JP4639605B2 - 断熱パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷蔵倉庫、冷凍倉庫等の保冷倉庫、冷蔵車両、冷凍車両等の保冷輸送手段等、ないしは、浴槽の蓋等の住宅設備関連、その他建材用途等に用いられるところの、高度の断熱性能を要求される真空断熱体を用いた断熱パネルに関するものである。

複数個からなる真空断熱体と、これら真空断熱体を覆う発泡合成樹脂とからなる断熱パネル等は、例えば、特許文献１などで知られていた。そして、真空断熱体を発泡合成樹脂で覆うについての手段は詳しく開示されていない。単にスペーサを用いると記述されているに過ぎない。よって、特許文献１には面材上にスペーサーを置き、その上に真空断熱体を置いて後、硬質ウレタン等の発泡樹脂で被覆することが記されていると解釈される。
特開平１０−２１９８６５号公報

しかしながら、真空断熱体は、極めて高度な断熱性能を有するものの、薄いフィルム膜で覆われ、その内部が真空とされている構造から、そのフィルム膜が、破損すれば断熱性能は、極度に低下せざるを得ない。

従って、真空断熱体を損傷させないで、その全面を、例えば、発泡ポリスチレン系樹脂で工業的に採用可能な合理的な量産可能な方法で被覆するに適当な手段が、未だ見出されていない。

そして、発泡ポリスチレン系樹脂の成形機は、通常、その成形金型の開閉方向が水平方向である成形金型、すなわち、当業者が横型成形機と呼ぶ成形機を使用するのが、極めて一般的である。何故なら、成形品の取り出しに際し、成形金型の開型するだけで重力で落下することから、取り出しの効率に優れるからである。

こうした、横型成形機を用いて工業的にインサート成形する場合には、インサートされる物体を横型成形機の成形金型中に、成形金型に接触することなく中空にセットするには、通常、金属ピン等で支えて、その後に、発泡性合成樹脂を成形金型内に充填し、発泡成形させることが一般的であった。しかし、前記したごとき極めて損傷し易い真空断熱体を、金属ピン等で支えることは実現不能である。そして、真空断熱体を発泡合成樹脂で覆う場合には、成形性が優れていることから、もっぱらウレタン樹脂が使用されていた。このウレタン樹脂は真空断熱体やその他素材との接着性が良いため回収してリサイクルするには、解体し難く、困難が伴うことからウレタン樹脂以外の発泡合成樹脂で覆う事が望まれていた。このような現状にあって、横型成形機を用い、真空断熱体を損傷させないで、その全面を、発泡合成樹脂で覆うにつき、工業的に採用可能な効率的な良好な断熱パネルの製造方法が切望されていた。

本発明は、
（１）真空断熱体の全面を発泡合成樹脂で覆ってなる断熱パネルの製造において、前記断熱パネルの一部を構成する発泡合成樹脂からなる支持体によって端部が挟持された真空断熱材を成形金型内に型開き方向に対して略垂直に配置させた後に、発泡性合成樹脂を充填し、発泡成形させることを特徴とする断熱パネルの製造方法、
（２）成形金型の開閉方向が水平方向である成形金型を使用する（１）記載の断熱パネルの製造方法、
（３）少なくとも１面に凹溝を設けた２以上の発泡合成樹脂からなる支持体によって、真空断熱体の両端を挟持させ、成形金型内に真空断熱体を垂直に配置することを特徴とする（２）記載の断熱パネルの製造方法、
（４）支持体を構成する発泡合成樹脂が、成形金型内に充填する発泡性合成樹脂と親和性のある合成樹脂であることを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の断熱パネルの製造方法、
（５）支持体を構成する発泡合成樹脂と、成形金型内に充填する発泡性合成樹脂が、共にポリスチレン系樹脂からなる（４）記載の断熱パネルの製造方法、
（６）成形金型内に充填する発泡性合成樹脂が予備発泡させた発泡性合成樹脂粒子である（１）〜（５）のいずれかに記載の断熱パネルの製造方法、
に関する。

真空断熱体の少なくとも端部、特に上下両端を発泡合成樹脂からなる支持体を使用して保持することにより、真空断熱体を損傷させることなく、その全面を、例えば、発泡ポリスチレン系樹脂で工業的に量産可能な方法で被覆することを可能とする。特に、支持体の一面に設けた凹溝に、真空断熱体の両端を挟持させ、成形金型内に真空断熱体を垂直に保持することにより、極めて一般的に採用されている成形金型の開閉方向が水平方向である横型成形機をそのまま用いて、真空断熱体の全面を、発泡合成樹脂で覆うにつき、安価で、効率的に断熱パネルが製造できるので、高性能ではあるが従来高価であった真空断熱体を利用した断熱パネルの適用範囲が広がり省エネルギーに寄与することが出来る。更に、ウレタン系樹脂以外の発泡合成樹脂で覆うことにより、解体して回収しやすく、リサイクルが高度に要求される現状にあって望ましい断熱パネルを提供できる。

本発明で用いる真空断熱体とは、広く市販の物が利用でき、特に制限されることはない。これらは、一般に蒸着フィルム等からなる袋状物中に、粉末系、繊維系や発泡体等の充填材を充填したうえで真空引きし、真空断熱空間を形成させたものである。これら真空断熱体は断熱する面積を大きく取るために板状の形状をとることが多い。そして、真空断熱体の外皮層である蒸着フィルム等は、それを保護する為に、これら真空断熱体を発泡体で被覆して断熱パネルとして使用することがある。さらに、真空断熱体を発泡体で被覆した断熱パネルの少なくとも片面に、更に薄い金属板等を積層した、特に両面に金属板等を積層したサンドイッチ構造の断熱パネルとすることも多い。

本発明の断熱パネルは、上記したごとく真空断熱体の全面を発泡合成樹脂で覆った構造のものである。本発明は、この断熱パネルの製造方法を提供するものであるが、その製造においては、真空断熱体を成形金型内に、金型の型開き方向に対しておおよそ直交する方向、すなわち略垂直方向に配置させる。成形金型の開閉方向が略水平方向である成形金型、すなわち、当業者が横型成形機と呼ぶ極めて一般的な成形機を使用する場合、成形金型内で真空断熱体を略垂直方向、いわゆる略鉛直方向に配置させることになる。

板状である真空断熱体の端部を、発泡合成樹脂からなる支持体（以下、発泡合成樹脂製支持体、又は単に支持体と称することがある）を用いて、成形金型内に該真空断熱体を成形金型内に接触させないように配置させる。

支持体を構成する発泡合成樹脂は、合成樹脂を発泡させたものであればいずれも使用可能である。しかしながら、熱可塑性合成樹脂を発泡させたものが好ましい。なぜならば、成形金型内に配された真空断熱体および発泡合成樹脂製支持体を除く、成形金型内空間（金型キャビティー）に充填し、発泡成形させる発泡性合成樹脂も熱可塑性合成樹脂からなるものであるからである。特に、発泡合成樹脂製支持体と親和性を有する発泡性合成樹脂であることがより好ましい。

支持体を構成する発泡合成樹脂として使用される好ましい例としては、ポリスチレン系樹脂、ポリメタアクリル酸エステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂等よりなり、これらを発泡剤により発泡させたものが例示され、特に制限されるものではない。

それらの内でも、ポリスチレン系樹脂が扱いやすさ、価格面、環境面から最も好ましい。

一方、発泡性合成樹脂としては、本発明の発泡成形が可能なものであれば特に制限されるものではない。例示すれば、ポリスチレン系樹脂、ポリメタアクリル酸エステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂等よりなる合成樹脂に発泡剤を含浸等して発泡性を付与したものが一般的に示し得る。そして、ポリスチレン系樹脂、ポリメタアクリル酸エステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが好ましい。これらの内、発泡性ポリスチレン系樹脂が、扱いやすさ、コストや特性上、最も一般的で使用し易い。

このポリスチレン系樹脂としては、スチレン系単量体を重合したものを使用する。スチレン系単量体としては、スチレン、及びα―メチルスチレン、パラメチルスチレン、t-ブチルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系誘導体であり、さらにスチレンと共重合が可能な成分、例えばメチルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、セチルメタクリレートなどのアクリル酸及びメタクリル酸のエステル、あるいはアクリロニトリル、ジメチルフマレート、エチルフマレートなどの各種単量体を１種又は２種以上、添加し共重合しても良い。また、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの２官能性等の多官能性単量体を併用することもできる。

これら発泡性ポリスチレン系樹脂の内でも、スチレンホモポリマーからなる発泡性ポリスチレン樹脂が最も汎用であり、コスト、物性の点からも好ましい。

スチレン系単量体を重合する方法には特に限定はないが、特に、一般的なのは、前記スチレン系単量体を分散剤等により水中に分散させ、重合開始剤などを加えて、懸濁重合などにより重合し、該重合の途中、あるいは重合後に後述の発泡剤を含浸させて発泡性スチレン系樹脂粒子を得る方法が例示される。このように懸濁重合等して得られる発泡性ポリスチレン系樹脂は、一般に粒状で得られるが、このように発泡性ポリスチレン系樹脂粒子として使用するのが最も好ましい。しかし、一般の塊状重合等で得られるスチレン系樹脂等の場合は、ペレット化等して粒状とし、発泡剤を含浸等して発泡性ポリスチレン系樹脂粒子とすることが勧められる。

発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、予備発泡するか又は予備発泡しないで使用するが、蒸気等により加熱して予備発泡するのが良好な発泡成形体を得るについて最も好ましい態様である。一般に使用される発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の粒径は０．２〜４．０ｍｍで、更に０．５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。発泡倍率は１．６〜３００倍程度で更に１５〜６０倍程度が好ましい。発泡性ポリスチレン系樹脂の分子量は、１０〜５０万で更に好ましくは２５〜３５万程度あるが、これらに限定されるものではない。

発泡剤としては、Ｃ₃からＣ₅の炭化水素であるプロパン、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン、ネオペンタンなどの脂肪族炭化水素類が好ましい。さらに、およびジフルオロエタン、テトラフルオロエタンなどのオゾン破壊係数がゼロであるフッ化炭化水素類などの揮発性発泡剤が使用できる。また、これらの発泡剤を併用することもできる。このようにして得られた発泡性スチレン系樹脂粒子の中でも、残存モノマーが５００ｐｐｍ以下と少なく、低ＶＯＣ樹脂といわれるものが最も好ましい。

最も好ましいのは、発泡合成樹脂製支持体と発泡性合成樹脂が類似ないしは同一の素材である場合である。この場合には、発泡成形後に、発泡合成樹脂製支持体と発泡性合成樹脂が相互に融着し易いため、剥離や融着不良を起こしにくく好ましい製品を得ることが可能となる。例えば、発泡合成樹脂製支持体と発泡性合成樹脂が、共にポリスチレン系樹脂を素材とするような場合である。

また、成形金型内に充填する発泡性合成樹脂は、上述したように粒子（ビーズ）状の発泡性合成樹脂粒子である場合が好ましい。この発泡性合成樹脂粒子は予備発泡させたものでも、予備発泡しないものでも良いが、予備発泡させたものが最も良好に使用できる。

発泡合成樹脂製支持体の好ましい構造としては、その少なくとも１面に凹溝を設けたものが挙げられる。この凹溝に真空断熱体の端部を挟持させる。好ましくは２以上の発泡合成樹脂製支持体によって少なくとも両端を挟持させ、成形金型内に真空断熱体を成形金型の型開き方向に対して垂直方向に保持するのが好ましい。凹溝の大きさは特に限定はなく、幅は真空断熱体の厚み程度であればよい。この発泡合成樹脂製支持体の最も好ましい構造は、凹溝を設けた面と隣接する面に切り込みを有した形状であり、例えば、図１に示す様にＹ字形状の構造が推奨できる。理由は、断熱パネルはそれほど厚い製品とならないことが多いため、発泡合成樹脂製支持体が、成形金型内空間（金型キャビティー）の一部を塞ぎ、発泡性合成樹脂の充填を出来るだけ阻害しない構造としたいためでである。発泡合成樹脂製支持体の幅は、所望とする断熱パネルの厚みと略等しいことが好ましい。また支持体の長さ、厚みは真空断熱体を保持できる程度の強度があれば特に制限はない。

図１（ａ）においては、発泡合成樹脂製支持体１の１つの例の斜視図を示している。この支持体１（例えば、高さ１３５ｍｍ×幅１１０ｍｍ×厚み４０ｍｍ）は、その１面に凹溝２（例えば、高さ５０ｍｍ×幅１０ｍｍ）が設けられている。そして、この例では、支持体１には、支持体１の長辺の両端に切り込み３を設け、全体としてＹ字形状に類似する形状にしている。この形状は、上記したように、金型キャビティーの閉鎖を出来るだけ少なく、発泡性合成樹脂の充填性を良好にする形状であればどのようなものでも良く、種々の切り込みや貫通孔を、種々の位置に設けることが考えられる。

また、図１（ｂ）には、１面に凹溝２（例えば、高さ５０ｍｍ×幅１０ｍｍ）、対応する他面に凹溝２’（例えば、高さ５０ｍｍ×幅１０ｍｍ）を設けた支持体１’を示している。これは、２方向で真空断熱体を挟持する時に使用する。

次に、上記の要件からなる本発明の製造方法を図２以降の図面によって簡単に説明する。

図２の（ａ）は、本発明の一実施態様である製造方法の１段階を示す金型の概要を示す。そして、断熱パネル（例えば、縦１２００ｍｍ×横１０００ｍｍ×厚み７５ｍｍ（又は厚み１０００ｍｍ））の厚み方向断面を示す縦断面図である。すなわち、雄金型１１と、雌金型１２とからなる、成形金型１０中に、平面状の真空断熱体２０（例えば、縦１０００ｍｍ×横４５０ｍｍ×厚み１０ｍｍ）を略垂直方向に２枚挿入してある（後述の図２（ｂ）参照のこと。）。型締め、型開きを水平方向に行う、横型成形金型の例であり、真空断熱体２０を成形金型１０中に型開き方向に対して略垂直方向に挿入する成形金型１０を示すものである。本発明では横型成形金型の例を引いて以下説明する。

真空断熱体２０を成形金型１０中に略垂直方向に挿入するに際し、その上下両端を支持体１の凹溝２に挟持して、真空断熱体２０が成形金型１０の内部壁面に接触しないように配置する。図面では１枚の真空断熱体２０の上下両端を２組の支持体１の凹溝２で挟持させ、更に、左右両端の内、金型内面に接触する側を２組の支持体１の凹溝２に挟持し、真空断熱体２０同士が隣り合う左右両端は２組の図１（ｂ）で図示した支持体１’の両面に設けた凹溝２、２’にて挟持することで、上下、左右の４方向で支持させている。このように、確実な配置が望まれる場合には４方向での支持が当然好ましい。

この図２（ａ）、（ｂ）に図示するごとく配置して、雄、雌金型１１，１２を型締めする。この図２（ａ）は雄、雌金型１１，１２を型締めした状態を表している。型締め後、キャビティー１４内に充填機（図示せず）を用いて発泡性合成樹脂を充填し、通常のごとく、水蒸気等の熱媒体を成形金型１０の蒸気孔（図示せず）から導入して発泡成形させる。

図２の（ｂ）は、図２（ａ）の状態において、真空断熱体２０の平面方向（Ｘ−Ｘ）から見た縦断面図である。そして、真空断熱体２０の上下両端を挟持する支持体１は２組（すなわち４個）を使用して配置した例が図示されている。このように支持体１は、成形金型１０のキャビティー１４内を遮るようにセットされることから、図１（ａ）で例示したような切り込み３があるような形状の物が、発泡性合成樹脂の充填時の抵抗を少しでも和らげることができるこので、図１（ｂ）においても、中央付近に切り込みを設ける方が好ましい実施態様である事が理解できる。なお、支持体１、１’は何組使用しても良く、特に、面積の大きい真空断熱体２０を用いる時には、その使用個数は多くなる。ただ多過ぎると、セットに手間が掛かるだけでなく、コスト的にも不利となる。又、前記したように左右方向両端にも支持体１を用いて支持を確実にすることも当然考えられる。

本発明に使用する支持体の一例を示した斜視図であり、（ａ）は、支持体の一面に凹溝を有する例、（ｂ）は、支持体の相対応する２面に凹溝を有する例を示す。 本発明の製造方法の一例を示した概略縦断面図であり、（ａ）は、断熱パネルの厚み方向から見た断面を示し、（ｂ）は、断熱パネルの平面方向から見た断面を示す。

符号の説明

１ 支持体
２ 凹溝
３ 切り込み
１０ 成形金型
１１ 雄金型
１２ 雌金型
２０ 真空断熱体
１４ キャビティー

Claims (6)

1. 真空断熱体の全面を発泡合成樹脂で覆ってなる断熱パネルの製造方法において、前記断熱パネルの一部を構成する発泡合成樹脂からなる支持体によって少なくとも上下両端部が挟持された真空断熱体を、成形金型の内部壁面に接触しないように、開閉方向が水平方向である成形金型内に型開き方向に対して略垂直に配置させた後に、前記成形金型内に発泡性合成樹脂粒子を充填し、発泡成形させることを特徴とする、断熱パネルの製造方法。
2. 少なくとも１面に凹溝を設けた２以上の発泡合成樹脂からなる支持体によって、真空断熱体の上下両端を挟持させ、成形金型内に真空断熱体を略垂直に配置することを特徴とする、請求項１記載の断熱パネルの製造方法。
3. 支持体を構成する発泡合成樹脂が、成形金型内に充填する発泡性合成樹脂粒子と融着し易い親和性のある合成樹脂であることを特徴とする、請求項１または２に記載の断熱パネルの製造方法。
4. 支持体を構成する発泡合成樹脂が、ポリスチレン系樹脂、ポリメタアクリル酸エステル系樹脂またはポリオレフィン系樹脂を発泡剤により発泡させたものであり、成形金型内に充填する発泡性合成樹脂粒子が、ポリスチレン系樹脂、ポリメタアクリル酸エステル系樹脂またはポリオレフィン系樹脂に発泡剤を含浸等して発泡性を付与したものであることを特徴とする、請求項３記載の断熱パネルの製造方法。
5. 支持体を構成する発泡合成樹脂と、成形金型内に充填する発泡性合成樹脂粒子が、共にポリスチレン系樹脂からなることを特徴とする、請求項４記載の断熱パネルの製造方法。
6. 成形金型内に充填する発泡性合成樹脂が、予備発泡させた発泡性合成樹脂粒子であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の断熱パネルの製造方法。

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