JP2000283385A

JP2000283385A - 真空断熱材およびその製造方法

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Publication number: JP2000283385A
Application number: JP11093786A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamashita; 幸司山下; Nobuaki Inohara; 展章猪原
Original assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP4390022B2

Abstract

(57)【要約】【課題】断熱性が高く、表面の平滑性にも優れた真空
断熱材を提供する。【解決手段】通気遮断性を有する可撓性収容材２０に
連続気泡の合成樹脂発泡体１０を収容する工程(a) 、工
程(a) により合成樹脂発泡体１０が収容された可撓性収
容材２０の内部空間を、脱気し密封して真空状態にする
工程(b) 、工程(b) により合成樹脂発泡体１０が真空状
態で密封された可撓性収容材２０を、加圧圧縮する工程
(c) とを含む製造方法で、圧縮率１５〜６０％で加圧圧
縮された連続気泡の合成樹脂発泡体１０と、合成樹脂発
泡体１０を収容した内部空間が真空状態で密封されてい
る可撓性収容材２０とを備える真空断熱材Ｔを製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空断熱材および
その製造方法に関し、冷蔵庫やクーラーボックスなどの
断熱材として利用される真空断熱材とその製造方法を対
象にしている。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫の壁体に使用される断熱材とし
て、アルミ箔がラミネートされたプラスチックシートな
どで作製された袋に、硬質ウレタン発泡ボードを収容
し、袋の内部を脱気して真空にしたあと、袋の開口を熱
融着などの手段で密封したものがあり、真空パック断熱
材などと呼ばれている。

【０００３】この真空パック断熱材は、発泡体の内部に
存在する真空空間によって優れた断熱性能が発揮できる
とともに、軽量であり、ボード状をなしているので取扱
いも容易であり、前記した電気冷蔵庫のほか、携帯用の
クーラーボックスの断熱壁を構成するのにも適したもの
として広く利用されている。真空パック断熱材の性能向
上を図る技術として、特開平６−２１３５６１号公報に
は、真空パック断熱材に使用する発泡体を、高圧プレス
で圧縮して発泡体内の気泡を偏平状に押しつぶしておく
ことが提案されている。このような発泡体を使用するこ
とで、真空パック断熱材の熱伝導率がさらに小さくな
り、断熱性が向上すると説明されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記先行技
術のように発泡体を加圧圧縮しても、加圧圧縮していな
い発泡体を用いた場合に比べて、期待されたほどの断熱
性能の向上が認められないという問題があった。その理
由として、発泡体を加圧圧縮しても、真空パックするま
での間に発泡体が有する復元性によって元の形状に戻っ
てしまい、加圧圧縮したことの効果が失われてしまうの
であると考えられる。

【０００５】前記した先行技術で使用されている連続気
泡のウレタン発泡体は、真空断熱材に使用したときの断
熱機能は優れているのであるが、復元性が大きいため
に、断熱性が低下してしまう。従来、真空パック処理の
前に、発泡体を乾燥処理しておくことで、真空断熱材の
熱伝導率を低くできることが知られている。この乾燥処
理を行うと、余計に発泡体の復元が進行してしまうの
で、断熱性の向上効果が減じてしまう。

【０００６】さらに別の問題として、アルミ箔ラミネー
トフィルムなどの袋に発泡体を収容して袋の内部を真空
にすると、発泡体に密着する袋の表面に、発泡体が有す
る凹凸形状がそのまま表れてしまい、表面の平滑性に劣
るものとなる。表面の平滑性に劣る真空パック断熱材
は、例えば、電気冷蔵庫の壁面に埋め込み、真空パック
断熱材の周囲にさらにウレタン樹脂を流し込んで発泡さ
せたときに、ウレタン樹脂の流れが悪くなり、真空パッ
ク断熱材の表面に空隙や隙間があいてしまって性能が低
下するという問題が発生する。また、真空パック断熱材
を別の部材と貼り合わせて使用するときにも、貼り合わ
せ面に隙間や空隙が生じ易い。

【０００７】本発明の課題は、前記した発泡体を加圧圧
縮しておく先行技術の欠点を解消し、断熱性が高く、表
面の平滑性にも優れた真空断熱材を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる真空断熱
材は、圧縮率１５〜６０％で加圧圧縮された連続気泡の
合成樹脂発泡体と、合成樹脂発泡体を収容した内部空間
が真空状態で密封されている可撓性収容材とを備える。
本発明にかかる真空断熱材の製造方法は、以下の工程を
含む。

【０００９】通気遮断性を有する可撓性収容材に連続気
泡の合成樹脂発泡体を収容する工程(a) 。前工程(a) に
より合成樹脂発泡体が収容された可撓性収容材の内部空
間を、脱気し密封して真空状態にする工程(b) 。前工程
(b) により合成樹脂発泡体が真空状態で密封された可撓
性収容材を、加圧圧縮する工程(c) 。〔可撓性収容材〕内部空間を脱気したときに真空状態を
維持できる程度の通気遮断性を有し、加圧圧縮に耐える
機械的特性を有していれば、通常の真空断熱材などに利
用されているシート材が使用できる。

【００１０】具体的には、通気遮断性の高いアルミニウ
ムその他の金属層を積層した合成樹脂シートあるいはフ
ィルムが使用できる。合成樹脂シートとしては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなど
の通常のシート材料が用いられる。可撓性収容材の密封
を熱融着で行う場合には、密封面に熱融着性のある樹脂
層を積層しておくことが好ましい。

【００１１】可撓性収容材の厚みは、真空維持性能や機
械的強度、加圧圧縮時の変形性などを考慮して設定さ
れ、通常は５０〜１５０μｍ程度のものが好ましい。可
撓性収容材は、予め袋状あるいは容器状など、合成樹脂
発泡体を収容し易い形態に加工されたものであってもよ
いし、平坦なシート状のままで用意され、合成樹脂発泡
体を収容する際に、合成樹脂発泡体を包んで使用するよ
うにしてもよい。〔合成樹脂発泡体〕通常の真空断熱材と同様の合成樹脂
発泡体が用いられる。発泡体の内部空間を真空化し易
く、断熱性に優れた連続気泡の発泡体が好ましい。内部
空間を真空にしても気泡が崩れない形状維持性を有して
いるものが好ましい。

【００１２】具体的には、連続気泡の硬質ポリウレタン
発泡体が好ましい材料となる。合成樹脂発泡体の密度は
４０〜１００kg/m³程度が好ましく、平均気泡径は１０
０μｍ程度以下のものが好ましい。合成樹脂発泡体は、
予めブロック状あるいは板状に発泡成形されたものを、
可撓性収容材に収容可能な寸法形状に裁断して使用する
ことができる。

【００１３】合成樹脂発泡体の形状は、真空断熱材とし
て一般的な矩形状のもののほか、用途に合わせて、円板
状その他の異形状、部分的に凹凸のある形状などでもよ
い。合成樹脂発泡体の寸法は、１５〜７０mm程度のもの
が好ましい。合成樹脂発泡体の厚みは、最終的に必要と
される真空断熱材における合成樹脂発泡体の厚みに対し
て、加圧圧縮による目減り分を考慮した厚みに設定して
おく。〔脱気密封〕可撓性収容材への合成樹脂発泡体の収容、
内部空間の脱気による真空化、および、可撓性収容材の
密封は、通常の真空断熱材の製造技術と同様に行われ
る。

【００１４】具体的には、合成樹脂発泡体を真空吸引口
となる部分を除いて可撓性収容材で覆い、真空吸引口か
ら可撓性収容材の内部空間の空気を排出する。可撓性収
容材の内部空間を脱気すると、可撓性収容材が合成樹脂
発泡体の外形に密着するまで内部空間が狭くなったあ
と、合成樹脂発泡体に可撓性収容材が密着した状態で合
成樹脂発泡体の内部の空気が排出されて真空状態にな
る。所定の真空度が達成されれば、真空吸引口を封鎖し
て、可撓性収容材を密封する。

【００１５】内部空間の真空度は、要求される断熱性能
によっても異なるが、通常０．１〜１．０Torrに設定さ
れる。可撓性収容材の密封は、熱融着、接着剤による接
着などが採用される。なお、脱気密封に先立ち、可撓性
収容材に吸着剤やガス吸収剤等を収容しておくこともで
きる。〔加圧圧縮〕合成樹脂発泡体が収容された可撓性収容材
を加圧して圧縮する。

【００１６】加圧装置は、通常のプレス装置が使用でき
る。加圧装置には、可撓性収容材の形状に対応する加圧
型を備えておくことができる。加圧圧力は、５kg/cm²程
度が好ましい。加圧と同時に加熱することもできる。加
圧によって、可撓性収容材に収容された合成樹脂発泡体
は、主に厚み方向に圧縮される。合成樹脂発泡体が永久
変形を起こすまで圧縮する必要がある。可撓性収容材の
内部空間は、実質的に空気が存在しない真空状態なの
で、密封されていても、合成樹脂発泡体の変形に合わせ
て容易に圧縮される。

【００１７】可撓性収容材すなわち合成樹脂発泡体の圧
縮率を１５〜６０％に設定するのが好ましく、より望ま
しくは３０〜６０％に設定する。なお、この明細書にお
いて、圧縮率は、下式で算出する。圧縮率％＝（圧縮前体積−圧縮後体積）／圧縮前体積 …（１）但し、実質的に厚み方向のみに圧縮して、厚みと直交す
る方向の変形を無視できる場合には、下式が適用でき
る。

【００１８】圧縮率％＝（圧縮前厚み−圧縮後厚み）／圧縮前厚み …（２）〔乾燥〕合成樹脂発泡体を可撓性収容材に収容する前、
あるいは、合成樹脂発泡体を可撓性収容材に収容した後
で可撓性収容材を脱気密封するまでの間に、合成樹脂発
泡体を乾燥させておくことができる。乾燥によって、真
空断熱材の断熱性が向上する。

【００１９】乾燥は、加熱乾燥炉など通常の合成樹脂発
泡体に対する乾燥手段が採用できる。熱風、ヒータ、赤
外線などの加熱乾燥が一般的である。加熱乾燥の場合
に、乾燥温度は１１０〜１５０℃が好ましく、乾燥時間
は４０分以上が好ましい。乾燥された合成樹脂発泡体
は、放置しておくと吸湿するので、乾燥後は出来るだけ
迅速に、可撓性収容材への収容から脱気、密封までの処
理を行うことが好ましい。〔真空断熱材〕本発明の製造方法で得られた真空断熱材
は、基本的には加圧圧縮したときの加圧型の型面形状に
対応する形状をなしている。

【００２０】但し、合成樹脂発泡体は加圧圧縮によって
体積が縮小するが、可撓性収容材の面積は変わらない。
そのため、合成樹脂発泡体の体積縮小で余った可撓性収
容材の一部が弛みを生じる。可撓性収容材の弛みで、可
撓性収容材の一部に、可撓性収容材の一面外周に配置さ
れ、この面に沿って外側に延びる張出縁部が形成され
る。この張出縁部は、加圧圧縮時の加圧方向の端面に形
成され、可撓性収容材が折り畳まれた構造になってい
る。張出縁部の幅は、合成樹脂発泡体の圧縮率で変わ
る。通常、張出縁部の幅は０．５mm以上程度に設定され
る。張出縁部は、可撓性収容材の一面外周の全周にわた
って形成されていてもよいし、一面外周のうち一部の辺
のみに形成されていてもよい。〔用途〕製造された真空断熱材の用途としては、冷蔵庫
の壁面断熱材のほか、クーラーボックスなどの保温保冷
機器の断熱材、建築部材の断熱材として利用することが
できる。

【００２１】前記張出縁部を有する真空断熱材を、冷蔵
庫の壁内空間に設置し、さらに壁内空間にウレタン樹脂
を注入して発泡充填することができる。この場合、張出
縁部を壁内面に密着させるように設置しておけば、真空
断熱材と壁内面との密着性が良好になり、注入されたウ
レタン樹脂が真空断熱材と壁内面との間に入り込むこと
が防げる。

【００２２】

【発明の実施形態】図１に示す実施形態は、真空断熱材
の製造工程を順次段階的に示している。図１(a) に示す
ように、連続気泡の硬質発泡ポリウレタンからなり、矩
形の厚板状をなす発泡体１０を準備する。発泡体１０
は、乾燥炉で充分に乾燥された状態である。

【００２３】図１(b) に示すように、２枚のアルミ箔ラ
ミネートシートを貼り合わせて作製された袋状の可撓性
収容体２０を用いる。収容体２０の外周には、貼り合わ
せ部２２が形成されるが、外周の一辺は貼り合わせずに
開口として残されている。収容材２０に発泡体１０を収
容し、収容材２０の内部空間を脱気して真空化したあ
と、収容材２０の開口部分を密封する。連続気泡の発泡
体１０は、気泡内部までが充分に真空化された状態にな
る。直方体状をなす収容材２０の外形に側面に沿って貼
り合わせ部２２が張り出した形状になる。

【００２４】図１(c) に示すように、発泡体１０が真空
状態で封入された収容材２０を、上下一対の加圧型３
０、３０の間に配置し、加圧型３０、３０で収容材２０
を上下方向から加圧する。収容材２０および発泡材１０
は厚み方向に圧縮される。図１(d) に示すように、発泡
体１０が真空密封された収容材２０からなる真空断熱材
Ｔは、図１(b) の段階に比べて、厚みが薄くなってい
る。収容材２０の外形のうち、一面（図では上面）の外
周に、上面に沿って連続して外側に延びる張出縁部２４
を有する。

【００２５】張出縁部２４は、収容材２０を加圧圧縮し
たときに、発泡体１０の体積が縮小したために余った収
容材２０の弛みが折り畳まれてできたものである。な
お、真空断熱材Ｔのうち、加圧型３０、３０が当接して
加圧された表面は、平滑な加圧型３０の表面が押圧され
ることで平滑になる。真空断熱材Ｔの表面には、発泡体
１０の気泡による凹凸や収容材２０のシワなどがほとん
ど表れない。

【００２６】図２に拡大して示すように、真空断熱材Ｔ
は、厚板状をなす収容材２０の外形に対して、片面の外
周には張出縁部２４が配置され、貼り合わせ部２２は、
収容材２０の外形の側面のうち、厚みの約半分よりも張
出縁部２４に近い側に配置されている。〔真空断熱材の使用形態〕図２に示す実施形態は、真空
断熱材Ｔを冷蔵庫の壁面に用いた場合を示す。

【００２７】冷蔵庫の壁面は、一対の壁面材４０、４０
が間隔をあけて対向して配置されている。壁面材４０、
４０の中央空間に、真空断熱材Ｔのうち、張出縁部２４
を有する側の表面を、片側の壁面材４０の内面に密着さ
せて配置する。真空断熱材Ｔは高い断熱性を要求される
部位あるいは面に配置される。この状態で、壁面材４
０、４０の中央空間に、ウレタン樹脂などの断熱剤４４
を注入する。ウレタン樹脂からなる断熱剤４４は発泡し
て空間を隙間なく埋めることで壁面の断熱性を向上させ
る。

【００２８】このとき、断熱剤４４の流れあるいは圧力
で、真空断熱材Ｔと壁面材４０との間に断熱剤４４が侵
入すると、真空断熱材Ｔによる断熱機能が損なわれる。
しかし、真空断熱材Ｔに張出縁部２４を有していると、
断熱剤４４の流れは、張出縁部２４を壁面材４０の側に
押しつけるような作用が生じる。図２の矢印が断熱剤４
４の流れを示す。その結果、真空断熱材Ｔと壁面材４０
との間に隙間が生じ難く、断熱機能の低下を防ぐことが
できる。〔真空断熱材の製造例〕本発明の真空断熱材を製造し、
その性能を評価した。

【００２９】＜使用材料＞可撓性収容材：アルミ蒸着層を有する合成樹脂フィルム合成樹脂発泡体：硬質ポリウレタンフォームからなる連
続気泡発泡体＜製造工程＞前記合成樹脂フィルムを２枚重ねて、矩形
の３方向を熱シールし、１方向のみが開口した袋状の可
撓性収容材を作製した。

【００３０】合成樹脂発泡体を、２００×２００×３０
mmの厚板状に裁断した。発泡体に乾燥処理（１２０℃、
１時間）を行った。収容材に発泡体を収容した。収容材
の内部空間を脱気したあと、可撓性収容材の開口部分を
熱融着によって密封した。封止圧力は０．０５Torrであ
った。プレス加圧装置を用いて、発泡体が収容された収
容材すなわち真空断熱材を加圧圧縮した。上記装置の加
圧圧力は７０ton （約１５０kgf/cm² ）である。

【００３１】得られた真空断熱材の熱伝導率を、JIS-A-
9511に規定される平板熱流計法（ AUTO-λ HC-072）で
測定した。測定は、加圧圧縮前と加圧圧縮後との両方で
行った。また、真空断熱材の表面状態を目視観察して評
価した。なお、比較例１は、加圧圧縮を全く行わなかっ
た場合である。比較例２は、圧縮率を過大にした場合で
ある。比較例３は、発泡体を加圧圧縮してから乾燥処理
を行い、その後で発泡体を収容体に収容して脱気および
密封を行った。

【００３２】

【表１】 ────────────────────────────── 圧縮率密度厚み熱伝導率表面％ g/cm³ mm Kcal/mhr℃ 状態圧縮後／圧縮前 ────────────────────────────── 実施例１ 17 66 24.21 0.0058／0.0062 良好実施例２ 30 83 21.55 0.0056／0.0067 良好実施例３ 50 110 15.89 0.0049／0.0067 良好実施例４ 60 150 12.35 0.0060／0.0067 良好 ────────────────────────────── 比較例１ − 55 29.04 − ／0.0065 良好比較例２ 67 165 11.30 0.0075／0.0061 良好比較例３ − − 27.56 0.0058／ − シワ ────────────────────────────── 上記測定の結果、発泡体が真空状態で密封された収容体
を加圧圧縮してなる実施例の真空断熱材は、圧縮前に比
べて熱伝導率が大きく低下しており、断熱性が向上する
ことが確認された。加圧圧縮によって断熱性が向上する
理由は詳細には不明であるが、加圧圧縮によって、発泡
体の気泡空間が狭くなって熱対流が生じ難くなるために
断熱性が向上するものと推定できる。但し、比較例２で
は、圧縮率が大きすぎたために、発泡体の気泡空間が潰
れてしまって、気泡壁の接近あるいは接触による伝導で
熱が移動し易くなるものと推定できる。

【００３３】また、各実施例の真空断熱材は、表面が平
滑でシワや凹凸が目立つことはなかった。これは、加圧
型に押圧されて真空断熱材の表面が平滑化されたためで
あると推定できる。各実施例の真空断熱材は、圧縮後に
時間が経過しても、厚みが復元することはなかった。こ
れは、発泡体の気泡内が真空状態になっていて、外部か
ら気泡内に空気が流入することもないので、気泡が膨れ
て復元するという現象は生じ難いのである。比較例３で
は、収容体に密封する前の発泡体のままで圧縮している
ため、収容体に密封するまでの段階で、発泡体の内部に
自由に空気が流入でき、発泡体が復元してしまってい
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明の真空断熱材とその製造方法で
は、合成樹脂発泡体が真空状態で密封された可撓性収容
体を、加圧圧縮することで、真空断熱材の熱伝導率が大
幅に向上するとともに真空断熱材の表面状態が平滑にな
る。その結果、冷蔵庫の壁面断熱材などとして使用し易
く断熱性能に優れた真空断熱材となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を表し、製造工程を段階的
に表す模式図

【図２】真空断熱材の使用形態を表す断面図

【符号の説明】

１０合成樹脂発泡体２０可撓性収容材２２貼り合わせ部２４張出縁部３０加圧型Ｔ真空断熱材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮率１５〜６０％で加圧圧縮された連続
気泡の合成樹脂発泡体と、前記合成樹脂発泡体を収容した内部空間が真空状態で密
封されている可撓性収容材とを備える真空断熱材。
【請求項２】圧縮率が３０〜６０％である請求項１に記
載の真空断熱材。
【請求項３】前記可撓性収容材の一部からなり、可撓性
収容材の一面外周に面に沿って外側に延びる張出縁部
を、さらに備える請求項１または２に記載の真空断熱
材。
【請求項４】通気遮断性を有する可撓性収容材に連続気
泡の合成樹脂発泡体を収容する工程(a) と、前工程(a) により合成樹脂発泡体が収容された可撓性収
容材の内部空間を、脱気し密封して真空状態にする工程
(b) と、前工程(b) により合成樹脂発泡体が真空状態で密封され
た可撓性収容材を、加圧圧縮する工程(c) とを含む真空
断熱材の製造方法。
【請求項５】請求項４に記載の工程(a) 、工程(b) 、工
程(c) を含み、可撓性収容材の一部からなり、可撓性収容材の一面外周
に面に沿って外側に延びる張出縁部を備える真空断熱材
の製造方法。
【請求項６】前記工程(c) が、圧縮率１５〜６０％で加
圧圧縮する請求項４または５に記載の真空断熱材の製造
方法。
【請求項７】少なくとも前記工程(b) の前に、合成樹脂
発泡体を乾燥する工程(m) をさらに含む請求項４〜６の
何れかに記載の真空断熱材の製造方法。