(57)【要約】【課題】  真空断熱材が貼付けられている壁面に大きな応力が掛かっても外装袋体に亀裂が入ったり、破れたりすることがなく、また、敷設時の取扱い性に優れた高断熱性能を有する真空断熱材とそれを用いた断熱箱体を提供すること。【解決手段】  熱溶着層を有するガスバリア性フィルムよりなる袋体２に、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層の表，裏両面に連続気泡硬質プラスチック発泡体を設けた少なくとも３層構成の芯材１を収納し、内部を減圧密封した真空断熱材ｔの全体を、常圧下において前記熱溶着層の融点より５〜35℃程度高い温度に加熱して前記芯材１の形状に沿った前記フィルムの未溶着部分、及び、前記フィルムの熱溶着層と前記芯材の表面を熱溶着したこと。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱溶着層を有するガスバリア性フィルムよりなる袋体に、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層の表，裏両面に連続気泡硬質プラスチック発泡体を設けた少なくとも３層構成の芯材を収納し、内部を減圧密封した真空断熱材の全体を、常圧下において前記熱溶着層の融点より５〜35℃程度高い温度に加熱して前記芯材の形状に沿った前記フィルムの未溶着部分、及び、前記フィルムの熱溶着層と前記芯材の表面を熱溶着したことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
連続気泡硬質プラスチック発泡体は、連続気泡硬質ポリウレタンフォーム、連続気泡硬質ポリスチレンフォームのいずれかである請求項１の真空断熱材。
【請求項３】
ガスバリア性フィルムは、金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルム、又は、金属又は無機酸化物の蒸着フィルムとプラスチックフィルムとの積層フィルムである請求項１又は２の真空断熱材。
【請求項４】
熱溶着層は、高密度ポリエチレン（HDPE）、低密度ポリエチレン（LDPE）、リニア低密度ポリエチレン（LLDPE）、未延伸ポリプロピレン（CPP）、延伸ポリプロピレン（OPP）、ポリ塩化ビニリデン（PVDC）、ポリ塩化ビニル（PVC）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（EVA）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（EVOH）のいずれかのプラスチックフィルム、若しくはポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、オレフィン系のホットメルト接着剤である請求項１〜３のいずれかの真空断熱材。
【請求項５】
物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間の空間に、請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を配置し、残った空間に独立気泡硬質ポリウレタンフォームを充填したことを特徴とする断熱箱体。
【請求項６】
物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間の空間に、真空断熱材を当該断熱材の少なくとも片面と周側辺を囲む独立気泡硬質ポリウレタンフォームと一体成形した複合断熱材を配置し、残った空間に独立気泡硬質ポリウレタンフォームを充填したことを特徴とする断熱箱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材が貼付けられている壁面に大きな応力が掛かっても外装袋体に亀裂が入ったり破れたりすることがない真空断熱材とそれを用いた断熱箱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空断熱材（VIP）は、例えば特許文献１に記載されているように、ガスバリア性に優れた複合プラスチックラミネートフィルムからなる袋体に、芯材として連続気泡硬質プラスチック発泡体や無機繊維，無機粉体などの無機物を収納し、内部を減圧した後、周縁のガスバリア性フィルム同士の積層部分をヒートシールして製造される。
【０００３】
このように製造された真空断熱材は、箱体の内壁材と外壁材の間に配置され、残された空間に硬質ウレタンフォームのような断熱材を注入するなどして複合化して使用されている。その際、真空断熱材は、内壁材又は外壁材に貼付けて使用されることが多い。例えば冷蔵庫の内部壁面に接着剤で貼付けて使用するが、冷蔵庫のように使用中に壁面に大きな応力が掛からない製品では、接着には例えばゴム系のホットメルト接着剤が用いられている。また、保冷トラックの収納庫や陸上輸送用のコンテナなどの壁面に大きな応力が掛かる製品では真空断熱材の壁面への貼付けには２液性の反応硬化型接着剤が用いられている。
【０００４】
しかしながら、更に大きな応力が掛かる海上輸送用のコンテナの場合は、壁面に真空断熱材が強固に貼付けられていても、壁面に接着された外装袋体と芯材の間は固着しているのではなく、大気圧で押さえられているだけである。そのため、壁面に大きな応力が掛かり、真空断熱材に大きな歪む応力が掛かった場合、芯材と外装袋体の間に大きなズレが生じ外装袋体が引張られて亀裂が入ったり、破れたりするなどのダメージを受け、内部の真空が破壊されるおそれがあった。なお、真空断熱材の外装袋体に亀裂が生じたり、破れたりするのは、使用時のほか、真空断熱材の壁面への貼付け作業時にも起こり易く、特に大きな面積の１枚の真空断熱材を貼付ける場合、その取り扱いには細心の注意が要求される。
【０００５】
例えば、マンション等の集合住宅において、床の厚さを大きく上げることなく熱効率を向上させるため、断熱材として高断熱性能の真空断熱材を適用した床暖房パネルが提案されている。しかし、真空断熱材を敷設するとき、敷設場所に異物や微細な凸状物があると、プラスチックラミネートフィルムからなる真空断熱材の外装袋体が簡単に破れ、真空断熱材の断熱性能が低下してしまうことがあった。そこで、特許文献２では、真空断熱材の裏面に予め保護材を貼付けておいて現場施工時における取り扱い性を向上させる一方、真空断熱材の芯材を複数にし、芯材と芯材の間の外装袋体同士を熱溶着して各芯材をそれぞれ独立した空間に配置する構造にし、外装袋体の一部が破れても、真空断熱材全体の断熱性能の低下を防止できるようにした高効率放熱パネルが提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に提案されている発明では、芯材が小さく分割されているため芯材と芯材の間からの熱の伝導が大きく、高い断熱性能は期待できない。
【０００７】
また、特許文献３には、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と板状の芯材とを有し、熱溶着層同士が対向する外被材の間に芯材が減圧密封されて成り、外被材の間に芯材がある部分を含めて加熱加圧することにより、対向する熱溶着層同士が芯材形状に沿うように熱溶着された真空断熱材の発明が提案されている。
【０００８】
特許文献３において提案されている発明は、真空断熱材を製造するときの熱溶着において、弾性体で構成された熱板を使用し、外被材の間の芯材の有無を熱板の変形によって吸収することにより、対向する熱溶着層同士を芯材形状に沿うように熱溶着している。しかしながら、このような加熱加圧による溶着方法では、弾性体で構成された熱板の変形は、芯材の厚みを考慮すると限度があるため、芯材の四辺に沿ったガスバリア性フィルム（外装材）の積層部分における芯材に近い側に未溶着部分が残り易いという問題があった。また、真空断熱材の大きさに見合う弾性体で構成された熱板を別途用意する必要があるため、製造コストが掛かりすぎるという問題もあった。
【０００９】
更に、特許文献４には、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、板状の芯材とを有し、熱溶着層同士が対向する外被材の間に芯材が減圧密封された真空断熱材であって、外被材の間に芯材がある部分の熱溶着層が溶融して芯材の表面部分と結着しており、芯材の存在しない外被材部分の全てが熱溶着されている真空断熱材の発明が提案されている。
【００１０】
特許文献４において提案されている発明によれば、外被材の熱溶着層が芯材の表面部分に結着しているため、従来の真空断熱材よりは外被材が破れ難いという利点はある。しかし、特許文献４に提案されている発明では真空断熱材を製造するとき、芯材を外被材により挟持した状態で真空包装機内に入れ、内部を減圧した後、コンベアにより真空包装機内を所定距離移動させた後停止して、熱板により加熱加圧することにより熱溶着させているが、このようなコンベアや熱板が不可欠の大掛かりな設備での製造はコストが掛かりすぎるという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１６２９１４号公報
【特許文献２】特許第３６９０４２０号公報
【特許文献３】特許第３５５９０３５号公報
【特許文献４】特開２００５−２０１４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、真空断熱材が貼付けられている壁面に大きな応力が掛かっても外装袋体に亀裂が入ったり、破れたりすることがなく、また、敷設時の取扱い性に優れた高断熱性能を有する真空断熱材とそれを用いた断熱箱体を提供することを、その課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明真空断熱材の構成は、熱溶着層を有するガスバリア性フィルムよりなる袋体に、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層の表，裏両面に連続気泡硬質プラスチック発泡体を設けた少なくとも３層構成の芯材を収納し、内部を減圧密封した真空断熱材の全体を、常圧下において前記熱溶着層の融点より５〜35℃程度高い温度に加熱して前記芯材の形状に沿った前記フィルムの未溶着部分、及び、前記フィルムの熱溶着層と前記芯材の表面を熱溶着したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明は、上記構成において、連続気泡硬質プラスチック発泡体には、連続気泡硬質ポリウレタンフォーム、連続気泡硬質ポリスチレンフォームのいずれかを使用することができる。また、ガスバリア性フィルムは、ガスバリア性フィルムは、金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルム、又は、金属又は無機酸化物の蒸着フィルムとプラスチックフィルムとの積層フィルムを使用するのが好ましい。更に、ガスバリア性フィルムの熱溶着層は、高密度ポリエチレン（HDPE）、低密度ポリエチレン（LDPE）、リニア低密度ポリエチレン（LLDPE）、未延伸ポリプロピレン（CPP）、延伸ポリプロピレン（OPP）、ポリ塩化ビニリデン（PVDC）、ポリ塩化ビニル（PVC）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（EVA）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（EVOH）のいずれかのプラスチックフィルム、若しくはポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、オレフィン系のホットメルト接着剤にすることができる。
【００１４】
また、上記課題を解決することを目的としてなされた本発明断熱箱体の構成は、物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間の空間に、請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を配置し、残った空間に独立気泡硬質ポリウレタンフォームを充填したことを特徴とするものである。
【００１５】
更に、上記課題を解決することを目的としてなされた本発明断熱箱体の他の構成は、物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間の空間に、真空断熱材を当該断熱材の少なくとも片面と周側辺を囲む独立気泡硬質ポリウレタンフォームと一体成形した複合断熱材を配置し、残った空間に独立気泡硬質ポリウレタンフォームを充填したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明真空断熱材は、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の連続気泡硬質プラスチック発泡体が強固に固着しているため、大きな歪み応力が掛かる壁面等に貼付けて使用しても、壁面の大きな歪みにより袋体のガスバリア性フィルムが芯材から剥がれたり、亀裂が入って破れてしまうということがなく、真空破壊を大幅に低減することができるという効果が得られる。
【００１７】
また、本発明真空断熱材は、袋体のガスバリア性フィルムが芯材表面に強固に固着しているため、引張り強度，せん断強度などが従来の真空断熱材と比較して大きくなる。その結果、箱体の壁内に配置して使用したときは箱体の剛性が上がり、大きな歪み応力が掛かる海上輸送用コンテナ等に好適に使用することができるという効果が得られる。
【００１８】
更に、本発明真空断熱材の芯材は、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層の表，裏両面に連続気泡硬質プラスチック発泡体を設けた少なくとも３層構成のものであるため、真空断熱材の表面が平滑になり、壁面等への装着性がよくなる。また、少なくとも有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層を有しているので、芯材が連続気泡硬質プラスチック発泡体のみの場合と比較して断熱性能がよい。更には、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層と表，裏両面に配置された連続気泡硬質プラスチック発泡体との厚さの比率を変えることにより、強度，断熱性能を使用目的に応じて調節できる。加えて、芯材の表，裏両面に設ける連続気泡硬質プラスチック発泡体の厚みを調整することで、真空断熱材の厚みを大きくするなどの調整を容易に行うことができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態例を図に拠り説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は全体加熱する前の真空断熱材の断面図、図２は図１の真空断熱材を加熱炉内で全体加熱する状態を示す一部切開斜視図、図３は本発明真空断熱材を箱体の壁内に配置した状態を示す要部拡大断面図、図４は真空断熱材と独立気泡硬質ポリウレタンフォームを一体成形する方法の一例を示す概念図で、図４(a)は型枠Ｗに真空断熱材（VIP）を入れる状態を示す図、図４(b)は型枠Ｗ内にウレタン原料液を注入する状態を示す図、図４(c)は、複合断熱材Ｆの断面図、図５は図４に示した複合断熱材Ｆを箱体等の壁内に配置した状態を示す要部拡大断面図、図６は真空断熱材のせん断強度試験の方法を示す斜視図、図７は真空断熱材の海上輸送用コンテナへの貼付け態様を示す図で、図７（a）はコンテナの天井面と床面、及び、長手方向の側面に40枚の真空断熱材を並べて貼付けた状態を示す図、図７（b）は短手方向の側面に８枚並べて貼付けた状態を示す図である。
【００２１】
図において、ｔは、従来の方法で製造した真空断熱材で、本発明においては、図１に示したように、芯材１に、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層1aの表，裏両面に連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bを設けた少なくとも３層構成のものが使用される。少なくとも３層とは、表，裏の最外層が連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bで、それらに挟まれる中層に少なくとも１層の有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層を有すれば、４層以上であってもよいということである。従って、中層は、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層と連続気泡硬質プラスチック発泡体を積層した層構成にすることができる。有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層1aと表，裏両面に設けた連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bの厚さの比率は、（1b＋1b）：1a＝１：１とするのが強度，断熱性能のバランスの観点から最も好ましい。
【００２２】
２は、熱溶着層を有するガスバリア性フィルムよりなる袋体で、芯材１を収納した状態で内部を減圧状態にして密封することにより真空断熱材ｔが製造される。なお、2aは、袋体２の内部を真空に近い状態まで吸引した後、ヒートシールした密封部である。また、３は、芯材1の任意の場所に配置したガス吸着剤で、経時的に芯材１から発生するアウトガス及びヒートシール部、及びフィルム表面から経時的に進入するガスを吸収するためのものである。
【００２３】
真空断熱材ｔの芯材１を構成する連続気泡硬質プラスチック発泡体1bとしては、連続気泡硬質ポリウレタンフォーム、連続気泡硬質ポリスチレンフォームなどを使用することができる。なお、これら発泡体は、多段圧縮成形した積層構造の成形体にしたものを使用してもよい。
【００２４】
また、芯材１を構成する有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層としては、有機繊維のみからなる層、無機繊維のみからなる層、有機繊維と無機繊維を混合したものを用いた層、或は、これらの繊維層に有機又は無機の粉体のいずれか若しくは両方を混合したものからなる層が挙げられる。更に、有機粉体又は無機粉体のみからなる層、若しくは、有機と無機の粉体を混合したものからなる層が挙げられる。
【００２５】
繊維体としては無機繊維には、ガラス繊維，セラミックファイバー，ロックウール，シリカアルミナウールなどを使用することができる。また、有機繊維には、ＰＥＴ繊維等のポリエステル系、ＰＰ繊維等のポリオレフィン系、ナイロン繊維等のポリアミド系等のプラスチック繊維、若しくはケナフ繊維、バナナ繊維等の植物由来の繊維を使用することができる。粉体としては、無機粉体には、乾式シリカ、湿式シリカ、パーライト等を主成分とする公知の材料を使用することができる。また、有機粉体には、ケナフ等の粉体を使用することができる。例えば、ガラス繊維に有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して積層、圧縮成形したガラス繊維マットやケナフ繊維マット、或は、バインダー等の結合剤を塗布せずにニードルパンチにより圧縮成形したガラス繊維マットやガラス繊維とＰＥＴ繊維の混合物、若しくは、ガラス繊維等を水を用いて集綿し、加熱圧縮成形したガラス繊維マット等などを使用することができる。
【００２６】
次に、真空断熱材ｔの袋体２に使用するガスバリア性フィルムは、複合プラスチックラミネートフィルムにより形成されている。具体的には、熱溶着層と金属箔と他のプラスチックフィルムを積層した構成のもので、熱溶着層は袋体２の最内層に位置している。
【００２７】
金属箔としては、アルミニウム箔やスチール箔，ステンレス箔，銅箔等を使用することができる。金属箔の代わりに金属や無機酸化物の蒸着フィルムを使用しプラスチックフィルムと積層したフィルムを使用することもできる。
【００２８】
また、熱溶着層としては、高密度ポリエチレン（HDPE）、低密度ポリエチレン（LDPE）、リニア低密度ポリエチレン（LLDPE）、未延伸ポリプロピレン（CPP）、延伸ポリプロピレン（OPP）、ポリ塩化ビニリデン（PVDC）、ポリ塩化ビニル（PVC）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（EVA）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（EVOH）などのプラスチックフィルム、若しくはポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、オレフィン系のホットメルト接着剤を使用することができる。
【００２９】
上記の複合プラスチックラミネートフィルムの一例として、ポリエチレンテレフタレートフィルム／ナイロンフィルム／アルミ箔／ポリエチレンフィルムの４層構造のラミネートフィルムが挙げられるが、これ以外に、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のラミネートフィルムもあり、これらのフィルムを袋体２に形成するときは、ポリエチレンフィルムが袋体２の内側になるように構成される。上記のラミネートフィルムのアルミ箔をアルミ蒸着フィルム、アルミナ蒸着フィルム、シリカ蒸着フィルム、一つの基盤に二種類の無機酸化物を積層した二元蒸着フィルム等の無機酸化物を蒸着したフィルムに代えたものも勿論、使用することができる。
【００３０】
本発明真空断熱材Ｔは、上記構成の真空断熱材ｔの全体を、常圧下においてガスバリア性フィルムの熱溶着層の融点より５〜35℃程度高い温度に加熱して芯材１の外周形状に沿ったガスバリア性フィルムの未溶着部分、及び、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面を熱溶着してなるものである。真空断熱材ｔの全体を常圧下において加熱する方法としては、例えば、図２に示したように、加熱炉Ｒ内に真空断熱材ｔを入れて加熱する方法がある。図２では真空断熱材ｔを１枚ずつ加熱しているが、より大きな加熱炉に複数枚の真空断熱材ｔを入れてそれらを同時に加熱するようにしてもよく、また、コンベアなどで搬送し加熱炉内に順次送りながら加熱するようにしてもよい。なお、Ｄは、加熱炉Ｒの開閉扉、ｈは、この開閉扉Ｄの取手である。
【００３１】
加熱温度は、ガスバリア性フィルムの熱溶着層の融点より５〜35℃程度高い温度に設定する。例えば、熱溶着層が高密度ポリエチレン（HDPE）のフィルムの場合、このHDPEの密度は0.93〜0.95，融点は120〜130℃であり、リニア低密度ポリエチレン（LLDPE）のフィルムの場合、LLDPEの密度は0.91〜0.93，融点は100〜110℃、同じく、未延伸ポリプロピレン（CPP）の場合、CPPの密度は0.90前後，融点は130〜170℃であるので、これらHDPE，LLDPE，CPPの融点より５〜35℃程度高い温度に設定する。
【００３２】
上記のように真空断熱材ｔの全体を常圧下において加熱することにより、袋体２のガスバリア性フィルムの対向した熱溶着層で、芯材１に近い側にある未溶着部分を確実に熱溶着させることができる。また、真空断熱材ｔでは、芯材１の表，裏両面の連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bとガスバリア性フィルム２の熱溶着層は、減圧により密着しているだけで、溶着はしていない。この状態で真空断熱材ｔの全体を常圧下で加熱すると、ガスバリア性フィルムの熱溶着層が連続気泡硬質プラスチック発泡体1bに確実に熱溶着される。このようにして製造されて本発明真空断熱材Ｔにおいて、芯材１の連続気泡硬質プラスチック発泡体1bとガスバリア性フィルムの熱溶着層は、1.1ｋｇｆ／ｃｍ2以上の力で固着している。
【００３３】
本発明真空断熱材Ｔにおいて、芯材１の最外層に、連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bを設けたのは、上記のようにガスバリア性フィルムの熱溶着層が溶着し易くするためである。また、芯材の表，裏に連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bがあるので、真空断熱材Ｔの表面が平滑になり、貼付ける壁面との接着性が良くなる。特に、真空断熱材Ｔを箱体の壁内に配置したときは、注入硬質ウレタンフォームとの接着性も良くなる。更に、芯材１の連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bに挟まれる中層に少なくとも１層の有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層を設けたのは、芯材が連続気泡硬質プラスチック発泡体のみの場合と比較し、断熱性能を向上させることができるからである。なお、連続気泡硬質プラスチック発泡体1b，1bの厚さを調整することで、高い断熱性を保持したまま真空断熱材Ｔの強度，断熱性能を使用目的に応じて調整することができる。
【００３４】
本発明真空断熱材Ｔは、上述したように、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材１の連続気泡硬質プラスチック発泡体1bが強固に固着しているため、壁面に貼付けて使用する際、壁面が大きく歪んだとしても袋体２のガスバリア性フィルムが芯材１から剥がれることなく、真空破壊を大幅に低減することができる。また、後に詳述するように真空断熱材Ｔの強度（引張り強度，せん断強度，曲げ強度）が上がるため、例えば、箱体の壁内に配置したときは、箱体の剛性が上がり、大きな歪み応力が掛かる海上輸送用コンテナ等への適用が可能となる。即ち、海上輸送用コンテナでは、その壁面に複数枚の真空断熱材Ｔを並べて貼着するが、コンテナの輸送中やクレーンによる積み降ろしのときなどにコンテナの壁面に大きな応力が掛かり、真空断熱材Ｔ全体が歪んだりする。しかし、そのようなときでも本発明真空断熱材Ｔは、袋体２のガスバリア性フィルムが芯材１から剥がれたりズレたりすることがないので、ガスバリア性フィルムに亀裂が入ったり、破れたりすることはなく、高い断熱性能を長期間に亘り維持することができる。
【００３５】
なお、本発明真空断熱材Ｔは、壁面に大きな応力が掛からない冷蔵庫とか冷凍庫は勿論、マンション等の住宅における床暖房パネルや壁の断熱材、空調設備や各種機械設備における断熱材、工場や倉庫における壁や間仕切りパネルの断熱材、或は、陸上輸送車輌の荷物室や陸上輸送用コンテナの断熱材などにも使用することができる。
【００３６】
次に、本発明真空断熱材Ｔを上述した海上輸送用コンテナを含め箱状のもの、例えば、クーラーボックスや陸上輸送用コンテナなどに使用した断熱箱体の構成について説明する。図３は、このような断熱箱体４の内壁材4aと外壁材4bの間の空間に、真空断熱材Ｔを配置した構成を示している。この図３に示した断熱箱体４では、真空断熱材Ｔを外壁材4bに直接貼付け、残余の空間に独立気泡硬質ポリウレタンフォーム５を充填して真空断熱材Ｔが壁内で位置ズレしないようにすると共に、ポリウレタンフォーム５により断熱性能を補足的に高めている。なお、真空断熱材Ｔは内壁材4aに貼付けてもよく、外壁材4bに貼り付けてもよく、内壁材4aと外壁材4bの中間部に配置してもよい。
【００３７】
真空断熱材を断熱箱体４の内壁材4aと外壁材4bの間の空間に配置するとき、真空断熱材が曲がったり、捩れたりして壁面に密に接着できない場合がある。また、その作業において真空断熱材を突部にぶつけたり、特に真空断熱材の角部をぶつけてしまうことで真空断熱材の袋体を傷付けてしまうことがある。このような場合を考慮し、真空断熱材を型に入れ独立気泡硬質ポリウレタンフォームを注入して一体成形することにより、その取扱い性を向上させるようにしている。図４は、真空断熱材と独立気泡硬質ポリウレタンフォームを一体成形する方法の一例を示している。このうち図４(a)は、上面が開口した型枠Ｗに真空断熱材（VIP）を入れる状態を示し、図４(b)は、真空断熱材の周縁にあるヒートシールした密封部を上方に折り返し、型枠Ｗ内に原料注入器Ｐからウレタン原料液を注入する状態を示している。なお、真空断熱材の周縁の密封部の折り返しは、真空断熱材を型枠Ｗに入れる前に行うのが望ましい。また折返しは下方でも、折返しなしでもよい。ウレタン原料液を注入した後、型枠Ｗの上面に蓋をして15分ほど硬化させると、図４(c)に示したような複合断熱材Ｆになる。
【００３８】
図５は、真空断熱材と独立気泡硬質ポリウレタンフォームを一体成形した複合断熱材Ｆを、断熱箱体４の内壁材4aと外壁材4bの間の空間に配置し、残余の空間に独立気泡硬質ポリウレタンフォーム５を充填した状態を示している。なお、この独立気泡硬質ポリウレタンフォームと一体成形する真空断熱材は、上記の全体加熱した真空断熱材Ｔに限定されるものではなく、全体加熱する前の真空断熱材ｔでもよい。また、芯材が有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層のみの真空断熱材、又は、芯材が連続気泡硬質プラスチック発泡体のみの真空断熱材、或は、芯材が、有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層と連続気泡硬質プラスチック発泡体がランダムに積層された真空断熱材であってもよい。このように真空断熱材を補強枠体Ｗに収納したものを使用することによって、壁内の狭い空間に真空断熱材を壊すことなく、かつ迅速に敷設することができる。
【００３９】
次に、本発明真空断熱材Ｔについて、大きさ，厚さ，芯材の構成が異なるものを製造し、それらについて、引張り強度，せん断強度，熱伝導率経時変化を測定した。
【００４０】
〔実施例１：引張り強度の測定〕
芯材として、ガラス繊維の層の表，裏面に、厚さ５ｍｍの連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして図１に示した構造で、全体の大きさが、厚さ40ｍｍ，縦100ｍｍ，横100ｍｍの真空断熱材を２つ製造した。
その内、１つの真空断熱材を、図２に示した加熱炉Ｒ内に入れ、常圧下でガスバリア性フィルムの熱溶着層である高密度ポリエチレンフィルムの融点120〜130℃以上の温度150℃で７分間加熱し、芯材に近いガスバリア性フィルム同士の未溶着部分、及び、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面を熱溶着し、本発明真空断熱材を製造した。
これら２つの真空断熱材について、引張り強度試験を行った。引張り強度試験は、真空断熱材と同じ100ｍｍ×100ｍｍの大きさの２枚の扁平な板部材を用意し、それらを真空断熱材の表，裏面にウレタン系湿気硬化型接着剤で接着し、接着剤が十分硬化したところで、それら板部材をその面に対し垂直方向に離間する方向に引張ったとき、どこまで耐えられるかを測定することにより行った。その結果は下記の表１に示す通りであった。
【００４１】
【表１】
2007239771.tif 000003
【００４２】
上記表１において、加熱しない真空断熱材については、ガスバリア性フィルムが芯材表面から剥がれたときを最大点荷重とした。全体加熱した真空断熱材については、芯材表面からガスバリア性フィルムが剥がれることはなかったが、ガラス繊維の層と連続気泡硬質ポリウレタンフォームの接合部分、又は、ガラス繊維の層内での分離が起こり、袋体の周縁が芯材側面と剥がれたときを最大点荷重とした。
【００４３】
〔参考例１〕
本発明の真空断熱材ではないが、参考までに、芯材に連続気泡硬質ポリウレタンフォームのみを使用し、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納して、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールした厚さ15ｍｍ，縦50ｍｍ，横50ｍｍの大きさの引張り試験用の真空断熱材の２つと、厚さ15ｍｍ，縦25ｍｍ，横120ｍｍの大きさの曲げ試験用の真空断熱材の２つをそれぞれ製造した。そして、それらのうちそれぞれ１つを図２に示した加熱炉Ｒ内に入れ、常圧下において温度150℃で３分間全体加熱した。
このようにして製造した真空断熱材についてそれぞれ引張り試験と曲げ試験を行った。
【００４４】
引張り試験は、実施例１の場合と同様、50ｍｍ×50ｍｍの大きさの２枚の扁平な板部材を用意し、それらを引張り試験用の真空断熱材の表，裏面にウレタン系湿気硬化型接着剤で接着し、接着剤が十分硬化したところで、それら板部材をその面に対し垂直方向に離間する方向に引張ったとき、どこまで耐えられるかを測定することにより行った。
曲げ試験は、100ｍｍの間隔で立設した２つの支柱上に、曲げ試験用の真空断熱材を載せて支持した状態で、この真空断熱材の中央を棒状のもので押し下げたとき、どこまで耐えられるかを測定することにより行った。その結果は下記の表２に示す通りであった。
【００４５】
【表２】
2007239771.tif 000004
【００４６】
上記の表２から、芯材に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームのみを使用した場合でも、全体加熱した真空断熱材は、加熱しない真空断熱材と比較し、引張り強度のみならず、曲げ強度も高くなっていることが分かる。なお、本発明、芯材にガラス繊維の層の表，裏面に、厚さ５ｍｍの連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものを使用した真空断熱材についての曲げ試験は行っていないが、表２から、曲げ強度が全体加熱しない真空断熱材より高くなることは推測できる。
【００４７】
〔実施例２：せん断強度と熱伝導率の測定〕
芯材として、ガラス繊維の層の表，裏面に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして図１に示した構造で、全体の大きさが、厚さ20ｍｍ，縦100ｍｍ，横100ｍｍの真空断熱材を２つ製造した。
その内、１つの真空断熱材を、図２に示した加熱炉Ｒ内に入れ、常圧下でガスバリア性フィルムの熱溶着層である高密度ポリエチレンフィルムの融点120〜130℃以上の温度150℃で５分間加熱し、芯材に近いガスバリア性フィルム同士の未溶着部分、及び、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面を熱溶着し、本発明真空断熱材を製造した。
なお、上記の真空断熱材は、表，裏の連続気泡硬質ポリウレタンフォームの厚さを、３ｍｍ，５ｍｍ，8.5ｍｍに変更して製造しているので、連続気泡硬質ポリウレタンフォームの厚さが３ｍｍのものについて、全体加熱したもの、厚さが５ｍｍのものについて、全体加熱したものと加熱しないものを製造し、厚さが8.5ｍｍのものについては全体加熱したものを製造した。
【００４８】
次に、芯材として、連続気泡硬質ポリウレタンフォームのみのものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして、全体の大きさが厚さ25ｍｍ，縦100ｍｍ，横100ｍｍの真空断熱材を２つ製造した。
その内、１つの真空断熱材を、図２に示した加熱炉Ｒ内に入れ、常圧下でガスバリア性フィルムの熱溶着層である高密度ポリエチレンフィルムの融点120〜130℃以上の温度150℃で５分間加熱し、芯材に近いガスバリア性フィルム同士の未溶着部分、及び、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面を熱溶着し、比較例１となる真空断熱材を製造した。
【００４９】
次に、芯材として、ガラス繊維のみのものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして、全体の大きさが厚さ20ｍｍ，縦100ｍｍ，横100ｍｍの真空断熱材を１つ製造した。それを、図２に示した加熱炉Ｒ内に入れ、常圧下でガスバリア性フィルムの熱溶着層である高密度ポリエチレンフィルムの融点120〜130℃以上の温度150℃で５分間加熱し、芯材に近いガスバリア性フィルム同士の未溶着部分、及び、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面を可能な限り熱溶着し、比較例２となる真空断熱材を製造した。
以上の製造方法で得られた真空断熱材についてそれぞれせん断強度試験を行った。せん断強度試験は、図６に示したように、真空断熱材の表，裏面にそれぞれウレタン系湿気硬化型接着剤で接試験片を付着し、十分接着した後、試験片を矢印の方向に引張ったとき、どこまで耐えられるかを測定することにより行った。なお、接着面は50×100ｍｍである。併せて、それら真空断熱材の熱伝導率も測定した。その結果は次の表３に示す通りであった。
【００５０】
【表３】
2007239771.tif 000005
【００５１】
実施例１，２より、引張り強度、せん断強度ともに、全体加熱しないときには、およそ大気圧の強度（1.0  ｋｇｆ／ｃｍ2）である。しかし、全体加熱すると、芯材が、連続気泡硬質ポリウレタンフォームのみのもの、及び、本発明真空断熱材にように芯材がガラス繊維の層の表，裏面に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものでは、芯材表面と袋体のガスバリア性フィルムの熱溶着層が溶着（固着）されることにより、強度が増すことが分かる。また、実施例２より、せん断強度は、芯材がガラス繊維の層の表，裏面に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものの場合、ウレタンフォームの厚みに応じて増加することが分かる。
【００５２】
因みに、海上輸送用コンテナのような大きな応力が掛かる製品へ真空断熱材を使用するには、コンテナ壁面の面材と注入ウレタンフォームとの引張り強度（自己接着強度）1.4ｋｇｆ／ｃｍ2と同じかそれ以上の強度が真空断熱材に必要であり、その評価として実施例１，２において引張り強度、せん断強度を測定した。特に実施例２においては、ガラス繊維の層の厚みと表，裏面の連続気泡硬質ポリウレタンフォームを合計した厚みの比率が１：１の時、コンテナへの使用に必要な強度1.4ｋｇｆ／ｃｍ2を満たし、そのときの熱伝導率は0.0025（Ｗ／ｍ・Ｋ）となるため最も好ましい比率であることが分かる。
【００５３】
〔実施例３：真空断熱材を箱体の壁内に配置する状態での強度試験〕
真空断熱材の両面に独立気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した状態での引張り強度とせん断強度を測定した。
【００５４】
〔引張り強度試験〕
芯材として、ガラス繊維の層の表，裏面に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして図１に示した構造で、全体の大きさが、厚さ20ｍｍ，縦100ｍｍ，横100ｍｍの真空断熱材を製造した。
この真空断熱材を図２に示した加熱炉Ｒ内に入れ、常圧下でガスバリア性フィルムの熱溶着層である高密度ポリエチレンフィルムの融点120〜130℃以上の温度150℃で10分間加熱し、芯材に近いガスバリア性フィルム同士の未溶着部分、及び、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面を熱溶着した。
この全体加熱した真空断熱材の両面に、厚さ22.5ｍｍの独立気泡硬質ポリウレタンフォームの層を積層して試験片を得た。積層は、注入型の下面に真空断熱材を配置し、その上側の空間にウレタン原料を注入発泡させて硬化後取り出し、次に真空断熱材が表面に出ている面を注入型の上面にして、その上側の空間にウレタン原料を注入発泡させて行った。試験片は、注入型から複合断熱材を取り出した後、真空断熱材が存在する部分を切り抜いて作成した。
引張り試験は、100ｍｍ×100ｍｍの大きさの２枚の扁平な板部材を用意し、それらを上記試験片の表，裏面にウレタン系湿気硬化型接着剤で接着し、接着剤が十分硬化したところで、それら板部材をその面に対し垂直方向に離間する方向に引張ったとき、どこまで耐えられるかを測定することにより行った。試験結果を次の表４に示す。
【００５５】
【表４】
2007239771.tif 000006
【００５６】
〔せん断強度試験〕
試験片は、使用する真空断熱材の全体の大きさが厚さ20ｍｍ，縦200ｍｍ，横200ｍｍである他は、上記の引張り試験における試験片と同様に製造した。
せん断強度試験は、図６に示したように、試験片の表，裏面にそれぞれウレタン系湿気硬化型接着剤で接試験片を付着し、十分接着した後、試験片を矢印の方向に引張ったとき、どこまで耐えられるかを測定することにより行った。なお、接着面は50×200ｍｍである。試験結果を次の表５に示す。
【００５７】
【表５】
2007239771.tif 000007
【００５８】
実施例３より、真空断熱材と独立気泡硬質ポリウレタンフォームを一体成形した複合断熱材を箱体の壁内に配置し、残余の空間に独立気泡硬質ポリウレタンフォームを充填した場合においては、真空断熱材が中間部に配置されるため、引張り強度が1.45ｋｇｆ／ｃｍ2、せん断強度が1.85ｋｇｆ／ｃｍ2となり、真空断熱材単体を面材に貼り付けた時よりもさらに強度が増し、海上輸送用コンテナへの使用においてより好ましいことが分かる。
【００５９】
〔実施例４：断熱性能劣化加速試験〕
次に、芯材として、ガラス繊維の層の表，裏面に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして図１に示した構造で、全体の大きさが、厚さ20ｍｍ，縦480ｍｍ，横1000ｍｍの真空断熱材を製造し、図２に示した加熱炉Ｒ内に入れ、常圧下でガスバリア性フィルムの熱溶着層である高密度ポリエチレンフィルムの融点120〜130℃以上の温度150℃で10分間加熱し、芯材に近いガスバリア性フィルム同士の未溶着部分、及び、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面を熱溶着し、本発明真空断熱材を製造した。
【００６０】
また、比較例１として、芯材に連続気泡硬質ポリウレタンフォームのみのものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして、全体の大きさが厚さ25ｍｍ，縦480ｍｍ，横1000ｍｍの真空断熱材を製造した。
更に、比較例２として、芯材にガラス繊維のみのものを使用し、この芯材を、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のガスバリア性フィルムで形成した袋体に収納し、内部を真空に近い状態まで吸引した後、周縁をヒートシールして、全体の大きさが厚さ15ｍｍ，縦480ｍｍ，横1000ｍｍの真空断熱材を製造した。
なお、これらの真空断熱材には、すべてガス吸着剤を入れてある。
これらの真空断熱材について、70℃の×dryの条件で断熱性能の劣化を促進させ熱伝導率の経時変化を測定した。なお、測定は、HC-074-600（英弘精機製）により行った。測定結果を次の表６に示す。
【００６１】
【表６】
2007239771.tif 000008
【００６２】
実施例４により、芯材にガラス繊維の層の表，裏面に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものを使用した本発明真空断熱材は、熱伝導率の増加の割合が、従来の芯材に、ガラス繊維のみ、或は、連続気泡硬質ウレタンフォームのみを使用した真空断熱材と比較し、同等若しくはそれ以下であり、断熱性能の耐久性は同等といえる。
【００６３】
〔使用例：海上輸送用コンテナの熱収支計算〕
次に、本発明真空断熱材を、海上輸送用コンテナに使用したときの熱収支を、現行の壁内に独立気泡硬質ポリウレタン（PUF）のみを注入した場合、従来の芯材に連続気泡硬質ポリウレタンフォームのみを使用した真空断熱材を使用した場合と比較する。
・コンテナの寸法は、2500×2500×12000（ｍｍ）で、断熱する壁の厚みは65ｍｍである。
・使用する真空断熱材の大きさは、厚さ20ｍｍ、縦500ｍｍ、横1000ｍｍのものである。
・真空断熱材の貼付けは、図７に示すように、（a）コンテナの天井面と床面、及び、長手方向の側面に、40枚の真空断熱材を並べて貼付け、また、（b）短手方向の側面に、８枚並べて貼付けた。なお、真空断熱材以外の空間には、独立気泡硬質ポリウレタンを注入してある。
・外気温を35℃、コンテナの内部温度をマイナス20℃にして測定した。
それぞれについて、熱収支を測定した後、比較した結果を次の表７に示す。
【００６４】
【表７】
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【００６５】
表５から、海上輸送用コンテナに真空断熱材（VIP）を使用したときは、PUFのみを注入したときと比較し、芯材に、連続気泡硬質ポリウレタンフォームのみを使用した場合は23％、芯材に、ガラス繊維の層の表，裏面に連続気泡硬質ポリウレタンフォームを積層した３層構成のものを使用した本発明真空断熱材の場合は31％の熱の移動を削減できることが分かる。
【００６６】
なお、上記実施例では、芯材における有機又は無機の繊維若しくは粉体のいずれか又はこれらを組合わせたものからなる層としてガラス繊維を使用したが、ガラス繊維以外のものを使用した上述の各層においても略同様の測定結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明真空断熱材は、無機繊維又は無機粉体による層を連続気泡硬質プラスチック発泡体でサンドイッチ状に挟んだ少なくとも３層構成の芯材をガスバリア性フィルムよりなる袋体に収納し、内部を減圧後密封して得られた真空断熱材に対し、その全体を常圧下、所定の温度範囲内において加熱することで、芯材の形状に沿った対向するガスバリア性フィルムの未溶着部分は勿論、ガスバリア性フィルムの熱溶着層と芯材の表面も熱溶着される。その結果、真空断熱材を壁面に貼付けるときに袋体に亀裂が入ったり、破れたりすることは殆どない。
【００６８】
また、本発明真空断熱材を海上輸送用のコンテナの壁面に貼付けて使用しても、大きな応力が掛かったとき、壁面に接着している袋体だけが引張られて芯材から剥がれ、破れてしまうといことがないので、長期間に亘り高い断熱性能を維持することができるという効果が得られる。更に、本発明真空断熱材は、内部を減圧後密封して得られた真空断熱材の全体をそのまま常圧下で加熱するだけでよいので、製造コストがあまり掛からず、しかも複数の芯材ではなく、一枚の大きな芯材を収納した大きな面積の真空断熱材に対し適用できるので、海上輸送用コンテナのような大きな箱体に好適に使用することができる。なお、本発明真空断熱材は、芯材周縁にある袋体のガスバリア性フィルム同士の接合部に未溶着部分がないので、周縁に固定用器具を取り付けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】全体加熱する前の真空断熱材の断面図。
【図２】図１の真空断熱材を加熱炉内で全体加熱する状態を示す一部切開斜視図。
【図３】本発明真空断熱材を箱体の壁内に配置した状態を示す要部拡大断面図。
【図４】真空断熱材と独立気泡硬質ポリウレタンフォームを一体成形する方法の一例を示す概念図で、図４(a)は型枠Ｗに真空断熱材（VIP）を入れる状態を示す図、図４(b)は型枠Ｗ内にウレタン原料液を注入する状態を示す図、図４(c)は、複合断熱材Ｆの断面図。
【図５】図４に示した複合断熱材Ｆを箱体等の壁内に配置した状態を示す要部拡大断面図。
【図６】真空断熱材のせん断強度試験の方法を示す斜視図。
【図７】真空断熱材の海上輸送用コンテナへの貼付け態様を示す図で、図７（a）はコンテナの天井面と床面、及び、長手方向の側面に40枚の真空断熱材を並べて貼付けた状態を示す図、図７（b）は短手方向の側面に８枚並べて貼付けた状態を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１      芯材
1a      無機繊維又は無機粉体からなる層
1b      連続気泡硬質プラスチック発泡体
２      袋体
2a      密封部
３      ガス吸着剤
４      断熱箱体
５      独立気泡硬質ポリウレタンフォーム
ｔ，Ｔ  真空断熱材
Ｆ      複合断熱材
Ｒ      加熱炉
Ｄ      開閉扉
ｈ      取手
Ｗ      補強枠体
【図１】
2007239771.tif 000010
【図２】
2007239771.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007239771.tif 000014
【図６】
2007239771.tif 000015
【図７】
2007239771.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月22日(2006.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007239771.tif 000017