JP2012062987A - 真空断熱材及びその製造方法 - Google Patents

真空断熱材及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高温環境下でも優れた断熱性を有し、長期にわたって優れた断熱性を有する真空断熱材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】タルク族の粘土鉱物と、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれるカリウム化合物と、水とを含む芯材用原料組成物を、所定形状に成形し、タルク族の粘土鉱物の融点よりも低い温度で焼成して、タルク族の粘土鉱物の層状構造がへき開して、その少なくとも一部が部分的に結合している多孔質焼成体からなる芯材を製造し、この芯材をガスバリヤー性の包材で真空包装して真空断熱材を製造する。
【選択図】図５

Description

本発明は、真空断熱材及びその製造方法に関する。
真空断熱材は、芯材をガスバリヤー性の包材で真空包装した断熱材であって、内部を真空に保つことにより気体の熱伝導性を低下させたものである。真空断熱材は優れた断熱性を有することから、冷凍庫、冷蔵庫、保温庫、自動販売機等の電気製品や、住宅の壁材等様々な産業で使用されている。
真空断熱材の芯材としては、ガラス繊維等の無機繊維系芯材、発泡ウレタン等の樹脂発泡体系芯材、微粉末シリカ等の微粉体系芯材が用いられている。特に無機繊維系芯材を用いた真空断熱材は、優れた断熱性を有することから、より高い断熱性を求められる用途に広く使用されている。また、真空断熱材の断熱性をより向上させるため、無機繊維系芯材の改良が種々行われている。
例えば、芯材を構成する無機繊維の配向状態が不規則であると、芯材の無機繊維自身が伝熱経路となって芯材の熱伝導率が増加する。このため、特許文献１では、伝熱方向に対してほぼ垂直に無機繊維を積層配列することで無機繊維による伝熱を抑制し、芯材の熱伝導率をより低減している。
また、無機繊維系芯材の成形にバインダーを使用すると、固形化したバインダーが熱架橋となることで断熱方向の熱伝導が増大する。このため、特許文献２では、バインダーを使用することなく、所定形状に成形された芯材を製造している。
特許第３５１３１４３号公報 特許第３５８０３１５号公報
しかしながら、無機繊維系芯材を用いた真空断熱材は、雰囲気温度の上昇に伴って熱伝導率が著しく上昇し、高温環境下での断熱性は十分満足できるものではなかった。この原因は、無機繊維系芯材は、気体分子の移動度が比較的良好であるため、雰囲気温度が高温になるに伴い気体分子の運動が活発になって、気体の熱伝導率が高くなったためであると考えられる。
また、真空断熱材が高温環境下に曝されると、包材などからアウトガスが発生して、真空度が徐々に低下し、断熱性が経時劣化し易かった。
したがって、本発明の目的は、高温環境下でも優れた断熱性を有し、長期にわたって優れた断熱性を有する真空断熱材及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するに当たり、本発明の真空断熱材は、タルク族の粘土鉱物の層状構造がへき開して、その少なくとも一部が部分的に結合している多孔質焼成体を芯材とし、この芯材がガスバリヤー性の包材で真空包装されていることを特徴とする。
本発明の真空断熱材は、前記芯材が、タルク族の粘土鉱物を１３〜５９質量％、カリウム化合物を４１〜８７質量％含有することが好ましい。そして、カリウム化合物は、酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウムから選ばれる１種以上であることが好ましい。
本発明の真空断熱材は、前記芯材の真空包装された状態での嵩密度が、０．２２〜１．９８ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
本発明の真空断熱材は、前記芯材の真空包装された状態での空孔率が、４５〜８２％であることが好ましい。
本発明の真空断熱材は、平均温度２０℃における熱伝導率が、０．０１５Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。
また、本発明の真空断熱材の製造方法は、タルク族の粘土鉱物と、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれるカリウム化合物と、水とを含む芯材用原料組成物を、所定形状に成形し、前記タルク族の粘土鉱物の融点よりも低い温度で焼成して、芯材を製造し、この芯材をガスバリヤー性の包材で真空包装することを特徴とする。
本発明の真空断熱材の製造方法は、前記タルク族の粘土鉱物として、平均粒径が１〜２５μｍのものを用いることが好ましい。
本発明の真空断熱材の製造方法は、前記芯材用原料組成物として、固形分中に前記タルク族の粘土鉱物を１０〜５０質量％、前記カリウム化合物を５０〜９０質量％含有し、前記タルク族の粘土鉱物と前記カリウム化合物との合計１００質量部に対して、水５〜２０質量部含有するものを用いることが好ましい。
本発明の真空断熱材の製造方法は、前記芯材用原料組成物として、前記タルク族の粘土鉱物と前記カリウム化合物との合計１００質量部に対して、アミド基及び／又はアゾ基を有する有機系発泡剤１〜５０質量部含有するものを用いることが好ましい。
本発明の真空断熱材の製造方法は、前記芯材用原料組成物を、圧延成形した後焼成することが好ましい。
本発明の真空断熱材の製造方法は、前記芯材用原料組成物を、７００〜１０００℃で焼成することが好ましい。
本発明の真空断熱材の製造方法は、前記芯材の嵩密度が、真空包装前の状態で０．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、真空包装した後の状態で０．２２〜１．９８ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
本発明の真空断熱材の製造方法は、前記芯材の空孔率が、真空包装前の状態で５０〜９０％であり、真空包装した後の状態で４５〜８２％であることが好ましい。
本発明の真空断熱材は、タルク族の粘土鉱物の層状構造がへき開して、その少なくとも一部が部分的に結合している多孔質焼成体を芯材とする。この多孔質焼成体は、タルク族の粘土鉱物のへき開物（以下、タルクへき開物という）が複雑に積層して、タルク族の粘土鉱物の層間が拡大したようなカードハウス構造をなしている。このため、この多孔質焼成体は、気体分子の移動経路が複雑で、気体分子の移動度が低く、熱伝導率の温度依存性が低い。
また、タルクへき開物どうしが部分的に固相反応などにより結合しているので、多孔質焼成体をガスバリヤー性の包材で真空包装しても、カードハウス構造が崩れ難く、高空孔率状態が維持される。
また、真空断熱材が高温に曝されると、包材などからアウトガスが発生することがあるが、アウトガスが発生しても多孔質焼成体に吸着されるので、アウトガスの影響を受けにくく、包材内部の真空度が経時低下し難い。このため、長期にわたって優れた断熱性を維持できる。
また、本発明の真空断熱材の製造方法は、タルク族の粘土鉱物と、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれるカリウム化合物と、水とを含む芯材用原料組成物を、所定形状に成形し、タルク族の粘土鉱物の融点よりも低い温度で焼成することにより、タルク族の粘土鉱物の層間でカリウム化合物が熱分解して炭酸ガス等の発泡ガスが発生し、タルク族の粘土鉱物の層間が拡大されてへき開し、その少なくとも一部が部分的に結合している多孔質焼成体からなる芯材が得られる。そして、該芯材をガスバリヤー性の包材で真空包装することで、高温環境下であっても、優れた断熱性を有し、長期にわたって優れた断熱性を有する真空断熱材を製造できる。
また、タルク族の粘土鉱物として、平均粒径が１〜２５μｍのものを用いることにより、芯材が、気体分子の平均自由工程よりも小さな孔径を有するカードハウス構造を形成し易くなり、より優れた断熱性を有する真空断熱材を製造できる。
本発明の芯材の形成モデル図である。 実施例１の芯材の電子顕微鏡写真（５００倍）である。 図２の範囲ａの電子顕微鏡写真（２０００倍）である。 図３の範囲ｂの電子顕微鏡写真（５０００倍）である。 図４の範囲ｃの電子顕微鏡写真（１００００倍）である。 実施例１，２及び比較例１の真空断熱材の、平均温度２０〜６０℃における熱伝導率の変化を示す図表である。 芯材用原料組成物中のカリウム化合物の含有量と、真空断熱材の平均温度２０℃における熱伝導率との関係を示す図表である。
本発明の真空断熱材の芯材は、タルク族の粘土鉱物の層状構造がへき開して、その少なくとも一部が部分的に結合している多孔質焼成体で構成される。この多孔質焼成体は、タルクへき開物が複雑に積層して、タルク族の粘土鉱物の層間が拡大したようなカードハウス構造をなしている。そして、積層したタルクへき開物どうしが、部分的に固相反応などにより結合して、保形性が高められている。多孔質焼成体がカードハウス構造を形成しているかどうかは、電子顕微鏡で確認できる。なお、本発明において、「タルク族の粘土鉱物の層状構造がへき開する」とは、タルク族の粘土鉱物の層間が拡大して、層状に剥離した状態を意味する。また、本発明において、「タルクへき開物」とは、タルク族の粘土鉱物の層が１枚１枚完全に剥離したもののみならず、タルク族の粘土鉱物の層が複数層まとまって剥離したものも含むこととする。
本発明の真空断熱材の芯材を構成するタルク族の粘土鉱物は、２層のシリカ四面体の層間に、マグネシウム八面体層又はアルミニウム八面体層が挟まれた、電荷的に中性な３層構造層（２：１層）が、複数積層したケイ酸塩の粘土鉱物である。２層のシリカ四面体の層間にマグネシウム八面体層が挟まれた３層構造層を単位層とするものは、タルク（化学式：Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）であり、２層のシリカ四面体の層間にアルミニウム八面体層が挟まれた３層構造層を単位層とするものは、パイロフィライト（化学式：Ａｌ２Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）である。なお、天然のタルク族の粘土鉱物は、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎａ、Ｆ等の元素を不純物として含有している。
本発明の真空断熱材の芯材は、タルク族の粘土鉱物を、１３〜５９質量％含有することが好ましく、２０〜４０質量％がより好ましい。また、カリウム化合物を、４１〜８７質量％含有することが好ましく、５１〜７３質量％がより好ましい。カリウム化合物としては、酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられ、炭酸カリウムが好ましい。炭酸カリウムは、包材から発生するハイドロカーボンなどのアウトガスや、湿気の吸着除去効果に優れるので、高温に曝されても真空断熱材の真空度が低下し難く、長期にわたって優れた断熱性を維持することができる。
本発明の真空断熱材は、真空包装された状態での芯材の嵩密度が、０．２２〜１．９８ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．２２〜１．６５ｇ／ｃｍ３がより好ましい。嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３未満であると強度的に不足する傾向にあり、１．９８ｇ／ｃｍ３を超えると熱伝導率の向上につながる。なお、芯材の嵩密度は、定容積膨張法で測定した値である。
本発明の真空断熱材は、真空包装された状態での芯材の空孔率が、４５〜８２％であることが好ましく、６３〜８２％がより好ましい。空孔率が４５％未満であると熱伝導率の向上につながり、８２％を超えると強度的に不足する傾向にある。なお、芯材の空孔率は、定容積膨張法で測定した値である。
本発明の真空断熱材は、真空包装された状態での芯材の孔径が、気体分子の平均自由工程よりも小さいことが好ましい。芯材の孔径が、気体分子の平均自由工程よりも小さくされていることにより、気体の熱伝導性をより低くすることができる。なお、気体分子の平均自由工程とは、気体分子のある衝突から、次の衝突までの気体分子の飛行距離の平均値のことである。例えば、大気圧下での空気の平均自由工程は約６８ｎｍであり、約１Ｐａでの空気の平均自由工程は約１００μｍである。芯材の孔径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察より測定できる。
本発明の真空断熱材に用いられる包材は、ガスバリヤー性を有するものであればよく、特に限定は無い。例えば、熱溶着層と、ガスバリヤー層と、保護層とで構成されるラミネート材が一例として挙げられる。熱溶着層としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等が挙げられる。ガスバリヤー層としては、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル及びこれらの合金等で構成される、金属箔又は金属蒸着膜等が挙げられる。保護層としては、ナイロンフィルム等が挙げられる。
本発明の真空断熱材は、上記多孔質焼成体からなる芯材が、ガスバリヤー性の包材で真空包装されている。包材内部の圧力は、１０Ｐａ以下に減圧されていることが好ましく、１〜１０Ｐａに減圧されていることがより好ましい。包材内部の圧力が１０Ｐａを超えると、十分な断熱性が得られない。
次に、本発明の真空断熱材の製造方法について説明する。
まず、芯材の製造方法について説明する。
本発明では、タルク族の粘土鉱物と、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれるカリウム化合物と、水とを混合して芯材用原料組成物を調製し、この芯材用原料組成物を所望の形状に成形した後、タルク族の粘土鉱物の融点よりも低い温度で焼成して芯材を製造する。タルク族の粘土鉱物と、カリウム化合物と、水とを混合することで、図１（ａ）に示すように、タルク族の粘土鉱物の層間に、水やカリウム化合物が挿入されて、タルク族の粘土鉱物が膨潤する。そして、芯材用原料組成物を焼成することで、タルク族の粘土鉱物の層間に挿入された水やカリウム化合物から、水蒸気、炭酸ガス、炭酸水素ガスなどの発泡ガスが発生して、タルク族の粘土鉱物の層間が拡大し、層状にへき開する。そして、タルクへき開物が複雑に積層して、図１（ｂ）に示すように、カードハウス構造が形成される。そして、積層したタルクへき開物どうしが焼成によって部分的に結合し、カードハウス構造が定着する。また、芯材用原料組成物の焼成時に、カリウム化合物が熱分解して炭酸カリウムや酸化カリウムなどの副生成物が生成するが、これらの副生成物は、タルクへき開物と混在、あるいは、タルクへき開物と部分的に結合している。
芯材用原料組成物に用いるタルク族の粘土鉱物は、平均粒径が１〜２５μｍであることが好ましく、１〜２０μｍがより好ましい。タルク族の粘土鉱物の平均粒径が上記範囲内であれば、空孔率が高く、気体分子の平均自由工程よりも小さな孔径を有する芯材が得られ易くなる。なお、本発明におけるタルク族の粘土鉱物の平均粒径は、レーザー回折法で測定した値である。
タルク族の粘土鉱物は、芯材用原料組成物中に１０〜５０質量％含有するように混合することが好ましく、２０〜４０質量％がより好ましく、２５〜３５質量％が特に好ましい。タルク族の粘土鉱物の含有量が１０質量％未満であると、芯材用原料組成物中におけるカリウム化合物の含有量が多くなるので、芯材用原料組成物の焼成時に発泡ガスが大量に発生し、得られる芯材の孔径が大きくなる傾向にある。また、５０質量％を超えると、カリウム化合物の含有量が少なくなるので、芯材用原料組成物の焼成時における発泡ガスの発生量が少なく、タルク族の粘土鉱物を十分にへき開できないことがあり、得られる芯材の空孔率が低くなる傾向にある。
芯材用原料組成物に用いるカリウム化合物は、平均粒径が１〜１００μｍが好ましく、１〜５０μｍがより好ましい。カリウム化合物の平均粒径が上記範囲であれば、タルク族の粘土鉱物との混和性が良好で、タルク族の粘土鉱物がへき開し易い。なお、本発明において、カリウム化合物の平均粒径は、カリウム化合物の任意の一部をＳＥＭで観察し、ＳＥＭ像から任意で選択した１００個の粒子の短辺を計測し、これらの平均値を平均粒径とした。
カリウム化合物は、芯材用原料組成物中に５０〜９０質量％含有するように混合することが好ましく、６０〜８０質量％がより好ましく、６５〜７５質量％が特に好ましい。カリウム化合物の含有量が５０質量％未満であると、芯材用原料組成物の焼成時における発泡ガスの発生量が少なくなるので、タルク族の粘土鉱物を十分にへき開できないことがあり、得られる芯材の空孔率が低くなる傾向にある。更には、炭酸カリウムなどの生成量が少なくなるので、アウトガスや湿気などの除去効果が劣る。また、カリウム化合物の含有量が９０質量％を超えると、芯材用原料組成物の焼成時に発泡ガスが大量に発生し、得られる芯材の孔径が大きくなる傾向にある。
水は、芯材用原料組成物中に、タルク族の粘土鉱物とカリウム化合物との合計１００質量部に対して、５〜２０質量部含有するように混合することが好ましく、７〜２０質量部がより好ましく、１０〜２０質量部が特に好ましい。芯材用原料組成物が水を含有することにより、所望の形状に成形し易くなる。芯材用原料組成物の水分含有量が多くなると、成形性が劣るばかりか、芯材用原料組成物の乾燥に時間を要したり、焼成時にひび割れが発生する恐れがある。このため、上限は２０質量部が好ましい。また、成形性を考慮して下限は５質量部が好ましい。
本発明において、芯材用原料組成物には、上記原料の他に、更に、アミド基及び／又はアゾ基を有する有機系発泡剤を含有させることが好ましい。
芯材用原料組成物が上記有機系発泡剤を含有することにより、詳細な理由は不明であるが、タルク族の粘土鉱物がへき開し易くなって、カードハウス構造を形成し易くなり、より断熱性に優れた芯材が得られる。
上記有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド等が挙げられる。
上記有機系発泡剤は、芯材用原料組成物に、タルク族の粘土鉱物とカリウム化合物との合計１００質量部に対して、１〜５０質量部含有させることが好ましく、５〜２０質量部がより好ましい。上記有機系発泡剤の含有量が１質量部未満であると、添加効果が殆ど得られない。また、５０質量部を超えると、芯材用原料組成物の焼成時における発泡ガスの発生量が多く、得られる芯材の孔径が大きくなる傾向にある。
本発明において、芯材用原料組成物には、必要に応じて、無機系発泡材や、上記以外の有機系発泡材等を、物性を損なわない範囲で更に添加してもよい。
次に、このようにして調製した芯材用原料組成物を所望の形状に成形する。成形方法は、特に限定はない。圧延成形、プレス成形、押出成形等が挙げられる。なかでも、装置コストやランニングコストが低く、生産性に優れるという理由から圧延成形が好ましい。また、圧延成形により芯材用原料組成物を成形することにより、タルク族の粘土鉱物の配向性が高まり、カードハウス構造が形成し易くなる。
次に、所望の形状に成形した芯材用成形体を、タルク族の粘土鉱物の融点よりも低い温度で加熱して焼成して多孔質焼成体を生成する。焼成温度は、タルク族の粘土鉱物の融点よりも１０〜２００℃低い温度が好ましい。具体的には、７００〜１０００℃が好ましく、７５０〜９００℃がより好ましい。焼成時間は、５〜１２時間が好ましく、６〜１０時間がより好ましい。芯材用成形体をタルク族の粘土鉱物の融点よりも高い温度で加熱すると、カードハウス構造を形成できず、緻密な焼結体となってしまう。芯材用成形体を、タルク族の粘土鉱物の融点よりも低い温度で加熱することで、タルク族の粘土鉱物の層間で、水や、カリウム化合物が熱分解して、水蒸気、炭酸ガス、炭酸水素ガス等の発泡ガスが発生する。この発泡ガスによって、タルク族の粘土鉱物の層間が押し広げられて層状にへき開する。そして、層状にへき開したタルクへき開物どうしの接する部分において、部分的に固相反応などにより結合し、カードハウス構造が定着する。そして、芯材用成形体を７００℃以上で加熱することにより、カリウム化合物がほぼ完全に熱分解し、発泡ガスが効率よく発生して、タルク族の粘土鉱物を効率よくへき開できる。芯材用成形体の加熱温度が低すぎると、カリウム化合物が熱分解し難く、発泡ガスの発生量が減少するので、タルク族の粘土鉱物がへき開し難くなる。なお、芯材用成形体に含まれるカリウム化合物は、焼成時にその一部または全部が熱分解して、炭酸ガス、炭酸水素ガス等の発泡ガスと、酸化カリウム及び／又は炭酸カリウムとに分解される。発泡ガスは大気中に排出されるが、酸化カリウムや炭酸カリウムは、多孔質焼成体中に残留する。
本発明においては、芯材用成形体を焼成するに先立ち、芯材用成形体を乾燥することが好ましい。乾燥方法としては特に限定は無い。熱風乾燥、天日乾燥、真空乾燥、亜臨界乾燥、超臨界乾燥等が挙げられる。芯体用成形体を乾燥することにより、その後の焼成において、ひび割れ等の発生を防止できる。
このようにして得られる芯材は、真空包装前の状態で、嵩密度が、０．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．２〜１．５ｇ／ｃｍ３がより好ましく、０．２〜１．０ｇ／ｃｍ３が特に好ましい。また、空孔率が５０〜９０％であることが好ましく、７０〜９０％がより好ましく、７５〜９０％が特に好ましい。
次に、この芯材をガスバリヤー性の包材内に配置し、包材の内部を減圧後、密封して真空包装する。
包材の内部は、１０Ｐａ以下に減圧することが好ましく、１〜１０Ｐａに減圧することがより好ましい。
真空包装後の状態の芯材は、嵩密度が、０．２２〜１．９８ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．２２〜１．６５ｇ／ｃｍ３がより好ましい。また、空孔率が４５〜８２％であることが好ましく、６３〜８２％がより好ましい。
このようにして得られる、本発明の真空断熱材は、高温環境下であっても、熱伝導率が高くなり難く、優れた断熱性を有する。また、炭酸カリウムなどによって、湿気やアウトガスを吸着除去できるので、真空度が低下し難く、長期にわたって優れた断熱性を維持できる。また、平均温度２０℃、温度差２０℃における熱伝導率は、０．０１５Ｗ／ｍＫ以下が好ましく、０．００１〜０．０１５Ｗ／ｍＫがより好ましく、０．００１〜０．０１０Ｗ／ｍＫが特に好ましい。
本発明の真空断熱材は、冷凍庫、冷蔵庫、保温庫、自動販売機等の電気製品や、住宅の壁材等様々な産業において好ましく用いることができる。
［試験例１］
（実施例１）
タルク（平均粒径１４μｍ）４００ｇと、炭酸水素カリウム（平均粒径５０μｍ）６００ｇと、水２００gと、アゾジカルボンアミド５０ｇを混練し、芯材用原料組成物を調製した。この芯材用原料組成物を、厚さ５ｍｍのシート状に圧延成形してグリーンシート（芯材用成形体）を得た。このグリーンシートを電気炉に入れ、９００℃で焼成した。焼成したグリーンシート（焼成体）を真空乾燥機に入れ、１５０℃で２時間真空乾燥を行ったのち、真空乾燥機内で真空を保持したまま、室温まで冷却して芯材を製造した。得られた芯材の電子顕微鏡写真を図２〜５に示す。なお、図２は、芯材の５００倍拡大図であり、図３は、図２の範囲ａの２０００倍拡大図であり、図４は、図３の範囲ｂの５０００倍拡大図であり、図５は、図４の範囲ｃの１００００倍拡大図である。
次に、得られた芯材を、ポリアミド、アルミ箔、ポリエチレンからなるラミネートフィルムを三方製袋したものに入れ、真空チャンバー内で１０Ｐａ以下に減圧して真空封止し、真空断熱材を作製した。
得られた真空断熱材の熱伝導率を、熱伝導率計（英弘精機ＨＣ−０７４）を用い、ＪＩＳ−Ａ１４１２に基づき、平均温度２０〜６０℃、温度差２０℃の条件で測定した。結果を図６に示す。また、平均温度２０℃での熱伝導率は、０.００４Ｗ／ｍＫであった。
（実施例２）
実施例１において、アゾジカルボンアミドを添加しなかった以外は実施例１と同様にして、芯材用原料組成物を調製した。そして、該芯材用原料組成物を用いて実施例１と同様にして真空断熱材を製造した。
得られた真空断熱材の熱伝導率を、熱伝導率計（英弘精機ＨＣ−０７４）を用い、ＪＩＳ−Ａ１４１２に基づき、平均温度２０〜６０℃、温度差２０℃の条件で測定した。結果を図６に示す。また、平均温度２０℃での熱伝導率は、０．００５Ｗ／ｍＫであった。
（実施例３）
実施例１において、芯材用原料組成物を成形型に投入し、型をプレスにて加圧成型して、グリーンシート（芯材用成形体）を得た。このグリーンシートを用いて実施例１と同様にして真空断熱材を製造した。
得られた真空断熱材の熱伝導率を、熱伝導率計（英弘精機ＨＣ−０７４）を用い、ＪＩＳ−Ａ１４１２に基づき、平均温度２０℃、温度差２０℃の条件で測定したところ、０．００６Ｗ／ｍＫであった。
（比較例１）
ガラス繊維系芯材を、ポリアミド、アルミ箔、ポリエチレンからなるラミネートフィルムで、内圧１０Ｐａ以下に真空封止した真空断熱材（商品名「Ｕ−Ｖａｃｕａ」、パナソニック株式会社製）の熱伝導率を、熱伝導率計（英弘精機ＨＣ−０７４）を用い、ＪＩＳ−Ａ１４１２に基づき、平均温度２０〜６０℃、温度差２０℃の条件で測定した。結果を図６に示す。また、平均温度２０℃での熱伝導率は、０．００４Ｗ／ｍＫであった。
図６に示すように、比較例１の真空断熱材は、雰囲気温度が上昇するに伴い、熱伝導率が上昇し、特に５０℃以上になると著しく上昇した。
一方、実施例１，２の真空断熱材は、雰囲気温度が増加しても、熱伝導率は殆ど変化が無く、高温環境下での断熱性に優れるものであった。
［試験例２］
実施例１において、タルク（平均粒径１４μｍ）と、炭酸水素カリウム（平均粒径５０μｍ）とを、表１に示す割合で変化させて、試料１〜１１の芯材用原料組成物を調製した。そして、該芯材用原料組成物を用いて実施例１と同様にして真空断熱材を製造した。
得られた真空断熱材の熱伝導率を、熱伝導率計（英弘精機ＨＣ−０７４）を用い、ＪＩＳ−Ａ１４１２に基づき、平均温度２０℃、温度差２０℃の条件で測定した。結果を図７に示す。
図７に示すように、固形分中にカリウム化合物を５０〜９０質量％含有する芯材用原料組成物を用いて製造した真空断熱材は、平均温度２０℃における熱伝導率が特に低くかった。

Claims (14)

  1. タルク族の粘土鉱物の層状構造がへき開して、その少なくとも一部が部分的に結合している多孔質焼成体を芯材とし、この芯材がガスバリヤー性の包材で真空包装されていることを特徴とする真空断熱材。
  2. 前記芯材が、タルク族の粘土鉱物を１３〜５９質量％、カリウム化合物を４１〜８７質量％含有する請求項１記載の真空断熱材。
  3. 前記カリウム化合物が、酸化カリウム、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれる１種以上である、請求項２記載の真空断熱材。
  4. 前記芯材の真空包装された状態での嵩密度が、０．２２〜１．９８ｇ／ｃｍ３である請求項１〜３のいずれか記載の真空断熱材。
  5. 前記芯材の真空包装された状態での芯材の空孔率が、４５〜８２％である請求項１〜４のいずれか記載の真空断熱材。
  6. 平均温度２０℃における熱伝導率が、０．０１５Ｗ／ｍＫ以下である請求項１〜５のいずれか記載の真空断熱材。
  7. タルク族の粘土鉱物と、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウムから選ばれるカリウム化合物と、水とを含む芯材用原料組成物を所定形状に成形し、前記タルク族の粘土鉱物の融点よりも低い温度で焼成して芯材を製造し、この芯材をガスバリヤー性の包材で真空包装することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
  8. 前記タルク族の粘土鉱物として、平均粒径が１〜２５μｍのものを用いる請求項７に記載の真空断熱材の製造方法。
  9. 前記芯材用原料組成物として、固形分中に前記タルク族の粘土鉱物を１０〜５０質量％、前記カリウム化合物を５０〜９０質量％含有し、前記タルク族の粘土鉱物と前記カリウム化合物との合計１００質量部に対して、水５〜２０質量部含有するものを用いる請求項７又は８に記載の真空断熱材の製造方法。
  10. 前記芯材用原料組成物として、前記タルク族の粘土鉱物と前記カリウム化合物との合計１００質量部に対して、アミド基及び／又はアゾ基を有する有機系発泡剤を１〜５０質量部含有するものを用いる請求項７〜９のいずれかに記載の真空断熱材の製造方法。
  11. 前記芯材用原料組成物を、圧延成形した後焼成する請求項７〜１０のいずれかに記載の真空断熱材の製造方法。
  12. 前記芯材用原料組成物を、７００〜１０００℃で焼成する請求項７〜１１のいずれかに記載の真空断熱材の製造方法。
  13. 前記芯材の嵩密度が、真空包装前の状態で０．２〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、真空包装した後の状態で０．２２〜１．９８ｇ／ｃｍ３である請求項７〜１２のいずれかに記載の真空断熱材の製造方法。
  14. 前記芯材の空孔率が、真空包装前の状態で５０〜９０％であり、真空包装した後の状態で４５〜８２％である請求項７〜１３のいずれかに記載の真空断熱材の製造方法。
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