JP2017110728A - 真空断熱材用外装材とその製造方法、真空断熱材 - Google Patents
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Abstract
Description
を抑制する提案もなされている(特許文献2)。しかしながら、特許文献2で提案されている接着剤は、水酸基を介して水分が透過してしまい、水分のバリア性が低いという問題があった。
少なくとも、バリア層と、熱溶着層と、前記バリア層と前記熱溶着層を接着するための第1の接着層と、を備え、
前記第1の接着層が酸変性ポリオレフィン系とイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート化合物の硬化物を含むことを特徴とする真空断熱材用外装材としたものである。
該真空断熱材用外装材により下記形態のパウチを作製し、温度60℃、湿度90%の環境下に静置したとき、前記パウチ内への1日あたりの水分透過量が40(μg/day)以下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装材としたものである。
ここで、前記パウチの形態は、該真空断熱材用外装材を60mm×120mmに裁断した後、30mm×120mmの形状に折り、折り辺以外の三辺を7mm幅でヒートシールしたものとする。
前記第1の接着層に含まれる酸変性ポリオレフィンの主モノマーが同じオレフィン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装材としたものである。
バリア層と熱溶着層を接着するために第1の接着層のガラス転移温度以上で加熱し加圧する工程を含むことを特徴とする真空断熱材用外装材の製造方法としたものである。
接着層を通して水分が侵入することを抑制し、接着力の低下も抑えることができるため、該真空断熱材用外装材を用いて作製した真空断熱材は、長期間にわたって優れた断熱性を保持することができる。
本発明の外装材におけるバリア層15は、ガス及び水分が真空断熱材の内部へ侵入することを防ぐための層であり、バリア層単体のピンホール、及び真空断熱材の充填加工を行ったときに発生するピンホールを防ぐために、厚み5μm以上のアルミニウムなどの延展性を有する金属が好ましい。より好ましくは7μmから40μm厚のアルミニウムである。ピンホールの発生を改善させるためには、アルミニウムの材質に鉄を0.3〜9.0重量%、好ましくは0.7〜2.0重量%含有することが望ましい。さらに、焼きなましを行った柔軟性のある軟質処理品が好ましい。
本発明の外装材における熱溶着層17としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸コモノマー、エチレン−プロピレン共重合体等の熱可塑性を有する高分子を好ましく使用できる。それらは真空断熱材が用いられる環境によって選択される。100℃以上の耐熱性を求められる場合は、キャストポリプロピレンを含む樹脂であることが好ましい。熱溶着層の厚みは10μmから100μm、樹脂の融点が70℃以上のものが好ましい。
第1の接着層16はバリア層15と熱溶着層17を接着させることを目的として用いられる。本発明の外装材では、第1の接着層は、酸変性オレフィン系とイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート化合物の硬化物を含んで構成される。
本発明における外装材では、熱溶着層を構成する高分子がポリオレフィンであり、該ポ
リオレフィンの主モノマーと、第1の接着層に含まれる酸変性ポリオレフィンの主モノマーが同じオレフィンであることが、接着性の観点から好ましい。
バリア層と熱溶着層を第1の接着層により接着する際は、第1の接着層のガラス転移温度以上で加熱し加圧する工程を含むことが、バリア性向上の観点から好ましい。
本発明における外装材の保護層13は、延伸ナイロンもしくは延伸ポリエステルからなる。ナイロンとしては、ポリアミド樹脂を基本骨格とした、ナイロン6、ナイロン6、6、ナイロン6、6とナイロン6との共重合体、メタキシリレンアジパミド(MXD6)などが挙げられる。また延伸ポリエステルはポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリカーボネートなどが挙げられる。
保護層13とバリア層15を積層させる第2の接着層14は樹脂フィルムと金属箔のラミネートに用いられる接着剤として公知のものを用いることができる。該接着剤としては、例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、カーボネートポリオールなどのポリオールからなる主剤と、2官能以上のイソシアネート化合物からなる硬化剤とを含有するポリウレタン系接着剤が挙げられる。前記主剤に対し前記硬化剤を作用させることでポリウレタン系樹脂が形成される。
ジオールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール等の脂肪族系ジオール、シクロヘキサンジオール、水添キシリレングリコール等の脂環式系ジオール、キシリレングリコール等の芳香族系ジオールなどが挙げられる。
これらのイソシアネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用しても
よい。
本発明の外装材は、少なくとも保護層13、第2の接着層14、バリア層15、第1の接着層16、熱溶着層17を有し、該外装材を用いてパウチを作製したときの、温度60℃、湿度90%の環境下における、外部からの水分透過量が40μg/day以下であることを特徴とする。詳しい測定条件は実施例において示す。
実施例及び比較例ともに、外装材の全構成は
保護層/第2の接着層/バリア層/第1の接着層/熱溶着層
とした。以下の条件も共通である。
保護層:延伸ナイロン 15μm厚(出光ユニテック社製)
第2の接着層:ポリウレタン系接着剤(三井化学社製)
バリア層:アルミニウム箔 40μm厚(東洋アルミ社製)
保護層上に第2の接着層をドライラミネート法により、ドライ塗工量4〜5mg/m2で塗工し、バリア層を積層した。
前記の積層後、第1の接着層により熱溶着層を積層した方法は、個々の実施例、比較例ごとに異なるので、以下に述べる。
第1の接着層として、プロピレンを主モノマーとする無水マレイン酸変性ポリオレフィン(日本製紙社製、アウローレン100S(商品名))100重量部に対し、イソシアヌレート構造のポリイソシアネート化合物(東洋モートン社製、CAT10L(商品名))を10質量部(固形分比)で配合した接着剤組成物をトルエンに溶解させ、乾燥時に3〜4g/m2になるように塗布した。その後、熱溶着層としてポリプロピレンフィルム(東セロ社製)40μm厚を、第1の接着層のガラス転移温度以上の80℃のニップヒーターで押し当てることでラミネートさせ、実施例1の外装材を作製した。
第1の接着層として、エチレンを主モノマーとする無水マレイン酸変性ポリオレフィン(日本製紙社製、アウローレン200S(商品名))100重量部に対し、イソシアヌレート構造のポリイソシアネート化合物(東洋モートン社製、CAT10L(商品名))を10質量部(固形分比)で配合した接着剤組成物をトルエンに溶解させ、乾燥時に3〜4g/m2になるように塗布した。その後、熱溶着層としてポリエチレンフィルム(東セロ社製)40μm厚を、第1の接着層のガラス転移温度以上の80℃のニップヒーターで押し当てることでラミネートさせ、実施例2の外装材を作製した。
第1の接着層として、第2の接着層と同じポリウレタン系接着剤を3〜4mg/m2塗布し、熱溶着層としてポリプロピレンフィルム(東セロ社製)40μm厚をドライラミネートし、比較例1の外装材を作製した。
第1の接着層として、第2の接着層と同じポリウレタン系接着剤を3〜4mg/m2塗布し、熱溶着層としてポリエチレンフィルム(東セロ社製)40μm厚をドライラミネー
トし、比較例2の外装材を作製した。
上記のように作製した各外装材を60mm×120mm(長手方向×幅方向)の短冊片に裁断し、長手方向に平行に二つ折りし、対向する二辺を7mm幅でヒートシールして一方に開口を有する30mm×120mmの形状とした。その開口部から2gの炭酸ジメチル電解液(電気化学用グレードであり、含水率の少ない溶液)を注入した後、開口部を7mm幅でヒートシールを行い、パウチを作製した(図3参照)。作製したパウチを温度60℃、湿度90%の環境下に静置した後、電解液中の水分含有量(電解液に対する重量比:ppm)をカールフィッシャー法で測定した。
尚、電解液の重量は2gであるため、20ppm/dayは、
2×20×10−6=40(μg/day)
に相当する。
実施例1、2及び比較例1、2と同じ方法で作製した各外装材を温度60℃、湿度90%の環境下に28日間静置した後、各外装材から15mm幅に切り出した試験片について、テンシロン型万能試験機を使用し、JISK6854の試験方法であるT字剥離試験を行って、バリア層と熱溶着の間のラミネート強度(N/15mm幅)を測定した。初期と28日経過後の測定結果を表2に示す。
10・・・芯材
11・・・外装材
12・・・基材層
13・・・保護層
14・・・第2の接着層
15・・・バリア層
16・・・第1の接着層
17・・・熱溶着層
18、18a・・・ヒートシール部
19・・・端面
20・・・折り辺
21・・・水分透過量測定用パウチ
Claims (5)
- 真空断熱材を作製するための外装材であって、
少なくとも、バリア層と、熱溶着層と、前記バリア層と前記熱溶着層を接着するための第1の接着層と、を備え、
前記第1の接着層が酸変性ポリオレフィン系とイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート化合物の硬化物を含むことを特徴とする真空断熱材用外装材。 - 前記真空断熱材用外装材が、さらに保護層と、前記バリア層と前記保護層を接着するための第2の接着層と、を備え、
該真空断熱材用外装材により下記形態のパウチを作製し、温度60℃、湿度90%の環境下に静置したとき、前記パウチ内への1日あたりの水分透過量が40(μg/day)以下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装材。
ここで、前記パウチの形態は、該真空断熱材用外装材を60mm×120mmに裁断した後、30mm×120mmの形状に折り、折り辺以外の三辺を7mm幅でヒートシールしたものとする。 - 前記熱溶着層を構成する高分子がポリオレフィンであり、
該ポリオレフィンの主モノマーと、
前記第1の接着層に含まれる酸変性ポリオレフィンの主モノマーが同じオレフィン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装材。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の真空断熱材用外装材を製造するための方法であって、バリア層と熱溶着層を接着するために第1の接着層のガラス転移温度以上で加熱し加圧する工程を含むことを特徴とする真空断熱材用外装材の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の真空断熱材用外装材を備えることを特徴とする真空断熱材。
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