JP2008051124A

JP2008051124A - 真空断熱部材とその製造方法

Info

Publication number: JP2008051124A
Application number: JP2006224879A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Inatani; 正敏稲谷; Akihiro Nozue; 章浩野末; Kazuto Uekado; 一登上門
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】芯材を収納する容器の厚さが均一で、ヒレ状の周縁部ができず、ガスバリヤ性が高く、帯状で長尺にすることが容易な真空断熱部材を提供する。
【解決手段】真空断熱部材３１は、多層押し出し成形によって得られた管状の外皮成形体３２と、外皮成形体３２の管内に挿入した通気性多孔質体３３と、外皮成形体３２の開口部３４に嵌合し溶着されたシール部材３５とを有し、外皮成形体３２とシール部材３５とで形成する管内は減圧としたものである。外皮成形体３２は、中央層がポリエチレンビニルアルコール樹脂層、その内面には内ポリオレフィン樹脂層、外面には外ポリオレフィン樹脂層の多層押し出し成形により成形されたもので、さらに最外層面（管外表面）にはＤＬＣコート層３９が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱とシール性を必要とする隙間や冷蔵庫扉などに使用される断熱部材、特にドアガスケットとして使用可能なヒレ状の周縁部のない帯状の真空断熱部材とその製造方法に関するものである。

近年、冷蔵庫の断熱箱体に用いられる断熱材には、発泡断熱材と共に更に断熱性能が良い真空断熱材パックが開発実用化され、真空断熱材パックをウレタン樹脂等の発泡断熱材と一体で成型されるため高断熱性を有する断熱箱体となっている。

しかしながら、真空断熱材パックを断熱箱体に取り付ける場合、真空断熱材パックの周縁部が箱体壁面から隙間を開けて存在するため、注入され流動する発泡樹脂の流れを妨害し断熱箱体の壁面との間に空間が生じてしまう。

その結果、断熱箱体に発泡断熱材を充填した時に空洞が形成され、その空洞に発泡ガスがたまり、これが原因で冷却時に収縮が生じ外観品質上の問題が発生する。

なお、妨害しないように周縁部を折り曲げ、真空断熱パック本体に周縁部をテープ等で貼り付けて一体発泡することも考えられるが、この方法では空洞の形成は少なくなるもののまったく無くすことは出来ず、また、折り曲げ部の屈曲によりラミネートフィルム、特にアルミ蒸着層にピンホールが生じやすくなり、真空断熱材パックの真空度を経時的に低下させ、断熱性能を悪化させる危険性を持つ。

このような問題点を解決する手段として特許文献１に、芯材を包む２枚のフィルムの一方を真空成型等で容器状に成型することで表面積に差をつけ張り合わせたものが記載されている。

特許文献１に記載の内容を図６及び図７を用いて説明する。図６において、真空断熱材パック１６は、ガスバリヤ性を有するラミネートフィルム製の容器１７と連続気泡構造を有する芯材１８とガスバリヤ性を有するラミネートフィルムからなる蓋材１９から構成されており、容器１７と蓋材１９を重ね合わせ、双方の平面部でヒートシールされている。

このような構成からなる真空断熱材パック１６を、蓋材１９側を接着面として外箱２０の内面側に取り付けた断熱箱体２２であるので、真空断熱材パック１６と外箱２０との間には空間が形成しない。

その結果、断熱箱体２２に発泡断熱材２１を充填した時における空洞形成が無く、収縮の無い安定した製品品質の断熱箱体２２が得られるというものである。

しかしながら、特許文献１で示す真空断熱パック１６は真空成型により容器形状にする必要があり、真空成型の場合、シート状態から容器形状に成型するためコーナー部などの成型伸び率が大きい部分は肉厚が薄くなり、ガスバリヤ性が低下してしまう問題があった。

また、通常使用されるラミネートフィルムはガスバリヤ性を高めるためにアルミ箔やアルミ蒸着層を有し、周縁部があると周縁部を通じて熱リークする問題があるとともに、アルミラミネートフィルムは真空成型が困難で、成型時にアルミ層が破れたり、ピンホールが生じる。

特許文献２には、ガスバリヤ性の優れた容器と、前記容器内部に充填する芯材とからなり、内部を減圧後密閉した真空断熱材パックにおいて、前記容器がブロー成形によって得られた中空成形体である真空断熱材パックが紹介されている。

特許文献２の真空断熱パックの構成について図８を用いて説明する。

図８において、真空断熱材パック１は、パリソンコントローラにより成形伸び率に合わせた肉厚分布をもつパリソンをブロー成形して得られた中空成形体の容器２と硬質ウレタンフォームなどを粉砕して得られた断熱性能の優れた芯材３とから構成されている。

容器２の構成は、最外層４に１５０μの厚みからなる耐薬品性、成形性に優れたポリプロプレン樹脂などの樹脂層５、中層６に１００μの厚みからなるガスバリヤ性に優れたエチレンビニルアルコール樹脂などの樹脂層７、最内層８に５０μの厚みからなる耐薬品成、成形性に優れたポリプロピレン樹脂などの樹脂層９から構成されている。

以上の様な構成からなる容器２の内部に注入口１０から芯材３を充填し、その後内部を減圧し、注入口１０をヒートシールなどの方法により密閉することによって真空断熱材パック１が得られる。

以上の様な構成により、均一な肉厚分布を有する容器を得ることが可能となるため、成形加工によるバリヤ性の低下を防止することができ高いバリヤ性を確保することが可能となる。

また、ヒートシールなどの方法による密閉部を小さくすることができ熱リークも少なく信頼性が向上する。

また、真空断熱材パックの大きさに関係なく密閉部を一定にすることが可能となるため、大型真空断熱材パックにおいても信頼性確保が可能となる。

なお、ブロー成形時にアルミ箔などをインサート成形により容器外面の一部に取り付ければ、よりガスバリヤ性を向上させることが可能となる。
特開昭６３−２０４０８９号公報特開平６−３３７０９２号公報

しかしながら前記従来の真空断熱材パック１の場合、ブロー成形により均一な肉厚を持つ容器形状にするためには、使用される材料に優れた成形性と高いガスバリヤ性が要求される。もしガスバリヤ性に乏しく、成形性が悪く偏肉しやすい材料を使用すると、経時的な外部からのガス侵入による内圧上昇に起因して断熱性能が悪化する問題があった。

また、冷蔵庫に用いるガスケット等のパッキングには帯状で長尺の成型体が要望され、ブロー成型では長い帯状のものを、均一に薄く成型するにはパリソンコントローラを使用しても困難で、また、真空成型と同じように成型伸びが大きいコーナー部は肉厚が薄くなりガスバリヤ性が低下してしまう。

また、ブロー成型では確かに密閉部が小さくヒートシールが容易いが、容器内部に通気性のある多孔質体を挿入することは比較的困難となり、さらに開口部が小さいと真空引きで所定の真空度を得るには時間がかかる等、製造上の問題もある。

なお、ブロー成形時にアルミ箔などを金型に固着させインサート成形により容器外面の一部に取り付ければ、よりガスバリヤ性を向上させることは確かに可能であるが、密着性が比較的乏しく、全面アルミ箔等の金属皮膜処理は困難で、特に外表面へのアルミ等の処理は、実使用時において、酸素や酸により、または水分により腐食されやすく実用的ではない。

本発明は、上記従来の課題に鑑み、芯材を収納する容器の厚さが均一で、ヒレ状の周縁部ができず、ガスバリヤ性が高く、帯状で長尺にすることが容易な真空断熱部材を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の真空断熱部材は、多層壁からなる管状の押し出し成形によって得られた外皮成形体と、前記外皮成形体の管内に通気性多孔質体と、前記外皮成形体開口部にシール部材とを有し、前記外皮成形体管内が前記シール部材で密封されるとともに減圧にしたことを特徴とする。

また、本発明の真空断熱部材の製造方法は、多層押し出し成型にて形成する管状外皮成形体を樹脂の融点以下でガラス転移温度以上で延伸拡管加工により拡げ、略固形化した通気性多孔質体を拡管された前記管状外皮成形体管内に挿入し、前記管状外皮成形体開口部にシール部材をセットし、真空加熱チャンバー内で減圧にした状態で加熱し拡管した前記管状外皮成形体を熱収縮させ、同時にシール部材と外皮成形体開口部とをシール溶着させ、その後真空加熱チャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする。

また、別の本発明の真空断熱部材の製造方法は、多層押し出し成型にて形成する管状外皮成形体の管内に、略固形化した通気性多孔質体を挿入し、前記管状外皮成形体開口部にシール部材をセットし、真空加熱チャンバー内で減圧しシール部材と外皮成形体開口部とをシール溶着させ、その後プラズマＣＶＤでＤＬＣコート層を形成したことを特徴とする。

これにより、芯材を収納する容器の厚さが均一で、ヒレ状の周縁部ができず、ガスバリヤ性が高く、帯状で長尺にすることが容易な真空断熱部材を提供することができる。

本発明の真空断熱材部材は、上記構成によって、押し出し成型により帯状の長尺ものが均一に薄く成型可能であるばかりか、シール部材を使用することにより、全くヒレ状の周縁部のない真空断熱部材を得ることができる。

また、外皮成形体の管外表面に無機のコート層としてプラズマＣＶＤ等の工法で無機のコートであるＤＬＣコートを形成すると、真空断熱部材の微妙な凹凸に沿って緻密な層が出来、全面でのガスバリヤ性向上につながるとともに、ＤＬＣの様な無機コートは金属のコートに比べて熱伝導率が低く熱リークが少なく、カーボンは腐食もなく表面潤滑性もよくなるので、ガスケットとして用いた場合相手側とのなじみがよくシール性がよくなるとともに、ガスバリヤ性が高く真空圧を保持し長期断熱性能が良くなる。

また、管状外皮成形体を樹脂の融点以下でガラス転移温度以下で延伸拡管加工により拡げておくことにより、通気性多孔質体を外皮成形体管内に挿入しやすくし、また、真空引きでのガス抜き効率を高め、その後、熱収縮させることで、減圧による外皮成形体表面のたるみを作ることなく周縁部の無い円滑な面を容易に成型可能である。

本発明の請求項１に記載の真空断熱部材の発明は、多層壁からなる管状の押し出し成形によって得られた外皮成形体と、前記外皮成形体の管内に通気性多孔質体と、前記外皮成形体開口部にシール部材とを有し、前記外皮成形体管内が前記シール部材で密封されるとともに減圧にしたことを特徴とするものであり、芯材となる通気性多孔質体を収納する外皮成形体は、押し出し成形により均一な帯状の長尺ものが均一に薄く成型可能であるばかりか、シール部材を使用することにより、全くヒレ状の周縁部やバリのない真空断熱部材を得ることができ、外皮成形体は厚さを均一にできるので、ガスバリヤ性を確保できる。

請求項２に記載の真空断熱部材の発明は、請求項１に記載の発明における多層壁の少なくとも一層に、ポリエチレンビニルアルコール樹脂層とポリオレフィン樹脂層とを設けたことを特徴とするものであり、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、多層の押し出し成型をする上において、特に成形性の悪いポリエチレンビニルアルコール樹脂の成形性をポリオレフィン樹脂層で改善するとともに、水分の透過はポリオレフィン樹脂層により抑制し、空気中の酸素や窒素のガスはエチレンビニルアルコール樹脂層で遮ることにより、管内の真空度の低下を防止するものである。

請求項３に記載の真空断熱部材の発明は、請求項１または２に記載の発明における外皮成形体の管外表面に無機のコート層を形成してなることを特徴とするものであり、請求項１または２に記載の発明の作用効果に加えて、真空断熱部材として形成した後で、プラズマＣＶＤ等の工法で無機のコートを形成すると、真空断熱部材の微妙な凹凸に沿って無機コートができ、全面でのガスバリヤ性向上につながるとともに、無機コートは金属のコートに比べて熱伝導率が低く熱リークは少なくなる。

請求項４に記載の真空断熱部材の発明は、請求項３に記載の発明における無機のコート層がＤＬＣコートであることを特徴とするものであり、請求項３に記載の発明の作用効果に加えて、ＤＬＣコートのカーボン層は腐食もなく表面潤滑性もよくなるのでガスケットとして用いた場合相手側とのすべりが良く、シール性がよくなるとともに、ガスバリヤ性がより高くなり、真空断熱材のコート表皮として使用するには最も有効である。

請求項５に記載の真空断熱部材の製造方法の発明は、多層押し出し成型にて形成する管状外皮成形体を樹脂の融点以下でガラス転移温度以上で延伸拡管加工により拡げ、略固形化した通気性多孔質体を拡管された前記管状外皮成形体管内に挿入し、前記管状外皮成形体開口部にシール部材をセットし、真空加熱チャンバー内で減圧にした状態で加熱し拡管した前記管状外皮成形体を熱収縮させ、同時にシール部材と外皮成形体開口部とをシール溶着させ、その後真空加熱チャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とするものであり、押し出し成型後、融点以下でガラス転移温度以上で延伸加工を施すことにより拡管し開口部を広げておくことにより、通気性のある多孔質体を挿入しやすくし、真空引きを短時間で行えるようにしたもので、その後、真空引き状態で加熱し収縮させることによりシール部材と外皮成型体とを密着させ、ヒートシールされるので、真空引きによる表面のしわの形成が無く円滑な表面となり、真空断熱部材への成型が容易で短時間で可能な製造方法である。

請求項６に記載の真空断熱部材の製造方法の発明は、多層押し出し成型にて形成する管状外皮成形体の管内に、略固形化した通気性多孔質体を挿入し、前記管状外皮成形体開口部にシール部材をセットし、真空加熱チャンバー内で減圧しシール部材と外皮成形体開口部とをシール溶着させ、その後プラズマＣＶＤでＤＬＣコート層を形成したことを特徴とするものであり、プラズマＣＶＤ工法は素材元素に電子間引力を与えることにより被コート面に直接電荷した無機原子を衝突させることにより強固な層を形成し密着性がよくなる。

（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態を図１と図２を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における真空断熱部材の長尺方向での縦断面図で、図２は同じく実施の形態１における真空断熱部材の平面断面図である。

真空断熱部材３１は、多層押し出し成形によって得られた管状の外皮成形体３２と、外皮成形体３２の管内に挿入した通気性多孔質体３３と、外皮成形体３２の開口部３４に嵌合し溶着されたシール部材３５とを有し、外皮成形体３２とシール部材３５とで形成する管内は減圧としたものである。

外皮成形体３２は多層となり、中央層がガスバリヤ性に優れた１００μｍのポリエチレンビニルアルコール樹脂層３６からなり、その内面には水分透過度が低く熱溶着性に優れた１００μｍのポリプロピレン樹脂からなる内ポリオレフィン樹脂層３７が、外面には同じく耐水性、耐薬品性に強く、押し出し・拡管熱収縮成形性に優れた１００μｍのポリプロピレン樹脂の外ポリオレフィン樹脂層３８とからなる多層押し出し成形により成形されたもので、さらに最外層面には約０．１μｍの厚みのＤＬＣコート層３９が形成されている。

通気性多孔質体３３としては、パーライト、合成シリカ、珪藻土、シラスバルーン、珪酸カルシウム、ガラス繊維等の多孔質材料を充填するが、本発明の実施の形態１では、平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の乾式シリカと、平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料とを含む複合粉末を圧縮して固形化し成型体としたものを用いた。

一般的なシリカ粉末と繊維材料とでは混合撹拌して圧縮成形しても成形体とはなりにくいが、平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の乾式シリカと平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料と混合・圧縮成形することにより、強固な成形体を得ることができる。

この理由は、粒子径の小さい粉末同士であるため分子間力が働き粉末同士が付着する、あるいは乾式であるため表面官能基が少なく相互反発が少ないため粉末同士が付着しやすい、あるいはシリカと無機繊維という親和性のよい組合せであるため相互に付着しやすい、さらに無機繊維の繊維径が小さいため比表面積が大きくなるすなわち表面エネルギーが大きくなり粉末と結びつきやすくなる、あるいはそれらの複合的な相互作用によるものと考える。

外皮成形体３２の開口部３４のシール部材３５は内面をガスバリヤ性の良いポリエチレンビニルアルコール樹脂で、成形体とのシール面である外面はとポリプロピレン樹脂からなる２層の射出成形部品となっている。

シール部材３５の近傍には水分を吸収する酸化カルシウム、塩化カルシウムや、窒素と酸素を吸着するゼオライト等を通気性のある袋に入れた吸着剤体４０が設置してある。

次に、この真空断熱部材３１の製造方法について図３から図５を参考にして説明する。

図３は本発明の実施の形態１における真空断熱部材の一連の製造方法を示す製造工程図で、図４は本発明の実施の形態１における真空断熱部材を仮嵌合した組み立て品を真空加熱チャンバー内にセットした時の状態断面図、図５は本発明の実施の形態１における真空断熱部材の製造に用いるプラズマイオン注入成膜装置の模式的縦断面図である。

本発明の実施の形態１の真空断熱部材３１の製造工程は、延伸拡管された外皮成形体３２を成型する押し出し延伸拡管工程４１と、通気性多孔質体３３を型成型する繊維固形化工程４２と、シール部材３５の成型工程４３と、吸着剤体４０とする吸着剤の袋詰め工程４４と、仮嵌合工程４５後組み立て品を真空加熱チャンバー内にセットし一体化する真空引き・溶着工程４６と、真空断熱基体の表面に無機コートを行なうＣＶＤ処理工程４７とからなる。

押し出し延伸拡管工程４１では、素材としてポリエチレンビニルアルコール樹脂と融点が１７０℃のポリプロピレン樹脂を１８０℃で融解させて多層異型押し出し成型機により多層壁を有する矩形の管状の外皮成形体３２を押し出しする。多層壁としてポリエチレンビニルアルコール樹脂層にポリオレフィン樹脂層を設けることで、多層の押し出し成型をする上において、特に成形性の悪いエチレンビニルアルコール樹脂の成形性をポリオレフィン樹脂層で改善することができる。

次に、延伸拡管加工は管状外皮成形体３２を１２０℃付近まで冷却された後、矩形の上下より真空引きされた金型に密着させるように延伸拡管し、管状の径を大きくした後、所定の寸法に切断し外皮成形体３２とする。

通気性多孔質体３３の固形化工程４２では乾式シリカと無機繊維材料を混合撹拌した粉状混合繊維を棒状の型枠に入れ０．５Ｎ／ｍｍ^２以上の圧力で圧縮成型し通気性多孔質体３３を得る。

また、シール部材３５成型工程ではシール部材３５を内側がポリエチレンビニルアルコール樹脂で外側がポリプロピレン樹脂となる様に二軸射出成型により成型し、吸着剤袋詰め工程では吸着剤として酸化カルシウム（ＣａＯ）を通気性のある繊維袋に詰め吸着剤体４０とする。

次に仮嵌合工程４５にて、通気性多孔質体３３に吸着剤体４０をセットし、両端をシール部材３５の凹部に圧入し、ガスバリヤ性を有する管状の外皮成形体３２の管内に挿入し、組み立て品４８として、真空加熱チャンバー４９に設置する。

この真空加熱チャンバー４９は、密閉容器となり、真空ポンプ５０と加熱ヒータ５１と開放弁５２とが取り付けられてあり、真空ポンプ５０により真空加熱チャンバー４９内が減圧するようになっている。すなわち、加熱ヒータ５１の間に組み立て品４８が置かれると、真空ポンプ５０により真空加熱チャンバー４９内が１Ｐａの真空度まで減圧される。減圧が完了すると加熱ヒータ５１での加熱が始まり、組み立て品４８が加熱され始める。

組み立て品４８が１２０℃以上に加熱され始めると、ポリプロピレンの融点である１７０℃以下でかつガラス転移温度である−２０℃以上の１２０℃で延伸拡管された外皮成形体３２が収縮し、外皮製形態３２の壁面は通気性多孔質体３３に密着し、外皮製形態３２の開口部３４はシール部材３５の外面と密着するようになる。

次に、加熱を停止し、真空加熱チャンバー４９内の開放弁５２を開放し大気圧にすると、外皮成形体３２はさらに収縮し、通気性多孔質体３３とシール部材３５に強固に密着し、外皮成形体３２の管内だけが真空度を保つ真空断熱基材５３が成型される。

ここで、外皮成形体３２とシール部材３５との間には接着剤がなくともシール性は保たれるが、よりシール性を高め、密着力を強固にするためには、シール部材３５の表面に低融点の樹脂層を設けるとより密着性とシール性とを高めることが出来る。

次に、ＤＬＣ処理工程４７でのＣＶＤ法によるフッ素を含むＤＬＣコート層３９の形成方法について説明する。

図５のプラズマイオン注入成膜装置５３は、三次元被処理物を所望の材料で被覆するために用いられる。本実施の形態１では、被処理物として真空断熱基材５４の外周面にコートする場合を説明する。

このプラズマイオン注入成膜装置５３は、内部のガスを排気する真空排気系５５と、ガスを導入するガス導入系５６とが接続されているチャンバー５７が備えられている。また、本実施の形態１では、ガス導入系５６により、チャンバー５７内にメタン（ＣＨ_４）および四フッ化炭素（ＣＦ_４）を導入する。

本実施の形態１では、チャンバー５７内に真空断熱基材５４が上方に向けて配置され、この真空断熱基材５４下面とは金属等の治具５８を介して導体５９に接続されている。導体５９は、高絶縁フィードスルー６０を通してチャンバー５７の外部に引き出され、重畳装置６１に接続されている。重畳装置６１には、ＲＦ高周波電源６２および高電圧パルス電源６３が接続されている。高電圧パルス電源６３の電圧値は例えば１０ｋＶであり、パルス幅は例えば２μｓである。また、チャンバー５７内にアーク方式の金属プラズマ源６４が接続されている。

ＲＦ高周波電源６２は、チャンバー５７内でのプラズマの生成のためにＲＦ電力を発生する。本実施の形態１では、ＲＦ高周波電源６２はパルス状のＲＦ電力を発生する。ＲＦ電力の出力周波数は１３．５６ＭＨｚであり、出力電力は例えば０．５ｋＷ〜１．５ｋＷで可変であり、パルス幅は例えば２０μｓで可変である。

高電圧パルス電源６３は、イオン注入および成膜のために負の高電圧パルスを発生する。高電圧パルスの電圧値は０〜−５０ｋＶで可変であり、パルス幅は２μｓで可変である。

重畳装置６１は、ＲＦ高周波電源６２により発生されたＲＦ電力および高電圧パルス電源６３により発生された高電圧パルスを交互に遅延したタイミングまたは重複するタイミングで導体５９を通じ治具５８に印加する。それにより、被処理物として絶縁性の真空断熱基材５４を用いた場合でも、後述するように外面を被覆することができる。

チャンバー５７内に導入されるガスとしては、炭化水素ガスが用いられる。ここでは、ガス導入系５８から導入されるガスとしてメタンおよび四フッ化炭素を用いる場合を説明する。

まず、チャンバー５２内に真空断熱基材を治具５０を介して導体５９に接続した状態で配置し、真空排気系５５によってチャンバー５７内を排気した後、ガス導入系５６によりチャンバー５７内にメタンおよび四フッ化炭素を導入し、チャンバー５２内を所定のガス圧にする。この状態で、ＲＦ高周波電源６２から重畳装置６１および導体５９を通してパルス状のＲＦ電力を真空断熱基材５４に印加する。それにより、真空断熱基材５４の周囲に正のイオンおよび電子を含む一様なプラズマが真空断熱基材の形状に沿って発生する。

その後、高電圧パルス電源６３から重畳装置６１および導体５９を通して負の高電圧パルスを真空断熱基材５４に印加する。それにより、プラズマ中の正のイオンが真空断熱基材に誘引される。

真空断熱基材５４に高電圧パルスを印加しない場合は、プラズマは一様な状態になっている。真空断熱基材５４に高電圧パルスを印加すると、プラズマ中の電子は真空断熱基材５４付近から遠ざかり、正のイオンは質量が大きいのでほとんど動かない。それにより、真空断熱基材周囲には、正のイオンのみが残り、プラズマシースが形成される。

また、高電圧パルスの印加開始から数μｓ程度経過して、電界が強くなると、正のイオンはプラズマシースのシース電圧により真空断熱基材５４の表面の方向に加速される。正のイオンが真空断熱基材５４に衝突すると、真空断熱基材５４付近の電荷のバランスが崩れるので、さらに電子はイオンと逆方向に加速され、プラズマシースの厚みは増加する。このようにして、真空断熱基材５４にイオンが注入されるとともに、真空断熱基材５４の表面に膜が形成される。

本実施の形態では、チャンバー５７内にガスとしてメタンおよび四フッ化炭素を導入するので、プラズマ中には、炭化水素の正イオン、水素の正イオン、炭素の正イオンおよびフッ素の正イオンが含まれる。それにより、真空断熱基材５４の表面にフッ素を含むＤＬＣ薄膜が形成される。

このプラズマイオン注入成膜装置５３によれば、被処理物である真空断熱基材５４をプラズマ生成用アンテナとして用いることにより、真空断熱基材５４の形状に沿ったプラズマを生成することができる。その結果、必然的に真空断熱基材５４の周囲におけるプラズマの密度が高くなり、イオンの誘引注入の効率が向上し、高い密着性を有するフッ素を含むＤＬＣ薄膜の形成が可能となる。

ここで、合成樹脂からなる真空断熱基材５４は絶縁性および柔軟性を有する。一方、一般的なＤＬＣは、高い硬度を有し、低摩擦性およびガスバリヤ性に優れるという特性を有するが、その反面、剥離しやすく、厚膜を形成することが困難である。特に、柔軟性を有する合成樹脂の表面にＤＬＣ薄膜を形成した場合、合成樹脂の変形によりＤＬＣ薄膜が容易に剥離する。空気や水蒸気を長期にわたって確実にシールすることができる真空断熱部材３１を製造するためには、合成樹脂からなる真空断熱基材５４の表面に高硬度、耐摩耗性および高ガスバリヤ性を有しかつ高密着性および柔軟性を有するＤＬＣ薄膜を所定の厚さに形成する必要がある。

次に、以上のように構成された真空断熱部材３１を断熱シール材として使用した時の熱の移動について説明する。

本発明の図２において真空断熱部材３１の上下に温度差があった場合には、真空断熱部材３１の上方面の熱は、外皮成形体３２の壁面と、減圧状態の管内にある通気性多孔質体３３と、対面する外皮成形体３２の壁面を通過して反対面に移動するＡ経路と、外皮成形体３２の壁面を経て移動するＢ経路とが考えられる。

まず、Ａ経路では減圧状態にある通気性多孔質体３３の断熱性能が重要となる。本発明の実施の形態１においては、ガスの対流を防止する通気性多孔質体３３があり、また、多層壁にエチレンビニルアルコール樹脂層とポリオレフィン樹脂層とを設けられてあり、水分の透過はポリオレフィン樹脂により抑制し、空気中の酸素や窒素のガスはエチレンビニルアルコール樹脂層で遮ることにより、管内の真空度の低下を防止でき、さらに、透湿度が低く、ガスバリヤ性の高い０．１μｍのＤＬＣコート処理が外皮成形体３２の外面に施されているので、管内へのガスの導入による初期真空度の低下は抑えられる。また、多少の水分の浸入は吸着剤により捕捉されるため、初期真空度は長期において確保できるものである。

次に、Ｂの経路については、従来の金属メッキに比べて、ＤＬＣコート層は１／１０以下の熱伝導率であり、また、ＣＶＤによるＤＬＣコートは蒸着に比べて緻密であり、必要とする透湿性およびガスバリヤ性を確保するには厚みも薄くできるので、従来に比べると熱移動は大幅に小さくなる。すべり性がよいためシール材として用いられた場合相手側との密着性もよくシール性が向上する。

また、本発明の実施の形態１ではフッ素を含むＤＬＣコート層を使用したが、柔軟性では劣るものの、フッ素を含まないＤＬＣコート層でも、透湿度は低く、ガスバリヤ性もよく、摩擦係数も低いものであり、フッ素を含むものに限定するものではない。

また、通気性多孔質体３３として、本実施の形態１では平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の乾式シリカと、平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料とを含む複合粉末を圧縮して固形化し成型体としたものを用いたが、パーライト、合成シリカ、珪藻土、シラスバルーン、珪酸カルシウム、ガラス繊維等の多孔質材料でも固形化が困難で、外皮成型体の管内に充填するのが困難となるが充填可能なものであれば断熱性能は発揮するものであり、平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の乾式シリカと平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料とを含む複合粉末に限定するものではない。

また、本発明の実施の形態１では、多層壁として、ポリエチレンビニルアルコール樹脂層とポリプロピレン樹脂層とを設け、ポリプロピレン樹脂の融点である１７０℃以下で、ガラス転移温度−２０℃以上である、１２０℃での延伸拡管工程を説明したが、延伸拡管工程での温度は、ポリエチレンテレフタレート樹脂であれば、融点２６０℃とガラス転移温度８０℃の間、ナイロン６であれば、融点２２５℃とガラス転移温度４７℃の間の使用される樹脂のゴム状領域帯であれば収縮性が保持されるものであり、１２０℃に限定するものではない。

また、実施の形態１では無機コートとしてＤＬＣを選定しているが、緻密性とすべり性でＤＬＣが優れているものの、その他の無機コートとして、酸化シリカや酸化アルミナのような無機コートでも熱伝導性が小さく断熱性能とガスバリヤ性は保持できる。

以上のように、本発明の真空断熱材部材は、押し出し成型により帯状の長尺ものが均一に薄く成型可能であるばかりか、シール部材を使用することによりまったく周縁部のない真空断熱部材を得ることができ、外皮成形体の管外表面に無機のコート層としてプラズマＣＶＤ等の工法で無機のコートであるＤＬＣコートを形成すると、真空断熱部材の微妙な凹凸に沿って緻密な層が出来、全面でのガスバリヤ性向上につながるとともに、ＤＬＣの様な無機コートは金属のコートに比べて熱伝導率が低く熱リークが少なく、カーボンは腐食もなく表面潤滑性もよくなるのでガスケットとして用いた場合相手側とのなじみがよくシール性がよくなるとともに、ガスバリヤ性が高く真空圧を保持し長期断熱性能が良くなる。

また、管状外皮成形体を樹脂の融点以下でガラス転移温度以下で延伸拡管加工により拡げておくことにより、通気性多孔質体を外皮成形体管内に挿入しやすくし、また、真空引きでのガス抜き効率を高め、その後、熱収縮させることで、減圧による外皮成形体表面のたるみを作ることなく周縁部の無い円滑な面を容易に成型可能となるものである。

以上のように、本発明にかかる真空断熱部材は、単に隙間を詰める断熱シール材として利用するだけでなく、４つの真空断熱部材をシール部材を介在させて溶着させることにより、サークルパッキングとした真空断熱部材を構成することも可能であり、耐久消費材である耐用年数の長い冷蔵庫などの箱体と扉のパッキンにも利用できる。

本発明の実施の形態１における真空断熱部材の長尺方向での縦断面図本発明の実施の形態１における真空断熱部材の平面断面図本発明の実施の形態１における真空断熱部材の製造方法を示す製造工程図本発明の実施の形態１における真空断熱部材を仮嵌合した組み立て品を真空加熱チャンバー内にセットした時の状態断面図本発明の実施の形態１における真空断熱部材の製造に用いるプラズマイオン注入成膜装置の模式的縦断面図従来の芯材を包む２枚のフィルムの一方を真空成型等で容器状に成型した真空断熱パックの断面図従来の冷蔵庫のウレタンと一体で発泡した取り付け状態を示す真空断熱パックの断面図従来のブロー成型した容器の真空断熱パックの断面図

符号の説明

３１真空断熱部材
３２外皮成形体
３３通気性多孔質体
３４開口部
３５シール部材
３６ポリエチレンビニルアルコール樹脂層
３７，３８ポリオレフィン樹脂層
３９ＤＬＣコート

Claims

多層壁からなる管状の押し出し成形によって得られた外皮成形体と、前記外皮成形体の管内に通気性多孔質体と、前記外皮成形体開口部にシール部材とを有し、前記外皮成形体管内が前記シール部材で密封されるとともに減圧にしたことを特徴とする真空断熱部材。
多層壁の少なくとも一層に、ポリエチレンビニルアルコール樹脂層とポリオレフィン樹脂層とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱部材。
外皮成形体の管外表面に無機のコート層を形成してなることを特徴とする請求項１または２に記載の真空断熱部材。
無機のコート層がＤＬＣコートであることを特徴とする請求項３に記載の真空断熱部材。
多層押し出し成型にて形成する管状外皮成形体を樹脂の融点以下でガラス転移温度以上で延伸拡管加工により拡げ、略固形化した通気性多孔質体を拡管された前記管状外皮成形体管内に挿入し、前記管状外皮成形体開口部にシール部材をセットし、真空加熱チャンバー内で減圧にした状態で加熱し拡管した前記管状外皮成形体を熱収縮させ、同時にシール部材と外皮成形体開口部とをシール溶着させ、その後真空加熱チャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする真空断熱部材の製造方法。
多層押し出し成型にて形成する管状外皮成形体の管内に、略固形化した通気性多孔質体を挿入し、前記管状外皮成形体開口部にシール部材をセットし、真空加熱チャンバー内で減圧しシール部材と外皮成形体開口部とをシール溶着させ、その後プラズマＣＶＤでＤＬＣコート層を形成したことを特徴とする真空断熱部材の製造方法。