CN212203623U

CN212203623U - 真空隔热材料

Info

Publication number: CN212203623U
Application number: CN202020218929.2U
Authority: CN
Inventors: 高田崇志; 涉谷崇
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-12-22
Anticipated expiration: 2030-02-27
Also published as: JP3221740U

Abstract

本实用新型的目的在于提供隔热性能优良、并且薄型且轻量的真空隔热材料。一种真空隔热材料，其是在外袋12内减压封入了包含粉体的芯材的成形体10的真空隔热材料，其中，外袋12包含具备密封剂层、和2层以上阻隔层的阻气膜，上述阻气膜的厚度为40～65μm，上述粉体包含气相二氧化硅。相对于阻气膜的厚度的密封剂层的厚度的比例为40～75％的真空隔热材料1的功能性更高。

Description

真空隔热材料

技术领域

本实用新型涉及真空隔热材料。

背景技术

真空隔热材料用于冷藏库、热水器等各种领域。作为真空隔热材料，意指在外袋内减压封入包含粉体的芯材所成形的成形体而得的真空隔热材料(专利文献1)。与芯材中使用了玻璃纤维等纤维的真空隔热材料相比，芯材中使用了粉体的真空隔热材料的初期的隔热性能差，但即使是低真空也可维持充分的隔热性能，因此长期耐久性优良。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/182768号

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

对于真空隔热材料而言，与专利文献1这样的以往的真空隔热材料相比较薄、而且轻量化很重要。通过使真空隔热材料变薄，还提高了弯曲真空隔热材料等的加工性。

本实用新型的目的在于提供，隔热性能优良、并且薄型且轻量的真空隔热材料。

解决技术问题所采用的技术方案

本实用新型具有以下构成。

[1]一种真空隔热材料，其是在外袋内减压封入了包含粉体的芯材的成形体的真空隔热材料，其中，

上述外袋包含具备密封剂层、和2层以上阻隔层的阻气膜，

上述阻气膜的厚度为40～65μm，

上述粉体包含气相二氧化硅。

[2]如[1]所述的真空隔热材料，其中，相对于上述阻气膜的厚度的上述密封剂层的厚度的比例为40～75％。

[3]如[1]或[2]所述的真空隔热材料，其中，上述的2层以上的阻隔层包含选自铝蒸镀层、铝箔层、以及金属氧化物蒸镀层的层。

[4]如[1]～[3]中任一项所述的真空隔热材料，其中，上述真空隔热材料的总厚度为4mm以下。

实用新型的效果

如果采用本实用新型，则可提供隔热性能优良、并且薄型且轻量的真空隔热材料。而且，本实用新型的真空隔热材料是薄型的，因此弯曲加工性优良，能够适用于例如施工面为曲面形状等情况。

附图说明

图1是表示本实用新型的真空隔热材料的一例的示意剖面图。

具体实施方式

以下的术语表示以下的意味。

“芯材”是指形成真空隔热材料中的成形体的材料，通过成形被制成所希望的形状。

带粘合剂气相二氧化硅摂是指在与多孔质二氧化硅、纤维等其他成分混合前的气相二氧化硅的表面上预先赋予了粘合剂的二氧化硅。

“气相二氧化硅”是指由非晶且球状、没有细孔的一次粒子构成的二氧化硅微粒子。气相二氧化硅例如可通过将四氯化硅气化、在高温的氢焰中进行气相反应的方法而得。

“辐射抑制材料”是指通过以下方式来抑制辐射传热的粒子；所述方式是反射(散射)红外光，或者一旦吸收红外光、在再次放射由于该吸收而导致的温度上升部分时各向同性地进行放射、扰乱红外光的方向性。

“纤维长D30”是指在将通过个数基准求出的纤维长分布的全部个数作为100％的累积个数分布曲线中累积个数达到30％的点的纤维长。此外，“纤维长D90”是指在将通过个数基准求出的纤维长分布的全部个数作为100％的累积个数分布曲线中累积个数达到90％的点的纤维长。纤维长分布由通过光学显微镜观察的照片中随机测定50根以上的纤维的长度而得的频率分布以及累积个数分布曲线求出。

以下，对表示本实用新型的真空隔热材料的一例进行说明。

如图1所示，本实施方式的真空隔热材料1具有包含粉体的芯材的成形体10、和外袋12。真空隔热材料1中，成形体10被减压封入在外袋12内。

芯材包含粉体。芯材在粉体之外，也可以包含粘合剂以及纤维中的任一方或双方。

粉体包含气相二氧化硅。通过包含气相二氧化硅，可得到高隔热性。粉体根据需要，作为气相二氧化硅以外的其它粉体，也可以包含多孔质二氧化硅以及辐射抑制材料中的任一方或双方。粉体也可以仅是气相二氧化硅。此外，与气相二氧化硅并用的其它粉体可以是1种或2种以上。

由于气相二氧化硅是极其微细的粉末，因此作为表示颗粒大小的指标，通常使用比表面积。

气相二氧化硅的比表面积优选50～400m²/g，更优选100～350m²/g，特别优选200～300m²/g。如果气相二氧化硅的比表面积在上述范围的下限值以上，则隔热性能优良。如果气相二氧化硅的比表面积在上述范围的上限值以下，则容易在粒子的表面上附着粘合剂。

比表面积通过氮气吸附法(BET法)测定。

作为气相二氧化硅的具体例，可例举例如AEROSIL200(比表面积200m²/g，日本阿尔洛希尔株式会社(日本アエロジル社)制)、AEROSIL300(比表面积300m²/g，日本阿尔洛希尔株式会社制)、CAB-O-SIL M-5(比表面积200m²/g，卡博特日本株式会社(キャボットジャパン社)制)、CAB-O-SIL H-300(比表面积300m²/g，卡博特日本株式会社制)、REOLOSIL QS30(比表面积300m²/g，德山株式会社(トクヤマ社)制)等。

芯材中包含的气相二氧化硅可以是1种或2种以上。

粉体中的气相二氧化硅的比例相对于粉体的总质量，优选70～100质量％，更优选80～100质量％，特别优选90～100质量％。如果气相二氧化硅的比例在上述范围的下限值以上，则容易得到强度高的真空隔热材料。

多孔质二氧化硅的比表面积优选100～800m²/g，更优选200～750m²/g，特别优选300～700m²/g。如果多孔质二氧化硅的比表面积在上述范围的下限值以上，则隔热性能优良。如果多孔质二氧化硅的比表面积在上述范围的上限值以下，则可减少多孔质二氧化硅所吸收的粘合剂量。因此，即使添加的粘合剂量少也可以更低压力成形成形体。其结果是可降低成形体的密度，提高隔热性能。

多孔质二氧化硅的气孔率优选60～90％，更优选65～85％，特别优选70～80％。如果多孔质二氧化硅的气孔率在上述范围的下限值以上，则由于可使固体的热传导变少，隔热性能优良。如果多孔质二氧化硅的气孔率在上述范围的上限值以下，则在成形时多孔质二氧化硅粒子难以压碎，由于维持了多孔性而隔热性能优良。

气孔率通过氮气吸附法(BET法)测定。

多孔质二氧化硅的平均粒径优选1～300μm，更优选2～150μm，特别优选3～100μm。如果多孔质二氧化硅的平均粒径在上述范围的下限值以上，则容易得到具有高气孔率的多孔质二氧化硅，隔热性能优良。如果多孔质二氧化硅的平均粒径在上述范围的上限值以下，则成形体的密度不会过高，隔热性能优良。

平均粒子径通过激光衍射散射法或库尔特计数法等，用体积基准测定。

作为多孔质二氧化硅的具体例，可例示例如M.S.GEL或sunsphere(均为AGC硅技术株式会社(AGCエスアイテック社)制)等。芯材中包含的多孔质二氧化硅可以是1种或2种以上。

粉体中的多孔质二氧化硅的比例相对于粉体的总质量，优选30质量％以下，更优选2～10质量％，进一步优选5～10质量％。如果多孔质二氧化硅的比例在上述范围的下限值以上，则隔热性能优良。如果多孔质二氧化硅的比例在上述范围的上限值以下，则容易得到强度高的真空隔热材料。

如果在芯材中包含辐射抑制材料，则红外光被反射(散射)，或红外光暂时被吸收、将基于该吸收的温度上升部分再放射时各向同性地被放射。藉此，通过成形体的红外光的总量减少，因此可抑制辐射传热。从辐射抑制材料之间的接触变少、不易形成固体传热路径的方面出发，优选辐射抑制材料均匀地分散在芯材中。

作为辐射抑制材料，可例示例如金属粒子(铝粒子、银粒子、金粒子等)、无机粒子(石墨、炭黑、碳化硅、氧化钛、氧化锡、钛酸钾等)。芯材中包含的辐射抑制材料可以是1种或2种以上。

辐射抑制材料的平均粒径优选0.1～100μm，更优选0.5～50μm，特别优选1～20μm。如果辐射抑制材料的平均粒径在上述范围的下限值以上，则辐射抑制材料容易均匀分散于成形体中，隔热性能优良。如果辐射抑制材料的平均粒径在上述范围的上限值以下，则成形体的强度不会变得过低，成形体的操作变得容易。

粉体中的辐射抑制材料的比例相对于粉体的总质量，优选30质量％以下，更优选5～25质量％，进一步优选10～20质量％。如果辐射抑制材料的比例在上述范围的下限值以上，则容易得到辐射抑制材料的效果。如果辐射抑制材料的比例在上述上限值以下，则由于可抑制辐射抑制材料导致的固体传热的增大，隔热性能优良。

通过在芯材中包含粘合剂，即使成形时的压力变低，气相二氧化硅、或气相二氧化硅与其它成分(多孔质二氧化硅、纤维等)通过粘合剂相互粘合，也可制成具备具有充分的强度的成形体的真空隔热材料。

优选在混合其它成分前预先将粘合剂赋予气相二氧化硅，制成带粘合剂气相二氧化硅。藉此，容易充分得到粘合剂的效果。即使在多孔质二氧化硅上赋予粘合剂，也由于粘合剂被多孔质二氧化硅吸收而难以得到粘合剂带来的效果。

粘合剂可以是有机粘合剂，也可以是无机粘合剂。其中，作为粘合剂，从热传导性低、隔热性能优良的方面考虑，优选无机粘合剂。

作为无机粘合剂，例如可例示硅酸钠、磷酸铝、硫酸镁、氯化镁。其中，从隔热性优良的方面考虑，特别优选硅酸钠。芯材中包含的粘合剂可以是1种或2种以上。

芯材中的粘合剂的比例相对于粉体的总质量100质量份，优选0.1～15质量份，更优选0.5～10质量份，进一步优选1～2质量份。如果粘合剂的比例在上述范围的下限值以上，则可得到更低密度且具有足够强度的成形体，因此隔热性能优良。如果粘合剂的比例在上述范围的上限值以下，则由于可抑制粘合剂导致的固体传热的增大，因而可抑制隔热性能的下降。

在芯材中使用带粘合剂气相二氧化硅的情况下，赋予粘合剂前的气相二氧化硅的质量M_A与多孔质二氧化硅的质量M_B之比(M_A/M_B)优选70/30～100/0，更优选80/20～98/2，特别优选90/10～95/5。如果M_A/M_B在上述范围内，则可得到更低密度且具有足够强度的成形体，因此隔热性能优良。

如果芯材中含有纤维，则容易得到高强度的芯材。

作为纤维，可使用真空隔热材料中通常使用的纤维，可例示例如树脂纤维、无机纤维。其中，从真空下气体成分的挥发少、容易抑制由于真空度的降低而导致的隔热性能的降低的方面、以及耐热性优异的方面考虑，优选无机纤维。芯材中包含的纤维可以是1种或2种以上。

作为无机纤维，可例举例如氧化铝纤维、富铝红柱石纤维、二氧化硅纤维、玻璃棉、玻璃纤维、岩棉、矿渣棉、碳化硅纤维、碳纤维、二氧化硅·氧化铝纤维、二氧化硅·氧化铝·氧化镁纤维、二氧化硅·氧化铝·氧化锆纤维、二氧化硅·氧化镁·氧化钙纤维。其中，从价格或安全性等方面出发，优选玻璃纤维、岩棉、二氧化硅·氧化镁·氧化钙纤维。

纤维的纤维长D30优选100μm以上，更优选200μm以上，进一步优选500μm以上。如果纤维长D30在上述下限值以上，则容易得到不易断裂的高强度的真空隔热材料。

纤维的纤维长D90优选20mm以下，更优选10mm以下，进一步优选5mm以下。如果纤维长D90在上述上限值以下，则由于纤维之间难以缠绕而容易与粉体均匀混合，容易充分得到纤维带来的效果。

纤维径(直径)从可抑制纤维导致的固体传热的增大的方面出发，优选20μm以下，更优选15μm以下，进一步优选10μm以下。从纤维径(直径)容易得到不易断裂的高强度的真空隔热材料的方面出发，优选1μm以上，更优选3μm以上。纤维径更优选3～15μm。

芯材中的纤维的比例相对于粉体的总质量100质量份，优选2～30质量份，更优选4～20质量份，进一步优选5～10质量份。如果纤维的比例在上述范围的下限值以上，则容易得到不易断裂的高强度的真空隔热材料。如果纤维的比例在上述范围的上限值以下，则由于可抑制纤维导致的固体传热的增大，因而容易抑制隔热性能的下降。

成形体10的密度优选0.15～0.35g/cm³，更优选0.17～0.21g/cm³。如果成形体10的密度在上述范围的下限值以上，则成形体的操作容易，或减压封入时粉体不易从成形体飞散。如果成形体10的密度在上述范围的上限值以下，则成形体稳定，隔热性能优良。

对外袋12的大小以及形状没有特别限定，只要根据作为目的物的真空隔热材料1的大小以及形状适当决定即可。

外袋12以包含能够减压封入成形体10的阻气膜的方式构成。

阻气膜是具备密封剂层、和2层以上阻隔层的层叠膜，具有气密性。阻气膜也可具有密封剂层以及阻隔层以外的其它层。作为其它层，可例示粘接层、保护层。

密封剂层设为阻气膜的最内层。

形成密封剂层的材料没有特别限定，例如可例示低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯等聚烯烃树脂。形成密封剂层的材料可以是1种或2种以上。

密封剂层可以是单层构成，也可以是多层构成。

作为阻隔层，可例示铝蒸镀层(以下，记作“Al蒸镀层”。)、铝箔层(以下，记作“Al箔层”。)、以及金属氧化物蒸镀层。从获得性以及致密性的方面出发，2层以上的阻隔层优选包含选自Al蒸镀层、Al箔层、以及金属氧化物蒸镀层的层。

阻气膜中的阻隔层的数量为2层以上，优选2～6层，更优选2～4层。

作为形成金属氧化物蒸镀层的金属氧化物，可例示氧化铝、二氧化硅。

Al蒸镀层以及金属氧化物蒸镀层可通过将铝或金属氧化物蒸镀在蒸镀基材上来形成。作为蒸镀基材，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)膜等树脂膜。

作为形成粘接层的粘接剂，优选适合干式层叠的粘接剂。作为粘接剂，可例示2液固化型聚氨酯类粘接剂、丙烯酸类粘接剂、环氧类粘接剂，优选2液固化型聚酯类粘接剂。

保护层优选设为最外层。另外，保护层可设于阻隔层和密封剂层之间，也可设于阻隔层与阻隔层之间。在阻气膜具有保护层的情况下，保护层可以是1层，也可以是2层以上。

作为形成保护层的材料，可例示聚酰胺樹脂(尼龙6、尼龙66、尼龙66与尼龙6的共聚物)、聚酯树脂(PET，聚萘二甲酸乙二醇酯等)。

在蒸镀基材上作为阻隔层形成有Al蒸镀层或金属氧化物蒸镀层的情况下，蒸镀基材也可作为保护层。

作为阻气膜的层构成，例如可例示以蒸镀基材(保护层)、Al蒸镀层、粘接层、Al箔层、粘接层、密封剂层的顺序层叠而成的构成(以下，记作“蒸镀基材(保护层)/Al蒸镀层/粘接层/Al箔层/粘接层/密封剂层”。其它层构成也相同地表示。)、蒸镀基材/Al蒸镀层/粘接层/蒸镀基材/Al蒸镀层/粘接层/密封剂层。

阻气膜的厚度为40～65μm，优选45～65μm，更优选47～62μm。如果阻气膜的厚度在上述范围的下限值以上，则膜的强度优良。如果阻气膜的厚度在上述范围的上限值以下，则可将真空隔热材料薄型轻量化。

相对于阻气膜的厚度的密封剂层的厚度的比例优选40～75％，优选40～70％，更优选40～65％。如果上述比例在上述范围的下限值以上，则气密性优良。如果上述比例在上述范围的上限值以下，可将真空隔热材料薄型化。在将密封剂层制成多层的情况下，根据多层的密封剂层的总厚度算出上述比例。

密封剂层的厚度优选20～45μm，更优选25～40μm。

各阻隔层的厚度根据阻隔层的种类进行设定即可。

Al箔层的厚度优选3～12μm，更优选3～10μm。

Al蒸镀层的厚度优选50～300nm，更优选75～250nm。

金属氧化物蒸镀层的厚度优选50～300nm，更优选75～250nm。

蒸镀基材的厚度优选3～27μm，更优选5～25μm。

粘接层的厚度优选0.5～5μm，更优选1～4μm。

保护层的厚度优选3～27μm，更优选5～25μm。

阻气膜的制造方法没有特别限定，可例示用干式层叠法、挤出层叠法等对各层进行层叠的方法。

真空隔热材料1中的外袋12内的真空度从可得到优良的隔热性能、且真空隔热材料1的寿命变长的方面考虑，优选1×10³Pa以下，更优选5×10²Pa以下，进一步优选3×10²Pa以下。外袋12内的真空度从容易进行外袋内的减压的方面考虑，优选1Pa以上，更优选10Pa以上。

真空隔热材料的总厚度优选4mm以下，优选0.5～3.8mm，更优选0.7～3.6mm。此处，总厚度是指不包括阻气膜端部的折耳部(折叠部)的部分的厚度。

真空隔热材料的制造方法没有特别限定，在使用由上述的阻气膜构成的外袋以外，可采用国际公开第2015/182768号记载的真空隔热材料的制造方法。例如，将芯材投入模具中，通过加压、成形，可得到成形体10。此外，将成形体10收纳在外袋12内，在减压条件下密封该外袋12后，通过使外袋12的外部回到大气压条件，可得到真空隔热材料1。

以往的真空隔热材料中使用的阻气膜的厚度为100μm左右，在真空隔热材料的薄型化以及轻量化中已是极限。与此相对，本实用新型的真空隔热材料在由具备密封剂层和2层以上阻隔层的厚度为40～65μm的阻气膜构成的外袋内，减压封入粉体类的成形体。因此，本实用新型的真空隔热材料在确保隔热性能的同时，可实现薄型化，轻量。而且，由于薄型而弯曲加工性优良。

另外，本实用新型的真空隔热材料不限于上述的真空隔热材料1。例如，本实用新型的真空隔热材料也可以是在将成形体收纳在具有通气性的内袋内的状态下减压封入外袋内的真空隔热材料。即，也可以使用将由芯材构成的成形体收纳在内袋内而成的真空隔热材料。

作为内袋，只要是具有通气性、在将形成芯材的粉体进行减压密封时可不漏出的内袋即可，例如可例示由纸材、无纺布等构成的袋等。

对内袋的大小以及形状没有特别限定，只要根据作为目的物的真空隔热材料的大小以及形状适当决定即可。

作为使用内袋的情况下的真空隔热材料的制造方法，除了以将成形体收容在内袋内的状态在外袋内进行减压密封以外，可采用与上述真空隔热材料1中说明的方法相同的方法。

实施例

以下通过实施例对本实用新型进行具体说明，但本实用新型不受以下记载的限定。例1～4为实施例。

[纤维长的测定]

作为原料使用的纤维的纤维长D30以及D90，通过光学显微镜观察的照片中随机测定50根以上的纤维的长度，根据由其频率分布以及累积个数分布曲线用个数基准求出的纤维长分布算出。

[热传导率的测定]

各例所得的真空隔热材料的热导率通过热导率测定装置HC-110(英弘精机株式会社(英弘精機社)制)进行测定。

[制造例1]

通过作为粘接剂使用了东洋莫顿株式会社(東洋モートン社)制TM-250HV/CAT-RT86L-60的干式层叠法，依次层叠Al蒸镀PET膜(厚度12μm，商品名“VM-PET”，东丽膜加工株式会社(東レフィルム加工株式会社)制，Al蒸镀层：100nm)、Al箔(厚度6μm，东洋铝株式会社(東洋アルミニウム株式会社)制)、以及LLDPE膜(厚度30μm，商品名“HC”，三井化学东赛罗株式会社(三井化学東セロ株式会社)制)，得到阻气膜F-1。阻气膜F-1的层构成、阻气膜的厚度、以及相对于阻气膜的厚度的密封剂层的厚度的比例示于表1。

[制造例2]

除了如表1所示改变层构成以外，以与制造例1相同的方式获得阻气膜F-2。

[制造例3]

使用Al蒸镀EVOH膜(厚度12μm，商品名“VM-XL”，可乐丽株式会社(クラレ株式会社)制，Al蒸镀层：100nm)来代替Al箔、如表1所示改变层构成以外，以与制造例1相同的方式获得阻气膜F-3。

[表1]

[实施例1]

对气相二氧化硅(商品名“AEROSIL 300”，比表面积300m²/g，日本阿尔洛希尔株式会社(日本アエロジル株式会社)制。以下相同。)100质量份、石墨(日本黑铅工业株式会社(日本黒鉛工業株式会社)制，平均粒径：20μm)20质量份、玻璃纤维(纤维径：7μm，纤维长D90:3mm)5质量份的混合物125g进行加压成形，制作400mm×400mm×厚度2mm的平板状的芯材的成形体。

将切出为500mm×500mm的2块阻气膜F-1以密封剂层在内侧相向的方式重叠，对周缘的3边进行热封，制作三方密封的外袋。在外袋内放入成形体，设置于带热封功能的真空腔内。接着，将腔内减压到30Pa为止，在该状态下将外袋的开口部以热封的方式进行密封，使外袋的外部恢复大气压条件，得到厚度2.1mm的真空隔热材料。

[实施例2]

除了将成形体的厚度设为3mm以外，以与实施例1相同的方式得到总厚度3.1mm的真空隔热材料。

[实施例3]

除了将成形体的厚度设为3mm、使用阻气膜F-2来代替阻气膜F-1以外，以与实施例1相同的方式得到总厚度3.1mm的真空隔热材料。

[实施例4]

除了将成形体的厚度设为3mm、使用阻气膜F-3来代替阻气膜F-1以外，以与实施例1相同的方式得到总厚度3.1mm的真空隔热材料。

各例所得的真空隔热材料的评价结果示于表2。

[表2]

如表2所示，实施例1～4的真空隔热材料由于是总厚度不足4mm的薄型，因而能够简单地弯曲，且隔热性能优良。

符号说明

1…真空隔热材料，10…成形体，12…外袋。

Claims

1.一种真空隔热材料，其是在外袋内减压封入了包含粉体的芯材的成形体的真空隔热材料，其特征在于，

所述外袋包含具备密封剂层、和2层以上阻隔层的阻气膜，

所述阻气膜的厚度为40～65μm，

所述粉体包含气相二氧化硅。

2.如权利要求1所述的真空隔热材料，其特征在于，相对于所述阻气膜的厚度的所述密封剂层的厚度的比例为40～75％。

3.如权利要求1或2所述的真空隔热材料，其特征在于，所述的2层以上的阻隔层包含选自铝蒸镀层、铝箔层、以及金属氧化物蒸镀层的层。

4.如权利要求1或2所述的真空隔热材料，其特征在于，所述真空隔热材料的总厚度在4mm以下。