JP4405842B2

JP4405842B2 - 真空断熱パネルの製造方法

Info

Publication number: JP4405842B2
Application number: JP2004112233A
Authority: JP
Inventors: 博川上; 鋼太山本; 宏明山田
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-04-06
Also published as: JP2005299697A

Description

この発明は、真空断熱パネルの製造方法に関し、断熱発泡体の内部に真空断熱材を埋め込んだ一定の厚さで平滑な真空断熱パネルや大きさの異なる真空断熱パネルも容易に製造できるとともに、埋め込んだ真空断熱材を保護し補強できるようにしたもので、建築物の断熱など高断熱を必要とするパネルおよびその製造法として好適なものである。

従来から断熱材や断熱材とパネルとを一体化した断熱パネルが種々の分野に用いられており、例えば建築物の断熱にもグラスウールに替え、より断熱性能に優れた硬質ウレタンフォームなどの合成樹脂フォームが用いられ、合成樹脂フォームの両面に面材を積層した断熱パネルが使用されている。

近年、住宅などの建築物の省エネルギー化などを図るため高気密・高断熱化に対する要求の高まりから、断熱パネルの一層の断熱性能の向上を図ろうとすると、断熱層の厚さを厚くしなければならず、スペースや施工の問題が生じてしまう。

そこで、合成樹脂フォームに比べて断熱性能に優れた真空断熱材を用いた真空断熱パネルが提案されており、例えば特許文献１には、建築物に使用可能な断熱パネルとして、図４に示すように、複数個の真空断熱材２を発泡合成樹脂３で覆って構成されたものが開示されている。

この断熱パネル１は、予めスペーサ（図示せず）を真空断熱材２に取り付け、このスペーサを介して面材４，５を取り付けて真空断熱材２と面材４，５との間に所定の間隔の空間を設け、この空間に硬質ポリウレタンフォームなどの発泡合成樹脂３を充填することで製造される。

また、真空断熱材と発泡合成樹脂などの断熱材とからなる複合断熱材の製造方法として、特許文献２には、真空断熱材と断熱材とを予め別々に作成し、接着剤で接着して製造したり、真空断熱材を金型にセットし、金型内に断熱材となる樹脂を注入することで製造されることが開示されている。

同様に、特許文献３には、断熱材を成形するときにインサート成形して断熱材内に真空断熱材を埋め込むようにしたり、断熱材を成形するときに凹所を形成しておき、後から真空断熱材を落とし込んで接着などをして取り付けるようにすることで断熱パネルを製造することが開示されている。
特開平１０−２１９８６５号公報特開平１１−６３３７５号公報特開平１０−１１４２４５号公報

ところが、このような真空断熱材を合成樹脂発泡体などの断熱材で覆った真空断熱パネルを製造する場合に、従来から主として行われている注入法では、型にセットした面材と真空断熱材の狭い空間に合成樹脂発泡体の発泡原料を注入しなければならず、型への装着、型からの取り外しが必要で製造工程が煩雑であり、しかも空間内のエアが十分抜けない場合があり、出来上がった断熱パネルの合成樹脂発泡体にボイドが発生してしまうという問題がある。

さらに、注入法では、面材と真空断熱材を予め取り付けておく型が必要であり、型に対応した大きさの断熱パネルの製造はできるが、大きさの異なる断熱パネルを製造しようとすると、それぞれの大きさに応じた型を用意しなければならないという問題がある。

また、特許文献２の真空断熱材と断熱材とを予め別々に作成し、接着剤で接着して製造する場合には、真空断熱材と同一の大きさのパネルを製造することは容易であるが、断熱材の一部に真空断熱材が配置される一定の厚さのパネルを製造しようとすると、多くの工程が必要になるという問題がある。

さらに、特許文献３のように、断熱材を成形するときに凹所を形成しておき、後から真空断熱材を落とし込んで接着などをして取り付けて製造する場合には、断熱材成形用の凹所を備えた型が必要となり、大きさの異なるパネルの製造には多くの型を用意しなければならないという問題がある。

また、断熱体の内部に真空断熱材を埋め込む真空断熱パネルの場合には、周囲の断熱体部分に比べ内部に埋設される真空断熱材の部分は、断熱性能は十分確保できるものの、真空断熱材に傷がつくと、断熱性能が失われることから、機器の断熱用とする場合に比べ、建築物の断熱用とする場合には、特に外部からの力などから真空断熱材を保護し、損傷を防止しなければならないという問題がある。

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、型を必要とせずに厚さが一定で平滑な真空断熱パネルや大きさの異なる真空断熱パネルを容易に製造することができるとともに、真空断熱材を保護し、補強することができる真空断熱パネルの製造方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、この発明の請求項１記載の真空断熱パネルの製造方法は、真空断熱材を発泡体で覆った真空断熱パネルを製造するに際し、上下２枚の面材の間に前記発泡体となる合成樹脂発泡原料を吹き付け、上下面材でサンドイッチ状に挟み込んで一定厚さの断熱発泡体を発泡・硬化させ、この断熱発泡体を前記真空断熱パネルの大きさに形成し、当該断熱発泡体に前記真空断熱材が入る凹部を圧縮成形することにより当該凹底部の密度を高めるとともに、前記凹部の深さを前記真空断熱材の厚さに弾性変形分を加えた深さとして前記真空断熱材を保護し補強する保護・補強部を形成した後、この凹部に前記真空断熱材を装着・固定して前記真空断熱材の表面と前記断熱発泡体の表面とが面一となるようにしたことを特徴とするものである。

この真空断熱パネルの製造方法によれば、真空断熱材を発泡体で覆った真空断熱パネルを製造するに際し、上下２枚の面材の間に前記発泡体となる合成樹脂発泡原料を吹き付け、上下面材でサンドイッチ状に挟み込んで一定厚さの断熱発泡体を発泡・硬化させ、この断熱発泡体を前記真空断熱パネルの大きさに形成し、当該断熱発泡体に前記真空断熱材が入る凹部を圧縮成形することにより当該凹底部の密度を高めるとともに、前記凹部の深さを前記真空断熱材の厚さに弾性変形分を加えた深さとして前記真空断熱材を保護し補強する保護・補強部を形成した後、この凹部に前記真空断熱材を装着・固定して前記真空断熱材の表面と前記断熱発泡体の表面とが面一となるようにしており、断熱発泡体に凹部を形成し、これに真空断熱材を装着することで、真空断熱材部分と他の断熱発泡体部分の厚さが均一かつ平滑なパネルや大きさの異なるパネルも型を用いることなく容易に製造できるようになるとともに、凹底部を保護・補強部とすることで、真空断熱材を保護し補強でき、損傷を防止できるようになる。
また、断熱発泡体を上下２枚の面材の間に発泡体となる合成樹脂発泡原料を吹き付け、上下面材でサンドイッチ状に挟み込んで一定厚さの断熱発泡体を発泡・硬化させて真空断熱パネルの大きさに形成することで、大きさの異なるパネルも型を用いることなく容易に製造できるようになるとともに、凹底部を保護・補強部とすることで、真空断熱材を保護し補強でき、損傷を防止できるようになる。
さらに、前記断熱発泡体の圧縮成形による前記凹部および前記凹底部の保護・補強部は、前記凹部の深さを前記真空断熱材の厚さに弾性変形分を加えた深さに成形し、前記真空断熱材の表面と前記断熱発泡体の表面とが面一となるようにしており、凹部と凹底部の保護・補強部を圧縮成形で同時に成形でき、圧縮成形の弾性変形分を考慮した深さの凹部としてパネル表面が平滑かつ均一な厚さにでき、一層容易に製造できるようになる。

さらに、この発明の請求項１記載の真空断熱パネルの製造方法によれば、真空断熱材部分と他の断熱発泡体部分の厚さが均一かつ平滑なパネルや大きさの異なるパネルも型を用いることなく容易に製造することができるとともに、凹底部を保護・補強部とすることで、真空断熱材を保護し補強することができ、損傷を防止することができる。
また、凹部と凹底部の保護・補強部を圧縮成形で同時に成形することができ、圧縮成形の弾性変形分を考慮した深さの凹部としてパネル表面を平滑かつパネルを均一な厚さにでき、一層容易に製造することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の真空断熱パネルの製造方法で製造される真空断熱パネルの分解状態の概略斜視図および縦断面図である。

この発明の製造方法で製造される真空断熱パネル１０は、例えば図１に示すように、薄い板状の真空断熱材１１を、パネル状の断熱発泡体１２に形成した凹部１３に装着して断熱発泡体１２の上面と真空断熱材１１の上面が連続する面一となるように構成したもので、真空断熱材１１はその左右前後の周囲が断熱発泡体１２で覆われた状態となるとともに、真空断熱材１１の下面が断熱発泡体１２の凹部１３の底部分である凹底部１４の保護・補強部１５で覆われた状態となっている。

この真空断熱パネル１０では、断熱発泡体１２の凹底部１４に形成する保護・補強部１５は、断熱発泡体１２と一体に形成され、他の部分に比べて密度を高めることで強度を高めて真空断熱材１１を保護し、補強できるようにしてある。

この保護・補強部１５は、例えば断熱発泡体１２を一定の厚さのパネル状に形成し、この一定厚さの断熱発泡体１２の真空断熱材１１を装着すべき部分にプレスによる圧縮成形で凹部１３を形成することで凹部１３の形成と同時に、密度を高めた保護・補強部１５を凹底部１４に形成することができる。

なお、この真空断熱パネル１０は、断熱発泡体１２を一定の厚さとして形成した後、圧縮成形で凹部１３を形成すると共に、保護・補強部１５を形成する場合に限らず、断熱発泡体１２に打ち抜き孔を形成し、この打ち抜き孔に別に密度を高めて成形した保護・補強部を装着して凹部を形成し、この凹部に真空断熱材を装着して構成することもできる。

また、凹部１３を形成するために、圧縮成形等をすると、断熱発泡体１２の密度を他の部分に比べて高めることができるが、発泡体のセルを潰してしまうため断熱性能が低下する傾向にある。しかしながら、この真空断熱パネル１０では、保護・補強部１５部分に真空断熱材１１が装着されることから、密度を高めることによる断熱性能の低下を考慮してもパネル全体としては十分な断熱性能を確保することができ、何ら問題とならず、強度向上により、真空断熱材１１の保護機能を向上でき、外部からの力などが加わることによる真空断熱材１１の損傷を防止することができる。

この発明の製造方法で製造される真空断熱パネル１０としては、断熱発泡体（パネル）１２内の一つの凹部１３に１枚の真空断熱材１１を備えるものに限らず、図２に示すように、断熱発泡体１２内の４つの凹部１３に４枚の真空断熱材１１を備えたものなど、複数枚の真空断熱材１１を断熱発泡体１２内の凹部１３に備えるものであっても良い。

また、真空断熱材１１の周囲を断熱発泡体１２で覆うとともに、下面を断熱発泡体１２の保護・補強部１５で覆ってパネル状にする場合に限らず、図示省略したが、予め真空断熱材の上面に断熱発泡材の保護・補強部を積層しておき、この積層断熱体を断熱発泡体の凹部に装着することで、左右前後の周囲を断熱発泡体で覆うとともに、上下両面を断熱発泡材の保護・補強部で覆って真空断熱材を完全に断熱材の内部に埋設した状態のパネル状とすることもできる。

このような真空断熱材１１と断熱発泡体１２とでパネル状にした真空断熱パネル１０は、成形後あるいは成形時に製品寸法に成形したパネル状の断熱発泡体１２に真空断熱材１１の大きさに対応した凹部１３を形成し、この凹部１３に、真空断熱材１１を装着し、断熱発泡体１２の凹部１３との周囲を図示しないテープなどで固定して構成される。

すなわち、この真空断熱パネル１０では、製品寸法に成形される断熱発泡体１２に凹部１３を形成することから、この凹部１３は、真空断熱材１１の厚みおよび縦横寸法に対応する大きさに形成されるが、圧縮成形により凹部１３を成形する場合には、弾性変形により大きさが変化する分を考慮した大きさに加工する。

なお、図示しない上面側にも断熱発泡体を設ける場合も積層状態の積層真空断熱体の厚みを考慮した凹部寸法に加工する。

このような真空断熱パネル１０によれば、断熱発泡体１２を製品寸法に形成し、凹部１３および凹底部１４に保護・補強部１５を形成することは容易であり、この凹部１３に真空断熱材１１や厚さの均一な積層真空断熱体を成形しておき、装着して固定することは容易であり、これらを組み合わせた真空断熱パネル１０を製品寸法にすることが容易となり、特に、真空断熱材１１部分と他の部分との厚さを均一にできるとともに、平滑性を保つことができる。

すなわち、例えば真空断熱パネルを一体成形しようとして、下面材上に取り付けた真空断熱材１１の上面および周囲に発泡原料を吹き付け、上面材で押えて成形する場合などには、真空断熱材が入る部分と入らない周囲の部分とで厚さが変化してしまうが、この真空断熱パネル１０では、真空断熱材１１が入る部分と入らない部分との厚さを均一にできるとともに、真空断熱材１１が取り付けられる凹底部１４の密度を高めることで、強度を増大し、真空断熱材１１を補強し、損傷から保護することもできる。

また、この真空断熱パネルによれば、真空断熱材１１が入る凹部１３および凹底部１４に保護・補強部１５が形成された断熱発泡体１２を型を用いることなく成形でき大きさの異なるパネルも容易に製造することができる。

次に、この真空断熱パネルについて具体的に説明するとともに、この発明の真空断熱パネルの製造方法について説明する。
図３は、この発明の真空断熱パネルの製造方法の一実施の形態にかかり、（ａ）は断熱発泡体の製造工程の概略構成図、（ｂ）は凹部および保護・補強部の製造工程を拡大した概略構成図である。

真空断熱パネル１０を構成する断熱発泡体１２は、図３（ａ）に示すように、例えばインバース法で製造され、２枚の上下面材２１、２２の間に断熱発泡体１２となる合成樹脂発泡原料が吹付けられ、発泡・硬化されて一体化された略直方体のパネル状に成形され、両側部がサイドカッタでカットされるとともに、送り方向に所定長さでクロスカッタでカットされて所定寸法に製造される。また、インバース法に限らずホリゾンタル法を用いて断熱発泡体１２を製造してもよい。

このような断熱発泡体１２を構成する上下面材２１、２２は、厚みが０．１〜１．０ｍｍのものが使用され、例えばプラスチックフィルム（厚さ１５〜５０μ）と一層以上の炭カル紙（１００〜３００ｇ／ｍ２）とを積層したものを使用するが、クラフト紙や中芯紙などにアルミニウムなどの金属箔を積層したもの、クラフト紙や中芯紙などに金属を蒸着したもの、クラフト紙や中芯紙などにポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムを積層したもの、これらのプラスチックフィルムを単独としたもの、これらプラスチックフィルムの複数を組み合わせて積層したもの、例えばポリエチレンフィルムと炭カル紙とポリエチレンフィルムとＰＥＴフィルムとの４層構造のものなどを挙げることができる。

また、断熱発泡体１２となる合成樹脂発泡原料としては、例えば硬質ポリウレタンフォームが使用されるほか、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、フェノールフォーム、塩化ビニルフォーム、ウレタン変性イソシアヌレートフォーム、イソシアヌレートフォーム、カルボン変性イソシアヌレートフォーム等の適宜の合成樹脂フォームを用いることができる。

この合成樹脂発泡原料による断熱発泡体１２は、厚みが９〜３０ｍｍ、フォーム密度が２０〜１００ｋｇ／ｍ3とされる。

そして、断熱発泡体１２の製造に際しては、上面材２１が連続製造装置３０の上面材移送ライン３２からコイル状の上面材２１が連続的に送り出されて供給され、水平に送り出した後その先に設けた湾曲部３３によって上面材２１を反転させて供給するようにしてあり、反転した後、上面材１２と下面材１１とが対向するいわゆるインバース式となっており、上面材移送ライン３２の湾曲部３３の上流には、断熱発泡体１２の発泡原料として、例えば硬質ウレタンフォーム原料を塗布する塗布ノズル３４が設けられ、この塗布ノズル３４によって、例えばイソシアネート系成分とポリオール系成分の２液を混合攪拌して発泡原料とした後、上面材２１の表面（真空断熱パネル１０の内側となる上面）に塗布するようにしている。

また、この塗布時において、発泡原料を横幅方向（図３の紙面垂直方向）に均一に塗布するため、塗布ノズル３４を横幅方向に往復動させながら連続的に塗布するようにし、反転後下面材２２上に被せるようにしたときに断熱発泡体１２の厚みが均一になるようにする。

さらに、上面材移送ライン３２の湾曲部３３から下流にかけて、カーブドプラテンヒーターなどの加熱装置３５が設けられ、塗布ノズル３４で塗布された発泡原料が次第に発泡しながら上面材２１とともに送られる場合の発泡原料の発泡状態を調整できるようにしてある。

こうして上面材２１と下面材２２とを対向させながら接近させ、上面材２１と下面材２２とで合成樹脂発泡体をサンドイッチ状に挟み込んだ後、更に下流のダブルコンベア３６内に送り込んで上下から押えて一定の厚みにする。

このダブルコンベア３６では、上面材２１と下面材２２とを介して上下一対のコンベア３６ａ、３６ｂでサンドイッチ状に挟み込んで合成樹脂発泡体を一定の圧力で加圧することで、発泡厚みをほぼ所定の範囲内に規制するようになっており、例えば上方のコンベア３６ａはフローティング状態で支持してある。

また、このダブルコンベア３６では、上面材２１の合成樹脂発泡体を下面材２２に被せるようにすることから、入口側の間隔を広げ、中間部から出口側を一定の間隔として無理なくサンドイッチ状に挟むことができるようにしても良い。

こうして上下面材２１、２２の間に断熱発泡体１２となる合成樹脂発泡体が挟まれてパネル状に一体化された後、トリミングのためサイドカッタ３８およびクロスカッタ３９でカットされ、所定の大きさ(例えば製品寸法)の断熱発泡体１２のパネルが製造される。

そして、この外形が所定寸法(製品寸法)とされた断熱発泡体１２のパネルに、プレス４０による圧縮加工などで真空断熱材１１を装着するための凹部１３および凹底部１４の密度を高めた保護・補強部１５が同時加工されて断熱発泡体１２が完成する。

このようにして製造される断熱発泡体１２は、型を必要とせずに容易に均一な厚みのものを連続的に製造することができ、大幅な生産性向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。

また、型を必要としないことから、大きさの異なる断熱発泡体１２を容易に製造することができる。

真空断熱パネル１０の凹部１３に装着される真空断熱材１１は、例えば連続気泡形の硬質プラスチックフォームのスラブ材などの心材と、ゼオライトなどのゲッタ剤とを、ナイロン、ＰＥＴ、アルミ箔、ポリエチレンなどを積層した少なくとも４層のドライラミネート材からなる被覆材に入れてシールし、その内部を０．０５Ｔｏｒｒ以下に減圧して封止したものが使用されるが、これに限らず、プラスチックフィルムと金属箔とのラミネートフィルムを有するものなどの他の被覆材で、シリカ粉末またはグラスウールを有したものなどの他の芯材を包み、内部を真空にした真空断熱材であっても良く、硬質プラスチックフォーム単体の断熱材に比べて熱伝導率が低く（例えば約６分の１）、高い断熱性が得られるものである。

そして、凹部１３および凹底部１４に保護・補強部１５を形成した断熱発泡体１２の凹部１３に、真空断熱材１１を嵌め込むように装着し、凹部１３の周囲で断熱発泡体１２と真空断熱材１１とをテープなどで固定することで、真空断熱パネル１０が完成する。

このような真空断熱パネルの製造方法によれば、断熱発泡体１２の凹部１３に真空断熱材１１を装着して組み立てるようにするので、真空断熱材１１が入る部分と入らない部分があっても断熱発泡体１２の厚さを調整してパネル全体の厚さを均一にできるとともに、一部分が膨らむこともなく平滑にすることができる。

また、この真空断熱パネルの製造方法によれば、断熱発泡体１２を型を必要とせずに製造することができ、大きさの異なる真空断熱パネルを製造する場合にも簡単に対応して製造することができる。

なお、大きさの異なる真空断熱パネルとしては、凹部に装着する真空断熱材の１枚を大きく変える場合に限らず、同一大きさの真空断熱材で周囲の断熱発泡体部分の大きさが異なる場合、真空断熱材を複数枚として真空断熱材部分の大きさが異なる場合など、いずれの大きさの異なる真空断熱パネルも同様にして製造することができる。

また、このような大きさの異なる真空断熱パネルを製造する場合に、凹部に装着する真空断熱材を複数枚とし、断熱発泡体の１つの凹部に複数枚装着して固定するようにしても良い。

この発明の真空断熱パネルの製造方法で製造される真空断熱パネルの分解状態の概略斜視図および縦断面図である。この発明の真空断熱パネルの製造方法で製造される他の真空断熱パネルの分解状態の概略斜視図および縦断面図である。この発明の真空断熱パネルの製造方法の一実施の形態にかかり、（ａ）は断熱発泡体の製造工程の概略構成図、（ｂ）は凹部および保護・補強部の製造工程を拡大した概略構成図である。従来の真空断熱パネルの概略斜視図である。

符号の説明

１０真空断熱パネル
１１真空断熱材
１２断熱発泡体
１３発泡体
１４打ち抜き孔
１５積層真空断熱体
２１上面材
２２下面材
３０連続製造装置
３１下面材移送ライン
３２上面材移送ライン
３３湾曲部
３４塗布ノズル
３５加熱装置
３６ダブルコンベア
３７キュアオーブン
３８サイドカッタ
３９クロスカッタ
４０プレス

Claims

真空断熱材を発泡体で覆った真空断熱パネルを製造するに際し、
上下２枚の面材の間に前記発泡体となる合成樹脂発泡原料を吹き付け、上下面材でサンドイッチ状に挟み込んで一定厚さの断熱発泡体を発泡・硬化させ、この断熱発泡体を前記真空断熱パネルの大きさに形成し、当該断熱発泡体に前記真空断熱材が入る凹部を圧縮成形することにより当該凹底部の密度を高めるとともに、前記凹部の深さを前記真空断熱材の厚さに弾性変形分を加えた深さとして前記真空断熱材を保護し補強する保護・補強部を形成した後、この凹部に前記真空断熱材を装着・固定して前記真空断熱材の表面と前記断熱発泡体の表面とが面一となるようにしたことを特徴とする真空断熱パネルの製造方法。