JP2005083463A - 真空断熱材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最終製品としての真空断熱材の厚みが均一で、表面に凹凸のない優れた表面平滑性を有する真空断熱材の新たな製造方法を提供する。
【解決手段】無機繊維を使用したコア材１及びガス吸着剤２をガスバリアー性フィルムよりなる袋体３に収納しその内部を減圧、密封する真空断熱材の製造方法において、前記コア材１及びガス吸着剤２を収納した袋体３を一定の厚みに圧縮しながら当該袋体内部を減圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空断熱材の製造方法に関し、特に厚みが均一で表面の平滑性に優れる真空断熱材の製造方法に関する。

真空断熱材は、厚みが均一であれば、断熱対象となる２部材間に隙間なく挟持させることができ、また、表面が凹凸のない平滑面であれば、断熱対象となる部材面に密接させて装着することができるので、断熱効果を高めることができる。

しかし、真空断熱材は、通常、コア材及びガス吸着剤を柔軟なガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納し、その内部を減圧、密封して製造されるので、使用するコア材の形状等がそのまま真空断熱材の形状等に反映されてしまう。従って、コア材の厚みが不均一であったり撓んでいたりするとそれがそのまま反映されて厚みが不均一な真空断熱材や全体として撓んだ形状の真空断熱材になってしまう。また、コア材の表面に凹凸などがあるとそれがそのまま反映されて表面に凹凸がある平滑性のない真空断熱材になってしまう。

特に、無機繊維を使用したコア材は、断熱性能に優れるが、表面に凹凸が生じ易く、また、均一な厚みの無機繊維のシートに成形するのが難しい面がある。更に、このシートを袋体に収納して減圧するとき、波打ちや凹み等の変形が生じることもある。

上記のような問題を解決するために従来から種々の試みがなされている。例えば、特許文献１では、金属箔とシリカ系無機質繊維シートを多数交互に積層し、エンボスプレスして一体化することにより耐圧性を高め大気圧が作用しても変形することがない真空断熱材の充填材が提案されている。また、特許文献２では、結合材を含まない無機繊維集合体の少なくとも一方の面に補強材を積層することで、表面性と剛性を改善した真空断熱材が提案されている。更に、特許文献３では、無機質繊維同士がそれらの繊維より溶出した成分によって各交点で結着した真空断熱材で、有機バインダや無機バインダを含まないので、真空排気時に割れや欠けがなく、また凹むこともなく、更に長時間放置しても真空劣化がなく、高い真空熱伝導率を有する所望の形成の真空断熱材とその製造方法が提案されている。次に、特許文献４には、無機質繊維からなる抄造ペーパーを複数枚積層し、無機質繊維同士をそれら繊維より溶出した成分により各交点で結着した真空断熱材で、有機バインダや無機バインダを含まないので、真空排気時に割れや欠けがなく、また凹むこともなく、更に長時間放置しても真空劣化がなく、高い真空熱伝導率を有し、所望形状に形成できる真空断熱材とその製造方法が提案されている。

しかし乍ら、特許文献１において提案されているものは、金属箔を積層しているため、断熱性が阻害されるという問題があった。また、特許文献２において提案されているものは、補強材の影響で、真空断熱材の内部の真空度が下がらないとか、アウトガスが増すなどの問題があった。更に、特許文献３，４において提案されているものは、繊維同士の交点が溶出成分で結着していることにより、繊維同士の接触による固体熱伝導が増大し、断熱性が阻害されるという問題があった。加えて、特許文献１〜特許文献４において提案されているものは、ガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納する充填材（コア材）の構成から表面性や剛性を改善するもので、コア材を袋体に収容し、減圧、密封して真空断熱材に製造する方法は、従来通りでしかない。
特開平８−１２１６８４号公報 特開２００２−３１０３８４号公報 特開平７−１６７３７６号公報 特開平７−１３９６９１号公報

本発明は、従来の真空断熱材には上記のような問題点があることに鑑み、最終製品としての真空断熱材の厚みが均一で、表面に凹凸のない優れた表面平滑性を有する真空断熱材の新たな製造方法を提供することを、その課題とするものである。

上記課題を解決することを目的としてなされた本発明の構成は、無機繊維を使用したコア材及びガス吸着剤をガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納しその内部を減圧、密封する真空断熱材の製造方法において、前記コア材及びガス吸着剤を収納した袋体を一定の厚みに圧縮しながら当該袋体内部を減圧することを特徴とするものである。

上記構成において、一定の厚みは、圧縮しない場合のコア材及びガス吸着剤を収納した袋体の厚みをXmmとした場合、X−0.5mm〜X−70.0mmとするのが望ましい。また、密封工程の後、真空断熱材を一定の間隔に設定されたローラの間を通すようにしてもよい。この場合、一定の間隔は、ローラの間を通す前の真空断熱材の厚みをYmmとした場合、Y−0.5mm〜Ｙ−3.0mmとするのが好ましい。

また、上記課題を解決することを目的としてなされた本発明の他の構成は、無機繊維を使用したコア材及びガス吸着剤をガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納しその内部を減圧、密封する真空断熱材の製造方法において、前記密封工程の後、真空断熱材を一定の間隔に設定されたローラの間を通すことをも特徴とするものである。

上記構成において、一定の間隔は、ローラの間を通す前の真空断熱材の厚みをYmmとした場合、Y−0.5mm〜Ｙ−3.0mmとするのが好ましい。

また、上記構成において、コア材には無機繊維の１枚のシート状成形品又は該成形品を２枚以上積層したものを使用することができる。更に、無機繊維のシート状成形品中のバインダー濃度が0.5〜３wt%とするのが好ましい。更には、無機繊維の平均繊維径は3.0〜5.0μmのものを用いるのが好ましい。

本発明の真空断熱材の製造方法は、減圧工程において袋体と一緒にコア材を一定の厚みに圧縮し、或は、密封工程の後に、真空断熱材を一定間隔のローラ間に通して圧縮するので、厚みが均一で表面の平滑性に優れる真空断熱材を製造することができるという効果が得られる。

本発明は、無機繊維を使用したコア材及びガス吸着剤をガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納しその内部を減圧、密封する真空断熱材の製造方法において、減圧工程において袋体と一緒にコア材を一定の厚みに圧縮し、或は、密封工程の後に、真空断熱材を一定間隔のローラ間に通して圧縮するようにしている。

本発明において用いる無機繊維としては、ガラス繊維、セラミックファイバー，ロックウール，シリカアルミナウールなどを使用することができるが、無機繊維であれば、これら以外のものを使用することができる。ここでは平均繊維径3.0〜5.0μmの無機繊維を用いているが、平均繊維径が3.0μmより小さいものや5.0μmより大きいものを用いてもよい。また、これら無機繊維には、非結晶珪素，シリカなどの無機粉体を含有させてもよい。

また、ガスバリアー性フィルムは、ここでは金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルムを使用しているが、金属箔の代わりに金属蒸着フィルムを使用しプラスチックフィルムと積層したフィルムを使用することもできる。金属箔にはアルミニウム箔を、金属蒸着フィルムの蒸着金属にはアルミニウムをそれぞれ使用しているが、ステンレス箔などの他の金属箔も使用することができる。また、蒸着金属もアルミニウム以外のものを使用することができる。なお、袋体の片面に金属系蒸着層を有するプラスチックフィルム複合ラミネートフィルムを使用した場合は、その上面にホットメルト接着剤を使用し、アルミニウム箔を接着する場合もある。

ガスバリアー性フィルムの一例として、ポリエチレンテレフタレートフィルム／ナイロンフィルム／アルミ箔／ポリエチレンフィルムの４層構造のラミネートフィルムが挙げられるが、これ以外に、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のラミネートフィルムもあり、これらのフィルムを袋体に形成するときは、ポリエチレンフィルムが袋体の内側になるように構成される。上記のラミネートフィルムのアルミ箔をアルミ蒸着フィルムに代えたものも勿論、使用することができる。因みに、金属箔を使用した場合は、金属蒸着フィルムを使用した場合よりガスバリアー性は高いが、金属蒸着フィルムを使用した場合と比較してヒートリークが若干起こり易い面がある。しかし、真空断熱材の断熱性能としては支障のない範囲であり、いずれも使用することができる。

次に、本発明において、コア材及びガス吸着剤をガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納し圧縮しながらその内部を減圧するが、圧縮するための装置としてはコア材の平面より大き目の押圧面を有するプレス装置などを使用することができる。

また、袋体の内部を減圧しその袋体の開口部を密封した後に、真空断熱材を一定間隔のローラ間に通すが、その装置としては、上下のローラの間隔を調節可能な搬送押圧装置などを使用することができる。

図１は、本発明の一の実施例を説明するための概略図である。図１において、１は無機繊維を一定の厚みに成形したシート状成形品を３枚積層したコア材である。コア材１はこのようなシート状成形品の１枚でもよく、また、シート状成形品を２枚，４枚，５枚，６枚，７枚，８枚，……のように積層したものでもよい。無機繊維としては、ここではガラス繊維を使用しているが、他の無機繊維を使用してもよい。２はガス吸着剤であるが、ここではシート状成形品1aの一部に凹陥部を形成し、その中に入れてある。なお、本発明ではコア材１は厚み方向に圧縮されるので、凹陥部はガス吸着剤２より大きめに形成してある。

３はガスバリアー性フィルムよりなる袋体で、ガスバリアー性フィルムの構成は上述した通りである。S1は袋体３の密封部であり、コア材１とガス吸着剤２はこの袋体３の開口部から内部に収納するが、本発明では、コア材１とガス吸着剤２を収納した後、袋体３の開口部から内部の空気を適宜の真空吸引排気装置（図示せず）により吸引Ｑして減圧するとき、プレス装置Ｐによりコア材１とガス吸着剤２を収納した袋体３を厚み方向において一定の厚みに圧縮しながら減圧する。減圧排気時間は、排気装置内の圧力が1.0Paに達するまでの時間で、通常、２〜10分程度である。ここで一定の厚みとは、コア材１とガス吸着剤２を収納したときの袋体３の厚みをＸｍｍとしたとき、Ｘ−0.5ｍｍ〜Ｘ−70.0ｍｍの厚みである。袋体３の厚みＸはシート状成形品の積層枚数を調節すること等により任意に設定できるが、ここでは、40ｍｍ〜100ｍｍのものを使用している。

無機繊維の平均繊維径は3.0〜5.0μmのものを使用しているが、この範囲より大きい径のものや小さい径のものを使用してもよい。また、無機繊維のシート状成形品中には、有機又は無機のバインダーを含有させてもよく、含有させなくてもよい。含有させる場合は、、バインダー濃度はシート状成形品中0.5〜3.0wt%にするのが望ましい。3.0tw%より濃度を高くすると、真空包装工程に時間がかかり、加えて真空断熱材中にバインダー由来のガスが発生し、断熱性能を損ねるからである。

コア材１とガス吸着剤２を収納した袋体３を一定の厚みに圧縮しながらこの袋体３の内部を減圧することにより、減圧時にコア材が撓んだり、波打ちや凹み等の変形が生じることはなく、また、コア材表面の凹凸もなくなり、一定の厚みで、表面が平滑な真空断熱材を製造することができる。なお、S2は減圧した後、袋体３の開口部を密封した密封部である。

上記の方法で製造された真空断熱材Ａを上，下の間隔が一定の間隔に設定されたローラ間に通すことにより、更に厚みを均一にすることができ、表面の凹凸がなくより平滑性に優れた真空断熱材Ａ′（図示せず）にすることができる。なお、この構成は、次の本発明の他の実施例において用いている方法でもあるので、次の他の実施例の説明のところで併せて説明する。

次に、図２により本発明の他の実施例について説明する。なお、図１における符号と同一の符号は同一の部材を示している。

図２に示した実施例では、コア材11とガス吸着剤12を袋体13の内部に収納し、その袋体13の内部を吸引し、その開口部を密封した後の真空断熱材Ｂを用いている。コア材11は、上記実施例１におけるコア材１と同様の無機繊維を一定の厚みに成形したシート状成形品を３枚積層したものである。なお、コア材11は、１枚のシート状成形品でもよく、２枚，４枚，５枚，６枚，７枚，８枚，……のように積層したものでもよいことも実施例１の場合と同様である。また、無機繊維としてガラス繊維を使用しているが、他の無機繊維を使用してもよいこと、無機繊維の平均繊維径は3.0〜5.0μmのものを使用するのが好ましいこと、無機繊維のシート状成形品中のバインダー濃度が0.5〜3.0wt%とするのが好ましいことも同様である。

R1，R2は、搬送押圧装置（図示せず）の上下のローラであり、この上下のローラR1，R2の間隔は適宜調節することができる。この実施例では、真空断熱材Ｂはコア材11を圧縮しないで製造されたものであるが、その厚みをＹｍｍとしたとき、ローラR1，R2の間隔はY−0.5mm〜Ｙ−3.0mmに設定するようにしている。真空断熱材Ｂは、その厚みＹとして、ここでは10.0ｍｍ〜15.0ｍｍのものを使用している。なお、B′は真空断熱材Ｂを上下のローラR1，R2間を通し押圧圧縮して製造された真空断熱材である。

なお、図２に示したものでは、上下に２つのローラR1，R2を具備する搬送押圧装置を使用しているが、上下で対となっている複数のローラを具備し、それらのローラ間を一定間隔に調節できるローラを具備する搬送押圧装置（図示せず）を使用してもよい。

また、図２に示した実施例では、コア材11を圧縮しないで製造された真空断熱材Ｂを、間を一定間隔に設定したローラR1，R2の間を通すが、このローラR1，R2の間に実施例１において製造された真空断熱材Ａを通すようにしてもよい。この場合は、真空断熱材Ａのコア材１はその製造時の減圧工程においてプレス装置Ｐにより一度圧縮されているが、更にローラR1，R2の間を通すことにより、均一な厚みと凹凸のない優れた表面平滑性が得られる。

本発明は上記の通りであるが、上記実施例のものに限定されるものではなく、プレス装置や搬送押圧装置も同様の機能を有するものであれば、上記以外の装置を使用することができる。
ここで、上記の実施例の製造方法により真空断熱材を製造するときの条件と製造した真空断熱材の性能を、比較例ともに下記の表１に示す。

表１から明らかなように、減圧工程時のコア材の圧縮と密封工程後のローラによる押圧をともに行わない比較例２の真空断熱材と比べ、本発明による真空断熱材１，２，３はその表面の平滑性に優れていることが分かる。なお、比較例１の真空断熱材は、バインダー濃度が高く、ガスが発生するという問題がある。

本発明では、減圧工程において袋体と一緒にコア材を一定の厚みに圧縮し、或は、密封工程の後に、真空断熱材を一定間隔のローラ間に通して圧縮するというように、外部から強制的に圧力を加えるので、最終製品として厚みが均一で表面の平滑性に優れる真空断熱材を製造することができる。また、従来製造した真空断熱材を本発明における一定間隔のローラ間に通して圧縮すれば、表面の凹凸や変形を修正することができ、再利用することが可能となる。

本発明の一の実施例を説明するための概略図である。 本発明の他の実施例を説明するための概略図である。

符号の説明

１ コア材
２ ガス吸着剤
３ 袋体
Ｐ プレス装置
R1，R2 上下のローラ

Claims (8)

1. 無機繊維を使用したコア材及びガス吸着剤をガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納しその内部を減圧、密封する真空断熱材の製造方法において、前記コア材及びガス吸着剤を収納した袋体を一定の厚みに圧縮しながら当該袋体内部を減圧することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
2. 一定の厚みは、圧縮しない場合のコア材及びガス吸着剤を収納した袋体の厚みをXmmとした場合、X−0.5mm〜X−70.0mmである請求項１の真空断熱材の製造方法。
3. 密封工程の後、真空断熱材を一定の間隔に設定されたローラの間を通す請求項１又は２の真空断熱材の製造方法。
4. 無機繊維を使用したコア材及びガス吸着剤をガスバリアー性フィルムよりなる袋体に収納しその内部を減圧、密封する真空断熱材の製造方法において、前記密封工程の後、真空断熱材を一定の間隔に設定されたローラの間を通すことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
5. 一定の間隔は、ローラの間を通す前の真空断熱材の厚みをYmmとした場合、Y−0.5mm〜Ｙ−3.0mmである請求項３又は４の真空断熱材の製造方法。
6. コア材は無機繊維の１枚のシート状成形品又は該成形品を２枚以上積層したものである請求項１〜５のいずれかの真空断熱材の製造方法。
7. 無機繊維のシート状成形品中のバインダー濃度が0.5〜3.0wt%である請求項１〜６のいずれかの真空断熱材の製造方法。
8. 無機繊維の平均繊維径が3.0〜5.0μmである請求項１〜７のいずれかの真空断熱材の製造方法。
   
   

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