JP5627773B2 - Vacuum heat insulating material and heat insulating box using the same - Google Patents
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Description
本発明は、真空断熱材及びこれを使用した例えば冷蔵庫の如き断熱箱に関するものである。 The present invention relates to a vacuum heat insulating material and a heat insulating box using the same, such as a refrigerator.
従来、例えば冷蔵庫などの断熱箱に使用される断熱材としては、ウレタンフォームが用いられていた。しかし、近年は、省エネルギーや少スペース大容量化に対する市場要請から、ウレタンフォームよりも断熱性能がよい真空断熱材を、ウレタンフォーム内に埋設して併用する形態が主流となっている。かかる真空断熱材は、冷蔵庫のほかに保温庫、車両用空調機、給湯器などの冷熱機器の断熱箱にも使用されるものである。 Conventionally, urethane foam has been used as a heat insulating material used in a heat insulating box such as a refrigerator. However, in recent years, due to market demands for energy saving and small space and large capacity, a form in which a vacuum heat insulating material having better heat insulating performance than urethane foam is embedded in urethane foam and used together has become mainstream. Such a vacuum heat insulating material is used not only for a refrigerator but also for a heat insulating box of a cooling device such as a heat storage, a vehicle air conditioner, and a water heater.
真空断熱材は、ガスバリア層にアルミニウム箔などを使用したプラスチックラミネートフィルムからなる外包材の中に、芯材として粉末、発泡体、繊維体などを挿入して構成されており、内部の気圧は、数Pa(パスカル)以下の真空に保たれている。
さらに、真空断熱材の断熱性能の低下要因となる真空度の劣化を抑制するために、ガスや水分を吸着する吸着剤が外包材の中に配置されている。The vacuum heat insulating material is configured by inserting powder, foam, fiber, etc. as a core material in an outer packaging material made of a plastic laminate film using an aluminum foil or the like for the gas barrier layer. A vacuum of several Pa (Pascal) or less is maintained.
Furthermore, an adsorbent that adsorbs gas and moisture is disposed in the outer packaging material in order to suppress the deterioration of the degree of vacuum, which is a cause of lowering the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material.
このような真空断熱材の芯材としては、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、繊維体などが用いられるが、現在は、断熱性能に優れるガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維が主流になっている(例えば、特許文献1及び特許文献8参照)。
As the core material of such a vacuum heat insulating material, powders such as silica, foams such as urethane, and fiber bodies are used, but at present, inorganic fibers such as glass fibers and ceramic fibers that are excellent in heat insulating performance are mainly used. (For example, refer to
しかし、ガラス繊維は、真空断熱材の製造時に粉塵が飛び散り作業者の皮膚・粘膜などに付着すると刺激を受ける可能性があり、その取り扱い性、作業性が問題となっている。 However, glass fiber may be irritated when dust scatters and adheres to the skin, mucous membrane, etc. of an operator during the manufacture of a vacuum heat insulating material, and its handling and workability are problematic.
また、リサイクルの場面を考えた場合、例えば、冷蔵庫ではリサイクル工場で製品ごとに粉砕され、ガラス繊維はウレタン屑などに混じってサーマルリサイクルに供されるが、燃焼効率を落としたり、残渣となったりするなど、リサイクル性が良くないという難点がある。 Also, when considering the scene of recycling, for example, in a refrigerator, each product is pulverized in a recycling factory, and glass fiber is mixed with urethane scraps and used for thermal recycling. There is a drawback that recyclability is not good.
そこで、ガラス繊維以外の芯材の材料として、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、LCP(液晶ポリマー)繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維、ポリスチレン繊維などの有機繊維を使用したものがある(例えば、特許文献2及び特許文献7参照)。
Therefore, organic fibers such as polypropylene fiber, polylactic acid fiber, aramid fiber, LCP (liquid crystal polymer) fiber, polyethylene terephthalate fiber, polyester fiber, polyethylene fiber, cellulose fiber, and polystyrene fiber are used as the core material other than glass fiber. (For example, refer to
そして、これら繊維を利用したものは断熱性能を向上させるために、繊維体の形状を、綿状のもの、シートを積層したもの(例えば、特許文献3及び特許文献4参照)や、シートを繊維配向が交互になるように積層したもの(例えば、特許文献5及び特許文献6参照)などがある。
これにより、繊維を芯材とした真空断熱材の熱伝導率が0.002〔W/mK〕程度の断熱性能を実現している。And in order to improve the heat insulation performance, those using these fibers have a fibrous shape, such as cotton, laminated sheets (for example, see
Thereby, the heat conductivity of the vacuum heat insulating material which used the fiber as the core material is about 0.002 [W / mK].
しかし、このように例えばポリエステルなどの有機繊維を芯材とした真空断熱材にあっては、これを組み込んだ冷蔵庫などの製品を、リサイクルセンターの設備によって解体する際、有機繊維が有価物である鉄屑等に絡まる。これは、現在のリサイクルセンターの冷蔵庫断熱箱の破砕装置は、従来のウレタン断熱材のみの断熱箱を前提に設計され製造されたものであるため、靭性・柔軟性のあるポリエステルなどの樹脂の長繊維不織布は、破砕が不十分になる場合があることに起因している。このため、回収品の品質が低下する。 However, in such a vacuum heat insulating material having an organic fiber such as polyester as a core material, the organic fiber is a valuable resource when a product such as a refrigerator incorporating the same is dismantled by equipment of a recycling center. Tangled with iron scraps. This is because the current crushing equipment for refrigerator insulation boxes at recycling centers is designed and manufactured on the assumption of conventional insulation boxes made only of urethane insulation, so the length of resins such as tough and flexible resins is long. The fiber nonwoven fabric is caused by the fact that crushing may be insufficient. For this reason, the quality of the recovered product is lowered.
このような、有機繊維が有価物である鉄屑等に絡まることによる回収品の品質低下の問題は、表層部分から内部に向かってスリット状の加工部を入れて破断し易くした芯材を使用することで解消できる(例えば、特許文献9,10参照)。
The problem of quality degradation of recovered products due to entanglement of such valuables as organic fibers is the use of a core material that is easy to break by inserting a slit-shaped processed part from the surface layer part to the inside. (See, for example,
しかしながら、表層部分から内部に向かってスリット状の加工部を入れた芯材を使用した真空断熱材にあっては、破断性は増すが、強度が極端に落ち、芯材がばらけ易くなり、真空断熱材の生産性も劣ってしまう。 However, in the vacuum heat insulating material using the core material into which the slit-shaped processed part is inserted from the surface layer portion toward the inside, the breakability is increased, but the strength is extremely lowered, and the core material is easily separated. The productivity of vacuum insulation is also inferior.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、真空断熱材適用製品のリサイクル時の破砕性を向上させることを第1の目的としている。また、加えて真空断熱材の芯材が有価物である鉄屑等に絡まりづらく、リサイクル性を向上させることができ、かつ生産時には芯材がばらけづらく、生産性も向上させることができる真空断熱材及びこれを使用した断熱箱を提供することを目的としたものである。 This invention was made | formed in order to solve said subject, and makes it the 1st objective to improve the crushability at the time of the recycling of the product with a vacuum heat insulating material applied. In addition, the vacuum heat insulating material core material is difficult to get entangled with valuable scraps of iron, etc., which can improve recyclability, and at the time of production, the core material is difficult to disperse and the productivity can be improved. An object of the present invention is to provide a heat insulating material and a heat insulating box using the heat insulating material.
本発明は、シート状の繊維集合体を積層した芯材をガスバリア性の外包材内に封入し、内部を減圧した真空断熱材であって、
前記シート状の繊維集合体にミシン目加工を施したものである。The present invention is a vacuum heat insulating material in which a core material in which sheet-like fiber assemblies are laminated is enclosed in a gas barrier outer packaging material, and the inside is decompressed,
The sheet-like fiber assembly is perforated.
また、本発明に係る断熱箱は、外箱と内箱との間に上記の真空断熱材を配設したものである。 Moreover, the heat insulation box which concerns on this invention arrange | positions said vacuum heat insulating material between an outer box and an inner box.
本発明によれば、芯材を構成する繊維集合体にミシン目加工を施したので、断熱性能を損うことなく、製造時の取扱性及び家電リサイクルセンターにおける破砕性を向上することのできる真空断熱材及びこれを使用した断熱箱を得ることができる。 According to the present invention, since the fiber assembly constituting the core material is perforated, a vacuum that can improve handling at the time of manufacture and crushability at the home appliance recycling center without impairing the heat insulating performance. A heat insulating material and a heat insulating box using the heat insulating material can be obtained.
[実施形態1]
本発明の実施形態1に係る真空断熱材を説明するための図1、図2において、真空断熱材1は、空気遮断性を有する袋状のガスバリア性容器2(以下、外包材という)と、外包材2内に封入された芯材3及び吸着剤4とからなっている。吸着剤4は水分吸着剤やガス吸着剤であって、断熱性能低下の原因となる外包材2内の水分を吸着する。[Embodiment 1]
In FIG. 1 and FIG. 2 for explaining the vacuum heat insulating material according to
外包材2の4辺のうち開口部2a以外の3辺はあらかじめヒートシールにより閉じられており、芯材3を矢印aで示すように、開口部2aから外包材2内に挿入し、外包材2内に芯材3が封入された状態で外包材2の内部を所定の真空度に減圧したのち、開口部2aをヒートシールにより閉じることによって、真空断熱材1が製作される。
Out of the four sides of the
図3は芯材3の詳細を示す斜視図である。芯材3は積層体5からなり、シート状の繊維集合体である長繊維不織布6を矢印bで示すように、内側から外側に向って連続的に巻き付けて数百枚程度積層し、得られたほぼ円筒状の積層体5を巻き付け方向に引張って折り畳み、上下に押し潰した構造のものである。
FIG. 3 is a perspective view showing details of the
よって、この積層体5は、折り畳んだときに平板状とした上面側平板部5a及び下面側平板部5bと、上面側平板部5aと下面側平板部5bとをつなげる部分を折り曲げた折り曲げ部、すなわち、積層体5の巻き付け方向の端部となる折れ曲がり部5c,5dとによって構成された1枚の平板状に形成したものである。
この積層体5を芯材3とすることにより、厚さがほぼ均一な1枚の平板状の真空断熱材1が製作される。なお、図3において、矢印aは芯材3の外包材2への挿入方向を示す。Therefore, this laminated
By using this laminated
図4は図3の積層体5を構成するシート状の1枚の長繊維不織布6の拡大平面図及びそのA−A断面図である。
長繊維不織布6は多数の繊維7によって構成されているが、これら多数の繊維7は、そのままでは繊維どうしがつながっていないため、持ち上げただけでバラバラに崩れてしまい、シートを構成することができない。FIG. 4 is an enlarged plan view of a single sheet-like long-fiber
The long-fiber
これを防止するために、多数の繊維7がシート状に形成されたのち(これをウエブという)、熱エンボス加工によって繊維7どうしを溶着させ、繊維がばらけない長繊維不織布6を構成している。8は熱エンボス加工によって繊維7どうしを溶着させた熱エンボス加工部であり、熱エンボス加工部8以外の領域は繊維7の状態である。シート全体に対する熱エンボス加工部8の割合を調整することにより、繊維7が持つ断熱性能を損うことなく、シートとして取扱うことができるようにしている。
In order to prevent this, after a large number of
これにより、真空断熱材1の製造時における取扱性が大幅に向上したが、反面、前述のようにリサイクルセンターにおける破砕性が悪化してしまうため、ミシン目9を施したミシン目加工部を設けることにより破砕時における長繊維不織布6の伸びを抑制し、取扱性と破砕性の向上を両立させている。なお、本発明においては、リサイクルセンターにおける破砕時の長繊維不織布6の伸びを抑制し取扱性、破砕性を向上させるために、長繊維不織布6に後述のように(図5〜図13及びその説明)、スリット状の加工部(以下、単に「加工部」と言う場合もある)9aと非加工部9bを交互に繰り返したミシン目9の加工部、又は厚さ方向に完全にカットしないハーフカット部9dにより格子状の加工部を設けているが、以下の説明では、これらを総称して上記のようにミシン目加工部又はミシン目加工という。すなわち、スリット状の加工部とは、完全カットされた加工部又はハーフカットされたハーフカット部を含むものである。
Thereby, although the handleability at the time of manufacture of the vacuum
<繊維の材質>
真空断熱材1の芯材3を構成する繊維には樹脂繊維を用いており、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリスチレン(以下、PSという)繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、液晶ポリマー(以下、LCPという)繊維、ポリフェニレンスルファイド(以下、PPSという)繊維などを用いることができる。<Fiber material>
Resin fibers are used for the fibers constituting the
そして、LCP繊維やPPS繊維など、耐熱性を有する繊維を使用すれば芯材3の耐熱性を向上させることができ、また径の大きな繊維を使用すれば芯材3の圧縮クリープ特性を向上させることができる。さらに、その両方の特性を得たい場合は、耐熱性を有する繊維と径の大きな繊維を混合して使用すれば、圧縮クリープ特性に優れ、耐熱性が高く断熱性の高い真空断熱材1が得られる。
If heat-resistant fibers such as LCP fiber and PPS fiber are used, the heat resistance of the
ところで、PS繊維は、固体熱伝導率が小さく断熱材としての断熱性能の向上が期待でき、その上安価に製造できるので、以下の説明では、真空断熱材1の芯材3に、材質自体の伸びが小さく、リサイクルセンターにおける破砕性に有利であるPS繊維を使用した例について説明する。
By the way, since PS fiber has low solid thermal conductivity and can be expected to improve heat insulation performance as a heat insulating material and can be manufactured at low cost, in the following description, the
<長繊維不織布の製造>
次に、PS樹脂を加熱溶融紡糸してPS繊維を得、さらに、シート状の長繊維不織布とするまでの工程について説明する。
先ず、PS樹脂ペレットを押出機に搬送する。押出機で270〜310℃に加熱・混練溶融されたPS樹脂は、異物除去のためのポリマーフィルターを通したのち、ギアポンプにより、直径0.2〜0.6mmの多数の孔のあいたノズルから連続的に押し出される。<Manufacture of long-fiber nonwoven fabric>
Next, a process until PS fiber is obtained by heat-melt spinning PS resin to obtain a sheet-like long fiber nonwoven fabric will be described.
First, PS resin pellets are conveyed to an extruder. The PS resin heated, kneaded and melted at 270 to 310 ° C in an extruder passes through a polymer filter for removing foreign substances, and then continuously from a nozzle having a large number of holes having a diameter of 0.2 to 0.6 mm by a gear pump. Pushed out.
押し出されたPS樹脂は、冷風で冷却しながら圧縮エアで2000m/min〜6000m/minの糸速度で延伸され、所望の繊維径の連続繊維として、メッシュコンベアの上に捕集される。
本実施形態においては、径0.4mmの孔が約4000個あけられたノズルを使用し、糸速度3800m/minで紡糸を行い、約13μmの繊維径とした。なお、平均繊維径の測定は、マイクロスコープを用いて数箇所〜数百箇所(例えば、10箇所)測定し、その平均値を使用する。The extruded PS resin is drawn with compressed air at a yarn speed of 2000 m / min to 6000 m / min while being cooled with cold air, and is collected on a mesh conveyor as continuous fibers having a desired fiber diameter.
In the present embodiment, a nozzle having about 4000 holes with a diameter of 0.4 mm was used, and spinning was performed at a yarn speed of 3800 m / min to obtain a fiber diameter of about 13 μm. In addition, the measurement of an average fiber diameter measures several places-several hundred places (for example, 10 places) using a microscope, and uses the average value.
以上のようにしてPS樹脂ペレットから加熱溶融紡糸し、メッシュコンベア上で捕集された繊維7は、繊維のかたまりである繊維ウエブとして捕集される。ただし、繊維ウエブの状態では繊維7はそのままの状態でばらばらであり、外包材2に収容する作業において芯材3として扱いにくい。
The
よって、繊維のばらけを防止するために、40〜120℃に加熱されたローラで押えたのち、40〜120℃の加熱ローラで熱エンボス加工を施して繊維どうしを熱溶着し、図4のような長繊維不織布6に加工する。図4において、凹部が熱エンボス加工を行った熱エンボス加工部8であるが、最小限の面積で繊維7を加熱・加圧溶着させ、繊維7がばらばらになるのを防止している。
Therefore, in order to prevent the fibers from being scattered, after pressing with a roller heated to 40 to 120 ° C., heat embossing is performed with a heating roller of 40 to 120 ° C., and the fibers are thermally welded. Such a long
本実施形態においては、熱エンボス加工部8は直径0.5〜1mm程度のほぼ円形とし、1〜3mm程度の間隔で設け、シートに占める熱エンボス加工部8の割合を6%程度とした。このように、シートに占める熱エンボス加工部8の割合を6%程度とすることにより、同じ材料を使用した従来の樹脂繊維の綿状芯材と比較して断熱性能が損なわれず、繊維どうしの熱溶着が確実に行われ、後の芯材製造工程(繊維集合体の積層工程)で応力がかかっても破れない程度の強度を有する長繊維不織布6を得ることができる。なお、通常、重量目付け(1m2あたりの繊維の重量(g))で表わされる不織布の厚みは、コンベアの速度で調整できる。このようにして熱エンボス加工を施した長繊維不織布6はロール状に巻き取られ、原反ロールが得られる。In the present embodiment, the hot
<長繊維不織布に設けるミシン目>
次に、長繊維不織布6(以下、単に不織布という)に設けるミシン目の仕様例について、図5〜図13により説明する。
仕様例1.
図5は図4のミシン目加工の仕様例1を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図である。この仕様例1に係る芯材3は、図1〜図4のように、シート状繊維集合体3aを複数積層した積層体5で構成されている。また、芯材3には、シート状繊維集合体3aのそれぞれに、非加工部9bとシートを貫通するスリット状の加工部9aが一つ置きに連続する一本のミシン目9が形成されている。すなわち、ミシン目9は、シート状繊維集合体3aの長手方向に延びる中心線上に沿うように長手方向の一端から他端にかけて形成されている。また、ミシン目9は、その非加工部9bの長さが1〜5[mm]の範囲に設定され、さらにスリット状の加工部9aの長さが3[mm]以上に設定されている。これらの値は、本発明者等による以下の実験の結果得られたシート状繊維集合体3aの特性に基づいて決定されたものである。<Perforation to be provided in long fiber nonwoven fabric>
Next, specification examples of perforations provided in the long fiber nonwoven fabric 6 (hereinafter simply referred to as nonwoven fabric) will be described with reference to FIGS.
Specification example 1.
FIG. 5 is a plan view showing a sheet-like fiber assembly constituting a core material for explaining the specification example 1 of the perforation processing of FIG. As shown in FIGS. 1 to 4, the
実験は、芯材3である目付18[g/m2]のポリエステルのシート状有機繊維集合体にカッターでミシン目を形成することにより行った。なお、ここではポリエステル繊維で実施したが、それ以外の例えばポリスチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、LCP(液晶ポリマー)繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維でも良い。The experiment was performed by forming perforations with a cutter on a polyester sheet-like organic fiber assembly having a basis weight of 18 [g / m 2 ] as the
課題は鉄屑等への絡みつきであるが、これは伸び率が高いために生じるものと考えられる。そこで、伸び率に注目した。 The problem is entanglement with iron scraps, etc., but this is considered to be caused by the high elongation rate. Therefore, we focused on the growth rate.
まず、スリット状の加工部9aの長さを4[mm]に固定し、非加工部9bの長さを変えた試料を作製した。試料サイズは幅25[mm]、長さ100[mm]である。引張試験機を用いて試料の長さ方向の両端をチャックで挟み、長さ方向に引張り、伸び率を測定した。引張速度50[mm/min]で、チャック間距離は15[mm]である。ここで、伸び率とは、試料(不織布)破断時の伸びをチャック間距離で割ったものである。測定結果を図6に示す。
First, a sample was prepared by fixing the length of the slit-shaped processed
図6は芯材を構成するシート状繊維集合体のミシン目における非加工部の長さと伸び率の関係を示すグラフであり、横軸に非加工部の長さ、縦軸に伸び率をとったものである。図6から明らかなように、非加工部9bの長さは短いほど伸び率は減少する。特に、非加工部9bの長さが6〜8[mm]の場合の伸び率の値と、3〜5[mm]の場合の伸び率の値を比べると、非加工部9bの長さが5[mm]以下の場合の伸び率の値が大幅に下がっていることが判る。ただし、非加工部9bの長さが1[mm]未満だとミシン目9の加工の際に切れ易くなり、取り扱い性が悪くなる。以上より、非加工部9bの長さは1〜5[mm]が適切である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the length of the non-processed portion and the elongation at the perforation of the sheet-like fiber assembly constituting the core material, with the horizontal axis representing the length of the non-processed portion and the vertical axis representing the elongation. It is a thing. As is apparent from FIG. 6, the elongation rate decreases as the length of the
次に、非加工部9bの長さを2[mm]に固定し、スリット状の加工部9aの長さを変えて、伸び率を測定した。測定結果を図7に示す。
Next, the length of the
図7は芯材を構成するシート状繊維集合体のミシン目におけるスリット状の加工部の長さと伸び率の関係を示すグラフであり、横軸にスリット状の加工部の長さ、縦軸に伸び率をとったものである。図7から明らかなように、スリット状の加工部9aの長さが長いほど伸び率は下がる。特に、スリット状の加工部9aの長さが1〜2[mm]の場合の伸び率の値と、3[mm]以上切り込みを入れた場合の伸び率の値を比べると、スリット状の加工部9aの長さが3[mm]以上切り込みを入れた場合の伸び率の値が大幅に下がっていることが判る。よって、スリット状の加工部9aの長さは3[mm]以上が適切である。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the length of the slit-like processed part and the elongation at the perforation of the sheet-like fiber assembly constituting the core material, the horizontal axis is the length of the slit-like processed part, and the vertical axis is It is the rate of growth. As is apparent from FIG. 7, the elongation rate decreases as the length of the slit-like processed
次に、非加工部9bの長さが5[mm]、スリット状の加工部9aの長さが3[mm]のミシン目9を施したシート状有機繊維集合体3aを芯材3として外包材2内に入れ、100℃で乾燥させ、吸着剤を入れ、数Paで真空パックを行い、真空断熱材1を作製した。断熱性能を測定するとミシン目なしと同じ熱伝導率0.0023[W/mK]であった。つまり、断熱性能を維持したまま、破砕性を向上させることが可能であることが判った。これにより、生産時には芯材3をばらけ難くすることができ、かつリサイクル時には破砕し易くすることができた。その結果、リサイクル時に芯材3が鉄屑等に絡まり難くなり、鉄屑等の純度を向上させることができた。そして、鉄屑等の純度が上がることで、再資源化率を向上させることができた。
Next, a sheet-like
仕様例2.
図8は図4のミシン目加工の仕様例2を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図であり、前述の仕様例1に相当する部分には同一符号を付してある。なお、説明に当たっては前述の図1〜図4を参照するものとする。この仕様例2に係る芯材3は、図8のようにシート状繊維集合体3aに、ミシン目9を一方向に複数ライン並設して形成するとともに、各ミシン目9間の間隔9cを6[mm]以下としたものである。それ以外の構成は前述の実施形態1のものと同一である。Specification example 2
FIG. 8 is a plan view showing a sheet-like fiber assembly constituting the core material for explaining the specification example 2 of the perforation processing of FIG. 4, and parts corresponding to the specification example 1 are given the same reference numerals. It is. In the description, reference is made to FIGS. The
この仕様例2に係る芯材3は、シート状繊維集合体3aにミシン目9を一方向に複数ライン並設し、各ミシン目9間の間隔9cを6[mm]以下としたものであるが、この値も、本発明者等による実験の結果得られたシート状繊維集合体3aの特性に基づいて決定されたものである。
In the
すなわち、前述の実施形態1で用いたのと同様の試料(但し、ここではミシン目を一方向に複数並設した不織布)と引張試験機を使用し、ミシン目9間の間隔9cを変えて伸び率を測定した。測定結果を図9に示す。
That is, the same sample as used in the first embodiment (however, here, a nonwoven fabric in which a plurality of perforations are arranged in one direction) and a tensile tester are used, and the
図9はそのシート状繊維集合体のミシン目間の間隔と伸び率の関係を示すグラフであり、横軸にミシン目間の間隔、縦軸に伸び率をとったものである。図9から明らかなように、ミシン目9間の間隔9cが短い程、伸び率が下がるが、ミシン目間の間隔9cが6[mm]以下になると、伸び率低下に大きな変化はみられない。よって、ミシン目間の間隔9cは6[mm]以下が適切であることが判った。つまり、断熱性能を維持したまま、破砕性を向上させることが可能であることが判った。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the spacing between the perforations and the elongation rate of the sheet-like fiber assembly, with the horizontal axis representing the spacing between the perforations and the vertical axis representing the elongation rate. As is clear from FIG. 9, the shorter the
仕様例3.
図10は図4のミシン目加工の仕様例3を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図であり、前述の仕様例1に相当する部分には同一符号を付してある。なお、説明に当たっては前述の図1〜図4を参照するものとする。この仕様例3に係る芯材3は、図10のようにシート状繊維集合体3aに、ミシン目9A,9Bを二方向(直交方向)に複数ライン並設して形成したものである。それ以外の構成は前述の実施形態1のものと同一である。Specification example 3.
FIG. 10 is a plan view showing a sheet-like fiber assembly constituting the core material for explaining the specification example 3 of the perforation processing of FIG. 4, and parts corresponding to the specification example 1 described above are denoted by the same reference numerals. It is. In the description, reference is made to FIGS. The
この仕様例3に係る芯材3においては、シート状繊維集合体3aに、ミシン目9A,9Bを二方向(直交方向)に複数ライン並設しているので、シート状繊維集合体3aの伸び率をさらに下げることができ、破砕し易くすることができる。つまり、断熱性能を維持したまま、破砕性を一層向上させることができる。
In the
仕様例4.
図11は図4のミシン目加工の仕様例4の説明図である。この仕様例4に係る芯材3は、図11のようにシート状繊維集合体3aに、ミシン目9を完全カット(不織布6の厚さ方向の上面から下面まで貫通してカットする)の加工部9aと、非加工部9bとがそれぞれ所定長さで交互に連続し、例えば点線状をなして格子状のミシン目を形成したものである。Specification example 4
FIG. 11 is an explanatory view of a specification example 4 of the perforation processing of FIG. The
仕様例5.
図12は図4のミシン目加工の仕様例5の説明図である。この仕様例5に係る芯材3は、図12のようにシート状繊維集合体3aに、ミシン目9がシート状繊維集合体3aを貫通しない切込みであるハーフカット部9dのみにより形成されており、例えば連続した直線状により、非加工部9bをなくして格子状に形成したものである。Specification example 5
FIG. 12 is an explanatory diagram of a specification example 5 of the perforation processing of FIG. As shown in FIG. 12, the
仕様例6.
図13は図4のミシン目加工の仕様例6の説明図である。この仕様例6に係る芯材3は、図13のようにシート状繊維集合体3aに、不織布6の製造方向Cに対して完全カットの加工部9aを斜めにかつ千鳥状に設け、隣接する加工部9aの間に非加工部9bを形成したものである。Specification example 6.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a specification example 6 of the perforation processing of FIG. The
<不織布へのミシン目の加工方法>
不織布6へのミシン目の加工にあたっては、一旦得た不織布6の原反ロールを巻き出し、不織布1枚の状態でミシン目の加工を行ったのち、再びロールに巻取る方法をとった。この方法によれば、1枚の不織布6にミシン目加工を行ったのちに多層積層を行うので、ミシン目が完全に重なることがなく、真空断熱材1の外観に悪影響を与えることがない。なお、ミシン目の仕様やカット方法(ダイロールとスリッターの組み合わせなど)によっては加工速度を高めることができるので、その場合には、ミシン目加工工程を前述の不織布製造工程に組み込むこともできる。<Processing method of perforation to nonwoven fabric>
In processing the perforation to the
さらに、後述の不織布積層工程ののち、不織布6が積層された芯材3をプレス加工によりミシン目を加工してもよい。この場合は、不織布6を芯材3の形態に積層したのちにミシン目加工を行うので、後の工程で不織布6の1枚ごとの取り扱い強度を考慮する必要がないため、より破砕性のよいミシン目加工を行うことができる。
Further, after the non-woven fabric laminating step described later, the
<不織布の積層方法、芯材の製造方法>
次に、不織布6の積層方法及び芯材3の製造方法について説明する。
図14は真空断熱材1の芯材3の積層装置を構成する原反ロール101と巻枠111の作用説明図で、真空断熱材1の芯材製造工程を示すものである。<Nonwoven Fabric Lamination Method, Core Material Manufacturing Method>
Next, the lamination method of the
FIG. 14 is an operation explanatory view of the
図14(a)は不織布6(以下、繊維集合体という)の巻き始めステップであり、積層体5の製造工程において、熱エンボス加工が施された連続したシート状の繊維集合体6が数回巻付けられて形成された所定幅の原反ロール101と、原反ロール101に巻付けられた繊維集合体6を巻取る所定幅の巻枠111とを備え、原反ロール101と巻枠111を回転させることにより、原反ロール101に巻き付けられている繊維集合体6を巻枠111に巻き取り始める。
FIG. 14A shows a winding start step of the nonwoven fabric 6 (hereinafter referred to as a fiber assembly). In the manufacturing process of the
このとき、原反ロール101から引き出された繊維集合体6の端部を巻枠111のクランプ機構でクランプし、繊維集合体6が巻取り途中で切断したり、伸びきって幅が狭くなるようなことがないような所定の張力で巻き取る。なお、図では、原反ロール101と巻枠111は接触している場合を示してあるが、離してもよい。
At this time, the end of the
図14(b)は繊維集合体6の巻き終わりステップである。巻き始めステップで原反ロール101から巻枠111に巻き付けられた繊維集合体6が、所定の厚さに相当する回転数分巻き付けられると、原反ロール101と巻枠111の回転を停止させ繊維集合体6の巻き取りを終了する。巻枠111に巻き付けられる所定の回転数、すなわち積層する枚数は、繊維集合体6の減圧パック時の厚さと、製造したい真空断熱材1の厚さを元に任意に設定する。
FIG. 14B is a winding end step of the
図14(c)は繊維集合体6の切断ステップである。巻き終わりステップにより繊維集合体6が巻枠111に所定回転数分巻き付けられ、原反ロール101と巻枠111の回転を停止させたのち、繊維集合体6を原反ロール101と巻枠111との間の所定の切断箇所において、前後をクランプした状態で切断し、原反ロール101を巻枠111から切り離す。
FIG. 14C is a cutting step of the
図14(d)は芯材3の固定ステップである。切断ステップにより繊維集合体6が切断されたのち、巻枠111に設けられたクランプ部材設置部112a,112bにクランプ部材113a,113bを挿入し、巻枠111に巻き付けられたほぼ円筒状の繊維集合体6をクランプする。
FIG. 14D shows a fixing step of the
図14(e)は巻枠変形ステップである。芯材3の固定ステップにより繊維集合体6がクランプ部材113a,113bによってクランプされたのち、巻枠111の円周部材保持軸114a,114bを中心側に向って半径方向に縮むように可動させ、円周部材保持軸114a,114bに接続された円周部材115a,115bを中心側に向って半径方向に縮む方向に可動させる。このようにして巻枠111を変形させ巻枠111に巻き付けられた円筒状の繊維集合体6の巻付け張力を緩める。
FIG. 14E shows a winding frame deformation step. After the
図14(f)は巻枠分離ステップであり、張力が緩められたほぼ円筒状の繊維集合体6を巻枠111から回転軸116の軸心方向に抜き取る。
FIG. 14F shows a winding frame separating step, in which the substantially
図14(g)は芯材形成ステップである。2つのクランプ部材113a,113bによってクランプされた状態で巻枠111から抜き取られたほぼ円筒状の繊維集合体6を、2つのクランプ部材113a,113bを巻き付け方向のほぼ直線方向の反対側にそれぞれ引張ることにより、ほぼ円筒状の繊維集合体6がクランプ部材113a,113bのクランプ位置で折り畳まれるので、巻き付け方向に折れ曲り部(折り畳み部)5c,5dと、上面側平板部5a、下面側平板部5bとを有する平板状(シート状)の不織布6の積層体5、すなわち、平板状(シート状)の芯材3が形成される。
FIG. 14G shows a core material forming step. The substantially
平板状に形成された積層体5から構成された芯材3は、クランプ部材113a,113bで折れ曲り部5c,5dをクランプされた状態でコンベア上に移されたのち、クランプ部材113a,113bを取り除くことにより、図14(h)に示すような芯材3が製造される。なお、10は巻枠111を引き抜いたときのほぼ円筒状の繊維集合体6の中心部であり、上面側平板部5aを形成する積層体と、下面側平板部5bを形成する積層体を分けているが、クランプ部材113a,113bを取り除くことにより閉じられる。
以上により、不織布6が内側から外側に向って連続的に巻き付けられた構造となり、ばらけることが少なく取り扱い性に優れた積層体5を得ることができる。The
By the above, it becomes the structure where the
<真空断熱材の製造手順>
真空断熱材1の製造にあたっては、先ず、開口部2aを有する袋状の外包材2に、芯材製造工程によって製作された所定の大きさと厚さの芯材3を挿入し、開口部2aが閉じないように固定して恒温槽により60〜80℃の温度下で、0.5〜2時間程度乾燥を行う。通常、熱風循環式の乾燥炉を使用するが、あらかじめ除湿された乾燥エアを用いる乾燥炉でもよい。<Procedure for manufacturing vacuum insulation material>
In manufacturing the vacuum
本実施形態に係るポリスチレン(PS)は吸湿性が低いので、ポリエチレンテレフタレートなどの吸湿性を有する材料に比べると、乾燥の温度や時間を低めに設定することができる。そして、乾燥後、まだ残存する水分や真空包装後の残存ガス、経時的に放出される芯材3からのアウトガス、外包材2のシール層を通して侵入する透過ガスなどを吸収するために、外包材2内にガス吸着剤や水分吸着剤などの吸着剤4を挿入し、例えば柏木式真空包装機により真空引き(減圧処理)を行う。真空引きは、チャンバ内の真空度が1〜10Pa程度になるまで行い、そのままチャンバ内で外包材2の開口部2aをヒートシールして真空断熱材1が製造される。
Since polystyrene (PS) according to this embodiment has low hygroscopicity, drying temperature and time can be set lower than materials having hygroscopicity such as polyethylene terephthalate. In order to absorb moisture remaining after drying, residual gas after vacuum packaging, outgas from the
本実施形態において、真空断熱材1の外包材2には、厚さ5μm以上100μm以下のラミネートフィルムであって、例えば、ナイロン(厚さ15μm)、アルミナ蒸着PET(ポリエチレンテレフタレート)(厚さ12μm)、アルミ蒸着EVOH(エチレンビニルアルコール共重合樹脂(厚さ15μm)、ポリエチレン(厚さ50μm)で構成されるガリバリア性を有するプラスチックラミネートフィルムを使用した。
In the present embodiment, the
このようにして得られた真空断熱材1の断熱性は、例えば、英弘精機(株)製の熱伝導率計HC−074により熱伝導率を測定し、評価した。また、破砕性は、得られた真空断熱材1をウレタンフォームにより断熱壁内に配設した冷蔵庫の断熱箱を、リサイクルセンターのリサイクル工程に投入し、金属回収ルートへの混入程度で破砕性を評価した。
The heat insulating property of the vacuum
<実施例と比較例>
次に本発明の実施形態1に係る真空断熱材1の実施例(実施例1〜5)と、比較例(比較例1〜4)とにおけるミシン目の仕様とその評価について説明する。なお、ミシン目加工は不織布6の全幅、全長さ方向にわたって行われる。
評価結果を表1に示す。<Examples and comparative examples>
Next, the specification of the perforation in the Example (Examples 1-5) of the vacuum
The evaluation results are shown in Table 1.
実施例1の真空断熱材1の芯材3のミシン目9の加工部9aは、図11に示す仕様例4によるもので、加工部9aの長さが3mm、非加工部9bの長さが1mmで、加工部9aは切れ目が貫通した完全カットとなっており、ミシン目9の加工部比率(加工部9aと非加工部9bの合計長さに対する加工部9aの比率)は75%である。
The processed
実施例2の芯材3のミシン目9の加工部9aは、実施例1の場合と同様の仕様であり、加工部9aは完全カットでその長さが4mm、非加工部9bの長さは2mmで、加工部比率は67%である。比較例1は同様の仕様で、加工部9aの長さが8mm、非加工部9bの長さが2mmで、加工比率は83%、比較例2も同様の仕様で加工部9a及び非加工部9bの長さがいずれも3mmで、加工部比率は50%である。
The processed
実施例1,2の芯材3においては、積層工程における積層加工性及びリサイクルセンターにおける破砕性は、表1に示すように良好であった。
一方、比較例1の芯材3は、表1に示すように破砕性は問題がなかったが、積層加工の際に不織布6に布切れが発生した。これは加工部比率が83%と大きく、不織布6が巻取りテンションに耐えられなかったためと考えられる。In the
On the other hand, as shown in Table 1, the
また、比較例2の場合は、表1に示すように積層加工性については特に問題はなかったが、破砕性については、加工部比率が50%と非加工部9bの比率が大きすぎたため破砕が不十分になり、破砕された金属片への不織布6の絡みつきが増加し、ウレタン回収工程への回収が不十分となって、金属回収工程への混入量が増加した。
以上のことから、図11の仕様におけるミシン目加工の加工部比率は、60〜75%程度が適当であると云える。In the case of Comparative Example 2, as shown in Table 1, there was no particular problem with respect to laminating workability, but for crushability, the ratio of the processed part was 50% and the ratio of the
From the above, it can be said that the perforation processing portion ratio in the specification of FIG.
次に、実施例3の芯材3のミシン目9加工部9aは図12の仕様によるもので、ハーフカット部9dを長さ30mmの連続する格子状とし、非加工部9bをなくしたものである。ハーフカット部9dは不織布6の積層工程に耐え、破砕時の衝撃で千切れる程度に繊維を押し潰して固めた状態になっている。
本実施形態においては、積層加工性、破砕性ともに表1に示すように良好であった。Next, the
In this embodiment, both lamination processability and crushability were good as shown in Table 1.
実施例4及び比較例3のミシン目加工部は、図12の仕様によるもので、その格子の大きさを変えたものである。
実施例4はハーフカット部9dを50mmの長さとし、比較例3はハーフカット部9dを100mm長さとした。
実施例4の場合は、積層加工性、破砕性とも表1に示すように良好であった。一方、比較例3の場合は、破砕後の不織布6のサイズが大きすぎるため、金属回収工程への不織布6の混入量が増加した。このことから、ミシン目加工による格子サイズは、100mm2未満が好ましいことがわかった。なお、ミシン目加工部をハーフカット部9dで形成する場合、不織布6の目付があまり小さいと押し潰し部分の繊維量が不足して、破砕時にハーフカット部9dから切れにくいので、PS繊維の場合、目付は26g/m2以上であることが望ましい。The perforated portion of Example 4 and Comparative Example 3 is according to the specifications of FIG. 12, and the size of the lattice is changed.
In Example 4, the half-cut portion 9d has a length of 50 mm, and in Comparative Example 3, the half-cut portion 9d has a length of 100 mm.
In the case of Example 4, both lamination processability and crushability were good as shown in Table 1. On the other hand, in the case of the comparative example 3, since the size of the
実施例5は、図13のミシン目加工の仕様によるもので、完全カットした加工部9aの切れ目を、不織布6の製造方向Cに対して斜めに、かつ千鳥状に設けたものである。
本実施例においては、加工部9aの長さLを6mm、この加工部9aと直交する加工部9aとのすき間S1(非加工部9b)は2mmで、前者の加工部9aの長手方向の中心部からずらして設けてあり、また、加工部9aとこれと直交する加工部9aの先端部間のすき間S2を2.8mmとした。Example 5 is based on the specification of the perforation processing of FIG. 13, and the cuts of the completely cut processed
In the present embodiment, the length L of the processed
本実施形態における芯材3の積層加工性は、表1に示すように良好であり、また、不織布6の繊維は製造方向に対する配向が強くなっているので、加工部9aの切れ目をずらして加工することにより繊維を分断できるため、破砕時の繊維の伸びを抑制することができ、破砕性が向上する。なお、比較例4は、不織布6にミシン目9を設けなかった場合で、積層加工性は問題ないが、破砕性は前述のように著しく劣る。
The lamination workability of the
[実施形態2]
図15は本発明の実施形態2に係る断熱箱の説明図で、冷蔵庫を模式的に示してある。
冷蔵庫20は塗装鋼板からなる外箱21と、外箱21の内側に隙間を隔てて設置された樹脂成形品からなる内箱22とを有し、外箱21と内箱22との間に形成された隙間内には後述の断熱壁23が設けられている。そして、内箱22内には冷気を供給する冷凍ユニット(図示せず)が設けられており、また、外箱21と内箱22には、共通する面にそれぞれ開口部が形成され、これら開口部には開閉扉が設けられている(共に図示せず)。[Embodiment 2]
FIG. 15 is an explanatory view of a heat insulation box according to
The
冷蔵庫20の外箱21と内箱22との間の隙間には、実施形態1に係る真空断熱材1(誇張して示してある)が配設されてポリウレタンフォーム25が充填され、断熱壁23を形成するようになっている。しかしながら、真空断熱材1の外包材2はアルミ箔を含んでいるため、外箱21との間にこのアルミ箔を通って熱が回り込むヒートブリッジを生じるおそれがある。
In the gap between the
そこで、このようなヒートブリッジの発生を防止するために、真空断熱材1は、非導電性である樹脂成形品のスペーサ24を用いて、外箱21から離して配設されている。なお、スペーサ24は、後工程で外箱21と内箱22との間の隙間に注入されるポリウレタンフォーム25にボイドが残らないように、流動を阻害しないための孔が適宜設けられている。
Therefore, in order to prevent the occurrence of such a heat bridge, the vacuum
このように、本実施形態に係る冷蔵庫20は、外箱21と内箱22との間に、実施形態1に係る真空断熱材1、スペーサ24及びポリウレタンフォーム25からなる断熱壁23が形成されている。なお、断熱壁23が設けられる範囲は限定するものではなく、外箱21と内箱22との間に形成された隙間の全範囲、あるいはその一部であってもよい。さらに、外箱21と真空断熱材1との間及び内箱22と真空断熱材1との間の両者又はいずれか一方に設けてもよい。また、開口部の開閉扉内に設けてもよい。
Thus, in the
ところで、冷蔵庫は、使用済みとなった場合、家電リサイクル法に基づき、各地のリサイクルセンターで解体され、リサイクルされる。このとき、本発明に係る冷蔵庫20は、繊維集合体6からなる芯材3を内蔵する真空断熱材1を有するため、真空断熱材1を取り外すことなく破砕処理を行うことができ、サーマルリサイクルに際して燃焼効率を下げたり、残渣となったりすることがないので、リサイクル性がよい。
By the way, when the refrigerator is used, it is dismantled and recycled at recycling centers in various places based on the Home Appliance Recycling Law. At this time, since the
上記の説明では、本発明に係る真空断熱材1を断熱箱の一例として冷蔵庫に用いた場合を示したが、これに限定するものではなく、例えば、保温庫、車輌空調機、給湯器などの冷熱機器又は温熱機器、さらには、所定の形状を備えた箱体に代えて、変形自在な外袋及び内袋を備えた断熱袋(断熱容器)にも、本発明に係る真空断熱材1を用いることができる。
In the above description, the case where the vacuum
1 真空断熱材、2 外包材、2a 開口部、3 芯材、3a シート状繊維集合体、4 吸着剤、5 積層体、6 長繊維不織布(繊維集合体)、7 繊維、8 エンボス加工部、9,9A,9B ミシン目、9a 加工部、9b 非加工部、9c ミシン目間の間隔、9d ハーフカット部、20 冷蔵庫(断熱箱)、21 外箱、22 内箱、23 断熱壁、24 スペーサ、25 ポリウレタンフォーム、101 原反ロール、111 巻枠、112a,112b クランプ部材設置部、113a,113b クランプ部材、114a,114b 円周部材保持軸、115a,115b 円周部材、116 回転軸。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記芯材を外包し、内部が減圧された外包材とを備え、
前記芯材には、前記シート状繊維集合体のそれぞれに、非加工部とスリット状の加工部が一つ置きに連続するミシン目が形成されていることを特徴とする真空断熱材。 A core composed of a laminate in which a plurality of sheet-like fiber assemblies are laminated;
An outer packaging material that envelops the core material and whose inside is decompressed;
The vacuum heat insulating material, wherein the core material is formed with perforations in which every other non-processed portion and slit-shaped processed portion are continuous in each of the sheet-like fiber assemblies.
前記芯材を外包し、内部が減圧された外包材とを備え、
前記芯材には、前記シート状繊維集合体のそれぞれに、貫通していない切込みによってハーフカットされたハーフカット部により格子状部が形成され、かつ前記ハーフカット部により囲まれた前記格子状部のサイズは100mm 2 未満としたことを特徴とする真空断熱材。 A core composed of a laminate in which a plurality of sheet-like fiber assemblies are laminated;
An outer packaging material that envelops the core material and whose inside is decompressed;
In the core material, each of the sheet-like fiber aggregates has a lattice-like portion formed by a half-cut portion that is half-cut by a not-penetrated cut , and is surrounded by the half-cut portion. The vacuum heat insulating material characterized by having a size of less than 100 mm 2 .
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