JP5600469B2 - 真空断熱材用フィルム及び真空断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材用フィルム及び真空断熱材に関するものである。

近年、地球環境の保護、特に省エネルギーの観点から、優れた断熱性能を有する材料が求められており、この点において真空断熱材は特に優れた断熱性能を有しているので、冷蔵庫用の断熱材や住宅断熱壁用の断熱パネルなどに広く用いられている。この真空断熱材は、芯材と、この芯材を包被する真空断熱材用フィルムから成っている。

真空断熱材用フィルムは、外部からのガス（空気）の透過を防ぎ、長期間の真空状態を保持するために優れたガスバリア性が求められる。さらに、近年、真空断熱材の周囲のヒレ部（溶着シールした部分）は、芯材が入っている部分に比べて断熱性能が低く、全体の断熱性能を保つために、ヒレ部は折り曲げられ、また、真空断熱材自体も、複雑な形状（例えば、円弧形状や直角形状）の箇所に用いられる場合収納スペースの形状に従って変形されるようになっている。以上のことより、真空断熱材用フィルムには折り曲げや変形に際してガスバリア性が低下しないことも求められている。

上記要求事項を満たすために、従来、シーラント層を厚くすることによってピンホールの発生を防止することが提案されている。しかしながら、真空断熱材用フィルムのシーラント層の断面積が大きくなるので、シーラント層の端面からの酸素透過量が大きくなって真空度が低下し、断熱性が損なわれるという問題があった。

上記の問題を解決するために、２枚の透明バリアフィルムをポリオレフィン樹脂で押出ラミネーションにより貼り合せた真空断熱材用フィルムが提案されている（特許文献１）。しかしながら、透明バリアフィルムに押出されたポリオレフィン樹脂の熱によって、蒸着層が劣化しガスバリア性が低下するという問題を有していた。

このように、真空断熱材用フィルムには折り曲げや変形加工をしてもガスバリア性が低下しないこと、すなわち、屈曲変形後においてもガスバリア性を保持する真空断熱材用フィルムが求められ、それに対して上記のような提案がなされているが、未だ満足できるものはなかった。

特開２００７−２９０２２２号公報

本発明は、従来の真空断熱材用フィルムに比べ、折り曲げや変形した後でも優れたガスバリア性を保持できる真空断熱材用フィルム及びそれを用いて芯材を密封包装した真空断熱材を提供することを目的とするものである。

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討を加えた結果、ガスバリア層とシーラント層が接着性クッション層を介して貼り合わされていることにより上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、
（１）保護層、ガスバリア層及びシーラント層を有する真空断熱材用フィルムであって、前記真空断熱材用フィルムのガスバリア層とシーラント層が接着性クッション層を介して貼り合わされており、前記ガスバリア層が、金属箔、もしくは保護層側に金属または金属酸化物の薄膜層が形成されたプラスチックフィルムであり、前記接着性クッション層は、押出ラミネートされた低密度ポリエチレン樹脂であることを特徴とする真空断熱材用フィルム。
（２）前記接着性クッション層の厚みが１１〜５０μｍであり、且つ０．９１９〜０．９２４ｇ／ｃｍ３の低密度ポリエチレン樹脂であることを特徴とする（１）記載の真空断熱材用フィルム。
（３）前記シーラント層は、接着性クッション層よりも密度が高い直鎖状低密度ポリエチレンから形成されることを特徴とする（１）または（２）記載の真空断熱材用フィルム。
（４）（１）乃至（３）のいずれかに記載の真空断熱材用フィルムの製造方法であって、前記低密度ポリエチレン樹脂をガスバリア層上に溶融押出し、接着性クッション層を形成しながらシーラント層を重ねあわせることを特徴とする真空断熱材用フィルムの製造方法。
（５）上記（１）乃至（３）記載の真空断熱材用フィルムが芯材を密封包装してなることを特徴とする真空断熱材。
を要旨とするものである。

本発明の真空断熱材用フィルムは、従来の真空断熱材用フィルムに比べ、折り曲げや変形した後でも優れたガスバリア性を保持できるので、当該真空断熱材用フィルムを用いた真空断熱材は長期間にわたって使用しても高い信頼度で真空を維持することができ、断熱性能が低下しないといった効果を有する。

本発明の真空断熱材用フィルムの一実施例の模式的断面図である。

以下に、本発明を詳細に説明する。

本発明の真空断熱材用フィルムは、図１に示すように、ガスバリア層とシーラント層が接着性クッション層を介して貼り合わされたものである。この接着性クッション層は、ガスバリア層とシーラント層とを接着させるだけではなく、該両層の間にクッション性を付与するものである。

接着性クッション層に用いる樹脂は、低密度ポリエチレンである。前記低密度ポリエチレン層としては、密度が０．９１９〜０．９２４ｇ／ｃｍ^３、さらには０．９１９〜０．９２２ｇ／ｃｍ^３のものが好適である。密度が０．９１９〜０．９２４ｇ／ｃｍ^３の場合、接着性クッション層の端面からのガス透過の抑制ができ、十分なクッション性を付与することができるので好ましい。また、メルトフローレート（以下、ＭＦＲという）は、５〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、さらには５〜１５ｇ／１０ｍｉｎのものが好適である。ＭＦＲが５〜２０ｇ／１０ｍｉｎであると、押出加工による製膜性が優れているので好ましい。

前記接着性クッション層の厚みは、１１〜５０μｍ、さらには１５〜３０μｍとするのが好適である。厚みが１１μｍ未満の場合には十分なクッション性を付与することができず、５０μｍ以上の場合にはコストアップや接着性クッション層の断面積が大きくなり端面からのガスが透過しやすくなるので好ましくない。

ガスバリア層とシーラント層との積層方法は、低密度ポリエチレン樹脂をガスバリア層上にカーテン状に溶融押出し、接着性クッション層を形成しながらシーラント層を重ね合わせて積層される。

ガスバリア層の表面には接着性クッション層との密着性を付与するために表面前処理をすることが好ましい。表面前処理は、例えば、ガスバリア層の表面に、アンカーコート層、プライマー層などを施すことができる。具体的には、アンカーコート層は二液硬化型のポリウレタン系樹脂を溶媒に加えて充分に混合して樹脂組成物を調整し、該樹脂組成物をガスバリア層の表面にコーティングした後に、コーティング層を乾燥させて溶媒を除去して形成することができる。

本発明の真空断熱材用フィルムを構成するシーラント層は、真空断熱材用フィルムの中で最もガス透過度が大きい部分であり、シーラント層の性質は真空断熱材の経時断熱性能に大きく影響する。シーラント層の厚さは、減圧封止工程における封止品質の安定性や、シーラント部端面からのガス透過の抑制を考慮すると、１０〜１００μｍが好ましい。シーラント層の厚さが１０μｍ未満の場合には十分なシーラントによる接着力が得られにくく、１００μｍを超えるとコストアップやシーラント層の端部からガスが透過し真空度が低下するので好ましくない。シーラント層の材料としては、従来公知のものを用いることができ、特に、接着性クッション層の樹脂の密度よりも密度が高いものを好適に用いることができる。具体的には、使用する樹脂としては、直鎖状低密度ポリエチレンを用いることができ、密度は０．９２０ｇ／ｃｍ^３以上、さらには０．９２４〜０．９３４ｇ／ｃｍ^３、よりさらには０．９２４〜０．９２８ｇ／ｃｍ^３のものが好適である。

本発明の真空断熱材用フィルムに用いられるガスバリア層は、金属箔、もしくは金属または金属酸化物の薄膜層を形成したプラスチックフィルムである。

金属箔としては、ガスバリア性や経済性などの種々の観点から従来公知のアルミニウム箔を特に好適に用いることができる。アルミニウム箔の厚さは５〜５０μｍが好ましく、さらには５〜３０μｍが好ましい。一般にアルミニウム箔が薄くなるとピンホールが増えやすく、厚くなるとヒートリークが増大するために断熱性能が悪くなるので好ましくない。
金属または金属酸化物の薄膜層を形成させるプラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムやＥＶＯＨフィルムが好ましく、本発明のガスバリア層としては、当該プラスチックフィルムの上へアルミニウムなどの金属、またはシリカ、アルミナなどの金属酸化物を単独、あるいはそれらの混合物からなる単層または多層の薄膜層を形成したものを使用できる。前記金属または金属酸化物の薄膜層を形成したプラスチックフィルムを用いる場合、薄膜層は保護層側に向くように積層して用いる。
本発明のガスバリア層は、金属または金属酸化物の薄膜層を形成したプラスチックフィルムよりも金属箔、特にアルミニウム箔を用いるのが好ましい。

真空断熱材用フィルムの保護層として、従来公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ナイロンフィルム、ポリプロピレンフィルムや、ナイロン系樹脂とエチレン−ビニルアルコール共重合体とナイロン系樹脂とがこの順に積層された共押出延伸フィルムなどを一軸延伸または二軸延伸した各種フィルムあるいはそれらを複数組み合わせたものを用いることができる。保護層に用いる各フィルムの厚さは５〜３０μｍ、さらには１０〜２５μｍのものを好適に用いることができる。厚さが５μｍ未満では他と接触した際に破れてしまい保護層としての役割を果たせず、３０μｍを超えると、柔軟性に欠けるものとなり、安定した生産ができずハンドリング性が悪くなり実用的ではない。

本発明の真空断熱材用フィルムを構成する保護層とガスバリア層の各層の積層方法は、従来公知の方法を用いることができ、例えば２液硬化型ウレタン系接着剤等を用いたドライ・ラミネーション、熱ラミネーション等による方法が採用できる。また接着力を向上させるために任意の層に必要に応じてアンカーコート層や印刷・着色層、プライマー層、オーバーコート層等を施して積層することができる。

本発明の真空断熱材用フィルムの特徴は、ガスバリア層とシーラント層とが接着性クッション層を介して貼り合わされることによって、接着剤を介して貼り合わせたものに比べて、折り曲げや変形に際した後でも優れたガスバリア性を保持するものである。

本発明の真空断熱材用フィルムを用いた真空断熱材の製造方法は従来公知の方法を用いることができ、例えば、真空断熱材用フィルムのシーラント層同士をシールして、袋を作製し、芯材を充填した後に袋中の空気を排出し真空状態にして開口部をシールすることで真空断熱材を得ることができる。芯材を充填する袋を作製する場合、二枚のフィルムを合わせて任意の三辺においてシーラント層同士をシールしても良いし、一枚のフィルムを折りたたみ、任意の二辺においてシーラント層同士をシールしても良い。

芯材は、従来公知のものを用いることができ、例えばグラスウール、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、炭化ケイ素繊維、ロックウール、粉状のポリウレタン、シリカ、ポリスチレン、珪酸カルシウムやポリウレタン発泡体からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。

また、真空断熱材の初期断熱性能および経時断熱性能をより一層向上させる場合は、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。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳しく説明するが、本発明の真空断熱材用フィルムは実施例に限定されるものではない。
なお、本発明の真空断熱材用フィルムの評価は次のようにして行った。
（１）屈曲疲労試験
２００ｍｍ×３００ｍｍの試験片の３００ｍｍ辺の両端を貼り合せて円筒状に丸め、筒状にした試験片の両端を固定ヘッドと駆動ヘッドで保持し、４４０度のひねりを加えながら固定ヘッドと駆動ヘッドの間隔を７インチから３．５インチに狭めて、さらにひねりを加えたままヘッドの間隔を１インチまで狭め、その後ヘッドの間隔を３．５インチまで広げて、さらにひねりを戻しながらヘッドの間隔を７インチまで広げるという往復運動を４０回／ｍｉｎの速さで、５０回行なう屈曲疲労試験の前後の試験片を用いて、酸素透過度（ガスバリア性）と水分透過度を測定した。

（２）酸素透過度
ＪＩＳ Ｋ ７１２６−２に準拠して測定した。
（３）水分透過度
１３０ｍｍ×１４０ｍｍの試験片を２枚重ね合わせて、５ｍｍ幅のシール幅で一辺を残してシールし、塩化カルシウム１５ｇを入れた後に残りの一辺をシールして袋体を作製した。温度４０℃、湿度９０％ＲＨの条件での前記袋体の重量変化を測定して水分透過度を測定した。

（実施例１）
保護層として厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムと厚さ１５μｍのナイロンフィルム、ガスバリア層として厚さ６．５μｍのアルミニウム箔をこの順にウレタン系接着剤を用いて積層、接着した。次いで、接着性クッション層の厚さが２０μｍとなるようにカーテン状に押出した溶融状態の密度０．９１９ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレン樹脂を用いて、シーラント層である厚さ４０μｍ、密度０．９２６ｇ／ｃｍ^３の直鎖状低密度ポリエチレンフィルムと、上記積層体のアルミニウム箔面とを貼り合わせて、保護層、ガスバリア層、接着性クッション層及びシーラント層からなる真空断熱材用フィルムを得た。また、シーラント層側のアルミニウム箔にはアンカーコート層として二液硬化型エステルウレタンイソシアネートを塗布したものを用いた。

（比較例１）
保護層として厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムと厚さ１５μｍのナイロンフィルム、ガスバリア層として厚さ６．５μｍのアルミニウム箔、シーラント層として厚さ６０μｍ、密度０．９２６ｇ／ｃｍ^３の直鎖状低密度ポリエチレンフィルムをこの順にウレタン系接着剤を用いて積層、接着して真空断熱材用フィルムを得た。

実施例１及び比較例１で得られた真空断熱材用フィルムの評価結果を表１に示す。
なお、屈曲疲労試験前とは前述した屈曲疲労試験を行なう前に測定した酸素透過度および水分透過度の値であり、屈曲疲労試験後とは屈曲疲労試験を行なった後に測定した酸素透過度および水分透過度の値である。

表１に示すように、本発明にかかる実施例１の真空断熱材用フィルムの屈曲疲労試験後の酸素透過度と水分透過度は比較例１の真空断熱材用フィルムよりも良好で耐屈曲性に優れているものであった。これは、ガスバリア層とシーラント層の貼合を接着剤でなく接着性クッション層を介して貼り合わせたことにより効果によるものである。

本発明の真空断熱材用フィルムを用いた真空断熱材は、冷蔵庫、電気ポット、炊飯器、自動販売機等の機器、温水器、浴槽、ユニットバス、便座等の住宅設備、床暖房、自然冷媒ヒートポンプ給湯機、低温輻射板等の住宅システム、外壁用断熱パネル等の住宅建材、クーラーボックス、ボトルケース等の生活用品等の断熱材として有効に用いることができる。

１ 真空断熱材用フィルム
２ 保護層
３ ガスバリア層
４ シーラント層
５ 接着性クッション層

Claims (5)

1. 保護層、ガスバリア層及びシーラント層を有する真空断熱材用フィルムであって、前記真空断熱材用フィルムのガスバリア層とシーラント層が接着性クッション層を介して貼り合わされており、
   前記ガスバリア層が、金属箔、もしくは保護層側に金属または金属酸化物の薄膜層が形成されたプラスチックフィルムであり、
   前記接着性クッション層は、押出ラミネートされた低密度ポリエチレン樹脂であることを特徴とする真空断熱材用フィルム。
2. 前記接着性クッション層の厚みが１１〜５０μｍであり、且つ０．９１９〜０．９２４
   ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレン樹脂であることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材用フィルム。
3. 前記シーラント層は、接着性クッション層よりも密度が高い直鎖状低密度ポリエチレンから形成されることを特徴とする請求項１または２記載の真空断熱材用フィルム。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の真空断熱材用フィルムの製造方法であって、前記低密度ポリエチレン樹脂をガスバリア層上に溶融押出し、接着性クッション層を形成しながらシーラント層を重ねあわせることを特徴とする真空断熱材用フィルムの製造方法。
5. 請求項１乃至３記載の真空断熱材用フィルムが芯材を密封包装してなることを特徴とする真空断熱材。
   

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