WO2018100897A1 - 断熱シートおよびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the thickness of the resin layers 13 a and 13 b be 2% or more and 5% or less of the thickness of the fiber sheet 12.
- the heat insulating material 11 can be joined with the protective sheets 14a and 14b by the resin layers 13a and 13b, the floating of the protective sheets 14a and 14b from the fiber sheet 12 can be prevented, and the protective sheet It is possible to provide a heat insulating sheet 1001 in which 14a and 14b are not easily broken. In addition, you may join the protection sheets 14a and 14b around the heat insulating material 11 by thermocompression bonding.
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Abstract
断熱シートは、間に空間を有するように配置された複数の繊維よりなる繊維シートと、繊維シートの表面の一部に設けられており、かつ繊維シートより緻密な表面を有する樹脂層と、繊維シートの空間に担持されたシリカキセロゲルとを有する断熱材を備える。その断熱シートは、樹脂層と接合してかつ繊維シートの表面を覆うように断熱材を覆う保護シートをさらに備える。この断熱シートは、大きくなっても破れにくい。
Description
本発明は、熱対策として用いられる断熱シートおよびその製造方法に関する。
近年省エネルギー化が大きくさけばれているが、その実現方法として機器の保温によりエネルギー効率を向上させるものもある。この保温を実現するために、断熱効果に優れた断熱シートが求められている。そのため、繊維シートにシリカキセロゲルを担持させることにより空気よりも熱伝導率を低くした断熱シートを用いることがある。
この断熱シートと類似の従来の断熱シートは、例えば、特許文献１に開示されている。
断熱シートは、間に空間を有するように配置された複数の繊維よりなる繊維シートと、繊維シートの表面の一部に設けられており、かつ繊維シートより緻密な表面を有する樹脂層と、繊維シートの空間に担持されたシリカキセロゲルとを有する断熱材を備える。その断熱シートは、樹脂層と接合してかつ繊維シートの表面を覆うように断熱材を覆う保護シートをさらに備える。
この断熱シートは、大きくなっても破れにくい。
図１は実施の形態における断熱シート１００１の上面図である。図２は図１に示す断熱シート１００１の線２－２における断面図である。
断熱シート１００１は、断熱材１１と、断熱材１１を完全に覆う保護シート１４ａ、１４ｂとを備える。図１は保護シート１４ａの一部を省略して断熱シート１００１の内部を示す。断熱材１１は、内部に空間１１２ｓを有する繊維シート１２と、繊維シート１２の表面１２ａの一部に設けられた緻密な樹脂層１３ａと、繊維シート１２の表面１２ｂの一部に設けられた緻密な樹脂層１３ｂと、繊維シート１２の空間に担持したシリカキセロゲル９１とから構成されている。繊維シート１２は、間に空間１１２ｓが形成されるように配置された複数の繊維１１２よりなる。繊維シート１２の厚さは約１ｍｍである。複数の繊維１１２は平均太さ約１０μｍであるポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと記す）からなる。繊維シート１２の体積に対する空間１１２ｓの体積の割合は約９０％である。繊維シート１２の内部の空間１１２ｓにシリカキセロゲル９１が充填されている。シリカキセロゲル９１は内部にナノサイズの空間を有しているため、断熱材１１の熱伝導率は０．０１８～０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋと、空気の熱伝導率よりも小さい。シリカキセロゲル９１は、ゲルが乾燥した状態の広義のキセロゲルであり、通常の乾燥だけでなく、超臨界乾燥、凍結乾燥等の方法によって得ることができる。
繊維シート１２の互いに反対側の表面１２ａ、１２ｂには、厚さ約０．０３ｍｍの格子形状を有する樹脂層１３ａ、１３ｂがそれぞれ設けられている。樹脂層１３ａ、１３ｂの表面は緻密である。ここで表面が緻密になっているというのは、液体を浸透させない状態となっていることを意味し、実施の形態では、樹脂層１３ａ、１３ｂは、シリカキセロゲル９１自体もしくはキセロゲル９１を形成するためのゾル溶液等の液体を浸透させず透過させない。樹脂層１３ａ、１３ｂはポリエチレンからなり、その融点は繊維シート１２に用いているＰＥＴの融点よりも低い。このようにすることにより、繊維シート１２を樹脂層１３ａ、１３ｂと熱融着により接合させることができる。繊維シート１２にガラス繊維等の融点を有しない繊維である場合には、樹脂層１３ａ、１３ｂが溶融する温度において、熱分解等せずに形状を保つことができる材料により繊維シート１２が形成されていてもよい。
繊維シート１２と樹脂層１３ａ、１３ｂは基材シート５１を構成する。格子形状を有する樹脂フィルムを繊維シート１２の表面１２ａ、１２ｂに重ねて熱プレスすることにより、繊維シート１２の表面１２ａの一部と表面１２ｂの一部とに樹脂層１３ａ、１３ｂをそれぞれ設けることができる。あるいは、繊維シート１２の表面１２ａ、１２ｂに溶融した樹脂をのせて圧力を加えることにより樹脂を繊維シート１２の中にしみこませることにより、樹脂層１３ａ、１３ｂを形成することができる。後者の方法により、繊維シート１２の表面１２ａに点在する複数の樹脂層１３ａと、繊維シート１２の表面１２ｂに点在する複数の樹脂層１３ｂとを形成することができる。
断熱材１１の両面には厚さ約２０μｍのＰＥＴからなる保護シート１４ａ、４ｂが貼りあわされている。保護シート１４ａの断熱材１１に対向する表面１１４ａは繊維シート１２の表面１２ａと樹脂層１３ａとに当接し、保護シート１４ｂの断熱材１１に対向する表面１１４ｂは繊維シート１２の表面１２ｂと樹脂層１３ｂとに当接する。保護シート１４ａ、１４ｂの少なくとも断熱材１１と対向する表面１１４ａ、１１４ｂには、アクリル系の粘着材が設けられており、断熱材１１の周囲で保護シート１４ａ、１４ｂが互いに接合している。断熱材１１の表面では、保護シート１４ａと樹脂層１３ａがアクリル系粘着材により接合し、保護シート１４ｂと樹脂層１３ｂがアクリル系粘着材により接合している。シリカキセロゲル９１が断熱材１１の表面に存在する部分は保護シート１４ａ、１４ｂと接合しにくい。緻密な樹脂層１３ａ、１３ｂの表面にシリカキセロゲル９１が付着することを防ぐことができ、保護シート１４ａ、１４ｂは、繊維シート１２と接合している樹脂層１３ａ、１３ｂと接合しやすくすることができる。これにより、保護シート１４ａ、１４ｂは、樹脂層１３ａ、１３ｂを介して繊維シート１２に固定される。
樹脂層１３ａ、１３ｂの面積が少なすぎると保護シート１４ａ、１４ｂとの接合強度が弱くなる。樹脂層１３ａ、１３ｂの面積が大きすぎると繊維シート１２内の空間１１２ｓにシリカキセロゲル９１を十分に充填することが難しくなる。樹脂層１３ａ、１３ｂの面積は、繊維シート１２の表面１２ａ、１２ｂ面積の２０％以上６０％以下とすることが望ましい。
樹脂層１３ａ、１３ｂが過度に薄いと保護シート１４ａ、１４ｂとの接合強度が弱くなる。樹脂層１３ａ、１３ｂが過度に厚いとシリカキセロゲル９１を充填する領域が少なくなるので断熱性が劣化してくる可能性がある。そのため、樹脂層１３ａ、１３ｂの厚さを、繊維シート１２の厚さの２％以上５％以下とすることが望ましい。
次に、断熱シート１００１の製造方法について説明する。
まず厚さ約１ｍｍのＰＥＴからなる繊維シート１２を準備する。繊維シート１２の表面１２ａ、１２ｂに、樹脂層１３ａ、１３ｂとなる樹脂フィルムを重ねる。これらの樹脂フィルムは約０．０３ｍｍの厚さのポリエチレンからなる。これらの樹脂フィルムには正方形状を有する複数の穴１３ｐが規則的に形成されている。穴１３ｐは約３ｍｍ角の大きさを有し、互いに隣り合う穴１３ｐの間隔は約１０ｍｍとなっている。繊維シート１２の融点は約１２０℃で、樹脂フィルムの融点は約９０℃である。
次に、繊維シート１２の融点より低く樹脂フィルムの融点より高い約１００℃に設定した温度の押圧板を樹脂フィルムに当てて圧力を加える。これにより、樹脂フィルムは軟化あるいは溶融して繊維シート１２の中に押し込まれる。樹脂フィルムと繊維シート１２を常温に戻すことにより、繊維シート１２の表面１２ａ、１２ｂに格子形状を有する緻密な樹脂層１３ａ、１３ｂをそれぞれ形成する。これにより樹脂層１３ａ、１３ｂは繊維シート１２の複数の繊維１１２に固着する。押圧板の温度を繊維シート１２が溶けない温度とすることにより、表面１２ａ、１２ｂに樹脂層１３ａ、１３ｂを形成した状態でも繊維シート１２の内部で空間１１２ｓを保つことができる。
次に繊維シート１２を例えばケイ酸ナトリウム水溶液に塩酸を添加してなるゾル溶液に浸漬し、繊維シート１２の内部空間の中にゾル溶液を含浸させる。ゾル液は樹脂層１３ａ、１３ｂに設けられた穴１３ｐを通って繊維シート１２の空間１１２ｓに入る。繊維シート１２の空間１１２ｓに入ったゾル溶液をゲル化させてキセロゲルを空間１１２ｓに形成する。樹脂層１３ａ、１３ｂの表面にはキセロゲルはほとんど付着しない。樹脂層１３ａ、１３ｂの表面にはキセロゲルが付着したとしても、簡単に除去することができる。次に、空間１１２ｓに形成されたキセロゲル９１を疎水化、乾燥することにより、繊維シート１２の内部空間１１２ｓにシリカキセロゲル９１を充填させる。このようにすることにより、表面の一部に樹脂層１３ａ、１３ｂを有し、繊維シート１２の内部の空間１１２ｓにシリカキセロゲル９１を充填した断熱材１１が得られる。
次に断熱材１１の両面に厚さ約２０μｍのＰＥＴからなる保護シート１４ａ、１４ｂを貼りあわせる。保護シート１４ａ、１４ｂの断熱材１１と対向する表面１１４ａ、１１４ｂにはアクリル系の粘着材が設けられている。保護シート１４ａ、１４ｂは断熱材１１よりも大きくすることにより、断熱材１１の周囲では保護シート１４ａ、１４ｂが互いに接合されている。断熱材１１の表面では、保護シート１４ａ、１４ｂが樹脂層１３ａ、１３ｂとアクリル系粘着材によりそれぞれ接合している。このようにすることにより、樹脂層１３ａ、１３ｂで断熱材１１を保護シート１４ａ、１４ｂと接合することができ、繊維シート１２からの保護シート１４ａ、１４ｂの浮きを防止することができ、保護シート１４ａ、１４ｂが破れにくい断熱シート１００１を提供することができる。なお、断熱材１１の周囲では熱圧着により保護シート１４ａ、１４ｂを接合してもよい。
前述の従来の断熱シートは、接着性に乏しく、またシリカキセロゲルが離脱しやすいために保護シートが必要となる。この断熱シートが大型化してくると、保護シートが浮きやすく、そのため保護シートが破れやすくなる。
実施の形態における断熱シート１００１では、繊維シート１２からの保護シート１４ａ、１４ｂの浮きを防止することができ、保護シート１４ａ、１４ｂが破れにくい。
また、繊維シート１２はガラス繊維のような不燃性に優れた樹脂より形成されていてもよい。この場合、樹脂層１３ａ、１３ｂをＰＥＴのような融点の高い材料で形成することができる。このようにすることにより、さらに耐熱性の高い断熱シート１００１を得ることができる。
１１ 断熱材
１２ 繊維シート
１３ａ 樹脂層（第１の樹脂層）
１３ｂ 樹脂層（第２の樹脂層）
１４ａ 保護シート（第１の保護シート）
１４ｂ 保護シート（第２の保護シート）
１２ 繊維シート
１３ａ 樹脂層（第１の樹脂層）
１３ｂ 樹脂層（第２の樹脂層）
１４ａ 保護シート（第１の保護シート）
１４ｂ 保護シート（第２の保護シート）
Claims (15)
- 間に空間を有するように配置された複数の繊維よりなり、互いに反対側の第１の表面と第２の表面とを有する繊維シートと、
前記繊維シートの第１の表面の一部に設けられており、かつ前記繊維シートより緻密な表面を有する第１の樹脂層と、
前記繊維シートの第２の表面の一部に設けられており、かつ前記繊維シートより緻密な表面を有する第２の樹脂層と、
前記繊維シートの前記空間に担持されたシリカキセロゲルと、
を有する断熱材と、
前記第１の樹脂層と接合し、かつ前記繊維シートの前記第１の表面を覆うように前記断熱材を覆う第１の保護シートと、
前記第２の樹脂層と接合し、かつ前記繊維シートの前記第２の表面を覆うように前記断熱材の周囲で前記第１の保護シートに接合し、前記第１の保護シートと共に前記断熱材を覆う第２の保護シートと、
を備えた断熱シート。 - 前記第１の樹脂層の融点と前記第２の樹脂層の融点とは前記繊維シートの融点よりも低い、請求項１に記載の断熱シート。
- 前記第１の樹脂層は格子形状を有する、請求項１に記載の断熱シート。
- 前記第２の樹脂層は格子形状を有する、請求項３に記載の断熱シート。
- 前記第１の樹脂層の面積は前記繊維シートの前記第１の表面の面積の２０％以上６０％以下である、請求項１に記載の断熱シート。
- 前記第２の樹脂層の面積は前記繊維シートの前記第２の表面の面積の２０％以上６０％以下である、請求項５に記載の断熱シート。
- 前記第１の樹脂層の厚さは前記繊維シートの厚さの２％以上５％以下である、請求項１に記載の断熱シート。
- 前記第２の樹脂層の厚さは前記繊維シートの厚さの２％以上５％以下である、請求項７に記載の断熱シート。
- 前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とは液体を透過させない、請求項１から８のいずれか一項に記載の断熱シート。
- 間に空間を有するように配置された複数の繊維よりなり互いに反対側の第１の表面と第２の表面とを有する繊維シートと、前記繊維シートの前記第１の表面の一部に設けられて前記繊維シートより緻密な第１の樹脂層と、前記繊維シートの前記第２の表面の一部に設けられて前記繊維シートより緻密な第２の樹脂層とを有する基材シートを準備することと、
前記基材シートの前記繊維シートの前記空間にキセロゲルを含浸させて断熱材を得ることと、
前記繊維シートの前記第１の表面と前記第１の樹脂層とを覆うように前記断熱体の表面に第１の保護シートを重ねることと、
前記繊維シートの前記第２の表面と前記第２の樹脂層とを覆うように前記断熱体の表面に第２の保護シートを重ねることと、
前記第１の樹脂層を前記第１の保護シートに接合することと、
前記第２の樹脂層を前記第２の保護シートに接合することと、
前記断熱体の周囲で前記第１の保護シートを前記第２の保護シートに接合することと、
を含む、断熱シートの製造方法。 - 前記樹脂層の融点は前記繊維シートの融点よりも低く、
前記基材シートを準備することは、前記樹脂層が軟化する温度で前記繊維シートと前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とを熱プレスすることにより、前記繊維シートの前記第１の表面の前記一部と前記第２の表面の前記一部とに前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とをそれぞれ形成することを含む、請求項１０に記載の断熱シートの製造方法。 - 前記基材シートを準備することは、前記樹脂層が溶融する温度で前記繊維シートと前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とを熱プレスすることにより、前記繊維シートの前記第１の表面の前記一部と前記第２の表面の前記一部とに前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とをそれぞれ形成することを含む、請求項１１に記載の断熱シートの製造方法。
- 前記断熱材を得ることは、前記基材シートをゾル溶液に浸漬することにより前記繊維シートの前記空間に前記キセロゲルを含浸させて前記断熱材を得ることを含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の断熱シートの製造方法。
- 前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とは前記ゾル溶液を透過させない、請求項１３に記載の断熱シートの製造方法。
- 前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とは液体を透過させない、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の断熱シートの製造方法。
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