JP2016007746A - 積層体、真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスバリア性、機械的強靭性、および、シール強度を確保しつつ、十分な耐寒性を有した積層体、真空断熱材を提供する。
【解決手段】ベース層１０と、ベース層１０の内側に配されガスシール性を有するガスバリア層１１と、ガスバリア層１１の内側に配され熱可塑性を有するヒートシール層１３と、を積層して備え、ベース層１０は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタンエラストマ、および、無延伸６ナイロンのうち何れか一つに、ガラスファイバー、カーボンファイバー、グラファイト、および、ブロンズのうち少なくとも一つの充填材を添加して形成され、ガスバリア層１１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、および、ポリイミドのうち、少なくとも一つから形成され、ヒートシール層１３は、アイオノマーから形成される。
【選択図】図２

Description

この発明は、積層体、真空断熱材に関する。

ウレタンフォームやグラスウール等のコア材をシート材で真空パックした真空断熱材（ＶＩＰ：Ｖａｃｕｕｍ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｐａｎｅｌ）が知られている。この真空断熱材は、気体による熱伝導を抑制することで断熱性能の向上を図っている。

特許文献１には、低温タンクの防熱に用いる真空断熱材の組込効果を高め、また断熱パネル間の接着を容易に、しかも隙間のないよう確実に行うことのできる低温タンクの断熱材構造が提案されている。

特許第５４５２９６９号公報

ところで、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）タンクの防熱材として、特許文献１では通常の防熱材（ＰＵＦ）に真空断熱材を埋没させたものが提案されている。
この場合、タンク側の防熱材の厚みによっては真空断熱材が極低温（例えば−１００℃）に曝されることとなるが、前記特許では特にその影響については言及がなく、真空断熱材の耐寒性は確保されていることが前提となっている。
しかしながら、上述した真空断熱材においては、コア材を覆うシート材の耐寒性が−４０℃程度と十分ではなく継続的な使用が困難となっている。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ガスバリア性、機械的強靭性、および、シール強度を確保しつつ、十分な耐寒性を有した積層体、真空断熱材を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、積層体は、ベース層と、前記ベース層の内側に配されガスシール性を有するガスバリア層と、前記ガスバリア層の内側に配され熱可塑性を有するヒートシール層と、を積層して備え、前記ベース層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタンエラストマ、および、無延伸６ナイロンのうち何れか一つに、ガラスファイバー、カーボンファイバー、グラファイト、および、ブロンズのうち少なくとも一つの充填材を添加して形成され、前記ガスバリア層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、および、ポリイミドのうち、少なくとも一つから形成され、前記ヒートシール層は、アイオノマーから形成される。
このように構成することで、−１００℃程度に対する十分な耐寒性を有しつつ、ガスバリア性、機械的強靭性、および、シール強度に優れた積層体を形成することができる。

この発明の第二態様によれば、積層体は、第一態様の積層体における前記ガスバリア層が、金属からなる機能層を備えていてもよい。
このように構成することで、例えば、ガスバリア性、屈曲性、機械的強靭性等、および、シール強度など、必要な機能を追加することができるため、適宜、ガスバリア性、機械的強靭性等の向上を図ることができる。

この発明の第三態様によれば、積層体は、第一又は第二態様の積層体における前記ガスバリア層と、前記ヒートシール層との間に、ガスシール層が形成され、前記ガスシール層が、液晶ポリマーフィルムから形成されていてもよい。
このように構成することで、−１００℃程度の低温環境において、更なるガスバリア性の向上等を図ることができる。

この発明の第四態様によれば、真空断熱材は、第一態様から第三態様の何れか一つの積層体と、前記積層体により真空パックされるコア材と、を備える。
このように構成することで、例えば、―１００℃程度の低温環境下においても継続的に真空断熱材を使用することができる。

この発明に係る積層体によれば、ガスバリア性、機械的強靭性、および、シール強度を確保しつつ、十分な耐寒性を有することができる。
また、この発明に係る真空断熱材によれば、低温環境下において継続的に使用できる。

この発明の一実施形態における真空断熱材の断面図である。 この発明の実施形態における積層体の断面図である。

以下、この発明の一実施形態に係る真空断熱材について説明する。
図１は、この発明の実施形態における真空断熱材の断面図である。図２は、この発明の実施形態における積層体の断面図である。
図１に示すように、この実施形態における真空断熱材１は、積層体２と、コア材３とを備えている。
積層体２は、いわゆる積層フィルムである。コア材３は、発泡スチロールやポリウレタン等からなる断熱材である。積層体２は、コア材３を外側から覆っている。この実施形態における積層体２は、コア材３の周囲がヒートシールされることで内部空間が密閉される。この積層体２によって画成される内部空間は、真空状態とされる（真空パック）。そのため、真空断熱材１は、これらコア材３の断熱性、および、真空による断熱性によって、その厚さ方向への熱伝達が阻害される。

図２に示すように、上述した積層体２は、コア材３に接する側を内側とすると、外側から順にベース層１０、ガスバリア層１１、ガスシール層１２、および、ヒートシール層１３を備えている。これらベース層１０、ガスバリア層１１、ガスシール層１２、および、ヒートシール層１３は、ドライラミネート法などにより接着剤を介して順次積層される。

ベース層１０は、主に積層体２における機械的な強度を担保する。ベース層１０を構成する樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタンエラストマ、および、無延伸６ナイロンを用いることができる。また、ベース層１０は、上記ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタンエラストマ、および、無延伸６ナイロンのうち何れか一つに対して、強度向上ために充填材が添加される。充填材としては、ガラスファイバー、カーボンファイバー、グラファイト、および、ブロンズのうち少なくとも一つを用いることができる。ここで、ポリテトラフルオロエチレンは、その加工使用可能温度範囲が「−１５０〜２６０℃」である。ポリウレタンエラストマは、その加工使用可能温度範囲が「−３０〜１３０℃」である。無延伸６ナイロンは、その加工使用可能温度範囲が「−６０〜１３０℃」である。ここで、ポリウレタンエラストマは、加工使用可能温度範囲の下限が−１００℃よりも高い温度となっているが、低温時の屈曲性が高いことから、真空断熱材１に利用する場合、ポリテトラフルオロエチレンと同等の耐寒性を得ることができる。

ガスバリア層１１は、ベース層１０の内側に配されている。このガスバリア層１１は、主に積層体２におけるガスシール性を担保している。ガスバリア層１１は、バリア層本体１１ａと、機能層１１ｂとを備えている。
バリア層本体１１ａを構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、および、ポリイミドを用いることができる。ポリエチレンテレフタレートは、加工使用可能温度範囲が「−２６９〜２００℃」である。ポリプロピレンは、加工使用可能温度範囲が「−２６９〜１３０℃」である。ポリイミドは、加工使用可能温度範囲が「−２６９〜４００℃」である。ポリフェニレンサルファイドの加工使用可能温度範囲は、「−２６９〜２００℃」である。

機能層１１ｂは、薄い金属層からなる。機能層１１ｂは、ガスバリア層１１に対して遮光性、防湿性、ガスバリア性等の機能を付加する。この機能層１１ｂを構成する金属としては、アルミニウム、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ａｇを用いることができる。機能層１１ｂは、蒸着や接着等によりバリア層本体１１ａの内側面に対して固定される。この機能層１１ｂは、必要に応じて設ければよく省略してもよい。

ガスシール層１２は、主に積層体２の気密性を担保する。ガスシール層１２を構成する樹脂としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムを用いることができる。液晶ポリマーフィルムは、加工使用可能温度範囲が「−１９６〜３００℃」である。このガスシール層１２は、機能層１１ｂによりガスバリア性を付加している場合には、省略してもよい。

ヒートシール層１３は、熱可塑性樹脂から構成される。このヒートシール層１３を構成する樹脂としては、アイオノマーを用いることができる。このアイオノマーは、加工使用可能温度範囲が「−１０５〜１００℃」である。ヒートシール層１３は、積層体２の最内層に配される。積層体２は、コア材３の周囲において、ヒートシール層１３同士が押圧および加熱されることで、これらヒートシール層１３同士が熱融着される。

したがって、上述した実施形態の積層体２によれば、積層体２のベース層１０、ガスバリア層１１、および、ヒートシール層１３がそれぞれ−１００℃程度の耐寒性を有する樹脂で構成されているため、−１００℃程度に対する十分な耐寒性を有しつつ、ガスバリア性、機械的強靭性、および、シール強度に優れた積層体２を形成することができる。

また、機能層１１ｂを備えていることで、ガスバリア性、機械的強靭性等、必要な機能を追加することができる。
さらに、ガスバリア層１１とヒートシール層１３との間に、液晶ポリマーフィルムから形成されるガスシール層１２を有していることで、−１００℃程度の低温環境において、更なるガスバリア性の向上等を図ることができる。

さらに、上述した実施形態の真空断熱材１によれば、上記積層体２を用いることで、１００℃の低温環境下においても継続的に真空断熱材を使用することができる。その結果、真空断熱材１をＬＮＧタンクの防熱材として利用することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態においては、コア材３として発泡スチロールとポリウレタンとを例示したが、断熱材であればよく、発泡スチロール、ポリウレタン以外を用いても良い。
また、上述した実施形態においては、コア材３を挟んで両側の積層体２を熱融着する場合を例示した。しかし、コア材３を内部空間に配置可能であり、且つ、この内部空間を真空状態にできれば、熱融着する位置は上述した実施形態の位置に限られない。例えば、コア材３の全周に渡って熱融着するようにしても良い。

１ 真空断熱材
２ 積層体
３ コア材
１０ ベース層
１１ ガスバリア層
１２ ガスシール層
１３ ヒートシール層

Claims (4)

1. ベース層と、
   前記ベース層の内側に配されガスシール性を有するガスバリア層と、
   前記ガスバリア層の内側に配され熱可塑性を有するヒートシール層と、を積層して備え、
   前記ベース層は、
   ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタンエラストマ、および、無延伸６ナイロンのうち何れか一つに、ガラスファイバー、カーボンファイバー、グラファイト、および、ブロンズのうち少なくとも一つの充填材を添加して形成され、
   前記ガスバリア層は、
   ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、および、ポリイミドのうち、少なくとも一つから形成され、
   前記ヒートシール層は、アイオノマーから形成される積層体。
2. 前記ガスバリア層は、金属からなる機能層を備える請求項１に記載の積層体。
3. 前記ガスバリア層と、前記ヒートシール層との間には、ガスシール層が形成され、
   前記ガスシール層は、液晶ポリマーフィルムから形成される請求項１又は２に記載の積層体。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の積層体と、
   前記積層体により真空パックされるコア材と、を備える真空断熱材。

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