JP2003293256A

JP2003293256A - 真空断熱材用コア材の製造方法

Info

Publication number: JP2003293256A
Application number: JP2002094054A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tomuro; 浩一戸室; Hitoshi Hoshino; 仁星野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】アウトガスの原因になる不純物を含有せず、
連通性を有し、取扱性・耐熱性に優れ、運搬が容易で、
断熱性能に優れ、且つ、折り曲げ容易な真空断熱材用コ
ア材を提供する。【解決手段】本発明の真空断熱材は、グラスウールと
熱可塑性樹脂繊維とを混合して平板状の混合物を形成
し、この混合物の前記熱可塑性樹脂繊維が他の繊維に接
する交点を溶融により接着することによりこの混合物を
圧縮するとともに、この平板状混合物に線状の薄肉部を
設けて真空断熱材用コア材を形成する。この形成した真
空断熱材用コア材を容器に収納し、この容器の内部を真
空にしてからこの容器をシールして真空断熱材を形成す
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、真空断熱材用コア
材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フリーザー、家庭用の冷蔵庫、保
温機、業務用のショーケース等の各種保温・加熱・冷却
機器や、保冷車や保冷倉庫等に用いられる断熱材として
は、通常、発泡断熱材が用いられる。

【０００３】また、これら各種保温・加熱・冷却機器に
おいて、断熱性能を更に向上せしめる為に、真空断熱材
を採用するものもあった。

【０００４】この真空断熱材は、ガスバリア性フィルム
を袋状に形成した容器内に、連通性発泡材、粉末、又は
繊維を収納し、この収納状態で容器内部から排気して気
密に封止し、内部を真空状態に保持したものである。

【０００５】また、前述したように真空断熱材のコア材
としては、硬質ウレタンを発泡して気泡を連通化させた
連続気泡ウレタン（連通ウレタン）や、押出成形し気泡
を連通化させた発泡スチロール等を、必要な大きさにカ
ットして、吸着剤とともにガスバリア性を有した容器内
に入れ、内部から排気した後気密に封止し、内部を真空
状態に保持したものも使用されている。

【０００６】しかしながら、ウレタンの製法が２液の硬
化反応であるため、反応時に残存した未反応物質に由来
するアウトガスが、シール後に発生し真空断熱材の断熱
性能を低下させるという問題がある。

【０００７】さらに、前記連続気泡発泡スチロール等の
有機発泡体においては、気泡を完全に１００％連通化さ
せたものを形成するのは困難であり、独立気泡が若干残
ってしまい、イソブタン等の発泡剤から発生したＣＯ²
が該独立気泡内に残存するという現象が起こる。そのた
め、連続気泡発泡スチロールを、ガスバリア性を有する
容器に入れ、内部から排気後気密に封止しても、該独立
気泡内に残存したＣＯ ²を起因とするアウトガスによ
り、真空断熱材の断熱性能が徐々に低下するといった問
題もある。

【０００８】この問題点を解決するには、真空断熱材に
用いられる容器内に、コア材とともに吸着剤（ゲッタ
ー）を封入し、発生するガスを吸着させて断熱性能の低
下を防いでる。しかし、吸着剤を封入した場合であって
も、前記アウトガスによる断熱性能の低下を完全に防ぐ
ことは難しかった。

【０００９】前述したパーライト粉末や連続気泡ウレタ
ン、連続気泡発泡スチロール等にかわる材料として、真
空断熱材用コア材に無アルカリ長繊維グラスウールを用
いたものが提案されている。

【００１０】無アルカリ長繊維グラスウールは、断熱性
能が非常に高い、連通性を有するのでアウトガスがなく
吸着剤が不要である、発泡剤も必要ない等の利点を有す
る。

【００１１】その一方で、グラスウールは嵩比重（密
度）が小さいため（２０ｋｇ／ｍ³程度）、真空断熱材
用のコア材としてグラスウールのみを用いた場合、真空
断熱材用容器に入れて、真空引きした後の密度が４００
ｋｇ／ｍ³以上になり、１０倍以上圧縮されることか
ら、製造時における取扱性（ハンドリング）や運搬面
（デリバリー）で不便が生じる、大気圧に対する耐圧性
が低く変形が起き易い、大型の真空断熱材用容器が必要
となる等の問題があった。

【００１２】前記問題点を解決すべく、特開平７−９６
５６３号公報においては、グラスウールを重ね合わせた
ものにニードルパンチング加工を施すことで、あらかじ
め真空断熱材用コア材の密度を高め、容器に収納し真空
引きした後の体積収縮を小さく抑えた真空断熱材が提案
されている。

【００１３】この真空断熱材においては、前記ニードル
パンチング加工により、グラスウール同士を絡ませて固
めることが可能となり、あらかじめコア材の密度を高め
ることができる点、さらには、グラスウールを有機バイ
ンダー等で固める等の処理が必要ないので、有機バイン
ダーから発生するアウトガスの心配がない点において優
れている。

【００１４】しかしながら、コア材の材料として、グラ
スウールのみを用いていることから、コスト面で実用化
が困難である等の問題があった。

【００１５】そのため、特開平９−１３６３６７号公報
においては、グラスウールにパルプやロックウール等の
安価な繊維質の材料を混合させたものをコア材に用い
た、コスト的に安価な真空断熱材が提案されているが、
グラスウールのみを用いた真空断熱材が有する断熱性能
と、同等の断熱性能を有するものは見出されていないの
が現状である。

【００１６】真空断熱材の一例について説明する。

【００１７】真空断熱材は、真空断熱材用コア材と、該
真空断熱材用コア材を収納し内部を真空に維持できる容
器とを少なくとも備える。

【００１８】図１は、真空断熱材の要部断面図の一例で
ある。真空断熱材用コア材１０を、適当な大きさ及び形
（例えば、四角形）にカットし、内部に含まれる水分を
除去するために乾燥を行う。

【００１９】次に、該コア材を収納し内部を真空に維持
できる容器のうち一方の面を構成する容器１８内に、カ
ットし乾燥された前記真空断熱材用コア材１０を置き、
さらに該容器の他方の面を構成する容器１８を被せてか
ら、三方をヒートシールする。

【００２０】これを真空槽（図示せず）内に入れて真空
引きし、容器１８内の真空度を、１３．３Ｐａ〜１．３
３Ｐａ（０．１〜０．０１Ｔｏｒｒ）とし、開口されて
いる残りの一方をヒートシールして封止することによ
り、真空断熱材１６が形成される。

【００２１】容器１８としては、ガスバリア性を有し、
ヒートシール可能で、前記コア材を収納して内部を真空
に維持できるものであれば、どのようなものでも用いる
ことができるが、例えば、ナイロン、アルミ蒸着ＰＥＴ
（ポリエチレンテレフタレート）、アルミ箔、及び高密
度ポリエチレンの４層構造からなるガスバリアフィルム
を用いた容器が好ましく用いられる。

【００２２】容器１８には、コア材１０のみを入れるだ
けで、断熱性能を有し、かつ断熱性能低下が少ない真空
断熱材１６を得ることができるが、微量のアウトガス等
による断熱性能低下を防止するために、さらに吸着剤を
封入することも好ましい。

【００２３】次に、真空断熱材を、冷蔵庫の断熱材とし
て使用する場合の一例を、図２を用いて説明する。図２
は、真空断熱材を用いた冷蔵庫の要部断面図である。

【００２４】図２において、冷蔵庫２１は、外箱２２
と、外箱２２の内側に配置された断熱部２３と、断熱部
２３の内側に配置された内箱２４と、この内箱２４の開
口を開閉自在に閉塞する断熱扉２５とで構成される。

【００２５】断熱部２３は、真空断熱材２６と発泡断熱
材２７とからなる。真空断熱材２６は、外箱２２の内壁
に接触させて取り付け、この外箱２２と内箱２４との間
に発泡ポリウレタン２７を充填発泡させて、断熱部２３
を形成している。この断熱部２３は、熱伝導率が低い
（断熱性能が高い）真空断熱材２６を用いることによ
り、熱伝導率を低く抑えられるため、冷蔵庫２１におい
て断熱部２６の厚みを薄くすることが可能となる。

【００２６】ところで、真空断熱材は、一般的に平板状
であるため、コーナー部分には、真空断熱材を配置でき
ない。

【００２７】このため、このコーナー部分での断熱性能
を向上させるために、折り曲げ可能な真空断熱材が、提
案されている。この折り曲げ可能な真空断熱材として
は、たとえば、実公昭63-26705号公報(F25D23/06)、特
開平7-96566号公報(B32B3/12)にて提案されている。し
かし、折り曲げ可能とするため構造が複雑となり製造が
厄介となる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、未反応物
質、発泡剤、及び有機バインダー等のアウトガスの原因
になる不純物をあまり含有せず、連通性を有し、断熱性
能に優れ、折り曲げ可能で且つ製造および取り扱いが容
易な真空断熱材用コア材の製造方法を提供することを目
的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、グラスウール
（３１）と熱可塑性樹脂繊維（３２）とを含有してなる
混合物（３４、３８、４０）をこの熱可塑性樹脂繊維の
融点より高い温度にて加熱し、この加熱後に加圧圧縮し
て、この混合物の前記熱可塑性樹脂繊維が他の繊維に接
する交点を溶融により接着させ、この加圧圧縮後に、前
記融点より低い温度のプレス装置（４８）でこの混合物
をプレスして前記交点での接着固定を安定化する真空断
熱材用コア材の製造方法において、前記プレス装置（４
８）に線状の突起（５０）を設けて、この混合物に線状
の凹部（５４）を形成したことを特徴とする。

【００３０】更に、本発明は、前記熱可塑性樹脂繊維
（３２）が、ポリプロピレンであることを特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態である真空断熱
材について詳述する。

【００３２】この真空断熱材は、真空断熱材用コア材
と、該真空断熱材用コア材を収納し内部を真空に維持で
きる容器とを少なくとも備える。

【００３３】まず、真空断熱材用コア材について説明す
る。

【００３４】真空断熱材用コア材は、グラスウールと熱
可塑性樹脂繊維（例えば、ポリプロピレン繊維）とを含
有してなる。

【００３５】真空断熱材用コア材の材料として、グラス
ウールだけでなく熱可塑性樹脂繊維を混合してコア材に
含有させることは、コストを安価に抑え、かつグラスウ
ールのみの場合とほぼ同等の断熱性能を奏し、アウトガ
スの発生量も少ない観点から好ましい。

【００３６】また、熱可塑性樹脂繊維は、グラスウール
及び熱可塑性樹脂繊維における連通性を保持したまま、
加熱溶融及び加圧により前記グラスウールと接着されて
なることが好ましい。

【００３７】即ち、グラスウールと熱可塑性樹脂繊維と
を混合したものに、加熱溶融及び加圧を施すことによ
り、グラスウールと熱可塑性樹脂繊維との接触部が接着
して耐圧性が高まり、あらかじめ密度を高めておくこと
ができるので、真空引きする際の変形、体積収縮を小さ
く抑えることが可能となる。即ち、熱可塑性樹脂繊維
が、バインダーとしての機能も果たすことになる。

【００３８】真空断熱材用コア材の製造方法の好ましい
実施態様を説明する。

【００３９】真空断熱材用コア材は、グラスウールと熱
可塑性樹脂繊維とを混合、解繊して綿状混合物を得る工
程（以下、「混合解繊工程」と称する。）、前記綿状混
合物を積層する工程（以下、「積層工程」と称す
る。）、前記積層された綿状混合物にニードルパンチン
グ加工を施すことによりマットを形成する工程（以下、
「ニードルパンチング工程」と称する。）、前記マット
を加熱圧縮し、その後冷却することにより圧縮成形する
工程（以下、「圧縮成型工程」と称する。）を有する真
空断熱材用コア材の製造方法によって製造されてなるこ
とが好ましい。

【００４０】なお、前記圧縮成型工程は、マットを加熱
し、その後ホットプレスし、その後その時の形状を保ち
ながら冷却することにより圧縮成形するようにしても良
い。

【００４１】以下、工程について説明する。

【００４２】図３を参照しつつ、混合解繊工程及び積層
工程を説明する。

【００４３】まず、混合解繊工程においては、平均繊維
径５〜６μｍのグラスウール３１と平均繊維径９〜１０
μｍのポリプロピレン繊維３２とを、8対2割合で混合す
る。解繊装置３３により、満遍なく混合し解繊して繊維
混合物３４を得る。

【００４４】これを、ベルトコンベア３５により搬送
し、次の積層工程では、ローラ３６及びクロスレイヤー
装置３７により、３０〜４０層程度積層させて、折り重
ねられた繊維混合物３８を得るこの繊維混合物３８の厚み寸法は、15cm程度ある。

【００４５】次のニードルパンチング工程では、図４に
示されるように、綿状混合物の積層物３８に対し、ニー
ドルパンチング装置３９を用いて、ニードルパンチング
加工を施す。

【００４６】このニードルパンチング加工とは、特開平
7-96563号公報(B32B1/06)にも示されてるが、ニードル
パンチング装置３９において、側面に小さい釣針状のバ
ーブを複数備えた針（ニードル）が多数設けられた部材
を、帯状の前記積層物３８に対して垂直方向（厚み方
向）に刺し込み、その状態から前記部材を引き上げる、
という動作を繰り返すことによって、前記バーブに繊維
が絡み引張られるため、積層物の内部にある繊維同士が
絡み合って固定され、マット４０が形成されるものであ
る。

【００４７】このニードルパンチング加工においては、
前記針（ニードル）に備えられた複数のバーブのうち、
針の最先端部に備えられたバーブが、前記積層された綿
状混合物３８を貫通することなく、該積層された綿状混
合物の厚み方向の深度で５０％以上９０％以下の位置に
前記バーブを留めて、ニードルパンチング加工を施すこ
とが特に好ましい。

【００４８】針（ニードル）において最先端部に備えら
れたバーブが、綿状混合物を貫通してしまうと、形成さ
れたマットにおいて針による穴が発生し、コア材として
の断熱性能を下げる原因になると考えられる。従って、
反対面まで針の最先端部に備えられたバーブを貫通させ
ることなく、上記深度の範囲に留めておくことが好まし
い。

【００４９】ニードルパンチング加工は、綿状混合物の
積層物における連通性を損なうことなく圧縮し、取扱性
に優れたマットを形成することが可能であるという観点
から、施すことが好ましい。

【００５０】また、ニードルパンチ工程により得られた
マット４０は、繊維同士の絡み合いにより固定されてい
る。

【００５１】このマット４０の厚み寸法は、4cm程度と
なる。

【００５２】次に、図５に示されるように、ニードルパ
ンチング工程により得られたマット４０には、重石とし
てのセラミック板４１が載せられて、炉４２を通過させ
る。この圧縮成形工程において、マット４０は、圧縮さ
れ、且つ繊維同士の接着により強く固定される。炉４２
の温度は、約210℃に管理されている。

【００５３】この加熱加圧により、マット４０中のポリ
プロピレン繊維が加熱され、この繊維の表面が少しだけ
溶融し、他のポリプロピレン繊維及びグラスウールと接
着固定される。

【００５４】この時、炉４２から出たマット４３の厚み
は、15mm程度となる。

【００５５】炉４２での通過時間が長すぎると、熱可塑
性樹脂繊維が溶融してしまい、繊維同士の連通性を塞い
でしまうので真空引きが困難となり、好ましくない。反
対に短すぎると、繊維の交点での接着が弱くなってしま
う。

【００５６】このような混合解繊工程、積層工程、ニー
ドルパンチング工程、及び前記圧縮成形工程を経ること
により、真空断熱材用コア材が製造される。

【００５７】つまり、平均繊維径が５〜６μｍであるグ
ラスウール８０重量部と、平均繊維径が９〜１０μｍで
あるポリプロピレン樹脂繊維２０重量部とを混合し解繊
して綿状混合物とした後、該綿状混合物を帯状に薄く積
層させ、さらにクロスレイヤー装置を用いて、綿状混合
物の積層物を得る。

【００５８】次に、この積層物を、ニードルパンチング
装置を用いてマット化する。得られたマットを炉で加熱
圧縮し、空冷した。圧縮成形されたマットをカットし乾
燥する。

【００５９】そして、図６に示すように、このコア材を
収納し内部を真空に維持できる容器のうち一方の面を構
成する容器１８内に、カットし乾燥された前記真空断熱
材用コア材４４を置き、さらに該容器の他方の面を構成
する容器１８を被せてから、三方をヒートシールする。

【００６０】これを真空槽（図示せず）内に入れて真空
引きし、容器１８内の真空度を、１３．３Ｐａ〜１．３
３Ｐａ（０．１〜０．０１Ｔｏｒｒ）とし、開口されて
いる残りの一方をヒートシールして封止することによ
り、本発明の真空断熱材４５が形成される。

【００６１】前記容器１８としては、ガスバリア性を有
し、ヒートシール可能で、前記コア材を収納して内部を
真空に維持できるものであれば、どのようなものでも用
いることができるが、例えば、ナイロン、アルミ蒸着Ｐ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、アルミ箔、及び
高密度ポリエチレンの４層構造からなるガスバリアフィ
ルムを用いた容器が好ましく用いられる。

【００６２】前記容器１８には、コア材４４のみを入れ
るだけで、断熱性能を有し、かつ断熱性能低下が少ない
真空断熱材４５を得ることができるが、微量のアウトガ
ス等による断熱性能低下を防止するために、さらに吸着
剤を封入することも好ましい。

【００６３】なお、この真空断熱材４５内における真空
断熱材用コア材４４の密度は、真空引きされることによ
り、約３００ｋｇ／ｍ³となる。

【００６４】前述の例の圧縮成型工程は、マットを常に
加熱圧縮したが、加熱後にホットプレスし、その後その
時の形状を保ちながら冷却することにより、圧縮成形す
るようにしても良い。

【００６５】この例を図７及び図８を参照しつつ説明す
る。

【００６６】図７の示されるように、このマット４０を
ホットプレス装置４６に載せる。ホットプレス装置４６
は、約190℃〜210℃に制御されている。

【００６７】これによりマット４０は加熱される。

【００６８】ポリプロピレン繊維が融解してしまう前
（載せてから3分後)に、ホットプレス加工を行う。ホッ
トプレス装置４６の間隔を15mmとして、マット自体を圧
縮し体積を減少させる（密度を上げる）。これにより、
マット内部に存在し表面が一部溶融したプリプロピレン
繊維と、他の繊維（他のプリプロピレン繊維又はグラス
ウール)との接触交差部分が、融着される。

【００６９】ホットプレス装置４６より取り出されたマ
ット４７の厚みは、弾性復元して17mm程度となる。しか
し、このまま更に放置すれば、最終的には、マット４７
の厚みは、25mm程度まで復元してしまう。

【００７０】そこで、図８に示すように常温に制御され
たプレス装置４８でマット４７を約3分間挟む。プレス
装置４７の間隔は15mmとしている。このプレス作業をコ
ールドプレスと呼ぶ。これにより、マット内の接触交差
部分の融着が安定化し、接着力が強まる。これにより、
圧縮された真空断熱材用コア材４９が形成される。

【００７１】後は、前述と同様に、この真空断熱材用コ
ア材をカットして、ガスバリアフィルム容器に入れ真空
にしてからシールすれば、真空断熱材が出来る。

【００７２】次に、このコールドプレスの工程を利用し
て、折り曲げ可能な真空断熱材を作成することを、図９
〜図１３を参照しつつ説明する。

【００７３】図９(a）は、図８と同様であり、加熱後に
プレスされたマット４７をプレス装置４８でコールドプ
レスしている。

【００７４】この実施例では、図９(b)に示すようにこ
のコールドプレス時に、プレス装置に突起物５０，５１
を取り付けてマットに凹部を設ける。

【００７５】突起物５０は、マットの端から端までを線
上に凹ませる断面三角の突起物である。その高さは10mm
である。この突起物５０は、線状のものであり、プレス
装置４８に着脱自在である。

【００７６】突起物５１は、マットの一部を円柱状に凹
ませる円柱状の突起物であり、その高さは10mmである。
この突起物５０もプレス装置４８に着脱自在である。

【００７７】図１０にこのコールドプレスによって形成
されたマット(真空断熱材用コア材)５５を示す。

【００７８】凹部５３は、突起物５１により形成された
ものである。また、線状の凹部５４は、突起物５０によ
り形成されたものである。この凹部５４の部分は、マッ
ト５５の薄肉部となる。

【００７９】このマット５５を所定の寸法にカットした
ものを図１１に示す。

【００８０】マット(真空断熱材用コア材)５６は、乾燥
された後に、凹部５３にゲッター材を入れる。そして、
ガスバリア容器１８に入れられ、真空槽（図示せず）内
に入れて真空引きし、容器１８をヒートシールして封止
する。

【００８１】つまり、図１２に示すような真空断熱材が
作られる。

【００８２】この真空断熱材５８は、コア材５７の凹部
５４，５４から折れ曲がりやすく、図１３に示すように
折り曲げることができる。

【００８３】

【発明の効果】本発明によると、折り曲げ可能で且つ製
造および取り扱いが容易な真空断熱材用のコア材を提供
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の真空断熱材の一例の要部断面図ある。

【図２】従来の真空断熱材を用いた冷蔵庫の要部断面図
である。

【図３】本願の真空断熱材の製法を説明するための図あ
る。

【図４】本願の真空断熱材の製法を説明するための図あ
る。

【図５】本願の真空断熱材の製法を説明するための図あ
る。

【図６】本願の真空断熱材の一例の要部断面図ある。

【図７】本願の真空断熱材の他の製法を説明するための
図ある。

【図８】本願の真空断熱材の他の製法を説明するための
図ある。

【図９】本願の折曲げ可能な真空断熱材の製法を説明す
るための図ある。

【図１０】本願の折曲げ可能な真空断熱材に入れられる
カット前の真空断熱材用コア材を説明するための図あ
る。

【図１１】本願の折曲げ可能な真空断熱材に入れられる
カット後の真空断熱材用コア材を説明するための図あ
る。

【図１２】本願の折曲げ可能な真空断熱材の断面図あ
る。

【図１３】本願の折曲げ可能な真空断熱材を折曲げた状
態での断面図ある。

【符号の説明】

１８・・容器、３１・・グラスウール、３２・・ポリプロピレン（熱可塑性樹脂繊維）、３４、３８、４０・・混合物、４７・・マット（平板状混合物）、４７、４９、５５、５６・・真空断熱材用コア材、５０・・突起部（突起）、５４・・凹部、５８・・真空断熱材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H036 AA08 AA09 AB13 AB18 AB24 AB28 AC01 4F204 AC00 AE02 AG05 AH33 FA01 FA18 FB01 FE06 FE16 FF01 FN01 FN15 4L047 AA05 AA14 AA28 AB02 BA03 BA09 BA24 CB06 CB10 CC14 CC16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グラスウールと熱可塑性樹脂繊維とを含
有してなる混合物をこの熱可塑性樹脂繊維の融点より高
い温度にて加熱し、この加熱後に加圧圧縮して、この混合物の前記熱可塑性
樹脂繊維が他の繊維に接する交点を溶融により接着さ
せ、この加圧圧縮後に、前記融点より低い温度のプレス装置
でこの混合物をプレスして前記交点での接着固定を安定
化する真空断熱材用コア材の製造方法において、前記プレス装置に線状の突起を設けて、この混合物に線
状の凹部を形成したことを特徴とする真空断熱材用コア
材の製造方法
【請求項２】前記熱可塑性樹脂繊維が、ポリプロピレ
ンであることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材
用コア材の製造方法。