CN1576678A - 真空绝热材料及使用该真空绝热材料的机器 - Google Patents

真空绝热材料及使用该真空绝热材料的机器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种真空绝热材料及使用该真空绝热材料的机器。在真空绝热材料的外被覆材料的外侧表面具有抑制红外线产生的传热的辐射热传导抑制部，作为应用真空绝热材料进行绝热、保温时，向高温侧设置具有辐射热传导抑制部的面，由此，真空绝热材料在高于或等于150℃的温度区域挥表现优良的绝热性能。

Description

真空绝热材料及使用该真空绝热材料的机器
技术领域
本发明是涉及真空绝热材料及使用该真空绝热材料的机器。特别是与复印机和激光打印机等印刷装置、计算机等电子设备、还有热水供给机等、尤其与具有高温部分的机器的绝热、保温有关。
背景技术
近年来，从防止地球环境问题的温暖化的重要性出发，希望节能化，正在各个领域推进节能化。关于利用温冷热的一般的机器或住宅相关构件等，从有效地利用热这一观点出发，要求使用在-30℃至不到150℃的低中温范围具有优良的绝热性能的绝热构件。另一方面，计算机或印字印刷装置、复印机等办公用机器等在主机内部有发热体。为了使从该发热体产生的热不传递至耐热差的增色剂或内部精密部件，强烈要求能够在150℃附近使用的高性能绝热部件。
在150℃附近的温度范围之中使用一般绝热部件，在要求更高性能的绝热构件的用途中，应用真空绝热材料。用阻断外部空气侵入的外被覆材料覆盖保持由微细空隙形成的空间的芯材，使该空间减压而构成真空绝热材料。
作为真空绝热材料的外被覆材料，可以使用热熔敷金属的容器等。在不以耐热为必要的低温领域，作为外被覆材料往往使用比较能折弯或弯曲的、具有热熔敷层、气体阻挡层和保护层的塑料-金属的层压薄膜。作为芯材有粉体材料、纤维材料、连通化的发泡体等。
近年来，由于对真空绝热材料的要求涉及多方面，要求使用更高性能的真空绝热材料。因此，在特开平10-160091号公报中公开了，以隔断辐射的影响达到高绝热化为目的技术，作为芯材使用含有辐射热遮蔽材料的硅酸钙成形体的真空绝热材料。另外，在特表2001-502367号公报中公开了，以相同的高绝热化为目的技术，作为芯材使用加入无机凝胶成分和红外线不透明化剂的粒状组合物的真空绝热材料。另外，在特开昭62-258293号公报中公开了，在粉末绝热材料中适量混入形成金属蒸镀面的合成树脂薄膜，合成树脂薄膜尽可能和热的透过方向交叉、而且面对该方向地配置的技术。
但是，是热辐射的主要原因的红外线，首先在到达真空绝热材料表面的外被覆材料的阶段被吸收，而转变成热能，之后成为固体热传导的状态。因而，到达芯材的红外线非常少。因此，为了在150℃附近的高绝热化，就需要抑制辐射热的传导，对此，这些现有技术的构成是不够的。
发明内容
本发明的真空绝热材料具有：芯材、覆盖该芯材的外被覆材料、在配设时成为高温侧的外被覆材料表面上有辐射热传导抑制部，外被覆材料内部被减压。利用该构成防止真空绝热材料主体的红外线吸收，抑制辐射热向外被覆材料表面传递，由此提高绝热性能。另外，辐射热传导抑制部可以从外被覆材料表面分离。
附图说明
图1是本发明实施方式的真空绝热材料的剖面图。
图2是图1所示真空绝热材料中的鳍部的主要部分剖面图。
图3是图1所示真空绝热材料中的辐射热传导抑制部的放大剖面图。
图4是图1所示真空绝热材料中的其他的辐射热传导抑制部的放大剖面图。
图5是表示150℃时的波长和黑体辐射能的关系的特性图。
图6是表示对银蒸镀面垂直投射光时的反射率的特性图。
图7～图9是表示图1所示真空绝热材料和发热源的位置关系的断面图。
图10是本发明实施方式的电热水器的剖面模拟图。
图11是本发明实施方式的笔记本电脑的断面模拟图。
图12是本发明实施方式的投影机的断面模拟图。
图13是本发明实施方式的印刷装置的断面模拟图。
具体实施方式
图1是本发明实施方式的真空绝热材料的剖面图，图2是鳍部的主要部分剖面图。
在真空绝热材料1中，2片外被覆材料3相对而覆盖芯材2，内部减压至真空，外被覆材料3的周围通过热熔敷进行密封。芯材2使用玻璃棉的形成体。
外被覆材料3由从内侧具有热熔敷层5、气体阻挡层6、第1保护层7、第2保护层8的叠层结构构成。例如，热熔敷层5使用熔点210℃的聚三氟氯乙烯(厚50μm)，气体阻挡层6使用厚6μm的铝箔。第1保护层7使用熔点270℃的聚萘二甲酸亚乙基酯(厚12μm)，第2保护层8使用熔点260℃的四氟乙烯-乙烯共聚物(厚25μm)。像这样，热熔敷层5由熔点高于或等于200℃的树脂薄膜构成，气体阻挡层6、保护层7和8的熔点高于热熔敷层5的熔点。另外，热熔敷层5、气体阻挡层6、保护层7和8的任一个，按照UL94标准是大于或等于VTM-2的阻燃性薄膜。
由这样的芯材2和外被覆材料3构成真空绝热材料主体1A。在真空绝热材料主体1A的制作中，为了使热熔敷层5相互接合，使2片外被覆材料3相对，例如将三边热熔敷，预先制作用于插入芯材2的袋。袋形状是四方密封袋、V形袋、三角密封袋、枕头袋、中心带密封袋等，不特别指定。在外被覆材料3的袋内插入芯材2，使内部减压至10Pa，通过热熔敷密封剩下的一边，制成真空绝热材料主体1A。
再者，在设置真空绝热材料1时成为高温侧的外被覆材料3的表面形成辐射热传导抑制部4。辐射热传导抑制部4可以由各种构成形成。即辐射热传导抑制部4由含有红外线反射成分的涂膜或抑制辐射热传导的薄膜构成。而且该薄膜利用将折射率不同的无机薄膜交互叠层的叠层体，或形成金属箔或金属蒸镀膜的树脂底材的任一种来构成。以下，边参照附图边说明辐射热传导抑制部4的例子。
实施方式1
首先，说明用含有红外线反射成分的涂膜形成辐射热传导抑制部4。以下，关于试样1～4，在真空绝热材料主体1A的外被覆材料3的表面，作为辐射热传导抑制部4形成各种涂膜。另外，使用卤素加热器，测定在高温侧表面施加150℃的热时的低温侧表面的温度，进行评价真空绝热材料1的绝热性能。
试样1，作为红外线反射成分含有是金属粉体的飘浮型铝鳞片颜料，作为树脂成分，形成含环氧系树脂的涂膜。试样2和试样1同样地含有飘浮型铝鳞片颜料，作为树脂成分，形成含氟系树脂的聚三氟氯乙烯的涂膜。试样3，作为红外线反射成分含有是无机粉体的氮化硅，作为树脂成分，形成含氟系树脂的聚三氟氯乙烯的涂膜。试样4，形成作为红外线反射成分是金属氧化物粉体的钛粉体，作为树脂成分，形成含氟系树脂的聚三氟氯乙烯的涂膜。另外，为了比较，准备不形成涂膜的真空绝热材料主体1A。它们的绝热性能的测定结果示于表1。
                           表1
  试样No. 红外线反射成分    树脂成分 低温侧表面温度
    1 飘浮型铝鳞片    环氧系树脂     60℃
    2 飘浮型铝鳞片 聚三氟氯乙烯     58℃
    3     氮化硅 聚三氟氯乙烯     56℃
    4     氧化钛 聚三氟氯乙烯     54℃
    主体1A     无    无     80℃
从表1可知，试样1～4与在真空绝热材料主体1A上不形成涂膜相比，绝热性能提高。即，利用在高温侧的外被覆材料3表面构成的涂膜中的红外线反射成分反射红外线的作用，防止真空绝热材料1的红外线吸收。而且由于向真空绝热材料1表面传递的辐射热被抑制，提高了绝热性能。另外，无论主体1A的表面是异形，或者是凹凸时，涂膜都容易形成均匀的辐射热传导抑制部。因此生产率良好，而且发挥优良的辐射热传导抑制效果。
在作为辐射热传导抑制部4的涂膜中使用的金属粉体，辐射率低，在反射红外线的能力上具有良好的作用。因此，能有效地抑制向真空绝热材料1的表面传递的辐射热，绝热性能提高。作为金属粉体，如果是具有红外线正反射和扩散机能的材料，就没有问题。尤其在提高绝热效果这点上，特别希望在2μm～25μm的波长区域的光线反射率是大于或等于2％，最好是大于或等于50％。另外，像鳞片状的铝粉末或同样的银粉末、铜粉末等辐射率小的材料，期望红外线反射效果大。
另外，涂膜的厚度较好是1μm～100μm的范围。最好是10μm～50μm。在涂膜厚度不到1μm时，效果是不充分的，如果超过100μm，涂膜往往发生剥离。另外，在涂膜的形成时，根据真空绝热材料1的使用用途，也可以形成底漆层、面漆层。
试样2和试样1相比，低温侧表面温度低2℃。认为这是因为，作为树脂成分使用是红外线区域的2μm～25μm中的吸收波长较少的氟系树脂，因而由涂膜中包含的树脂成分的热射线吸收产生的固体传导热的增加被抑制。另外因为氟系树脂的熔点是高于或等于200℃，所以即使在150℃程度的高温，树脂成分也不熔化，能连续长时间发挥高的辐射热传导抑制效果。即，要优先选择在涂膜中含有熔点高于或等于200℃的树脂成分。若将使用真空绝热材料1的环境温度规定为相对树脂成分的熔点低50K，如果是熔点高于或等于200℃的树脂成分，即使在150℃程度的高温范围中，树脂成分也不溶出。因此能连续长时间发挥高的辐射热抑制效果，得到优良的绝热性能。
作为氟系树脂，可以利用红外吸收波长比较少的氟系树脂。例如是聚三氟氯乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。这些熔点都是高于或等于200℃。
试样3，低温侧表面温度比试样2更降低2℃。无机粉体也具有反射红外线的作用，因此向真空绝热材料1的表面传递的辐射热有效地被抑制，绝热性能提高。另外，由于是无机粉体的氮化硅的固体导热率比金属低，因此能抑制固体热传导的增大。
作为在涂膜中使用的无机粉体，如果是具有红外线反射机能的无机粉体，使用公知的无机粉体是可能的。可以使用玻璃珠或氮化硼、氮化钛等氮化物，氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化镁等氢氧化物，硫酸铜、硫酸锌等硫化物等各种无机粉体。尤其这些之中，也要优先选择固体导热率低的。
试样4，低温侧表面温度比试样3更降低2℃。认为这是因为，除了是红外线反射成分的金属氧化物粉体的氧化钛粉体的固体导热率比较小以外，还加入散射的效果。即，向真空绝热材料1的表面传递的辐射热被有效地抑制，绝热性能提高。
作为在涂膜上使用的金属氧化物粉体，如果是具有能反射、散射红外线机能的物质，就能够利用。可以使用氧化铁、氧化锡、氧化锆、氧化钛、氧化锰、钛酸钡、铬酸铁、掺杂锑锡氧化物、掺杂锡铟氧化物等。尤其这些之中，要优先选择固体导热率低的。
再者，如果是含有红外线反射成分的，同时含有以往公知的涂料组合物也没有任何问题。另外根据用途，也可以将大于或等于2种金属粉体、无机粉体、金属氧化物粉体等的混合物适宜地混合。
实施方式2
接着，说明用折射率不同的无机材料薄膜的叠层体形成辐射热抑制部4。真空绝热材料的基本构成和实施方式1中的图1、2相同。
图3是本实施方式中的辐射热传导抑制部4的剖面图。本实施方式中的辐射热传导抑制部4是将由氟化镁构成的第一无机薄膜11和由氟化钙构成的、折射率不同的第二无机薄膜12交互地进行4层叠层的辐射热抑制薄膜。
如果将折射率不同的无机材料薄膜以特定波长的1/4的厚度交互地叠层，来自各层的边界面的反射波面就相加地重叠，远红外线波长选择地进行反射。在此，所谓特定的波长表示成为进行绝热的温度中的最大辐射能的波长附近，由于适用温度不同也不同，但例如是150℃时，表示大于或等于4μm、小于或等于10μm。由此有效地防止真空绝热材料的红外线吸收，更有效地抑制向真空绝热材料1表面传递的辐射热，绝热性能提高。
像以上那样构成的真空绝热材料1，从热源产生的红外线的大部分，在设置在真空绝热材料1表面的辐射热传导抑制部4发生反射。因此，红外线不被外被覆材料6的保护层9吸收，不发生热泄漏。其结果，由辐射传递引起的导热率变得更小，真空绝热材料1的导热率降低。
在本实施方式中，将氟化镁和氟化钙交互地叠层而构成辐射热抑制薄膜。为了有效地利用边界面的反射，也可叠层折射率是此以外的不同的薄膜，尤其不特别指定材料时。作为材料，可以使用氟化镁、氟化钙、氟化锂、氟化钡、溴碘化陀、溴氯化陀、氯化钠、溴化钾、氯化钾、氧化硅、碘化铯、硒化锌等。
另外，薄膜的厚度不特别指定，但厚度如果小，就缺乏耐冲击性。厚度如果大，作为真空绝热材料的固体导热率则变大。因此，辐射抑制薄膜的形成方法如果是蒸镀那样的PVD法或CVD法，薄膜厚最好是5nm～10μm的范围。
此外，辐射热抑制薄膜的设置方法，可考虑向外被覆材料3的溅射或蒸镀、PVD法、CVD法、或电解析出法等、利用粘结剂粘结薄膜等，但形成薄膜的方法不特别指定。另外，由无机物或者半导体构成的薄层也可以一起叠层。
再者，除无机材料薄膜叠层体外，也可以叠层氟树脂薄膜。氟树脂是热射线的红外线波长区域(2～25μm)的吸收波长少，不吸收红外线。因此和实施方式1同样地向无机材料薄膜叠层体传递红外线。于是无机材料薄膜叠层体反射红外线。由此，在真空绝热材料主体1A表面上的红外线吸收被抑制，因此绝热性能提高。另外，由于在辐射热传导抑制部4的最外层构成氟系树脂，因此辐射热传导抑制部4的耐久性提高。这在以下叙述的实施方式3中也相同。
实施方式3
下面说明用金属薄膜形成辐射热传导抑制部4。真空绝热材料的基本构成和实施方式1中的图1、图2相同。
在本实施方式中，形成辐射热传导抑制部4的金属薄膜，是将金属拉延变薄的箔或将箔叠层加工金属薄膜。或者如图4的剖面图所示，包含在树脂底材14的表面通过蒸镀和溅射法、电解析出法等形成的薄层状的金属膜13或者其叠层体，或者和由无机物或者半导体构成的薄层一起叠层的叠层体。
图5是表示150℃时的黑体辐射能和波长的关系的特性图，图6是表示对银(Ag)蒸镀面垂直地投射光时的反射率的特性图。
如图5所示，在真空绝热材料1的高温侧表面施加150℃的热时，波长λ和辐射能Ebλ的关系遵从普琅克辐射定律，从150℃的热源产生的波长集中在远红外区域。此时，对Ag蒸镀面垂直地投射光时的反射率，如图6所示，远红外区域中的反射率是约99％，非常高。另一方面，在不形成辐射热传导抑制部4的真空绝热材料主体1A，由于保护层7、8吸收远红外线，而变成热，因此在绝热性能上出现大的差别。像这样的金属薄膜反射率高，有效地反射远红外线。由此能有效地防止真空绝热材料主体1A的红外线吸收，通过更有效地抑制向真空绝热材料主体1A表面传递的辐射热，绝热性能提高。
在以上说明中，作为金属使用银，但如果是像金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)那样具有红外线反射机能的金属，就可以不管材料的种类或厚度。另外，2～25μm的波长区域的反射率如果是大于或等于20％，就能提高绝热性能，最好是大于或等于50％，利用和真空绝热材料主体1A的相乘效果，得到更大的绝热性能。
另外，虽然薄膜的厚度没有特别指定，但厚度越小，越缺乏耐冲击性，厚度越大，作为真空绝热材料的固体导热率越变大，因此薄膜的形成方法如果是蒸镀等气相法，薄膜厚最好是5nm～10μm的范围，如果是金属箔的叠层加工等，最好是1μm～30μm的范围。另外，金属箔的厚度较好是1μm～100μm的范围，最好是10μm～50μm的范围。因为在箔厚不到1μm时，强度不够，因此加工是困难的，在大于或等于100μm时，红外线反射效果几乎达到饱和。另外，在箔厚大于或等于100μm时，在接触真空绝热材料主体1A的设置中，往往产生固体导热率的增大。
此外，金属膜13的设置方法，可以考虑向外被覆材料3的溅射或蒸镀，利用粘结剂的薄膜的粘结等，但作为形成薄膜的方法没有特别指定。
另外，在金属薄膜表面的氧化或耐候性成为问题时，在金属薄膜的表面也可以形成由氟系树脂构成的层。以下，叙述具体的例子。
首先，作为辐射热传导抑制部4，设置金属箔，在试样5至试样7上显示代替金属箔的种类所确认的结果。
这些试样，作为芯材2，使用在干式热解二氧化硅中添加5重量％碳黑均匀混合的粉体被封入通气性的无纺布袋中形成的芯材。对于外被覆材料3来说，在热熔敷层5上使用熔点210℃的聚四氟乙烯(厚50μm)，在气体阻挡层6上使用厚6μm的铝箔，在第一保护层7上使用熔点270℃的聚萘二甲酸乙烯酯(厚12μm)，在第二保护层8上使用熔点260℃的四氟乙烯-乙烯共聚物(厚25μm)。试样5，作为辐射热传导抑制部4，使用铜箔。试样6使用铝箔，试样7使用镍箔。
和实施方式1相同地评价绝热性能的结果示于表2。
                 表2
  试样No.     金属箔 低温侧表面温度
    5     铜箔     45℃
    6     铝箔     40℃
    7     镍箔     42℃
    主体1A     无     80℃
从表2可知，试样5～7与和试样5是相同的构成、在真空绝热材料主体1A上不配置金属箔(主体1A)相比，绝热性能大大提高。
试样6与试样5相比，得到5℃的改善，试样7得到3℃的改善，绝热性能提高。这是因为，铝箔的红外线反射率是0.75，镍箔的红外线反射率是0.65，比铜箔的0.55更优良。另外，镍箔的耐蚀性比铝箔或铜箔耐蚀性更优良，因此表现出能连续长时间稳定的辐射热传导抑制效果。
接着，作为辐射热传导抑制部4，设置向树脂底材实施金属蒸镀形成的膜，在试样8至试样11上显示代替树脂底材和金属蒸镀种类所确认的效果。芯材2、外被覆材料3和试样5相同。试样8，作为金属蒸镀膜，在树脂底材上使用聚萘甲酸乙二醇酯(PET)薄膜，使用实施铝蒸镀的膜。试样9，作为金属蒸镀膜，在树脂底材上使用癸二酸聚丙烯酯(PPS)薄膜，使用实施铝蒸镀的膜。试样10，作为金属蒸镀膜，在树脂底材上使用四氟乙烯-乙烯共聚物(PTFE-PE)薄膜，使用实施铝蒸镀的膜。试样11，作为金属蒸镀膜，在树脂底材上使用(PTFE-PE)薄膜，使用实施镍蒸镀的膜。
和实施方式1相同地评价绝热性能的结果示于表3。
                           表3
  试样No. 蒸镀金属      树脂底材   低温侧表面温度
    8     铝        PET     44℃
    9     铝        PPS     44℃
    10     铝      PTFE-PE     42℃
    11     镍      PTFE-PE     44℃
    主体1A     无        无     80℃
从表3可知，试样8～11与和试样8是相同的构成、在真空绝热材料主体1A上不配置金属蒸镀膜相比，绝热性能大大提高。另外，树脂底材的熔点是高于或等于200℃，因此即使在150℃程度的高温氛围中，树脂底材也不溶出，能连续长时间发挥高的辐射热抑制效果，得到优良的绝热性能。
作为蒸镀金属，铝、镍、铜、金、银等能够蒸镀的金属是能够利用的。在提高绝热效果这点上，特别希望2μm～25μm的波长区域的红外线反射率是大于或等于20％，最好是大于或等于50％。另外，作为树脂底材，如果能够使用能耐金属蒸镀过程中的温度诸条件的底材，就没有特别的限制。可以使用PET薄膜、PPS薄膜、各种氟系薄膜等。
此外，蒸镀的方法，为了使金属成为适应蒸镀的原子状态，使用加热的方法，在减压下或者在常压下进行。作为加热方法，虽然不特别指定，但可以利用高频外加法、或电子束法、激光法等。
一般说来，金属蒸镀膜，因为红外线反射率高，比金属箔柔软性优良、容易加工，所以生产率良好，而且发挥高的辐射热抑制效果，能够提供具有优良的绝热性能的真空绝热材料。
再者，试样8，在150℃照射条件中，因为超过ET薄膜的连续使用检定温度(UL 746B)的105℃，所以在照射面发生某些软化收缩。与此相反，试样9，即使在150℃的照射中，也没有看到照射面上的软化收缩，外观性得到改善。这是因为，PPS薄膜的熔点是285℃，连续使用检定温度(UL 746B)是160℃，因而具有优良的耐热作用。另外，PPS薄膜，熔点是285℃，具有非常优良的耐热作用，因而即使是150℃附近的条件，也不发生薄膜的软化或收缩。因此，能连续长时间发挥高的辐射热抑制效果，能够提供具有优良的绝热性能的真空绝热材料。另外，作为广泛使用的工程塑料树脂底材，金属蒸镀的使用为多，成本比较低廉，外观性也优良。
使用试样10时，低温侧表面温度是42℃，与试样8相比，看到2℃的改善。试样10，作为树脂成分，在红外线区域中的吸收波长较少的PTFE-PE薄膜被使用。因此认为，由底材中所含的树脂成分的热射线吸收引起的固体热传导的增大被抑制。
另外，即使在150℃照射，也没有看到照射面上的软化收缩，外观性得到改善。这是因为，PTFE-PE的熔点是260℃，连续使用检定温度(UL746B)是150℃，具有优良的耐热作用。另外，氟系树脂薄膜，耐热性和耐蚀性、耐试剂性都优良，因此使用条件即使是多湿等过于严酷时，也能连续长时间发挥高的辐射热抑制效果，得到良好的绝热性能。
在使用试样11时的低温侧表面温度是44℃，得到和试样8大致同等的性能。另外，在耐蚀性上，显示比铝蒸镀更优良的性能，表现出能连续长时间稳定的辐射热抑制效果。
实施方式4
接着，例示设置作为辐射热抑制部4的涂膜的真空绝热材料，关于芯材的效果加以说明。
首先说明设置涂膜的真空绝热材料。在此，涂膜是和实施方式1中的试样2相同的构成。芯材2、外被覆材料3也和实施方式1相同。
对于芯材2来说，可以利用玻璃棉或石棉等纤维材料，或湿式二氧化硅或干式二氧化硅、沸石等粉体材料，连通化发泡体等，作为真空绝热材料1的芯材2，可以利用能够保持真空的材料。特别考虑在高温使用，空隙更微细的粉体材料合适。
试样12，作为芯材2使用封入通气性的无纺布袋中的干式热解二氧化硅。试样13使用在干式热解二氧化硅中添加5重量％碳黑、制成均匀地混合的粉体，将其封入通气性的无纺布袋中使用。试样14使用在干式热解二氧化硅中添加5重量％碳黑、再添加10重量％玻璃棉形成的粉体与纤维材料的混合物的成形体。
和实施方式1同样地评价这些真空绝热材料1的绝热性能的结果示于表4。
                      表4
  试样No.          芯材    低温侧表面温度
    12   干式热解二氧化硅         58℃
13   干式热解二氧化硅+碳黑 48℃
14   干式热解二氧化硅+碳黑+玻璃棉 60℃
    主体1A   干式热解二氧化硅         80℃
    2        玻璃棉         58℃
表4中的主体1A意味着以干式热解二氧化硅作为芯材2，不形成涂膜的真空绝热材料。从表4可知，和主体1A相比，低温侧表面温度都降低。这是因为，飘浮式铝鳞片颜料反射红外线，能够抑制红外线的吸收。试样12是相同的构成，芯材是和玻璃棉的试样2同等的性能。
另外，试样13的低温侧表面温度比试样12降低10℃，绝热性能大大提高。是电导性粉体的碳黑被认为，破碎热解二氧化硅的凝集粒子而缩小芯材2的空隙径。其结果，由于气体导热率降低的效果及微细化的各个粒子的接触面积降低而降低固体的导热率的效果，表现更良好的绝热效果。因此，在空气分子运动大的高温条件下的使用中是特别优先选择的材料。
在此，之所以不特别指定干式二氧化硅，是因为，利用电导性粉体破碎凝集粒子的效果高，达到更微细化，表现更优良的绝热效果。另外，使用13的构成，温度越上升绝热性能越降低的程度、以及真空绝热材料的内压越上升绝热性能越降低的程度，比仅以干式二氧化硅作为芯材时，或使用玻璃棉等一般的芯材时能得到改善。已破碎的凝集粒子形成内部层中的空隙径，因此空隙仅径变得极微细。其结果认为，伴随温度上升或压力增加的气体分子运动量的增加被抑制，防止了气体导热率的劣化。因此，150℃区域中的绝热性能优良，而且使用中的可靠性也高。
作为在芯材2中使用的干式二氧化硅，可以使用具有各种粒径的氧化硅化合物，该氧化硅化合物是通过由电弧法制成的硅酸、由热解制成的硅酸等的干式制成的。这些干式二氧化硅，凝集粒子间的静电力较弱，添加电导性粉体时的凝集破碎效果高。另外，从绝热性能优良来看，一次粒径较好是小于或等于50nm，特别在以高绝热性能为必要时，希望一次粒径是小于或等于10nm。
另外，也可以使用各种粒径混合存在的干式二氧化硅。例如，即使是在代替规定粒径的批量产品A和批量产品B的生产时生成的粒径，在A至B之间不被控制的正规批量外品，也能够使用。通常这些以更低价格可以买到。
作为在芯材2中使用的电导性粉体，如果是具有电导性的粉体就没有特别的限制。作为大概的标准，是电导性的基准的粉体比电阻值可以是小于或等于1×1013Ω/cm。例如，如果是无机粉体，优先选择金属氧化物粉体、碳氧化物粉体、氯化物粉体、粉体状碳等，另外如果是有机粉体，优先选择掺杂金属粉体。粉体比电阻值更好是小于或等于1×108Ω/cm。在要求更高的绝热性能时，希望是小于或等于10Ω/cm。再有，作为电导性粉体使用粉末状碳时，粉体比电阻值小到0.1Ω/cm程度。另外，干式二氧化硅的凝集粒子破碎效果良好，绝热性能的改善效果大。另外，工业上也能够选择廉价的，因此是非常有用的。
此外，如果考虑和母材的均匀混合，优先选择粉体径细的。还希望电导性粉体的含有率是小于或等于60重量％。超过60重量％时，发现电导性粉体自身的固体热传导的影响大，有绝热构件的性能降低的危险。另外，根据添加的粉体种类，最佳添加量有某种程度的差异，但即使添加大于或等于60重量％，其效果也往往达到饱和。因此，电导性粉体的合适的含有率是小于或等于60重量％、更希望是小于或等于45重量％。
试样14中的低温侧表面温度是60℃，和试样12相比，因为芯材2是成形体，所以加工性得到改善。即以玻璃棉作为骨架材料发挥作用，因此通过一般的压缩成形就能够更容易地形成绝热成形体。并且不需要向无纺布袋封入粉体，削减了材料费或制造费。另外，因为是成形体，所以没有粉粒冒出，插入外被覆材料3中，在减压下密封时在密封口附着粉粒，不妨碍密闭性。并且防止空气慢慢地向内部侵入的现象(慢漏气)，确保真空绝热材料1的长期可靠性。所以可以和芯材2一起封入水分吸附剂或气体吸附剂等。水分吸附剂或气体吸附剂，例如是合成沸石、活性碳、活性氧化铝、二氧化硅凝胶、片钠铝石、水滑石等物理吸附剂，或碱金属或碱土金属的氧化物和氢氧化物等化学吸附剂。由于这样的气体从芯材2长时间地发生，或者从外被覆材料3侵入，虽然不能防止，但通过这样做，也能够更长时间地确保可靠性。
为了真空绝热材料1体现更优良的绝热性，真空绝热材料1的平均密度，大约100kg/m3～240kg/m3是合适的。因为如果小于100kg/m3，则作为成形体的保持是困难的，如果大于240kg/m3，就全体的成为高密度，因此固体导热率增大，绝热性能降低。
试样14，在芯材2中混入玻璃棉，但也可以是玻璃棉以外的无机纤维。作为无机纤维，陶瓷纤维可以使用氧化铝纤维、二氧化硅氧化铝纤维、二氧化硅纤维等。另外，作为玻璃纤维，可以使用玻璃纤维、氧化锆纤维、石棉、硫酸钙纤维、碳化硅纤维钛酸钾纤维、硫酸镁纤维等公知的材料，不特别限定。因为在表面具有羟基，所以和二氧化硅亲和性好的氧化铝纤维、二氧化硅氧化铝纤维、二氧化硅纤维、玻璃棉、玻璃纤维等作为骨架材的作用提高，是优先选择的。另外希望，在这些纤维表面不实施利用苯酚等的表面处理。
在本实施方式中，还描述由外被覆材料3的效果产生的导热率的长期随时间变化和阻燃性。外被覆材料3和实施方式1相同，任一种薄膜都具有阻燃性。测定使用这些材料的真空绝热材料1的导热率是0.004W/mk。进行预计真空绝热材料1在150℃的氛围中放置5年的加速试验，测定该试验后的导热率是0.010W/mk，即使是5年后，也维持优良的绝热性能。
另外，按照UL94安全标准中的机器部件用塑料材料的燃烧试验，确认燃烧性，即使在鳍部端面也得到相当于V-0的结果。
像这样，因为选定热熔敷层5的熔点为高于或等于200℃的材料，所以即使在150℃的高温氛围中，已熔敷的热熔敷层5也不发生溶出。由于此，热熔敷层5的气体阻挡性的降低就少，因此导热率的劣化小，能长时间地维持真空绝热材料的绝热性能。
另外，气体阻挡层6、保护层7、8的熔点比热熔敷层5的熔点高。因此，在真空绝热材料1的制造过程中，在热熔敷层5的熔敷时，这些材料不溶出，不损害作为真空绝热材料1的可靠性。特别在应用于高温氛围中使用的制品部位等，也能够保证作为真空绝热材料1的稳定的品质。另外，作为具有叠层结构的外被覆材料3，即使作为真空绝热材料1也赋予阻燃性，真空绝热材料1使用时的安全性提高。
再者，在热熔敷层5中使用的树脂薄膜，如果是在熔点高于或等于200℃能够熔敷的树脂薄膜，就不特别指定。例如，希望是熔点270℃的聚萘二甲酸亚乙基酯或是氟系树脂薄膜的熔点210℃的聚三氟氯乙烯、熔点260℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯、熔点260℃的四氟乙烯-乙烯共聚物、熔点285℃的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物等氟系树脂薄膜。特别氟系树脂薄膜中，聚三氟氯乙烯薄膜熔点低，因此是使用容易且经济的。
气体阻挡层6，比在热熔敷层5中使用的薄膜熔点高，如果是实施了金属箔和金属蒸镀或者无机氧化物蒸镀的薄膜，或者在树脂薄膜上气体阻挡性也高的薄膜，就不特别指定。例如，作为金属箔经常使用铝箔，除此之外，作为沿真空绝热材料周围的金属箔流入的热量少的金属，可以使用铁、镍、铂、锡、钛、不锈钢和碳素钢。另外，金属蒸镀的材料，可以使用铝、钴、镍、锌、铜、银或者它们的混合物等。无机氧化物蒸镀的材料，可以使用二氧化硅、氧化铝等。实施蒸镀的树脂薄膜，除了聚萘二甲酸亚乙基酯以外，可以使用聚酰亚胺薄膜等。
另外，保护层7、8可以是比在热熔敷层5中使用的薄膜熔点高的薄膜。具体地说，在热熔敷层5中使用熔点260℃的四氟乙烯-乙烯共聚物时，可以使用熔点310℃的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物、熔点330℃的四氟乙烯、熔点330℃的聚醚酮等。除此之外，可以使用聚砜或聚醚酰亚胺等。
再者，在上述说明中，虽然举例说明了设置作为辐射热传导抑制部4的涂膜的真空绝热材料，但辐射热传导抑制部4的构成不限于此。作为辐射热传导抑制部4即使使用在实施方式2中描述的叠层无机材料或在实施方式3中描述的金属薄膜，也得到同样的效果。
以下，描述实施方式1～4中的发热源和辐射热传导抑制部4的位置关系。
即使在设置抑制真空绝热材料主体1A的最外层的红外线吸收的辐射热传导抑制部时，红外线也不到达其最外层，得不到效果。因此，为了抑制由红外线产生的辐射热传导，重要的是，在真空绝热材料主体1A的最外层中的红外线吸收的抑制成为可能的适宜的配置。
一般说来，辐射热传导由固体主要吸收波长2～25μm的红外线而产生。因此，在固体的最表面具有抑制红外线和远红外线的机能是重要的。但是，如果热源和辐射热传导抑制部4直接接触的话，热能就通过固体热传导向固体内传导，就不发挥辐射热传导抑制效果。
因此，如图7所示，在发热源15和辐射热传导抑制部4之间最好具有红外线能通过的空间16。即，在被保护体17和发热源16之间配置真空绝热材料主体1A，在主体1A和发热源16之间配置辐射热传导抑制部4。借此来自热源的红外线不被别的固体阻碍，直接地到达辐射热传导抑制部4。其结果，通过从别的固体向辐射热传导抑制部4进行固体热传导，不进行热能传导，辐射热传导抑制部4不作为热吸收直接到达的红外线，而反射该红外线。因此，由于向真空绝热材料主体1A传递的固体热传导或辐射热传递被抑制的作用，得到优良的绝热性能。
再者，辐射热传导抑制部4的配设，没有特别的限制，只要配设在成为高温侧的外被覆材料3表面和发热源4之间就行。如图8所示，也可以和外被覆材料表面不接触地配设，另外如图9所示，一部分接触的配设也是可能的。
如图9所示，为了一部分接触地配设，也可以在辐射热传导抑制部4自身上形成凹凸而配设。另外，也可以使用为了各种有机粘结剂和无机粘结剂、热熔融或两面胶带等贴附的任何粘结对策。
另外，仅保持一点传播红外线的空间也有效果，可以根据发热源15的温度和外被覆材料3的耐热性的关系适宜地选择空间16。另外，空间16不仅指空气层，可以存在氩气、氮气、二氧化碳等各种气体，也可以是真空。
另外，所谓这里的热源15不仅指利用电或气体等的热源，也指成为有助于高温侧表面对配置真空绝热材料1时的低温侧表面的温度梯度的因素的热源。例如，根据真空绝热材料1的使用形态，作为热源15也包括外气温等。
实施方式5
接着，以具有真空绝热材料1的辐射热传导抑制部4的面作为向热源侧的热的保温构件使用的一例，就电热水器加以说明。
图10是按照本实施方式的电热水器的剖面图。电热水器22，在主体的内部具有与煮沸的同时贮存热水的贮热水容器(以下，称为容器)23，上部用能够开闭的盖24覆盖。在容器23的底面密接地安装环状加热器25温度检测器27检测热水，获取该信号的控制装置26控制加热器25，而保持规定的温度。另外，出热水管32将设置在底面的吸入口28至是热水的出口的吐出口31连通，一按按钮33，由马达29驱动的泵30就起动，热水就流出。
在容器23的侧面卷绕在容器23侧具有辐射热传导抑制部4的真空绝热材料1。在容器23底面的加热器25的外侧，在加热器25侧也配置朝向辐射热传导抑制部4的真空绝热材料1。通过该构成抑制容器23的热逃逸引起的热水温度降低。真空绝热材料1具有实施方式1～4中的任一方式所示的构成。
该构成，在以往为了成为高温而没有配设真空绝热材料的底面配置真空绝热材料1进行绝热。另外，由于真空绝热材料1有效地反射从热源放射的红外线，电力消耗量降低约5％。该性能被长时间维持。另外，即使在主体底面也没有必要设置空间进行绝热，能够使容器23至下部的体积小，电热水器22成为小型。
再者，在以真空绝热材料1作为保温构件使用时，在是动作温度带的-30℃至150℃附近的范围，可以在以绝热或保温为必要的保温保冷机中使用。例如，向煮饭器、餐具洗净干燥器、电热水器、自动销售机、烤面包器、家用面包烘房、烹饪加热器等，在同等温度范围产生发热的机器应用是有用的。另外，即使在没有厚的空间的地方或使绝热空间更薄而谋求有效的利用时，也同样的有用。而且也把限于电气设备，在煤气灶等煤气设备中也是有用的。
实施方式6
下面，作为以具有本发明的真空绝热材料1的辐射热传导抑制部4的面作为向高温侧的热阻断构件的使用一例，就笔记本电脑加以说明。
图11是按照本实施方式的笔记本电脑的断面图。笔记本电脑(以下，称为电脑)35，在主体内具有印刷线路板36，在印刷线路板36上封装CPU37和其他的各种芯片。为了使在动作中成为相当高温的CPU37进行稳定地动作，而设置冷却装置38。冷却装置38具有与CPU37连接的传热块39和移送热的高效散热器40。散热板41扩散内部的热，而且向电脑35的底面43传递散热。真空绝热材料1具有和实施方式1～4中的任一方式所示的构成。真空绝热材料1，在CPU37正下方的底面43的内侧和在CPU37正上方的键盘44的里面，用粘结剂向高温侧粘结辐射热传导抑制部4将其安装。
由于此，在底面43以及与CPU37正上方的键盘44的表面的高温部，温度最大降低8℃。即，辐射热传导抑制部4有效地反射从被CPU37加热的传热块39等发热部发出的红外线，而抑制传热。另外，在高温区域具有优良的绝热性能的真空绝热材料1使固体传热成分绝热。通过这些，防止电脑35的表面的一部分异常地热，不给予使用者不良感。
另外，在以2mm的成形体作为芯材的真空绝热材料1的表面设置非常薄的辐射热传导抑制部4，因此适用于在电脑35那样的绝热中提供的容积受限制的应用。
另外，如前所述，外被覆材料3如果是具有阻燃性、耐热性的材料，都能应用于电脑35。利用这样的构成，一面提高电脑35的安全性，一面能够长时间地防止表面的一部分异常地发热而给予使用者不良感的问题。
再者，为了从高温绝热保护内藏在电脑35中的硬盘装置等，可以使用真空绝热材料1。除此之外，在应用绝热构件的空间受到限制中，对于要求小型化或薄型化的制品也能够应用。例如，在具有液晶面板的汽车导航系统的液晶部分和由CPU产生的发热部分的绝热，或组装变压器的荧光灯的控制部的绝热等中的利用也是可能的。
实施方式7
下面，以具有本发明的真空绝热材料1的辐射热传导抑制部4的面作为向高温侧的热的阻断构件使用的一例，就投影仪加以说明。
图12是按照本发明的实施方式的投影仪的断面图。DLP(Digital LightProcessing)方式的投影仪45，由灯46、DMD(Digital Micromirror Device)元件47、彩色滤光器48、镇流器49、电源基板50、控制基板51、冷却风扇52、透镜53和框体54构成。从灯46发出的光被彩色滤光器48反射后，到达DMD元件47，通过透镜53进行图像投影。
在灯46和框体54之间配置在实施方式1～4中说明的真空绝热材料1。利用这种构成，即使灯46的表面温度达到180℃，也防止框体54的温度上升。另外，在彩色滤光器48和控制基板51之间、电源基板50和控制基板51之间分别配置真空绝热材料1。真空绝热材料1反射从灯46或电源基板50产生的红外线，保护耐热弱的电路基板。此时，辐射热传导抑制部4面向是发热源的等46或电源基板50。
在本实施方式中，关于1芯片投影方式的DLP投影虽然进行了说明，但即使关于2芯片投影方式、3芯片投影方式也得到同样的效果。另外，关于DLP方式的投影虽然进行了说明，但关于液晶式投影也得到同样的效果。
实施方式8
接着，以具有本发明的真空绝热材料的辐射热传导抑制部的面作为朝向高温侧的热阻挡材料使用的一例，就印刷装置加以说明。
图13是按照本发明的印刷装置的断面模拟图。具有定影装置63印刷装置64，向记录纸65进行印刷。此时，在感光鼓66的表面形成静电图像，在此从增色剂收容部67吸附增色剂后，静电图像通过复印筒68复印在记录纸65上。已复印增色剂像的记录纸65送入定影装置63，使记录纸65在保持在高温的热定影辊69和加压辊70之间通过，增色剂就进行熔融定影。
为了在热定影辊69和加压辊70的周围保持规定的高温，实施方式1～4中所示的真空绝热材料1靠近地设置。此时，真空绝热材料1形成有裂缝的圆筒状，辐射热传导抑制部4成为高温侧地配设。由此，在提高印字品质的同时，缩短起动、再起动的时间，降低电力消耗。
另外，对于定影装置63的外框来说，为了不对周围给予热影响，阻使辐射热传导抑制部4向高温侧，在侧面全体和上面配设断用的真空绝热材料1。也可以再在定影装置63、增色剂收容部67或感光鼓66、复印筒68之间配设真空绝热材料1作为阻断用。由此，在提高印字品质的同时，控制装置(未图示)或增色剂收容部67、感光鼓66等复印装置对增色剂带来的恶劣影响长时间维持在低于或等于45℃。
再者，在是复印装置的复印机或激光打刷的定影装置以外，按照本发明的真空绝热材料使低于或等于150℃的发热体绝热，或者也可以需要进行保温的某种制品中使用。
如以上所述，在实施方式5～8的机器中，使具有真空绝热材料1的辐射热传导抑制部4的面向高温侧作为热的阻断构件使用。由此，在150℃附近的较高温度条件下，一面维持长时间绝热性能使用的同时，一面也发挥优良的绝热性能。
再有，在实施方式5～8中，如在实施方式4的最后一段中所述，优先选择在发热源和辐射热传导抑制部4之间设置空隙。另外，以真空绝热材料主体1A和辐射热传导抑制部4作为分开体，也可以在真空绝热材料主体1A和发热源之间设置辐射热传导抑制部4。
如以上所述，按照本发明的真空绝热材料，在150℃附近的较高温，具有优良的绝热性能，而且能够一面维持长时间绝热性能一面使用。因此，在以隔热和保温为必要的各种设备或办公用机器等的重要处具备上述真空绝热材料，因此对节能化、由于热而易遭受恶劣影响的部品的保护、装置的小型化或品质提高等有贡献。

Claims (27)

1.真空绝热材料，该真空绝热材料具备
芯材、
覆盖上述芯材而使内部减压的气体阻挡性的外被覆材料、
上述外被覆材料的外表面之中，至少在一面设置的辐射热传导抑制部。
2.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，上述辐射热传导抑制部是含有红外线反射成分的涂膜。
3.根据权利要求2所述的真空绝热材料，其中，上述红外线反射成分是金属粉体。
4.根据权利要求2所述的真空绝热材料，其中，上述红外线反射成分是无机粉体。
5.根据权利要求4所述的真空绝热材料，其中，上述无机粉体是金属氧化物。
6.根据权利要求2所述的真空绝热材料，其中，上述涂膜含有熔点高于或等于200℃的树脂成分。
7.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，在上述辐射热传导抑制部包含氟系树脂。
8.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，上述辐射热传导抑制部具有第一无机材料薄膜以及和上述第一无机材料薄膜的折射率不同的第二无机材料薄膜，上述第一无机材料薄膜和上述第二无机材料薄膜交互地叠层。
9.根据权利要求8所述的真空绝热材料，其中，上述第一无机材料薄膜和上述第二无机材料薄膜，以成为绝热的温度中的最大辐射能的波长的1/4厚度交互地叠层。
10.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，上述辐射热传导抑制部包含金属箔。
11.根据权利要求10所述的真空绝热材料，其中，上述金属箔含有铝。
12.根据权利要求10所述的真空绝热材料，其中，上述金属箔含有镍。
13.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，上述辐射热传导抑制部包含树脂底材和设置在上述树脂底材上的金属膜。
14.根据权利要求13所述的真空绝热材料，其中，上述金属膜含有铝。
15.根据权利要求13所述的真空绝热材料，其中，上述金属膜含有镍。
16.根据权利要求13所述的真空绝热材料，其中，上述树脂底材是熔点高于或等于200℃的树脂薄膜。
17.根据权利要求16所述的真空绝热材料，其中，上述树脂薄膜是聚苯硫薄膜。
18.根据权利要求16所述的真空绝热材料，其中，上述树脂薄膜是氟系树脂薄膜。
19.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，上述芯材至少含有干式二氧化硅粉体和电导性粉体。
20.根据权利要求19所述的真空绝热材料，其中，上述芯材还含有无机纤维，是粉体和纤维的混合物的成形体。
21.根据权利要求1所述的真空绝热材料，其中，上述外被覆材料是具有热熔敷层、气体阻挡层和保护层的层压结构，上述热熔敷层由熔点高于或等于200℃的树脂构成，上述气体阻挡层和上述保护层的熔点比上述热熔敷层的熔点高。
22.根据权利要求21所述的真空绝热材料，其中，上述热熔敷层、上述气体阻挡层和上述保护层具有按UL94标准大于或等于VTM-2的阻燃性。
23.根据权利要求21所述的真空绝热材料，其中，上述热熔敷层含有氟系树脂。
24.根据权利要求23所述的真空绝热材料，其中，上述氟系树脂是聚三氟氯乙烯。
25.机器，该机器具备：
芯材及覆盖上述芯材而使内部减压的气体阻挡性的外被覆材料的真空绝热材料、
发热源、以及
配置在上述真空绝热材料和上述发热源之间的辐射热传导抑制部。
26.根据权利要求25所述的机器，其中，在上述发热源和上述辐射热传导抑制部之间设置空间。
27.根据权利要求25所述的机器，其中，上述外被覆材料薄膜之中，至少在一面形成上述辐射热传导抑制部。
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