JP2004060794A - Vacuum heat insulating material, and manufacturing method of its core material - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機繊維集合体からなる芯材を外被材で被覆した真空断熱材と、その芯材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、電気ポット等の保温保冷機器では熱を効率的に利用するという観点から、芯材をガスバリア性のラミネートフィルムで覆って内部を減圧し封止した真空断熱材の使用が提案されている。
【0003】
真空断熱材の芯材としては、様々な材料が提案されているが、特開平9−145239号公報では、比較的形状加工が容易な無機繊維集合体を芯材に使用している。
【0004】
上記従来の無機繊維集合体から芯材を作る方法は、まず、無機繊維集合体にバインダーを加えて固め成型して得られた成型体から、成型体の端部を除いた中間部分において切断により必要な大きさの芯材を取り出すのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の真空断熱材の芯材は、成型体から、成型体の端部を除いた中間部分において切断により必要な大きさの芯材を取り出すので、成型体から芯材を取り出した後に芯材の廃材が残る。
【0006】
特に真空断熱材の適用製品、適用箇所が増えてくると、様々な大きさ形状の複数種類の芯材が必要になり、少ない種類の成型体から様々な大きさ形状の複数種類の芯材を取り出そうとすると、廃材の発生量が増加するが、この廃材の処分が問題となる。
【0007】
すなわち、この廃材は焼成時の熱履歴があり熱で硬化したバインダーが付着しているため、無機繊維集合体の原料に戻すことは経済性の観点から困難である。そのため、廃材は廃棄せざるを得ない。
【0008】
しかしながら、近年、産業廃棄物の増加が大きな社会問題となっており、廃棄場所の確保は困難である。さらに資源を有効活用するという観点から見ても、この芯材の製造方法は無駄がある。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑み、芯材の廃材の発生量を減らすことができる真空断熱材とその芯材の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明の真空断熱材は、無機繊維集合体を圧縮成型してバインダーで固めた芯材をガスバリア性の外被材で被覆し内部を減圧した真空断熱材であって、前記芯材が、シート状無機繊維集合体を複数枚積層してなり、積層する前記シート状無機繊維集合体の間に、前記芯材の廃材の粉砕物が混入されている。
【0011】
請求項1記載の発明では、芯材の廃材を粉砕して芯材に混入するので、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、資源を有効利用することができる。また、シート状無機繊維集合体を複数枚積層したものを芯材に用いると共に、芯材の廃材の粉砕物は、積層するシート状無機繊維集合体の間に配置するので、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0012】
また、請求項2記載の発明の真空断熱材は、請求項1記載の発明の真空断熱材の構成に加え、芯材は表面層が内側層より硬いという特徴を有するものであり、芯材の内側層を表面層に比べて柔らかく構成したので、芯材の内側層の部分が、シート状無機繊維集合体の間に配置した芯材の廃材の粉砕物による凹凸を吸収しやすくなり、請求項1記載の発明よりも、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0013】
また、請求項3記載の発明の真空断熱材は、請求項1または2記載の真空断熱材の構成に加えて、廃材の粉砕物の大きさが、5mm以下であるという特徴を有するものであり、通常使用される芯材の厚み寸法などを考慮すると、廃材の粉砕物の大きさが、5mm以下であれば、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0014】
また、請求項4記載の発明の真空断熱材は、請求項1から3のいずれか一項記載の真空断熱材の構成に加えて、廃材の粉砕物の大きさが、内部を減圧した後の外被材から芯材を取り出した状態での前記芯材の厚さ寸法に対して1/4以下の大きさであるという特徴を有するものであり、廃材の粉砕物の大きさを1/4以下の大きさにすれば、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0015】
また、請求項5記載の発明の真空断熱材は、請求項1から4のいずれか一項記載の真空断熱材の構成に加えて、廃材の粉砕物の混入量が、芯材の0.5〜40重量%であるという特徴を有するものであり、廃材の粉砕物の混入量を、芯材の0.5〜40重量%とすることにより、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性や真空断熱材の芯材としての断熱性能への悪影響を極力小さくしつつ、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、これらのバランスが良い。
【0016】
また、請求項6記載の発明の真空断熱材の芯材の製造方法は、無機繊維集合体を圧縮成型してバインダーで固めた成型体から、前記成型体の端部を除いた中間部分において切断により芯材を取り出す真空断熱材の芯材の製造方法であって、前記成型体から芯材を取り出した後に残った芯材の廃材を粉砕する粉砕工程と、略水平に配置したシート状無機繊維集合体の上面に前記粉砕工程で粉砕された芯材の廃材の粉砕物をまき、さらに別のシート状無機繊維集合体を上から重ねる積層工程と、前記積層工程で複数枚積層されたシート状無機繊維集合体の外面にバインダーを塗布し圧縮成型した状態で前記バインダーを硬化させる成型硬化工程と、前記成型硬化工程で作られた成型体から、前記成型体の端部を除いた中間部分において切断により必要な大きさの芯材を取り出す芯材取出工程とを有し、前記芯材取出工程で芯材を取り出した後に残った芯材の廃材を前記粉砕工程で粉砕するものである。
【0017】
請求項6記載の発明では、芯材の廃材を粉砕して芯材に混入するので、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、資源を有効利用することができる。また、シート状無機繊維集合体を複数枚積層したものを芯材に用いると共に、芯材の廃材の粉砕物は、積層するシート状無機繊維集合体の間に位置し、また、複数枚積層されたシート状無機繊維集合体の外面にバインダーを塗布するので、芯材の内側層が表面層に比べて柔らかくなるため、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0018】
また、請求項7記載の発明の真空断熱材の芯材の製造方法は、請求項6記載の発明における粉砕工程で芯材の廃材を15mm以下の大きさに粉砕し、成型硬化工程での圧縮により芯材の廃材の粉砕物が5mm以下の大きさに粉砕されるものであり、通常使用される芯材の厚み寸法などを考慮すると、廃材の粉砕物の大きさが、5mm以下であれば、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0019】
また、粉砕工程で芯材の廃材を15mm以下に粉砕しておけば、成型硬化工程での圧縮で廃材の粉砕物が5mm以下に粉砕されるので、粉砕工程で芯材の廃材を5mm以下まで小さく粉砕する必要がなく、生産性が向上する。
【0020】
また、請求項8記載の発明の真空断熱材の芯材の製造方法は、請求項6または7記載の発明の積層工程において、積層するシート状無機繊維集合体の間に混入させる廃材の粉砕物の量が、芯材取出工程で取り出す芯材の0.5〜40重量%であるという特徴を有するものであり、廃材の粉砕物の混入量を、芯材の0.5〜40重量%とすることにより、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性や真空断熱材の芯材としての断熱性能への悪影響を極力小さくしつつ、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、これらのバランスが良い。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の真空断熱材とその芯材の製造方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0022】
図1は本発明の一実施の形態の真空断熱材の断面図、図2は同実施の形態の真空断熱材の芯材1の断面図である。
【0023】
本実施の形態の真空断熱材は、平均繊維径が5μm、繊維長が5〜50mmのグラスウールからなる無機繊維集合体を圧縮成型してホウ酸からなるバインダーで固めた厚さ15mm、密度が200kg/m3の芯材1をガスバリア性の外被材2で被覆し内部を3Paまで減圧した真空断熱材であって、芯材1が、シート状無機繊維集合体3を2枚積層してなり、積層するシート状無機繊維集合体3の間に、芯材1の廃材を2mm以下に粉砕した粉砕物4が芯材1に対して5重量%混入されている。
【0024】
芯材1の表面層は内側層よりバインダー濃度が高く、芯材1の表面層部分には硬化層5が形成されている。
【0025】
芯材1は、外被材2で被覆し内部を減圧した時に圧縮されて厚みが14mmに減少している。芯材1の減圧による厚みの減少は10%以下であることが望ましい。
【0026】
外被材2は、アルミ蒸着層またはアルミ箔を有するラミネート樹脂フィルムを使用している。
【0027】
なお、本実施の形態のバインダーは、グラスウール100重量部に対し、ホウ酸3重量部を水97重量部に溶解し、ホウ酸水溶液100重量部としたものを使用する。
【0028】
なお、本実施の形態では、無機繊維としてグラスウールを使用しているが、これに限らず、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維を使用できる。
【0029】
また、本実施の形態では、平均繊維径を5μmとしているが、0.1μm〜10μmであればよい。
【0030】
また、本実施の形態では、バインダーにホウ酸を用いているが、これに限らず、ホウ酸、ホウ酸塩、或いはリン酸、リン酸塩、或いはそれらの加熱生成物のうち少なくともひとつを含むものが使用できる。
【0031】
また、本実施の形態では、芯材1の厚さを15mmとしているが、これに限らず、5mm〜40mmの厚さでもよい。好ましくは10〜20mmの厚さである。
【0032】
なお、廃材の粉砕物4の大きさは、内部を減圧した後の外被材2から芯材1を取り出した状態での芯材1の厚さ寸法に対して1/4以下の大きさであることが好ましい。
【0033】
本実施の形態では、厚さ約15mmの芯材に対して廃材の粉砕物4の大きさを2mm以下に粉砕しているが、約3.8mm以下の大きさへの粉砕でも構わない。厚さ10mmの芯材の場合は、2.5mm以下の大きさ、厚さ20mmの芯材の場合は、5mm以下の大きさ、厚さ30mmの芯材の場合は、約7.5mm以下の大きさ、厚さ40mmの芯材の場合は、10mm以下の大きさに廃材を粉砕することが好ましい。
【0034】
また、本実施の形態では、廃材の粉砕物4の混入量を、芯材の5重量%としているが、これに限らず、0.5〜40重量%であればよい。好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは2〜10重量%である。
【0035】
また、本実施の形態では、シート状無機繊維集合体3を2枚積層して芯材1を構成しているが、2枚に限らず、シート状無機繊維集合体3を3枚、4枚積層したものでも構わないが、4枚以上積層する場合の粉砕物4の混入は、芯材1の表面に粉砕物4混入の影響がでないように、芯材1の中央部に集中させる方が、望ましい。
【0036】
また、本実施の形態では、芯材1の密度を200kg/m3としているが、これに限らず、100〜400kg/m3であればよい。
【0037】
次に、本実施の形態の真空断熱材の芯材の製造方法について説明する。
【0038】
図3は成型体から芯材1を切断により取り出した後に残った芯材の廃材を示す平面図、図4は図3のA−A線断面図である。図5は略水平に配置したシート状無機繊維集合体3の上面に芯材の廃材の粉砕物4をまいている様子を示す模式図である。図6は芯材の廃材の粉砕物4がまかれたシート状無機繊維集合体3の上にさらに別のシート状無機繊維集合体3を上から重ねる様子を示す模式図である。
【0039】
図7は芯材の廃材の粉砕物4を間に挟んで積層したシート状無機繊維集合体3の一方の表面にバインダーを噴霧している様子を示す模式図である。図8は芯材の廃材の粉砕物4を間に挟んで積層したシート状無機繊維集合体3のもう一方の表面にバインダーを噴霧している様子を示す模式図である。
【0040】
図9は芯材の廃材の粉砕物4を間に挟んで積層され両面にバインダーが塗布されたシート状無機繊維集合体3を常温で圧縮している様子を示す模式図である。図10は常温で圧縮された後のシート状無機繊維集合体3の積層物を熱風循環炉中で圧縮している様子を示す模式図である。図11は芯材1の基になる成形体の端部を切断している様子を示す模式図である。図12は成形体の端部を切断した様子を示す模式図である。
【0041】
本実施の形態の真空断熱材の芯材1は、無機繊維集合体を圧縮成型してバインダーで固めた成型体から、成型体の端部7を除いた中間部分において切断により取り出したものである。
【0042】
成型体から芯材1を切断により取り出した後に、図3、図4に示すような芯材の廃材6が残る。例えば、成型体の縦横の寸法が芯材の寸法の103%の大きさである場合は、芯材の約6重量%の廃材が残る。
【0043】
本実施の形態では、この芯材の廃材6を粉砕工程で粉砕装置(図示せず)により15mm以下に粉砕する。
【0044】
次に、積層工程で、図5に示すように、略水平に配置したシート状無機繊維集合体3の上面に粉砕工程で粉砕された芯材の廃材の粉砕物4を均一にまき、図6に示すように、さらに別のシート状無機繊維集合体3を上から重ねる。
【0045】
次に、図7、図8に示すように、積層工程で複数枚積層されたシート状無機繊維集合体3の外面にバインダー8を噴霧装置9から噴霧することにより塗布する。この結果、シート状無機繊維集合体3の外面にバインダー8が染みこんだ部分10ができる。
【0046】
次に、図9に示すように、芯材の廃材の粉砕物4を間に挟んで積層され両面にバインダーが塗布されたシート状無機繊維集合体3を、プレス台11の上に載せ、プレス板12を降下させて、プレス台11とプレス板12とで圧縮する。この圧縮により、シート状無機繊維集合体3の比較的長い繊維が折れて短くなり、シート状無機繊維集合体3の繊維の配向方向が芯材1の厚み方向に対して垂直な方向に揃うと共に、シート状無機繊維集合体3の表面層部分に染みこんでいるバインダーがシート状無機繊維集合体3の内側層部分に浸透する。また、プレスの圧縮(押圧力)により、廃材6の粉砕物4が5mm以下であるところの2mm以下に粉砕される。
【0047】
次に、成型硬化工程で、図10に示すように、常温で圧縮された後のシート状無機繊維集合体3の積層物を、熱風循環炉13の中のプレス台11の上に載せ、プレス板12を降下させて、バインダーの硬化温度以上の350〜400℃の熱風循環炉13の中でプレス台11とプレス板12とで約20分間圧縮する。この加熱により、シート状無機繊維集合体3の積層物の中の水分が蒸発し、圧縮された状態でバインダーが硬化しシート状無機繊維集合体3の積層物が固まり、芯材1の基になる成形体16が得られる。また、加熱圧縮時にも廃材6の粉砕物4の一部が小さく粉砕される。この成形体16の表面層は内側層よりバインダー濃度が高く、成形体16の表面層部分には硬化層5が形成されている。
【0048】
次に、芯材取出工程で、図11に示すように、成型硬化工程で作られた成型体16の端部7を切断装置17により切断して、図12に示すように、必要な大きさの芯材1を取り出す。そして、芯材取出工程で、芯材1を取り出した後に残った芯材の廃材6は、粉砕工程で粉砕する。
【0049】
次に、芯材取出工程で取り出された芯材1は、約140℃の乾燥炉で1時間乾燥された後、ガスバリア性の外被材2で被覆され、内部が3Paまで減圧され、外被材2の開口部が熱溶着されて、真空断熱材が得られる。
【0050】
以上のように本実施の形態は、無機繊維集合体を圧縮成型してバインダーで固めた芯材1をガスバリア性の外被材2で被覆し内部を減圧した真空断熱材において、芯材1を、シート状無機繊維集合体3の複数枚積層したもので構成し、積層するシート状無機繊維集合体3の間に、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入するので、芯材1の廃材6の無駄を減らすことができ、資源を有効利用することができる。しかも、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0051】
また、芯材1の表面層部に硬化層5を形成して芯材1の内側層より硬くし、芯材1の内側層を表面層に比べて柔らかく構成したので、芯材1の内側層の部分が、シート状無機繊維集合体3の間に配置した芯材1の廃材6の粉砕物4による凹凸を吸収しやすくなり、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入することによる芯材1の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0052】
また、廃材6の粉砕物4の大きさを、5mm以下であるところの2mm以下としたので、芯材1の厚み寸法などを考慮すると、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入することによる芯材1の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0053】
また、廃材6の粉砕物4の大きさが、内部を減圧した後の外被材2から芯材1を取り出した状態での芯材1の厚さ寸法14mmに対して1/4以下の大きさである2mmにしたので、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入することによる芯材1の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0054】
また、廃材6の粉砕物4の混入量を、芯材1の0.5〜40重量%である5重量%としたことにより、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入することによる芯材1の外表面の強度や平面性や真空断熱材の芯材1としての断熱性能への悪影響を極力小さくしつつ、芯材1の廃材6の無駄を減らすことができ、これらのバランスが良い。
【0055】
また、本実施の形態の真空断熱材の芯材1の製造方法は、無機繊維集合体を圧縮成型してバインダーで固めた成型体16から、成型体16の端部7を除いた中間部分において切断により芯材1を取り出す真空断熱材の芯材1の製造方法であって、成型体16から芯材1を取り出した後に残った芯材1の廃材6を粉砕する粉砕工程と、略水平に配置したシート状無機繊維集合体3の上面に粉砕工程で粉砕された芯材1の廃材6の粉砕物4をまき、さらに別のシート状無機繊維集合体3を上から重ねる積層工程と、積層工程で複数枚積層されたシート状無機繊維集合体3の外面にバインダー8を塗布し圧縮成型した状態でバインダーを硬化させる成型硬化工程と、成型硬化工程で作られた成型体16から、成型体16の端部7を除いた中間部分において切断により必要な大きさの芯材1を取り出す芯材取出工程とを有し、芯材取出工程で芯材1を取り出した後に残った芯材1の廃材6を粉砕工程で粉砕するので、芯材1の廃材6の無駄を減らすことができ、資源を有効利用することができる。また、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入することによる芯材1の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0056】
また、粉砕工程で芯材の廃材を15mm以下の大きさに粉砕し、成型硬化工程のプレスの圧縮(押圧力)により、廃材6の粉砕物4が5mm以下であるところの2mm以下に粉砕されるので、または、最終的には、内部を減圧した後の外被材2から芯材1を取り出した状態での芯材1の厚さ寸法に対して1/4以下の大きさに粉砕するので、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入することによる芯材1の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくすることができる。
【0057】
また、積層工程において、積層するシート状無機繊維集合体3の間に混入させる廃材6の粉砕物4の量が、芯材取出工程で取り出す芯材1の0.5〜40重量%、好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは2〜10重量%とすることにより、芯材1の廃材6の粉砕物4を混入することによる芯材1の外表面の強度や平面性や真空断熱材の芯材1としての断熱性能への悪影響を極力小さくしつつ、芯材1の廃材6の無駄を減らすことができ、これらのバランスが良い。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、シート状無機繊維集合体を複数枚積層したものを芯材に用いると共に、積層するシート状無機繊維集合体の間に、芯材の廃材の粉砕物が混入することにより、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくしながら、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、資源を有効利用することができる。
【0059】
ここで、芯材は、表面層が内側層より硬くし、芯材の内側層を表面層に比べて柔らかく構成すれば、芯材の内側層の部分が、シート状無機繊維集合体の間に配置した芯材の廃材の粉砕物による凹凸を吸収しやすくなり、さらに、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を小さくすることができる。
【0060】
また、廃材の粉砕物の大きさは、5mm以下、または、内部を減圧した後の外被材から芯材を取り出した状態での芯材の厚さ寸法に対して1/4以下の大きさにすれば、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を小さくすることができる。
【0061】
また、廃材の粉砕物の混入量は、芯材の0.5〜40重量%とすれば、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性や真空断熱材の芯材としての断熱性能への悪影響を極力小さくしつつ、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、これらのバランスが良い。
【0062】
また、本発明は、無機繊維集合体を圧縮成型してバインダーで固めた成型体から、前記成型体の端部を除いた中間部分において切断により芯材を取り出す真空断熱材の芯材の製造方法であって、前記成型体から芯材を取り出した後に残った芯材の廃材を粉砕する粉砕工程と、略水平に配置したシート状無機繊維集合体の上面に前記粉砕工程で粉砕された芯材の廃材の粉砕物をまき、さらに別のシート状無機繊維集合体を上から重ねる積層工程と、前記積層工程で複数枚積層されたシート状無機繊維集合体の外面にバインダーを塗布し圧縮成型した状態で前記バインダーを硬化させる成型硬化工程と、前記成型硬化工程で作られた成型体から、前記成型体の端部を除いた中間部分において切断により必要な大きさの芯材を取り出す芯材取出工程とを有し、前記芯材取出工程で芯材を取り出した後に残った芯材の廃材を前記粉砕工程で粉砕するものであるので、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を極力小さくしながら、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、資源を有効利用することができる。
【0063】
ここで、粉砕工程で粉砕する廃材の粉砕物の大きさを、15mm以下にして、成型硬化工程の圧縮により5mm以下の大きさにする場合は、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性への悪影響を小さくすることができる。
【0064】
また、積層工程において、積層するシート状無機繊維集合体の間に混入させる廃材の粉砕物の量は、芯材取出工程で取り出す芯材の0.5〜40重量%とすれば、芯材の廃材の粉砕物を混入することによる芯材の外表面の強度や平面性や真空断熱材の芯材としての断熱性能への悪影響を極力小さくしつつ、芯材の廃材の無駄を減らすことができ、これらのバランスが良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の真空断熱材の断面図
【図2】同実施の形態の真空断熱材の芯材の断面図
【図3】同実施の形態の真空断熱材の芯材の廃材の平面図
【図4】図3のA−A線断面図
【図5】同実施の形態の芯材の製造方法におけるシート状無機繊維集合体に芯材の廃材の粉砕物をまいている様子を示す模式図
【図6】同実施の形態の芯材の製造方法におけるシート状無機繊維集合体を積層している様子を示す模式図
【図7】同実施の形態の芯材の製造方法におけるシート状無機繊維集合体の積層物の一方の表面にバインダーを噴霧している様子を示す模式図
【図8】同実施の形態の芯材の製造方法におけるシート状無機繊維集合体の積層物のもう一方の表面にバインダーを噴霧している様子を示す模式図
【図9】同実施の形態の芯材の製造方法における両面にバインダーが塗布されたシート状無機繊維集合体の積層物を常温圧縮している様子を示す模式図
【図10】同実施の形態の芯材の製造方法における常温圧縮された後のシート状無機繊維集合体の積層物を加熱圧縮している様子を示す模式図
【図11】同実施の形態の芯材の製造方法における成形体の端部を切断している様子を示す模式図
【図12】同実施の形態の芯材の製造方法における成形体の端部を切断した様子を示す模式図
【符号の説明】
1 芯材
2 外被材
3 シート状無機繊維集合体
4 粉砕物
5 硬化層
6 廃材
7 端部
8 バインダー
16 成形体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum heat insulating material in which a core material made of an inorganic fiber aggregate is covered with a jacket material, and a method for manufacturing the core material.
[0002]
[Prior art]
In recent years, energy saving has been strongly demanded from the viewpoint of prevention of global warming, and energy saving has become an urgent issue for household electric appliances. In particular, vacuum insulation materials in which the core material is covered with a gas barrier laminate film and the inside is decompressed and sealed, from the viewpoint of efficiently using heat in refrigerators, freezers, vending machines, electric pots, and other heat and cold storage devices The use of has been proposed.
[0003]
Various materials have been proposed as the core material of the vacuum heat insulating material. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-145239, an inorganic fiber aggregate that is relatively easy to shape is used as the core material.
[0004]
The method of making a core material from the above-mentioned conventional inorganic fiber aggregate is as follows. First, from a molded body obtained by adding a binder to the inorganic fiber aggregate and solidifying and molding, by cutting at an intermediate portion excluding the end of the molded body. The core material of the required size is taken out.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The core material of the above-mentioned conventional vacuum heat insulating material is obtained by cutting the core material of a required size from the molded body by cutting at an intermediate portion excluding the end of the molded body. Waste remains.
[0006]
In particular, as the applications and locations of vacuum insulation materials increase, multiple types of cores of various sizes and shapes are required, and multiple types of cores of various sizes and shapes are reduced from small types of molded products. Attempting to remove it increases the amount of waste material generated, but disposal of this waste material becomes a problem.
[0007]
That is, since this waste material has a heat history at the time of firing and has a binder cured by heat attached thereto, it is difficult to return it to the raw material of the inorganic fiber aggregate from the viewpoint of economy. Therefore, waste materials must be discarded.
[0008]
However, in recent years, an increase in industrial waste has become a major social problem, and it is difficult to secure disposal sites. Further, from the viewpoint of effective use of resources, this method of manufacturing the core material is useless.
[0009]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material that can reduce the amount of waste material of a core material and a method of manufacturing the core material.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a vacuum heat insulating material according to the first aspect of the present invention is a vacuum insulating material in which a core material obtained by compression-molding an inorganic fiber aggregate and solidifying with a binder is covered with a gas-barrier outer material, and the inside is depressurized. A heat insulating material, wherein the core material is obtained by laminating a plurality of sheet-like inorganic fiber aggregates, and a crushed material of the waste material of the core material is mixed between the laminated sheet-like inorganic fiber aggregates. I have.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, since the waste material of the core material is crushed and mixed into the core material, waste of the waste material of the core material can be reduced, and resources can be effectively used. In addition, a core material obtained by laminating a plurality of sheet-like inorganic fiber aggregates is used, and a crushed waste material of the core material is disposed between the sheet-like inorganic fiber aggregates to be laminated. Adverse effects on the strength and flatness of the outer surface of the core material caused by mixing the pulverized material can be minimized.
[0012]
The vacuum heat insulating material according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in addition to the structure of the vacuum heat insulating material according to the first aspect, the core material has a feature that the surface layer is harder than the inner layer. Since the inner layer is configured to be softer than the surface layer, the inner layer portion of the core material easily absorbs irregularities due to the crushed waste material of the core material disposed between the sheet-like inorganic fiber aggregates. As compared with the invention described in the first aspect, it is possible to minimize the adverse effect on the strength and flatness of the outer surface of the core material caused by mixing the pulverized waste material of the core material.
[0013]
The vacuum heat insulating material according to the third aspect of the present invention has a feature that, in addition to the structure of the vacuum heat insulating material according to the first or second aspect, the size of the crushed waste material is 5 mm or less. Considering the thickness of the core material that is usually used, if the size of the crushed waste material is 5 mm or less, the strength of the outer surface of the core material by mixing the crushed material of the waste core material and An adverse effect on flatness can be minimized.
[0014]
The vacuum heat insulating material of the invention according to
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the vacuum heat insulating material according to any one of the first to fourth aspects, the amount of crushed waste material mixed with the core material is 0.5%. -40% by weight, and the mixing amount of the crushed waste material is set to 0.5 to 40% by weight of the core material. The strength and flatness of the outer surface of the core material and the adverse effects on the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material as the core material can be minimized, and the waste of the core material can be reduced.
[0016]
In the method of manufacturing a core material of a vacuum heat insulating material according to the invention of
[0017]
According to the sixth aspect of the present invention, since the waste material of the core material is crushed and mixed into the core material, waste of the waste material of the core material can be reduced, and the resources can be effectively used. In addition, a core material obtained by laminating a plurality of sheet-like inorganic fiber aggregates is used, and a crushed waste material of the core material is located between the sheet-like inorganic fiber aggregates to be laminated, and a plurality of laminated materials are laminated. Since the binder is applied to the outer surface of the sheet-like inorganic fiber aggregate, the inner layer of the core material becomes softer than the surface layer, so the strength of the outer surface of the core material by mixing the crushed waste material of the core material And the adverse effect on flatness can be minimized.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a core material of a vacuum heat insulating material, waste material of the core material is pulverized to a size of 15 mm or less in the pulverizing step according to the sixth aspect of the invention, and compressed in a molding and hardening step. The crushed material of the core material is crushed to a size of 5 mm or less, and if the size of the crushed material of the waste material is 5 mm or less in consideration of the thickness dimension of the core material normally used, etc. In addition, it is possible to minimize the adverse effect on the strength and flatness of the outer surface of the core material caused by mixing the crushed waste material of the core material.
[0019]
Also, if the waste material of the core material is pulverized to 15 mm or less in the pulverizing step, the pulverized material of the waste material is pulverized to 5 mm or less by compression in the molding and hardening step. There is no need to grind small, and productivity is improved.
[0020]
In the method for manufacturing a core material of a vacuum heat insulating material according to the invention of
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a method for manufacturing a vacuum heat insulating material and a core material thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating material according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a
[0023]
The vacuum heat insulating material of the present embodiment has an average fiber diameter of 5 μm, a fiber length of 5 to 50 mm, and is formed by compression molding an inorganic fiber aggregate made of glass wool and solidified with a binder made of boric acid. / M3 is a vacuum heat insulating material in which a
[0024]
The surface layer of the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The binder used in the present embodiment is obtained by dissolving 3 parts by weight of boric acid in 97 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of glass wool to obtain 100 parts by weight of a boric acid aqueous solution.
[0028]
In the present embodiment, glass wool is used as the inorganic fiber, but not limited thereto, glass fiber, alumina fiber, silica alumina fiber, silica fiber, rock wool, inorganic fiber such as silicon carbide fiber can be used. .
[0029]
In the present embodiment, the average fiber diameter is 5 μm, but may be 0.1 μm to 10 μm.
[0030]
Further, in the present embodiment, boric acid is used as the binder. However, the present invention is not limited thereto, and boric acid, borate, or phosphoric acid, phosphate, or at least one of heat products thereof is included. Things can be used.
[0031]
Further, in the present embodiment, the thickness of the
[0032]
The size of the waste material pulverized
[0033]
In the present embodiment, the size of the waste material pulverized
[0034]
Further, in the present embodiment, the mixing amount of the crushed
[0035]
Further, in the present embodiment, the
[0036]
Further, in the present embodiment, the density of the
[0037]
Next, a method of manufacturing the core material of the vacuum heat insulating material according to the present embodiment will be described.
[0038]
FIG. 3 is a plan view showing waste core material remaining after the
[0039]
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which a binder is sprayed on one surface of the sheet-like
[0040]
FIG. 9 is a schematic diagram showing a state in which the sheet-like
[0041]
The
[0042]
After removing the
[0043]
In the present embodiment, the
[0044]
Next, in the laminating step, as shown in FIG. 5, the crushed
[0045]
Next, as shown in FIGS. 7 and 8, the
[0046]
Next, as shown in FIG. 9, the sheet-like
[0047]
Next, in the molding and curing step, as shown in FIG. 10, the laminate of the sheet-like inorganic fiber aggregates 3 after being compressed at room temperature is placed on the press table 11 in the hot-
[0048]
Next, in the core material removing step, as shown in FIG. 11, the
[0049]
Next, the
[0050]
As described above, in the present embodiment, a
[0051]
Further, the
[0052]
In addition, since the size of the crushed
[0053]
In addition, the size of the crushed
[0054]
The amount of the crushed
[0055]
In addition, the method for manufacturing the
[0056]
Further, in the pulverizing step, the waste material of the core material is pulverized to a size of 15 mm or less, and the compressed material (pressing force) of the press in the molding and curing step is pulverized to 2 mm or less where the pulverized
[0057]
Further, in the laminating step, the amount of the crushed
[0058]
【The invention's effect】
As described above, the present invention uses, as a core, a laminate of a plurality of sheet-like inorganic fiber aggregates, and a crushed waste material of the core is mixed between the laminated sheet-like inorganic fiber aggregates. As a result, it is possible to reduce waste of core material while minimizing adverse effects on the strength and flatness of the outer surface of the core material caused by mixing crushed material of core material, and effectively use resources. can do.
[0059]
Here, if the core material is configured such that the surface layer is harder than the inner layer and the inner layer of the core material is softer than the surface layer, the inner layer portion of the core material is located between the sheet-like inorganic fiber aggregates. It becomes easy to absorb irregularities due to the crushed waste material of the disposed core material, and furthermore, it is possible to reduce the adverse effect on the strength and flatness of the outer surface of the core material by mixing the crushed waste material of the core material. .
[0060]
In addition, the size of the crushed waste material is 5 mm or less, or 1/4 or less of the thickness of the core material in a state where the core material is taken out from the jacket material after decompression of the inside. By doing so, it is possible to reduce the adverse effect on the strength and flatness of the outer surface of the core material caused by mixing the crushed waste material of the core material.
[0061]
If the amount of the crushed waste material is 0.5 to 40% by weight of the core material, the strength, flatness and vacuum insulation of the outer surface of the core material by mixing the crushed waste material of the core material are reduced. The waste of the core material can be reduced while the adverse effect on the heat insulating performance of the core material as much as possible is reduced as much as possible.
[0062]
Further, the present invention provides a method for manufacturing a core material of a vacuum heat insulating material, wherein a core material is removed from a molded body obtained by compressing and molding an inorganic fiber aggregate by a binder at an intermediate portion excluding an end portion of the molded body. A crushing step of crushing waste material of the core material remaining after removing the core material from the molded body, and a core material crushed in the crushing step on an upper surface of the sheet-like inorganic fiber aggregate arranged substantially horizontally. A pulverized material of the waste material was sowed, a laminating step of further laminating another sheet-like inorganic fiber aggregate from above, and a binder was applied to the outer surface of the sheet-like inorganic fiber aggregates laminated in the laminating step and compression-molded. A molding and curing step of curing the binder in a state, and removing a core material of a required size by cutting the molding from the molding produced in the molding and curing step at an intermediate portion excluding an end of the molding. Process Since the waste material of the core material remaining after removing the core material in the core material removing step is to be pulverized in the pulverizing step, the outside of the core material by mixing the pulverized waste material of the core material is removed. The waste of the core material can be reduced while the adverse effect on the surface strength and flatness is minimized, and the resources can be used effectively.
[0063]
Here, in the case where the size of the crushed waste material to be crushed in the crushing step is set to 15 mm or less, and the size is reduced to 5 mm or less by compression in the molding and hardening step, the crushed material of the core waste material is mixed. An adverse effect on the strength and flatness of the outer surface of the core material can be reduced.
[0064]
Further, in the laminating step, if the amount of the crushed waste material mixed between the sheet-like inorganic fiber aggregates to be laminated is 0.5 to 40% by weight of the core material extracted in the core material removing step, The waste of core material can be reduced while minimizing the adverse effect on the strength and flatness of the outer surface of the core material and the heat insulation performance of the vacuum insulation material as a core material by mixing the crushed waste material. , These are good balance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating material according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of a core material of the vacuum heat insulating material according to the embodiment; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3. FIG. 5 is a sheet-like inorganic fiber aggregate in the method for manufacturing a core material according to the embodiment. FIG. 6 is a schematic view showing a state in which sheet-like inorganic fiber aggregates are laminated in the method for manufacturing a core material according to the embodiment; FIG. 7 is a schematic view showing a state of the core material according to the embodiment; FIG. 8 is a schematic view showing a state in which a binder is sprayed on one surface of the laminate of sheet-like inorganic fiber aggregates in the manufacturing method. FIG. 9 is a schematic view showing a state where a binder is sprayed on the other surface of the laminate. FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which a laminate of sheet-like inorganic fiber aggregates having a binder applied to both surfaces in a method of manufacturing a material is compressed at room temperature. FIG. 11 is a schematic view showing a state in which a laminate of sheet-like inorganic fiber aggregates after heating is compressed by heating. FIG. 11 shows a state in which an end of a molded body is cut in the method for manufacturing a core material according to the embodiment. FIG. 12 is a schematic diagram showing a state where an end of a molded body is cut in the method for manufacturing a core material according to the embodiment.
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記芯材が、シート状無機繊維集合体を複数枚積層してなり、積層する前記シート状無機繊維集合体の間に、前記芯材の廃材の粉砕物が混入されていることを特徴とする真空断熱材。A vacuum heat insulating material in which a core material obtained by compression molding an inorganic fiber aggregate and solidifying with a binder is covered with a gas barrier material and the inside is decompressed,
The core material is formed by laminating a plurality of sheet-like inorganic fiber aggregates, and a crushed waste material of the core material is mixed between the laminated sheet-like inorganic fiber aggregates. Vacuum insulation.
前記成型体から芯材を取り出した後に残った芯材の廃材を粉砕する粉砕工程と、
略水平に配置したシート状無機繊維集合体の上面に前記粉砕工程で粉砕された芯材の廃材の粉砕物をまき、さらに別のシート状無機繊維集合体を上から重ねる積層工程と、
前記積層工程で複数枚積層されたシート状無機繊維集合体の外面にバインダーを塗布し圧縮成型した状態で前記バインダーを硬化させる成型硬化工程と、
前記成型硬化工程で作られた成型体から、前記成型体の端部を除いた中間部分において切断により必要な大きさの芯材を取り出す芯材取出工程とを有し、
前記芯材取出工程で芯材を取り出した後に残った芯材の廃材を前記粉砕工程で粉砕することを特徴とる真空断熱材の芯材の製造方法。A method for manufacturing a core material of a vacuum heat insulating material, wherein a core material is removed from a molded body obtained by compressing and molding an inorganic fiber aggregate with a binder, and removing a core material by cutting at an intermediate portion excluding an end portion of the molded body,
A crushing step of crushing waste material of the core material remaining after removing the core material from the molded body,
A laminating step of sowing the ground material waste of the core material pulverized in the pulverizing step on the upper surface of the sheet-like inorganic fiber aggregate arranged substantially horizontally, and further laminating another sheet-like inorganic fiber aggregate from above,
A molding and curing step of curing the binder in a state where a binder is applied to the outer surface of the sheet-like inorganic fiber aggregates laminated in the laminating step and compressed and molded,
A core material removal step of removing a core material of a required size by cutting at an intermediate portion excluding an end of the molded body from the molded body formed in the molding and curing step,
A method of manufacturing a core material for a vacuum heat insulating material, wherein waste material of a core material remaining after the core material is removed in the core material removing step is crushed in the grinding step.
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