JPH08152258A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】容器内が長期に亘って高真空度に保持できると
ともに、この容器を通しての熱伝導の小さく、優れた断
熱性能を長期間発揮する真空断熱材を提供する。 【構成】ガスバリアー層を有する積層フィルムからなる
容器内に断熱芯材を封入し、容器内部を真空排気してな
る真空断熱材において、ガスバリアー層が支持体上に形
成されたセラミック蒸着層である真空断熱材。 【効果】長期間使用しても熱伝導率を低く保つことがで
きる真空断熱材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷蔵庫等の断熱箱体の断
熱層として使用される真空断熱材に関する。さらに詳し
くは、本発明は断熱性能に優れ、その性能が長期に亘っ
て保たれる真空断熱材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】真空断熱材は、冷蔵庫の内箱と外箱の間
に設置され、冷蔵庫の断熱層として用いられている。こ
のような真空断熱材は、一般に、シリカ、珪酸カルシウ
ム等の微粉末や、ポリウレタンフォーム等の成形体を断
熱芯材として用い、これらをガスバリアー性フィルムか
らなる袋内に充填し、内部を真空排気した後、袋の端部
を熱溶着して製造されることが知られている。このよう
な真空断熱材では、袋内を高真空度に保持することによ
り気体伝熱を小さくし、断熱性を向上させるため、その
断熱性を長期に亘って維持するには、断熱芯材を入れる
袋にはガスバリアー性の優れたフィルムを使用する必要
がある。例えば、特開昭６３−２７９０８３号公報、特
開昭６３−２３３２８４号公報には、ガスバリアー性フ
ィルムとして、アルミニウム箔やアルミニウム蒸着フィ
ルムをプラスチックフィルムと積層した金属積層フィル
ムを用いることが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスバ
リアー性フィルムとしてアルミニウムなど金属を積層し
たフィルムを用いると、容器内が長期に亘って高真空度
に保持される利点はあるものの、アルミニウム等の金属
は熱伝導性が大きいためこれらを通しての熱伝導が無視
できず、十分な断熱効果が得られなかった。すなわち、
高真空度に保持することにより内部気体による対流伝熱
は小さくできても、ガスバリアー性フィルム（の金属
層）を通しての固体伝熱が大きな割合を占めることとな
り、このためアルミニウムなど金属層をガスバリアー層
する積層フィルムのみを用いる限り、真空断熱材全体と
しての熱伝導率を十分に下げ得ないという問題があっ
た。

【０００４】本発明は、熱伝導の小さい真空断熱材、特
に容器内が長期に亘って高真空度に保持できるととも
に、この容器を通しての熱伝導の小さい真空断熱材を提
供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点に鑑み鋭意検討した結果、支持体上に形成されたセラ
ミック蒸着層を有する積層フィルムが高いガスバリアー
性を有し、かつこれを用いることにより、優れた断熱性
を有する真空断熱材が得られることを見い出し、本発明
に到達したものである。

【０００６】すなわち、本発明の要旨は、ガスバリアー
層を有する積層フィルムからなる容器内に断熱芯材を封
入し、容器内部を真空排気してなる真空断熱材におい
て、ガスバリアー層が支持体上に形成されたセラミック
蒸着層であることを特徴とする真空断熱材に存する。以
下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】本発明の真空断熱材は、上記のように、ガ
スバリアー層を有する積層フィルムからなる容器内に断
熱芯材を封入し、該容器の内部を真空排気してなる基本
構造とされてなり、前記ガスバリアー層が支持体上に形
成されたセラミック蒸着層である点に大きな特徴を有す
る。本発明におけるガスバリアー層を有する積層フィル
ムとしては、熱可塑性樹脂フィルム等を支持体とし、該
支持体上にセラミック蒸着層を形成させた蒸着フィル
ム、例えば図１に示すような支持体２上にセラミック蒸
着層１を設けてなる蒸着フィルム３を少なくとも一層と
して含む積層フィルムが使用される。

【０００８】そして、本発明の真空断熱材は、図２に示
すように、蒸着フィルム３のセラミック蒸着層（ガスバ
リアー層）１の内側に熱溶着層４を有し、かつセラミッ
ク蒸着層１の外側に保護層５を有する積層フィルム６を
用いて作製した容器が用いられる。ここで、積層フィル
ム６が断熱芯材と接する方を内側といい、大気と接する
方を外側という。

【０００９】積層フィルム６は、これを構成する蒸着フ
ィルム３、熱溶着層４とするフィルムおよび保護層５と
するフィルムを別々に準備し、これらのフィルムを公知
の方法により積層して製造される。通常は、接着剤によ
り接着、積層して製造される。セラミック蒸着層１の支
持体２は、可撓性を有するフィルムであればよく、一層
または多層積層したものが使用できる。その厚さは、通
常、一層の場合は５μｍ〜１ｍｍ、多層構成の場合は全
体で５μｍ〜１ｍｍである。

【００１０】本発明の真空断熱材において、断熱芯材を
封入する容器としては、通常支持体２上にセラミック蒸
着層１を設けてなる蒸着フィルム３を少なくとも一層と
して含む積層フィルム６を用いて袋状に製袋したものが
使用される。場合によっては、コストを下げる目的でか
かる積層フィルム６を片側のみに用い、他のフィルム、
例えばアルミニウム箔やアルミニウム蒸着フィルム等を
含む積層フィルムを本発明の積層フィルム６と組合せて
使用することができる。

【００１１】おな、支持体としては、通常、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芳
香族ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
ポリオレフィン、ナイロン６、ナイロン６６等のポリア
ミド、ポリビニルアルコール、アクリロニトリル・ブタ
ジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレ
ン共重合体等のアクリロニトリル共重合体、ポリメチル
メタクリレート等のポリアクリレート、好ましくは、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
ト等の芳香族ポリエステルからなるフィルムが挙げられ
る。また、支持体の表面にはセラミック蒸着層の形成に
先立って、コロナ放電処理等の表面処理を施してもよ
い。

【００１２】また、セラミック蒸着層は、真空蒸着、ス
パッタリング蒸着等公知の蒸着方法を用い、例えば、酸
素含有雰囲気下で金属を蒸着し金属酸化物を支持体表面
に直接形成する方法、支持体上へ金属蒸着層を形成した
後、酸化剤等を用いて金属を酸化する方法により、支持
体の片面または両面に形成される。具体的には、支持体
を１０^-5〜１０^-4Ｔｏｒｒ（０．００１３３〜０．０１
３３Ｐａ）の高真空機内に置き、少量のＯ₂存在下、高
真空器内で金属を加熱し蒸発酸化させ、または金属酸化
物を蒸発させ、支持体表面にセラミック蒸着層を直接形
成する方法が挙げられる。

【００１３】セラミック蒸着層の厚さは、通常１０〜３
００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍ、更に好ましく
は２０〜２００ｎｍである。セラミック蒸着層の厚さが
薄すぎるとガスバリアー性が十分でなく、厚すぎると柔
軟性が無くなり、セラミック蒸着層を有する積層フィル
ムからなる容器を任意の形にした時にセラミック層にひ
び等が生じるので好ましくない。

【００１４】セラミック蒸着層としては、通常、熱伝導
率の小さい金属酸化物が挙げられ、好ましくは、珪素、
マグネシウム、カルシウム、ニッケル、クロム、インジ
ウム、スズ等の金属の酸化物、更に好ましくは珪素酸化
物、特に好ましくは組成がＳｉＯｘ（ｘ＝１．０〜１．
８）なる珪素酸化物が挙げられる。

【００１５】熱溶着層とは、加熱により溶着可能な樹
脂、具体的には１００〜３００℃程度の加熱により溶着
可能な樹脂からなり、通常、ポリエチレン、ポリプロピ
レン等のポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６
６等のポリアミド樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン
・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重
合体等のアクリロニトリル共重合体、ポリメチルメタク
リレート等のポリアクリレート、好ましくはポリオレフ
ィン樹脂が挙げられ、ポリオレフィン樹脂の中でも溶着
温度が低く接着性が良好であるのでポリエチレンが特に
好ましい。これらの樹脂は、単独で用いても、また、混
合して使用しても良い。

【００１６】断熱芯材としては、断熱性を有する材料で
あればよく、通常、シリカ、珪酸カルシウム等の無機材
料、ポリウレタンフォーム等の有機材料が用いられ、好
ましくは、独立気泡が生じにくく真空状態での安定性が
良好な点で、無機材料が挙げられる。また、断熱芯材の
形態としては、微粉末、成形体等が挙げられる。成形が
容易な点で珪酸カルシウムの成形体が特に好ましい。

【００１７】本発明の好ましい態様において、断熱芯材
を構成する断熱材は、輻射熱吸収材を含有する。含有さ
せる輻射熱吸収材としては、炭化珪素、酸化チタンが好
適であり、通常、粒子径０．５〜３０μｍの微粒子状の
ものが使用される。これらの輻射熱吸収材は、断熱心材
として使用する各種断熱材の製造工程、例えば珪酸カル
シウム成形体においては、珪酸カルシウムの水性スラリ
ー中に所望量だけ添加される。輻射熱吸収材の添加量
は、特に限定されるものではなく付与する輻射熱吸収能
により適宜決定できるが、一般的には０．５〜２０重量
％の範囲が好ましく、特に０．５〜１５重量％の範囲と
するのが好ましい。

【００１８】本発明の真空断熱材は、上記のような積層
フィルムからなる容器内に断熱芯材を収容した後、容器
内を真空排気することにより、容器を断熱芯材に密着さ
せてシールしてなる。例えば、図３に示すように、積層
フィルム６の熱溶着層４を内側にし、二方を熱溶着して
得られた容器内に断熱芯材８を収容し、容器内部を真空
排気後、容器の開いている端部を熱溶着によりシールし
て得られる。図中７は熱溶着シール部分を示す。

【００１９】本発明の真空断熱材において容器内部は、
通常１Ｔｏｒｒ以下に真空排気される。真空度が１Ｔｏ
ｒｒより大きいと、容器内部に存在する空気が対流し、
断熱性能が低下するので好ましくない。

【００２０】

【発明の効果】本発明の真空断熱材は、断熱芯材を封入
する容器として、熱伝導率が低く、ガスバリアー性が高
く、真空包装溶着時に柔軟性があり、溶着面でのシール
性に優れる積層フィルムを用いているので、長期間使用
しても熱伝導率を低く保つことができる。また、断熱芯
材として輻射熱吸収材を含有するものを用いると、その
熱伝導率をさらに低くすることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の真空断熱体について実施例に
より更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えな
い限り、これらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ 支持体とするポリエチレンテレフタレートフィルム（厚
さ１６μｍ）を１０^-5〜１０^-4Ｔｏｒｒの高真空器内に
置き、少量のＯ₂存在下、珪素を加熱し蒸発酸化させ、
上記支持体上に厚さ３０ｎｍ、組成がＳｉＯ_x（ｘ＝
１．３）のセラミック蒸着層を形成し、ガスバリアー層
とした。セラミック蒸着層の厚さは水晶式膜厚計で測定
した。

【００２２】熱溶着層とする高圧ポリエチレンフィルム
（厚み７０μｍ）をポリウレタン系接着剤により前記支
持体上に接着積層し、さらにセラミック蒸着層上に保護
層とするポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１
６μｍ）をポリウレタン系接着剤により接着積層して、
高圧ポリエチレンフィルム‖ポリエチレンテレフタレー
トフィルム／セラミック蒸着層‖ポリエチレンテレフタ
レートフィルムなる構成の三層積層フィルムとした。こ
の三層積層フィルム２枚を用い、これらの熱溶着層を内
側にし、三方を熱溶着して２５０ｍｍ×２５０ｍｍの袋
状物を作製した。次いで、袋状物の中に２００ｍｍ×２
００ｍｍ×２０ｍｍのケイ酸カルシウム板を入れ、次い
で袋内を０．１Ｔｏｒｒに真空排気した後、袋状物の残
りの一方を熱溶着して真空断熱材を製造した。得られた
真空断熱材について、製造直後および２３℃で２ヶ月間
保管後の熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

【００２３】比較例１ 実施例１に記載の例において、同例で用いた三層積層フ
ィルムに代え、ポリエチレンテレフタレートフィルム
（厚さ１６μｍ）、アルミニウム箔（厚さ９μｍ）、高
圧ポリエチレンフィルム（熱溶着層、厚さ７０μｍ）
を、この順でポリウレタン系接着剤により接着積層した
積層フィルムを用いたほかは同におけると同様にして、
真空断熱材を製造し、同例と同様に製造直後および２３
℃で２ヶ月間保管後の熱伝導率を測定した。結果を表１
に示す。

【００２４】比較例２ 実施例１に記載の例において、同例で用いた三層積層フ
ィルムに代え、ポリエチレンテレフタレートフィルム
（厚さ３２μｍ）と高圧ポリエチレンフィルム（熱溶着
層、厚さ７０μｍ）を、ポリウレタン系接着剤により接
着積層したフィルムを用いたほかは同例と同様にして真
空断熱材を製造し、製造直後および２３℃で２ヶ月間保
管後の熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

【００２５】実施例２ 支持体とする二軸延伸ポリビニルアルコールフィルム
（厚さ１２μｍ）を１０ ^-5〜１０^-4Ｔｏｒｒの高真空器
内に置き、少量のＯ²存在下、珪素を加熱し蒸発酸化さ
せ、上記支持体上に組成がＳｉＯｘ（ｘ＝１．３）のセ
ラミック蒸着層を形成し、ガスバリアー層とした。水晶
式膜厚計で測定したセラミック蒸着層の厚さは３０ｎｍ
であった。

【００２６】熱溶着層とする一軸延伸ポリプロピレンフ
ィルム（厚み３０μｍ）をポリウレタン系接着剤により
前記支持体上に接着積層し、さらにセラミック蒸着層上
に保護層とする二軸延伸ポリプロピレンフィルム（厚み
２０μｍ）をポリウレタン系接着剤により接着積層し
て、一軸延伸ポリプロピレンフィルム‖ポリエチレンテ
レフタレートフィルム／セラミック蒸着層‖二軸延伸ポ
リプロピレンフィルムなる構成の三層積層フィルムとし
た。

【００２７】この三層積層フィルム２枚を用い、これら
の熱溶着層を内側にし、三方を熱溶着して２５０ｍｍ×
２５０ｍｍの袋状物を作製した。次いで、袋状物の中に
炭化ケイ素粉末を均一な状態で１０重量％含有する２０
０ｍｍ×２００ｍｍ×２０ｍｍのケイ酸カルシウム板を
入れ、次いで袋内を０．１Ｔｏｒｒに真空排気した後、
袋状物の残りの一方を熱溶着して真空断熱材を製造し
た。得られた真空断熱材について、製造直後および２３
℃で２ケ月間保管後の熱伝導率を測定した。結果を同じ
く表１に示す。

【００２８】実施例３ 実施例２に記載の例において、同例で用いた炭化ケイ素
粉末を含有するケイ酸カルシウム板に代え、同例で用い
たものと同種の炭化ケイ素粉末を含有しない同寸法のケ
イ酸カルシウム板を用いたほかは同例と同様にして真空
断熱材を製造し、製造直後および２３℃で２ヶ月間保管
後の熱伝導率を測定した。結果を同じく表１に示す。

【００２９】実施例４ 支持体とするポリエチレンテレフタレートフィルム（厚
さ１６μｍ）を１０^-5〜１０^-4Ｔｏｒｒの高真空器内に
置き、少量のＯ₂存在下、珪素を加熱し蒸発酸化させ、
上記支持体上に組成がＳｉＯ_x（ｘ＝１．３）のセラミ
ック蒸着層を形成し、ガスバリアー層とした。水晶式膜
厚計で測定したセラミック蒸着層の厚さは３０ｎｍであ
った。次いで、熱溶着層とする高圧ポリエチレンフィル
ム（厚み７０μｍ）をポリウレタン系接着剤により前記
支持体上に接着積層し、さらにセラミック蒸着層上に保
護層とするポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ
１６μｍ）をポリウレタン系接着剤により接着積層し
て、高圧ポリエチレンフィルム‖ポリエチレンテレフタ
レートフィルム／セラミック蒸着層‖ポリエチレンテレ
フタレートフィルムなる構成の三層積層フィルム（以
下、「積層フィルムＡ」という。）を得た。

【００３０】次ぎに、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム（厚さ１６μｍ）、アルミニウム箔（厚さ９μ
ｍ）、高圧ポリエチレンフィルム（熱溶着層、厚さ７０
μｍ）を、この順でポリウレタン系接着剤により接着積
層した積層フィルム（以下、「積層フィルムＢ」とい
う。）を得た。

【００３１】前記の積層フィルムＡおよび積層フィルム
Ｂを各１枚用い、これら２枚の各熱溶着層を内側にし
て、三方を熱溶着して片面が積層フィルムＡ、他方の面
が積層フィルムＢよりなる２５０ｍｍ×２５０ｍｍの袋
状物を作製した。次いで、この袋状物の中に実施例１で
用いたものと同種の、２００ｍｍ×２００ｍｍ×２０ｍ
ｍのケイ酸カルシウム板を入れ、次いで袋内を０．１Ｔ
ｏｒｒに真空排気した後、袋状物の残りの一方を熱溶着
して真空断熱材を製造した。得られた真空断熱材につい
て、製造直後および２３℃で６ケ月間保管後の熱伝導率
を測定した。結果を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記の表１より、次のことが明らかとな
る。 （１）ガスバリアー層がセラミック蒸着層である積層フ
ィルムを用いると、２ヶ月後の熱伝導率は製造時と変化
がなく、経時安定性に優れた真空断熱材が得られ、その
熱伝導率は極めて小さい（実施例１、実施例３）。 （２）ガスバリアー層がアルミニウム箔である積層フィ
ルムを用いると、製造直後から熱伝導率が大きく、かつ
熱伝導率が経時的に増大する（比較例１）。 （３）セラミック蒸着層やアルミニウム箔等の高ガスバ
リアー性の層を有しない積層フィルムを用いると、熱伝
導率が経時的に大幅に増大する（比較例２）。 （４）ガスバリアー層がセラミック蒸着層である積層フ
ィルムを用い、断熱芯材として輻射熱吸収材を含有する
ものを用いると、実施例１および実施例３のものよりさ
らに優れた真空断熱材が得られる（実施例２）。 （５）ガスバリアー層がセラミック蒸着層である積層フ
ィルムを袋状容器の片面のみに用いても、比較例１のも
のより優れた真空断熱材が得られる（実施例４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に用いるガスバリアー層を示す断面図
である。

【図２】 本発明に用いるガスバリアー層を有する積層
フィルムの一例を示す断面図である。

【図３】 本発明の真空断熱材の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ セラミック蒸着層 ２ 支持体 ３ 蒸着フィルム ４ 熱溶着層 ５ 保護層 ６ ガスバリアー層を有する積層フィルム ７ シール部分 ８ 断熱芯材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスバリアー層を有する積層フィルムから
   なる容器内に断熱芯材を封入し、容器内部を真空排気し
   てなる真空断熱材において、ガスバリアー層が支持体上
   に形成されたセラミック蒸着層であることを特徴とする
   真空断熱材。
2. 【請求項２】セラミック蒸着層が珪素酸化物であること
   を特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 【請求項３】セラミック蒸着層の厚みが１０〜３００ｎ
   ｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の真
   空断熱材。
4. 【請求項４】断熱芯材が珪酸カルシウム成形体からなる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に
   記載の真空断熱材。
5. 【請求項５】断熱芯材が輻射熱吸収材を含有することを
   特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の
   真空断熱材。
6. 【請求項６】ガスバリアー層を有する積層フィルムが内
   側に熱溶着層、外側にセラミック蒸着層を有することを
   特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の
   真空断熱材。
7. 【請求項７】セラミック蒸着層の外側に保護層を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の真空断熱材。