JPH08189595A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】廃棄の際に発塵による環境問題を惹起すること
がなく、しかも、フロンを使用せずして優れた断熱性能
を発揮し得る新規な真空断熱材を提供する。 【構成】ガスバリヤー性で且つ可撓性の容器により断熱
芯材が減圧状態で密着包装されて成る真空断熱材におい
て、断熱芯材として、真空度１．０における熱伝導率が
０．０１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であり、真空度
１．０〜０．５トールの間における熱伝導率の変化量が
０．００１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である珪酸カル
シウム成形体を使用して成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空断熱材に関するも
のであり、詳しくは、断熱芯材として、特定の珪酸カル
シウム成形体を使用したことにより、優れた断熱性能を
発揮し得る様に改良された真空断熱材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】フロン発泡ポリウレタン断熱材は、フロ
ンの低熱伝導性を利用したものであり、優れた断熱材と
して広く使用されている。ところで、近時、フロンの使
用が規制される状況にあるため、フロンを使用せずして
優れた断熱性能を発揮し得る断熱材が要求されている。

【０００３】近時、ガスバリヤー性で且つ可撓性の容器
（袋）内に断熱芯材としてシリカ粉末などの無機微粒子
を収容した後、容器内を減圧状態になる様に排気するこ
とにより、無機微粒子に容器を密着させてシールして成
る真空断熱材が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
真空断熱材は、廃棄の際に粉塵が発生して環境問題を惹
起する欠点がある。本発明は、斯かる実情に鑑み成され
たものであり、その目的は、廃棄の際に発塵による環境
問題を惹起することがなく、しかも、フロンを使用せず
して優れた断熱性能を発揮し得る新規な真空断熱材を提
供することにある。

【０００５】本発明者は、上記の目的を達成すべく、真
空断熱材の性能に関する観点から鋭意検討を重ねた結
果、真空断熱材の特徴を十分な発揮させるためには、真
空排気を容易に行うことが出来て高度の真空状態を発揮
し得る断熱芯材の選定が重要であるとの知見を得た。そ
して、斯かる知見を基に更に検討を重ねた結果、断熱成
形体の中で特定の珪酸カルシウム成形体が断熱芯材とし
て優れていることを見出し、本発明の完成に至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の知見を
基に完成されたものであり、その要旨は、ガスバリヤー
性で且つ可撓性の容器により断熱芯材が減圧状態で密着
包装されて成る真空断熱材において、断熱芯材として、
真空度１．０トールにおける熱伝導率が０．０１Ｋｃａ
ｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であり、真空度１．０〜０．５ト
ールの間における熱伝導率の変化量が０．００１Ｋｃａ
ｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である珪酸カルシウム成形体を使
用して成ることを特徴とする真空断熱材に存する。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
真空断熱材の基本的構成は、公知の真空断熱材と同様に
ガスバリヤー性で且つ可撓性の容器により断熱芯材が減
圧状態で密着包装されて成る。斯かる真空断熱材は、容
器内に断熱芯材を配置し、真空包装機中で排気処理を行
い、所定の真空度に到達した時点で容器をシールするこ
とにより得ることが出来る。

【０００８】本発明において、容器の構成材料として
は、可撓性を有する限り、従来公知のガスバリヤー性フ
イルムを使用することが出来る。具体的には、プラスチ
ックフイルムに金属箔を積層するか、または、金属もし
くは金属酸化物を蒸着して成る複合フイルムが挙げられ
る。

【０００９】上記のプラスチックフイルムとしては、例
えば、ポリエステルフイルム、ポリプロピレンフイルム
等を好適に使用することが出来る。また、塩化ビニリデ
ン系樹脂フイルム、塩化ビニリデン系樹脂コートフイル
ム等のガスバリヤー性の優れたフイルムも好適である。

【００１０】上記の金属箔としては、代表的にはアルミ
ニウム箔が挙げられ、上記の蒸着用金属または金属酸化
物としては、代表的には、アルミニウム、ケイ素酸化
物、マグネシウム酸化物が挙げられる。金属酸化物を蒸
着して成る複合フイルムを形成する場合は、ポリビニル
アルコール系フイルムが好適に使用される。

【００１１】複合フイルムの層構成は、２層であっても
よいが、金属層または金属酸化物層の両側に１層または
２層以上のプラスチックフイルムを設けた３層以上の層
構成が好ましい。３層以上の複合フイルムにおいては、
最外層フイルムに耐傷性の優れたフイルム（例えばポリ
エステルフイルム）を使用し、最内層フイルムにヒート
シール性の優れたフイルム（例えばポリプロピレンフイ
ルム）が使用される。通常、容器の形状は、両端開放の
筒状体である。

【００１２】本発明においては、断熱芯材として、珪酸
カルシウム成形体を使用する。本発明で使用する珪酸カ
ルシウム成形体は、基本的には、珪酸質原料と石灰質原
料とを水中に分散した後、加熱下に水熱反応して珪酸カ
ルシウム水和物を含有する水性スラリーを得、次いで、
当該水性スラリーを加圧脱水成形した後、乾燥するか、
または、水蒸気養生後に乾燥を行う方法によって製造す
ることが出来る。

【００１３】そして、珪酸質原料としては、非晶質また
は結晶質の何れであってもよく、具体的には、珪藻土、
珪石、石英などの天然品、シリコンダスト、湿式燐酸製
造プロセスで副生する珪弗化水素酸と水酸化アルミニウ
ムとの反応で得られるシリカ等の工業副産物が挙げられ
る。一方、石灰質原料としては、生石灰、消石灰、カー
バイト滓などが挙げられる。

【００１４】通常、石灰質原料は、見掛け高の石灰粒子
を含有する石灰乳に調製して使用される。斯かる石灰乳
の調整には、数多くの公知文献、例えば、特公昭５５−
２９９５２号公報の記載などを参考にすることが出来
る。上記の公報には、沈降容積が４５ｍｌ以上の石灰乳
が記載されており、この場合の沈降容積は、直径が１．
３ｃｍで容積が５０ｃｍ³ 以上の円柱状容器に石灰乳５
０ｍｌを静かに注入し、２０分間静置後に測定した石灰
粒子の沈降容積（ｍｌ）を表す。

【００１５】水熱反応の際、固形分（珪酸質原料と石灰
質原料）に対する水の量は１５重量倍以上とされる。水
熱合成反応は、飽和蒸気圧が１０Ｋｇ／ｃｍ² 以上の加
熱条件下に１〜５時間行われ、当該水熱合成反応により
珪酸カルシウム水和物を含有する水性スラリーが得られ
る。

【００１６】上記の水性スラリーの加圧脱水成形は、フ
イルタープレス等を利用して行われる。脱水成形機の脱
水部の形状により、平板（パネル）や曲部を有する種々
の形状（パイプ等）に成形することが出来る。成形脱水
成形後の乾燥または水蒸気養生後の乾燥は、通常、１５
０〜２００℃の温度にて５〜３０時間行われ、乾燥前の
水蒸気養生は、通常、水熱合成反応の条件と同様の条件
で行うことが出来る。

【００１７】上記の方法で製造された成形体は、珪酸カ
ルシウムの針状結晶が三次元的に絡合して形成されてお
り、水熱反応における上記の条件を満足することによ
り、比強度が高い。具体的には、見掛け密度が０．０２
〜０．０９ｇ／ｃｍ³ であり、圧縮強度は、通常１Ｋｇ
／ｃｍ² 以上、具体的には２〜６Ｋｇ／ｃｍ² である。

【００１８】上記の様な低い見掛け密度の成形体は、断
熱芯材として無機微粒子を使用した従来の真空断熱材の
有する欠点、すなわち、見掛け密度が０．２８〜０．３
０ｇ／ｃｍ³ であって従来のフロン発泡ウレタン断熱材
よりも約１０倍程度も重いと言う欠点を解消し、フロン
発泡ウレタン断熱材と遜色のない軽量の真空断熱材を実
現することが出来る。

【００１９】上記の珪酸カルシウムの針状結晶は、主と
して、トベルモライト結晶、ゾーノトライト結晶または
これらの混合結晶である。斯かる結晶系は、水熱合成反
応におけるＣａＯ／ＳｉＯ₂ のモル比によって調整する
ことが出来る。通常、ＣａＯ／ＳｉＯ₂ モル比は０．８
〜１．２程度の範囲とされ、斯かるモル比が大きくなる
に従ってゾーノトライトが優位に生成する。

【００２０】そして、本発明の好ましい態様において、
珪酸カルシウムの針状結晶は、内部が粗ないしは中空の
殻の表面に多数のヒゲを有する結晶である。通常、殻の
外径は１０〜１２０μｍであり、ヒゲの長さは、１〜２
０μｍである。また、本発明の特に好ましい態様におい
て、珪酸カルシウムの針状結晶は、上記の殻自体が更に
針状に発達した結晶であり、ネット状の殻の表面に多数
のヒゲを有する結晶である。これらの結晶構造は、高純
度の珪酸原料を使用することによって得られ、ネット状
の殻を有する結晶構造は、非晶質のものを優位量で含有
する珪酸原料を使用することによって得られる。

【００２１】本発明においては、断熱芯材を構成する珪
酸カルシウム成形体に輻射熱吸収材を含有させることが
出来る。輻射熱吸収材としては、炭化珪素、酸化チタン
等が好適に使用される。輻射熱吸収材は、通常、０．５
〜３０μｍの微粒子として使用され、珪酸カルシウム成
形体の製造工程において、例えば、珪酸カルシウム水和
物を含有する水性スラリー中に添加される。そして、珪
酸カルシウム成形体中の輻射熱吸収材含有量は、通常、
０．５〜２０重量％とされる。

【００２２】本発明において、断熱芯材として使用する
珪酸カルシウム成形体は、真空度１．０トールにおける
熱伝導率が０．０１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であ
り、真空度１．０〜０．５トールの間における熱伝導率
の変化量が０．００１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であ
る熱伝導特性を備えていることが重要である。そして、
好ましくは、更に、真空度０．５〜０．１トールの間に
おける熱伝導率の変化量が０．０００５Ｋｃａｌ／ｍ・
ｈｒ・℃以下である。ここに、珪酸カルシウム成形体の
上記の熱伝導特性は、前述したガスバリヤー性で且つ可
撓性の容器により、減圧状態で密着包装された珪酸カル
シウム成形体についての特性を意味する。

【００２３】例えば、容器内に珪酸カルシウム成形体を
配置し、真空包装機中で排気処理を行い、１．０トール
に到達した時点で容器をシールして珪酸カルシウム成形
体を密着包装し、２０℃における熱伝導率（ＫＦ₁ ）を
測定する。そして、同様に、真空度０．５トールで珪酸
カルシウム成形体を密着包装して熱伝導率（ＫＦ₂ ）を
測定し、得られた測定値の差（ＫＦ₁ −ＫＦ₂ ）（熱伝
導率の変化量）を求める。

【００２４】一般に、熱伝導には、固体間の熱伝導、気
体分子による熱伝導などが考慮される。真空断熱材は、
基本的には、ガスバリヤー性容器の内部を減圧にして気
体分子を少なくすることにより断熱効果を発揮する。そ
して、見掛け密度の低い珪酸カルシウム成形体は、固体
占有率が少ないため、固体間の熱伝導を小さくし得る点
において断熱材として優れている。

【００２５】本発明で使用する上記の熱伝導特性を備え
た珪酸カルシウム成形体は、見掛け密度と成形体を構成
する珪酸カルシウム結晶粒子間の距離とを調節すること
により得られる。見掛け密度の低い成形体は、固体間の
熱伝導を小さくし、上記の熱伝導特性に寄与し、結晶粒
子間の距離が短い成形体は、同一の減圧度（同一の気体
分子数）において気体分子同志の衝突回数を少なくし、
上記の熱伝導特性に寄与する。

【００２６】従って、上記の熱伝導特性は、珪酸カルシ
ウム成形体の見掛け密度と成形体を構成する珪酸カルシ
ウム結晶粒子間の距離との相乗的効果として発現され
る。それ故、上記の熱伝導特性を備えた珪酸カルシウム
成形体を得るために、見掛け密度と結晶粒子間の距離と
の両者を一義的に決定することは困難である。しかしな
がら、上記の熱伝導特性を備えた珪酸カルシウム成形体
を得るためには珪酸カルシウム成形体の見掛け密度を
０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ³ の範囲にするのが有利で
ある。

【００２７】珪酸カルシウム成形体の見掛け密度および
成形体を構成する珪酸カルシウム結晶粒子間の距離は、
主として、例えば、石灰乳の沈降容積などの珪酸カルシ
ウム水和物の製造条件、水熱合成における反応条件、加
圧脱水時の加圧力などの成形条件によって制御すること
が出来る。

【００２８】上記の熱伝導特性は、輻射熱吸収材を含ま
ない珪酸カルシウム成形体について評価する。また、実
際の真空断熱材を構成する容器と同一種類（層構成およ
び層厚さなどが同一）の容器によって密着包装された珪
酸カルシウム成形体について評価する。

【００２９】本発明の真空断熱材は、ガスバリヤー性で
且つ可撓性の容器内に上記の熱伝導特性を備えた特定の
珪酸カルシウム成形体を収容した後、容器内を減圧状態
となる様に排気することにより、成形体を減圧状態で密
着包装することにより製造される。具体的には、両端開
放の筒状容器の中央部に成形体を配置して真空包装機中
に収容して排気処理を行い、所定の真空度に到達した時
点で容器の両端をヒートシールする。

【００３０】そして、本発明において、珪酸カルシウム
成形体は、密着包装される前に３００℃以上の温度、具
体的には、３００〜５００℃の温度で通常１〜５時間加
熱処理するのがよい。斯かる加熱処理により、珪酸カル
シウム成形体に吸着されている水分が除去され、所定の
真空状態を容易に得ることが出来る。容器内の真空排気
および容器のシールは、従来の真空断熱材の場合と同様
に行われる。特に、針状結晶の三次元的絡合によって形
成された珪酸カルシウム成形体を使用した場合は、その
連通構造により、上記の排気処理を一層容易に行うこと
が出来る。

【００３１】そして、本発明の真空断熱材は、珪酸カル
シウム成形体の上記の熱伝導特性故に、斯かる熱伝導特
性を備えていない珪酸カルシウム成形を使用した真空断
熱材に比し、低真空側まで熱伝導率の上昇を抑えること
が出来る。換言すれば、本発明の真空断熱材は、工業的
にも比較的容易とされている１．０トール程度の低真空
度であっても十分に優れた断熱性能を発揮し得る。従っ
て、本発明の真空断熱材は、殊更に高度の真空度を必要
としない点において特に優れている。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００３３】実施例１〜３及び比較例１〜２ 生石灰（ＣａＯ：９６．２重量％）４９．６重量部に温
水４９６重量部を加えて消和し、２５℃での粘度が２５
ポイズ（沈降容積が４６ｍｌ）の石灰乳を得た。なお、
石灰乳の沈降容積は、直径が１．３ｃｍで容積が５０ｃ
ｍ³ の円柱状容器に石灰乳５０ｍｌを静かに注入し、２
０分間静置後に測定した消石灰粒子の沈降容積（ｍｌ）
を表す。

【００３４】次いで、上記の石灰乳に平均粒径１０ｍμ
の珪石（ＳｉＯ₂ ：９６．４重量％）５０．４重量部
（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ モル比：１．０５）を添加した後、
固形分に対する総水量が３５重量倍となる様に水を加え
た。この様にして得られた懸濁液をオートクレーブ中に
て１５ｋｇ／ｃｍ² 、２００℃の条件下、３時間攪拌し
て反応させ、沈降容積が３３ｍｌであり、ゾーノトライ
トを主成分とする珪酸カルシウム水和物の水性スラリー
を得た。

【００３５】上記の水性スラリー１００重量部に対し、
補強繊維として、ガラス繊維とパルプとを各々１重量部
の割合で添加して混合し、濾水成形機に供給して加圧脱
水成形を行い、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ２０
ｍｍの成形体となし、１５０℃で８時間乾燥し、珪酸カ
ルシウム成形体を得た。そして、同一の操作を繰り返
し、且つ、加圧脱水成形の条件を変更することにより、
見掛け密度（ｇ／ｃｍ³）が０．１２０、０．０６５、
０．０５６、０．０５１、０．０４３ｇ／ｃｍ³の各珪
酸カルシウム成形体をそれぞれ３個作成した。

【００３６】次いで、ポリエチレンテレフタレート（厚
さ１２μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ポリプ
ロピレンフイルム（厚さ６０μｍ）の層構成を備えた積
層フイルムより成る両端開放の筒状容器の略中央部に上
記の各成形体を配置し、真空室容積２０リットル、排気
量５００リットル／分の性能を備えた真空包装機に収容
して排気処理を行った。そして、各珪酸カルシウム成形
体毎に表１に示す真空度に到達した時点で容器の両端開
口部をヒートシールして密着包装し、珪酸カルシウムを
断熱芯材とする真空断熱材を得た。なお、上記の積層フ
イルムは、ポリプロピレンフイルムを内層として使用し
た。各真空断熱材の２０℃の熱伝導率（Ｋｃａｌ／ｍ・
ｈｒ・℃）を測定し、その結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、フロン発
泡を必要としない無機系の断熱材の中から、真空断熱材
の断熱芯材として、特定の珪酸カルシウム断熱材を選定
したことにより、工業的にも比較的容易とされている
１．０トール程度の低真空度であっても十分に優れた断
熱性能を発揮し得る新規な真空断熱材が提供される。ま
た、本発明で使用する断熱芯材は、成形体であるため、
廃棄の際、粉体の場合の様な発塵による環境問題を惹起
させることがない。従って、本発明は、特に、フロンの
使用が規制される状況下において、その工業的価値は顕
著である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスバリヤー性で且つ可撓性の容器によ
   り断熱芯材が減圧状態で密着包装されて成る真空断熱材
   において、断熱芯材として、真空度１．０トールにおけ
   る熱伝導率が０．０１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であ
   り、真空度１．０〜０．５トールの間における熱伝導率
   の変化量が０．００１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であ
   る珪酸カルシウム成形体を使用して成ることを特徴とす
   る真空断熱材。
2. 【請求項２】 珪酸カルシウム成形体の真空度０．５〜
   ０．１トールの間における熱伝導率の変化量が０．００
   ０５Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である請求項１に記載
   の真空断熱材。
3. 【請求項３】 珪酸カルシウム成形体の見掛け密度が
   ０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ³ である請求項１又は２に
   記載の真空断熱材。