(57)【要約】【課題】取り扱い性と断熱性能に優れた真空断熱材およびこの真空断熱材を用いた断熱箱を提供する。【解決手段】繊維集合体３ａを複数枚積層した構造である芯材３を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空にしてなる真空断熱材において、繊維集合体３ａがエンボス加工を施した不織布で構成する。このようなものにおいては、芯材３をエンボス加工を施した不織布の積層構造としたので、芯材３の取り扱い性が良く、かつ断熱性能が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維集合体を複数枚積層した構造である芯材を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空にしてなる真空断熱材において、
繊維集合体がエンボス加工を施した不織布であることを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
エンボス加工の熱溶着部が表面から裏面へ貫通していることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
【請求項３】
目付けが３.５cc/ｍ2乃至１３cc/ｍ2であることを特徴とする請求項２記載の真空断熱材。
【請求項４】
エンボス加工の熱溶着部が表面から裏面へ貫通していないことを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
【請求項５】
繊維集合体である不織布の目付けが３.５cc/ｍ2乃至７５cc/ｍ2であることを特徴とする請求項４記載の真空断熱材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の真空断熱材を備えたことを特徴とする断熱箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材およびこの真空断熱材を用いた断熱箱、特に冷熱機器への使用に好適な真空断熱材および断熱箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば冷蔵庫などの断熱箱に使用される断熱材としては、ウレタンフォームが用いられてきたが、近年、省エネや省スペース大容量化に対する市場要請からウレタンフォームよりも断熱性能がよい真空断熱材をウレタンフォーム中に埋設して併用する形態が用いられるようになってきている。かかる真空断熱材は、冷蔵庫のほかに保温庫、車両用空調機、給湯器などの冷熱機器の断熱箱にも使用されるものである。
【０００３】
真空断熱材は、ガスバリア層にアルミ箔を使用したプラスチックラミネートフィルムなどでできた外包材の中に、粉末、発泡体、繊維体などを芯材として挿入し、内部が数Ｐa 以下の真空度に保たれている。また、真空断熱材の断熱性能の低下要因となる真空度劣化を抑制するために、ガスや水分を吸着する吸着剤が外包材の中に配置されている。真空断熱材の芯材としては、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、繊維体などあるが、現状は断熱性能に優れるガラス繊維のものが主流になっている。
【０００４】
繊維の素材としては、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維（例えば、特許文献１及び特許文献８参照）、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維などの有機繊維（例えば、特許文献２及び特許文献７参照）がある。
【０００５】
繊維体の形状には、綿状のもの、シートを積層したもの（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）や、シートを繊維配向が交互になるように積層したもの（例えば、特許文献５及び特許文献６参照）がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−０２８７７６号公報（第２−３頁）
【特許文献２】特開２００２−１８８７９１号公報（第４−６頁、図１）
【特許文献３】特開２００５−３４４８３２号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献４】特開２００６−３０７９２４号公報（第５−６頁、図２）
【特許文献５】特開２００６−０１７１５１号公報（第３頁、図１）
【特許文献６】特公平７−１０３９５５号公報（第２頁、図２）
【特許文献７】特開２００６−２８３８１７号公報（第７−８頁）
【特許文献８】特開２００５−３４４８７０号公報（第７頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、現在の真空断熱材には、主にガラス繊維が芯材として使用されているが、ガラス繊維は硬くて脆いため、真空断熱材の製造時に粉塵が飛び散り作業者の皮膚・粘膜などに付着すると刺激を受ける可能性があり、その取り扱い性、作業性が問題となっている。
【０００８】
また、リサイクルの観点からみた場合、例えば冷蔵庫では、リサイクル工場で製品ごと粉砕され、ガラス繊維はウレタン屑などに混じってサーマルリサイクルに供されるが、燃焼効率を落としたり、残渣となるなど、リサイクル性が良くないという欠点がある。
【０００９】
一方、ポリエステル繊維を芯材として用いたものは、取り扱い性、リサイクル性に優れるものの、断熱性能を表す指標である熱伝導率が0.0030[W/mK]（特許文献７）程度であり、ガラス繊維を芯材として用いた一般的な真空断熱材の熱伝導率0.0020[W/mK]に比べて断熱性能に劣るという難点がある。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑み、取り扱い性と断熱性能に優れた真空断熱材およびこの真空断熱材を用いた断熱箱を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る真空断熱材は、下記の構成からなるものである。すなわち、繊維集合体を複数枚積層した構造である芯材を、ガスバリア性容器で封止して、内部を真空にしてなる真空断熱材において、繊維集合体がエンボス加工を施した不織布で構成されたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の真空断熱材によれば、芯材をエンボス加工を施した不織布の積層構造としたので、芯材の取り扱い性が良く、かつ断熱性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る真空断熱材の模式図である。
【００１４】
本実施形態の真空断熱材は、図１のように外包材１が、そのガスバリヤ層に約６μｍアルミ箔、その最内層のシール層にポリエチレンを使用したプラスチックラミネートフィルムに構成され、内部に、真空度の経時劣化を抑制するための水分吸着剤２として不織布袋に入ったＣaＯが配置されている。
【００１５】
芯材３は、このようなプラスチックラミネートフィルムを外包材１に用いる真空断熱材において、大気圧を支えて真空断熱材内の空間を確保する役割と、空間を細かく分割してガスの熱伝導などを低減する役割を担っている。なお、ガスの熱伝導抑制の観点から、前述の空間の距離をその真空度における空気分子の自由行程距離より小さくなるようにすることが望ましい。
【００１６】
本実施形態では、断熱方向である厚さ方向に対して略垂直となる方向に繊維の配向方向を整えるため、繊維集合体３ａを複数重ねた多層構造としている。また、繊維集合体３ａは長繊維不織布とした。
【００１７】
材質はポリエステルを用い、繊維集合体３ａである長繊維不織布は、押出機で溶融させて紡糸ノズルから押出した連続繊維を、コンベア上に捕集し、コンベアを任意の速度で送り、熱ローラでドット状の溶着部をつけるエンボス加工を行うことで、取り扱い強度を確保しながら巻き取って得た。なお、熱ローラの温度は１９５℃とした。過度の溶着は断熱性能の低下を引き起こすため、溶着部の面積は少ないほうがよく、本実施形態では７％とした。
【００１８】
紡糸は、ノズル直下で樹脂を冷風などで冷却した後、圧縮空気などで延伸を行って繊維化する方法や、ノズル穴脇から樹脂の溶融温度と同等の高温エアで吹いて繊維化する方法を用いることができる。
【００１９】
繊維径は、真空断熱材の内部真空度と繊維で細分化される空間距離、気体分子の自由行程距離の関係から小さいほうが好ましく、平均繊維径を９μｍとした。
【００２０】
実施例１
まず、エンボス加工の熱溶着部が表面から裏面、つまり厚さ方向へ貫通するように、前述の方法で、捕集コンベアの速度などの製造条件を調整し、目付け（単位面積あたりの重量）を変えて繊維集合体である長繊維不織布を製造した。
【００２１】
次に、得られた不織布をそれぞれ３００枚積層して芯材として、アルミ箔ラミネートフィルムの外包材に挿入して１００℃で５時間乾燥した。乾燥後、芯材の入った外包材内に通気性袋に入ったＣaＯ５ｇを配置して、チャンバ式の真空包装機内にセットし、真空引きを行った。真空引きは、チャンバ内が３Ｐa になるまで行い、真空チャンバ内で開口部をヒートシールして真空断熱パネルとした。
【００２２】
得られた真空断熱材の熱伝導率測定結果を図３のグラフに示す。図３のグラフは、縦軸に熱伝導率［Ｗ/ｍＫ］を、横軸に体積目付け［cc/ｍ2］をとったものである。通常、目付けは１ｍ2あたりの繊維の重量目付け［ｇ/ｍ2］で表されるが、ここでは比重の異なるその他の材質でも比較できるように１ｍ2あたりの体積目付け［cc/ｍ2］で表した。測定結果より、１３cc/ｍ2以下の目付けで、綿状の芯材を用いた場合の熱伝導率0.003［Ｗ/ｍＫ］よりも熱伝導率が小さく、すなわち断熱性能が高くなることが分かった。
【００２３】
これは、目付けを低くするとともに、エンボス加工の熱溶着部が厚さ方向へ貫通するようにすることにより、不織布の厚さが薄くなり、不織布中の繊維が厚さ方向に向きにくくなり、断熱方向と直交する方向である面方向により向きやすくできたからであると考えられる。したがって、本実施形態では、綿状の芯材の場合の熱伝導率0.003［Ｗ/ｍＫ］よりも小さくなる範囲で製造バラツキ等を考慮して目付けの上限を１３cc/ｍ2（以下）とした。
【００２４】
１３cc/ｍ2を超える目付けでは、繊維の配向方向が断熱方向である厚さ方向に向きやすいことと、エンボス加工の熱溶着部が厚さ方向への伝熱経路となって断熱性能が低下したと考えられる。
【００２５】
なお、目付けは低くするほど不織布中の繊維が面方向に向きやすくなり、また、熱溶着部の影響も小さくできると考えられるが、目付けを低くしすぎると不織布の均一性が低下するなどの要因で強度が弱くなり、３.５cc/ｍ2以下では不織布として巻き取ることができなかった。したがって、本実施例の真空断熱材は、エンボス加工を施した不織布の目付けを３.５cc/ｍ2乃至１３cc/ｍ2とした。
【００２６】
また、このような熱伝導率が小さく、断熱性能が高い真空断熱材を用いた断熱箱は、壁の厚みを薄くすることができるので、外形が同じ従来の断熱箱と比し、内容積を大きくすることができ、また内容積が同じであれば、外形を小さくすることができる。
【００２７】
実施例２
図２は本実施例の真空断熱材の繊維集合体である不織布の断面図である。
前述の実施例１の真空断熱材では、低目付けにすることで断熱性能を向上することができたが、低目付けの不織布では、所望の厚さの真空断熱材を得るための積層枚数が多くなってしまうため、不織布製造ラインのスピードが不足したり、積層工程の時間が長くなるなど、生産性が低下する。
【００２８】
そこで、エンボス加工の熱溶着部３ｂが厚さ方向へ貫通しないように、熱ローラの温度、クリアランスを調整して、目付けを変えて不織布を製造した。ここでは、熱ローラの温度を１８０℃とし、クリアランスは熱溶着を施す前の厚さの１／２となるように設定した。
【００２９】
得られた不織布（繊維集合体３ａ）は前述の実施例１と同様の方法で真空断熱材に製造した。そして、熱溶着部が厚さ方向へ貫通したもの（比較例）との間で性能の比較を行った。
【００３０】
得られた真空断熱材の断熱性能の評価結果を、図４のグラフに示す。図４のグラフも、前述の図３のグラフと同様、縦軸に熱伝導率［Ｗ/ｍＫ］を、横軸に体積目付け［cc/ｍ2］をとったものである。測定結果より、熱溶着部を不織布の厚さ方向へ貫通しない構造とすることにより、特に１０cc/ｍ2以上の目付けでは、前述の実施例１の熱伝導率との差が大きくなり７５cc/ｍ2まで、綿状の繊維芯材よりも断熱性能に優れた真空断熱材を得ることができた。これにより、所望の厚さの真空断熱材を得るための繊維集合体３ａである不織布の積層枚数を低減できるので、生産性が向上する。なお、３.５〜１０cc/ｍ2では、前述の実施例１の熱伝導率との差は小さいものの、熱伝導率が0.0002Ｗ/ｍＫ小さくなっており、生産性に支障がなければ低目付けの不織布を用いて断熱性能の改善を行っても良い。したがって、本実施形態では、製造バラツキ等を考慮して綿状の芯材の熱伝導率0.003［Ｗ/ｍＫ］よりも小さくなる範囲として目付けの上限を７５cc/ｍ2（以下）とした。
【００３１】
また、このような熱伝導率が小さく、断熱性能が高い真空断熱材を用いた断熱箱も、前述の実施例１と同様に壁の厚みを薄くすることができるので、外形が同じ従来の断熱箱と比し、内容積を大きくすることができ、また内容積が同じであれば、外形を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る真空断熱材の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の実施例２に係る繊維集合体の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の実施例１に係る真空断熱材の熱伝導率の測定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態の実施例２に係る真空断熱材の熱伝導率の測定結果を比較例とともに示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１  外包材、２  水分吸着剤、３  芯材、３ａ  繊維集合体、３ｂ  エンボス加工の熱溶着部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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