CN101666416A - 真空绝热材料用芯材及其制造方法和真空绝热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供真空绝热材料用芯材及其制造方法和真空绝热材料。一种真空绝热材料(10)，通过用由层压膜构成的外覆材料(15)包覆真空绝热材料用芯材(13)、并对外覆材料的内部进行减压密封而形成，其中，在与玻璃短纤维沿厚度方向层叠而成的玻璃棉(11)的厚度方向近似垂直的相对的两个表面上分别层压由无纺布构成的面材(12)，然后对其进行针刺加工，通过纵向纤维的交织使玻璃棉与面材在沿厚度方向压缩的状态下一体化，使用所得材料作为真空绝热材料用芯材。由此得到具有高刚性的真空绝热材料用芯材。此外，由于制造中无需加热，不会消耗用于加热的能源，因此能够减少导致全球变暖的二氧化碳的排放量。

Description

真空绝热材料用芯材及其制造方法和真空绝热材料
技术领域
本发明涉及由玻璃棉构成的真空绝热材料用芯材与使用其的真空绝热材料及真空绝热材料用芯材的制造方法。
背景技术
近年来，在呼吁抑制全球变暖气体的排放的过程中，家电制品的省能源化成为要紧急致力处理的重要课题。作为这些问题的解决方法之一，开发了以防止无谓的热授受为目的的具有优良绝热性能的真空绝热材料。真空绝热材料以连续气泡的发泡树脂或纤维材料等作为芯材，用阻隔性外覆材料包覆该芯材并对内部进行减压密封，通过使内部成为减压状态而降低气体成分的热传导，提高绝热性能。
已知这种真空绝热材料中，为了更加提高绝热性能，应用玻璃棉之类的玻璃纤维作为芯材。玻璃棉这样的玻璃纤维较蓬松有时操作性差，因而通过针刺加工或热压加工而加工为毡片状的芯材(例如，参照专利文献1、专利文献2)。
专利文献1：日本特开平7-96563号公报
专利文献2：日本特开2005-273696号公报
发明内容
但是，即使对真空绝热材料的芯材所应用的玻璃棉进行针刺加工，由于通过针形成的纵向纤维的交织弱，因此也得不到作为芯材的高刚性。因此，操作性差，存在真空绝热材料的生产率降低的问题。
另外，热压加工中，虽然能得到高的刚性，但由于玻璃棉压缩时需要将玻璃棉加热到构成玻璃棉的玻璃的应变点附近的温度(480℃上下)，因此，消耗大量的能源(电力等)，存在导致全球变暖的二氧化碳的排放量多的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够得到高刚性、并且在制造中无需加热的真空绝热材料用芯材和使用其的真空绝热材料及真空绝热材料用芯材的制造方法。
本发明的真空绝热材料用芯材具备：具有绝热作用的第1材料和覆盖所述第1材料的至少一个表面的面状第2材料，并且所述第1材料与所述第2材料通过纵向纤维的交织而一体化。
根据上述结构，第2材料通过纵向纤维的交织与第1材料一体化，因此能够得到高刚性。
另外，上述结构中，所述纵向纤维的交织通过针刺加工形成。
根据上述结构，在真空绝热材料用芯材的形成中无需加热，因而其制造中不会消耗用于加热的能源(电力等)，从而能够减少导致全球变暖的二氧化碳的排放量。
另外，上述结构中，所述第2材料覆盖所述第1材料的相对的两个表面。
根据上述结构，第2材料分别设置在第1材料的两个表面上，因此，能够得到更高的刚性。
另外，上述结构中，所述第1材料优选为玻璃棉。
另外，上述结构中，所述第2材料优选为无纺布。
另外，上述结构中，优选使用玻璃短纤维沿厚度方向层叠而成的玻璃棉作为所述第1材料，使用无纺布作为所述第2材料，并且所述无纺布覆盖所述玻璃棉的与厚度方向近似垂直的表面。
本发明的真空绝热材料，通过用由层压膜构成的外覆材料包覆芯材、并对所述外覆材料的内部进行减压密封而形成，其中，所述芯材具备具有绝热作用的第1材料和覆盖所述第1材料的至少一个表面的面状第2材料，并且所述第1材料与所述第2材料通过纵向纤维的交织而一体化。
根据上述结构，芯材中第2材料通过纵向纤维的交织与第1材料一体化，因此，能够得到高刚性。
另外，上述结构中，所述纵向纤维的交织通过针刺加工形成。
根据上述结构，在芯材的形成中无需加热，因而制造工序中不会消耗用于加热的能源(电力等)，从而能够减少导致全球变暖的二氧化碳的排放量。
另外，上述结构中，所述第2材料覆盖所述第1材料的相对的两个表面。
根据上述结构，第2材料分别设置在第1材料的两个表面上，因此，能够得到更高的刚性。
另外，上述结构中，所述第1材料优选为玻璃棉。
另外，上述结构中，所述第2材料优选为无纺布。
另外，上述结构中，优选使用玻璃短纤维沿厚度方向层叠而成的玻璃棉作为所述第1材料，使用无纺布作为所述第2材料，并且所述无纺布覆盖所述玻璃棉的与厚度方向近似垂直的表面。
本发明的真空绝热材料用芯材的制造方法，用面状第2材料覆盖具有绝热作用的第1材料的至少一个表面，并进行针刺加工，通过纵向纤维的交织使所述第1材料与所述第2材料一体化而制造真空绝热材料用芯材。
根据上述方法，能够得到具有高刚性的真空绝热材料用芯材，并且其制造中无需加热，因而不会消耗用于加热的能源(电力等)，从而能够减少导致全球变暖的二氧化碳的排放量。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的真空绝热材料的剖面图。
图2是表示图1所示的真空绝热材料的真空绝热材料用芯材的剖面的示意图。
图3是表示图1所示的真空绝热材料的制造中的针刺加工的示意图。
图4是表示图1所示的真空绝热材料的制造工序的图。
图5是表示图2所示的真空绝热材料用芯材的应用例的剖面的示意图。
图6是表示图2所示的真空绝热材料用芯材的应用例的剖面的示意图。
图7是表示本发明的实施方式2的真空绝热材料的剖面图。
符号说明
10、40真空绝热材料
11玻璃棉
12面材
13、41真空绝热材料用芯材
14吸附剂
15外覆材料
20针刺装置
21针部
22导向装置
30纵向纤维
发明效果
根据本发明，能够得到具有高刚性的真空绝热材料用芯材，并且该真空绝热材料用芯材的制造中无需加热，因而不会消耗用于加热的能源(电力等)，因此，能够减少导致全球变暖的二氧化碳的排放量。
具体实施方式
以下，参照图面对用于实施本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明不限于该实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的真空绝热材料的剖面图。图2是表示本实施方式的真空绝热材料用芯材的剖面的示意图。图1及图2中，本实施方式的真空绝热材料10具备：毡片状的真空绝热材料用芯材(以下仅称为“芯材”)13、设置于芯材13的内部的用于吸附水分的吸附剂14和包覆芯材13的由阻气性层压膜构成的外覆材料15，其中，所述芯材13如下得到：在玻璃短纤维沿厚度方向层叠而成的玻璃棉11中与玻璃棉11的厚度方向近似垂直的相对的两个表面上分别层压由无纺布构成的面材12，对所得物进行针刺加工，由此使玻璃棉11与面材12在沿厚度方向压缩的状态下一体化。
构成芯材13的玻璃棉11例如由平均纤维直径3.5μm的钠石灰玻璃的短纤维沿厚度方向层叠而成，以单位面积重量计使用1800g/m2。另外，构成芯材13的面材12为聚酯树脂制造的纺粘型无纺布，以单位面积重量计使用30g/m2。该针刺加工前的玻璃棉11的密度为约30kg/cm3而较蓬松，因此，在其厚度方向上相对的两个表面上层压面材12后，从面材12的外侧沿厚度方向进行针刺加工而使其毡片化。针刺加工后的芯材13的密度变为186kg/cm3。
玻璃棉11与面材12通过图3所示的通用的针刺装置20一同进行针刺加工。通过该针刺加工，构成玻璃棉11的玻璃纤维本身成为纵向纤维30(也参照图2)而与其它纤维交织，玻璃棉11实现压缩一体化。而且，由于玻璃棉11形成的纵向纤维30与位于玻璃棉11的表面的面材12也发生交织，因而面材12作为芯材13的骨架起作用，因此，能够得到具有刚性的毡片状芯材。另外，面材12使用以聚酯纤维为主成分的无纺布，由于构成面材12的部分纤维成为芯材13的纵向纤维30，因此，两个面材12所夹的玻璃棉11被牢固地束缚，能够得到具有高刚性的芯材13。
图3所示的针刺装置20中，上下两个针部21各自上下往返，使沿导向装置22输送来的玻璃棉11与面材12通过纵向纤维的交织而一体化。此时，图中箭头A所示的方向为针部21的运动方向，图中箭头B所示的方向为玻璃棉11与面材12的输送方向。
回到图1中，吸附剂14例如为氧化钙。外覆材料15为利用聚氨酯类胶粘剂将下述膜贴合而得到的塑料层压膜：从最外层开始第一层为厚度15μm的尼龙6膜，第二层为厚度25μm的尼龙6膜，第三层为厚度6μm的铝箔，最内层为作为热熔接层的厚度50μm的聚乙烯膜，其通过将两片该塑料层压膜以使聚乙烯膜相对的方式重叠，使膜边缘端部热熔接而成形。
下面，说明本实施方式的真空绝热材料10的制造方法。图4是表示本实施方式的真空绝热材料10的制造工序的图。该图中，首先使玻璃短纤维沿厚度方向层叠而得到预定厚度的玻璃棉11((a))。接着，在玻璃棉11的与厚度方向近似垂直的相对的两个表面上分别层压由无纺布构成的面材12((b))。在玻璃棉11上层压面材12后，进行针刺加工((c))。通过该针刺加工得到芯材13((d))。然后，将得到的芯材13干燥后，与吸附剂14(在此，未图示)一起插入袋状的外覆材料15的内部。然后，用真空包装机(省略图示)进行减压密封，使外覆材料15的内部为10Pa以下((e))。由此，完成真空绝热材料10。此时，芯材13在操作上具有充分的刚性，因此，向外覆材料15中插入等的操作性提高，真空绝热材料10的生产率提高。
对如此制作的真空绝热材料10测量导热率和真空绝热材料10的芯材13的密度。在平均温度24℃下测定，得到导热率为0.0017W/mK的良好结果。另外，成为真空绝热材料10而在大气压下被压缩的芯材13的厚度为8mm，根据减压密封前的芯材重量计算出的减压密封后的芯材部密度为233kg/m3。
这样，根据本实施方式，在用由层压膜构成的外覆材料15包覆芯材13并对外覆材料15的内部进行减压密封而得到的真空绝热材料10中，芯材13由玻璃短纤维沿厚度方向层叠而成的玻璃棉11和分别覆盖玻璃棉11的与厚度方向近似垂直的相对的两个表面的由无纺布构成的面材12构成，玻璃棉11与面材12经针刺加工通过纵向纤维的交织而一体化，因此，能够得到具有高刚性的芯材13。另外，芯材13的制造中无需加热，因此不会消耗用于加热的能源(电力等)，从而能够减少导致全球变暖的二氧化碳的排放量。另外，芯材13中所用的玻璃棉可以使用通用的玻璃棉，因此，成本上的优势提高。另外，芯材13(玻璃棉11)的表面由面材12覆盖，因此能够降低玻璃纤维的粉尘的飞散。由此，在更加提高绝热质量的同时也能够改善操作环境。
另外，本实施方式中，也可以使用树脂制造的膜作为面材12，但是更优选由纤维材料构成的无纺布。另外，无纺布可以使用树脂制、玻璃制的任何一种，但优选产气少的无纺布，更优选由不利用粘结剂的纺粘法、热粘合法、针刺法及缝编法形成的无纺布。另外，从性价比的观点考虑，优选树脂制，更优选聚酯制。
另外，本实施方式中，针部21的各钩针的长度均为一定，如图2所示那样形成从两侧的面材12贯穿玻璃棉11的纵向纤维30的交织，但也可以如图5或图6所示那样变换纵向纤维30的交织。即，如图2所示，上下针部21的各钩针从一侧的面材12贯通到另一侧的面材12而上下穿透，由此纤维的缠绕增多而容易导热，绝热性变差，因此，在如图5所示那样下方的针部21的各钩针从下侧的面材12贯通到上侧的面材12、而上方的针部21的各钩针从上侧的面材12刺入到玻璃棉11的厚度方向的中途的情况下或者如图6所示那样上下针部21的各钩针均刺入到玻璃棉11的厚度方向的中途(长于玻璃棉11的厚度的一半)的情况下，纤维的缠绕减少，由此实现绝热性的提高。此时，由于图6比图5的纤维的缠绕更少，因此可以说图6的绝热性更优良。图5与图6不过是一个例子，也可以考虑其它的各种方式。另外，芯材13可以两片以上层压使用。由此，能够形成更厚的真空绝热材料。另外，芯材13使用单位面积重量1800g/m2的玻璃棉，但可以根据所需厚度任意变更单位面积重量。
(实施方式2)
图7是表示本发明的实施方式2的真空绝热材料的剖面图。另外，该图中与前述图1共有的部分使用相同的符号并省略其说明。
上述实施方式1的真空绝热材料10在芯材13的与玻璃棉11的厚度方向近似垂直的两面上分别设有面材12，但本实施方式的真空绝热材料40具备仅在与玻璃棉11的厚度方向近似垂直的一侧的面上设有面材12的芯材41。通过仅在与玻璃棉11的厚度方向近似垂直的一侧的面上设置面材12，与在玻璃棉11的两面上设置的情况相比尽管刚性差，但能够减少面材12的用量，另外，针刺装置20中的针部21仅设置在面材12一侧即可，因此能够削减成本。
对本实施方式的真空绝热材料40测量导热率和真空绝热材料40的芯材41的密度。在平均温度24℃下测定，得到导热率为0.0015W/mK的良好结果。另外，芯材41的厚度为8mm，根据减压密封前的芯材重量计算出的减压密封后的芯材部密度为229kg/m3。另外，减压密封前的芯材41的密度为174kg/m3，比实施方式1低约10kg/m3，较蓬松。制造该真空绝热材料40时的操作性未特别变差，芯材41在操作上保持了充分的刚性。
另外，本实施方式中，面材12设置在玻璃棉11的表面，但也可以设置在玻璃棉11的内部。另外，其个数为任意。
产业上的利用可能性
本发明能够得到具有高刚性的真空绝热材料用芯材，并且该芯材的制造中无需加热，因而不会消耗用于加热的能源(电力等)，从而具有能够减少导致全球变暖的二氧化碳的排放量的效果，其能够应用于需要高绝热性能的家电设备、车辆及住宅等所有领域的商品。

Claims (13)

1.一种真空绝热材料用芯材，具备：
具有绝热作用的第1材料和覆盖所述第1材料的至少一个表面的面状第2材料，并且
所述第1材料与所述第2材料通过纵向纤维的交织而一体化。
2.如权利要求1所述的真空绝热材料用芯材，其中，所述纵向纤维的交织通过针刺加工形成。
3.如权利要求1或2所述的真空绝热材料用芯材，其中，所述第2材料覆盖所述第1材料的相对的两个表面。
4.如权利要求1～3中任一项所述的真空绝热材料用芯材，其中，所述第1材料为玻璃棉。
5.如权利要求1～4中任一项所述的真空绝热材料用芯材，其中，所述第2材料为无纺布。
6.如权利要求1～3中任一项所述的真空绝热材料用芯材，其中，所述第1材料为玻璃短纤维沿厚度方向层叠而成的玻璃棉，所述第2材料为无纺布，并且所述无纺布覆盖所述玻璃棉的与厚度方向近似垂直的表面。
7.一种真空绝热材料，通过用由层压膜构成的外覆材料包覆芯材、并对所述外覆材料的内部进行减压密封而形成，其中，
所述芯材具备具有绝热作用的第1材料和覆盖所述第1材料的至少一个表面的面状第2材料，并且
所述第1材料与所述第2材料通过纵向纤维的交织而一体化。
8.如权利要求7所述的真空绝热材料，其中，所述纵向纤维的交织通过针刺加工形成。
9.如权利要求7或8所述的真空绝热材料，其中，所述第2材料覆盖所述第1材料的相对的两个表面。
10.如权利要求7～9中任一项所述的真空绝热材料，其中，所述第1材料为玻璃棉。
11.如权利要求7～10中任一项所述的真空绝热材料，其中，所述第2材料为无纺布。
12.如权利要求7～9中任一项所述的真空绝热材料，其中，所述第1材料为玻璃短纤维沿厚度方向层叠而成的玻璃棉，所述第2材料为无纺布，并且所述无纺布覆盖所述玻璃棉的与厚度方向近似垂直的表面。
13.一种真空绝热材料用芯材的制造方法，其中，用面状第2材料覆盖具有绝热作用的第1材料的至少一个表面，并进行针刺加工，通过纵向纤维的交织使所述第1材料与所述第2材料一体化而制造真空绝热材料用芯材。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20100310