JPH0820032B2

JPH0820032B2 - 真空断熱材

Info

Publication number: JPH0820032B2
Application number: JP60283647A
Authority: JP
Inventors: 保川崎; 稔森田; 敬記有賀; 毅桑名
Original assignee: 日本酸素株式会社
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPS62141392A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、保冷庫等の断熱壁部等に埋設して用いられ
る真空断熱材に関するものである。

「従来技術」近年、省エネルギー等の観点から、より優れた断熱材
が望まれており、このような要望に答えてユニット化さ
れた真空断熱材が提供されている。この真空断熱材は、
断熱性材料からなる芯材を、ラミネートフイルムなどか
らなる非通気性外包材（以下、外包材と略称する）に収
容して、その内部を減圧真空したものである。

従来、この種の真空断熱材に収容される断熱性材料に
は例えば発泡パーライトを第３図に示すように卵殻の破
片状に粉砕したものが用いられていた。

「発明の解決しようとする問題点」一般にこの種の真空断熱材は、その断熱性能が内部の
真空度に依存する。ところが、発泡パーライトを粉砕し
た粉末が充填された従来の真空断熱材にあっては、外包
材内の圧力が0.1mm Hg〜1mm Hg程度と極く低く維持され
ている間は良好な断熱性を発揮するものの、内部の真空
度が1mm Hg以上になると第４図に示す如く熱伝導率が急
激に大きくなってしまう不都合があった。

このため、この種の真空断熱材では包材内への外気侵
入を如何に少なくして包材内の真空度を長期にわたって
維持するかが大きな問題である。

しかるに一般に外包材の内部には、外包材として使用
するプラスチックラミネートフイルムを透過してくる空
気成分，水分が侵入したり、又この真空断熱材を使用し
て保温壁を形成するに際してこれを発泡ウレタンフォー
ム中に埋め込んで固定するが、この時発泡ポリウレタン
フォーム中のフレオンガス，炭酸ガス等が外包材を介し
て侵入したり、更には外包材であるプラスチックラミネ
ートフイルム自身の脱ガスがあって、これ等によって包
材内の真空度は経時とともに上昇する。たとえば第５図
は、真空度の劣化に対する脱ガスの影響と、ガス透過の
影響とを示したものである。

なお、測定には、平均粒径40μの発泡粉砕パーライト
をクラフトの紙袋に充填して120℃で２時間乾燥し、こ
のものを12μｍ−アルミ蒸着ポリエステルフイルムに熱
融着層としての60μｍポリエチレンがラミネートされた
プラスチックラミネートフイルム製の外包材に入れ、真
空包装機にて５分間排気し、真空状態を保ったままヒー
トシールを行って作成した真空断熱材を用いた。

この第５図の結果から、フィルムの脱ガスが真空断熱
材の真空度劣化に及ぼす影響が大きいことが分る。そし
てこのため外包材の脱ガスを極力低減するよう外包材に
ついて種々検討されているが未だ充分満足し得るものが
得られないのが実状である。従って、真空度の低下によ
る断熱性能の低下を防止するためには、真空断熱材を製
造する際の真空排気処理に充分時間をかけているのが実
情である。しかしそのようにすると生産性を著しく悪化
することとなって好ましくない。

このようにこの種の真空断熱材にあっては、周囲から
の気体の侵入や外包材の脱ガスによる真空度劣化を充分
防止できないうえに、パーライトを断熱材として充填し
た従来の真空断熱ではその断熱性能が真空度に大きく依
存しているため、そのわずかの真空度劣化によって断熱
性能が著しく劣化してしまい、充分な耐用期間が得られ
ない等の問題があった。

「問題点を解決するための手段」本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、芯材をなす断熱
材料にフェロシリコン生産中に発生するフュームより生
成される微粉末を用いることによって、上記問題点の解
決をし得ることを知見し本発明をなすに至った。

以下、本発明の真空断熱材を詳しく説明する。

第１図は、真空断熱材の一例を示すもので、図中符号
１は、芯材である。この芯材１はクラフト紙袋２等の通
気性包装に収容された状態で、非通気性外包材（外包
材）３に充填されている。

芯材１には、フェロシリコン生産時に発生するフュー
ムから得られた微粉末が用いられている。

フェロシリコンは、製鋼用脱酸剤として、あるいはケ
イ素鋼板，ばね鋼，耐酸鋳物などのSi添加剤などに用い
られる、ケイ素（Si）量20〜90％の鉄−ケイ素合金で、
Si75％級のものが多い。このフェロシリコンは、通常電
気アーク炉にケイ石と鋼くずおよび粉コークスを混合装
入し、精練することによって製造される。

このようなフェロシリコンを製造する際には、副生ガ
スとしてフュームが発生する。このフュームの中にはシ
リカ等の微粉末が分散しており、これは、従来、集塵装
置等により捕集されていた。本発明の真空断熱材は、上
記フェロシリコン生産時に発生するフュームより生成し
た微粉末を芯材１としたものである。

このようなフェロシリコン製造時のフュームより得ら
れる微粉末は、二酸化ケイ素の含有量が小さく、比表面
積が小さい特徴がある。

その組成は一般に二酸化ケイ素（Si₂） 80 〜90（wt％）酸化第２鉄（Fe₂O₃） 2.0〜 7 酸化アルミニウム（Al₂O₃） 0.1〜 1.5 酸化カルシウム（CaO） 0.3〜 2 酸化カリウム（K₂O） 0.3〜 2 炭素（Ｃ） 0.2〜 7 である。

第１表に、湿式法によって製造された含水無晶形シリ
カ微粉末および精製四塩化ケイ素の燃焼によって得られ
る無水シリカ微粉末との比較値を示す。

また、上記フェロシリコン製造時に発生するフューム
より生成される微粉末には0.5wt％〜7wt％の適宜量の炭
素が含有している。そしてこの芯材１に1wt％以上より
好ましくは1.5wt％以上の炭素を含有する微粉末を用い
ると、含有炭素によって微粉末が黒色のものとなるの
で、この微粉末からなる芯材１によって熱の輻射が効果
的に阻止され、真空断熱材の断熱性能が向上される。

上記外包材３としては、真空断熱材内部を気密に保つ
ことのできるものであれば各種利用できるが、通常、フ
ィルムを袋状に形成したものや、プラスチック板等が深
締り成形されてなるトレー型容器などが用いられる。こ
の外包材３の材質についても特に制限はないが、例えば
ポリエステルやポリビニルアルコール，ポリ塩化ビニリ
デン，ナイロン，ポリエチレン，更にこれらにアルミ蒸
着したフイルムや又上記各種フィルムを二層以上ラミネ
ートとたもの、およびアルミ箔等の金属箔ラミネートフ
ィルム等が使用される。

「実施例」次に、実施例に沿って本発明の真空断熱材をさらに詳
しく説明する。

実施例１フェロシリコン生産時のフュームから得られた微粉末
（平均粒径1.4μm,比表面積23m²/g,炭素1.5wt％、嵩比
重0.2g/cm³）を、クラフトの紙袋２に充填した後乾燥し
た。次いでこのものを、12μｍアルミ蒸着ポリエステル
２層と熱融着層としての60μのポリエチレンがラミネー
トされたプラスチックフイルム製の外包材３に入れた。

このものを複数個作成した後、真空包装機を用いてそ
れらの内部を各々1mm Hg,5mm Hg,10mm Hg,20mm Hg,60mm
Hgに真空排気して熱融着し、真空度の異なる真空断熱
材を製作した。又得られた真空断熱材は350mm×650m,厚
さ20mmのものであった。出来上りの密度は、およそ0.30
g/cm³であった。

得られた各々の真空断熱材の熱伝導率を測定した。結
果を第２表に示す。

この結果を従来の真空断熱材（20μｍ発泡粉砕パーラ
イトを芯材に用いたもの）と比較したところ、第２図に
示す結果を得た。

第２図の結果から、本発明の真空断熱材は、内部の真
空度が低下しても良好な断熱性能を有するものであるこ
とが判明した。

実施例２本発明の微粉末が充填された真空断熱材と、従来の含
水無晶形シリカ微粉末が充填された真空断熱材につい
て、その含水量の違いによる内部真空度の変化の差を調
らべた。実験は次のような条件で真空断熱材を製作し、
その真空度を測定することによって行った。

フェロシリコン生産時のフュームから得られた微粉末
（平均粒径1.4μm,比表面積23m²/g,炭素1.5wt％）をク
ラフトの紙袋２に充填し、120℃の乾燥器に入れ２時間
乾燥する。又、単粒子径20〜30mμ，比表面積320m³/gの
含水無晶形シリカ微粉末をクラフトの紙袋２に充填し、
同様に乾燥する。これらのものを乾燥後、ただちに、25
μｍアルミ蒸着ポリエステルに熱融着層としての60μｍ
の高密度ポリエチレンがラミネートされたプラスチック
フィルム製の外包材３に入れ、真空包装機を用いて２分
間排気した。得られた真空断熱材の真空度を測定した結
果を第３表に示す。

第３表の結果から、フェロシリコン生産時に得られる
微粉末を芯材１とした本発明の真空断熱材は、真空度の
劣化が小であることが判明した。

実施例３フェロシリコン生産時に得られた炭素含有量1.5wt％
の微粉末と、炭素含有量0.2wt％及び0.5wt％の微粉末と
を用いて真空断熱材を作成した。なお、いずれの微粉末
も平均粒径約1.4μm,比表面積約23m²/gであった。

各微粉末を各々クラフトの紙袋２に充填し、乾燥す
る。このものを乾燥後、ただちに25μｍアルミ蒸着ポリ
エステルに熱融着層として60μｍの高密度ポリエチレン
がラミネートされたプラスチックフイルム製の外包材３
に入れ、真空包装機を用いて1mm Hgに真空排気し、真空
に保つ状態で熱融着し、真空断熱材を得た。得られた真
空断熱材の熱伝導率を第４表に示す。

第４表の結果から、炭素含有量が1.5wt％の微粉末が
充填された真空断熱材は、炭素含有量0.5wt％のシリカ
粉末より断熱性能が優れていることが判明した。そして
更に炭素含有量が減少すると初期の熱伝導率は0.009
^Kcal/m.h.℃以上となる。

「作用」本発明の真空断熱材にあっては、フェロシリコン生産
時において生じるフュームから得られる微粉末を真空断
熱材の芯材１として使用したので、第１に上記実施例１
の第２図に示す如く、製造時における熱伝導率が従来の
発泡パーライト粉砕粉末を充填したものとほぼ同等であ
るばかりでなく、経時にともない真空度が劣化しても熱
伝導率の変化の真空度依存性が極めて小さく、この結
果、本考案の真空断熱材は内部の真空度がかなり劣化し
ても、充分良好な断熱性能を有するものとなる。

従って本発明の真空断熱材は初期の断熱性能を従来の
ものに比較し５倍以上の長期間にわたって保持すること
が可能となった。

また、本発明のフェロシリコン生産時に発生するフュ
ームより生成される微粉末には炭素が適宜量含有されて
おり、その含有量が1wt％以上のものを用いた場合に
は、芯材１が輻射エネルギーの吸収効率に優れたものと
なるので、真空断熱材を介して伝わる輻射エネルギーが
ここで遮られることとなり、真空断熱材の断熱性能の向
上が図られる。

また、従来の真空断熱材として、湿式法で製造した含
水無晶形シリカ微粉末や精製四塩化ケイ素の燃焼によっ
てつくられる無水シリカ微粉末を芯材１として充填した
ものもあるが、これらのものに比べて、本発明のものは
次のような利点がある。

まず、従来の湿式法による含水無晶形シリカ微粉末を
真空断熱材に使用した場合、このものは水分の含有量が
多いので外包材に充填する前に加熱乾燥処理を長時間行
なわねばならず、しかも出来上った真空断熱材の真空度
も悪い等の欠点がある。

一方、精製四塩化ケイ素の燃焼によってつくられる無
水シリカ微粉末は本発明の真空断熱材に用いられる微粉
末同様、含水量が少なく前記のような欠点はない。しか
し比表面積が大であるため、吸着平衡水分による吸湿量
が多く、保管方法が限定される。また、この無水シリカ
微粉末は高価である。

これらのシリカ粉末に対して、本発明の真空断熱材に
充填されるフェロシリコン生産時のフュームから得られ
る微粉末は、含水量が含水無晶シリカ微粉末の1/10以下
と少ないうえ、比表面積が無水シリカ微粉末の1/6〜1/1
0以下なので、充填前の加熱乾燥処理時間が短かくて済
みしかも吸湿量も小さいのでその保管管理も容易であ
る。従って、本発明のフェロシリコン生産時の微粉末が
充填された真空断熱材は、非常に生産性が良く、その出
来上り真空度も良いものとなる。

また、本発明の真空断熱材に用いられる微粉末は、フ
ェロシリコン生産時に副産物と得られていたものなの
で、極めて安価である。従って、この微粉末からなる本
発明の真空断熱材は、安価に製造でき冷蔵庫等の断熱箱
体に好適に用い得るものとなる。

「発明の効果」以上詳しく説明したように、本発明の真空断熱材は、
減圧真空に保たれた外包材にフェロシリコン生産時に発
生するフュームから得られる微粉末を充填したものなの
で、良好な断熱性能を有するうえその断熱性能の真空度
依存性が小である。その結果、外包材がプラスチックラ
ミネートフイルム製で、脱ガスや周囲の気体の侵入によ
る真空度の劣化が少々あっても、本発明の真空断熱材は
良好な断熱性能を長期間発揮し得るものとなる。従っ
て、本発明の真空断熱材は、短い真空排気処理時間で製
造できる優れた生産性と長い寿命を兼ね備えたものとな
る。

しかも、本発明の真空断熱材に用いられている微粉末
はフェロシリコン生産時に副産物として得られるものな
ので、極めて安価である。従って本発明の真空断熱材に
あっては生産コストの低減を図ることができる。

また、本発明の真空断熱材に充填される微粉末は、従
来用いられていた含水無晶形シリカ微粉末に比べて含水
量が少ないので、加熱処理時間を短時間で終了できるう
え、無水シリカ微粉末に比べて吸湿量が小であるので、
保管管理が極く容易である。従って、本発明の真空断熱
材は、生産し易く、しかも生産性が良いものとなる。

加えて、外包材３をプラスチックラミネートフイルム
製のものとした場合、従来の真空断熱材にあってはガス
透過による真空度劣化に対処するため断熱材内に高価な
吸着剤を多量に充填していたが、本発明の真空断熱材は
真空度が多少劣化しても良好な断熱性能を有しているの
で、吸着剤の使用量を大巾に減らし、材料コストの低減
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空断熱材の−実施例を示す一部破断
視した斜視図、第２図は本発明の真空断熱材の真空度−
熱伝導率の関係を示すグラフ、第３図は従来の真空断熱
材に用いられていた発泡パーライト粉砕粉末を示す平面
図、第４図は平均粒径20μｍの発泡パーライト粉砕粉末
が充填された真空断熱材の真空度−熱伝導率の関係を示
すグラフ、第５図はプラスチックフイルムの脱ガスによ
る真空断熱材の真空度の劣化を説明するためのグラフで
ある。１……芯材、３……外包材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断熱性材料からなる芯材を非通気性外包材
に収容しその内部を減圧真空せしめてなる真空断熱材に
おいて、上記断熱性材料として、フェロシリコン生産で発生する
フュームより生成される微粉末を用いたことを特徴とす
る真空断熱材。
【請求項２】上記微粉末には少なくとも炭素が1wt％以
上含有されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の真空断熱材。