JP2020034115A - 真空断熱体及びそれを用いた断熱容器、断熱壁 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性を維持しながら独立気泡の連続気泡化をより促進させた真空断熱体を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本発明は、真空断熱体を構成する連続気泡ウレタンは、内部のコア層よりもウレタン気泡骨格及び気泡膜の厚みが大きいスキン層が形成されており、前記スキン層の厚みは１ｍｍ以下（ゼロを含まず）であることを特徴とするものであり、これにより、発泡体の表面全体に亘ってスキン層が存在していることにより、ウレタンフォーム全体の剛性が上がり、変形や反りの低減を図ることができる。また連通化をさらに促進させることが可能であり、真空排気する際に、排気時間を短縮することができる。また、真空断熱体の真空度並びに断熱性能を長期に亘り維持することができ、信頼性の高い真空断熱体を提供することができる。【選択図】図６

Description

本発明は真空断熱体及びそれを用いた断熱容器、断熱壁に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から、省エネルギー性の向上が強く望まれており、家庭用電化製品においても、緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫および自動販売機等の保温保冷機器では、熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

一般的な断熱材として、グラスウール等の繊維材、および、ウレタンフォーム等の発泡体から選択されるものが用いられている。これらの断熱材の断熱性能を向上させるためには、断熱材の厚さを増す必要があるが、断熱材を充填すべき空間に制限があるような場合、例えば省スペース化または空間の有効利用が必要な場合には、適用することができない。

そこで、高性能な断熱材として、真空断熱材が提案されている。これは、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外包材中に挿入し、内部を減圧して封止した断熱体である。

この真空断熱材は、ウレタンフォームと比べると、約２０倍の断熱性能を有しており、厚さを薄くしても十分な断熱性能が得られるという優れた特性を有している。

したがって、この真空断熱材は、断熱箱体の内容積を大きくしたい顧客要望を満たしつつ、断熱性能の向上による省エネルギー性の向上を図るための有効な手段として注目されている。

例えば、冷蔵庫では、冷蔵庫本体を構成する断熱箱体において、ウレタンフォームを、内外箱間の断熱用空間に発泡充填している。そして、その断熱用空間に真空断熱材を追加設置して、その断熱性を高め、断熱箱体の内容積を大きくしている。

冷蔵庫等に使用する場合、一般的に、その断熱箱体の断熱用空間は、複雑な形状を呈している。また、真空断熱材は、複雑な形状に追従するような加工、特に厚み方向の加工を行うことが一般的に困難であり平板形状として供される。このため、真空断熱材が被覆できる面積、言い換えると、断熱箱体の伝熱総面積に対して真空断熱材の面積が占める割合の向上には限界がある。

そこで、例えば断熱箱体のブロー成形用のエアー送入口から、断熱箱体の断熱用空間に連続気泡ウレタンを充填し、発泡させた後、エアー送入口に接続された真空排気装置によって断熱箱体内を排気して真空化し、断熱箱体自体を真空断熱材とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、本出願人も、特許文献１と同様に、冷蔵庫本体となる断熱箱体の断熱用空間に、連続気泡ウレタンを充填発泡させて真空引きし、断熱箱体自体を真空断熱材としたものを提案している。さらに、断熱用空間に連続気泡ウレタンを充填発泡させた時に生じる、箱体内面近傍のスキン層に残る独立気泡をも連続気泡化して連続気泡率を高め、その断熱性を更に向上させた技術を提案している（例えば、特許文献２参照）。

上述した特許文献１および特許文献２に記載された、断熱用空間に充填発泡させた連続気泡ウレタンフォームを真空封止して構成された断熱箱体、換言すると真空断熱体は、連続気泡ウレタンフォームの空隙率が高くなるほど、連続気泡ウレタンフォームの内部の表面積が増える。外部からの熱は、この連続気泡ウレタンフォームの表面に沿って伝わることになるから、その表面積が増えることによって断熱性が向上する。

なお、連続気泡が熱の移動方向に整列形成されてしまえば、断熱性が向上することはないが、気泡は、発泡によって無秩序に形成されるものであるから、熱の移動方向に整列形成される可能性はほとんどなく、内部の表面積が増えると断熱性は向上する。よって、特許文献２に記載の真空断熱体技術によれば、箱体内面近傍のスキン層に残る独立気泡をもより連続気泡化して、その表面積を増加させることができるので、断熱性が向上する。

以上述べたように、上記特許文献２に記載の、連続気泡ウレタンを真空封止して構成された真空断熱体は、その外観形状が、断熱箱体のように複雑なものであっても、その全域を真空断熱することができる。よって、例えば、冷蔵庫に用いることにより、断熱箱体自体の厚みを薄くして、内容積（貯蔵空間）を更に大きくすることができる。

特開平９−１１９７７１号公報 特開２０１４−１４９０９０号公報

しかしながら、更なる断熱性の向上を考えた場合、スキン層における独立気泡を連続気泡化することでより少なくする必要がある。

その一方で、スキン層そのものをなくすことで独立気泡をなくす方法も考えられるが、スキン層が完全にない、すなわち、コア層のみの連続気泡ウレタンの場合、剛性が低く、表面の張りが小さいために真空排気後の変形や反りが大きくなる課題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、剛性を維持しながら独立気泡の連続気泡化をより促進させた真空断熱体を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、真空断熱体を構成する連続気泡ウレタンは、内部のコア層よりもウレタン気泡骨格及び気泡膜の厚みが大きいスキン層が形成されており、前記スキン層の厚みは１ｍｍ以下（ゼロを含まず）であることを特徴とするものである。

本発明の真空断熱体は、発泡体の表面全体に亘ってスキン層が存在していることにより、ウレタンフォーム全体の剛性が上がり、変形や反りの低減を図ることができる。また連通化をさらに促進させることが可能であり、真空排気する際に、排気時間を短縮することができる。また、連通化がさらに促進されることで、残留した独立気泡から、連通気泡との間の「差圧」によりガスが徐々に湧き出して真空度が全体として悪化するということが低減できるため、真空断熱体の真空度並びに断熱性能を長期に亘り維持することができ、信頼性の高い真空断熱体を提供することができる。

本発明の実施の形態１における真空断熱体を備えた冷蔵庫の断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱体となる冷蔵庫扉の一部を示す拡大斜視図 （ａ）図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図 （ａ）図３（ａ）の真空断熱体部分、（ｂ）（ａ）の下面から見た図 本発明の実施の形態１における真空断熱体の製造方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態１の連続気泡ウレタンフォームの構造例を模式的に示した図 図６に示す連続気泡ウレタンフォームの互いに対向する１以上の対の気泡の間の状態を表した拡大写真 図７に表した連続気泡ウレタンフォームの気泡の構成を説明する図 図８に示す連続気泡ウレタンフォームの気泡膜部の拡大写真 図９に表した連続気泡ウレタンフォームの気泡膜部の構成を説明する図 図６に示す連続気泡ウレタンフォームの互いに対向する１以上の対の気泡の間のうち、微粉末の紛体により気泡骨格部に貫通孔が形成されている拡大写真 図１１に表した状態を説明するための図 図１２に示す連続気泡ウレタンフォームの気泡骨格部の状態をさらに詳しく表した拡大写真 図１３に表した連続気泡ウレタンフォームの気泡骨格部の構成を説明する図 本発明の実施の形態１の評価結果で観察した走査型電子顕微鏡写真 本発明の実施の形態１の評価結果で測定した金型温度とスキン層厚みの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１の評価結果で測定したスキン層厚みと連続気泡率の関係を示すグラフ

第一の発明は、真空断熱体を構成する連続気泡ウレタンは内部のコア層よりもウレタン気泡骨格及び気泡膜の厚みが大きいスキン層が形成されており、前記スキン層の平均厚みは１ｍｍ以下（ゼロを含まず）とするものであり、発泡体の表面全体に亘ってスキン層が存在していることにより、ウレタンフォーム全体の剛性が上がり、変形や反りの低減を図ることができる。また厚みの１ｍｍはスキン層全体の平均であって、部分的に１ｍｍを越える箇所があっても構わない。平均厚みを１ｍｍ以下とすることで、連通化をさらに促進させることが可能であり、真空排気する際に、排気時間を短縮することができる。また、連通化がさらに促進されることで、残留した独立気泡から、連通気泡との間の「差圧」によりガスが徐々に湧き出して真空度が全体として悪化するということが低減できるため、真空断熱体の真空度並びに断熱性能を長期に亘り維持することができ、信頼性の高い真空断熱体を提供することができる。

第二の発明は、第一の発明の前記連続気泡ウレタンは、ウレタン樹脂と非親和性の粒子を含み、前記スキン層の厚みは、前記非親和性の粒子の最大径の１０倍以下とするものであり、これによりスキン層の気泡骨格と非親和性の粒子との間に形成されている隙間が、１対の気泡間で確実に貫通孔となり、連通化をさらに促進させることができる。

第三の発明は、第一または第二の発明の前記スキン層の密度は８０ｋｇ／ｍ３以上とするものであり、これによりスキン層の剛性が確保され、ウレタンフォーム全体の剛性が上がり、変形や反りの低減を図ることができる。

第四の発明は、第一から第三のいずれか一つの発明の前記スキン層を含んだ連続気泡ウレタンの１０％歪み時の圧縮強度は、２５０ｋＰａ以上とするものであり、これによりスキン層の剛性が確保され、ウレタンフォーム全体の剛性が上がり、変形や反りの低減を図ることができる。

第五の発明は、第一から第四のいずれか一つの発明の前記スキン層の気泡骨格径は２００μｍ以下とするものであり、これによりスキン層の気泡骨格と非親和性の粒子との間に形成されている隙間が、１対の気泡間で確実に貫通孔となり、連通化が促進されることでウレタンフォーム全体に亘って完全に連通化することが可能となる。

第六の発明は、第一から第五のいずれか一つの発明の真空断熱体を用いた断熱容器であり、これにより、安価で、長期間にわたって断熱性能を維持できる断熱容器を提供することができる。

第七の発明は、第一から第五のいずれか一つの発明の真空断熱体を用いた断熱壁であり、これにより、安価で、長期間にわたって断熱性能を維持できる断熱壁を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱体を備えた冷蔵庫の断面図、図２は、本発明の実施の形態１における真空断熱体となる冷蔵庫扉の一部を示す拡大斜視図、図３（ａ）は、図２に示す冷蔵庫扉のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図，図４（ａ）は、図３（ａ）の庫外外観部品１４及び庫内外観部品１５を除いた、真空断熱体のみの断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の下面から見た図である。つまり、図４（ａ）の真空断熱体を接着剤を用いて、庫外外観部品１４及び庫内外観部品１５とを組立〜接着したものが図３（ａ）となる。

１.［冷蔵庫扉への適用例］
図１において、冷蔵庫１は、外箱２と内箱３に発泡断熱材を充填し断熱箱体７を形成する。断熱箱体の内部は仕切体８により冷凍室９と冷蔵室１０を構成している。断熱箱体７の上部機械室には圧縮機１８、下部機械室には蒸発皿２０を備え、冷凍室９の背面に形成した冷却室には蒸発器１９を備える。冷凍室９と冷却室は冷却室壁体２１で仕切られている。断熱箱体７の前面開口部にはそれぞれ冷蔵庫扉２５を備えている。

本発明の実施の形態１に係る真空断熱体１３を備えているのは、冷蔵庫扉２５である。図２、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態１に係る真空断熱体１３を備えた冷蔵庫扉２５は、外板２７と、外板２７の表面に配されたガラス板や金属板の庫外外観部品１４と、酸素等のガスバリア層３１が内部に形成された内板２６と、内板２６の表面に配されたＡＢＳ樹脂等の庫内外観部品１５、さらには外板２７と内板２６との間の断熱用空間に充填された連続気泡ウレタンフォーム４（真空断熱体の芯材）と、を有する。ここで、外板２７と内板２６が外包材に相当する。なお、この外包材とは、連続気泡ウレタンフォーム４（真空断熱体の芯材）の外面を包みこむものである。

具体的には、真空断熱体１３は、スペーサの役割を持つ芯材（連続気泡ウレタンフォーム４）と、ガスバリア性を有する外包材（外板２７と内板２６）とからなるものであって、芯材を外包材中に挿入し、排気口１６を通して内部を減圧して封止材１７を用いて封止したものである。外板２７と内板２６は、外周を熱溶着層３２で接着し封止されている。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態１に係る真空断熱体１３に対して、庫外外観部品１４と庫内外観部品１５とを接着剤等で貼り合わせることによって、冷蔵庫扉２５が完成する。

２.［製造方法］
次に、本実施の形態１に係る真空断熱体１３を備えた冷蔵庫扉２５の製造方法について説明する。

図５は、本実施の形態１の冷蔵庫扉の製造方法を示すフローチャートである。

内板２６は、酸素ガスバリア性や水蒸気ガスバリア性の高い材料で構成され、主に、空気と水蒸気の透過を抑制する必要がある。

よって例えば、酸素透過度の低い材料であるエチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＯＨ）を、成形性を上げるために、水蒸気透過度の低い材料であるポリプロピレンやポリエチレンで挟んだ多層シートを押出し成形機等で作成し（ステップ１）、真空成形、圧空成形、またはブロー成形などで断熱が必要な箇所に形状が沿う形に成形する（ステップ２）。なお、ＥＶＯＨの代わりにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いても同様の効果が得られる。また、内板２６には排気口１６が設けられ、溶着機構が接続された封止材１７によって封止される。真空断熱体１３を備えた冷蔵庫扉２５の完成品において、この排気口１６は封止材１７により封止されている。封止材１７は少なくとも酸素ガスバリア性の高い金属箔を有している。

外板２７は、内板２６と同様、酸素ガスバリア性の高い材料で構成される。冷蔵庫扉２５の場合、外板２７は平面形状であることから、アルミやステンレスなど金属層を含む樹脂ラミネートフィルム、シートなどを用いる。

例えば、外側層に、保護材であるポリエチレンテレフタレート層、中間層に、ガスバリア材であるアルミニウム箔層、内側層には、図３（ａ）や図４（ａ）に示すように、内板２６の接着層がポリプロピレン層である場合は、ＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン層）を設けたラミネートフィルムもしくはシートを用いる。熱溶着後、成形加工は外板２７のサイズにカットするのみである（ステップ３）。

連続気泡ウレタンフォーム４は、外板２７と内板２６の間の断熱用空間の形状の金属金型にウレタン液を注入、発泡、離型して成形する（ステップ４、５）。

図６は連続気泡ウレタンフォーム４の構造例を模式的に示した図である。

図７は連続気泡ウレタンフォーム４の互いに対向する１以上の対の気泡の間の状態を表した拡大写真である。図８は図７に表した連続気泡ウレタンフォームの気泡の構成を説明するための図である。図９は連続気泡ウレタンフォーム４の気泡膜部の状態を表した拡大写真である。図１０は図９に表した連続気泡ウレタンフォームの気泡膜部の構成を説明するための図である。図１１は図１に示す連続気泡ウレタンフォームの互いに対向する１以上の対の気泡の間のうち微粉末の紛体により気泡骨格部に貫通孔（第２貫通孔）が形成されている状態を表した拡大写真である。図１２は図１１に表した状態を説明するための図である。図１３は図１１に示す連続気泡ウレタンフォームの気泡骨格部の状態をさらに詳しく表した拡大写真である。図１４は図１３に表した連続気泡ウレタンフォームの気泡骨格部の構成を説明するための図である。

連続気泡ウレタンフォーム４は、コア層４ｂと、コア層４ｂの外周を覆うスキン層４ａと、を有している。なお、スキン層は、発泡時に金型などの壁面との界面近傍に生成される樹脂厚みの厚い（発泡不十分な）芯材（ウレタンフォーム）の層である。

連続気泡ウレタンフォーム４は、空隙率が大きい（例えば、９５％）部材であって、複数の気泡４７と、互いに対向する１以上の対の気泡４７の間に膜状に形成された気泡膜部４２と、互いに対向する１以上の対の気泡４７の間に、対向する１対の気泡４７と他の１対の気泡４７との間の気泡膜部４２に連続し、且つ対向する１対の気泡の間の距離が気泡膜部４２の厚みより大きく形成された気泡骨格部４３とから成っている。

具体的には、気泡膜部４２の厚み（１対の気泡の間の距離）は３（μｍ）程度であり、気泡骨格部４３の厚み（１対の気泡の間の距離）は１５０（μｍ）程度である。

なお、気泡骨格部４３の割合は、コア層４ｂよりも発泡が不十分なスキン層４ａの方が大きい。

なお、連続気泡ウレタンフォーム４の発泡が不十分な領域では、バルクの樹脂に気泡が分散するような態様が存在し得るが、そのような態様においても、上述の気泡膜部４２及び気泡骨格部４３の定義は当てはまる。

すなわち、そのような態様においては、大部分が気泡骨格部４３であると想定される。

また、上述の厚みの実態から、互いに対向する一対の気泡間の距離が３（μｍ）以下の部分が、典型的な気泡膜部４２であり、互いに対向する一対の気泡間の距離が１５０（μｍ）以上の部分が、典型的な気泡骨格部４３であると言える。

そして、連続気泡ウレタンフォーム４の全ての気泡間の連続通気性を確保するために、全ての気泡膜部４２には第１貫通孔４４が形成されるとともに、気泡骨格部４３には第２貫通孔４５が形成されている。

気泡膜部４２に形成される第１貫通孔４４は、例えば、互いに親和性が無く分子量が異なる２種類以上のウレタン粉末を用いて発泡させることにより、分子レベルで生じる歪に基づいて形成される。

なお、２種類以上のウレタン粉末としては、例えば、所定の組成を有するポリオール（ｐｏｌｙｏｌ）の混合物と、ポリイソシアネート（ｐｏｌｙｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）と、を採用することができ、これらを水などの発泡剤の存在下で反応させることにより第１貫通孔を形成することできる。この他には、ステアリン酸カルシウム（ｃａｌｃｉｕｍ ｓｔｅａｒａｔｅ）などを用いても、第１貫通孔４４を形成することができる。

第１貫通孔４４の平均径は２〜８μｍであり、連続気泡ウレタンフォーム４の通気孔を形成する。

一方、気泡骨格部４３に形成される第２貫通孔４５は、ウレタン粉末とは親和性の無い（接着しにくい）微粉末（ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）粉末、ナイロン（ｎｙｌｏｎ）粉末など）をウレタン粉末に混合させて充填させることにより、微粉末の粉体４６と気泡との界面に形成することができる。

なお、気泡４７の粒径が約１００（μｍ）であるのに対し、微粉末の粉体４６の粒径は約１０〜３０（μｍ）に設定すると、第２貫通孔４５による連通率を最適化できる。よって、第２貫通孔４５の平均径は１０〜３０μｍであり、連続気泡ウレタンフォーム４の通気孔を形成する。

以上により、注入されるウレタン液は、発泡後の気泡の気泡膜部４２に第１貫通孔４４を形成するために、互いに親和性の無い２種類以上のウレタン粉末が混合されたものであるとともに、発泡後の気泡を形作る気泡骨格部４３に第２貫通孔４５を形成するために、ウレタン粉末とは親和性の無い微粉末の粉体４６が混合されたものである。

また、連続気泡ウレタンの連通孔径は高々２００μｍ程度であり、排気抵抗が大きいため、排気時間を短くするために排気口１６につながった排気用溝を形成する方法、排気口周辺部を排気抵抗の小さいグラスウールなど繊維上のものを一体発泡する方法があり、排気時間を短縮して生産性を格段に上げることが可能となる。

図５を用いて、引き続き本発明の実施の形態１の冷蔵庫扉の製造方法について説明する。

連続気泡ウレタンフォーム４の成形品を、内板２６に収め、外板２７をかぶせ（ステップ６）、内板２６と外板２７が接触する外周部に熱と圧力を加えて、内板２６と外板２７を熱溶着する（ステップ７）。

このとき、図３（ａ）や図４（ａ）に示すように、内板２６の接着層がポリプロピレン層である場合は、外板２７の接着層ＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン層）との間で熱溶着する。

なお、図示されていないが、種々のガス吸着剤を、連続気泡ウレタンフォーム４と共に箱体内部に設置してもよい。

主に、ガス吸着剤としては、空気を選択的に吸着する空気吸着剤、あるいは、水分を吸着する水分吸着剤が知られている。このガス吸着剤により、真空排気で排気しきれずに残存するガスや、長期間の間にガスバリア性の高い内板２６、外板２７を透過して侵入する微量なガスを吸着することで、長期間真空度を維持することが可能となる。

熱溶着された内板２６、外板２７で構成された断熱体を排気口１６を通して真空排気装置により、所定時間排気を行い（ステップ８）、封止材１７を用いて超音波溶着などで溶着封止し（ステップ９）、真空断熱体１３を得ることができる。

排気時間を短縮し、生産性を向上させるためには連続気泡ウレタンフォーム（芯材）４の通気孔２３が排気口１６につながっていることが望ましい。また封止材１７は排気口から近いほうから、接着層３３、金属箔３４、耐熱保護層３５で構成されている。

接着層３３は金属箔３４の内側で融点が１８０℃以下の接着層であり、耐熱保護層３５は金属箔３４の外側で融点が２００℃以上の耐熱層である。

なお、排気口１６は略円形とし、排気口１６の穴径は１ｍｍ以上としている。

その後、得られた真空断熱体１３に庫内外観部品および庫外外観部品をそれぞれ接着し（ステップ１０、１１）、冷蔵庫扉が完成する。

３.[評価結果]
（表１）は、本発明の実施の形態１における連続気泡ウレタンフォーム成形時の金型温度と得られたウレタンフォームのスキン層の厚みの関係を一覧にまとめたものである。

金型温度は例えば接触式の温度計（例えば安立計器株式会社製のＨＤ−１１００Ｅ）で発泡する面内を少なくとも９点測定し、平均したものである。またスキン層の厚みは、断面を走査型電子顕微鏡（例えば株式会社キーエンス製のＶＥ−９８００）で観察し、フォーム全体に亘って少なくとも９点測定し、平均したものである。図１５に観察写真とスキン層とコア層の区別の例を示す。また、本結果をグラフにしたものを図１６に示す。

本結果によれば、成形時の金型温度を上げることで、スキン層の厚みが減少することがわかる。

（表２）は、本発明の実施の形態１における連続気泡ウレタンフォームのスキン層の厚みと連通率の関係を一覧にまとめたものである。

連続気泡率は１００％−独泡率で算出され、独泡率は、貫通孔がなく独立気泡となった気泡で囲われた空間容積の、ウレタンフォーム全体空間容積に対する比率である。連続気泡率は、乾式自動密度計（例えば島津製作所製のアキュピックＩＩ１３４０）でウレタンフォーム内の貫通した気泡空間容積を測定し、ウレタンフォーム中の空間容積（かさ容積−ウレタン樹脂容積）で比率を算出して求めた。スキン層を観察した箇所と、連続気泡率を測定した箇所はごく近傍（距離１０ｍｍ以内）である。また、本結果をグラフにしたものを図１７に示す。

本結果によれば、スキン層の厚みが減少するとともに、連続気泡率が増加し、スキン層の厚みを１ｍｍ以下とすることで、連続気泡率を１００％、つまりより連通化を促進させることができる。

（表３）は、本発明の実施の形態１における、連続気泡ウレタンフォームに混合したポリエチレン粒子の最大径とスキン層の厚み及びその比とそのときの連続気泡率の関係をまとめたものである。

本結果によれば、ポリエチレンの粒子の最大径とスキン層の厚みの比が１０倍以下とすることで、連続気泡率を１００％、つまりより連通化を促進させることができる。スキン層の厚みが大きくなるほど、それに応じて気泡膜の厚み及び気泡骨格の厚みが大きくなるため、貫通させる補助材料としてのポリエチレンの粒子径もそれに応じて大きくする必要があることを示している。一方でポリエチレンの粒子径を大きくすると、ウレタン発泡機の循環ポンプの上流側に付属されているストレーナーのメッシュにポリエチレン粒子が詰まることで、循環できなくなる不具合や、発泡機注入ヘッド先端のオリフィスにポリエチレン粒子が詰まることで、注入できなくなる不具合が発生し、生産に支障をきたすため通常ポリエチレン粒子の最大径は高々２００〜３００μｍのものが使用される。このため、使用するポリエチレン粒子の最大径に対して、スキン層の厚みをその１０倍以下となるように小さくすることが有効となる。

（表４）は、本発明の実施の形態１における、スキン層の密度及び圧縮強度と組立〜真空排気後の真空断熱体の反りの測定結果をまとめたものである。

圧縮強度は、精密万能試験機（例えば島津製作所製のオートグラフＡＧ−５０ｋＮｐｌｕｓ）で１０％歪み時の応力を測定したものである。

本結果によれば、スキン層の密度を８０ｋｇ／ｍ３、望ましくは９０ｋｇ／ｍ３、また、圧縮強度を２５０ｋＰａ、望ましくは３００ｋＰａとすることで、真空断熱体の反りを２ｍｍ以下に抑えることができる。ここで、２ｍｍ以下の反りに抑えることができれば、その後の外観部品との接着後に反りがほぼゼロに抑えることが可能となる。

（表５）は、本発明の実施の形態１における、連続気泡ウレタンフォームのスキン層の厚みとスキン層の気泡骨格径及び連続気泡率の関係をまとめたものである。なお、気泡骨格径は、気泡の最大径とし、電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて測定した。

本結果によれば、スキン層の厚みが２ｍｍ以下になればスキン層の気泡骨格径が２００μｍ以下となり、連続気泡率が１００％、つまり完全に連通化させることができる。一般的にコア層の気泡骨格径が大きくなるほど、それに応じてスキン層の気泡骨格径も大きくなる。また、スキン層の厚みが大きくなるほど、それに応じてスキン層の気泡骨格径も大きくなる。つまり、コア層の気泡骨格径あるいはスキン層の厚みに関わらず、スキン層の気泡骨格径を２００μｍ以下にすることが有効となる。

以上のように本発明は、安価で断熱性能の高い高品質な真空断熱体を提供することができ、例えば貯蔵室内の食品を収容するケースなどを始め、冷蔵庫や電気給湯器等の民生用機器から自動販売機用、自動車用、住宅用の断熱体及びこれを用いた断熱容器、断熱壁として幅広く適用することができる。

１ 冷蔵庫
２ 外箱
３ 内箱
４ 連続気泡ウレタンフォーム（芯材）
４ａ スキン層
４ｂ コア層
７ 断熱箱体
８ 仕切体
９ 冷凍室
１０ 冷蔵室
１３ 真空断熱体
１４ 庫外外観部品
１５ 庫内外観部品
１６ 排気口
１７ 封止材
１８ 圧縮機
１９ 蒸発器
２０ 蒸発皿
２１ 冷却室壁体
２５ 冷蔵庫扉
２６ 内板
２７ 外板
３１ ガスバリア層
３２ 熱溶着層
３３ 接着層
３４ 金属箔
３５ 耐熱保護層
４２ 気泡膜部
４３ 気泡骨格部
４４ 第１貫通孔
４５ 第２貫通孔
４６ 粉体
４７ 気泡

Claims (7)

1. 真空断熱体を構成する連続気泡ウレタンは、内部のコア層よりもウレタン気泡骨格及び気泡膜の厚みが大きいスキン層が形成されており、前記スキン層の厚みは１ｍｍ以下（ゼロを含まず）であることを特徴とする真空断熱体。
2. 前記連続気泡ウレタンは、ウレタン樹脂と非親和性の粒子を含み、前記スキン層の厚みは、前記非親和性の粒子の最大径の１０倍以下とすることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱体。
3. 前記スキン層の密度は８０ｋｇ／ｍ３以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空断熱体。
4. 前記スキン層を含んだ連続気泡ウレタンの１０％歪み時の圧縮強度は、２５０ｋＰａ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱体。
5. 前記スキン層の気泡骨格径は２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱体。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱体を用いた断熱容器。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱体を用いた断熱壁。

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