WO2012164888A1 - 真空断熱材及びこれを使用した断熱箱 - Google Patents

Abstract

　シート状繊維集合体３ａを複数積層した積層体で構成される芯材１と、芯材１を外包し、内部が減圧された外包材２とを備え、芯材３には、シート状繊維集合体３ａのそれぞれに、非加工部９ｂとスリット状の加工部９ａが一つ置きに連続するミシン目９を形成することで、真空断熱材適用製品のリサイクル時の破砕性を高め、真空断熱材１の芯材３が有価物である鉄屑等に絡まることがなく、リサイクル性を向上させることができ、かつ生産時には芯材３がばらけることなく、生産性も向上させることができるようにする。

Description

真空断熱材及びこれを使用した断熱箱

　本発明は、真空断熱材及びこれを使用した例えば冷蔵庫の如き断熱箱に関するものである。

　従来、例えば冷蔵庫などの断熱箱に使用される断熱材としては、ウレタンフォームが用いられていた。しかし、近年は、省エネルギーや少スペース大容量化に対する市場要請から、ウレタンフォームよりも断熱性能がよい真空断熱材を、ウレタンフォーム内に埋設して併用する形態が主流となっている。かかる真空断熱材は、冷蔵庫のほかに保温庫、車両用空調機、給湯器などの冷熱機器の断熱箱にも使用されるものである。

　真空断熱材は、ガスバリア層にアルミニウム箔などを使用したプラスチックラミネートフィルムからなる外包材の中に、芯材として粉末、発泡体、繊維体などを挿入して構成されており、内部の気圧は、数Ｐａ（パスカル）以下の真空に保たれている。
　さらに、真空断熱材の断熱性能の低下要因となる真空度の劣化を抑制するために、ガスや水分を吸着する吸着剤が外包材の中に配置されている。

　このような真空断熱材の芯材としては、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、繊維体などが用いられるが、現在は、断熱性能に優れるガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維が主流になっている（例えば、特許文献１及び特許文献８参照）。

　しかし、ガラス繊維は、真空断熱材の製造時に粉塵が飛び散り作業者の皮膚・粘膜などに付着すると刺激を受ける可能性があり、その取り扱い性、作業性が問題となっている。

　また、リサイクルの場面を考えた場合、例えば、冷蔵庫ではリサイクル工場で製品ごとに粉砕され、ガラス繊維はウレタン屑などに混じってサーマルリサイクルに供されるが、燃焼効率を落としたり、残渣となったりするなど、リサイクル性が良くないという難点がある。

　そこで、ガラス繊維以外の芯材の材料として、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維、ポリスチレン繊維などの有機繊維を使用したものがある（例えば、特許文献２及び特許文献７参照）。

　そして、これら繊維を利用したものは断熱性能を向上させるために、繊維体の形状を、綿状のもの、シートを積層したもの（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）や、シートを繊維配向が交互になるように積層したもの（例えば、特許文献５及び特許文献６参照）などがある。
　これにより、繊維を芯材とした真空断熱材の熱伝導率が０．００２〔Ｗ／ｍＫ〕程度の断熱性能を実現している。

　しかし、このように例えばポリエステルなどの有機繊維を芯材とした真空断熱材にあっては、これを組み込んだ冷蔵庫などの製品を、リサイクルセンターの設備によって解体する際、有機繊維が有価物である鉄屑等に絡まる。これは、現在のリサイクルセンターの冷蔵庫断熱箱の破砕装置は、従来のウレタン断熱材のみの断熱箱を前提に設計され製造されたものであるため、靭性・柔軟性のあるポリエステルなどの樹脂の長繊維不織布は、破砕が不十分になる場合があることに起因している。このため、回収品の品質が低下する。

　このような、有機繊維が有価物である鉄屑等に絡まることによる回収品の品質低下の問題は、表層部分から内部に向かってスリット状の加工部を入れて破断し易くした芯材を使用することで解消できる（例えば、特許文献９，１０参照）。

特開平８－０２８７７６号公報（第２－３頁） 特開２００２－１８８７９１号公報（第４－６頁、図１） 特開２００５－３４４８３２号公報（第３－４頁、図１） 特開２００６－３０７９２１号公報（第５－６頁、図２） 特開２００６－０１７１５１号公報（第３頁、図１） 特公平７－１０３９５５号公報（第２頁、第３－４図） 特開２００６－２８３８１７号公報（第４－５頁） 特開２００５－３４４８７０号公報（第７頁、図２） 特開２０００－２８３６４３号公報（要約、図１） 実開昭６２－１５６７９３号公報（第１図）

　しかしながら、表層部分から内部に向かってスリット状の加工部を入れた芯材を使用した真空断熱材にあっては、破断性は増すが、強度が極端に落ち、芯材がばらけ易くなり、真空断熱材の生産性も劣ってしまう。

　本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、真空断熱材適用製品のリサイクル時の破砕性を向上させることを第１の目的としている。また、加えて真空断熱材の芯材が有価物である鉄屑等に絡まりづらく、リサイクル性を向上させることができ、かつ生産時には芯材がばらけづらく、生産性も向上させることができる真空断熱材及びこれを使用した断熱箱を提供することを目的としたものである。

　本発明は、シート状の繊維集合体を積層した芯材をガスバリア性の外包材内に封入し、内部を減圧した真空断熱材であって、
　前記シート状の繊維集合体にミシン目加工を施したものである。

　また、本発明に係る断熱箱は、外箱と内箱との間に上記の真空断熱材を配設したものである。

　本発明によれば、芯材を構成する繊維集合体にミシン目加工を施したので、断熱性能を損うことなく、製造時の取扱性及び家電リサイクルセンターにおける破砕性を向上することのできる真空断熱材及びこれを使用した断熱箱を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る真空断熱材の斜視図である。 図１の分解斜視図である。 図２の芯材の詳細図である。 図３の芯材を構成するシート状の１枚の長繊維不織布の拡大平面図及びそのＡ－Ａ断面図である。 図４のミシン目加工の仕様例１を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図である。 芯材を構成するシート状繊維集合体のミシン目における非加工部の長さと伸び率の関係を示すグラフである。 芯材を構成するシート状繊維集合体のミシン目におけるスリット状の加工部の長さと伸び率の関係を示すグラフである。 図４のミシン目加工の仕様例２を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図である。 芯材を構成するシート状繊維集合体のミシン目間の間隔と伸び率の関係を示すグラフである。 図４のミシン目加工の仕様例３を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図である。 図４のミシン目加工の仕様例４の説明図である。 図４のミシン目加工の仕様例５の説明図である。 図４のミシン目加工の仕様例６の説明図である。 不織布の積層方法及び芯材の製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態２に係る断熱箱の模式的説明図である。

［実施形態１］
　本発明の実施形態１に係る真空断熱材を説明するための図１、図２において、真空断熱材１は、空気遮断性を有する袋状のガスバリア性容器２（以下、外包材という）と、外包材２内に封入された芯材３及び吸着剤４とからなっている。吸着剤４は水分吸着剤やガス吸着剤であって、断熱性能低下の原因となる外包材２内の水分を吸着する。

　外包材２の４辺のうち開口部２ａ以外の３辺はあらかじめヒートシールにより閉じられており、芯材３を矢印ａで示すように、開口部２ａから外包材２内に挿入し、外包材２内に芯材３が封入された状態で外包材２の内部を所定の真空度に減圧したのち、開口部２ａをヒートシールにより閉じることによって、真空断熱材１が製作される。

　図３は芯材３の詳細を示す斜視図である。芯材３は積層体５からなり、シート状の繊維集合体である長繊維不織布６を矢印ｂで示すように、内側から外側に向って連続的に巻き付けて数百枚程度積層し、得られたほぼ円筒状の積層体５を巻き付け方向に引張って折り畳み、上下に押し潰した構造のものである。

　よって、この積層体５は、折り畳んだときに平板状とした上面側平板部５ａ及び下面側平板部５ｂと、上面側平板部５ａと下面側平板部５ｂとをつなげる部分を折り曲げた折り曲げ部、すなわち、積層体５の巻き付け方向の端部となる折れ曲がり部５ｃ，５ｄとによって構成された１枚の平板状に形成したものである。
　この積層体５を芯材３とすることにより、厚さがほぼ均一な１枚の平板状の真空断熱材１が製作される。なお、図３において、矢印ａは芯材３の外包材２への挿入方向を示す。

　図４は図３の積層体５を構成するシート状の１枚の長繊維不織布６の拡大平面図及びそのＡ－Ａ断面図である。
　長繊維不織布６は多数の繊維７によって構成されているが、これら多数の繊維７は、そのままでは繊維どうしがつながっていないため、持ち上げただけでバラバラに崩れてしまい、シートを構成することができない。

　これを防止するために、多数の繊維７がシート状に形成されたのち（これをウエブという）、熱エンボス加工によって繊維７どうしを溶着させ、繊維がばらけない長繊維不織布６を構成している。８は熱エンボス加工によって繊維７どうしを溶着させた熱エンボス加工部であり、熱エンボス加工部８以外の領域は繊維７の状態である。シート全体に対する熱エンボス加工部８の割合を調整することにより、繊維７が持つ断熱性能を損うことなく、シートとして取扱うことができるようにしている。

　これにより、真空断熱材１の製造時における取扱性が大幅に向上したが、反面、前述のようにリサイクルセンターにおける破砕性が悪化してしまうため、ミシン目９を施したミシン目加工部を設けることにより破砕時における長繊維不織布６の伸びを抑制し、取扱性と破砕性の向上を両立させている。なお、本発明においては、リサイクルセンターにおける破砕時の長繊維不織布６の伸びを抑制し取扱性、破砕性を向上させるために、長繊維不織布６に後述のように（図５～図１３及びその説明）、スリット状の加工部（以下、単に「加工部」と言う場合もある）９ａと非加工部９ｂを交互に繰り返したミシン目９の加工部、又は厚さ方向に完全にカットしないハーフカット部９ｄにより格子状の加工部を設けているが、以下の説明では、これらを総称して上記のようにミシン目加工部又はミシン目加工という。すなわち、スリット状の加工部とは、完全カットされた加工部又はハーフカットされたハーフカット部を含むものである。

＜繊維の材質＞
　真空断熱材１の芯材３を構成する繊維には樹脂繊維を用いており、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリスチレン（以下、ＰＳという）繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、液晶ポリマー（以下、ＬＣＰという）繊維、ポリフェニレンスルファイド（以下、ＰＰＳという）繊維などを用いることができる。

　そして、ＬＣＰ繊維やＰＰＳ繊維など、耐熱性を有する繊維を使用すれば芯材３の耐熱性を向上させることができ、また径の大きな繊維を使用すれば芯材３の圧縮クリープ特性を向上させることができる。さらに、その両方の特性を得たい場合は、耐熱性を有する繊維と径の大きな繊維を混合して使用すれば、圧縮クリープ特性に優れ、耐熱性が高く断熱性の高い真空断熱材１が得られる。

　ところで、ＰＳ繊維は、固体熱伝導率が小さく断熱材としての断熱性能の向上が期待でき、その上安価に製造できるので、以下の説明では、真空断熱材１の芯材３に、材質自体の伸びが小さく、リサイクルセンターにおける破砕性に有利であるＰＳ繊維を使用した例について説明する。

＜長繊維不織布の製造＞
　次に、ＰＳ樹脂を加熱溶融紡糸してＰＳ繊維を得、さらに、シート状の長繊維不織布とするまでの工程について説明する。
　先ず、ＰＳ樹脂ペレットを押出機に搬送する。押出機で２７０～３１０℃に加熱・混練溶融されたＰＳ樹脂は、異物除去のためのポリマーフィルターを通したのち、ギアポンプにより、直径０．２～０．６ｍｍの多数の孔のあいたノズルから連続的に押し出される。

　押し出されたＰＳ樹脂は、冷風で冷却しながら圧縮エアで２０００ｍ／ｍｉｎ～６０００ｍ／ｍｉｎの糸速度で延伸され、所望の繊維径の連続繊維として、メッシュコンベアの上に捕集される。
　本実施形態においては、径０．４ｍｍの孔が約４０００個あけられたノズルを使用し、糸速度３８００ｍ／ｍｉｎで紡糸を行い、約１３μｍの繊維径とした。なお、平均繊維径の測定は、マイクロスコープを用いて数箇所～数百箇所（例えば、１０箇所）測定し、その平均値を使用する。

　以上のようにしてＰＳ樹脂ペレットから加熱溶融紡糸し、メッシュコンベア上で捕集された繊維７は、繊維のかたまりである繊維ウエブとして捕集される。ただし、繊維ウエブの状態では繊維７はそのままの状態でばらばらであり、外包材２に収容する作業において芯材３として扱いにくい。

　よって、繊維のばらけを防止するために、４０～１２０℃に加熱されたローラで押えたのち、４０～１２０℃の加熱ローラで熱エンボス加工を施して繊維どうしを熱溶着し、図４のような長繊維不織布６に加工する。図４において、凹部が熱エンボス加工を行った熱エンボス加工部８であるが、最小限の面積で繊維７を加熱・加圧溶着させ、繊維７がばらばらになるのを防止している。

　本実施形態においては、熱エンボス加工部８は直径０．５～１ｍｍ程度のほぼ円形とし、１～３ｍｍ程度の間隔で設け、シートに占める熱エンボス加工部８の割合を６％程度とした。このように、シートに占める熱エンボス加工部８の割合を６％程度とすることにより、同じ材料を使用した従来の樹脂繊維の綿状芯材と比較して断熱性能が損なわれず、繊維どうしの熱溶着が確実に行われ、後の芯材製造工程（繊維集合体の積層工程）で応力がかかっても破れない程度の強度を有する長繊維不織布６を得ることができる。なお、通常、重量目付け（１ｍ^２あたりの繊維の重量（ｇ））で表わされる不織布の厚みは、コンベアの速度で調整できる。このようにして熱エンボス加工を施した長繊維不織布６はロール状に巻き取られ、原反ロールが得られる。

＜長繊維不織布に設けるミシン目＞
　次に、長繊維不織布６（以下、単に不織布という）に設けるミシン目の仕様例について、図５～図１３により説明する。
仕様例１．
　図５は図４のミシン目加工の仕様例１を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図である。この仕様例１に係る芯材３は、図１～図４のように、シート状繊維集合体３ａを複数積層した積層体５で構成されている。また、芯材３には、シート状繊維集合体３ａのそれぞれに、非加工部９ｂとシートを貫通するスリット状の加工部９ａが一つ置きに連続する一本のミシン目９が形成されている。すなわち、ミシン目９は、シート状繊維集合体３ａの長手方向に延びる中心線上に沿うように長手方向の一端から他端にかけて形成されている。また、ミシン目９は、その非加工部９ｂの長さが１～５［ｍｍ］の範囲に設定され、さらにスリット状の加工部９ａの長さが３［ｍｍ］以上に設定されている。これらの値は、本発明者等による以下の実験の結果得られたシート状繊維集合体３ａの特性に基づいて決定されたものである。

　実験は、芯材３である目付１８［ｇ／ｍ^２］のポリエステルのシート状有機繊維集合体にカッターでミシン目を形成することにより行った。なお、ここではポリエステル繊維で実施したが、それ以外の例えばポリスチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維でも良い。

　課題は鉄屑等への絡みつきであるが、これは伸び率が高いために生じるものと考えられる。そこで、伸び率に注目した。

　まず、スリット状の加工部９ａの長さを４［ｍｍ］に固定し、非加工部９ｂの長さを変えた試料を作製した。試料サイズは幅２５［ｍｍ］、長さ１００［ｍｍ］である。引張試験機を用いて試料の長さ方向の両端をチャックで挟み、長さ方向に引張り、伸び率を測定した。引張速度５０［ｍｍ／ｍｉｎ］で、チャック間距離は１５［ｍｍ］である。ここで、伸び率とは、試料（不織布）破断時の伸びをチャック間距離で割ったものである。測定結果を図６に示す。

　図６は芯材を構成するシート状繊維集合体のミシン目における非加工部の長さと伸び率の関係を示すグラフであり、横軸に非加工部の長さ、縦軸に伸び率をとったものである。図６から明らかなように、非加工部９ｂの長さは短いほど伸び率は減少する。特に、非加工部９ｂの長さが６～８［ｍｍ］の場合の伸び率の値と、３～５［ｍｍ］の場合の伸び率の値を比べると、非加工部９ｂの長さが５［ｍｍ］以下の場合の伸び率の値が大幅に下がっていることが判る。ただし、非加工部９ｂの長さが１［ｍｍ］未満だとミシン目９の加工の際に切れ易くなり、取り扱い性が悪くなる。以上より、非加工部９ｂの長さは１～５［ｍｍ］が適切である。

　次に、非加工部９ｂの長さを２［ｍｍ］に固定し、スリット状の加工部９ａの長さを変えて、伸び率を測定した。測定結果を図７に示す。

　図７は芯材を構成するシート状繊維集合体のミシン目におけるスリット状の加工部の長さと伸び率の関係を示すグラフであり、横軸にスリット状の加工部の長さ、縦軸に伸び率をとったものである。図７から明らかなように、スリット状の加工部９ａの長さが長いほど伸び率は下がる。特に、スリット状の加工部９ａの長さが１～２［ｍｍ］の場合の伸び率の値と、３［ｍｍ］以上切り込みを入れた場合の伸び率の値を比べると、スリット状の加工部９ａの長さが３［ｍｍ］以上切り込みを入れた場合の伸び率の値が大幅に下がっていることが判る。よって、スリット状の加工部９ａの長さは３［ｍｍ］以上が適切である。

　次に、非加工部９ｂの長さが５［ｍｍ］、スリット状の加工部９ａの長さが３［ｍｍ］のミシン目９を施したシート状有機繊維集合体３ａを芯材３として外包材２内に入れ、１００℃で乾燥させ、吸着剤を入れ、数Ｐａで真空パックを行い、真空断熱材１を作製した。断熱性能を測定するとミシン目なしと同じ熱伝導率０．００２３［Ｗ／ｍＫ］であった。つまり、断熱性能を維持したまま、破砕性を向上させることが可能であることが判った。これにより、生産時には芯材３をばらけ難くすることができ、かつリサイクル時には破砕し易くすることができた。その結果、リサイクル時に芯材３が鉄屑等に絡まり難くなり、鉄屑等の純度を向上させることができた。そして、鉄屑等の純度が上がることで、再資源化率を向上させることができた。

仕様例２．
　図８は図４のミシン目加工の仕様例２を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図であり、前述の仕様例１に相当する部分には同一符号を付してある。なお、説明に当たっては前述の図１～図４を参照するものとする。この仕様例２に係る芯材３は、図８のようにシート状繊維集合体３ａに、ミシン目９を一方向に複数ライン並設して形成するとともに、各ミシン目９間の間隔９ｃを６［ｍｍ］以下としたものである。それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同一である。

　この仕様例２に係る芯材３は、シート状繊維集合体３ａにミシン目９を一方向に複数ライン並設し、各ミシン目９間の間隔９ｃを６［ｍｍ］以下としたものであるが、この値も、本発明者等による実験の結果得られたシート状繊維集合体３ａの特性に基づいて決定されたものである。

　すなわち、前述の実施形態１で用いたのと同様の試料（但し、ここではミシン目を一方向に複数並設した不織布）と引張試験機を使用し、ミシン目９間の間隔９ｃを変えて伸び率を測定した。測定結果を図９に示す。

　図９はそのシート状繊維集合体のミシン目間の間隔と伸び率の関係を示すグラフであり、横軸にミシン目間の間隔、縦軸に伸び率をとったものである。図９から明らかなように、ミシン目９間の間隔９ｃが短い程、伸び率が下がるが、ミシン目間の間隔９ｃが６［ｍｍ］以下になると、伸び率低下に大きな変化はみられない。よって、ミシン目間の間隔９ｃは６［ｍｍ］以下が適切であることが判った。つまり、断熱性能を維持したまま、破砕性を向上させることが可能であることが判った。

仕様例３．
　図１０は図４のミシン目加工の仕様例３を説明するための芯材を構成するシート状繊維集合体を示す平面図であり、前述の仕様例１に相当する部分には同一符号を付してある。なお、説明に当たっては前述の図１～図４を参照するものとする。この仕様例３に係る芯材３は、図１０のようにシート状繊維集合体３ａに、ミシン目９Ａ，９Ｂを二方向（直交方向）に複数ライン並設して形成したものである。それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同一である。

　この仕様例３に係る芯材３においては、シート状繊維集合体３ａに、ミシン目９Ａ，９Ｂを二方向（直交方向）に複数ライン並設しているので、シート状繊維集合体３ａの伸び率をさらに下げることができ、破砕し易くすることができる。つまり、断熱性能を維持したまま、破砕性を一層向上させることができる。

仕様例４．
　図１１は図４のミシン目加工の仕様例４の説明図である。この仕様例４に係る芯材３は、図１１のようにシート状繊維集合体３ａに、ミシン目９を完全カット（不織布６の厚さ方向の上面から下面まで貫通してカットする）の加工部９ａと、非加工部９ｂとがそれぞれ所定長さで交互に連続し、例えば点線状をなして格子状のミシン目を形成したものである。

仕様例５．
　図１２は図４のミシン目加工の仕様例５の説明図である。この仕様例５に係る芯材３は、図１２のようにシート状繊維集合体３ａに、ミシン目９がシート状繊維集合体３ａを貫通しない切込みであるハーフカット部９ｄのみにより形成されており、例えば連続した直線状により、非加工部９ｂをなくして格子状に形成したものである。

仕様例６．
　図１３は図４のミシン目加工の仕様例６の説明図である。この仕様例６に係る芯材３は、図１３のようにシート状繊維集合体３ａに、不織布６の製造方向Ｃに対して完全カットの加工部９ａを斜めにかつ千鳥状に設け、隣接する加工部９ａの間に非加工部９ｂを形成したものである。

＜不織布へのミシン目の加工方法＞
　不織布６へのミシン目の加工にあたっては、一旦得た不織布６の原反ロールを巻き出し、不織布１枚の状態でミシン目の加工を行ったのち、再びロールに巻取る方法をとった。この方法によれば、１枚の不織布６にミシン目加工を行ったのちに多層積層を行うので、ミシン目が完全に重なることがなく、真空断熱材１の外観に悪影響を与えることがない。なお、ミシン目の仕様やカット方法（ダイロールとスリッターの組み合わせなど）によっては加工速度を高めることができるので、その場合には、ミシン目加工工程を前述の不織布製造工程に組み込むこともできる。

　さらに、後述の不織布積層工程ののち、不織布６が積層された芯材３をプレス加工によりミシン目を加工してもよい。この場合は、不織布６を芯材３の形態に積層したのちにミシン目加工を行うので、後の工程で不織布６の１枚ごとの取り扱い強度を考慮する必要がないため、より破砕性のよいミシン目加工を行うことができる。

＜不織布の積層方法、芯材の製造方法＞
　次に、不織布６の積層方法及び芯材３の製造方法について説明する。
　図１４は真空断熱材１の芯材３の積層装置を構成する原反ロール１０１と巻枠１１１の作用説明図で、真空断熱材１の芯材製造工程を示すものである。

　図１４（ａ）は不織布６（以下、繊維集合体という）の巻き始めステップであり、積層体５の製造工程において、熱エンボス加工が施された連続したシート状の繊維集合体６が数回巻付けられて形成された所定幅の原反ロール１０１と、原反ロール１０１に巻付けられた繊維集合体６を巻取る所定幅の巻枠１１１とを備え、原反ロール１０１と巻枠１１１を回転させることにより、原反ロール１０１に巻き付けられている繊維集合体６を巻枠１１１に巻き取り始める。

　このとき、原反ロール１０１から引き出された繊維集合体６の端部を巻枠１１１のクランプ機構でクランプし、繊維集合体６が巻取り途中で切断したり、伸びきって幅が狭くなるようなことがないような所定の張力で巻き取る。なお、図では、原反ロール１０１と巻枠１１１は接触している場合を示してあるが、離してもよい。

　図１４（ｂ）は繊維集合体６の巻き終わりステップである。巻き始めステップで原反ロール１０１から巻枠１１１に巻き付けられた繊維集合体６が、所定の厚さに相当する回転数分巻き付けられると、原反ロール１０１と巻枠１１１の回転を停止させ繊維集合体６の巻き取りを終了する。巻枠１１１に巻き付けられる所定の回転数、すなわち積層する枚数は、繊維集合体６の減圧パック時の厚さと、製造したい真空断熱材１の厚さを元に任意に設定する。

　図１４（ｃ）は繊維集合体６の切断ステップである。巻き終わりステップにより繊維集合体６が巻枠１１１に所定回転数分巻き付けられ、原反ロール１０１と巻枠１１１の回転を停止させたのち、繊維集合体６を原反ロール１０１と巻枠１１１との間の所定の切断箇所において、前後をクランプした状態で切断し、原反ロール１０１を巻枠１１１から切り離す。

　図１４（ｄ）は芯材３の固定ステップである。切断ステップにより繊維集合体６が切断されたのち、巻枠１１１に設けられたクランプ部材設置部１１２ａ，１１２ｂにクランプ部材１１３ａ，１１３ｂを挿入し、巻枠１１１に巻き付けられたほぼ円筒状の繊維集合体６をクランプする。

　図１４（ｅ）は巻枠変形ステップである。芯材３の固定ステップにより繊維集合体６がクランプ部材１１３ａ，１１３ｂによってクランプされたのち、巻枠１１１の円周部材保持軸１１４ａ，１１４ｂを中心側に向って半径方向に縮むように可動させ、円周部材保持軸１１４ａ，１１４ｂに接続された円周部材１１５ａ，１１５ｂを中心側に向って半径方向に縮む方向に可動させる。このようにして巻枠１１１を変形させ巻枠１１１に巻き付けられた円筒状の繊維集合体６の巻付け張力を緩める。

　図１４（ｆ）は巻枠分離ステップであり、張力が緩められたほぼ円筒状の繊維集合体６を巻枠１１１から回転軸１１６の軸心方向に抜き取る。

　図１４（ｇ）は芯材形成ステップである。２つのクランプ部材１１３ａ，１１３ｂによってクランプされた状態で巻枠１１１から抜き取られたほぼ円筒状の繊維集合体６を、２つのクランプ部材１１３ａ，１１３ｂを巻き付け方向のほぼ直線方向の反対側にそれぞれ引張ることにより、ほぼ円筒状の繊維集合体６がクランプ部材１１３ａ，１１３ｂのクランプ位置で折り畳まれるので、巻き付け方向に折れ曲り部（折り畳み部）５ｃ，５ｄと、上面側平板部５ａ、下面側平板部５ｂとを有する平板状（シート状）の不織布６の積層体５、すなわち、平板状（シート状）の芯材３が形成される。

　平板状に形成された積層体５から構成された芯材３は、クランプ部材１１３ａ，１１３ｂで折れ曲り部５ｃ，５ｄをクランプされた状態でコンベア上に移されたのち、クランプ部材１１３ａ，１１３ｂを取り除くことにより、図１４（ｈ）に示すような芯材３が製造される。なお、１０は巻枠１１１を引き抜いたときのほぼ円筒状の繊維集合体６の中心部であり、上面側平板部５ａを形成する積層体と、下面側平板部５ｂを形成する積層体を分けているが、クランプ部材１１３ａ，１１３ｂを取り除くことにより閉じられる。
　以上により、不織布６が内側から外側に向って連続的に巻き付けられた構造となり、ばらけることが少なく取り扱い性に優れた積層体５を得ることができる。

＜真空断熱材の製造手順＞
　真空断熱材１の製造にあたっては、先ず、開口部２ａを有する袋状の外包材２に、芯材製造工程によって製作された所定の大きさと厚さの芯材３を挿入し、開口部２ａが閉じないように固定して恒温槽により６０～８０℃の温度下で、０．５～２時間程度乾燥を行う。通常、熱風循環式の乾燥炉を使用するが、あらかじめ除湿された乾燥エアを用いる乾燥炉でもよい。

　本実施形態に係るポリスチレン（ＰＳ）は吸湿性が低いので、ポリエチレンテレフタレートなどの吸湿性を有する材料に比べると、乾燥の温度や時間を低めに設定することができる。そして、乾燥後、まだ残存する水分や真空包装後の残存ガス、経時的に放出される芯材３からのアウトガス、外包材２のシール層を通して侵入する透過ガスなどを吸収するために、外包材２内にガス吸着剤や水分吸着剤などの吸着剤４を挿入し、例えば柏木式真空包装機により真空引き（減圧処理）を行う。真空引きは、チャンバ内の真空度が１～１０Ｐａ程度になるまで行い、そのままチャンバ内で外包材２の開口部２ａをヒートシールして真空断熱材１が製造される。

　本実施形態において、真空断熱材１の外包材２には、厚さ５μｍ以上１００μｍ以下のラミネートフィルムであって、例えば、ナイロン（厚さ１５μｍ）、アルミナ蒸着ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）（厚さ１２μｍ）、アルミ蒸着ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合樹脂（厚さ１５μｍ）、ポリエチレン（厚さ５０μｍ）で構成されるガリバリア性を有するプラスチックラミネートフィルムを使用した。

　このようにして得られた真空断熱材１の断熱性は、例えば、英弘精機（株）製の熱伝導率計ＨＣ－０７４により熱伝導率を測定し、評価した。また、破砕性は、得られた真空断熱材１をウレタンフォームにより断熱壁内に配設した冷蔵庫の断熱箱を、リサイクルセンターのリサイクル工程に投入し、金属回収ルートへの混入程度で破砕性を評価した。

＜実施例と比較例＞
　次に本発明の実施形態１に係る真空断熱材１の実施例（実施例１～５）と、比較例（比較例１～４）とにおけるミシン目の仕様とその評価について説明する。なお、ミシン目加工は不織布６の全幅、全長さ方向にわたって行われる。
　評価結果を表１に示す。

　実施例１の真空断熱材１の芯材３のミシン目９の加工部９ａは、図１１に示す仕様例４によるもので、加工部９ａの長さが３ｍｍ、非加工部９ｂの長さが１ｍｍで、加工部９ａは切れ目が貫通した完全カットとなっており、ミシン目９の加工部比率（加工部９ａと非加工部９ｂの合計長さに対する加工部９ａの比率）は７５％である。

　実施例２の芯材３のミシン目９の加工部９ａは、実施例１の場合と同様の仕様であり、加工部９ａは完全カットでその長さが４ｍｍ、非加工部９ｂの長さは２ｍｍで、加工部比率は６７％である。比較例１は同様の仕様で、加工部９ａの長さが８ｍｍ、非加工部９ｂの長さが２ｍｍで、加工比率は８３％、比較例２も同様の仕様で加工部９ａ及び非加工部９ｂの長さがいずれも３ｍｍで、加工部比率は５０％である。

　実施例１，２の芯材３においては、積層工程における積層加工性及びリサイクルセンターにおける破砕性は、表１に示すように良好であった。
　一方、比較例１の芯材３は、表１に示すように破砕性は問題がなかったが、積層加工の際に不織布６に布切れが発生した。これは加工部比率が８３％と大きく、不織布６が巻取りテンションに耐えられなかったためと考えられる。

　また、比較例２の場合は、表１に示すように積層加工性については特に問題はなかったが、破砕性については、加工部比率が５０％と非加工部９ｂの比率が大きすぎたため破砕が不十分になり、破砕された金属片への不織布６の絡みつきが増加し、ウレタン回収工程への回収が不十分となって、金属回収工程への混入量が増加した。
　以上のことから、図１１の仕様におけるミシン目加工の加工部比率は、６０～７５％程度が適当であると云える。

　次に、実施例３の芯材３のミシン目９加工部９ａは図１２の仕様によるもので、ハーフカット部９ｄを長さ３０ｍｍの連続する格子状とし、非加工部９ｂをなくしたものである。ハーフカット部９ｄは不織布６の積層工程に耐え、破砕時の衝撃で千切れる程度に繊維を押し潰して固めた状態になっている。
　本実施形態においては、積層加工性、破砕性ともに表１に示すように良好であった。

　実施例４及び比較例３のミシン目加工部は、図１２の仕様によるもので、その格子の大きさを変えたものである。
　実施例４はハーフカット部９ｄを５０ｍｍの長さとし、比較例３はハーフカット部９ｄを１００ｍｍ長さとした。
　実施例４の場合は、積層加工性、破砕性とも表１に示すように良好であった。一方、比較例３の場合は、破砕後の不織布６のサイズが大きすぎるため、金属回収工程への不織布６の混入量が増加した。このことから、ミシン目加工による格子サイズは、１００ｍｍ^２未満が好ましいことがわかった。なお、ミシン目加工部をハーフカット部９ｄで形成する場合、不織布６の目付があまり小さいと押し潰し部分の繊維量が不足して、破砕時にハーフカット部９ｄから切れにくいので、ＰＳ繊維の場合、目付は２６ｇ／ｍ^２以上であることが望ましい。

　実施例５は、図１３のミシン目加工の仕様によるもので、完全カットした加工部９ａの切れ目を、不織布６の製造方向Ｃに対して斜めに、かつ千鳥状に設けたものである。
　本実施例においては、加工部９ａの長さＬを６ｍｍ、この加工部９ａと直交する加工部９ａとのすき間Ｓ_１（非加工部９ｂ）は２ｍｍで、前者の加工部９ａの長手方向の中心部からずらして設けてあり、また、加工部９ａとこれと直交する加工部９ａの先端部間のすき間Ｓ_２を２．８ｍｍとした。

　本実施形態における芯材３の積層加工性は、表１に示すように良好であり、また、不織布６の繊維は製造方向に対する配向が強くなっているので、加工部９ａの切れ目をずらして加工することにより繊維を分断できるため、破砕時の繊維の伸びを抑制することができ、破砕性が向上する。なお、比較例４は、不織布６にミシン目９を設けなかった場合で、積層加工性は問題ないが、破砕性は前述のように著しく劣る。

［実施形態２］
　図１５は本発明の実施形態２に係る断熱箱の説明図で、冷蔵庫を模式的に示してある。
　冷蔵庫２０は塗装鋼板からなる外箱２１と、外箱２１の内側に隙間を隔てて設置された樹脂成形品からなる内箱２２とを有し、外箱２１と内箱２２との間に形成された隙間内には後述の断熱壁２３が設けられている。そして、内箱２２内には冷気を供給する冷凍ユニット（図示せず）が設けられており、また、外箱２１と内箱２２には、共通する面にそれぞれ開口部が形成され、これら開口部には開閉扉が設けられている（共に図示せず）。

　冷蔵庫２０の外箱２１と内箱２２との間の隙間には、実施形態１に係る真空断熱材１（誇張して示してある）が配設されてポリウレタンフォーム２５が充填され、断熱壁２３を形成するようになっている。しかしながら、真空断熱材１の外包材２はアルミ箔を含んでいるため、外箱２１との間にこのアルミ箔を通って熱が回り込むヒートブリッジを生じるおそれがある。

　そこで、このようなヒートブリッジの発生を防止するために、真空断熱材１は、非導電性である樹脂成形品のスペーサ２４を用いて、外箱２１から離して配設されている。なお、スペーサ２４は、後工程で外箱２１と内箱２２との間の隙間に注入されるポリウレタンフォーム２５にボイドが残らないように、流動を阻害しないための孔が適宜設けられている。

　このように、本実施形態に係る冷蔵庫２０は、外箱２１と内箱２２との間に、実施形態１に係る真空断熱材１、スペーサ２４及びポリウレタンフォーム２５からなる断熱壁２３が形成されている。なお、断熱壁２３が設けられる範囲は限定するものではなく、外箱２１と内箱２２との間に形成された隙間の全範囲、あるいはその一部であってもよい。さらに、外箱２１と真空断熱材１との間及び内箱２２と真空断熱材１との間の両者又はいずれか一方に設けてもよい。また、開口部の開閉扉内に設けてもよい。

　ところで、冷蔵庫は、使用済みとなった場合、家電リサイクル法に基づき、各地のリサイクルセンターで解体され、リサイクルされる。このとき、本発明に係る冷蔵庫２０は、繊維集合体６からなる芯材３を内蔵する真空断熱材１を有するため、真空断熱材１を取り外すことなく破砕処理を行うことができ、サーマルリサイクルに際して燃焼効率を下げたり、残渣となったりすることがないので、リサイクル性がよい。

　上記の説明では、本発明に係る真空断熱材１を断熱箱の一例として冷蔵庫に用いた場合を示したが、これに限定するものではなく、例えば、保温庫、車輌空調機、給湯器などの冷熱機器又は温熱機器、さらには、所定の形状を備えた箱体に代えて、変形自在な外袋及び内袋を備えた断熱袋（断熱容器）にも、本発明に係る真空断熱材１を用いることができる。

　１　真空断熱材、２　外包材、２ａ　開口部、３　芯材、３ａ　シート状繊維集合体、４　吸着剤、５　積層体、６　長繊維不織布（繊維集合体）、７　繊維、８　エンボス加工部、９，９Ａ，９Ｂ　ミシン目、９ａ　加工部、９ｂ　非加工部、９ｃ　ミシン目間の間隔、９ｄ　ハーフカット部、２０　冷蔵庫（断熱箱）、２１　外箱、２２　内箱、２３　断熱壁、２４　スペーサ、２５　ポリウレタンフォーム、１０１　原反ロール、１１１　巻枠、１１２ａ，１１２ｂ　クランプ部材設置部、１１３ａ，１１３ｂ　クランプ部材、１１４ａ，１１４ｂ　円周部材保持軸、１１５ａ，１１５ｂ　円周部材、１１６　回転軸。

Claims (14)

1. 　シート状繊維集合体を複数積層した積層体で構成される芯材と、
   　前記芯材を外包し、内部が減圧された外包材とを備え、
   　前記芯材には、前記シート状繊維集合体のそれぞれに、非加工部とスリット状の加工部が一つ置きに連続するミシン目が形成されていることを特徴とする真空断熱材。
2. 　前記スリット状の加工部は、完全カットされた加工部又はハーフカットされたハーフカット部であることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
3. 　前記ミシン目を、一方向あるいは二方向に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空断熱材。
4. 　前記ミシン目は、前記一方向あるいは前記二方向に複数ライン並設して形成されていることを特徴とする請求項３記載の真空断熱材。
5. 　前記並設されたミシン目の間隔は６［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項４記載の真空断熱材。
6. 　前記ミシン目の前記非加工部の長さが１～５［ｍｍ］、前記スリット状の加工部の長さが３［ｍｍ］以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の真空断熱材。
7. 　前記ミシン目の加工部と非加工部の合計長さに対する該加工部の比率を６０～７５％としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
   ５に記載の真空断熱材。
8. 　前記ミシン目は、前記繊維集合体の製造方向に対して傾斜させて千鳥状に配置された加工部と、該加工部の間に設けられた非加工部とによって形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空断熱材。
9. 　シート状繊維集合体を複数積層した積層体で構成される芯材と、
   　前記芯材を外包し、内部が減圧された外包材とを備え、
   　前記芯材には、前記シート状繊維集合体のそれぞれに、貫通していない切込みによってハーフカットされたハーフカット部が形成されていることを特徴とする真空断熱材。
10. ハーフカット部により格子状部が形成されていることを特徴とする請求項９記載の真空断熱材。
11. 　前記ハーフカット部により囲まれた前記格子状部のサイズを１００ｍｍ^２未満としたことを特徴とする請求項１０に記載の真空断熱材。
12. 　外箱と、この外箱の内部に配置された内箱とを備え、前記外箱と前記内箱との間に請求項１乃至請求項１１のいずれか一項の真空断熱材を配置したことを特徴とする断熱箱。
13. 　前記外箱と前記真空断熱材との間、および前記内箱と前記真空断熱材との間の、両方またはいずれか一方に、断熱材を充填したことを特徴とする請求項１２記載の断熱箱。
14. 　前記外箱と前記真空断熱材との間に、該真空断熱材の位置決めと、前記断熱材充填時の流路を確保するためのスペーサを配設したことを特徴とする請求項１３記載の断熱箱。

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