(57)【要約】【課題】高い剛性が得られるとともに、製造において加熱を必要としない真空断熱材用芯材を提供する。【解決手段】真空断熱材用芯材１３をラミネートフィルムから成る外被材１５で覆い、外被材１５の内部を減圧密封した真空断熱材１０において、ガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねたグラスウール１１における厚さ方向に略垂直な相対向する２表面のそれぞれに不織布からなる面材１２を積層したものを、ニードルパンチ加工して、グラスウール１１と面材１２とを厚さ方向に圧縮した状態で縦糸繊維の交絡により一体化させたものを、真空断熱材用芯材１３に用いた。これにより、高い剛性を備えた真空断熱材用芯材１３が得られる。また、製造において加熱を必要としないので、加熱のためのエネルギー（電力等）の消費がなく、その分、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量を少なくできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空断熱材用芯材であって、
断熱作用を有する第１の材料と、
前記第１の材料の少なくとも一表面を覆う面状の第２の材料とを備え、
前記第１の材料と前記第２の材料とは、縦糸繊維の交絡により一体化されている真空断熱材用芯材。
【請求項２】
前記縦糸繊維の交絡が、ニードルパンチ加工により形成された請求項１に記載の真空断熱材用芯材。
【請求項３】
前記第２の材料が、前記第１の材料の対向する２つの表面を覆う請求項１又は請求項２に記載の真空断熱材用芯材。
【請求項４】
前記第１の材料がグラスウールである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空断熱材用芯材。
【請求項５】
前記第２の材料が不織布である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の真空断熱材用芯材。
【請求項６】
前記第１の材料がガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねたグラスウールであり、前記第２の材料が不織布であり、前記不織布が、前記グラスウールの厚さ方向に略垂直な表面を覆う請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空断熱材用芯材。
【請求項７】
芯材をラミネートフィルムからなる外被材で覆い、前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材であって、
前記芯材が、
断熱作用を有する第１の材料と、
前記第１の材料の少なくとも一表面を覆う面状の第２の材料とを備え、
前記第１の材料と前記第２の材料とは、縦糸繊維の交絡により一体化されている真空断熱材。
【請求項８】
前記縦糸繊維の交絡が、ニードルパンチ加工により形成された請求項７に記載の真空断熱材。
【請求項９】
前記第２の材料が、前記第１の材料の対向する２つの表面を覆う請求項７又は請求項８に記載の真空断熱材。
【請求項１０】
前記第１の材料がグラスウールである請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の真空断熱材。
【請求項１１】
前記第２の材料が不織布である請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の真空断熱材。
【請求項１２】
前記第１の材料がガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねたグラスウールであり、前記第２の材料が不織布であり、前記不織布が、前記グラスウールの厚さ方向に略垂直な表面を覆う請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の真空断熱材。
【請求項１３】
断熱作用を有する第１の材料の少なくとも一表面を面状の第２の材料で覆い、ニードルパンチ加工を施し前記第１の材料と前記第２の材料とを縦糸繊維の交絡により一体化させて真空断熱材用芯材を製造する真空断熱材用芯材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラスウールからなる真空断熱材用芯材とそれを用いた真空断熱材及び真空断熱材用芯材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化ガスの排出抑制が叫ばれる中、家電製品の省エネルギー化は緊急に取り組むべき重要課題となっている。これらの解決方法の一つとして、無駄な熱の授受を防ぐことを目的に優れた断熱性能を有する真空断熱材が開発されている。真空断熱材は、連続気泡の発泡樹脂や繊維材料等を芯材としてこれをバリア性の外被材で覆い、内部を減圧密封したものであり、内部を減圧状態にすることで気体成分の熱伝導を低下させ、断熱性能を高めている。
【０００３】
このような真空断熱材においては、断熱性能をより高めるため、芯材にグラスウールのようなガラス繊維を適用することが知られている。グラスウールのようなガラス繊維は、嵩高く取り扱い性が悪いこともあって、ニードルパンチ加工や加熱プレス加工によりマット状の芯材に加工するようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９６５６３号公報
【特許文献２】特開２００５−２７３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、真空断熱材の芯材に適用するグラスウールにニードルパンチ加工を施しても、ニードルによる縦糸繊維の交絡が弱いため芯材として高い剛性が得られない。このため、取扱い性が悪く真空断熱材の生産性が低下するという問題がある。
【０００６】
また、加熱プレス加工においては、高い剛性は得られるが、グラスウール圧縮時にグラスウールを構成するガラスの歪点に近い温度（４８０℃前後）までグラスウールを加熱する必要があるために、多くのエネルギー（電力等）を消費するため、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量が多いという問題がある。
【０００７】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、高い剛性が得られるとともに、製造において加熱を必要としない真空断熱材用芯材とそれを用いた真空断熱材及び真空断熱材用芯材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の真空断熱材用芯材は、真空断熱材用芯材であって、断熱作用を有する第１の材料と、前記第１の材料の少なくとも一表面を覆う面状の第２の材料とを備え、前記第１の材料と前記第２の材料とは、縦糸繊維の交絡により一体化されている。
【０００９】
上記構成によれば、第２の材料が第１の材料と縦糸繊維の交絡により一体化しているので、高い剛性が得られる。
【００１０】
また、上記構成において、前記縦糸繊維の交絡が、ニードルパンチ加工により形成されたものである。
【００１１】
上記構成によれば、真空断熱材用芯材の形成において加熱を必要としないので、その製造において加熱のためのエネルギー（電力等）の消費がなく、その分、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量を少なくできる。
【００１２】
また、上記構成において、前記第２の材料が、前記第１の材料の対向する２つの表面を覆うものである。
【００１３】
上記構成によれば、第２の材料が第１の材料の２つの面のそれぞれに設けられているので、より高い剛性が得られる。
【００１４】
また、上記構成において、前記第１の材料としてグラスウールが望ましい。
【００１５】
また、上記構成において、前記第２の材料として不織布が望ましい。
【００１６】
また、上記構成において、前記第１の材料としてガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねたグラスウールを用い、前記第２の材料として不織布を用い、前記不織布が、前記グラスウールの厚さ方向に略垂直な表面を覆うことが望ましい。
【００１７】
本発明の真空断熱材は、芯材をラミネートフィルムからなる外被材で覆い、前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材であって、前記芯材が、断熱作用を有する第１の材料と、前記第１の材料の少なくとも一表面を覆う面状の第２の材料とを備え、前記第１の材料と前記第２の材料とは、縦糸繊維の交絡により一体化されている。
【００１８】
上記構成によれば、芯材において、第２の材料が第１の材料と縦糸繊維の交絡により一体化しているので、高い剛性が得られる。
【００１９】
また、上記構成において、前記縦糸繊維の交絡が、ニードルパンチ加工により形成されている。
【００２０】
上記構成によれば、芯材の形成において加熱を必要としないので、製造工程において加熱のためのエネルギー（電力等）の消費がなく、その分、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量を少なくできる。
【００２１】
また、上記構成において、前記第２の材料が、前記第１の材料の対向する２つの表面を覆う。
【００２２】
上記構成によれば、第２の材料が第１の材料の２つの面のそれぞれに設けられているので、より高い剛性が得られる。
【００２３】
また、上記構成において、前記第１の材料としてグラスウールが望ましい。
【００２４】
また、上記構成において、前記第２の材料として不織布が望ましい。
【００２５】
また、上記構成において、前記第１の材料としてガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねたグラスウールを用い、前記第２の材料として不織布を用い、前記不織布が、前記グラスウールの厚さ方向に略垂直な表面を覆うことが望ましい。
【００２６】
本発明の真空断熱材用芯材の製造方法は、断熱作用を有する第１の材料の少なくとも一表面を面状の第２の材料で覆い、ニードルパンチ加工を施し前記第１の材料と前記第２の材料とを縦糸繊維の交絡により一体化させて真空断熱材用芯材を製造する。
【００２７】
上記方法によれば、高い剛性を備えた真空断熱材用芯材が得られるとともに、その製造において加熱を必要としないので、加熱のためのエネルギー（電力等）の消費がなく、その分、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量を少なくできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、高い剛性を備えた真空断熱材用芯材が得られるとともに、該真空断熱材用芯材の製造において加熱を必要としないので、加熱のためのエネルギー（電力等）の消費がなく、その分、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量を少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る真空断熱材を示す断面図である。図２は本実施の形態に係る真空断熱材用芯材の断面を模式的に示す図である。図１及び図２において、本実施の形態の真空断熱材１０は、ガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねたグラスウール１１におけるグラスウール１１の厚さ方向に略垂直な相対向する２表面のそれぞれに不織布からなる面材１２を積層したものを、ニードルパンチ加工により、グラスウール１１と面材１２を厚さ方向に圧縮した状態で一体化させたマット状の真空断熱材用芯材（以下、単に“芯材”と呼ぶ）１３と、芯材１３の内部に設けられた水分吸着用の吸着剤１４と、芯材１３を包み込むガスバリア性のラミネートフィルムから成る外被材１５とを備えて構成される。
【００３１】
芯材１３を構成するグラスウール１１は、例えば平均繊維径３．５μｍのソーダ石灰ガラスの短繊維を厚さ方向に積み重ねたものであり、目付け量で１８００ｇ／ｍ２使用されている。また、芯材１３を構成する面材１２は、ポリエステル樹脂製のスパンボンドタイプの不織布であり、目付け量３０ｇ／ｍ２使用されている。このニードルパンチ加工前のグラスウール１１は、密度が３０ｋｇ／ｍ３程度と嵩高いため、その厚み方向に相対向する２表面に面材１２を積層した後、面材１２の外側から厚み方向にニードルパンチ加工を実施してマット化されている。ニードルパンチ加工後の芯材１３の密度は１８６ｋｇ／ｍ３となっている。
【００３２】
グラスウール１１と面材１２は、図３に示す汎用的なニードルパンチ装置２０によって一緒にニードルパンチ加工される。このニードルパンチ加工によって、グラスウール１１を構成するガラス繊維自身が縦糸繊維３０（図２も参照）となって他の繊維と交絡し、グラスウール１１が圧縮一体化する。更に、グラスウール１１に起因する縦糸繊維３０はグラスウール１１の表面に位置する面材１２とも交絡することから、面材１２が芯材１３の骨材として作用するため、剛性のあるマット状の芯材が得られる。更には、面材１２として、ポリエステル樹脂を主成分とする不織布を用いていることから、面材１２を構成する繊維の一部が芯材１３の縦糸繊維３０として構成されるため、２つの面材１２に挟まれたグラスウール１１が強固に拘束され、高い剛性を備えた芯材１３が得られる。
【００３３】
図３に示すニードルパンチ装置２０においては、上下２つのニードル部２１がそれぞれ上下に往復し、ガイド２２に沿って搬送されてきたグラスウール１１と面材１２とを縦糸繊維の交絡により一体化させる。この場合、図中矢印Ａで示す方向がニードル部２１の運動方向であり、図中矢印Ｂで示す方向がグラスウール１１と面材１２の搬送方向である。
【００３４】
図１に戻り、吸着剤１４は、例えば酸化カルシウムである。外被材１５は、最外層から、第１層が厚さ１５μｍの６−ナイロンフィルム、第２層が厚さ２５μｍの６−ナイロンフィルム、第３層が厚さ６μｍのアルミ箔、最内層が熱溶着層として厚さ５０μｍのポリエチレンフィルムのそれぞれをウレタン系接着剤により貼り合せたプラスチックラミネートフィルムであり、このプラスチックラミネートフィルム２枚を、ポリエチレンフィルムが対向するよう重ね合わせ、フィルム周囲端部を熱溶着して成形されている。
【００３５】
次に、本実施の形態の真空断熱材１０の製造方法について説明する。図４は、本実施の形態の真空断熱材１０の製造工程を示す図である。同図において、まずガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねて所定厚みのグラスウール１１を得る（（ａ））。次いで、グラスウール１１における厚さ方向に略垂直な相対向する２表面のそれぞれに不織布からなる面材１２を積層する（（ｂ））。グラスウール１１に面材１２を積層した後、ニードルパンチ加工を行う（（ｃ））。このニードルパンチ加工により芯材１３が得られる（（ｄ））。そして、得られた芯材１３を乾燥させた後、袋状の外被材１５の内部に吸着剤１４（ここでは、図示略）と一緒に挿入する。そして、外被材１５の内部が１０Ｐａ以下となるように真空包装機（図示略）にて減圧密封する（（ｅ））。これにより、真空断熱材１０が完成する。このとき、芯材１３は作業する上で十分な剛性を有しているので、外被材１５への挿入等の作業性が高まり、真空断熱材１０の生産性の向上が図れる。
【００３６】
このように作製した真空断熱材１０について、熱伝導率と真空断熱材１０の芯材１３の密度を計測した。平均温度２４℃で測定し、熱伝導率０．００１７Ｗ／ｍＫと良好な結果が得られた。また、真空断熱材１０となって大気圧で圧縮された芯材１３の厚みは８ｍｍであり、減圧密封前の芯材重量を基に計算した減圧密封後の芯材部密度は２３３ｋｇ／ｍ３であった。
【００３７】
このように本実施の形態によれば、芯材１３をラミネートフィルムから成る外被材１５で覆い、外被材１５の内部を減圧密封した真空断熱材１０において、芯材１３が、ガラス短繊維を厚さ方向に積み重ねたグラスウール１１とグラスウール１１における厚さ方向に略垂直な相対向する２表面のそれぞれを覆う不織布からなる面材１２とからなり、グラスウール１１と面材１２とがニードルパンチ加工により縦糸繊維の交絡により一体化されているので、高い剛性を備えた芯材１３が得られる。また、芯材１３の製造において加熱を必要としないので、加熱のためのエネルギー（電力等）の消費がなく、その分、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量を少なくできる。また、芯材１３に使用するグラスウールとして汎用のものが使用できることから、コスト的なメリットが高められる。また、芯材１３（グラスウール１１）の表面を面材１２で被覆することから、ガラス繊維の粉塵の飛散が低減できる。これにより、ヒートシール品質がより高められると同時に作業環境についても改善することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、面材１２として樹脂製のフィルムも使用可能であるが、繊維材により構成される不織布がより望ましい。また、不織布は、樹脂製、ガラス製のどちらでも使用できるが、ガス発生の少ないものが望ましく、バインダーを利用しないスパンボンド法、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、及びステッチボンド法からなるものがより望ましい。また、コストパフォーマンス観点からは、樹脂製が望ましく、ポリエステル製がより望ましい。
【００３９】
また、本実施の形態では、ニードル部２１の各鈎針の長さを全て一定にして、図２に示すように両方の面材１２からグラスウール１１を貫く縦糸繊維３０の交絡を形成するようにしたが、図５や図６に示すように縦糸繊維３０の交絡を変えるようにしてもよい。すなわち、図２に示すように上下のニードル部２１の各鈎針が一方の面材１２から他方の面材１２まで貫通して上下に通ずることで繊維の絡まりが多くなって熱が伝わり易くなり、断熱性が悪化するので、図５に示すように下のニードル部２１の各鈎針は下側の面材１２から上側の面材１２まで貫通するが、上のニードル部２１の各鈎針は上側の面材１２からグラスウール１１の厚み方向の途中まで突き刺す場合や図６に示すように上下のニードル部２１の各鈎針がグラスウール１１の厚み方向の途中まで（グラスウール１１の厚みの半分より長く）突き刺す場合のように繊維の絡まりを少なくすることで、断熱性の向上が図れる。この場合、図５より図６の方が繊維の絡まりが少ないので、図６の方が断熱性に優れていると言える。図５と図６はあくまでも一例であって、他に様々な態様が考えられる。また、芯材１３は２枚以上積層して使用しても良い。これにより、より厚い真空断熱材が形成できる。更に、芯材１３は目付け量１８００ｇ／ｍ２のグラスウールを使用したが、目付け量は必要な厚みに応じて任意に変更できる。
【００４０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る真空断熱材を示す断面図である。なお、この図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００４１】
上述した実施の形態１の真空断熱材１０は、芯材１３のグラスウール１１の厚さ方向に略垂直な両面のそれぞれに面材１２を設けたが、本実施の形態の真空断熱材４０は、面材１２をグラスウール１１の厚さ方向に略垂直な一方の面にのみ設けた芯材４１を備える。面材１２をグラスウール１１の厚さ方向に略垂直な一方の面にのみ設けることで、グラスウール１１の両面に設けた場合より剛性は劣るものの、面材１２の使用量を減らすことができ、またニードルパンチ装置２０におけるニードル部２１は面材１２側のみに設ければよいので、コストの削減が可能となる。
【００４２】
本実施の形態の真空断熱材４０について、熱伝導率と真空断熱材４０の芯材４１の密度を計測した。平均温度２４℃にて測定し、熱伝導率は０．００１５Ｗ／ｍＫと良好な結果が得られた。また、芯材４１の厚みは８ｍｍであり、減圧密封前の芯材重量を基に計算した減圧密封後の芯材部密度は２２９ｋｇ／ｍ３であった。また、減圧密封前の芯材４１の密度は１７４ｋｇ／ｍ３と実施の形態１と比べて約１０ｋｇ／ｍ３低く、嵩高くなった。この真空断熱材４０の製造時の作業性は特に悪化することなく芯材４１は作業上、十分な剛性を保持していた。
【００４３】
なお、本実施の形態では、面材１２をグラスウール１１の表面に設けたが、グラスウール１１の内部に設けてもよい。また、その数は任意である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、高い剛性を備えた真空断熱材用芯材が得られるとともに、該芯材の製造において加熱を必要としないので、加熱のためのエネルギー（電力等）の消費がなく、その分、地球温暖化の原因とされている二酸化炭素の排出量を少なくできるといった効果を有し、高い断熱性能が必要とされる家電機器、車輌、および住宅等、あらゆる分野の商品への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材を示す断面図
【図２】図１に示す真空断熱材の真空断熱材用芯材の断面を模式的に示す図
【図３】図１に示す真空断熱材の製造におけるニードルパンチ加工を模式的に示す図
【図４】図１に示す真空断熱材の製造工程を示す図
【図５】図２に示す真空断熱材用芯材の応用例の断面を模式的に示す図
【図６】図２に示す真空断熱材用芯材の応用例の断面を模式的に示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る真空断熱材を示す断面図
【符号の説明】
【００４６】
１０、４０  真空断熱材
１１  グラスウール
１２  面材
１３、４１  真空断熱材用芯材
１４  吸着剤
１５  外被材
２０  ニードルパンチ装置
２１  ニードル部
２２  ガイド
３０  縦糸繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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