JP2005351405A - 真空断熱材用外装体 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、断熱性、耐ピンホール性、耐磨性が優れ、より安価な真空断熱材用外装体を提供する。
【解決手段】ガスバリア性を有する内層(B)と外層(A)とからなる多層シートで構成された真空断熱材用外装体(E)であって、前記多層シートが、合成樹脂材料からなる支持体層(3)上に、ガスバリア層(4)、シーラント層(5)を順次積層してなる内層(B)と、合成樹脂材料の基材層(1)からなる外層(A)とからなり、さらに部分的な接着剤層(2)を介して積層され、該内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を有することを特徴とする真空断熱材用外装体である。
【選択図】図1

Description

本発明は、冷蔵庫や低温コンテナ等に取り付けて、断熱効果を発揮する真空断熱材用外装体に関するものである。
従来から、冷蔵庫や低温コンテナ等には、各種の断熱材が使用されており、特に、断熱性能の優れた断熱材として、断熱性の芯材を外装体内に封入し、内部を真空排気した構成の真空断熱材が使用されている。
前記外装体は、外部からのガス(空気)の侵入を防ぎ、内部を長期間真空状態に保持するために、ガスバリア性に優れたものである必要がある。
ガスバリア性材料としては、バリア性樹脂フィルム、蒸着フィルム、金属箔積層フィルムの三つに大別されるが、通常のガスバリア性が要求される場合は、バリア性樹脂フィルムを使用することがきる。
例えば、バリア性樹脂フィルムの中では、比較的ガスバリア性に優れるポリ塩化ビニリデン系樹脂フィルム(PVDC)とビニルアルコール系樹脂フィルムが多く使用されている。
前記ビニルアルコール系樹脂フィルムとしては、ポリビニルアルコールフィルム(PVA)とエチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム(EVOH)がある。
前記ポリ塩化ビニリデン系樹脂フィルム(PVDC)では、ポリ塩化ビニリデン樹脂の押出フィルムと、各種プラスチックフィルムにポリ塩化ビニリデン樹脂をコーティングしたKコートフィルムがある。
該ビニルアルコール系樹脂フィルムの内、ポリビニルアルコールフィルム(PVA)は、帯電性が少なく、透明性に優れ、乾燥状態でのガスバリア性はプラスチックの中では最も優れているが、吸湿性が高く、高湿度下ではバリア性、機械的強度が低下する短所を有している。
また、エチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム(EVOH)は、ポリビニルアルコールフィルムの高湿度下でのバリア性の低下を改善するため、エチレンと共重合体化したもので、他のバリア性樹脂に比べ、押出加工性が良い。
しかし、真空断熱材のように、内部の真空度を保つため、高度なガスバリア性が要求される場合は、前記のようなバリア性樹脂フィルムでは、十分なガスバリア性が得られないので、外装体のガスバリア層として厚さ7〜20μm程度のアルミニウム金属箔やアルミニウムを真空蒸着法などにより、樹脂フィルムに蒸着したアルミ蒸着フィルムが使用されている。
ところが、上記のアルミニウム金属箔やアルミニウム蒸着フィルムを積層した積層フィルムは、ガスバリア性は優れているが、いずれの積層フィルムも熱伝導率の大きなアルミニウム層を含んでいるために、これを使用した外装体の熱伝導率も大きくなり、これらの外装体を使用した真空断熱材は厚み方向に外装体を通じての熱リークが生じやすいという問題がある。
特に、アルミニウム箔で顕著であり、比較的問題が小さいアルミ蒸着フィルムを使用する場合は、真空断熱材のパネルサイズが小さい場合に問題となっていた。
例えば、従来の積層フィルムの構成として、ONy15μm//ONy25μm//AL6μm//LLDPE50μm、或いはONy25μm//VM−PET12μm//VM−EVOH12μm//LLDPE50μm(//部は、ドライラミネーション法により、接着剤でのラミネーションを示している)が使用されていた。
そこで、この問題の解決を目的として、外装体のガスバリア層に、熱伝導率が小さいステンレス箔などを使用する方法(例えば、特許文献1参照)、ガラスの蒸着膜を使用する方法(例えば、特許文献2参照)などが提案されている。
以下に先行技術文献を示す。
特開平8−159376号公報 特開平7−113493号公報
しかしながら、ステンレス箔などを使用する方法では、まだなおステンレスの熱伝導率が大きいために熱伝導(ヒートブリッジ)の低減が不十分である。
また、ガラスの蒸着膜を使用する方法では、ヒートブリッジの低減は十分であるが、蒸着膜にピンホールやクラックが存在するためガスバリア性が不十分であり、長期間に亘って、外装体の内部を真空状態に保持することが不可能であった。
さらに、断熱芯材を真空脱気するため該芯材の凹凸に包材が沿って、凸部ができると製造工程や輸送中にこすれてピンホールの原因となる。
さらにまた、フィルムを何層にも接着剤で積層すると硬くなり、ピンホールが生じやすくなる問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、断熱性、耐ピンホール性、耐磨性が優れ、より安価な真空断熱材用外装体を提供する。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、本発明の請求項1に係る発明は、ガスバリア性を有する内層(B)と外層(A)とからなる多層シートで構成された真空断熱材用外装体(E)であって、前記多層シートが内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を有することを特徴とする真空断熱材用外装体である。
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1記載の真空断熱材用外装体において、前記多層シートが、合成樹脂材料からなる支持体層(3)上に、ガスバリア層(4)、シーラント層(5)を順次積層してなる内層(B)と、合成樹脂材料の基材層(1)からなる外層(A)とからなり、さらに部分的な接着剤層(2)を介して積層されていることを特徴とする真空断熱材用である。
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1記載の真空断熱材用外装体において、前記多
層シートが、合成樹脂材料からなる樹脂層(7)上に、ガスバリア層(4)、シーラント層(5)を順次積層してなる内層(B)と、合成樹脂材料の基材層(1)上に前記樹脂層(7)を積層してなる外層(A)とからなり、さらに部分的な熱融着層(8)を介して積層されていることを特徴とする真空断熱材用外装体である。
本発明の真空断熱材用外装体は、ガスバリア性を有する内層と外層とからなる多層シートで構成された真空断熱材用外装体であって、前記多層シートが内層と外層との間に非接着部(空気層)を有することにより、断熱性、耐ピンホール性、耐磨耗性が優れ、より安価に製造できるものである。
本発明の実施の形態を図1〜図4に基づいて詳細に説明する。
図1は図3に示す、本発明に係る真空断熱材用外装体を構成する多層シートを使用した真空断熱材の1実施例を示す側断面図であり、図2は真空断熱材を組み立てる前の分解図であり、図3は本発明に係る真空断熱材用外装体を構成する多層シートの層構成の1実施例を示す側断面図であり、図4は本発明に係る真空断熱材用外装体を構成する多層シートの層構成のその他の実施例を示す側断面図である。
本発明に係る真空断熱材用外装体(E)としては、例えば、図1に示すように、ガスバリア性を有する内層(B)と外層(A)とからなる1対の多層シート(C)で構成され、該内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を有している。
前記多層シート(C)が、例えば、図3に示すように、合成樹脂材料からなる支持体層(3)上に、ガスバリア層(4)、シーラント層(5)を順次積層してなる内層(B)と、合成樹脂材料の基材層(1)からなる外層(A)とを部分的な接着剤層(2)を介して積層した構成になっている。
前記支持体層(3)に使用する材料は、特に制約はされないが、加工適性などを考慮して、単体フィルム及び各種の積層フィルムを使用することができる。
例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレ−ト(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)などのポリオレフィン、ナイロン−6、ナイロン−66などのポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などやこれらの共重合体の無延伸あるいは延伸フィルムである。
通常、これらのものを、フィルム状に加工して使用し、特に耐熱性、強度、コストなどの面から、二軸方向に任意に延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)を使用することが好ましい。
該支持体層(3)の厚さは、ガスバリア層(4)を形成する場合の加工性を考慮すると、3〜200μmの範囲であることが好ましく、6〜30μmがより好ましい。
また、該ガスバリア層(4)との密着性を良くするために、該支持体層(3)の表面に、コロナ放電処理、グロー放電処理、低温プラズマ処理、火炎処理、薬品処理、溶剤処理
などの公知の方法で前処理を行なう場合もある。
さらに、該支持体層(3)の表裏面には、公知の各種の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、及び滑剤などを使用することも可能である。
次に、ガスバリア層(4)としては、アルミニウム箔層、アルミニウム蒸着層、無機酸化物の蒸着層(いずれも図示せず)などから構成される。
中でも、ガスバリア性が高く、断熱効果の良い無機酸化物の蒸着層などからなるガスバリア層(4)について詳細に説明する。
該無機酸化物の蒸着層としては、基本的には金属の酸化物を使用することが可能であり、例えばアルミニウム、珪素、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウムなどの酸化物またはそれらの混合物が挙げられる。
一般的には、生産性、物性面などから、酸化アルミニウム、酸化珪素を使用することが好ましい。
このような蒸着層を形成する方法は、真空蒸着法、スパッタリング法などを使用することができるが、生産性などを考慮すると、真空蒸着法が好ましい。
前記真空蒸着法は、被蒸着体の形態から、3つの方式があり、1)バッチ方式:成形品の蒸着方式、2)巻き取り式半連続方式:ロール状のフィルム(ウェブ)が対象で真空系の中で巻き出し・蒸着・巻き取り後、大気系に再度戻し、蒸着製品を取り出す方式、3)巻き取り式完全連続方式:ロール状のフィルム(ウェブ)が対象でアンワインダー(巻き出し装置)とリワインダー(巻き取り装置)を大気系に配置し、蒸着ドラムや蒸発源を真空系に配置してロール状のフィルム(ウェブ)に蒸発物質を蒸着する方式であって、一般的にair−to−air方式と呼ばれる完全連続方式で生産性が高い特徴がある方式である。
ロール状のフィルム(ウェブ)に蒸発物質を蒸着する場合は、特に巻き取り式半連続方式が普及しており、その巻き取り式真空蒸着装置の構成要素と作業工程の概略、更に真空蒸着装置の内部構造について記述する。
先ず、構成要素は、ロール状フィルム(ウェブ)、蒸発源、蒸発物質、蒸着ドラム、真空系統、アンワインダー(巻き出し装置)、リワインダー(巻き取り装置)、ガイドロール等である。
次に作業工程の概略について記述すると、先ず前準備として真空蒸着装置の扉を開け、ロール状のフィルム(ウェブ)をアンワインダー(巻き出し装置)にセットし、アンワインダーと蒸着ドラム間に配置されているガイドロールを介して、前記ウェブを蒸着ドラムまで走行させ、更にリワインダー(巻き取り装置)との間に配置されているガイドロールを介して、リワインダー(巻き取り装置)に巻き取り、前記ウェブへの蒸発物質の蒸着準備が終了する。
次に、真空蒸着装置の扉を閉じて、真空ポンプにより、真空蒸着装置内の真空吸引定圧室と隔壁により分割された真空蒸着室を所定の真空環境にして、アンワインダーから前記ウェブを繰り出し、ガイドロールを介して走行させた前記ウェブに、蒸着ドラムの下部に配置されている蒸発源から蒸発物質を加熱蒸発させて前記ウェブに蒸着させる。
前記蒸着ドラムは冷却されているので前記ウェブに蒸発物質を再結晶化させて固着させ、更にリワインダー側のガイドロールを介して蒸着された前記ウェブはリワインダーに巻き取られる。
真空蒸着装置の内部構造は、真空吸引定圧室と真空蒸着室に隔壁で分割されており、真空吸引定圧室はアンワインダー、ガイドロール、張力制御装置、速度制御装置、位置制御装置、蒸着ドラムの一部、リワインダー等が配置されている。
真空蒸着室は蒸着ドラムの一部と蒸発源とその加熱装置等が配置されており、真空蒸着装置本体の周辺に付属して配置されている真空ポンプにより、真空吸引定圧室は真空度が1×100MPa程度、隔壁を介して設けた真空蒸着室は1×10-2MPa(SI単位)程度にセットされる。
2つに室が隔壁で分割されているので、真空吸引定圧室で前記ウェブから発生したガスなどの不純物(ダスト)は、真空蒸着室での蒸着時に悪い影響を与えることは少ない。
また、逆に真空蒸着室に配置されている蒸発源からの放射熱は、真空吸引定圧室への影響は少ないので前記ウェブへの熱の影響は少ない。
真空蒸着法も、加熱方法により、1)間接抵抗法、2)直接抵抗加熱法(ワイヤフィード法)、3)高周波誘導加熱法、4)電子ビーム法(Electoron Beam、略してEB法)の4つの方法があるが、蒸発物質が酸化珪素や酸化アルミニウム等の絶縁性金属酸化物を使用する場合は、エネルギー変換効率の良い電子ビーム法が最適である。
巻き取り式電子ビーム真空蒸着法は、蒸発物質に直接、電子ビームを照射し、蒸発物質表面上をスキャンすることで、蒸発物質表面を加熱する方法で、電子ビームがあたった部分でエネルギーを変換し、蒸発物質を蒸発させる方法である。
該蒸着層の厚さは、蒸着フィルムの最終用途によって、適宜選択されるが、50〜2,000Åの範囲であることが好ましい。
膜厚が50Å未満では均一な膜が設けられないので、十分なガスバリア性が得られず、膜厚が2,000Åを越えると、柔軟性がなくなり、折り曲げ、引張りなどの外的要因により、蒸着膜に亀裂や剥離が発生しやすくなるので好ましくない。
次に、前記ガスバリア層(4)の層構成を、例えば、蒸着層/中間層の2層構成(図示せず)や第1蒸着層/中間層/第2蒸着層の3層構成(図示せず)、および第1の蒸着層/第1の中間層/第2の蒸着層/第2の中間層の4層構成(図示せず)などにすると、より好ましい高ガスバリア性が得られる。
該中間層(図示せず)は、少なくとも水溶性高分子を含むコーティング剤を塗布して形成されるものである。
その際の中間層の厚みは、乾燥後の厚さが、0.01〜50μmの範囲にあることが好ましい。
前記水溶性高分子としては、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、及びアルギン酸ナトリウムなどが挙げられる。
特に、ポリビニルアルコール(PVA)は、ガスバリア性が優れているので好ましく、ここでいうポリビニルアルコール(PVA)は、一般にポリ酢酸ビニルを鹸化して得られるものである。
前記ポリビニルアルコール(PVA)としては、例えば酢酸基が数十%残存している、所謂部分鹸化ポリビニルアルコール(PVA)から酢酸基が数%しか残存していない完全鹸化ポリビニルアルコール(PVA)などを含み、特に限定されるものではない。
該中間層は、該ポリビニルアルコール(PVA)のような水溶性高分子を含むコーティング剤を蒸着層上にグラビアコーティング方式、リバースロールコーティング方式、エアナイフコーティング方式などの公知の方法で塗布した後、加熱、乾燥して形成される。
さらに好ましくは、前記コーティング剤は、水溶性高分子及び塩化錫を、水または水−アルコール混合溶液で溶解した溶液、或いは水溶性高分子及び金属アルコキシドを、直接或いは予め加水分解させて水または水−アルコール混合溶液で溶解した溶液を、コーティング剤として調整し得る。
前記塩化錫は、塩化第一錫、塩化第二錫、或いはそれらの混合物であり、またこれら塩化錫の無水物及び水和物なども使用できる。
次に、金属アルコキシドとしては、加水分解後、水系の溶媒中において比較的安定なテトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウムなどが好ましい。
さらに、該コーティング剤には、そのガスバリア性を損なわない範囲で、イソシアネート化合物、シランカップリング剤、或いは分散剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤などの公知の添加剤を、必要に応じて加えることができる。
該コーティング剤に加えられるイソシアネート化合物としては、その分子中に2個以上のイソシアネート基を有するものが好ましい。
このようなイソシアネート化合物として、例えばトリレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネートなどのモノマー類と、これらの重合体、誘導体が挙げられる。
次に、支持体層(3)と蒸着層との間に、プライマー層(図示せず)を設けることができる。
前記プライマー層を設けると、支持体層(3)と蒸着層との間の密着性を高めることが可能となり、熱などによる支持体層(3)と蒸着層との間の剥離発生を防止することができる。
該プライマー層として好ましく使用できるのは、ポリエステルポリオールまたはアクリルポリオール、イソシアネート化合物、及びシランカップリング剤などからなる組成物である。
該ポリエステルポリオールとしては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、メチルフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸及びこれらの反応性誘導体の酸原料と、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、1、3−ブタンジオール、1、4−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1、4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ビスヒドロキシエチルテレフタレート、トリメチロールメタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトールなどのアルコール原料から公知の製造方法で得られたポリエステル系樹脂のうち末端に2個以上のヒドロキシル基を持つもので、後に加えるイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応させるものである。
該アクリルポリオールは、アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物、もしくはアクリル酸誘導体モノマーおよびその他のモノマーと共重合させて得られる高分子化合物のうち、末端にヒドロキシル基を持つもので、後に加えるイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応させるものである。
中でもエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレートやヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレートなどのアクリル酸誘導体モノマーを単独で重合させたものや、スチレンなどのその他のモノマーを加え、共重合させたアクリルポリオールが好ましく使用される。
また、イソシアネート化合物との反応性を考慮するとヒドロキシル価が5〜200(KOHmg/g)の間であることが好ましい。
次に、該イソシアネート化合物は、ポリエステルポリオールまたはアクリルポリオールと反応してできるウレタン結合により、支持体層(3)や蒸着層との密着性を高めるために添加されるもので、主に架橋剤もしくは硬化剤として作用する。
このようなイソシアネート化合物としては、芳香族系のトリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート、脂肪族系のキシレンジイソシアネートやヘキサレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどのモノマー類と、これらの重合体、誘導体が使用され、これらは単独または混合物として用いられる。
以上のように、支持体層(3)にアルミニウム箔層を積層した積層フィルムや、アルミニウムを蒸着したアルミニウム蒸着フィルム、およびポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)などの合成樹脂フィルムからなる支持体層(3)に酸化アルミニウムや酸化珪素などの無機酸化物を蒸着した蒸着層、さらにPVAなどからなる中間層を含むガスバリア層(4)を設けた無機酸化物蒸着フィルムなどとシーラント層(5)とを接着剤層(図示せず)を介して、ラミネーションを行ない多層フィルム(C)の内層(B)が得られる。
前記シーラント層(5)は、ポリオレフィン系樹脂である低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(L−LDPE)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、アイオノマー、環状ポリオレフィンなどを使用することができる。
ところで、前述したポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)などからなる支持体層(3)と、酸化アルミニウム、酸化珪素などの無機酸化物からなる蒸着層と、ポリビニルアルコール(PVA)などを含む、コーティング剤を塗布して形成した中間層からなる無機酸化物蒸着フィルムは、屈曲の力を受けて折れが生じると蒸着層、また場合によっては、コーティング剤の層の形状にも劣化が生じ、酸素ガスや水蒸気などが折れた部分を透過し易くなるという性質がある。
したがって、該無機酸化物蒸着フィルムにシーラント層(5)をラミネーションして作製した内層(B)が屈曲の力を受けた場合や、断熱芯材を真空脱気するため該芯材の凹凸に包材が沿って、凸部ができると製造工程や輸送中にこすれ、ピンホールの原因となり、該内層(B)のガスバリア性が十分でなくなる可能性がある。
該ラミネート品の屈曲性には、硬さが大きく影響すると考えられるので、該無機酸化物蒸着フィルムが屈曲の力を繰り返し受けてもガスバリア性の低下を抑制するために前記シーラント層(5)には、前記ポリオレフィン系樹脂の中でも、比較的機械的強度に優れ、剛性が大きい直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(L−LDPE)を使用することが好ましい。
前記直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(L−LDPE)は、機械的強度に優れ、剛性(腰強度)が大きいほかに、耐熱性、耐寒性、耐ストレスクラッキング性、ヒートシール性、熱間シール性、夾雑物シール性などが優れている。
次に、前記接着剤層には、ポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリアクリル系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系、その他などのラミネート用接着剤などを使用することができる。
尚、ラミネーションの方法は、例えばドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法などの公知の方法を使用することができる。
例えば、前記ドライラミネーション方法は、フィルム上に接着剤を塗布するコーティング部、乾燥装置、ニップローラー部の3つのセクションと、巻き出し、巻き取り、及びテンションコントロールシステムから構成されている。
該コーティング部は、一般的にグラビアコーティング方式、又はリバースコーティング方式を採用している。
前記ラミネーション用接着剤は、溶剤型接着剤、或いは無溶剤型接着剤が使用されるが、無溶剤型接着剤を使用する場合は、乾燥装置は不要であり、ノンソルベントドライラミネーション方法と呼んでいる。
前記ホットメルトラミネーション方法は、加熱溶融したエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)などのホットメルト接着剤をフィルム上に塗工し、直ちに、他のフィルムをラミネートする方法である。
前記エクストルージョンラミネーション方法は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を加熱し、シリンダーと呼ばれる筒の中で溶解し、スクリューで圧力をかけて押し出し、該シリンダーの先端部にあるTダイスと呼ばれる細いスリットからカーテン状に溶解した樹脂が押し出されフィルム状となってラミネーションされる方法である。
以上のように、ガスバリア層(4)を含む積層フィルムとシーラント層(5)とをラミネーションする方法は、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法などが使用できるが、接着性、耐熱性、コスト面などを考慮するとドライラミネーション方法が好ましい。
また、他のラミネーション方法として、サンドイッチラミネーション方法を使用するこ
ともできる。
次に、前記多層シート(C)を構成している外層(A)は、図3に示すように、合成樹脂材料の基材層(1)で構成される。
該基材層(1)に使用する材料は、特に制約はされないが、加工適性などを考慮して、単体フィルム及び各種の積層フィルムを使用することができる。
例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレ−ト(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)などのポリオレフィン、ナイロン−6、ナイロン−66などのポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などやこれらの共重合体の無延伸あるいは延伸フィルムである。
通常、これらのものを、フィルム状に加工して使用し、特に突き刺し強度が優れている2軸延伸のナイロン−6、ナイロン−66などのポリアミド(PA)を使用することが好ましい。
該基材層(1)の厚さは、強度、加工性を考慮すると、3〜200μmの範囲であることが好ましく、6〜30μmがより好ましい。
以上のようにして得た外層(A)と前述した内層(B)とを部分的な接着剤層(2)を介してラミネーションにより、多層フィルム(C)を作製する。
本発明では、該外層(A)の全面に接着剤を塗布せず、図3に示すように、該接着剤を該外層(A)の周縁部のみにパターン塗布して、部分的に接着剤層(2)を形成し、ラミネーションを行って、該外層(A)と該内層(B)の間に非接着部(空気層)(6)を設けるものである。
このように空気層(6)を設けた多層フィルム(C)は、該空気層(6)が断熱効果をもたらし、該外層(A)の全面に接着剤を塗布し、内層(B)とラミネーションする空気層(6)が得られない多層フィルムに比べて、熱の移動がない非常に断熱効果に優れたものである。
また、何層からもなるフィルムを接着剤で積層すると、多層フィルムが硬くなってピンホールの発生が起こり易いが、本発明の多層フィルム(C)の場合は、空気層(6)がクッション材の役割を果たし、衝撃性が高くなり、仮に外層(A)が破損したとしても外層(A)と内層(B)がずれることでバリア層の破損を防止することができる。
さらに、高価な接着剤を部分的にしか使用しないので多層フィルム(C)の製造コストが安くなる。
尚、該外層(A)に部分的に接着剤を塗布する方法は、該基材層(1)にパターンコートできる方式ならば、特に制約はないが、鉄製の円筒(シリンダー)表面上に銅メッキを施して下地を形成し、該銅メッキ面上に剥離層を設け、更に銅メッキをして、その表面を鏡面状に研磨した銅面に彫刻方式や腐食方式により、凹部(セル)を作成し、該セル内の接着剤を該基材層(1)に転移させて塗布する、グラビアロールコーティング方式が好ま
しい。
この際、該接着剤を塗布する側は、外層(A)側に限定されるものではなく、内層(B)の支持体層(3)側でもよい。
また、外層(A)と内層(B)の支持体層(3)面とのラミネーション方法は、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法、ホットメルトラミネーション方法、エクストルージョンラミネーション方法などを使用することができるが、接着性、耐熱性、コスト面などを考慮するとドライラミネーション方法を使用することが好ましい。
前記接着剤層(2)には、ポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリアクリル系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系、その他などのドライラミネーション用接着剤などを使用することができる。
尚、多層フィルム(C)は、他に印刷層(図示せず)、アンカーコーティング層(図示せず)などを含んでいても良い。
基材層(1)への印刷層を設ける場合、該基材層(1)の印刷面は表面或いは裏面どちらの面でも印刷可能であるが、一般的なプラスチックフィルム袋への印刷の場合と同様に、インキの耐摩擦性、耐候性などを考慮して該基材層(1)の裏面に印刷層を設けることが好ましい。
該印刷層を形成する印刷インキとしては、インキに色彩を与える顔料や染料などからなる色材と該色材を微細な粒子に分散・保持しつつ、被印刷体に固着させる樹脂と該樹脂を安定して溶解し、該顔料や染料などの分散性、インキの流動性を保持し、かつ印刷の版からインキの適正量を転移できる溶剤とから構成されるビヒクル、更に色材の分散性、発色性向上や沈殿防止、流動性の改良を目的に界面活性剤などからなる助剤から形成されているが、特に色材は、耐候性の良い顔料が好ましい。
該印刷層を設ける印刷方式は、該基材層(1)に印刷できる印刷方式ならば、特に制約はないが、鉄製の円筒(シリンダー)表面上に銅メッキを施して下地を形成し、該銅メッキ面上に剥離層を設け、更に銅メッキをして、その表面を鏡面状に研磨した銅面に彫刻方式や腐食方式により、凹部(セル)を作成し、該セル内の印刷インキを該基材層(1)に転移させ、調子物でもカラフルに印刷ができ、且つ訴求効果も高いグラビア印刷方式が好ましい。
尚、前記基材層(1)に印刷する際、該基材層(1)とインキとの密着性を向上させるため必要ならば、該基材層(1)の印刷面側にオゾン処理、コロナ処理などの前処理を施すことが好ましく、更に、アンカーコート剤などをコーティングしても良い。
前記アンカーコート剤としては、例えばイソシアネート系(ウレタン系)、ポリエチレンイミン系、ポリブタジェン系、有機チタン系などのアンカーコート剤や、或いはポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系、その他などのラミネーション用接着剤などを使用することができる。
該アンカーコート剤をコーティングする方法は、公知のグラビアロールコーティング方式、バーコーティング方式、滴下方式、リバースロールコーティング方式などを使用することができる。
以上のように、ガスバリア性を有する内層(B)と外層(A)とからなる多層シート(C)で構成され、前記多層シート(C)が、合成樹脂材料からなる支持体層(3)上に、ガスバリア層(4)、シーラント層(5)を順次積層してなる内層(B)と、合成樹脂材料の基材層(1)からなる外層(A)とを部分的な接着剤層(2)を介して積層し、該内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を設けることにより、断熱性、耐ピンホール性、耐磨耗性などが優れた品質を有し、且つより安価な真空断熱材用外装体(E)を提供できるものである。
次に、その他の多層シート(D)の例としては、図4に示すように、例えば、ガスバリア性を有する内層(B)は、熱可塑性樹脂からなる樹脂層(7)と、該樹脂層(7)上に設けられたガスバリア層(4)と、該ガスバリア層(4)上に設けられたシーラント層(5)とが順次積層された構成になっている。
また、外層(A)は、合成樹脂材料からなる基材層(1)片面上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層(7)を設けた構成になっている。
前記樹脂層(7)に使用する熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂である低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(L−LDPE)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、アイオノマーなどを使用することができるものである。
尚、内層(B)を構成するその他のガスバリア層(4)やシーラント層(5)および外層(A)を構成する基材層(1)に使用する材料及びラミネーション方法などは、図3に示す、多層シート(C)と同一のものでよい。
尚、前記多層シート(D)の場合は、該外層(A)と該内層(B)の周縁部のみにヒートシール方式などにより、熱を与えて前記樹脂層(7)に使用している熱可塑性樹脂を熔融して、部分的に熱融着層(8)を形成し、ヒートシールを行って、該外層(A)と該内層(B)の間に非接着部(空気層)(6)を設けるものである。
このように空気層(6)を設けた多層フィルム(D)は、該空気層(6)が断熱効果をもたらし、該外層(A)の全面に接着剤を塗布し、内層(B)とラミネーションする空気層(6)が得られない多層フィルムに比べて、熱の移動がない非常に断熱効果に優れたものである。
また、空気層(6)がクッション材の役割を果たし、衝撃性が高くなり、仮に外層(A)が破損したとしても外層(A)と内層(B)がずれることでバリア層の破損を防止することができる。
さらに、外層(A)と内層(B)をラミネーションする方法がヒートシール方式のみで簡単に行なえるので多層フィルム(D)の品質も安定し、歩留まりも良いので製造コストが安くなり、安価な真空断熱材用外装体(E)を提供できるものである。
このような真空断熱材用外装体(E)の内部に断熱芯材(10)が封入され、該外装体(E)内部が真空排気されて、図1に示すように、真空断熱材(F)が得られる。
前記断熱芯材(10)は、一般的に無機材料あるいは有機材料からなる粉末または発泡体を圧縮成型してバインダーで固めたものなどが使用される。
尚、真空断熱材(F)を製造する工程は、図2に示すように、断熱芯材(10)の上下に外層(A)と内層(B)を、例えば、図3に示すように、予め一体化した多層フィルム(C)に別工程で作製した後、該多層フィルム(C)を挟み込む形態で周縁部を相互に接近する方向に屈曲成形して、該周縁部を全周に亙って突き合せ接着することにより、図1に示すように、真空断熱材(F)を製造することができる。
尚、真空断熱材(F)は、例えば、図1に示すように、2枚の多層フィルム(C)からなる真空断熱材用外装体(E)からなり、断熱芯材(10)を充填、真空排気後、最後に4方をシールして真空断熱材(F)としてもよい。
或いは、1枚の多層フィルム(C)からなる真空断熱材用外装体(E)からなり、断熱芯材(10)を充填、真空排気後、最後に3方をシールして真空断熱材(F)としてもよい。
以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。
本発明に係る真空断熱材用外装体(E)を構成する多層フィルム(C)の内層(B)としては、図3に示すように、支持体層(3)には、厚み12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、PETフィルムと称す)を使用し、ガスバリア層(4)には、厚み7μmのアルミニウム箔(Al箔)を使用し、シーラント層(5)には、厚み50μmの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(L−LDPE)を使用して順次、ポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)を2g/m2(固形分)塗布した接着剤層を介して、ドライラミネーション方法で積層した。
このようにして、PETフィルム12μm(支持体層)(3)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/Al箔7μm(ガスバリア層)(4)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/L−LDPE50μm(シーラント層)(5)の5層構成の内層(B)を得た。
次に、外層(A)としては、基材層(1)に、厚み25μmの2軸延伸ポリアミドフィルム(ONフィルム)を使用した。
次に、前記外層(A)である基材層(1)上にポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)2g/m2(固形分)からなる接着剤層(2)を周縁部のみにパターン塗布して、前記内層(B)とドライラミネーション方法で積層して、非接着部(空気層)(6)を有する多層フィルム(C)を得た。
次に、図1に示すように、該多層フィルム(C)の1対のシーラント層(5)同士を向かい合わせ、周辺をヒートシールし、真空断熱材用外装体(E)を得た。
以上のようにして、得られた真空断熱材用外装体(E)は、該外装体(E)を構成する多層フィルム(C)の内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を有しているので、断熱性、耐ピンホール性、耐磨耗性などが優れた品質を有し、且つ安いコストで製造できた。
したがって、該真空断熱材用外装体(E)を使用して、断熱芯材(10)として粉末シリカの成形体を真空密封して得た、真空断熱材も長期に亘って真空状態が保たれ、断熱性能が維持された。
本発明に係る真空断熱材用外装体(E)を構成する多層フィルム(C)の内層(B)としては、図3に示すように、支持体層(3)には、厚み12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、PETフィルムと称す)を使用し、ガスバリア層(4)には、第1蒸着層/中間層/第2蒸着層の3層構成のガスバリア層(4)を設けるようにした。
第1蒸着層としては、該支持体層(3)片面上に巻き取り式電子ビーム真空蒸着法により、厚さ300Åの酸化アルミニウムの第1蒸着層を設けた。
次に、中間層としては、該第1蒸着層上にガスバリア性を有する、固形分厚みが0.01μmになるようにPVA[日本合成化学工業株式会社製ポバール、N300:完全鹸化型品、鹸化度98.0〜99.0mol%;水/イソプロピルアルコール=8/2(重量比)の混合溶媒に希釈)]をグラビアロールコーティング方式によって、コーティングし、80℃で1分間乾燥した。
さらに、第2蒸着層としては、前記中間層上に、巻き取り式電子ビーム真空蒸着法により、厚さ300Åの酸化アルミニウムの第2蒸着層を設けて、ガスバリア性を有する無機酸化物蒸着フィルムを作製した。
このようにして作製した該蒸着フィルムの第2蒸着層上にポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)を2g/m2(固形分)塗布した。
ドライラミネーション方法により、ドライラミネーションするシーラント層(5)には、Tダイ法で製膜した厚み50μmの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(L−LDPE)を使用した。
このようにしてPETフィルム12μm(支持体層)(3)/酸化アルミニウム300Å/PVA0.01μm(固形分厚み)/酸化アルミニウム300Å(ガスバリア層)(4)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/L−LDPE50μm(シーラント層)(5)の6層構成の内層(B)を得た。
次に、外層(A)としては、基材層(1)に、厚み25μmの2軸延伸ポリアミドフィルム(ONフィルム)を使用した。
前記外層(A)である基材層(1)上にポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)2g/m2(固形分)からなる接着剤層(2)を周縁部のみにパターン塗布して、前記内層(B)とドライラミネーション方法で積層して、非接着部(空気層)(6)を有する多層フィルム(C)を得た。
次に、図1に示すように、該多層フィルム(C)の1対のシーラント層(5)同士を向かい合わせ、周辺をヒートシールし、真空断熱材用外装体(E)を得た。
以上のようにして、得られた真空断熱材用外装体(E)は、該外装体(E)を構成する多層フィルム(C)の内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を有しているので、断熱性、耐ピンホール性、耐磨耗性などが優れた品質を有し、且つ安いコストで製造できた。
したがって、該真空断熱材用外装体(E)を使用して、断熱芯材(10)として粉末シリカの成形体を真空密封して得た、真空断熱材も長期に亘って真空状態が保たれ、断熱性
能が維持された。
本発明に係る真空断熱材用外装体(E)を構成する多層フィルム(D)の内層(B)としては、図4に示すように、樹脂層(7)には、厚み30μmの低密度ポリエチレンフィルム(LDPE)を使用し、ガスバリア層(4)には、厚み7μmのアルミニウム箔(Al箔)を使用し、シーラント層(5)には、厚み30μmの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(L−LDPE)を使用して順次、ポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)を2g/m2(固形分)塗布した接着剤層を介して、ドライラミネーション方法で積層した。
このように、LDPEフィルム30μm(樹脂層)(7)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/Al箔7μm(ガスバリア層)(4)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/L−LDPE30μm(シーラント層)(5)の5層構成の内層(B)を得た。
次に、外層(A)としては、基材層(1)に、厚み15μmの2軸延伸ポリアミドフィルム(ONフィルム)を使用し、該基材層(1)上にポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)を2g/m2(固形分)塗布した接着剤層を介して、樹脂層(7)に、厚み30μmの低密度ポリエチレンフィルム(LDPE)を使用してドライラミネーション方法で積層した。
このようにONフィルム15μm(基材層)(1)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/LDPE30μm(樹脂層)(7)の3層構成の外層(A)を得た。
次に、前記外層(A)の樹脂層(7)と前記内層(B)の樹脂層(7)同士を2段掛けの製袋機で熱融着層(8)を周縁部のみにパターン状に設けて、ヒートシールを行い、非接着部(空気層)(6)を有する多層フィルム(D)を得た。
次に、該多層フィルム(D)の1対のシーラント層(5)同士を向かい合わせ、周辺をヒートシールし、真空断熱材用外装体(E)を得た。
以上のようにして、得られた真空断熱材用外装体(E)は、該外装体(E)を構成する多層フィルム(D)の内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を有しているので、断熱性、耐ピンホール性、耐磨耗性などが優れた品質を有し、且つ安いコストで製造できた。
したがって、該真空断熱材用外装体(E)を使用して、断熱芯材(10)として粉末シリカの成形体を真空密封して得た、真空断熱材も長期に亘って真空状態が保たれ、断熱性能が維持された。
本発明に係る真空断熱材用外装体(E)を構成する多層フィルム(D)の内層(B)としては、図4に示すように、樹脂層(3)には、厚み30μmの低密度ポリエチレンフィルム(LDPE)を使用し、ガスバリア層(4)には、第1蒸着層/中間層/第2蒸着層の3層構成のガスバリア層(4)にした。
第1蒸着層としては、該樹脂層(7)片面上に巻き取り式電子ビーム真空蒸着法により、厚さ300Åの酸化アルミニウムの第1蒸着層を設けた。
次に、中間層としては、該第1蒸着層上にガスバリア性を有する、固形分厚みが0.01μmになるようにPVA(日本合成化学工業株式会社製ポバール、N300:完全鹸化型品、鹸化度98.0〜99.0mol%;水/イソプロピルアルコール=8/2(重量比)の混合溶媒に希釈)をグラビアロールコーティング方式によって、コーティングし、80℃で1分間乾燥した。
さらに、第2蒸着層としては、該第1中間層上に、巻き取り式電子ビーム真空蒸着法により、厚さ300Åの酸化アルミニウムの第2蒸着層を設けて、ガスバリア性を有する蒸着フィルムを作製した。
このようにして作製した、無機酸化物蒸着フィルムの第2蒸着層上に接着剤層としてポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)を2g/m2(固形分)塗布した。
ドライラミネーション方法により、ドライラミネーションするシーラント層(5)には、Tダイ法で製膜した厚み30μmの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(L−LDPE)を使用した。
このようにしてLDPEフィルム30μm(樹脂層)(7)/酸化アルミニウム300Å/PVA0.01μm(固形分厚み)/酸化アルミニウム300Å(ガスバリア層)(4)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/L−LDPE30μm(シーラント層)(5)の6層構成の内層(B)を得た。
次に、外層(A)としては、基材層(1)に、厚み15μmの2軸延伸ポリアミドフィルム(ONフィルム)を使用し、該基材層(1)上にポリウレタン系接着剤(三井武田ケミカル株式会社製A525)を2g/m2(固形分)塗布した接着剤層を介して、樹脂層(7)に、厚み30μmの低密度ポリエチレンフィルム(LDPE)を使用してドライラミネーション方法で積層した。
このようにして、ONフィルム15μm(基材層)(1)/ポリウレタン系接着剤2g/m2(固形分)(接着剤層)/LDPE30μm(樹脂層)(7)の3層構成の外層(A)を得た。
次に、前記外層(A)の樹脂層(7)と前記内層(B)の樹脂層(7)同士を2段掛けの製袋機で熱融着層(8)を周縁部のみにパターン状に設けて、ヒートシールを行い、非接着部(空気層)(6)を有する多層フィルム(D)を得た。
次に、図1に示すように、該多層フィルム(D)の1対のシーラント層(5)同士を向かい合わせ、周辺をヒートシールし、真空断熱材用外装体(E)を得た。
以上のようにして、得られた真空断熱材用外装体(E)は、該外装体(E)を構成する多層フィルム(D)の内層(B)と外層(A)との間に非接着部(空気層)(6)を有しているので、断熱性、耐ピンホール性、耐磨耗性などが優れた品質を有し、且つ安いコストで製造できた。
したがって、該真空断熱材用外装体(E)を使用して、断熱芯材(10)として粉末シリカの成形体を真空密封して得た、真空断熱材も長期に亘って真空状態が保たれ、断熱性能が維持された。
図3に示す、本発明に係る真空断熱材用外装体を構成する多層シートを使用した真空断熱材の1実施例を示す側断面図である。 真空断熱材を組み立てる前の分解図である。 本発明に係る真空断熱材用外装体を構成する多層シートの層構成の1実施例を示す側断面図である。 本発明に係る真空断熱材用外装体を構成する多層シートの層構成のその他の実施例を示す側断面図である。
符号の説明
A・・・外層
B・・・内層
C・・・多層フィルム
D・・・多層フィルム
E・・・真空断熱材用外装体
1・・・基材層
2・・・接着剤層
3・・・支持体層
4・・・ガスバリア層
5・・・シーラント層
6・・・非接着層(空気層)
7・・・樹脂層
8・・・熱融着層
10・・・断熱芯材

Claims (3)

  1. ガスバリア性を有する内層と外層とからなる多層シートで構成された真空断熱材用外装体であって、前記多層シートが内層と外層との間に非接着部(空気層)を有することを特徴とする真空断熱材用外装体。
  2. 前記多層シートが、合成樹脂材料からなる支持体層上に、ガスバリア層、シーラント層を順次積層してなる内層と、合成樹脂材料の基材層からなる外層とからなり、さらに部分的な接着剤層を介して積層されていることを特徴とする請求項1記載の真空断熱材用外装体。
  3. 前記多層シートが、合成樹脂材料からなる樹脂層上に、ガスバリア層、シーラント層を順次積層してなる内層と、合成樹脂材料の基材層上に前記樹脂層を積層してなる外層とからなり、さらに部分的な熱融着層を介して積層されていることを特徴とする請求項1記載の真空断熱材用外装体。
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