JPWO2017159096A1 - 真空断熱材およびそれを備える家電製品、住宅壁または輸送機器 - Google Patents

Abstract

真空断熱材は、外被材と、外被材の内部において減圧密閉状態で封入される芯材と、を備える。外被材は、ガスバリア層および熱融着層（２２Ａ）を含む。熱融着層（２２Ａ）は、熱融着性樹脂と、１を超えるアスペクト比を有するフィラー（４１）とを含有する。そして、熱融着層（２２Ａ）中において、フィラー（４１）の少なくとも一部は、長軸方向が熱融着層（２２Ａ）の広がり方向に対して交差するように配向している。これにより、内部への気体の侵入を抑制し、内部の減圧密閉状態を良好に確保できる真空断熱材を提供する。

Description

本発明は、外被材に層状物質を配合した真空断熱材と、真空断熱材を備える家電製品、住宅壁または輸送機器に関する。

一般的に、真空断熱材は、外被材の内部に芯材（コア材）を減圧密閉状態（略真空状態）で封入して構成される。外被材は、内部の略真空状態を維持するためにガスバリア性を備える。

従来、ガスバリア性を向上させるために、外被材が備えるガスバリア層に対して層状物質を配合する構成が提案されている（例えば、特許文献１から特許文献３参照）。

特許文献１および特許文献２は、真空断熱材の外被材が、樹脂と無機層状化合物とからなるガスバリア性樹脂組成物層を有する構成を開示している。無機層状化合物の具体例として、グラファイト、リン酸塩系誘導体型化合物、カルコゲン化物、粘土系鉱物などが例示されている。

また、特許文献３は、真空断熱材の外被材が溶着層およびガスバリア層を有し、ガスバリア層が層状粘土質材と高分子材とを含有する構成を開示している。

上記のように、真空断熱材の外被材が、層状物質を含有するガスバリア層を有する構成であれば、真空断熱材の外面から内部への気体の侵入を有効に抑制することが可能である。

しかしながら、従来の真空断熱材の外被材には、ガスバリア層を介さない経路（例えば、封止部の端面など）で外部から気体が侵入する虞がある。これにより、真空断熱材の内部の略真空状態が経時的に低下する可能性がある。

特開平１１−１８２７８１号公報 特開平１１−２５７５８０号公報 特開２００９−０８５２５５号公報

本発明は、真空断熱材内部への気体の侵入の可能性を抑制し、内部の減圧密閉状態を良好に確保できる真空断熱材を提供する。

なお、本発明は、本願発明者らの鋭意検討の結果、得られた以下の知見に基づくものである。

外被材がガスバリア層および熱融着層を有する構成の場合、熱融着層を介して、気体が真空断熱材の内部に侵入する可能性がある。そこで、本願発明者らは、熱融着層の広がり方向に対してガスバリア性を付与する構成を検討した。その結果、真空断熱材の内部を良好な減圧密閉状態で確保できる以下に示す構成を独自に見出し、本発明を完成させるに至った。

つまり、本発明の真空断熱材は、外被材と、外被材の内部において減圧密閉状態で封入される芯材を備える。外被材は、ガスバリア層および熱融着層を含み、熱融着層は、熱融着性樹脂と、１を超えるアスペクト比を有するフィラーとを含有する。そして、フィラーの少なくとも一部は、長軸方向が熱融着層の広がり方向に対して、交差するように配向する構成を有する。

この構成によれば、フィラーの長軸方向を熱融着層の広がり方向に対して、交差する方向に沿って配向させ、熱融着層にガスバリア性を付与する。これにより、外被材の封止部において、外気が、封止部の辺縁部から熱融着層を介して真空断熱材の内部に侵入する可能性を抑制する。その結果、真空断熱材の経時的な断熱性能の低下を軽減し、長期に亘って優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。

また、本発明の真空断熱材は、外被材と、外被材の内部において減圧密閉状態で封入される芯材を備える。外被材は、ガスバリア層および熱融着層を含む。そして、熱融着層は、熱融着性樹脂と、アスペクト比５以下のフィラーとを含有する構成を備える。

この構成によれば、フィラーのアスペクト比が小さいため、従来技術と同じ重量部のフィラーを熱融着層に添加すると、ガス侵入方向に対してフィラーが、よりランダムに配置される。これにより、等価的な遮蔽面積が拡大し、ガスの侵入阻害効果が高まる。つまり、熱融着層の広がり方向に対してガスバリア性を付与できる。これにより、外被材の封止部において、外気が、封止部の辺縁部から熱融着層を介して真空断熱材の内部に侵入する可能性を抑制する。その結果、真空断熱材の経時的な断熱性能の低下を軽減し、長期に亘って優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。

また、本発明の家電製品、住宅壁、または輸送機器は、上記構成の真空断熱材を備える。

図１は、本発明の実施の形態に係る真空断熱材の構成の一例を模式的に示す断面図である。 図２Ａは、同真空断熱材の外被材の、構成例を模式的に示す断面図である。 図２Ｂは、同真空断熱材の外被材の、別の構成例を模式的に示す断面図である。 図２Ｃは、同真空断熱材の外被材の、さらに別の構成例を模式的に示す断面図である。 図３Ａは、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材に含まれる層状物質を含有する熱融着層の、構成例を模式的に示す断面図である。 図３Ｂは、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材に含まれる層状物質を含有する熱融着層の、別の構成例を模式的に示す断面図である。 図３Ｃは、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材に含まれる層状物質を含有する熱融着層の、さらに別の構成例を模式的に示す断面図である。 図３Ｄは、本実施の形態の外被材に含まれる層状物質を含有する熱融着層の構成と比較するために示す、従来の熱融着層の構成例を模式的に示す断面図である。 図４Ａは、図３Ａに示す熱融着層を含む外被材を用いた真空断熱材において、熱融着層での外気の侵入を抑制する状態を模式的に示す部分断面図である。 図４Ｂは、図３Ｄに示す従来の熱融着層を含む外被材を用いた真空断熱材において、熱融着層での外気の侵入を抑制できない状態を模式的に示す部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態について、「真空断熱材」、「外被材」、「熱融着層」、「外被材の製造方法」、「真空断熱材の製造方法およびその用途」などに項分けして、具体的に説明する。

［真空断熱材］
まず、本発明の実施の形態の真空断熱材の構成について、図１を参照しながら、説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る真空断熱材の構成例を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の真空断熱材１０は、外被材（外包材）２０と、芯材３０などから構成される。芯材３０は、外被材２０の内部に、減圧密閉状態（略真空状態）で封入される。

外被材２０は、ガスバリア性を有する袋状の部材で形成される。本実施の形態では、外被材２０は、例えば２枚の積層シートを対向させ、積層シートの周囲を封止して、袋状にしている。周囲の封止した箇所は、内部に芯材３０が存在せずに積層シート同士が接触して、封止部１１を構成する。封止部１１は、真空断熱材１０の本体から外周に向かって延伸するヒレ状で形成される。

なお、本実施の形態では、封止部１１の外周縁部分（特に、封止部１１の外側の端面およびその近傍部分）を「辺縁部１１ａ」と記して説明する。外被材２０の具体的な構成については、後述する。

この場合、芯材３０の材料は、断熱性を有する部材であれば、特に限定されない。具体的には、例えば繊維材料、発泡材料などの公知の材料が挙げられる。

本実施の形態では、芯材３０として、例えば無機系材料の繊維からなる無機繊維を用いる。具体的な無機繊維としては、例えばガラス繊維、セラミック繊維、スラグウール繊維、ロックウール繊維などが挙げられる。

さらに、芯材３０の材料としては、上記無機繊維以外に、例えば熱硬化性発泡体が挙げられる。熱硬化性発泡体は、熱硬化性樹脂、または、これを含む樹脂組成物（熱硬化性樹脂組成物）を公知の方法で発泡させて形成される。具体的には、熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド、ポリウレタンなどが挙げられる。このとき、熱硬化性発泡体の発泡方法も特に限定されず、公知の発泡剤を用いて公知の条件で発泡させて形成すればよい。

さらに、上記無機繊維および熱硬化性発泡体以外に、芯材３０の材料としては、公知の有機繊維（例えばポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンなどの有機系材料からなる繊維）が挙げられる。この場合、有機繊維の具体的な種類は、特に限定されない。

以上のように、本実施の形態の真空断熱材１０は構成される。

［外被材］
つぎに、上記真空断熱材１０が備える外被材２０の具体的な構成例について、図２Ａから図２Ｃを参照しながら、説明する。

図２Ａは、同真空断熱材の外被材の、構成例を模式的に示す断面図である。図２Ｂは、同真空断熱材の外被材の、別の構成例を模式的に示す断面図である。図２Ｃは、同真空断熱材の外被材の、さらに別の構成例を模式的に示す断面図である。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、本実施の形態の外被材２０は、多層構造の積層シートで構成される外被材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃなどで例示される。外被材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、熱融着層２２を含むとともに、ガスバリア層２３、２４、２５を含む。

まず、外被材２０の一例である外被材２０Ａの構成について、図２Ａを用いて、説明する。

図２Ａに示すように、外被材２０Ａは、保護層２１、熱融着層２２およびガスバリア層２３を備える３層構造の積層シートで構成される。ガスバリア層２３は、保護層２１および熱融着層２２の間に挟持されて配設される。

保護層２１は、外気と接触する真空断熱材１０の外面を構成する。一方、熱融着層２２は、芯材３０と接触する真空断熱材１０の内面を構成する。

熱融着層２２およびガスバリア層２３は、後述するフィラー４０を含有している。

以上のように、外被材２０Ａが構成されている。

なお、以降では、保護層２１側、すなわち真空断熱材１０の外面となる側を「上側」とし、熱融着層２２側、すなわち真空断熱材１０の内面となる側を「下側」として、説明する。

つぎに、外被材２０の別の例である外被材２０Ｂの構成について、図２Ｂを用いて、説明する。

図２Ｂに示すように、外被材２０Ｂは、保護層２１、熱融着層２２、および２層のガスバリア層２３、ガスバリア層２４を備える４層構造の積層シートで構成される。２層構成のガスバリア層２３、２４は、保護層２１および熱融着層２２の間に挟持されて配設される。

つまり、外被材２０Ｂは、上側から下側に向かって、保護層２１、ガスバリア層２４、ガスバリア層２３、および熱融着層２２の順で積層されている。そして、外被材２０Ｂも、外被材２０Ａと同様に、少なくとも熱融着層２２は、後述するフィラー４０を含有している。

図２Ｂに示す外被材２０Ｂでは、下側のガスバリア層２３はフィラー４０を含有し、上側のガスバリア層２４はフィラーを含有していない構成を例に図示している。

なお、上記外被材２０Ｂでは、保護層２１および熱融着層２２の間に２層のガスバリア層２３、２４を挟持する構成を例に説明したが、３層以上のガスバリア層を挟持する構成としてもよい。これにより、さらにガスバリア効果を高めることができる。

以上のように、外被材２０Ｂが構成されている。

なお、本実施の形態の外被材２０の構成は、保護層２１、熱融着層２２および１層以上のガスバリア層２３を備える外被材２０Ａ、２０Ｂの積層シートの構成に限定されない。

例えば、外被材２０として、図２Ｃに示す、熱融着層２２と、ガスバリア性を有する層を備える構成でもよい。

つまり、図２Ｃに示す外被材２０Ｃのように、上側がガスバリア層２５で、下側が熱融着層２２を備える２層構造の積層シートで構成してもよい。この場合、ガスバリア層２５は、保護層２１を兼ねた「保護層兼ガスバリア層」の機能を有する。

なお、図２Ｃに示す保護層兼ガスバリア層であるガスバリア層２５は、フィラー４０を含有する構成を例に図示しているが、フィラーを含有しない構成でもよい。

つまり、外被材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを構成するガスバリア層２３、２４、２５は、フィラー４０を含有する熱融着層２２を備える場合、フィラーを含有しても、含有しない構成としてもよい。

さらに、図示しないが、単層のガスバリア層で保護層２１および熱融着層２２を兼ねる構成の場合、単層のガスバリア層のみで外被材２０を構成してもよい。この場合、単層のガスバリア層は、熱融着層２２と同様にフィラーを含有する必要がある。

また、上記では、保護層２１、熱融着層２２、および１層以上のガスバリア層２３、２４、２５で外被材２０を構成する例で説明したが、これに限られない。上記の層構成以外に、他の機能を有する層（例えば、突き刺し強度の高い層など）を含んで外被材を構成してもよい。これにより、突き刺し強度の向上など、積層する層の機能を、さらに外被材に付与できる。

以上のように、本実施の形態の外被材２０は構成される。

つぎに、外被材２０の一部を構成する保護層２１について、説明する。

保護層２１は、外気と接触する真空断熱材１０の外面（表面）を保護する機能を有する。

保護層２１の具体的な材料は、特に限定されないが、用途に応じて、少なくとも使用期間内の耐熱性、耐湿性、強度などにおいて、耐久性を有する樹脂であればよい。具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン（ポリアミド、ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、超高分子量ポリエチレン（Ｕ−ＰＥ、ＵＨＰＥまたはＵＨＭＷＰＥ）などが挙げられる。

また、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃでは、保護層２１を、１層（単層）の樹脂フィルムで構成した例で図示したが、複数の樹脂フィルムを積層して構成してもよい。なお、保護層２１の厚さは、外被材２０ならびに真空断熱材１０の外面を保護できる所定の範囲内（一般的には、例えば数μｍ〜数１００μｍ）の厚さであれば、特に限定されない。

以上のように、外被材２０の保護層２１は構成される。

つぎに、外被材２０の一部を構成する熱融着層２２について、説明する。

熱融着層２２は、外被材２０を構成する積層シート同士を対面させて貼り合わせることにより、封止部１１を形成する接着層として機能する。さらに、熱融着層２２は、芯材３０などの真空断熱材１０の内面を保護する内面保護層としても機能する。

熱融着層２２は、上述したように、ガスバリア層２３、２５と同様に、フィラー４０を含有する。しかし、フィラー４０の配向方向が、ガスバリア層２３、２５とは異なる。

つまり、熱融着層２２中のフィラー４０は、熱融着層２２の広がり方向（２次元方向）に対して、交差するように熱融着層２２の厚み方向に配置される。

なお、熱融着層２２の具体的な構成、ならびに、熱融着層２２を含む外被材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの製造方法については、後述する。

以上のように、外被材２０の熱融着層２２は構成される。

つぎに、外被材２０の一部を構成するガスバリア層２３、２４、２５について、説明する。

ガスバリア層２３、２４、２５は、外気の真空断熱材１０の内部への侵入を防ぐ層として機能する。

本実施の形態では、外被材２０に含まれるガスバリア層のうち、少なくとも１層、例えばガスバリア層２３、２５は、フィラー４０を含有している。フィラー４０の含有により、ガスバリア性を、さらに向上させている。

なお、外被材２０が良好なガスバリア性を発揮できる機能を有する構成であれば、ガスバリア層は、特にフィラーを含有しなくてもよい。外被材２０Ｂに示すフィラーを含有しないガスバリア層２４の場合、ガスバリア性を有する公知のフィルムを、ガスバリア層２４として用いることができる。

具体的には、公知のフィルムとして、例えばアルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔などの金属箔が例示される。また、基材となる樹脂フィルムに対して金属または無機酸化物などを蒸着した蒸着層を有する蒸着フィルムが例示される。さらに、上記蒸着フィルムの表面に公知のコーティング処理を施したフィルム（コーティング蒸着フィルム）などがガスバリア層２４の公知のフィルムとして例示される。しかし、ガスバリア層２４は、上記に例示する公知のフィルムに、特に限定されない。

上記蒸着フィルムやコーティング蒸着フィルムに蒸着される金属または無機酸化物としては、特に限定されないが、例えばアルミニウム、銅、アルミナ、シリカなどが挙げられる。

また、蒸着フィルムまたはコーティング蒸着フィルムの基材となる樹脂フィルムを構成する樹脂としては、特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）などが挙げられる。

なお、樹脂フィルムは、上述した保護層２１または熱融着層２２と同様に、樹脂のみで構成しても、樹脂以外の成分を含む樹脂組成物として構成してもよい。例えば、ガスバリア層２４を金属箔で構成する場合、金属箔に対して樹脂層などを積層してもよい。つまり、ガスバリア層２４は、単層構造でも、多層構造でもよい。

一方、フィラー４０を含有するガスバリア層２３、２５は、樹脂または樹脂組成物にフィラー４０を分散させた構成であればよい。具体的な樹脂または樹脂組成物としては、ガスバリア層２４で例示した樹脂フィルム（蒸着フィルムなどの基材）と同様の樹脂または樹脂組成物を用いることができる。

また、図２Ｃに示す保護層兼ガスバリア層として機能するガスバリア層２５の場合、樹脂または樹脂組成物として、上述した保護層２１と同様の樹脂または樹脂組成物を用いることができる。

さらに、後述する熱融着層２２に用いられる樹脂または樹脂組成物を、ガスバリア層２３、２４、２５の材料として、用いてもよい。

また、ガスバリア層２３、２４、２５の厚さは、材質などに応じてガスバリア性を発揮できる所定の範囲の厚さであれば、特に限定されない。このとき、例えばフィラー４０を含有するガスバリア層２３、２５の場合、材質などの条件だけでなく、フィラー４０の種類または添加量なども考慮して厚さを設定すればよい。さらに、例えば図２Ｂに示す複数のガスバリア層２３、２４を含む場合、複数のガスバリア層全体でのガスバリア性を考慮して厚さを設定すればよい。

なお、ガスバリア層２３、２５のフィラー４０としては、熱融着層２２が含有するフィラー４０と同様のフィラー４０でも、異なるフィラーでもよい。代表的なフィラー４０については、熱融着層２２の具体的な構成とともに、後述する。

以上のように、本実施の形態の外被材２０は構成される。

［熱融着層］
つぎに、上記外被材２０の一部を構成する熱融着層２２の構成について、より具体的に説明する。

熱融着層２２は、［外被材］で説明したように、フィラー４０を含有し、外被材２０の接着層かつ内面保護層として機能する。

はじめに、熱融着層２２の接着層としての機能について、図２Ａに示す外被材２０Ａの構成を例に、説明する。

図２Ａに示す３層構造の積層シートからなる外被材２０Ａの場合、２枚の積層シートの熱融着層２２同士を対面させて配置し、所定の箇所（例えば、外周周縁）を加熱する。これにより、外被材２０Ａ同士が、熱融着層２２を接着層として、熱融着される。つまり、対面させた外被材２０Ａの周囲を熱融着することにより、上述したように、袋状の外被材２０Ａが形成される。

つぎに、熱融着層２２の内面保護層としての機能について、説明する。

図２Ａに示す外被材２０Ａの場合、ガスバリア層２３の一方の面（外面）は、保護層２１で保護される。同様に、ガスバリア層２３の他方の面（内面）は、熱融着層２２により保護される。この場合、ガスバリア層２３から見れば、保護層２１は「外面保護層」として機能する。一方、熱融着層２２は、「内面保護層」として機能することになる。

真空断熱材１０の外被材２０は、内部に、芯材３０などが封入される。このとき、熱融着層２２は、ガスバリア層２３の表面（内面側）を覆うことになる。これにより、熱融着層２２は、内部の芯材３０などの封入物によるガスバリア層２３への影響を、抑制または回避できる。

また、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃでは、熱融着層２２を、保護層２１と同様に、１層（単層）の樹脂フィルムで構成した例で図示したが、複数の樹脂フィルムを積層して構成してもよい。これにより、外被材の強度がさらに向上する。

また、熱融着層２２およびガスバリア層２３、２５に含有されるフィラー４０には、外被材２０のようなガスバリア性を有する、公知の積層シートを用いることができる。

一般的に、樹脂または樹脂組成物の分野では、ガスバリア性を含む様々な特性の付与、物性の調整、加工性の向上、成形物中の樹脂の減量（かさ上げ）などを目的として、フィラーが添加される。

つまり、本実施の形態の真空断熱材１０は、特に外被材２０のガスバリア性を向上させるためにフィラー４０を添加する。そのため、フィラー４０として、ガスバリア性向上の分野で用いられる公知のフィラーを適用できる。このとき、本実施の形態のフィラー４０は、特に、少なくとも１を越えるアスペクト比を有する方向性を持つ形状のフィラーが好ましい。

例えば、球状または無定形の粒状のフィラーの場合、樹脂または樹脂組成物中に含有された状態では、実質的に方向性を持たない。しかし、針状、繊維状、層状などの物質からなるフィラーであれば、所定の縦横比やアスペクト比を有するため、樹脂または樹脂組成物中に方向性を持って配向させることができる。このとき、方向性を有するフィラーの中でも、本実施の形態の真空断熱材１０のように、ガスバリア性を向上させる観点からは、例えば遮蔽面積を大きくできる層状のフィラーが、より好ましい。

なお、層状物質のフィラーとしては、特に限定されないが、例えば粘土鉱物、合成ヘクトライト、変性ベントナイトなどの層状ケイ酸塩が挙げられる。同様に、アルミニウム鱗片、酸化鉄鱗片、チタン酸ストロンチウム鱗片、銀鱗片、ステンレス鱗片、亜鉛鱗片などの金属または金属化合物の鱗片状（フレーク状、薄片状）粒子が挙げられる。また、アルミニウム箔、スズ箔、青銅箔、ニッケル箔、インジウム箔などの金属箔が挙げられる。さらに、層状シリカ、六方晶窒化ホウ素、グラファイト、シリコン鱗片、層状ニオブ・チタン酸塩などの層状非金属系無機化合物が挙げられる。

上記層状物質からなるフィラーを、単独で用いても、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。これにより、ガスバリア性の向上や、添加量の適正化を図ることができる。

また、上述したフィラーを構成する層状ケイ酸塩のうち、粘土鉱物には、さまざまな種類の粘土鉱物が知られている。つまり、これらの粘土鉱物も、層状物質として用いることができる。具体的な粘土鉱物としては、特に限定されないが、例えばリザーダイト、アメサイト、カオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト、タルク、パイロフィライトなどの１：１層型が挙がられる。同様に、サポナイト、ヘクトライト、モンモリロナイト、バイデライト、３八面体型バーミキュライト、２八面体型バーミキュライト、金雲母、黒雲母、レピドライト、イライト、白雲母、パラゴナイト、クリントナイト、マーガライト、クリノクロア、シャモサイト、ニマイト、ドンバサイト、クッケアイト（クーカイト）、スドーアイトなどの２：１層型が挙げられる。さらに、アンチゴライト、グリーナライト、カリオピライトなどのミスフィット類が挙げられる。なお、上記クリントナイトは、２：１層型だけでなく、ミスフィット類にも分類される。

上記粘土鉱物は、層状物質として、単独で用いても、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。さらに、粘土鉱物以外の１種類以上の層状物質と適宜組み合わせて、フィラーとして用いてもよい。これにより、ガスバリア性の向上や、添加量の適正化を図ることができる。

以下に、熱融着層２２内に配向する上記層状物質からなる１を超えるアスペクト比を有するフィラーの配向方向について、図３Ａから図３Ｄを用いて、具体的に説明する。

図３Ａは、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材２０に含まれる層状物質を含有する熱融着層２２の、構成例を模式的に示す断面図である。図３Ｂは、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材に含まれる層状物質を含有する熱融着層の、別の構成例を模式的に示す断面図である。図３Ｃは、図２Ａ〜図２Ｃに示す外被材に含まれる層状物質を含有する熱融着層の、さらに別の構成例を模式的に示す断面図である。図３Ｄは、本実施の形態の外被材に含まれる層状物質を含有する熱融着層の構成と比較するために示す、従来の熱融着層の構成例を模式的に示す断面図である。

通常、上記層状物質を、熱融着層２２またはガスバリア層２３、２５に配合した場合、各層の広がり方向（水平方向（２次元））に沿って層状物質の長軸方向（長辺方向）が配向する。

これに対して、本実施の形態では、熱融着層２２に含有される層状物質の少なくとも一部を、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、熱融着層２２の広がり方向に対して、交差する方向（交差方向）に沿って、層状物質の長軸方向を配向させる。

具体的には、図３Ａに示す熱融着層２２Ａにおいては、層状物質からなるフィラー４１の長軸方向が、例えば水平方向に広がる熱融着層２２Ａの広がり方向に対して、垂直となるように交差して配向している。つまり、図３Ａに示すフィラー４１の長軸方向は、広がり方向に対して直交する方向（直交方向、法線方向）に沿って配向している。

また、図３Ｂに示す熱融着層２２Ｂにおいては、フィラー４１の長軸方向が、垂直ではなく、水平方向に対して、例えば８０度程度傾斜させた状態で配向している。

一方、図３Ｄに示す従来の熱融着層１２２においては、フィラー４３の長軸方向が、熱融着層１２２の広がり方向に沿って、平行に配向している。

なお、上記実施の形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、フィラーの長軸方向を、熱融着層２２の広がり方向に対して、交差する方向に配向させる構成を例に説明したが、これに限られない。

例えば、図３Ｃに示すように、熱融着層２２Ｃに含有される層状物質のフィラー４２を、図３Ｄに示す従来の熱融着層１２２と、同様に広がり方向に沿って配向させる構成としてもよい。この場合、フィラー４２のアスペクト比を、一般的な層状物質のフィラー４１のアスペクト比に比べて、所定の値以下にする必要がある。なお、アスペクト比は、フィラーの形状に依存するが、例えば長軸長さと短軸長さの比、長さと直径の比などで規定される。

具体的には、図３Ａおよび図３Ｂに示すフィラー４１のアスペクト比は、特に限定されず、例えば５０〜３０００の範囲内が好ましい。さらに、フィラー４１のアスペクト比は、１００〜２０００の範囲内が、より好ましい。これにより、フィラーを容易に入手できる。

一方、図３Ｃに示すフィラー４２のアスペクト比は、後述するように、５以下とすることが好ましい。

なお、フィラー４１の粒径は、特に限定されない。一方、フィラー４１の長軸方向の最大幅（最大長さ）は、フィラー４１の傾斜の程度に依存するが、特に、図３Ａに示す直交方向にフィラー４１を配向させる場合、熱融着層２２の厚さよりも小さい（短い）ことが好ましい。この理由は、フィラー４１の最大幅が熱融着層２２の厚さと同等、あるいは厚さ以上の場合、フィラー４１が熱融着層２２の界面からはみ出る虞があるためである。

以上のように、層状物質からなるフィラーを、熱融着層２２内に配向させている。

つまり、本実施の形態では、熱融着層２２Ａ、２２Ｂに示すように、フィラー４１を広がり方向に対して、交差するように配向させている。これにより、熱融着層２２Ａ、２２Ｂの広がり方向に対して、ガスバリア性を付与している。

さらに、熱融着層２２Ｃに示すように、特に、アスペクト比が小さいフィラー４２の場合においては、フィラー４２を広がり方向と平行に配向させてもよい。この場合、アスペクト比が小さいため、従来技術と同じ重量部のフィラーを熱融着層に添加すると、ガス侵入方向に対してフィラーが、よりランダムに配置される。そのため、ガスの侵入阻害効果が高まる。これにより、熱融着層２２Ｃの広がり方向に対して、ガスバリア性を付与できる。

つまり、上記フィラーの配向構成により、外被材２０の封止部１１の辺縁部１１ａから、熱融着層２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを介して、侵入する外気を効果的に抑制できる。その結果、真空断熱材１０の経時的な断熱性能の低下を軽減して、長期に亘って優れた断熱性能を有する真空断熱材１０を提供できる。

以下に、上記フィラーの配向により得られるガスバリア性について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、概念的に説明する。

図４Ａは、図３Ａに示す熱融着層を含む外被材を用いた真空断熱材において、熱融着層での外気の侵入を抑制する状態を模式的に示す部分断面図である。図４Ｂは、図３Ｄに示す従来の熱融着層を含む外被材を用いた真空断熱材において、熱融着層での外気の侵入を抑制できない状態を模式的に示す部分断面図である。

つまり、図４Ａは、本実施の形態に係る真空断熱材１０における封止部１１周辺の構造を図示している。図４Ｂは、従来の真空断熱材１００における封止部１１周辺の構造を図示している。

さらに、図４Ａおよび図４Ｂでは、図２Ａに示す３層構造の積層シートからなる外被材２０を有する構成の真空断熱材１０を例に、図示している。

つまり、図４Ａに示す外被材２０Ａは、図３Ａに示す熱融着層２２Ａを含む３層構造で構成される。一方、図４Ｂに示す従来の外被材１２０は、図３Ｄに示す従来の熱融着層１２２を含む３層構造で構成される。

具体的には、まず、上述したように、３層構造の外被材２０Ａまたは外被材１２０を袋状に構成する。

その後、図４Ａまたは図４Ｂに示すように、外被材２０Ａの熱融着層２２Ａ、および外被材１２０の熱融着層１２２同士を対面させて、芯材３０から外方にヒレ状に延在する周囲の一部を熱融着する。これにより、外被材２０Ａおよび外被材１２０の周囲に熱融着部１２が形成され、外周に封止部１１が形成される。

このとき、同時に、外被材２０Ａまたは外被材１２０の断熱材内部１３に、芯材３０が略真空状態で封入される。

なお、図４Ａおよび図４Ｂでは、説明の便宜上、断熱材内部１３に封入された芯材３０は図示していない。

通常、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、真空断熱材１０または真空断熱材１００のいずれの構成においても、外被材２０Ａまたは外被材１２０の封止部１１の辺縁部１１ａは、外部に露出し、外気と接触する。

このとき、熱融着層２２Ａまたは熱融着層１２２の上下方向は、基本的に、ガスバリア層２３により覆われている。しかし、辺縁部１１ａである、熱融着層２２Ａまたは熱融着層１２２の外周端は、ガスバリア層２３で覆われていない。

また、熱融着層２２Ａまたは熱融着層１２２は、上述したように、真空断熱材１０または真空断熱材１００の内面保護層を構成する。同時に、熱融着層２２Ａまたは熱融着層１２２は、真空断熱材１０または真空断熱材１００の内面（断熱材内部１３から見れば周囲の面）を構成する。

そのため、図４Ｂに示す構成の場合、ブロック矢印で示すように、露出した熱融着層１２２の外周端である辺縁部１１ａから熱融着層１２２を介して、断熱材内部１３に気体が侵入する。

このとき、従来の熱融着層１２２の構成は、内部に含有されるフィラー４３の長軸が、熱融着層１２２の広がり方向に沿って平行に配向している。そのため、フィラー４３によって、辺縁部１１ａからの気体の侵入を阻止できず、断熱材内部１３まで、気体が侵入する虞がある。これにより、断熱材内部１３の略真空状態が、外気の侵入により経時的に損なわれる。その結果、真空断熱材１００の断熱性能の経時的な低下につながる可能性がある。

そこで、図４Ａに示すように、本実施の形態の真空断熱材１０の構成では、熱融着層２２Ａに含有されるフィラー４１の長軸を、熱融着層２２Ａの広がり方向に対して、交差する方向に配向させる。なお、図４Ａでは、図３Ａで説明した略垂直の方向（直交方向）に配向させた熱融着層２２Ａを例に図示している。これにより、外部に露出した辺縁部１１ａからの気体の侵入を、図４Ａのバツ印で示すように、実質的に妨げることが可能となる。その結果、断熱材内部１３の略真空状態を、長期間に亘って良好に保持し、断熱性能の経時的な低下を抑制できる。

つぎに、図３Ｃに示す、アスペクト比の小さいフィラー４２の配向により得られるガスバリア性について、説明する。

図３Ｃに示す熱融着層２２Ｃは、上述したように、アスペクト比（５以下）の小さいフィラー４２を含有している。この場合、従来の熱融着層１２２が含有するフィラー４３と同じ重量部のフィラー４２を熱融着層２２Ｃに添加しても、フィラー４２は、熱融着層２２Ｃの内部全体に広がるように、ランダムに分散して配設される。そのため、従来の熱融着層１２２のアスペクト比の大きいフィラー４３に比べて、等価的な遮蔽面積が拡大するため、フィラー４２により気体の侵入を妨げやすくなる。これにより、真空断熱材１０の断熱性能の経時的な低下が抑制される。

以上のように、本実施の形態の熱融着層２２は構成されている。

［外被材の製造方法］
以下に、外被材２０の製造方法について、説明する。

なお、外被材２０の製造方法は、特に限定されず、公知の多層構造の積層シートの製造方法を用いることができる。

ただし、本実施の形態の外被材２０の熱融着層２２は、上述したように、フィラーを含有している。さらに、好ましい実施の形態として、ガスバリア層２３、２５も、フィラーを含有している。

そこで、まず、外被材２０のフィラーを含有する熱融着層２２の製造方法について、説明する。

なお、外被材２０の製造方法としては、フィラーを樹脂または樹脂組成物に分散するように含有させて熱融着層２２を形成する、公知の層形成ステップを含む製造方法であればよい。

また、上述した熱融着層２２のうち、図３Ｃに示す熱融着層２２Ｃの場合、アスペクト比が５以下のフィラー４２を選択する以外は、図３Ｄに示す従来の熱融着層１２２と同様の層形成ステップを採用できる。

一方、図３Ａおよび図３Ｂに示す熱融着層２２Ａ、２２Ｂの場合、図３Ｃおよび図３Ｄに示す熱融着層２２Ｃ、１２２とは異なり、フィラー４１を交差方向に沿って配向させる必要がある。そのため、熱融着層２２Ａ、２２Ｂの層形成ステップとして、フィラー４１を樹脂または樹脂組成物に分散させるステップに加えて、フィラー４１の配向方向を調整可能な方法が採用される。

フィラー４１の配向方向を調整可能な方法としては、特に限定されないが、例えば成型時に樹脂または樹脂組成物に流れを形成する方法（以下、「成型時流れ形成法」と称する）が挙げられる。また、フィラー４１を広がり方向に配向させた複数のシートを積層して、所望の角度（配向方向）に回転させて、積層したシートをスライスする方法（以下、「積層シートスライス法」と称する）などが挙げられる。

以下に、「成型時流れ形成法」の一例について、説明する。

まず、予め種々の形状の金型を準備する。

つぎに、樹脂または樹脂組成物に、層状物質からなるフィラー４１を配合して溶融混練する。

つぎに、溶融混練物、または溶融混練物を固化したペレットを熱プレス成型する。このとき、異なる形状の金型を変えて、溶融混練物に流れを形成する。これにより、熱融着層２２Ａ、２２Ｂ内におけるフィラー４１の配向方向を、所定の方向に調整する。

つぎに、「積層シートスライス法」の一例について、具体的に説明する。

まず、樹脂または樹脂組成物に、層状物質からなるフィラー４１を配合して溶融混練する。

つぎに、溶融混練物を圧縮してシート化する。これにより、樹脂または樹脂組成物の広がり方向にフィラー４１を配向させた単層シートを形成する。

つぎに、形成した単層シートを積層して、例えば外被材の面積と同程度の高さを有する積層シートを形成する。

つぎに、形成した積層シートを、所望の角度に回転させて、フィラー４１の配向方向を損なわないように維持したまま、スライスする。これにより、フィラー４１の配向方向が所定の方向（所望の交差方向）に調整される。

以上により、外被材２０の熱融着層２２が製造される。

以下に、外被材２０の、フィラーを含有するガスバリア層の製造方法について、説明する。

なお、フィラーを含有するガスバリア層２３、２５の層形成ステップも、特に限定されないが、例えば溶融混練法、コーティング法などが挙げられる。溶融混練法またはコーティング法は、熱融着層２２Ａ、２２Ｂの層形成ステップのうち、「積層シートスライス法」の単層シート形成にも利用できる。

はじめに、溶融混練法の一例について、積層シート（外被材２０）の製造方法とともに、説明する。

まず、樹脂（または樹脂組成物）と、フィラーである層状物質とを混合し、溶融混練機に投入する。

つぎに、溶融混練機で樹脂を加熱混練して溶融させる。このとき、圧力を印加して、層状物質を樹脂中に分散させる。これにより、層状物質が分散した樹脂混練物が得られる。

つぎに、得られた樹脂混練物を、押出成型によりフィルム状（シート状）に成型して層状物質分散樹脂フィルムを形成する。なお、層状物質分散樹脂フィルムは、例えばガスバリア層２３に相当する。

つぎに、得られた層状物質分散樹脂フィルムに対して、保護層２１となる樹脂フィルムと、熱融着層２２となる樹脂フィルムを積層する。これにより、図２Ａに示す、３層構造の積層シートからなる外被材２０Ａが作製される。

以下に、コーティング法の一例について、積層シート（外被材２０）の製造方法とともに、説明する。

まず、保護層２１となる樹脂フィルムの一方の面（例えば、図２Ａの保護層２１の下側（内面側）となる面）に、例えば各種接着剤などをアンカーコート剤として塗布する。

つぎに、樹脂（または樹脂組成物）を、例えばカルボキシメチルセルロースなどの溶媒に溶解させるとともに、フィラーである層状物質を添加して攪拌混合する。これにより、層状物質含有樹脂溶液が得られる。

つぎに、保護層２１に塗布されたアンカーコート剤の層の上に、層状物質含有樹脂溶液を塗布して乾燥する。なお、層状物質含有樹脂溶液の塗布方法は、特に限定されず、例えばグラビア法などのロール工法でも、スプレー工法などでもよい。そして、乾燥により、保護層２１の一方の面にガスバリア層２３が形成される。

以上のように、外被材２０が製造される。

［真空断熱材の製造方法およびその用途］
以下に、真空断熱材の製造方法およびその用途について、説明する。

はじめに、真空断熱材１０の製造方法について、説明する。

なお、真空断熱材１０の具体的な製造方法は、特に限定されず、公知の製造方法を用いることができる。

例えば、本実施の形態の真空断熱材１０の製造方法は、まず、外被材２０を、以下で説明する袋状に形成する。

つぎに、袋状の外被材２０の内部に、芯材３０、ならびに、必要に応じて、例えば気体吸着材などの他の部材を挿入する。そして、減圧環境下（略真空状態）で、上記袋状の外被材２０を密閉封止する真空断熱材１０の製造方法を採用している。

この場合、外被材２０を袋状に形成する方法は、特に限定されないが、以下に示す方法で形成される。

まず、外被材２０となる積層フィルムを２枚準備する。そして、それぞれの積層フィルムの熱融着層２２同士を対面配置した状態で、外被材２０の周縁部の大部分を熱溶着する。これにより、袋状の外被材２０が形成される。

具体的には、外被材２０が矩形の場合、４辺のうち１辺のみを開口部として残し、開口部を除いた周縁部を熱融着する。このとき、芯材３０が収容される外被材２０の中央部分を包囲するように熱溶着する。これにより、袋状の外被材２０が形成される。

つぎに、上記方法により袋状に形成された外被材２０の内部に、開口部から芯材３０などを挿入する。このとき、芯材３０が挿入された外被材２０を、例えば減圧チャンバなどの減圧設備内で減圧する。これにより、開口部を介して、袋状の外被材２０の内部が減圧され、略真空状態となる。

つぎに、減圧設備内で、他の周縁部と同様に、外被材２０の開口部を熱溶着により、外被材２０の内部を密閉封止する。これにより、図１に示す真空断熱材１０が作製される。

なお、上記真空断熱材１０の製造において行われる熱溶着、減圧などの諸条件については、特に限定されず、公知の種々の条件を採用できる。

また、袋状の外被材２０は、２枚の積層フィルムを用いて形成する方法に限定されない。例えば、１枚の積層フィルムを半分に折り曲げて、両方の側縁部を熱溶着して、開口部を有する袋状の外被材２０を作製してもよい。さらに、積層フィルムを筒型に成形して、一方の開口部を封止して、袋状の外被材２０を作製してもよい。

以上により、本実施の形態の真空断熱材１０が製造される。

上記の方法で製造された真空断熱材１０は、内部が減圧密閉状態（略真空状態）にあるため、非常に優れた断熱性能を発揮する。

しかし、上記真空断熱材１０は、内部が略真空状態で、封止部１１の辺縁部１１ａで、断熱材内部１３の内面保護層である熱融着層２２の外周端が、露出している。そのため、熱融着層２２の外周端から熱融着層２２を介して、外気が断熱材内部１３に侵入する。これにより、断熱材内部１３の略真空状態が経時的に損なわれる虞がある。

そこで、本実施の形態では、熱融着層２２を、熱融着性樹脂およびフィラーを含有して形成する。このとき、熱融着層２２内部に、フィラーの少なくとも一部が、熱融着層２２の広がり方向に対して、交差する方向に配向している。または、アスペクト比５以下のフィラーを用いて、熱融着層２２内部に配向させている。これにより、熱融着層２２の広がり方向に対して、ガスバリア性を付与している。そのため、外被材２０の封止部１１の辺縁部１１ａから、熱融着層２２を介して、外気が断熱材内部１３に侵入する可能性を効果的に抑制できる。

以上のように、真空断熱材１０は製造される。

つぎに、上記方法で製造された真空断熱材１０の用途について、説明する。

つまり、長期間に亘って、断熱性能を維持できる真空断熱材１０は、さまざまな断熱が必要な用途に適用できる。

代表的な断熱用途の一例として、家電製品が挙げられる。家電製品の具体的な種類は、特に限定されないが、例えば冷蔵庫、給湯器、炊飯器、またはジャーポットなどが挙げられる。

また、他の断熱用途の一例として、住宅壁が挙げられる。

さらに、他の断熱用途の一例として、輸送機器が挙げられる。輸送機器の具体的な種類は、特に限定されないが、例えばタンカーなどの船舶、自動車、航空機などが挙げられる。

なお、本発明は、上記実施の形態の記載に限定されるものではなく、請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能である。また、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

以上で説明したように、本発明の真空断熱材は、外被材と、外被材の内部において減圧密閉状態で封入される芯材を備える。外被材は、ガスバリア層および熱融着層を含み、熱融着層は、熱融着性樹脂と、１を超えるアスペクト比を有するフィラーとを含有する。そして、フィラーの少なくとも一部は、長軸方向が熱融着層の広がり方向に対して、交差するように配向する構成を有する。

この構成によれば、フィラーの長軸方向を熱融着層の広がり方向に対して、交差する方向に沿って配向させて熱融着層にガスバリア性を付与する。これにより、外被材の封止部において、外気は、封止部の辺縁部から熱融着層を介して、真空断熱材内部に侵入する可能性を抑制する。その結果、真空断熱材の経時的な断熱性能の低下を軽減し、長期に亘って優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。

また、本発明の真空断熱材は、アスペクト比が５０〜３０００の範囲内でフィラーを構成してもよい。

さらに、本発明の真空断熱材は、アスペクト比が１００〜２０００の範囲内でフィラーを構成してもよい。

これらにより、熱融着層の広がり方向に対して、付与されるガスバリア性を、より一層向上させることができる。

また、本発明の真空断熱材は、フィラーの長軸方向の長さを、熱融着層の厚さよりも小さい構成としてもよい。

これにより、フィラーが交差方向に沿って配向しても、熱融着層からのフィラーのはみ出しを抑制できる。

また、本発明の真空断熱材は、外被材と、外被材の内部において減圧密閉状態で封入される芯材を備える。外被材は、ガスバリア層および熱融着層を含む。そして、熱融着層は、熱融着性樹脂と、アスペクト比５以下のフィラーとを含有する構成としてもよい。

この構成によれば、フィラーのアスペクト比が小さいため、熱融着層の広がり方向に対してガスバリア性を付与できる。これにより、外被材の封止部において、外気が、封止部の辺縁部から熱融着層を介して、真空断熱材内部に侵入する可能性を抑制する。その結果、真空断熱材の経時的な断熱性能の低下を軽減し、長期に亘って優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。

また、本発明の真空断熱材は、熱融着性樹脂を、融点２５０℃以下の熱可塑性樹脂で、フィラーを、層状物質で構成してもよい。

これにより、良好な、ガスバリア性と熱融着性と備える熱融着層を得ることができる。

また、本発明の家電製品は、上記構成の真空断熱材を備える。

この構成によれば、家電製品は、優れた断熱性能を有する真空断熱材を備える。そのため、消費電力量を軽減し、省エネルギー化を進めることができる。

また、本発明の住宅壁は、上記構成の真空断熱材を備える。

さらに、本発明の輸送機器は、上記構成の真空断熱材を備える。

これら構成によれば、住宅壁または輸送機器は、優れた断熱性能を有する真空断熱材を備える。これにより、住宅内部もしくは輸送機器内部の断熱性を高めることができる。その結果、エコで、高い環境性能を有する住宅または輸送機器を提供できる。

本発明は、長期間に亘って、高い断熱性が要望される、真空断熱材の分野、および、真空断熱材を用いた家電製品、住宅壁または輸送機器などの分野にも広く適用できる。

１０，１００ 真空断熱材
１１ 封止部
１１ａ 辺縁部
１２ 熱融着部
１３ 断熱材内部
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，１２０ 外被材
２１ 保護層
２２，１２２ 熱融着層
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 熱融着層
２３，２４，２５ ガスバリア層
３０ 芯材
４０，４１，４２，４３ フィラー

Claims (9)

1. 外被材と、
   前記外被材の内部において減圧密閉状態で封入される芯材と、を備え、
   前記外被材は、ガスバリア層および熱融着層を含み、
   前記熱融着層は、熱融着性樹脂と、１を超えるアスペクト比を有するフィラーとを含有し、
   前記フィラーの少なくとも一部は、長軸方向が前記熱融着層の広がり方向に対して交差するように配向させる、
   真空断熱材。
2. 前記フィラーは、前記アスペクト比が５０〜３０００の範囲内である、
   請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記フィラーは、前記アスペクト比が１００〜２０００の範囲内である、
   請求項１に記載の真空断熱材。
4. 前記フィラーの長軸方向の長さは、前記熱融着層の厚さよりも小さい、
   請求項１に記載の真空断熱材。
5. 外被材と、
   前記外被材の内部において減圧密閉状態で封入される芯材と、を備え、
   前記外被材は、ガスバリア層および熱融着層を含み、
   前記熱融着層は、熱融着性樹脂と、アスペクト比５以下のフィラーとを含有している、
   真空断熱材。
6. 前記熱融着性樹脂は、融点が２５０℃以下の熱可塑性樹脂で、
   前記フィラーは、層状物質である、
   請求項１または請求項５のいずれか１項に記載の真空断熱材。
7. 請求項１または請求項５のいずれか１項に記載の真空断熱材を備える家電製品。
8. 請求項１または請求項５のいずれか１項に記載の真空断熱材を備える住宅壁。
9. 請求項１または請求項５のいずれか１項に記載の真空断熱材を備える輸送機器。

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