(57)【要約】【課題】折り曲げ性、折り曲げ後の保持性および断熱性能が良好な真空断熱材を提供すること。【解決手段】真空断熱材１は、無機繊維集合体からなる芯材３と、ゲッター剤５と、芯材３およびゲッター剤５を収納したガスバリア性の外包材２とを備え、外包材２の内部を真空封止している。そして、芯材３の表面および厚み方向の少なくとも一部に溝状または凹凸状に層状粘土質材を有する。【選択図】図１
2010001922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維集合体からなる芯材と、ゲッター剤と、前記芯材および前記ゲッター剤を収納したガスバリア性の外包材とを備え、前記外包材の内部を真空封止した真空断熱材において、
前記芯材の表面および厚み方向の少なくとも一部に溝状または凹凸状に層状粘土質材を有する
ことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
請求項１において、前記無機繊維集合体が３〜５μｍの平均繊維径を有するグラスウール、前記層状粘土質材がスメクタイト化合物であることを特徴とする真空断熱材。
【請求項３】
請求項２において、前記スメクタイト化合物が、モンモリロナイト、サポナイトの一種以上を用いたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項４】
請求項１から３の何れかにおいて、前記芯材のゲッター剤収納開口を挟んで対向する芯材に、前記層状粘土質材を溝状または凹凸状に塗布形成して、前記開口を閉塞したことを特徴とする真空断熱材。
【請求項５】
請求項１から４の何れかにおいて、前記芯材を脱気圧縮して層状粘土質材と共に内袋の内部に収納し、この内袋を収納した前記外包材における内袋を含む内部を減圧し密封してなることを特徴とする真空断熱材。
【請求項６】
外箱と内箱とで形成される空間に真空断熱材を配置して発泡断熱材を充填してなる断熱箱体であって、
前記真空断熱材は、芯材の表面および厚み方向の一部に少なくとも層状粘土質材を有し、該芯材とゲッター剤および層状粘土質材を内包し、内部を減圧して封止したガスバリア性の外包材を有する
ことを特徴とする断熱箱体。
【請求項７】
請求項６において、前記外箱または前記内箱の２つの面が交差する角部に前記真空断熱材を折り曲げて設置したことを特徴とする断熱箱体。
【請求項８】
シート形状の無機繊維集合体の一部に層状粘土質材を塗布して芯材を形成し、この芯材を外包材に収納して該外包材を減圧して封止することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材およびそれを用いた断熱箱体並びに真空断熱材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に対する観点から、家電品の消費電力量削減の必要性が望まれている。その中でも冷蔵庫、エアコン等は特に消費電力量の多い製品であり、消費電力量削減が地球温暖化対策として必要な状況にある。冷蔵庫を例に挙げると、冷蔵庫の消費電力は庫内の負荷量が一定であれば、庫内冷却用圧縮機の効率と、庫内からの熱漏洩量に関係する断熱材の断熱性能によってその大部分が決まる。そのため、冷蔵庫の技術開発においては、圧縮機の効率と共に断熱材の性能向上が求められている。
【０００３】
このような課題を解決する断熱材の一つとして真空断熱材がある。真空断熱材はガスバリア性を有する外包材中に断熱性に優れた繊維形状を持つ芯材を入れ、内部を真空にすることで作製される。真空断熱材は、これまで平面に広く用いられていたが、近年では、貼り付ける面が曲面形状（Ｒ形状）の場合にも対応可能で、断熱性も優れる真空断熱材が求められており、曲げ可能な真空断熱材が提案されている。
【０００４】
特開２００１-３３６６９１号公報（特許文献１）には、平均直径が１μｍ以上、５μｍ以下の無機繊維からなるシート状成形体を少なくとも２層以上積層してなる芯材をガスバリア性フィルムで覆い、その内部を減圧し密封した真空断熱材であって、圧縮成型により、真空断熱材の厚み方向に垂直な側面部に少なくとも一本以上の溝を形成して、折り曲げ可能な真空断熱材が記載されている。
【０００５】
また、特開２００４-１９７９５４号公報（特許文献２）には、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と板状の芯材とを有し、複数の芯材の周囲に芯材を間に含まず密着した外被材のみから構成される周辺部が形成された真空断熱材であって、真空断熱材の厚みが０.５ｍｍ以上、５ｍｍ以下として周縁部を芯材形状に合わせることによって任意形状とすることができる真空断熱材が記載されている。
【０００６】
また、特開２００２−８１５９６号公報（特許文献３）には、繊維径分布のピーク値が１μｍ以下、０.１μｍ以上の無機繊維芯材と、ガスバリア性を有する外被材とからなる真空断熱材であって、芯材がＳｉＯ２を主成分として且つ繊維材料を固形化するための結合材を含まない構成とした可撓性の真空断熱材が記載されている。
【０００７】
特開２００２-３１０３８４号公報（特許文献４）には、繊維径分布のピークが１μｍ以下、０.１μｍ以上である無機繊維集合体の一方または両方の面に補強材を積層した芯材とガスバリア性を有する外被材とからなり、無機繊維集合体が繊維材料を固形化するための結合材を含まない無機繊維と無機粉体の成形体や無機繊維シートが記載されている。
【０００８】
特開２００４-２１８７４７号公報（特許文献５）には、芯材とゲッター剤とそれらを包む外被材とからなる真空断熱材であって、芯材を設けた凹部にゲッター剤を配置してゲッター剤と対向する外被材に、アルミニウム箔を有するラミネートフィルムを使用し、ゲッター剤と外被材との間に耐突き刺し性に優れる保護シートを介在させることによって、真空包装時におけるピンホールの発生を防止できる真空断熱材が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３３６６９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７９５４号公報
【特許文献３】特開２００２−８１５９６号公報
【特許文献４】特開２００２-３１０３８４号公報
【特許文献５】特開２００４-２１８７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１に記載された真空断熱材では、圧縮成型により真空断熱材に厚み方向に垂直な側面部に溝を形成し、厚さ方向に薄くなった溝部で真空断熱材を折り曲げるようにするものであるので、真空断熱材としての厚さが溝部で薄くなり、この溝部での断熱性能が低下してしまうという問題があった。また、真空断熱材を被取り付け部の形状に沿って変形させた場合における真空断熱材の形状保持性、外被材の変形部における応力での断烈や薄膜化の防止に関しては開示されていない。
【００１１】
前記特許文献２に記載された真空断熱材は、形状折り曲げ性がよいものの、芯材と芯材との間の熱溶着部は芯材を間に含まない外被材のみから構成される部分が残るため、その部分の熱伝導率の低減が困難である。また、真空断熱材を被取り付け部の形状に沿って変形させた場合における真空断熱材の形状保持性、外被材の変形部における応力での断烈や薄膜化の防止に関しては開示されていない。
【００１２】
前記特許文献３に記載された真空断熱材は、被取り付け部の形状に沿って真空断熱材を変形させた場合に、真空断熱材が元に戻ろうとする力（スプリングバック力）により、被取り付け部の取り付け面から離れてしまうという問題があった。また、繊維径分布のピーク値が１μｍ以下、０.１μｍ以上の超極細無機繊維を用いるため、単品でも生産性が低く繊維集合体を重ねて厚みを稼ぐ必要があり、真空断熱材が高価という課題がある。また、外被材の変形部における応力での断烈や薄膜化の防止に関しては開示されていない。
【００１３】
前記特許文献４に記載された真空断熱材は、少なくとも一方の面に補強材（粉体やシート）を入れ、補強材の間に芯材を入れることにより、表面性および剛性を改善できるが、補強材の影響が大きく、曲げた場合にはガスバリア性フィルムへの傷つきや熱伝導率特性の悪化が生じる場合がある。特に、真空断熱材の貼り付け部の曲面が鋭い場合、貼り付けた真空断熱材が元に戻ろうとする力によって剥がれたり、真空断熱材と貼り付けた部位の間に隙間ができたりする。このことから、真空断熱材を貼り付ける直前に、真空断熱材の形状を加工しなければならない問題が生じる。また、時間が経過するにしたがって折り曲げても形状が元にもどってしまう場合がある。さらに、価格の高い繊維分布のピークが１μｍ以下、０.１μｍ以上の超極細無機繊維の集合体を重ねて厚みをもたせる必要がある。従って、生産性が低く、高価という課題がある。また、外被材の変形部における応力での断烈や薄膜化の防止に関しては開示されていない。
【００１４】
前記特許文献５に記載された真空断熱材は、芯材に凹部を設ける作業で粉塵の増大およびさらなる新たな保護シートの導入により、真空断熱材を作製するのは生産性が低くなりコストアップの課題がある。
【００１５】
本発明の目的は、折り曲げ性、折り曲げ後の保持性および断熱性能が良好な真空断熱材およびこれを用いた断熱箱体並びに真空断熱材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様では、無機繊維集合体からなる芯材と、ゲッター剤と、前記芯材および前記ゲッター剤を収納したガスバリア性の外包材とを備え、前記外包材の内部を真空封止した真空断熱材において、前記芯材の表面および厚み方向の少なくとも一部に溝状または凹凸状に層状粘土質材を有することにある。
【００１７】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記無機繊維集合体が３〜５μｍの平均繊維径を有するグラスウール、前記層状粘土質材がスメクタイト化合物であること。
（２）前記スメクタイト化合物が、モンモリロナイト、サポナイトの一種以上を用いたこと。
（３）前記芯材のゲッター剤収納開口を挟んで対向する芯材に、前記層状粘土質材を溝状または凹凸状に塗布形成して、前記開口を閉塞したこと。
（４）前記芯材を脱気圧縮して層状粘土質材と共に内袋の内部に収納し、この内袋を収納した前記外包材における内袋を含む内部を減圧し密封してなること。
【００１８】
また、本発明の第２の態様では、外箱と内箱とで形成される空間に真空断熱材を配置して発泡断熱材を充填してなる断熱箱体であって、前記真空断熱材は、芯材の表面および厚み方向の一部に少なくとも層状粘土質材を有し、該芯材とゲッター剤および層状粘土質材を内包し、内部を減圧して封止したガスバリア性の外包材を有することにある。
【００１９】
係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記外箱または前記内箱の２つの面が交差する角部に前記真空断熱材を折り曲げて設置したこと。
【００２０】
また、本発明の第３の態様では、シート形状の無機繊維集合体の一部に層状粘土質材を塗布して芯材を形成し、この芯材を外包材に収納して該外包材を減圧して封止することを特徴とする真空断熱材の製造方法にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、折り曲げ性、折り曲げ後の保持性および断熱性能が良好な真空断熱材およびこれを用いた断熱箱体並びに真空断熱材の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の内容について詳細に説明する。前記課題を解決する本発明の特徴は、無機繊維、ゲッター剤、外包材を有し、外包材が減圧封止されている真空断熱材において、無機繊維の表面および厚み方向の一部に少なくとも層状粘土質材を配したことにある。例えば、層状粘土質材の代わりに無機の水ガラスや有機のバインダー樹脂を用いると、無機繊維の芯材がアルカリ等の影響で劣化を促進したり、発ガスの発生や吸着で断熱性能を著しく低下したりする。また、硬化等で被膜強度が高くなると、曲げにくい問題が発生する。そこで、種々の検討から、主に無機物で構成され発ガス成分等が少なく、平板性、配向性、フレキシビリティ性の性質を有し、被膜強度が弱い層状粘土質材を選定した。その結果、無機繊維中に層状粘土質材の凹凸形状として、その付近を曲げて曲線形状とした場合にも、外包材の一部に応力が集中せずガスバリア性を高めることが可能となる。また、層状粘土質材の分散液をディスペンサーで滴下および乾燥処理で、凹凸形状やそれに類する矩形形状を自由に形成できる。これによって、真空断熱材を変形した場合でも、外包材の薄膜化による断烈のピンホールを防止し、断熱特性の長期維持を可能にする。
【００２３】
前記の真空断熱材は、無機繊維の表面および厚み方向の少なくとも一部に層状粘土質材を塗布して、外包材中に入れ減圧封止で表面部に反映させた凹凸形状を有する真空断熱材である。これまで、曲げを容易にするには、例えば、無機繊維の芯材を凹凸状に切り取って曲げ易くする方法がある。しかし、非常に曲げ易くなるが、切り取り部分での真空断熱材は断熱性を大きく低下させる問題があった。これに対し、前記真空断熱材は、芯材を切り取らずに凹凸状付近で真空断熱材を曲げることが容易にでき、部分的な断熱性の低下を抑制することを可能にした。また、外包材に係る応力の低減により、断裂のピンホールを防止して真空度を維持するものである。真空断熱材の形状は、特に限定されず適用される個所と作業性に応じて各種の形状と厚さが可能である。
【００２４】
層状粘土質材は無機物で結晶性を有し、平面方向から厚み方向にガス分子の透過も少なく積み重ねられた層状物が好適である。このような無機層状化合物としては単位結晶層が互いに積み重なった層状構造を有する粘土質材、特にスメクタイト粘土のモンモリロナイト等がより好ましい。これらのモンモリロナイトの大きさは、数ｎｍ〜数μｍで平板性と表面電荷を有し、容易に層状物を形成する。層状粘土質材は、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライトが好ましく水や溶剤等に分散させて液状またはスラリ状で使用する。
【００２５】
粘土分散液の濃度としては、薄すぎると塗布量が少なく乾燥に時間がかかること、濃すぎると良く粘土が分散せず粘土粒子の配向が悪く均一性が劣る。そこで、最適な濃度としては、０.５〜１０重量％が好ましい。また、塗布法は特に限定することなく、滴下法、ディスペンサー法、含浸法、真空含浸法、スプレー法等で適宜行うことができ、無機繊維に塗布後、分散媒である液体を乾燥除去して芯材を作製する。乾燥除去法は、例えば、熱風、乾燥空気、赤外線、マイクロ波、遠心分離、真空乾燥、加熱蒸発法等が可能である。粘土膜の厚さは分散液に用いる固体量の調整で任意の膜が可能である。その粘土膜の形状としては、特に限定がなく曲がり易くて保持可能であれば凹凸状の矩形等に適宜可能である。また、塗布部にゲッター剤を挿入固定化することにより、突起部を有するゲッター剤であっても、外包材に与える断烈のピンホール等を防止してガスバリア性を確保できる。
【００２６】
層状粘土質材の具体例としては、例えば、クニミネ工業のクニピアＦの天然モンモリロナイト、クニミネ工業のクニピアＤの合成モンモリロナイト、クニミネ工業のスメクトンＳＡのサポナイト、コープケミカル社のルーセンタイトＳＷＮ、ルーセンタイトＳＡＮ、ルーセンタイトＳＴＮ等の合成スメクタイト商品を挙げることができる。
【００２７】
無機繊維材としては、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ、シリカアルミナ、シリカ、ロックウール、炭化ケイ素等の繊維各種を使用できる。ただし、平均繊維径により熱伝導率特性やコストが異なる。平均繊維径が５μｍ以上の繊維では、熱伝導率が多少劣るものの安価でありコストの点では実用化しやすい。繊維径が大きいと繊維が同一方向に配列し、繊維の接触が線に近くなり接触熱抵抗の低減で熱伝導率が高くなると考えられる。平均繊維径が３〜５μｍの無機繊維は、接触抵抗の他に熱流路がジグザグで熱抵抗が増大し、熱伝導率が低くコストも比較的安価で好ましい。平均繊維径が２μｍ以下の繊維は、熱伝導率が低くなり生産性も低く高価である。真空断熱材に使用の場合は、繊維集合体を重ねてスペーサーとしての厚みが必要であり、特性やコストの面から平均繊維径が３〜５μｍのグラスウールが最適である。
【００２８】
また、芯材の脱水や脱ガスの必要性は、外包材へ挿入する前にエージング処理が不可欠である。そこで、無機繊維にモンモリロナイト等の分散液をディスペンサーで凹凸状に滴下後、約１８０〜２３０℃の温度で乾燥処理をして芯材を作製する。
【００２９】
外包材としては、内部に気密部を設ける芯材を覆う材料構成であり、減圧封止で芯材の形状を反映する材質が好適である。例えば、外包材が剛性を有するものを用いると高価で折り曲げ性が困難になり、折り曲げ後に断裂のピンホールになる原因となる。外包材は、ラミネートフィルムを袋状とするものが用いられる。衝撃等に対応可能な最外層とガスバリア性を確保する中間層と、熱融着によって密閉できる最内層が望ましい。最外層にポリアミド樹脂等を付与することで耐突き刺し性を向上させたり、中間層にアルミニウム蒸着層を有するエチレンービニルアルコール共重合体樹脂を２層設けたりしてもよい。最内層としては高密度ポリエチレン、ポリプロピレンやポリアクリルニトリル等が挙げられ、シール性やケミカルアタック性から高密度ポリエチレンが好ましい。例えば、具体的構成としては、最外層にポリエチレンテレフタレート、中間層にアルミニウム箔、最内層に高密度ポリエチレンからなるプラスチックラミネートフィルムや、最外層にポリエチレンテレフタレート、中間層にアルミニウム蒸着層を有するエチレンービニルアルコール共重合体、最内層に高密度ポリエチレンからなるプラスチックラミネートフィルムである。ガスバリア性を向上させ、例えば、最外層にポリアミド、第２層目にポリエチレンテレフタレートの二層構造とし、中間層にアルミ箔、最内層に高密度ポリエチレンからなるアルミラミネートフィルムとすることができる。
【００３０】
真空断熱材の信頼性を向上させるため、ゲッター剤を用いる。ゲッター剤は、二酸化炭素、酸素、窒素等のガス、水蒸気を吸収するものであればよく、必要に応じてドーソナイト、ハイドロタルサイト、金属水酸化物等のゲッター剤、あるいはモレキュラーシーブス、シリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライト、疎水性ゼオライト、活性炭、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の吸収剤を使用する。その際、ゲッター剤の突起による突き刺しで起こる外包材の断烈が曲げ部で顕著になり易いため、層状粘土質材の塗布部に挟めて固定化して用いることにより、外包材の断烈によるピンホールが解消され好ましい。
【００３１】
前記の真空断熱材は、断熱箱体および冷蔵庫等に使用できる。その断熱箱体は、外箱と内箱とで空間を作製し、その空間内に発泡樹脂フォームを充填されているものであって、発泡樹脂フォームを充填する空間に真空断熱材を挿入できる。真空断熱材と発泡樹脂の挿入方法は、あらかじめ内箱と外箱とで形成した空間に真空断熱材を配設しておき、その後、発泡樹脂フォームを注入して一体成型する方法、あるいは真空断熱材と発泡樹脂フォームをあらかじめ一体成型した真空断熱材を作製しておき、その真空断熱材を内箱あるいは外箱に貼り付けまたは両者で挟持する等の方法がある。これらの方法は、断熱性能を必要とする物品に応じて適宜使用されるものである。
【００３２】
前記の真空断熱材は保温・保冷の必要な各製品に適用できる。例示すれば、冷蔵庫、給湯器、建築物建材、車両、自動車、医療用機器等である。特に、熱交換部を含み断熱が必要な製品全般に有効である。冷蔵庫へ本発明の真空断熱材を適用することにより保温・保冷機能を向上させ、熱漏洩量の低減および省エネルギー化が期待できる。冷蔵庫には、家庭用や業務用の冷蔵・冷凍庫の他に、自動販売機、商品陳列棚、保冷庫、クーラーボックス等が含まれる。また、車両に適用することにより、省スペース化の真空断熱材の設置により車内空間が拡大され、十分な断熱効果を持たせ、結露等の問題解決が期待できる。給湯器等に用いることで湯温の低下を抑制して、省エネルギー効果が期待できる。
【００３３】
次に、本発明の真空断熱材および該真空断熱材を挿入した冷蔵庫の構造と作製について、図面を参照して説明する。図１に本発明の真空断熱材１の断面模式図を示す。この真空断熱材１は、無機繊維のコア材（グラスウール）３の中に無機繊維のコア材の層状粘土質材を含む部分４を溝状または凹凸状に塗布して、ゲッター剤５と共に外包材２で減圧封止される構成のものである。真空断熱材１を変形させた場合に、曲げが容易で外包材の歪みが少ない。また、凹部には減圧封止時に形成される外包材の余裕が存在するため、変形による影響が吸収されやすく、突起を有するゲッターを挟め固定化することで外包材への断烈のピンホールを防止することができる。
【００３４】
係る真空断熱材１によれば、無機繊維の芯材３を凹凸形状に切り取ることなく、部分的な断熱性能の低下を抑制することができる。即ち、芯材３の表面および厚み方向の一部に層状粘土質材を塗布する構成とすることで、凹凸形状等の芯材作製ができる。その結果、折り曲げ性や保持性が優れ、且つ曲げ応力の影響による外包材２の薄膜化でのピンホール防止、ゲッター剤５の突起の突き刺し等による外包材のピンホール防止が図れる。このことから、真空包装時における外包材２への折り曲げ性や保持性の向上、ゲッター剤５の挿入時の層状粘土質材による固定化で外包材２の耐突き刺し性防止、曲面形状や曲面と平面の組み合わせでも、長期にわたり断熱性能が維持可能な優れた真空断熱材１を提供できる。
【００３５】
一方、図２に従来の真空断熱材６の断面模式図を示す。無機繊維のコア材３をゲッター剤５と共に外包材２で減圧封止する構成の真空断熱材である。従来の真空断熱材６は、変形が困難であると共に、形状の歪み、外包材２の外側部分が薄膜化により断烈のピンホールが生じ易く、外包材２のガスバリア性が劣る。
【００３６】
図３に本発明の断熱材１を備えた断熱箱体７の斜視模式図を示す。この断熱箱体７は、鉄板をプレス成型した箱体９の内面側の一部に、凹凸形状を有する層状粘土質材を入れた真空断熱材１を挿入し、更に、空隙部分に硬質ポリウレタンフォーム８を発泡充填した構成のものである。真空断熱材１を作製する際には、変形部の芯材３に層状粘土質材を凹凸形状に塗布して一部を折り曲げて使用している。
【００３７】
本発明の真空断熱材１を、層状粘土質材を変化させて作製し、形状折り曲げ性、形状保持性、外包材のピンホール有無、熱伝導率および熱伝導率の経時劣化を確認した。また、層状構成材の無しおよびその構成材が異なるものを比較例１〜４として作製し、形状折り曲げ性、形状保持性、外包材のピンホール有無、熱伝導率および熱伝導率の経時劣化を確認した。その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2010001922.tif 000003
【００３９】
以下、本発明の実施例および比較例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００４０】
本発明の実施例１の真空断熱材１は以下のように作製した。平均繊維径が３μｍのグラスウール（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）中に、スメクタイト化合物のモンモリロナイト（クニミネ工業製：クニピアＦ）とイオン交換水をホモミキサーで１時間分散させて得たモンモリロナイト水分散液（不揮発分２重量％）を調整した。その後、分散液をディスペンサーに入れて、ディスペンシング装置を用いて水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）に作動させて、各無機繊維中にモンモリロナイトの分散液を凹凸形状に滴下して、凹凸状の芯材を作製した。その後、２３０℃の恒温槽中に１時間入れて乾燥させ、繊維芯材のエージング処理を同時に行った。更に、ガスバリア性フィルムからなる外包材２の中に、形成した２層の芯材を重ねて入れ、ガス吸着のゲッター剤４（モレキュラーシーブス１３Ｘ）を層状粘土質材の塗布部に挟めて固定後、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空チャンバー内に入れてチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外包材の端部をヒートシールで真空封止した。
【００４１】
このようにして得られた実施例１の真空断熱材（厚み：約１０ｍｍ）１の熱伝導率について、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。初期熱伝導率は、２．０ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。形状折り曲げ性は、曲げ試験機を用いて、試験条件（速度：１０ｍｍ/ｍｉｎ、支点間距離：１００ｍｍ（支持台および圧子はφ２０ｍｍの丸棒）、変位量：４０ｍｍでの最大曲げ荷重（Ｎ）を測定し評価した。その結果、形状折り曲げ性は７０.５Ｎであった。形状保持性は４ｈ経過後の曲げ部分の保持状態を見た。保持前の形状から変化しておらず、形状保持性は良好であった。また、ゲッター剤は層状粘土質材の塗布部に挟めて固定化したため、外包材への突起によるピンホールの発生がなかった。更に、作製した真空断熱材を折り曲げた状態で恒温槽中に入れ、断熱性の耐久試験を行った。７０℃の温度で３０日間放置した後、熱伝導率を測定した。その結果、３．２ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。
（比較例１）
【００４２】
前記の層状粘土質材を入れずに、実施例１と同様の真空断熱材６を比較例１として作製した。その結果、比較例１では、形状折り曲げ性は１２４Ｎであり、曲げにくかった。また、比較例１では、曲げた後の形状は保持されず、形状保持性は不良であった。また、比較例１では、ゲッター剤を芯材上に入れて真空封止したところ、外包材に微小なピンホールが発生した。更に、比較例１では、初期熱伝導率は２．２ｍＷ/ｍ・Ｋを示したが、耐久試験後の熱伝導率は７.８ｍＷ/ｍ・Ｋであった。このことから、層状粘土質材を用いない場合、折り曲げ加工を施した際の応力により外包材が薄くなったり、微小な亀裂等が発生したりしてガスバリア性が低下し、真空断熱材内の真空度が低下することで熱伝導率の経時劣化を引き起こす。
【００４３】
前記のとおり、層状粘土質材を入れた実施例１の真空断熱材１では、折り曲げ部分にも断熱効果があり、且つ熱伝導率の劣化が抑制されることが分かった。真空断熱材１を作製の際、外包材が芯材の凹凸形状を反映することで、折り曲げ加工を施した際も外包材に過度の応力が加わっておらず、熱伝導率の経時劣化が抑制されていることが明らかとなった。また、形状折り曲げ性と形状保持性が改善され、ゲッター剤も層状粘土質材で固定化されるため、突起による外包材の微小な亀裂も発生しなかった。従って、実施例１によれば、折り曲げた形状を維持することが容易で高性能な真空断熱材を提供できる。
【実施例２】
【００４４】
本発明の実施例２の真空断熱材１は、層状粘土質材として、スメクタイト化合物のサポナイト（コープケミカル製：ルーセンタイトＳＷＮ）とイオン交換水をホモミキサーで１時間分散（不揮発分５重量％）させて調合した。真空断熱材１の芯材には平均繊維径が５μｍのグラスウール（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を用い、ディスペンサーに分散液を入れ、ディスペンシング装置で水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸）に作動させて、各無機繊維中にスメクタイト化合物のサポナイトを凹凸形状に滴下して、凹凸状の芯材を作製した。その後、２００℃の恒温槽中に１時間入れて乾燥させて、繊維芯材のエージング処理も同時に行った。更に、形成した２層の芯材を重ねて入れ、ガス吸着のゲッター剤４（疎水性ゼオライトＨｉＳｉｖ−３０００）をサポナイト塗布部に挟めて固定後、内袋に入れ脱気圧縮後、ガスバリア性フィルムからなる外包材２の中に挿入して、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空チャンバー内に入れてチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外包材の端部をヒートシールで真空封止した。
【００４５】
このようにして得られた実施例２の真空断熱材（厚み：約１０ｍｍ）１の熱伝導率は、２．２ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。形状折り曲げ性は７２.９Ｎであった。形状保持性も良好で、ゲッター剤の突起による外包材のピンホールも見られなかった。更に、作製した真空断熱材を折り曲げた状態で恒温槽中に入れ、断熱性の耐久試験を行った。７０℃の温度で３０日間放置の耐久試験後の熱伝導率は３．２ｍＷ/ｍ・Ｋであり、経時劣化は抑制されていた。
【実施例３】
【００４６】
本発明の実施例３の真空断熱材１は、層状粘土質材として、スメクタイト化合物の疎水性モンモリロナイト（クニミネ工業製：クニピアＤ）とトルエン溶媒をホモミキサーで１時間分散（不揮発分１０重量％）させて調合した。真空断熱材１の芯材には平均繊維径が４μｍのグラスウール（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１５ｍｍ）を用い、ディスペンサーに分散液を入れディスペンシング装置で水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）に作動させて、各無機繊維中にスメクタイト化合物の疎水性モンモリロナイトを凹凸形状に滴下して、凹凸状の芯材を作製した。溶媒を揮発後、１８０℃の恒温槽中に１時間入れて乾燥させて、繊維芯材のエージング処理も同時に行った。更に、形成した２層の芯材を重ねて入れ、ガス吸着のゲッター剤４（モレキュラーシーブス１３Ｘと疎水性ゼオライトＨｉＳｉｖ−３０００の混合物）をモンモリロナイト塗布部に挟めて固定後、ガスバリア性フィルムからなる外包材２の中に挿入して、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空チャンバー内に入れてチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外包材の端部をヒートシールで真空封止した。
【００４７】
このようにして得られた実施例３の真空断熱材（厚み：約１５ｍｍ）の熱伝導率は、２．４ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。形状折り曲げ性は７６.３Ｎであった。形状保持性も良好で、ゲッター剤の突起による外包材のピンホールも見られなかった。更に、作製した真空断熱材を折り曲げた状態で恒温槽中に入れ、断熱性の耐久試験を行った。７０℃の温度で３０日間放置の耐久試験後の熱伝導率は３．８ｍＷ/ｍ・Ｋであり、経時劣化は抑制されていた。
【実施例４】
【００４８】
本発明の実施例４の真空断熱材１は、層状粘土質材として、スメクタイト化合物の疎水性モンモリロナイト（コープケミカル製：ルーセンタイトＳＥＮ）とトルエン溶媒をホモミキサーで１時間分散（不揮発分５重量％）させて調合した。真空断熱材１の芯材には平均繊維径が３.５μｍのグラスウール（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１２ｍｍ）を用い、ディスペンサーに分散液を入れディスペンシング装置で水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）に作動させて、各無機繊維中にスメクタイト化合物の疎水性モンモリロナイトを凹凸形状に滴下して、凹凸状の芯材を作製した。溶媒を揮発後、２００℃の恒温槽中に１時間入れて乾燥させて、繊維芯材のエージング処理も同時に行った。更に、形成した２層の芯材を重ねて入れ、ガス吸着のゲッター剤４（モレキュラーシーブス１３Ｘ）をモンモリロナイト塗布部に挟めて固定後、ガスバリア性フィルムからなる外包材２の中に挿入して、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空チャンバー内に入れてチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外包材の端部をヒートシールで真空封止した。
【００４９】
このようにして得られた実施例４の真空断熱材（厚み：約１２ｍｍ）１の熱伝導率は、２．１ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。形状折り曲げ性は７８.５Ｎであった。形状保持性も良好で、ゲッター剤の突起による外包材のピンホールも見られなかった。更に、作製した真空断熱材を折り曲げた状態で恒温槽中に入れ、断熱性の耐久試験を行った。７０℃の温度で３０日間放置の耐久試験後の熱伝導率は３．４ｍＷ/ｍ・Ｋであり、経時劣化は抑制されていた。
【実施例５】
【００５０】
本発明の実施例５の真空断熱材１は、層状粘土質材として、スメクタイト化合物のモンモリロナイト（クニミネ工業製：クニピアＦ）とサポナイト（コープケミカル製：ルーセンタイトＳＷＮ）を等重量用い、イオン交換水を入れてホモミキサーで１時間分散（不揮発分３重量％）させて、の層状粘土質材に変更し、同様をホモミキサーで１時間分散（不揮発分５重量％）させて、スメクタイト化合物のモンモリロナイトとサポナイトを調合した。真空断熱材１の芯材には平均繊維径が４μｍのグラスウール（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を用い、ディスペンサーに分散液を入れディスペンシング装置で水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）に作動させて、各無機繊維中にスメクタイト化合物のモンモリロナイトとサポナイトを凹凸形状に滴下して、凹凸状の芯材を作製した。溶媒を揮発後、２３０℃の恒温槽中に１時間入れて乾燥させて、繊維芯材のエージング処理も同時に行った。更に、形成した２層の芯材を重ねて入れ、ガス吸着のゲッター剤４（疎水性ゼオライトＨｉＳｉｖ−３０００）をモンモリロナイトとサポナイトを塗布部に挟めて固定後、ガスバリア性フィルムからなる外包材２の中に挿入して、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空チャンバー内に入れてチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外包材の端部をヒートシールで真空封止した。
【００５１】
このようにして得られた実施例５の真空断熱材（厚み：約１０ｍｍ）１の熱伝導率は、２．２ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。形状折り曲げ性は７４.５Ｎであった。形状保持性も良好で、ゲッター剤の突起による外包材のピンホールも見られなかった。更に、作製した真空断熱材を折り曲げた状態で恒温槽中に入れ、断熱性の耐久試験を行った。７０℃の温度で３０日間放置の耐久試験後の熱伝導率は２．９ｍＷ/ｍ・Ｋであり、経時劣化は抑制されていた。
【実施例６】
【００５２】
本発明の実施例６は、図４に示すように、本発明の真空断熱材１を冷蔵庫１０に用いた例である。冷蔵庫１０は、真空断熱材１およびその他の断熱材８により断熱されている。冷蔵庫１０において、外気温との温度差が特に大きいのは、コンプレッサー周辺部と、冷蔵庫背面の内箱１１の外面側である。この部位に本発明の真空断熱材１を使用することが有効である。真空断熱材１は無機繊維のコア材に層状粘土質材を設け、変形部と平面部を組み合わせて作製したものを用いた。真空断熱材１は、断熱壁の曲げ部に沿って配設した真空断熱材である。真空断熱材１を曲げ部の内箱側に設置する場合は、内箱１１の形状に沿って内箱１１に密着するように設置してある。また、真空断熱材は、曲げ部の外箱側に設置する場合は、外箱１２の形状に沿って設置してある。断熱壁の曲げ部は断熱壁の変形部を構成する部分である。なお、外箱１２の背面部および冷蔵庫扉の１つには、層状粘土質材を有しない真空断熱材６を配置してある。
【００５３】
箱体９にポリオールとイソシアネートとを、高圧発泡機を用いて注入充填して冷蔵庫の断熱材を作製した。発泡断熱材の硬質ポリウレタンフォーム８は、ポリオールとして、平均水酸基価が４５０のｍ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを４０重量部、平均水酸基価が４７０のｏ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを３０重量部、平均水酸基価が３８０のｏ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを３０重量部の混合ポリオール成分１００重量部に、シクロペンタン１５重量部に水１.５部および反応触媒としてテトラメチルヘキサメチレンジアミン１.２重量部とトリメチルアミノエチルピペラジン２部、整泡剤として有機シリコーン化合物Ｘ−２０−１６１４を２重量部、イソシアネート成分としてミリオネートＭＲのジフェニルメタンイソシアネート多核体を１２５部用いて発泡充填した。
【００５４】
前記断熱後の冷蔵庫１０の熱漏洩量および消費電力量を測定した。冷蔵庫１０の熱漏洩量は、冷蔵庫１０の動作状態と反対の温度条件を設定し庫内からの熱漏洩量として測定を行った。具体的には、−１０℃の恒温室内に冷蔵庫１０を設置し、庫内温度を所定の測定条件（温度差）になるようにヒータにそれぞれ通電し冷蔵庫１０の消費電力と冷却性能を比較する温度条件で測定した。冷蔵庫１０の消費電力量はＪＩＳ測定基準で行った。その結果、真空断熱材１を挿入しなかった冷蔵庫と比べて、熱漏洩量で１２％、消費電力量で２５％低減できる冷蔵庫１０を提供できた。
【００５５】
なお、前記の硬質ポリウレタンフォーム８は、本発明の真空断熱材１と共に、冷蔵庫等をはじめとし断熱箱体または断熱板に使用することが可能であり、硬質ポリウレタンフォーム８以外にフェノールフォームやスチレンフォーム等が例示されるが、シクロペンタンおよび水を混合発泡剤とする硬質ポリウレタンフォームが好ましい。
【実施例７】
【００５６】
本発明の実施例７は、本発明の真空断熱材１をダブルスキン構造材の車両の断熱材として使用する例である。ダブルスキン構造を有する車両においては、軽量化と耐圧性向上を図るため、その側面および屋根構造体が曲面を有する構造となっており、従来の真空断熱材６では貼り付けが困難である。また、貼り付けると外包材に歪みが生じ、内部の真空度が低下し、結果として断熱性能の悪化が問題となる。実施例７においては、真空断熱材１は無機繊維のコア材に層状粘土質材を設け、変形状と平面状を組み合わせて作製したものを用いた。本発明の真空断熱材１を用いた場合は、構造体の曲面に沿って貼り付けることが可能になる。車両の断熱効果も十分なものとなっており、車両内の結露等の問題も発生しなかった。真空度の低下が生じにくいことから、断熱特性に優れ断熱材厚さを１/２にすることができ、車両の室内空間をより広くすることが可能となる。また、真空断熱材１自体が形状保持性を有していることから、車両への取り付け性が良好で本発明の真空断熱材１は車両用断熱材として有効である。
【実施例８】
【００５７】
本発明の実施例８は、本発明の真空断熱材１を給湯器用貯湯タンクの断熱材として用い、給湯器を作製する例である。貯湯タンクは円筒形または曲線部を有する形状となっており、従来の真空断熱材６は貼り付けが困難である。また、従来の真空断熱材を無理に貼り付けると外包材に歪みが生じ、内部の真空度が低下するのに伴い断熱性能も低下してしまう。
【００５８】
本発明の真空断熱材１を用いた場合は、貯湯タンクの曲面に沿って貼り付けることができ、曲面に貼り付けても外包材に歪みが生じにくいため、断熱性能も損なわれにくい。作製した貯湯タンクに湯（９０℃）を入れ、湯温の変化を測定したところ１０時間経過後の湯温は７５℃となった。なお、実施例８の比較例として、真空断熱材を貼り付けない貯湯タンクを作製し同様に湯を入れ、湯温の変化を測定したところ、２時間経過後の湯温は５５℃となった。このことから、給湯器用貯湯タンクに本発明の真空断熱材１を用いることで、真空断熱材を用いない場合と比較して、湯温の低下を大幅に抑えることができ、保温の熱量が必要なくなることから省エネの視点から非常に有効である。
（比較例２）
【００５９】
比較例２の真空断熱材においては、平均繊維径が７μｍのグラスウール（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）と実施例２のスメクタイト化合物とを用いて、凹凸状の芯材を作製した。その後、形成した２層の芯材を重ねて入れ、ガス吸着のゲッター剤４（疎水性ゼオライトＨｉＳｉｖ−３０００）を芯材に入れ、ガスバリア性フィルムからなる外包材２の中に挿入して同様に真空封止した。
【００６０】
このようにして得られた比較例２の真空断熱材（厚み：約１０ｍｍ）の熱伝導率は、５．２ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。形状折り曲げ性は７９.２Ｎを示し、形状保持性も良好であったが、ゲッター剤の突起による外包材にピンホールが見られ、真空断熱材を折り曲げた状態で恒温槽中に入れて７０℃の温度で３０日間放置の耐久試験後の熱伝導率が、１０.５ｍＷ/ｍ・Ｋと高くなり、熱伝導率の経時劣化を引き起こしてしまう。
（比較例３）
【００６１】
比較例３の真空断熱材においては、前記の層状粘土質材の代わりに、無機物の水ガラスを用いて実施例１と同様に真空断熱材を作製した。その結果、形状折り曲げ性は１３４Ｎで曲げにくかった。また、曲げた後の形状は保持されず、形状保持性は不良であった。また、初期熱伝導率は、２．５ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。耐久試験後の熱伝導率は９.８ｍＷ/ｍ・Ｋであった。このことから、層状粘土質材の代わりに水ガラスを用いた場合は、折り曲げ加工時を施した際に外包材に過度の応力が加わり、外包材のガスバリア性が低下し、真空断熱材の真空度が低下することにより、熱伝導率の経時劣化を引き起こしてしまう。
（比較例４）
【００６２】
比較例４の真空断熱材においては、前記の層状粘土質材の代わり、樹脂のポリビニルアルコールを用い実施例１と同様に真空断熱材を作製した。その結果、形状折り曲げ性は１２０Ｎで曲げにくかった。また、曲げた後の形状は保持されず、形状保持性は不良であった。また、初期熱伝導率は、３．４ｍＷ/ｍ・Ｋを示した。耐久試験後の熱伝導率は１１.４ｍＷ/ｍ・Ｋであった。このことから、層状粘土質材の代わりに樹脂のポリビニルアルコールを用いた場合は、折り曲げ加工時をした際に外包材に過度の応力と発ガス発生により、外包材のガスバリア性が低下し、真空断熱材の真空度が低下することにより、熱伝導率の経時劣化を引き起こしてしまう。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の真空断熱材の断面模式図である。
【図２】従来の真空断熱材の断面模式図である。
【図３】本発明の真空断熱材を備えた断熱箱体一部の断面模式図である。
【図４】本発明の真空断熱材を備えた冷蔵庫の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…真空断熱材、２…外包材、３…無機繊維の芯材（グラスウール）、４…無機繊維の芯材の層状粘土質材含有部、５…ゲッター剤、６…真空断熱材、７…断熱箱体、８…硬質ポリウレタンフォーム、９…箱体、１０…冷蔵庫、１１…冷蔵庫内箱、１２…冷蔵庫外箱。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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