WO2016098858A1 - Vacuum insulation material - Google Patents
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Abstract
The present invention relates to a vacuum insulation material that is lightweight and has good thermal conductivity, in which a core material formed of inorganic particles is depressurized and sealed by a covering material. The inorganic particles contain spherical particles or short-fiber particles. The distribution of the average particle sizes of the particles is as follows: inorganic particles with an average particle size of 0.1 to less than 1 μm make up 60-90 mass%; inorganic particles with an average particle size of 1 to less than 10 μm make up 5-30 mass%; and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm make up 1-10 mass%. The covering material is formed of a metal foil or a film on which metal or metal oxide is evaporated. The density of the vacuum insulation material falls within the range of 150-200 kg/m3.
Description
本発明は、軽量かつ熱伝導率の優れた真空断熱材に関する。
The present invention relates to a vacuum heat insulating material that is lightweight and excellent in thermal conductivity.
近年、地球温暖化防止等の観点から省エネルギー化、省資源化が強く望まれている。特に、冷蔵庫や、冷凍庫、給湯器、自動販売機等の家庭用、業務用電化製品、床暖房、住宅設備等の分野では、熱エネルギーを効率的に利用するという観点から、真空断熱材が用いられるようになっている。
In recent years, energy saving and resource saving are strongly desired from the viewpoint of preventing global warming. In particular, vacuum insulation is used from the viewpoint of efficient use of thermal energy in the fields of household, commercial appliances such as refrigerators, freezers, water heaters, vending machines, floor heating, and housing equipment. It is supposed to be.
真空断熱材は、従来より、ガラス繊維からなる芯材を袋状の包装材内に減圧密封して得られる。ガラス繊維からなる芯材は、繊維同士を有機もしくは無機のバインダー、あるいは熱による融着で成形されている。
しかしながら、長期使用を目的とする真空断熱材においては、外部からのガスの侵入を完全に抑制することが難しい。一方、芯材として無機粉体を使用した真空断熱材も提案されている。このような真空断熱材においては、無機粉体を減圧成形することで、その圧力における気体分子の平均自由行程よりも小さな空隙を形成して、気体分子による熱伝導を低減させることができる。 A vacuum heat insulating material is conventionally obtained by vacuum-sealing a core material made of glass fiber in a bag-shaped packaging material. A core material made of glass fiber is formed by fusing fibers with an organic or inorganic binder or heat.
However, in a vacuum heat insulating material intended for long-term use, it is difficult to completely suppress the invasion of gas from the outside. On the other hand, a vacuum heat insulating material using inorganic powder as a core material has also been proposed. In such a vacuum heat insulating material, by forming the inorganic powder under reduced pressure, voids smaller than the mean free path of gas molecules at the pressure can be formed, and heat conduction by the gas molecules can be reduced.
しかしながら、長期使用を目的とする真空断熱材においては、外部からのガスの侵入を完全に抑制することが難しい。一方、芯材として無機粉体を使用した真空断熱材も提案されている。このような真空断熱材においては、無機粉体を減圧成形することで、その圧力における気体分子の平均自由行程よりも小さな空隙を形成して、気体分子による熱伝導を低減させることができる。 A vacuum heat insulating material is conventionally obtained by vacuum-sealing a core material made of glass fiber in a bag-shaped packaging material. A core material made of glass fiber is formed by fusing fibers with an organic or inorganic binder or heat.
However, in a vacuum heat insulating material intended for long-term use, it is difficult to completely suppress the invasion of gas from the outside. On the other hand, a vacuum heat insulating material using inorganic powder as a core material has also been proposed. In such a vacuum heat insulating material, by forming the inorganic powder under reduced pressure, voids smaller than the mean free path of gas molecules at the pressure can be formed, and heat conduction by the gas molecules can be reduced.
特許文献１では、平均一次粒子径が50nm以下であるヒュームドシリカに粉末状カーボンとして黒鉛化炭素粉末を１～10wt％含有した芯材を被覆材に充填した真空断熱材が開示されている。しかしながら、特許文献１では、平均一次粒子径が50nm以下において、芯材粒子における平均一次粒子径の分布と、軽量化及び熱可塑性のバランスの改善について検討するものではない。特許文献１では、断熱性能を最も重視する場合、平均一次粒子径が５０ｎｍ（０．０５μm）以下を推奨し（段落０１６５）、実施例においては、平均一次粒子径（例えば、平均一次粒子径７nm（０．００７μm））のヒュームドシリカ粒子が使用され、一方、併用する黒鉛化炭素粉末の平均粒子径には言及しておらず、平均粒子径の分布に対する、軽量化と熱伝導率とのバランスを検討するものではない。
Patent Document 1 discloses a vacuum heat insulating material in which a coating material is filled with a core material containing 1 to 10 wt% of graphitized carbon powder as powdered carbon in fumed silica having an average primary particle diameter of 50 nm or less. However, Patent Document 1 does not discuss the improvement of the balance between the average primary particle size distribution in the core material particles, the weight reduction, and the thermoplasticity when the average primary particle size is 50 nm or less. In Patent Document 1, when the heat insulation performance is most important, an average primary particle size of 50 nm (0.05 μm) or less is recommended (paragraph 0165), and in the examples, an average primary particle size (for example, an average primary particle size of 7 nm) is recommended. (0.007 μm)) fumed silica particles are used, while the average particle size of the graphitized carbon powder used in combination is not mentioned, and the weight reduction and thermal conductivity with respect to the distribution of the average particle size It does not consider balance.
特許文献２では、芯材を外被材で覆い前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材であって、芯材として、乾式シリカ粉体と、無機繊維と、珪酸塩化合物粉体とからなる材料を使用することを開示している。特許文献２では、乾式シリカ粉体に対して、それと親和性の高い無機繊維及び珪酸塩化合物粉体を採用することにより、成形体の強度と、製造時の粉体取り扱い、廃棄時の粉末の飛散に関連するハンドリング性の改善を図るものである。しかしながら、特許文献２は、珪酸塩化合物の平均粒子径が、乾式シリカ粉体の平均一次粒子径より大きく、かつ50μm以下であることは記載するものの、熱伝導率とともに、軽量化のために必要な芯材の密度の低減化を企図する開示はなく、具体例として開示されている芯材は、100nm（０．１μm）の平均一次粒子径の乾式シリカ粉体と、０．５μmの平均一次粒子径のパーライトと、ガラス繊維との混合物を具体的に開示しているのみである。
In patent document 2, it is the vacuum heat insulating material which covered the core material with the outer covering material and sealed the inside of the outer covering material under reduced pressure, and as the core material, dry silica powder, inorganic fiber, silicate compound powder, The use of a material consisting of In Patent Document 2, by adopting inorganic fiber and silicate compound powder having a high affinity for dry silica powder, the strength of the molded body, powder handling during production, and powder disposal during disposal It is intended to improve handling properties related to scattering. However, although Patent Document 2 describes that the average particle size of the silicate compound is larger than the average primary particle size of the dry silica powder and 50 μm or less, it is necessary for weight reduction along with the thermal conductivity. There is no disclosure that intends to reduce the density of the core material, and the core material disclosed as a specific example is a dry silica powder having an average primary particle diameter of 100 nm (0.1 μm) and an average primary of 0.5 μm. Only a mixture of pearlite with a particle size and glass fiber is specifically disclosed.
特許文献３では、シリカ粉体からなる芯材として使用する真空断熱材について開示する。しかしながら、特許文献３では、芯材を、焼結したシリカ粉体と、無機繊維としてガラス繊維とを使用するものであり、平均粒子径の分布に対する、軽量化と熱伝導率とのバランスを検討するものではない。
Patent Document 3 discloses a vacuum heat insulating material used as a core material made of silica powder. However, Patent Document 3 uses a sintered silica powder as a core material and glass fibers as inorganic fibers, and examines the balance between weight reduction and thermal conductivity with respect to the distribution of average particle diameter. Not what you want.
無機粒子を圧縮成形する芯材では、芯材の見かけの密度と真空断熱材の熱伝導率は比例関係にあり、真空断熱材の軽量化においては、芯材の密度が低いほど好ましい。
特許文献１及び２では、粉体芯材の見かけ密度とハンドリング性の最適化が難しく、真空包装時の芯材のハンドリング性を向上させようとすると、芯材の密度が上がり、真空断熱材の断熱性が低下する問題がある。また、これらの文献では、軽量化に当たり、芯材密度をどのように制御するのかについて開示されていない。
特許文献３の技術では、粉体芯材の見かけ密度とハンドリング性の最適化が容易となるが、芯材を焼結させるのに、時間を要する問題があり、また、無機化合物の粒子の平均粒子径分布に対する、軽量化と熱伝導率とのバランスについて検討するものではない。
従って、本発明は、芯材として使用される無機粒子を、焼結などの事前の加工処理を行うことなく、軽量かつ熱伝導率の優れた真空断熱材を提供することを目的とする。 In the core material in which inorganic particles are compression-molded, the apparent density of the core material and the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material are in a proportional relationship, and in reducing the weight of the vacuum heat insulating material, the lower the density of the core material, the better.
In Patent Documents 1 and 2, it is difficult to optimize the apparent density and handling properties of the powder core material. When trying to improve the handling properties of the core material during vacuum packaging, the density of the core material increases, There is a problem that the heat insulating property is lowered. Further, these documents do not disclose how to control the core material density in reducing the weight.
In the technique ofPatent Document 3, it is easy to optimize the apparent density and handling property of the powder core material, but there is a problem that it takes time to sinter the core material. It does not examine the balance between weight reduction and thermal conductivity for the particle size distribution.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material that is lightweight and excellent in thermal conductivity without subjecting inorganic particles used as a core material to prior processing such as sintering.
特許文献１及び２では、粉体芯材の見かけ密度とハンドリング性の最適化が難しく、真空包装時の芯材のハンドリング性を向上させようとすると、芯材の密度が上がり、真空断熱材の断熱性が低下する問題がある。また、これらの文献では、軽量化に当たり、芯材密度をどのように制御するのかについて開示されていない。
特許文献３の技術では、粉体芯材の見かけ密度とハンドリング性の最適化が容易となるが、芯材を焼結させるのに、時間を要する問題があり、また、無機化合物の粒子の平均粒子径分布に対する、軽量化と熱伝導率とのバランスについて検討するものではない。
従って、本発明は、芯材として使用される無機粒子を、焼結などの事前の加工処理を行うことなく、軽量かつ熱伝導率の優れた真空断熱材を提供することを目的とする。 In the core material in which inorganic particles are compression-molded, the apparent density of the core material and the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material are in a proportional relationship, and in reducing the weight of the vacuum heat insulating material, the lower the density of the core material, the better.
In
In the technique of
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material that is lightweight and excellent in thermal conductivity without subjecting inorganic particles used as a core material to prior processing such as sintering.
本発明者は、芯材を構成する無機化合物の粒子として、球状無機粒子又は短繊維又は棒状無機粒子（以下、短繊維又は棒状無機粒子を単に、「短繊維粒子」という）を使用し、かつそれら無機粒子の平均粒子径分布を特定の範囲に設定することにより、粒径の異なる粒子を緻密に充填することにより、芯材の見かけ密度を低減し、これにより、真空断熱材としての密度の低減を図り、軽量かつ熱伝導率の優れた真空断熱材を提供できることを見出し、本発明に到達したものである。
The inventor uses spherical inorganic particles, short fibers, or rod-like inorganic particles (hereinafter, short fibers or rod-like inorganic particles are simply referred to as “short fiber particles”) as the inorganic compound particles constituting the core material, and By setting the average particle size distribution of these inorganic particles in a specific range, the particles with different particle diameters are densely packed to reduce the apparent density of the core material. The inventors have found that a vacuum heat insulating material that is light in weight and excellent in thermal conductivity can be provided, and has reached the present invention.
即ち、本発明は、無機化合物の粒子からなる心材が被覆材により減圧密封されている真空断熱材であって、前記粒子が、球状粒子又は短繊維粒子を含み、前記粒子の平均粒子径の分布が、以下の分布、
平均粒子径0.1～1μm未満の無機粒子：60～90質量％、
平均粒子径1～10μm未満の無機粒子：5～30質量％、及び
平均粒子径10～50μmの無機粒子：1～10質量％、
から構成され、
前記短繊維粒子を使用する場合には、その平均粒子径は、その最大長の平均値として表され、
前記被覆材が、金属箔、もしくは金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムからなり、
前記真空断熱材の密度が、150～200kg/m3の範囲にあることを特徴とする真空断熱材に関する。 That is, the present invention is a vacuum heat insulating material in which a core material composed of inorganic compound particles is sealed under reduced pressure with a coating material, the particles include spherical particles or short fiber particles, and the average particle size distribution of the particles Has the following distribution:
Inorganic particles with an average particle size of 0.1 to less than 1 μm: 60 to 90% by mass,
Inorganic particles with an average particle size of 1 to less than 10 μm: 5 to 30% by mass, and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm: 1 to 10% by mass,
Consisting of
When using the short fiber particles, the average particle diameter is represented as an average value of the maximum length,
The covering material is a metal foil, or a film on which a metal or metal oxide is deposited,
The vacuum heat insulating material has a density in the range of 150 to 200 kg / m 3 .
平均粒子径0.1～1μm未満の無機粒子：60～90質量％、
平均粒子径1～10μm未満の無機粒子：5～30質量％、及び
平均粒子径10～50μmの無機粒子：1～10質量％、
から構成され、
前記短繊維粒子を使用する場合には、その平均粒子径は、その最大長の平均値として表され、
前記被覆材が、金属箔、もしくは金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムからなり、
前記真空断熱材の密度が、150～200kg/m3の範囲にあることを特徴とする真空断熱材に関する。 That is, the present invention is a vacuum heat insulating material in which a core material composed of inorganic compound particles is sealed under reduced pressure with a coating material, the particles include spherical particles or short fiber particles, and the average particle size distribution of the particles Has the following distribution:
Inorganic particles with an average particle size of 0.1 to less than 1 μm: 60 to 90% by mass,
Inorganic particles with an average particle size of 1 to less than 10 μm: 5 to 30% by mass, and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm: 1 to 10% by mass,
Consisting of
When using the short fiber particles, the average particle diameter is represented as an average value of the maximum length,
The covering material is a metal foil, or a film on which a metal or metal oxide is deposited,
The vacuum heat insulating material has a density in the range of 150 to 200 kg / m 3 .
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明の真空断熱材の１例が示されている。図１において、真空断熱材１においては、芯材２が、被覆材６により、減圧状態で被覆されている。芯材２を構成する粒子は、異なる平均粒子径を有するものから構成され、粒子としては、球状粒子と、短繊維粒子とを含む。
球状粒子としては、例えば、酸化珪素や、炭化珪素、炭素粒子、酸化アルミニウムなどが好適に挙げられる。
酸化珪素粒子としては、シリカ粒子が好適に挙げられる。シリカ粒子として、フュームドシリカも含まれる。本発明においては、フュームドシリカは、その一次粒子が結合してフラクタル構造を有する二次粒子のものが好適である。フラクタル構造は堅固な構造でなく、圧縮により変形して、より大きな粒子間の隙間において接着剤のような機能を果たすので、芯材成形後の形状保持性が高い。 Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows an example of the vacuum heat insulating material of the present invention. In FIG. 1, in the vacuumheat insulating material 1, a core material 2 is covered with a covering material 6 in a reduced pressure state. The particles constituting the core material 2 are composed of particles having different average particle diameters, and the particles include spherical particles and short fiber particles.
Suitable examples of the spherical particles include silicon oxide, silicon carbide, carbon particles, and aluminum oxide.
As the silicon oxide particles, silica particles are preferably exemplified. As the silica particles, fumed silica is also included. In the present invention, the fumed silica is preferably a secondary particle having a fractal structure in which the primary particles are bonded. Since the fractal structure is not a rigid structure, it is deformed by compression and functions like an adhesive in the gaps between larger particles, so that shape retention after forming the core material is high.
図１には、本発明の真空断熱材の１例が示されている。図１において、真空断熱材１においては、芯材２が、被覆材６により、減圧状態で被覆されている。芯材２を構成する粒子は、異なる平均粒子径を有するものから構成され、粒子としては、球状粒子と、短繊維粒子とを含む。
球状粒子としては、例えば、酸化珪素や、炭化珪素、炭素粒子、酸化アルミニウムなどが好適に挙げられる。
酸化珪素粒子としては、シリカ粒子が好適に挙げられる。シリカ粒子として、フュームドシリカも含まれる。本発明においては、フュームドシリカは、その一次粒子が結合してフラクタル構造を有する二次粒子のものが好適である。フラクタル構造は堅固な構造でなく、圧縮により変形して、より大きな粒子間の隙間において接着剤のような機能を果たすので、芯材成形後の形状保持性が高い。 Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows an example of the vacuum heat insulating material of the present invention. In FIG. 1, in the vacuum
Suitable examples of the spherical particles include silicon oxide, silicon carbide, carbon particles, and aluminum oxide.
As the silicon oxide particles, silica particles are preferably exemplified. As the silica particles, fumed silica is also included. In the present invention, the fumed silica is preferably a secondary particle having a fractal structure in which the primary particles are bonded. Since the fractal structure is not a rigid structure, it is deformed by compression and functions like an adhesive in the gaps between larger particles, so that shape retention after forming the core material is high.
これらの球状粒子は、平均粒子径0.1～1μm未満の無機化合物：60～90質量％、平均粒子径1～10μm未満の無機化合物：5～30質量％、及び平均粒子径10～50μmの無機化合物：1～10質量％、のいずれか又は全ての分布を有するものとして使用される。
特にフュームドシリカは、平均粒子径（二次粒子径）0.1～1μｍ；60～90質量％の分布として使用することが好適である。なお、フュームドシリカ粒子間で形成させる間隙は、ナノメートルオーダーであるので、真空断熱材内に万が一にも気体が侵入した際には、気体の平均自由行程よりも小さいので、熱伝導率の上昇が抑制される。フュームドシリカ単体で芯材を形成すると、150kg/m3以下になるが、放射伝熱作用が大きくなり、真空断熱材の熱伝導率が上昇し、断熱性能が低下する。 These spherical particles are composed of inorganic compounds having an average particle size of 0.1 to less than 1 μm: 60 to 90% by mass, inorganic compounds having an average particle size of less than 1 to 10 μm: 5 to 30% by mass, and inorganic compounds having an average particle size of 10 to 50 μm. : 1 to 10% by mass, or any one of all distributions.
In particular, fumed silica is preferably used as a distribution having an average particle size (secondary particle size) of 0.1 to 1 μm; 60 to 90% by mass. In addition, since the gap formed between the fumed silica particles is on the order of nanometers, in the unlikely event that gas enters the vacuum heat insulating material, it is smaller than the mean free path of the gas. The rise is suppressed. When the core material is formed of fumed silica alone, the amount is 150 kg / m 3 or less, but the radiant heat transfer action is increased, the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material is increased, and the heat insulating performance is decreased.
特にフュームドシリカは、平均粒子径（二次粒子径）0.1～1μｍ；60～90質量％の分布として使用することが好適である。なお、フュームドシリカ粒子間で形成させる間隙は、ナノメートルオーダーであるので、真空断熱材内に万が一にも気体が侵入した際には、気体の平均自由行程よりも小さいので、熱伝導率の上昇が抑制される。フュームドシリカ単体で芯材を形成すると、150kg/m3以下になるが、放射伝熱作用が大きくなり、真空断熱材の熱伝導率が上昇し、断熱性能が低下する。 These spherical particles are composed of inorganic compounds having an average particle size of 0.1 to less than 1 μm: 60 to 90% by mass, inorganic compounds having an average particle size of less than 1 to 10 μm: 5 to 30% by mass, and inorganic compounds having an average particle size of 10 to 50 μm. : 1 to 10% by mass, or any one of all distributions.
In particular, fumed silica is preferably used as a distribution having an average particle size (secondary particle size) of 0.1 to 1 μm; 60 to 90% by mass. In addition, since the gap formed between the fumed silica particles is on the order of nanometers, in the unlikely event that gas enters the vacuum heat insulating material, it is smaller than the mean free path of the gas. The rise is suppressed. When the core material is formed of fumed silica alone, the amount is 150 kg / m 3 or less, but the radiant heat transfer action is increased, the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material is increased, and the heat insulating performance is decreased.
短繊維粒子としては、針状粘土鉱物などが好適に挙げられる。
針状粘土鉱物としては、例えば、珪酸アルカリ土類金属化合物が好適に挙げられる。具体的には、珪酸のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属を含む珪酸塩が好適に挙げられる。本発明では、針状粘土鉱物として、マグネシウム珪酸塩が好ましく、具体的には、セピオライトや、アタパルジャイトなどが好適に挙げられる。
これらの鉱物は、短繊維粒子として使用され、従って、これらの粒子は、アスペクト比で形態が特定される。また、これらの短繊維粒子の場合には、本発明では、アスペクト比とともに、その最も長い長さ（又は経）を平均したものをその平均粒子径として使用する。
短繊維粒子としては、針状や、鱗片状、層状等の形態のものも含まれる。
本発明で使用される短繊維粒子のアスペクト比は、例えば、５～１５０、好ましくは、２５～１５０であり得る。
また、本発明では、短繊維粒子の平均粒子径は、上記の通り、最大の長さ又は径で示されるものの平均値で規定される。
粒子径は、無機粒子を電子顕微鏡写真に撮り、拡大倍率を基礎として、写真に写った粒子の直径を計測し、その平均値を算出することにより、無機粒子の平均粒子径を計算することができる。実施例においても、このような手法により測定した値を示す。アスペクト比の算出及び最大の長さについても同様である。
本発明で使用される無機粒子として、水硬化性材料(セメント、石こう)は含まれない。その理由は、水硬化性材料は、空気中の水分を吸着しやすいため、真空断熱材の芯材として使用した場合には、水分を放出して、真空度を低下させ、真空断熱材の断熱性を低下させる場合があるので好ましくない。 Preferred examples of the short fiber particles include acicular clay minerals.
As the acicular clay mineral, for example, an alkaline earth metal silicate compound is preferably exemplified. Specifically, a silicate containing an alkaline earth metal such as magnesium, calcium or strontium silicate is preferable. In the present invention, magnesium silicate is preferable as the acicular clay mineral, and specific examples thereof include sepiolite and attapulgite.
These minerals are used as short fiber particles, and therefore these particles are specified in form by aspect ratio. Further, in the case of these short fiber particles, in the present invention, the average particle diameter is obtained by averaging the longest length (or warp) together with the aspect ratio.
The short fiber particles include needles, scales, layers, and the like.
The aspect ratio of the short fiber particles used in the present invention may be, for example, 5 to 150, preferably 25 to 150.
Moreover, in this invention, the average particle diameter of a short fiber particle is prescribed | regulated by the average value of what is shown by the maximum length or diameter as above-mentioned.
The particle size can be calculated by taking an electron micrograph of the inorganic particles, measuring the diameter of the particles in the photo based on the magnification, and calculating the average value of the particles. it can. Also in the examples, values measured by such a method are shown. The same applies to the calculation of the aspect ratio and the maximum length.
The inorganic particles used in the present invention do not include water curable materials (cement, gypsum). The reason for this is that water curable materials tend to adsorb moisture in the air, so when used as a core material for vacuum insulation, it releases moisture, lowers the degree of vacuum, and insulates vacuum insulation. This is not preferable because it may lower the properties.
針状粘土鉱物としては、例えば、珪酸アルカリ土類金属化合物が好適に挙げられる。具体的には、珪酸のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属を含む珪酸塩が好適に挙げられる。本発明では、針状粘土鉱物として、マグネシウム珪酸塩が好ましく、具体的には、セピオライトや、アタパルジャイトなどが好適に挙げられる。
これらの鉱物は、短繊維粒子として使用され、従って、これらの粒子は、アスペクト比で形態が特定される。また、これらの短繊維粒子の場合には、本発明では、アスペクト比とともに、その最も長い長さ（又は経）を平均したものをその平均粒子径として使用する。
短繊維粒子としては、針状や、鱗片状、層状等の形態のものも含まれる。
本発明で使用される短繊維粒子のアスペクト比は、例えば、５～１５０、好ましくは、２５～１５０であり得る。
また、本発明では、短繊維粒子の平均粒子径は、上記の通り、最大の長さ又は径で示されるものの平均値で規定される。
粒子径は、無機粒子を電子顕微鏡写真に撮り、拡大倍率を基礎として、写真に写った粒子の直径を計測し、その平均値を算出することにより、無機粒子の平均粒子径を計算することができる。実施例においても、このような手法により測定した値を示す。アスペクト比の算出及び最大の長さについても同様である。
本発明で使用される無機粒子として、水硬化性材料(セメント、石こう)は含まれない。その理由は、水硬化性材料は、空気中の水分を吸着しやすいため、真空断熱材の芯材として使用した場合には、水分を放出して、真空度を低下させ、真空断熱材の断熱性を低下させる場合があるので好ましくない。 Preferred examples of the short fiber particles include acicular clay minerals.
As the acicular clay mineral, for example, an alkaline earth metal silicate compound is preferably exemplified. Specifically, a silicate containing an alkaline earth metal such as magnesium, calcium or strontium silicate is preferable. In the present invention, magnesium silicate is preferable as the acicular clay mineral, and specific examples thereof include sepiolite and attapulgite.
These minerals are used as short fiber particles, and therefore these particles are specified in form by aspect ratio. Further, in the case of these short fiber particles, in the present invention, the average particle diameter is obtained by averaging the longest length (or warp) together with the aspect ratio.
The short fiber particles include needles, scales, layers, and the like.
The aspect ratio of the short fiber particles used in the present invention may be, for example, 5 to 150, preferably 25 to 150.
Moreover, in this invention, the average particle diameter of a short fiber particle is prescribed | regulated by the average value of what is shown by the maximum length or diameter as above-mentioned.
The particle size can be calculated by taking an electron micrograph of the inorganic particles, measuring the diameter of the particles in the photo based on the magnification, and calculating the average value of the particles. it can. Also in the examples, values measured by such a method are shown. The same applies to the calculation of the aspect ratio and the maximum length.
The inorganic particles used in the present invention do not include water curable materials (cement, gypsum). The reason for this is that water curable materials tend to adsorb moisture in the air, so when used as a core material for vacuum insulation, it releases moisture, lowers the degree of vacuum, and insulates vacuum insulation. This is not preferable because it may lower the properties.
本発明で使用される短繊維粒子は、平均粒子径0.1～1μm未満の無機化合物：60～90質量％、平均粒子径1～10μm未満の無機化合物：5～30質量％、及び平均粒子径10～50μmの無機化合物：1～10質量％、のいずれかの分布を有することが好ましい。
The short fiber particles used in the present invention include inorganic compounds having an average particle size of 0.1 to less than 1 μm: 60 to 90% by mass, inorganic compounds having an average particle size of less than 1 to 10 μm: 5 to 30% by mass, and an average particle size of 10 It is preferable that the inorganic compound has a distribution of ˜50 μm: 1 to 10% by mass.
平均粒子径1～10μｍ未満：5～30質量％の粒子としては、酸化珪素や、珪酸アルカリ土類金属化合物、粘土鉱物などの粒子の形状は、アスペクト比を有する針状や鱗片状、あるいは層状であっても構わない。また、カーボンを含む無機化合物でも良い。これらのアスペクト比で規定される粒子は、ランダムに配向して、見かけ上の密度を軽くする機能を有する。
Average particle diameter of 1 to less than 10μm: As particles of 5 to 30% by mass, the shape of particles such as silicon oxide, alkaline earth metal silicate compounds, and clay minerals can be acicular, scale-like, or layered with an aspect ratio It does not matter. Further, an inorganic compound containing carbon may be used. The particles defined by these aspect ratios have the function of being randomly oriented to reduce the apparent density.
無機粒子を混合する際に、粒径に大きな差がある場合は、粒径の大きなものだけが沈降したり、逆に、粒径の小さなものだけが沈降して分離し、下部に集まり、上部に粒径の大きなものだけが集まるという現象（分級）が生じる場合がある。平均粒子径1～10μｍ未満の粒子は、平均粒子径0.1～1μm未満の無機粒子と、平均粒子径10～50μmの無機粒子とが分級するのを効果的に抑制するバインダー的な作用があると考えられる。このため、中間的な粒径を有する無機粒子を混合することにより、大きな粒径の無機粒子の間隙に、中間的な粒径の無機粒子が充填され、更に、中間の無機粒子の間隙に更に細かいものが充填され、緻密な粒子の充填を図り、見かけ密度を低下させることができる。
なお、上記無機粒子以外に、チョップされたガラス繊維や、バサルト繊維、シリカ繊維、シリカアルミナ繊維等を含んでも良く、添加量については適宜設定することが好ましい。 When mixing the inorganic particles, if there is a large difference in the particle size, only those with a large particle size settle, or conversely, only those with a small particle size settle and separate, gather at the bottom, In some cases, a phenomenon (classification) may occur in which only particles having a large particle diameter are collected. Particles with an average particle size of 1 to 10 μm have a binder-like action that effectively suppresses the classification of inorganic particles with an average particle size of 0.1 to 1 μm and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm. Conceivable. For this reason, by mixing inorganic particles having an intermediate particle diameter, the inorganic particles having an intermediate particle diameter are filled in the gaps between the large particle diameter inorganic particles, and further, the gaps between the intermediate inorganic particles are further increased. Fine ones can be filled, so that dense particles can be filled and the apparent density can be lowered.
In addition to the above inorganic particles, chopped glass fibers, basalt fibers, silica fibers, silica alumina fibers, and the like may be included, and the addition amount is preferably set as appropriate.
なお、上記無機粒子以外に、チョップされたガラス繊維や、バサルト繊維、シリカ繊維、シリカアルミナ繊維等を含んでも良く、添加量については適宜設定することが好ましい。 When mixing the inorganic particles, if there is a large difference in the particle size, only those with a large particle size settle, or conversely, only those with a small particle size settle and separate, gather at the bottom, In some cases, a phenomenon (classification) may occur in which only particles having a large particle diameter are collected. Particles with an average particle size of 1 to 10 μm have a binder-like action that effectively suppresses the classification of inorganic particles with an average particle size of 0.1 to 1 μm and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm. Conceivable. For this reason, by mixing inorganic particles having an intermediate particle diameter, the inorganic particles having an intermediate particle diameter are filled in the gaps between the large particle diameter inorganic particles, and further, the gaps between the intermediate inorganic particles are further increased. Fine ones can be filled, so that dense particles can be filled and the apparent density can be lowered.
In addition to the above inorganic particles, chopped glass fibers, basalt fibers, silica fibers, silica alumina fibers, and the like may be included, and the addition amount is preferably set as appropriate.
芯材の製造
本発明の真空断熱材に使用される芯材は、球状粒子又は短繊維粒子を所定の平均粒子径の割合に揃え、混合することによって調整される。
例えば、所定の平均粒子径を有するシリカ粒子は、ケイ酸ナトリウム液と硫酸の中和反応を行い、酸性シリカを合成した後に、ろ過して乾燥させた湿式シリカ、及びケイ酸ナトリウム液と硫酸の中和反応後、ｐＨ調整にてシリカゲルを合成した後乾燥させるゲル法シリカが挙げられ、当業者であれば容易に調製することができる。
フュームドシリカの場合には、四塩化ケイ素の火炎加水分解法で製造することによって、二次粒子の形態のものとして調製することができる。
その他の球状粒子の調製は、当業者には自明である。
短繊維粒子は、針状粘土鉱物を粉砕し、必要に応じて分級することにより、所定の平均粒子径を有する無機粒子を調製することができる。
なお、芯材において、粒子間では化学結合は生じていない。特に、本発明では、バインダーや接着剤などを使用して、粒子同士を結合するものではなく、これらの粒子は、単に、物理的に接触しているに過ぎない。 Production of Core Material The core material used in the vacuum heat insulating material of the present invention is adjusted by aligning and mixing spherical particles or short fiber particles at a predetermined average particle diameter ratio.
For example, silica particles having a predetermined average particle diameter are obtained by neutralizing sodium silicate solution and sulfuric acid, synthesizing acidic silica, and then filtering and drying wet silica, and sodium silicate solution and sulfuric acid. After the neutralization reaction, silica gel is prepared by synthesizing the silica by adjusting the pH and then dried, and can be easily prepared by those skilled in the art.
In the case of fumed silica, it can be prepared in the form of secondary particles by producing it by flame hydrolysis of silicon tetrachloride.
The preparation of other spherical particles is obvious to those skilled in the art.
The short fiber particles can prepare inorganic particles having a predetermined average particle diameter by pulverizing acicular clay minerals and classifying as necessary.
In the core material, no chemical bond occurs between the particles. In particular, in the present invention, particles are not bonded using a binder or an adhesive, and these particles are merely in physical contact.
本発明の真空断熱材に使用される芯材は、球状粒子又は短繊維粒子を所定の平均粒子径の割合に揃え、混合することによって調整される。
例えば、所定の平均粒子径を有するシリカ粒子は、ケイ酸ナトリウム液と硫酸の中和反応を行い、酸性シリカを合成した後に、ろ過して乾燥させた湿式シリカ、及びケイ酸ナトリウム液と硫酸の中和反応後、ｐＨ調整にてシリカゲルを合成した後乾燥させるゲル法シリカが挙げられ、当業者であれば容易に調製することができる。
フュームドシリカの場合には、四塩化ケイ素の火炎加水分解法で製造することによって、二次粒子の形態のものとして調製することができる。
その他の球状粒子の調製は、当業者には自明である。
短繊維粒子は、針状粘土鉱物を粉砕し、必要に応じて分級することにより、所定の平均粒子径を有する無機粒子を調製することができる。
なお、芯材において、粒子間では化学結合は生じていない。特に、本発明では、バインダーや接着剤などを使用して、粒子同士を結合するものではなく、これらの粒子は、単に、物理的に接触しているに過ぎない。 Production of Core Material The core material used in the vacuum heat insulating material of the present invention is adjusted by aligning and mixing spherical particles or short fiber particles at a predetermined average particle diameter ratio.
For example, silica particles having a predetermined average particle diameter are obtained by neutralizing sodium silicate solution and sulfuric acid, synthesizing acidic silica, and then filtering and drying wet silica, and sodium silicate solution and sulfuric acid. After the neutralization reaction, silica gel is prepared by synthesizing the silica by adjusting the pH and then dried, and can be easily prepared by those skilled in the art.
In the case of fumed silica, it can be prepared in the form of secondary particles by producing it by flame hydrolysis of silicon tetrachloride.
The preparation of other spherical particles is obvious to those skilled in the art.
The short fiber particles can prepare inorganic particles having a predetermined average particle diameter by pulverizing acicular clay minerals and classifying as necessary.
In the core material, no chemical bond occurs between the particles. In particular, in the present invention, particles are not bonded using a binder or an adhesive, and these particles are merely in physical contact.
真空断熱材の製造
これらの特定の平均粒子径分布を有する無機粒子は、次いで、所定の割合で混合され、好ましくは、不織布などの通気性のある材料からなる袋材に充填し、開口端を封止し、所定の形態、例えば、立方体などの形状に、加圧成形することによって心材を形成する。加圧によって、心材として所定の平均粒子径の分布を持つ無機粒子の混合物は、押し固められて、粒子-粒子間で空隙を形成させることができる。次いで、気密性被覆材からなり、成形された形状に合致する形態の袋材に導入し、被覆材の袋材の開口端より、真空脱気装置により脱気し、装置を取り除くと同時に端部を融着、密封することにより、本発明の真空断熱材を製造することができる。このようにして製造された真空断熱材の断面は、図２に示す通りである。もちろん、通気性材料からなる内側袋材を使用することなく、直接、気密性の被覆材の袋材内に混合粒子を充填し、加圧し、開口端から、脱気し、開口端部を融着、封止して、真空断熱材（図１）を製造することもできる。又は、加圧成形と同時に真空引きすることもできる。 Manufacture of vacuum heat insulating material These inorganic particles having a specific average particle size distribution are then mixed in a predetermined ratio, preferably filled into a bag material made of a breathable material such as a nonwoven fabric, The core material is formed by sealing and pressure forming into a predetermined shape, for example, a shape such as a cube. By pressing, the mixture of inorganic particles having a predetermined average particle size distribution as the core material can be pressed to form voids between the particles. Next, it is introduced into a bag material that is made of an airtight coating material and conforms to the molded shape, and is degassed from the opening end of the bag material of the coating material by a vacuum degassing device, and at the same time the device is removed The vacuum heat insulating material of the present invention can be manufactured by fusing and sealing. The cross section of the vacuum heat insulating material manufactured in this way is as shown in FIG. Of course, without using the inner bag material made of a breathable material, the mixed particles are directly filled into the bag material of the airtight covering material, pressurized, degassed from the open end, and the open end portion is melted. A vacuum heat insulating material (FIG. 1) can also be manufactured by attaching and sealing. Alternatively, it can be evacuated simultaneously with pressure molding.
これらの特定の平均粒子径分布を有する無機粒子は、次いで、所定の割合で混合され、好ましくは、不織布などの通気性のある材料からなる袋材に充填し、開口端を封止し、所定の形態、例えば、立方体などの形状に、加圧成形することによって心材を形成する。加圧によって、心材として所定の平均粒子径の分布を持つ無機粒子の混合物は、押し固められて、粒子-粒子間で空隙を形成させることができる。次いで、気密性被覆材からなり、成形された形状に合致する形態の袋材に導入し、被覆材の袋材の開口端より、真空脱気装置により脱気し、装置を取り除くと同時に端部を融着、密封することにより、本発明の真空断熱材を製造することができる。このようにして製造された真空断熱材の断面は、図２に示す通りである。もちろん、通気性材料からなる内側袋材を使用することなく、直接、気密性の被覆材の袋材内に混合粒子を充填し、加圧し、開口端から、脱気し、開口端部を融着、封止して、真空断熱材（図１）を製造することもできる。又は、加圧成形と同時に真空引きすることもできる。 Manufacture of vacuum heat insulating material These inorganic particles having a specific average particle size distribution are then mixed in a predetermined ratio, preferably filled into a bag material made of a breathable material such as a nonwoven fabric, The core material is formed by sealing and pressure forming into a predetermined shape, for example, a shape such as a cube. By pressing, the mixture of inorganic particles having a predetermined average particle size distribution as the core material can be pressed to form voids between the particles. Next, it is introduced into a bag material that is made of an airtight coating material and conforms to the molded shape, and is degassed from the opening end of the bag material of the coating material by a vacuum degassing device, and at the same time the device is removed The vacuum heat insulating material of the present invention can be manufactured by fusing and sealing. The cross section of the vacuum heat insulating material manufactured in this way is as shown in FIG. Of course, without using the inner bag material made of a breathable material, the mixed particles are directly filled into the bag material of the airtight covering material, pressurized, degassed from the open end, and the open end portion is melted. A vacuum heat insulating material (FIG. 1) can also be manufactured by attaching and sealing. Alternatively, it can be evacuated simultaneously with pressure molding.
内側の通気性袋材は、熱可塑性繊維や、ガラス繊維、セルロース繊維などから構成された不織布を使用することができる。好ましい材料としては、熱融着により、簡便に封止でき利点により、熱可塑性繊維が好ましく、例えば、ポリオレフィン繊維や、ポリエステル繊維からなる不織布が好適である。当業者には、通気性を有する袋材としては、種々のものを想定することができる。
内側の通気性袋材の特性としては、以下の特性を有することが好適である。
目付20g/m2～60g/m2、好ましくは、30～50 g/m2
通気度10～50cm3/cm2・s フラジール法 JIS L 1096、好ましくは、30～50 cm3/cm2・s
引張強度：40N/5cm以上、特に上限は存在しないが、好ましくは、130N/5cm以下、特に好ましくは、120N/5cm以下
ここで、130N/5cmにするためには、目付が高くなり、通気度が低下する傾向にあり、真空化に時間を要し、生産性を損なうなどの問題が生じる。
引張伸度：20～40％、好ましくは、30～40％ As the inner breathable bag material, a nonwoven fabric composed of thermoplastic fibers, glass fibers, cellulose fibers, or the like can be used. As a preferable material, a thermoplastic fiber is preferable due to the advantage that it can be easily sealed by thermal fusion, and for example, a nonwoven fabric made of polyolefin fiber or polyester fiber is preferable. Those skilled in the art can assume various bag materials having air permeability.
The inner breathable bag material preferably has the following characteristics.
20 g / m 2 to 60 g / m 2 , preferably 30 to 50 g / m 2
Air permeability 10-50cm 3 / cm 2 · s Frazier method JIS L 1096, preferably 30-50 cm 3 / cm 2 · s
Tensile strength: 40N / 5cm or more, no upper limit in particular, preferably 130N / 5cm or less, particularly preferably 120N / 5cm or less Here, in order to obtain 130N / 5cm, the basis weight becomes high and the air permeability Tends to be reduced, and it takes time to evacuate, resulting in problems such as loss of productivity.
Tensile elongation: 20-40%, preferably 30-40%
内側の通気性袋材の特性としては、以下の特性を有することが好適である。
目付20g/m2～60g/m2、好ましくは、30～50 g/m2
通気度10～50cm3/cm2・s フラジール法 JIS L 1096、好ましくは、30～50 cm3/cm2・s
引張強度：40N/5cm以上、特に上限は存在しないが、好ましくは、130N/5cm以下、特に好ましくは、120N/5cm以下
ここで、130N/5cmにするためには、目付が高くなり、通気度が低下する傾向にあり、真空化に時間を要し、生産性を損なうなどの問題が生じる。
引張伸度：20～40％、好ましくは、30～40％ As the inner breathable bag material, a nonwoven fabric composed of thermoplastic fibers, glass fibers, cellulose fibers, or the like can be used. As a preferable material, a thermoplastic fiber is preferable due to the advantage that it can be easily sealed by thermal fusion, and for example, a nonwoven fabric made of polyolefin fiber or polyester fiber is preferable. Those skilled in the art can assume various bag materials having air permeability.
The inner breathable bag material preferably has the following characteristics.
20 g / m 2 to 60 g / m 2 , preferably 30 to 50 g / m 2
Air permeability 10-50cm 3 / cm 2 · s Frazier method JIS L 1096, preferably 30-50 cm 3 / cm 2 · s
Tensile strength: 40N / 5cm or more, no upper limit in particular, preferably 130N / 5cm or less, particularly preferably 120N / 5cm or less Here, in order to obtain 130N / 5cm, the basis weight becomes high and the air permeability Tends to be reduced, and it takes time to evacuate, resulting in problems such as loss of productivity.
Tensile elongation: 20-40%, preferably 30-40%
内側の通気性袋材を加圧する場合の圧力は、例えば、100～300 KPa、好ましくは、１150～250 KPaである。なお、圧力が高すぎると、密度が高くなり、得られる真空断熱材の重量が大きくなり、軽量化の目的を達成できなくなりやすい。
加圧成形後の芯材密度は、例えば、130～200kg/m3であり、好ましくは、150～200kg/m3であり、熱伝導率は、例えば、0.020～0.025W/mK、好ましくは、0.020～0.022W/mKであることが好適である。 The pressure in pressurizing the inner breathable bag material is, for example, 100 to 300 KPa, preferably 1150 to 250 KPa. If the pressure is too high, the density increases, the weight of the vacuum heat insulating material obtained increases, and it is difficult to achieve the purpose of reducing the weight.
The core density after pressure molding is, for example, 130 to 200 kg / m 3 , preferably 150 to 200 kg / m 3 , and the thermal conductivity is, for example, 0.020 to 0.025 W / mK, preferably It is preferably 0.020 to 0.022 W / mK.
加圧成形後の芯材密度は、例えば、130～200kg/m3であり、好ましくは、150～200kg/m3であり、熱伝導率は、例えば、0.020～0.025W/mK、好ましくは、0.020～0.022W/mKであることが好適である。 The pressure in pressurizing the inner breathable bag material is, for example, 100 to 300 KPa, preferably 1150 to 250 KPa. If the pressure is too high, the density increases, the weight of the vacuum heat insulating material obtained increases, and it is difficult to achieve the purpose of reducing the weight.
The core density after pressure molding is, for example, 130 to 200 kg / m 3 , preferably 150 to 200 kg / m 3 , and the thermal conductivity is, for example, 0.020 to 0.025 W / mK, preferably It is preferably 0.020 to 0.022 W / mK.
内側通気性袋材の外側に配置される被覆材は、気密性被覆材からなり、内部の圧力が保たれるものであれば、従来使用されているものを適宜使用することができる。
このような材料としては、金属箔、もしくは金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムが使用される。
使用される金属箔としては、例えば、アルミニウムや、ステンレスなどが好適に挙げられる。また、蒸着される金属又は金属酸化物としては、例えば、アルミニウムや、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、又は、シリカ、アルミナ、ダイヤモンドライクカーボンやそれらの混合物などが好適に挙げられる。
蒸着されるフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートや、ＥＶＯＨ、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミドなどが好適に挙げられる。
気密性を高めるために、被覆材として、複数の層からなる複合材料を使用してもよい。
各層は、通常、１０～５０μｍ程度の厚みを有するものが使用される。それぞれに、蒸着される金属又は金属酸化物を設けてもよく、フィルムとして異なる材質のものを使用してもよい。これらの複合材料は、市場において容易に入手可能である。 The covering material disposed on the outer side of the inner breathable bag material is made of an airtight covering material, and any conventionally used one can be used as long as the internal pressure is maintained.
As such a material, a metal foil or a film on which a metal or a metal oxide is deposited is used.
Suitable examples of the metal foil used include aluminum and stainless steel. Further, examples of the metal or metal oxide to be deposited preferably include aluminum, cobalt, nickel, zinc, copper, silver, silica, alumina, diamond-like carbon, and a mixture thereof.
Preferable examples of the deposited film include polyethylene terephthalate, EVOH, polyethylene naphthalate, nylon, polypropylene, polyamide, and polyimide.
In order to improve hermeticity, a composite material composed of a plurality of layers may be used as the covering material.
Each layer usually has a thickness of about 10 to 50 μm. Each may be provided with a metal or metal oxide to be deposited, and different films may be used. These composite materials are readily available on the market.
このような材料としては、金属箔、もしくは金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムが使用される。
使用される金属箔としては、例えば、アルミニウムや、ステンレスなどが好適に挙げられる。また、蒸着される金属又は金属酸化物としては、例えば、アルミニウムや、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、又は、シリカ、アルミナ、ダイヤモンドライクカーボンやそれらの混合物などが好適に挙げられる。
蒸着されるフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートや、ＥＶＯＨ、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミドなどが好適に挙げられる。
気密性を高めるために、被覆材として、複数の層からなる複合材料を使用してもよい。
各層は、通常、１０～５０μｍ程度の厚みを有するものが使用される。それぞれに、蒸着される金属又は金属酸化物を設けてもよく、フィルムとして異なる材質のものを使用してもよい。これらの複合材料は、市場において容易に入手可能である。 The covering material disposed on the outer side of the inner breathable bag material is made of an airtight covering material, and any conventionally used one can be used as long as the internal pressure is maintained.
As such a material, a metal foil or a film on which a metal or a metal oxide is deposited is used.
Suitable examples of the metal foil used include aluminum and stainless steel. Further, examples of the metal or metal oxide to be deposited preferably include aluminum, cobalt, nickel, zinc, copper, silver, silica, alumina, diamond-like carbon, and a mixture thereof.
Preferable examples of the deposited film include polyethylene terephthalate, EVOH, polyethylene naphthalate, nylon, polypropylene, polyamide, and polyimide.
In order to improve hermeticity, a composite material composed of a plurality of layers may be used as the covering material.
Each layer usually has a thickness of about 10 to 50 μm. Each may be provided with a metal or metal oxide to be deposited, and different films may be used. These composite materials are readily available on the market.
以下、本発明について、実施例及び比較例により、更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例及び比較例によって何等限定されるものではない。
実施例１
以下の表１に記載された無機粒子を、所定の平均粒子径を有するものとして入手し、これらを混合した。
次いで、通気性の袋材は、繊維径が異なる、複数のポリエチレンテレフタレート繊維で構成された不織布を使用した。不織布は、以下の特性を有していた。
目付：30g/m2
通気度：39.4cm3/cm2・s フラジール法 JIS L 1096
引張強度：120N/5cm
引張伸度：30％ EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, the scope of the present invention is not limited at all by these Examples and comparative examples.
Example 1
The inorganic particles described in Table 1 below were obtained as having a predetermined average particle diameter, and these were mixed.
Next, as the breathable bag material, a nonwoven fabric composed of a plurality of polyethylene terephthalate fibers having different fiber diameters was used. The nonwoven fabric had the following characteristics.
Weight: 30g / m 2
Air permeability: 39.4cm 3 / cm 2 · s Frazier method JIS L 1096
Tensile strength: 120N / 5cm
Tensile elongation: 30%
実施例１
以下の表１に記載された無機粒子を、所定の平均粒子径を有するものとして入手し、これらを混合した。
次いで、通気性の袋材は、繊維径が異なる、複数のポリエチレンテレフタレート繊維で構成された不織布を使用した。不織布は、以下の特性を有していた。
目付：30g/m2
通気度：39.4cm3/cm2・s フラジール法 JIS L 1096
引張強度：120N/5cm
引張伸度：30％ EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, the scope of the present invention is not limited at all by these Examples and comparative examples.
Example 1
The inorganic particles described in Table 1 below were obtained as having a predetermined average particle diameter, and these were mixed.
Next, as the breathable bag material, a nonwoven fabric composed of a plurality of polyethylene terephthalate fibers having different fiber diameters was used. The nonwoven fabric had the following characteristics.
Weight: 30g / m 2
Air permeability: 39.4cm 3 / cm 2 · s Frazier method JIS L 1096
Tensile strength: 120N / 5cm
Tensile elongation: 30%
成形時の加圧は、200KPaであった。
次いで、得られた加圧成形体に、外側より、厚さ25μｍのポリアミドフィルム、シリカ・アルミナを蒸着させた厚み12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、アルミニウムを蒸着させた厚み12μｍのエチレンビニルアルコール共重合フィルム、熱融着層として厚さ50μｍの高密度ポリエチレンが積層された被覆材の袋材に納め、真空吸引装置を使用し、開口端より、吸引し、圧力が2Paとなった時点で、吸引を止め、開口端を熱融着した。
得られた真空断熱材の密度（不織布及び被覆材で被覆された真空断熱材として）及び熱伝導率は、以下の表１に記載された通りである。
表１ The pressurization during molding was 200 KPa.
Next, a polyamide film with a thickness of 25 μm, a polyethylene terephthalate film with a thickness of 12 μm deposited with silica / alumina, a 12 μm thick ethylene vinyl alcohol copolymer film with deposited aluminum, Placed in a bag of covering material laminated with high-density polyethylene with a thickness of 50 μm as a heat-sealing layer, using a vacuum suction device, suction from the open end, and when the pressure reaches 2 Pa, stop suction The open end was heat-sealed.
The density of the obtained vacuum heat insulating material (as a vacuum heat insulating material covered with a nonwoven fabric and a covering material) and the thermal conductivity are as described in Table 1 below.
Table 1
次いで、得られた加圧成形体に、外側より、厚さ25μｍのポリアミドフィルム、シリカ・アルミナを蒸着させた厚み12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、アルミニウムを蒸着させた厚み12μｍのエチレンビニルアルコール共重合フィルム、熱融着層として厚さ50μｍの高密度ポリエチレンが積層された被覆材の袋材に納め、真空吸引装置を使用し、開口端より、吸引し、圧力が2Paとなった時点で、吸引を止め、開口端を熱融着した。
得られた真空断熱材の密度（不織布及び被覆材で被覆された真空断熱材として）及び熱伝導率は、以下の表１に記載された通りである。
表１ The pressurization during molding was 200 KPa.
Next, a polyamide film with a thickness of 25 μm, a polyethylene terephthalate film with a thickness of 12 μm deposited with silica / alumina, a 12 μm thick ethylene vinyl alcohol copolymer film with deposited aluminum, Placed in a bag of covering material laminated with high-density polyethylene with a thickness of 50 μm as a heat-sealing layer, using a vacuum suction device, suction from the open end, and when the pressure reaches 2 Pa, stop suction The open end was heat-sealed.
The density of the obtained vacuum heat insulating material (as a vacuum heat insulating material covered with a nonwoven fabric and a covering material) and the thermal conductivity are as described in Table 1 below.
Table 1
上記において、密度は、真空断熱材の寸法測定より算出した体積と、秤量した真空断熱材の質量より算出した。また、熱伝導率は、JIS A1421に従って測定した。以下、同様である。
実施例２
以下の表２に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表２に記載する。
表２ In the above, the density was computed from the volume computed from the dimension measurement of the vacuum heat insulating material, and the mass of the weighed vacuum heat insulating material. The thermal conductivity was measured according to JIS A1421. The same applies hereinafter.
Example 2
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 2 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 2 below.
Table 2
実施例２
以下の表２に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表２に記載する。
表２ In the above, the density was computed from the volume computed from the dimension measurement of the vacuum heat insulating material, and the mass of the weighed vacuum heat insulating material. The thermal conductivity was measured according to JIS A1421. The same applies hereinafter.
Example 2
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 2 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 2 below.
Table 2
実施例３
以下の表３に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表３に記載する。
表３ Example 3
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 3 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 3 below.
Table 3
以下の表３に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表３に記載する。
表３ Example 3
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 3 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 3 below.
Table 3
実施例４
以下の表４に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表４に記載する。
表４
Example 4
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 4 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 4 below.
Table 4
以下の表４に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表４に記載する。
表４
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 4 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 4 below.
Table 4
比較例１
以下の表５に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表５に記載する。
表５ Comparative Example 1
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 5 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 5 below.
Table 5
以下の表５に記載された無機粒子を使用したことを除いて、実施例１と同様にして、真空断熱材を得た。得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表５に記載する。
表５ Comparative Example 1
A vacuum heat insulating material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic particles described in Table 5 below were used. The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 5 below.
Table 5
比較例２
加圧条件を400KPaとしたことを除いて、実施例１を繰り返し、真空断熱材を形成した。
得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表６に記載する。
表６ Comparative Example 2
Example 1 was repeated except that the pressurizing condition was 400 KPa to form a vacuum heat insulating material.
The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 6 below.
Table 6
加圧条件を400KPaとしたことを除いて、実施例１を繰り返し、真空断熱材を形成した。
得られた真空断熱材の密度及び熱伝導率を以下の表６に記載する。
表６ Comparative Example 2
Example 1 was repeated except that the pressurizing condition was 400 KPa to form a vacuum heat insulating material.
The density and thermal conductivity of the obtained vacuum heat insulating material are shown in Table 6 below.
Table 6
以上の通り、本発明によれば、芯材を形成する無機粒子の種類及びその平均粒子径の分布を所定の範囲に設定することにより、特に、芯材を焼成するなどの付加的な処理をすることなく、従来の真空断熱材に比べて、軽量かつ優れた熱伝導率を有する真空断熱材が得られる。
As described above, according to the present invention, by setting the kind of inorganic particles forming the core material and the distribution of the average particle diameter thereof to a predetermined range, in particular, additional processing such as firing the core material is performed. Therefore, a vacuum heat insulating material having a light weight and excellent thermal conductivity can be obtained as compared with the conventional vacuum heat insulating material.
Claims (9)
- 無機粒子からなる芯材が被覆材により減圧密封されている真空断熱材であって、前記粒子が、球状粒子又は短繊維粒子を含み、前記粒子の平均粒子径の分布が、以下の分布、
平均粒子径0.1～1μm未満の無機粒子：60～90質量％、
平均粒子径1～10μm未満の無機粒子：5～30質量％、及び
平均粒子径10～50μmの無機粒子：1～10質量％、
から構成され、
前記短繊維粒子を使用する場合には、その平均粒子径は、その最大長の平均値として表され、
前記被覆材が、金属箔、もしくは金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムからなり、
前記真空断熱材の密度が、150～200kg/m3の範囲にあることを特徴とする真空断熱材。 A vacuum insulating material in which a core material made of inorganic particles is sealed under reduced pressure with a coating material, the particles include spherical particles or short fiber particles, and the average particle size distribution of the particles is as follows:
Inorganic particles with an average particle size of less than 0.1-1 μm: 60-90% by mass
Inorganic particles with an average particle size of 1 to less than 10 μm: 5 to 30% by mass, and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm: 1 to 10% by mass,
Consisting of
When using the short fiber particles, the average particle diameter is represented as an average value of the maximum length,
The covering material is a metal foil, or a film on which a metal or metal oxide is deposited,
A vacuum heat insulating material, wherein the vacuum heat insulating material has a density in a range of 150 to 200 kg / m 3 . - 前記芯材と、前記被覆材との間に、更に、通気性素材の層が存在する請求項１に記載の真空断熱材。 The vacuum heat insulating material according to claim 1, wherein a layer of a breathable material is further present between the core material and the covering material.
- 前記無機粒子が、酸化珪素、炭化珪素及び短繊維粒子からなる群から選択される請求項１又は２に記載の真空断熱材。 The vacuum heat insulating material according to claim 1 or 2, wherein the inorganic particles are selected from the group consisting of silicon oxide, silicon carbide, and short fiber particles.
- 前記短繊維粒子が、針状粘土鉱物である請求項３に記載の真空断熱材。 The vacuum heat insulating material according to claim 3, wherein the short fiber particles are acicular clay minerals.
- 前記針状粘土鉱物が、珪酸アルカリ土類金属化合物である請求項４に記載の真空断熱材。 The vacuum heat insulating material according to claim 4, wherein the acicular clay mineral is an alkaline earth metal silicate compound.
- 前記珪酸アルカリ土類金属化合物が、マグネシア含有珪酸アルカリ土類金属化合物である請求項５に記載の真空断熱材。 The vacuum heat insulating material according to claim 5, wherein the alkaline earth metal silicate compound is a magnesia-containing alkaline earth metal silicate compound.
- 前記マグネシア含有粘土鉱物が、セピオライト又はアタパルジャイトである請求項６に記載の真空断熱材。 The vacuum heat insulating material according to claim 6, wherein the magnesia-containing clay mineral is sepiolite or attapulgite.
- 請求項１に記載の真空断熱材の製造方法であって、
（１）球状粒子又は短繊維粒子から選択される無機粒子であって、前記粒子の平均粒子径の分布が、以下の分布、
平均粒子径0.1～1μm未満の無機粒子：60～90質量％、
平均粒子径1～10μm未満の無機粒子：5～30質量％、及び
平均粒子径10～50μmの無機粒子：1～10質量％、
から構成される無機粒子を準備する工程、
（２）前記無機粒子を、金属箔、もしくは金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムを積層したラミネートフィルムからなる被覆材の袋材に導入し、加圧成形した後、又は加圧成形しながら、前記袋材の内部を減圧する工程、
（３）前記袋材の開口部を融着する工程、
を含むことを特徴とする方法。 It is a manufacturing method of the vacuum heat insulating material according to claim 1,
(1) An inorganic particle selected from spherical particles or short fiber particles, wherein the average particle size distribution of the particles is as follows:
Inorganic particles with an average particle size of 0.1 to less than 1 μm: 60 to 90% by mass,
Inorganic particles with an average particle size of 1 to less than 10 μm: 5 to 30% by mass, and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm: 1 to 10% by mass,
Preparing inorganic particles composed of:
(2) After introducing the inorganic particles into a bag material of a covering material made of a laminated film in which a metal foil or a film on which a metal or metal oxide is deposited is laminated, and after pressure molding, or while pressure molding, Depressurizing the inside of the bag material,
(3) a step of fusing the opening of the bag material;
A method comprising the steps of: - 請求項１に記載の真空断熱材の製造方法であって、
（１）球状粒子又は短繊維粒子から選択される無機粒子であって、前記粒子の平均粒子径の分布が、以下の分布、
平均粒子径0.1～1μm未満の無機粒子：60～90質量％、
平均粒子径1～10μm未満の無機粒子：5～30質量％、及び
平均粒子径10～50μmの無機粒子：1～10質量％、
から構成される無機粒子を準備する工程、
（２）前記無機粒子を、通気性の袋材に導入した後、加圧成形する工程、
（３）前記加圧成形品を、金属箔、もしくは金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムからなる被覆材の袋材に導入し、前記袋材の内部を減圧する工程、
（４）前記袋材の開口部を融着する工程、
を含むことを特徴とする方法。 It is a manufacturing method of the vacuum heat insulating material according to claim 1,
(1) An inorganic particle selected from spherical particles or short fiber particles, wherein the average particle size distribution of the particles is as follows:
Inorganic particles with an average particle size of 0.1 to less than 1 μm: 60 to 90% by mass,
Inorganic particles with an average particle size of 1 to less than 10 μm: 5 to 30% by mass, and inorganic particles with an average particle size of 10 to 50 μm: 1 to 10% by mass,
Preparing inorganic particles composed of:
(2) A step of pressure forming after introducing the inorganic particles into a breathable bag material,
(3) introducing the pressure-molded product into a bag material of a covering material made of a metal foil or a film on which a metal or a metal oxide is deposited, and depressurizing the inside of the bag material;
(4) The step of fusing the opening of the bag material,
A method comprising the steps of:
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