(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気性を有する材料で発泡ウレタン原料を覆って発泡治具に収容し、その周辺又は前記発泡治具を所定の温度に保って発泡させ、前記所定の温度は７５℃以上１３０℃以下であり、
前記通気性を有する材料は前記発泡ウレタン原料を前記発泡治具から隔離させるとともに、前記通気性を有する材料を隔てて、前記発泡ウレタン原料周辺を減圧させて発泡させる
ことを特徴とする断熱材用芯材の製造方法。
【請求項２】
前記通気性を有する材料がクラフト紙であり、その目付け量は５０〜１４０ｇ／ｍ2であることを特徴とする請求項１に記載の断熱材用芯材の製造方法。
【請求項３】
前記通気性を有する材料を少なくとも一方に開口部を有する袋状にし、前記開口部近くや前記通気性を有する材料の他方の接着部に穴や切り欠きを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の断熱材用芯材の製造方法。
【請求項４】
前記発泡治具を気密空間内に設けるか、前記発泡治具内を気密室とし、
前記気密空間あるいは前記気密室から減圧を行うための真空ポンプまでの経路の途中に分岐経路を設け、該分岐経路には予め減圧された減圧ストックタンクが連結されており、
前記真空ポンプを駆動してから、前記発泡ウレタン原料が発泡を開始し、生成した気泡の破泡が進行するタイミングで、前記分岐経路の途中に設けられたバルブを開き、
前記発泡ウレタン原料の発泡が完了し硬化してウレタンフォームとなるまで前記真空ポンプで減圧を続けることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の断熱材用芯材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の断熱材用芯材の製造方法により製造されたことを特徴とする断熱材用芯材。
【請求項６】
請求項５に記載の断熱材用芯材を外包材で被覆し、内部を減圧して密閉したことを特徴とする真空断熱材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫や冷凍庫等に使用する真空断熱材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、真空断熱材の断熱性能を向上させる目的で、例えば特開平５−６５９９０号公報に開示されているように、発泡ウレタン原料を発泡させたウレタンフォームを芯材とし、これを通気性をもたない樹脂フィルム等で被覆し、その内部を減圧して密閉する真空断熱材の製造方法が注目されている。以下、特開平５−６５９９０号公報の真空断熱材の製造方法を図７〜図９を参照して説明する。
【０００３】
図７に示すように、通気性を有する治具２５に、通気性を有する紙や不織布等からなる面材２６を載せ、この中に気泡連通化材を含む発泡ウレタン原料を注入発泡して硬質ウレタンフォームブロック２４を得る。さらに、この硬質ウレタンフォームブロック２４を任意の大きさに切断して、図８に示すような硬質ウレタンフォームパネル２７とする。そして、この硬質ウレタンフォームパネル２７を高温で長時間加熱し、吸着水分等を蒸発させ金属−プラスチックスラミネートフィルムからなる容器２３で被覆し、内部を減圧にして密閉することにより、図９に示すような真空断熱材２８が得られる。このようにして製造された真空断熱材２８は、内部の前記硬質ウレタンフォームパネル２７（芯材）の連通気泡率が高いため、長期間の使用に対しても経時的な断熱性能の劣化がほとんどない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の真空断熱材の製造方法では、連通気泡率を高めるため、発泡ウレタン原料に気泡連通化剤を混入させているが、ウレタンフォームブロックを大量生産すべく工業的に実施した場合、気泡連通化剤の種類や使用量によっては独立気泡が硬質ウレタンフォームの表面のスキン部やその近くに多く残留しているため、該ウレタンフォームを真空断熱材に加工したときの断熱性能が低下し、特に長期間（３０日以上）の使用により残留独立気泡内から経時的にガスが拡散して、内部圧力を高めて断熱効率を劣化させるという問題があった。
【０００５】
さらに、ウレタンフォームブロックを切断してウレタンフォームパネルに加工する必要があるため、真空断熱材を製造する際の作業工程数が増加し、手間がかかり生産コストが高くなるだけでなく、フォーム廃材や加工粉塵が大量に発生するため、廃棄物処理コストの面のみならず資源的に無駄が多い等環境の上でも課題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、廃棄物処理等の環境上の問題がなく、長期間の使用に対しても性能が劣化しない真空断熱材を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の断熱材用芯材の製造方法は、通気性を有する材料で発泡ウレタン原料を覆って発泡治具に収容し、その周辺又は前記発泡治具を所定の温度に保って発泡させ、前記所定の温度は７５℃以上１３０℃以下であり、前記通気性を有する材料は前記発泡ウレタン原料を前記発泡治具から隔離させるとともに、前記通気性を有する材料を隔てて、前記発泡ウレタン原料周辺を減圧させて発泡させることを特徴とするものである。
【００１４】
この構成によると、発泡ウレタン原料の発泡中に、特に独立気泡の残留しやすい表面のスキン部やその近くも加熱作用により軟化状態を維持しながら発泡するので、独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が促進される。
【００１６】
この構成によると、独立気泡の残留が少ない連通気泡構造の発達した断熱材用芯材が得られる。
【００２０】
この構成によると、発泡ウレタン原料の発泡中に、特に独立気泡の残留しやすい表面のスキン部やその近くも減圧による吸引作用を受けながら発泡するので、独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が促進される。
【００２５】
また、前記通気性を有する材料がクラフト紙であり、その目付け量は５０〜１４０ｇ／ｍ2であることを特徴とするものである。
【００２６】
この構成によると、通気性を有する材料が適度な強度と成型加工性をもつとともに、発泡ウレタン原料を発泡させる前に該発泡ウレタン原料が、通気性を有する材料であるクラフト紙の外部へ染み出す恐れがない。
【００２９】
また、前記通気性を有する材料を少なくとも一方に開口部を有する袋状にし、前記開口部近くや前記通気性を有する材料の他方の接着部に穴や切り欠きを設けたことを特徴とするものである。
【００３０】
この構成によると、例えば発泡治具に凸部を設けておき、該凸部に通気性を有する材料に設けた穴や切り欠きを嵌合させたり、添わせたりすることにより、前記穴や切り欠きが位置決めの役割を果たすので、通気性を有する材料の前記発泡治具内への収容が容易になるとともに、前記発泡治具内における前記通気性を有する材料の移動が阻止される。
【００３３】
また、前記発泡治具を気密空間内に設けるか、前記発泡治具内を気密室とし、前記気密空間あるいは前記気密室から減圧を行うための真空ポンプまでの経路の途中に分岐経路を設け、該分岐経路には予め減圧された減圧ストックタンクが連結されており、前記真空ポンプを駆動してから、前記発泡ウレタン原料が発泡を開始し、生成した気泡の破泡が進行するタイミングで、前記分岐経路の途中に設けられたバルブを開き、前記発泡ウレタン原料の発泡が完了し硬化してウレタンフォームとなるまで前記真空ポンプで減圧を続けることを特徴とする。また、本発明の断熱材用芯材は上記のいずれかの断熱材用芯材の製造方法により製造されたことを特徴とするものである。また、本発明の真空断熱材は、上記の断熱材用芯材を外包材で被覆し、内部を減圧して密閉したことを特徴とするものである。
【００３４】
この構成によると、得られた芯材をそのままあるいは適当な大きさに切り出して真空断熱材に利用することができるため、加工の手間が省けるとともに、ウレタンフォームの廃材の出る量が減少し、廃棄物処理等の環境上の問題のない真空断熱材を低コストで提供できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、いずれも通気性を有するクラフト紙等からなる外皮材の斜視図である。まず、この図を用いて外皮材２に発泡ウレタン原料３を注入する手順を説明する。図１（ａ）に示すように、外皮材２を筒状に丸めて重なった部分の互いに向かい合う面を接着する。これにより、外皮材２の底部略中央部には、この外皮材２の長さ方向に伸びる接着部２ｃが形成される。また、外皮材２の両端には開口部２ａ、２ａが形成される。
【００３６】
そして、一方の開口部２ａを図１（ａ）の矢印で示すように閉じて接着する。これにより、図１（ｂ）に示すように外皮材２には略長方形の扁平部２ｂが形成され、外皮材２は他方の開口部２ａが開放された袋状となる。次に、この袋状の外皮材２の開口部２ａから発泡ウレタン原料３を適量注入する。尚、発泡ウレタン原料３は有機ポリイソシアネート、ポリオール、触媒、整泡材、発泡剤からなる混合原料であり、発砲後硬化してウレタンフォームとなる。
【００３７】
次に、本発明に係る断熱材用芯材を製造する装置の構成を説明する。図２は、本発明の一実施例の断熱材用芯材の製造時の断面図である。図２において、４は上治具、５は下治具であり、それぞれ上チャンバ６、下チャンバ７に取り付けられている。この上チャンバ６と下チャンバ７とに挟まれた部分には気密空間９が形成され、該気密空間９における上治具４および下治具５の周辺には、耐熱性の絶縁体で被覆され可撓性を有する電気発熱体からなるヒータ８が配設されている。尚、このヒータ８は前記上治具４や下治具５に埋設させてもよい。
【００３８】
また、１０は真空ポンプであり、該真空ポンプ１０と前記気密空間９とはパイプ１２で連通されている。そして、パイプ１２の途中から分岐したパイプ１２ａには減圧ストックタンク１１が連結されており、前記パイプ１２、１２ａにより該減圧ストックタンク１１と前記気密空間９とは連通されている。さらに、パイプ１２の分岐点より前記気密空間９側ならびに前記分岐点から分岐したパイプ１２ａには、それぞれバルブ１３、１４が設けられており、気密空間９と真空ポンプ１０および減圧ストックタンク１１との連通を開放あるいは閉鎖すべく、必要に応じてこれらのバルブ１３、１４を開閉するようになっている。前記減圧ストックタンク１１は予め前記真空ポンプ１０にて減圧されており、その状態で前記バルブ１３、１４が閉じられている。
【００３９】
そして、前記上治具４および下治具５には、それぞれ貫通する穴からなり前記パイプ１２に通ずる複数の治具開口部４ａおよび５ａと、前記外皮材２の開口部２ａや扁平部２ｂを挟んで固定するための治具封止部４ｂおよび５ｂとが設けられている。尚、発泡治具４、５にそれぞれ前記治具開口部４ａ、５ａを設ける代わりに、これらの発泡治具４、５自体をセラミック発泡体等の通気性を有する材質で構成してもよい。
【００４０】
また、外皮材２内に注入された発泡ウレタン原料３の肉厚の薄い部分には、前記ヒータ８の発熱量を小さくしたり、ヒータ分布を粗くしたりすることにより、発砲治具４、５内の各部に伝わる熱量を該部に必要な温度条件に応じて調節するようにしてもよい。さらに、発砲治具４、５の外皮材２に近接する部分の数カ所に温度感知手段を設けて、該温度感知手段が感知した温度情報に基づき局所的にヒータ８の発熱量を調節するようにしてもよい。これにより、外皮材２内の発泡ウレタン原料３の全体にわたって適度にヒータ８の熱が伝達され、発泡ウレタン原料３の発泡を安定して行わせることができる。さらに、前記ヒータ８の代わりに、暖められた水やオイル等の液体あるいはスチームや空気等の気体をパイプ内に通したものを用いてもよい。
【００４１】
以上のような構成の装置を用いて断熱材用芯材を製造する手順について説明する。まず、前記下治具５の治具封止部５ｂに前記発泡ウレタン原料３を注入した外皮材２（図１（ｂ）参照）の開口部２ａおよび扁平部２ｂが乗り上げるように、外皮材２を下治具５に載置する。そして、上治具４が取り付けられた上チャンバ６を下チャンバ７にセットすることにより、発砲治具４、５内に外皮材２を収容する。これにより、前記開口部２ａおよび扁平部２ｂは発泡反応が完了して前記発泡ウレタン原料３が硬化するまで、治具封止部４ｂ、５ｂでそれぞれ挟み込まれるので、発泡ウレタン原料３の侵入がない扁平な状態となる。そのため、この扁平部２ｂは芯材１の作成が完了後、容易に折り曲げることができる。
【００４２】
そして、前記上チャンバ６と下チャンバ７の接続箇所には、オーリング等で着脱可能な状態にシールされ、その内部が気密状態になるようにしてある。また、前記気密空間９の代わりに、前記上治具４と下治具５の治具開口部４ａ、５ａをパイプ１２に直接つなぎ、治具封止部４ｂ、５ｂ近くを含む前記治具周辺にオーリング等でシールし、芯材１の収まる部分を気密室とすると、上チャンバ６と下チャンバ７がなくても上記と同様の減圧作用が期待でき、設備をさらに小型化できる。さらに、図２では上下方向でチャンバを開く構造にしているが、この部分を９０°回転させた状態にして横方向でチャンバを開く構造にすると、さらに設置スペースをとらない装置となる。
【００４３】
さらに、図３に示すように下治具５の治具封止部５ｂに凸部５ｃを設け、該凸部５ｃを前記外皮材２の扁平部２ｂに開けた穴部２ｄに通すとともに、上治具４の前記凸部５ｃに対向する位置に設けた凹部４ｃに前記凸部５ｃを嵌合することにより、外皮材２を発砲治具４、５内部の最適な位置に容易に収容することができるだけでなく、一旦外皮材２が前記発泡治具４、５に収容されると、該外皮材２の前記発泡治具４、５内部での大幅な移動が阻止されるので、発泡ウレタン原料３の発泡反応を常に安定して同じ条件の下で行うことができる。尚、図３は外皮材２の扁平部２ｂに穴部２ｄを設ける場合を示しているが、この穴部２ｄの代わりに位置決め用の切り欠きを入れて、この切り欠きを前記凸部５ｃに添わせるようにしてもよい。さらには、外皮材２の開口部２ａの近くにも位置決め用の穴や切り欠きを設けてもよい。
【００４４】
そして、開口部２ａの近く又は扁平部２ｂのどちらか一方の切り欠き又は穴に開口部２ａに対して直角方向に前記凸部５ｃに対するアソビを設けておくと、一層前記外皮材２を下治具５へセットするのが容易になる。また、前記アソビは発砲ウレタン原料が発砲することにより、開口部２ａに対し直角方向で外皮材２の長さが不足したときの外皮材２のズレのために必要となり、このズレ以上のアソビとなっている。さらに、外皮材２のズレが必要な側の治具封止部４ｂ、５ｂの外皮材２の挟み込む力は、外皮材２がずれる程度のものである。治具封止部４ｂ、５ｂ以外で芯材１付近の上治具４や下治具５は、上チャンバ６を下チャンバ７にセットしたとき、外皮材２を挟まないように少し隙間をあけておくとよい。
【００４５】
上治具４および下治具５は前記ヒータ８により予め所定の温度に熱せられており、少なくとも前記発泡ウレタン原料３の発泡反応が完了するまでは前記所定の温度を保つように設定されている。この状態で、上チャンバ６を下チャンバ７にセットした後、真空ポンプ１０を駆動してバルブ１３を開く。そして、発泡ウレタン原料３が発泡を開始し、生成した気泡の破泡が進行するタイミングでバルブ１４を開く。このまま、発泡ウレタン原料３の発泡が完了するまでバルブ１３を開いて、前記気密空間９内を真空ポンプ１０で減圧し続ける。発泡ウレタン原料３の発泡が完了し硬化してウレタンフォーム３ａとなった時点で、前記気密空間９内を大気圧に戻す。そして、上チャンバ６を下チャンバ７から取り外して、外皮材２とその内部のウレタンフォーム３ａとで構成される芯材１を取り出す。
【００４６】
図４は芯材の側面断面図であり、図５は図４におけるＡ−Ａ断面図である。これらの図において、１ａは陥没部であり、該陥没部１ａは発泡ウレタン原料３が発泡しながら膨張する際、上治具４に設けられた略長方形の突出部４ｃに芯材１が押圧されることにより、突出部４ｃの形状を反映して長方形状に形成される。また、１ｂ、１ｃは芯材１周縁のコーナー部であり、該コーナー部１ｂ、１ｃは発泡ウレタン原料３の発泡時に、外皮材２が発砲治具４、５内部の前記コーナー部１ｂ、１ｃに対応する部分の丸みを帯びた形状に添うことにより曲面に仕上がる。即ち、芯材１の凹部を含む全コーナー部は適度な曲面となるように上治具４や下治具５は作られている。
【００４７】
また、上治具４と下治具５とで形成される芯材１を収容するための空間において、厚さ方向の寸法は芯材１が所定の厚さとなるようにする必要があるが、外皮材２の強度が前記発泡ウレタン原料３の発泡力に打ち勝つ場合、前記コーナー部１ｂや１ｃ等の芯材１のコーナー部付近に対応する上治具４や下治具５のコーナー部を芯材１の曲面と異なる小さな曲率半径による形状にして隙間が生じるようにしてもよく、場合によっては上治具４や下治具５の前記コーナー部を角張った形状にしておいても、前記発泡ウレタン原料３の発泡硬化後の状態で、前記発泡治具４、５のコーナー部と外皮材２との間に、隙間が生じる寸法関係にあれば、芯材１の前記コーナー部は曲面に仕上がる。
【００４８】
また、このように外皮材２と発砲治具４、５内部との間に常時隙間をもたせることによって、発泡ウレタン原料３の発泡時、真空ポンプ１０による吸引を促進させることができる。即ち、短時間で広範囲にわたる減圧効果を得ることができるため、ウレタンフォーム３ａ内部の連通気泡構造のさらなる均一化、低密度化を図ることができる。
【００４９】
尚、図１に示すように外皮材２は底部の略中央部に長さ方向に伸びる接着部２ｃを有しているが、この接着部２ｃは、クラフト紙等からなる外皮材２を円筒状に丸めて内面となる側を重ね合わせて接着し、その接着根本付近で折り曲げて片側に倒した状態にしてもよく、さらに、この接着面を芯材の長さ方向や幅方向の少なくとも一端に設けてもよい。この場合は、外皮材２の内面側に発砲ウレタン原料３を注入したとき、少なくとも発砲完了間際まで、前記発砲ウレタン原料３に接する外皮材２の全周囲が通気性のよい一重の面となり、発砲後のウレタンフォーム３ａには連通気泡がさらに均一に形成される。さらに、上記のような接着部となる付近の外皮材２に、予め熱溶着性プラスチックスを付けておき、ローラー等により熱プレスして接着するようにすると量産性が向上する。
【００５０】
また、発泡後硬化した芯材１に不必要な突起部やエッジ部があるとき、その部をハンマー等でたたいたり押し型や治具で押して曲面や平面や凹面にしておくと、前記突起部やエッジ部で、後述する真空断熱材の外包材が破れる恐れがなくなる。また、上記のような芯材１のコーナー部は、Ｃ面状に形成させてもよい。尚、芯材１のコーナー部の曲面とそれに対応する上治具４や下治具５のコーナー部の間に隙間や溝をもたすことにより、この付近が減圧通路となり、より一層早い時間で広範囲かつ均一に減圧できるようにもなり、芯材１内の連通気泡のさらなる均一化や低密度化を効率よく達成できる。
【００５１】
図６は、本発明の一実施例の真空断熱材の側面断面図である。図６において、１５は芯材１の内部から発生したり、真空断熱材１８の外部から侵入する微量のガスや水分等を吸着除去するための吸着剤であり、該吸着剤１５は通気性を有する粘着テープ１６で前記陥没部１ａに封入されている。また、１７はガスバリヤー性のある物質（例えば、アルミ蒸着ポリエステルフィルムと金属箔熱溶着性のプラスチックのラミネートからなる通気性のない薄膜材）からなる外包材である。
【００５２】
このような構成をもつ真空断熱材１８の作成手順について説明すると、上記方法で製造された芯材１の外皮材２の両端の扁平部２ｂ、２ｂを根本から上方へ折り曲げて、図示の如く外皮材２の外周面に密着するように添わせテープ等で固定した後、この芯材１を１２０〜１３０℃の乾燥炉に２時間程度収容し、芯材１内部のウレタンフォーム３ａの水分やガスを蒸発させて充分に乾燥させる。そして、乾燥炉から取り出した芯材１の陥没部１ａに前記吸着剤１５を適量注入した後、前記テープ１６で前記陥没部１ａ全体を覆うように封止して芯材組品を得る。さらに、この芯材組品を一端に開口部１７ａをもつ袋状に形成された外包材１７に詰め、該外包材１７内部を真空槽で減圧して前記開口部１７ａを熱シールすることにより、前記芯材組品が外包材１７に密閉された真空断熱材１８が得られる。
【００５３】
尚、図６に示すように、前記扁平部２ｂを外皮材２の前記陥没部１ａが形成されている側に折り曲げることにより、反対側を平坦な面とすることができるので、得られた真空断熱材１８を冷蔵庫の外壁材等の内側平面部に張り付けやすくなる。また、発泡ウレタン原料３を発泡硬化させた後、芯材１の外皮材２に穴や切り込みを設けておくと、該穴や切り込みから直接ウレタンフォーム３ａの水分やガスが外部に放出されやすくなるので、芯材１を乾燥炉に入れて乾燥させたり、前記芯材組品を外包材１７で包み、その内部を真空引きするのに要する時間を短縮することができる。また、前記芯材１の開口部２ａ付近および接着部の扁平になった扁平部２ｂ、２ｂを取り去って芯材１に使用してもよく、さらに、開口部２ａ付近および扁平部２ｂを外皮材２を折り返した後に接着して、治具封止部４ｂ、５ｂで挟み込まないようにし、この部に扁平部が生じないようにしてもよい。
【００５４】
また、冷蔵庫等の真空断熱材を張り付ける外壁材の内側で、その部に凝縮パイプを張り付ける等した凸部がある場合、それに該当する側の真空断熱材の芯材に外包材の厚さ等を考慮して、前記凸部に対応した凹部や前記凸部のある領域をさけた凹部が形成されるように発泡治具に突出部を設けると、切削屑を出すことなく容易に芯材へ前記凹部を形成させることができる。
【００５５】
今、治具内寸法を４４０×７００×１５（ｍｍ）とし、外皮材２として目付け量８０ｇ／ｍ2のクラフト紙を用い、下記の表１に示す様々な条件で発泡ウレタン原料３を発泡硬化させて芯材１を製造した。ところで、発泡ウレタン原料３を発泡させて得られるウレタンフォーム３ａの品質の良し悪しを評価するための指標として、通常次式で定義される連通気泡のオープン化度を用いる。このオープン化度の値も合わせて表１に示す。
オープン化度（％）＝（Ｖ−Ｑ）／Ｖ×１００・・・・・（１）
ここで、Ｖは断熱材内の空間容積（ｃｃ）、Ｑは断熱材内の発生ガス容積（ｃｃ）である。また、
Ｑ＝（Ｐ１−Ｐ０）×Ｖ／７６０
が成り立つ。ここで、Ｐ０は断熱材内の初期圧力（Ｔｏｒｒ）、Ｐ１は断熱材内の２４時間後の圧力（Ｔｏｒｒ）である。
【００５６】
前記（１）式で定義されるオープン化度が低い値のときは、特にウレタンフォーム３ａの表面であるスキン部やその近くには独立気泡が多く残留しており、このようなウレタンフォーム３ａをそのまま真空断熱材１８の芯材１として用いた場合、前記独立気泡内の残留ガスが真空断熱材１８内に充満して真空度が低くなり、真空断熱材の使用の初期から断熱性能の劣化が見られる。
【００５７】
【表１】
0003710320.tif 000002
【００５８】
発泡ウレタン原料３の注入量が３６３ｇで、上治具４および下治具５の治具温度を３０℃にして、気密空間９内を減圧せずに発泡ウレタン原料３を発泡させた場合、発砲治具４、５内におけるウレタンフォーム３ａの充填が不完全な状態となり、前記オープン化度は８９．５％と低く、ウレタンフォーム３ａのスキン部やその近くには独立気泡が多く残留しており、真空断熱材１８として使用できる部分は芯材１全体の約５０％であった。
【００５９】
また、発泡ウレタン原料３の注入量を２８２ｇとし、気密空間９内を減圧する以外は上記と同様の条件で発泡ウレタン原料３を発泡させた場合、該発泡ウレタン原料３が上治具４および下治具５内全体に発泡し、ウレタンフォーム３ａは完全充填状態となるが、連通気泡のオープン化度は９２．１％と依然として低く、ウレタンフォーム３ａのスキン部やその近くには独立気泡がまだかなり残留しており、真空断熱材として使用できる部分は芯材１全体の約６０％にとどまったものの、気密空間９内を減圧した分、真空断熱材１８として使用できる部分の割合はわずかながら向上した。
【００６０】
即ち、上治具４および下治具５内で発泡ウレタン原料３を発泡させる際に、気密空間９内を減圧することにより、特に独立気泡の残留しやすいスキン部やその近くも発泡中に外部から吸引されて独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が促進されるため、独立気泡の残留した部分の少ないウレタンフォーム３ａが得られる。また、発泡ウレタン原料３の注入量を８１ｇも少なくしても、発砲治具４、５内部でウレタンフォーム３ａが完全充填状態となり、減圧によるウレタンフォーム３ａの低密度化と相俟って、少ない原料で芯材１が得られるため、その分フォーム廃材の量が減って廃棄物処理等の環境上も問題もほとんどない真空断熱材を低コストで提供できる。
【００６１】
さらに、上治具４および下治具５の治具温度を７５℃とする以外は上記と同様の条件で発泡ウレタン原料３を発泡させた場合、該発泡ウレタン原料３が上治具４および下治具５内全体に発泡し、ウレタンフォーム３ａは完全充填状態となり、連通気泡のオープン化度は９９．８％に向上した。これにより、独立気泡の残留した部分がほとんどなくなり、吸着剤１５を適量併用すると、１００％真空断熱材１８として使用できる芯材１が得られる。
【００６２】
即ち、気密空間９内を減圧するとともに治具温度を７５℃に保つことにより、特に独立気泡の残留しやすいスキン部やその近くも発泡中に外部からの吸引作用と加熱による軟化作用により独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が促進されるため、ほとんど全ての箇所で独立気泡の残留した部分のない連通気泡構造の芯材１が得られる。この芯材１はこのまま真空断熱材１８に加工できるため、従来のようにウレタンフォームブロックから所定の大きさの芯材を切り出す必要がなく、その分加工の手間が省け、しかもフォーム廃材が出ることないので、廃棄物処理等の環境上の問題もなく、コスト削減が可能な真空断熱材を提供できる。
【００６３】
さらに、上治具４および下治具５の治具温度を１１０℃にする以外は上記と同様の条件で発泡ウレタン原料３を発泡させた場合は、連通気泡のオープン化度は９９．９％となり、この場合も吸着剤１５を併用することにより、１００％真空断熱材１８に使用できる芯材１が得られた。
【００６４】
そして、上治具４および下治具５の治具温度を５５℃にした場合は、連通気泡のオープン化度は９９．１％となり、ウレタンフォーム３ａのスキン部やその近くには独立気泡の残留が少しあるが、この部を除去することにより、真空断熱材１８として使用できる部分は芯材１全体の約８５％となり、廃材の量はかなり減少した。
【００６５】
このように発泡ウレタン原料３の発泡が完了するまで発泡治具を暖めることにより、特に独立気泡が残留しやすいスキン部やその近くでも原料は軟化を維持したまま発泡するので、独立気泡が破泡しやすくなり、独立気泡の残留の少ないウレタンフォーム３ａが得られるため、従来方法に比べてフォーム廃材の量がかなり減り、その効果は治具温度が５５℃以上で顕著に現れ、特に７５℃以上の場合は吸着剤を適量併用することによりほぼ１００％真空断熱材１８として使用できる芯材１が得られる。尚、前記治具温度はウレタン材料の耐熱性から上限は１４０℃であり、工業的に実施した場合の品質のバラツキ等を考慮すると前記上限は１３０℃とする必要がある。
【００６６】
また、外皮材２として目付け量が５０ｇ／ｍ2未満のクラフト紙を用いた場合、発泡前の発泡ウレタン原料の一部がクラフト紙に染み込み該クラフト紙の外部へ漏れ出し、これが接着剤のように作用してウレタン原料の発泡硬化後に芯材１が発泡治具４、５に張り付き、該芯材１を発泡治具４、５から取り出しにくくなった。
【００６７】
そして、外皮材２として目付け量が１４０ｇ／ｍ2を超えたクラフト紙を用いた場合、外皮材２が硬くなるため成型加工性に劣り、しかも治具内形状に添いにくくなるため、所望の形状の芯材１が得られなくなる。さらに、外皮材２の通気性も悪くなるため、芯材１の製造時の減圧効果が低下して独立気泡の少ない良質の芯材１が得られなくなるという問題が生じた。
【００６８】
即ち、外皮材２として目付け量が５０〜１４０ｇ／ｍ2のクラフト紙を用いることにより、クラフト紙に適度な通気性をもたすことができるとともに、発泡前のウレタン原料の外皮材２外部への染み出しによる発泡治具４、５への張り付きもなく、しかもこのクラフト紙の硬さや強度が成型加工性に適しているため、所望の形状をした芯材１が容易に得られる。こうして得られた芯材１の周囲はクラフト紙からなる外皮材２で覆われているため、芯材１の強度が適度に保たれ、該芯材１の運搬や加工時の取り扱いがしやすくなる。尚、本実施形態では、外皮材２としてクラフト紙を用いる場合について説明したが、これに限定されず、不織布等を用いてもよく、要は通気性を有する材料であればよい。
【００６９】
また、図２における発泡治具４、５の治具内寸法は、所定の大きさの芯材１を一つの単位として、この芯材１を一つ分製造できる寸法に設定されているが、長さ方向に前記単位の倍数の大きさとなるようにしてもよい。この場合は、得られた芯材１を前記所定の大きさに切断することにより、真空断熱材に使用できる芯材１を一度に複数枚製造できるので、生産性の効率化が図れる。
【００７０】
また、発泡治具４、５の治具内寸法を厚さ方向で所定の寸法に設定し、一方幅方向および長さ方向で余裕をもたせた寸法としておき、この発泡治具４、５内部で所定の大きさの外皮材２に注入した発泡ウレタン原料３を発泡させることにより、ほぼ所定の大きさの芯材１を得ることができる。そして、外皮材２として長さ方向で前記所定の大きさの倍数となるものを用いることにより、前記所定の寸法を一つの単位とした場合、前記倍数分だけ長さ方向で複数の単位をもつ断熱材用芯材が一度に得られる。この場合も、この複数の単位からなる断熱材用芯材を所定の寸法に切断することにより、真空断熱材に使用できる芯材を一度に複数製造できるので、生産性の効率化が図れる。
【００７１】
さらに、クラフト紙等の通気性を有する材料を台等に広げて置き、該通気性を有する材料の上に発泡ウレタン原料を注ぎ、その後オーブン等に収容して通気性を有する材料や発泡ウレタン原料の周辺を所定の温度に保って発泡ウレタン原料を発泡させ、前記通気性を有する材料を残したまま所定の寸法に切削したウレタンフォームを芯材に用いて真空断熱材を製造してもよい。この場合は、従来方式のように発泡ウレタン原料を加熱せずに該発泡ウレタン原料を発泡させる場合に比べて、独立気泡の残留の少ないウレタンフォームの芯材が得られるため、フォーム廃材の量が減って、廃棄物処理等の環境上の問題がなく、コスト削減が可能な真空断熱材を提供できる。尚、前記台の代わりにベルトコンベアを用い、前記オーブンをトンネル状にすると、連続的に芯材を大量生産することができる。また、前記発砲ウレタン原料に、適当な気泡連通化剤を適量添加した場合であっても、上記と同様あるいはそれ以上の効果があることは明白である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明では、発泡ウレタン原料を発泡治具に収容して加熱することより、発泡してできたウレタンフォームは、そのまま通気性を有する材料と共に断熱材用芯材として使用することができるため、加工の手間が省けるとともに、フォーム廃材が出ないので、処理コストのみならず廃棄物処理等の環境上でも問題のない断熱材用芯材が得られる。
【００７７】
また、発泡ウレタン原料を７５℃以上１３０℃以下の温度条件で発泡させることにより、特に独立気泡ができやすい表面のスキン部やその近くでも軟化状態を維持しながら発泡が進むので、該部位での独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が促進される。従って、ウレタンフォーム内部の全ての部位において、独立気泡の少なく連通気泡構造となるため、優れた品質の断熱材用芯材が得られる。
【００７８】
また、発泡ウレタン原料を発泡させる際に減圧することにより、特に独立気泡の残留しやすいスキン部やその近くも発泡中に外部から吸引されることにより独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が促進される。従って、ウレタンフォーム内部の全ての箇所において、独立気泡の少ない連通気泡構造となるため、優れた品質の断熱材用芯材が得られる。
【００８１】
また、通気性を有する材料としてクラフト紙を用い、その目付け量を５０〜１４０ｇ／ｍ2としたことにより、前記クラフト紙に適度な通気性をもたすことができるとともに、発泡前のウレタン原料が前記クラフト紙の外部への染み出すことによる発泡治具への張り付きもなく、しかも前記クラフト紙の硬さや強度が成型加工性に適しているため、独立気泡が少なく所望の形状をした断熱材用芯材が得られる。こうして得られた芯材の周囲はクラフト紙からなる外皮材で覆われているため、芯材の強度が適度に保たれ、該芯材の運搬や加工時の取り扱いがしやすくなる。
【００８３】
また、例えば発泡治具に凸部を設けておき、該凸部に通気性を有する材料に設けた穴や切り欠きを嵌合させたり、添わせたりすることにより、前記穴や切り欠きが位置決めの役割を果たすので、発泡ウレタン原料を注入した通気性を有する材料を発泡治具内の最適な位置に容易に収容することができるとともに、発泡治具内での前記通気性を有する材料の移動が阻止されるので、発泡ウレタン原料を発泡させて得られる断熱材用芯材の品質が安定する。
【００８５】
また、得られた芯材をそのままあるいは適当な大きさに切り出して真空断熱材に用いることができるため、加工の手間が省けるとともに、ウレタンフォーム廃材の出る量が減少し、廃棄物処理等の環境上の問題のない真空断熱材を低コストで提供できる。また、この真空断熱材は独立気泡の残留する部分の少ない連通気泡構造の芯材を用いているため、少量の吸着剤を併用することにより、長期間の使用による芯材内部からのガスの拡散に伴う経時的な断熱性能の劣化がほとんどない長寿命且つ高品質な真空断熱材となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  通気性を有する外皮材を筒状に丸めて下方の外皮材同士が重なった部分を接着した状態を示す斜視図である。
（ｂ）  図１（ａ）に示す外皮材の両端の開口部の一方を閉じて接着した袋状の外皮材に発砲ウレタン原料を注入する時の斜視図である。
【図２】    本発明の一実施例の断熱材用芯材の製造時の断面図である。
【図３】    本発明の一実施例の発泡ウレタン原料を注入した外皮材を発泡治具に収容する時の一部省略斜視断面図である。
【図４】    本発明の一実施例の断熱材用芯材の製造方法により作成された断熱材用芯材の側面断面図である。
【図５】    図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】    本発明の一実施例の真空断熱材の側面断面図である。
【図７】    従来の硬質ウレタンフォームブロック製造時の断面図である。
【図８】    従来の硬質ウレタンフォームパネルの斜視図である。
【図９】    従来の真空断熱材の断面図である。
【符号の説明】
１    芯材
２    外皮材
２ａ  開口部
２ｂ  扁平部
３    発泡ウレタン原料（発泡前）
３ａ  ウレタンフォーム（発泡後）
４    上治具
５    下治具
６    上チャンバ
７    下チャンバ
８    ヒータ
９    気密空間
１０  真空ポンプ
１１  減圧ストックタンク
１２，１２ａ  パイプ
１３，１４  バルブ
１５  吸着材
１６  テープ
１７  外包材
１８  真空断熱材
【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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【図８】
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【図９】
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