JPWO2011068148A1 - 真空断熱材用フィルム及び真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の真空断熱材用フィルムに比べ、ガスバリア性に優れ、且つ、折り曲げや変形加工をした後でも優れたガスバリア性を保持できる真空断熱材用フィルム及びそれを用いて芯材を密封包装した真空断熱材を提供する。【解決手段】ナイロン系樹脂とエチレン−ビニルアルコール共重合体とナイロン系樹脂とがこの順に積層された共押出延伸フィルムからなる保護層、ガスバリア層及び熱融着層を有することを特徴とする真空断熱材用フィルム。【選択図】図１

Description

本発明は、真空断熱材用フィルム及び真空断熱材に関するものである。

近年、地球環境の保護、特に省エネルギーの観点から、優れた断熱性能を有する材料が求められており、この点において真空断熱材は特に優れた断熱性能を有しているので、冷蔵庫用の断熱材や住宅断熱壁用の断熱パネルなどに広く用いられている。この真空断熱材は、芯材と、この芯材を包被する真空断熱材用フィルムから成っている。

真空断熱材用フィルムは、外部からのガス（空気）の侵入を防ぎ、長期間の真空状態を保持するために優れたガスバリア性が求められる。このために、真空断熱材用フィルムは、延伸ポリエステルフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムを単独で、あるいは適宜接着剤で積層した複合フィルム（特許文献１）や二軸延伸ナイロンフィルムと二軸延伸エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルムを接着剤で積層した複合フィルム（特許文献２）などからなる保護層と、金属・金属酸化物の薄膜層を形成したポリエチレンテレフタレートフィルムや金属箔などからなるガスバリア層と、低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンなどからなる熱融着層とからなる積層フィルムが用いられている。

さらに、近年、真空断熱材の周囲のヒレ部（熱融着した箇所）は、芯材が入っている部分に比べて断熱性能が低いためにヒレ部を折り曲げて全体の断熱性能を保ったり、真空断熱材自体も、複雑な形状（例えば、円弧形状や直角形状）の箇所に用いられ、収納スペースの構造に沿った形状に変形されるようになっている。以上のことより、真空断熱材用フィルムには折り曲げや変形加工をしてもガスバリア性が低下しないことも求められている。

しかしながら、保護層に従来のフィルムを積層した上記の真空断熱材用フィルムは、折り曲げや変形加工をした後ではガスバリア性が低下するという問題を有していた。

特開昭６２−２８２４２号公報 特開２００６−１７２０９号公報

本発明は、従来の保護層を用いた真空断熱材用フィルムに比べ、ガスバリア性に優れ、且つ、折り曲げや変形加工をした後でも優れたガスバリア性を保持できる真空断熱材用フィルム及びそれを用いて芯材を密封包装した真空断熱材を提供することを目的とするものである。

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討を加えた結果、保護層にナイロン系樹脂とエチレン−ビニルアルコール共重合体とナイロン系樹脂とがこの順に積層された共押出延伸フィルムを用いることにより上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、
（１）ナイロン系樹脂とエチレン−ビニルアルコール共重合体とナイロン系樹脂とがこの順に積層された共押出延伸フィルムからなる保護層、ガスバリア層及び熱融着層を有することを特徴とする真空断熱材用フィルム。
（２）前記ガスバリア層がアルミニウム箔を有することを特徴とする請求項１記載の真空断熱材用フィルム。
（３）（１）または（２）記載の真空断熱材用フィルムが芯材を密封包装してなることを特徴とする真空断熱材。
を要旨とするものである。

本発明の真空断熱材用フィルムは、従来の保護層を用いた真空断熱材用フィルムに比べ、ガスバリア性に優れており、且つ、折り曲げや変形加工をした後でも優れたガスバリア性を保持できるので、当該真空断熱材用フィルムを用いた真空断熱材は長期間にわたって使用しても高い信頼度で真空を維持することができ、断熱性能が低下しないといった効果を有する。

本発明の真空断熱材用フィルムの断面図である。

以下に、本発明を詳細に説明する。

本発明においては、真空断熱材用フィルムの保護層として、ナイロン系樹脂とエチレン−ビニルアルコール共重合体とナイロン系樹脂とがこの順に積層された共押出延伸フィルム（以下、共押出延伸フィルムという）を使用する。この共押出延伸フィルムは、接着剤を用いずにガスバリア性を有するエチレン−ビニルアルコール共重合体の両側に柔軟性を有するナイロン系樹脂を共押出で積層することによって、柔軟性とガスバリア性という特徴を付与するものである。

ナイロン系樹脂としては、６−ナイロン、６，６−ナイロン、６，１０−ナイロン、６，１２−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、さらには２種以上のこれらの樹脂の混合物などを挙げることができる。ナイロン系樹脂には、本発明の趣旨を逸脱しない限り各種の安定剤、染料、顔料、滑剤、ブロッキング防止剤などの添加剤を配合することもできる。

エチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨという）は、ＥＶＯＨの中でも特にエチレン含有率が２０〜６５モル％、さらには２９〜４４モル％のものが好適であり、鹸化度は９５モル％以上、好ましくは９８モル％以上のものが適している。エチレン含有率が２０モル％未満のものは溶融押出し時の溶融押出し性が劣り、また着色し易いので好ましくない。エチレン含有率が６５モル％を超えるものは、ガスバリア性が低下する傾向があり好ましくない。また、ＥＶＯＨの鹸化度が９５モル％未満のものは、ガスバリア性や耐湿性に劣るので好ましくない。

保護層に用いる共押出延伸フィルムは、従来公知の方法で、例えば、共押出しによりナイロン系樹脂とＥＶＯＨとナイロン系樹脂とがこの順に積層されたフィルムを得た後に、当該フィルムを延伸してフィルムに寸法安定性等を付与するための熱処理を施して共押出延伸フィルムを得ることができる。延伸方法としては、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等、本発明の趣旨を逸脱しない限り従来公知の延伸方法が採用できる。

前記共押出延伸フィルムは、その総厚さが１０〜３０μｍ、さらには１５〜２５μｍのものが好ましい。総厚さが１０μｍ未満では延伸中に破断しやすく、生産安定性に問題があり、３０μｍを超えると、柔軟性に欠けるものとなり、ハンドリング性が悪くなり実用的でない。また、本発明の共押出延伸フィルムのＥＶＯＨの厚さは２〜１０μｍ、さらには３〜１０μｍが好ましい。ＥＶＯＨの厚さが２μｍ未満ではガスバリア性を損なう恐れがあり、また、１０μｍを超えると共押出延伸フィルムの柔軟性を損なうのみならず、共押出延伸フィルムの材料コストが高くなるので好ましくない。さらに本発明の共押出延伸フィルムの表裏に配するナイロン系樹脂の各々の層の厚さは３〜１０μｍの範囲とすることが好ましい。

本発明の真空断熱材用フィルムに用いられる保護層は、前述の共押出延伸フィルムのみからなるものであってもよいし、本発明の趣旨を逸脱しない限り、必要に応じて他の所望の層を設けることができる。

本発明の真空断熱材用フィルムに用いられるガスバリア層としては、金属箔、もしくは金属または金属酸化物の薄膜層を形成したプラスチックフィルムあるいはそれらを複数組み合わせたものを用いることができる。

金属箔としては、ガスバリア性や経済性などの種々の観点から従来公知のアルミニウム箔を特に好適に用いることができる。アルミニウム箔の厚さは５〜５０μｍが好ましく、さらには５〜３０μｍが好ましい。一般にアルミニウム箔が薄くなるとピンホールが増えやすく、厚くなるとヒートリークが増大するために断熱性能が悪くなるので好ましくない。
金属または金属酸化物の薄膜層を形成したプラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムやＥＶＯＨフィルムの上にアルミニウムなどの金属、またはシリカ、アルミナなどの金属酸化物を単独、あるいはそれらの混合物からなる単層または多層の薄膜層を形成したものである。
本発明のガスバリア層は、金属または金属酸化物の薄膜層を形成したプラスチックフィルムよりも金属箔、特にアルミニウム箔を用いることが好ましい。

本発明の真空断熱材用フィルムを構成する熱融着層は、真空断熱材用フィルムの中で最もガス透過度が大きい部分であり、熱融着層の性質は真空断熱材の経時断熱性能に大きく影響する。熱融着層の厚さは、減圧封止工程における封止品質の安定性や、熱融着部端面からのガス侵入の抑制を考慮すると、１０〜１００μｍが好ましい。熱融着層の厚さが１０μｍ未満の場合には十分な熱融着による接着力が得られにくく、１００μｍを超えるとコストアップや熱接着層の端部からガスが侵入し真空度が低下するので好ましくない。熱融着層の材料としては、従来公知のものを用いることができ、例えば低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、環状ポリオレフィン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマ−樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−プロピレン共重合体や、ポリエチレンもしくはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマ−ル酸、イタコン酸、その他等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、その他の樹脂の１種ないしそれ以上からなる樹脂を使用することができる。なお、本発明において、前記のような樹脂を使用して熱融着層を多層にすることができ、例えば、ガスバリア層側に金属箔と他の樹脂との接着性が良い酸変性ポリオレフィン系樹脂を用い、最内層をポリオレフィン系樹脂とした層構成の熱融着層とすることもできる。

本発明の真空断熱材用フィルムを構成する保護層、ガスバリア層及び熱融着層の各層の積層方法は、従来公知の方法を用いることができ、例えば２液硬化型ウレタン系接着剤等を用いたドライ・ラミネーション、押出しコート、熱ラミネーション等による方法が採用できる。また任意の層に必要に応じてアンカーコート層や印刷・着色層、プライマー層、オーバーコート層等を施すことができる。

本発明の真空断熱材用フィルムの特徴は、従来単層フィルムまたは複数のフィルムを接着剤によって積層していた保護層に、接着剤を用いることなく、柔軟性とガスバリア性を有する、ナイロン系樹脂とＥＶＯＨとナイロン系樹脂とがこの順に積層された共押出延伸フィルムを用いることによって、ガスバリア性に優れており、且つ、折り曲げや変形加工をした後でも優れたガスバリア性が低下しないことにある。

本発明の真空断熱材用フィルムを用いた真空断熱材の製造方法は従来公知の方法を用いることができ、例えば、真空断熱材用フィルムの熱融着層同士を熱融着して、袋を作製し、芯材を充填した後に袋中の空気を排出し真空状態にして開口部を熱融着することで真空断熱材を得ることができる。芯材を充填する袋を作製する場合、二枚のフィルムを合わせて任意の三辺において熱融着層同士を熱融着しても良いし、一枚のフィルムを折りたたみ、任意の二辺において熱融着層同士を熱融着しても良い。

芯材は、従来公知のものを用いることができ、例えばグラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、炭化ケイ素繊維、ロックウール、粉状のポリウレタン、シリカ、ポリスチレン、珪酸カルシウムやポリウレタン発泡体からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。

また、真空断熱材の初期断熱性能および経時断熱性能をより一層向上させる場合は、ガス吸着剤や水分吸着剤等のゲッター物質を使用することも可能である。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳しく説明するが、本発明の真空断熱材用フィルムは実施例に限定されるものではない。
なお、本発明の真空断熱材用フィルムの評価は次のようにして行った。
２００mm×３００mmの試験片の両端を貼り合せて円筒状に丸め、筒状にした試験片の両端を固定ヘッドと駆動ヘッドで保持し、４４０度のひねりを加えながら固定ヘッドと駆動ヘッドの間隔を７インチから３．５インチに狭めて、さらにひねりを加えたままヘッドの間隔を１インチまで狭め、その後ヘッドの間隔を３．５インチまで広げて、さらにひねりを戻しながらヘッドの間隔を７インチまで広げるという往復運動を４０回／minの速さで、５０回行なう屈曲疲労試験の前後の試験片の酸素透過度（ガスバリア性）をＪＩＳ
Ｋ ７１２６（等圧法）に準拠し、測定した。

（実施例１）
保護層としてナイロン系樹脂（６μｍ）／ＥＶＯＨ（３μｍ）／ナイロン系樹脂（６μｍ）からなる厚さ１５μｍの共押出延伸フィルム、ガスバリア層として厚さ６．５μｍのアルミニウム箔及び熱融着層として厚さ５０μｍの直鎖状低密度ポリエチレンフィルムをこの順にウレタン系接着剤を用いて積層、接着して真空断熱材用フィルムを得た。

（比較例１）
実施例１の共押出延伸フィルムの代わりに、保護層として厚さ１５μｍの延伸ナイロンフィルムを使用した以外は、実施例１と同様に行い、真空断熱材用フィルムを得た。

（比較例２）
実施例１の共押出延伸フィルムの代わりに、保護層として厚さ１２μｍの延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した以外は、実施例１と同様に行い、真空断熱材用フィルムを得た。

（比較例３）
実施例１の共押出延伸フィルムの代わりに、保護層としてアルミニウム箔側から厚さ１５μｍの延伸ナイロンフィルムと厚さ１２μｍの延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムをウレタン系接着剤で積層した複合フィルムを使用した以外は、実施例１と同様に行い、真空断熱材用フィルムを得た。

（比較例４）
比較例３のアルミニウム箔の代わりに、ガスバリア層としてアルミニウムを蒸着した厚さ１２μｍの延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムとアルミニウム箔を使用し、アルミニウム箔側に蒸着層が施されており、熱融着層側にアルミニウム箔となるように積層したものを使用した以外は、比較例３と同様に行い、真空断熱材用フィルムを得た。

（比較例５）
特許文献２と類似の構成の、保護層として厚さ１２μｍの延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムと厚さ１０μｍの二軸延伸ＥＶＯＨフィルムの積層フィルム、ガスバリア層として厚さ７μｍのアルミニウム箔及び熱融着層として厚さ５０μｍの直鎖状低密度ポリエチレンフィルムをこの順にウレタン系接着剤で積層した真空断熱材用フィルムを得た。

実施例１及び比較例１〜５で得られた真空断熱材用フィルムを評価し、結果を表１に示す。
なお、屈曲疲労試験前とは前述した屈曲疲労試験を行なう前に測定した酸素透過度の値であり、屈曲疲労試験後とは屈曲疲労試験を行なった後に測定した酸素透過度の値である。

前記表１に示すように、本発明にかかる実施例１の真空断熱材用フィルムの屈曲疲労試験前の酸素透過度は、比較例１〜５の真空断熱材用フィルムよりも良好なものであった。さらに、屈曲疲労試験後も実施例１の真空断熱材用フィルムの酸素透過度は比較例１〜５の真空断熱材用フィルムよりも良好で耐屈曲性に優れているものであった。
特に、実施例１の真空断熱材用フィルムと比較例５の真空断熱材用フィルムを比較すると、保護層に同じＥＶＯＨ層を有しているにもかかわらず実施例１の真空断熱材用フィルムは屈曲疲労試験後の酸素透過度が比較例５の真空断熱材用フィルムの半分以下で、優れたガスバリア性を示した。これは、保護層に単にＥＶＯＨ層を配するだけではなく、ナイロン系樹脂とエチレン−ビニルアルコール共重合体とナイロン系樹脂とをこの順に、接着剤を用いずに共押出により積層した共押出延伸フィルムを用いた効果が見られる。

本発明の真空断熱材用フィルムを用いた真空断熱材は、冷蔵庫、電気ポット、炊飯器、自動販売機等の機器、温水器、浴槽、ユニットバス、便座等の住宅設備、床暖房、自然冷媒ヒートポンプ給湯機、低温輻射板等の住宅システム、外壁用断熱パネル等の住宅建材、クーラーボックス、ボトルケース等の生活用品等の断熱材として有効に用いることができる。

１ 真空断熱材用フィルム
２ 保護層（共押出延伸フィルム）
２−１ ナイロン系樹脂
２−２ エチレン−ビニルアルコール共重合体
３ ガスバリア層
４ 熱融着層

Claims (3)

1. ナイロン系樹脂とエチレン−ビニルアルコール共重合体とナイロン系樹脂とがこの順に積層された共押出延伸フィルムからなる保護層、ガスバリア層及び熱融着層を有することを特徴とする真空断熱材用フィルム。
2. 前記ガスバリア層がアルミニウム箔を有することを特徴とする請求項１記載の真空断熱材用フィルム。
3. 請求項１または２記載の真空断熱材用フィルムが芯材を密封包装してなることを特徴とする真空断熱材。

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