JPH03244898A

JPH03244898A - 断熱体の製造方法

Info

Publication number: JPH03244898A
Application number: JP4181190A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Shozo Hirao; 平尾　正三; Masaru Yokoyama; 勝横山; Takashi Kishimoto; 隆岸本; Koichi Takahama; 孝一高濱
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1991-10-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、保温容器など、二重壁間に断熱層が形成さ
れてなる断熱体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、保温容器は、断熱層を有する断熱容器であり、代
表的なものに携帯式保温弁当容器がある。これは内容器
と外筒との間に真空断熱層が設けられ、保温性を高めた
ものである。

この種の保温容器では、内容器を円筒状にせざるを得ず
、全体としては大変高張ったものになり、実用性に欠け
る問題があった。これに対し、常圧断熱材を用いた保温
容器もあるが、これらの断熱材は真空断熱材に比べ断熱
性能が際立って悪く、前記携帯式保温弁当容器と同等の
性能を得ようとすると、結果的に断熱層を大きく設ける
必要があるため、実用にそくわない程、嵩張ったものに
なってしまう（実開昭５５−７７３７号、実開昭５５−
４３．４０２号、実開昭６３−２８４５０号、実開昭６
３−１５３８２４号各公報参照）。また、上記欠点を改
善するため、粉体系の真空断熱材を用いたものもあるが
、１００℃近くの高温ではさほどの効果がなく、長期的
には、空気や水茎気等の浸入により真空度が落ちて断熱
性能が劣化する等、実用に供するようなものではなかっ
た（実開昭５７−２５６３３号、実開昭５７−３４８２
２号、実開昭５７−４５３２５号各公報参照）発明者ら
は、これらの事情に鑑みて、保温性能に優れ、同性能の
経年劣化も少なくなるとともに、軽量で嵩張らずにポー
タプルであり、異形化も自由にできるよう、微粒子を空
気により二重壁間に充填する方法を提案している（特願
平１−８８２３２号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、発明者らの提案した方法では、二重壁間の空気
が抜ける効率が悪く、粉体を充填するのに多大な時間が
かかってしまうという欠点が生じることがわかった。

そこで、この発明は、微粒子を二重壁間に充填し断熱層
を形成するときに、微粒子の充填度および／または充填
効率を向上させることができる断熱体の製造方法を提供
することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明にががる断熱体の製
造方法は、離間した二重壁を持つ中空体の中に、同中空
体の導入口から気体流出口までの通路の周囲に微粒子の
凝集体は通さないが気体は通す連続気孔を有する多孔質
材料を設けておき、微粒子を気体とともに強制的に導入
し気体を流出させることにより、前記中空体中に前記微
粒子からなる微細多孔体質の断熱層を形成するのである
この発明により製造される断熱体としては、保温容器の
本体くケース）、蓋などが挙げられるが、これらに限定
されるものではない。

この発明に用いる中空体は、二重壁を有するものであれ
ばどのようなものであってもよいが、たとえば、保温容
器の本体（またはケース）および蓋などの外殻などが挙
げられる。その材質は、金属材料、プラスチック材料、
陶器材料等が挙げられるが、容器として軽くて強度もあ
り、しかも、熱伝導率が低くて成形加工性にも優れる等
の条件を満足することからすれば、プラスチック材料、
たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ボリカーボ
名−ト等の材料が好ましい。もちろん、前記保温容器を
保温用の外容器とし、その中に内容器を入れて使用して
もよく、この場合、内容器としては一般に普及している
ようなプラスチック材料、金属材料あるいは木質材料等
で構わない。前記蓋乙こついても上記と同様に断熱層と
なる微粒子が充填できるような構造のものであればよい
。

上記中空体は、微粒子を気体とともに強制的に導入する
ための導入口、および、気体を流出させるための気体流
出口が設けられている。中空体中には、導入口から気体
流出口までの通路の周囲に多孔質材料を設けておく。多
孔質材料は、たとえば、外壁と内壁とを別々につくり、
後で接着することにより中空体を作製する場合、内壁お
よび／または外壁の内側に貼付により設置される。この
場合、外壁に導入口と気体流出口とを設け、導入口から
気体流出口に至る外壁に多孔質材料を設けておくと、中
空体中の内壁側に断熱層が形成されるようになり、断熱
効果の点で好ましい。

上記のようにして多孔質材料を設置した中空体の導入口
に、微粒子を入れた容器を接続し、同微粒子に加圧気体
をかける。他方、中空体内部の気体の吸引を行って内部
空間を減圧状態にする。これにより微粒子を気体ととも
に中空体中に導入する。微粒子は各粒子単独で移動する
のではなく、一般にサブミクロンないしはミクロンオー
ダーの凝集体となって移動する。このため、多孔質材料
は微粒子の各粒子の粒径よりも小さい孔径を持っている
必要はなく、前記凝集体を止めることができるだけの孔
径を有していればよく、また、すべての微粒子を止める
必要もない。中空体中に導入された微粒子は、多孔質材
料に遮られ、気体だけが多孔質材料を通って中空体外に
流出する。このとき、奥の方から微粒子が充填されてい
（につれて気体が抜けにくくなるはずであるが、この発
明によれば、微粒子が充填されても多孔質材料中を通っ
て気体が抜けていくので、脱気が効率良く行われる。し
たがって、微粒子からなる断熱層を形成するのに要する
時間が大幅に短縮される。断熱層を形成した後は、適宜
のやり方で導入口および気体流出口を密封しておけば、
微粒子の流出がなくなり、また、水分の侵入などが防が
れる。

この発明において用いる断熱層としては、微粒子のみで
なるもの、同微粒子に、高温での輻射による熱伝導を抑
制する輻射防止材や、形状保持および充填率の向上のた
めの繊維のうちの両方あるいはいずれか一方を加え混合
したものによるものなどがある。なかでも、常圧での熱
伝導率が０．Ｏｌ　ｋｃａｌ／　（＋ｃｈｒ・℃）程度
の常圧で最も断熱性に優れたものを用いるのが好ましい
。このような断熱層は、たとえば、乾式製法による微粒
子シリカの粒子表面を表面処理剤によって凝集防止処理
した微粒子のみでなるも、ののほかに、同表面処理され
た微粒子シリカに、前記輻射防止材や繊維の両方あるい
はいずれか一方を加え混合したものによるものなどがあ
る。この発明による断熱層は常圧であり、しかも、前記
表面処理したものを用いていれば撥水性が著しいもので
あり、水分の吸着等による経年劣化が少ないという特徴
も有する。そもそも多孔体の熱伝導率は、固体部を通し
ての固体の熱伝導率と、多孔体内の空隙中に含まれてい
る気体（通常は空気）の熱伝導率に左右される。したが
って、固体部の接触をできるかぎり小さくし、かつ、気
体の熱伝導率の影響をなくするために、空隙を数ｎｍ以
下にする必要がある。そこで、微粉末シリカに前記凝集
防止処理をしたものを用いて成形することによって、こ
のような構造が容易に実現できるのである。前記表面処
理をした微粒子シリカとしては、−欠粒径１〜２０ｎｍ
程度、好ましくは１０ｎｍ以下、さらには８ｎｍ以下の
ものがより好ましい。微細多孔体は、表面処理を施さな
い微粒子（たとえば、粒径１〜２０ｎｍ程度、より好ま
しくは６ｎｍ以下）と−次粒径が前記微粒子よりも大き
い粒径（たとえば、５〜１１００００ｎ程度の粒径の輻
射防止用の微粒子）の微粒子とを混合し成形した微細多
孔体であってもよい。この場合、−次粒径の大きな微粒
子の間隔は粒径の小さな微粒子（超微粒子）で埋められ
、多孔体の空隙は超微粒子により作られる空隙が支配的
になる。

このように超微粒子の他に大きい粒径の微粒子を併用す
るようにすると、超微粒子の量が少なくて済む分、安価
に微細多孔体を作製しうる。なお、この微細多孔体も繊
維を加えて成形されたものであってもよい。

前記表面処理剤としては、粒子表面のシラノール基の酸
素に結合して水素結合の生起を防げるようにするもの、
粒子同士に反発性をもたせ直接的に粒子の凝集を防止す
るもの、等をいう。その例としては、トリメチルメトキ
シシラン、ジメチルジェトキシシラン、メチルトリメト
キシシラン等のアルコキシシラン化合物、ジメチルリク
ロロシラン、トリメチルクロロシラン、トリフェニルク
ロロシラン等のクロロシラン化合物、ヘキサメチルジシ
ラザン、ジメチルトリメチルシリルアミン等のシラザン
化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。

なお、表面処理剤による処理に溶剤を用いる場合の溶剤
としては、ヘンゼン、水、トルエン等が挙げられるが、
微粒子が分散しやすいものであれば、これらに限定され
るものではない。

前記輻射防止材の一例としては、パーライトやシラスバ
ルーンの微粉砕物、スス、コージェライト、粘土等の無
機層状化合物、ケイソウ土、ケイ酸カルシウム、カーボ
ンブランク、ＳｉＣ，ＴｉＯ□、Ｚｒ０１Ｃｒ　Ｏｚ　
、Ｆ　ｅ　！　０４　、Ｃｕ　Ｓ　。

ＣｕＯ１Ｍｎ０ｚ　、Ｓ　ｉｏｚ　、Ａｆｆｚ　Ｏｘ　
、Ｃ。

０１ＬｉｚＯ１ＣａＯ等の微粒子が挙げられる。

これらは、いずれも熱放射率が大きいもので、波長３ｎ
以上の赤外領域で熱放射率が０．８以上のものが好まし
い。同輻射防止用微粒子は、通常５〜１１００００ｎ程
度のものが用いられる。

前記形状保持および／または充填率向上のための繊維と
しては、たとえば、セラミ’７り繊維、ガラス繊維、ロ
ックウール繊維、アスベスト繊維、炭素繊維、アラミド
繊維等の無機繊維や有機繊維が挙げられる。その場合の
繊維径は、通常、１〜３０ｎ程度であり、５Ｉ！Ｍ以下
が好ましい。繊維長は、通常、１〜Ｌｏｏｍ程度であり
、５０璽１以下が好ましい。

前記粒径の小さい微粒子（超微粒子。表面処理する場合
もしない場合も含む）に、輻射防止用微粒子、あるいは
、繊維が併用される場合、粒径の小さい微粒子は５０重
量％以上の含有量が確保されることが好ましく、また、
輻射防止用微粒子は通常５０重量％未満、繊維は通常３
０Ｍ量％以下程度にそれぞれ調整される。以上説明した
断熱層は、非常に良好な断熱性を有する点で好ましいが
、この発明における断熱層はこれらのものに附らず、以
下のような断熱層でもよい。パーライト粉末、あるいは
、ケイ酸粉末等の粉体系断熱層（上記のような粒径の極
（小さい微粒子が使われていない）、シリカ繊維、シリ
カアルミナ繊維、カーボン繊維等の繊維系断熱層などが
例示される。

また、この発明で用いられる多孔質材料としては、セラ
ミックファイバー、ガラスファイバーやそれらのボード
等が代表的に挙げられるが、これらは微粒子が実際に挙
動している凝集体が通らない程度の空隙を有するもので
あれば構わない。しかし、断熱層形成後、中空体に含ま
れてしまうものであるため、ある程度の断熱性を有する
ものである方が好ましい。

〔作　　　用〕

離間した二重壁を持つ中空体の中に微粒子を気体ととも
に強制的に導入し充填することで、微細多孔体質の断熱
層を形成するようにすると、形成される断熱層が異形な
ものであっても自由に形成されうるようになる。形成さ
れた断熱層は微細多孔体質であるので、常温・常圧でご
く低い熱伝導率になって、厚さが薄いもの（たとえば７
〜１０鶴）でも高い断熱効果を発揮するようになる。し
かも、微粒子導入後にシーリングしてさえおけば、水分
や空気などが外部から侵入したすせず、断熱層の当初の
断熱性能が衰えないようになる。

微粒子を気体とともに強制的に導入する場合、ある程度
のかさ密度にしようとすると、吹き込み側よりも気体抜
きの側の方が律速となり、充填効率が悪くなる。しかし
、この発明では、中空体の中に同中空体の導入口から気
体流出口までの通路の周囲に多孔質材料を設けておくの
で、気体の恢けが広い面積にわたって行われるため、そ
の抜けが速くなり、微粒子を充填しやすくなり効率が向
上する。

〔実　施　例〕

以下に、この発明を、その実施例を表す図面を参照しな
がら、詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかる断熱体の製造方法により得
られた断熱体が保温容器である場合の１実施例を表して
いる。第１図にみるように、この保温容器は、本体１ａ
および蓋１ｂとで構成されている。本体１ａは、上方か
らみて矩形をした箱体であるとともに、内部が収容空間
でその上端が開口になっている。本体１ａは側面および
底面にいずれも互いに離間した二重壁を持つ中空体４ａ
で構成されている。同中空体４ａの中には、微細多孔体
質の断熱層２が形成されているとともに、多孔質材料３
が設けられており、本体１ａの厚み方向の熱伝導を抑制
するようになっている。蓋１ｂも、互いに離間した二重
壁を持つ中空体４ｂで構成されていて、同中空体４ｂの
中には、微細多孔体質の断熱層２および多孔質材料３が
設けられている。これにより、蓋１ｂの厚み方向の熱伝
導を抑制するようになっている。

断熱層２は、たとえば次のようにして形成される。第２
図にみるように、本体１ａを構成する中空体４ａには、
その１側面の外壁上端付近に気体および微粒子を導入す
るための開口（導入口）１２を設けておくとともに、そ
の対向する１側面の外壁上端付近に気体を流出させるた
めの開口（気体流出口）１３を設けておく。まず、中空
体４ａの中に、同中空体の外壁内面に沿って導入口１２
のすぐ下流から気体流出口１３を覆ってしまうようにし
て多孔質材料３を貼付する。導入口１２には、供給容器
１０からつながっている管１５を接続する。気体流出口
１３には、金網や不織布等によるシール１４が付されて
微粒子１１・・・が漏れ出ないようになっている。導入
口１２および気体流出口１３は、微粒子導入後に塞がれ
る（シールされる）ようになっている。

供給容器１０内に断熱層の材料である微粒子１１・・・
を入れて矢印Ｘのように加圧気体（たとえば加圧空気）
をかける。それとともに、気体流出口１３から矢印Ｙの
ように内部気体の吸引を行って内部空間を減圧状態にす
る。これにより、供給容器１０内の微粒子１１・・・は
、二重壁間の空間に導入されて充填され、断熱層２を形
成する。このとき、微粒子とともに導入された気体が、
中空体４ａの中に設けられた多孔質材料３を通って抜は
出るため、吸引が中空体の中の広い面積にわたって行わ
れる。これにより、気体を含んで導入されてくる微粒子
１１・・・からの脱気が効率良く行われ、充填に要する
時間が大幅に短縮される。同じ時間だけ処理した場合に
は、多孔質材料を設置しないときに比べて充填度が高く
なる。前記加圧力は、断熱性能が目的どおりになるよう
に粉体を充填させるため、たとえば、２〜３　ｋｇ　／
　ｃ＋＋ｌ　Ｇ程度にすることが好ましい。また、導入
口１２および気体流出口１３はそれぞれ１つずつである
必要はなく、容器の形状に合わせて微粒子が全体に充填
されやすいように複数個にすることがある。また、形成
位置も適宜設定すればよい。

微粒子１１・・・は、上記強制導入のときには単独の粒
子として挙動するよりも、ある程度の粒子が集まってで
きたサブミクロンないしミクロンオーダーの凝集体とし
て挙動しているので、このような凝集体が多孔質材料３
に遮られるため、多孔質材料３中の気体の通路は確保さ
れる。

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は下記実施例に限定されない。

実施例１− ポリプロピレンにより作られた二重壁を持つ中空体（二
重壁間の寸法１０酊）に、第１図にみるように、外壁に
沿って上述のようにして、セラミソクファイハーボード
（カオウールボード、イソライト工業■製）を厚み３龍
にして設け、さらに微粒子を吹き込みによって充填し、
断熱層を構成した。

微粒子としては、乾式製法によるシリカ微粒子の表面に
ヘキサメチルジシラザンで処理したちのく徳山曹達■製
特注品：レオロシール４８０：比表面積４８０ｍ／ｇ　
　粒径：表面処理前５ｎｍ、表面処理後７　ｎｍ）と、
チタニア粒子（ルチル古河鉱業■製：　ＦＲ−４１粒径
０．２７／ｌ）、および、セラミック繊維（新日鉄化学
ｎ製；ＳＣバルク＃１１１　径２．８μｌ　長さ５０鶴
）を、重量比で３０＋１０：１．５に混合したものを用
いた。なお、充填の際の加圧力は２〜５ｋｇ／ｃｎｌＧ
であり、充填後の断熱層のかさ密度は０．３７ｇ／ｃｎ
（となった。蓋の部分も全く同じくして断熱層を設け、
形状としては第１図にみるような保温容器を作製した。

実施例２チタニア粒子を加えず、表面処理シリカ微粒子：セラミ
ック繊維＝２０：１で混合したものを用いたこと以外は
実施例１と同様にして保温容器を得た。このとき、充填
後の断熱層のかさ密度は０゜２８　ｇ　／　ｃｒｄにな
った。

実施例３ヘキサメチルジシラザンで表面処理した微粒子の代わり
に、乾式製法によるシリカ微粒子（粒径的５　ｒ＋ｍ＞
の表面にジメチルジクロロシランで表面処理した微粒子
（徳山曹達■製特注品しオロシール４８０：比表面積４
　ｓ　ｏ　ｉ／ｇ　　表面処理後の粒径的８　ｎｍ）を
用い、加圧力４〜８ｋｇ／ｃｒＡＧで充填したこと以外
は、実施例１と同様にして保温容器を得た。充填後の断
熱層のかさ密度は０．３６　ｇ／　ｃｉであった。

実施例４加圧力５〜８　ｋｇ　／　ｃｎｔ　Ｇで充填したこと以
外は実施例１と同様にして保温容器を得た。充填後の断
熱層のかさ密度は０．３８ｇ／ｃｎｌであった。

実施例５セラミソクファイハーの代わりにグラスウール（グラス
ロンウール：旭ファイバーグラス側製）を用いたこと以
外は実施例１と同様にして断熱層を設けた。断熱層のか
さ密度は０．３６　ｇ　／　ｃ＋＋ｌであった。

以上実施例１〜５の保温容器の内容積は、約１゜２１と
なっており、ここに１００°Ｃの湯を１１１Ｏｇ入れ、
６時間後の湯の温度を測定した。室温は２１ｔ’であっ
た。

一比較例１実施例１において壁間が１ｔｍの容器で多孔質材料のな
いものに充填を行ったこと以外は実施例１と同様にして
保温容器を作製した。断熱層のかさ密度は０．３５ｇ／
−であった。

一比較例２実施例２において壁間が７鰭の容器で多孔質材料のない
ものに充填を行ったこと以外は実施例２と同様にして保
温容器を作製した。断熱層のかさ密度は０．２７ｇ／ｃ
ａ？であった。

比較例３市販の携帯式保温弁当容器（タイガー魔法瓶■製：品番
ＬＪ○−１７００）を用い、内容器に１００°Ｃの湯１
１１０ｇを入れ、実施例と同様の実験を行った。

一比較例４ポリプロピレン製の容器（市販品　厚み２＋ｎ）を用い
て、中に１００℃の湯１１１０ｇを入れ、実施例と同様
の実験を行った。

なお、温度は予め設置したＣＡタイプの熱電対をＡＤ変
換器（英仏精機＠製５ＯＬＡＣＭＰＯ８０）に接続する
ことにより算出した。

また、実施例１〜５および比較例１，２については、断
熱層の形成に要した時間（微粒子の充填に要する時間）
を測定した。

以上の結果を、断熱層の構成（断熱材の種類）、多孔質
材料、充填の際の加圧力（充填圧）および断熱層のかさ
密度とともに第１表に合わせて示した。

第１表にみるように、この発明にかかる断熱体の製造方
法によれば、断熱性能に非常に優れた微粒子を強制導入
方式で二重壁間に導入して充填し、断熱層を形成するよ
うにするので、断熱層が微細多孔体質であり、常温・常
圧でごく低い熱伝導率になって、厚みが薄いもの（７〜
１０１）でも高い断熱効果を発揮するようになる。断熱
層が微粒子の強制導入により形成されるので、たとえば
、第３図のような複雑な異形状の保温容器、すなわち星
形の外形を持つ弁当箱等に利用されうる保温容器３０や
、第４図（ａｌおよび（ｂｌのようなコンパクトな角型
ポット４０．５０等のように、形成される断熱層が異形
なものであっても自由に形成されうるようになる。微粒
子導入後にシーリングしてさえおけば、水分や空気など
が外部から侵入したすせず、断熱層の当初の断熱性能が
衰えないようになる。さらに、この発明の断熱体の製造
方法によれば、同じく微粒子からなる断熱層を形成する
のに要する時間が短縮できるという利点がある〔発明の
効果〕この発明にかかる断熱体の製造方法は、以上のように行
われるため、断熱性能に優れ、同性能の経年劣化も少な
い断熱層を容易に短時間で形成することができ、しかも
異形化が自由にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる断熱体の製造方法により製
造された保温容器の１実施例を表す断面図、第２図は、
この実施例において断熱層を形成するときの様子を表す
模式断面図、第３図および第４図は、それぞれ、他の断
熱体の例を表す斜視図である。

Claims

【特許請求の範囲】１　離間した二重壁を持つ中空体の中に微粒子を気体と
ともに強制的に導入し同気体を流出させることにより、
前記中空体中に前記微粒子からなる微細多孔体質の断熱
層を形成する工程を備えた断熱体の製造方法であって、
前記中空体中には、同中空体の導入口から気体流出口ま
での通路の周囲に微粒子の凝集体は通さないが気体は通
す連続気孔を有する多孔質材料を設けておくことを特徴
とする断熱体の製造方法。２　導入口および気体流出口が二重壁のうちの外壁に設
けられていて、多孔質材料を導入口から気体流出口に至
る外壁に沿って設けておく請求項１記載の断熱体の製造
方法。