料时,芯材本身设置切口。也可以两者同时设置。接着,进行干燥以除去内部所含的水分等。干燥可以与第1发明同样,结合使用远红外线干燥,也可以进行真空干燥,它们的干燥条件与第1发明中芯材的干燥条件相同。
下面,将该芯材(1、11、21)插入到袋状、即周边区域(3A-3C、13A-13C、23A-23C)三边密封的外包装材料(2、12、22)中。如果使用多个芯材21,则插入多个。如果有需要,可以将气体吸附材料一起插入。在该状态下放入抽真空装置内,减压排气到内压为0.1-0.01托左右的真空度。然后,通过热熔合将外包装材料的周边未密封部分--袋状开口密封。外包装材料的周边区域(3D、13D、23D)的密封是为了保持真空排气体后的减压状态,对于密封宽度、密封位置等,可在能保持减压状态的范围内适当设定。例如,真空排气后的芯材厚度如果是0.5-15mm左右,则密封宽度优选5-30mm左右。为了容易密封,如果从外包装材料的最端部留出边缘部分,在内侧设置密封部分,则不容易发生密封不便的问题,操作性好。边缘部分可以在使用时弯折后直接使用,也可以切去。
对于用作具有贯通孔的材料和用作具有切口的材料,沿着该贯通孔区域3F和/或切口区域13F的内周区域(3E、13E),或者对内周区域和该贯通孔区域3F和/或切口区域13F的整个表面(3G、13G),通过热压等对外包装材料内面进行密封。如果有多个芯材,则沿着各芯材的外周部23E,通过热压等对外包装材料内面进行密封。然后,对于用作具有贯通孔的材料和用作具有切口的材料,在保留密封的该内周区域(3E、13E)的状态下,通过裁刀等切去外包装材料,得到具有贯通孔区域3F或切口区域13F的真空绝热材料。该内周区域(3E、13E)保留至维持真空排气后的减压状态的程度即可,对于密封的内周区域的宽度等,可在能保持减压状态的范围内适当设定。在完成后,如有必要,真空绝热材料可以进行加压加工,也可调节芯材的厚度,还可控制密度。
第2发明的真空绝热材料可通过包含以下步骤的方法制备:
(a)将芯材装入袋状外包装材料中的步骤;
(b)在将袋状外包装材料真空排气的状态下,通过加热部件的压接将该袋状外包装材料的开口进行密封的步骤;以及
(c)将密封了开口的装有芯材的外包装材料加热,在外包装材料周边区域的内侧区域形成密封区域的步骤。
以下对各步骤进行详细说明。
步骤(a):
本步骤中,将规定的芯材由开口装入袋状外包装材料中。
例如,在制备如图2所示的具有贯通孔区域3F的真空绝热材料时,如图3(A)所示,使用具有贯通孔区域5的芯材,将该芯材1由开口装入袋状外包装材料2中。
还例如,在制备如图4所示的具有切口区域(全部虚斜线区域)的真空绝热材料时,如图5(A)所示,使用具有切口区域15的芯材11,将该芯材11由开口装入袋状外包装材料12中。
还例如,在制备如图6所示的具有用于弯曲的沟槽23E的真空绝热材料时,如图7(A)所示,使用分开的2个以上的芯材21,将该芯材21由开口装入袋状外包装材料22中,平行配置。
本步骤中,优选使芯材干燥。干燥与第1发明同样,可以结合使用远红外线干燥,也可以进行真空干燥,它们的干燥条件与第1发明中芯材的干燥条件同样。
步骤(b):
本步骤中,将装有芯材的袋状外包装材料真空排气,在该状态下,将该袋状外包装材料的开口通过加热部件的压接进行密封。结果在外包装材料周边区域的内侧区域形成外包装材料内面之间的吸附部分,例如得到如图3(B)、图5(B)和图7(B)所示的真空绝热材料。
具体来说,图3(B)中,在芯材的贯通孔区域所对应的区域6,外包装材料的内面之间因减压而互相物理吸附,上述吸附部分6在后述步骤(c)中熔合,形成密封区域。
图5(B)中,在芯材的切口区域所对应的区域16,外包装材料的内面之间因减压而互相物理吸附,上述吸附部分16在后述步骤(c)中熔合,形成密封区域。
图7(B)中,在芯材和芯材之间的区域26,外包装材料的内面之间因减压而互相物理吸附,上述吸附部分26在后述步骤(c)中熔合,形成密封区域。
密封开口时外包装材料的内压只要是吸附部分在以后的步骤(c)中仅通过加热就能熔合即可,没有特别限定,通常优选0.05托以下,特别优选0.01-0.005托。内压过大,则外包装材料的内面之间吸附不充分,即使在步骤(c)进行加热,也不能形成密封区域。
用于密封开口的加热部件只要可实现开口的密封即可,没有特别限定,例如有加热块、施加超声波振动的夹具、施加高频电场的夹具等。
加热部件的温度、压力、以及接触时间只要可实现开口的密封即可,没有特别限定。
步骤(c):
本步骤中,将密封了开口的装有芯材的外包装材料进行简单加热。即,之前的步骤(b)中形成的外包装材料内面之间的吸附部分仅通过加热熔合,形成密封区域。
例如,图3(B)中,吸附部分6熔合,结果,在芯材的贯通孔区域内形成密封区域。图2(A)中,将本步骤中形成的密封区域表示为区域3G。
例如,图5(B)中,吸附部分16熔合,结果,在芯材的切口区域内形成密封区域。图4(A)中,将本步骤中形成的密封区域表示为区域13G。
例如,图7(B)中,吸附部分26熔合,结果,在芯材与芯材之间形成密封区域。图6(A)中,将本步骤中形成的密封区域表示为区域23E。
加热装置只要可升温至规定温度即可,没有特别限定,通常使用烘箱、热风循环式干燥机等。
加热温度和加热时间只要是外包装材料内面之间的吸附部分能熔合即可,没有特别限定。加热温度例如可以施加密封层(外包装材料的最内层)的熔点以上的温度,优选比密封层的熔点高5℃以上的温度。加热时间例如为1-120秒,特别优选10-60秒。
制备具有贯通孔区域和/或切口区域的真空绝热材料时,还包含以下步骤(d)。
步骤(d):
本步骤中,将芯材的贯通孔区域和/或切口区域内的密封区域(图2(A)和图4(A)中的虚斜线区域)以周围保留密封区域(图2(A)的3E、图4(A)的13E)的状态切取,在真空绝热材料上形成贯通孔区域和/或切口区域。
制备第2发明的真空绝热材料时,如上所述,在将外包装材料真空排气的状态下将外包装材料开口密封,然后仅通过加热、特别是烘箱加热,形成外包装材料周边区域的内侧区域的密封区域(3G、13G、23E),可得到以下所示效果。压接只需在用于密封开口时使用一次,并且用于该压接的加热部件不需加工成复杂的形状,因此真空绝热材料可简便地制造。并且,在真空绝热材料中周边区域的内侧区域形成的密封区域即使具有比较复杂的形状,该密封区域也仅可通过加热形成,因此所述真空绝热材料可简便制造。
(第3发明)
第3发明的真空绝热材料是:在第1发明的真空绝热材料中,在减压状态下,将装有芯材的内包装材料装入外包装材料中。即,如无特别说明,第3发明的真空绝热材料的芯材装在内包装材料中使用,除此之外,与第1发明的真空绝热材料相同。以下,对第3发明进行说明,将与第1发明相同的说明省略。
具体来说,第3发明的真空绝热材料至少具备芯材、装有该芯材的内包装材料、以及装有该内包装材料并可将内部保持减压状态的外包装材料。
第3发明中,芯材优选与第1发明的芯材同样。
对作为第3发明的芯材的纤维聚集体的形态没有特别限定,例如可以是片状或棉絮状。通过制成片状,芯材的加工性和操作性进一步提高,另外,制造时和循环再用时对环境的影响更低,并且真空绝热材料的绝热性更高。通过制成棉絮状,可更有效地实现第3发明的目的。以往,如果使用棉絮状的纤维聚集体,则由于外包装材料的划伤或芯材对外包装材料开口的附着,无法使外包装材料内部保持减压状态,真空绝热材料的成品率降低,或由于芯材的不均匀而导致绝热性降低,而第3发明中,即使使用棉絮状芯材,也可以有效防止上述问题。
“棉絮状”是指所谓的原棉的状态,是纤维不规则交络,形成一体的形态。不包含所谓将原棉梳理而成的网络状或针刺加工形状等的片状形状。
内包装材料只要可装入芯材即可,没有特别限定,优选具有具透气性的形态。上述形态例如有:至少一部分具有透气孔的薄膜、以及机织物、针织物和非织造布等。薄膜的孔的大小以及机织物、针织物和非织造布的单位面积重量只要是在制造真空绝热材料时芯材不会因减压排气而从内包装材料中飞散,且内包装材料内部也可顺利减压排气即可,没有特别限定。第3发明的内包装材料即使使用不具有透气性的薄膜形态的材料也无妨。通过使用不具有透气性的内包装材料,可以单独使内包装材料内部保持减压状态。
内包装材料的材质只要可实现第3发明的目的即可,没有特别限定,例如有聚酯、聚丙烯、尼龙等。从产生释放气体的角度考虑,优选聚酯制材料,从循环再用的角度考虑,最优选芯材和内包装材料均使用PET作为材质。另外,从真空绝热材料制造时芯材干燥的角度考虑,优选使用熔点为100℃以上、特别优选100-300℃左右的材质。
例如,作为内包装材料的聚酯的机织物、针织物和非织造布可以由第1发明中作为芯材的上述同样的聚酯纤维形成。
与第1发明同样,从进一步提高长时间绝热性的角度考虑,优选在第3发明的真空绝热材料中封装气体吸附材料。第3发明中,气体吸附材料配置于外包装材料和内包装材料之间或内包装材料中。优选在内包装材料内部的芯材上形成适合气体吸附材料大小的凹陷,在该凹陷处直接配置气体吸附材料,也可以由内包装材料上向该凹陷位置配置气体吸附材料。气体吸附材料可以装在具有透气孔的硬质容器中,或装在具有透气性的软质容器中(例如由非织造布形成的袋)中。
以下说明第3发明的真空绝热材料的制造方法的优选实施方案。
首先,将规定形态的芯材插入到袋状的透气性内包装材料中。此时,可以与芯材一起将气体吸附材料插入到内包装材料中。芯材为片状时,可以将2个以上的芯材重叠,插入到内包装材料中。袋状的内包装材料可以具有开口,例如可以将方形的两片内包装材料叠合,将三边结合。结合的方法与内包装材料的材质相关,例如可以通过热熔合实现,或者通过缝合来实现。
接着,将装有芯材的内包装材料的开口密封。此时,优选使用加压机等的夹具,密封要确保规定的芯材厚度。通过加压,真空绝热材料的表面平滑性提高,例如贴于冰箱箱体内面时,操作性提高,并且绝热性进一步提高。另外,加压时,优选不仅提供压力,也提供热。通过提供热和压力,真空绝热材料的表面平滑性进一步提高,可容易地确保优异的绝热性。特别是芯材的纤维聚集体使用棉絮状时,更优选加压时供热。加压时的温度优选30-100℃,特别优选35-85℃。
内包装材料开口的密封可通过热熔合实现,或者通过缝合实现。
在内包装材料中装入芯材并将开口密封,然后将所得内包装材料插入到三边热熔合的袋状外包装材料中。此时,可以将气体吸附材料一起插入。还可以将2个以上装有芯材的内包装材料重叠,插入到外包装材料中。
将装有内包装材料的外包装材料在开口的状态下转送至抽真空装置内,减压排气至内压为0.1-0.01托左右的真空度。然后通过热熔合将外包装材料的开口密封,得到真空绝热材料。
可将真空绝热材料在室温下加压加工,以调节芯材的厚度和芯材密度。
从进一步提高绝热性的角度考虑,优选在密封外包装材料的开口前使芯材干燥。具体来说,干燥可在临将装有芯材并且开口密封的内包装材料插入外包装材料之前进行,或者在插入外包装材料之后、减压排气体之前、在插入到外包装材料的状态下进行。与第1发明同样,干燥可以结合使用远红外线干燥,也可以进行真空干燥,它们的干燥条件与第1发明中芯材的干燥条件相同。
使用不具有透气性的内包装材料时,在将芯材插入到袋状内包装材料的状态下放入抽真空装置中,减压排气至内压为0.1-0.01托左右的真空度,然后通过热熔合将内包装材料的开口密封。优选边减压排气边通过加压机等夹具来确保上述规定的芯材厚度。由此,可得到在减压状态下将芯材装到内部的内包装材料。此时的袋状内包装材料只要具有开口,且通过在减压状态下密封该开口能使内部保持减压状态即可,例如可以是将2片方形的内包装材料叠合,将三边热熔合所得。此时,芯材的干燥可以是将装有芯材且开口未封的内包装材料在减压排气之前进行干燥。获得在减压状态将芯材装入内部的内包装材料后,可以与使用具有透气性的内包装材料的情况相同,插入到外包装材料中,在减压下密封外包装材料的开口。
实施例
<实施例A>
<芯材所使用的纤维>
使用表1的聚酯纤维。聚酯纤维均为纤维长度51mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
<实施例A1>
通过针刺法将表1的聚酯纤维加工成片状。刚加工后的片的单位面积重量为550g/m2。将该片裁成200mm×200mm的大小,在温度120℃进行1小时的干燥。将4片干燥后的片层合,将该层合的材料作为芯材,插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中,同时将气体吸附材料(サェスゲッタ一ズ社制造:COMBO)插入到一个外包装材料中。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例A2-A8、比较例A1-A2的制备方法>
芯材所使用的纤维的种类、量如表1变更,除此之外,采用与实施例A1同样的方法,得到真空绝热材料。比较例A2中,无需加工成片状,可以将棉絮状的纤维直接使用。
<比较例A3>
使用开孔聚氨酯泡沫,首先切成200mm×200mm×10mm。将该芯材在温度120℃干燥1小时。干燥后插入到与实施例A1同样的外包装材料中,同时将气体吸附材料插入到一个外包装材料中。然后使用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封,得到真空绝热材料。
<初期绝热性>
初期绝热性的评价使用“AutoλHC-074”(英弘精机(株)制造),通过测定平均温度20℃时的导热率来进行。测定是在抽真空步骤一天后进行的。
<长期绝热性>
长期绝热性的评价是将评价了初期绝热性的真空绝热材料放入70℃的恒温槽中,4周后取出,用“AutoλHC-074”(英弘精机(株)制造),通过测定平均温度20℃时的导热率来进行的。
<操作性>
将纤维聚集体插入到外包装材料时的操作性按照以下基准进行评价。
○:可将纤维聚集体容易地插入到外包装材料中;
×:芯材脆,无法将纤维聚集体均匀地插入到外包装材料中。
表1
|
实施例 |
比较例 |
A1 |
A2 |
A3 |
A4 |
A5 |
A6 |
A7 |
A8 |
A1 |
A2 |
A3 |
片加工方法* |
NP |
NP |
NP |
NP |
NP |
NP |
NP |
NP |
NP |
未加工(棉絮状) |
未加工(棉絮状) |
纤维种类**(%重量) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PES(100) |
PU(100) |
平均纤维粗度(d) |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
3 |
3 |
6 |
9 |
1.5 |
- |
平均纤维直径(μm) |
11 |
11 |
11 |
11 |
11 |
17 |
17 |
25 |
30 |
11 |
- |
抽真空后的芯材密度(Kg/m3) |
220 |
250 |
180 |
260 |
300 |
280 |
300 |
300 |
300 |
250 |
60 |
初期导热率(W/m·k) |
0.0031 |
0.0032 |
0.0034 |
0.0033 |
0.0037 |
0.0039 |
0.0038 |
0.0043 |
0.0050 |
0.0110 |
0.0060 |
长期导热率(W/m·k) |
0.0036 |
0.0038 |
0.0042 |
0.0040 |
0.0042 |
0.0048 |
0.0048 |
0.0051 |
0.0068 |
0.0142 |
0.0062 |
操作性 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
× |
○ |
*NP:针刺法
**:PES:聚酯纤维、PU:聚氨酯泡沫
<试验例B>
<气体吸附材料的制备>
气体吸附材料A:
将2片由平均纤维粗度为15旦和平均纤维长度为51mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的、单位面积重量为50g/m2的PET非织造布(尺寸50mm×100mm)叠合,将三边密封。向其中装入10g吸附气体的物质,将开口密封,得到气体吸附材料A。
气体吸附材料B:
使用单位面积重量为60g/m2的PET非织造布,除此之外按照与气体吸附材料A同样的方法得到气体吸附材料B。
气体吸附材料C:
使用单位面积重量为150g/m2的PET非织造布,除此之外按照与气体吸附材料A同样的方法得到气体吸附材料C。
气体吸附材料D:
将2片由平均纤维粗度为0.5旦和平均纤维长度为51mm的聚丙烯纤维形成的、单位面积重量为60g/m2的PP非织造布(尺寸50mm×100mm)叠合,将三边密封。向其中装入10g吸附气体的物质,将开口密封,得到气体吸附材料D。
<实施例B1>
通过针刺法将表2的纤维加工成片状。PET纤维的纤维粗度为1.5旦尼尔。将该片裁成500mm×500mm的大小,在温度120℃干燥1小时。将干燥后的片作为芯材,插到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中,同时将气体吸附材料A插入到一个外包装材料中。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热材料大小为500mm×500mm,厚度为1mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例B2-B5、比较例B1和参考例B1>
芯材所使用的纤维的种类、平均纤维直径和气体吸附材料的种类等如表2所述变更,除此之外,按照与实施例B1同样的方法得到真空绝热材料。
<绝热性>
绝热性按照与实施例A中初期绝热性同样的方法评价。
<曲面加工性>
将所得真空绝热材料卷在直径150mm、长度600mm的圆筒状塑料制管道上。对此时真空绝热材料的卷绕容易程度、与管道的贴合度进行评价。
◎:卷绕容易,贴合度也好;
○:稍难卷绕,但贴合度好;
×:难卷绕,贴合度也差。
表2
|
|
实施例 |
比较例B1 |
参考例B1 |
B1 |
B2 |
B3 |
B4 |
B5 |
芯材 |
纤维种类*(%重量) |
PET(100) |
PET(100) |
PET(100) |
PET(100) |
PET(100) |
GW(100) |
PET(100) |
平均纤维直径(μm) |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
4 |
12 |
平均纤维长度(mm) |
51 |
51 |
51 |
51 |
51 |
10 |
51 |
抽真空后的芯材密度(Kg/m3) |
220 |
220 |
220 |
220 |
220 |
220 |
220 |
抽真空后的芯材厚度(mm) |
1 |
2 |
3 |
3 |
3 |
3 |
10 |
气体吸附材料 |
种类 |
A |
A |
B |
D |
C |
A |
A |
评价 |
导热率(W/m·k) |
0.010 |
0.006 |
0.004 |
0.004 |
0.004 |
0.004 |
0.003 |
曲面加工性 |
◎ |
◎ |
◎ |
○ |
○ |
× |
× |
*PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维;棉:棉纤维;GW:玻璃绒
<实施例C>
<芯材所使用的纤维>
使用以下的聚酯纤维。
聚酯纤维A(常规型结构(PET)、纤维粗度1.5d、纤维长度51mm、PET的熔点260℃)
聚酯纤维B(芯鞘结构(芯部和鞘部:PET)、纤维粗度2d、纤维长度51mm、芯部:PET熔点260℃(PET)、鞘部:PET熔点120℃(PET))
<实施例C1>
按照以下的方法,通过针刺法和热粘合法将表3的纤维加工成片状。具体来说,使用90%重量聚酯纤维A和10%重量聚酯纤维B,通过针刺法将它们的混棉预先制成片状,然后通过热粘合法,在120℃热处理,得到片状芯材。刚加工后片的单位面积重量为550g/m2。
将所得片裁成200mm×200mm的大小,在温度105℃进行1小时的干燥。将4片干燥后的片层合,将该层合的材料作为芯材,插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中,同时将气体吸附材料(サェスゲッタ-ズ社制造:COMBO)插入到一个外包装材料中。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例C2-C3>
芯材所使用的纤维的种类、使用比例按照表3变更,除此之外按照与实施C1同样的方法得到真空绝热材料。
<参考例C1>
按照以下的方法,只通过针刺法将表3的纤维加工成片状,使用该芯材,除此之外,按照与实施例C1同样的方法得到真空绝热材料。具体来说,通过针刺法将聚酯纤维A制成网状。刚加工后片的单位面积重量为550g/m2。
<参考例C2>
使用表3的纤维,除此之外,按照与实施例C1同样的方法得到真空绝热材料,但纤维聚集体熔融为不定形,未得到片。
<比较例C1>
不进行将表3的纤维制成片状的加工,将88g棉絮状纤维直接作为芯材使用,除此之外,按照与实施例C1同样的方法得到真空绝热材料。
<初期绝热性>
初期绝热性按照与实施例A的初期绝热性同样的方法进行评价。
<操作性>
按照以下基准,对将芯材(纤维聚集体)插入到外包装材料中时的操作性进行评价。
◎:可非常容易地将芯材插入到外包装材料中;
○:操作性比◎差一些,但可容易地将芯材插入到外包装材料中;
×:芯材脆,无法将纤维聚集体均匀地插入到外包装材料中。
表3
|
实施例 |
参考例 |
比较例 |
C1 |
C2 |
C3 |
C1 |
C2 |
C1 |
片加工方法* |
NP→SB |
NP→SB |
NP→SB |
NP |
NP→SB |
未加工(棉絮状) |
热粘合法加工时的加热温度(℃) |
120 |
120 |
120 |
- |
120 |
- |
纤维种类**(%重量) |
PES-A(90) |
PES-B(10) |
PES-A(85) |
PES-B(15) |
PES-A(50) |
PES-B(50) |
PES-A(100) |
PES-B(100) |
PES-A(100) |
纤维结构 |
常规 |
芯鞘 |
常规 |
芯鞘 |
常规 |
芯鞘 |
常规 |
芯鞘 |
常规 |
构成聚合物的熔点(℃) |
260 |
鞘部:120芯部:260 |
260 |
鞘部:120芯部:260 |
260 |
鞘部:120芯部:260 |
260 |
鞘部:120芯部:260 |
260 |
纤维粗度(d) |
1.5 |
2 |
1.5 |
2 |
1.5 |
2 |
1.5 |
2 |
1.5 |
平均纤维直径(μm) |
11 |
13 |
11 |
13 |
11 |
13 |
11 |
13 |
11 |
抽真空后的芯材密度(Kg/m3) |
280 |
300 |
315 |
300 |
不能成形为片状 |
250 |
初期导热率(W/m·k) |
0.0042 |
0.0046 |
0.0049 |
0.0038 |
0.0110 |
操作性 |
◎ |
◎ |
◎ |
○ |
× |
*NP:针刺法;SB:热粘合法
**:PES-A:聚酯纤维A;PES-B:聚酯纤维B
<实施例D>
<实施例D1>
芯材使用纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为12μm、纤维长度为51mm的聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)。通过针刺法将上述聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该片裁成200mm×200mm大小。再切去该片中央区域100mm×100mm部分的纤维部分,设置该尺寸的贯通孔。将具有该贯通孔的片在110℃干燥1小时。将该片插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合密封外包装材料的周边区域的未密封部分、即袋开口部分。抽真空时间为180秒。所得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为3mm。再通过热压将100mm×100mm的贯通孔部分熔合,将外包装材料内面互相密封。然后对于贯通孔部分,切去中央70mm×70mm的范围。因此,得到了沿贯通孔的内周区域形成有15mm宽的密封部分的真空绝热材料。该真空绝热材料具有贯通孔区域,同时该贯通孔内周部分的外包装材料没有破损,芯材与外包装材料的贴合性优异。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
<实施例D2>
芯材使用与实施例D1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该片裁成200mm×200mm大小。再切去该片端部100mm×100mm部分的纤维部分,设置该尺寸的切口。将具有该切口的片在110℃干燥1小时。将该片插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合密封外包装材料的周边区域的未密封部分、即袋开口部分。抽真空时间为180秒。所得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为3mm。再通过热压将100mm×100mm的切口部分熔合,将外包装材料内面之间密封。然后切去切口部分的60mm×60mm范围。因此,得到了沿切口区域的内周区域形成有20mm宽密封部分的真空绝热材料。该真空绝热材料具有切口区域,同时该切口内周部分的外包装材料没有破损,芯材与外包装材料的贴合性优异。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
<实施例D3>
芯材使用与实施例D1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该片裁成90mm×90mm大小。将4片该片在110℃干燥1小时。将该片插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中。插入位置如下:使各芯材保持20mm的间隔,4片共占200mm×200mm。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合密封外包装材料的周边部的未密封部分、即袋开口部分。抽真空时间为180秒。所得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为3mm。再沿着20mm×20mm各芯材的外周区域,通过热压粘合,将外包装材料内面之间密封。该真空绝热材料的外包装材料中具有4片芯材,该各芯材外周部分的外包装材料无破损,芯材与外包装材料的贴合性优异。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
<实施例E>
<实施例E1>
按照以下方法制备图2(A)和(B)所示的真空绝热材料。使用图3进行说明。
芯材1使用纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为12μm、纤维长度为51mm的聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)。通过针刺法将上述聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该片裁成200mm×200mm大小。再如图3(A)所示,切去该片中央区域100mm×100mm部分的纤维部分,设置该尺寸的贯通孔5。将具有该贯通孔5的片1在110℃干燥1小时。将该片与气体吸附材料(未图示)一起插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料2中。作为密封层的高密度聚乙烯的熔点为120℃。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合使外包装材料的周边未密封部分、即袋开口部分密封,该热熔合通过使用加热部件的压接进行(形成密封区域3D)。此时的真空绝热材料的状态示意图为图3(B)。抽真空后的厚度为3mm,抽真空时间为180秒。接着,将该抽真空后所得材料在160℃的加热烘箱中进行30秒热处理,使图3(B)中“6”所示的片贯通孔部分的外包装材料内面之间熔合。冷却后,切去贯通孔部分中央的70mm×70mm范围(图2中的3F)。因此,得到沿着贯通孔区域的真空绝热材料内周区域形成有15mm宽的密封部分(图2中的3E)的真空绝热材料。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
以上的真空绝热材料的制造方法中,在真空排气后不对片的贯通孔部分的外包装材料内面之间(图3(B)中的6)实施通过加热部件压接的热压步骤,因此产率非常优异。
<实施例E2>
按照以下方法制备图4(A)和(B)所示的真空绝热材料。使用图5进行说明。
芯材11使用与实施例E1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为550g/m2。将该片裁成200mm×200mm大小。再如图5(A)所示,切去该片边缘100mm×100mm部分的纤维部分,设置该尺寸的切口15。将具有该切口15的片11在110℃干燥1小时。将该片与气体吸附材料(未图示)一起插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料12中。作为密封层的高密度聚乙烯的熔点为120℃。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合使外包装材料的周边未密封部分、即袋开口部分密封,该热熔合通过使用加热部件的压接进行(形成密封区域13D)。此时的真空绝热材料的状态示意图为图5(B)。抽真空后的厚度为2.5mm,抽真空时间为180秒。接着,将该抽真空后所得材料在160℃的加热烘箱中进行30秒热处理,使图5(B)中“16”所示的片切口部分的外包装材料内面之间熔合。冷却后,切掉切口部分60mm×60mm的范围(图4中虚斜线区域)。因此,得到沿着切口区域的真空绝热材料内周区域形成有20mm宽的密封部分(图4中的13E)的真空绝热材料。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
以上的真空绝热材料的制造方法中,在真空排气后不对片的切口部分的外包装材料内面之间(图5(B)中的16)实施通过加热部件压接的热压步骤,因此产率非常优异。
<实施例E3>
按照以下方法制备图6(A)和(B)所示的真空绝热材料。使用图7进行说明。
芯材21使用与实施例E1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该片裁成90mm×90mm大小。将4片该片在温度120℃和真空度0.1托下干燥1小时。如图7(A)所示,将该片21插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料22中。作为密封层的高密度聚乙烯的熔点为120℃。插入位置如下:使各芯材保持20mm的间隔,4片共占200mm×200mm。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合使外包装材料的周边未密封部分、即袋开口部分密封,该热熔合通过使用加热部件的压接进行(形成密封区域23D)。此时的真空绝热材料的状态示意图为图7(B)。抽真空后的厚度为3mm,抽真空时间为180秒。接着,将该抽真空后所得材料在160℃的加热烘箱中进行30秒热处理,使图7(B)中“26”所示的芯材外周区域的外包装材料内面之间熔合,得到具有多个芯材的真空绝热材料。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
以上的真空绝热材料的制造方法中,在真空排气后不对芯材外周区域的外包装材料内面之间(图7(B)中的26)实施通过加热部件压接的热压步骤,因此产率非常优异。
<比较例E1>
在用加热烘箱进行热处理后,一边保持减压,一边将袋开口部分密封,以此代替一边保持减压,一边将袋开口部分密封,然后用加热烘箱进行热处理。除此之外,按照与实施例E1同样的方法制造真空绝热材料。图3(B)中“6”所示的片贯通部分的外包装材料内面之间未实现熔合,因此无法通过贯通孔3F的形成来保持真空绝热材料内部的减压状态。
<实施例F>
<实施例F1>
将透气性PET非织造布(PET纤维的熔点:260℃)裁成方形(250mm×270mm:也包含密封区域),将2片非织造布叠合,将三个边通过热熔合结合,制作具有透气性的袋状内包装材料。
将88gPET纤维(1.5旦、熔点260℃)的棉絮状芯材均匀插入到袋状内包装材料中。一边在加热温度40℃对装有芯材的内包装材料加压,一边通过热熔合密封开口。加压时的芯材厚度为10mm。加压机的上模形成有高度为5mm的凸部,通过加压,形成用于气体吸附材料的凹陷。
将装有芯材且开口密封的内包装材料在120℃干燥60分钟,然后插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中(250mm×270mm:也包含密封区域),同时,在外包装材料中的内包装材料上插入一个气体吸附材料(サェスゲッタ一ズ社制造:COMBO-3)。在该状态下立即放入抽真空装置中,进行减压排气,使内压为0.01托,通过热熔合密封。所得真空绝热材料的芯材大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例F2>
将88g片状芯材(由通过梳理实施例F1中所用棉絮状PET纤维得到的网形成)插入到与实施例F1同样的袋状内包装材料中。一边在加热温度40℃对装有芯材的内包装材料加压,一边通过热熔合密封开口。加压时的芯材厚度为10mm。
在将装有芯材且开口密封的内包装材料插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中(250mm×270mm)的状态下,在120℃干燥60分钟。干燥后,在外包装材料中的内包装材料上插入一个气体吸附材料(サェスゲッタ一ズ社制造:COMBO-3)。在该状态下立即放入抽真空装置中,进行减压排气,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热材料的芯材大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例F3>
通过针刺法将纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为11μm的PET纤维(熔点260℃)加工成片状。片的单位面积重量为550g/m2。片厚度为10mm。将该片裁成200mm×200mm大小,得到芯材。
将所得芯材插入到与实施例F1同样的袋状内包装材料中。将装有芯材的内包装材料的开口通过热熔合密封。
在将装有芯材且开口密封的内包装材料插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中(250mm×270mm:也包含密封区域)的状态下,在120℃干燥60分钟。干燥后,在外包装材料中的内包装材料上插入一个气体吸附材料(サェスゲッタ一ズ社制造:COMBO-3)。在该状态下立即放入抽真空装置中,进行减压排气,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热材料的芯材大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例F4>
将176g棉絮状芯材均匀地插入袋状内包装材料中,加压时的芯材厚度为20mm,除此之外,按照与实施例F1同样的方法得到真空绝热材料。真空绝热材料的厚度约为20mm,芯材密度为220kg/m3。
<实施例F5>
将264g三片网重叠成的片状芯材插入袋状内包装材料中,加压时的芯材厚度为30mm,除此之外,按照与实施例F2同样的方法得到真空绝热材料。真空绝热材料的厚度约为30mm,芯材密度为220kg/m3。
<实施例F6>
将三片实施例F3所得的芯材片重叠,作为芯材使用,除此之外,按照与实施例F3同样的方法得到真空绝热材料。真空绝热材料的厚度约为30mm,芯材密度为220kg/m3。
<比较例F1>
将棉絮状PET纤维芯材在120℃干燥60分钟,然后直接插入到外包装材料中(250mm×270mm:也包含密封区域),除此之外,按照与实施例F1同样的方法得到真空绝热材料。芯材密度为220kg/m3。
<初期绝热性>
初期绝热性按照与实施例A的初期绝热性同样的方法进行评价。
<长期绝热性>
长期绝热性按照与实施例A的长期绝热性同样的方法进行评价。
<操作性>
按照以下基准,对将芯材或将装有该芯材的内包装材料插入到外包装材料中时的操作性进行评价。
○:插入到外包装材料中的操作简便;
×:插入到外包装材料中的操作繁杂。
<生产效率>
在各实施例或比较例中,将真空绝热材料的制造顺序重复50次。对于所得50个真空绝热材料,根据制造后经过1天时不能保持真空的个数(x)进行评价。
○:0-1个;
×:2个以上。
表4
|
实施例 |
比较例F1 |
F1 |
F2 |
F3 |
F4 |
F5 |
F6 |
初期导热率(W/m·k) |
0.0035 |
0.0033 |
0.0030 |
0.0035 |
0.0032 |
0.0031 |
0.0110 |
长期导热率(W/m·k) |
0.0039 |
0.0036 |
0.0035 |
0.0041 |
0.0037 |
0.0034 |
0.0142 |
操作性 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
× |
生产效率 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
× |
<实施例G>
<实施例G1>
将2片由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成、单位面积重量为60g/m2的PET非织造布叠合,将三边密封。向其中装入吸附气体的物质,将余下的开口密封,使用该材料作为气体吸附材料。芯材使用纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为12μm、纤维长度为51mm的聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)。通过针刺法将上述聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为550g/m2。将该片裁成200mm×200mm大小,在120℃和真空度为0.1托的条件下干燥1小时。将4片干燥后的片层合,将该层合的片插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中。然后,将上述气体吸附材料置于芯材上,与芯材同时插入到外包装材料中。
然后用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合密封。抽真空时间为180秒。所得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例G2>
将化学吸附物质内包于单位面积重量为250g/m2的聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)制的非织造布片状包装体中,使用该材料作为气体吸附材料。除此之外,与实施例G1同样,制成真空绝热材料。抽真空时间为250秒。抽真空后的芯材密度为220kg/m2。
<评价>
实施例G1的真空绝热材料中,吸附气体的物质内包在也在外包装材料中的、具有聚酯非织造布的片状包装物内,因此即便使用后也可容易地将吸附物质和芯材分离。另外,即便使真空绝热材料弯曲时,表面状态也不会出现问题。并且,只是放置于芯材上即可,因此生产性非常优异。实施例G2的真空绝热材料具有与实施例G1同样的效果。