JP2013103343A

JP2013103343A - 真空断熱材用外被材及びそれを用いた真空断熱材

Info

Publication number: JP2013103343A
Application number: JP2011246428A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ogawara; 賢次小河原; Kenji Sakae; 賢治栄; Atsushi Nakajima; 篤志中島
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-30
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: JP5884419B2

Abstract

【課題】アルミニウム箔に発生するピンホールやクラックを防止し、バリアー性が低下しにくい真空断熱材用外被材、及び、それを用いた断熱効果が低下しにくい真空断熱材を提供する。
【解決手段】芯材が充填され、内部が脱気された真空断熱材に用いる真空断熱材用外被材であって、アルミニウム箔の両面に外面側保護フィルムと内面側保護フィルムとがそれぞれ積層され、外面側保護フィルムと内面側保護フィルムの引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａであることを特徴とする。また、この真空断熱材用外被材で芯材を充填・収納したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫や低温コンテナあるいは住居の外壁材などに取り付けられる真空断熱材の真空断熱材用外被材及びそれを用いた真空断熱材に関するものである。

冷蔵庫や低温コンテナあるいは住居の外壁材などには、従来から種々の断熱材が用いられており、特に、断熱性能の優れた断熱材として、コア材を外被材内に封入し、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。

この外被材は、外部からのガスの侵入を防ぎ、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。そこで、従来、高いガスバリア性を持たすために、外被材のガスバリア層として７〜１５μｍ程度の厚さの金属アルミニウム箔を含む積層フィルムが主として用いられてきた。

この金属アルミニウム箔は、屈曲によりクラックやピンホールが発生し、ガスバリア性が著しく低下するという問題があり、長期間に亘って外被材の内部を真空状態に保っておくことが難しかった。

このクラックやピンホールの発生の低減化をはかり、外被材の内部の真空状態を長期に渡って維持する試みが行われている。例えば、層構成が、外側から順に、第１の延伸ナイロンフィルム、第２の延伸ナイロンフィルム、金属箔からなるガスバリア層、熱溶着層であり、前記第１、第２の延伸ナイロンフィルム間に接着層が設けられている外被材があった（特許文献１）。

また、熱溶着層に、縦方向及び横方向の引張伸度がそれぞれ４００％以上で、横方向の引張伸度に対して縦方向の引張伸度が２倍以下のプラスチックフィルムである、比重が０．９３５以上の直鎖状低密度ポリエチレンフィルムを用いた外被材があった（特許文献２）。

公知文献を以下に示す。

特許第３４８２４０８号公報特許第４２０７４７６号公報

アルミニウム箔などの金属箔は、伸びがほとんどなく、突き刺しや折り曲げなどで延ばされると容易にピンホールやクラックが発生し、バリアー性が著しく低下し、真空断熱材としての断熱効果が低下してしまう。上記、特許文献においては、アルミニウム箔に生ずるピンホールの発生を抑制することは難しく更なる、改良が求められていた。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、アルミニウム箔に発生するピンホールやクラックを防止し、バリアー性が低下しにくい真空断熱材用外被材、及び、それを用いた断熱効果が低下しにくい真空断熱材を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、芯材が充填され、内部が脱気された真空断熱材に用いる真空断熱材用外被材であって、
アルミニウム箔の両面に外面側保護フィルムと内面側保護フィルムとがそれぞれ積層され、該外面側保護フィルムと内面側保護フィルムの引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａであることを特徴とする真空断熱材用外被材である。

本発明の真空断熱材用外被材は、以上のような構成であって、アルミニウム箔の両面に引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａである外面側保護フィルムと内面側保護フィルムがそれぞれ積層されているので、アルミニウム箔にピンホールやクラックが発生するのを防止し、バリアー性が低下しにくい。

本発明の請求項２に係る発明は、前記外面側保護フィルムと内面側保護フィルムが、ポリアミドフィルム、または、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の真空断熱材用外被材である。

本発明は、真空断熱材用外被材が、外面側保護フィルムと内面側保護フィルムに、ポリアミドフィルム、または、ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いているので、ポリプロピレンフィルムなどと比較して耐熱性が高く、製袋シール時などにアルミニウム箔へのダメージが少ない。

本発明の請求項３に係る発明は、前記内面側保護フィルムがポリアミドフィルムであることを特徴とする請求項1または２に記載の真空断熱材用外被材である。

本発明は、真空断熱材用外被材の内面側保護フィルムがポリアミドフィルムであるので、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムに比べ屈曲に強く、アルミニウム箔が芯材の角や曲面部分で屈曲されるのを緩和し、発生するピンホールやクラックを防止することができる。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の真空断熱材用外被材で芯材を充填・収納したことを特徴とする真空断熱材である。

本発明は、真空断熱材に、請求項１から３のいずれか１項に記載の真空断熱材用外被材を用いているので、アルミニウム箔にピンホールやクラックが発生しにくく、バリアー性が低下しにくいので、真空断熱材として、断熱効果が低下しにくく、耐久性に優れている。

本発明の真空断熱材用外被材は、アルミニウム箔にピンホールやクラックが発生しにくく、バリアー性が低下しにくい。また、それを用いた真空断熱材は、断熱効果が低下しにくく、耐久性に優れている。

本発明の真空断熱材用外被材の一例を模式的に断面で示した説明図である。本発明の真空断熱材の一例を模式的に断面で示した説明図である。

以下本発明を実施するための形態につき説明する。
図１は、本発明の真空断熱材用外被材の一例を模式的に断面で示した説明図である。

本例の真空断熱材用外被材１０は、図１のように、真空断熱材１００の外側より、外層フィルム１、外面側保護フィルム２、アルミニウム箔３、内面側保護フィルム４、熱溶着層５の順に積層されている。外面側保護フィルム２とアルミニウム箔３の間、アルミニウム箔３と内面側保護フィルム４の間は、接着剤によって積層されている。

接着剤はウレタン樹脂系接着剤が好ましく用いられる。特にウレタン樹脂系２液硬化型接着剤が好ましく、また接着方法はドライラミネート法で積層するのが好ましい。特に、ウェブ状の材料を積層するのに、ウレタン樹脂系２液硬化型接着剤を用いてドライラミネート法により積層するのが好ましい。

外層フィルム１は、外面側保護フィルム２を外部からの磨耗、突き刺しなどから守るための物で、特に制限されないが、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、延伸ポリプロピレンフィルム、延伸ナイロンフィルムなどが用いられる。厚みに特に制限はないが、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムであれば６μｍ〜３０μｍ程度、延伸ポリプロピレンフィルムであれば２０μｍ〜４０μｍ程度、延伸ナイロンフィルムであれば１０μｍ〜３０μｍ程度が適当である。

外層フィルム１と外面側保護フィルム２の間の積層方法は、ドライラミネート法（無溶剤ラミネート法を含む）で貼り合わせたり、また、サンドイッチラミネート法により貼り合わせたりしても良い。

外面側保護フィルム２及び内面側保護フィルム４には、ＪＩＳＫ７１６１−１９９４に準じて測定された引張弾性率が、２．０〜５．０ＧＰａのフィルムが用いられる。引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａのフィルムとしては、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、延伸ポリプロピレンフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸エチレンビニルアルコール共重合体フィルムが挙げられる。測定した各種フィルムの引張弾性率を表１に示す。

このように、外面側保護フィルム２及び内面側保護フィルム４の引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａのフィルムの間に、アルミニウム箔３を挟むことで、アルミニウム箔３に引っ張りや、突き刺しの影響が直接行かないようにしている。引張弾性率が２．０ＧＰａより小さいと、芯材の角や曲面部分で、アルミニウム箔３が引っ張られたりして、アルミニウム箔３にクラックや、ピンホールが発生してしまう。

逆に、引張弾性率が５．０ＧＰａより大きいと、芯材の角部分で、外面側保護フィルム２及び内面側保護フィルム４が鋭角的に折れ曲がり、アルミニウム箔３にクラックや、ピンホールが発生してしまう。外面側保護フィルム２及び内面側保護フィルム４の厚みは、特に制限はないが、６μｍ〜５０μｍが好ましい。

特に、外面側保護フィルム２及び内面側保護フィルム４としては、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムまたは延伸ナイロンフィルムが好ましく用いることができる。さらには、内面側保護フィルム４には、延伸ナイロンフィルムを用いることが好ましい。

アルミニウム箔３は、真空断熱材用外被材１０のバリアー性を担う主な層であって、アルミニウム箔３にピンホールやクラックが入ると、真空断熱材１００としての品質が保持できない。

アルミニウム箔３として限定されないが、珪素を０．０５重量％以上、０．３％重量％以下、鉄を０．７重量％以上、１．７重量％以下含有するアルミニウム合金箔を用いるこ
とが好ましい。このように特定されたアルミニウム合金箔は、包装に一般的に使用される１Ｎ３０箔より屈曲に強く、ピンホールやクラックが発生しにくく、バリアー性が低下しにくい。

このようなアルミニウム合金箔は、純度の高いアルミニウムの箔と比較して、やわらかく、伸びがあるので、アルミニウム箔自体がピンホールやクラックの発生が起こりにくい。このようなアルミニウム合金箔としては、合金番号Ａ８０２１や合金番号Ａ８０７９のアルミニウム合金の箔がある。

熱溶着層５は、真空断熱材用外被材１０の最内層に位置し、熱溶着により、充填した芯材を密封するものである。熱溶着層５としては、熱可塑性樹脂が用いられ、特にポリオレフィン系樹脂が好ましく用いられる。

ポリオレフィン系樹脂としては、低密度ポリエチレン樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、エチレン−α−オレフィン共重合体樹脂などのエチレン系樹脂や、ホモポリプロピレン樹脂、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、ポリプロピレン−α−オレフィン共重合体などのプロピレン系樹脂などの選択が可能である。

熱溶着層５の内面側保護フィルム４への積層方法は、前記の樹脂のフィルムを、ドライラミネート法（無溶剤ラミネート法を含む）で貼り合わせたり、また、サンドイッチラミネート法により貼り合わせたりしても良い。さらには、前記の樹脂を溶融させて、押し出しラミネート法により貼り合わせても良い。

図２は、本発明の真空断熱材の一例を模式的に断面で示した説明図である。

以上のような、真空断熱材用外被材１０を２枚、熱溶着層５が対向するように重ね合わせ、芯材２０を充填する充填口を除いて、その周囲を熱シールする。そして、芯材２０を充填して、内部を脱気した状態で充填口を熱シールして、真空断熱材１００を図２のように、作成する。

真空断熱材１００は、上述の真空断熱材用外被材１０を用いているので、アルミニウム箔３にピンホールやクラックが発生しにくく、バリアー性が低下しにくいので、断熱効果が低下しにくく、耐久性に優れている。

芯材２０は、真空断熱材１００としたときに、脱気により真空断熱材用外被材１０で押されても、つぶれずに内部に減圧された空間を残せるものであれば特に限定されるものではない。

例えば、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化珪素繊維などの無機繊維を裁断してなる嵩密度の小さい針状短繊維粉末や、シリカやパーライト等の粉末を一定の形状に成形した成形体、ケイ酸カルシウム成形体の無機成形体、あるいは、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレンなどの連続気泡の合成樹脂発泡体、等が使用される。

この真空断熱材用外被材１０を用いて作られた真空断熱材１００は、アルミニウム箔３にピンホールやクラックが発生しにくく、バリアー性が低下しにくいので、断熱効果が低下しにくく、耐久性に優れている。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

＜実施例１＞
外層フィルム１として延伸ポリプロピレンフィルム２０μｍ、外面側保護フィルム２として延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム１２μｍ、アルミニウム箔３として合金番号Ａ８０２１のアルミニウム合金箔７μｍ、内面側保護フィルム４として延伸ナイロンフィルム１５μｍ、熱溶着層５として直鎖状低密度ポリエチレンフィルム５０μｍを用意し、順次、それぞれの間をウレタン樹脂系２液硬化型接着剤を用いてドライラミネート法により積層し、図１の構成の積層体にして、実施例１の真空断熱材用外被材１０を得た。

＜実施例２＞
外面側保護フィルム２として内面側保護フィルム４と同じ延伸ナイロンフィルム１５μｍ用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例２の真空断熱材用外被材１０を得た。

以下に、本発明の比較例について説明する。

＜比較例１＞
外層フィルム１として延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム１２μｍ、外面側保護フィルム２として延伸ナイロンフィルム１５μｍ、アルミニウム箔３として合金番号Ａ８０２１のアルミニウム合金箔７μｍ、熱溶着層５として直鎖状低密度ポリエチレン５０μｍを用意し、内面側保護フィルム４は用いないで、順次、それぞれの間を、ウレタン樹脂系２液硬化型接着剤を用いてドライラミネート法により積層し、積層体を作成して、比較例１の真空断熱材用外被材を得た。

＜比較例２＞
外層フィルム１として延伸ナイロンフィルム１５μｍ、外面側保護フィルム２としてアルミニウム蒸着延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム１２μｍ、アルミニウム箔３として合金番号Ａ８０２１のアルミニウム合金箔７μｍ、熱溶着層５として直鎖状低密度ポリエチレン５０μｍを用意し、内面側保護フィルム４は用いないで、順次、それぞれの間をウレタン樹脂系２液硬化型接着剤を用いてドライラミネート法により積層し、積層体を作成して、比較例２の真空断熱材用外被材を得た。

＜試験方法＞
実施例と比較例の真空断熱材用外被材を下記の方法で試験し、比較評価した。

＜ゲルボフレックス試験＞
実施例と比較例の真空断熱材用外被材を、それぞれ、寸法が２０５ｍｍ×２９０ｍｍの試験片とし、各３つずつ準備し、これら試験片の各々をゲルボフレックス試験に供した。

具体的には、試験片の両短辺を試験機のつかみ具に取り付け、５℃の環境中で、試験片を最大ねじれ角が４４０°となるようにねじりながら、３．５インチだけ縮め、次いで試験片をねじらずに２．５インチだけさらに縮め、その後、試験片を逆の行程で、最初の状態に戻すサイクルを３００回繰り返した。その後、３つの試験片のアルミニウム箔に生じたピンホール数を調べた。その調べた結果を、３つの試験片のピンホール数の平均をピンホール数として表２にまとめた。

以下に、実施例と比較例との比較結果について説明する。

＜比較結果＞
実施例１と実施例２の真空断熱材用外被材は、アルミニウム箔３の両面の外面側保護フィルム２と内面側保護フィルム４に、それぞれ、引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａのフィルムを用いていて、外面側保護フィルム２には、ポリアミドフィルム、または、ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いて、内面側保護フィルム４にポリアミドフィルムを用いているので、ゲルボフレックス試験を行っても、アルミニウム箔３に生じたピンホール数は極めて少なかった。

一方、比較例１と比較例２の真空断熱材用外被材は、外面側保護フィルム２に、引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａのポリアミドフィルムやアルミニウム蒸着延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いているが、内面側保護フィルム４は用いず、直接、アルミニウム箔３に接着剤を介して、熱溶着層５の引張弾性率が１ＧＰａ未満の直鎖状低密度ポリエチレンを積層している。

この比較例１と比較例２では、ゲルボフレックス試験で、アルミニウム箔３に生じたピンホール数はそれぞれ、２０個、１１個と多数のピンホールが発生してしまい、実施例１、２より、アルミニウム箔３にピンホール数が発生しやすいことがわかる。

以上のように、本発明の真空断熱材用外被材１０は、バリアー性を担う主な層であるアルミニウム箔３にピンホールやクラックが発生しにくく、バリアー性が低下しにくい。そのため、この真空断熱材用外被材１０を用いて、芯材を充填・収納し、脱気して密封した、本発明の真空断熱材１００は、アルミニウム箔３にピンホールやクラックの発生によるバリアー性の低下が起こりにくく、断熱効果が低下せず、耐久性に優れている。

１００・・・真空断熱材
１０・・・真空断熱材用外被材
２０・・・芯材
１・・・外層フィルム
２・・・外面側保護フィルム
３・・・アルミニウム箔
４・・・内面側保護フィルム
５・・・熱溶着層

Claims

芯材が充填され、内部が脱気された真空断熱材に用いる真空断熱材用外被材であって、アルミニウム箔の両面に外面側保護フィルムと内面側保護フィルムとがそれぞれ積層され、該外面側保護フィルムと内面側保護フィルムの引張弾性率が２．０〜５．０ＧＰａであることを特徴とする真空断熱材用外被材。
前記外面側保護フィルムと内面側保護フィルムが、ポリアミドフィルム、または、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の真空断熱材用外被材。
前記内面側保護フィルムがポリアミドフィルムであることを特徴とする請求項1または２に記載の真空断熱材用外被材。
請求項１から３のいずれか１項に記載の真空断熱材用外被材で芯材を充填・収納したことを特徴とする真空断熱材。