(57)【要約】【課題】断熱性能を向上させることが可能な真空断熱材、断熱箱体および真空断熱材の製造方法を提供する。【解決手段】真空断熱材１０は、不織布芯材１１と不織布芯材１１を真空密封する樹脂フィルム１２とを備えている。不織布芯材１１は、樹脂繊維から構成されている。この樹脂繊維の材料としては、重量平均分子量が１０万から１８万のポリスチレンが選択される。これにより、ポリスチレンの紡糸安定性が向上し、紡糸時に発生する糸切れを抑制することができる。その結果、未延伸で細化されていない直径の大きい繊維が不織布芯材１１に混在しにくく、真空断熱材１０の断熱性能の低下が抑制される。さらに、直径の大きい繊維による樹脂フィルム１２の破損も発生しにくくなり、真空断熱材１０の断熱性能の低下が一層抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均分子量が１０万以上１８万以下のポリスチレンからなる樹脂繊維により形成された不織布積層体である芯材と、
前記芯材を真空密封する樹脂フィルムとを備えた、真空断熱材。
【請求項２】
前記樹脂繊維の直径が５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
外箱と、
前記外箱に取り囲まれるように配置された内箱とを備え、
前記外箱と前記内箱との間の空間である断熱空間には、請求項１または２に記載の真空断熱材が設置されている断熱箱体。
【請求項４】
前記断熱空間を満たすように前記真空断熱材が設置されている、請求項３に記載の断熱箱体。
【請求項５】
重量平均分子量が１０万以上１８万以下のポリスチレンを準備する工程と、
前記ポリスチレンを溶融紡糸して樹脂繊維を形成する工程と、
前記樹脂繊維をシート化して樹脂不織布を形成する工程と、
前記樹脂不織布を積層して芯材を形成する工程と、
前記芯材を樹脂フィルムにより真空密封する工程とを備えた、真空断熱材の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂繊維を形成する工程では、樹脂粘度を低下させる添加物が添加された前記ポリスチレンが溶融紡糸される、請求項５に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項７】
前記ポリスチレンの重量平均分子量が１０万以上１６万未満である、請求項５または６に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項８】
前記ポリスチレンの重量平均分子量が１６万以上１８万以下である、請求項６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】
この発明は、樹脂繊維の集合体を芯材とした真空断熱材、真空断熱材を備えた断熱箱体、および真空断熱材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の樹脂繊維を芯材とした真空断熱材は、必要形状に切断した樹脂繊維の不織布を複数枚積層して芯材とし、これを樹脂フィルムで真空密封して一体化して作製される（たとえば特許文献１参照）。このような真空断熱材は、グラスウールや発泡ウレタン製の断熱材と比較して断熱性能に優れ、たとえば冷蔵庫や保温庫、給湯器などの冷熱機器に適用が進められているものである。また、樹脂の不織布は、たとえばポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどの樹脂繊維により構成される場合が多いが、ポリスチレンの樹脂繊維により構成される不織布もある（たとえば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７１５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８１６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリスチレンからなる不織布が芯材とされ、これが樹脂フィルムで真空密封されて一体化された真空断熱材を作製するためには、まず、ポリスチレンが繊維化され、不織布の形態に加工される必要がある。ここで、ポリスチレンを用いた不織布は、スパンボンド法などの溶融紡糸法によりポリスチレンを繊維化し、得られた繊維を積層する手法により作製される。しかし、ポリスチレンは紡糸安定性が低いため、紡糸時に糸切れが発生しやすい。このため、未延伸で細化されていない直径の大きい繊維が不織布に混在して断熱性能が低下するという問題があった。また、直径の大きい繊維は包装材の破損の原因ともなり、さらに断熱性能が低下するという問題もあった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、断熱性能を向上させることが可能な真空断熱材、断熱箱体および真空断熱材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る真空断熱材は、重量平均分子量が１０万以上１８万以下のポリスチレンからなる樹脂繊維により形成された不織布積層体である芯材と、当該芯材を真空密封する樹脂フィルムとを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の真空断熱材によれば、断熱性能が向上した真空断熱材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】真空断熱材の構造を示す概略図である。
【図２】真空断熱材の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】不織布（芯材）の製造装置の構造を示す概略図である。
【図４】断熱箱体の構造を示す概略図である。
【図５】断熱箱体の他の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１、図２に基づいて、本発明の一実施の形態における真空断熱材の構成を説明する。図１は、樹脂不織布を芯材として作製した真空断熱材１０の概略図である。真空断熱材１０は、不織布芯材１１と不織布芯材１１を真空密封する樹脂フィルム１２とを備えている。ここで、樹脂フィルム１２が不織布芯材１１を真空密封する状態とは、不織布芯材１１が樹脂フィルム１２によって取り囲まれ、かつ樹脂フィルム１２によって取り囲まれた内部が大気圧よりも低い圧力に保持された状態をいう。樹脂フィルム１２によって取り囲まれた内部の具体的な圧力は特に限定されるものではないが、当該内部は、たとえば１Ｐａ（パスカル）の真空度に減圧されていてもよい。不織布芯材１１は、樹脂繊維から構成されている。この樹脂繊維の材料としては、重量平均分子量が１０万から１８万のポリスチレンが選択される。これにより、ポリスチレンの紡糸安定性が向上し、紡糸時に発生する糸切れを抑制することができる。このため、本実施の形態における真空断熱材１０においては、未延伸で細化されていない直径の大きい繊維が不織布に混在しにくく、断熱性能の低下が抑制される。さらに、直径の大きい繊維による包装材の破損も発生しにくくなり、断熱性能の低下が一層抑制される。その結果、本実施の形態における真空断熱材１０は、断熱性能が向上した真空断熱材となっている。
【００１０】
樹脂フィルム１２は、薄い膜状（フィルム状）に成形された合成樹脂フィルムである。樹脂フィルム１２の材料としては、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、エチレン−ビニル酢酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体などを採用することができる。また、たとえばアルミニウムなどの金属箔膜により覆われた金属ラミネートフィルムを樹脂フィルム１２として使用してもよい。
【００１１】
次に、図１および図２を参照して、真空断熱材１０の製造方法について説明する。まず、工程（Ｓ１０）として原材料準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）において、不織布芯材１１の原材料であるポリスチレンなどを準備する。次に、工程（Ｓ２０）として溶融紡糸工程が実施される。この工程（Ｓ２０）において、たとえば溶融紡糸法により樹脂繊維が作製される。溶融紡糸法としては、たとえばスパンボンド法を採用することができる。次に、工程（Ｓ３０）としてシート化工程を実施する。この工程（Ｓ３０）において、樹脂繊維から樹脂不織布が作製される。
【００１２】
次に、工程（Ｓ４０）として積層工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、図１を参照して、工程（Ｓ３０）において作製された樹脂不織布が積層されて、不織布芯材１１が作製される。そして、工程（Ｓ５０）として真空密封工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、不織布芯材１１が樹脂フィルム１２によって真空密封され、真空断熱材１０が作製される。
【００１３】
次に、図３に基づいて、工程（Ｓ２０）および工程（Ｓ３０）について詳述する。まず、工程（Ｓ２０）および（Ｓ３０）を実施するための装置の一例を説明する。本実施の形態において用いられる不織布製造装置９０は、溶融紡糸装置３０と、ベルトコンベア４１と、熱融着ロール４２と、巻取りロール４３とを備えている。工程（Ｓ２０）における溶融紡糸は、不織布製造装置９０に含まれる溶融紡糸装置３０を用いて実施される。溶融紡糸装置３０は、樹脂を溶融させて押し出す押出機３１、押し出された樹脂を繊維化するための複数の細孔ノズルを有する押出ダイ３２、および押出ダイ３２から吐出された樹脂を細化させる延伸ユニット３３を含んでいる。押出ダイ３２の細孔ノズルは、たとえば一列１００穴の細孔が５列配置された構成を有している。また、ベルトコンベア４１、熱融着ロール４２および巻取りロール４３は、１００穴の細孔が並ぶ方向に対して垂直な方向に不織布２１を巻き取るように配置されている。これにより、１００穴の幅の不織布を作製することが可能となっている。本構成は不織布芯材を作製する装置の一構成例であり、使用可能な装置の構成を限定するものではない。
【００１４】
次に、工程（Ｓ２０）および（Ｓ３０）の具体的手順を説明する。工程（Ｓ２０）では、まず樹脂繊維２２の材料としてポリスチレンが押出機３１に供給される。供給されたポリスチレンは、たとえば２７０℃に加熱されて溶融状態とされ、押出機３１によって押出ダイ３２に一定量供給される。その結果、押出ダイ３２の細孔ノズルから、溶融したポリスチレンが繊維状になって吐出される。線状となった溶融樹脂は延伸ユニット３３により引き伸ばされ、細化かつ固化して細い繊維形状になる。より具体的には、たとえば溶融状態となっているポリスチレンを冷却空気により冷却した後、高速空気流を流すエジェクタにより引っ張ることにより、樹脂繊維２２が作製される。
【００１５】
工程（Ｓ３０）では、延伸ユニット３３により細化された樹脂繊維２２が、ベルトコンベア４１上に積層されて樹脂不織布２１の形態となる。さらに、ベルトコンベア４１上の樹脂不織布２１は、熱融着ロール４２によってエンボス加工を施される。エンボス加工は不織布面の一部を貫通融着させることにより行われる。このようにして、樹脂不織布２１がシート化され、糸の解れが生じにくくなる。熱融着ロール４２で作製された樹脂不織布２１は巻取りロール４３により巻き取られる。
【００１６】
次に、工程（Ｓ４０）および工程（Ｓ５０）について詳述する。工程（Ｓ４０）では、前工程で巻取りロール４３に巻き取られた樹脂不織布２１が、必要長さに巻き戻された上で切断される。図１を参照して、こうして切断された樹脂不織布２１を必要枚数積層することにより、不織布芯材１１が作製される。そして、工程（Ｓ５０）では、不織布芯材１１の全体が樹脂フィルム１２で包まれる。これを真空密封して一体化することにより、真空断熱材１０が作製される。真空密封は、たとえば樹脂フィルム１２の開口部を真空槽中で熱融着することにより密封して行われる。
【００１７】
ここで、工程（Ｓ１０）において準備される原材料としては、重量平均分子量が１０万から１８万のポリスチレンが採用される。これにより、ポリスチレンの紡糸安定性が向上し、工程（Ｓ２０）において発生する糸切れを抑制することができる。このため、未延伸で細化されていない直径の大きい樹脂繊維２２が樹脂不織布２１に混在しにくく、真空断熱材１０の断熱性能の低下が抑制される。さらに、直径の大きい樹脂繊維２２による樹脂フィルム１２の破損も発生しにくくなり、断熱性能の低下が一層抑制される。その結果、本実施の形態のける真空断熱材の製造方法によれば、断熱性能が向上した真空断熱材１０を製造することができる。
【００１８】
また、工程（Ｓ２０）において樹脂粘度を低下させる添加物が添加されることなくポリスチレンの溶融紡糸が実施される場合、原材料として重量平均分子量が１０万から１６万のポリスチレンを選択することが好ましい。これにより、ポリスチレンの紡糸安定性をより向上させることができる。一方、原材料として重量平均分子量が１６万から１８万のポリスチレンを選択する場合には、工程（Ｓ２０）において樹脂粘度を低下させる添加物が添加されてポリスチレンの溶融紡糸が実施されることが好ましい。これにより、重量平均分子量が比較的大きいポリスチレンを原材料として採用した場合でも、ポリスチレンの紡糸安定性を向上させることができる。また、重量平均分子量が１０万から１６万のポリスチレンを用いる場合にも、樹脂粘度を低下させる添加物を加えてもよい。これにより、低い樹脂温度で紡糸を行うことが可能となる。ここで、樹脂粘度を低下させる添加物としては、特に限定されるものではないが、たとえば脂肪族アミド系のステアリン酸アミドや金属石鹸系のステアリン酸金属塩などを採用することができる。なお、不織布芯材１１の原材料としては、新材のポリスチレンを選択してもよいが、既成形品を調製して再ペレット化して得られたリサイクルポリスチレンを選択してもよい。
【００１９】
また、樹脂繊維２２の繊維径は５〜２０μｍであることが好ましく、溶融紡糸装置３０の条件設定により、たとえば繊維径が１０μｍとされてもよい。樹脂繊維２２の繊維径を５μｍ未満とすると、紡糸時に糸切れが発生しやすくなる一方、樹脂繊維２２の繊維径が２０μｍを超えると、断熱性能が低下する。したがって、紡糸性と断熱性能とのバランスを考慮すると、樹脂繊維２２の繊維径は５〜２０μｍとするのが好ましい。
【００２０】
また、図１を参照して、ガス吸着剤１３が不織布芯材１１と共に樹脂フィルム１２中に封入されていてもよい。これにより、樹脂フィルム１２中の真空度の低下を抑制し、断熱性能の低下を抑制することができる。
【００２１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の一実施の形態における断熱箱体５０の概略図である。断熱箱体５０は、たとえば冷蔵庫や保温庫、給湯器などの冷熱機器を構成する。断熱箱体５０は、内箱５１と外箱５２との間に、たとえば上記実施の形態１において説明した真空断熱材１０が配置された構造を有している。たとえば内箱５１はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂、外箱５２は鉄薄板を材料としている。本実施の形態では、内箱５１と外箱５２との間の空間（断熱空間）一部を占めるように真空断熱材１０が設置され、残りの空間に発泡ウレタン断熱材５３が設置されている。本実施の形態における断熱箱体５０によれば、断熱性能の低下が抑制された上記実施の形態１の真空断熱材１０を含む本発明の真空断熱材が断熱空間に配置されることにより、断熱性能の安定した断熱箱体を提供することができる。
【００２２】
本実施の形態では、真空断熱材１０は内箱５１に接触（密着）して設置されているが、本形態に限定する必要は無く、真空断熱材１０が外箱５２に接触（密着）して設置されていても、スペーサなどを用いて内箱５１および外箱５２と接触することなく設置されていてもよい。また、上記実施の形態においては、真空断熱材１０は内箱５１と外箱５２との間の一部を占めるように設置されており、残りの空間に発泡ウレタン断熱材５３が設置されているが、発泡ウレタン以外の断熱材が設置されていてもよい。
【００２３】
（実施の形態３）
実施の形態３の断熱箱体は、基本的には実施の形態２の断熱箱体と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。しかし、実施の形態３における断熱箱体５０は、図５に示すように、真空断熱材１０が内箱５１と外箱５２との間の空間を満たすように設置されたものである点において、実施の形態２と相違する。これにより、実施の形態３における断熱箱体５０の断熱性能がさらに向上する。
【実施例】
【００２４】
表１に重量平均分子量の異なるポリスチレンを図３に示す溶融紡糸装置によって紡糸した際の紡糸性の評価結果を示す。試験条件としては、樹脂を２７０℃で溶融し、径０．４ｍｍの細孔ノズルから、０．５５ｃｃ／ｍｉｎの吐出量で樹脂を吐出し、延伸ユニットにより３５００ｍｍ／ｍｉｎで延伸するものとした。このとき、紡糸安定性を目視により観察し、３分間糸切れが発生しない場合をＡ、３分間での糸切れが１０回未満の場合をＢ、３分間での糸切れが１０回以上の場合をＣと評価した。表１から、重量平均分子量が１０万以上１８万以下のポリスチレンは紡糸性が安定していることが分かる。また、より防止性を安定させるためには、重量平均分子量を１２万以上１７万以下とすることが好ましいといえる。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の真空断熱材、断熱箱体および真空断熱材の製造方法は、断熱性能の向上が求められる真空断熱材、断熱箱体および真空断熱材の製造方法に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００２８】
１０  真空断熱材、１１  不織布芯材、１２  樹脂フィルム、１３  ガス吸着剤、２１  樹脂不織布、２２  樹脂繊維、３０  溶融紡糸装置、３１  押出機、３２  押出ダイ、３３  延伸ユニット、４１  ベルトコンベア、４２  熱融着ロール、４３  巻取りロール、５０  断熱箱体、５１  内箱、５２  外箱、５３  発泡ウレタン断熱材、９０  不織布製造装置。
【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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