(57)【要約】【課題】  真空断熱材が固定されるべき固定面にある凹凸形状に対応した凹凸を有し、かつ優れた断熱性能を有する真空断熱材及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  少なくとも芯材と該芯材を収納し内部を減圧状態に維持できる外包材からなり、前記芯材が、連続気泡合成樹脂フォームからなる板状材料および無機繊維及び／又は有機繊維からなる繊維状材料の積層体である真空断熱材であって、該真空断熱材における板状材料側の外表面に、該真空断熱材が適用される部材表面の形状に対応した凹凸を有する真空断熱材。連続気泡合成樹脂フォームからなる板状材料および無機繊維及び／又は有機繊維からなる繊維状材料を積層して外包材に収納し、内部を減圧状態にして外包材開口部を封止し、真空断熱材を得た後、該真空断熱材に対し、板状材料側の外表面から凹凸加工を施す真空断熱材の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも芯材と該芯材を収納し内部を減圧状態に維持できる外包材からなり、前記芯材が、連続気泡合成樹脂フォームからなる板状材料および無機繊維及び／又は有機繊維からなる繊維状材料の積層体である真空断熱材であって、該真空断熱材における板状材料側の外表面に、該真空断熱材が適用される部材表面の形状に対応した凹凸を有する真空断熱材。
【請求項２】
前記凹凸がプレス加工により溝状に賦形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
連続気泡合成樹脂フォームからなる板状材料および無機繊維及び／又は有機繊維からなる繊維状材料を積層して外包材に収納し、内部を減圧状態にして外包材開口部を封止し、真空断熱材を得た後、該真空断熱材に対し、板状材料側の外表面から凹凸加工を施すことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
【請求項４】
前記板状材料が連続気泡硬質ウレタンフォームであり、前記繊維状材料がガラス繊維であることを特徴とする請求項３に記載の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、冷蔵庫、自動販売機、保冷箱、保冷車等の温度を一定に保つ断熱庫に断熱材として用いられる真空断熱材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫、自動販売機、保冷箱、保冷車等の断熱庫には、種々の構造・性能を有する断熱材が使用されている。近年では、非常に優れた断熱性を有する真空断熱材が知られており、上記用途に多く使用されている。真空断熱材とは、一般的には、ガスバリヤー性を有する金属蒸着フィルム等からなる外包材に芯材を充填し、その内部を減圧して密封した構造を有するものである。芯材としては連続気泡からなる合成樹脂フォームが単独で用いられていたが、近年では、断熱性能に極めて優れたグラスウールが単独で使用されている（特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
そのような真空断熱材は、通常、断熱庫を構成する断熱壁内に組み込まれた状態で用いられる。例えば、図１に概略的に示すような冷蔵庫等の断熱庫１は断熱壁（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）によって構成され、該断熱壁の内部に真空断熱材が設置される（図面上、手前方向の断熱壁は省略する）。図１中、真空断熱材が配置される概略的な位置を点線で示す。そのような断熱壁は図４に示すように、真空断熱材４を主に外箱３ａに対し接着又は粘着により固定し、当該外箱３ａを内箱３ｂと嵌合させたのち、別の断熱物質（例えば、発泡ウレタン断熱材）５を充填させることにより形成される（特許文献３）。図４は図１中、断熱壁２ｂをＢ方向（図面上、上下方向）から見たときの概略断面図である。真空断熱材４の固定は通常、外箱等の固定面に接着剤を塗布して行われる。
【特許文献１】特開昭６２−５９３７５号公報
【特許文献２】特開平７−９６５６３号公報
【特許文献３】特開平１１−３５１４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、グラスウール芯材はもともと繊維を集綿状にしたものであって、面状にするためニードルパンチ加工やバインダー加工を施されたものであるので、プレス等によっても、外箱等の固定面形状に合わせて、賦形することは到底困難な作業である。したがって、例えば固定面に配管・配線等の凹凸部（特に凸部６；図４参照）がある場合や構造上の凹凸部がある場合、真空断熱材が当該凹凸部に対応して賦形できない。よって、真空断熱材と固定面との間でそのような凹凸部に由来する空隙部分（７；図４参照）が生じ、断熱壁としての断熱性能を大きく低下させてしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、真空断熱材が固定されるべき固定面にある凹凸形状に対応した凹凸を有し、かつ優れた断熱性能を有する真空断熱材及びそ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】
【０００６】
本発明は、少なくとも芯材と該芯材を収納し内部を減圧状態に維持できる外包材からなり、前記芯材が、連続気泡合成樹脂フォームからなる板状材料および無機繊維及び／又は有機繊維からなる繊維状材料の積層体である真空断熱材であって、該真空断熱材における板状材料側の外表面に、該真空断熱材が適用される部材表面の形状に対応した凹凸を有する真空断熱材に関する。
【０００７】
本発明はまた、連続気泡合成樹脂フォームからなる板状材料および無機繊維及び／又は有機繊維からなる繊維状材料を積層して外包材に収納し、内部を減圧状態にして外包材開口部を封止し、真空断熱材を得た後、該真空断熱材に対し、板状材料側の外表面から凹凸加工を施すことを特徴とする真空断熱材の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の真空断熱材及びその製造方法は、連続気泡合成樹脂フォームからなる板状材料と繊維状材料からなる積層芯材を用いているため、真空密閉後、凹凸加工を施すことにより、真空断熱材自身に凹凸を比較的精密に安定して付与することが可能である。したがって、真空断熱材が固定されるべき固定面に配線・配管等の凹凸部がある場合や構造上の凹凸部がある場合でも、当該凹凸に対応した真空断熱材の生産が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の真空断熱材は少なくとも芯材と該芯材を収納し内部を減圧状態に維持できる外包材とからなる。
【００１０】
本発明において使用される芯材は板状材料および繊維状材料の積層体である。そのような積層体は最下層または最上層の少なくとも一方の層が板状材料からなっている限り、積層数および積層順序は特に制限されるものではない。例えば、積層体の一部または全部において、板状材料および繊維状材料が交互に積層されていてもよいし、または板状材料または繊維状材料が連続して積層されていてもよい。積層体が複数の板状材料層を有する場合、全ての板状材料層が同種類のものであってもよいし、または一部または全部の板状材料層が異なっていてもよい。積層体が複数の繊維状材料層を有する場合も同様である。製造容易性および製造効率の観点から好ましくは、１層の板状材料と１層または複層の繊維状材料とからなる積層体である。
【００１１】
芯材を構成する板状材料は連続気泡合成樹脂フォームである。独立気泡合成樹脂発砲体を用いると、断熱材内部を減圧しても減圧による断熱性の向上効果が得られないので、十分な断熱性が得られない。連続気泡合成樹脂フォームは、連続気泡構造を有し、かつ真空断熱材の製造時において減圧下で外包材の開口部を封止した後、大気圧下に持ってきても形状を保持可能なものであれば、いかなる合成樹脂フォームであってもよい。連続気泡合成樹脂フォームの具体例として、例えば、いわゆる硬質ポリウレタンフォーム、硬質ポリスチレンフォーム、硬質ポリエチレンフォーム、硬質ポリプロピレンフォーム、硬質フェノール樹脂フォーム、硬質ユリア樹脂フォーム等が挙げられる。好ましくは、硬質ポリウレタンフォームおよび硬質ポリスチレンフォーム、特に硬質ポリウレタンフォームである。連続気泡硬質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分とを主反応成分として、連続気泡構造を形成すべく発泡成形された熱硬化性ポリウレタンフォームであり、他の合成樹脂フォームに比較して断熱性能に非常に優れている。また、熱プレス等による形状保持性が高く、種々の形状に賦形できる。
【００１２】
連続気泡合成樹脂フォームの密度としては通常、４０〜８０Ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは５０〜７０Ｋｇ／ｍ３である。密度は、ＪＩＳＫ７２２２に規定される方法に準じて測定された値を用いている。独立気泡率については、１０％以下のものを用い、連続気泡性の高いもの、すなわち、独立気泡率の小さいものほど好ましい。なお、独立気泡率は、ＡＳＴＭ  Ｄ２８５６に規定される方法に準じて測定する。
【００１３】
また連続気泡合成樹脂フォームの平均セル径としては通常、２０〜１２０μｍであり、好ましくは３０〜１００μｍである。平均セル径は、１０個のセルに対し、セル１個当たり２箇所の径をＣＣＤカメラ画像を処理して測定し、計２０箇所の径の平均値を求めて平均セル径値として用いた。
【００１４】
上記好ましい物性を有する連続気泡合成樹脂フォームは多くの市販品として入手可能であり、例えば、倉敷紡績社製のものが使用可能である。
【００１５】
連続気泡合成樹脂フォームの厚みは特に制限されず、通常、１〜２０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ程度であり、減圧によっても厚みはほとんど変わらない。
【００１６】
繊維状材料としては無機繊維、有機繊維またはそれらの混合繊維が使用される。本発明において使用される繊維状材料の形態は特に制限されるものではないが、取り扱い作業性の観点からは、上記繊維からなるマット状の形態を有していることが好ましい。
【００１７】
無機繊維としては、例えば、ガラス繊維（グラスウール）、アルミナ繊維、スラグウール繊維、シリカ繊維、ロックウール等が挙げられる。
有機繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。  好ましい繊維状材料は無機繊維、特にガラス繊維である。ガラス繊維は極めて優れた熱伝導率を示す。
【００１８】
繊維状材料の平均繊維径は特に制限されないが、通常は０．１〜３０μｍ、特に１〜５μｍである。特にガラス繊維を使用する場合は製造容易性の観点から好ましい平均繊維径は０．５〜５μｍ程度である。
平均繊維長もまた特に制限されないが、マット状形態の成形性の観点からは１〜１００ｍｍ、特に３〜１０ｍｍが好ましい。
【００１９】
繊維状材料は、いわゆるニードルパンチ法、バインダー法、抄造法等により、容易にマット状とすることができる。
【００２０】
繊維状材料の厚みは特に制限されず、通常は、真空断熱材としたときに１〜１００ｍｍ、好ましくは３〜３０ｍｍとなればよい。
【００２１】
外包材としては、ガスバリア性を有し、上記芯材を収納して内部を減圧状態に維持できるものであれば、どのようなものでも用いることができる。中でも、ヒートシール可能なものが好ましい。好ましい具体例として、例えば、最外層から、ナイロン、アルミ蒸着ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、アルミ箔、及び最内層として高密度ポリエチレンの４層構造からなるガスバリアフィルム、最外層から、ポリエチレンテレフタレート樹脂、中間層にアルミ箔、最内層に高密度ポリエチレン樹脂からなるガスバリアフィルム、最外層にＰＥＴ樹脂、中間層にアルミ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、最内層に高密度ポリエチレン樹脂からなるガスバリアフィルム等が挙げられる。
【００２２】
外包材の中には芯材のみを入れるだけでも、断熱性能に優れた真空断熱材を得ることができるが、芯材から不純物を完全に取り除くことは困難であり、微量のアウトガス等による経時的な断熱性能低下を防止するために、さらに吸着剤（ゲッター材）を封入することも好ましい。
【００２３】
上記のような材料からなる本発明の真空断熱材は凹凸が付与されている。本発明の真空断熱材の好ましい一実施形態を図２を用いて説明する。図２は本発明の真空断熱材の一例の概略断面図である。
【００２４】
本発明の真空断熱材１０は少なくとも芯材１２が外包材１６に減圧状態で収容されてなっている。本発明の真空断熱材１０は、芯材１２が板状材料１３および繊維状材料１４の積層体であって、その最下層または最上層の少なくとも一方の層が板状材料からなっている。そのため、芯材の最下層または最上層の板状材料の外表面に良好に凹凸が付与されて、結果として真空断熱材における当該板状材料側の外表面に凹凸（凹部１５）を有する。芯材の最下層または最上層における板状材料の外表面に付与される凹凸を、真空断熱材が適用（固定）される部材表面の形状（例えば、配線・配管等の凹凸や構造上の凹凸）に対応した凹凸にすると、真空断熱材と固定面との間でほとんど空隙が生じないので、該真空断熱材が組み込まれる断熱壁の断熱性が向上する。図２中、１７は熱融着部である。
【００２５】
真空断熱材が組み込まれる断熱壁内部の壁面は平面状であって、かつその内部の配線・配管等は壁面に埋め込まれることなく壁面上を垂れ下がるのが一般的であるので、真空断熱材が有する凹凸は溝状（凹部）であることが好ましい。
【００２６】
本発明において付与される凹凸の寸法は、当該凹凸を付与される部分（領域）が真空断熱材の一部である程度の比較的小さい寸法であることが好ましい。凹凸が小さいほど、一般に賦形は困難とされるが、本発明においては凹凸が比較的小さい寸法であっても良好に付与され得るためである。そのような凹凸寸法は、凹凸が溝状の場合で、真空断熱材の外表面上、幅として１〜２００ｍｍ、特に３〜３０ｍｍ、および深さとして１〜５０ｍｍ、特に３〜１５ｍｍが好適である。
【００２７】
本発明の真空断熱材の寸法は芯材および外包材の大きさに依存し、芯材および外包材の大きさは該真空断熱材の用途に応じて適宜、決定されればよい。
【００２８】
外表面に凹凸（特に凹部）を賦形された本発明の真空断熱材を、図１に示す断熱庫（例えば、冷蔵庫）に使用した場合の使用状態の一例を図３に示す。図３は図１中、断熱壁２ｂをＢ方向から見たときの概略断面図である。本発明の真空断熱材１０は配線・配管６に対応した凹部を有しているので、断熱壁２ｂ内において真空断熱材１０と固定面１１との間でほとんど空隙が生じていない。
【００２９】
そのような断熱壁２ｂは例えば、以下の手順によって形成される。真空断熱材１０の凹部に配線・配管６を誘導しながら、該真空断熱材１０を外箱３ａに対し接着又は粘着により固定する。固定は通常、固定面１１に接着剤を塗布して行われる。次いで、当該外箱３ａを内箱３ｂと嵌合させたのち、別の断熱物質（例えば、発泡ウレタン断熱材）５を充填させて、断熱壁２ｂは形成される。
【００３０】
以下、本発明の真空断熱材の製造方法について説明する。
板状材料及び繊維状材料（好ましくはマット状）をそれぞれ適当な大きさ及び形（例えば、四角形）にカットし、内部に含まれる水分等を除去するために乾燥を行う。当該乾燥は通常、１２０℃１時間程度の条件にて行われるが、より有効に連続気泡合成樹脂フォーム及び繊維状材料の水分等を除去するために、１２０℃において真空乾燥するのが好ましい。さらに、遠赤外線による乾燥を併用してもよい。真空度については、０．５〜０．００１Ｔｏｒｒ程度で乾燥を行うのが好ましく、温度については、１００℃〜１５０℃で行うのが好ましい。
【００３１】
次に、板状材料と繊維状材料とを積層し、袋状にシールされた外包材の中に挿入する。なおこの時、ゲッター材を一緒に挿入しておくのが好ましい。この状態で真空引き装置内に入れて、内圧が０．１〜０．００１Ｔｏｒｒ程度の真空度となるよう減圧排気する。その後、外包材の袋状開口部を熱融着により封止し、真空断熱材を得る。
【００３２】
本発明においては、上記のように一旦、真空断熱材を得た後で、板状材料側の外表面に凹凸を付与する。凹凸の付与は凹凸加工によって行う。凹凸加工としては、プレス加工等挙げられるが、生産性に優れ、真空断熱材の外包材を傷つけることなく加工することを考慮すると、プレス加工が最も好ましい。プレス条件は例えば、圧力５〜１５ｋｇ／ｃｍ２およびプレス時間２〜５秒間が適当である。なお、凹凸加工は、例えば外箱内表面の配管、配線等に対応して設けることが必要であり、プレス加工にて溝形状に賦形されることが、生産性及び加工性からして好ましい。
【００３３】
真空断熱材における板状材料側の外表面への凹凸の付与は、板状材料にあらかじめ凹凸加工を施しておき、当該芯材を外包材に収納し、減圧状態とすることにより、外包材を芯材に密着させ、真空断熱材表面に芯材の凹凸が現れるようにすることも可能である。しかしながら、そのように凹凸加工を減圧工程より前に行う場合、減圧工程の直前工程として通常行われる乾燥工程にて、付与された凹凸形状が復元してしまい、賦形が不十分になり、精密な賦形を行えない。したがって、本発明においては板状材料と繊維状芯材との積層体芯材を、まず外包材に収納して内部を減圧状態とし、真空密閉状態にした後、外包材を介して板状材料に対して凹凸加工を行う。このように真空密閉状態にした後に凹凸加工を行うと、付与された凹凸形状の復元がほとんど見られず、所望の凹凸形状を比較的精密に安定して付与可能である。
【００３４】
特に、溝状の凹凸を付与する場合には、凹凸加工時の金型の突起が精密に賦形され得る。そのため、金型の突起形状は、真空断熱材が有する前記凹凸寸法にそのまま対応した形状にすればよい。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
芯材として、連続気泡硬質ウレタンフォーム（密度：５５Ｋｇ／ｍ３、平均セル径：７５μｍ、独立気泡率５％、倉敷紡績社製）および抄造法によりマット状としたグラスウール（平均繊維長：１０ｍｍ、平均繊維径３μｍ）を用いる。なお、共にサイズは５００ｍｍ×１５００ｍｍであり、厚み１０ｍｍである。
【００３６】
上記の芯材をまず積層し、温度１２０℃にて１時間乾燥を行った。乾燥後の積層芯材を、ナイロン、アルミ蒸着ＰＥＴ、アルミ箔、高密度ポリエチレンの４層構造からなるガスバリアフィルム製外包材に挿入し、同時にゲッター材（サエス  ゲッターズ社製：ＣＯＭＢＯ）を１個外包材の中に挿入した。その後、真空引き装置にて、内圧が０．０５Ｔｏｒｒとなるよう真空引きを行いながら、密封した。得られた真空断熱材は、５００ｍｍ×１５００ｍｍであり、厚みは１６ｍｍであった。また、このときの繊維状材料の厚みは６ｍｍであった。
【００３７】
その後、プレス機によりプレス加工を行い真空断熱材を得た。プレス加工は、真空断熱材の表面に、長手方向に沿った溝形状を賦形すべく行った。プレス型（上型）に直径１０ｍｍおよび高さ５ｍｍの半円柱状の突起を設け、７ｋｇ／ｃｍ２で３秒間プレスを行った。なお、得られる溝深さは５ｍｍ、溝幅は１０ｍｍであり、断熱箱体の外箱表面に設置される配管径に合うよう精密に賦形された。溝本数は２本であり、長手方向の一方の端部から他方の端部まで直線上に設けられた。外包材への悪影響を防ぐため、真空断熱材に鋭角部をなるべく発生させないよう、プレス加工の金型形状は、角部分が曲面形状となるよう設計されていた。
【００３８】
（比較例１）
芯材として、抄造法によりマット状としたグラスウール（平均繊維長：１０ｍｍ、平均繊維径３μｍ、厚み１０ｍｍ）を単独で用いたこと以外、実施例１と同様の方法で真空断熱材を得た。
【００３９】
（比較例２）
連続気泡硬質ウレタンフォームに対するプレス工程を、乾燥工程の前に実施し、プレス工程後に乾燥、真空引きおよび密封工程を行うこと以外は、実施例１と同様の材質、方法にて真空断熱材を得た。
【００４０】
（評価）
断熱性能の評価は、「ＡｕｔｏΛ  ＨＣ−０７４」（英弘精機（株）製）を用いて、平均温度２０℃の熱伝導率を測定することにより行った。なお、測定は真空引き工程から１日経過後に測定した。
【００４１】
【表１】
2006029413.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の真空断熱材を使用可能な断熱庫（冷蔵庫）の概略構成図である。
【図２】本発明の真空断熱材の概略断面図の一例である。
【図３】本発明の真空断熱材を図１に示す断熱庫に使用した場合の使用状態の一例を示す概略断面図である。
【図４】従来の真空断熱材を図１に示す断熱庫に使用した場合の使用状態の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：断熱庫（冷蔵庫）、２ａ：２ｂ：２ｃ：２ｄ：断熱壁、３ａ：外箱、３ｂ：内箱、４；従来の真空断熱材、５：別の断熱物質（発泡ウレタン断熱材）、６：配線・配管、７：空隙、１０：本発明の真空断熱材、１２：芯材、１３：板状材料、１４：繊維状材料、１５：凹部、１６：外包材、１７：熱融着部。
【図１】
2006029413.tif 000003
【図２】
2006029413.tif 000004
【図３】
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【図４】
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