(57)【要約】【課題】製造工数を削減して真空漏れを低減できる真空断熱材の製造方法を提供する。【解決手段】内表面を第１熱溶着層により形成された袋状の内袋１０に開口した第１開口部１０ｂを介して内袋１０内にスペーサとなる芯材２を収容する芯材収容工程と、内表面を第２熱溶着層２１により形成された袋状の外包材２０に開口した第２開口部２０ｂを介して外包材２０内に内袋１０を収容する内袋収容工程と、内袋１０及び外包材２０の内部を減圧した状態で第１開口部１０ｂと第２開口部２０ｂとを同時に溶着して内袋１０及び外包材２０を同時に密封する溶着工程とを備え、前記溶着工程で溶着された第２開口部２０ｂの溶着部２０ａの内側に第１開口部１０ｂの溶着部１０ａを配した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内表面を第１熱溶着層により形成された袋状の内袋に開口した第１開口部を介して前記内袋内にスペーサとなる芯材を挿入する芯材収容工程と、内表面を第２熱溶着層により形成された袋状の外包材に開口した第２開口部を介して前記外包材内に前記内袋を挿入する内袋収容工程と、前記内袋及び前記外包材の内部を減圧した状態で第１開口部と第２開口部とを同時に溶着して前記内袋及び前記外包材を同時に密封する溶着工程とを備え、前記溶着工程で溶着された第２開口部の溶着部の内側に第１開口部の溶着部が配されることを特徴とする真空断熱材の製造方法。
【請求項２】
第１熱溶着層の融点が第２熱溶着層の融点よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項３】
第１熱溶着層及び第２熱溶着層の一方の水蒸気透過度が他方よりも低く、他方の酸素透過度が一方よりも低いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項４】
第１熱溶着層がポリエチレンにより形成され、第２熱溶着層がポリアクリロニトリルにより形成されることを特徴とする請求項２または請求項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、芯材を覆う外包材の内部が真空に維持される真空断熱材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫等の機器において熱を効率的に利用するために断熱材として真空断熱材が用いられる。図７は従来の真空断熱材の側面断面図を示している。真空断熱材１はスペーサとなる芯材２を外包材２０で覆って形成される。外包材２０は熱溶着層２１、バリア層２２及び保護層２３を積層した袋状に形成される。
【０００３】
熱溶着層２１は外包材２０の内表面に配され、熱溶着により外包材２０を密封する。バリア層２２は中間層を形成し、ガスの透過を遮断する。保護層２３は外包材２０の最外面に配され、外力による傷等を防止する。そして、芯材２を挿入した外包材２０の内部を減圧した状態で芯材２を挟む熱溶着層２１の端部が熱溶着される。これにより、外包材２０の端部が溶着部２０ａにより閉じられ、内部が真空に維持される。
【０００４】
しかしながら、溶着部２０ａはバリア層２２で覆われずに外包材２０の外面に露出する。このため、真空断熱材１を長年使用すると矢印Ａに示すように溶着部２０ａから外包材２０の内部にガスが侵入して真空漏れが発生する。これにより、真空断熱材１の断熱性能が低下する問題がある。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献１には熱溶着層と物質透過特性の異なる樹脂により溶着部を覆う真空断熱材が開示される。この真空断熱材は、外包材の熱溶着層の端部を熱溶着して溶着部が外面に露出した中間品を形成する。そして、中間品を熱溶着層と異なる樹脂から成る２枚の樹脂シートで挟み、樹脂シートの周縁が熱溶着される。これにより、熱溶着層の溶着部が樹脂シートで覆われ、熱溶着層及び樹脂シートによって外包材の内部へのガスの侵入を防止することができる。
【０００６】
また、特許文献２には芯材を収容した内袋を外包材に収容した真空断熱材が開示される。この真空断熱材は内袋内に芯材を収容して内袋の端部を熱溶着して溶着部を形成する。次に、内袋と同じ材質の熱溶着層を有する外包材に内袋を収容し、内袋の溶着部を挟んで外包材の端部が熱溶着される。これにより、外包材の熱溶着時に内袋の溶着部が溶着材を形成して外包材を確実に密封することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７７７９０号公報（第５頁−第８頁、第６図）
【特許文献２】特許第４２１５７０１号公報（第５頁−第１２頁、第６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示された真空断熱材によると、外包材を熱溶着した後に樹脂シートが熱溶着されるため、製造工数が大きくなる問題があった。また、上記特許文献２に開示された真空断熱材によると、上記と同様に、内袋を熱溶着した後に外包材が熱溶着されるため、製造工数が大きくなる問題があった。
【０００９】
本発明は、製造工数を削減して真空漏れを低減できる真空断熱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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、内表面を第１熱溶着層により形成された袋状の内袋に開口した第１開口部を介して前記内袋内にスペーサとなる芯材を挿入する芯材収容工程と、内表面を第２熱溶着層により形成された袋状の外包材に開口した第２開口部を介して前記外包材内に前記内袋を挿入する内袋収容工程と、前記内袋及び前記外包材の内部を減圧した状態で第１開口部と第２開口部とを同時に溶着して前記内袋及び前記外包材を同時に密封する溶着工程とを備え、前記溶着工程で溶着された第２開口部の溶着部の内側に第１開口部の溶着部が配されることを特徴としている。
【００１１】
この構成によると、芯材収容工程で袋状の内袋の少なくとも一辺に設けた第１開口部から内袋内に芯材が挿入される。次に、内袋収容工程で袋状の外包材の少なくとも一辺に設けた第２開口部から外包材内に内袋が挿入される。次に、溶着工程で内袋及び外包材の内部が減圧され、第１開口部と第２開口部とが同時に加熱圧着される。これにより、内袋の第１熱溶着層及び外包材の第２熱溶着層が溶融して第１開口部及び第２開口部が溶着され、内袋及び外包材が同時に密封される。この時、第２開口部の溶着部の内側に第１開口部の溶着部が配され、これらによって外気の侵入が防止される。
【００１２】
また本発明は、上記構成の真空断熱材の製造方法において、第１熱溶着層の融点が第２熱溶着層の融点よりも低いことを特徴としている。この構成によると、溶着工程で内袋を覆う外包材の外側から加熱され、内袋の第１開口部が外包材の第２開口部よりも低温になる。これにより、第１熱溶着層及び第２熱溶着層を最適な温度で溶着することができる。
【００１３】
また本発明は、上記構成の真空断熱材の製造方法において、第１熱溶着層及び第２熱溶着層の一方の水蒸気透過度が他方よりも低く、他方の酸素透過度が一方よりも低いことを特徴としている。この構成によると、第１開口部の溶着部及び第２開口部の溶着部の一方によって水蒸気の侵入が防止され、他方によって酸素の侵入が防止される。
【００１４】
また本発明は、上記構成の真空断熱材の製造方法において、第１熱溶着層がポリエチレンにより形成され、第２熱溶着層がポリアクリロニトリルにより形成されることを特徴としている。この構成によると、ポリエチレンの融点がポリアクリロニトリルの融点よりも低く、第１熱溶着層及び第２熱溶着層が最適な温度で溶着される。また、第１開口部の溶着部によって水蒸気の侵入が防止され、第２開口部の溶着部によって酸素の侵入が防止される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、芯材を挿入する内袋の第１開口部及び内袋を挿入する外包材の第２開口部を同時に熱溶着して密封するので、真空断熱材の製造工数を削減することができる。また、第１開口部の溶着部が第２開口部の溶着部の内側に配されるので、外気の侵入を防止することができ、真空断熱材の真空漏れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の真空断熱材を示す側面断面図
【図２】本発明の実施形態の真空断熱材の製造工程を示す工程図
【図３】本発明の実施形態の真空断熱材の芯材収容工程及び内袋収容工程を示す斜視図
【図４】本発明の実施形態の真空断熱材の内袋収容工程後の状態を示す斜視図
【図５】図４のＡ−Ａ’断面図
【図６】本発明の実施形態の真空断熱材の溶着工程を示す側面断面図
【図７】従来の真空断熱材を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の真空断熱材を示す側面断面図である。説明の便宜上、前述の図７に示す従来例と同様の部分は同一の符号を付している。真空断熱材１は内袋１０の内部に芯材２を収容し、外包材２０の内部に内袋１０を収容する。
【００１８】
芯材２は発泡樹脂、粉体、無機繊維、多孔質体、薄膜積層体等を用いることができ、具体的には、連通ウレタン、シリカ粉体、グラスファイバー等が用いられる。本実施形態ではグラスファイバーを用いている。
【００１９】
内袋１０は２つのフィルムの周縁を熱溶着した袋状に形成される。内袋１０を形成するフィルムの材料として、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、無延伸ポリエチレンテレフタレート等を用いることができる。本実施形態では厚みが２０μｍの低密度ポリエチレンを用いている。
【００２０】
尚、内袋１０は１層のフィルムによって形成されるため、内表面を含む内袋１０全体が熱溶着される熱溶着層（第１熱溶着層）を形成する。内袋１０を積層フィルムにより形成して内表面に熱溶着層を設けてもよい。
【００２１】
外包材２０は熱溶着層２１、バリア層２２及び保護層２３を積層した２つの積層フィルムの周縁を熱溶着した袋状に形成される。熱溶着層２１は外包材２０の内表面に配され、熱溶着により外包材２０を密封する。熱溶着層２１として低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、無延伸ポリエチレンテレフタレート等を用いることができる。本実施形態では厚みが３０μｍのポリアクリロニトリルを用いている。
【００２２】
バリア層２２は中間層を形成し、水蒸気を含むガスの透過を遮断する。バリア層２２としてアルミニウム箔やアルミニウムの蒸着膜等を用いることができる。本実施形態では厚みが６μｍのアルミニウム箔を用い、有機溶剤系の接着剤により熱溶着層２１に接合している。保護層２３は外包材２０の最外面に配され、外力による傷等を防止する。保護層２３として、ポリアミドやＰＥＴ等を用いることができる。本実施形態では厚みが１５μｍのポリアミドを用い、有機溶剤系の接着剤によりバリア層２２に接合している。
【００２３】
内袋１０及び外包材２０の内部は真空に維持され、一端の溶着部１０ａ、２０ａでそれぞれ熱溶着される。詳細を後述するように、内袋１０の溶着部１０ａと外包材２０の溶着部２０ａとは同時に熱溶着され、溶着部２０ａの内側に溶着部１０ａが配置される。
【００２４】
図２は真空断熱材１の製造工程を示す工程図である。真空断熱材１は芯材乾燥工程、芯材収容工程、内袋収容工程、溶着工程及び検査工程により作成される。芯材乾燥工程は芯材２を乾燥させる。具体的には、グラスファイバーから成る芯材２を２００℃の雰囲気に２０分配置して乾燥させる。
【００２５】
図３は芯材収容工程及び内袋収容工程を示す斜視図である。内袋１０は一辺に開口部１０ｂ（第１開口部）を開口した袋状に形成され、芯材収容工程で矢印Ｂ１に示すように開口部１０ｂから内袋１０内に芯材２が挿入される。これにより、芯材２が内袋１０に収容される。
【００２６】
外包材２０は一辺に開口部２０ｂ（第２開口部）を開口した袋状に形成され、内袋収容工程で矢印Ｂ２に示すように開口部２０ｂから外包材２０内に内袋１０が挿入される。図４はこの状態の斜視図を示し、図５は図４のＡ−Ａ’断面図を示している。芯材２は開口部１０ｂを開放した内袋１０内に配され、内袋１０は開口部２０ｂを開放した外包材２０内に配される。
【００２７】
図６は溶着工程の側面断面図を示している。芯材２及び内袋２０を内包した外包材２０はチャンバー内に配され、チャンバー内を例えば、０．０１５Ｔｏｒｒまで減圧する。そして、シリコンヒータ３０により外包材２０の保護層２３の外側の二方向から開口部２０ｂ（図５参照）を挟み込んで加圧加熱する。
【００２８】
この時、内袋１０の開口部１０ｂ（図５参照）がシリコンヒータ３０により挟み込まれる。これにより、内袋１０の開口部１０ｂ及び外包材２０の開口部２０ｂが同時に熱溶着され、内袋１０及び外包材２０が内部を真空に維持して同時に密封される。また、開口部２０ｂを熱溶着した溶着部２０ａの内側（芯材２側）に開口部１０ｂを熱溶着した溶着部１０ａが配置される。
【００２９】
そして、検査工程で密封不良や傷等が検査される。これにより、前述の図１に示す真空断熱材１が得られる。
【００３０】
真空断熱材１は芯材２を挿入する開口部１０ａ及び内袋１０を挿入する開口部２０ａが同時に熱溶着して密封されるので、真空断熱材１の製造工数を削減することができる。また、開口部２０ｂの溶着部２０ａの内側に開口部１０ｂの溶着部１０ａが配されるため、矢印Ａ（図１参照）に示すように侵入する外気が溶着部１０ａ及び溶着部２０ａによって二重に遮蔽される。従って、真空断熱材１の真空漏れを低減することができる。
【００３１】
この時、溶着部１０ａ及び溶着部２０ａは水蒸気透過度及び酸素透過度が低いほど望ましい。しかし、一般に汎用樹脂は酸素透過度が低いと他のガスの透過度も低いが水蒸気透過度が高くなり、水蒸気透過度が低いと水蒸気以外のガス（酸素を含む）の透過度が高くなる特性を有する。
【００３２】
このため、溶着部１０ａで熱溶着した熱溶着層を形成する内袋１０と、溶着部２０ａで熱溶着する外包材２０の熱溶着層２１との一方に水蒸気透過度の低い材料を用い、他方に酸素透過度の低い材料を用いると水蒸気を含むガスの侵入を低減することができる。
【００３３】
低密度ポリエチレンフィルム（厚さ２５μｍ）の水蒸気透過度は、４０℃、９０％ＲＨにおいて約１８ｇ／ｍ2・ｄａｙ（２．０８×１０-8ｇ／ｃｍ2・ｓｅｃ）である。また、低密度ポリエチレンフィルムの酸素透過度は、２０℃、９０％ＲＨにおいて約４０００ｃｃ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ（４．５７×１０-11ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ・Ｐａ）である。
【００３４】
一方、ポリアクリロニトリルフィルム（厚さ２５μｍ）の酸素透過度は低密度ポリエチレンフィルムよりも低く、２０℃、９０％ＲＨにおいて約１３ｃｃ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ（１．４８×１０-13ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ・Ｐａ）である。また、ポリアクリロニトリルフィルムの水蒸気透過度は低密度ポリエチレンフィルムよりも高く、４０℃、９０％ＲＨにおいて約８２ｇ／ｍ2・ｄａｙ（９．４９×１０-8ｇ／ｃｍ2・ｓｅｃ）である。
【００３５】
このため、外包材２０の熱溶着層２１及び内袋１０にそれぞれポリアクリロニトリル及び低密度ポリエチレンフィルムを用いることで水蒸気及び酸素の侵入を低減できる。内袋１０を低密度ポリエチレンフィルムと同様の特性を有する直鎖状低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンにしてもよい。
【００３６】
この時、熱溶着層２１を形成するポリアクリロニトリルの融点は約１４０℃であり、内袋１０を形成する低密度ポリエチレンの融点は約１１０℃である。溶着工程では内袋１０を覆う外包材２０の外側から加熱されるため、内袋１０の開口部１０ｂが外包材２０の開口部２０ｂよりも低温になる。このため、内袋１０の融点を熱溶着層２１の融点よりも低くすることにより、溶着部１０ａ及び溶着部２０ａを最適な温度で溶着することができる。
【００３７】
本実施形態によると、芯材２を挿入する内袋１０の開口部１０ｂ（第１開口部）及び内袋１０を挿入する外包材２０の開口部２０ｂ（第２開口部）を同時に熱溶着して密封するので、真空断熱材１の製造工数を削減することができる。また、開口部１０ｂの溶着部１０ａが開口部２０ｂの溶着部２０ａの内側に配されるので、外気の侵入を防止することができ、真空断熱材１の真空漏れを低減することができる。
【００３８】
また、熱溶着層を形成する内袋１０（第１熱溶着層）の融点が外包材２０の熱溶着層２１（第２熱溶着層）の融点よりも低いので、外包材２０の外側から加熱した際に溶着部１０ａ及び溶着部２０ａを最適な温度で溶着することができる。
【００３９】
また、熱溶着層を形成する内袋１０（第１熱溶着層）及び外包材２０の熱溶着層２１（第２熱溶着層）の一方の水蒸気透過度が他方よりも低く、他方の酸素透過度が一方よりも低いので、水蒸気及び酸素を含むガスの侵入を防止することができる。
【００４０】
また、熱溶着層を形成する内袋１０（第１熱溶着層）がポリエチレンにより形成され、外包材２０の熱溶着層２１（第２熱溶着層）がポリアクリロニトリルにより形成されるので、熱溶着層２１よりも内袋１０の融点及び水蒸気透過度が低く、内袋１０よりも熱溶着層２１の酸素透過度が低い真空断熱材１を容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によると、芯材を覆う外包材の内部が真空に維持される真空断熱材に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    真空断熱材
２    芯材
１０    内袋
１０ａ、２０ａ  溶着部
１０ｂ、２０ｂ  開口部
２０    外包材
２１    熱溶着層
２２    バリア層
２３    保護層
３０    シリコンヒータ
【図１】
2011185413.tif 000003
【図２】
2011185413.tif 000004
【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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