JP3497500B1 - 真空断熱材、及び真空断熱材を用いた冷蔵庫、並びに真空断熱材芯材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 真空断熱材において、バインダーがガラス繊
維全体にわたって分散し、繊維成形体の内部も均一に結
着してしまう芯材では、芯材の固体熱伝導率が大きくな
り、真空断熱材の断熱性能が悪化するという問題があっ
た。 【解決手段】 真空断熱材の芯材の厚み方向において、
バインダーの濃度が異なることを特徴とする。バインダ
ーの濃度が小さい部分を設けることにより、固体熱伝導
を小さくすることができ、断熱性能が向上する。更に、
バインダー濃度が小さい部分の排気抵抗が小さくなるた
め、排気時の真空度を下がりやすくすることができ、真
空断熱材の生産性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、断熱を必要とするも
の、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯
沸かし器、車両、及び住宅等の断熱材として使用可能な
真空断熱材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球温暖化防止の観点から省エネ
ルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても
省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵
庫、冷凍庫、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。

【０００３】一般的な断熱材として、グラスウールなど
の繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられて
いる。しかし、これらの断熱材の断熱性を向上するため
には断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填でき
る空間に制限があって省スペースや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。

【０００４】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被材中に挿入し内部を減
圧にして封止した断熱材である。

【０００５】真空断熱材の一例としては、特開昭６３−
１８７０８４号公報に開示されているように、プラスチ
ック層と金属層の多重層フィルム袋内にガラス繊維から
なる成形体を納入し、内部を真空排気したものがある。
成形体のガラス繊維の個々の繊維は、フェノール型等の
バインダーにより然るべく合着状態に互いに保持されて
いる。また、特開平９−１３８０５８号公報に開示され
ているように、芯材として、グラスウール等の繊維質材
を有機系バインダーを用いて固め成形したものを用いる
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】芯材としてグラスウー
ル等の繊維とバインダーを用いて成形した際、バインダ
ーがガラス繊維全体にわたって分散し、繊維成形体の内
部まで個々の繊維を合着状態にしてしまうと、芯材の固
体熱伝導率が大きくなり、真空断熱材の断熱性能が悪化
するという問題があった。

【０００７】更に、真空排気時に排気抵抗が大きくな
り、真空断熱材内部の真空度が下がりにくいため、所定
の断熱性能を得るには排気時間が長くなり、真空断熱材
の生産性が悪化するという問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、繊維材料からなる芯材と、少なくともガ
スバリア層と熱融着層とを有するラミネートフィルムか
らなり前記芯材を覆い内部を減圧した外被材とからなる
真空断熱材であって、前記芯材は、繊維材料を積層した
多層構造の成形体で、前記芯材の固体熱伝導率と排気抵
抗が低減でき真空断熱材にしたときの強度が良好になる
ように、前記芯材の表面層の繊維材料には無機バインダ
ーがついており、内側の層の繊維材料には無機バインダ
ーがついてないか前記表面層よりも濃度の小さい無機バ
インダーがついていることを特徴とする真空断熱材であ
る。

【０００９】 バインダーの濃度が小さい部分を設ける
ことにより、固体熱伝導を小さくすることができ、断熱
性能が向上する。更に、バインダー濃度が小さい部分の
排気抵抗が小さくなって真空排気が短時間でできるよう
になり、真空断熱材の生産性が向上する。また、表面層
のバインダー濃度を内側の層よりも大きくすることによ
り、芯材剛性、表面の平面性が優れた芯材を得ることが
でき、外観的にも優れた真空断熱材を得ることができ
る。また、芯材に繊維材料を用いることにより、成形し
やすくかつ固体熱伝導率の小さいという、成形性及び断
熱性に優れた真空断熱材を得ることができる。また、バ
インダーに無機材料を用いることにより、バインダーか
らの経時的な発生ガスが少なくなり、真空断熱材の経時
的断熱性能が向上する。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】また、上記構成において、バインダーがホ
ウ酸、ホウ酸塩、或いはリン酸、リン酸塩、或いはそれ
らの加熱生成物のうち少なくともひとつを含むことを特
徴とする真空断熱材である。

【００１８】上記物質はそれ自身でガラス状物質を形成
するものもあり、無機繊維、特にガラス繊維と親和性が
よくマイグレーションをおこしにくい。

【００１９】 また、本発明は、外箱と、内箱とを備
え、前記外箱と前記内箱によって形成される空間の前記
外箱側または前記内箱側に、本発明の真空断熱材を貼付
し、前記真空断熱材以外の前記空間に発泡断熱材を充填
してなる冷蔵庫である。

【００２０】 外箱と内箱とからなる空間の前記外箱側
または前記内箱側に、本発明の断熱性能に優れた真空断
熱材を配置し、それ以外の空間に発泡断熱材を充填する
ことにより、断熱性能に優れた冷蔵庫を得ることができ
るのである。

【００２１】また、本発明は、繊維材料を所定形状に積
層して積層繊維を作製する積層ステップと、前記積層繊
維の外面の少なくとも一面に水で希釈したバインダーを
塗布する塗布ステップと、バインダーを塗布した積層繊
維を１００℃以下の温度で圧縮する第１の圧縮ステップ
と、圧縮した積層繊維を１００℃以上の温度で加熱圧縮
する第２の圧縮ステップとを含むことを特徴とする真空
断熱材芯材の製造方法である。

【００２２】上記製造方法により、表面層においては、
塗布したバインダーが硬化し濃度の大きい層を形成し、
内部は浸透した少量のバインダーがマイグレーションを
おこさず表面層の内側で硬化する。したがって、厚み方
向にバインダー濃度が異なり、強度的にも優れた芯材を
得ることができるのである。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明は、繊維材料からなる芯材
と、少なくともガスバリア層と熱融着層とを有するラミ
ネートフィルムからなり前記芯材を覆い内部を減圧した
外被材とからなる真空断熱材であって、前記芯材は、繊
維材料を積層した多層構造の成形体で、前記芯材の固体
熱伝導率と排気抵抗が低減でき真空断熱材にしたときの
強度が良好になるように、前記芯材の表面層の繊維材料
には無機バインダーがついており、内側の層の繊維材料
には無機バインダーがついてないか前記表面層よりも濃
度の小さい無機バインダーがついていることを特徴とす
る真空断熱材である。

【００２４】

【００２５】 例えば繊維材料からなる芯材では、グラ
スウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカア
ルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊
維等の無機繊維、或いは木綿等の天然繊維、ポリエステ
ル、ナイロン、アラミド等の合成繊維等の有機繊維な
ど、公知の材料を使用することができる。

【００２６】

【００２７】 また、無機バインダーは、具体的には、
コロイダルシリカ、アルミナゾル、水ガラス、セッコ
ウ、ホウ酸、酸化ホウ素、リン酸、ケイ酸ナトリウム、
アルキルシリケート等の無機バインダーであり、これら
を混合して使用したり、或いはこれらを希釈して使用す
ることも可能である。

【００２８】前記芯材材料へのバインダー付着方法とし
ては、特に指定するものではないが、前記バインダー又
はその希釈液を塗布又は噴霧したりして付着させる。

【００２９】具体的には、芯材材料をある程度成形した
後にバインダーを噴霧し、その後加熱圧縮することによ
り、ボード状成形体の厚み方向に対してバインダー濃度
の異なる成形体を得ることもできる。

【００３０】また、繊維材料であればその繊維化時にバ
インダーやその希釈液を噴霧し、ボードのある部分には
バインダー濃度の大きい繊維を、その他の部分にはバイ
ンダー濃度の小さい繊維或いはバインダーのない繊維を
配置し、その後繊維積層体を圧縮加熱等により固形化さ
せることにより、成形体の厚み方向に対しバインダー濃
度の異なるボードを得ることも可能である。

【００３１】また、バインダー濃度の大きいボード状成
形体とバインダー濃度の小さいボード状成形体を２枚以
上組み合わせることにより、厚み方向に濃度の異なる芯
材を得ることも可能である。

【００３２】バインダー濃度は、芯材に対しバインダー
の固形分が２０ｗｔ％以下となるようにバインダーを付
着させることが望ましい。バインダー量が多くなると、
バインダーからの発生ガスの増加や固体熱伝導率の増加
が懸念され、真空断熱材の断熱性能に悪影響を及ぼすこ
とが考えられるからである。

【００３３】バインダー濃度は、芯材の厚み方向におい
て、少なくともある部分とある部分の濃度が異なってい
ればよく、バインダー濃度の小さい部分に固体熱伝導
率、排気抵抗の低減、大きい部分にボードの剛性を付与
するという効果をそれぞれもたせることを目的とするも
のである。

【００３４】特に、バインダー濃度が大きい部分は、芯
材の少なくとも一方の表面層、或いは両面の表面層であ
ることが好ましい。これは、真空断熱材にしたときに強
度的に優れ、表面の平面性も良好となるからである。

【００３５】芯材の密度は１００ｋｇ／ｍ³〜４００ｋ
ｇ／ｍ³となるように成形することが望ましく、また内
部で密度が異なっていてもよい。

【００３６】密度が１００ｋｇ／ｍ³より小さいと成形
体としての形状を保持しにくくなり、４００ｋｇ／ｍ³
より大きくなると固体熱伝導率が大きくなり真空断熱材
の断熱性能が悪化するからである。

【００３７】また、前記外被材とは少なくともガスバリ
ア層及び熱融着層を有するものであり、必要に応じて表
面保護層等を設けてもよい。

【００３８】前記ガスバリア層としては、金属箔、或い
は金属、或いは無機酸化物、或いはダイヤモンドライク
カーボン蒸着をしたプラスチックフィルム等を用いるこ
とができるが、気体透過を低減する目的で用いるもので
あれば、特に指定するものではない。

【００３９】上記金属箔としては、アルミニウム、ステ
ンレス、鉄等の箔を用いることができるが、特に指定す
るものではない。

【００４０】また、前記金属等の蒸着を行う基材となる
プラスチックフィルムの材料は特に指定するものではな
いが、ポリエチレンテレフタレート、エチレン−ビニル
アルコール共重合体樹脂、ポリエチレンナフタレート、
ナイロン、ポリアミド、ポリイミドなどへの蒸着が好ま
しい。

【００４１】前記プラスチックフィルム上への金属蒸着
の材料は、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、
銅、銀、或いはそれらの混合物等特に指定するものでは
ない。また、前記プラスチックフィルム上への無機酸化
物蒸着の材料は、シリカ、アルミナ等特に指定するもの
ではない。

【００４２】また、熱溶着層としては、低密度ポリエチ
レンフィルム、鎖状低密度ポリエチレンフィルム、高密
度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポ
リアクリロニトリルフィルム、無延伸ポリエチレンテレ
フタレートフィルム、エチレン−ビニルアルコール共重
合体フィルム、或いはそれらの混合体等を用いることが
できるが、特に指定するものではない。

【００４３】また、ガスバリア層の外面に表面保護層を
設けることも可能である。

【００４４】表面保護層としては、ナイロンフィルム、
ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレン
フィルムの延伸加工品などが利用でき、更に外側にナイ
ロンフィルムなどを設けると可とう性が向上し、耐折り
曲げ性などが向上する。

【００４５】以上のようなフィルムをラミネートして用
いる。

【００４６】

【００４７】また、外被材の袋形状は、四方シール袋、
ガゼット袋、Ｌ字袋、ピロー袋、センターテープシール
袋等、特に限定するものでない。また、金属板を直方体
に成形して用いる等の方法がある。

【００４８】また、更に真空断熱体の信頼性を向上させ
る場合は、ガス吸着剤や水分吸着剤等のゲッター物質を
使用することも可能である。

【００４９】また、前記真空断熱材の製造方法は、まず
外被材を作製し、その後外被材中に芯材を挿入し内部を
減圧し封止してもよく、或いは、減圧槽中に芯材とロー
ル状或いはシート状のラミネートフィルムからなる外被
材を設置し、ロール状或いはシート状の外被材を芯材に
沿わした状態にしてから外被材を熱融着することにより
真空断熱材を作製してもよく、或いは、芯材を挿入した
外被材内を直接減圧にして外被材開口部を封止すること
により真空断熱材を製造する、或いは金属板で成形した
容器にボード状の芯材を挿入し、真空ポンプと前記金属
容器とを管で結んで容器内を減圧とし、その後管を封止
し切ることにより真空断熱材とする等の方法があるが、
特に指定するものではない。

【００５０】また、芯材は外被材挿入前に水分乾燥を行
ってもよく、また外被材挿入時に吸着剤を一緒に挿入し
てもよい。

【００５１】また、本発明は、芯材が繊維材料からなる
ことを特徴とする真空断熱材である。

【００５２】繊維材料は公知のものを使用できるが、圧
縮加熱の際の耐熱性の点から、好ましくは無機繊維がよ
い。

【００５３】無機繊維は、グラスウール、グラスファイ
バー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊
維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維を使用
できる。

【００５４】また、その繊維径は特に指定するものでは
ないが、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍがよい。

【００５５】また、本発明は、バインダーがホウ酸、ホ
ウ酸塩、或いはリン酸、リン酸塩、或いはそれらの加熱
生成物のうち少なくともひとつを含むことを特徴とする
真空断熱材である。

【００５６】上記物質としては、ホウ酸系化合物とし
て、ホウ酸、メタホウ酸、酸化ホウ素、四ホウ酸ナトリ
ウムの各水和物或いは無水物等のホウ酸ナトリウム類、
ホウ酸アンモニウム、ホウ酸リチウム類、ホウ酸マグネ
シウム類、ホウ酸カルシウム類、ホウ酸アルミニウム
類、ホウ酸亜鉛類、過ホウ酸塩類、アルキルホウ酸、ボ
ロキシン誘導体等がある。

【００５７】或いはリン酸系化合物としては、リン酸、
五酸化二リン等の酸化リン、或いはリン酸塩として第一
リン酸塩、第二リン酸塩、第三リン酸塩、ピロリン酸
塩、トリポリリン酸塩、メタリン酸塩等であり、それら
のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、マグネ
シウム塩、アルミニウム塩等がある。

【００５８】これらのうち、好ましくはガラス形成物、
或いは水溶性物質であり、例えばホウ酸、メタホウ酸、
酸化ホウ素、ホウ砂、或いはリン酸、第一リン酸アルミ
ニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等である。

【００５９】以上のようなものを１種、或いは２種以上
混合、或いはその他のバインダーを混合、或いはそれら
を希釈して成形体のバインダーとして用い、芯材を作製
する。

【００６０】 また、本発明は、外箱と、内箱とを備
え、前記外箱と前記内箱によって形成される空間の前記
外箱側または前記内箱側に、本発明の真空断熱材を貼付
し、前記真空断熱材以外の前記空間に発泡断熱材を充填
してなる冷蔵庫であり、断熱性能に優れている。

【００６１】

【００６２】 発泡断熱材としては、例えば硬質ウレタ
ンフォーム、フェノールフォームやスチレンフォームな
どを使用することができるが、特に指定するものではな
い。

【００６３】また、例えば硬質ウレタンフォームを発泡
する際に用いる発泡剤としては、特に指定するものでは
ないが、オゾン層保護、地球温暖化防止の観点から、シ
クロペンタン、イソペンタン、ｎ−ペンタン、イソブタ
ン、ｎ−ブタン、水（炭酸ガス発泡）、アゾ化合物、ア
ルゴン等が望ましく、特に断熱性能の点からシクロペン
タンが特に望ましい。

【００６４】 また、冷蔵庫に使用する冷媒は、フロン
１３４ａ、イソブタン、ｎ−ブタン、プロパン、アンモ
ニア、二酸化炭素、水等、特に指定するものではない。

【００６５】

【００６６】

【００６７】また、本発明は、繊維材料を所定形状に積
層して積層繊維を作製するするステップと、積層繊維の
外面の少なくとも一面に水で希釈したバインダーを塗布
する塗布ステップと、バインダーを塗布した積層繊維を
１００℃以下の温度で圧縮する第１の圧縮ステップと、
圧縮した積層繊維を１００℃以上の温度で加熱圧縮する
第２の圧縮ステップとを含むことを特徴とする真空断熱
材芯材の製造方法である。

【００６８】すなわち、繊維材料を所定の形状になるよ
うに積層し、積層した繊維の外面に水で希釈したバイン
ダーを塗布する。このとき、積層繊維の一面、或いは両
面、或いは全表面等任意の外面に水で希釈したバインダ
ーを塗布する。

【００６９】その後、バインダーを塗布した積層繊維を
１００℃以下の温度で圧縮するが、これは水分の蒸発し
にくい常温圧縮の方が好ましい。

【００７０】また、バインダーの水希釈液の塗布量で
は、特に指定するものではないが、好ましくは、繊維材
料１００重量部に対し５０重量部以上３００重量部以下
が好ましい。

【００７１】これは、５０重量部より少ないと水溶液が
積層繊維の内部に浸透しにくく、３００重量部より多い
と、この後の加熱圧縮工程で余分な水分が液体状態で流
出し、それと共にバインダーも流出するためバインダー
にロスが発生するからである。

【００７２】その後、１００℃以上の温度で加熱圧縮す
るが、これは水分を蒸発させること、及びバインダーを
硬化させることが目的であり、バインダー硬化温度以上
で加熱することが望ましい。

【００７３】以下、本発明の実施の形態について図を参
照しながら説明する。

【００７４】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態における真空断熱材の断面図、図２は本発明の実施の
形態１における真空断熱材の芯材の断面図である。

【００７５】図１及び図２において、１は真空断熱材で
あり、芯材２を外被材３中に挿入し、内部を減圧として
密封し、真空断熱材１としている。４は成形体で、平均
繊維径５μｍのグラスウールを所定形状になるまで積層
して成形したもので、５はバインダーである。

【００７６】バインダー５は、グラスウール１００重量
部に対し、水ガラス１０重量部を水９０重量部に溶解
し、水ガラス水溶液１００重量部としたものを使用す
る。

【００７７】この水ガラス水溶液を噴霧装置にて成形体
４の両表面に噴霧し、その後４５０℃の熱風循環炉の中
で２０分間プレスし、厚さが１５ｍｍ、密度が２００ｋ
ｇ／ｍ³の芯材２を得た。

【００７８】芯材２の中心層はバインダー５が少なく、
表面層に近いほど多量のバインダー５が硬化しているの
が確認できた。

【００７９】外被材２は、２枚のラミネートフィルムを
三方シールにて製袋している。

【００８０】 前記２枚のラミネートフィルムのうち、
１枚は熱融着層として直鎖状低密度ポリエチレンフィル
ム（以下ＬＬＤＰＥと称す）が５０μｍ、ガスバリア層
として厚み１５μｍのエチレン−ポリビニルアルコール
共重合体フィルム（以下ＥＶＯＨと称す）に膜厚５００
Åのアルミ蒸着を形成したフィルムと、厚み１２μｍの
ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴと称
す）に５００Åのアルミ蒸着を形成したフィルムをアル
ミ蒸着面同士貼り合わせたフィルムからなり、熱融着層
のＬＬＤＰＥとガスバリア層のＥＶＯＨをドライラミネ
ートしている。また、他の１枚は、熱融着層は厚み５０
μｍのＬＬＤＰＥ、その上にガスバリア層として厚み６
μｍのアルミ箔、更に保護層として厚み１２μｍのナイ
ロン、最外層として厚み１２μｍのナイロンにより構成
されている。

【００８１】真空断熱材１の作製は、芯材２を１４０℃
の乾燥炉で１時間乾燥した後、外被材３中に挿入し、内
部を３Ｐａまで減圧し封止した。

【００８２】以上のような真空断熱材１の熱伝導率は、
平均温度２４℃にて０．００２２Ｗ／ｍＫであった。ま
た、経時信頼性を確認するため加速試験による断熱材の
劣化を評価したが、１０年経過条件での熱伝導率は平均
温度２４℃にて０．０１６Ｗ／ｍＫであった。

【００８３】（実施の形態２）実施の形態１に対して、
芯材のバインダー及び成形方法を変更した。その他の形
態は実施の形態１と同様である。

【００８４】図３及び図４はそれぞれ本発明の実施の形
態２における真空断熱材の芯材の断面図である。図３に
おいて、バインダー５Ａは、グラスウール１００重量部
に対し、ホウ酸３重量部を水９７重量部に溶解し、ホウ
酸水溶液１００重量部としたものを使用する。

【００８５】このホウ酸水溶液を噴霧装置にて成形体４
の両表面に噴霧し、それを一度常温でプレスする。その
後３５０℃の熱風循環炉の中で２０分間プレスし、厚さ
が１５ｍｍ、密度が２００ｋｇ／ｍ³の芯材２Ａを得
た。

【００８６】芯材２Ａは中心層もわずかなバインダー５
Ａにより結着しており、表面層に向けてバインダー量が
増大していることが目視で確認できた。

【００８７】以上のような真空断熱材１の熱伝導率は、
平均温度２４℃にて０．００２０Ｗ／ｍＫであり、厚み
は１ｍｍ圧縮されて１４ｍｍとなり、密度は２１４ｋｇ
／ｍ ³となった。このとき、真空断熱材の状態での芯材
の各寸法を測定した後、真空断熱材を解体して芯材重量
を測定し、その結果から密度を計算してもよい。

【００８８】また、経時信頼性を確認するため加速試験
による断熱材の劣化を評価したが、１０年経過条件での
熱伝導率は平均温度２４℃にて０．０１２Ｗ／ｍＫであ
った。

【００８９】実施の形態１記載の真空断熱材と比較し
て、バインダーをホウ酸としたこと、及び加熱圧縮前に
常温プレスしていることから、芯材内部にもバインダー
が残留しているため芯材内部の剛性が向上するとともに
全体の強度が向上した。

【００９０】更に、芯材２Ａの厚み方向のバインダー濃
度分布を分析した。

【００９１】一例として下記の方法を示す。

【００９２】まず、図４に示すように、芯材２Ａの表面
層を厚み方向に表裏１ｍｍを分割してスキン層６とし、
内側の層までの残りを３分割して、そのうちの外側の２
層を中間層７、また最内の層を中心層８とする。

【００９３】スキン層６，中間層７、中心層８からそれ
ぞれ１ｇずつ採取して細かくちぎり、各試料１ｇずつに
純水１００ｍｌを加え、軽く振り混ぜたのち、１５分間
の超音波浴にてバインダーを溶出させ、その溶出液をろ
過する。そのろ液中のホウ素溶出量を、ＩＣＰ発光分光
分析法（セイコーインスツルメンツ製シーケンシャル型
ＩＣＰ発光分光分析装置ＳＰＳ４０００使用）にて求め
た。

【００９４】結果を（表１）に示す。試料１ｇ当たりか
らの溶出量は、スキン層６からは各３１９０μｇ、中間
層７からは各２０５０μｇ、中心層８からは９９５μｇ
となった。

【００９５】これをすべてバインダー分のホウ酸（もし
くは焼成後の酸化ホウ素）分とすると、全バインダー量
に占める各層の割合は、上下のスキン層６にそれぞれ２
７．８％、上下の中間層７にそれぞれ１７．９％、中心
層８には８．７％となる。

【００９６】

【表１】

【００９７】また、比較としてグラスウール４からのホ
ウ素溶出量を求めるため同様の試験を行った結果、１８
２μｇとなった。

【００９８】この値をスキン層６，中間層７，中心層８
からのホウ素溶出量の値から差し引いて計算すると、各
層１ｇあたり、スキン層６には全バインダー量の２８．
５％、中間層７には１７．７％、中心層８には７．７
％、逆側の中間層７に１７．７％、その表側のスキン層
にスキン層６に２８．５％の割合でバインダーが含有さ
れている。

【００９９】

【表２】

【０１００】このとき、比較としたボード焼成前のグラ
スウールがなければ、前者の方法のようにボードのみか
らのホウ素溶出量を求めてバインダー量としてもよい。

【０１０１】以上のようなバインダー濃度分布の数値は
一例であり、この値が厚み方向に異なっていればよく、
更に好ましくは芯材の表面層のバインダー濃度が内側よ
りも大きい方がよい。

【０１０２】また、例えば前記スキン層６が中心層８の
バインダー濃度よりも大きければよく、中間層７はスキ
ン層６の濃度よりも大きい、或いは中間層７は中心層８
の濃度よりも小さいというような分布でもよい。

【０１０３】また、芯材の分割比率も特に規定するもの
でもない。

【０１０４】また、これは、真空断熱材作製前の芯材、
および作製後に真空断熱材を解体して取り出した芯材の
どちらにでも適用できる。

【０１０５】更に、上記の分析方法は一例であり、バイ
ンダー量の分布がわかれば特に分析方法を指定するもの
ではない。芯材の断面を目視でみたときにバインダーの
濃度が異なっていることがわかればそれでもよい。

【０１０６】（実施の形態３）実施の形態２に対して、
芯材をボード状成形体の多層構造としたもので、その他
の形態は実施の形態２と同様である。

【０１０７】図５は本発明の実施の形態３における真空
断熱材の芯材の断面図である。図５において、芯材２Ｂ
はほぼ同じ厚さの３枚のボード状成形体からなってい
る。

【０１０８】そのうち２枚は、平均繊維径５μｍのグラ
スウールを所定形状になるまで積層した成形体に、バイ
ンダー５Ｂとして、グラスウール１００重量部に対し、
ホウ酸５重量部を水９５重量部に溶解し、ホウ酸水溶液
１００重量部としたものを使用する。

【０１０９】このホウ酸水溶液を噴霧装置にて成形体の
両表面に噴霧し、それを一度常温でプレスする。その後
３５０℃の熱風循環炉の中で２０分間プレスし、厚さが
５ｍｍ、密度が２３０ｋｇ／ｍ³の成形体４Ｂ₁を得た。

【０１１０】もう１枚は、平均繊維径５μｍのグラスウ
ールをバインダーは使用せずに３５０℃にて圧縮加熱し
たもので、厚さが５ｍｍ、密度が２２０ｋｇ／ｍ³の成
形体４Ｂ₂を得た。

【０１１１】これら３枚のボード状成形体を、外側がホ
ウ酸を用いた成形体４Ｂ₁、内側にグラスウールのみを
用いた成形体４Ｂ₂を重ね、芯材２Ｂとする。

【０１１２】以上のような真空断熱材１の熱伝導率は、
平均温度２４℃にて０．００１９Ｗ／ｍＫであった。ま
た、経時信頼性を確認するため加速試験による断熱材の
劣化を評価したが、１０年経過条件での熱伝導率は平均
温度２４℃にて０．０１４Ｗ／ｍＫであった。

【０１１３】表面層にホウ酸バインダーつきのボード状
成形体を、中間層にグラスウールのみのボード状成形体
を用いたことにより、中間層にバインダーがないことか
ら固体熱伝導率が小さく断熱性能に優れた芯材を得るこ
とができた。

【０１１４】（実施の形態４）図６は本発明の実施の形
態４における冷蔵庫の断面図である。

【０１１５】９は冷蔵庫、１０は冷蔵庫を形成する断熱
箱体、１Ａは真空断熱材である。真空断熱材１Ａは実施
の形態２に示したものと同様の構成である。

【０１１６】断熱箱体１０は、鉄板をプレス成形した外
箱１１とＡＢＳ樹脂を真空成形した内箱１２とがフラン
ジを介して構成される箱体内部にあらかじめ真空断熱材
１Ａを配設し、真空断熱材１Ａ以外の空間部を、硬質ウ
レタンフォーム１３にて発泡充填したものである。硬質
ウレタンフォーム１３は、発泡剤としてシクロペンタン
を使用している。

【０１１７】断熱箱体１０は、仕切板１５にて区切られ
ており、上部が冷蔵室１６、下部が冷凍室１７となって
いる。仕切板１５にはダンパ１８が取り付けられてい
る。

【０１１８】冷蔵庫内には蒸発器１９が配置され、圧縮
機２０、凝縮器２１、キャピラリチューブ２２とを順次
環状に接続し、冷凍サイクルを形成する。冷凍サイクル
内には冷媒であるイソブタンが封入されている。

【０１１９】蒸発器１９は冷蔵室１６及び冷凍室１７の
２カ所に設け、それらを直列にまた並列に繋ぎ冷凍サイ
クルを形成してもよい。

【０１２０】また、冷蔵庫９にはドア体１４が取り付け
られており、ドア体１４の内部に真空断熱材１Ａが配設
され、真空断熱材以外の空間部は硬質ウレタンフォーム
１３にて発泡充填されている。

【０１２１】このように構成された冷蔵庫の消費電力量
を測定したところ、真空断熱材を装着しない冷蔵庫より
も２５％低下しており、断熱効果を確認した。

【０１２２】（比較例１）図７は本発明の比較例におけ
る真空断熱材の断面図、図８は本発明の比較例における
真空断熱材の芯材の断面図である。

【０１２３】３１は真空断熱材であり、芯材３２を外被
材３３に挿入し、内部を減圧として密封し、真空断熱材
３１としている。

【０１２４】外被材３３の材料構成は実施の形態１にて
使用した外被材３と同じであり、三方シールにて製袋
し、外被材３３としている。

【０１２５】芯材３２は、平均繊維径５μｍのグラスウ
ール３４の繊維化後に繊維表面にバインダー３５が均一
に付着するように噴霧する。バインダー水溶液はグラス
ウール１００重量部に対し、バインダーとしてフェノー
ル樹脂１０重量部を水９０重量部に溶解し、フェノール
水溶液１００重量部としたものを使用する。

【０１２６】このバインダー付き原綿を、所定密度にな
るように積層し、その後２００℃の熱風循環炉の中で密
度が２００ｋｇ／ｍ³となるように２０分間プレスす
る。

【０１２７】芯材３２を１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥
し、外被材３２中に挿入し、内部を３Ｐａまで１０分間
減圧し封止した。

【０１２８】以上のような真空断熱材３１の熱伝導率
は、平均温度２４℃にて０．００３０Ｗ／ｍＫであっ
た。

【０１２９】また、経時信頼性を確認するため加速試験
による断熱材の劣化を評価したが、１０年経過条件での
熱伝導率は平均温度２４℃にて０．０２１Ｗ／ｍＫであ
った。

【０１３０】実施の形態１と比較して、バインダーとし
てフェノール樹脂を用いたこと、及びボード内で均一硬
化していることから、初期、経時性能共に悪化する。

【０１３１】（比較例２）比較例１における芯材３２の
バインダーを変更して真空断熱材３１を作製した。

【０１３２】芯材３２は、平均繊維径５μｍのグラスウ
ールの繊維化後に繊維表面にバインダーが均一に付着す
るように噴霧する。バインダーはグラスウール１００重
量部に対し、バインダーとしてホウ酸３重量部を水９７
重量部に溶解し、ホウ酸水溶液１００重量部としたもの
を使用する。

【０１３３】このバインダー付き原綿を、所定密度にな
るように積層し、その後３５０℃の熱風循環炉の中で密
度が２００ｋｇ／ｍ³となるように２０分間プレスす
る。

【０１３４】芯材３２を１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥
し、外被材３２中に挿入し、内部を３Ｐａまで１０分間
減圧し封止した。

【０１３５】以上のような真空断熱材３１の熱伝導率
は、平均温度２４℃にて０．００２５Ｗ／ｍＫであっ
た。

【０１３６】また、経時信頼性を確認するため加速試験
による断熱材の劣化を評価したが、１０年経過条件での
熱伝導率は平均温度２４℃にて０．０１５Ｗ／ｍＫであ
った。

【０１３７】実施の形態２と比較して、バインダーを均
一硬化させたことから、初期性能が悪化すると共に、排
気時間も長時間必要になった。

【０１３８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、繊維材料から
なる芯材と、少なくともガスバリア層と熱融着層とを有
するラミネートフィルムからなり前記芯材を覆い内部を
減圧した外被材とからなる真空断熱材であって、前記芯
材は、繊維材料を積層した多層構造の成形体で、前記芯
材の固体熱伝導率と排気抵抗が低減でき真空断熱材にし
たときの強度が良好になるように、前記芯材の表面層の
繊維材料には無機バインダーがついており、内側の層の
繊維材料には無機バインダーがついてないか前記表面層
よりも濃度の小さい無機バインダーがついていることを
特徴とする真空断熱材である。

【０１３９】これにより芯材は、バインダー濃度が大き
い部分に芯材の剛性をもたせるとともに、バインダーの
濃度が小さい部分を設けることにより、固体熱伝導を小
さくすることができ、断熱性能が向上する。更に、バイ
ンダー濃度が小さい部分の排気抵抗が少なくなって真空
排気が短時間でできるようになり、真空断熱材の生産性
が向上する。

【０１４０】

【０１４１】また、芯材の厚み方向における表面層のバ
インダー濃度を、内側の層よりも大きくすることによ
り、上記の効果に加え、表面の平面性に優れた芯材を得
ることができ、外観的にも優れた真空断熱材を得ること
ができる。

【０１４２】また、成形体に繊維材料を用いることによ
り、成形体を形成しやすくかつ固体熱伝導率の小さいと
いう、成型性、断熱性に優れた真空断熱材を得ることが
できる。

【０１４３】また、バインダーに無機材料を用いること
により、バインダーからの経時的な発生ガスが少なくな
り、真空断熱材の経時的断熱性能が向上する。

【０１４４】また、バインダーとしてホウ酸、ホウ酸
塩、或いはリン酸、リン酸塩、或いはそれらの加熱生成
物のうち少なくともひとつを含むものであり、上記物質
はそれ自身でガラス状物質を形成するもので、無機繊
維、特にガラス繊維と親和性がよくマイグレーションを
おこしにくい。

【０１４５】したがって、例えば繊維をボード状に形成
した後、表面にバインダーを塗布して圧縮加熱すること
により成形体を得る方法では、表面層においては、塗布
したバインダーが硬化し濃度の大きい層を形成し、内部
は浸透した少量のバインダーがあまりマイグレーション
をおこさず内部で硬化する。

【０１４６】したがって、厚み方向に対してバインダー
濃度の異なる成形体を得ることができ、かつ成形体の内
側の層でも少量のバインダーが硬化した、強度的にも優
れた芯材を得ることができる。

【０１４７】 また、本発明は、外箱と、内箱とを備
え、前記外箱と前記内箱によって形成される空間の前記
外箱側または前記内箱側に、本発明の真空断熱材を貼付
し、前記真空断熱材以外の前記空間に発泡断熱材を充填
してなる冷蔵庫であり、外箱と内箱とからなる空間の前
記外箱側または前記内箱側に、本発明の断熱性能に優れ
た真空断熱材を配置し、それ以外の空間に発泡断熱材を
充填することにより、断熱性能に優れた冷蔵庫を得るこ
とができるのである。

【０１４８】また、本発明は、繊維を所定形状になるよ
うに積層するステップと、積層した繊維の外面の少なく
とも一面に水で希釈したバインダーを塗布するステップ
と、バインダーを塗布した積層繊維を１００℃以下の温
度で圧縮するステップと、圧縮した積層繊維を１００℃
以上の温度で加熱圧縮するステップとを含むことを特徴
とする真空断熱材芯材の製造方法である。

【０１４９】上記製造方法のように、繊維を所定形状に
積層し、その積層した繊維の少なくとも一面にバインダ
ーを塗布し、それを１００℃以下すなわち水分蒸発以下
の温度にて一度圧縮することにより表面層はバインダー
濃度が大きく内部はバインダー濃度が小さい状態にし、
その後１００℃以上の温度で圧縮加熱して水分を蒸発さ
せることにより、厚み方向にバインダー濃度が異なり、
しかも成形体内部でも少量のバインダーが結着した芯材
を得やすく、強度的にも優れた芯材を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における真空断熱材の断面
図

【図２】本発明の実施の形態１におけるボード状芯材の
断面図

【図３】本発明の実施の形態２における真空断熱材の芯
材の断面図

【図４】本発明の実施の形態２における真空断熱材の芯
材の断面図

【図５】本発明の実施の形態３における真空断熱材の芯
材の断面図

【図６】本発明の実施の形態４における冷蔵庫の断面図

【図７】本発明の比較例における真空断熱材の断面図

【図８】本発明の比較例における真空断熱材の芯材の断
面図

【符号の説明】

１ 真空断熱材 ２ 芯材 ３ 外被材 ４ グラスウール ５ バインダー ６ スキン層 ７ 中間層 ８ 中心層 ９ 冷蔵庫 １１ 外箱 １２ 内箱 １３ 硬質ウレタンフォーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2003−148687（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−145239（ＪＰ，Ａ) 特開2000−18485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−147577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 59/00 - 59/22 B32B 1/00 - 35/00 F25D 23/02 - 23/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維材料からなる芯材と、少なくともガ
   スバリア層と熱融着層とを有するラミネートフィルムか
   らなり前記芯材を覆い内部を減圧した外被材とからなる
   真空断熱材であって、前記芯材は、繊維材料を積層した
   多層構造の成形体で、前記芯材の固体熱伝導率と排気抵
   抗が低減でき真空断熱材にしたときの強度が良好になる
   ように、前記芯材の表面層の繊維材料には無機バインダ
   ーがついており、内側の層の繊維材料には無機バインダ
   ーがついてないか前記表面層よりも濃度の小さい無機バ
   インダーがついていることを特徴とする真空断熱材。
2. 【請求項２】 バインダーがホウ酸、ホウ酸塩、或いは
   リン酸、リン酸塩、或いはそれらの加熱生成物のうち少
   なくともひとつを含むことを特徴とする請求項１記載の
   真空断熱材。
3. 【請求項３】 外箱と、内箱とを備え、前記外箱と前記
   内箱によって形成される空間の前記外箱側または前記内
   箱側に真空断熱材を貼付し、前記真空断熱材以外の前記
   空間に発泡断熱材を充填し、前記真空断熱材が、繊維材
   料からなる芯材と、少なくともガスバリア層と熱融着層
   とを有するラミネートフィルムからなり前記芯材を覆い
   内部を減圧した外被材とからなる真空断熱材であって、
   前記芯材は、繊維材料を積層した多層構造の成形体で、
   前記芯材の固体熱伝導率と排気抵抗が低減でき真空断熱
   材にしたときの強度が良好になるように、前記芯材の表
   面層の繊維材料には無機バインダーがついており、内側
   の層の繊維材料には無機バインダーがついてないか前記
   表面層よりも濃度の小さい無機バインダーがついている
   ことを特徴とする冷蔵庫。
4. 【請求項４】 繊維材料を所定形状に積層して積層繊維
   を作製する積層ステップと、前記積層繊維の外面の少な
   くとも一面に水で希釈したバインダーを塗布する塗布ス
   テップと、バインダーを塗布した前記積層繊維を１００
   ℃以下の温度で圧縮する第１の圧縮ステップと、圧縮し
   た前記積層繊維を１００℃以上の温度で加熱圧縮する第
   ２の圧縮ステップとを含むことを特徴とする真空断熱材
   芯材の製造方法。