JP5998231B2 - 耐衝撃性及び不燃性に優れた真空断熱パネル用封止部材 - Google Patents

Description

本発明は、耐衝撃性及び不燃性に優れた真空断熱パネル用封止部材に関する。さらに詳しくは、ガラスクロス（Glass Cloth、“ガラス布”というこがある。）と、無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた第１外部層と、無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた第２外部層と、アルミホイル層と、ポリエチレン熱融着層とを含み、耐衝撃性及び不燃性に優れるだけでなく、真空断熱パネルの長期間使用による物性低下及びピンホール発生を防止して、物性信頼度と耐久性が高い真空断熱パネルを提供できる真空断熱パネル用封止部材に関するものである。

真空断熱パネルは、その内部が真空処理されることで、内部の対流現象を遮断し、従来の有機／無機断熱材に比べ、５倍以上の優れた断熱性能を有する素材である。

真空断熱パネルは、大きくコア材（core material）、外皮材としてアルミニウム層と熱可塑性樹脂層の多層フィルムである真空断熱パネル用封止部材、及びガス吸着剤（Getter）からなる。この中の封止部材の場合、真空断熱パネルの真空度を保持のために必須不可欠な要素であり、特に、外部大気圧を一次的に遮断する機能をして、真空断熱パネルの内部の高真空状態を継続的に保持することで、真空断熱パネルの長期耐久性能を保証する。

従って、気体及び水分遮断性能に劣る封止部材を用いる場合、製品を長期間使用するにつれて、外部の気体及び水分が流入され、この過程で真空度が劣化して、最終的には断熱性能を低下させる。そして、封止部材の強度が弱くなれば、取扱時に小さな衝撃でもピンホールが生じる確率が高くなり、容易に真空度を保持できなくなる。

従来の真空断熱パネル用封止部材は、保護層としてナイロン（Nylon）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層、遮断層としてアルミニウム金属層、ポリエチレン熱融着層で構成されるが（例えば、特許文献１、２、３）、これらは耐久期間が１０〜１５年であり、主に冷蔵庫用真空断熱パネルの外皮材として最も多く使われている。

しかし、このような封止部材は、１５年以上の長期使用に伴い、耐久性、耐衝撃性などが足りなくなるために、真空断熱パネル内部の高真空状態を継続的な保持には限界があり、これにより、耐久期間３０年以上の建築用真空断熱パネルへの適用には適していない。従って、３０年以上の長期間に亘って優れたガス遮断性能、耐衝撃性などを保持することができる真空断熱パネル用封止部材の開発が求められている。

日本 特開昭６１−０２７３９２号 日本 特開２００６−０５６２３０号 韓国 公開特許公報第１０−２０１１−０１３３３８４号

本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためのものであり、耐衝撃性が強く、衝撃による真空が破れることを效果的に遮断し、耐熱性及び不燃性に優れるだけでなく、３０年以上の長期間に亘った真空断熱パネルの使用による物性低下及びピンホール発生を防止し、優れた断熱性能を長期間保持でき、物性信頼度と耐久性が高い真空断熱パネルを提供できる真空断熱パネル用封止部材を提供することを技術的課題とする。

前記した技術的課題を解決するために、本発明は、（１）ガラスクロスと、（２）無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた第１外部層と、（３）無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた第２外部層と、（４）アルミホイル層と、（５）ポリエチレン熱融着層と、を含む真空断熱パネル用封止部材を提供する。

本発明の他の側面によれば、コア材と、外皮材として本発明の真空断熱パネル用封止部材と、ガス吸着剤と、を含む真空断熱パネルが提供される。

本発明に係る真空断熱パネル用封止部材は、従来の封止部材に比べ、耐衝撃性が強化され、耐熱性及び不燃性能を備えただけでなく、遮断性能が完全であり、３０年以上の長期耐久性を有する。従って、高い信頼性が求められる建築用真空断熱パネルに特に使用でき、従来の冷蔵庫用真空断熱パネルに適用時にも優れた性能を付与することができる。

本発明の一具体例に係る真空断熱パネル用封止部材の概略図である。

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明の封止部材は、無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた第１外部層を含む。第１外部層の厚さは、１０μｍ〜３０μｍが好ましく、１０μｍ〜２５μｍがより好ましい。第１外部層の厚さが１０μｍ未満のとき、ピンホール数の増加又は外部空気流入が生じて真空状態が破れやすく、３０μｍを超えると、取扱性に問題がある。

本発明の封止部材は、また、無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた第２外部層を含む。第２外部層の厚さは、１０μｍ〜３０μｍが好ましく、１２μｍ〜２５μｍがより好ましい。第２外部層の厚さが１０μｍ未満のとき、ピンホール数の増加又は外部空気流入が生じて真空状態が破れやすく、３０μｍを超えると取扱性に問題がある。

本発明において、前記第１及び／又は第２外部層として使用可能な無機酸化物蒸着ＰＥＴ（以下、“ＧＬ−ＰＥＴ”と称することがある。）層は、封止部材自体の耐久性を向上させると同時に、無機酸化物蒸着により封止部材の酸素透過度をさらに低くし、またＰＥＴが有した湿気抵抗性能が封止部材の湿気透過度をさらに低くすることができ、後記するアルミホイル層の遮断性能を補完する。このＧＬ−ＰＥＴは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にアルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）のような無機酸化物を蒸着して得てもよい。

本発明の好ましい一具体例によると、ＧＬ−ＰＥＴ層と他の層（例えば、ナイロン層）が接着される場合、ＧＬ−ＰＥＴ層の無機酸化物蒸着面が他の層と接触する方向で接着される。

本発明において、ＧＬ−ＰＥＴ層の厚さは、第１外部層として使用する時、１０μｍ〜１５μｍが好ましく、第２外部層として使用する時、１０μｍ〜３０μｍが好ましい。ＧＬ−ＰＥＴ層の厚さが薄過ぎると、遮断性能が劣る問題があり、その厚さが厚過ぎると、取扱性が悪くなり、製造コストが上昇する問題がある。

本発明において、前記第１及び／又は第２外部層として使用可能なナイロン層は、封止部材の耐久性、耐磨耗性、柔軟性などを向上させ、真空断熱パネル製作時又は使用時に、外部からの衝撃によるピンホール（pinhole）の発生を防止し、封止部材の取扱と第２次加工（折り畳み、屈曲、接着等）過程で後記するアルミホイル層の損傷を防止して、気密性を保持することができ、また、封止部材の水分遮断性を向上させる。

本発明において、ナイロン層の厚さは、第１外部層として使用する時、１０μｍ〜３０μｍが好ましく、第２外部層として使用する時、１５μｍ〜３０μｍが好ましい。ナイロン層の厚さが薄過ぎると、柔軟性が劣り、ピンホール数が増加し、その厚さが厚過ぎると、取扱性が悪くなり、製造コストが上昇する問題がある。

本発明において、前記第１及び／又は第２外部層として使用可能な蒸着ＯＰＰ（oriented polypropylene）層は、ポリプロピレンを一軸又は二軸延伸して製造されたＯＰＰフィルム上に無機酸化物を蒸着して得ることができ、優れた防湿性を有している。本発明において、蒸着ＯＰＰ層の厚さは、１０μｍ〜３０μｍが好ましい。蒸着ＯＰＰ層の厚さが薄過ぎると、防湿性能が悪くなり、その厚さが厚過ぎると、取扱性が悪くなり、製造コストが上昇する問題がある。

本発明の好ましい一具体例によると、前記第１外部層（厚さ）−第２外部層（厚さ）として、それぞれ、ＧＬ−ＰＥＴ層（１０μｍ〜１５μｍ）−ナイロン層（１５μｍ〜３０μｍ）の組み合わせを用いてもよい。

本発明の好ましい他の具体例によると、前記第１外部層（厚さ）−第２外部層（厚さ）として、それぞれ、ナイロン層（１０μｍ〜２０μｍ）−ナイロン層（１５μｍ〜３０μｍ）の組み合わせを用いてもよい。

本発明の好ましいさらに別の具体例によると、前記第１外部層（厚さ）−第２外部層（厚さ）として、それぞれ、ナイロン層（１５μｍ〜３０μｍ）−ＧＬ−ＰＥＴ層（１０μｍ〜１５μｍ）の組み合わせを用いてもよい。

本発明の好ましいさらに別の具体例によると、前記第１外部層（厚さ）−第２外部層（厚さ）として、それぞれ、蒸着ＯＰＰ層（１０μｍ〜３０μｍ）−ナイロン層（１５μｍ〜３０μｍ）の組み合わせを用いてもよい。

本発明の好ましいさらに別の具体例によると、前記第１外部層（厚さ）−第２外部層（厚さ）として、それぞれ、ナイロン層（１５μｍ〜３０μｍ）−蒸着ＯＰＰ層（１０μｍ〜３０μｍ）の組み合わせを用いてもよい。

本発明の封止部材は、遮断層としてアルミホイル層を含む。アルミホイル層の厚さは５μｍ〜１０μｍが好ましく、７μｍ〜９μｍがより好ましい。アルミホイル層の厚さが５μｍ未満のとき、遮断性能低下とピンホール数増加の問題が生じる恐れがあり、１０μｍを超えるとコストの上昇、取扱性の低下、熱橋（Thermal Bridge）現象の発生などの問題が生じる恐れがある。

本発明の封止部材は、熱融着層としてポリエチレン層を含む。使用可能なポリエチレンとしては、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）又はメタロセンポリエチレン（ＭＰＥ、Metallocene Polyethylene）が挙げられる。

ポリエチレン熱融着層の厚さは４０μｍ〜６０μｍが好ましく、４５μｍ〜５５μｍがより好ましい。ポリエチレン熱融着層の厚さが４０μｍ未満のときヒート・シールの強度が低下される恐れがあり、６０μｍを超えると取扱性が悪くなる恐れがある。

本発明の封止部材は、ガラスクロス（Glass Cloth、“ガラス布”と称することがある。）を含む。

ガラスクロスは、封止部材の最外部層であり、封止部材に耐衝撃性を付与するだけでなく、ガラスクロス自体が６００℃まで耐える耐熱性を有したため、さらに不燃性を提供する。

好ましくは、坪量が１００〜２００ｇ／ｍ^２、密度が横１インチ×縦１インチ当たり２０〜４０ストランドであり、１ポンド当たり５，０００〜１０，０００ｍの長さを有するガラスクロスが用いられる。

本発明の封止部材において、前述した層以外に、本発明の目的を達成できる範囲内で必要に応じて追加の層を含んでいてもよい。

本発明の封止部材において、積層の順序には特別な制限がなく、必要に応じて、前述した層及びその他の付加層が適切な順で積層されてもよい。

本発明の封止部材において、多層構造内の各層間の接着は、ウレタン接着剤により行われるのが好ましい。

ウレタン接着剤としては、有機層−有機層及び／又は有機層−無機層の接着に通常使用できるものを制限がなく使用することができる。本発明の一具体例によると、ウレタン接着剤としてポリエステルウレタンポリオールを主成分とする主剤と芳香族ポリイソシアネートを主成分とする硬化剤とからなる２液型接着剤が用いられるが、これらに制限されるものではない。

また、その接着方法には特別な制限がなく、グラビア、ダイレクト、リバース方式などのように多層フィルムの製造時、各層間の接着のために通常使われる方法をそのまま又は適宜変形して使用してもよい。

封止部材に対する外部からの衝撃を效果的に遮断するためには、多層構造内の各層間の接着力が最大限等しくなるように設計することが好ましい。各層が同じ水準で強く接着される場合、各層が有するそれぞれの特性は、そのまま保持しながら全体的な耐久性は大きく増加されるという長所がある。従って、多層構造内の各層間に塗布される接着剤の種類、接着剤の量及び接着条件（例えば、プレス圧力、加熱温度、熟成時間など）がいずれも同じ水準であることが好ましい。

前述したような本発明の封止部材は耐衝撃性が強く、耐熱性及び不燃性に優れ、長期間に亘って物性信頼度と耐久性が高いため、真空断熱パネルに外皮材として適用することに特に適している。

従って、本発明の他の側面によると、コア材と、外皮材として本発明の封止部材と、ガス吸着剤と、を含む真空断熱パネルが提供される。

本発明の真空断熱パネルは、外皮材として本発明の封止部材を含むことを特徴とし、その他のコア材及びガス吸着剤は、真空断熱パネルで通常使われてきたものを制限がなく使用することができる。本発明の一具体例によると、コア材としては、ガラスウールをアニーリング加工処理したもの又はニードル加工処理したものを、単独又は組み合わせて使用することができる。ガス吸着剤としては、ＣａＯ（生石灰）又は金属粉末ゲッターを単独又は組み合わせて（コンボゲッター：ＣａＯ＋金属粉末）、使用することができるが、これらに制限されるものではない。

また、本発明の真空断熱パネル製造方法にも特別な制限がなく、通常の真空断熱パネル製造方法をそのまま又は適宜変形して使用することができる。

以下、実施例及び比較例を参照して、本発明を更に具体的に説明する。しかし、これらの実施例は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明の範囲がこれらに限定されるものではない。

実施例１〜４及び比較例１〜４
下記表１に示されたような種類及び厚さの層構成で多層構造フィルムを製造した。各層の接着には２液型ウレタン接着剤（主剤：ポリエステルウレタンポリオール、硬化剤：芳香族ポリイソシアネート）が用いられており、これをグラビア方式で接着面に塗布した後、ラミネートする方式で接着が行われた。各層の接着に用いた接着剤の種類、量及び接着条件はいずれも同じであった。

実施例１〜４及び比較例１〜２の場合、製造された多層構造フィルムに、前記と同じ接着剤を用い、グラビア方式でガラスクロスを接着して封止部材を製造した。比較例３〜４の場合、ガラスクロスの接着無しで製造された多層構造フィルムをそのまま封止部材として用いた。

製造された各封止部材を外皮材とし、ニードル方式で製造されたガラスウールコア材とガス吸着剤（コンボゲッター）を用い、１０^−４ｔｏｒｒの高真空条件の真空包装機を使用して、真空断熱パネルを製作した。コア材、ガス吸着剤及び真空断熱パネル製作方法は、実施例及び比較例のいずれも同じであった。

製造された各真空断熱パネルに対して、下記事項に対する評価を実施し、その結果を下記表２に記載した。

−製品不良率（％）
−熱伝導度（Ｗ／ｍＫ）
−耐久性（１）：１００℃、５０日間放置後の熱伝導度（＝１０年耐久性能）
−耐久性（２）：１００℃、１５０日間放置後の熱伝導度（＝３０年耐久性能）
−耐久性（３）：ＲＨ０〜８０％、−３０〜８０℃、３０日間放置後の熱伝導度（＝１０年耐久性能）
−耐久性（４）：ＲＨ０〜８０％、−３０〜８０℃、８０日間放置後の熱伝導度（＝３０年耐久性能）
−耐久期間：耐久性を保証できる最小期間

前記表２の結果から分かるように、本発明実施例の真空断熱パネルが、比較例の真空断熱パネルに比べ、優れた物性を示しており、特に不良率と耐久性能において、大きな差を示した。即ち、実施例の真空断熱パネルは、不良率２％未満と比較例の５％の水準に比べて、不良率が半分以下に減少しており、経時による断熱性能低下率を示す耐久性能実験結果、比較例に比べて、優れた遮断保持性能を示し、３０年以上の高い長期耐久性を保証することができた。

１ 第１外部層としてＧＬ−ＰＥＴ層中のＰＥＴ層
２ 第１外部層としてＧＬ−ＰＥＴ層中の無機酸化物蒸着層
３ 第２外部層（ナイロン層）
４ アルミホイル層
５ ＭＰＥ熱融着層
６．１、６．２、６．３ ウレタン系接着剤
７ ガラスクロス

Claims (11)

1. （１）ガラスクロスと、
   （２）無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた１０μｍ〜３０μｍ厚さの第１外部層と、
   （３）無機酸化物蒸着ＰＥＴ層、ナイロン層及び蒸着ＯＰＰ層から選ばれた１０μｍ〜３０μｍ厚さの第２外部層と、
   （４）アルミホイル層と、
   （５）ポリエチレン熱融着層と、を最外部から前記順に含み、
   前記で、
   第１外部層が無機酸化物蒸着ＰＥＴ層であり、第２外部層がナイロン層であるか、
   第１外部層が無機酸化物蒸着ＰＥＴ層であり、第２外部層が無機酸化物蒸着ＰＥＴ層であるか、
   第１外部層がナイロン層であり、第２外部層が無機酸化物蒸着ＰＥＴ層であるか、
   第１外部層がナイロン層であり、第２外部層がナイロン層であるか、
   第１外部層がナイロン層であり、第２外部層が蒸着ＯＰＰ層であるか、
   第１外部層が蒸着ＯＰＰ層であり、第２外部層が無機酸化物蒸着ＰＥＴ層であるか、
   第１外部層が蒸着ＯＰＰ層であり、第２外部層がナイロン層である、
   多層構造の真空断熱パネル用封止部材。
2. アルミホイル層の厚さが、５μｍ〜１０μｍであり、
   ポリエチレン熱融着層の厚さが４０μｍ〜６０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
3. 第１外部層が、１０μｍ〜１５μｍ厚さの無機酸化物蒸着ＰＥＴ層であり、
   第２外部層が、１５μｍ〜３０μｍ厚さのナイロン層であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
4. 第１外部層が、１０μｍ〜２０μｍ厚さのナイロン層であり、
   第２外部層が、１５μｍ〜３０μｍ厚さのナイロン層であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
5. 第１外部層が、１５μｍ〜３０μｍ厚さのナイロン層であり、
   第２外部層が、１０μｍ〜１５μｍ厚さの無機酸化物蒸着ＰＥＴ層であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
6. 第１外部層が、１０μｍ〜３０μｍ厚さの蒸着ＯＰＰ層であり、
   第２外部層が、１５μｍ〜３０μｍ厚さのナイロン層であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
7. 第１外部層が、１５μｍ〜３０μｍ厚さのナイロン層であり、
   第２外部層が、１０μｍ〜３０μｍ厚さの蒸着ＯＰＰ層であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
8. 多層構造内の各層が、ウレタン接着剤により接着されることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
9. 多層構造内の各層間に塗布される接着剤の種類、接着剤の量及び接着条件が同じであることを特徴とする請求項８に記載の真空断熱パネル用封止部材。
10. ガラスクロスが、１００〜２００ｇ／ｍ２の坪量、
    横１インチ×縦１インチ当たり２０〜４０ストランドの密度、及び
    １ポンド当たり５，０００〜１０，０００ｍの長さを有することを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル用封止部材。
11. コア材と、
    外皮材として、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の封止部材と、
    ガス吸着剤と、
    を含む真空断熱パネル。

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