JP6043153B2 - 複合フィルム - Google Patents

Description

本発明は、断熱材、特に、窓用や壁紙用の断熱材として使用できる複合フィルムに関る。

建物と外気との間での熱の出入りは、壁を通して行われる部分もあるが、多くは、窓のガラスを通して行われる。このような事情から、窓ガラスに断熱機能を持たせるようにしたものが従来から多く知られている。

最も古くから行われてきた方法は、二重窓である。しかしながら、二重窓は、厚さが必要であり、取り付けられる部位が限定され、また、ガラスとガラスの間の空気が対流することによって、かなりの熱が伝わってしまうという問題がある。

この欠点を解消するものとして、種々提案されており、例えば、特許文献１（特開２００３−８２９４６）では、断熱性向上のために二重窓の中空部にアルゴンガスを封入する方法が提案されている。しかし、パッキング部分での漏れを防ぐことは困難であり、経時的にガス置換が起こり、断熱性能が低下するという問題がある。
また、特許文献２（特開平７−４２４５６）では、透明合成樹脂シートの間に網目状スペーサを備えた窓断熱用シートが提案されている。しかし、この方法は、ハニカム構造や網目構造により接触面積は小さくできるが、ハニカムや網目の空間に空気があり、この空気の対流によりかなりの熱が伝わってしまう。

また、特許文献３（特開２００８−２５７５０）では、２枚の透明乃至半透明のガスバリア性の外皮材と、その間に配置した透明乃至半透明の芯材、芯材と外皮材の間に設けられた硬質フィルムから構成され、減圧密封された真空断熱材であって該芯材の周囲の前記外皮材の熱溶着層同士を全て熱溶着したことを特徴とする光透過性真空断熱材が提案されている。当該真空断熱材は、窓ガラスに貼り付けて使用した場合、ある程度の透過性を確保して、優れた断熱効果を得ることができるとされており、また、真空断熱材全体ではなく外被材の一部分のみを加熱するので、加熱されたことにより発生する芯材あるいは外被材からのガス発生を少なくすることが可能となり、加熱することで起きる断熱性能の悪化を全体加熱に比べて低くすることが出来るとされている。

特開２００３−８２９４６号公報 特開平７−４２４５６号公報 特開２００８−２５７５０号公報

しかしながら、特許文献３で提案されている真空断熱材においては、切断や切り欠く位置は、芯材の周囲の前記外皮材の熱溶着層の溶着部分で行うことが必須とされており、芯材で切断すると、真空が破れて断熱効果を失ってしまう。

昨今の電力不足の状況下において、住宅及びビル等の建造物において、窓のみならず、壁などのあらゆる構造部材に対して断熱効果を付与することにより建物全体の省電力化が求められてきている。このような中、断熱効果を付与する対象の大きさに合わせて任意の場所で裁断しても真空状態を保ち優れた断熱効果を有する断熱材に対する要望が高まってきている。しかしながら、このような要求を満たす断熱材は未だ提供されていない。

本発明は、断熱性能に優れ、光透過性を確保でき、任意の場所で裁断しても真空を保つことができる透明断熱材を提供することを目的としている。

本発明者等は、上記問題に鑑み鋭意検討したところ、網目状構造を有する芯材を接着性にすることにより、基材とガスバリア層とを含む透明フィルムと芯材をヒートシールすることで、透明フィルムと芯材の網目状構造で囲まれた空間を真空状態にすることができ、ここで得られる複合フィルムを任意の場所で裁断しても真空を保つことができることを着想し、本発明に至った。

即ち、本発明の要旨は、
（１）基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で備えており、
前記芯材（Ｂ）と前記透明フィルム（Ａ）の少なくとも一部が接着されている、複合フィルム。
（２）基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で備えており、
前記芯材（Ｂ）と前記透明フィルム（Ａ）とが全面に亘って接着されており、透明フィルム（Ａ）と芯材（Ｂ）の網目状構造とで区切られた各小室が真空状態になっている、複合フィルム。
（３）芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とがヒートシールにより接着されている、（１）又は（２）に記載の複合フィルム。
（４）芯材（Ｂ）がヒートシール性の素材（ｂ１）から構成される、（１）〜（３）のいずれか１に記載の複合フィルム。
（５）素材（ｂ１）が、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂又はポリアミド系樹脂から選択される、（４）に記載の複合フィルム。
（６）芯材（Ｂ）が接着層（ｂ２）を有する、（１）〜（５）のいずれか１に記載の複合フィルム。
（７）接着層（ｂ２）は、ヒートシール性を有する接着性樹脂又は反応によって硬化する接着性樹脂を含む、（６）に記載の複合フィルム。
（８）芯材（Ｂ）の厚みが０．３ｍｍ〜３ｍｍである、（１）〜（７）のいずれか１に記載の複合フィルム。
（９）透明フィルム（Ａ）が熱溶着層を有する、（１）〜（８）のいずれか１に記載の複合フィルム。
（１０）基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で重ねて予備積層品を得る工程、
前記予備積層品の周縁部を接着し、その後、当該予備積層品の中央部を真空状態とする工程、及び
その後、当該予備積層品の全面に亘って芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とを接着する工程、を含む、複合フィルムの製造方法。
（１１）芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とがヒートシールにより接着される、（１０）に記載の複合フィルムの製造方法。
に存する。

本発明により、断熱性能に優れ、光透過性を確保でき、任意の場所で裁断しても真空を保つことができる透明複合フィルムを提供することができる。本発明の複合フィルムは、断熱材、特に、窓用や壁紙用の断熱材として好適に使用することができる。

基材とガスバリア層を有する透明フィルム 基材、ガスバリア層及び熱溶着層を有する透明フィルム 透明フィルムと芯材を重ねる状態 透明フィルムと芯材を重ねて得られる予備積層品 本発明の複合フィルム（予備積層品の周縁部で基材とガスバリア層がヒートシールされた態様） 本発明の複合フィルム（基材とガスバリア層が全面に亘ってヒートシールされた態様） 本発明の複合フィルム（基材とガスバリア層が全面に亘ってヒートシールされた態様）の断面図 本発明の別の態様の複合フィルムの断面図 本発明の複合フィルムの小室の拡大図

以下、本発明の複合フィルムについて詳細に説明する。

一般的に「シート」とは、ＪＩＳにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいい、一般的に「フィルム」とは長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう（日本工業規格ＪＩＳＫ６９００）。しかし、シートとフィルムの境界は定かでなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。

本発明の複合フィルムは、基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で備えている構成を有する。

透明フィルム（Ａ）
本発明における透明フィルム（Ａ）は、基材とガスバリア層とを含む。
図１（ａ）に、基材（１１ａ）とガスバリア層（１１ｂ）を有する透明フィルム（Ａ）の概略図を示す。

本発明においては、基材として、透明性と柔軟性とが確保でき、後述する蒸着が可能であるプラスチックフィルムを使用することができ、例えば、透明又は半透明なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、透明又は半透明なナイロン、透明又は半透明なポリオレフィン系フィルムを使用することができる。
また、本発明においては、基材は、同種又は異種のプラスチックフィルムからなる２層以上の構成であってもよい。また、遮光性を上げるため、顔料を配合したり、塗料等でコーティングして着色した基材を用いてもよい。更に、基材中に紫外線吸収剤を配合してもよい。
基材の厚みとしては、５０〜５００μｍ程度であることが好ましい。

本発明においては、ガスバリア層として、好ましくは透明蒸着層が使用される。透明蒸着とは、アルミニウムを蒸着する代わりにガラスと同じ成分のＳｉＯｘ（酸化珪素）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）、その他の金属酸化物を蒸着することにより得られる層である。これらの材料を、真空で気化させ、フィルムの表面に付着させることでガスバリア層が形成される。通常のアルミ蒸着の金属光沢とは異なり、透明な蒸着フィルムが得られる。ＳｉＯｘ蒸着はわずかに褐色であるが、Ａｌ_２Ｏ_３蒸着層は全くの透明である。

本発明においては、ガスバリア層は、例えば、ＪＩＳ Ｚ ０２２８「防湿包装容器の透湿度試験方法」で測定される水蒸気透過率において、１．０×１０^−４ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下のバリア性を有することが好ましい。

本発明においては、透明フィルム（Ａ）は、更に熱溶着層を有することが好ましい。熱溶着層としては、透明又は半透明のもので、接着可能な芯材と接着できるものであれば特に限定されない。本発明における、熱溶着層の非限定的な例としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、及び無延伸のポリプロピレンのフィルムが挙げられる。
図１（ｂ）に、基材（１１ａ）、ガスバリア層（１１ｂ）及び熱溶着層（１１ｃ）を有する透明フィルム（Ａ）の概略図を示す。

芯材（Ｂ）
本発明における芯材（Ｂ）は、網目状構造を有し、透明フィルム（Ａ）と接着可能な芯材である。
ここで、網目状構造は、所謂メッシュ状構造を含み、例えば、格子状、ハニカム状、丸孔や三角孔等の貫通孔が網目状に多数穿設された構造を包含する。網目状構造が多数の孔を有する場合は、これらの孔によって、透明乃至半透明程度の光透過性を確保できることから、芯材（Ｂ）自体は、必ずしも透明でなくてもよい。
また、芯材の断面の形状は、円、楕円、四角（正方形、長方形等）、六角形などの形状が挙げられるが、これらに限定されない。

また、本発明の芯材（Ｂ）は、透明フィルム（Ａ）と接着可能であることが必要である。本明細書においては、「接着可能」であるとは、常温で接着性を有する必要はなく、例えばヒートシールのように加熱及び加圧により接着が可能であることを意味する。

本発明の一つの態様においては、芯材（Ｂ）がヒートシール性の素材（ｂ１）から構成される。このような素材（ｂ１）としては、熱可塑性樹脂であればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン−ポリ酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド系樹脂等から選択されるが、低温でのヒートシール性が良い点からポリオレフィン系樹脂が好ましい。

本発明のもう一つの態様においては、芯材（Ｂ）が接着層（ｂ２）を有する。この場合、芯材の表面全体に接着層が形成されていてもよく、また、芯材の表面のうち透明フィルムと接着させる部分（例えば、芯材の上部及び下部）だけに接着層が形成されていてもよい。接着層としては、ヒートシール性を有するホットメルトタイプの接着剤でもよく、また、反応によって硬化する接着性樹脂を含んでいてもよい。
ヒートシール性を有する接着性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリエチレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アイオノマー系樹脂等のポリオレフィン系接着樹脂、ポリウレタン系接着樹脂、アクリル系接着樹脂、ゴム系接着樹脂等が挙げられる。また、反応によって硬化する接着性樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の熱硬化性接着樹脂、或いは、紫外線、電子線等のエネルギー線硬化型の接着性樹脂が挙げられる。
芯材（Ｂ）が接着層（ｂ２）を有する場合には、芯材自体は接着性を有していても有していなくてもよい。
芯材に接着層を形成させる方法として、接着層を構成する接着性樹脂の塗料をディッピング、はけ塗り、スプレー塗布、あるいは、ロールコート等により芯材に塗布する方法等を用いることができる。

本発明においては、芯材（Ｂ）の内部の構造は中実であってもよく、中空であってもよい。
また、中空の場合は、例えば、円筒や四角形の筒を、間隔を空けて多数並べ、これと直行する方向に同様に間隔を空けて多数並べてこれらを重ね合わせ、筒の表面を融着させて芯材（Ｂ）を形成することができる。中空の場合には、芯材（Ｂ）の内部に空気があることで、断熱性を更に高めることができる。また、芯材（Ｂ）の中空部を真空にすることも可能である。

本発明においては、芯材（Ｂ）の厚みは、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは、０．５〜２ｍｍである。

複合フィルム
本発明の一つの実施形態は、基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で備えており、芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）の少なくとも一部が接着されている、複合フィルムである。
本発明において、芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）の少なくとも一部が接着されている態様の例として、透明フィルム（Ａ）２枚と芯材（Ｂ）を重ねて得られる積層品（以下「予備積層品」とも言う。）の周縁部の全て又は一部が接着されている場合が挙げられる。
芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）との接着は例えばヒートシールが挙げられる。
ここで、本発明の複合フィルムにおいては、（１）透明フィルム（Ａ）と芯材（Ｂ）の大きさが略同じである場合、（２）芯材（Ｂ）が透明フィルム（Ａ）より大きい場合、（３）透明フィルム（Ａ）が芯材（Ｂ）より大きい場合、のいずれも包含される。（１）及び（２）の場合は、芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）が前記周縁部において接着されており、（３）の場合は、透明フィルム（Ａ）同士が前記周縁部において接着されている。

本発明の上記実施形態の非限定的例を図３−２で示す。図３−２は、芯材（１２）を挟んでその上面及び下面から透明フィルム（１１）を重ねて配置し（図３−１も参照）、透明フィルム（１１）と芯材（１２）が重なっている領域の周縁部の３辺を接着した複合フィルムを表している。

本発明のもう一つの実施形態は、基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とをＡ／Ｂ／Ａの順で備えており、前記芯材（Ｂ）と前記透明フィルム（Ａ）とが全面に亘って接着されており、前記透明フィルム（Ａ）と前記芯材（Ｂ）の網目状構造とで区切られた各小室が減圧密封されて真空状態になっている、複合フィルムである。
芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）との接着は例えばヒートシールが挙げられる。
本発明のこの実施形態においては、芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とが全面に亘って接着されており、芯材（Ｂ）の各網目状構造の側面側の壁と芯材（Ｂ）の上下に積層された透明フィルム（Ａ）で区切られ封入された小室中の空間が真空状態となっている。これにより、高い断熱性が得られるとともに、複合フィルムを任意の場所で裁断しても、各小室は封入されているため裁断された小室以外では真空が破れることがない。従って、本発明の複合フィルムは、断熱性を付与したい窓や壁などの大きさや形状に合わせて裁断することができるため、有用性が非常に高い。

本発明のこの実施形態の非限定的例を図３−３で示す。
図３−３は、芯材（１２）を挟んでその上面及び下面から透明フィルム（１１）を重ねて配置し（図３−１も参照）、芯材（１２）と透明フィルム（１１）とが全面に亘って接着された複合フィルムを示している。図３−３では、透明フィルム（１１）と芯材（１２）を重ねて得られた予備積層品の周縁部の全ての辺も接着されている。
また、図３−３のＡ−Ａ又はＢ−Ｂの断面図を図４で示す。透明フィルム（１１）と芯材（１２）が接触している部分（１３）が接着されており、また、上下の透明フィルム（１１）と芯材（１２）の側面側の壁で囲まれた空間に小室（１４）が形成されており、当該小室内は真空状態となっている。図５は、この小室（１４）の斜視図を拡大した図である。なお、図５では、簡略化のため、透明フィルム（１１）が小室の上下面のみに配置されているように記載されているが、実際は、透明フィルムは芯材の上下にも配置されており、ヒートシール等の接着により芯材（１２）と接着している。

本発明の別の態様の実施例を図４−２に示す。図４−２は、芯材の表面全体に接着層（１２ａ）が形成されており、接着層（１２ａ）を介して芯材と透明フィルム（１１）が接着している。

本発明のもう一つの実施形態は、本発明の複合フィルムの製造方法に関する。
本発明の製造方法は、基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で重ねて予備積層品を得る工程、前記予備積層品の周縁部を接着し、その後、当該予備積層品の中央部を真空状態とする工程、及び、その後、当該予備積層品の全面に亘って芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とを接着する工程、を含む。
芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）との接着は例えばヒートシールが挙げられる。

本発明の製造方法において、透明フィルム（Ａ）と芯材（Ｂ）をＡ／Ｂ／Ａの順で重ねる工程では、透明フィルム（Ａ）と芯材（Ｂ）の大きさが略同じであっても、芯材（Ｂ）が透明フィルム（Ａ）より大きくても、透明フィルム（Ａ）が芯材（Ｂ）より大きくてもいずれでもよい。

本発明の製造方法を、図２、図３−１〜３−３を参照して説明する。まず、透明フィルム（１１）と芯材（１２）を重ねて、予備積層品を得る（図２及び図３−１参照）。
次に、予備積層品の周縁部の一部（図３−２では、３辺）を加熱・加圧して透明フィルム（１１）と芯材（１２）同士を溶着させて接着する。なお、透明フィルムの大きさが芯材よりも大きい場合は、周縁部の透明フィルム同士を溶着させて接着することができる。この場合、ドライヤー等の温風器を用いて、あるいは温風乾燥機内で温風を必要な部分のみに導くことにより加熱して溶着させることも可能である。
次に、接着していない周縁部から、複合フィルムの内部を真空になるように減圧する。そして、減圧されたら、透明フィルム（１１）と芯材（１２）、及び残りの１辺を接着する。このようにして透明複合フィルム２０が完成することになる。
本発明において、減圧する手段として、真空ポンプ等を使用することができる。また、真空度は、好ましくは１Ｐａ（パスカル）以下である。

１０、２０、２０ａ 本発明の複合フィルム
１１ 透明フィルム
１１ａ 基材
１１ｂ ガスバリア層
１１ｃ 熱溶着層
１２ 芯材
１３ 透明フィルムと芯材が接着された部分
１４ 小室

Claims (11)

1. 基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で備えており、
   前記芯材（Ｂ）と前記透明フィルム（Ａ）の少なくとも一部が接着されており、前記ガスバリア層が金属酸化物からなる透明蒸着層である、複合フィルム。
2. 基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で備えており、
   前記芯材（Ｂ）と前記透明フィルム（Ａ）とが全面に亘って接着されており、透明フィルム（Ａ）と芯材（Ｂ）の網目状構造とで区切られた各小室が真空状態になっており、前記ガスバリア層が金属酸化物からなる透明蒸着層である、複合フィルム。
3. 芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とがヒートシールにより接着されている、請求項１又は２に記載の複合フィルム。
4. 芯材（Ｂ）がヒートシール性の素材（ｂ１）から構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合フィルム。
5. 素材（ｂ１）が、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂又はポリアミド系樹脂から選択される、請求項４に記載の複合フィルム。
6. 芯材（Ｂ）が接着層（ｂ２）を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合フィルム。
7. 接着層（ｂ２）は、ヒートシール性を有する接着性樹脂又は反応によって硬化する接着性樹脂を含む、請求項６に記載の複合フィルム。
8. 芯材（Ｂ）の厚みが０．３ｍｍ〜３ｍｍである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合フィルム。
9. 透明フィルム（Ａ）が熱溶着層を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合フィルム。
10. 基材とガスバリア層とを含む透明フィルム（Ａ）と、網目状構造を有する接着可能な芯材（Ｂ）とを、Ａ／Ｂ／Ａの順で重ねて予備積層品を得る工程、
    前記予備積層品の周縁部を接着し、その後、当該予備積層品の中央部を真空状態とする工程、及び
    その後、当該予備積層品の全面に亘って芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とを接着する工程、
    を含み、前記ガスバリア層が金属酸化物からなる透明蒸着層である、複合フィルムの製造方法。
11. 芯材（Ｂ）と透明フィルム（Ａ）とがヒートシールにより接着される、請求項１０に記載の複合フィルムの製造方法。

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