CN102388253A - 真空隔热材料及包括该材料的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种真空隔热材料和包括该真空隔热材料的装置，该真空隔热材料能够突破传统隔热性能方面的改进局限并且具有卓越的隔热性能。该真空隔热材料(1)包括外包材料(200)和芯部材料(100)。芯部材料(100)置于外包材料(200)内，外包材料(200)具有热熔焊部(300)。热熔焊部(300)使外包材料(200)和外包材料(200)彼此互相接触并热熔焊在一起。热熔焊部(300)由热熔焊的LLDPE构成。芯部材料(100)是真空隔热材料(1)的芯部材料(100)，芯部材料(100)是通过对多块无纺布(110)进行层压形成的。每块无纺布(110)至少包括通过采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维。在每块无纺布(110)内，多根无机纤维中的大多数大体在与每块无纺布(110)的表面平行的方向上延伸。

Description

真空隔热材料及包括该材料的装置
技术领域
本发明涉及真空隔热材料及包括该材料的装置。
背景技术
传统上，在为了对多种食物进行加热、冷却或保温目的而使用的冰箱、冷却箱、保温箱等中，以及在为了通过将暖风吹到目标对象上来使待吹干的目标对象变干的目的而使用的干燥器中，使用了具有多种结构和性能的隔热材料。在多种隔热材料中，真空隔热材料在隔热性能方面是卓越的，因此广泛用于如需要隔热的家用冰箱这样的装置中。通常可以通过如下方法得到真空隔热材料：用由无机材料构成的芯部材料填充外包材料，然后密封该外包材料，并保持该外包材料内部处于减压状态。
真空隔热材料的这种芯部材料是通过在众多无机材料中使用由玻璃纤维构成的玻璃棉而形成的，该玻璃纤维是通过使用火焰法或者离心法生产的。
例如，在第2005-265038号日本专利申请特许公开文献(专利文献1)中公开的真空隔热材料是利用如下芯部材料构造的，该芯部材料是通过使玻璃棉(由作为无机纤维的玻璃纤维构成)经过湿式抄纸工艺(wet papermaking process)来形成无机纤维薄片并层压多个无机纤维薄片而获得的；在无机纤维中，具有大于或等于30μm微粒直径的渣球(shot)的含量小于或等于0.1％(质量百分比)；无机纤维的平均纤维直径是0.2μm到6μm；并且无机纤维关于每个无机纤维薄片的表面布置在水平方向上。
此外，在由第2006-17169号日本专利申请特许公开文献(专利文献2)所公开的真空隔热材料中，通过由玻璃棉(由作为无机纤维层压材料的玻璃纤维构成)而形成的芯部材料以减压的方式密封在护套材料内部；真空隔热材料中芯部材料的密度是200kg/m3至270kg/m3；并且打开护套材料后，芯部材料包含75％或75％以上的玻璃纤维，每根玻璃纤维具有大于或等于100μm的纤维长度。
此外，在这种真空隔热材料的外包材料中，线性低密度聚乙烯(LLDPE)薄膜可以用作使外包材料彼此互相接触并且热熔焊在一起的热熔焊层。
例如，在由第2004-36749号日本专利申请特许公开文献(专利文献3)所公开的真空隔热材料中，为了减少针孔的出现，作为没有各向异性的材料，使用线型低密度聚乙烯(LLDPE)薄膜作为热熔焊层。
此外，在由第3482408号日本专利(专利文献4)所公开的真空隔热材料中，为了减少针孔的出现，使用双层弹力尼龙薄膜作为外包材料。同样在该真空隔热材料中，使用线型低密度聚乙烯(LLDPE)薄膜作为热熔焊层。
引文列表
专利文献
专利文献1：第2005-265038号日本专利申请特许公开文献
专利文献2：第2006-17169号日本专利申请特许公开文献
专利文献3：第2004-36749号日本专利申请特许公开文献
专利文献4：第3482408号日本专利文献
发明内容
技术问题
图12是示意性示出玻璃棉的玻璃纤维分布状态的平面图，该玻璃棉传统上用作真空隔热材料的芯部材料。图13是示出玻璃棉的玻璃纤维在未受压缩情况下的分布状态的平面电子显微镜图(100倍的放大率下)，该玻璃棉传统上用作真空隔热材料的芯部材料。图14是示出图13的玻璃纤维的上述分布状态的剖面电子显微镜图(100倍的放大率下)。
如图12所示，可以看出，在玻璃棉800中散乱分布了具有各种纤维长度的大量玻璃纤维810，以便玻璃纤维810在各个方向延伸。此外，如图13和图14所示，通过采用火焰法或离心法生产的玻璃棉处于如下状态：在主纤维中混合了具有小于或等于1mm纤维长度的短纤维和具有小于或等于1μm纤维直径的细纤维。可以认识到，主纤维间的孔隙充有上述短纤维和细纤维，上述短纤维和细纤维缠绕在主纤维间的孔隙，从而在纤维间引起热传导，并且沿芯部材料的厚度方向引起热传导，从而降低隔热性能。此外，可以看出，在这样的玻璃棉中，主纤维包括大量弯曲或交错的纤维。
由于玻璃棉如上所述构造，当如第2005-265038号日本专利申请特许公开文献(专利文献1)所公开的那样通过湿式抄纸法形成纤维薄片时，玻璃纤维关于每个薄片的表面布置在水平方向上，所以大多数玻璃纤维极难对齐。
此外，即使挤压玻璃棉，以便如第2006-17169号日本专利申请特许公开文献(专利文献2)所公开的那样包含75％或75％以上玻璃纤维(每根具有大于或等于100μm的纤维长度)的芯部材料的密度是200kg/m3到270kg/m3，大多数玻璃纤维也极难对齐。
因此，上述日本专利申请特许公开文献所公开的两种真空隔热材料的芯部材料的任一种，均难以防止由玻璃纤维间的热传导导致的隔热性能降低。因此，所得到的真空隔热材料的热传导率大约是2mW/m·K，可见对真空隔热材料的隔热性能改进的传统技术具有局限。
此外，对针孔的出现(像在第2004-36749号日本专利申请特许公开文献(专利文献3)所公开的真空隔热材料的外包材料中以及第3482408号日本专利(专利文献4)所公开的真空隔热材料的外包材料中出现的针孔)进行抑制的传统改进技术具有局限。
因此，本发明的目的是提供一种真空隔热材料以及包括该真空隔热材料的装置，其中该真空隔热材料能够突破传统隔热性能的改进局限并且具有卓越的隔热性能。
解决方案
为了解决传统真空隔热材料的问题，本发明人已经重复进行了热切研究。结果，本发明人发现，在真空隔热材料的外包材料的热熔焊部由包含烃的材料形成的情况下，通过使用在对热熔焊部进行热熔焊时几乎不产生烃气体的材料来形成热熔焊部，能够实现上述目的。根据这些发现，根据本发明的真空隔热材料具有下列特征。
根据本发明的真空隔热材料包括外包材料和芯部材料。芯部材料置于外包材料内，外包材料具有热熔焊部，热熔焊部使外包材料和外包材料彼此互相接触并热熔焊在一起。热熔焊部由在对热熔焊部进行热熔焊时几乎不产生烃气体的材料构成。
通过进行许多验证测试，本发明人发现，在真空隔热材料的外包材料的热熔焊部由包含烃的材料构成的情况下，在对热熔焊部进行热熔焊时对真空隔热材料的隔热性能产生不利影响。
由于在对外包材料的热熔焊部进行热熔焊时真空隔热材料密封，所以热熔焊时从热熔焊部中产生的烃气体不仅扩散到真空隔热材料外面，而且扩散到真空隔热材料的外包材料内部。扩散到真空隔热材料的外包材料内部的烃气体密封在外包材料内。
由于当在减压状态下对外包材料的热熔焊部进行热熔焊时真空隔热材料密封，所以如果在烃气体已在外包材料内部扩散的状态下密封真空隔热材料，那么外包材料内部的真空度降低。外包材料内部的真空度降低，从而降低真空隔热材料的隔热性能。
因此，通过使用在对热熔焊部进行热熔焊时几乎不产生烃气体的材料来形成热熔焊部，能够防止烃气体使真空度降低。
作为在热熔焊时几乎不产生烃气体的材料，列举例如线性低密度聚乙烯(LLDPE)。另一方面，作为在热熔焊时容易产生烃气体的材料，列举例如高密度聚乙烯(HDPE)。
此外，为了解决用于传统真空隔热材料的芯部材料的问题，本发明人已经重复进行了热切研究。结果，本发明人发现，在构成真空隔热材料的芯部材料的纤维中，通过至少包括采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维，能够实现上述目标。这里，连续纤维生产法是通过进行如下操作生产连续纤维的纤维生产方法：使熔化玻璃穿过衬套喷嘴(bushing nozzle)连续流下并使其延伸，从而使熔化玻璃成纤维状。根据这些发现，根据本发明的真空隔热材料的芯部材料具有下列特征。
根据本发明，通过对多块无纺布进行层压，形成真空隔热材料的芯部材料。每块无纺布至少包括通过采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维。在每块无纺布中，多根无机纤维中的大多数无机纤维大体在与每块无纺布的表面平行的方向延伸。
通过采用连续纤维生产法，能够批量生产在纤维直径方面具有极低不均匀度的大量纤维。此外，通过采用连续纤维生产法生产的每根无机纤维的直线度极高。因此，通过对采用连续纤维生产法生产的大量无机纤维进行切割以便使每根无机纤维具有大体一致的长度，能够获得具有以下特征的大量无机纤维：每根无机纤维的纤维直径具有极低的不均匀度，每根无机纤维具有大体一致的长度，大量的无机纤维具有极高的直线度。
构成根据本发明的芯部材料的无纺布至少包括通过采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维。因此，当在形成无纺布的情况下使无机纤维布置在大体与每块无纺布的表面平行的方向时，能够容易地布置多根无机纤维，使得大多数无机纤维大体在与每块无纺布的表面平行的方向延伸。此时，虽然多根无机纤维中的大多数大体在与每块无纺布的表面平行的方向延伸，但是无机纤维不是布置在平行的方向上以便互相紧密接触，而是布置成散布在如下状态，即无机纤维在构成每块无纺布的表面的平面内朝向任意方向。因此，构成芯部材料的多根无机纤维间的孔隙中填充的无机纤维的存在量可以最少化，并且与多根无机纤维间的孔隙交织在一起的无机纤维的存在量可以最少化，从而能够防止无机纤维间引起热传导。因此，能够防止在沿着芯部材料厚度的方向上引起热传导，从而能够降低芯部材料的热传导率。
如上所述，根据本发明的真空隔热材料包括外包材料和芯部材料，芯部材料置于外包材料内，外包材料具有热熔焊部，热熔焊部使外包材料和外包材料彼此互相接触并热熔焊在一起。热熔焊部由在对热熔焊部进行热熔焊时几乎不产生烃气体的材料构成。芯部材料是真空隔热材料的芯部材料，其是通过层压多块无纺布形成的。每块无纺布至少包括通过采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维。在每块无纺布中，多根无机纤维中的大多数大体在与每块无纺布的表面平行的方向延伸。
因此，能够提供一种真空隔热材料，其能够突破传统隔热性能的改进局限并且具有卓越的隔热性能。
在根据本发明的真空隔热材料中，优选地，无机纤维的平均纤维直径大于或等于3μm且小于或等于15μm，并且无机纤维的平均纤维长度大于或等于3mm且小于或等于15mm。在此情况下，芯部材料的热传导率能够最大程度降低，并且能够获得对于真空隔热材料来说具有卓越隔热性能的芯部材料。
在根据本发明的真空隔热材料中，优选地，无机纤维是玻璃纤维。在此情况下，由于玻璃纤维的热传导率小于其它无机纤维的热传导率，例如小于陶瓷纤维的热传导率，所以通过降低材料自身的热传导率，能够更大程度提高芯部材料的隔热性能。
优选地，根据本发明的装置包括：外壳、内壳和真空隔热材料。内壳位于外壳内部，真空隔热材料位于外壳和内壳之间并且包括上面提到的真空隔热材料。
例如，冰箱有效地冷却置于内壳中的食物。此外，例如，通过向置于内壳中待吹干的目标对象(例如衣服)吹暖风，洗衣干衣机有效地吹干目标对象。由于在这些装置的每一个中，内壳内部的温度保持在低于或高于外壳外部的温度的预设温度下，所以需要使内壳内部与外壳外部热隔绝。因此在外壳和内壳之间设置真空隔热材料。当位于外壳和内壳之间的真空隔热材料在隔热性能方面表现卓越时，由于可以减少保持内壳内部的温度低于或高于外壳外部的温度所需的能量，所以可以节省能量。
因此，位于外壳和内壳之间的真空隔热材料包括上述真空隔热材料，从而能够提供在隔热性能和能量节省方面表现卓越的装置。
有益效果
如上所述，根据本发明，由于在进行热熔焊时几乎不产生烃气体，所以能够保持真空隔热材料内部的真空度。此外，使用通过采用连续纤维生产法生产的至少多根无机纤维，从而能够降低芯部材料的热传导率。因此，能够突破传统隔热性能的改进局限，并且能够获得具有卓越隔热性能的真空隔热材料以及包括该真空隔热材料的装置。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明作为第一实施例的真空隔热材料的构造的截面图；
图2是示意性示出根据本发明作为一个实施例的芯部材料和外包材料的布置的立体图(A)和当外包材料内部已经减压时真空隔热材料内部的立体图(B)；
图3是示意性示出玻璃纤维的分布状态的平面图，在根据本发明作为一个实施例的真空隔热材料的芯部材料中使用的无纺布是由该玻璃纤维构成的；
图4是示出玻璃纤维在未受压缩情况下的分布状态的平面电子显微镜图(100倍的放大率下)，在根据本发明作为一个实施例的真空隔热材料的芯部材料中使用的无纺布是由该玻璃纤维构成的；
图5是示出玻璃纤维在未受压缩情况下的分布状态的剖面电子显微镜图(100倍的放大率下)，在根据本发明作为一个实施例的真空隔热材料的芯部材料中使用的无纺布是由该玻璃纤维构成的；
图6是根据本发明作为第二实施例的冰箱整体的侧剖图(A)以及包含一部分断面的冰箱外体的主视图(B)；
图7是根据本发明作为第三实施例的热水器整体的侧剖图；
图8是根据本发明作为第四实施例的电饭煲整体的正面立体图(A)和背面立体图(B)以及示出装在电饭煲内的部件的视图(C)；
图9是根据本发明作为第五实施例的洗衣干衣机整体的立体图；
图10是示出示例1中使用的真空隔热材料的初始状态的主视图(A)，真空隔热材料沿图10(A)示出的线B-B所示方向的剖面图(B)，示出进行第二热熔焊的状态的主视图(C)，以及示出进行第三热熔焊的状态的主视图(D)；
图11是示出每块真空隔热材料的热传导率随着热熔焊部的长度而变化的图；
图12是示意性示出玻璃棉的玻璃纤维分布状态的平面图，该玻璃棉传统上用作真空隔热材料的芯部材料；
图13是示出玻璃棉的玻璃纤维在未受压缩情况下的分布状态的平面电子显微镜图(100倍的放大率下)，该玻璃棉传统上用作真空隔热材料的芯部材料；
图14是示出玻璃棉的玻璃纤维在未受压缩情况下的分布状态的剖面电子显微镜图(100倍的放大率下)，该玻璃棉传统上用作真空隔热材料的芯部材料。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的实施例。
(第一实施例)
图1是示意性示出根据本发明作为第一实施例的真空隔热材料的构造的截面图。图1(A)是示出外包材料内部未减压的状态的图，图1(B)是示出外包材料内部已减压的状态的图。
如图1所示，在真空隔热材料1中，芯部材料100置于外包材料200内，将外包材料200制成类似长方体袋的形状并且具有气体阻隔性。在用芯部材料100填充外包材料200以前，已经对外包材料200的四个侧边中的三个进行了热熔焊。如下文所述，在用芯部材料100填充外包材料200以后，在减压状态下对外包材料200余下的一侧的热熔焊部300进行热熔焊。
如图1(A)所示，通过层压多块无纺布110形成芯部材料100。通过使用玻璃纤维(作为无机纤维的一个示例)和少量有机粘合剂以及通过使用抄纸法，制备每块无纺布110。对于粘合剂来说，虽然还可以使用无机粘合剂，但是优选使用有机粘合剂。因为在使用无机粘合剂的情况下，纤维组合体(即每块无纺布110)在弯曲时柔韧性较差，并且与使用有机粘合剂的情况相比，当作为产品使用时无机粘合剂所需的成本增加。此外，优选地使粘合剂的量最小，以防止此量升高。
作为每个外包材料200的具体构造的示例，所列举的是气体阻隔膜，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂用于最外层210，具有铝蒸镀层的乙烯-乙烯醇共聚物树脂用于中间层220，线性低密度聚乙烯树脂(LLDPE)用于最内层230；或者其中，尼龙用于最外层210，双层的铝蒸镀PET树脂和铝箔用于中间层220，线性低密度聚乙烯树脂(LLDPE)用于最内层230；等等。热熔焊部300形成在最内层230的一部分上。
线性低密度聚乙烯树脂(LLDPE)是在热熔焊时几乎不产生烃气体的材料的一个示例。
此外，为了保持真空隔热材料1的初始隔热性能和持久隔热性能，优选在真空隔热材料1内使用吸附材料(如气体吸附材料和湿气吸附材料)。
在将芯部材料100填充到外包材料200内以后，将外包材料200装入真空室内。当对外包材料200内部进行减压以便外包材料200的真空度达到预设的真空度时，使外包材料200和外包材料200通过热熔焊部300互相热熔焊在一起。作为保持密封强度的热熔焊温度，进行热熔焊的温度优选是170℃到220℃。作为热熔焊的方法，所列举的是以下方法：热板密封方法，其中，通过在由黄铜或铜制成的热板内埋入镍铬合金线，对热板进行加热，传导热量，并且对热熔焊部300进行热熔焊，从而实施密封；或者脉冲熔焊方法，其中，通过作为发热器的镍铬合金线(电热带)直接对热熔焊部300进行加热和熔焊，从而实施密封。通过使用以上两种方法中的任一种，可以对热熔焊部300进行熔焊。此外，可以通过使用其它方法对热熔焊部300进行熔焊。当对热熔焊部300进行热熔焊时，外包材料200密封。
如图1(B)所示，当外包材料200内部减压时，外包材料200外部的大气压力使芯部材料100压缩，并且构成芯部材料100的无纺布110互相接触，从而彼此互相挤压。在外包材料200内部已经减压的状态下，芯部材料100的密度在100kg/m3到400kg/m3范围内。
如上所述，形成无纺布110；通过对无纺布110进行层压，构成芯部材料100；将芯部材料100布置在外包材料200内部；以及使外包材料200内部减压、密封；从而形成真空隔热材料1的结构。
图2是示意性示出根据本发明作为一个实施例的芯部材料和外包材料的布置的立体图(A)和外包材料内部已减压时真空隔热材料内部的立体图(B)。仅部分示出了无纺布、芯部材料和外包材料。
如图2(A)所示，通过层压多块无纺布110，形成芯部材料100。用外包材料200包裹芯部材料100。外包材料200具有气体阻隔性，将其制成类似袋的形状并且裹住所有芯部材料100。
如图2(B)所示，当类似袋的外包材料200内部减压时，芯部材料100压缩。芯部材料100压缩时，无纺布110互相接触，从而彼此互相挤压。
作为芯部材料100的无纺布110，可以使用通过使用连续纤维生产法生产的玻璃纤维形成的无纺布，或者由玻璃棉形成的无纺布。
为了增强如上述构造的真空隔热材料的隔热性能，本发明人已经重复进行了热切研究。结果，本发明人发现，通过将被制成包括具有特定条件的无机纤维的无纺布用做芯部材料，显著增强了真空隔热材料的隔热性能。
因此，本实施例中，如图1所示的构成在根据本发明的真空隔热材料1中使用的芯部材料100的无纺布110，被制成至少包括通过使用连续纤维生产法生产的多根无机纤维。
作为无机纤维，列举了玻璃纤维、陶瓷纤维、岩棉纤维等等。从因批量生产原因以相对低的价格让玻璃纤维(每根玻璃纤维具有小的直径，这是形成根据本发明的芯部材料所需的条件)流通的观点以及该材料本身的热传导率低的观点来看，优选使用玻璃纤维作为无机纤维。
在根据本发明的一个实施例中，通过使用已被切割成每根具有一致长度的玻璃纤维以及使用湿式抄纸方法生产的无纺布，用作真空隔热材料的芯部材料。这里，已被切割成每根具有一致长度的玻璃纤维是通过以下方式获得的：通过使用熔化的玻璃以及通过使用连续纤维生产法从多个管嘴中抽出纤维来形成玻璃纤维；通过将玻璃纤维卷绕作每根具有均匀厚度、线一般的连续纤维以及通过捆扎每束几百至几千根的玻璃纤维形成多根原丝，以及通过切纸机等对上述原丝进行定长切割，以使每根原丝具有预设长度。将经上述方式进行定长切割的玻璃纤维的原丝称为玻璃纤维短切原丝。
由于按上述方法获得的玻璃纤维是通过对连续纤维进行定长切割以便每根纤维具有预设长度而获得的，所以每根纤维具有极高的直线度、高的刚度、基本均匀的纤维直径以及基本圆形的截面。换句话说，通过使用连续纤维生产法，能够批量生产在纤维直径方面具有极低不均匀度的多根纤维。此外，通过使用连续纤维生产法生产的每根无机纤维的直线度极高。因此，通过对使用连续纤维生产法生产的多根无机纤维进行切割以便每根无机纤维具有大体一致的长度，能够得到在纤维直径方面具有极低不均匀度的多根无机纤维，每根无机纤维具有大体相同的长度，同时上述多根无机纤维具有极高的直线度。
因此，在使用这些玻璃纤维以及使用湿式抄纸法生产无纺布的情况下，虽然玻璃纤维在大体与每块无纺布表面平行的方向上延伸，但是能够获得玻璃纤维布置成散布在如下状态的每块无纺布：即玻璃纤维在构成每块无纺布表面的平面内朝向任意方向。
图3是示意性示出了玻璃纤维的分布状态的平面图，在根据本发明作为一个实施例的真空隔热材料的芯部材料中使用的无纺布是由这样的玻璃纤维构成的。在图3中，示出了由两个玻璃纤维层构成的无纺布。图4是示出了玻璃纤维在未受压缩情况下的分布状态的平面电子显微镜图(100倍的放大率下)，在根据本发明作为一个实施例的真空隔热材料的芯部材料中使用的每块无纺布是由该玻璃纤维构成的。图5是示出了图4的玻璃纤维的上述分布状态的剖面电子显微镜图(100倍的放大率下)。
如图3所示，虽然形成上层的多根玻璃纤维111和形成下层的多根玻璃纤维112在大体与每块无纺布110表面平行的方向上延伸，但是玻璃纤维111和玻璃纤维112不是布置在使得能够互相紧密接触的平行方向上，而是布置成散布在如下状态，即玻璃纤维在构成每块无纺布110表面的平面内朝向任意方向。此外，如图4和图5所示，可以看出每根玻璃纤维的直线度极高。此外，可以看出，虽然大多数玻璃纤维在大体与每块无纺布表面平行的方向上延伸，但是玻璃纤维布置成散布在如下状态，即玻璃纤维在构成每块无纺布表面的平面内朝向任意方向。
如上所述，构成根据本发明芯部材料的无纺布110至少包括通过使用连续纤维生产法生产的作为多种无机纤维一个示例的玻璃纤维。因此，当在形成无纺布110的情况下将玻璃纤维布置在与每块无纺布110表面平行的方向上时，能够容易地布置多根玻璃纤维，使得玻璃纤维111和玻璃纤维112中的大多数在大体与每块无纺布表面平行的方向上延伸。此时，虽然多根玻璃纤维111和玻璃纤维112中的大多数在大体与每块无纺布110表面平行的方向上延伸，但不是将这些玻璃纤维布置在平行方向上以便互相紧密接触，而是布置成散布在如下状态，即玻璃纤维在构成每块无纺布表面的平面内朝向任意方向。因此，在构成芯部材料的多根玻璃纤维间的孔隙中填充的玻璃纤维的存在量可以最少化，并且与多根玻璃纤维间的孔隙交织在一起的玻璃纤维的存在量可以最少化，从而能够防止在玻璃纤维之间引起热传导。因此，能够防止在沿着芯部材料厚度的方向上引起热传导，从而能够降低芯部材料的热传导率，使得能够突破传统隔热性能的改进局限，并且能够获得用于真空隔热材料的具有卓越隔热性能的芯部材料以及包括此芯部材料的真空隔热材料。
没有具体限制玻璃纤维的构成，并且能够使用C玻璃、D玻璃、E玻璃等等。然而，鉴于易获得性，采用E玻璃(铝硼硅系玻璃)是优选的。
如上所述，用来形成本发明中用作芯部材料的无纺布110的无机纤维是通过对连续纤维进行定长切割以便每根单纤维具有预设长度而获得的那些玻璃纤维，这些玻璃纤维具有极高的直线度，并且每根无机纤维具有基本圆形的截面。因此，除非散布在玻璃纤维朝向任意方向状态下的多根玻璃纤维布置成在平行方向上排成行，否则玻璃纤维在多个点处彼此互相接触，从而显著地抑制玻璃纤维间的热传导。
虽然可以认识到可使用其它材料代替玻璃纤维，但是像使用氧化铝纤维的氧化铝短切原丝这样的无机纤维材料通常不是优选的，因为这种材料比玻璃纤维更贵且这种材料的热传导率高。
此外，虽然有机材料的热传导率通常低于无机材料的热传导率，但是有机材料没有刚度。因此，外部压力使有机纤维材料的纤维在纤维相交的部分处变形，从而导致纤维表面互相接触以及真空空间比(vacuum spatial ratio)降低。因此，使用有机纤维不是优选的，因为芯部材料中使用了有机纤维的真空隔热材料的热传导率增加。
在用于制备芯部材料100的方法中，首先，使用了通过采用连续纤维生产法生产的作为多根无机纤维一个示例的至少多根玻璃纤维，并且通过采用湿式抄纸法生产无纺布110。使多根玻璃纤维中的大多数玻璃纤维111和112在大体与如上所述生产的每块无纺布110的表面平行的方向上延伸。接着对多块无纺布110进行层压。
此外，根据本发明，在用于制备真空隔热材料1的方法的一个实施例中，首先，使用了通过采用连续纤维生产法生产的至少多根玻璃纤维，并且通过采用湿式抄纸法生产无纺布110。使多根玻璃纤维中的大多数玻璃纤维111和112在大体与如上所述生产的每块无纺布110的表面平行的方向上延伸。接着对多块无纺布110进行层压。此后，将所层压的多块无纺布110置于外包材料200内，并且将外包材料200内部保持在减压状态下。
在用于制备真空隔热材料1的方法的一个实施例中，使用了通过采用连续纤维生产法生产的至少多根玻璃纤维。当在通过采用湿式抄纸法生产无纺布110的情况下将玻璃纤维布置在与每块无纺布110的表面平行的方向上时，能够容易地布置多根玻璃纤维，使得玻璃纤维111和112中的大多数在大体与每块无纺布110的表面平行的方向上延伸。此时，虽然多根玻璃纤维111和112中的大多数在大体与每块无纺布110的表面平行的方向上延伸，但不是将玻璃纤维布置在平行的方向上以便互相紧密接触，而是布置成散布在如下状态，即在构成每块无纺布110的表面的平面内玻璃纤维朝向任意方向。因此，即使当对多块无纺布110进行层压以便形成芯部材料100时，多根玻璃纤维间的孔隙中填充的玻璃纤维的存在量可以最少化，并且与多根玻璃纤维间的孔隙交织在一起的玻璃纤维的存在量可以最少化，从而能够防止在玻璃纤维之间引起热传导。将所层压的多块无纺布110置于外包材料200内，并且使外包材料200内部保持在减压状态下，从而能够生产真空隔热材料1。如上所述，能够防止在沿着芯部材料100厚度的方向上引起热传导，从而能够降低芯部材料100的热传导率，使得能够突破传统隔热性能方面的改进局限，并且能够获得具有卓越隔热性能的芯部材料100以及包括此芯部材料100的真空隔热材料1。
本发明使用的由玻璃纤维构成的每块无纺布110是通过采用湿式抄纸法生产的。在湿式抄纸法中，通过添加适当的分散剂，使通过对玻璃纤维进行切割以便每根玻璃纤维具有一致长度而获得的玻璃纤维短切原丝处于单纤维状态，并且将玻璃纤维短切原丝呈层状分散布置，从而能够获得由极少被捆扎的玻璃纤维构成的无纺布110。因此，互相平行布置的玻璃纤维数量极少，并且大多数玻璃纤维111和112在相邻纤维之间点接触。如上所述，由于能够获得具有极低热传导率同时具有高抗压强度的无纺布110，所以这种无纺布110适合作为真空隔热材料1的芯部材料100。
根据本发明的制备方法采用湿式抄纸法来生产无纺布110，可以通过使用已知的抄纸机，如长网抄纸机、短网抄纸机以及斜网式抄纸机来制作无纺布110的抄片(sheet making)。
上述无纺布(每块由玻璃纤维构成)通常用作具有耐热性的隔热材料，具有耐火性的隔热材料，或者电绝缘体。因此，需要无纺布具有允许抵抗撕裂和穿透的织物强度，并且实际情况经常是需要纤维互相缠绕。实际情况经常是，通过使用了长网抄纸机和短网抄纸机的抄纸法来生产无纺布，每块无纺布由玻璃纤维构成并且用于上面提及的应用。
与此相比，由于将本发明中使用的无纺布110(每块由玻璃纤维构成)作为芯部材料100装入外包材料200内，所以不是非常需要像织物一样的强度。此外，由于当采用纤维方向容易变得相同的抄纸法时，纤维彼此互相接触的区域扩大，所以为了生产本发明中使用的无纺布110(每块由玻璃纤维构成)而采用这种抄纸法不是优选的。另一方面，为了增强厚度方向上的隔热性能，使纤维较少地互相缠绕是理想的。
因此，虽然作为本发明使用的用于对无纺布110(每块由玻璃纤维构成)进行抄片的抄纸机，允许进行具有低入口浓度的抄纸的斜网式抄纸机是合适的，但是本发明中使用的抄纸机不限于此。
优选地，本发明使用的作为无机纤维一个示例的玻璃纤维短切原丝中，具有3μm到15μm的纤维直径以及3mm到15mm的纤维长度的玻璃纤维的组分比大于或等于99％。
正如下面叙述的，可以预测，纤维直径小于3μm或者纤维长度小于3mm的玻璃纤维短切原丝，不适于用来生产根据本发明构成真空隔热材料的芯部材料100的无纺布110。
由于纤维直径小于3μm的玻璃纤维具有低的纤维刚度，所以当通过采用湿式抄纸法生产无纺布时，纤维变弯曲并且致使纤维互相缠绕，从而扩大了纤维彼此互相接触的区域。这增加了热传导并且恶化了芯部材料的隔热性能。因此，纤维直径小于3μm的玻璃纤维不是优选的。
可以预测，在使用纤维长度小于3mm的玻璃纤维和采用湿式抄纸法生产来无纺布的情况下，当使位于上层的玻璃纤维散布在位于下层(其中的玻璃纤维已经散开)的玻璃纤维上时，上层的玻璃纤维不能建立下层的纤维上方的桥接。非常可能的是，上层的每根纤维支撑在下层的每根纤维上方的一个点处，并且上层和下层的玻璃纤维处于例如如下形态，上层的每根玻璃纤维的一端下垂到下层内，另一端在厚度方向上伸出。在如上所述的情况下，玻璃纤维处于特定玻璃纤维在厚度方向上建立多根玻璃纤维间的桥接的形态下，导致了纤维长度方向上的热传导，从而扩大了玻璃纤维彼此互相接触的区域。由于这增加了热传导并且恶化了芯部材料的隔热性能，所以纤维长度小于3mm的玻璃纤维不是优选的。
当使用纤维直径大于或等于15μm的玻璃纤维构造无纺布并通过对多块无纺布进行层压来形成芯部材料时，芯部材料厚度方向上的纤维层数减少，厚度方向上的热传导路径变短，并且形成无纺布时每个孔隙的直径变大。由于这导致了因气体热传导率的原因而产生的影响，芯部材料的隔热性能降低，所以纤维直径大于或等于15μm的玻璃纤维不是优选的。
当使用纤维长度大于或等于15mm的玻璃纤维时，由于纤维长度相对于纤维直径增加的原因，纤维刚性降低，纤维容易弯曲，并且导致了纤维的互相缠绕，从而扩大了纤维彼此互相接触的区域。由于这增加了热传导并且恶化了芯部材料的隔热性能，所以纤维长度大于或等于15mm的玻璃纤维不是优选的。
作为根据本发明的真空隔热材料的芯部材料而使用的、由玻璃纤维构成的每块无纺布内不存在玻璃纤维的互相粘合力。因此，为了防止在生产无纺布的过程中玻璃纤维脱落以及防止在作为后处理的处理步骤中发生变形，需要在抄纸步骤中使用有机粘合剂。然而，由于无纺布最终作为真空隔热材料的芯部材料装入外包材料内，所以需要使所使用的有机粘合剂的量最少。在由玻璃纤维构成的无纺布内包含的粘合剂量具有小于或等于15％的质量百分比是优选的。
通常，将液体粘合剂，如树脂乳胶和树脂水溶液，作为有机粘合剂通过喷嘴等喷成雾状，从而将其添加到玻璃纤维上。
优选地，在根据本发明的真空隔热材料的芯部材料中使用的、由玻璃纤维构成的每块无纺布的公制基重是30g/m2至600g/m2。如果每块无纺布的公制基重小于30g/m2，那么每块无纺布中存在的各孔隙的直径增大，从而增强了气体热传导率的影响。由于这降低了芯部材料的隔热性能并且减弱了芯部材料的强度，所以每块无纺布的公制基重小于30g/m2不是优选的。另一方面，如果每块无纺布的公制基重超过600g/m2，那么使用玻璃纤维生产无纺布时获得的干燥效率降低，因而降低了生产率。因此，无纺布的公制基重超过600g/m2不是优选的。
这里，公制基重通常是纸张厚度的度量单位，其表示每平方米的纸张质量，并且还被称为公制克重。这里，公制基重用作测量由玻璃纤维构成的并且通过采用湿式抄纸法生产的每块无纺布的厚度的单位。
同时，例如在第2006-17169号日本专利申请特许公开文献(专利文献2)中，描述了玻璃棉(其构成真空隔热材料的芯部材料)等的无机纤维的平均直径优选是1μm到5μm。此外，在专利文献2中还描述了，如果这些无机纤维的平均直径超过5μm，那么最终得到的真空隔热材料本身的隔热性能降低。事实上，当构成芯部材料的每根无机纤维的直径较小时，真空隔热材料的隔热性能增强。另一方面，细的无机纤维昂贵并且降低当通过采用湿式抄纸法生产无纺布时获得的脱水效率，从而具有降低生产率的缺点。与此相比，本发明中，通过关于每根无机纤维的纤维参数(如纤维直径和纤维长度)以及关于纤维间的粘合状态选择最佳条件以便增强隔热性能，即使当使用具有相对大纤维直径的玻璃纤维短切原丝作为无机纤维的一个示例时，也能够实现如下的真空隔热材料，该真空绝热材料能够实现比传统真空隔热材料的隔热性能好得多的隔热性能。
此外，即使使用纤维直径小于6μm的细玻璃纤维短切原丝，与使用纤维直径为10μm的玻璃纤维短切原丝的情况相比，最终获得的真空隔热材料的隔热性能能够提高的程度几乎是可忽略的。因此，当考虑生产率、价格以及性能等多方面时，每根玻璃纤维短切原丝的适合的纤维直径是6μm到15μm。在使用具有此范围纤维直径的玻璃纤维的情况下，能够在适当的制备成本下获得具有比传统真空隔热材料隔热性能高的真空隔热材料。
通过使用具有上述特征的芯部材料以及通过采用公知方法，能够生产根据本发明的真空隔热材料。作为代表性的方法，在图1示出的真空隔热材料1的结构中，芯部材料100置于外包材料200内，将外包材料制成类似袋的形状并且具有气体阻隔性。作为在减压状态下容纳芯部材料100的外包材料200，使用了如下材料，其具有高气体阻隔性，具有热封层和防止裂纹等的保护层，并且能够长时间地将外包材料200内部保持在减压状态下。此外，对具有上述特征的多个薄膜层进行层压，并且这样层压的薄膜层可以用作外包材料200。
在进行上述的真空密封以前，除去或者减少芯部材料中的有机粘合剂，能够进一步增强隔热性能。在将热固树脂(如丙烯酸树脂)粘合剂用作粘合剂的情况下，通过采用利用了热分解的方法，能够除去粘合剂。
换句话说，在将芯部材料置于外包材料内以前，在高于粘合剂的热分解温度且低于玻璃纤维熔点的温度下进行处理，从而允许通过热分解仅除去粘合剂。此外，在水溶性树脂粘合剂(如PVA)用作粘合剂的情况下，除上述方法以外，还能够使用通过热水等进行清洗的方法除去或减少粘合剂。
如上所述，真空隔热材料1包括外包材料200和置于外包材料200内的芯部材料100，并且外包材料200具有热熔焊部300，热熔焊部300使外包材料200彼此互相接触并热熔焊在一起。热熔焊部300进行热熔焊时由LLDPE形成。芯部材料100是真空隔热材料1的芯部材料100，其是通过层压多块无纺布110构成的。每块无纺布110至少包括通过采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维。每块无纺布110中，多根无机纤维中的大多数无机纤维在大体与每块无纺布110的表面平行的方向上延伸。
在真空隔热材料1的外包材料200的热熔焊部300由包括烃的材料形成的情况下，对热熔焊部300进行热熔焊，从而产生烃气体。
由于当对外包材料200的热熔焊部300进行热熔焊时，真空隔热材料1被密封，所以热熔焊时从热熔焊部300产生的烃气体不仅扩散到真空隔热材料1外部，还扩散到真空隔热材料1的外包材料200内部。扩散到真空隔热材料1的外包材料200内部的烃气体就被密封在外包材料200内部。
由于当在减压状态下对外包材料200的热熔焊部300进行热熔焊时，真空隔热材料1被密封，所以如果将真空隔热材料1密封在烃气体已经扩散到外包材料200内部的状态下，那么外包材料200内部的真空度降低。外包材料200内部的真空度降低，就降低真空隔热材料1的隔热性能。
因此，热熔焊部300由作为在热熔焊时几乎不产生烃气体的材料LLDPE形成。由此能够防止烃气体降低真空度。
此外，真空隔热材料1的芯部材料100是通过对多块无纺布110进行层压形成的。每块无纺布110至少包括通过采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维。每块无纺布110中，多根无机纤维中的大多数无机纤维在大体与每块无纺布110的表面平行的方向上延伸。
构成根据本发明的芯部材料100的无纺布110至少包括通过采用连续纤维生产法生产的无机纤维。因此，当在形成无纺布110的情况下将无机纤维布置在与每块无纺布110的表面平行的方向上时，可以容易地布置多根无机纤维，使得大多数无机纤维大体在与每块无纺布110的表面平行的方向上延伸。此时，虽然多根无机纤维中的大多数在大体与每块无纺布110的表面平行的方向上延伸，但是无机纤维不是布置在平行的方向上互相紧密接触，而是布置成散布在如下状态，即在构成每块无纺布110的表面的平面内无机纤维朝向任意方向。因此，在构成芯部材料100的多条无机纤维间的孔隙中填充的无机纤维的存在量可以最少化，并且与多根无机纤维间的孔隙交织在一起的无机纤维的存在量可以最少化，从而能够防止在无机纤维间引起热传导。因此，能够防止在沿着芯部材料100厚度的方向上引起热传导，从而能够降低芯部材料100的热传导率。
因此，可以提供能够突破传统隔热性能方面的改进局限并且具有卓越隔热性能的真空隔热材料1。
(第二实施例)
图6是根据本发明作为第二实施例的冰箱整体的侧剖图(A)以及包含一部分断面的冰箱外体的主视图(B)。
如图6(A)所示，冰箱3包括外壳301、内壳302、门303、分隔板304、机械室306、制冷装置307和真空隔热材料320，其中机械室306内设置压缩机305。外壳301和内壳302构成冰箱3的外体308。将外体308形成为在一个表面具有开口的大体长方体形状。外体308的开口部分通过门303打开和关闭。外体308的内部由分隔板304分隔成多个室。在本实施例中，外体308的内部被分隔成例如制冷室311、制冰室312、储冰室313、冷冻室314和蔬菜室315。
真空隔热材料320位于外壳301和内壳302之间。此外，真空隔热材料320还位于门303内部。图6示出的真空隔热材料320的至少一部分是通过第一实施例的真空隔热材料形成的。
在一些传统冰箱中，使用硬质聚氨脂泡沫(rigid urethanefoam)作为隔热材料。在如上所述的传统冰箱中，将聚氨酯泡沫材料注入由内壳和外壳形成的空间内，并且通过化学反应起泡，从而用隔热材料填充该空间。
在使用硬质聚氨酯泡沫作为隔热材料的传统冰箱的至少一部分内，以替换的方式使用了在隔热性能方面卓越的第一实施例的真空隔热材料，从而能够将隔热材料的厚度做得与隔热效果成比例地薄。当能够使隔热材料的厚度变薄时，内部容积能够在不使冰箱变大的情况下扩大。此外，可以节省能量。而且由于所使用的硬质聚氨酯泡沫的量可以降低，所以在丢弃冰箱时的回收变得容易。
图6中示出了真空隔热材料320所在位置的一个示例。真空隔热材料320还可以位于其它位置。
如上所述，根据本发明的冰箱3包括外壳301、内壳302和真空隔热材料320，内壳302位于外壳301内，真空隔热材料320位于外壳302和内壳302之间，并且真空隔热材料320包括第一实施例的真空隔热材料。
在冰箱3中对置于内壳302内的食物制冷。因此，在冰箱3中需要保持内壳302内部的温度低于外壳301外部的温度并且内壳302内部有效地制冷。因此，使真空隔热材料320位于外壳301和内壳302之间。当位于外壳301和内壳302之间的真空隔热材料320具有卓越的隔热性能时，由于可以减少保持内壳302内部的温度高于或低于外壳301外部的温度所需的能量，所以能够节省能量。
因此，位于外壳301和内壳302之间的真空隔热材料320包括第一实施例的真空隔热材料，能够提供在隔热性能和能量节省方面表现卓越的冰箱3。
(第三实施例)
图7是根据本发明作为第三实施例的热水器整体的侧剖图。
如图7所示，真空隔热材料430位于热水器(水壶)4的盖体410内并且在热水存储容器422和外容器421之间。每个真空隔热材料430是第一实施例的真空隔热材料。构成盖体410的上表面411和外容器421的构件作为外壳的示例示出，并且构成盖体410的下表面412和热水存储容器422的构件作为内壳的示例示出。此外，真空隔热材料430所在的位置作为示例示出。真空隔热材料430可以位于其它位置。
在该热水器4中，水存储在热水存储容器422内，并由电阻加热型加热器440等加热。此外，能够对存储在热水存储容器422内的水进行保温。
如上所述，为了通过电阻加热型加热器440等对水进行加热，在热水存储容器422外面使用了第一实施例的真空隔热材料，从而能够使隔热材料的厚度薄于传统隔热材料的厚度，因此，热水器4的内部容积能够扩大的同时，还能够节省空间。此外，热水器4的保温性能提高的同时，还能够节省能量。此外，与例如聚氨酯泡沫用作隔热材料的情况相比，隔热材料的回收变得容易。
(第四实施例)
图8是根据本发明作为第四实施例的电饭煲整体的正面立体图(A)、背面立体图(B)以及示出装在电饭煲内的部件的视图(C)。
如图8所示，外壳501和用于打开和关闭外壳501上部开口的顶盖502构成电饭煲5。如图8(C)所示，在外壳501内设有内胆504、加热器505和外胆503，加热器505在内胆504下面，外胆503用于包围内胆504和加热器505。在电饭煲5的顶盖502内以及在外胆503和外壳501之间设有真空隔热材料510。将真空隔热材料510设置成包裹外胆503的外围表面且卷绕在外胆503的外围表面上。每个真空隔热材料510是第一实施例的真空隔热材料。
外壳510作为外壳的一个示例示出，外胆503作为内壳的一个示例示出。顶盖502的上表面作为外壳的一个示例示出，顶盖502的下表面作为内壳的一个示例示出。此外，真空隔热材料510所在位置作为示例示出。真空隔热材料510还可以位于其它位置。
通过把真空隔热材料510设于内部装有作为煮饭部件的内胆504的外胆503外围，能够在获得与传统隔热材料相当的隔热性能的同时，使隔热材料的厚度薄于传统隔热材料。因而，能够节省空间和能量，并且能够获得具有大容积的电饭煲5。
此外，通过把真空隔热材料510设于外胆503外围，能够使内胆504内的温度从加热器505所在的底部起沿高度方向以等温方式分布，因此能够在内胆504内均匀产生对流。
(第五实施例)
图9是根据本发明作为第五实施例的洗衣干衣机整体的立体图。
如图9所示，该洗衣干衣机6包括外体601、上盖602、洗衣干衣桶箱603和洗衣干衣桶(未示出)，上盖602用于打开和关闭外体601的开口部，洗衣干衣桶箱603置于外体601内，洗衣干衣桶置于洗衣干衣桶箱603内。真空隔热材料610位于外体601和洗衣干衣桶箱603之间。真空隔热材料610是第一实施例的真空隔热材料。洗衣干衣机6是具有干衣功能的洗衣机。真空隔热材料610的位置作为一个示例示出。真空隔热材料610还可以位于其它位置。
对洗衣干衣桶进行支撑，以便其可在洗衣干衣桶箱603内旋转。使用者将目标对象(如衣服)放入洗衣干衣桶内，操作位于上盖602上的操作部件，从而对目标对象进行洗涤和烘干。当洗涤目标对象时，水存放在洗衣干衣桶内，放入洗涤剂，然后洗衣干衣桶旋转，从而清洗目标对象。当烘干目标对象时，在洗衣干衣桶内以环流方式提供暖风，从而烘干目标对象。
洗衣干衣桶箱603的外围表面由真空隔热材料610包裹，从而使洗衣干衣桶内流通的暖风的温度几乎不降低，因此能够高效地进行烘干。
示例
作为根据本发明的真空隔热材料获得的效果之一，是获得卓越隔热性能。
(示例1)
首先，使用多种外包材料制备真空隔热材料，测量每个真空隔热材料的热传导率，并且比较隔热性能。为了验证外包材料内烃气体量的增加使真空隔热材料的隔热性能降低，当每个外包材料的每个熔焊部的长度变化时，对出现的真空隔热材料的隔热性能变化进行测量。
图10是示出示例1中使用的真空隔热材料的初始状态的主视图(A)，真空隔热材料沿图10(A)示出的线B-B所示方向的剖面图(B)，示出已经进行第二热熔焊的状态的主视图(C)，以及示出进行第三热熔焊的状态的主视图(D)。
如图10(A)和(B)所示，在示例1使用的真空隔热材料2中，芯部材料10和吸附材料40置于被制成类似袋状并且具有气体阻隔性的外包材料20内，并且通过热熔焊部30和热熔焊部31将外包材料20和外包材料20在减压状态下互相热熔焊在一起。
在每个外包材料20内，尼龙用于最外层21，双层的铝蒸镀PET树脂和铝箔用于中间层22，两类聚乙烯树脂用于最内层23。
通过层压多块无纺布11形成芯部材料10。通过使用作为无机纤维一个示例的玻璃纤维和少量的有机粘合剂以及通过采用抄纸法制备每块无纺布11。具体地，如下所述那样制备芯部材料10。
将具有10μm平均纤维直径和10mm平均纤维长度的玻璃纤维短切原丝(由欧文斯科宁(Owens Corning)公司制造)放入水中，以获得0.5％(质量百分比)的玻璃纤维短切原丝浓度，添加作为分散剂的Emanon(注册商标)3199(由花王(Kao)株式会社制造)，以得到每100份质量的玻璃纤维短切原丝1份质量的Emanon 3199，并且搅拌生成物，从而制备玻璃纤维短切原丝浆。
通过使用所得到的玻璃纤维短切原丝浆和通过采用湿式抄纸法进行抄纸来制备网布(web)。将所得到的网布浸渍在通过用水稀释丙烯酸乳液(由迪爱生(DIC)株式会社制造的GM-4)而获得的溶液(固体含量浓度达到3.0％(质量百分比))中，并且吸取水分，以便获得每份玻璃纤维质量0.7％质量百分比的网布水(web water)质量，从而进行调整。此后，使网布变干，从而制备用于芯部材料10的每块无纺布11。所得到的用于芯部材料10的无纺布11的公制基重是100g/m2。通过层压多块无纺布11形成芯部材料10。芯部材料10具有以下尺寸：长边是435mm，短边是400mm，厚度是9mm。
如下密封外包材料20。首先，通过热熔焊部30对外包材料20的三个侧边进行热熔焊，此后，向外包材料20内部填充芯部材料10和吸附材料40。使用10g的CaO作为吸附材料40。然后在处于减压状态的真空室内，对充有芯部材料10和吸附材料40的外包材料20的热熔焊部31进行热熔焊。如上所述，将芯部材料10和吸附材料40密封在外包材料20内，从而制备真空隔热材料2。当置于真空室内的皮拉尼真空计(Pirani gauge)指示的值达到0.009托时，在170℃到220℃的温度下对热熔焊部31进行热熔焊。对如上所述制备的真空隔热材料2的热传导率进行测量。
接下来，如图10(C)所示，对热熔焊部31内侧的热熔焊部32进行热熔焊，类似地，测量热传导率。在170℃到220℃的温度下以与对热熔焊部31进行热熔焊类似的方式，对热熔焊部32进行热熔焊。此后，将热熔焊部32的边缘部分32a(其是内侧热熔焊部)切开，形成具有100mm长度的开口部，然后真空隔热材料2的内部再次返回大气压状态。这里，将上面提到的作为吸附材料40的10g CaO替换为新的10gCaO。然后，如图10(D)所示，在减压状态下对热熔焊部33进行热熔焊，以便能够对热熔焊部32的边缘部分32a再次进行热熔焊，类似地，测量热传导率。当置于真空室内的皮拉尼真空计指示的值达到0.009托时，在170℃到220℃的温度下对热熔焊部33进行热熔焊。
如上所述，当对热熔焊部31进行热熔焊时，外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部长度，即热熔焊部31的全长是500mm。此外，当对热熔焊部32进行热熔焊时，外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部长度，即热熔焊部31全长和热熔焊部32全长的总和是1000mm。当对热熔焊部33进行热熔焊时，外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部长度，即热熔焊部32的边缘部分32a中形成的开口部的全长是100mm。
关于下面两种真空隔热材料进行热传导率的测量：包括下面外包材料的真空隔热材料2，在该外包材料中，作为每个外包材料20的最内层23中使用的聚乙烯树脂，HDPE(高密度聚乙烯)用作热熔焊层；包括下面外包材料的真空隔热材料2，在该外包材料中，作为每个外包材料20的最内层23中使用的聚乙烯树脂，LLDPE(线性低密度聚乙烯)用作热熔焊层。通过使用热传导率测量装置(由英弘精机株式会社生产的HC-074/600)测量热传导率。真空隔热材料在测量时的平均温度是24℃。HDPE是容易产生烃气体的材料，LLDPE是几乎不产生烃气体的材料。
图11是示出每个真空隔热材料的热传导率随着热熔焊部的长度而变化的图表。图11中，“热熔焊部的长度”表示外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部的长度。
如图11所示，在使用HDPE作为图10所示的每个外包材料20的最内层23使用的聚乙烯树脂的真空隔热材料2内，当对热熔焊部33进行热熔焊时，即当在热熔焊部长度是100mm的情况下外包材料最终密封时，热传导率最小且是1.3。当对热熔焊部31进行热熔焊时，即当在热熔焊部的长度是500mm的情况下外包材料最终密封时，与对热熔焊部33进行热熔焊的情况相比，隔热性能下降，热传导率是1.52。当对热熔焊部32进行热熔焊时，即当在热熔焊部的长度是1000mm的情况下外包材料最终密封时，与对热熔焊部31进行热熔焊的情况相比，隔热性能进一步下降，热传导率是1.66。
另一方面，在真空隔热材料2中使用LLDPE作为每个外包材料20的最内层23使用的聚乙烯树脂，当对热熔焊部33进行热熔焊时，即当在热熔焊部长度是100mm的情况下外包材料最终密封时，热传导率最小且是1.2。当对热熔焊部31进行热熔焊时，即当在热熔焊部的长度是500mm的情况下外包材料最终密封时，与对热熔焊部33进行热熔焊的情况相比，隔热性能下降，热传导率是1.22。当对热熔焊部32进行热熔焊时，即当在热熔焊部的长度是1000mm的情况下外包材料最终密封时，与对热熔焊部31进行热熔焊的情况相比，隔热性能进一步下降，热传导率是1.242。
如上所述，已经发现，当使用HDPE或LLDPE两者任一作为每个外包材料20的最内层23使用的聚乙烯树脂时，当外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部长度越长，真空隔热材料的隔热性能下降得越多。然而，在使用LLDPE的情况下，即便外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部长度变长，与使用HDPE的情况相比，隔热性能下降得也少。
可以认识到，在对热熔焊部31进行热熔焊以后，通过进一步对热熔焊部31内侧的热熔焊部32进行热熔焊，外包材料20的聚乙烯树脂受热分解，从而产生烃气体并在外包材料20内扩散。由于最外侧的热熔焊部31被热熔焊，从而密封外包材料20，所以烃气体滞留在外包材料20内。因此可以认识到，每个真空隔热材料2的真空度因而下降，并且热传导率降低。
根据上述结果可以发现，当通过对由包括烃的材料构成的热熔焊部进行热熔焊而密封外包材料时，无论热熔焊部是由LLDPE还是由HDPE形成的，进行热熔焊的次数越多，真空隔热材料的热传导率越高，并且外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部的长度越长，真空隔热材料的热传导率越高。
据此可以认识到，在对由包括烃的材料构成的热熔焊部进行热熔焊时产生的烃气体在外包材料内扩散，从而降低了外包材料内部的真空度并且降低了真空隔热材料的隔热性能。
然而，在由LLDPE形成热熔焊部的情况下，即使热熔焊任意次以及即使外包材料最终密封时所热熔焊的热熔焊部具有任意长度，与热熔焊部由HDPE形成的情况相比，热传导率也被抑制得低。
因此，在真空隔热材料的外包材料的热熔焊部由包括烃的材料构成的情况下，热熔焊部由热熔焊时几乎不产生烃气体的材料构成，从而能够防止烃气体导致的真空度降低。
如上所述，已发现，在真空隔热材料的外包材料的热熔焊部由包括烃的材料形成的情况下，热熔焊部由热熔焊时几乎不产生烃气体的材料形成，从而能够获得具有卓越隔热性能的真空隔热材料。
(示例2)
下面，通过使用多种外包材料和芯部材料制备真空隔热材料，测量每个真空隔热材料的热传导率，并且比较隔热性能。
在本示例使用的每个真空隔热材料中，与根据第一实施例的真空隔热材料一样，将芯部材料和吸附材料置于被制成类似袋状的并且具有气体阻隔性的外包材料内。借助热熔焊部对外包材料的三个侧边(每个具有大体长方体形状)进行热熔焊，然后，向外包材料内部填充芯部材料和吸附材料。在真空室内在减压状态下对充有芯部材料和吸附材料的外包材料的热熔焊部进行热熔焊。如上所述，芯部材料密封在外包材料内，从而制备每个真空隔热材料。当置于真空室内的皮拉尼真空计指示的值达到0.009托时，在170℃到220℃的温度下对热熔焊部进行热熔焊。
在每个外包材料的气体阻隔膜中，尼龙用于最外层，双层的铝蒸镀PET树脂和铝箔用于中间层，并且聚乙烯树脂用于最内层。LLDPE或者HDPE用作每个外包材料的最内层。
通过层压多块无纺布形成芯部材料。湿式抄纸芯部材料或玻璃棉芯部材料用作芯部材料。具体地，按照下面的方法制备湿式抄纸芯部材料和玻璃棉芯部材料。
(1)湿式抄纸芯部材料
在湿式抄纸芯部材料中，通过使用作为无机纤维的一个示例的玻璃纤维和少量的有机粘合剂以及通过使用抄纸法，制备每块无纺布。
将具有10μm平均纤维直径和10mm平均纤维长度的玻璃纤维短切原丝(由欧文斯科宁公司制造，Owens Corning Corporation)放入水中，以获得玻璃纤维短切原丝的0.5％(质量百分比)的浓度，添加Emanon(注册商标)3199(由花王株式会社制造)作为分散剂，以便得到每100份质量的玻璃纤维短切原丝1份质量的Emanon 3199，并且搅拌生成物，从而制备玻璃纤维短切原丝浆。
通过使用所得到的玻璃纤维短切原丝浆和通过采用湿式抄纸法进行抄纸来制备网布。将所得到的网布浸渍在通过用水稀释丙烯酸乳液(由迪爱生株式会社制造的GM-4)以实现3.0％(质量百分比)的固体含量浓度而获得的溶液中。并且吸取水分，以便获得每份玻璃纤维质量0.7％质量百分比的网布-水质量，从而进行调整。此后，使网布变干，从而制备用于湿式抄纸芯部材料的每块无纺布。所得到的用于湿式抄纸芯部材料的无纺布的公制基重是100g/m2。通过层压多块无纺布形成湿式抄纸芯部材料。湿式抄纸芯部材料具有以下尺寸：长边是435mm，短边是400mm，厚度是9mm。
(2)玻璃棉芯部材料
对作为玻璃纤维集合物的具有3.5μm平均纤维直径的玻璃棉进行层压并使其经受热压机处理来成形，以便具有预设的密度，并呈板形，从而制备该芯部材料。玻璃棉芯部材料具有以下尺寸：长边是435mm，短边是400mm，厚度是8mm。
图12是示意性示出玻璃棉的玻璃纤维分布状态的平面图，该玻璃棉传统用作真空隔热材料的芯部材料。图13是示出玻璃棉的玻璃纤维在未受压缩情况下的分布状态的平面电子显微镜图(100倍的放大率下)，该玻璃棉传统用作真空隔热材料的芯部材料。图14是示出了类似分布状态的剖面电子显微镜图(100倍的放大率下)。
如图12所示，可以看出，在玻璃棉800中，散乱分布了具有各种纤维长度的大量玻璃纤维810，以便玻璃纤维810在各个方向延伸。此外，如图13和图14所示，通过采用火焰法或离心法生产的玻璃棉处于如下状态：在主纤维中混合了具有小于或等于1mm纤维长度的短纤维和具有小于或等于1μm纤维直径的细纤维。可以认识到，主纤维间的孔隙充有上述短纤维和细纤维，上述短纤维和细纤维缠绕在主纤维间的孔隙中，从而在纤维间引起了热传导，并且沿芯部材料的厚度方向引起了热传导，从而降低隔热性能。此外，可以看出，在这样的玻璃棉中，主纤维包括大量弯曲或交错的纤维。
作为吸附材料，以下三种材料中的每一种单独使用或者三种材料中的任几种共同使用。
(1)氧化钙(CaO)，10g
(2)作为烃气体吸附材料A，主要成分是氧化铝和高锰酸钾的PurafilSelect(由JMS公司制造)，2.5g
(3)作为烃气体吸附材料B，SAES Getter(由赛斯吸气剂(SAESGetters)公司生产的SG-CONBO3)，10g。烃气体吸附材料B包括氧化钙(50％到100％)、氧化钴(10％到25％)、钡(2.5％以下)以及锂(2.5％以下)。
烃气体吸附材料A的高锰酸钾吸附乙烯，乙烯是烃气体。此外，烃气体吸附材料B的氧化钴吸附烃气体。另一方面，氧化钙不吸附烃气体而吸附水。
如下面(1)到(10)所述那样组合上述外包材料、芯部材料和吸附材料，从而制备10种真空隔热材料。
(1)使用最内层由LLDPE构成的外包材料。使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)作为吸附材料。
(2)使用最内层由LLDPE构成的外包材料。使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)作为吸附材料。
(3)使用最内层由HDPE构成的外包材料。使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)作为吸附材料。
(4)使用最内层由HDPE构成的外包材料。使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)作为吸附材料。
(5)使用最内层由LLDPE构成的外包材料。使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)和烃气体吸附材料A作为吸附材料。
(6)使用最内层由LLDPE构成的外包材料。使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)和烃气体吸附材料A作为吸附材料。
(7)使用最内层由HDPE构成的外包材料。使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)和烃气体吸附材料A作为吸附材料。
(8)使用最内层由HDPE构成的外包材料。使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料。使用氧化钙(CaO)和烃气体吸附材料A作为吸附材料。
(9)使用最内层由LLDPE构成的外包材料。使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料。使用烃气体吸附材料B作为吸附材料。
(10)使用最内层由HDPE构成的外包材料。使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料。使用烃气体吸附材料B作为吸附材料。
测量从(1)到(10)的10种真空隔热材料的热传导率。通过使用热传导率测量装置(由英弘精机株式会社生产的HC-074/600)测量热传导率。真空隔热材料在测量时的平均温度是24℃。
所得到的热传导率在表1中示出。
【表1】
Figure BDA0000096476650000311
如表1所示，当真空隔热材料(1)与真空隔热材料(2)、真空隔热材料(3)和真空隔热材料(4)相比时，真空隔热材料(1)的热传导率低，其中，在真空隔热材料(1)中，使用最内层由LLDPE构成的外包材料并且使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料；在真空隔热材料(2)中，使用最内层由LLDPE构成的外包材料并且使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料；在真空隔热材料(3)中，使用最内层由HDPE构成的外包材料并且使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料；在真空隔热材料(4)中，使用最内层由HDPE构成的外包材料并且使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料。在真空隔热材料(1)到(4)的每一个中，使用CaO作为吸附材料。
此外，当真空隔热材料(5)与真空隔热材料(6)、真空隔热材料(7)和真空隔热材料(8)相比时，真空隔热材料(5)的热传导率低，其中，在真空隔热材料(5)中，使用最内层由LLDPE构成的外包材料并且使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料；在真空隔热材料(6)中，使用最内层由LLDPE构成的外包材料并且使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料；在真空隔热材料(7)中，使用最内层由HDPE构成的外包材料并且使用湿式抄纸芯部材料作为芯部材料；在真空隔热材料(8)中，使用最内层由HDPE构成的外包材料并且使用玻璃棉芯部材料作为芯部材料。在真空隔热材料(5)到(8)的每一个中，使用CaO和烃气体吸附材料A作为吸附材料。
如上所述，可以看出，包括最内层由LLDPE构成的外包材料和湿式抄纸芯部材料作为芯部材料的真空隔热材料(1)和(5)与其他真空隔热材料相比，表现为较低的热传导率，并且具有突破传统隔热性能的改进局限的卓越隔热性能。
因此，通过使用根据本发明的真空隔热材料，能够提供在隔热性能和能量节省方面表现卓越的装置，如冰箱。
上述实施例和示例在所有方面被认为仅是说明性而非限制性的。因此本发明的范围由权利要求而不是前面对非实施例和示例的描述所确定，并且包括在权利要求的含义和等同意思及范围内做出的所有修改和变化。
工业适用性
根据本发明的真空隔热材料适用于：以对多种食物进行加热、冷却或保温为目的的冰箱、冷却箱、保温箱等；以通过将暖风吹到目标对象上来使待烘干的目标对象变干为目的的干燥器；以提高建筑等的隔热性能为目的的建筑外墙的内部。
附图标记列表
1-真空隔热材料；100-芯部材料；110-无纺布；200-外包材料；230-最内层；300-热熔焊部；3-冰箱；301-外壳；302-内壳；320-真空隔热材料；4-热水器；411-上表面；412-下表面；421-外容器；422-热水存储容器；430-真空隔热材料；5-电饭煲；501-外壳；503-外胆；510-真空隔热材料；6-洗衣干衣机；601-外体；603-洗衣干衣桶箱；610-真空隔热材料。

Claims (4)

1.一种真空隔热材料(1)，其包括：
外包材料(200)；和
芯部材料(100)，其置于所述外包材料(200)内，
所述外包材料(200)具有热熔焊部(300)，所述热熔焊部(300)使所述外包材料(200)和所述外包材料(200)彼此互相接触并热熔焊在一起，
所述热熔焊部(300)由在对所述热熔焊部(300)进行热熔焊时几乎不产生烃气体的材料形成，
所述芯部材料(100)是所述真空隔热材料(1、320、430、510、610)的芯部材料(100)，所述芯部材料(100)是通过对多块无纺布(110)进行层压形成的，
每块所述无纺布(110)至少包括通过采用连续纤维生产法生产的多根无机纤维，
在每块所述无纺布(110)内，所述多根无机纤维中的大多数无机纤维大体在与每块所述无纺布(110)的表面平行的方向上延伸。
2.如权利要求1所述的真空隔热材料(1)，其中：
所述无机纤维的平均纤维直径大于或等于3μm并小于或等于15μm，所述无机纤维的平均纤维长度大于或等于3mm并小于或等于15mm。
3.如权利要求1所述的真空隔热材料(1)，其中：
所述无机纤维是玻璃纤维。
4.一种装置(3、4、5、6)，其包括：
外壳(301、411、421、501、601)；
内壳(302、412、422、503、603)，其位于所述外壳(301、411、421、501、601)内部；以及
真空隔热材料(1、320、430、510、610)，其位于所述外壳(301、411、421、501、601)和所述内壳(302、412、422、503、603)之间；
所述真空隔热材料(1、320、430、510、610)包括如权利要求1所述的真空隔热材料(1、320、430、510、610)。
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