CN104455935B - 真空隔热材料、隔热箱以及真空隔热材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供能够低价地获得的真空隔热材料、隔热箱以及真空隔热材料的制造方法。用外包材料(20、21)覆盖由纤维集合体构成的芯材(10)，在对外包材料(20、21)的内部进行减压之前，用外力将芯材(10)以及外包材料(20、21)压缩为一体并成为芯材(10)的厚度为压缩前的1/10以下的压缩状态，在压缩状态下，外包材料(20、21)的周缘部中至少在相对的两条边处形成熔敷密封部(40)，在形成熔敷密封部(40)之后，对外包材料(20、21)的内部进行减压并进行密封。
Description
技术领域
本发明涉及真空隔热材料、隔热箱以及真空隔热材料的制造方法。
背景技术
作为用作冰箱等的隔热材料的现有的真空隔热材料，存在用具有阻气性的外包材料来覆盖由玻璃纤维的集合体构成的芯材，且外包材料的内部减压而密封的材料(例如，参照专利文献1)。该真空隔热材料通过如下方式制造，即：将由加热冲压而预先成型为板状的芯材插入到成型为袋状的外包材料，对外包材料的内部进行减压，并通过热熔敷对开口部进行密封封闭。
另外，作为现有的真空隔热材料，存在如下材料，即：具备使用有机系粘合剂将纤维质材料固定成型的隔热材料和将金属箔的层层叠而成的层压膜，并密封层压膜的边缘部且内部被减压的材料(例如，参照专利文献2)。
另外，作为现有的真空隔热材料，存在如下材料，即：具备在具有柔软性的内袋中收纳有无机纤维聚合体的芯材和由层压膜构成的外包材料，该层压膜收纳芯材并对内部减压且通过熔敷周缘部来进行封闭(例如，参照专利文献3)。
专利文献1：专利第3580315号公报
专利文献2：日本特开平9-138058号公报
专利文献3：日本特开2007-9928号公报
真空隔热材料具备：由纤维集合体构成的芯材、和覆盖芯材的外包材料，并具有外包材料的内部被减压密封的结构。芯材所使用的纤维集合体，在外包材料的内部被减压密封的前后，体积会大幅度变化。因此在将芯材插入于外包材料时，需要预先使外包材料比芯材大幅度增大。因此在对外包材料的内部减压并将其密封之后，在真空隔热材料的周缘部会残留有大量不存在芯材的多余的耳部。由于残留有该多余的耳部，由此导致外包材料的材料费增加，并且在将真空隔热材料配设于隔热箱时，需要折弯多余的耳部的折耳工序。因此存在无法低价获得真空隔热材料的问题。
为了减小芯材在外包材料的内部被减压密封的前后的体积变化，存在如下方法：如专利文献1记载的那样，对芯材加热冲压而预先成型为板状的方法；如专利文献2记载的那样，使用有机系粘合剂等结合剂对纤维集合体进行粘结的方法；以及如专利文献3记载的那样，使用内包材料(内袋)等预先对芯材减压密封的方法。然而，在使用上述方法的情况下，导致用于加热芯材的动力费、结合剂和内包材料的材料费增加。因此存在无法低价地获得真空隔热材料的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题所做出的，目的在于提供一种能够低价地获得的真空隔热材料、隔热箱以及真空隔热材料的制造方法。
本发明所涉及的真空隔热材料的制造方法的特征在于，用外包材料覆盖由纤维集合体构成的芯材，在对所述外包材料的内部进行减压之前，用外力将所述芯材和所述外包材料压缩为一体，在压缩状态下，在所述外包材料的周缘部中至少在相对的两条边处形成熔敷密封部，在形成所述熔敷密封部之后，对所述外包材料的内部进行减压并进行密封。
本发明所涉及的隔热箱，其特征在于，具备利用上述真空隔热材料的制造方法制造出的真空隔热材料。
另外，本发明所涉及的真空隔热材料，具备：由纤维集合体构成的芯材、和覆盖所述芯材的外包材料，所述外包材料的内部被减压密封，所述真空隔热材料的特征在于，所述外包材料在周缘部具有熔敷密封部，所述熔敷密封部沿着所述芯材形状被固定，在从所述外包材料的内部取出所述芯材的情况下在大气压下所述芯材的厚度为取出所述芯材前的真空隔热材料的厚度的10倍以上。
本发明的隔热箱，其特征在于，具备上述真空隔热材料。
根据本发明，能够抑制动力费、材料费的增加，并且能够减小真空隔热材料的周缘部的耳部的宽度。因此能够降低外包材料的材料费，所以能够低价地获得真空隔热材料。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的真空隔热材料1的简要结构的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式1的真空隔热材料1的制造工序的图。
图3是表示本发明的实施方式1的真空隔热材料1的制造工序的图。
图4是表示本发明的实施方式1的真空隔热材料1的制造工序的图。
图5是表示本发明的实施方式2的真空隔热材料2的简要结构的剖视图。
图6是表示本发明的实施方式3的隔热箱3的简要结构的剖视图。
附图标记说明：1、2…真空隔热材料；3…隔热箱；10…芯材；20、21…外包材料；30…水分吸附剂；40…熔敷密封部；50…加工装置；51…压缩机构；52a、52b…熔敷机构；60…内箱；61…外箱；62…发泡聚氨酯隔热材料。
具体实施方式
实施方式1.
对本发明的实施方式1的真空隔热材料及其制造方法进行说明。图1是表示本实施方式的真空隔热材料1的简要结构的剖视图。另外，在包括图1在内的以下的附图中，存在各结构部件的尺寸的关系、形状等与实物不同的情况。各结构部件的具体尺寸等应该在参照以下说明的基础上进行判断。
如图1所示，真空隔热材料1具备:芯材10，其由纤维集合体构成；两张外包材料20、21，它们具有阻气性，对芯材10的两面进行覆盖；水分吸附剂30，其被插入到外包材料20、21的内部空间，能够吸附水分来抑制芯材10等老化。外包材料20、21的内部空间在被减压至1～3Pa左右的真空度的状态下将开口部密封，由此被减压密封。开口部的密封通过以下方式进行：利用热封等使外包材料20、21的周缘部熔敷而形成熔敷密封部40。真空隔热材料1作为整体具有大致长方形平板状的形状。
外包材料20、21是现有的真空隔热材料所使用的外包材料，是形成多层构造的层压膜。该多层构造例如具有从内侧(芯材10侧)按顺序层叠有聚乙烯层、铝蒸镀层、聚对苯二甲酸乙二醇酯层以及最外层的延伸尼龙层的结构。外包材料20、21的结构不局限于上述结构，也可以含有氧化铝蒸镀层、乙烯-聚乙烯基醇层、聚丙烯层。另外，外包材料20、21只要是具有阻气性的材料即可，不特别对结构进行限定。
水分吸附剂30例如由插入通气性好的袋的氧化钙(CaO)等构成。水分吸附剂30不只是局限于CaO，也可以使用沸石等具有水分吸附性的材料。
芯材10具有层叠有玻璃棉等纤维集合体的结构。芯材10在完成后的真空隔热材料1中，在大气压下具有10mm以上(例如，50mm以下)的厚度。即，真空隔热材料1在大气压下作为整体具有10mm以上的厚度。假设从外包材料20、21的内部取出芯材10的情况下，在大气压下芯材10的厚度成为真空隔热材料1的厚度的10倍以上(例如，20倍以下)。一般地，对纤维集合体而言，若为玻璃棉则通过离心法来制造，若为树脂纤维则通过纺粘法来制造，但纤维集合体的制造方法不做特别限定。在本实施方式中，构成芯材10的纤维集合体不经由内袋等内包材料而直接被外包材料20覆盖。即，在真空隔热材料1中，构成芯材10的纤维集合体直接与外包材料20的内侧表面接触。另外，芯材10不包含对粘结纤维集合体进行粘结的结合剂。
熔敷密封部40形成在外包材料20、21的周缘部(耳部)中的至少三边(例如，四边)。熔敷密封部40遍布外包材料20、21的周缘部的整周无缝隙地形成。在外包材料20、21的周缘部中至少在相对的两条边处，熔敷密封部40与芯材10的距离A为5mm以下(例如，1mm以上)。熔敷密封部40沿着芯材10的形状被固定。
接下来，对本实施方式的真空隔热材料的制造方法进行说明。图2～图4是表示真空隔热材料1的制造工序的图。另外，图2～图4还一并示出在制造工序中使用的加工装置50的结构。如图2～图4所示，加工装置50具有压缩机构51和熔敷机构52a、52b。压缩机构51是对芯材10和覆盖芯材10的外包材料20、21一体地加压压缩的机构。熔敷机构52a、52b是在芯材10和外包材料20、21被压缩机构51加压压缩的状态下，在外包材料20、21的周缘部中相对的两条边处形成熔敷密封部40的机构。熔敷机构52a、52b隔着压缩机构51而配置在两侧。另外，熔敷机构52a、52b在芯材10和外包材料20、21被压缩机构51压缩的状态下，为了能够接近芯材10来形成熔敷密封部40，而接近压缩机构51设置。例如，熔敷机构52a、52b能够形成熔敷密封部40与芯材10之间的距离A为5mm以下的熔敷密封部40。
在真空隔热材料1的制造工序中，首先，如图2所示，将芯材10加工为作为真空隔热材料1所需的宽度和长度，并在由两张外包材料20、21来覆盖芯材10的两面(上表面以及下表面)的状态下配置于加工装置50(压缩机构51)。该工序在大气压环境下进行。此时的芯材10的厚度T1与完成后的真空隔热材料1的厚度(或芯材10的厚度)相比为10倍以上。
接下来，如图3所示，利用压缩机构51从外包材料20、21的两外侧表面对芯材10和外包材料20、21一体地机械式加压压缩(加压压缩工序)。加压压缩工序在大气压环境下进行。压缩时的压力优选为相当于大气压的0.10MPa以上，更优选为0.17MPa以上。压缩状态的芯材10的厚度T2为处于大气压下的压缩前的芯材10的厚度T1的1/10以下(例如，1/20以上)。另外，压缩状态下的芯材10以及外包材料20、21的整体厚度与完成后的真空隔热材料1的厚度大致相同。
接下来，如图4所示，在芯材10以及外包材料20、21被压缩机构51一体地加压压缩的压缩状态下，利用熔敷机构52a在外包材料20、21的周缘部中的一条边形成熔敷密封部40(熔敷密封部形成工序)。另外，在该压缩状态下，利用熔敷机构52b在外包材料20、21的周缘部中与上述一条边相对的另一侧的一条边形成熔敷密封部40。上述熔敷密封部40也可以同时形成。另外，上述熔敷密封部40例如均形成为其与芯材10的距离A为5mm以下(例如，1mm以上)。熔敷密封部形成工序在大气压环境下进行。通过在相对的两条边形成熔敷密封部40由此将芯材10以及外包材料20、21一体化，从而即便解除压缩机构51的加压也能够维持芯材10的压缩状态。在熔敷密封部形成工序中，只要对外包材料20、21的周缘部的一部分确保有开口部即可，可以在外包材料20、21的三条边以上形成熔敷密封部40。
接下来，解除压缩机构51进行的加压，将一体化后的芯材10和外包材料20、21从加工装置50取出。然后，进行用于从芯材10和外包材料20、21除去水分的干燥工序。干燥工序在能够除去芯材10和外包材料20、21的水分的条件(例如，以100℃加热2小时)下进行。另外，干燥工序的条件不限定于此，只要是能够除去芯材10以及外包材料20、21的水分的条件即可。
接下来，将水分吸附剂30插入外包材料20、21的内部空间(水分吸附剂插入工序)。另外，水分吸附剂插入工序不限定于在干燥工序之后进行，也可以在干燥工序之前、或加压压缩工序之前进行。
接下来，将外包材料20、21的内部减压至1～3Pa左右的真空度，在该减压状态下通过热封等在开口部(例如，已经形成有熔敷密封部40的两条边以外的边)形成熔敷密封部40，并对外包材料20、21的内部进行减压密封(减压密封工序)。在减压密封工序中形成的熔敷密封部40也形成为其与芯材10的距离为5mm以下。经过以上工序而获得隔热材料1。
接下来，对本实施方式的效果进行说明。在本实施方式的制造方法中，在对外包材料20、21的内部减压之前，利用外力将芯材10和外包材料20、21压缩为一体，并成为芯材10的厚度为压缩前的1/10以下的压缩状态，在该压缩状态下，在外包材料20、21的周缘部中至少在相对的两条边处形成有熔敷密封部40。由此，外包材料20、21的周缘部中至少在相对的两条边能够缩短熔敷密封部40与芯材10的距离A。例如，距离A可以为5mm以下。由此在真空隔热材料1的周缘部中，能够减小不存在芯材10的耳部的宽度，所以能够降低外包材料20、21的材料费。另外，由于能够减小耳部的宽度，所以存在能够省略折耳工序的情况。因此根据本实施方式，能够低价地获得真空隔热材料1。
考虑本实施方式的真空隔热材料1同熔敷密封部40与芯材10的距离为20mm左右的一般的真空隔热材料的比较。根据本实施方式的真空隔热材料1，在外包材料20、21的周缘部中至少在相对的两条边处，能够使熔敷密封部40与芯材10的距离A为例如5mm以下。由此，与一般的真空隔热材料相比能够减小不存在芯材10的耳部的宽度，所以能够减少外包材料20、21的使用量，从而能够降低外包材料20、21的材料费。因此根据本实施方式，能够低价地获得真空隔热材料1。
此外，根据本实施方式，至少在相对的两条边处能够缩短熔敷密封部40与芯材10的距离A(例如，能够使距离A为5mm以下)，所以利用外包材料20、21以及熔敷密封部40，能够抑制芯材10因恢复力而欲膨胀的作用。因此在制造阶段，能够使从加工装置50取出后(减压并密封前)的芯材10以及外包材料20、21的整体厚度、与完成后(减压密封后)的真空隔热材料1的厚度大致一致。由此，即便不采用如下方法，即对芯材进行加热冲压而预先成型为板状的方法、用结合剂来粘结纤维集合体的方法、使用内包材料等预先对芯材进行减压密封的方法等，也能够减小在对外包材料20、21的内部进行减压密封前后的芯材10的体积变化。因此能够抑制用于加热芯材的动力费、结合剂、内包材料的材料费的增加。由此根据本实施方式，能够低价地获得真空隔热材料1。
实施方式2.
对本发明的实施方式2的真空隔热材料及其制造方法进行说明。图5是表示本实施方式的真空隔热材料2的简要结构的剖视图。另外，对具有与实施方式1相同的功能以及作用的构成要素标注相同的附图标记，并省略其说明。
本实施方式的真空隔热材料2在如下方面具有特征，即：熔敷密封部40(例如，形成于外包材料20、21的周缘部的四边的全部的熔敷密封部40)的一条边的宽度B为50mm以上(例如，100mm以下)。即，在本实施方式中，真空隔热材料2的制造工序的熔敷密封部形成工序或减压密封工序中，使熔敷密封部40的宽度B为50mm以上。真空隔热材料2的其他部分的结构与上述实施方式1的真空隔热材料1相同。
作为芯材10使用的一般的纤维集合体的纤维长为20mm左右。在本实施方式的真空隔热材料2中，熔敷密封部40的宽度B为50mm以上，由此能够使熔敷密封部40的宽度B充分大于芯材10的纤维长。因此在使用熔敷机构52b等形成熔敷密封部40时，假设即使将芯材10的纤维嵌入熔敷密封部40，也能够防止从纤维的嵌入位置产生真空泄漏的情况。因此根据本实施方式，除了能够获得与实施方式1相同的效果之外，还能够获得可靠性较高的真空隔热材料2。
实施方式3.
对本发明的实施方式3的隔热箱进行说明。在上述实施方式1和2中，对真空隔热材料及其制造方法进行了说明，但通过将上述实施方式1或2的真空隔热材料1或2用于隔热箱，从而能够获得低价且隔热性能高的隔热箱。图6是表示本实施方式的隔热箱3的简要结构的剖视图。在本实施方式中，以冰箱的隔热箱为例进行说明。
如图6所示，隔热箱3具有内箱60和外箱61。在内箱60与外箱61之间的空间内配置有真空隔热材料1(或真空隔热材料2)。真空隔热材料1例如紧贴配置于内箱60的外壁面。在内箱60与外箱61之间的空间内，在真空隔热材料1以外的部分填充有发泡聚氨酯隔热材料62。隔热箱3的其他部分与一般的冰箱的隔热箱相同，所以省略图示以及说明。
在本实施方式中，使用能够低价地获得的真空隔热材料1，因此能够低价地获得隔热箱3。另外，在本实施方式中，使用与发泡聚氨酯隔热材料62等相比具有较高的隔热性能的真空隔热材料1，所以与作为隔热材料而仅使用发泡聚氨酯隔热材料的隔热箱相比，能够获得隔热性能高的隔热箱3。因此在具备隔热箱3的冰箱中，能够降低耗电量。
另外，在本实施方式的隔热箱3中，真空隔热材料1紧贴于内箱60的外壁面，但真空隔热材料1也可以紧贴于外箱61的内壁面。另外，真空隔热材料1也可以通过使用隔离物等而以与内箱60以及外箱61均不紧贴的方式配置在内箱60与外箱61之间的空间。
其他实施方式.
本发明不限定于上述实施方式，业可以进行各种变形。
例如，在上述实施方式3中，以在具备冷热源的冰箱的隔热箱3中使用真空隔热材料1、2的结构为例，但本发明不限定于此。真空隔热材料1、2也可以用于具备温热源的保温库的隔热箱、不具备冷热源以及温热源的隔热箱(例如，冷却箱等)。
另外，真空隔热材料1、2不仅可以作为隔热箱使用，还可以作为空调机、车辆用空调机、热水器等冷热设备或温热设备的隔热部件使用。另外，真空隔热材料1、2不仅可以用于如隔热箱那样具备规定的形状的箱体，也可以用于具有可自由变形的外袋和内袋的隔热袋、或其他隔热容器。
另外，上述各实施方式、变形例可以彼此组合来实施。
Claims (10)
1.一种真空隔热材料的制造方法，其特征在于，
用外包材料覆盖由纤维集合体构成的芯材，
在对所述外包材料的内部进行减压之前，用外力将所述芯材和所述外包材料压缩为一体，
在压缩状态下，在所述外包材料的周缘部中至少在相对的两条边处形成熔敷密封部，
在形成所述熔敷密封部之后，对所述外包材料的内部进行减压并进行密封。
2.根据权利要求1所述的真空隔热材料的制造方法，其特征在于，
在所述压缩状态下，所述芯材的厚度为压缩前的1/10以下。
3.根据权利要求1或2所述的真空隔热材料的制造方法，其特征在于，
所述熔敷密封部形成为其与所述芯材的距离为5mm以下。
4.一种隔热箱，其特征在于，
具备利用权利要求1～3中任一项所述的真空隔热材料的制造方法制造出的真空隔热材料。
5.一种真空隔热材料，是利用权利要求1～3中任一项所述的真空隔热材料的制造方法制造出的真空隔热材料，具备：由纤维集合体构成的芯材、和覆盖所述芯材的外包材料，所述外包材料的内部被减压密封，所述真空隔热材料的特征在于，
所述外包材料在周缘部具有熔敷密封部，
所述熔敷密封部沿着所述芯材形状被固定，
在从所述外包材料的内部取出所述芯材的情况下在大气压下所述芯材的厚度为取出所述芯材前的真空隔热材料的厚度的10倍以上。
6.根据权利要求5所述的真空隔热材料，其特征在于，
在所述外包材料的周缘部中至少在相对的两条边处，所述熔敷密封部与所述芯材的距离为5mm以下。
7.根据权利要求5或6所述的真空隔热材料，其特征在于，
所述纤维集合体是玻璃棉。
8.根据权利要求5或6所述的真空隔热材料，其特征在于，
所述芯材不包含对所述纤维集合体进行粘结的结合剂。
9.根据权利要求5或6所述的真空隔热材料，其特征在于，
所述熔敷密封部的宽度为50mm以上。
10.一种隔热箱，其特征在于，
具备权利要求5～9中任一项所述的真空隔热材料。
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