WO2016051584A1 - 真空断熱材 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vacuum heat insulating material, and more particularly, to a vacuum heat insulating material comprising a gas barrier laminate having excellent gas barrier properties and heat insulating performance as well as excellent productivity as an exterior material.
- the vacuum heat insulating material formed by depressurizing and sealing the inside has almost no contribution of gas thermal conductivity, so compared to heat insulating materials such as glass wool, It is thin and can exhibit an excellent heat insulation effect, and is used in various fields such as life-related items such as refrigerators and rice cookers, and housing-related items such as floor heating and heat insulation panels.
- the exterior material covering the core material is required to have high gas barrier properties capable of maintaining a reduced pressure state inside the vacuum heat insulating material as well as having excellent sealing properties.
- a laminate including an aluminum foil has been widely used as an exterior material.
- the heat conductivity of aluminum is high, and thus there is a problem that the heat insulation effect is reduced by the heat conduction by the aluminum foil.
- Patent Document 1 In order to solve such problems caused by aluminum foil, it has been proposed to use a laminate comprising a deposited film formed by depositing a metal or an inorganic substance as an exterior material for a vacuum heat insulating material (Patent Document 1, 2)
- the deposited film has a problem that the gas barrier property is lowered due to the occurrence of cracks, pinholes and the like.
- a vacuum heat insulating material exterior material As a vacuum heat insulating material exterior material, a vapor deposition layer, a polyacrylic acid resin layer having a gas barrier property, and a heat welding layer, which is a mixture of a polyalcohol polymer and a polyacrylic acid polymer. It has been proposed to use a laminate film having the same (Patent Documents 3 and 4).
- the polyacrylic acid-based resin layer used for the exterior material is a dry coating film formed by casting a mixture solution of a polyalcohol-based polymer and a polyacrylic acid-based polymer on a vapor deposition layer at 100 ° C. or higher. After heat treatment at high temperature, it is formed by ionic crosslinking of free carboxylic acids of polyacrylic acid polymers that are not ester-bonded by immersing them in water containing metal ions, and has excellent gas barrier properties It is described.
- the polyacrylic acid-based resin described above needs to be highly crosslinked by heating at a high temperature of 100 ° C. or higher or for a long time, there is a problem that the influence on the vapor deposition layer is large.
- a long immersion treatment is required for ionic crosslinking with metal ions, which results in inferior productivity and problems such as consuming a great deal of energy and water.
- it is not fully satisfactory in terms of flexibility, and the deposited layer cannot be sufficiently protected. From such a point of view, in order to further improve the gas barrier property of the exterior material, it is desired to have a gas barrier layer mainly composed of an organic substance having better gas barrier property and flexibility.
- the thickness of the exterior material may increase, and the thickness and weight of the exterior material cannot be reduced.
- an object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material using an exterior material that is excellent in heat insulating performance and gas barrier properties, can exhibit excellent heat insulating performance over a long period of time, and has excellent flexibility and water resistance. It is. Another object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material excellent in productivity and economy using an exterior material that does not require heating at a high temperature and the number of times of dry lamination is reduced. Still another object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material using a thinned exterior material in which a vapor barrier property and an ability to block radiant heat (reflectance) are secured by a vapor deposition layer.
- the exterior material includes at least a heat-welded layer, a vapor deposition layer, and a gas barrier material.
- a gas barrier laminate wherein the gas barrier material is made of a polycarboxylic acid-based polymer, 1.4% by weight or less of a monovalent metal element, at least 5.0% by weight or more of a polyvalent metal element, and nitrogen
- a vacuum heat insulating material having a gas barrier layer containing 0.01 to 3.0% by weight of nitrogen element with respect to the total weight of carbon.
- the polycarboxylic acid polymer is poly (meth) acrylic acid, 2.
- the polycarboxylic acid polymer is partially neutralized in a molar ratio of 4.5% or less with respect to the carboxyl group, 3.
- the monovalent metal element is sodium or potassium; 4).
- the polyvalent metal element is calcium or magnesium; 5.
- the nitrogen content relative to the total amount of carbon, oxygen and nitrogen in the surface layer of the gas barrier layer is 1 atm% or more; 6).
- the thermal weld layer is formed by extrusion coating a thermoplastic resin on the gas barrier material; 7).
- the gas barrier layer is formed on a plastic substrate on which a vapor deposition layer is formed; 8).
- thermoplastic resin is a polyolefin resin, an ethylene- (meth) acrylic acid copolymer or an ionomer resin; 10.
- the thermoplastic resin is any one of a polyolefin resin polymerized using a single-site catalyst, a polyolefin resin without addition of an antioxidant, and a polyolefin resin containing a carboxyl group or a reactive group capable of forming a chemical bond with a hydroxyl group. thing, 11.
- the polyolefin resin has a density of 0.950 g / cm 3 or less, 12
- the polyolefin resin is MFR 7.0 g / 10 min or more, 13
- the gas barrier layer has a weight loss from 200 ° C. to 320 ° C. of 10% or less in thermogravimetric analysis (TGA) measurement at a heating rate of 10 ° C./min, and dynamic viscoelasticity (DMS) measurement at 20 Hz.
- TGA thermogravimetric analysis
- DMS dynamic viscoelasticity
- a gas barrier layer is formed on the undercoat layer, 15. At least one of the gas barrier layer or the undercoat layer is adjacent to the vapor deposition layer; 16.
- the gas barrier material has two vapor deposition layers, and a gas barrier layer and an undercoat layer are formed between the two vapor deposition layers; 17. Both the gas barrier layer and the undercoat layer are adjacent to the deposited layer; 18. Containing an alkaline compound of a polyvalent metal in the undercoat layer, 19.
- the alkaline compound of the polyvalent metal comprises at least one of calcium or magnesium carbonate and hydroxide; 20.
- the isocyanate compound is a combination of a linear aliphatic isocyanate compound and an alicyclic isocyanate compound having an alicyclic ring structure in the skeleton; 21.
- the aliphatic isocyanate compound has an isocyanurate structure; 22.
- a region (x) not containing an alkali compound of a polyvalent metal is formed on the gas barrier layer side of the undercoat layer, and the content of nitrogen in the region (x) of the undercoat layer other than the region (x) More than the nitrogen content, Is preferred.
- the vacuum heat insulating material of the present invention uses a gas barrier laminate obtained by laminating a gas barrier layer having excellent gas barrier properties together with a vapor deposition layer, it can exhibit an excellent heat insulating effect over a long period of time. Moreover, it is not necessary to use an aluminum foil or the like that has been used to secure gas barrier properties in the conventional vacuum insulation material, and there is a risk of reducing the heat insulation effect due to a thermal bridge (heat bridge) from the aluminum foil. Absent.
- this gas barrier material is excellent in gas barrier properties and water resistance even if the polycarboxylic acid polymer is not cross-linked by a covalent bond using a cross-linking agent, and can simplify the heat treatment step necessary for the cross-linking reaction. it can.
- this undercoat layer contains an isocyanate compound having at least two isocyanate groups in one molecule, there is an isocyanate compound in the vicinity of each interface of the gas barrier layer / undercoat layer and undercoat layer / substrate. Furthermore, interfacial reaction with functional groups such as carboxyl groups of polycarboxylic acid polymers and hydroxyl groups contained in plastic substrates, or electrical cohesion between polar groups at the interface occurs, further improving interlayer adhesion It becomes possible to do.
- this gas barrier laminate has two vapor-deposited layers, so it has excellent gas barrier properties and ability to block radiant heat (reflectance) without using aluminum foil, reducing the thickness of the exterior material. It is also possible to reduce the thickness and weight of the vacuum heat insulating material.
- the thermoplastic resin constituting the weld layer can be laminated like a conventional gas barrier material composed of a polycarboxylic acid polymer, When extruding and laminating to the gas barrier layer, it is not necessary to preliminarily laminate another substrate by dry lamination to protect the gas barrier layer, which is excellent in productivity and economy.
- the vacuum heat insulating material of the present invention can also exhibit an excellent heat insulating effect over a long period of time. That is, the gas barrier layer of the gas barrier laminate used for the vacuum heat insulating material of the present invention has heat decomposition resistance that does not cause thermal decomposition in the processing temperature range in the laminate by extrusion coating, and there is an uncrosslinked portion in this processing temperature range. Therefore, it is possible to ensure a certain molecular mobility due to thermal energy and relieve stress generated in the gas barrier layer, thereby ensuring crack resistance, and directly applying a thermoplastic resin to the gas barrier layer by extrusion coating It becomes possible to do.
- Thermal decomposition resistance in the processing temperature range can be expressed by weight loss in thermogravimetric analysis (TGA) measurement, while crack resistance in the processing temperature range is tan ⁇ in dynamic viscoelasticity (DMS) measurement.
- the gas barrier layer composed of the polycarboxylic acid polymer of the gas barrier material can be expressed by a difference from 200 ° C. in thermogravimetric analysis (TGA) measurement at a layer heating rate of 10 ° C. /. Difference in weight loss up to 320 ° C. of 10% or less, especially 3 to 9%, and subtraction of tan ⁇ at 50 ° C. from tan ⁇ at 200 ° C.
- thermoplastic resin in dynamic viscoelasticity (DMS) measurement at 20 Hz Is preferably 0.010 or more, and particularly preferably in the range of 0.011 to 0.060, so that the thermoplastic resin directly on the gas barrier layer. It is possible to more suitably extrusion coating.
- DMS dynamic viscoelasticity
- an ethylene- (meth) acrylic copolymer, an ionomer resin, or a polyolefin resin is used as the thermoplastic resin that is directly extruded and laminated to the gas barrier layer, whereby the gas barrier layer is used.
- the gas barrier layer does not undergo thermal decomposition, can exhibit excellent adhesion to the gas barrier layer, prevents delamination, and the gas barrier laminate is subjected to stress such as bending. Even in this case, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the gas barrier layer, and it is possible to develop a stable gas barrier property.
- FIG. 1 It is a figure which shows the cross-section of an example of the vacuum heat insulating material of this invention. It is a figure which shows the laminated structure of an example of the gas barrier material used for the exterior material of the vacuum heat insulating material of this invention. It is a figure which shows the laminated structure of another example of the gas barrier material used for the exterior material of the vacuum heat insulating material of this invention. It is a figure which shows the laminated structure of an example of the gas-barrier laminated body used for the exterior material of the vacuum heat insulating material of this invention. It is a figure which shows the laminated structure of another example of the gas-barrier laminated body used for the exterior material of the vacuum heat insulating material of this invention.
- the vacuum heat insulating material 1 is composed of a core material 2 and an exterior material 3 that covers the core material 2.
- the exterior material is welded and sealed by heat sealing, and the internal decompressed state is reduced.
- the gas barrier laminate having the specific gas barrier material described above is used as the exterior material to be used. That is, a gas barrier material obtained by ion-crosslinking a polycarboxylic acid polymer with a polyvalent metal is conventionally known.
- a gas barrier material in such a gas barrier material, a monovalent metal element, a polyvalent metal element, and It has been found that by controlling the nitrogen content within a predetermined range, excellent gas barrier properties, flexibility, water resistance, and water resistance after bending can be obtained, and such a gas barrier material is used as an exterior material for a vacuum heat insulating material. It has been found that the above-described effects can be exhibited by using in the above. In addition, by forming two vapor deposition layers, not only gas barrier properties but also the ability to block radiant heat (reflectance) can be ensured without reducing the heat insulation effect, and the exterior material can be made thinner and lighter. It becomes possible to plan.
- the monovalent metal element and the polyvalent metal element in the gas barrier layer in the gas barrier material of the present invention are respectively a monovalent metal-containing compound and a polycarboxylic acid used for partially neutralizing the polycarboxylic acid-based polymer.
- a monovalent metal-containing compound Derived from an alkaline compound of a polyvalent metal used for ionic crosslinking between carboxyl groups of a polymer, and the nitrogen element is derived from an isocyanate compound, and the content of these elements is in the above range. The above-described effects are exhibited.
- the content of these metal elements can be measured by using an ICP mass spectrometer after ashing the gas barrier layer, and the nitrogen element in the gas barrier layer can be measured by a combustion method, Further, the content of carbon, oxygen and nitrogen atoms in the surface layer of the gas barrier layer can be measured by surface analysis using XPS (X-ray Photo-electronic Spectroscopy).
- XPS X-ray Photo-electronic Spectroscopy
- the gas barrier material used for the exterior packaging material of the vacuum heat insulating material of the present invention comprises a polycarboxylic acid-based polymer, 1.4% by weight or less of a monovalent metal element, and at least 5.0% by weight or more of a polyvalent metal.
- the gas barrier material is further formed by forming a vapor deposition layer on the plastic substrate on which the vapor deposition layer is formed, or on the gas barrier layer formed on the plastic substrate on which the vapor deposition layer is formed through the undercoat layer. It can be preferably used, and a plastic base material on which a vapor-deposited layer is not formed is used, on the plastic base material or on the plastic base material through the undercoat layer, on the formed gas barrier layer A vapor deposition layer may be formed.
- the gas barrier material used in the present invention comprises a polycarboxylic acid polymer as a main component, and the carboxyl group of this polycarboxylic acid polymer is ionically cross-linked with a polyvalent metal, and also due to the presence of a nitrogen element derived from an isocyanate compound. It is created as a gas barrier material having excellent gas barrier properties, flexibility and water resistance, and further water resistance and blocking resistance after bending processing. It is important that the contents of the metal element and the nitrogen element are within the above ranges.
- a gas barrier layer having such characteristics is a composition for forming a gas barrier layer, which comprises a polycarboxylic acid polymer, a basic compound having a monovalent metal element necessary for partial neutralization of the polymer, and an isocyanate compound. From the above, a sheet, film or coating film is formed, and the gas barrier layer is formed by forming a gas barrier layer on a plastic substrate alone or by ion-crosslinking carboxyl groups in these with a polyvalent metal. Can do.
- a layer is formed by applying a solution containing a polycarboxylic acid polymer on an undercoat layer containing an isocyanate compound and an alkali compound of a polyvalent metal.
- a polyvalent metal ion and an isocyanate compound are efficiently supplied to the polycarboxylic acid polymer from the undercoat layer, and the gas barrier layer is formed on the undercoat layer or the gas barrier layer is formed on the plastic substrate through the undercoat layer. It can be set as the gas barrier material formed.
- polycarboxylic acid polymer As the polycarboxylic acid polymer constituting the gas barrier layer, partial neutralization with a monovalent metal element can be performed within the following range in order to exhibit the above-described effect of water resistance.
- the monovalent metal sodium and potassium are particularly preferable, and it is preferable to neutralize the polycarboxylic acid polymer using these hydroxides as the monovalent metal compound.
- polycarboxylic acid-based polymer examples include homopolymers or copolymers of monomers having a carboxyl group, such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, and acrylic acid-methacrylic acid copolymer. Polyacrylic acid and polymethacrylic acid are preferred.
- the “weight average molecular weight” of the polycarboxylic acid polymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 2000 to 5,000,000, particularly 10,000 to 1,000,000.
- isocyanate compound By containing an isocyanate compound in the gas barrier layer, nitrogen elements in the above-described range can be present in the gas barrier layer.
- the isocyanate compound it can be used by appropriately selecting from the isocyanate compounds exemplified as the isocyanate curing agent used in the undercoat layer described later, but among the isocyanate compounds, the compatibility with the polycarboxylic acid polymer is poor. It is preferable to use those such as isophorone diisocyanate and derivatives thereof.
- the isocyanate compound can be effectively bleed out on the surface of the gas barrier material to allow chemical bonds derived from the isocyanate compound to exist on the surface of the gas barrier material, and water resistance after bending can be imparted to the gas barrier layer. It becomes possible.
- a composition for forming a gas barrier layer containing a polycarboxylic acid polymer, a basic compound having a monovalent metal element when the polymer is partially neutralized, and an isocyanate compound A film, sheet or coating film comprising this gas barrier layer forming composition can be formed by ion-crosslinking carboxyl groups of a polycarboxylic acid polymer with a polyvalent metal alkaline compound-containing composition. .
- the composition for forming a gas barrier layer may be prepared by dissolving a polycarboxylic acid polymer and an isocyanate compound in a solvent containing water, or by mixing a water-containing solution of these components.
- the solvent for dissolving the polycarboxylic acid-based polymer may be water alone, but may be a mixed solvent of water such as alcohol such as methanol, ethanol and isopropanol, ketone such as 2-butanone and acetone, and aromatic solvent such as toluene.
- a solvent having a boiling point lower than that of water can be used in combination with water.
- the organic solvent is preferably blended in an amount of 10 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of water.
- an inorganic dispersion can also be contained.
- Such an inorganic dispersion has a function of blocking moisture from the outside and protecting the gas barrier material, and can further improve gas barrier properties and water resistance.
- Such inorganic dispersions may be spherical, needle-like, layered, etc., but may have any shape, but have a wettability with respect to the polycarboxylic acid polymer, and those that disperse well in the gas barrier layer forming composition are used. Is done.
- a silicate compound having a layered crystal structure such as water-swellable mica and clay is preferably used.
- These inorganic dispersions preferably have an aspect ratio of 30 or more and 5000 or less in that they are dispersed in layers and block moisture.
- the content of the inorganic dispersion is preferably 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of the polycarboxylic acid polymer and the isocyanate compound.
- the amount of polycarboxylic acid-based polymer contained in the resin composition in the gas barrier layer forming composition is preferably at least 150 KOHmg / g or more, particularly 250 to 970 KOHmg / g in terms of acid value.
- the acid value is obtained by determining the number of mg of potassium hydroxide necessary for neutralizing the acidic free functional group contained in 1 g of the resin by a conventional method based on alkali neutralization titration.
- the isocyanate compound is preferably contained in an amount of 0.04 to 12 parts by weight, particularly 0.1 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polycarboxylic acid polymer.
- the gas barrier layer forming composition is used at a temperature of 40 to 110 ° C. for 1 second to Heat for 1 minute (peak retention time) to form a sheet, film or coating. Subsequently, the gas barrier layer can be produced by ion-crosslinking carboxyl groups in the sheet, film or coating film with a polyvalent metal.
- Ion cross-linking with a polyvalent metal is not limited to this, but the metal barrier can be easily treated by treating the gas barrier layer with water containing an alkali compound of a polyvalent metal or an alcohol solution containing an alkali compound of a polyvalent metal. A crosslinked structure can be formed.
- the treatment with water containing an alkali compound of a polyvalent metal includes (i) immersion treatment of a gas barrier material in water containing an alkali compound of a polyvalent metal, (ii) water containing an alkaline compound of a polyvalent metal Spray treatment to gas barrier material, (iii) atmosphere treatment in which gas barrier material is placed under high humidity after treatment of (i) to (ii), (iv) retort treatment with water containing alkaline compound of polyvalent metal (preferably , A method in which the packaging material and hot water are in direct contact), and the like.
- the process (iii) is a process that brings about the aging effect after the processes (i) to (ii), and enables the processes (i) to (ii) to be shortened.
- the treated water used in any of the above treatments (i) to (iii) may be cold water, but the alkali of the polyvalent metal is used so that the water containing the alkaline compound of the polyvalent metal easily acts on the gas barrier material.
- the temperature of the water containing the compound is set to 20 ° C. or higher, particularly 40 to 100 ° C.
- the treatment time is preferably 3 seconds or more, particularly 10 seconds to 4 days, and in the case of (iii), the treatment time (i) to (ii) is 0.
- the treatment temperature is 101 ° C. or higher, particularly 120 to 140 ° C., and the treatment is performed for 1 second or longer, particularly 3 seconds to 120 minutes.
- the water containing the alkali compound of the polyvalent metal is preferably neutral to alkaline.
- the alcoholic solution containing the polyvalent metal alkaline compound is applied onto the film, sheet or coating film comprising the above-described gas barrier layer forming composition. This can be done by coating. Since the alcohol-based solution easily penetrates into a film or the like made of the gas barrier layer forming composition, the composition for forming the gas barrier layer can be efficiently impregnated with the polyvalent metal, and the number of steps compared to the treatment with water. Or processing time can be shortened and it is excellent in productivity.
- the solvent used in the alcohol-based solution containing the polyvalent metal alkaline compound include methanol, ethanol, isopropanol, and the like, although they vary depending on the type of the polyvalent metal alkaline compound used.
- the polyvalent metal ion is not particularly limited as long as the carboxyl group of the polycarboxylic acid polymer can be cross-linked.
- Alkaline earth metal magnesium Mg, calcium Ca, strontium Sr, barium Ba, etc.
- Group 8 metal of the periodic table Examples include metal ions such as iron (Fe, ruthenium Ru, etc.), periodic table group 11 metals (copper Cu, etc.), periodic table group 12 metals (zinc Zn, etc.), periodic table group 13 metals (aluminum Al, etc.),
- it is preferably divalent to trivalent, and divalent metal ions such as calcium, magnesium ion, and zinc can be suitably used.
- the said metal ion can be used 1 type or in combination of 2 or more types.
- alkaline compounds of polyvalent metals include hydroxides (eg, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, etc.), carbonates (eg, magnesium carbonate, calcium carbonate, etc.), organic acid salts, eg, carboxylic acids of the above metals. Salts (for example, acetates such as zinc acetate and calcium acetate, or lactates such as zinc lactate and calcium lactate) can be exemplified, but by-products when a metal ion bridge is formed from the viewpoint of safety In view of not staying in the gas barrier material, it is particularly preferable to use at least one of calcium or magnesium carbonate and hydroxide.
- an alkali compound of a polyvalent metal When an alkali compound of a polyvalent metal is contained in water, it is preferably 0.125 mmol / L or more, more preferably 0.5 mmol / L or more, in terms of metal atom in water, and 2.5 mmol / L. It is still more preferable that it is above.
- the polyvalent metal used in the solution varies depending on the type of polyvalent metal alkaline compound used in the alcoholic solvent and the coating amount. In terms of metal atom, it is preferably 1 mmol / L or more, more preferably 10 mmol / L or more, and further preferably 30 mmol / L or more.
- the carboxyl groups of the polycarboxylic acid polymer are ion-crosslinked at a ratio of 20% or more, particularly 30% or more with polyvalent metal ions. It is desirable that
- the gas barrier material containing the undercoat layer has a gas barrier layer on at least one surface of the plastic substrate, and at least two isocyanates per molecule between the plastic substrate and the gas barrier layer.
- An undercoat layer containing an isocyanate compound having a group and an alkali compound of a polyvalent metal is formed.
- An undercoat layer containing an isocyanate compound and an alkaline compound of a polyvalent metal is formed on a plastic substrate, and a gas barrier layer is formed by applying a solution containing a polycarboxylic acid polymer on the undercoat layer.
- the polyvalent metal ions and isocyanate compound present in the undercoat layer are supplied into the polycarboxylic acid-based polymer, so that a predetermined amount of the polyvalent metal element and nitrogen element can be present in the gas barrier layer.
- the polycarboxylic acid polymer is cross-linked with metal ions, and most of the isocyanate compound supplied into the polycarboxylic acid polymer bleeds out to the surface of the gas barrier layer, and chemical bonds derived from the isocyanate compound are removed from the gas barrier layer.
- the remaining isocyanate compound remains in the vicinity of the interface with the undercoat layer, and mainly crosslinks between the component in the undercoat layer and the polycarboxylic acid-based polymer, or between the isocyanate compounds. react.
- a gas barrier laminate that has excellent gas barrier properties, flexibility, and water resistance, as well as excellent water resistance and blocking resistance after bending, as with the gas barrier material described above.
- the undercoat layer is composed of a main material resin, an isocyanate curing agent having at least two isocyanate groups in one molecule, and an alkali compound of a polyvalent metal, but the main material resin contains a metal element in the resin skeleton.
- the polyester polyol is a combination of a linear aliphatic isocyanate compound and an alicyclic isocyanate compound having an alicyclic ring structure in the skeleton. That is, the polyester polyol containing a metal element as a main resin in the resin skeleton can itself be laminated with an adhesive as an undercoat agent on a plastic substrate, and also contains water by having a metal element. Since it swells easily with respect to the solvent, it can be swollen by applying a paint having a polycarboxylic acid polymer to effectively transfer polyvalent metal ions present in the undercoat layer into the barrier layer. It becomes possible.
- the undercoat layer 12 is formed with a region (x) 12a that does not contain an alkali compound of a polyvalent metal, and the nitrogen content in the region (x) 12a is a region. It is larger than the nitrogen content of the undercoat layer 12b other than (x).
- the main material resin used for the undercoat layer it is preferable to use a non-aqueous resin in which a metal element is contained in the resin skeleton, and urethane-based, epoxy-based, acrylic-based, polyester-based, etc. It is preferable that a metal element is introduced into the monomer constituting these polymers, so that a metal element can be included in the formed resin skeleton.
- the “non-aqueous resin” is a concept that excludes an emulsion or latex dispersed in a solvent containing water, or a water-soluble resin, and thereby an undercoat caused by excessive swelling that occurs upon contact with a water-containing solvent. A decrease in the mechanical strength of the layer is effectively prevented.
- the metal base suitable for introduction into the resin monomer it is desirable to have a functional group having polarity in order to improve the dispersibility of the polyvalent metal.
- Etc examples of the metal element include lithium Li, potassium K, sodium Na, magnesium Mg, calcium Ca, copper Cu, and iron Fe.
- a monovalent metal element is particularly preferable, and the present invention.
- sodium sulfonate is preferably introduced.
- an isocyanate curing agent is used in order to obtain excellent adhesion to the substrate and to increase the dispersibility of the alkali compound of the polyvalent metal.
- the main material resin it is preferable to use a polyol component such as polyester polyol, polyether polyol, or a modified urethane thereof, whereby a urethane bond is formed in the undercoat layer, and excellent adhesion to the substrate and The dispersibility of the polyvalent metal alkaline compound can be increased.
- the isocyanate curing agent necessary for reacting the hydroxyl content in the polyol component is 1 equivalent
- the isocyanate curing agent is preferably present so as to be at least 4 equivalents or more.
- polyester polyol or a urethane-modified product thereof is preferable.
- these polyester polyol components include polyester polyols obtained by reacting polyvalent carboxylic acids or their dialkyl esters or mixtures thereof with glycols or mixtures thereof.
- the glass transition temperature of the polyester polyol is preferably ⁇ 50 ° C. to 100 ° C., more preferably ⁇ 20 ° C. to 80 ° C.
- the number average molecular weight of these polyester polyols is preferably from 1,000 to 100,000, more preferably from 3,000 to 80,000.
- polyvalent carboxylic acid examples include aromatic polyvalent carboxylic acids such as isophthalic acid, terephthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid, and aliphatic polyvalent carboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid.
- glycol examples include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, butylene glycol, neopentyl glycol, and 1,6-hexanediol.
- a non-aqueous resin having a metal element in the resin skeleton can be obtained by copolymerizing a component having a metal base introduced into the polyol component or the polyvalent carboxylic acid component.
- the polyvalent carboxylic acid introduced with such a metal base include metals such as sulfoterephthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, and 5 [4-sulfophenoxy] isophthalic acid. Mention may be made of salts.
- Examples of the polyol having a metal base introduced include metal salts such as 2-sulfo-1,4-butanediol and 2,5-dimethyl-3-sulfo-2,5-hexanediol. Particularly preferred is 5-sodium sulfoisophthalic acid.
- the component into which the metal base has been introduced is desirably copolymerized in an amount of 0.01 to 10 mol%. When the amount is less than the above range, the migration of polyvalent metal ions cannot be sufficiently promoted. On the other hand, when the amount is more than the above range, the water resistance is poor.
- Whether or not the metal element is contained in the resin skeleton of the non-aqueous resin can be detected, for example, by analyzing the raw material resin with fluorescent X-rays.
- isocyanate curing agent As the isocyanate curing agent used in the undercoat layer, as described above, it is particularly preferable to use a combination of a linear aliphatic isocyanate compound and an alicyclic isocyanate compound having an alicyclic ring structure in the skeleton. .
- the linear aliphatic isocyanate compound and the alicyclic isocyanate compound are desirably blended in a weight ratio of 60:40 to 15:85, particularly 55:45 to 30:70.
- the linear aliphatic isocyanate compound is less than the above range, sufficient adhesion cannot be obtained, and when the alicyclic isocyanate compound is less than the above range, the region (x) is formed. May be difficult to do.
- linear aliphatic isocyanate examples include tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate.
- linear aliphatic isocyanate examples include tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate.
- those having an isocyanurate structure are preferable.
- an isocyanurate body having 1,6-hexamethylene diisocyanate as a structural unit can be preferably used.
- Examples of the alicyclic isocyanate compound having an alicyclic ring structure in the skeleton include 1,3-cyclohexylene diisocyanate, 4-cyclohexylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4.
- Examples include '-dicyclohexylmethane diisocyanate and 3,3'-dimethyl-4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate.
- isophorone diisocyanate and derivatives thereof can be preferably used.
- linear aliphatic polyisocyanate compound and the alicyclic isocyanate compound examples include polyfunctional polyisocyanate compounds such as isocyanurate, burette and allophanate derived from the polyisocyanate monomer, or trimethylolpropane and glycerin.
- a polyfunctional polyisocyanate compound containing a terminal isocyanate group obtained by a reaction with a trifunctional or higher functional polyol compound can also be used.
- the linear aliphatic isocyanate compound easily diffuses uniformly in the undercoat layer when diffusing with the solvent volatilization, so that the glass transition temperature (Tg) is ⁇ 20 ° C. or less and the number average molecular weight. It is preferable that (Mn) is 1200 or less, particularly that the glass transition temperature (Tg) is ⁇ 40 ° C. or less and the number average molecular weight (Mn) is 1100 or less.
- the alicyclic isocyanate compound remains on the barrier layer side of the undercoat layer or the plastic substrate side, and it is easy to form the region (x), so that the glass transition temperature (Tg) is 50. It is preferable that the number average molecular weight (Mn) is 400 or more, particularly the glass transition temperature (Tg) is 60 ° C. or more and the number average molecular weight (Mn) is 500 or more.
- Alkaline compound of polyvalent metal As the polyvalent metal alkaline compound to be contained in the undercoat layer, those mentioned above can be used, but the polyvalent metal alkaline compound transferred to the gas barrier layer composed of the polycarboxylic acid polymer is quickly dissolved. Thus, it is preferable that the surface of the particles of the alkali compound of the polyvalent metal is not subjected to chemical treatment. In addition, the particles of the polyvalent metal alkaline compound may remain in a portion other than the region (x) in the undercoat layer. If it exceeds, the transparency of the coating layer (undercoat layer and gas barrier layer) of the gas barrier material may slightly decrease.
- the primary particle diameter of the alkali metal particles of the polyvalent metal is preferably 0.5 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.4 ⁇ m or less.
- the primary particle diameter of the alkali compound particles of the polyvalent metal can be determined by observation with a secondary electron image of a scanning electron microscope.
- the content of the alkali compound of the polyvalent metal is carboxyl to one polyvalent metal ion.
- gas barrier layer forming composition Assuming that two groups react with each other, 0 in terms of metal atom, with respect to the carboxyl group of the polycarboxylic acid polymer present in the composition for forming a gas barrier layer (hereinafter referred to as “gas barrier layer forming composition”). .3 equivalent or more is preferable, especially when used for applications under high-temperature and high-humidity conditions, it is preferable to contain 0.6 equivalent or more gas barrier under high-temperature and high-humidity conditions. It is preferable for maintaining the property.
- the content of the alkali compound of the polyvalent metal is less than the above range, the polycarboxylic acid polymer cannot be sufficiently crosslinked, and it becomes difficult to ensure gas barrier properties.
- the amount of polyvalent metal alkaline compound particles remaining in the layer is small. Thereby, the risk that by-products are generated can be reduced, and the heat insulating performance can be maintained over a long period of time as an exterior material of the vacuum heat insulating material.
- the residual amount (equivalent) which is the difference between the charged amount (equivalent) of the alkaline compound of the polyvalent metal and the amount (equivalent) used for ionic crosslinking is 1.1 or less, particularly 0.3 or less.
- the resin content in the composition for forming an undercoat layer is preferably 15 to 80% by weight, particularly 20 to 60% by weight.
- the resin component in the undercoat layer forming composition is preferably non-aqueous, and can be prepared with a solvent such as toluene, 2-butanone, cyclohexanone, sorbeso, isophorone, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, In particular, it is preferable to use a low boiling point solvent in order to make it possible to form a layer at a low temperature. These solvents may be dissolved alone or in a mixed solution, or can be prepared by mixing solutions of respective components.
- curing accelerator catalysts such as fillers, softeners, anti-aging agents, stabilizers, adhesion promoters, leveling agents, antifoaming agents, plasticizers, inorganic fillers, tackifying resins, fibers , Colorants such as pigments, usable time extenders and the like can also be used.
- the same composition as the gas barrier layer-forming composition in the gas barrier material not containing the undercoat layer described above can be used except that it does not contain an isocyanate compound. .
- the solvent contains water in order to dissolve the alkali compound of the polyvalent metal and transfer it to the gas barrier layer forming composition.
- the solvent having good affinity with the undercoat layer varies depending on the resin component used in the composition for forming the undercoat layer.
- alcohol such as methanol, ethanol, isopropanol, 2-butanone, A ketone such as acetone can be preferably used.
- other solvent in an amount of 1900 parts by weight or less, particularly 5 to 900 parts by weight with respect to 100 parts by weight of water. It is further desirable to blend in an amount of 10 to 400 parts by weight.
- a film or a sheet made of a thermoplastic resin that can be thermoformed can be exemplified, and in particular, a film having a deposited layer can be preferably used. it can.
- the method for producing a film or sheet include conventionally known forming methods such as a T-die method, an inflation film forming method, and a cast film forming method.
- the film or sheet can be used as a biaxially stretched film or sheet produced by biaxially stretching sequentially or simultaneously at a stretching temperature and heat-setting the stretched film or sheet.
- the thickness of the film or sheet is not limited to this, but is preferably in the range of 5 to 3000 ⁇ m.
- Suitable examples of the resin constituting the plastic substrate include low-, medium- or high-density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-copolymer, ionomer, Olefin copolymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer; polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate / isophthalate, polyethylene naphthalate; nylon 6, nylon 6,6 Polyamide such as nylon 6,10, metaxylylene adipamide; polystyrene, styrene-butadiene block copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer (ABS resin), etc.
- ABS resin styrene-butadiene-acrylon
- Styrene copolymers Vinyl chloride copolymers such as polyvinyl chloride and vinyl chloride-vinyl acetate copolymers; Acrylic copolymers such as polymethyl methacrylate and methyl methacrylate / ethyl acrylate copolymers; is there.
- thermoplastic resins may be used alone or exist in the form of two or more blends, and the plastic substrate may be in a single layer configuration or, for example, co-melt extrusion or other A laminated structure of two or more layers by lamination may be used.
- the melt-moldable thermoplastic resin may contain one or more additives such as pigments, antioxidants, antistatic agents, ultraviolet absorbers, lubricants, etc. as required per 100 parts by weight of the resin. The total amount can be added in the range of 0.001 to 5.0 parts.
- fiber reinforcement such as glass fiber, aromatic polyamide fiber, carbon fiber, pulp, cotton linter, etc.
- powder reinforcement such as carbon black, white carbon, glass flake, aluminum flake, etc.
- One or two or more types of flaky reinforcing materials such as the above can be blended in a total amount of 2 to 150 parts by weight per 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and heavy or soft calcium carbonate for the purpose of increasing the amount.
- Mica, talc, kaolin, gypsum, clay, barium sulfate, alumina powder, silica powder, magnesium carbonate and the like in an amount of 5 to 100 parts by weight as a total amount per 100 parts by weight of the thermoplastic resin Even if it mix
- a prescription known per se in the amount of 5 to 100 parts by weight as a total amount of scaly inorganic fine powders such as water-swellable mica and clay per 100 parts by weight of the thermoplastic resin There is no problem even if it is blended according to.
- a physical or chemical vapor deposition method is applied to a plastic substrate for the purpose of improving at least one of gas barrier properties or ability to block radiant heat (reflectance). It is particularly desirable to use a plastic substrate provided with an inorganic deposition layer such as silicon oxide or aluminum oxide or a metal deposition layer such as aluminum.
- the vapor deposition layer may be formed on at least one surface of the plastic substrate, and the gas barrier layer or the undercoat layer may be formed on either the vapor deposition layer or the plastic substrate surface. Since it is excellent in crack resistance, it is preferably formed on the vapor deposition layer, whereby the occurrence of cracks and the like in the vapor deposition layer can be prevented.
- the gas barrier material containing an undercoat layer first applies the above-described composition for forming an undercoat layer to at least one surface of the above-described plastic substrate.
- the coating amount of the composition for forming an undercoat layer is determined by the resin content in the composition for forming an undercoat layer and the charged amount of the alkali compound of the polyvalent metal.
- Polycarboxylic acid system in the gas barrier layer-forming composition solution that has a resin content in the layer of 0.02 to 5.0 g / m 2 , particularly 0.1 to 2.5 g / m 2 , and is then applied As described above, it is preferable that the polyvalent metal ion is applied in an amount of 0.3 equivalent or more with respect to the carboxyl group of the polymer.
- the composition for forming an undercoat layer applied on a plastic substrate depends on the type of coating used and the amount of coating, but at a temperature of 50 to 200 ° C. for 0.5 seconds to 5 minutes, particularly 60 to By drying at a temperature of 140 ° C. for 1 second to 2 minutes, an undercoat layer can be formed. Thus, the undercoat layer can be formed economically without affecting the plastic substrate.
- a gas barrier layer forming composition is applied on the formed undercoat layer.
- the amount of the polycarboxylic acid-based polymer contained in the gas barrier layer forming composition is preferably at least 150 KOHmg / g or more, particularly 250 to 970 KOHmg / g in terms of acid value.
- the coating amount of the gas barrier layer-forming composition is 0.3 to 4.5 g / m 2 , particularly 0.5 to 3.3 in the dry state of only the resin component before ionic crosslinking is formed in the gas barrier layer. It is preferable to apply in a range of 0 g / m 2 . If the coating amount is less than the above range, sufficient gas barrier properties cannot be obtained.
- the applied gas barrier layer forming composition is subjected to heat treatment.
- the polyvalent metal ions and isocyanate compound in the undercoat layer migrate into the gas barrier layer forming composition, A metal ion cross-linked structure is formed between the carboxyl groups of the carboxylic acid polymer, and the nitrogen element derived from the isocyanate compound is present in the vicinity of the interface between the surface layer of the gas barrier layer and the undercoat layer.
- the heating condition of the gas barrier layer forming composition is preferably in the range of 1 second to 1 minute, preferably in the range of 2 seconds to 30 seconds, at a temperature of 40 to 110 ° C., particularly 50 to 100 ° C. More preferred. It is desirable that the gas barrier layer be sufficiently dried to reduce the moisture content of the gas barrier layer. Thereby, it becomes possible to suppress generation
- coating of the composition for undercoat layer formation and gas barrier layer formation composition which were mentioned above, and drying or heat processing can be performed by a conventionally well-known method.
- the coating method is not limited to this, but for example, spray coating, dipping, or coating by a bar coater, roll coater, gravure coater or the like is possible.
- the drying or heat treatment can be performed by oven drying (heating), infrared heating, high-frequency heating, or the like.
- the exterior material used for the vacuum heat insulating material of the present invention is an important feature that uses the above-described gas barrier laminate containing the gas barrier material. As long as this gas barrier material is used as a part of the exterior material, the gas barrier laminate is used.
- the other layers can be configured in the same manner as conventionally known exterior materials, but in the present invention, it is particularly preferable to adopt the layer configuration shown below. That is, FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of an example of a suitable gas barrier laminate used for the exterior material used for the vacuum heat insulating material of the present invention, and in order from the inner surface side, the heat-welded layer 4, the adhesive layer 5a, and the gas barrier.
- FIGS. 5 and 6 From the viewpoint of thinning and improving productivity, a laminated structure (FIG. 5) in which the vapor deposition film 7 and the adhesive layer 5b associated therewith are omitted, or without providing the adhesive layer 5a.
- a laminated structure (FIG. 6) in which the heat welding layer 4 is directly formed on the gas barrier layer 6d by extrusion coating may be used.
- a laminated structure in which a vapor deposition layer 9 is further formed on the surface of the gas barrier material 6 on the side where the heat welding layer 4 is not formed may be employed.
- the gas barrier material 6 shown in FIGS. 4 to 7 is formed of a gas barrier layer 6d through an undercoat layer 6c on a base material composed of a PET film 6a and an aluminum deposited layer 6b deposited on the PET film 6a in order from the outer surface side.
- the present invention is not limited to this.
- the gas barrier material 6 in FIGS. 4 to 7 may have a laminated structure shown in FIG. 8 in which the vapor deposition layer 6bii is also formed on the base resin 6a side.
- the laminated structure shown in FIG. 11 in which the vapor deposition layer 6bii is further formed on the gas barrier layer 6d may be used, and the vapor deposition layer is not formed as the base resin.
- the laminated structure shown in FIG. 12 in which the vapor deposition layer 6bi is formed on the gas barrier layer 6d may be used, or a structure in which the gas barrier layer is only formed on the base material via the undercoat layer is used.
- the gas barrier layer may be deteriorated in barrier properties due to molecular vibration under high temperature conditions, but by adjoining the vapor deposition layer, the molecular vibration of the gas barrier layer is suppressed and oxygen is less likely to dissolve in the gas barrier layer. It becomes possible to maintain the gas barrier property even underneath.
- the gas barrier material has two layers of vapor deposition layers, and a layer structure (FIGS. 9 and 11) in which the gas barrier layer and the anchor coat layer are formed between the two vapor deposition layers can be exemplified.
- a layer structure (FIG. 9) in which both the gas barrier layer and the undercoat layer are adjacent to the vapor deposition layer is suitable.
- a gas barrier material having a heat-welded layer can be formed by extruding a thermoplastic resin melt-kneaded by an extruder from a T die or an annular die to a gas barrier material.
- the thermoplastic resin is extrusion coated as a layer, the adhesive layer and the heat welding layer may be coextruded.
- the thermoplastic resin serving as the heat welding layer may be extrusion coated onto the gas barrier layer of the gas barrier material, and another layer made of the thermoplastic resin may be formed on the other surface of the gas barrier material, for example, via an adhesive resin.
- 5 can be extrusion coated with a sandwich laminate or a thermoplastic layer to form a protective layer, whereby the gas barrier laminate shown in FIG.
- thermoplastic resin molten film is never subjected to a dry lamination step. Can be manufactured.
- corona discharge treatment or plasma treatment on the gas barrier material or the substrate on the extrusion line ozone treatment on the thermoplastic resin molten film, anchor coat application on the substrate, or the like may be performed.
- co-extrusion lamination in which different types of thermoplastic resins are laminated at the same time, or multiple times of extrusion lamination by a tandem extruder may be performed on the same line.
- the resin constituting the heat-welded layer provided in the innermost layer of the gas barrier laminate examples include conventionally known heat-sealable resins including, but not limited to, low-, medium-, or high-density polyethylene, Olefin resins such as linear low density polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polyester resins such as polyethylene terephthalate, and acrylic resins such as polyacrylonitrile can be suitably used. It preferably consists of a film. As the most suitable heat welding layer, an unstretched polypropylene film can be mentioned.
- thermoplastic resin In the case where a thermoplastic resin is extrusion coated as the heat welding layer, an ethylene- (meth) acrylic acid copolymer or ionomer resin that forms a hydrogen bond with the gas barrier layer may be used from the viewpoint of adhesion by extrusion coating. Particularly preferred.
- an olefin resin with no antioxidant added an olefin resin polymerized by a single-site catalyst, and an epoxy capable of forming a chemical bond with a polar group such as a carboxyl group or a hydroxyl group on the surface of a substrate or gas barrier layer
- An olefin resin containing a reactive group such as a group can also be suitably used.
- antioxidant-free means that the antioxidant contained in the resin is 10 ppm or less, and the oxidation of the resin is promoted at the time of melt extrusion, so that polar groups increase in the resin. The cohesive force with the material and the gas barrier material can be increased.
- an olefin resin having the latter reactive group not only the chemical reaction is carried out by utilizing the heat at the time of melt extrusion, but also by aging storage after extrusion lamination and heat treatment (curing) in an oven or a thermostat. It is possible to enhance the adhesion by promoting the reaction.
- the olefin resin polymerized by a single site catalyst include linear low density polyethylene polymerized using a single site catalyst represented by a metallocene catalyst having a low molecular weight distribution and low density. it can.
- Such an olefin resin is particularly advantageous in terms of an anchor effect because crystallization hardly occurs during cooling after extrusion and distortion due to crystallization is small.
- an olefin resin having a density (measurement condition is 23 ° C., conforming to JIS-K6922-1) of 0.950 g / cm 3 or less is preferable.
- Olefin resins having a cm 3 or less are preferred.
- the melt flow rate of the olefin resin (MFR: measurement conditions are 190 ° C., 2.16 kg load, conforming to JIS-K6922-1) is preferably 0.1 g / 10 min or more, and in a molten state
- MFR of 7.0 g / 10 min or more is preferable because it can easily penetrate into the base material and the gas barrier layer and easily obtain excellent adhesiveness.
- thermoplastic resin is sufficiently adhered to the gas barrier layer, and the more flexible the thermoplastic resin, the higher the effect of relaxing the stress when the laminate is subjected to stress such as bending or tension. Therefore, the occurrence of cracks in the gas barrier layer can be suppressed, which is effective in terms of oxygen / nitrogen barrier stability.
- a conventionally known adhesive resin can be used, but is not limited to this, but a sandwich using an extrusion coat is used.
- the above-mentioned resins for the heat-welding layer for example, acid-modified olefin resins such as acid-modified ethylene / acrylic acid copolymer, acid-modified ethylene / ethyl acrylate copolymer, acid-modified polyethylene are used.
- a urethane-based adhesive can be suitably used.
- the above-described resins can be suitably used in the case where the heat-welding layer and the adhesive layer are coextruded.
- the most suitable protective layer can include a biaxially stretched nylon film.
- the vapor deposition film is not limited to this, but the base film made of the above-described polyester, polyolefin, polyamide, etc., silicon oxide, aluminum oxide, a mixture of silica and alumina, an inorganic vapor deposition layer such as diamond-like carbon, Or although the vapor deposition film which formed metal-type vapor deposition layers, such as aluminum, can be used conveniently, a vapor deposition layer can also be directly formed in a gas barrier material so that it may mention later.
- the thicknesses of the heat-welded layer, the deposited film and the protective layer are not particularly limited, and those in the range conventionally used for the exterior material of the vacuum heat insulating material should be used. Specifically, it is preferable that the heat welding layer is 20 to 100 ⁇ m, the vapor deposition layer is 100 to 20000 mm, the base material on which the vapor deposition layer is formed is 5 to 100 ⁇ m, and the protective layer is 5 to 100 ⁇ m. is there.
- a gas barrier laminate used as an exterior material of the vacuum heat insulating material of the present invention it can be produced by a conventionally known lamination method.
- the gas barrier material used in the present invention is a thermoplastic resin as a gas barrier material. Since a laminated film can be produced by direct extrusion coating, it can be produced by sandwich lamination by extrusion coating, not by dry lamination using an adhesive.
- the gas barrier material has thermal decomposition resistance that does not cause thermal decomposition in the processing temperature range in the laminate, and since there is an uncrosslinked portion in this processing temperature range, a certain molecular motion due to thermal energy is ensured, It is possible to relieve the stress generated in the gas barrier layer, thereby ensuring crack resistance, and by directly applying a thermoplastic resin to the gas barrier material, it is possible to efficiently produce a gas barrier laminate. it can. Accordingly, in the present invention, preferably, a laminated film obtained by extrusion laminating a thermoplastic resin constituting a heat welding layer on a gas barrier material and a vapor deposition obtained by laminating a thermoplastic resin constituting a protective layer via an extrusion laminate or an adhesive.
- the film may be laminated by a conventionally known laminating method such as dry laminating, or a vapor deposition layer is further formed on the gas barrier layer of the laminated film composed of the gas barrier material and the heat welding layer, and the vapor deposition layer forming laminated film is formed.
- the thermoplastic resin constituting the protective layer can also be produced by extrusion lamination or laminating via an adhesive.
- the manufacturing method of the vacuum heat insulating material of the present invention itself is the same as that of a conventionally known vacuum heat insulating material.
- the core material is covered with the above-described exterior material, and the heat-welded layers of the exterior material are overlapped with each other. Then, after reaching a predetermined internal pressure, the heat-welded layer is thermally welded and sealed.
- the core material is not limited to this, but fiber such as glass wool, glass fiber, alumina fiber, silica alumina fiber, silica fiber, rock wool, silicon carbide fiber, or powder such as silica, pearlite, or carbon black should be used. Can do.
- Tables 1, 4 and 9 show the compositions of the undercoat layer and the barrier layer of each example, and Table 2 shows the layer structure of the exterior material. 5,10.
- the contents of monovalent metal element, polyvalent metal element and nitrogen element in the gas barrier layer were measured using the following method.
- Content of monovalent metal element and polyvalent metal element A gas barrier material composed of a polycarboxylic acid-based polymer is immersed in an alkaline solution and dissolved, and then the solid obtained by evaporating to dryness is incinerated in an oven. By analyzing the obtained ash with an ICP emission spectroscopic analyzer (iCAP6000 manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.), the weight ratio of the monovalent metal element and the polyvalent metal element in the gas barrier material was analyzed.
- a gas barrier material composed of a polycarboxylic acid polymer is immersed in an alkaline solution and dissolved, and then the solid obtained by evaporation to dryness is obtained by a combustion method using an organic element analyzer (Thermoquest EA1110 manufactured by CE Instruments). The weight ratio of nitrogen to the total weight of nitrogen and oxygen was determined by analysis.
- the ionic crosslinking rate is calculated by measuring with a Fourier transform infrared spectrophotometer using each gas barrier layer described in Examples after the formation of ionic crosslinking.
- the formation of ionic bridges converts the carboxylic acid to the carboxylate.
- the characteristic absorption band of carboxylic acid is in the vicinity of 920 to 970 cm ⁇ 1, in the vicinity of 1700 to 1710 cm ⁇ 1, in the vicinity of 2500 to 3200 cm ⁇ 1 , and in the case of acid anhydride, in the vicinity of 1770 to 1800 cm ⁇ 1 .
- the characteristic absorption band of the carboxylate is at a wavelength near 1480 to 1630 cm ⁇ 1 .
- the calculation of the ionic crosslinking ratio, peak with a height of a peak having an apex at the wavelength region of 1600 ⁇ 1800 cm-carboxylic acids and anhydrides of -1, the vertices in the wavelength region of carboxylate 1480 ⁇ 1630 cm -1 Use height. More preferably, peak heights having apexes in the wavelength regions of 1695 to 1715 cm ⁇ 1 (i) and 1540 to 1610 cm ⁇ 1 (ii) are used. The infrared absorption spectrum of each sample is detected, and the absorbance at the wavelengths (i) and (ii) is measured to obtain the peak height.
- the salt conversion rate of the carboxyl group (the ratio of conversion from the carboxylic acid to the carboxylate), that is, the ionic crosslinking rate X is calculated by the following formula (1).
- the alkaline compound equivalent Y of the polyvalent metal used for the ion crosslinking is calculated by the following formula (2).
- X peak height of (ii) / [peak height of (i) + peak height of (ii)] (1)
- Y X / 100 (2)
- the peak heights (i) and (ii) refer to the difference in absorbance between the point where the skirt portion of the peak overlaps the baseline and the peak apex.
- DMS Dynamic viscoelasticity measurement
- DMS Dynamic viscoelasticity measurement of the gas barrier layer was performed using an environmentally controlled nanoindenter (Tribo Scope manufactured by Hystron, E-sweep type combined device manufactured by SII NanoTechnology). The difference when subtracting tan ⁇ was calculated.
- Working indenter Spherical indenter Measurement atmosphere: Vacuum (10 -3 Pa or less) Measurement temperature: 23-300 ° C Measurement frequency: 20Hz
- Thermal conductivity was measured before and after each vacuum heat insulating material described in the Examples was stored in a thermostatic bath at a temperature of 80 ° C. for 100 days. The difference in thermal conductivity was the difference between the values before and after. A small value of the difference means that the degree of vacuum inside the vacuum heat insulating material is kept high, and indicates that the heat insulating effect is maintained over time.
- methanol / 2-propanol / MEK / water mixed solvent weight ratio 25/25/40/10
- the coating solution is applied to the aluminum vapor-deposited surface of a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which an aluminum vapor-deposited layer is formed, using a bar coater, and then set at a set temperature of 105 ° C. and a pass time of 40 ° C. It heat-processed on condition of second, and the film which has a barrier material precursor was obtained.
- a polyethylene terephthalate film Oike Kogyo, Tetrait PC
- a bar coater After adjusting the pH to 12.0 (value at a water temperature of 24 ° C.) by adding 360 mmol (40 g) of calcium chloride to 1 L of tap water in terms of metal, and then adding 11 g of calcium hydroxide, 40 ° C.
- the film having the barrier material precursor was dipped for 3 seconds while being warmed and stirred well. It was taken out from the hot water and dried to obtain a gas barrier material having a coating amount of 1.5 g /
- a method for manufacturing the exterior material will be described. On a 15 ⁇ m thick biaxially stretched nylon film, a 2 ⁇ m thick urethane adhesive, the gas barrier material, a 2 ⁇ m thick urethane adhesive as an adhesive layer, and a 60 ⁇ m thick unstretched polypropylene film as a heat welding layer are sequentially laminated. The exterior material was obtained.
- a vacuum heat insulating material was obtained by the manufacturing method of the vacuum heat insulating material using glass wool as the exterior material and the core material.
- Example 2 A coating treatment solution was prepared by adding 720 mmol (80 g) of calcium chloride to 1 L of water / ethanol mixed solvent (weight ratio 30/70) and then adding 22 g of calcium hydroxide. In place of the immersion treatment of Example 1, the coating treatment liquid was applied on the barrier material precursor of Example 1 with a bar coater and then dried to obtain a gas barrier material having a gas barrier layer. The exterior material and the vacuum heat insulating material were obtained by the same method as 1.
- Example 3 In Example 2, potassium hydroxide was added instead of sodium hydroxide as the main solution, and magnesium chloride and magnesium hydroxide were added instead of calcium chloride and calcium hydroxide as the coating treatment solution. A gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner.
- Example 4 Polyester polyol (Toyobo, Byron 200) was dissolved in an ethyl acetate / MEK mixed solvent (65/35 by weight) to obtain a solution having a concentration of 14% by weight.
- 20 parts by weight of linear aliphatic polyisocyanate (Sumijur Bayer Urethane, Sumidur N3300) is added to the polyester polyol, and alicyclic polyisocyanate (Suidia Bayer Urethane, Desmodur Z4470) is added.
- the solvent was added so that the weight excluding the solvent was 20 parts by weight with respect to the polyester polyol, and the mixture was prepared with the mixed solvent so that the total solid content was 14% by weight.
- the coating solution is applied onto the aluminum vapor deposition layer of a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which a 12 ⁇ m thick aluminum vapor deposition layer has been formed by a bar coater, and set at a set temperature of 70 using a box-type electric oven.
- a film having an undercoat layer with a thickness of 0.3 ⁇ m was formed by heat treatment under the conditions of 2 ° C. and a treatment time of 2 minutes.
- the barrier material precursor coating liquid of Example 1 was applied by a bar coater, and then heat-treated with a conveyor type electric oven at a set temperature of 105 ° C. and a pass time of 40 seconds. A barrier material precursor was obtained.
- Example 5 Two polyester polyols having a weight ratio of 50/50, Byron 200 (manufactured by Toyobo Co., Ltd., non-aqueous resin containing no metal element in resin skeleton: confirmed by fluorescent X-ray) and Byron GK570 (manufactured by Toyobo Co., Ltd. Calcium carbonate (CS3N, manufactured by Ube Materials Co., Ltd.) was dissolved in a solution obtained by dissolving a non-aqueous resin containing a metal element in the skeleton: confirmed by fluorescent X-rays with an ethyl acetate / MEK mixed solvent (65/35 by weight).
- CS3N manufactured by Ube Materials Co., Ltd.
- the coating composition containing a polyvalent metal alkaline compound prepared by adding the mixed solvent so that the weight excluding the solvent is 20 parts by weight with respect to the polyester polyol, and the total solid content is 25% by weight.
- An undercoat coating solution consisting of After applying the coating liquid for undercoat on the aluminum vapor deposition layer of a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which a 12 ⁇ m thick aluminum vapor deposition layer was formed by a bar coater, using a box-type electric oven, A film having an undercoat layer with a coating amount of 1.4 g / m 2 was heat-treated under the conditions of a set temperature of 70 ° C. and a treatment time of 2 minutes.
- the coating amount of the gas barrier material precursor layer means that the main solution was directly applied to a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which an aluminum vapor deposition layer having a thickness of 12 ⁇ m was formed. It is the coating amount obtained by drying only the polyacrylic acid in the main solution without forming the.
- the above-mentioned film after coating is heat-treated with a conveyor-type electric oven under the conditions of a set temperature of 80 ° C. and a pass time of 5 seconds to form a gas barrier layer in which ion crosslinking is formed in the gas barrier material precursor layer.
- a film having an upper layer, that is, a gas barrier material was obtained.
- Example 6 the gas barrier was prepared in the same manner as in Example 5 except that the water / acetone mixed solvent (80/20 by weight) in the main solution was changed to water / acetone mixed solvent (20/80 by weight). Materials, exterior materials and vacuum heat insulating materials were obtained.
- Example 7 In Example 5, the calcium carbonate content of the undercoat coating solution was 100 parts by weight with respect to the polyester polyol, the coating amount of the undercoat layer (A) was 1.0 g / m 2 , and the solution (B ′) A gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the coating amount was 2.0 g / m 2 .
- Example 8 In Example 5, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that sodium hydroxide was not added to the main solution.
- Example 9 In Example 5, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the degree of neutralization with respect to polyacrylic acid in the main solution was 4.5%.
- Example 10 (Example 10) In Example 5, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the sodium hydroxide aqueous solution in the main solution was a potassium hydroxide aqueous solution.
- Example 11 In Example 5, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the weight ratio of the water / acetone mixed solvent in the main solution was 90/10.
- Example 12 In Example 5, 30 parts by weight of a linear aliphatic polyisocyanate (Sumidur N3300, manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) was added to the polyester polyol, and the weight of the alicyclic polyisocyanate, excluding the solvent, was added to the polyester polyol.
- a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the weight ratio of the water / acetone mixed solvent in the main solution was 30/70 in addition to 30 parts by weight. It was.
- Example 13 In Example 5, magnesium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was used instead of calcium carbonate in the coating liquid for undercoat, and the coating amount of the undercoat layer was 1.2 g / m 2.
- a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as described above.
- Example 14 In Example 5, calcium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was used instead of calcium carbonate in the coating liquid for undercoat, and the coating amount of the undercoat layer was 1.1 g / m 2. 5 were used to obtain a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material.
- Example 15 Instead of Death Module Z4470, Takenate D110N (Mitsui Chemicals, xylylene diisocyanate-based adduct type, solid content 75%) was used except that the weight excluding the solvent was 20 parts by weight with respect to the polyester polyol. A gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5.
- Example 16 In Example 5, instead of Sumidur N3300, Sumidur HT (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., 1,6-hexamethylene diisocyanate-based adduct type, solid content 75% by weight) was used, and the weight excluding the solvent was polyester. A gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the amount was 20 parts by weight with respect to the polyol.
- Sumidur HT manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., 1,6-hexamethylene diisocyanate-based adduct type, solid content 75% by weight
- Example 17 In Example 5, instead of Byron GK570 in the coating liquid for undercoat, Byron 550 (manufactured by Toyobo Co., Ltd., non-aqueous resin containing no metal element in the resin skeleton: confirmed by fluorescent X-ray) is used. Obtained the gas barrier material, the exterior material, and the vacuum heat insulating material in the same manner as in Example 5.
- Byron GK570 manufactured by Toyobo Co., Ltd., non-aqueous resin containing no metal element in the resin skeleton: confirmed by fluorescent X-ray
- Example 18 In Example 5, except that the coating liquid for undercoat was applied onto the polyethylene terephthalate of a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which a 12 ⁇ m thick aluminum deposition layer was formed by a bar coater. 5 were used to obtain a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material.
- a polyethylene terephthalate film Oike Kogyo, Tetrait PC
- Example 19 In Example 5, a gas barrier material was obtained in the same manner as in Example 5 except that a coating liquid for undercoat was applied to a polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 ⁇ m by a bar coater and aluminum was deposited on the gas barrier layer.
- a 2- ⁇ m-thick urethane adhesive, a gas barrier material, the 2- ⁇ m-thick urethane adhesive, and a 60- ⁇ m unstretched polypropylene film were sequentially laminated on a 15 ⁇ m-thick biaxially stretched nylon film to obtain an exterior material.
- a vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 5.
- Example 20 In Example 5, an aluminum vapor deposition layer was formed on polyethylene terephthalate as a gas barrier material to obtain a gas barrier material having two aluminum vapor deposition layers.
- a urethane adhesive having a thickness of 2 ⁇ m On a biaxially stretched nylon film having a thickness of 15 ⁇ m, a urethane adhesive having a thickness of 2 ⁇ m, a gas barrier material having two aluminum deposited layers, a urethane adhesive having a thickness of 2 ⁇ m, and an unstretched polypropylene film having a thickness of 60 ⁇ m are sequentially laminated. An exterior material was obtained. Using this exterior material, a vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 5.
- Example 21 In Example 5, a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) in which a 2 ⁇ m thick urethane adhesive and a 12 ⁇ m thick aluminum vapor deposition layer were formed on polyethylene terephthalate as a gas barrier material was laminated in order. A laminate having two layers was obtained.
- a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) in which a 2 ⁇ m thick urethane adhesive and a 12 ⁇ m thick aluminum vapor deposition layer were formed on polyethylene terephthalate as a gas barrier material was laminated in order. A laminate having two layers was obtained.
- Example 22 In Example 5, aluminum vapor deposition was formed on the gas barrier layer of a gas barrier material, and the gas barrier material which has two aluminum vapor deposition layers was obtained.
- a urethane adhesive with a thickness of 2 ⁇ m On a biaxially stretched nylon film with a thickness of 15 ⁇ m, a urethane adhesive with a thickness of 2 ⁇ m, a gas barrier material having two aluminum deposited layers, a urethane adhesive with a thickness of 2 ⁇ m, and an unstretched polypropylene film with a thickness of 60 ⁇ m are laminated in order.
- the exterior material was obtained. Using this exterior material, a vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 5.
- Example 23 In Example 18, aluminum vapor deposition was formed on the gas barrier layer of the gas barrier material to obtain a gas barrier material having two aluminum vapor deposition layers.
- a urethane adhesive with a thickness of 2 ⁇ m On a biaxially stretched nylon film with a thickness of 15 ⁇ m, a urethane adhesive with a thickness of 2 ⁇ m, a gas barrier material having two aluminum deposited layers, a urethane adhesive with a thickness of 2 ⁇ m, and an unstretched polypropylene film with a thickness of 60 ⁇ m are laminated in order.
- the exterior material was obtained. Using this exterior material, a vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 5.
- Example 24 the coating solution for undercoat was applied by a bar coater in the same manner as in Example 20 except that it was applied onto a 12 ⁇ m-thick TEC barrier TX (manufactured by Mitsubishi Plastics, silica-deposited barrier film).
- TEC barrier TX manufactured by Mitsubishi Plastics, silica-deposited barrier film.
- a gas barrier material, a laminate having two aluminum deposition layers, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained.
- Example 1 (Comparative Example 1) In Example 1, 20 parts by weight of linear aliphatic polyisocyanate (manufactured by Sumika Bayer Urethane, Sumidur N3300) was added to polyacrylic acid, and alicyclic polyisocyanate (manufactured by Sumika Bayer Urethane, Desmodur Z4470). ) was added in the same manner as in Example 1 except that a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained.
- linear aliphatic polyisocyanate manufactured by Sumika Bayer Urethane, Sumidur N3300
- alicyclic polyisocyanate manufactured by Sumika Bayer Urethane, Desmodur Z4470
- Example 5 (Comparative Example 2) In Example 5, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the weight ratio of the water / acetone mixed solvent in the main solution was 15/85.
- Example 5 (Comparative Example 3) In Example 5, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the weight ratio of the water / acetone mixed solvent in the main solution was 100/0.
- Example 5 (Comparative Example 4) In Example 5, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the degree of neutralization with respect to polyacrylic acid in the main solution was 5.0%.
- Example 5 (Comparative Example 5) In Example 5, 35 parts by weight of linear aliphatic polyisocyanate was added to the polyester polyol, and alicyclic polyisocyanate was added so that the weight excluding the solvent was 35 parts by weight with respect to the polyester polyol. A gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the weight ratio of the water / acetone mixed solvent in the solution was 30/70.
- Example 6 A 2 ⁇ m thick urethane adhesive on a 15 ⁇ m thick biaxially stretched nylon film, a polyethylene terephthalate film with a 12 ⁇ m thick aluminum vapor deposition layer (Oike Kogyo, Tetrait PC), a 2 ⁇ m thick urethane adhesive, A non-stretched polypropylene film having a thickness of 60 ⁇ m was sequentially laminated to obtain an exterior material. Using this exterior material, a vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1.
- Example 7 (Comparative Example 7)
- a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 5 except that the coating liquid for undercoat was applied to a polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 ⁇ m with a bar coater.
- methanol / 2-propanol / MEK / water mixed solvent 25/25/40/10 by weight
- the coating liquid for barrier material precursor was applied to the aluminum vapor deposition surface of a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which an aluminum vapor deposition layer was formed with a bar coater, A film having a barrier material precursor was obtained by heat treatment in an oven under the conditions of a set temperature of 105 ° C. and a pass time of 40 seconds, and 360 mmol (40 g) of calcium chloride was added in terms of metal to 1 L of tap water, Then, after adjusting the pH to 12.0 (value at a water temperature of 24 ° C.) by adding 11 g of calcium hydroxide, 0 °C to warm for 3 seconds immersed films with the barrier material precursor with good stirring. Dried taken out from the hot water, to obtain a gas-barrier material having a gas barrier layer of the coated amount 1.5 g / m 2 .
- the gas barrier layer of the gas barrier material is subjected to corona treatment, and a reactive group-containing low density polyethylene resin (hereinafter referred to as “reactive group-containing LDPE”) (made by Nippon Polyethylene, Novatec TM LD LC605Y, MFR 7.3 g / A gas barrier laminate was obtained by extrusion laminating 50 ⁇ m for 10 minutes at a density of 0.918 g / cm 3 ) at 260 ° C. and a line speed of 100 m / min.
- reactive group-containing LDPE reactive group-containing low density polyethylene resin
- a urethane adhesive having a thickness of 2 ⁇ m and a biaxially stretched nylon film serving as an outermost layer having a thickness of 15 ⁇ m were sequentially dry-laminated to obtain an exterior material.
- a vacuum heat insulating material was obtained by the method for manufacturing a vacuum heat insulating material described above.
- Example 26 Two polyester polyols with a weight ratio of 50/50, Byron 200 (manufactured by Toyobo Co., Ltd., non-aqueous resin containing no metal element in the resin skeleton: confirmed by fluorescent X-ray) and Byron GK570 (manufactured by Toyobo Co., Ltd., resin) Calcium carbonate (CS3N, manufactured by Ube Materials Co., Ltd.) was dissolved in a solution obtained by dissolving a non-aqueous resin containing a metal element in the skeleton: confirmed by fluorescent X-rays with an ethyl acetate / MEK mixed solvent (65/35 by weight).
- CS3N manufactured by Ube Materials Co., Ltd.
- An undercoat coating liquid comprising the forming composition was obtained. After applying the coating liquid for undercoat on the aluminum vapor deposition layer of a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which a 12 ⁇ m thick aluminum vapor deposition layer was formed by a bar coater, using a box-type electric oven, A film having an undercoat layer with a coating amount of 1.4 g / m 2 was heat-treated under the conditions of a set temperature of 70 ° C. and a treatment time of 2 minutes.
- a polyethylene terephthalate film Oike Kogyo, Tetrait PC
- the coating amount of the gas barrier material precursor layer means that the main solution was directly applied to a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which an aluminum vapor deposition layer having a thickness of 12 ⁇ m was formed. It is the coating amount obtained by drying only the polyacrylic acid in the main solution without forming the.
- a film having an undercoat layer, that is, a gas barrier material was obtained.
- a heat welding layer was formed on the gas barrier layer of the gas barrier material, and an outermost layer was formed on the PET film of the gas barrier material in the same manner as in Example 25 to prepare an exterior material. Using this exterior material, a vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 25.
- Example 27 the reactive group-containing LDPE of the heat-welded layer was made of ethylene-methacrylic acid copolymer resin (hereinafter referred to as “EMAA”) (manufactured by Mitsui DuPont Polychemicals, Nucrel AN42012C, MFR 7.0 g / 10 min, density)
- EEMA ethylene-methacrylic acid copolymer resin
- a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 26 except that 0.940 g / cm 3 ).
- Example 28 In Example 26, except that the reactive group-containing LDPE of the heat-welded layer is an ionomer resin (manufactured by Mitsui DuPont Polychemical, Himiran 1652, MFR 5.5 g / 10 min, density 0.950 g / cm 3 ). In the same manner as in No. 26, a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained.
- an ionomer resin manufactured by Mitsui DuPont Polychemical, Himiran 1652, MFR 5.5 g / 10 min, density 0.950 g / cm 3 .
- Example 29 the reactive group-containing LDPE of the heat-welded layer was converted to a metallocene-based linear low-density polyethylene resin (hereinafter referred to as “anti-oxidant-free m-LLDPE”) with no antioxidant added (LumiTac, manufactured by Tosoh Corporation). 08L51A, MFR 21 g / 10 min, density 0.898 g / cm 3 ) A gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 26.
- anti-oxidant-free m-LLDPE metallocene-based linear low-density polyethylene resin
- Example 30 the reactive group-containing LDPE of the heat-welded layer was a metallocene linear low-density polyethylene (hereinafter referred to as “m-LLDPE”) (manufactured by Nippon Polyethylene, Kernel KC577T, MFR 15 g / 10 min, density 0.910 g). / Cm 3 )
- m-LLDPE metallocene linear low-density polyethylene
- Example 31 the reactive group-containing LDPE of the heat-welded layer is low-density polyethylene (hereinafter referred to as “antioxidant-free LDPE”) with no antioxidant added (Nihon Unicar, NUC-8080, MFR 7.5 g). / 10 min, density 0.918 g / cm 3 ), a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 26.
- antioxidant-free LDPE low-density polyethylene
- Example 32 In Example 26, the reactive group-containing LDPE in the heat-welded layer was changed to LDPE without addition of an antioxidant (Nippon Polyethylene, Novatec LC520, MFR 3.6 g / 10 min, density 0.923 g / cm 3 ). A gas barrier material, an exterior material and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in No. 26.
- Example 33 In Example 26, except that the reactive group-containing LDPE of the heat-welded layer is a metallocene polypropylene (hereinafter referred to as m-PP) (manufactured by Nippon Polypro, Wintech WFX4TA, MFR 7.0 g / 10 min, density 0.9 g / cm 3 ). Obtained a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material in the same manner as in Example 26.
- m-PP metallocene polypropylene
- Example 34 In Example 26, the reactive group-containing LDPE of the heat-welded layer was changed to an adhesive polyolefin (manufactured by Mitsui Chemicals, ADMERQE840, MFR 9.2 g / 10 min, density 0.89 g / cm 3 ). A gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material were obtained by the method.
- Example 35 In Example 26, polyethylene terephthalate (produced by Oike Kogyo Co., Ltd., Tetrait PC) on which an aluminum deposition layer was formed was used as biaxially stretched nylon (hereinafter referred to as “AL deposition-ONY”) on which an aluminum deposition layer was formed. An exterior material having AL deposition-ONY as the outermost layer of the exterior bag was obtained. Using this exterior material, a vacuum heat insulating material was obtained by the above-described method for manufacturing a vacuum heat insulating material.
- AL deposition-ONY biaxially stretched nylon
- Example 36 the heat-welded layer was made of adhesive polyolefin (manufactured by Mitsui Chemicals, ADMER NE827, MFR 5.6 g / 10 min, density 0.909 g / cm 3 ) and low-density polyethylene (hereinafter referred to as LDPE) (Japanese polyethylene).
- adhesive polyolefin manufactured by Mitsui Chemicals, ADMER NE827, MFR 5.6 g / 10 min, density 0.909 g / cm 3
- LDPE low-density polyethylene
- NOVATEC TM LD LC600A MFR 7.0 g / 10 min, density 0.918 g / cm 3 ), 50 ⁇ m (adhesive polyolefin 5 ⁇ m, low density polyethylene 45 ⁇ m), 260 ° C., except for coextrusion lamination at a line speed of 100 m / min Obtained a gas barrier material, an exterior material, and a vacuum heat insulating material in the same manner as in Example 26.
- This aqueous solution was applied to a biaxially stretched polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 ⁇ m using a bar coater, and heat-treated with a box-type electric oven at a set temperature of 200 ° C. for a treatment time of 10 minutes.
- An m 2 gas barrier material was obtained, and an exterior material and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 25.
- Comparative Example 9 In Comparative Example 8, after the heat treatment, 40 g of calcium chloride and 11 g of calcium hydroxide were added to 1 liter of tap water, and the gas barrier material was immersed for 3 seconds while stirring well in an immersion treatment solution heated to 40 ° C. The exterior material and the vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 25.
- Example 25 a polyethylene terephthalate film in which an aluminum vapor deposition was formed without applying a coating solution for a barrier material precursor on a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) on which an aluminum vapor deposition layer having a thickness of 12 ⁇ m was formed.
- a vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 25 except that reactive group-containing LDPE was extrusion laminated on aluminum vapor deposition (Teito PC, manufactured by Oike Kogyo Co., Ltd.).
- the ionic crosslinking rate of the gas barrier layer obtained in the above examples and comparative examples, the content of monovalent metal elements and polyvalent metal elements determined from an ICP emission spectroscopic analyzer, and the nitrogen determined from an organic element analyzer The nitrogen content with respect to the total amount of carbon, the nitrogen content with respect to the total amount of carbon, oxygen and nitrogen obtained from the composition analysis by XPS in the gas barrier layer surface, the undercoat layer, and the region (x), and the thermogravimetric analysis result of 200 Table shows the weight loss from °C to 320 °C, the difference when subtracting tan ⁇ from 50 °C from tan ⁇ at 200 °C in dynamic viscoelasticity measurement, oxygen, nitrogen, water vapor transmission rate, and thermal conductivity measurement results 7 shows.
- Example 37 A double-sided film in which an aluminum vapor-deposited layer is formed on the polyethylene terephthalate of a polyethylene terephthalate film (manufactured by Oike Kogyo, Tetrait PC) with an aluminum vapor-deposited layer having a thickness of 12 ⁇ m.
- Aluminum vapor deposition PET was obtained.
- was used as a polycarboxylic acid polymer and a methanol / 2-propanol / MEK / water mixed solvent (25/25/40 / weight ratio).
- the coating liquid for the barrier material precursor was applied to one aluminum vapor-deposited surface of the double-sided aluminum vapor-deposited PET with a bar coater, and then set at a set temperature of 105 ° C. and a pass time of 40 seconds with a conveyor type electric oven.
- a film having a barrier material precursor was obtained by heat treatment under the conditions: 360 mmol (40 g) of calcium chloride in terms of metal was added to 1 L of tap water, and then 11 g of calcium hydroxide was added to adjust the pH. After adjusting to 12.0 (value at a water temperature of 24 ° C.), it is heated to 40 ° C. Lum was 3 seconds immersed processing. Dried taken out from the hot water, to obtain a gas-barrier material having a gas barrier layer of the coated amount 1.5 g / m 2.
- the gas barrier layer of the gas barrier material is subjected to corona treatment, and a reactive group-containing low-density polyethylene resin (hereinafter referred to as “reactive group-containing LDPE”) (made by Nippon Polyethylene, Novatec TM LD LC605Y, MFR 7.3 g as a heat-welded layer) / 10 minutes, density 0.918 g / cm 3 ) 50 ⁇ m was obtained by extrusion lamination at 260 ° C. and a line speed of 100 m / min.
- reactive group-containing LDPE reactive group-containing low-density polyethylene resin
- a urethane adhesive having a thickness of 2 ⁇ m and a biaxially stretched nylon fill serving as the outermost layer having a thickness of 15 ⁇ m were sequentially dry laminated to obtain an exterior material. .
- a vacuum heat insulating material was obtained by the method for manufacturing a vacuum heat insulating material described above.
- Example 38 A double-sided film in which an aluminum vapor-deposited layer is formed on the polyethylene terephthalate of a polyethylene terephthalate film (manufactured by Oike Kogyo, Tetrait PC) with an aluminum vapor-deposited layer having a thickness of 12 ⁇ m.
- Aluminum vapor deposition PET was obtained.
- the undercoat coating solution is applied to one aluminum-deposited surface of double-sided aluminum-deposited PET with a bar coater, and then heat-treated with a box-type electric oven at a set temperature of 70 ° C. and a processing time of 2 minutes. A film having an undercoat layer with an amount of 1.4 g / m 2 was obtained.
- the coating amount of the gas barrier material precursor layer is obtained by directly applying the main solution to double-sided aluminum vapor-deposited PET and drying it, that is, by drying only polyacrylic acid in the main solution without forming ionic crosslinks. It is the amount of coating.
- the above-mentioned film after coating is heat-treated with a conveyor-type electric oven under the conditions of a set temperature of 80 ° C. and a pass time of 5 seconds, whereby a gas barrier layer in which ion crosslinking is formed in the precursor layer is formed on the undercoat layer.
- a film having a gas barrier material was obtained.
- an exterior material and a vacuum heat insulating material were obtained in the same manner as in Example 37.
- Example 39 In Example 38, not a double-sided aluminum vapor-deposited PET having an aluminum vapor-deposited layer formed on both sides, but an aluminum vapor-deposited layer of a polyethylene terephthalate film (Oike Kogyo, Tetrait PC) having a 12- ⁇ m thick aluminum vapor-deposited layer formed only on one side A gas barrier material was obtained in the same manner as in Example 38 except that an undercoat layer and a gas barrier layer were formed thereon. A corona treatment was performed on the gas barrier layer of the gas barrier material, and a reactive group-containing LDPE of 50 ⁇ m was extruded and laminated at 260 ° C. and a line speed of 100 m / min as a heat welding layer to obtain a gas barrier laminate.
- a reactive group-containing LDPE 50 ⁇ m was extruded and laminated at 260 ° C. and a line speed of 100 m / min as a heat welding layer to obtain a gas barrier laminate.
- a urethane adhesive having a thickness of 2 ⁇ m and a biaxially stretched nylon film serving as an outermost layer having a thickness of 15 ⁇ m were sequentially dry laminated to obtain an exterior material.
- a vacuum heat insulating material was obtained by the above-described method for manufacturing a vacuum heat insulating material.
- Example 37 the exterior material was coated in the same manner as in Example 37, except that the barrier material precursor coating solution was not applied onto double-sided aluminum-deposited PET and reactive group-containing LDPE was extruded and laminated onto double-sided aluminum-deposited PET. And a vacuum insulation was obtained.
- the ionic crosslinking rate of the gas barrier layer obtained in the above examples and comparative examples, the content of monovalent metal elements and polyvalent metal elements determined from an ICP emission spectroscopic analyzer, and the nitrogen determined from an organic element analyzer The nitrogen content with respect to the total amount of carbon, the nitrogen content with respect to the total amount of carbon, oxygen and nitrogen obtained from the composition analysis by XPS in the gas barrier layer surface, the undercoat layer, and the region (x), and the thermogravimetric analysis result of 200 Table shows the weight loss from °C to 320 °C, the difference when subtracting tan ⁇ from 50 °C from tan ⁇ at 200 °C in dynamic viscoelasticity measurement, oxygen, nitrogen, water vapor transmission rate, and thermal conductivity measurement results 12 shows.
- Comparative Example 2 with a small amount of polyvalent metal elements had a large amount of oxygen / nitrogen permeation
- Comparative Example 3 has a slightly higher oxygen / nitrogen permeation amount at the time of high-temperature measurement and a little higher nitrogen / carbon permeation amount than the total amount of nitrogen and carbon obtained by the organic element analyzer.
- Comparative Examples 1 and 5 in which the nitrogen content relative to the total amount of nitrogen and carbon determined by the elemental analyzer is excessive are large in oxygen / nitrogen permeation amount, and Comparative Examples 6, 10, and 11 using no gas barrier material are oxygen.
- the vacuum heat insulating material of the present invention uses an exterior material that is excellent in gas barrier properties and flexibility, it can maintain an internal reduced pressure state for a long period of time and can maintain excellent heat insulating performance.
- the exterior material can be thinned, it can be used for applications that require thinning and weight reduction.
- it can be suitably used for housing and building materials as well as for keeping warm and cold such as refrigerators and cooler boxes.
- the exterior material used for the vacuum heat insulating material of this invention is excellent in productivity and economical efficiency, it can be used also for the use to a general purpose product.
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Abstract
Description
しかしながら、アルミニウム箔を含む積層体を外装材として使用する場合には、アルミニウムの熱伝導率が高いため、このアルミニウム箔による熱伝導によって断熱効果が低減されてしまうという問題があった。
このような観点から、真空断熱材の外装材として、蒸着層と、ポリアルコール系ポリマーとポリアクリル酸系ポリマーとの混合物からなる、ガスバリア性を有するポリアクリル酸系樹脂層と熱溶着層とを有するラミネートフィルムを用いることが提案されている(特許文献3,4)。
上記外装材に使用されるポリアクリル酸系樹脂層は、ポリアルコール系ポリマーとポリアクリル酸系ポリマーとの混合物溶液を、蒸着層の上に流延して形成した乾燥塗膜を100℃以上の高温で熱処理した後、金属イオンが含まれている水中に浸漬することにより、エステル結合されなかったポリアクリル酸系ポリマーの遊離カルボン酸同士をイオン架橋することにより形成され、優れたガスバリア性を有することが記載されている。
またこのようなガスバリア材に押出コートにより他の熱可塑性樹脂から成る層を積層する場合には、ドライラミネートによりガスバリア材に予め他の基材を積層してガスバリア材を保護する必要があることから、工程数が多く、生産性及び経済性の点で未だ十分満足するものではなかった。またドライラミネートには接着性樹脂が使用され、この接着性樹脂の溶剤がガスバリア性積層体に残留するおそれもあり、残留溶剤は真空断熱材内部の減圧状態を損なう可能性もあるため、ガスバリア性積層体の製造に際してドライラミネートの回数を低減させることが望まれている。
更に従来の外装材においては、アルミニウム箔により水蒸気バリア性が確保されていたが、上述した理由によりアルミニウム箔を使用しないと、十分な水蒸気バリア性が確保できないおそれがあり、耐湿性樹脂等により水蒸気バリア性を確保しようとすると、外装材の厚みが厚くなるおそれがあり、外装材の薄肉化や軽量化を図ることができない。
本発明の他の目的は、高温での加熱の必要がないと共に、ドライラミネートの回数が低減された外装材を用いた、生産性及び経済性に優れた真空断熱材を提供することである。
本発明の更に他の目的は、蒸着層によって水蒸気バリア性及び輻射熱を遮断する能力(反射率)が確保され、薄肉化された外装材を用いた真空断熱材を提供することである。
1.前記ポリカルボン酸系ポリマーが、ポリ(メタ)アクリル酸であること、
2.前記ポリカルボン酸系ポリマーが、カルボキシル基に対するモル比で4.5%以下の範囲で部分中和されていること、
3.前記1価の金属元素が、ナトリウム又はカリウムであること、
4.前記多価金属元素が、カルシウム又はマグネシウムであること、
5.前記ガスバリア層の表層における炭素、酸素及び窒素の総量に対する窒素の含有量が1atm%以上であること、
6.前記熱溶着層が、熱可塑性樹脂を前記ガスバリア材上に押出コートすることにより形成されていること、
7.前記ガスバリア層が、蒸着層が形成されたプラスチック基材上に形成されていること、
8.前記ガスバリア層が、両面に蒸着層が形成されたプラスチック基材の何れか一方の蒸着層に形成され、該ガスバリア層上に熱可塑性樹脂からなる熱溶着層が押出コートにより形成されて成るガスバリア性積層体から少なくとも成ること、
9.前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体又はアイオノマー樹脂であること、
10.前記熱可塑性樹脂が、シングルサイト系触媒を用いて重合したポリオレフィン樹脂、酸化防止剤無添加のポリオレフィン樹脂、カルボキシル基または水酸基と化学結合を形成可能な反応基を含有するポリオレフィン樹脂の何れかであること、
11.前記ポリオレフィン樹脂が、密度0.950g/cm3以下であること、
12.前記ポリオレフィン樹脂が、MFR7.0g/10分以上であること、
13.前記ガスバリア層が、昇温速度10℃/分での熱重量分析(TGA)測定における200℃から320℃までの重量減少分が10%以下であり且つ20Hzでの動的粘弾性(DMS)測定における200℃のtanδから50℃のtanδを引いたときの差が0.010以上であること、
14、前記ガスバリア材が、蒸着層が形成されたプラスチック基材の該蒸着層又はプラスチック基材の一方の表面に、1分子中に少なくとも2個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物を含有するアンダーコート層が形成され、該アンダーコート層上にガスバリア層が形成されていること、
15.前記ガスバリア層又はアンダーコート層の少なくとも一方が、蒸着層と隣接すること、
16.前記ガスバリア材が、蒸着層を2層有し、該2つの蒸着層の間にガスバリア層及びアンダーコート層が形成されていること、
17.前記ガスバリア層及びアンダーコート層の両方が、蒸着層に隣接すること、
18.前記アンダーコート層中に、多価金属のアルカリ性化合物を含有すること、
19.前記多価金属のアルカリ性化合物が、カルシウム又はマグネシウムの炭酸塩、水酸化物の少なくとも1種類から成ること、
20.前記イソシアネート化合物が、直鎖状の脂肪族イソシアネート化合物と骨格中に脂環式の環状構造を有する脂環式イソシアネート化合物の組み合わせであること、
21.前記脂肪族イソシアネート化合物が、イソシアヌレート構造を有すること、
22.前記アンダーコート層のガスバリア層側に、多価金属のアルカリ性化合物を含まない領域(x)が形成されており、該領域(x)の窒素の含有量が領域(x)以外のアンダーコート層の窒素の含有量よりも多いこと、
が好適である。
またこのガスバリア材は、ポリカルボン酸系ポリマーを、架橋剤を用いて共有結合による架橋をしなくてもガスバリア性や耐水性に優れており、架橋反応に必要な熱処理工程を簡略化することができる。
更に多価金属含有組成物を含有するアンダーコート層上にガスバリア層を形成することにより、浸漬処理や噴霧処理を行わなくても、多価金属によるイオン架橋率を高めることができるので、優れたガスバリア性を有する外装材を生産性よく作成することが可能になる。またこのアンダーコート層は、1分子中に少なくとも2個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物を含有することから、ガスバリア層/アンダーコート層、アンダーコート層/基材、の各界面付近にイソシアネート化合物が存在し、ポリカルボン酸系ポリマーのカルボキシル基やプラスチック基材に含まれる水酸基等の官能基と界面反応、或いは界面での極性基間同士による電気的な凝集力が発生し、層間接着性を更に向上することが可能になる。
更に本発明の外装材として用いるガスバリア性積層体は、溶着層を構成する熱可塑性樹脂を押出ラミネートによりガスバリア層上に直接積層できることから、従来のポリカルボン酸系ポリマーから成るガスバリア材のように、ガスバリア層への押出ラミネートに際して予めドライラミネートにより他の基材を積層してガスバリア層を保護する必要がなく、生産性及び経済性に優れている。また、ラミネートに際して溶剤を使用する必要がないことから、ガスバリア性積層体において、接着層に起因する残留溶剤のおそれもない。残留溶剤は真空断熱材内部の減圧状態を損なうおそれがあるため、その点でも本発明の真空断熱材は長期にわたって優れた断熱効果を発現できる。
すなわち本発明の真空断熱材に用いられるガスバリア性積層体のガスバリア層は、押出コートによるラミネートにおける加工温度範囲において熱分解を起こさない耐熱分解性を有すると共に、この加工温度範囲において未架橋部分が存在することから、熱エネルギーによる一定の分子運動性が確保され、ガスバリア層内に生じる応力を緩和することが可能であり、これにより耐クラック性が確保され、直接ガスバリア層に熱可塑性樹脂を押出コートすることが可能になるのである。
すなわち、ポリカルボン酸系ポリマーを多価金属によりイオン架橋してなるガスバリア材は従来より公知であるが、本発明においてはこのようなガスバリア材において、1価の金属元素、多価金属元素、及び窒素の含有量を所定の範囲に制御することによって、優れたガスバリア性、可撓性、耐水性、及び屈曲加工後の耐水性が得られることを見出し、かかるガスバリア材を真空断熱材の外装材に用いることにより、上述した効果を発現できることを見出した。
また蒸着層を2層形成することにより、ガスバリア性のみならず輻射熱を遮断する能力(反射率)を、断熱効果を低減させることなく確保することができると共に、外装材の薄肉化及び軽量化を図ることが可能になる。
これらの金属元素の含有量は、ガスバリア層を灰化させた後、ICP質量分析装置を用いることにより測定することができ、またガスバリア層中の窒素元素は、燃焼法によって測定することができ、またガスバリア層の表層における炭素、酸素及び窒素の原子の含有量は、XPS(X‐ray Photo-electronic Spectroscopy:X線光電子分光法)による表面分析によって測定することができる。
本発明の真空断熱材の外装材に使用されるガスバリア材は、ポリカルボン酸系ポリマーから成り、1.4重量%以下の1価の金属元素と、少なくとも5.0重量%以上の多価金属元素と、窒素、炭素の総重量に対して0.01乃至3.0重量%の窒素元素を含むガスバリア層を少なくとも有するものであり、ガスバリア層単独から成るガスバリア材、ガスバリア層がプラスチック基材上に形成されたガスバリア材、或いはガスバリア層がアンダーコート層を介してプラスチック基材上に形成されたガスバリア材として提供されるが、特に図2に示すように、ガスバリア層11がアンダーコート層12を介してプラスチック基材13上に形成されてなるガスバリア材を好適に使用することができる。
また、ガスバリア材は蒸着層が形成されたプラスチック基材上、又はアンダーコート層を介して蒸着層が形成されたプラスチック基材上に形成されたガスバリア層上にさらに蒸着層を形成することでさらに好適に使用することができるし、基材に蒸着層が形成されていないプラスチック基材を用い、そのプラスチック基材上又はアンダーコート層を介したプラスチック基材上に、形成されたガスバリア層上に蒸着層を形成してもよい。
このような特徴を有するガスバリア層は、ポリカルボン酸系ポリマー、該ポリマーの部分中和を行う場合に必要な1価の金属元素を有する塩基性化合物及びイソシアネート化合物を含有するガスバリア層形成用組成物から、シート、フィルム或いは塗膜を形成し、これらの中のカルボキシル基を多価金属でイオン架橋することによりガスバリア層単独、或いはプラスチック基材上にガスバリア層を形成して成るガスバリア材とすることができる。
また、ガスバリア層とアンダーコート層との組み合わせから成るガスバリア材においては、イソシアネート化合物及び多価金属のアルカリ性化合物を含有するアンダーコート層上にポリカルボン酸系ポリマーを含有する溶液を塗布して層を形成することにより、アンダーコート層から多価金属イオン及びイソシアネート化合物をポリカルボン酸系ポリマーに効率よく供給し、アンダーコート層上にガスバリア層、或いはアンダーコート層を介してプラスチック基材上にガスバリア層を形成して成るガスバリア材とすることができる。
ガスバリア層を構成するポリカルボン酸系ポリマーとしては、上述した耐水性という作用効果を発現する上では、1価の金属元素による部分中和を下記の範囲で行うことが可能である。1価金属元素よって部分中和される量が、特にカルボキシル基に対するモル比で4.5%以下、より好ましくは4.0%以下の範囲で部分中和されているポリカルボン酸系ポリマーが、ガスバリア材中の1価の金属元素の量を上記範囲に制御する上で望ましい。上記範囲よりも中和量が多いと、上記範囲にある場合に比して屈曲加工後の耐水性及び高温高湿度条件下でのガスバリア性に劣るようになる。
1価の金属としては、特にナトリウム、カリウムが好適であり、1価金属化合物としてこれらの水酸化物を用いてポリカルボン酸系ポリマーを中和することが好適である。
ポリカルボン酸系ポリマーの「重量平均分子量」は、特に限定されないが、2000乃至5,000,000、特に10,000乃至1,000,000の範囲にあることが好ましい。
尚、上記「重量平均分子量」の測定は、分離カラムとして「TSK G4000PWXL」、「TSK G3000PWXL」(東ソー株式会社製)の2本を用いて、溶離液として50mmolリン酸水溶液を用い40℃及び流速1.0ml/分において、クロマトグラムと標準ポリカルボン酸系ポリマーの検量線から求めた。
ガスバリア層にイソシアネート化合物が含有されていることによって、ガスバリア層に上述した範囲の窒素元素を存在させることができる。
イソシアネート化合物としては、後述するアンダーコート層に用いるイソシアネート系硬化剤として例示するイソシアネート化合物の中から適宜選択して使用することができるが、イソシアネート化合物の中でも、ポリカルボン酸系ポリマーと相溶性に乏しいもの、例えばイソホロンジイソシアネート及びその誘導体等を用いることが好適である。これにより、イソシアネート化合物をガスバリア材表面に効率的にブリードアウトさせて、ガスバリア材表面にイソシアネート化合物に由来する化学結合を存在させることができ、屈曲加工後の耐水性をガスバリア層に付与することが可能になる。
アンダーコート層を含有しないガスバリア材においては、ポリカルボン酸系ポリマー、該ポリマーに部分中和を施す場合は1価の金属元素を有する塩基性化合物、及びイソシアネート化合物を含有するガスバリア層形成用組成物を調製し、このガスバリア層形成用組成物から成るフィルム、シート或いは塗膜を、多価金属のアルカリ性化合物含有組成物によってポリカルボン酸系ポリマーのカルボキシル基をイオン架橋することによって形成することができる。
ガスバリア層形成用組成物は、ポリカルボン酸系ポリマー及びイソシアネート化合物を水を含む溶媒に溶解させてもよいし、或いはこれらの成分の水含有溶液を混合することにより調製することができ、ポリカルボン酸系ポリマーが解離している溶液である。
ポリカルボン酸系ポリマーを溶解する溶媒としては、水だけでもよいが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、2-ブタノン、アセトン等のケトン、トルエン等の芳香族系溶剤と水との混合溶媒であってもよく、特に水よりも低沸点の溶剤を水と組み合わせて用いることができる。
イソシアネート化合物をブリードアウトさせる観点からは、有機溶剤を水100重量部に対して10乃至400重量部の量で配合することが好ましい。
かかる無機分散体は、球状、針状、層状等、形状は問わないが、ポリカルボン酸系ポリマーに対して濡れ性を有し、ガスバリア層形成用組成物中において、良好に分散するものが使用される。特に水分をブロックし得るという見地から、層状結晶構造を有するケイ酸塩化合物、例えば、水膨潤性雲母、クレイ等が好適に使用される。これらの無機分散体は、アスペクト比が30以上5000以下であることが層状に分散させ、水分をブロックするという点で好適である。
無機分散体の含有量はポリカルボン酸系ポリマー及びイソシアネート化合物の合計100重量部に対し、5乃至100重量部の量で含有していることが好ましい。
またイソシアネート化合物は、ポリカルボン酸系ポリマー100重量部に対して、0.04乃至12重量部、特に0.1乃至7重量部の量で含有して成ることが好適である。
ガスバリア層形成用組成物を、用いるポリカルボン酸系ポリマーやイソシアネート化合物の種類や含有量、或いはガスバリア層形成用組成物の塗工量にもよるが、40乃至110℃の温度で、1秒乃至1分間(ピーク保持時間)加熱し、シート、フィルム又は塗膜を形成する。次いでこのシート、フィルム又は塗膜中のカルボキシル基を多価金属によって、イオン架橋することによりガスバリア層を製造することができる。
多価金属のアルカリ性化合物を含有する水による処理としては、(i)多価金属のアルカリ性化合物を含有する水中へのガスバリア材の浸漬処理、(ii)多価金属のアルカリ性化合物を含有する水のガスバリア材へのスプレー処理、(iii)(i)乃至(ii)の処理後に高湿度下にガスバリア材を置く雰囲気処理、(iv)多価金属のアルカリ性化合物を含有する水でレトルト処理(好ましくは、包材と熱水が直接接触する方法)、等を挙げることができる。
上記処理(iii)は、上記処理(i)~(ii)後のエージング効果をもたらす処理であり、(i)~(ii)処理の短時間化を可能にする。上記処理(i)~(iii)の何れの場合も使用する処理水は冷水でも構わないが、多価金属のアルカリ性化合物を含有する水がガスバリア材に作用しやすいように、多価金属のアルカリ性化合物を含有する水の温度を20℃以上、特に40乃至100℃の温度とする。処理時間は、(i)~(ii)の場合は、3秒以上、特に10秒乃至4日程度処理を行うことが好ましく、(iii)の場合は、(i)~(ii)処理を0.5秒以上、特に1秒乃至1時間程度処理した後、高湿度下にガスバリア材を置く雰囲気処理を1時間以上、特に2時間乃至14日程度処理することが好ましい。上記処理(iv)の場合は、処理温度は101℃以上、特に120乃至140℃の温度であり、1秒以上、特に3秒乃至120分程度処理を行う。
また何れの処理の場合も、多価金属のアルカリ性化合物を含有する水は、中性乃至アルカリ性であることが好ましい。
多価金属のアルカリ性化合物を含有するアルコール系溶液に用いる溶媒としては、用いる多価金属のアルカリ性化合物の種類によっても異なるが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等を挙げることができる。
多価金属のアルカリ性化合物としては、上記金属の、水酸化物(例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等)、炭酸塩(例えば、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等)、有機酸塩、例えば、カルボン酸塩(例えば、酢酸亜鉛、酢酸カルシウム等の酢酸塩、或いは乳酸亜鉛、乳酸カルシウム等の乳酸塩等)等を例示できるが、安全性の観点や金属イオン架橋が形成される際の副生成物がガスバリア材中に留まらない点で、カルシウム又はマグネシウムの炭酸塩、水酸化物の少なくとも1種類を使用することが特に好ましい。
同様に、多価金属のアルカリ性化合物をアルコール系溶媒に含有させる場合は、アルコール系溶媒中に用いる多価金属のアルカリ性化合物の種類、塗工量によっても異なるが、用いる多価金属が溶液中に金属原子換算で、1mmol/L以上であることが好ましく、10mmol/L以上であることがより好ましく、30mmol/L以上であることが更に好ましい。
上記多価金属のアルカリ性化合物を含有する溶液による処理を行ったガスバリア材は、ポリカルボン酸系ポリマーのカルボキシル基間が、多価金属イオンにより20%以上、特に30%以上の割合でイオン架橋されていることが望ましい。
アンダーコート層を含有するガスバリア材は、前述したとおり、プラスチック基材の少なくとも一方の面にガスバリア層を有しており、プラスチック基材とガスバリア層の間に、1分子中に少なくとも2個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物及び多価金属のアルカリ性化合物を含有するアンダーコート層が形成されている。
プラスチック基材上に、イソシアネート化合物及び多価金属のアルカリ性化合物を含有するアンダーコート層を形成し、このアンダーコート層上にポリカルボン酸系ポリマーを含有する溶液を塗布してガスバリア層を形成する。これにより、アンダーコート層中に存在する多価金属イオン及びイソシアネート化合物がポリカルボン酸系ポリマー中に供給されて、ガスバリア層中に所定量の多価金属元素及び窒素元素を存在させることが可能になる。その結果、ポリカルボン酸系ポリマーは金属イオン架橋されると共に、ポリカルボン酸系ポリマー中に供給されたイソシアネート化合物の大部分はガスバリア層表面にブリードアウトし、イソシアネート化合物に由来する化学結合をガスバリア層の表面に存在させることが可能になり、残余のイソシアネート化合物はアンダーコート層との界面近傍に留まり、主としてアンダーコート層中の成分とポリカルボン酸系ポリマー間を架橋するか、もしくはイソシアネート化合物同士で反応する。その結果、前述したガスバリア材と同様に、優れたガスバリア性、可撓性及び耐水性を有すると共に、屈曲加工後の耐水性や耐ブロッキング性についても優れたガスバリア性積層体とすることができる。
アンダーコート層は、主材樹脂、1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個有するイソシアネート系硬化剤及び多価金属のアルカリ性化合物から成るものであるが、主材樹脂が金属元素を樹脂骨格中に含むポリエステルポリオールであること、イソシアネート系硬化剤が直鎖状の脂肪族イソシアネート化合物と骨格中に脂環式の環状構造を有する脂環式イソシアネート化合物の組み合わせであることが特に好適である。
すなわち、主材樹脂として金属元素を樹脂骨格中に含むポリエステルポリオールは、それ自体アンダーコート剤としてアンダーコート層をプラスチック基材に接着性よく積層することができると共に、金属元素を有することにより水含有溶剤に対して膨潤しやすいことから、ポリカルボン酸系ポリマーを有する塗料を塗布することにより膨潤して、アンダーコート層中に存在する多価金属イオンを効果的にバリア層中に移行させることが可能になる。
すなわち、直鎖状の脂肪族イソシアネート化合物は主材樹脂に対して相溶性が高いことから、アンダーコート層内に均一に拡散する。これに対して骨格中に脂環式の環状構造を有する脂環式イソシアネート化合物は主材樹脂に対する相溶性が劣るため、アンダーコート層のバリア層側及び基材側にブリードアウトし、特にバリア層側に濃化して、図3に示すようにアンダーコート層12には、多価金属のアルカリ性化合物を含まない領域(x)12aが形成され、該領域(x)12aの窒素の含有量が領域(x)以外のアンダーコート層12bの窒素の含有量よりも多くなっている。
アンダーコート層に用いる主材樹脂としては、金属元素が樹脂骨格中に含まれる非水系樹脂を用いることが好適であり、ウレタン系、エポキシ系、アクリル系、ポリエステル系等を樹脂分とするものであることが好ましく、これらのポリマーを構成するモノマーに金属塩基を導入させておくことによって、形成される樹脂骨格中に金属元素を含ませることができる。尚、「非水系樹脂」とは、水分を含む溶媒に分散させたエマルジョンやラテックス、或いは水溶性の樹脂を除く概念であり、これにより、水含有溶剤との接触時に生じる過度な膨潤によるアンダーコート層の機械的強度の低下が有効に防止されている。
樹脂のモノマーに導入させておくのに好適な金属塩基としては、多価金属の分散性を向上させるため極性を有する官能基を有していることが望ましく、スルホン酸金属塩基、リン酸金属塩基等を挙げることができる。また金属元素としては、リチウムLi,カリウムK,ナトリウムNa,マグネシウムMg,カルシウムCa,銅Cu,鉄Fe等を挙げることができるが、1価の金属元素であることが特に好適であり、本発明においては、特にスルホン酸ナトリウムが導入されていることが好適である。
前記ポリエステルポリオールのガラス転移温度は、-50℃乃至100℃が好ましく、-20℃乃至80℃がより好ましい。また、これらのポリエステルポリオールの数平均分子量は1000乃至10万が好ましく、3000乃至8万がより好ましい。
多価カルボン酸としては、例えばイソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸,シクロヘキサンジカルボン酸の脂肪族多価カルボン酸が挙げられる。
グリコールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6ーヘキサンジオールなどが挙げられる。
このような金属塩基が導入された多価カルボン酸としては、スルホテレフタル酸、5-スルホイソフタル酸、4-スルホナフタレン-2,7-ジカルボン酸、5〔4-スルホフェノキシ〕イソフタル酸等の金属塩を挙げることができる。また金属塩基が導入されたポリオールとしては2-スルホ-1,4-ブタンジオール、2,5-ジメチル-3-スルホ-2,5-ヘキサンジオール等の金属塩が挙げられる。特に好ましいものは5-ナトリウムスルホイソフタル酸である。
金属塩基が導入された成分は、0.01乃至10モル%の量で共重合されていることが望ましい。上記範囲よりも少ない場合には、多価金属イオンの移行を十分促進することができず、一方上記範囲よりも多い場合には、耐水性に劣るようになる。
(蛍光X線分析装置の測定条件)
使用機器:理学電機製 ZSX100e
測定条件: 測定対象 Na-Kα線
測定径 30mm
X線出力 50kV-70mA
測定時間 40s
アンダーコート層に用いられるイソシアネート系硬化剤としては、前述した通り、直鎖状の脂肪族イソシアネート化合物と骨格中に脂環式の環状構造を有する脂環式イソシアネート化合物を組み合わせで用いることが特に好ましい。
また直鎖状脂肪族イソシアネート化合物と前記脂環式イソシアネート化合物は重量比で、60:40乃至15:85、特に55:45乃至30:70の割合で配合されることが望ましい。上記範囲よりも直鎖状脂肪族イソシアネート化合物が少ない場合には、十分な接着性を得ることができず、また上記範囲よりも脂環式イソシアネート化合物が少ない場合には、領域(x)を形成することが困難になるおそれがある。
また、骨格中に脂環式の環状構造を有する脂環式イソシアネート化合物としては、1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート、4-シクロヘキシレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等を挙げることができ、中でもイソホロンジイソシアネート及びその誘導体を好適に使用することができる。
上記直鎖状脂肪族ポリイソシアネート化合物及び脂環式イソシアネート化合物としては、上記ポリイソシアネート単量体から誘導されたイソシアヌレート、ビューレット、アロファネート等の多官能ポリイソシアネート化合物、あるいはトリメチロールプロパン、グリセリン等の3官能以上のポリオール化合物との反応により得られる末端イソシアネート基含有の多官能ポリイソシアネート化合物等を用いることもできる。
アンダーコート層に含有させる多価金属のアルカリ性化合物としては、前述したものを用いることができるが、ポリカルボン酸系ポリマーから成るガスバリア層に移行した多価金属のアルカリ性化合物が速やかに溶解するという点で、多価金属のアルカリ性化合物の粒子の表面には化学処理が施されていないものであることが好ましい。
また、アンダーコート層中の領域(x)以外の部分に多価金属のアルカリ性化合物の粒子が残存することがあり、粒子の残存量にもよるが、粒子の1次粒径が0.5μmを超えるとガスバリア材のコーティング層(アンダーコート層及びガスバリア層)の透明性がわずかながら低下することがある。よって、多価金属のアルカリ性金属粒子の1次粒径は0.5μm以下であることが好ましく、0.4μm以下であることが特に好ましい。多価金属のアルカリ性化合物粒子の1次粒径は、走査型電子顕微鏡の2次電子像での観察により求めることができる。
またポリカルボン酸系ポリマーに多価金属イオンを供給した後のアンダーコート層においては、層中に残存する多価金属のアルカリ性化合物の粒子の量が少ないことが好ましい。これにより、副生物が発生するリスクを低減することができ、真空断熱材の外装材として断熱性能を長期にわたって維持することが可能になる。具体的には、多価金属のアルカリ性化合物の仕込み量(当量)とイオン架橋に使用された量(当量)の差である残存量(当量)が、1.1以下、特に0.3以下であることが好ましい。
アンダーコート層形成用組成物中の樹脂分の含有量は、15乃至80重量%、特に20乃至60重量%となるように調製することが好ましい。
またアンダーコート層形成用組成物において樹脂分は非水系であることが望ましく、トルエン、2-ブタノン、シクロヘキサノン、ソルベッソ、イソホロン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の溶剤で調製することができるが、特に低温での層形成を可能にするために低沸点溶媒を用いることが好ましい。これらの溶剤は単独或いは混合液に溶解させてもよいし、或いは各成分の溶液を混合することによっても調製できる。
また上記成分の他に、公知である硬化促進触媒,充填剤、軟化剤、老化防止剤、安定剤、接着促進剤、レベリング剤、消泡剤、可塑剤、無機フィラー、粘着付与性樹脂、繊維類、顔料等の着色剤、可使用時間延長剤等を使用することもできる。
尚、ガスバリア層形成用組成物においては、多価金属のアルカリ性化合物を溶解させてガスバリア層形成用組成物へ移行させるために、溶媒に水が含まれることが必須である。更にアンダーコート層と良親和の溶剤を水と混合させることがアンダーコート層との親和性を向上させ、多価金属のアルカリ性化合物のガスバリア層形成用組成物への移行を促進させる上で望ましい。アンダーコート層と良親和の溶剤としては、アンダーコート層形成用組成物に用いる樹脂分によって異なるが、例えばウレタン系ポリマーを用いた場合には、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、2-ブタノン、アセトン等のケトン等を好適に用いることができる。
更にイソシアネート化合物のガスバリア層形成用組成物への移行量を制御する観点から、水100重量部に対して1900重量部以下、特に5乃至900重量部の量で他の溶剤を配合することが望ましく、10乃至400重量部の量で配合することが更に望ましい。
本発明において、ガスバリア層或いはアンダーコート層を形成するプラスチック基材としては、熱成形可能な熱可塑性樹脂から成るフィルム又はシートを挙げることができ、特に蒸着層を形成したものを好適に用いることができる。 フィルム又はシートの製造方法としては、Tダイ法、インフレーション製膜法、キャスト製膜法等の従来公知の成形法を挙げることができる。
フィルム又はシートは、延伸温度で、逐次或は同時二軸延伸し、延伸後のフィルム又はシートを熱固定することにより製造された二軸延伸フィルム又はシートとして用いることもできる。
フィルム又はシートの厚みは、これに限定されないが、5~3000μmの範囲にあることが好適である。
勿論、前記の溶融成形可能な熱可塑性樹脂には、所望に応じて顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤等の添加剤の1種或いは2種類以上を樹脂100重量部当りに合計量として0.001部乃至5.0部の範囲内で添加することもできる。
また、ガスバリア材を補強するために、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、カーボン繊維、パルプ、コットン・リンター等の繊維補強材、或いはカーボンブラック、ホワイトカーボン等の粉末補強材、或いはガラスフレーク、アルミフレーク等のフレーク状補強材の1種類或いは2種類以上を、前記熱可塑性樹脂100重量部当り合計量として2乃至150重量部の量で配合でき、更に増量の目的で、重質乃至軟質の炭酸カルシウム、雲母、滑石、カオリン、石膏、クレイ、硫酸バリウム、アルミナ粉、シリカ粉、炭酸マグネシウム等の1種類或いは2種類以上を前記熱可塑性樹脂100重量部当り合計量として5乃至100重量部の量でそれ自体公知の処方に従って配合しても何ら差支えない。
さらに、ガスバリア性の向上を目指して、鱗片状の無機微粉末、例えば水膨潤性雲母、クレイ等を前記熱可塑性樹脂100重量部当り合計量として5乃至100重量部の量でそれ自体公知の処方に従って配合しても何ら差支えない。
本発明の真空断熱材の外装材においては、特にガスバリア性又は輻射熱を遮断する能力(反射率)の少なくとも一方の向上を目的として、プラスチック基材上に物理的或いは化学的な気相蒸着法を用いて、例えば酸化ケイ素や酸化アルミニウムのような無機物系の蒸着層、或いはアルミニウム等の金属系の蒸着層が設けられたプラスチック基材を用いることが特に望ましい。
蒸着層はプラスチック基材の少なくとも一方の面に形成されていればよく、またガスバリア層又はアンダーコート層は、蒸着層又はプラスチック基材表面の何れに形成されていてもよいが、前述したガスバリア層は耐クラック性に優れていることから、蒸着層上に形成することが好ましく、これにより蒸着層のクラック等の発生を防止することができる。
アンダーコート層形成用組成物の塗工量は、アンダーコート層形成用組成物中の樹脂分及び多価金属のアルカリ性化合物の仕込み量によって決定され、一概に規定することができないが、形成される層中に樹脂分が0.02乃至5.0g/m2、特に0.1乃至2.5g/m2の範囲にあり、且つ次いで塗布するガスバリア層形成用組成物溶液中のポリカルボン酸系ポリマーのカルボキシル基に対して、多価金属イオンが、前述したように、0.3当量以上になるように塗布することが好ましい。上記範囲よりも樹脂分が少ないと、アンダーコート層をプラスチック基材に固着させることが困難となり、一方上記範囲よりも樹脂分が多くても経済性に劣るだけで格別なメリットがない。
またプラスチック基材上に塗布されたアンダーコート層形成用組成物は、用いる塗料の種類及び塗工量にもよるが、50乃至200℃の温度で0.5秒乃至5分間、特に、60乃至140℃の温度で1秒乃至2分間、乾燥させることによって、アンダーコート層を形成することが可能であり、これによりプラスチック基材に影響を与えることなく、経済的にアンダーコート層を形成できる。
ガスバリア層形成用組成物の塗工量は、ガスバリア層中にイオン架橋が形成される前の樹脂分のみの乾燥状態で、0.3乃至4.5g/m2、特に0.5乃至3.0g/m2の範囲となるように塗布することが好ましい。上記範囲よりも塗工量が少ないと、十分なガスバリア性が得られない。一方上記範囲よりも樹脂分が多くても経済性に劣るだけで格別なメリットがない。
次いで、塗布されたガスバリア層形成用組成物の加熱処理を行うが、この加熱処理の際にアンダーコート層中の多価金属イオンとイソシアネート化合物がガスバリア層形成用組成物中に移行して、ポリカルボン酸系ポリマーのカルボキシル基間に金属イオン架橋構造を形成し、イソシアネート化合物に由来する窒素元素がガスバリア層の表層及びアンダーコート層との界面近傍に存在することになる。特にガスバリア層形成用組成物中に移行したイソシアネート化合物の大部分は、ガスバリア層表層にブリードアウトし、イソシアネート化合物に由来する化学結合をガスバリア層の表面に形成する。
このガスバリア層形成用組成物の加熱条件は、40乃至110℃、特に50乃至100℃の温度で、1秒乃至1分の範囲にあることが好ましく、2秒乃至30秒の範囲にあることがより好ましい。
尚、ガスバリア層は充分に乾燥させ、ガスバリア層の含水率を低減させることが望ましい。これにより、水蒸気の発生を抑制することが可能になり、真空断熱材の外装材として断熱性能を長期にわたって維持することが可能になる。
塗布方法としては、これに限定されないが、例えばスプレー塗装、浸漬、或いはバーコーター、ロールコーター、グラビアコーター等により塗布することが可能である。
また乾燥或いは加熱処理は、オーブン乾燥(加熱)、赤外線加熱、高周波加熱等により行うことができる。
本発明の真空断熱材に用いる外装材は、上述したガスバリア材を含有するガスバリア性積層体を用いることが重要な特徴であり、このガスバリア材を外装材の一部として用いる限り、ガスバリア性積層体の他の層は従来公知の外装材と同様に構成することができるが、本発明においては特に以下に示す層構成を採用することが好適である。
すなわち、図4は、本発明の真空断熱材に用いる外装材に用いる好適なガスバリア性積層体の一例の断面構造を示す図であり、内面側から順に、熱溶着層4、接着層5a、ガスバリア材6、接着層5b、基材樹脂7aに蒸着層7bが形成された蒸着フィルム7、接着層5c、保護層8の積層構造を有している。
また図5及び図6に示すように、薄肉化、生産性向上の観点から、蒸着フィルム7及びそれに付随する接着層5bを省略した積層構造(図5)や、或いは接着層5aを設けることなく、ガスバリア層6d上に熱溶着層4を押出コートにより直接形成した積層構造(図6)であってもよい。
更に図7に示すように、ガスバリア材6の熱溶着層4の形成されていない側のガスバリア材表面に更に蒸着層9を形成した積層構造であってもよい。
特に、ガスバリア性積層体に2つの蒸着層が形成されていることにより、外装材のガスバリア性及び輻射熱を遮断する能力(反射率)を向上できると共に、可撓性に優れたガスバリア層の存在と相俟って特に優れたガスバリア性を発現することが可能になる。
好適な積層構成としては、ガスバリア材が蒸着層を2層有し、この2つの蒸着層の間にガスバリア層及びアンカーコート層が形成されている層構成(図9及び図11)を例示でき、特にガスバリア層及びアンダーコート層の両方が蒸着層と隣接している層構成(図9)が好適である。
また、熱溶着層と成る熱可塑性樹脂をガスバリア材のガスバリア層へ押出コートすると共に、ガスバリア材の他方の面に熱可塑性樹脂から成る他の層を形成してもよく、例えば接着性樹脂を介して保護層を形成するプラスチック基材を積層するサンドイッチラミネート又は保護層と成る熱可塑性を押出コートすることもでき、これにより図5に示したガスバリア性積層体を、一度もドライラミネーション工程を行わず製造することができる。
この際、必要に応じて押出ライン上でのガスバリア材または基材へのコロナ放電処理やプラズマ処理、熱可塑性樹脂溶融膜へのオゾン処理、基材へのアンカーコート塗布等を施しても良い。
また、異なる種類の熱可塑性樹脂を同時にラミネートする共押出ラミネートや、タンデム押出機により複数回の押出ラミネートを同一ライン上で行っても良い。
熱溶着層として熱可塑性樹脂を押出コートする場合においては、押出コートによる接着性の観点から、ガスバリア層と水素結合を形成する、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体又はアイオノマー樹脂を用いることが特に好適である。
同様に、接着性の観点から酸化防止剤無添加のオレフィン樹脂や、シングルサイト系触媒により重合したオレフィン樹脂や、基材やガスバリア層表面のカルボキシル基や水酸基といった極性基と化学結合が形成できるエポキシ基等の反応基を含有するオレフィン系樹脂も好適に使用することができる。これらは、上記エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体又はアイオノマー樹脂と比較して、高湿度下でも接着強度の低下が起こりにくいため、特に耐水性を求められる用途に適している。
尚、ここでいう酸化防止剤無添加とは樹脂内に含まれる酸化防止剤が10ppm以下のものを示し、溶融押出時に樹脂の酸化が促されることで、樹脂内に極性基が増加し、基材やガスバリア材との凝集力を高めることができる。また後者の反応基を有するオレフィン系樹脂の場合、溶融押出時の熱を利用して化学反応を行うだけでなく、押出ラミネート後での経時保管やオーブンや恒温器内での熱処理(キュア)により、より反応を促して接着性を高めることが可能である。
また、シングルサイト系触媒により重合したオレフィン樹脂としては分子量分布が小さく低密度という特徴を有するメタロセン触媒などに代表されるシングルサイト系触媒を用いて重合された直鎖状低密度ポリエチレンを挙げることができる。このようなオレフィン系樹脂は、押出後の冷却時に結晶化が起こりにくく、結晶化による歪みが小さいためアンカー効果の点で特に有利である。
更に、熱可塑性樹脂がガスバリア層と十分に接着しており、この熱可塑性樹脂が柔軟であるほど、積層体が屈曲や引張りなどの応力を受けた際に、この応力を緩和する効果が高くなるため、ガスバリア層のクラック発生を抑制でき、酸素・窒素バリア安定性の点で有効である。
蒸着フィルムは、これに限定されないが、上述したポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド等から成る基材フィルムに、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、シリカとアルミナの混合体、ダイヤモンドライクカーボンのような無機物系の蒸着層、或いはアルミニウム等の金属系の蒸着層を形成した蒸着フィルムを好適に使用することができるが、後述するように、ガスバリア材に蒸着層を直接形成することもできる。
本発明において外装材として用いられるガスバリア積層体における、熱溶着層、蒸着フィルム及び保護層の厚みは、特に限定されず、従来真空断熱材の外装材に用いられていた範囲のものを使用することができるが、具体的には、熱溶着層が20~100μm、蒸着層が100~20000Å、蒸着層を形成する基材が5~100μm、保護層が5~100μmの範囲にあることが好適である。
すなわち、前記ガスバリア材は、ラミネートにおける加工温度範囲において熱分解を起こさない耐熱分解性を有すると共に、この加工温度範囲において未架橋部分が存在することから、熱エネルギーによる一定の分子運動が確保され、ガスバリア層内に生じる応力を緩和することが可能であり、これにより耐クラック性が確保され、直接ガスバリア材に熱可塑性樹脂を押出コートすることができ、効率よくガスバリア性積層体を製造することができる。
従って、本発明においては好適には、ガスバリア材に熱溶着層を構成する熱可塑性樹脂を押出ラミネートした積層フィルムと、保護層を構成する熱可塑性樹脂を押出ラミネート或いは接着剤を介してラミネートした蒸着フィルムを、ドライラミネート等の従来公知の積層方法により積層してもよいし、或いは上記ガスバリア材及び熱溶着層から成る積層フィルムのガスバリア層に更に蒸着層を形成し、この蒸着層形成積層フィルムに保護層を構成する熱可塑性樹脂を押出ラミネート或いは接着剤を介してラミネートすること等によって製造することもできる。
本発明の真空断熱材の製造方法自体は従来公知の真空断熱材と同様であり、芯材を前述した外装材によって被覆し、この外装材の熱溶着層同士を重ね合わせた後、真空チャンバー内で減圧し、所定内圧に到達した後、熱溶着層を熱溶着して密封することにより製造する。
芯材としては、これに限定されないが、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、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の繊維、或いはシリカ、パーライト、カーボンブラック等の粉末を使用することができる。
(一価の金属元素と多価金属元素の含有量)
ポリカルボン酸系ポリマーから成るガスバリア材をアルカリ性溶液に浸漬して溶解させた後、蒸発乾固させて得られた固体をオーブンで灰化させる。得られた灰をICP発光分光分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製 iCAP6000)で分析することで、ガスバリア材中の一価の金属元素ならびに多価金属元素の重量比を分析した。
ポリカルボン酸系ポリマーから成るガスバリア材をアルカリ性溶液に浸漬して溶解させた後、蒸発乾固させて得られた固体を有機元素分析装置(CE Instruments社製 Thermoquest EA1110型)を用いた燃焼法による分析により、窒素と酸素の総重量に対する窒素の重量比を測定した。
実施例に記載の各ガスバリア層の表層をXPS(アルバック・ファイ社製 Quantum-2000)にて表面分析し、表層における炭素、酸素及び窒素の総量に対する窒素の含有量を測定した。
以下の方法を用いて、各領域における炭素、酸素及び窒素の総量に対する窒素の含有量を測定した。
領域(x):実施例に記載の各ガスバリア材をアルカリ性水溶液に浸漬してガスバリア層を溶解後、露出した表面をXPSにて組成分析。
アンダーコート層:実施例に記載の各ガスバリア材を傾斜切削し、該当する領域をXPSにて組成分析。
イオン架橋率は、イオン架橋形成後の実施例に記載の各ガスバリア層を用い、フーリエ変換赤外分光光度計で測定し算出する。イオン架橋の形成により、カルボン酸はカルボン酸塩へと転換する。一般に、カルボン酸の特性吸収帯は、920~970cm-1付近、1700~1710cm-1付近、2500~3200cm-1付近の波長に、更に酸無水物では1770~1800cm-1付近の波長にある。また、カルボン酸塩の特性吸収帯は、1480~1630cm-1付近の波長にある。イオン架橋率の算出には、1600~1800cm-1のカルボン酸および酸無水物の波長領域に頂点を有するピークの高さと、1480~1630cm-1のカルボン酸塩の波長領域に頂点を有するピークの高さを用いる。より好ましくは、1695~1715cm-1(i)と1540~1610cm-1(ii)の波長領域に頂点を有するピークの高さを用いる。各試料の赤外吸収スペクトルを検出し、(i)および(ii)の波長での吸光度を測定しピーク高さを得る。カルボン酸とカルボン酸塩の吸光度係数を同じと見なし、カルボキシル基の塩転換率(カルボン酸からカルボン酸塩へ変換した割合)、即ちイオン架橋率Xを下記式(1)により算出する。
また、イオン架橋に使用された多価金属のアルカリ性化合物当量Yを下記式(2)により算出する。
X=(ii)のピーク高さ/[(i)のピーク高さ+(ii)のピーク高さ]…(1)
Y=X/100 …(2)
尚、(i)及び(ii)のピーク高さは、当ピークのすそ部分がベースラインに重なる点とピーク頂点の吸光度差をいう。
(フーリエ変換赤外分光光度計の測定条件)
使用機器:Digilab社製 FTS7000series
測定方法:ゲルマニウムプリズムを用いた一回反射法
測定波長領域:4000~700cm-1
ガスバリア層を形成後に、プラスチック基材またはアンダーコート層からガスバリア層を剥離して熱重量分析(TGA、日立ハイテクサイエンス社製、TG/DTA7220)を行い、200℃~320℃までの重量減少分を算出した。
昇温速度:10℃/分
測定温度:20℃~900℃
200℃から320℃までの重量減少分%=(200℃でのサンプル重量-320℃でのサンプル重量)/開始時のサンプル重量×100
環境制御型ナノインデンター(Hysitron製 Tribo Scope、エスアイアイ・ナノテクノロジー製 E-sweep型 複合装置)を用いて、ガスバリア層の動的粘弾性(DMS)測定を行い、200℃のtanδから50℃のtanδを引いたときの差を算出した。
使用圧子:球形圧子
測定雰囲気:真空(10-3Pa以下)
測定温度:23~300℃
測定周波数:20Hz
(酸素透過量)
実施例に記載の各外装材を酸素透過量測定装置(Modern Control社製、OX―TRAN2/20)を用いて測定した。但し、測定条件は温度80℃、相対湿度0%とした。
実施例に記載の各外装材をJIS K7126 の気体透過試験A法(差圧法)に準拠し測定した。但し、測定条件は温度80℃、相対湿度0%とした。
実施例に記載の各外装材を水蒸気透過量測定装置(Modern Control社製、PERMATRAN-W 3/30)を用いて測定した。測定条件は温度40℃、相対湿度90%とした。
(熱伝導率)
実施例に記載の各真空断熱材を、温度80℃の恒温槽で100日保管した前後で熱伝導率を測定した。また、熱伝導率の差分はその前後の値の差とした。差分の値が小さいことは、真空断熱材内部の真空度が高く保持されていることを意味し、断熱効果が経時的にも維持されていることを示す。
ポリカルボン酸系ポリマーとしてポリアクリル酸(東亞合成製、AC-10LHP、Mw=25万)を用い、メタノール/2-プロパノール/MEK/水混合溶媒(重量比で25/25/40/10)に、固形分が6重量%になるように溶解した後、ポリアクリル酸に対して中和度2%となるように20重量%水酸化ナトリウム水溶液を加えて主溶液を得た。前記主溶液に、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートベースのイソシアヌレート型、固形分100重量%、Tg=-60℃、Mn=680)をポリアクリル酸に対して0.4重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470、イソホロンジイソシアネートベースのイソシアヌレート型、酢酸ブチル溶解品、固形分70重量%、Tg=70℃、Mn=1200)を、溶媒を除いた重量がポリアクリル酸に対して0.4重量部となるよう加え、バリア材前駆体用コーティング液とした。前記コーティング液をバーコーターにより、アルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のアルミ蒸着面に塗布した後、コンベア型電気オーブンにより、設定温度105℃、パスタイム40秒の条件で熱処理をして、バリア材前駆体を有するフィルムを得た。水道水1Lに対して塩化カルシウムを金属換算で360mmol(40g)添加し、次いで水酸化カルシウムを11g添加することにより、pHを12.0(水温24℃での値)に調整した後、40℃に暖めてよく攪拌しながら前記バリア材前駆体を有するフィルムを3秒間浸漬処理した。湯中から取り出し乾燥させ、塗工量1.5g/m2のガスバリア材を得た。
厚み15μmの二軸延伸ナイロンフィルム上に、厚み2μmのウレタン系接着剤、前記ガスバリア材、接着層である厚み2μmのウレタン系接着剤、熱溶着層として厚み60μmの無延伸ポリプロピレンフィルムを順次ラミネートし、外装材を得た。
水/エタノール混合溶媒(重量比で30/70)1Lに対して塩化カルシウムを金属換算で720mmol(80g)添加し、次いで水酸化カルシウムを22g添加することにより、塗工処理液を調製し、実施例1の浸漬処理に変えて、実施例1のバリア材前駆体上に前記塗工処理液をバーコーターで塗工後、乾燥させることでガスバリア層を有するガスバリア材を得た以外は、実施例1と同様の方法で外装材及び真空断熱材を得た。
実施例2において、主溶液の水酸化ナトリウムの替わりに水酸化カリウムを加え、塗工処理液の塩化カルシウムと水酸化カルシウムの替わりに、塩化マグネシウムと水酸化マグネシウムを加える以外は、実施例2と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
ポリエステルポリオール(東洋紡績製、バイロン200)を酢酸エチル/MEK混合溶媒(重量比で65/35)に溶解し、14重量%の濃度の溶液を得た。この溶液中に直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300)をポリエステルポリオールに対して20重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470)を、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して20重量部となるよう加え、全固形分が14重量%になるよう前記混合溶媒にて調製し、アンダーコート層形成用コーティング液とした。前記コーティング液をバーコーターにより、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のアルミ蒸着層上に塗工し、ボックス型の電気オーブンにより、設定温度70℃、処理時間2分の条件で熱処理を行い、厚み0.3μmのアンダーコート層を有するフィルムとした。前記フィルムのアンダーコート層上に、実施例1のバリア材前駆体用コーティング液をバーコーターにより塗布した後、コンベア型電気オーブンにより、設定温度105℃、パスタイム40秒の条件で熱処理をして、バリア材前駆体を得た。
水道水1Lに対して塩化カルシウムを金属換算で360mmol(40g)添加し、次いで水酸化カルシウムを11g添加することにより、pHを12.0(水温24℃での値)に調製した後、40℃に暖めてよく攪拌しながら前記バリア材前駆体を有するフィルムを3秒間浸漬処理した。湯中から取り出し乾燥させ、アンダーコート層及びガスバリア層を有するフィルム、即ちガスバリア材を得た。
重量比50/50の2種のポリエステルポリオール、バイロン200(東洋紡績製、樹脂骨格中に金属元素を含有していない非水系樹脂:蛍光X線にて確認)及びバイロンGK570(東洋紡績製、樹脂骨格中に金属元素を含有する非水系樹脂:蛍光X線にて確認)を、酢酸エチル/MEK混合溶媒(重量比で65/35)で溶解した液に、炭酸カルシウム(宇部マテリアルズ製、CS3N-A、一次粒径:0.3μm)をポリエステルポリオールに対して280重量部になるよう配合して全固形分を35重量%とした後、ガラスビーズ(東新理興製、BZ-04)によりミル分散してペーストを得た。このペーストに、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300)をポリエステルポリオールに対して20重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470)を、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して20重量部となるよう加え、全固形分が25重量%になるよう前記混合溶媒にて調製し、多価金属のアルカリ性化合物を含有する塗料組成物から成るアンダーコート用コーティング液とした。
前記アンダーコート用コーティング液をバーコーターにより、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のアルミ蒸着層上に塗布した後、ボックス型の電気オーブンにより、設定温度70℃、処理時間2分の条件で熱処理し、塗工量1.4g/m2のアンダーコート層を有するフィルムとした。
実施例5において、主溶液中の水/アセトン混合溶媒(重量比で80/20)を水/アセトン混合溶媒(重量比で20/80)とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、アンダーコート用コーティング液の炭酸カルシウム配合量をポリエステルポリオールに対して100重量部とし、アンダーコート層(A)の塗工量を1.0g/m2とし、溶液(B‘)の塗工量を2.0g/m2とする以外は実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、主溶液中に水酸化ナトリウムを添加しないこと以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、主溶液中のポリアクリル酸に対する中和度を4.5%とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、主溶液中の水酸化ナトリウム水溶液を水酸化カリウム水溶液とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、主溶液中の水/アセトン混合溶媒の重量比を90/10とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300)をポリエステルポリオールに対して30重量部加え、脂環式ポリイソシアネートを、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して30重量部となるよう加え、主溶液中の水/アセトン混合溶媒の重量比を30/70とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、アンダーコート用コーティング液中の炭酸カルシウムの替わりに炭酸マグネシウム(和光純薬製)を用い、アンダーコート層の塗工量を1.2g/m2とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、アンダーコート用コーティング液中の炭酸カルシウムの替わりに水酸化カルシウム(和光純薬製)を用い、アンダーコート層の塗工量を1.1g/m2とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
デスモジュールZ4470の替わりに、タケネートD110N(三井化学製、キシリレンジイソシアネートベースのアダクト型、固形分75%)を用いて、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して20重量部とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、スミジュールN3300の替わりにスミジュールHT(住化バイエルウレタン製、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートベースのアダクト型、固形分75重量%)を用いて、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して20重量部とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、アンダーコート用コーティング液中のバイロンGK570の替わりに、バイロン550(東洋紡績製、樹脂骨格中に金属元素を含有していない非水系樹脂:蛍光X線にて確認)を用いる以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、アンダーコート用コーティング液をバーコーターにより、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のポリエチレンテレフタレート上に塗布すること以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材、及び真空断熱材を得た。
実施例5において、アンダーコート用コーティング液をバーコーターにより、厚み12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに塗布し、ガスバリア層上にアルミ蒸着を施す以外は実施例5と同様な方法でガスバリア材を得た。
実施例5において、ガスバリア材のポリエチレンテレフタレート上にアルミ蒸着層を形成し、アルミ蒸着層を2層有するガスバリア材を得た。
実施例5において、ガスバリア材のポリエチレンテレフタレート上に厚み2μmのウレタン系接着剤、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)を順次ラミネートし、アルミ蒸着層を2層有する積層体を得た。
実施例5において、ガスバリア材のガスバリア層上にアルミ蒸着を形成し、アルミ蒸着層を2層有するガスバリア材を得た。
実施例18において、ガスバリア材のガスバリア層上にアルミ蒸着を形成し、アルミ蒸着層を2層有するガスバリア材を得た。
実施例20において、アンダーコート用コーティング液をバーコーターにより、厚み12μmのテックバリアTX(三菱樹脂製、シリカ蒸着系バリアフィルム)の基材上に塗布すること以外は実施例20と同様の方法でガスバリア材、アルミ蒸着層を2層有する積層体、外装材、及び真空断熱材を得た。
実施例1において、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300)をポリアクリル酸に対して20重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470)を添加しない以外は、実施例1と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、主溶液中の水/アセトン混合溶媒の重量比を15/85とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、主溶液中の水/アセトン混合溶媒の重量比を100/0とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、主溶液中のポリアクリル酸に対する中和度を5.0%とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例5において、直鎖状脂肪族ポリイソシアネートをポリエステルポリオールに対して35重量部加え、脂環式ポリイソシアネートを、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して35重量部となるよう加え、主溶液中の水/アセトン混合溶媒の重量比を30/70とする以外は、実施例5と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
厚み15μmの二軸延伸ナイロンフィルム上に、厚み2μmのウレタン系接着剤、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)、厚み2μmのウレタン系接着剤、厚み60μmの無延伸ポリプロピレンフィルムを順次ラミネートし外装材を得た。この外装材を用い、実施例1と同様の方法で真空断熱材を得た。
実施例5において、アンダーコート用コーティング液をバーコーターにより、厚み12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに塗布する以外は実施例5と同様な方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
(ポリカルボン酸系ポリマーとしてポリアクリル酸(東亞合成製、AC-10LHP、Mw=25万)を用い、メタノール/2-プロパノール/MEK/水混合溶媒(重量比で25/25/40/10)に、固形分が6重量%になるように溶解した後、ポリアクリル酸に対して中和度2%となるように20重量%水酸化ナトリウム水溶液を加えて主溶液を得た。前記主溶液に、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートベースのイソシアヌレート型、固形分100重量%、Tg=-60℃、Mn=680)をポリアクリル酸に対して0.4重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470、イソホロンジイソシアネートベースのイソシアヌレート型、酢酸ブチル溶解品、固形分70重量%、Tg=70℃、Mn=1200)を、溶媒を除いた重量がポリアクリル酸に対して0.4重量部となるよう加え、バリア材前駆体用コーティング液とした。前記コーティング液をバーコーターにより、アルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のアルミ蒸着面に塗布した後、コンベア型電気オーブンにより、設定温度105℃、パスタイム40秒の条件で熱処理をして、バリア材前駆体を有するフィルムを得た。水道水1Lに対して塩化カルシウムを金属換算で360mmol(40g)添加し、次いで水酸化カルシウムを11g添加することにより、pHを12.0(水温24℃での値)に調整した後、40℃に暖めてよく攪拌しながら前記バリア材前駆体を有するフィルムを3秒間浸漬処理した。湯中から取り出し乾燥させ、塗工量1.5g/m2のガスバリア層を有するガスバリア材を得た。
ガスバリア材のガスバリア層上にコロナ処理を施し、熱溶着層として反応基含有低密度ポリエチレン樹脂(以下、「反応基含有LDPE」と表記)(日本ポリエチレン製、ノバテックTMLD LC605Y、MFR 7.3g/10分、密度0.918g/cm3)50μmを260℃、ライン速度100m/分で押出ラミネートしたガスバリア性積層体得た。このガスバリア性積層体のPETフィルム上に、厚み2μmのウレタン系接着剤、厚み15μmの最外層となる二軸延伸ナイロンフィルを順次ドライラミネートして、外装材を得た。 この外装材を用いて、前述の真空断熱材の製造方法により真空断熱材を得た。
重量比50/50の2種のポリエステルポリオール、バイロン200(東洋紡績製、樹脂骨格中に金属元素を含有していない非水系樹脂:蛍光X線にて確認)及びバイロンGK570(東洋紡績製、樹脂骨格中に金属元素を含有する非水系樹脂:蛍光X線にて確認)を、酢酸エチル/MEK混合溶媒(重量比で65/35)で溶解した液に、炭酸カルシウム(宇部マテリアルズ製、CS3N-A、一次粒径:0.3μm)をポリエステルポリオールに対して280重量%になるよう配合して全固形分を35重量%とした後、ガラスビーズ(東新理興製、BZ-04)によりミル分散してペーストを得た。このペーストに、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300)をポリエステルポリオールに対して20重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470)を、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して20重量部となるよう加え、全固形分が25重量%になるよう前記混合溶媒にて調製し、多価金属のアルカリ性化合物を含有するアンダーコート層形成用組成物から成るアンダーコート用コーティング液とした。
前記アンダーコート用コーティング液をバーコーターにより、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のアルミ蒸着層上に塗布した後、ボックス型の電気オーブンにより、設定温度70℃、処理時間2分の条件で熱処理し、塗工量1.4g/m2のアンダーコート層を有するフィルムとした。
前記主溶液をバーコーターにより、アンダーコート層を有する上記フィルムのアンダーコート層上に、塗工量が1.5g/m2になるよう塗布してガスバリア材前駆体層とした。ここでガスバリア材前駆体層の塗工量とは、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)に直接主溶液を塗布して乾燥した、即ちイオン架橋を形成させずに主溶液中のポリアクリル酸だけを乾燥して求めた塗工量のことである。
前記主溶液を塗布後の上記フィルムをコンベア型の電気オーブンにより、設定温度80℃、パスタイム5秒の条件で熱処理することで、ガスバリア材前駆体層中にイオン架橋を形成させたガスバリア層を、アンダーコート層上に有するフィルム、即ちガスバリア材を得た。前記ガスバリア材のガスバリア層上に熱溶着層、ガスバリア材のPETフィルム上に最外層を、実施例25と同様に形成して外装材を作成した。この外装材を用い、実施例25と同様の方法で真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEをエチレン-メタクリル酸共重合樹脂(以下、「EMAA」と表記)(三井・デュポンポリケミカル製、ニュクレルAN42012C、MFR 7.0g/10分、密度0.940g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEをアイオノマー樹脂(三井・デュポンポリケミカル製、ハイミラン1652、MFR 5.5g/10分、密度0.950g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEを酸化防止剤無添加のメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(以下、「酸化防止剤無添加m-LLDPE」と表記)(東ソー製、ルミタック08L51A、MFR 21g/10分、密度0.898g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEをメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(以下、「m-LLDPE」と表記)(日本ポリエチレン製、カーネルKC577T、MFR15g/10分、密度0.910g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEを酸化防止剤無添加の低密度ポリエチレン(以下、「酸化防止剤無添加LDPE」と表記)(日本ユニカー製、NUC-8080、MFR 7.5g/10分、密度0.918g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEを酸化防止剤無添加LDPE(日本ポリエチレン製、ノバテックLC520、MFR3.6g/10分、密度0.923g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEをメタロセン系ポリプロピレン(以下m―PP)(日本ポリプロ製、ウィンテックWFX4TA、MFR7.0g/10分、密度0.9g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層の反応基含有LDPEを接着性ポリオレフィン(三井化学製、ADMERQE840、MFR9.2g/10分、密度0.89g/cm3)とする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
実施例26において、アルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレート(尾池工業製、テトライトPC)をアルミ蒸着層が形成された2軸延伸ナイロン(以下、「AL蒸着―ONY」と表記)とし、このAL蒸着―ONYを外装袋の最外層とした外装材を得た。この外装材を用い、前述の真空断熱材の製造方法により、真空断熱材を得た。
実施例26において、熱溶着層を、接着性ポリオレフィン(三井化学製、ADMER NE827、MFR5.6g/10分、密度0.909g/cm3)と低密度ポリエチレン(以下、LDPEと表記)(日本ポリエチレン製、ノバテックTMLD LC600A、MFR7.0g/10分、密度0.918g/cm3)を50μm(接着性ポリオレフィン5μm、低密度ポリエチレン45μm)、260℃、ライン速度100m/分で共押出ラミネートする以外は、実施例26と同様の方法でガスバリア材、外装材及び真空断熱材を得た。
ポリアクリル酸(東亞合成製、AC-10LHP、Mw=25万)を水に溶解して固形分15重量%の水溶液とした後、ポリアクリル酸に対して中和度2%となるように20重量%水酸化ナトリウム水溶液を加えた。この部分中和ポリアクリル酸水溶液に対し、固形分15重量%の溶性澱粉(和光純薬製)水溶液を、70:30の重量比で混合し、混合液を得た。この水溶液を、厚み12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムにバーコーターを用い塗布し、ボックス型の電気オーブンにより、設定温度200℃、処理時間10分の条件で熱処理し、塗工量1.5g/m2のガスバリア材を得て、実施例25と同様の方法で外装材及び真空断熱材を得た。
比較例8において、熱処理を行った後、水道水1Lに対して塩化カルシウムを40g、水酸化カルシウムを11g添加して40℃に暖めた浸漬処理液に、よく攪拌しながら3秒間ガスバリア材を浸漬処理し、実施例25と同様の方法で外装材及び真空断熱材を得た。
実施例25において、厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)上にバリア材前駆体用コーティング液を塗布せず、アルミ蒸着が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のアルミ蒸着上に反応基含有LDPEを押出ラミネートする以外は、実施例25と同様の方法で真空断熱材を得た。
厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のポリエチレンテレフタレート上にアルミ蒸着層を形成し、ポリエチレンテレフタレートの両面にアルミ蒸着層が形成されたフィルムである両面アルミ蒸着PETを得た。次に(ポリカルボン酸系ポリマーとしてポリアクリル酸(東亞合成製、AC-10LHP、Mw=25万)を用い、メタノール/2-プロパノール/MEK/水混合溶媒(重量比で25/25/40/10)に、固形分が6重量%になるように溶解した後、ポリアクリル酸に対して中和度2%となるように20重量%水酸化ナトリウム水溶液を加えて主溶液を得た。前記主溶液に、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートベースのイソシアヌレート型、固形分100重量%、Tg=-60℃、Mn=680)をポリアクリル酸に対して0.4重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470、イソホロンジイソシアネートベースのイソシアヌレート型、酢酸ブチル溶解品、固形分70重量%、Tg=70℃、Mn=1200)を、溶媒を除いた重量がポリアクリル酸に対して0.4重量部となるよう加え、バリア材前駆体用コーティング液とした。前記コーティング液をバーコーターにより、両面アルミ蒸着PETの一方のアルミ蒸着面に塗布した後、コンベア型電気オーブンにより、設定温度105℃、パスタイム40秒の条件で熱処理をして、バリア材前駆体を有するフィルムを得た。水道水1Lに対して塩化カルシウムを金属換算で360mmol(40g)添加し、次いで水酸化カルシウムを11g添加することにより、pHを12.0(水温24℃での値)に調整した後、40℃に暖めてよく攪拌しながら前記バリア材前駆体を有するフィルムを3秒間浸漬処理した。湯中から取り出し乾燥させ、塗工量1.5g/m2のガスバリア層を有するガスバリア材を得た。
前記ガスバリア材のガスバリア層上にコロナ処理を施し、熱溶着層として反応基含有低密度ポリエチレン樹脂(以下、「反応基含有LDPE」と表記)(日本ポリエチレン製、ノバテックTMLD LC605Y、MFR 7.3g/10分、密度0.918g/cm3)50μmを260℃、ライン速度100m/分で押出ラミネートしたガスバリア性積層体得た。このガスバリア性積層体の溶着層とは反対側のアルミ蒸着層上に、厚み2μmのウレタン系接着剤、厚み15μmの最外層となる二軸延伸ナイロンフィルを順次ドライラミネートして外装材を得た。この外装材を用いて、前述の真空断熱材の製造方法により真空断熱材を得た。
厚み12μmのアルミ蒸着層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のポリエチレンテレフタレート上にアルミ蒸着層を形成し、ポリエチレンテレフタレートの両面にアルミ蒸着層が形成されたフィルムである両面アルミ蒸着PETを得た。
重量比50/50の2種のポリエステルポリオール、バイロン200(東洋紡績製、樹脂骨格中に金属元素を含有していない非水系樹脂:蛍光X線にて確認)及びバイロンGK570(東洋紡績製、樹脂骨格中に金属元素を含有する非水系樹脂:蛍光X線にて確認)を、酢酸エチル/MEK混合溶媒(重量比で65/35)で溶解した液に対して、炭酸カルシウム(宇部マテリアルズ製、CS3N-A、一次粒径:0.3μm)を280重量部になるよう配合して全固形分を35重量%とした後、ガラスビーズ(東新理興製、BZ-04)によりミル分散してペーストを得た。このペーストに、直鎖状脂肪族ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、スミジュールN3300)をポリエステルポリオールに対して20重量部加え、脂環式ポリイソシアネート(住化バイエルウレタン製、デスモジュールZ4470)を、溶媒を除いた重量がポリエステルポリオールに対して20重量部となるよう加え、全固形分が25重量%になるよう前記混合溶媒にて調製し、多価金属のアルカリ性化合物を含有するアンダーコート層形成用組成物から成るアンダーコート用コーティング液とした。
前記アンダーコート用コーティング液をバーコーターにより、両面アルミ蒸着PETの一方のアルミ蒸着面に塗布した後、ボックス型の電気オーブンにより、設定温度70℃、処理時間2分の条件で熱処理し、塗工量1.4g/m2のアンダーコート層を有するフィルムとした。
塗布後の上記フィルムをコンベア型の電気オーブンにより、設定温度80℃、パスタイム5秒の条件で熱処理することで、前駆体層中にイオン架橋を形成させたガスバリア層を、アンダーコート層上に有するフィルム、即ちガスバリア材を得た。前記ガスバリア材を用い、実施例37と同様の方法により外装材及び真空断熱材を得た。
実施例38において、両面にアルミ蒸着層が形成された両面アルミ蒸着PETではなく、厚み12μmのアルミ蒸着層が片面のみに形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(尾池工業製、テトライトPC)のアルミ蒸着層上にアンダーコート層、ガスバリア層を形成する以外は実施例38と同様の方法でガスバリア材を得た。前記ガスバリア材のガスバリア層上にコロナ処理を施し、熱溶着層として、反応基含有LDPE50μmを260℃、ライン速度100m/分で押出ラミネートし、ガスバリア性積層体得た。このガスバリア性積層体のポリエチレンテレフタレート上にアルミ蒸着層を形成した後、厚み2μmのウレタン系接着剤、厚み15μmの最外層となる二軸延伸ナイロンフィルムを順次ドライラミネートして外装材を得た。この外装材を用い、前述の真空断熱材の製造方法により、真空断熱材を得た。
実施例37において、両面アルミ蒸着PET上にバリア材前駆体用コーティング液を塗布せず、両面アルミ蒸着PET上に反応基含有LDPEを押出ラミネートする以外は、実施例37と同様の方法で外装材及び真空断熱材を得た。
2 芯材、
3 外装材、
4 熱溶着層、
5 接着層、
6 ガスバリア材、
6a ポリエチレンテレフタレート、
6bi ,6bii アルミニウム蒸着層
6c アンダーコート層、
6d ガスバリア層
7 蒸着フィルム、
7a 基材樹脂、
7b 蒸着層、
8 保護層、
9 蒸着層
11 ガスバリア層、
12 アンダーコート層、
13 プラスチック基材
Claims (23)
- 芯材と、該芯材を被覆する外装材とから成り、内部を減圧密封した真空断熱材において、
前記外装材が、少なくとも、熱溶着層、蒸着層、及びガスバリア材を有するガスバリア性積層体から成り、
前記ガスバリア材が、ポリカルボン酸系ポリマーから成り、1.4重量%以下の1価の金属元素と、少なくとも5.0重量%以上の多価金属元素と、窒素、炭素の総重量に対して0.01乃至3.0重量%の窒素元素を含むガスバリア層を有することを特徴とする真空断熱材。 - 前記ポリカルボン酸系ポリマーが、ポリ(メタ)アクリル酸である請求項1記載の真空断熱材。
- 前記ポリカルボン酸系ポリマーが、カルボキシル基に対するモル比で4.5%以下の範囲で部分中和されている請求項1又は2記載の真空断熱材。
- 前記1価の金属元素が、ナトリウム又はカリウムである請求項1~3の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記多価金属元素が、カルシウム又はマグネシウムである請求項1~4の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記ガスバリア層の表層における炭素、酸素及び窒素の総量に対する窒素の含有量が1atm%以上である請求項1~5の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記熱溶着層が、熱可塑性樹脂を前記ガスバリア材上に押出コートすることにより形成されている請求項1~6の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記ガスバリア層が、蒸着層が形成されたプラスチック基材上に形成されている請求項1~7の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記ガスバリア層が、両面に蒸着層が形成されたプラスチック基材の何れか一方の蒸着層に形成され、該ガスバリア層上に熱可塑性樹脂からなる熱溶着層が押出コートにより形成されて成るガスバリア性積層体から少なくとも成る請求項1~8の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体又はアイオノマー樹脂である請求項7~9の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記熱可塑性樹脂が、シングルサイト系触媒を用いて重合したポリオレフィン樹脂、酸化防止剤無添加のポリオレフィン樹脂、カルボキシル基または水酸基と化学結合を形成可能な反応基を含有するポリオレフィン樹脂の何れかである請求項7~9の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記ポリオレフィン樹脂が、密度0.950g/cm3以下の請求項10又は11に記載の真空断熱材。
- 前記ポリオレフィン樹脂が、MFR7.0g/10分以上の請求項10~12の何れかに記載の真空断熱材
- 前記ガスバリア層が、昇温速度10℃/分での熱重量分析(TGA)測定における200℃から320℃までの重量減少分が10%以下であり且つ20Hzでの動的粘弾性(DMS)測定における200℃のtanδから50℃のtanδを引いたときの差が0.010以上である請求項1~13の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記ガスバリア材が、蒸着層が形成されたプラスチック基材の該蒸着層又はプラスチック基材の一方の表面に、1分子中に少なくとも2個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物を含有するアンダーコート層が形成され、該アンダーコート層上にガスバリア層が形成されている請求項1~14の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記ガスバリア層又はアンダーコート層の少なくとも一方が、蒸着層と隣接する請求項15記載の真空断熱材。
- 前記ガスバリア材が、蒸着層を2層有し、該2つの蒸着層の間にガスバリア層及びアンダーコート層が形成されている請求項15記載の真空断熱材。
- 前記ガスバリア層及びアンダーコート層の両方が、蒸着層に隣接する請求項15記載の真空断熱材。
- 前記アンダーコート層中に、多価金属のアルカリ性化合物を含有する請求項15~18の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記多価金属のアルカリ性化合物が、カルシウム又はマグネシウムの炭酸塩、水酸化物の少なくとも1種類から成る請求項19記載の真空断熱材。
- 前記イソシアネート化合物が、直鎖状の脂肪族イソシアネート化合物と骨格中に脂環式の環状構造を有する脂環式イソシアネート化合物の組み合わせである請求項15~20の何れかに記載の真空断熱材。
- 前記脂肪族イソシアネート化合物が、イソシアヌレート構造を有する請求項21記載の真空断熱材。
- 前記アンダーコート層のガスバリア層側に、多価金属のアルカリ性化合物を含まない領域(x)が形成されており、該領域(x)の窒素の含有量が領域(x)以外のアンダーコート層の窒素の含有量よりも多いことを特徴とする請求項15~22の何れかに記載の真空断熱材。
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