JP2015068484A - 真空断熱材用ラミネートシート及び真空断熱材 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスバリア性に優れると共に、外包材内の真空度の経時的な低下や熱橋の発生による断熱性の低下を抑制できる真空断熱材用ガスバリアフィルム及び真空断熱材を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、第1接着剤層を介して積層される一対のガスバリアフィルムを備え、このガスバリアフィルムが、樹脂フィルム及びこの樹脂フィルムの一方の面側に積層される無機物層を有する真空断熱材用ラミネートシートであって、上記一対のガスバリアフィルムが互いの無機物層を対向させた状態で積層されており、上記第1接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする。上記一対のガスバリアフィルムの少なくとも一方が、樹脂フィルムの他方の面側に第2接着剤層を介して積層される熱融着層を有するとよい。上記第2接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とするとよい。上記熱融着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体を主成分とするとよい。
【選択図】図3
【解決手段】本発明は、第1接着剤層を介して積層される一対のガスバリアフィルムを備え、このガスバリアフィルムが、樹脂フィルム及びこの樹脂フィルムの一方の面側に積層される無機物層を有する真空断熱材用ラミネートシートであって、上記一対のガスバリアフィルムが互いの無機物層を対向させた状態で積層されており、上記第1接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする。上記一対のガスバリアフィルムの少なくとも一方が、樹脂フィルムの他方の面側に第2接着剤層を介して積層される熱融着層を有するとよい。上記第2接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とするとよい。上記熱融着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体を主成分とするとよい。
【選択図】図3
Description
本発明は、真空断熱材用ラミネートシート及び真空断熱材に関する。
真空断熱材は、外包材内にコア材が真空状態で封入されたものである。真空断熱材の外包材は、内部の真空状態を維持し、かつ断熱性を確保するためにガスバリア性が要求される。そのため、外包材としては、アルミ箔やアルミ蒸着を利用したアルミラミネートフィルムを使用したものがある。
このアルミラミネートフィルムは、例えば樹脂基材の表面にアルミ箔を貼着したものである。このようなアルミラミネートフィルムを用いた外包材は、一対のアルミラミネートフィルムの縁部を融着することで開口部を有する袋体とし、この袋体の内部に断熱材を挿入して真空引きしつつ上記開口部を塞ぐことで形成される。
このようなアルミラミネートフィルムを用いた外包材は、一対のアルミラミネートフィルムの縁部を融着したものであるため、融着箇所においてアルミラミネートフィルムのアルミ箔同士が近接する。その結果、近接するアルミ箔同士間で熱伝導が発生する、いわゆる熱橋と呼ばれる現象が生じるおそれがある。このような熱橋が生じると、熱伝導断熱効果が低下するという不都合が生じる。
一方、熱橋の発生による断熱効果の低下等を抑制するために、外包材用のラミネートフィルムについて種々の検討がなされている。その一例として、ポリビニルアルコール(PVA)フィルム等の非透気シートの片面にシリカ層等の非透気薄膜、もう片面に合成樹脂製の融着シートを設けた外包シート(例えば特開2004−060712号公報参照)、複数の無機酸化物蒸着フィルム層を有する複数のバリアフィルム層を積層した外装体(例えば特開2007−255689号公報参照)、無機薄膜層を有する少なくとも2層のガスバリアフィルム層をエポキシ樹脂接着剤等の接着剤層を介して積層したガスバリアフィルム積層体(例えば国際公開第2008/059925号参照)が挙げられる。
このように、断熱効果を改善するために種々の検討がなされているが、従来のラミネートフィルムはガスバリア性が十分ではなく、外包材内の真空度が経時的に低下するおそれがある。そのため、より高いガスバリア性を有するラミネートフィルムの開発が望まれている。
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、ガスバリア性に優れると共に、外包材内の真空度の経時的な低下や熱橋の発生による断熱性の低下を抑制できる真空断熱材用ガスバリアフィルム及び真空断熱材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた発明は、第1接着剤層を介して積層される一対のガスバリアフィルムを備え、このガスバリアフィルムが、樹脂フィルム及びこの樹脂フィルムの一方の面側に積層される無機物層を有する真空断熱材用ラミネートシート(以下、「ラミネートシート」ともいう)であって、上記一対のガスバリアフィルムが互いの無機物層を対向させた状態で積層されており、上記第1接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする。
当該ラミネートシートでは、対向する無機物層同士がエポキシ樹脂を主成分とする第1接着剤層を介して接着されている。すなわち、当該ラミネートシートは、無機物層、第1接着剤層及び無機物層の積層構造を有している。ここで、無機物層は、無機物の蒸着等により形成される層であるためにガスバリア性を有する。一方、第1接着剤層は、エポキシ樹脂を主成分とすることからウレタン樹脂等の他の樹脂を主成分とする接着剤層に比べて高いガスバリア性を有する。そのため、上記積層構造は、無機物層、第1接着剤層及び無機物層のそれぞれがガスバリア性を有することで、優れたガスバリア性を発揮することができる。これにより、上記積層構造を有する当該ラミネートシートは、ガスバリア性に優れたものとなる。その結果、当該ラミネートシートを外包材として適用した真空断熱材は、上記積層構造が有する高いガスバリア性により外包材内での真空度の経時的な低下が抑制され、断熱性の経時的な低下が抑制される。
また、当該ラミネートシートは、積層される一対のガスバリアフィルム間に第1接着剤層が介在していることから、ガスバリアフィルムにキズ、凹部等のバリア機能の低い部分があっても第1接着剤層によって封止及び保護され、その結果水蒸気、酸素ガス、窒素ガス等に対するガスバリア性がさらに向上する。
さらに、当該ラミネートシートは、屈曲、湾曲等の変形が付加された場合、変形個所で一方の無機物層の片面が伸びもう片面が収縮するが、一対のガスバリアフィルムが互いの無機物層を対向させた状態で積層されていることから、対向する無機物層において伸長面と収縮面とが変形個所で近接して対向している。そのため、当該ラミネートシートは、一方の無機物層のガスバリア性が伸長面において低下しても他方の無機物層の収縮面のガスバリア性が高まる結果、トータルとしてガスバリア性の低下を抑制することができる。
また、対向する無機物層同士が熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を主成分とする第1接着剤層を介して接着されることで無機物層同士を適切に接着できると共に、その接着状態を適切に維持できる。そのため、曲げ変形が生じたときの無機物層相互の剥離、無機物層でのクラックの発生等を抑制でき、その結果無機物層の劣化に起因するガスバリア性の低下を抑制できる。このように、無機物層の劣化に起因するガスバリア性の低下が抑制されることから、当該ラミネートシートにおけるガスバリア性を適切に維持することができる。その結果、当該ラミネートシートを外包材として適用した真空断熱材は、無機物層の劣化に起因する外包材内での真空度の低下が抑制され、断熱性の低下が抑制される。
さらに、当該ラミネートシートのガスバリア性は、主として無機物層を含む上記積層構造において担保されており、熱橋が生じる原因となる金属箔等の導電性材料の使用を回避できる。そのため、当該ラミネートシートを外包材として適用した真空断熱材は、熱橋に起因する断熱性の低下が抑制される。
上記一対のガスバリアフィルムの少なくとも一方が、樹脂フィルムの他方の面側に第2接着剤層を介して積層される熱融着層を有するとよい。この熱融着層は、当該ラミネートシートを外包材として真空断熱材を形成するときに熱融着される部分である。すなわち、真空断熱材の外包材は、例えば一対の当該ラミネートシート同士を、それらの熱融着同士を熱融着することで形成される。そのため、当該ラミネートシートが熱融着層を備えることで、一対の当該ラミネートシート同士を熱融着という簡便な手法により適切に接合することができる。
上記第2接着剤層としては、エポキシ樹脂を主成分とするものが好ましい。このように第2接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とすることでエポキシ樹脂が有するガスバリア性によって、当該ラミネートのガスバリア性を向上させることができる。その結果、当該ラミネートシートを外包材として適用した真空断熱材は、外包材内での真空度の低下、すなわち断熱性の経時的な低下がより適切に抑制される。
上記エポキシ樹脂としては、グリシジルアミン部位又はグリシジルエーテル部位を有するが好ましい。このようにエポキシ樹脂がグリシジルアミン部位又はグリシジルエーテル部位を有する化合物であることで、上記第1接着材層や上記第2接着剤層でのガスバリア性をより適切に確保することができる。その結果、当該ラミネートシートを外包材として適用した真空断熱材は、外包材内での真空度の低下、すなわち断熱性の経時的な低下がさらに適切に抑制される。
上記グリシジルアミン部位としては、メタキシリレンジアミンから誘導されるものが好ましい。このようにグリシジルアミン部位がメタキシリレンジアミンから誘導されるものであることで、上記第1接着材層や上記第2接着剤層でのガスバリア性をさらに適切に確保することができる。その結果、当該ラミネートシートを外包材として適用した真空断熱材は、外包材内での真空度の低下、すなわち断熱性の経時的な低下がさらに適切に抑制される。
上記熱融着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体を主成分とするとよい。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、ポリエチレン等の樹脂に比べてガスバリア性が高い。そのため、熱融着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体を主成分とすることで、当該ラミネートシートのガスバリア性を向上させることができる。その結果、当該ラミネートシートを外包材として適用した真空断熱材は、外包材内での真空度の低下、すなわち断熱性の経時的な低下がより適切に抑制される。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、外包材内にコア材が真空状態で封入される真空断熱材であって、上記外包材が、当該真空断熱材用ラミネートシートにより形成されることを特徴とする。
当該真空断熱材の外包材は、当該ラミネートシートにより形成されるものであるため、ガスバリア性に優れ、無機物層の劣化に起因するガスバリア性の経時的な低下が抑制され、熱橋の発生に起因する断熱性の低下が抑制される。そのため、当該真空断熱材は、外包材内での真空度の低下及び熱橋による断熱性の低下を適切に抑制することができる。
ここで、「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。「無機物層」とは、全体が無機物により形成された層であっても、無機物を主成分とする層であってもよい。「熱融着層」とは、融点以上の温度で加熱されることで溶融させられて接着する層であっても、融点未満の温度で加熱されることで少なくとも一部が溶融又は軟化させられて接着する層であってもよい。
本発明によれば、ガスバリア性に優れると共に、外包材内の真空度の経時的な低下や熱橋の発生による断熱性の低下を抑制できる真空断熱材用ガスバリアフィルム及び真空断熱材が提供される。
以下、本発明のラミネートシート及び真空断熱材について図面を参照しつつ詳説する。
[真空断熱材]
図1及び図2の真空断熱材1は、例えば冷蔵庫、自動販売機、ジャーポット等の保冷機器や保温機器、空調機器、建築物の断熱パネルなどとして使用されるものである。この真空断熱材1は、コア材2及び外包材3を備えている。
図1及び図2の真空断熱材1は、例えば冷蔵庫、自動販売機、ジャーポット等の保冷機器や保温機器、空調機器、建築物の断熱パネルなどとして使用されるものである。この真空断熱材1は、コア材2及び外包材3を備えている。
<コア材>
コア材2は、真空断熱材1における断熱性を確保するものである。このコア材2は、例えば繊維集合体等により構成することができる。
コア材2は、真空断熱材1における断熱性を確保するものである。このコア材2は、例えば繊維集合体等により構成することができる。
繊維集合体としては、交流、融着又は接着によって繊維間を結合した板又は不織布がある。このうち、不織布が好ましく、繊維を厚さと直交する方向に配向させ、所定の空隙間距離を有した状態で、繊維同士を結合させた不織布がより好ましい。このような不織布であれば、繊維の固体熱伝導率による厚さ方向への伝熱を抑え、厚さと直交する方向へ熱が拡散することができ、コア材としての熱伝導率を抑え断熱性が向上する。
また、複数の不織布を積層体とすることが好ましい。積層体とすることによって、厚さと直交する方向に配向した繊維を減らし、また各不織布間において繊維の接触が減ることにより、繊維の固体熱伝導率による厚さ方向への伝熱を抑えることができ、コア材としての熱伝導率を抑え断熱性を向上できる。
不織布において、繊維の集積層であるフリースの形成方法としては、乾式法、湿式法(湿式抄造法)、スパンボンド法等があり、このうち、微細セルロールファイバーを他の繊維間に分散させて固定するには湿式法が好ましい。また、繊維同士を結合させる主な方法としては、ケミカルボンド法、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、水流絡合法があり、このうち、真空状態でガス化するバインダー成分を使用せず、繊維同士の接点が少なくても十分な強度が保てる観点から、サーマルボンド法が好ましい。
繊維集合体は、通常、主体繊維及びバインダー繊維を含み、さらに微細セルロースファイバーを含んでいることが好ましい。
上記主体繊維は、無機繊維及び有機繊維のいずれであってもよい。無機繊維としては、例えばガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。有機繊維としては、例えばポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド樹脂繊維、液晶ポリマー繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維(微細セルロースファイバーを除く)等が挙げられる。これらの繊維は、単独で使用しても複数を併用してもよい。
中でも、上記主体繊維としては、ガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、セルロース繊維が好ましく、ガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維がより好ましい。
主体繊維としては、短繊維及び長繊維のいずれを使用してもよく、繊維径及び繊維長についても特に制限はない。主体繊維の平均繊維径としては、0.1μm以上100μm以下が好ましく、0.2μm以上50μm以下がより好ましく、0.5μm以上10μm以下がさらに好ましい。主体繊維の平均繊維長としては、0.5mm以上250mm以下が好ましく、1mm以上50mm以下がより好ましく、2mm以上10mm以下がさらに好ましい。
繊維集合体中の主体繊維の含有量としては、50質量%以上99質量%以下が好ましく、80質量%以上97.5質量%以下がより好ましく、主体繊維が無機繊維の場合は90質量%以上97.5質量%以下、有機繊維の場合は80質量%以上95質量%以下がさらに好ましい。このように繊維集合体中の主体繊維の含有量を上記範囲とすることで、コア材2の機械的強度及び断熱性を確保することができる。
バインダー繊維としては、単一繊維及び複合繊維のいずれも使用することができる。
単一繊維としては、上記主体繊維よりも融点が低い樹脂(以下「低融点樹脂」ともいう)を主成分とするものが使用される。上記主体繊維と上記低融点樹脂との融点差は、50℃以上が好ましい。このように融点差を50℃以上設けることにで、主体繊維を溶融又は軟化させることなく、バインダー繊維を選択的に溶融又は軟化させることが容易となる。これにより、主体繊維の性状に影響を与えることなく、主体繊維同士を固着することができる。
上記低融点樹脂は、使用する上記主体繊維の融点に応じて選択すればよい。上記低融点樹脂としては、例えば融点が150℃以下のポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記ポリエステル樹脂としては、例えば低融点ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、例えばポリエチレン、低融点ポリプロピレン等が挙げられる。
複合繊維としては、例えば芯鞘複合繊維、サイドバイサイド複合繊維等を使用することができる。バインダー繊維として芯鞘複合繊維を使用する場合、芯材としては上記主体繊維と同様な高融点のものを使用することができ、鞘材としては単一繊維と同様な低融点樹脂を主成分とするものを使用することができる。また、バインダー繊維としてサイドバイサイド複合繊維を使用する場合、一方の繊維が上記主体繊維と同様な組成を有する高融点繊維、もう一方の繊維が上記単一繊維と同様な組成を有する低融点繊維とされる。
上記バインダー繊維は、平均繊維径及び平均繊維長についても特に制限はない。平均繊維径としては、0.1μm以上100μm以下が好ましく、1μm以上50μm以下がより好ましく、5μm以上20μm以下がさらに好ましい。平均繊維長としては、0.5mm以上250mm以下が好ましく、1mm以上50mm以下がより好ましく、2mm以上10mm以下がさらに好ましい。
繊維集合体中のバインダー繊維の含有量としては、1質量%以上20質量%以下が好ましく、主体繊維が無機繊維の場合は2質量%以上10質量%以下、有機繊維の場合は5質量%以上20質量%以下がより好ましい。上記主体繊維の含有量が上記範囲を超えると、主体繊維の含有量が相対的に小さくなるため、コア材2の機械的強度及び断熱性を確保できないおそれがある。一方、上記主体繊維の含有量が上記範囲未満であると、バインダー繊維の含有量が相対的に小さくなるため、主体繊維を十分に固着することができず、コア材2の機械的強度及び断熱性を確保できないおそれがある。
本実施形態における微細セルロースファイバーとは、「微細セルロースファイバー」とは、平均繊維径が1μm以下のものをいう。すなわち、微細セルロースファイバーには、特段の指定が無い限り、繊維長がμmオーダーの高アスペクト比のものだけでなく、繊維長がナノオーダーである低アスペクト比のものも含み、いわゆるセルロースナノファイバー及びセルロースナノクリスタル(針状結晶)を少なくとも含む。微細セルロースファイバーは、単独で使用せず他の繊維と併用し、他の繊維間に固定させることが好ましい。他の繊維間への微細セルロースファイバーの固定は、例えば湿式抄造法を利用して行うことができる。
この湿式抄造法による他の繊維間への微細セルロースファイバーの固定は、典型的には微細セルロースファイバーを分散させた繊維懸濁液を、抄網を用いて漉して得られる湿式複合材を乾燥させることで行うことができる。この場合の繊維懸濁液としては、例えば主体繊維とバインダー繊維等のバインダー成分とを水中に分散させたものが使用される。この繊維懸濁液は、バインダー成分を含むものであるから、湿式複合材の乾燥時の加熱又は乾燥後に加熱によりバインダー成分を溶融又は軟化させることで、主体繊維同士を結合させると共に微細セルロースファイバーを固定することができる。
また、主体繊維間へ微細セルロースファイバーを固定する他の方法として、抄網上に不織布を載置した状態で微細セルロースファイバーを分散させた繊維懸濁液を漉して不織布に微細セルロースファイバーを付着させた後、この不織布を乾燥させる方法を適用することもできる。この場合の乾燥は、不織布の一部が溶融又は軟化する温度で行うことで不織布を構成する繊維に微細セルロースファイバーを固着させてもよいし、自然乾燥等の低温乾燥によって不織布を構成する繊維に微細セルロースファイバーを固定させてもよい。
微細セルロースファイバーの平均繊維径としては、1nm以上1μm以下が好ましく、30nm以上500nm以下がより好ましく、50nm以上300nm以下がさらに好ましい。微細セルロースファイバーの平均繊維長としては、50nm以上5000μm以下が好ましく、10μm以上2000μm以下がより好ましく、100μm以上1000μm以下がさらに好ましい。微細セルロースファイバーのアスペクト比(平均繊維長/平均繊維径)としては、通常2以上5000000以下、50以上1000000以下が好ましくは、2000以上15000以下がより好ましく、3000以上10000以下がさらに好ましく、4000以上8000以下が特に好ましい。
微細セルロースファイバーの横断面形状(繊維の長手方向に垂直な断面形状)は、バクテリアセルロースのような異方形状(扁平形状)であってもよいが、透明性や低ヘイズなどの光学特性の点から、略等方形状が好ましい。略等方形状としては、例えば、真円形状、正多角形状などであり、略円形状の場合、短径に対する長径の比(平均アスペクト比)は、例えば、1〜2、好ましくは1〜1.5、さらに好ましくは1〜1.3(特に1〜1.2)程度である。
このような微細セルロースファイバーは、例えば原料繊維を溶媒に分散させ、この分散液を、破砕型ホモバルブシートを備えたホモジナイザーでホモジナイズ処理することで調製することができる。原料繊維としては、木材繊維及び種子毛繊維等のパルプ由来の繊維が好ましい。
このような微細セルロールファイバーの市販品としては、ダイセルファインケム社の「セリッシュKY110N」や「セリッシュPC−110T」等が挙げられる。
繊維集合体中の微細セルロースファイバーの含有量としては、0.5質量%以上5質量%以下が好ましく、主体繊維が無機繊維の場合は0.5質量%以上2.5質量%以下、有機繊維の場合は1質量%以上5質量%以下がより好ましい。このように繊維集合体中の微細セルロースファイバーの含有量を0.5質量%以上5質量%以下とすることで、過剰なコスト上昇を招来することなく、容積充填率及び熱伝導率をより適切に下げ、断熱性を適切に向上させることができる。すなわち、繊維集合体中の微細セルロースファイバーの含有量が上記下限未満であると、微細セルロースファイバーを他の繊維間に固定することによる断熱性の向上効果を十分に得ることができない。一方、繊維集合体中の微細セルロースファイバーの含有量が上記上限を超えると、微細セルロールファイバーによる接点が増えすぎて、繊維同士の固体熱伝導率が上昇し、断熱性能を損なう結果になる。また、微細セルロースファイバーが一般に高価なものであることからコスト的に不利となる。
コア材2としては、上記繊維集合体の他に、粉末や発泡体を使用することもできる。
上記粉末としては、例えば無機粉末、有機粉末が挙げられ、これらの粉末は単独で使用しても併用してもよい。無機粉末としては、例えば珪酸カルシウム、パーライト、シリカ等が挙げられる。有機粉末としては、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)等が挙げられる。上記粉末の体積平均粒子径としては、0.02μm〜40μmが好ましい。上記粉末は、そのまま外包材に充填してもよいし、粉末が飛散しないように粉末の体積平均粒子径よりも細かい孔の開いた袋に詰めた状態、又は粉末同士が固着された成形体として外包材に封入してもよい。
上記発泡体としては、例えば発泡ウレタン樹脂製等の発泡樹脂体が挙げられる。
<外包材>
外包材3は、真空状態でコア材2を内部に封入するものである。この外包材3は、一対のラミネートシート4の周縁部を熱融着することで袋状とされている。
外包材3は、真空状態でコア材2を内部に封入するものである。この外包材3は、一対のラミネートシート4の周縁部を熱融着することで袋状とされている。
(ラミネートシート)
ラミネートシート4は、ガスバリア性を有するものである。このラミネートシート4は、図3に示すように積層体5、及びこの積層体5に接着された熱融着層6を備えている。
ラミネートシート4は、ガスバリア性を有するものである。このラミネートシート4は、図3に示すように積層体5、及びこの積層体5に接着された熱融着層6を備えている。
(積層体)
積層体5は、一対のガスバリアフィルム7を、第1接着剤層8を介して接着したものである。
積層体5は、一対のガスバリアフィルム7を、第1接着剤層8を介して接着したものである。
(一対のガスバリアフィルム)
一対のガスバリアフィルム7は、樹脂フィルム70、及びこの樹脂フィルム70の一方の面70Aに積層される無機物層71を有する。一対のガスバリアフィルム7は、互いの無機物層71を対向させた状態で第1接着剤層8を介して積層されている。すなわち、積層体5は、樹脂フィルム70、無機物層71、第1接着剤層8、無機物層71及び樹脂フィルム70がこの順序で積層されたものである。
一対のガスバリアフィルム7は、樹脂フィルム70、及びこの樹脂フィルム70の一方の面70Aに積層される無機物層71を有する。一対のガスバリアフィルム7は、互いの無機物層71を対向させた状態で第1接着剤層8を介して積層されている。すなわち、積層体5は、樹脂フィルム70、無機物層71、第1接着剤層8、無機物層71及び樹脂フィルム70がこの順序で積層されたものである。
(樹脂フィルム)
樹脂フィルム70は、樹脂材料を主成分とするものであり、必要に応じて、公知の添加剤を含有するものであってもよい。
樹脂フィルム70は、樹脂材料を主成分とするものであり、必要に応じて、公知の添加剤を含有するものであってもよい。
樹脂フィルム70の樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル;6,6−ナイロン等のポリアミド;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリスチレン;ポリアクリロニトリルなどの汎用プラスチックが挙げられる。上記樹脂材料としては、エンジニアリングプラスチックであってもよい。エンジニアリングプラスチックとしては、例えばポリカーボネート、ポリイミド等が挙げられる。これらの樹脂材料は、単独で用いても複数を併用してもよい。
樹脂フィルム70は、延伸フィルム及び未延伸フィルムのいずれでもよいが、機械強度や寸法安定性の観点からは、二軸延伸フィルムが好ましく、さらにガスバリア性、価格面等を考慮すると,二軸延伸ポリエステルフィルムがより好ましい。
樹脂フィルム70の厚みとしては、特に限定はないが、2μm以上20μm以下が好ましく、5μm以上15μm以下がより好ましい。
(無機物層)
無機物層71は、無機物を主成分とするガスバリア性を有する層である。この無機物層71の主成分である無機物は、化合物(以下「無機化合物」ともいう)であることが好ましい。
無機物層71は、無機物を主成分とするガスバリア性を有する層である。この無機物層71の主成分である無機物は、化合物(以下「無機化合物」ともいう)であることが好ましい。
上記無機化合物としては、例えば珪素、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル、チタン等の酸化物、炭化物、窒化物等が挙げられる。無機化合物は、単独で使用しても複数を併用してもよい。
上記無機化合物としては、例えば珪素酸化物、珪素窒化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物等が挙げられる。これらの無機化合物は、熱橋を抑えつつ、高いガスバリア性が得られるという観点からは珪素酸化物を単独で使用することが好ましい。
無機物層71の形成方法としては、特に限定はないが、蒸着法が好ましい。蒸着法によれば、ガスバリア性の高い均一な膜厚の薄膜を樹脂フィルム70上に形成することができる。蒸着法としては、物理的蒸着法及び化学的蒸着法のいずれであってもよい。物理的蒸着法としては、例えば真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等が挙げられる。化学的蒸着法としては、熱CVD、光CVD、プラズマCVD、エピタキシャルCVD、アトミックレイヤーCVD等が挙げられる。
無機物層71の厚みとしては、特に限定はないが、0.1μm以上10μm以下が好ましく、0.5μm以上5μm以下がより好ましい。無機物層71の厚みが小さ過ぎると十分なガスバリア性を確保することできないおそれがある。一方、無機物層71の厚みを過剰に大きくしても、無機物層71の形成が困難となるか、膜厚を大きくすることによる製造コストの上昇に対して十分なガスバリア性の向上効果が得られないおそれがある。
(第1接着剤層)
第1接着剤層8は、エポキシ樹脂を主成分とするものである。この第1接着剤層8は、エポキシ樹脂以外に、本発明の効果(例えばガスバリア性や接着性)を損なわない範囲において他の任意成分を含んでいてもよい。ここで、本発明において「エポキシ樹脂」とは、プレポリマー(主剤)を硬化剤により架橋した硬化物をいう。このエポキシ樹脂は、ガスバリア性を有するものである。
第1接着剤層8は、エポキシ樹脂を主成分とするものである。この第1接着剤層8は、エポキシ樹脂以外に、本発明の効果(例えばガスバリア性や接着性)を損なわない範囲において他の任意成分を含んでいてもよい。ここで、本発明において「エポキシ樹脂」とは、プレポリマー(主剤)を硬化剤により架橋した硬化物をいう。このエポキシ樹脂は、ガスバリア性を有するものである。
プレポリマー(主剤)としては、グリシジルアミン部位を有する化合物及びグリシジルエーテル部位を有する化合物が好ましい。このようにプレポリマーとしてグリシジルアミン部位又はグリシジルエーテル部位を有する化合物を使用することで、第1接着剤層8におけるガスバリア性をより適切に確保することができる。
グリシジルアミン部位としては、例えばメタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンから誘導されたグリシジルアミン部位、ジアミノジフェニルメタンから誘導されたグリシジルアミン部位、パラアミノフェノールから誘導されたグリシジルアミン部位等が挙げられる。
グリシジルエーテル部位としては、例えばビスフェノールAから誘導されたグリシジルエーテル部位、ビスフェノールFから誘導されたグリシジルエーテル部位、フェノールノボラックから誘導されたグリシジルエーテル部位、レゾルシノールから誘導されたグリシジルエーテル部位等が挙げられる。
例示したグリシジルアミン部位及びグリシジルエーテル部位の中でも、メタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位及びビスフェノールFから誘導されたグリシジルエーテル部位が好ましい。これらの部位を有するプレポリマーを架橋したエポキシ樹脂は、第1接着剤層8のガスバリア性の観点から好ましく、特にメタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するプレポリマーを架橋したエポキシ樹脂が好ましい。このようにグリシジルアミン部位がメタキシリレンジアミンから誘導されたものであることで、第1接着剤層8におけるガスバリア性をさらに適切に確保することができる。
硬化剤としては、第1接着剤層8のガスバリア性の観点から、下記化合物(A)と、下記化合物(B)及び下記化合物(C)のうちの少なくとも一方の化合物との反応生成物が好ましい。このような反応生成物は、単独で使用しても複数を併用してもよい。
化合物(A):メタキシレンジアミン又はパラキシレンジアミン
化合物(B):ポリアミンとの反応によりアミド基部位を形成し、かつオリゴマーを形成し得る少なくとも1つのアシル基を有する多官能性化合物
化合物(C):炭素数1〜8の一価カルボン酸及びその誘導体の少なくとも一方の化合物
化合物(B):ポリアミンとの反応によりアミド基部位を形成し、かつオリゴマーを形成し得る少なくとも1つのアシル基を有する多官能性化合物
化合物(C):炭素数1〜8の一価カルボン酸及びその誘導体の少なくとも一方の化合物
化合物(A)としては、メタキシレンジアミンが好ましい。
化合物(B)としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸等のカルボン酸、その誘導体(例えばエステル、アミド、酸無水物、酸塩化物等)が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらの誘導体のように、アシル基と共役系にある炭素−炭素二重結合を有するものが好ましい。
化合物(C)としては、例えば蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、グリコール酸、安息香酸等の一価のカルボン酸、それらの誘導体(例えばエステル、アミド、酸無水物、酸塩化物等)などが挙げられる。
第1接着剤層8に含有される任意成分としては、エポキシ樹脂接着剤に含まれる公知のものを挙げることができ。このような任意成分としては、例えば硬化促進剤、フィラー、粘度調整剤、酸化防止剤等が挙げられる。
第1接着剤層8の厚みとしては、特に限定はないが、0.5μm以上15μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましい。第1接着剤層8の厚みが小さ過ぎると十分なガスバリア性を確保することできないおそれがある。一方、第1接着剤層8の厚みを過剰に大きくしても、膜厚を大きくすることによる製造コストの上昇に対して十分なガスバリア性の向上効果が得られないおそれがある。
(熱融着層)
熱融着層6は、加圧加熱することでラミネートシート4同士を熱融着するものである。この熱融着層6は、第2接着剤層9を介して樹脂フィルム70の他方の面70Bに接着されている。すなわち、ラミネートシート4は、熱融着層6、第2接着剤層9、樹脂フィルム70、無機物層71、第1接着剤層8、無機物層71及び樹脂フィルム70がこの順序で積層されたものである。ラミネートシート4は、図2から図4に示すように外包材4の周縁部40において熱融着層6同士が熱融着により一体化している。このように熱融着層6同士が一体化することで、接合層60を形成している。
熱融着層6は、加圧加熱することでラミネートシート4同士を熱融着するものである。この熱融着層6は、第2接着剤層9を介して樹脂フィルム70の他方の面70Bに接着されている。すなわち、ラミネートシート4は、熱融着層6、第2接着剤層9、樹脂フィルム70、無機物層71、第1接着剤層8、無機物層71及び樹脂フィルム70がこの順序で積層されたものである。ラミネートシート4は、図2から図4に示すように外包材4の周縁部40において熱融着層6同士が熱融着により一体化している。このように熱融着層6同士が一体化することで、接合層60を形成している。
熱融着層6は、例えば樹脂材料を主成分とする樹脂フィルムにより構成されている。この樹脂フィルムは、樹脂材料以外に公知の添加剤を含有していてもよい。
上記樹脂材料としては、一般のヒートシール機で融着可能な熱可塑性樹脂であり、かつ樹脂フィルム70の軟化点よりも低い融点及び軟化点をもつ熱可塑性樹脂であれば特に限定はない。すなわち、上記樹脂材料は、ヒートシール機で融着を行う際に、樹脂フィルム70が溶融又は軟化せず、熱融着層6のみが融着させることができる熱可塑性樹脂であればよい、上記樹脂材料としては、例えば低密度ポリエチレン、鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、無延伸ポリエチレンテレフタレート、エチレンービニルアルコール共重合体等が挙げられる。
例示した樹脂材料の中でも、熱融着層6におけるガスバリア性向上の観点から、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体が好ましく、エチレンービニルアルコール共重合体がより好ましい。
熱融着層6の厚みとしては、特に限定はないが、5μm以上100μm以下が好ましく、30μm以上70μm以下がより好ましい。熱融着層6の厚みが小さ過ぎると十分なガスバリア性及び熱融着性を確保できないおそれがある。一方、熱融着層6の厚みを過剰に大きくしても、真空断熱材1を構成したときに、無機物層71に覆われていない外包材3の周縁部の端(側面)からガスが透過しやすくなり、却ってガスバリア性が低下するおそれがある。
(第2接着剤層)
第2接着剤層9は、エポキシ樹脂を主成分とするものである。このエポキシ樹脂は、プレポリマー(主剤)を硬化剤により架橋した硬化物であり、ガスバリア性を有している。プレポリマー(主剤)及び硬化剤は、先に説明した第1接着剤層8のプレポリマー(主剤)及び硬化剤と同様なものであるので重複説明は省略する。また、第2接着剤層9は、第1接着剤層8と同様な任意成分を含んでいてもよい。第2接着剤層9の厚みとしては、特に限定はないが、第1接着剤層8と同様な理由から0.5μm以上15μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましい。
第2接着剤層9は、エポキシ樹脂を主成分とするものである。このエポキシ樹脂は、プレポリマー(主剤)を硬化剤により架橋した硬化物であり、ガスバリア性を有している。プレポリマー(主剤)及び硬化剤は、先に説明した第1接着剤層8のプレポリマー(主剤)及び硬化剤と同様なものであるので重複説明は省略する。また、第2接着剤層9は、第1接着剤層8と同様な任意成分を含んでいてもよい。第2接着剤層9の厚みとしては、特に限定はないが、第1接着剤層8と同様な理由から0.5μm以上15μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましい。
第2接着剤層9は、プレポリマー(主剤)及び硬化剤として第1接着剤層8と同様なものが使用されているためガスバリア性を有している。特に、プレポリマー(主剤)としてグリシジルアミン部位又はグリシジルエーテル部位を有する化合物を使用することで、第2接着剤層8におけるガスバリア性をより適切に確保することができ、グリシジルアミン部位がメタキシリレンジアミンから誘導された化合物を使用することで、第2接着剤層8におけるガスバリア性をさらに適切に確保することができる。
[ラミネートシートの製造方法]
ラミネートシート4は、無機物層71が対向配置された一対のガスバリアフィルム7の無機物層71の間、及び一方のガスバリアフィルム7(樹脂フィルム70)の他方の面70Bと熱融着層6との間に接着剤を介在させた状態で、ラミネート処理を行うことで形成することができる。
ラミネートシート4は、無機物層71が対向配置された一対のガスバリアフィルム7の無機物層71の間、及び一方のガスバリアフィルム7(樹脂フィルム70)の他方の面70Bと熱融着層6との間に接着剤を介在させた状態で、ラミネート処理を行うことで形成することができる。
接着剤としては、エポキシ基を有するプレポリマー(主剤)と硬化剤との混合物が使用され、プレポリマーが硬化されたエポキシ樹脂により第1接着剤層8及び第2接着剤層9が構成される。ラミネート処理としては、例えばドライラミネーション法、ノンソルベントラミネーション法、押し出しラミネーション法等を挙げることができ、ドライラミネーション法が好ましい。
ラミネートシート4は、一対のガスバリアフィルム7と熱融着層6とを一括して積層することで形成してもよいが、一対のガスバリアフィルム7同士を接着した後に、このガスバリアフィルム7同士の接着体に熱融着層6を接着することで形成してもよい。
[真空断熱材の製造方法]
真空断熱材1の製造方法は、開口部40Aを有する三方シール袋体4Aを形成する三方シール袋体形成工程(図5(A)参照)、及びコア材封入工程(図5(B)及び図5(C)参照)を備える。
真空断熱材1の製造方法は、開口部40Aを有する三方シール袋体4Aを形成する三方シール袋体形成工程(図5(A)参照)、及びコア材封入工程(図5(B)及び図5(C)参照)を備える。
(三方シール袋体形成工程)
三方シール袋体形成工程は、一対のラミネートシート4をこれらの熱融着層が接触するように積層配置した状態で、これらのラミネートシート4の周縁部を3辺で接合することで行われる(図5(A)参照)。一対のラミネートシート4の接合は、これらのラミネートシート4の周縁部のうちの3辺を上下方向から加圧加熱して熱融着層6を溶融又は軟化させ、熱融着層6を一体化させることで行われる(図4参照)。この場合の加熱温度は、熱融着層6を一体化させることができれば特に限定はないが、好ましくは100℃〜250℃である。
三方シール袋体形成工程は、一対のラミネートシート4をこれらの熱融着層が接触するように積層配置した状態で、これらのラミネートシート4の周縁部を3辺で接合することで行われる(図5(A)参照)。一対のラミネートシート4の接合は、これらのラミネートシート4の周縁部のうちの3辺を上下方向から加圧加熱して熱融着層6を溶融又は軟化させ、熱融着層6を一体化させることで行われる(図4参照)。この場合の加熱温度は、熱融着層6を一体化させることができれば特に限定はないが、好ましくは100℃〜250℃である。
(コア材形成工程)
コア材は、例えば主体繊維及びバインダー繊維を用いて湿式抄造法により作製した複数の不織布を積層することで作製することができる。不織布の厚みとしては、0.5mm〜150mmが好ましく、1mm〜10mmがより好ましい。不織布の積層枚数としては、2枚〜300枚が好ましく、2枚〜40枚がより好ましい。また、1枚の不織布をコア材として使用してもよい。
コア材は、例えば主体繊維及びバインダー繊維を用いて湿式抄造法により作製した複数の不織布を積層することで作製することができる。不織布の厚みとしては、0.5mm〜150mmが好ましく、1mm〜10mmがより好ましい。不織布の積層枚数としては、2枚〜300枚が好ましく、2枚〜40枚がより好ましい。また、1枚の不織布をコア材として使用してもよい。
(コア材封入工程)
コア材封入工程は、三方シール袋体4Aの開口部40Aからこの三方シール袋体4Aの内部にコア材2を挿入し(図5(B)参照)、三方シール袋体4Aの内部を真空排気しつつ開口部40Aを閉塞することで行われる(図5(C)参照)。開口部40Aの閉塞は、この開口部40Aの内面を規定する熱溶着層6同士を、加圧加熱により熱融着させることで行われる。この場合の加熱温度は、熱融着層6同士を熱融着させることができれば特に限定はないが、好ましくは100℃〜250℃である。
コア材封入工程は、三方シール袋体4Aの開口部40Aからこの三方シール袋体4Aの内部にコア材2を挿入し(図5(B)参照)、三方シール袋体4Aの内部を真空排気しつつ開口部40Aを閉塞することで行われる(図5(C)参照)。開口部40Aの閉塞は、この開口部40Aの内面を規定する熱溶着層6同士を、加圧加熱により熱融着させることで行われる。この場合の加熱温度は、熱融着層6同士を熱融着させることができれば特に限定はないが、好ましくは100℃〜250℃である。
[利点]
当該ラミネートシート4では、対向する無機物層71同士がエポキシ樹脂を主成分とする第1接着剤層8を介して接着されている。すなわち、当該ラミネートシート4は、無機物層71、第1接着剤層8及び無機物層71の積層構造を有している。ここで、無機物層71は、無機物を蒸着することにより形成される層であるためにガスバリア性を有する。一方、第1接着剤層8は、エポキシ樹脂を主成分とすることからウレタン樹脂等の他の樹脂を主成分とする接着剤層に比べて高いガスバリア性を有する。そのため、上記積層構造は、無機物層71、第1接着剤層8及び無機物層71のそれぞれがガスバリア性を有することで、優れたガスバリア性を発揮することができる。これにより、上記積層構造を有する当該ラミネートシート4は、ガスバリア性に優れたものとなる。その結果、当該ラミネートシート4を外包材3として適用した真空断熱材1は、上記積層構造が有する高いガスバリア性により外包材3内での真空度の経時的な低下が抑制され、断熱性の経時的な低下が抑制される。
当該ラミネートシート4では、対向する無機物層71同士がエポキシ樹脂を主成分とする第1接着剤層8を介して接着されている。すなわち、当該ラミネートシート4は、無機物層71、第1接着剤層8及び無機物層71の積層構造を有している。ここで、無機物層71は、無機物を蒸着することにより形成される層であるためにガスバリア性を有する。一方、第1接着剤層8は、エポキシ樹脂を主成分とすることからウレタン樹脂等の他の樹脂を主成分とする接着剤層に比べて高いガスバリア性を有する。そのため、上記積層構造は、無機物層71、第1接着剤層8及び無機物層71のそれぞれがガスバリア性を有することで、優れたガスバリア性を発揮することができる。これにより、上記積層構造を有する当該ラミネートシート4は、ガスバリア性に優れたものとなる。その結果、当該ラミネートシート4を外包材3として適用した真空断熱材1は、上記積層構造が有する高いガスバリア性により外包材3内での真空度の経時的な低下が抑制され、断熱性の経時的な低下が抑制される。
また、対向する無機物層71同士が熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を主成分とする第1接着剤層8を介して接着されることで無機物層71同士を適切に接着できると共に、その接着状態を適切に維持できる。そのため、曲げ変形等が生じたときの無機物層71相互の剥離、無機物層71でのクラックの発生等を抑制でき、その結果無機物層71の劣化に起因するガスバリア性の低下を抑制できる。このように、無機物層71の劣化に起因するガスバリア性の低下を抑制されることから、当該ラミネートシート4におけるガスバリア性を適切に維持することができる。その結果、当該ラミネートシート4を外包材3として適用した真空断熱材1は、無機物層71の劣化に起因する外包材3内での真空度の低下が抑制され、断熱性の低下が抑制される。
また、当該ラミネートシート4は、積層される一対のガスバリアフィルム7間に第1接着剤層8が介在していることから、ガスバリアフィルムにキズ、凹部等のバリア機能の低い部分があっても第1接着剤層8によって封止及び保護され、その結果水蒸気、酸素ガス、窒素ガス等に対するガスバリア性がさらに向上する。
さらに、当該ラミネートシート4は、屈曲、湾曲等の変形が付加された場合、変形個所で一方の無機物層71の片面が伸びもう片面が収縮するが、一対のガスバリアフィルム7が互いの無機物層71を対向させた状態で積層されていることから、これらの無機物層71において伸長面と収縮面とが変形個所で近接して対向している。そのため、当該ラミネートシート4は、一方の無機物層71のガスバリア性が伸長面において低下しても他方の無機物層71の収縮面のガスバリア性が高まる結果、トータルとしてガスバリア性の低下を抑制することができる。
さらに、当該ラミネートシート4のガスバリア性は、主として無機物層71を含む上記積層構造において担保されており、熱橋が生じる原因となる金属箔等の導電性材料の使用を回避できる。そのため、当該ラミネートシート4を外包材3として適用した真空断熱材1は、熱橋に起因する断熱性の低下が抑制される。
<他の実施形態>
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、真空断熱材は、三方シール袋体にコア材を封入する方法に限らず、一対のガスバリアフィルムの間にコア材2を載置させた状態で一対のガスバリアフィルムの周縁部を接合した後に切断することで形成してもよい。また、三方シール袋体は、一枚のガスバリアフィルムを折り曲げ、折り曲げ部分に連続する一対の縁部を熱融着することで形成してもよい。
真空断熱材の平面視形状は、矩形に限らず、用途等に応じて、円形等の他の形状を採用してもよい。
ガスバリアフィルムにおける熱融着層を省略し、ガスバリアフィルムの樹脂フィルム同士を直接接合し、あるいは接着剤層を介して接合するようにしてもよい。
次に、本発明を実施例により説明する。ただし、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。
<実施例1>
(ラミネートシートの作製)
ラミネートシートは、表1に示すように、熱融着層としての直鎖低密度ポリエチレンフィルム(PEフィルム)、第2接着剤層としてのウレタン接着剤層、樹脂フィルムとしてのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)、無機物層としてのシリカ蒸着層、第1接着剤層としてのエポキシ樹脂、無機物層としてのシリカ蒸着層、及び樹脂フィルムとしてのPETフィルムがこの順で積層された構成とした。
(ラミネートシートの作製)
ラミネートシートは、表1に示すように、熱融着層としての直鎖低密度ポリエチレンフィルム(PEフィルム)、第2接着剤層としてのウレタン接着剤層、樹脂フィルムとしてのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)、無機物層としてのシリカ蒸着層、第1接着剤層としてのエポキシ樹脂、無機物層としてのシリカ蒸着層、及び樹脂フィルムとしてのPETフィルムがこの順で積層された構成とした。
このラミネートシートは、PETフィルムにシリカ蒸着層が形成された2枚のガスバリアフィルムを、互いのシリカ蒸着層を対向させてこれらのシリカ蒸着層の間にエポキシ樹脂を介在させた状態で配置すると共に、一方のガスバリアフィルムとの間にウレタン樹脂を介在させた状態でPEフィルムを配置し、ドライラミネーション法により各層を接合することで作製した。
第1接着剤層のためのエポキシ樹脂としては、主剤がメタキシレンジアミンから誘導されたグリシジル部位を有するプレポリマーであり、硬化剤がポリアミン樹脂であるエポキシ樹脂(三菱ガス化学社の「マグシーブ」)を使用した。第2接着剤層のためのウレタン樹脂としては、(三井化学社の「A515/A50」)を使用した。
(コア材の作製)
まず、主体繊維として繊維径が7μmであるPET繊維(帝人ファイバー社の「Tepyrus TA04N」(カット長5mm、直径8μm))88.0質量部、バインダー繊維(帝人ファイバー社の「Tepyrus TA04CN」(カット長5mm、直径12μm))10.0質量部、及び平均繊維長が700μmである微細セルロースファイバー(ダイセルファインケム社の「セリッシュKY−110N」)2.0質量部を水に分散させることで繊維懸濁液を調製した。この繊維懸濁液を用い、自動送り式抄紙機で抄紙してシート状に形成した後、乾燥工程を経てロール状に巻き取られたシートロールを作製した。次に、このシートロールからシートを引き出して400mm×400mmに裁断して得られる8枚の不織布を重ねることで、厚み15mmのコア材を得た。
まず、主体繊維として繊維径が7μmであるPET繊維(帝人ファイバー社の「Tepyrus TA04N」(カット長5mm、直径8μm))88.0質量部、バインダー繊維(帝人ファイバー社の「Tepyrus TA04CN」(カット長5mm、直径12μm))10.0質量部、及び平均繊維長が700μmである微細セルロースファイバー(ダイセルファインケム社の「セリッシュKY−110N」)2.0質量部を水に分散させることで繊維懸濁液を調製した。この繊維懸濁液を用い、自動送り式抄紙機で抄紙してシート状に形成した後、乾燥工程を経てロール状に巻き取られたシートロールを作製した。次に、このシートロールからシートを引き出して400mm×400mmに裁断して得られる8枚の不織布を重ねることで、厚み15mmのコア材を得た。
(真空断熱材の作製)
先に作製した一対のラミネートフィルムを三方シールして包材とし、この包材の内部にコア材及びゲッター剤(サエスゲッターズ社の「COMBO3」)を充填して真空チャンバー内に配置した。次いで、真空チャンバー内を減圧することにより、包材の内部を0.1Pa程度の真空状態にした後、包材の開口部をヒートシールにより密閉することで真空断熱材を得た。
先に作製した一対のラミネートフィルムを三方シールして包材とし、この包材の内部にコア材及びゲッター剤(サエスゲッターズ社の「COMBO3」)を充填して真空チャンバー内に配置した。次いで、真空チャンバー内を減圧することにより、包材の内部を0.1Pa程度の真空状態にした後、包材の開口部をヒートシールにより密閉することで真空断熱材を得た。
<実施例2,3及び比較例1〜4>
ラミネートシートを下記表1又は表2に示した構成に作製し、このラミネートシートを用いて真空断熱材を作製した以外は実施例1と同様とした。
ラミネートシートを下記表1又は表2に示した構成に作製し、このラミネートシートを用いて真空断熱材を作製した以外は実施例1と同様とした。
<評価>
実施例1〜3及び比較例1〜4の真空断熱材について、ガス透過性及び熱伝導性を評価した。評価結果ついては表2に示す。なお、表2において、熱伝導性に関しては5箇所で測定した結果の平均値を示してあるが、これらの5箇所の個別の測定結果については表3〜表5に示す。
実施例1〜3及び比較例1〜4の真空断熱材について、ガス透過性及び熱伝導性を評価した。評価結果ついては表2に示す。なお、表2において、熱伝導性に関しては5箇所で測定した結果の平均値を示してあるが、これらの5箇所の個別の測定結果については表3〜表5に示す。
(ガス透過性)
ガス透過性は、水蒸気、酸素及び窒素のガス透過率を測定することで評価した。
ガス透過性は、水蒸気、酸素及び窒素のガス透過率を測定することで評価した。
水蒸気の透過率は、JIS K 7129「プラスチック−フィルム及びシート−水蒸気透過度の求め方(機器測定法)」ガスクロマトグラフ法:2008に準拠し、温度40℃、相対湿度90%RHの条件で測定した。
酸素及び窒素の透過率は、JIS K 7126−1「プラスチック−フィルム及びシート−ガス透過度試験方法−第1部:差圧法」ガスクロマトグラフ法:2006に準拠し、温度25℃、相対湿度0%RHの条件で測定した。
(熱伝導率)
真空断熱材の熱伝導性は、熱伝導率計(英弘精機社の「Autoλ HC−074」)を用いて熱伝導率を測定することで評価した。熱伝導率の測定は、作製直後の真空断熱材について平均温度24℃の環境下で行った。このときに測定される熱伝導率は、初期値に対応する。
真空断熱材の熱伝導性は、熱伝導率計(英弘精機社の「Autoλ HC−074」)を用いて熱伝導率を測定することで評価した。熱伝導率の測定は、作製直後の真空断熱材について平均温度24℃の環境下で行った。このときに測定される熱伝導率は、初期値に対応する。
真空断熱材における熱伝導率の測定箇所は、上記熱伝導率計の5枚の熱流計(平面視サイズが10cm×10cm)を用いることで、図6に示す測定箇所(1)〜(5)とした。この5箇所の測定箇所は、真空断熱材を平面視において10cm×10cmの領域を16分割し、このように分割された16個の領域のうちから選択された領域である。具体的には、5箇所の測定箇所は、中央部の4個の領域のうちの対角に位置する2箇所、及び周縁部に位置する12個の領域のうちの角部の1箇所、及び角部以外の2箇所である。
熱伝導率の測定は、真空断熱材の作製直後(初期値)に加えて、真空断熱材を70℃で7日間放置した後、70℃で30日間放置した後及び70℃で90日間放置した後にそれぞれ測定した。
上述のように、上記5箇所の測定結果の平均熱伝導率は表2に示し、上記5箇所の個別の測定結果は表3〜表5に示した。なお、平均熱伝導率は、下記数式から算出した。下記数式の(1)等は、測定箇所(1)等に対応している。
表2から分かるように、実施例1−3の真空断熱材は、比較例4の真空断熱材に比べて水蒸気のガス透過率が低いものの、水蒸気、酸素及び窒素のガス透過率のいずれについても良好な結果が得られた。
また、実施例1−3の真空断熱材は、熱伝導率の初期値が低く、特にガス透過率の結果が良好であった比較例4の真空断熱材に比べて熱伝導率の初期値が著しく改善されていた。特に、7日後、30日後、及び90日後の熱伝導率は、実施例1−3の真空断熱材について良好な結果が得られた。この結果から、実施例1−3の真空断熱材は、熱伝導率の経時劣化、すなわちガスバリア性ないし断熱性の経時劣化が抑制されていることが理解できる。
さらに、表3〜表6から分かるように、実施例1−3の真空断熱材は、5箇所の測定箇所における熱伝導率の値のバラツキが、初期値、7日後、30日後、及び90日後のいずれにおいても小さく、真空断熱材の全体においてガスバリア性ないし断熱性が維持されているものと考えられる。
本発明によれば、ガスバリア性に優れ、外包材内の真空度の経時的に低下が抑制される真空断熱材用ガスバリアフィルム及び真空断熱材が提供される。
1 真空断熱材
2 コア材
3 外包材
4 ラミネートシート
40 周縁部
4A 三方シール袋体
40A 開口部
5 積層体
6 熱融着層
60 接合層
7 ガスバリアフィルム
70 樹脂フィルム
70A 一方の面
70B 他方の面
71 無機物層
8 第1接着剤層
9 第2接着剤層
2 コア材
3 外包材
4 ラミネートシート
40 周縁部
4A 三方シール袋体
40A 開口部
5 積層体
6 熱融着層
60 接合層
7 ガスバリアフィルム
70 樹脂フィルム
70A 一方の面
70B 他方の面
71 無機物層
8 第1接着剤層
9 第2接着剤層
Claims (7)
- 第1接着剤層を介して積層される一対のガスバリアフィルムを備え、
このガスバリアフィルムが、樹脂フィルム及びこの樹脂フィルムの一方の面側に積層される無機物層を有する真空断熱材用ラミネートシートであって、
上記一対のガスバリアフィルムが、互いの無機物層を対向させた状態で積層されており、
上記第1接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする真空断熱材用ラミネートシート。 - 上記一対のガスバリアフィルムの少なくとも一方が、樹脂フィルムの他方の面側に第2接着剤層を介して積層される熱融着層を有する請求項1に記載の真空断熱材用ラミネートシート。
- 上記第2接着剤層がエポキシ樹脂を主成分とする請求項2に記載の真空断熱材用ラミネートシート。
- 上記エポキシ樹脂がグリシジルアミン部位又はグリシジルエーテル部位を有する請求項1、請求項2又は請求項3に記載の真空断熱材用ラミネートシート。
- 上記グリシジルアミン部位が、メタキシリレンジアミンから誘導される請求項4に記載の真空断熱材用ラミネートシート。
- 上記熱融着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体を主成分とする請求項2又は請求項3に記載の真空断熱材用ラミネートシート。
- 外包材内にコア材が真空状態で封入される真空断熱材であって、
上記外包材が、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の真空断熱材用ラミネートシートにより形成されることを特徴とする真空断熱材。
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