(57)【要約】  本発明は、長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能な真空断熱材用外包材を提供することを主目的とする。  本発明は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層された真空断熱材用外包材であって、上記真空断熱材用外包材の引張弾性率と上記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であること特徴とする真空断熱材用外包材を提供することにより、上記目的を達成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層された真空断熱材用外包材であって、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であること特徴とする真空断熱材用外包材。
【請求項２】
前記熱溶着層の引張弾性率が１．０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱用外包材。
【請求項３】
芯材と、前記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有する真空断熱材であって、
前記真空断熱材用外包材は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であることを特徴とする真空断熱材。
【請求項４】
本体又は内部に熱源部もしくは被保温部を有する機器、および真空断熱材を少なくとも備える真空断熱材付き機器であって、
前記真空断熱材が、芯材と、前記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有するものであり、
前記真空断熱材用外包材が、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であることを特徴とする真空断熱材付き機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能な真空断熱材用外包材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のため温室効果ガスの削減が推進されており、電気製品や車両、設備機器ならびに建物等の省エネルギー化が求められている。なかでも、消費電力量低減の観点から、電気製品等への真空断熱材の採用が進められている。電気製品等のように本体内部に発熱部を有する機器や、外部からの熱を利用した保温機能を有する機器においては、真空断熱材を備えることにより機器全体としての断熱性能を向上させることが可能となる。このため、真空断熱材の使用により、電気製品等の機器のエネルギー削減の取り組みがなされている。【０００３】
真空断熱材とは、外包材により形成された袋体に芯材を配置し上記芯材が配置された袋体の内部を減圧して真空状態とし上記袋体の端部を熱溶着して密封することで形成された、上記芯材が上記外包材により封入されているものである。断熱材内部を真空状態とすることにより、気体の対流が遮断されるため、真空断熱材は高い断熱性能を発揮することができる。
また、真空断熱材の断熱性能を長期間維持するためには、外包材を用いて形成された袋体の内部を長期にわたり高い真空状態に保持する必要がある。そのため、外包材には、外部からガスが透過することを防止するためのガスバリア性、芯材を覆って密着封止するための熱接着性等の種々の機能が要求される。
したがって、上記外包材は、これらの各機能特性を有する複数のフィルムを有する積層体として構成されるものとなる。一般的な外包材の態様としては、熱溶着層、ガスバリア層および保護層が積層されてなるものであり、各層間は接着剤等を介して貼り合されている（特許文献１および２参照）。
また、特許文献１では、串刺し等によるガスバリア層へのピンホールの発生による真空状態の低下防止を目的として、上記外包材として、２層のナイロンフィルムを用いていることが記載されている。【０００４】
また、特許文献２では、上記外包材を用いて真空断熱材を形成した際の、上記外包材同士を貼り合わせた端部においてガスバリア層に屈曲の影響が直接及ばないものとすることを目的として、ガスバリア層の両面に引張弾性率の高い保護層を配置することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６２２９６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の外包材では、上記外包材単体では十分なガスバリア性を発揮することが確認できている場合であっても、上記外包材を用いて真空断熱材を形成した場合に十分に真空状態を保てず、長期間の断熱性能を維持することができないといった問題がある。
特に、上記外包材を用いて形成された真空断熱材を使用する際に上記外包材同士を貼り合わせた端部を折り曲げることにより形成される屈曲部、上記真空断熱材を曲面を有する機器の表面に沿わせて曲げた際に形成される屈曲部等において、上記ガスバリア層にクラックが生じ、真空状態が低下するといった問題がある。【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能な真空断熱材用外包材を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、上記外包材の引張弾性率と上記外包材の厚みの３乗との積（以下、関数Ｍと称する場合がある。）の値が所定の範囲以下である場合、上記屈曲部での上記ガスバリア層のクラックの発生を顕著に抑制でき、さらに上記関数Ｍの値が所定の範囲より大きい外包材の屈曲部と比較して上記屈曲部に上記屈曲部の形成方向に沿った方向と略平行に形成されるしわの数が多くなることを見出し、本発明を完成させるに至ったのである。【０００９】
すなわち、本発明は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層された真空断熱材用外包材であって、上記真空断熱材用外包材の引張弾性率と上記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であること特徴とする真空断熱材用外包材を提供する。【００１０】
本発明によれば、上記真空断熱材用外包材の上記関数Ｍの値が所定の値以下であることにより、本発明の真空断熱材用外包材を用いて形成された真空断熱材を使用する際に、上記真空断熱材用外包材同士を貼り合わせた端部を折り曲げることにより形成される屈曲部等における上記ガスバリア層へのクラックの発生を抑制することができる。
したがって、上記真空断熱材用外包材を、長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能なものとすることができる。【００１１】
本発明においては、上記熱溶着層の引張弾性率が１．０ＧＰａ以上であることが好ましい。上記真空断熱材を用いる際に、上記真空断熱材用外包材同士を貼り合わせた端部を折り曲げることにより形成される屈曲部等における上記ガスバリア層へのクラックの発生をより抑制することができるからである。また、上記真空断熱材に用いられる芯材からの突き刺しによるピンホールの発生を抑制できるからである。また、上記真空断熱材用外包材を層構成の少ないものとすることができるからである。【００１２】
本発明は、芯材と、上記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有する真空断熱材であって、上記真空断熱材用外包材は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、上記真空断熱材用外包材の引張弾性率と上記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であることを特徴とする真空断熱材を提供する。【００１３】
本発明によれば、上記真空断熱材用外包材が、上述の本発明の真空断熱材用外包材であることにより、上記真空断熱材を長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能なものとすることができる。【００１４】
本発明は、本体又は内部に熱源部もしくは被保温部を有する機器、および真空断熱材を少なくとも備える真空断熱材付き機器であって、上記真空断熱材が、芯材と、上記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有するものであり、上記真空断熱材用外包材が、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、上記真空断熱材用外包材の引張弾性率と上記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であることを特徴とする真空断熱材付き機器を提供する。【００１５】
本発明によれば、上記真空断熱材が、上述の本発明の真空断熱材であり、長期間断熱性能を維持することができるため、熱源部を有する機器においては、上記真空断熱材により熱源部からの熱を断熱し、機器全体の温度が高温となることを防止し、一方、被保温部を有する機器においては、上記真空断熱材により上記被保温部の温度状態を保つことができる。これにより、消費電力を抑えた高い省エネルギー特性を有する機器とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能な真空断熱材用外包材を提供できるといった作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の真空断熱材用外包材の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の真空断熱材の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の真空断熱材の使用状態を示す説明図である。
【図４】屈曲部での屈曲状態を説明する説明図である。
【図５】実施例および比較例で測定した関数Ｍの値に対する酸素バリア性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、真空断熱材用外包材、ならびにそれを用いた真空断熱材および真空断熱材付き機器に関するものである。
以下、本発明の真空断熱材用外包材、真空断熱材および真空断熱材付き機器について説明する。
なお、以下の説明において、「真空断熱材用外包材」を「外包材」と略する場合がある。
【００１９】
Ａ．真空断熱材用外包材
まず、本発明の真空断熱材用外包材について説明する。
本発明の真空断熱材用外包材は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層された真空断熱材用外包材であって、上記真空断熱材用外包材の引張弾性率と上記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の真空断熱材用外包材について、図を例示して説明する。図１は、本発明の真空断熱材用外包材の一例を示す概略断面図である。
図１で例示されるように、本発明の真空断熱材用外包材１０は、熱溶着層１、ガスバリア層２および保護層３がこの順で積層されたものであり、上記関数Ｍの値が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であるものである。
また、図１は、熱溶着層１およびガスバリア層２と、ガスバリア層２および保護層３とが、層間接着剤４を介して接着される例を示すものである。
【００２１】
また、図２は、本発明の真空断熱材用外包材を用いた真空断熱材の一例を示す概略断面図である。図２に例示するように、上記真空断熱材２０は、芯材１１と、上記芯材１１を封入する真空断熱材用外包材１０とを有するものであって、上記真空断熱材用外包材１０が、上述の本発明の真空断熱材料外包材であり、２枚の上記真空断熱材用外包材１０をそれぞれの熱溶着層１が上記芯材１１側に向き合うように対向させ、その間に上記芯材１１を配置し、その後、上記芯材１１の外周の一方を開口部とし、残り三方の上記真空断熱材用外包材１０同士の端部を熱溶着することで、２枚の上記真空断熱材料外包材により形成され、内部に上記芯材が配置された袋体を準備し、次いで、上記袋体の内部圧力を減圧した状態で上記開口部を密封することにより、上記芯材１１が上記真空断熱材料外包材に封入されているものである。
なお、図２中の符号については、図１と同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。
【００２２】
さらに、図３は、本発明の外包材を用いた真空断熱材の使用状態の一例を示す説明図であり、２枚の真空断熱材を並べて使用する例を示す断面図である。図３では、２枚の上記真空断熱材２０は、上記外包材１０の上記外包材１０同士を貼り合わせた端部１２を折り曲げることにより屈曲部１３が形成された状態で並べられ、上記外包材１０の上記外包材１０同士を貼り合わせた端部１２を折り曲げないで並べられた場合と比較して、２枚の上記真空断熱材２０を平面視した際の上記外包材１０の上記外包材１０同士を貼り合わせた端部１２の占める面積割合が少なくされているものである。
【００２３】
本発明によれば、上記真空断熱材用外包材が上記関数Ｍの値が所定の値以下であることにより、上記外包材を用いて形成された真空断熱材を使用する際に上記外包材同士を貼り合わせた端部を折り曲げることにより形成される屈曲部、上記真空断熱材を、例えば、９０°等の角部を有する機器の形状に合わせて折り曲げて用いた際や曲面を有する機器の表面に沿わせて曲げた際に形成される屈曲部等における上記ガスバリア層へのクラックの発生を抑制することができる。
したがって、上記外包材を、長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能なものとすることができる。
ここで、上記関数Ｍの値が所定の値以下であることにより、上記屈曲部等における上記ガスバリア層へのクラックの発生を抑制できる理由については明らかではないが、以下のように推察される。
【００２４】
すなわち、物体に対して応力を加えた場合の変形量については、物体が引張弾性率Ｅの特性を有し、その形状が幅ｂ、厚みｈの直方体であり、応力Ｆが加えられる位置が直方体形状の物体を支持する端部から距離Ｌの位置である場合、その変形量ｖは、一般的にｖ＝４ＦＬ３／（ｂＥｈ３）で表わされる。
一方、上記外包材の引張弾性率Ｅと上記外包材の厚みｈの３乗との積である上記関数Ｍは、Ｍ＝Ｅｈ３で表わされ、上記変形量ｖとの間で、反比例の関係にある。このため、上記関数Ｍの値は、その値が小さいほど、同じ応力が加わった際の変形量が大きくなる関係になり、上記外包材の柔らかさの指標となる。
したがって、上記関数Ｍの値が所定の値以下であるとは、上記外包材が所定の柔軟性を有していることを示すものである。
また、上述のように、上記関数Ｍの値が所定の値以下である場合、上記関数Ｍの値が所定の値より大きいものと比較して、上記外包材を屈曲させた際に上記屈曲部に上記屈曲部の形成方向に沿った方向と略平行に形成されるしわの数が多くなる。
このようなことから、上記関数Ｍの値が所定の値より大きく、上記外包材が硬い材料である場合には、強い応力を加えないと上記外包材を屈曲させることができず、上記ガスバリア層に強度の弱い箇所が１点でもあると、その１点で屈曲しようと応力が集中してクラックが発生するのに対して、上記関数Ｍの値が所定の値以下であり、上記外包材が柔らかい材料である場合には、上記外包材は小さい応力で屈曲できることから、上記ガスバリア層に強度の弱い箇所があるとしても、その強度の弱い箇所に応力が集中することなくその他の箇所でも屈曲が可能となり、応力の集中を分散させることができると考えられる。そして、上記関数Ｍの値が所定の値より小さいものは、複数箇所に応力が分散され、多くの箇所で屈曲が生じる結果、上記屈曲部に形成されるしわの数が、上記関数Ｍの値が所定の値より大きいものと比較して多くなるのである。
また、図４に例示するように、上記屈曲部１３における屈曲箇所（しわ）１３ａが少ない場合（図４（ａ））と比較して、上記屈曲部１３における屈曲箇所（しわ）１３ａが多い場合（図４（ｂ））には、それぞれの屈曲箇所（しわ）１３ａでの屈曲の角度αが小さいものとなる結果、それぞれの屈曲箇所（しわ）においてガスバリア層に加わる応力を小さいものとすることができる。このような観点からも、上記屈曲部等での上記ガスバリア層へのクラックの発生を抑制できるのである。
【００２５】
本発明の真空断熱材用外包材は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層を少なくとも有するものである。以下、本発明の真空断熱材用外包材の各構成について説明する。
【００２６】
１．真空断熱材用外包材の特性について
本発明の真空断熱材用外包材は、上記関数Ｍの値が３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であるものである。
上記関数Ｍの値、すなわち、上記外包材の引張弾性率と上記外包材の厚みの３乗との積は、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であれば特に限定されるものではないが、０．５ＭＰａ・ｍｍ３〜２．５ＭＰａ・ｍｍ３の範囲内であることが好ましく、なかでも、０．５ＭＰａ・ｍｍ３〜２．０ＭＰａ・ｍｍ３の範囲内であることが好ましく、特に、０．５ＭＰａ・ｍｍ３〜１．０ＭＰａ・ｍｍ３の範囲内であることが好ましい。上記関数Ｍの値が上述の範囲内であることにより、上記ガスバリア層へのクラックの発生をより効果的に抑制できるからである。
【００２７】
上記外包材の引張弾性率は、上記関数Ｍの値を所定の値以下とすることができるものであれば特に限定されるものではないが、１５００ＭＰａ〜５０００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、なかでも、２０００ＭＰａ〜４０００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、特に、２５００ＭＰａ〜３５００ＭＰａの範囲内であることが好ましい。上記関数Ｍの値を所定の値以下とすることが容易だからである。
なお、上記引張弾性率の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠し、上記外包材を幅１５ｍｍ、長さ１２０ｍｍに短冊状にカットした後、引張試験機を用いてチャック間距離１００ｍｍ、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎで引張弾性率を測定する方法を用いることができる。上記引張弾性率の測定条件は２３℃、湿度５５％の条件とすることができる。上記引張試験機としては、例えば、引張試験機（テンシロン万能試験機ＲＴＣ−１２５０Ａ）を用いることができる。
また、上記引張弾性率は、最低５個の試験片を用いて行い、得られた５個以上の引張弾性率の平均値を用いることができる。
また、上記引張弾性率は、上記外包材が長尺状である場合には、長手方向（巻きだし方向）および長手方向に直交する短手方向（幅方向）のそれぞれの引張弾性率の平均値を用いることができる。
【００２８】
上記関数Ｍにおける上記外包材の厚みは、１枚当たりの上記外包材の厚みをいうものであり、例えば、２枚の上記外包材を用いて形成された上記真空断熱材における上記外包材の関数Ｍの計算に用いる厚みは、１枚の上記外包材の厚みをいうものである。
【００２９】
２．熱溶着層
本発明における熱溶着層は、上記真空断熱材において芯材と接する部位である。
また、対向する外包材同士の端部を熱溶着する熱溶着面を形成する部位である。
【００３０】
上記熱溶着層の材料としては、加熱によって溶融し、融着することが可能であることから熱可塑性樹脂が好ましく、例えば直鎖状短鎖分岐ポリエチレン等のポリエチレンや未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
本発明においては、なかでも、上記材料が、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン、未延伸ポリプロピレンまたはポリブチレンテレフタレートであることが好ましく、特に、ポリブチレンテレフタレートであることが好ましい。上記材料が上述の樹脂であることにより、上記真空断熱材を形成した際に、上記外包材同士を貼り合わせた端部において上記ガスバリア層へのクラックの発生をより抑制することができるからである。
【００３１】
また、上記熱溶着層は、上述した樹脂の他に、アンチブロッキング剤、滑剤、難燃化剤、有機充填剤等の他の材料を含んでいてもよい。
【００３２】
上記熱溶着層の融点としては、例えば８０℃〜３００℃の範囲内であることが好ましく、なかでも１００℃〜２５０℃の範囲内であることが好ましい。熱溶着層の融点を上記範囲内とすることにより、本発明の外包材を用いて形成された真空断熱材の使用環境下において、外包材の封止面の剥離を抑制することができる。
【００３３】
上記熱溶着層の引張弾性率としては、上記関数Ｍの値を所定の値以下とすることができるものであれば特に限定されるものではないが、１．０ＧＰａ以上であることが好ましく、なかでも、１．０ＧＰａ〜５．０ＧＰａの範囲内であることが好ましく、特に、１．５ＧＰａ〜４．０  ＧＰａの範囲内であることが好ましい。上記熱溶着層の引張弾性率が上述の範囲内であることにより、上記真空断熱材を形成した際に、上記外包材同士を貼り合わせた端部において上記ガスバリア層へのクラックの発生をより抑制することができるからである。また、上記真空断熱材に用いられる芯材からの突き刺しによるピンホールの発生を抑制できるからである。
また、後述するように、上記ガスバリア層を隣接して挟持する２つの層の引張弾性率が所定の範囲内であることが好ましいとの観点から、上記熱溶着層の引張弾性率が上述の範囲内であることにより、上記熱溶着層を、上記ガスバリア層を隣接して挟持する２つの層の一方として用いることが可能となる。したがって、上記ガスバリア層を隣接して挟持する２つの層の一方として所定の引張弾性率の内面側保護層等を上記ガスバリア層および上記熱溶着層の間に配置すること等を不要とすることができ、上記外包材を層構成の少ないものとすることができるからである。また、その結果、上記関数Ｍの値を所定の値以下とすることが容易になるからである。
【００３４】
上記熱溶着層の厚さとしては、例えば２０μｍ〜１００μｍの範囲内が好ましく、なかでも２５μｍ〜９０μｍの範囲内が好ましく、特に３０μｍ〜８０μｍの範囲内が好ましい。熱溶着層の厚さが上記範囲よりも大きいと、外包材のガスバリア性が低下する場合等があり、一方、上記範囲よりも小さいと、接着力が得られない場合がある。
【００３５】
３．ガスバリア層
本発明におけるガスバリア層は、通常、熱溶着層と保護層との間に形成される部位である。
【００３６】
上記ガスバリア層としては、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、チタニウム等の金属箔、金属、金属酸化物、酸化珪素等の無機物等を樹脂フィルムの片面に蒸着した蒸着フィルム、蒸着フィルムにポリビニルアルコール系樹脂およびエチレンビニルアルコール共重合体の少なくともいずれかを含有するガスバリア性組成物によるガスバリア性塗布膜を設けたもの等、一般にガスバリア層として使用されるものを用いることもできる。
本発明においては、上記ガスバリア層が、金属箔であることが好ましく、なかでも、アルミニウム箔であることが好ましい。クラックの発生を抑制できるとの本発明の効果をより効果的に発揮できるからである。
【００３７】
上記ガスバリア層は、単層であってもよく、同一材料から成る層または異なる材料から成る層を積層させた多層体であってもよい。
また、上記ガスバリア層は、ガスバリア性能および他の層との密着性の向上が図れるという点から、コロナ放電処理等の表面処理が施されていてもよい。
【００３８】
上記ガスバリア層の厚さとしては、例えば、２μｍ〜５０μｍの範囲内、なかでも５μｍ〜１２μｍの範囲内であることが好ましい。上記ガスバリア層の厚さが上記範囲よりも小さいと、屈曲部でピンホール等が生じやすくなり、ガスバリア性が低下する場合があり、一方、上記範囲よりも大きいと、本発明の外包材を用いて形成された真空断熱材においてヒートブリッジが生じやすくなり、断熱性能が低下する場合があるからである。
【００３９】
上記ガスバリア層のガスバリア性としては、酸素透過度が０．５ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１以下であることが好ましく、なかでも０．１ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１以下であることが好ましい。また、水蒸気透過度が０．２ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１以下であることが好ましく、なかでも０．１ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１以下であることが好ましい。上記ガスバリア層の酸素および水蒸気透過度が上述の範囲内であることにより、外部より浸透した水分やガス等を内部の芯材まで浸透しにくくすることができる。
なお、上記酸素透過度は、ＪＩＳ−Ｋ−７１２６Ｂに基づき、温度２３℃、湿度６０％ＲＨの条件下において酸素透過度測定装置を用いて測定した値とすることができる。上記酸素透過度測定装置としては、米国モコン（ＭＯＣＯＮ）社製、オクストラン（ＯＸＴＲＡＮ）を挙げることができる。 また、上記水蒸気透過度は、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの条件で、水蒸気透過度測定装置を用いて測定することができる。上記水蒸気透過度測定装置としては、米国モコン（ＭＯＣＯＮ）社製、パ−マトラン（ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ）を用いることができる。
【００４０】
４．保護層
上記保護層は、本発明の外包材において最外層（最表層）となる部位である。上記保護層は、本発明の外包材を用いて真空断熱材を形成した際に、真空断熱材の内部を保護するのに十分な強度を有し、耐熱性、防湿性、耐ピンホ−ル性、耐突き刺し性等に優れたものであることが好ましい。
【００４１】
上記保護層としては、熱溶着層よりも高融点の樹脂を用いたものであればよく、シート状でもフィルム状でもよい。このような保護層として、例えば、ナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のシートまたはフィルム等が挙げられる。
【００４２】
上記保護層は、単層であってもよく、同一材料から成る層または異なる材料から成る層を積層させて多層としたものであってもよい。
また上記保護層は、他の層との密着性の向上が図れるという点から、コロナ放電処理等の表面処理が施されていてもよい。
【００４３】
上記保護層の厚さとしては、熱溶着層およびガスバリア層を保護することができる厚さであれば特に限定されるものではないが、一般的に５μｍ〜８０μｍの範囲内程度である。
【００４４】
５．真空断熱材用外包材
本発明の外包材は、上記外包材を構成する各層が、直接接触して積層されていてもよく、層間接着剤を介して積層されていてもよい。層間接着剤については、一般に真空断熱材用の外包材に使用される接着剤を用いることができる。
【００４５】
上記外包材は、保護層またはガスバリア層を複数有するものであってもよい。上記外包材は、例えば、熱溶着層と保護層との間にガスバリア層を２層以上設けてもよく、熱溶着層およびガスバリア層の上に、第１保護層および第２保護層のように保護層を２層以上設けてもよい。また、上記外包材は、熱溶着層とガスバリア層との間に内面側保護層が設けられてもよい。
また、上記外包材は、アンカーコート層、耐ピンホール層等の任意の層を有していても良い。
本発明においては、上記外包材は、上記熱溶着層と上記ガスバリア層との間に上記内面側保護層を含まないことが好ましい。上記外包材の層構成を少ないものとすることができ、さらに、上記関数Ｍの値を所定の値以下とすることが容易になるからである。
【００４６】
上記外包材の上記ガスバリア層を隣接して挟持する２つの層の引張弾性率は、上記関数Ｍの値を所定の値以下とするものであれば特に限定されるものではないが、１．０ＧＰａ〜５．０ＧＰａの範囲内であることが好ましく、なかでも、１．５ＧＰａ〜５．０ＧＰａの範囲内であることが好ましく、特に２．０ＧＰａ〜４．５ＧＰａの範囲内であることが好ましい。上記ガスバリア層を隣接して挟持する２つの層の引張弾性率が上述の範囲内であることにより、上記ガスバリア層とそれを隣接して挟持する２つの層との引張弾性率の差を小さくすることができる結果、上記ガスバリア層へのクラックの発生をより効果的に抑制できるからである。
なお、上記ガスバリア層を隣接して挟持する２つの層は、具体的には、上記外包材が熱溶着層／ガスバリア層／保護層の層構成である場合には、熱溶着層および保護層をいうものであり、上記外包材が熱溶着層／ガスバリア層／第１保護層／第２保護層の層構成である場合には、熱溶着層および第１保護層をいうものであり、上記外包材が熱溶着層／内面保護層／ガスバリア層／保護層の層構成である場合には、内面保護層および保護層をいうものである。
また、上記ガスバリア層を隣接して挟持する２つの層には、ガスバリア層と各層との間を接着する層間接着剤は含まないものである。
【００４７】
上記外包材の膜厚としては、上記関数Ｍの値を所定の値以下とすることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、３０μｍ〜２００μｍの範囲内であることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４８】
上記外包材の引張強度としては、５０Ｎ以上であることが好ましく、なかでも８０Ｎ以上であることが好ましい。本発明の外包材を用いて形成された真空断熱材を屈曲させる際に破断等が生じにくくなるためである。なお、上記引張強度は、ＪＩＳ−Ｚ−１７０７に基づいて測定した値である。
【００４９】
上記外包材の積層方法としては、特に限定されるものではなく、一方の最表層に保護層を有し、他方の最表層に熱溶着層を有するように各層を積層できる方法であればよく、公知の方法を用いることができる。
上記積層方法としては、予め成膜した各層を上述した層間接着剤を使用して貼り合せるドライラミネーション法や、熱溶融させた保護層およびガスバリア層の各材料をＴダイ等を用いて押出しして貼り合せ、得られた積層体に層間接着剤を介して熱溶着層を貼り合せる方法等が挙げられる。
【００５０】
Ｂ．真空断熱材
次に、本発明の真空断熱材について説明する。本発明の真空断熱材は、芯材と、上記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有するものであって、上記真空断熱材用外包材は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、上記真空断熱材用外包材の引張弾性率と上記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であることを特徴とするものである。
【００５１】
本発明の真空断熱材については、既に説明した図２に例示するものと同様とすることができる。
【００５２】
本発明によれば、上記真空断熱材用外包材が上述の本発明の真空断熱材用外包材であることにより、上記真空断熱材を長期間断熱性能を維持することができる真空断熱材を形成可能なものとすることができる。
【００５３】
本発明の真空断熱材は、真空断熱材用外包材および芯材を少なくとも有するものである。
以下、本発明の真空断熱材について、構成ごとに説明する。
【００５４】
１．真空断熱材用外包材
本発明の真空断熱材用外包材は、上記芯材を封入するものである。また、上記真空断熱材用外包材は、上述の本発明の真空断熱材用外包材である。このような真空断熱材用外包材については、「Ａ．真空断熱材用外包材」の項に記載した内容と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
なお、封入するとは、上記外包材を用いて形成された袋体の内部に密封されることをいうものである。
【００５５】
２．芯材
本発明における芯材は、上記真空断熱材用外包材により封入されるものである。
上記芯材としては、熱伝導度の低いものであることが好ましい。上記芯材は、その空隙率が５０％以上、特に９０％以上の多孔質材であることが好ましい。
【００５６】
上記芯材を構成する材料としては、粉体、発泡体、繊維体等を用いることができる。
上記粉体としては、無機系、有機系のいずれでもよく、例えば、乾式シリカ、湿式シリカ、凝集シリカ粉末、導電性粉体、炭酸カルシウム粉末、パーライト、クレー、タルク等を用いることができる。なかでも乾式シリカと導電性粉体との混合物は、真空断熱材の内圧上昇に伴う断熱性能の劣化が小さいため、内圧上昇が生じる温度範囲で使用する際に有利である。さらに、上述の材料に酸化チタンや酸化アルミニウムやインジウムドープ酸化錫等の赤外線吸収率が小さい物質を輻射抑制材として添加すると、芯材の赤外線吸収率を小さくすることができる。
【００５７】
また、上記発泡体としては、ウレタンフォーム、スチレンフォーム、フェノールフォーム等があり、これらのなかでも連続気泡を形成する発泡体が好ましい。
【００５８】
また、上記繊維体としては、無機繊維でもよく有機繊維でもよいが、断熱性能の観点から無機繊維を用いることが好ましい。このような無機繊維としては、グラスウールやグラスファイバー等のガラス繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、セラミック繊維、ロックウール等を挙げることができる。これらの無機繊維は、熱伝導率が低く、粉体よりも取り扱いが容易である点で好ましい。
【００５９】
上記芯材は、上述した材料を単独で使用してもよく、２種以上の材料を混合した複合材であってもよい。
【００６０】
３．真空断熱材
本発明の真空断熱材は、上記真空断熱材用外包材で封入された内部を減圧密封し、真空状態としたものである。上記真空断熱材内部の真空度としては、５Ｐａ以下であることが好ましい。真空断熱材内部の真空度を上記範囲内とすることにより、内部に残存する空気の対流による熱伝導を小さいものとすることができ、優れた断熱性を発揮することが可能となる。
【００６１】
また、上記真空断熱材の熱伝導率は低いことが好ましく、例えば、上記真空断熱材の２５℃における熱伝導率（初期熱伝導率）は、１５ｍＷ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、なかでも１０ｍＷ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、特に５ｍＷ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。真空断熱材の熱伝導率を上記範囲とすることにより、上記真空断熱材は熱を外部に伝導しにくくなることから、高い断熱効果を奏することができるからである。
また、上記真空断熱材の初期熱伝導率に対し、１３０℃、１０００時間劣化後の上記真空断熱材の熱伝導率の低下率は、２０％以下であることが好ましく、なかでも１０％以下であることが好ましい。
なお、上記熱伝導率は、ＪＩＳ−Ａ−１４１２−３に従い、熱伝導率測定装置を用いて熱流計法により測定された値とすることができる。上記熱伝導率測定装置としては、熱伝導率測定装置オートラムダ（製品名  ＨＣ−０７４、英弘精機製）を挙げることができる。
【００６２】
上記真空断熱材はガスバリア性が高いことが好ましい。外部からの水分や酸素等の侵入による真空度の低下を防止することができるからである。
上記真空断熱材のガスバリア性については、上述した「Ａ．真空断熱材用外包材  ３．ガスバリア層」の項で説明した酸素透過度および水蒸気透過度と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６３】
４．製造方法
本発明の真空断熱材の製造方法としては、一般的な方法を用いることができる。例えば、予め上述の本発明の外包材を準備し、２枚の上記外包材をそれぞれの熱溶着層が内側に向き合う様に対向させ、その間に上記芯材を配置し、製袋機等によって上記芯材の外周の一方を開口部とし、残り三方の外包材同士の端部を熱溶着することで、２枚の上記外包材により形成され、内部に上記芯材が配置された袋体を準備し、次いで、上記袋体を真空封止機に装着し、上記袋体の内部圧力を減圧した状態で上記開口部を密封することにより、上記芯材が上記外包材により封入された真空断熱材が得られる。
また、上記製造方法は、１枚の上記外包材を熱溶着層が内側に向き合う様に対向させ、その間に上記芯材を配置し、製袋機等によって上記芯材の外周の一方を開口部とし、残り二方の上記外包材同士の端部を熱溶着することで、１枚の上記外包材により形成され、内部に上記芯材が配置された袋体を準備し、次いで、上記袋体を真空封止機に装着し、上記袋体の内部圧力を減圧した状態で上記開口部を密封することにより、上記芯材が上記外包材により封入された真空断熱材を得る方法であっても良い。
【００６４】
５．用途
本発明の真空断熱材は、熱伝導率が低く、高温下においても断熱性および耐久性に優れるものである。従って、上記真空断熱材は、熱源を有し発熱する部位や、外部から加熱されることにより高温となる部位に用いることができる。本発明の用途としては、例えば、「Ｃ．真空断熱材付き機器」で説明する機器、クーラーボックス、輸送用コンテナ、水素等の燃料タンク、システムバス、温水タンク、保温庫、住宅壁、自動車、飛行機、船舶、列車等が挙げられる。
【００６５】
Ｃ．真空断熱材付き機器
次に、本発明の真空断熱材付き機器について説明する。本発明の真空断熱材付き機器は、本体又は内部に熱源部もしくは被保温部を有する機器、および真空断熱材を少なくとも備える真空断熱材付き機器であって、上記真空断熱材が、芯材と、上記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有するものであり、上記真空断熱材用外包材が、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、上記真空断熱材用外包材の引張弾性率と上記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であることを特徴とするものである。
【００６６】
ここで、「熱源部」とは、機器自体が駆動することにより、当該機器本体または機器内部において発熱する部位をいうものであり、例えば電源やモーター等をいう。また、「被保温部」とは、機器本体または内部に熱源部を有さないが、上記機器が外部の熱源から熱を受けて、高温になる部位をいうものである。
【００６７】
本発明によれば、上記真空断熱材が上述の本発明の真空断熱材であり、長期間断熱性能を維持することができるため、熱源部を有する機器においては、上記真空断熱材により熱源部からの熱を断熱し、機器全体の温度が高温となることを防止し、一方、被保温部を有する機器においては、上記真空断熱材により上記被保温部の温度状態を保つことができる。これにより、消費電力を抑えた高い省エネルギー特性を有する機器とすることができる。
【００６８】
本発明における真空断熱材については、上述した「Ｂ．真空断熱材」の項で説明した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６９】
本発明における機器とは、本体又は本体の内部に熱源部もしくは被保温部を有するものであるが、なかでも、１００℃〜１５０℃の範囲内程度の高温に達する熱源部または被保温部を少なくとも有するものが好ましい。本発明における機器としては、例えば、自然冷媒ヒートポンプ給湯機（登録商標「エコキュート」）、冷蔵庫、自動販売機、炊飯ジャー、ポット、電子レンジ、業務用オーブン、ＩＨクッキングヒーター、ＯＡ機器等の電化機器、自動車等が挙げられる。なかでも本発明においては、上記機器が、自然冷媒ヒートポンプ給湯機、業務用オーブン、電子レンジ、自動車に上述の本発明の真空断熱材を用いることが好ましい。
【００７０】
上記真空断熱材を機器に装着する態様としては、当該機器の熱源部もしくは被保温部に直接真空断熱材を貼り付けてもよく、被保温部と熱源部または外部熱源との間に真空断熱材を挟みこむようにして装着してもよい。
【００７１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００７２】
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。【００７３】
［比較例１］
１．層間接着剤の調製
ポリエステルを主成分とする主剤と脂肪族系ポリイソシアネートを含む硬化剤、および酢酸エチルを、重量配合比が主剤：硬化剤：酢酸エチル＝１０：１：１４となるように混合し、２液硬化型接着剤（以下、層間接着剤と称する。）を調製した。【００７４】
２．外包材の作製
第２保護層として両面に易接着処理が施された膜厚３５μｍのナイロンフィルム（ＯＮ３５、ユニチカ株式会社製  製品名：エンブレム  ＯＮＢＣ）の易接着面に、上述の配合比で調製した層間接着剤を塗布量３．５ｇ／ｍ２となるようにダイコーターを用いて塗布し乾燥させた。その後、第１保護層として両面を易接着処理された膜厚１２μｍのＰＥＴフィルム（ＰＥＴ１２、ユニチカ株式会社製  製品名：エンブレット  ＰＴＭＢ）を、層間接着剤が塗布された第２保護層の表面にラミネートした。
次に、得られた２層フィルムのＰＥＴ１２（第１保護層）面に、同様に層間接着剤を塗布量３．５ｇ／ｍ２で塗布し乾燥させた。ガスバリア層として膜厚６μｍのＡｌ箔（ＡＬ６、住軽アルミ箔株式会社製  製品名：１Ｎ３０）を、層間接着剤が塗布された第１保護層の表面にラミネートした。
続いて、得られた３層フィルムのＡＬ６（ガスバリア層）面に、同様に層間接着剤を塗布量３．５ｇ／ｍ２で塗布し乾燥させた。内面側保護層としてＰＥＴ１２を、層間接着剤が塗布されたＡＬ６（ガスバリア層）の表面にラミネートした。
次に得られた、４層フィルムのＰＥＴ１２（内面側保護層）面に、同様に層間接着剤を塗布量３．５ｇ／ｍ２で塗布し乾燥させた。熱溶着層として膜厚５０μｍの未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ５０、三井化学東セロ株式会社製  製品名：ＣＰＰ−ＳＣ）を、層間接着剤が塗布されたＰＥＴ１２（内面保護層）の表面にラミネートし、外包材を得た。【００７５】
［実施例１］
第２保護層として、両面に易接着処理が施された膜厚２５μｍのナイロンフィルム（ＯＮ２５、ユニチカ株式会社製  製品名：ＯＮＭ）を用いた以外は、比較例１と同様にして外包材を得た。【００７６】
［実施例２］
第２保護層を形成せず、熱溶着層として、膜厚３０μｍの未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ３０、三井化学東セロ株式会社製  製品名：ＣＰＰ）を用いた以外は、比較例１と同様にして外包材を得た。【００７７】
［実施例３］
熱溶着層として、膜厚２５μｍのポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ２５、ユニチカ株式会社製  製品名：  エンブレット  Ｐ７８２）を用いた以外は、実施例２と同様にして外包材を得た。【００７８】
［実施例４］
第１保護層および内面側保護層として両面に易接着処理が施された膜厚１５μｍのナイロンフィルム（ＯＮ１５、ユニチカ株式会社製  製品名：ＯＮＭ）を用いた以外は実施例３と同様にして外包材を得た。【００７９】
［実施例５］
第１保護層として両面を易接着処理された膜厚１６μｍのＰＥＴフィルム（ＰＥＴ１６、ユニチカ株式会社製  製品名：ＰＥＴ）を用い、内面側保護層を形成しなかった以外は実施例３と同様にして外包材を得た。【００８０】
［実施例６］
第１保護層としてＯＮ２５を用いた以外は実施例５と同様にして外包材を得た。【００８１】
［実施例７］
熱溶着層として、膜厚３０μｍの直鎖状短鎖分岐ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ３０、三井化学東セロ社製  製品名：ＴＵＸ−ＨＣＥ）を用いた以外は、実施例４と同様にして外包材を得た。【００８２】
［実施例８］
第１保護層および内面側保護層としてＯＮ２５を用いた以外は、実施例８と同様にして外包材を得た。【００８３】
［実施例９］
第１保護層および内面側保護層としてＰＥＴ１２を用いた以外は、実施例８と同様にして外包材を得た。【００８４】
［評価］
実施例および比較例で得られた外包材についての関数Ｍの計算およびバリア性の評価、ならびに、上記外包材の形成に用いられた各材料の引張弾性率の測定を行った。【００８５】
１．外包材の関数Ｍの計算
実施例および比較例で得られた外包材について、厚みおよび引張弾性率を測定し、関数Ｍの値を計算した。結果を下記表１に示す。
また、外包材の関数Ｍの値と、後述する「２．バリア性評価」で得られた酸素バリア性の結果との関係を示すグラフを図５に示す。
なお、外包材の引張弾性率の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠し、上記外包材を幅１５ｍｍ、長さ１２０ｍｍに短冊状にカットした後、２３℃、湿度５５％の条件で、引張試験機としてテンシロン万能試験機ＲＴＣ−１２５０Ａを用いてチャック間距離１００ｍｍ、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎで引張弾性率を測定した。また、上記引張弾性率は、上記外包材の長手方向および短手方向のそれぞれの引張弾性率の平均値とした。【００８６】
２．バリア性評価
実施例および比較例で得られた外包材について、ゲルボフレックステスタ− により３回屈曲処理を実施後に、温度２３℃、湿度６０％ＲＨの条件で、米国、モコン（ＭＯＣＯＮ）社製の測定機〔機種名、オクストラン（ＯＸ−ＴＲＡＮ）〕にて酸素透過度を測定して評価した。結果を下記表１に示す。【００８７】
３．外包材の構成材料の引張弾性率測定
実施例および比較例で外包材の形成に用いた、ＯＮ３５、ＰＥＴ１２、ＣＰＰ３０およびＰＢＴ２５、ＬＬＤＰＥ３０について上記「１．外包材の関数Ｍの計算」の項に記載の外包材の引張弾性率の測定方法と同様の方法を用いて引張弾性率を測定した。結果を下記表２に示す。【００８８】
【表１】
2016157931.tif 000003
【００８９】
【表２】
2016157931.tif 000004
【００９０】
４．まとめ
表１より、関数Ｍの値が３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下である実施例１〜１０では、酸素バリア性に優れたものとすることが確認できた。
また、実施例３および実施例５の比較等から、引張弾性率が１．０ＧＰａ以上の熱溶着層を用いることにより、クラックの発生を抑制した状態で、上記外包材の層構成を少ないものとすることができることが確認できた。
【符号の説明】
【００９１】
１  …  熱溶着層
２  …  ガスバリア層
３  …  保護層
４  …  層間接着剤
１０  …  真空断熱材用外包材
１１  …  芯材
２０  …  真空断熱材
【図１】
2016157931.tif 000005
【図２】
2016157931.tif 000006
【図３】
2016157931.tif 000007
【図４】
2016157931.tif 000008
【図５】
2016157931.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月13日(2016.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層された真空断熱材用外包材であって、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であり、
前記熱溶着層の引張弾性率が１．０ＧＰａ以上であること特徴とする真空断熱材用外包材。
【請求項２】
芯材と、前記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有する真空断熱材であって、
前記真空断熱材用外包材は、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であり、
前記熱溶着層の引張弾性率が１．０ＧＰａ以上であることを特徴とする真空断熱材。
【請求項３】
本体又は内部に熱源部もしくは被保温部を有する機器、および真空断熱材を少なくとも備える真空断熱材付き機器であって、
前記真空断熱材が、芯材と、前記芯材を封入する真空断熱材用外包材とを有するものであり、
前記真空断熱材用外包材が、熱溶着層、ガスバリア層および保護層がこの順で積層されたものであり、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚みの３乗との積が、３．０ＭＰａ・ｍｍ３以下であり、
前記熱溶着層の引張弾性率が１．０ＧＰａ以上であることを特徴とする真空断熱材付き機器。
【国際調査報告】
2016157931.tif 000010
2016157931.tif 000011
2016157931.tif 000012
2016157931.tif 000013