JP2009052680A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】外被材のガスバリア性や真空断熱材の生産性を犠牲にすることなく、真空断熱材として難燃性を付与すると共に、真空断熱材の構成材料の全てにおいて難燃性を付与することを目的とする。
【解決手段】芯材１２をラミネートフィルムから成る外被材１４で覆い、外被材１４の内部を減圧密封した真空断熱材１１において、外被材１４は、最外層にポリイミド樹脂層２１と、最内層に熱溶着性を有するシーラントフィルムとしてのポリエチレンフィルム２５と、ポリエチレンフィルム２５に隣接してアルミ箔２４とを有する構成から成る。これによって、外被材１４のガスバリア性や真空断熱材１１の生産性を犠牲にすることなく、真空断熱材１１として難燃性を付与すると共に、真空断熱材１１の構成材料の全てにおいて難燃性を付与することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、難燃性を有する真空断熱材に関するものである。

近年、地球温暖化ガスの排出抑制が叫ばれる中、家電製品の省エネルギー化は緊急に取り組むべき重要課題となっている。

これらの解決方法の一つとして、無駄な熱の授受を防ぐことを目的に優れた断熱性能を有する真空断熱材が適用されている。真空断熱材は、発泡樹脂や繊維材料等を芯材としてバリア性の外被材で覆い、内部を減圧密封したものであり、内部を減圧状態にすることで気体成分の熱伝導を低下させ、断熱性能を高めている。

従来、このような真空断熱材をノート型パーソナルコンピータ等の精密機器内部に適用する場合においては、真空断熱材にも難燃性の特性が強く求められていた。

そこで、真空断熱材に難燃性を付与するため、芯材を覆うラミネート構造の外被材において、最内層の熱溶着層に融点１５０℃以上２００℃以下のフィルムを用い、ガスバリア層に金属箔あるいは蒸着した樹脂フィルムを用い、最外層に融点２００℃以上の自己消火性フィルムを用いた真空断熱材がある。

このような真空断熱材は、真空断熱材の外被材の最外層が自己消火性を有するため、難燃性を付与できることが示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１１４０１３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、真空断熱材の芯材を不燃性の材料で構成した場合、真空断熱材全体としては難燃性を有するものであるが、ラミネートフィルムから成る外被材単品は、難燃性が付与されていなかった。

本発明は、外被材のガスバリア性や真空断熱材の生産性を犠牲にすることなく、真空断熱材として難燃性を付与すると共に、真空断熱材の構成材料の全てにおいて難燃性を付与することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、真空断熱材の外被材の構成を、最外層にポリイミド樹脂層と、最内層に熱溶着性を有するシーラントフィルムと、前記シーラントフィルムに隣接してアルミ箔、或いはポリイミド樹脂層とを有する構成にしたのである。

この結果、真空断熱材の最外層がポリイミド樹脂であるため、超耐熱性を有すると共に、炭化温度が８００℃以上と高く、かつポリイミド樹脂層が炭化して燃焼バリア層となることで熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸化発熱が抑制されるため、真空断熱材に難燃性が付与できる。

一方、外被材は、可燃性のヒートシール可能なシーラントフィルムを適用しながらも、ポリイミド樹脂層とアルミ箔、或いはポリイミド樹脂層とポリイミド樹脂層でシーラントフィルム以外の層を挟み込む構成としていることから、ポリイミド樹脂層とアルミ箔、或いはポリイミド樹脂層とポリイミド樹脂層とが、燃焼バリア層となり、熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸素の遮断により酸化発熱を抑制するため、シーラントフィルムを除くフィルム層全体として難燃化の特性を有するようになる。その結果、可燃性のシーラントフィルムを有するものの外被材として難燃化が実現できる。

更に、詳細に説明する。一般に、高分子材料の燃焼は、「加熱→熱分解→可燃性ガスの発生→酸化による発熱反応→加熱」のサイクルにより燃焼が継続することが知られている。

また、ポリイミド樹脂は、加熱時の分解生成物が少ないことが知られている。そこで、本発明のフィルム構成により、ポリイミド樹脂層とアルミ箔によって、或いはポリイミド樹脂層とポリイミド樹脂層によって、その他の可燃性フィルムが挟み込まれた状態となることから、可燃性フィルムから発生する可燃性ガスの拡散が抑制され、次のプロセスの酸化による発熱反応、すなわち燃焼が起こりにくくなるため難燃化か実現できる。

本発明の真空断熱材は、外被材のガスバリア性や真空断熱材の生産性を犠牲にすることなく、真空断熱材として難燃性を付与すると共に、真空断熱材の構成材料の全てにおいて難燃性を付与することができる。

請求項１に記載の発明は、芯材をラミネートフィルムから成る外被材で覆い、前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材において、前記外被材が、最外層にポリイミド樹脂層と、最内層に熱溶着性を有するシーラントフィルムと、前記シーラントフィルムに隣接してアルミ箔、或いはポリイミド樹脂層とを有する構成から成る真空断熱材である。

よって、真空断熱材の最外層がポリイミド樹脂層であるため、超耐熱性を有すると共に、炭化温度が８００℃以上と高く、かつポリイミド樹脂層が炭化して燃焼バリア層となることで熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸化発熱が抑制されるため、真空断熱材に難燃性が付与できる。

また、外被材も、ヒートシール可能な可燃性のシーラントフィルムを適用した場合にも、ポリイミド樹脂層とアルミ箔、或いはポリイミド樹脂層とポリイミド樹脂層によってシーラントフィルム以外のフィルム層を挟み込む構造としていることから、ポリイミド樹脂層とアルミ箔、或いはポリイミド樹脂層とポリイミド樹脂層によって熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸素の遮断により酸化発熱を抑制できることから、シーラントフィルム以外の層全体の難燃化か促進され、可燃性のシーラントフィルムを有するものの外被材として難燃化か実現できる。

また、最内層には、熱溶着性を有するシーラントフィルムを適用している。よって、難燃性の高いラミネートフィルムでありながら、ヒートシールが可能となり生産性も問題ない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明における前記ポリイミド樹脂層が、ポリエチレンテレフタレートフィルムにコートされて成る真空断熱材である。

よって、材料費の高いポリイミド樹脂の使用量が低減できることから、大幅な低コスト化が実現できる。また、難燃化処理の難しいドライラミネート用の接着剤を適用する必要がないことから、難燃性がより一層高まる。更に、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）にコートすることで、コート後の高温加熱処理時のフィルムヘの影響が小さいため、真空断熱材用の外被材として適用した場合にも、何等問題なく使用することが出来る。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明における前記ポリイミド樹脂層が、ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面と裏面の両面にコートされて成る真空断熱材である。

この結果、難燃効果の高いポリイミド樹脂量が増加することから、より難燃性が高まる。更に、ＰＥＴ樹脂は基本的に自己消火性を有する樹脂であり、この樹脂を表面と裏面の両方から難燃性の高いポリイミド樹脂でコートして被覆層を形成することで、表面のポリイミド樹脂層とＰＥＴフィルムと裏面のポリイミド樹脂層と難燃樹脂層の厚みが増大することからより難燃性の高い不燃体として作用するようになる。よって、可燃性のフィルムと隣接させても、難燃化を実現することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明における前記芯材が、不燃性の多孔体から成る真空断熱材である。

よって、芯材単品としても不燃であることは当然であるが、真空断熱材の芯材が不燃性であるため、真空断熱材の難燃性をより高めることができる。

なお、不燃性の多孔体とは、無機系の粉体、および無機系の繊維体等から成る気相比率９０％前後の構造体であり、シート状または板状に加工したものや、粉体や繊維体を通気性のある袋材に充填したものが利用できる。一例としては、無機系粉体は、乾式シリカ、湿式シリカ、パーライト等を主成分とするものが望ましい。無機系繊維体は、グラスウール、ロックウール、アルミナ繊維、シリカ繊維等、それぞれ公知の材料が使用できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態において、真空断熱材の一例を説明する。図１は本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図、図２は同実施の形態の真空断熱材に使用したラミネートフィルムから成る外被材の断面図である。

図１に示す真空断熱材１１の構成は、平均繊維径３μｍのグテスウールを熱成形によりボード化して所定サイズに切り出した厚さ４ｍｍの芯材１２と、吸着剤１３とをガスバリア性のラミネートフィルムから成る外被材１４で覆い、外被材１４の内部が１０Ｐａ以下となるように減圧して密閉することで作製している。

外被材１４を構成するラミネートフィルムは、最外層から順に、厚さが３μｍのポリイミド樹脂層２１が外側面にコートされた厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム２２、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、１５μｍの６−ナイロンフィルム２３、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、６μｍのアルミ箔２４、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、最内層のシーラントフィルムとして５０μｍのポリエチレンフィルム２５とから成り、ＰＥＴフィルム２２とナイロンフィルム２３とアルミ箔２４とポリエチレンフィルム２５のそれぞれをウレタン系接着剤により貼り合せて構成される。

外被材１４は、２枚の上記プラスチックラミネートフィルムをポリエチレンフィルム２５同士が対向するよう重ね合わせ、プラスチックラミネートフィルム周囲端部を熱溶着して四方シール袋に成形されている。

コートして形成するポリイミド樹脂層２１は、特に限定されないが、一般には、有機溶剤に可溶なポリアミド酸の溶液を塗布、乾燥させた後、２００℃以上の温度で熱処理することでアミド基とカルボキシル基を脱水閉環してイミド化するものであり、特に、必要な難燃性や耐熱性を得るためには、ポリアミド酸のイミド化率は７５％以上であることが好ましく、より好ましくは９０％以上である。

本実施の形態においては、市販のポリイミド樹脂コートＰＥＴフィルムを使用し、その後、その他フィルムと同様にドライラミネーション法により貼り合わせている。

また、吸着剤１３は、紛状の酸化カルシウムを加圧して平面状に成形したものを使用した。

このようにして作製した真空断熱材１１について、米国安全基準ＦＭＶＳＳ３０２号に基づき水平燃焼試験を実施した。結果、真空断熱材１１、および真空断熱材１１の構成材料の全てが自己消火性を有していた。

この結果は、真空断熱材１１の最外層がポリイミド樹脂２１であるため、超耐熱性を有すると共に、炭化温度が８００℃以上と高く、かつポリイミド樹脂層２１が炭化して燃焼バリア層となることで熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸化発熱が抑制されるため、真空断熱材１１に難燃性が付与されたためである。

また、外被材１４も、可燃性のヒートシール可能なシーラントフィルムを適用しながらも、ポリイミド樹脂層２１とアルミ箔２４でシーラントフィルム以外の層を挟み込む構成としていることから、ポリイミド樹脂層２１とアルミ箔２４とが燃焼バリア層となり、熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸素の遮断により酸化発熱を抑制するため、シーラントフィルムを除くフィルム全体として難燃化の特性を有するようになる。その結果、可燃性のシーラントフィルムを有するものの外被材として難燃化か実現できると考える。

また、本実施の形態の真空断熱材１１は、高価なポリイミドフィルムを使用せずに、ポリイミド樹脂層２１をＰＥＴフィルム２２にコートして適用することで、ポリイミド樹脂の使用量を大幅に削減できることから、フィルムの低コスト化が実現できる。併せて、コートによりポリイミドを樹脂化していることから難燃化処理の難しい接着剤を使用する必要もなく、より一層、難燃性が高められる。

更に、最内層のシーラントフィルム２５には、熱溶着性を有するポリエチレンフィルム２５を使用しているため、難燃性の高いラミネートフィルムでありながらヒートシール性も問題なく、真空断熱材の生産性を低下させることはなかった。

しかし、ヒートシール性を確保するため、オレフィン系のシーラントフィルムを使用する場合は、出来るだけ厚みが薄い方が優れた難燃性を示す。フィルム厚みは、望ましくは７０μｍ以下、より望ましくは５０μｍ以下であることが良い。

なお、コスト、難燃性に裕度のある場合は、当然、商品名「カプトン」のようなポリイミドフィルムや、ポリエーテルイミドフィルムをドテイラミネーション法によりラミネートして使用しても何等問題ない。

更に、ポリイミド樹脂をコートして適用する基材フィルムとしては、ＰＥＴフィルム２２以外にも、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等のフィルム材も利用できる。

更に、外被材１４は、四方シール袋以外にも、ガゼット袋、三方シール袋、ピロー袋、センターテープシール袋等も利用できる。また、袋状以外にも、バリアフィルムを積層したプテスチックの成形体の使用も可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態において、真空断熱材の一例を説明する。図３は本発明の実施の形態２における真空断熱材に使用したラミネートフィルムから成る外被材の断面図である。

なお、真空断熱材１１を構成する外被材１４のラミネートフィルムの構成以外は、実施の形態１と同様の構成、および同様の製造方法により真空断熱材を作製したので、ラミネートフィルムの構成以外は説明を省略する。

本実施の形態における外被材１４を構成するラミネートフィルムは、最外層から順に、厚さ３μｍのポリイミド樹脂層２１、厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム２２、厚さ３μｍのポリイミド樹脂層２１、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、１５μｍの６−ナイロンフィルム２３、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、６μｍのアルミ箔２４、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、最内層のシーラントフィルムとして５０μｍのポリプロピレンフィルム３１とから成り、ポリイミド樹脂２１は、ＰＥＴフィルム２２の表面と裏面の両面にコートされており、ＰＥＴフィルム２２の内側のポリイミド樹脂層２１とナイロンフィルム２３とアルミ箔２４とポリプロピレンフィルム３１のそれぞれをウレタン系接着剤により貼り合せて構成される。

更に、外被材１４は、２枚の上記プラスチックラミネートフィルムをポリプロピレンフィルム３１同士が対向するよう重ね合わせ、プラスチックラミネートフィルム周囲端部を熱溶着して四方シール袋に成形されている。

このようにして作製した真空断熱材１１について、米国安全基準ＦＭＶＳＳ３０２号に基づき水平燃焼試験を実施した。結果、真空断熱材１１、および真空断熱材１１の構成材料の全てが自己消火性を有していた。

この結果は、真空断熱材１１の最外層がポリイミド樹脂２１であるため、超耐熱性を有すると共に、炭化温度が８００℃以上と高く、かつポリイミド樹脂層２１が炭化して燃焼バリア層となることで熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸化発熱が抑制されるため、真空断熱材１１に難燃性が付与されたためである。

また、外被材１４も、可燃性のヒートシール可能なシーラントフィルムを適用しながらも、ポリイミド樹脂層２１とアルミ箔２４でシーラントフィルム以外の層を挟み込む構成としていることから、ポリイミド樹脂層２１とアルミ箔２４とが燃焼バリア層となり、熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸素の遮断により酸化発熱を抑制するため、シーラントフィルムを除くフィルム全体として難燃化の特性を有するようになる。その結果、可燃性のシーラントフィルムを有するものの外被材として難燃化か実現できると考える。

（実施の形態３）
本実施の形態において、真空断熱材の一例を説明する。図４は本発明の実施の形態３における真空断熱材に使用したラミネートフィルムから成る外被材の断面図である。

なお、真空断熱材１１を構成する外被材１４のラミネートフィルムの構成以外は、実施の形態１と同様の構成、および同様の製造方法により真空断熱材を作製したので、ラミネートフィルムの構成以外は説明を省略する。

本実施の形態における外被材１４を構成するラミネートフィルムは、最外層から順に、厚さ３μｍのポリイミド樹脂層２１、厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム２２、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、厚さ１５μｍのエチレンビニルアルコール共重合体フィルムに厚さ４５ｎｍのアルミ蒸着を施したアルミ蒸着ＥＶＯＨフィルム４３、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、厚さ２５μｍの第二のＰＥＴフィルム４２と、厚さ３μｍの第二のポリイミド樹脂層４１、ウレタン系接着剤から成る接着層２６、最内層のシーラントフィルムとして５０μｍのポリエチレンフィルム２５とから成り、外側面にポリイミド樹脂層２１がコートされたＰＥＴフィルム２２と、アルミ蒸着ＥＶＯＨフィルム４３と、内側面に第二のポリイミド樹脂層４１がコートされた第二のＰＥＴフィルム４２と、ポリエチレンフィルム２５のそれぞれをウレタン系接着剤により貼り合せて構成される。

更に、外被材１４は、２枚の上記プラスチックラミネートフィルムをポリエチレンフィルム２５同士が対向するよう重ね合わせ、プラスチックラミネートフィルム周囲端部を熱溶着して四方シール袋に成形されている。

このようにしで作製した真空断熱材１１について、米国安全基準ＦＭＶＳＳ３０２号に基づき水平燃焼試験を実施した。結果、真空断熱材１１、および真空断熱材１１の構成材料の全てが自己消火性を有していた。

この結果は、真空断熱材１１の最外層がポリイミド樹脂２１であるため、超耐熱性を有すると共に、炭化温度が８００℃以上と高く、かつポリイミド樹脂層２１が炭化して燃焼バリア層となることで熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸化発熱が抑制されるため、真空断熱材１１に難燃性が付与されたためである。

また、外被材１４も、可燃性のヒートシール可能なシーラントフィルムを適用しながらも、ポリイミド樹脂層２１と第二のポリイミド樹脂層４１とてシーラントフィルム以外の層を挟み込む構成としていることから、ポリイミド樹脂層２１と第二のポリイミド樹脂層４１とが燃焼バリア層となり、熱分解により生じる可燃性ガスの拡散抑制と酸素の遮断により酸化発熱を抑制するため、シーラントフィルムを除くフィルム全体として難燃化の特性を有するようになる。その結果、可燃性のシーラントフィルムを有するものの外被材として難燃化か実現できると考える。

また、本構成は、外被材１４にアルミ箔を使用せずにラミネートフィルムを構成しているが、ポリイミド樹脂層２１と第二のポリイミド樹脂層４１とてシーラントフィルム以外の層を挟み込む構成としていることから、難燃性は何等問題なかった。

本発明にかかる真空断熱材は、難燃性であると共に、真空断熱材を構成する全ての材料が難燃性を有するため、難燃性が必要とされる家電機器、車両、および住宅等、あらゆる分野の商品に適用することができる。

特に、難燃性の規制の厳しい自動車や、鉄道車両等の車両の内装材用途や、住宅の内装材としても適用することができる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材に使用した外被材の断面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材に使用した外被材の断面図 本発明の実施の形態３における真空断熱材に使用した外被材の断面図

符号の説明

１１ 真空断熱材
１２ 芯材
１４ 外被材
２１ ポリイミド樹脂層
２２ ＰＥＴフィルム
２４ アルミ箔
２５ ポリエチレンフィルム（シーラントフィルム）
３１ ポリプロピレンフィルム（シーラントフィルム）
４１ 第二のポリイミド樹脂層
４２ 第二のＰＥＴフィルム

Claims (4)

1. 芯材をラミネートフィルムから成る外被材で覆い、前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材において、前記外被材は、最外層にポリイミド樹脂層と、最内層に熱溶着性を有するシーラントフィルムと、前記シーラントフィルムに隣接してアルミ箔、或いはポリイミド樹脂層とを有する構成から成る真空断熱材。
2. 前記ポリイミド樹脂層は、ポリエチレンテレフタレートフィルムにコートされて成る請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記ポリイミド樹脂層は、ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面と裏面の両面にコートされて成る請求項２に記載の真空断熱材。
4. 前記芯材が、不燃性の多孔体から成る請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材。

Images