JP2014020473A - 真空断熱材およびその製造方法、並びに保温体 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着部におけるクラックの発生や成長を防止するとともに、長期にわたって高いバリア性能を維持することができる信頼性の高い真空断熱材およびその製造方法、並びにこの真空断熱材を用いた保温体を得る。
【解決手段】芯材１０が、２枚の外被材シート２１からなる外被材２０により覆われ、真空密閉されて構成される真空断熱材１００であって、外被材シート２１は、芯材１０の反対側から順番に、外装層２、第１バリア層３、第２バリア層４およびシール層５が積層接合されて構成され、第１バリア層３は、第１基材フィルム３１と、第１基材フィルム３１の芯材１０側に形成された、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜３２と、多元系無機酸化物薄膜３２の芯材１０側に形成された保護コート膜３３とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、真空断熱材およびその製造方法、並びにこの真空断熱材を用いた保温体に関する。

真空断熱材は、従来から一般的に使用されているグラスウール断熱材等と比較して、熱伝導率を大幅に低くすることができるので、省エネ意識の向上とともに、例えば冷蔵庫等の熱機器に広く適用されるようになってきた。

また、真空断熱材は、芯材、外被材およびガス吸着剤で構成されており、特に信頼性については、外被材の能力に依存する割合が高い。なお、一般的に、外被材は、複数のフィルムをラミネートした構造を有している。

ここで、ガスをバリアする機能の見地からは、フィルムの一部にアルミニウム箔を使用することが望ましい。しかしながら、この場合には、アルミニウム箔から真空断熱材の周囲端部を経由した熱移動が発生するので、断熱性能が低下するという問題があった。

そこで、断熱性能の低下を防止するために、アルミニウム箔に代えて、アルミニウム等の金属を蒸着した蒸着膜が形成された複数の基材を有し、これら複数の基材を、蒸着膜同士が対向するように積層した外被材を備えた真空断熱材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）からなるフィルムの片面に形成された蒸着膜と、この蒸着膜に隣接して形成されたコート層とを有し、１００℃程度の高温下で使用される真空断熱材が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−８４０７７号公報 特開２００８−１１４５２０号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１の真空断熱材において、アルミニウム蒸着膜は、長時間の使用により、表面が酸化される。一般に、酸化被膜は、耐食性に優れる等長期信頼性向上の役割を果たすが、このアルミニウム蒸着膜は、厚さが約５０ｎｍ程度であることから、わずかな表面酸化によってもアルミニウム蒸着膜にクラックが発生し、ガスバリア性能が低下するという問題がある。

なお、アルミニウム蒸着膜の酸化を防止するために、最初から酸化物であるアルミナ（酸化アルミニウム）蒸着膜やシリカ（二酸化ケイ素）蒸着膜をバリア層に用いることが考えられる。しかしながら、アルミナ蒸着膜やシリカ蒸着膜からなるフィルムは脆弱なので、他のフィルムとラミネート加工する場合に、接着工程やロールの巻き取りおよび巻き戻し工程等において、蒸着面に引張り負荷がかかって蒸着膜に傷がつき、これがクラックに繋がって、ガスバリア性能が低下するという問題もある。

また、特許文献２の真空断熱材では、ＥＶＯＨからなるフィルムの片面に蒸着膜が形成され、この蒸着膜に隣接してコート層が形成されるが、どの時点で形成されるのかが明確にされていない。また、この外側に、さらに別の蒸着膜を有するバリア層が接合されるので、ラミネート加工時に外側の蒸着膜におけるクラックの発生を防止することができないという問題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、外被材の製造時等、蒸着膜が形成されたフィルムを他のフィルムとラミネート加工する場合に、蒸着部におけるクラックの発生や成長を防止するとともに、芯材を挿入して真空密閉した後も長期にわたって高いバリア性能を維持することができる信頼性の高い真空断熱材およびその製造方法、並びにこの真空断熱材を用いた保温体を得ることを目的とする。

この発明に係る真空断熱材は、芯材が、２枚の外被材シートからなる外被材により覆われ、真空密閉されて構成される真空断熱材であって、外被材シートは、芯材の反対側から順番に、外装層、第１バリア層、第２バリア層およびシール層が積層接合されて構成され、第１バリア層は、第１基材フィルムと、第１基材フィルムの芯材側に形成された、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜と、多元系無機酸化物薄膜の芯材側に形成された保護コート膜と、を備えたものである。

この発明に係る真空断熱材の製造方法は、芯材が、２枚の外被材シートからなる外被材により覆われ、真空密閉されて構成され、外被材シートは、芯材の反対側から順番に、外装層、第１バリア層、第２バリア層およびシール層が積層接合されて構成される真空断熱材の製造方法であって、第１バリア層について、第１基材フィルムの芯材側に、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜を形成するステップと、多元系無機酸化物薄膜の芯材側に、保護コート膜を形成するステップと、を有するものである。

この発明に係る保温体は、この発明に係る真空断熱材を、箱体または円柱状体を覆うように配置したものである。

この発明に係る真空断熱材によれば、芯材を覆う外被材シートが、外装層、第１バリア層、第２バリア層およびシール層が積層接合されて構成され、第１バリア層は、第１基材フィルムと、第１基材フィルムの芯材側に形成された、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜と、多元系無機酸化物薄膜の芯材側に形成された保護コート膜とを備えたものである。
また、この発明に係る真空断熱材の製造方法によれば、第１バリア層について、第１基材フィルムの芯材側に、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜を形成するステップと、多元系無機酸化物薄膜の芯材側に、保護コート膜を形成するステップとを有する。
そのため、外被材の製造時等、蒸着膜が形成されたフィルムを他のフィルムとラミネート加工する場合に、蒸着部におけるクラックの発生や成長を防止するとともに、芯材を挿入して真空密閉した後も長期にわたって高いバリア性能を維持することができる信頼性の高い真空断熱材およびその製造方法、並びにこの真空断熱材を用いた保温体を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る真空断熱材を示す模式断面図である。 この発明の実施の形態１に係る真空断熱材における第１バリア層の積層構成を示す模式断面図である。 この発明の実施の形態１に係る真空断熱材における外被材シートの積層構成を示す模式断面図である。 この発明の実施の形態２に係る真空断熱材における外被材シートの積層構成を示す模式断面図である。 この発明の実施の形態２に係る真空断熱材における外被材シートの別の積層構成を示す模式断面図である。 この発明の実施の形態３に係る真空断熱材における外被材の積層構成を示す模式断面図である。 この発明の実施の形態３に係る真空断熱材における外被材の別の積層構成を示す模式断面図である。 この発明の実施の形態４に係る真空断熱材を用いた保温体を示す縦模式断面図である。

以下、この発明に係る真空断熱材およびその製造方法、並びに保温体の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る真空断熱材１００を示す模式断面図である。図１において、真空断熱材１００は、繊維シート１１の積層体である芯材１０が、外被材２０により覆われ、真空密閉されて構成されている。

繊維シート１１は、ガラス繊維で構成されており、約９０％が空間である。また、断熱性能を向上させるために、繊維自体は、極力シート面と平行方向になるように配置されている。図１に示されるように、芯材１０は、例えば繊維シート１１を複数枚積層することによって積層体構造になっている。ここで、１枚の繊維シート１１の厚さは、例えば約０．５ｍｍである。

外被材２０は、２枚の外被材シート２１からなり、外被材シート２１は、外側（芯材１０の反対側）から外装層２、第１バリア層３、第２バリア層４およびシール層５の順に積層されている。ここで、外装層２、第１バリア層３、第２バリア層４およびシール層５は、ラミネート加工されており、ドライラミネート接着剤で接合されている。

図２は、この発明の実施の形態１に係る真空断熱材１００における第１バリア層３の積層構成を示す模式断面図である。また、図３は、この発明の実施の形態１に係る真空断熱材１００における外被材シート２１の積層構成を示す模式断面図である。図２、３において、第１バリア層３は、外側から第１基材フィルム３１、多元系無機酸化物薄膜３２および保護コート膜３３の順に積層されて構成されている。

次に、この発明の実施の形態１に係る真空断熱材１００の製造方法について説明する。
まず、抄紙法による繊維シート１１の形成方法について説明する。
最初に、直径が４〜１３μｍの太径繊維と直径が１μｍ程度の細径繊維とを液体中に分散させる。続いて、自動送り式抄紙機等でその液体を抄紙した後に乾燥させ、厚さ０．５μｍ程度の繊維シート原反を作製する。次に、必要とする真空断熱材１００の面積に合わせて繊維シート原反を裁断し、繊維シート１１とする。

ここで、上記のように抄紙して形成された繊維シート１１の繊維の方向は、概ね繊維シート１１の厚さ方向と垂直方向をなすようにしている。また、太径繊維は、例えば連続フィラメント法で作製された繊維を切断したもので、繊維径も繊維長もある程度揃った剛直な繊維であり、一方、細径繊維は、例えば火炎法によって作製された比較的繊維径や繊維長にバラツキがあり、捲縮した繊維である。なお、必要に応じて、繊維溶液中もしくは抄紙後の繊維にバインダを添加してもよい。

次に、芯材１０の形成方法について説明する。
所定のサイズに裁断された繊維シート１１を、大気圧と真空との圧力差による圧力歪みを想定して、所望の厚さとなるように積層して芯材１０とする。

なお、繊維シート原反を裁断せず、とぐろ状に巻き込んで積層体としてもよい。また、繊維シート原反の作製は、抄紙法に限定されるものではなく、例えば遠心法を用いた乾式製造方法であってもよい。この場合、積層体は、グラスウールを作製する過程で、ガラス繊維を積層することによって作製される。

続いて、図２を参照しながら、第１バリア層３の製造方法について説明する。
最初に、第１基材フィルム３１に、例えば酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素からなる多元系無機酸化物薄膜３２を蒸着法によって形成する。

蒸着法は、物理蒸着法または化学蒸着法によるものである。例えば物理蒸着法である真空蒸着法では、第１基材フィルム３１を真空中に設置し、酸化アルミニウムと酸化ケイ素との混合物、またはアルミニウムと酸化ケイ素との混合物を、電子ビーム加熱や抵抗加熱、誘導加熱等によって加熱して、第１基材フィルム３１に蒸着させる。ここで、反応ガスとして、酸素や水蒸気を導入してもよい。これにより、１００〜５００Å程度の蒸着膜が形成される。

次に、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）またはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）等に無機物を含有させた水溶液を作製し、多元系無機酸化物薄膜３２が形成された第１基材フィルム３１の表面に対して、この水溶液を例えばグラビアコーティング法にて塗布することにより保護コート膜３３を形成する。この保護コート膜３３の厚さは、約０．２μｍ程度とする。

続いて、図３を参照しながら、外被材シート２１の製造方法について説明する。
第１バリア層３の保護コート膜３３面とこれに対峙する第２バリア層４とを、ドライラミネート法によって、ポリエステル系ドライラミネート接着剤で接着させ、その後、外装層２、シール層５と順次同様に接着させる。

なお、外被材シート２１の製造方法は、これに限定されるものではなく、例えばドライラミネート工程において、３種類のフィルムを同時にラミネートする機能を有するラミネート装置を用いてもよい。また、蒸着法は、物理蒸着法に限定されるものではなく、必要に応じて化学蒸着法を用いてもよい。

次に、芯材１０を外被材２０に挿入して、真空断熱材１００を製造する方法について説明する。
まず、２枚の外被材シート２１であらかじめ製袋化した外被材２０を作製しておき、上述した方法で作製した芯材１０を乾燥させてから、外被材２０にガス吸着剤（ＣａＯ）とともに挿入した後、真空チャンバ内に配置する。

続いて、真空チャンバ内を減圧して、所定の圧力、例えば０．１〜３Ｐａ程度の真空圧にする。この状態で、外被材２０の残りの開口部をヒートシールにより密閉する。その後、真空チャンバ内を大気圧に戻し、真空チャンバ内から取り出して、この発明の実施の形態１に係る真空断熱材１００を得ることができる。

なお、芯材１０を、２枚の外被材シート２１で挟み込むように真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を減圧した後に、上下の外被材シート２１の周囲をヒートシールにより密閉してもよい。また、必要に応じて、外被材２０で覆われた空間にガス吸着剤を挿入してもよい。このようにして製造された真空断熱材１００の内部空間は、真空に保持されている。

次に、このようにして作製した真空断熱材１００の性能を以下のようにして評価した。
まず、比較対象として、上述した第１バリア層３から、保護コート膜３３を省略したバリア層を作製した。具体的には、第１基材フィルムとして厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用い、これに酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素からなる二元系無機酸化物薄膜を蒸着した。

また、上述した製法による厚さ０．５ｍｍの繊維シートを２７枚積層し、芯材の前処理として、約１５０℃で２４時間真空加熱し、含有する水分除去を図った後、上記のバリア層を用いた外被材シートと組み合わせて、内圧２Ｐａ（絶対圧）となる真空断熱材を作製した。ここで、外被材シートは、外装層がナイロン２５μｍ、第２バリア層がＥＶＯＨ１５μｍ、シール層がリニア低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）５０μｍとし、約８５℃×２時間の前処理を実施したものを用いた。

続いて、比較対象として作製した真空断熱材の熱伝導率を測定した。まず、作製直後の初期値は、０．００１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。次に、この真空断熱材を９０℃で相対湿度８０％ＲＨの恒温恒湿槽に保管して３０日後に測定したところ、０．００３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。つまり、真空断熱材を覆う外被材からのガス侵入によって真空度が低下し、熱伝導率が上昇したと考えられる。これは、外被材のバリア性能が低下していることを示唆していると考えられる。

そこで、外被材シート単体でのバリア性能を評価するために、まず、２３℃、６５％ＲＨで酸素透過度を測定し、その後、温度が２３℃のまま相対湿度を９０％ＲＨに上げて酸素透過度を測定し、さらに、再度相対湿度を６５％ＲＨに下げて酸素透過度を測定して、それぞれの比較を行った。

その結果、最初の２３℃、６５％ＲＨでは、酸素透過度が、０．１５ｃｃ／（ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ）であったものが、９０％ＲＨでは、１．７ｃｃ／（ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ）となり、再度２３℃、６５％ＲＨとした場合には、３．５ｃｃ／（ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ）となった。

この結果から、外被材シートが高い水蒸気環境に曝された後に、バリア性能が低下していることが分かる。このことは、湿度環境の変化に対して、外被材シートのバリア性能の低下が進行していることを示唆している。これは、外被材シートに新たにクラックが発生したか、あらかじめ存在した微小なクラックが成長したためであると考えられ、これは、ドライラミネート加工時や輸送または保管時等に、不可逆的なクラック因子が発生または成長したことが要因であると推察される。

次に、上述した製法でこの発明の実施の形態１に係る真空断熱材１００のサンプルを作製し、同様に評価試験を実施した。ここで、真空断熱材１００の外被材シート２１では、多元系無機酸化物薄膜３２の蒸着面に保護コート膜３３をコーティングし、保護コート膜３３面と第２バリア層４であるＥＶＯＨの面とを、ドライラミネート法で接着させた。なお、その他の材料等の構成は、比較対象の真空断熱材と同一である。

続いて、作製した真空断熱材１００の熱伝導率を測定した。まず、作製直後の初期値は、０．００１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。次に、この真空断熱材１００を９０℃で相対湿度８０％ＲＨの恒温恒湿槽に保管して３０日後に測定したところ、０．００２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。つまり、真空断熱材１００の外被材２０のガスバリア性能が大幅に改善されていることが確認された。

さらに、外被材シート２１単体について、２３℃、６５％ＲＨで酸素透過度を測定し、その後、温度が２３℃のまま相対湿度を９０％ＲＨに上げて酸素透過度を測定し、さらに、再度相対湿度を６５％ＲＨに下げて酸素透過度を測定して、それぞれの比較を行った。

その結果、最初の２３℃、６５％ＲＨでは、酸素透過度が、０．１５ｃｃ／（ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ）であったものが、９０％ＲＨでは、０．１６ｃｃ／（ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ）となり、再度２３℃、６５％ＲＨとした場合には、０．１５ｃｃ／（ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ）となった。この結果から、湿度環境の変化に対して、外被材シート２１のバリア性能の低下が進行していないことが確認された。

すなわち、無機酸化物薄膜は、そもそも酸化物を蒸着したものなので、例えばアルミニウム蒸着とは異なり、長期的に酸素や水蒸気によって発生する金属酸化がほとんどない。したがって、酸化による物質変化に起因するクラックの成長が抑制されるので、比較的外気に接しやすい部分に配置することが望ましい。

なお、酸化アルミニウムからなる無機酸化物薄膜は、低コストで作製できるものの、高い脆弱性を示し、一方、酸化ケイ素からなる無機酸化物薄膜は、酸化アルミニウムからなる無機酸化物薄膜よりは捩りや曲げ応力に対して耐久性を有するものの、僅かな外的要因（湿度や外力等）によって、フィルムのバリア性能が低下する。

そこで、この発明の実施の形態１に係る真空断熱材１００では、あらかじめ多元系無機酸化物薄膜３２を保護コート膜３３で被覆するので、外被材シート２１の製造工程（ドライラミネート加工、保管、輸送）におけるフィルムのクラックの発生を抑制することができる。したがって、外被材２０のバリア性能が改善されることから、真空断熱材１００の真空度を長期的に維持することができ、長期的な信頼性の向上が実現される。

以上のように、実施の形態１によれば、芯材を覆う外被材シートが、外装層、第１バリア層、第２バリア層およびシール層が積層接合されて構成され、第１バリア層は、第１基材フィルムと、第１基材フィルムの芯材側に形成された、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜と、多元系無機酸化物薄膜の芯材側に形成された保護コート膜とを備えたものである。
そのため、外被材の製造時等、蒸着膜が形成されたフィルムを他のフィルムとラミネート加工する場合に、蒸着部におけるクラックの発生や成長を防止するとともに、芯材を挿入して真空密閉した後も長期にわたって高いバリア性能を維持することができる信頼性の高い真空断熱材およびその製造方法、並びにこの真空断熱材を用いた保温体を得ることができる。

なお、上記実施の形態１では、第２バリア層４を構成する第２基材フィルムの例として、ＥＶＯＨを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）を用いてもよい。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る真空断熱材１００における外被材シート２１の積層構成を示す模式断面図である。図４において、第２バリア層４は、第２基材フィルム４１の外装層２側に、アルミニウム蒸着膜４２を形成したものである。その他の構成は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

この第２バリア層４では、アルミニウム蒸着膜４２がＥＶＯＨに蒸着されているので、ガス透過に対してより高いバリア性能を期待することができる。また、アルミニウム蒸着膜４２の外装層２側に、多元系無機酸化物薄膜３２を含む第１バリア層３がラミネート接合されているので、アルミニウム蒸着膜４２の酸化は、ほとんど進行せず、クラックの発生や成長が抑制される。

ここで、この発明の実施の形態２に係る真空断熱材１００のサンプルを作製し、熱伝導率を測定した。なお、第２バリア層４において、第２基材フィルム４１の外装層２側に、アルミニウムが蒸着されてアルミニウム蒸着膜４２が形成されている他は、材料および作製手順等を含めて、上述した実施の形態１と同様と同様なので、説明を省略する。

その結果、作製直後の初期値は、０．００１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。次に、この真空断熱材１００を９０℃で相対湿度８０％ＲＨの恒温恒湿槽に保管して３０日後に測定したところ、０．００１９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。つまり、真空断熱材１００の外被材２０のガスバリア性能がさらに改善されていることが確認された。

以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、実施の形態１と比較して、コストは上昇するものの、外被材のガスバリア性能をさらに向上させることができる。

図５は、この発明の実施の形態２に係る真空断熱材１００における外被材シート２１の別の積層構成を示す模式断面図である。図５において、第２バリア層４は、第２基材フィルム４１のシール層５側に、アルミニウム蒸着膜４２を形成したものである。その他の構成は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

この外被材シート２１では、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。一方、第２基材フィルム４１であるＥＶＯＨは、非常に吸湿性の高いフィルムである。ここで、もし芯材１０の乾燥が不十分であった場合や、芯材１０を外被材２０に挿入して乾燥させる場合等には、真空チャンバで真空引きするまでの工程で、芯材１０に含有される水分がＥＶＯＨに溶解する恐れがある。

上述したように、通常は、真空断熱材１００の内部にガス吸着剤を挿入することが多い。このとき、ＥＶＯＨに水分が溶解していると、真空引きでの水分除去が困難になる。したがって、真空断熱材１００として密封した後に、ＥＶＯＨに溶解した水分をガス吸着剤が徐々に吸着することになるので、余分なガス吸着剤が必要になる。なお、外部から侵入する水分を除去する代表的なガス吸着剤としては、ＣａＯがある。

これに対して、この発明の実施の形態２に係る真空断熱材１００では、アルミニウム蒸着膜４２をシール層５側に形成しているので、作製工程において、外被材２０の内部から外被材シート２１に溶解する水分を抑制することができるので、ガス吸着剤量を必要最小限にすることができる。

また、第２基材フィルム４１の片面にアルミニウム蒸着膜４２を形成する他に、第２基材フィルム４１の両面にアルミニウム蒸着膜４２を形成してもよい。この場合には、コストは上昇するものの、ガスバリア性能をさらに向上させることができる。

なお、上記実施の形態２では、第２バリア層４を構成する第２基材フィルムの例として、ＥＶＯＨを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）を用いてもよい。また、ＥＶＯＨおよびＰＶＯＨは、高分子フィルムを形成する。

この構成により、第２バリア層４に湿潤性がある酸素バリア性能の高いフィルム（例えばＥＶＯＨ、ＰＶＯＨ）を適用することができ、ガスバリア性能を向上させることができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係る真空断熱材１００における外被材２０の積層構成を示す模式断面図である。図６において、外被材２０は、２枚の外被材シート２１を、シール層５が互いに合わさるように重ね、その周囲を熱溶着させた熱溶着部５１を有している。

ここで、製袋化された外被材２０の３辺のうち、少なくとも平行となる２辺の第２バリア層４の端部は、他の外装層２、第１バリア層３およびシール層５よりも短くなっており、これらの辺においては、第１バリア層３とシール層５とが接着されている。その他の構成は、上述した実施の形態１または２と同様なので、説明を省略する。

上述したように、第２バリア層４を構成するＥＶＯＨは、非常に吸湿性が高いことから、厚さ１５μｍ程度の積層方向についても水分が溶解し、フィルム自体に膨潤が発生する。この膨潤により、第２バリア層４がＥＶＯＨのみから構成されている上記実施の形態１の外被材シート２１では、これに接着された多元系無機酸化物薄膜３２に引張応力が作用し、蒸着膜のクラックの発生や成長が助長される。

また、第２バリア層４が、ＥＶＯＨの第２基材フィルム４１にアルミニウム蒸着膜４２が形成されて構成された上記実施の形態２の外被材シート２１では、アルミニウム蒸着膜４２に直接引張応力が作用し、アルミニウム蒸着膜４２および多元系無機酸化物薄膜３２のクラックの発生や成長が助長される。

これに対して、この発明の実施の形態３に係る外被材２０では、製袋化された外被材２０の少なくとも２辺の第２バリア層４の端部が、外装層２、第１バリア層３およびシール層５よりも短くなっているので、外被材２０の積層方向について、ＥＶＯＨが外部に直接露出せず、多元系無機酸化物薄膜３２で遮断されているので、ＥＶＯＨに水分が溶解することを防止することができる。

そこで、この発明の実施の形態３に係る真空断熱材１００のサンプルを作製し、熱伝導率を測定した。なお、第２バリア層４の端部が、外装層２、第１バリア層３およびシール層５よりも短くなっている他は、材料および作製手順等を含めて、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

その結果、作製直後の初期値は、０．００１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。また、この真空断熱材１００を９０℃で相対湿度８０％ＲＨの恒温恒湿槽に保管して３０日後に測定した場合も変化が見られなかった。つまり、真空断熱材１００の外被材２０のガスバリア性能がさらに改善されていることが確認された。

以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１、２と同様の効果を得ることができるとともに、実施の形態１、２と比較して、外被材のガスバリア性能をさらに向上させることができるとともに、真空断熱材の真空度を長期的に維持することができるので、長期信頼性のある真空断熱材を実現することができる。

図７は、この発明の実施の形態３に係る真空断熱材１００における外被材２０の別の積層構成を示す模式断面図である。図７において、第２バリア層４は、第２基材フィルム４１のシール層５側に、アルミニウム蒸着膜４２を形成したものである。その他の構成は、上述した実施の形態１または２と同様なので、説明を省略する。

この外被材２０では、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。一方、上記実施の形態２で示したように、芯材１０の乾燥が不十分であった場合や、芯材１０を外被材２０に挿入して乾燥させる場合等には、真空チャンバで真空引きするまでの工程で、芯材１０に含有される水分がＥＶＯＨに溶解する恐れがある。

このとき、ＥＶＯＨに水分が溶解していると、真空引きでの水分除去が困難になる。したがって、真空断熱材１００として密封した後に、ＥＶＯＨに溶解した水分をガス吸着剤が徐々に吸着することになるので、余分なガス吸着剤が必要になる。

これに対して、この発明の実施の形態３に係る真空断熱材１００では、アルミニウム蒸着膜４２をシール層５側に形成しているので、作製工程において、外被材２０の内部から外被材シート２１に溶解する水分を抑制することができるので、ガス吸着剤量を必要最小限にすることができる。

なお、製袋化された外被材２０の少なくとも２辺の第２バリア層４の端部を、他の層（外装層２、第１バリア層３およびシール層５）よりも短くすることは、フィルム原反の幅を短くしたものを、位置合わせしながら接着することで実現することができる。しかしながら、この場合には、最終的な４辺のうち、２辺のみがこの構成となることから、製袋時に、長辺側をこの構成とすることが望ましい。

また、上記実施の形態３では、第２バリア層４を構成する第２基材フィルム４１の例として、ＥＶＯＨを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ポリアミドまたはポリエステルを素材とした高分子フィルムを用いてもよい。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係る真空断熱材１００を用いた保温体２００を示す縦模式断面図である。図８において、保温体２００は、外箱２０１、外箱２０１の内部に配置された内箱２０２、外箱２０１と内箱２０２との隙間に配置された真空断熱材１００、および外箱２０１と内箱２０２とで形成される空間の大部分を充填するポリウレタンフォームからなるポリウレタンフォーム断熱材２０３から構成されている。

以上のように、実施の形態４によれば、少なくとも上記実施の形態１〜３に示した真空断熱材を保温体に適用することにより、断熱性能が高く、かつ長期信頼性のある保温体を得ることができる。

なお、上記実施の形態４では、保温体２００が箱形である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、内箱２０２を例えば円筒形状のタンクとし、このタンクに密着するように真空断熱材１００を巻き付けてもよい。

また、この場合には、必ずしも外箱２０１と内箱２０２との間にポリウレタンフォーム断熱材２０３を充填する必要はなく、タンクに巻き付けた真空断熱材１００の外側表面に、発泡スチロール等からなる断熱材を配置してもよい。

２ 外装層、３ 第１バリア層、４ 第２バリア層、５ シール層、１０ 芯材、１１ 繊維シート、２０ 外被材、２１ 外被材シート、３１ 第１基材フィルム、３２ 多元系無機酸化物薄膜、３３ 保護コート膜、４１ 第２基材フィルム、４２ アルミニウム蒸着膜、５１ 熱溶着部、１００ 真空断熱材、２００ 保温体、２０１ 外箱、２０２ 内箱、２０３ ポリウレタンフォーム断熱材。

Claims (8)

1. 芯材が、２枚の外被材シートからなる外被材により覆われ、真空密閉されて構成される真空断熱材であって、
   前記外被材シートは、前記芯材の反対側から順番に、外装層、第１バリア層、第２バリア層およびシール層が積層接合されて構成され、
   前記第１バリア層は、
   第１基材フィルムと、
   前記第１基材フィルムの前記芯材側に形成された、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜と、
   前記多元系無機酸化物薄膜の前記芯材側に形成された保護コート膜と、
   を備えたことを特徴とする真空断熱材。
2. 前記第２バリア層は、エチレンビニルアルコール共重合体またはポリビニルアルコールを素材とした高分子フィルムである
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記第２バリア層は、
   第２基材フィルムと、
   前記第２基材フィルムの少なくとも片面に形成されたアルミニウム蒸着膜と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
4. 前記アルミニウム蒸着膜が、前記シール層と接合されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の真空断熱材。
5. 前記第２バリア層は、
   ポリアミドまたはポリエステルを素材とした高分子フィルムからなる第２基材フィルムと、
   前記第２基材フィルムの少なくとも片面に形成されたアルミニウム蒸着膜と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
6. 前記外被材シートは、
   前記第２バリア層の面積が、外装層、第１バリア層およびシール層の面積よりも小さく、
   前記第１バリア層と前記シール層との少なくとも一部が直接接合された接合部を有し、
   前記接合部は、前記外被材シートを重ねて前記シール層の周囲を熱溶着させた熱溶着部と、少なくとも一部が積層方向で一致している
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の真空断熱材。
7. 芯材が、２枚の外被材シートからなる外被材により覆われ、真空密閉されて構成され、前記外被材シートは、前記芯材の反対側から順番に、外装層、第１バリア層、第２バリア層およびシール層が積層されて構成される真空断熱材の製造方法であって、
   前記第１バリア層について、
   第１基材フィルムの前記芯材側に、少なくとも酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含む多元系無機酸化物薄膜を形成するステップと、
   前記多元系無機酸化物薄膜の前記芯材側に、保護コート膜を形成するステップと、
   を有することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
8. 請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の真空断熱材を、箱体または円柱状体を覆うように配置した
   ことを特徴とする保温体。

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