JP5377453B2

JP5377453B2 - 真空断熱材およびその製造方法

Info

Publication number: JP5377453B2
Application number: JP2010236468A
Authority: JP
Inventors: 秀明中野; 洋輔藤森; 隆広園田; 修一岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: JP2012087903A

Description

本発明は、真空断熱材およびその製造方法に関する。

従来より、紡糸された樹脂繊維の繊維集合体を複数枚積層して構成される芯材を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空にしてなる真空断熱材は知られている。このようなものにおいて、繊維集合体は、繊維集合体を突起の付いた熱ロールで部分的に溶着させエンボス加工することでシート状とした不織布に構成されている。繊維集合体のエンボス加工による溶着部は、全ての溶着部が不織布の一方の面から他方の面へ貫通する貫通溶着により形成されたものや、全ての溶着部が不織布の一方の面から他方の面へ貫通しない表面溶着により形成されたものがある（例えば特許文献1）。

特開２０１０-１０６８７６号公報(請求項２、請求項４)

しかしながら、繊維集合体のエンボス加工により形成される全ての溶着部が不織布の一方の面から他方の面へ貫通する貫通溶着により形成されたものにあっては、貫通溶着部を通して一方の面から他方の面へ熱が伝わるので、断熱性能がさほど上がらないという難点があった。

また、繊維集合体のエンボス加工により形成される全ての溶着部が不織布の一方の面から他方の面へ貫通しない表面溶着により形成されたものにあっては、全ての溶着部が貫通溶着で形成されたものと比べて、断熱性能には優れるものの、製造工程間での不織布移動時や不織布の積層工程などで繊維相互の剥離が生ずるなど、取り扱い性が悪いという難点があった。

本発明は、以上の点に鑑み、芯材となる不織布の製造時の取り扱い性が高く、かつ断熱性能に優れた真空断熱材を得ることを目的とする。

本発明に係る真空断熱材は、下記の構成からなるものである。すなわち、紡糸された樹脂繊維の繊維集合体を複数枚積層して構成される芯材を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空にしてなる真空断熱材において、繊維集合体が部分的に溶着部を有する不織布であり、溶着部が、当該不織布の端部では、貫通溶着部により形成され、その端部を除く部位では、表面溶着部により形成されたものである。

本発明の真空断熱材によれば、製造工程間での不織布移動時や不織布の積層工程などで繊維相互の剥離が生ずるのを不織布の端部の貫通溶着部によって防ぐことができ、芯材となる不織布の製造時の取り扱い性が高く、さらに不織布の端部を除く範囲が表面溶着部となっているので、断熱材厚み方向の熱の移動は、断熱材厚み方向に対して直交する方向に配向された繊維間の熱伝達が主体となり、断熱性能が向上する。

本発明の実施の形態に係る真空断熱材の不織布の溶着状態を示す平面図および断面図である。本発明の実施の形態に係る真空断熱材の熱ロールを用いた製造方法を示す製造ラインの模式図である。本発明の実施の形態に係る真空断熱材の熱ロールを用いた繊維集合体の溶着工程を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る真空断熱材の熱ロールを用いた溶着による不織布の溶着状態を示す平面図および断面図である。本発明の実施の形態に係る真空断熱材のレーザーを用いた繊維集合体の溶着工程を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る真空断熱材のレーザーを用いた溶着による不織布の溶着状態を示す平面図および断面図である。本発明の実施の形態に係る真空断熱材のレーザーを用いた繊維集合体の溶着工程時における溶着パターンの他の例を示す斜視図である。比較例１の不織布の溶着状態を示す平面図および断面図である。比較例２の不織布の溶着状態を示す平面図および断面図である。本発明に係る不織布と比較例１，２の不織布の取扱い性を比較して示す表である。本発明に係る真空断熱材の熱伝導率の測定結果を比較例１，２とともに示すグラフである。

以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る真空断熱材の不織布の溶着状態を示す平面図および断面図である。

本実施形態の真空断熱材は、図１のように芯材として用いる不織布３１が、紡糸された樹脂繊維の繊維集合体を表裏面より部分的に溶着させることで製作されている。

不織布３１の溶着部のうち、端部の溶着部は、一方の面から他方の面へ貫通する強溶着加工により形成され、それ以外の部位の溶着部は、一方の面から他方の面へ貫通しない弱溶着加工により形成されている。その結果、不織布３１の端部には貫通溶着部３１ａ（図１中の●部分）が形成され、それ以外の部位には表面溶着部３１ｂ（図１中の○部分）が形成されるようになっている。

このように、不織布３１では、端部以外の部分は繊維相互が不織布厚み方向に貫通溶着されていない。このため、この不織布３１を真空断熱材の芯材として用いた場合、断熱材厚み方向の熱の移動は、断熱材厚み方向に対して直交する方向に配向された繊維間の熱伝達が主体となり、図８の比較例１に示すような全ての溶着部が貫通溶着部５１で構成された不織布５０を芯材として用いる場合と比べて、断熱性能に優れた真空断熱材を得ることができる。

ところで、図９の比較例２に示すような全ての溶着部が表面溶着部６１で形成された不織布６０を芯材として用いた場合、製造工程間での不織布移動時に繊維相互の剥離が生ずる。しかし、本実施の形態のように端部が貫通溶着されている不織布３１を芯材として用いることで、製造工程間での不織布移動時の繊維相互の剥離を防止することができ、前述の図８の比較例１のような全ての溶着部が貫通溶着で形成されている不織布５０と同等の取り扱い性を確保することができる。

次に、本実施の形態の真空断熱材の熱ロールを用いた製造方法について図２に基づき図１を参照しながら説明する。

溶融押出装置１２に投入されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、又はＰＳ（ポリスチレン）の粒状樹脂材料１１は、紡糸ノズル１３により連続繊維状となった後、延伸装置１４により細く引き伸ばされ、さらに捕集装置１５により繊維相互が絡まりあった状態となる。

絡まりあった繊維に、異なる高さの突起を持つ熱ロール３０による深さ制御された溶着加工を行い、シート状の不織布３１を形成し、巻取り装置３２にてロール状に巻き取る。

次いで、巻き取られた不織布ロール１９から積層装置２０によって所定の長さの不織布を所定の枚数分、折り重ねて積層し、切断装置１６で切断し、不織布ロール１９から切り離すことで、芯材２１を形成する。

次に、得られた芯材２１をガスバリア性容器であるアルミ箔ラミネートフィルムの外包材２３に挿入し、９０℃で２時間以上乾燥した後、外包材２３に水分吸着剤２２を挿入して、チャンバ式の真空包装機にセットし真空引きを行った後、真空チャンバ内にて外包材２３の開口部をヒートシールしてパネル状の真空断熱材を形成する。

図３は図２における熱ロールを用いた繊維集合体の溶着工程部分を取り出して示す斜視図である。図３のように熱ロール３０は、その両端部に配置された第１の突起３０ａが、突起高さを繊維集合体を貫通可能な高さに設定されているとともに、両端部に挟まれた範囲にある第２の突起３０ｂが、突起高さを繊維集合体を貫通不能な高さに設定されている。これにより、繊維集合体の溶着工程後、図４のように不織布３１の端部に、一方の面から他方の面へ貫通する貫通溶着部３１ａが形成され、不織布３１の端部を除く範囲に、溶着部が一方の面から他方の面へ貫通しない表面溶着部３１ｂが形成される。

図１０は本実施の形態に係る不織布３１と比較例１，２の不織布５０，６０の取扱い性を比較して示す表である。図１０から明らかなように、本実施の形態の不織布３１は、体積目付け（単位面積あたりの重量）が１０cc/ｍ²乃至７５cc/ｍ²の範囲でも、全ての溶着部が貫通溶着部５１で構成された比較例１の不織布５０（図８）と同等の取扱い性を有している。

図１１は本実施の形態に係る不織布３１と比較例１，２の不織布５０，６０の熱伝導率の測定結果を示すグラフである。図１１から明らかなように、本実施の形態の不織布３１は、体積目付けが１０cc/ｍ²乃至７５cc/ｍ²の範囲で、全ての溶着部が表面溶着部６１で形成された不織布６０（図９）と同等の断熱性能が得られている。
したがって、本実施の形態の不織布３１は、真空断熱材の芯材として好適である。

図５は本実施の形態の真空断熱材の製造方法における繊維集合体の溶着工程の他の例を示す斜視図であり、図２及び図３における熱ロール３０の代わりにレーザー加工機４０を用いたものである。図５のようにレーザー加工機４０は、繊維集合体の両端部に対しては貫通可能な強レーザー４０ａを照射し、繊維集合体の両端部に挟まれた範囲に対しては貫通不能な弱レーザー４０ｂを照射するように制御されている。すなわち、レーザー加工機４０は、繊維集合体の両端部に対してはその一方の面から他方の面へ貫通可能なレーザー出力および集光位置に調整されているとともに、前記繊維集合体の両端部に挟まれた範囲に対しては一方の面から他方の面へ貫通不能なレーザー出力および集光位置に調整されている。なお、集光位置は固定し、レーザー出力のみの制御でも可能である。このレーザーによる繊維集合体の溶着工程によって、図５及び図６のように不織布４１の端部に、一方の面から他方の面へ貫通する貫通溶着部４１ａが形成され、不織布４１の端部を除く範囲に、溶着部が一方の面から他方の面へ貫通しない表面溶着部４１ｂが形成される。そして、このシート状の不織布４１は、巻取り装置４２にてロール状に巻き取られる。

このレーザー加工機４０による溶着工程を経て作成された不織布４１も、図１０のように体積目付け（単位面積あたりの重量）が１０cc/ｍ²乃至７５cc/ｍ²の範囲でも、全ての溶着部が貫通溶着部５１で構成された比較例１の不織布５０（図８）と同等の取扱い性を有し、また図１１のように体積目付けが１０cc/ｍ²乃至７５cc/ｍ²の範囲で、全ての溶着部が表面溶着部６１で形成された不織布６０（図９）と同等の断熱性能が得られており、真空断熱材の芯材として好適である。

さらに、このレーザー加工機４０による溶着工程時の溶着位置パターンは、プログラム変更のみで対応できるので、例えば図７に示すように溶着部間ピッチの変更など、プログラム変更によって容易に対応することができる。このため、真空断熱材の仕様にあわせた多様なパターンの芯材を短時間の段取で製造することができ、高い生産性を得られる。

なお、ここでは不織布の貫通溶着部は、不織布の一側縁部にのみ形成してもよく、また不織布の全周縁部に形成してもよい。このような溶着位置パターンへの変更は、レーザー加工機４０による溶着であれば、プログラム変更によって容易に対応することができる。

１１粒状樹脂材料、１２溶融押出装置、１３紡糸ノズル、１４延伸装置、１５捕集装置、１６切断装置、１９不織布ロール、２０積層装置、２１芯材、２２水分吸着剤、２３外包材（ガスバリア性容器）、３０熱ロール、３０ａ第１の突起、３０ｂ第２の突起、３１，４１，５０，６０不織布、３１ａ，４１ａ，５１貫通溶着部、３１ｂ，４１ｂ，６１表面溶着部、３２，４２巻取り装置、４０レーザー加工機、４０ａ強レーザー、４０ｂ弱レーザー。

Claims

紡糸された樹脂繊維の繊維集合体を複数枚積層して構成される芯材を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空にしてなる真空断熱材において、
前記繊維集合体が、部分的に溶着部を有する不織布であり、
前記溶着部が、当該不織布の端部では、貫通溶着部により形成され、その端部を除く部位では、表面溶着部により形成されたものであることを特徴とする真空断熱材。
紡糸された樹脂繊維の繊維集合体を貫通可能な高さを有する第１の突起を両端部に備えるとともに、その両端部に挟まれた範囲に前記繊維集合体を貫通不能な高さを有する第２の突起を設けた熱ロールにより、ライン上を搬送される前記繊維集合体をエンボス加工することで、端部に貫通溶着部を有するとともに、端部を除く範囲に表面溶着部を備えた連続するシート状の不織布を作成する工程と、
作成されたシート状の不織布を、所定の長さ、所定の枚数積層し、切断することで、芯材を形成する工程と、
前記芯材を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空引きする工程と、
を有することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
紡糸された樹脂繊維の繊維集合体の両端部に対しては貫通可能なレーザー出力に調整されているとともに、前記繊維集合体の両端部に挟まれた範囲に対しては貫通不能なレーザー出力に調整されたレーザー加工機により、ライン上を搬送される前記繊維集合体にレーザーを部分的に照射することで、端部に貫通溶着部を有するとともに、端部を除く範囲に表面溶着部を備えた連続するシート状の不織布を作成する工程と、
作成されたシート状の不織布を、所定の長さ、所定の枚数積層し、切断することで、芯材を形成する工程と、
前記芯材を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空引きする工程と、
を有することを特徴とする真空断熱材の製造方法。