JPH09145241A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱伝導率が低く、熱伝導率の長期安定性がよ
い真空断熱材を提供する。 【解決手段】 ガスバリアー性を有する容器に、無機系
繊維と熱可塑性樹脂とを主成分とし、密度が１００〜７
００ｋｇ／ｍ³である多孔質成形体を封入してなる真空
断熱材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷蔵庫、炊飯器等の
家電製品、建築物の外壁、内壁等の建材等に用いられる
断熱材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来シリカ等の無機系微粉末、ガラス繊
維等の無機系繊維、連通型ウレタンフォーム等の有機系
成形体などの断熱芯材をガスバリアー性を有する容器
（袋）内に収容し、内部を減圧にしてシールすることに
より製造した真空断熱体を冷蔵庫の場合、内箱と外箱の
間に配置して、断熱材として用いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】断熱芯材として、無機
系微粉末を用いた場合、真空断熱材を製造する時の粉末
の飛散防止および断熱材表面の平滑性を向上させるため
に、まず、無機系微粉末を通気性内袋に充填し、つい
で、平板状に加圧成形し、更に真空包装して真空断熱材
が製造されていた。このように、無機系微粉末を用る
と、断熱材の製造が煩雑であり、また、微粉末のため、
容易に真空排気が行なえないという問題がある。

【０００４】また、無機系繊維を用いた場合も、通気性
内袋に充填する必要があり、繊維径が２μｍ以下でない
と得られた真空断熱材の平滑性が得られず、熱伝導率も
０．０１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下にならないといわ
れている。（特開平７−１３９６９１号公報） さらに、連通型ウレタンフォーム等の有機成形体は、粉
末や繊維に比べて取り扱い易いが、独立気泡が残存し易
く、使用する発泡剤や原料に由来する揮発成分によっ
て、初期の真空度を保持することが困難であり、熱伝導
率が増加するという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、容器内を
容易に真空化でき、熱伝導率が低く且つ熱伝導率の長期
安定性の良い真空断熱材を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題点に鑑
み鋭意検討した結果、密度が小さく、無機系繊維と熱可
塑性樹脂を主成分とする成形体を断熱芯材として用いる
ことにより、芯材の取り扱いが簡単で、熱伝導率が小さ
く、かつ熱伝導率の変化率が小さい真空断熱材が得られ
ることを見出し本発明に到達した。すなわち、本発明の
要旨は、ガスバリアー性を有する容器に、無機系繊維と
熱可塑性樹脂を主成分とし、密度が１００〜７００ｋｇ
／ｍ³である多孔質成形体を封入してなる真空断熱材に
存する。

【０００７】

【発明の実施の形態】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
と同様にガスバリアー性、好ましくはガスバリアー性お
よび可とう性を有する容器により、断熱芯材が減圧状態
で密着包装されてなる。このような真空断熱材は、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できる。

【０００８】本発明の真空断熱材において容器内部は、
通常１トール以下に真空排気されることが望ましい。真
空度が１トールより大きいと、容器内部に存在する空気
の伝熱性が大きく、断熱性能が低下するので好ましくな
い。本発明において、容器の構成材料としては、ガスバ
リヤー性を有する限り、公知のフィルムを用いることが
できる。具体的には、プラスチックフィルムに金属箔を
積層するか、または、金属もしくは金属酸化物を蒸着し
てなる複合フィルム、それ自体がガスバリアー性を有
し、可とう性を有するフィルム等が挙げられる。

【０００９】プラスチックフィルムとしては、ポリエス
テルフィルム、ポリプロピレンフィルム等が好適に使用
することができる。また、塩化ビニリデン系樹脂フイル
ム、塩化ビニリデン樹脂コートフイルム、ポリビニルア
ルコール系フイルム等それ自体がガスバリアー性を有す
るフィルムも好適である。金属箔としては、代表的に
は、アルミニウム、銅、鉄等が挙げられ、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、
珪素酸化物、マグネシウム酸化物等が挙げられる。金属
酸化物を蒸着してなる複合フィルムを形成する場合は、
ポリビニルアルコール系フィルムが好適に使用される。

【００１０】複合フィルムの層構成は、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ィルムを設けた３層以上の層
構成が望ましい。３層以上の複合フィルムにおいては、
最外層フィルムに耐傷性の優れたフィルム（例えばポリ
エステルフィルム）を使用し、最内層フィルムにヒート
シール性の優れたフィルム（例えば、ポリエチレン、ポ
リプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ナイロン
６、ナイロン６６等のポリアミド樹脂フィルム、アクリ
ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロ
ニトリル・スチレン共重合体等のアクリロニトリル共重
合体フィルム、ポリメチルメタクリレート等のポリアク
リレートフィルム、好ましくはポリオレフィンフィル
ム）が使用される。これらの樹脂は、単独で用いても、
共重合させても、また、混合して使用しても良い。容器
の形状は、両端開放の筒状体が簡便である。

【００１１】本発明においては、断熱芯材として多孔質
成形体を使用する。本発明で用いられる多孔質成形体
は、無機系繊維と熱可塑性樹脂とを主成分とする。主成
分とは、多孔質成形体の重量に対して、無機系繊維と熱
可塑性樹脂とを合わせて８０重量％以上、好ましくは９
５重量％以上であることを示す。多孔質成形体の密度
は、１００〜７００ｋｇ／ｍ³、好ましくは１００〜６
００ｋｇ／ｍ³、更に好ましくは１００〜５００ｋｇ／
ｍ³である。多孔質成形体の密度が、７００ｋｇ／ｍ³を
超えると、多孔質成形体の空間部分の割合（空隙率）が
小さく、真空度を上げても真空断熱板の熱伝導率は固体
伝熱に支配されるため低下せず、また、１００ｋｇ／ｍ
³未満では、多孔質成形体の強度が弱くなり好ましくな
い。

【００１２】本発明においては、多孔質成形体に、輻射
伝熱を遮蔽する効果がある輻射熱遮蔽材を含有させる
と、さらに熱伝導度が小さくなるので好ましい。輻射熱
遮蔽材としては、通常、金属酸化物、金属水酸化物、炭
化物等が挙げられ、好ましくはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ等の金
属酸化物、金属水酸化物、炭化物、グラファイト、特に
好ましくは炭化珪素、酸化チタン等が用いられる。輻射
熱遮蔽材は、通常０．５〜３０μｍの微粒子として使用
される。多孔性成形体に含まれる輻射熱遮蔽材の割合
は、通常１〜２０重量％ 好ましくは５〜１５重量％で
ある。

【００１３】多孔質成形体を構成する無機系繊維として
は、ガラス繊維、アルミナ、シリカ−アルミナ、窒化珪
素、炭化珪素などからなるセラミック繊維、炭素繊維、
金属繊維、スラグウール繊維、ロックウール等が挙げら
れ、好ましくはガラス繊維、セラミック繊維、スラグウ
ール繊維、ロックウール等が用いられる。無機系繊維の
繊維径は、取り扱いのよさと経済的な観点より通常３μ
ｍ以上、好ましくは６μｍ以上、また、十分な強度を発
現させるために通常３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ
以下にすることが好ましい。繊維長は、強度発現の観点
から通常３ｍｍ以上、好ましくは６ｍｍ以上、また、均
一な分散が可能な点で、通常５０ｍｍ以下、好ましくは
２５ｍｍ以下とすることが望ましい。

【００１４】多孔質成形体に含まれる無機系繊維の割合
は、通常１０〜９０重量％、好ましくは５０〜９０重量
％である。無機系繊維が１０重量％に満たないと、繊維
のスプリングバックによる安定した膨張が生じず、ま
た、９０重量％を超えると無機系繊維と熱可塑性樹脂と
の接着が困難になり、多孔質成形体としての強度が不十
分となる。

【００１５】無機系繊維は、水中での良好な分散を目的
として親水性を向上させるために、水溶性高分子で表面
処理を行ってもよく、熱可塑性樹脂との接着性を向上さ
せ、強度発現を目的としてシランカップリング剤等で表
面処理を施してもよい。多孔質成形体を構成する熱可塑
性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ
スチレン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共
重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリア
ミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリスル
フォン、ポリフェニレンスルフィド等を挙げることがで
きる。これらは、２種類またはそれ以上の混合物および
変性物として用いることもできる。さらに、これらに一
般的に用いられる可塑剤、熱安定剤、光安定剤、充填
材、染顔料、耐衝撃材、増量材、核材、加工助剤等を混
合して用いることもできる。これらの熱可塑性樹脂のな
かでも、強度、耐久性、剛性の観点から見ると、ポリプ
ロピレン、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレート）等の結晶
性樹脂を使用することが好ましく、なかでも、成形性、
物性及び経済性のバランスからはポリプロピレンを使用
することが特に好ましい。

【００１６】多孔質成形体に含まれる熱可塑性樹脂の割
合は、通常１０〜７０重量％、好ましくは１０〜４０重
量％である。熱可塑性樹脂の割合が１０重量％に満たな
いと、得られる多孔質成形体の強度が不十分であり、一
方、７０重量％を超えると、密度が高くなりすぎ、十分
な熱伝導率が得られない。無機系繊維と熱可塑性樹脂か
らなる多孔質成形体は、シート状成形素材を加熱、し繊
維をスプリングバックさせた後、成形、冷却することに
より製造することができる。

【００１７】無機系繊維と熱可塑性樹脂からなる多孔質
成形体は、従来公知の方法により得られる。例えば、シ
ート状成形素材の製法としては、無機系繊維からなるマ
ットに溶融状態の熱可塑性樹脂を含浸させ、加熱、冷却
して、シート状成形素材とする方法（ラミネート法）、
熱可塑性樹脂粉粒体と一定長さの無機系繊維を乾式で混
合・分散させた後、混合物をウェブ状となし、加熱、加
圧、冷却してシート状成形素材とする方法（乾式分散
法）、熱可塑性樹脂粉粒体と一定長さの無機系繊維を水
中又は水泡中で分散・混合させた後、抄造によりウェブ
状となし、加熱、加圧、冷却してシート状成形素材とす
る方法（湿式分散法）などが挙げられる。本発明におい
ては、シート状成形素材の製法としては、上記のいずれ
でもよいが、無機系繊維の分散が均一になって安定した
物性が得られる分散法、特に湿式分散法を用いることが
好ましい。

【００１８】多孔質成形体は、シート状成形素材の膨張
を利用して製造することができる。具体的には、シート
状成形素材を遠赤外線加熱炉等で、熱可塑性樹脂の融点
または軟化点を超える温度にまで予熱する。これによっ
て、熱可塑性樹脂の無機系繊維に対する結合力が弱まる
ため、無機系繊維の残留応力が開放され、無機系繊維の
元に戻ろうとするスプリングバックにより、シート状成
形素材の厚さは、予熱前の厚さの１０倍程度にまで膨張
する。

【００１９】多孔質成形体はこのシート状成形素材の膨
張を利用して成形される。この膨張したシート状成形素
材を成形型内に挿入し、目的とする形状、密度を有する
多孔質成形体を製造することができる（特公昭５２−１
２２８３号公報、特公昭５５−９１１９号公報、特開平
５−１６２７７号公報、特開平６−１３４８７６号公報
等参照）。

【００２０】

【発明の効果】本発明の真空断熱材は、断熱芯材とし
て、取り扱いが容易な成形体を用いるので容易に真空化
することができ、また、熱伝導率が低く、揮発性物質を
含まないので、容器を傷つけることもなく、熱伝導率の
長期安定性がよい。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の真空断熱体について実施例に
より更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えな
い限り、これらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ 無機系繊維として直径１０μｍ、長さ１３ｍｍのガラス
繊維と、熱可塑性樹脂として直径３μｍの球状ペレット
を機械粉砕しその粉砕品の篩い分けにより７０メッシュ
から１０メッシュまでに分級したポリプロピレン粉末を
用いて抄造法によりガラス繊維含有量６０重量％ポリプ
ロピレン樹脂４０重量％の組成で不織材料を製造した。
この不織布をホットプレスで２００℃に予熱してポリプ
ロピレンを溶融させ、冷却プレスで一旦３ｋｇｆ／ｃｍ
²の圧力を加えてポリプロピレンとガラス繊維を良くな
じませた後、まだポリプロピレンが溶融状態にある間に
冷却プレスの間隔を拡大し、ガラス繊維をスプリングバ
ックさせて冷却する事によって板厚５ｍｍで密度３６０
ｋｇ／ｍ³の成形板を得た。

【００２２】得られた成形体を２０ｃｍ角に切り、その
ままラミネートフィルム製容器（最外層１５μｍポリエ
チレンテレフタレート／９μｍＡｌ箔／最内層１２μｍ
ナイロン）に入れ、真空包装機内で真空度０．１トール
で封入し真空パネルを得た。シリカ等と比べ内袋が必要
なく、直接手で容易に取り扱う事が出来、得られた真空
断熱材は表面が平滑でひび割れ等はなかった。また、真
空度０．１トールに到達する時間は３０分であった。得
られた真空断熱材の熱伝導率を英弘精機社製熱伝導率計
で測定したところ、０．００７０Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・
℃であり、１年経過後も熱伝導率に変化はなかった。

【００２３】実施例２ ガラス繊維の含有量を７０重量％、ポリプロピレン樹脂
の含有量を３０重量％とした他は実施例１と同様に不織
材料を製造した。実施例１と同様に加熱、加圧、冷却す
ることにより、板厚５ｍｍで密度３４０ｋｇ／ｍ³の成
形板を得た。得られた成形体を２０ｃｍ角に切り、その
まま実施例１と同様のラミネートフィルム製容器に入
れ、真空包装機内で真空度０．１トールで封入し真空断
熱材を得た。得られた真空断熱材は表面が平滑でひび割
れ等はなかった。また、真空度０．１トールに到達する
時間は３０分であった。得られた真空断熱材の熱伝導率
を英弘精機社製熱伝導率計で測定したところ、０．００
４４Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、１年経過後も熱伝
導率に変化はなかった。

【００２４】実施例３ ガラス繊維の含有量を８５重量％、ポリプロピレン樹脂
の含有量を１５重量％とした他は実施例１と同様に不織
材料を製造した。実施例１と同様に加熱、加圧、冷却す
ることにより、板厚５ｍｍで密度６００ｇ／ｍ³の不織
材料を製造した。得られた成形体を２０ｃｍ角に切り、
そのまま実施例１と同様のラミネートフィルム製容器に
入れ、真空包装機内で真空度０．１トールで封入し真空
断熱材を得た。得られた真空断熱材は表面が平滑でひび
割れ等はなかった。また、真空度０．１トールに到達す
る時間は３０分であった。得られた真空断熱材の熱伝導
率を英弘精機社製熱伝導率計で測定したところ、０．０
０４４Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、１年経過後も熱
伝導率に変化はなかった。

【００２５】実施例４ 実施例２においてガラス繊維、ポリプロピレン粉末及び
輻射熱遮蔽材ＳｉＣが重量比７：３：１になるようＳｉ
Ｃを添加した。得られた板厚５ｍｍの成形板の密度は４
００ｋｇ／ｍ³であった。得られた成形体を２０ｃｍ角
に切り、そのまま実施例１と同様のラミネートフィルム
製容器に入れ、真空包装機内で真空度０．１トールで封
入し真空断熱材を得た。真空化時の取扱いも問題なく、
得られた真空断熱材は表面が平滑でひび割れ等はなかっ
た。得られた真空断熱材の熱伝導率を英弘精機社製熱伝
導率計で測定したところ、０．００３０Ｋｃａｌ／ｍ・
ｈｒ・℃であり、１年経過後も熱伝導率に変化はなかっ
た。

【００２６】比較例１ 実施例１と同様に不織材料をホットプレスで２００℃に
予熱してポリプロピレンを溶融させ、冷却プレスで一旦
３ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力を加えてポリプロピレンとガラ
ス繊維を良くなじませた後、ガラス繊維をスプリングバ
ックさせることなく冷却することによって板厚５ｍｍで
密度９００ｇ／ｍ³の不織材料を製造した。得られた成
形体を２０ｃｍ角に切り、そのまま実施例１と同様のラ
ミネートフィルム製容器に入れ、真空包装機内で真空度
０．１トールで封入し真空断熱材を得た。得られた真空
断熱材の熱伝導率を英弘精機社熱伝導率計で測定したと
ころ、０．１００Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、断熱
材としての性能を示さなかった。

【００２７】比較例２ ガラス繊維の含有量を２５重量％、ポリプロピレン樹脂
の含有量を７５重量％としたほかは実施例１と同様に不
織材料を製造した。この不織布を実施例１と同様に成形
して、板厚５ｍｍで密度８３０ｋｇ／ｍ³の成形板を得
た。得られた成形体を２０ｃｍ角に切り、そのまま実施
例１と同様のラミネートフィルム製容器に入れ、真空包
装機内で真空度０．１トールで封入し真空断熱材を得
た。得られた真空断熱材の熱伝導率を英弘精機社熱伝導
率計で測定したところ、０．０５Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・
℃であり全く断熱材としての性能を示さなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粟田 満 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスバリアー性を有する容器に、無機系
   繊維と熱可塑性樹脂とを主成分とし、密度が１００〜７
   ００ｋｇ／ｍ³である多孔質成形体を封入してなる真空
   断熱材。
2. 【請求項２】 多孔質成形体が、熱可塑性樹脂を１０〜
   ７０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の
   真空断熱材。
3. 【請求項３】 多孔質成形体が、無機系繊維を１０〜９
   ０重量％含有することを特徴とする請求項１または２に
   記載の真空断熱材。
4. 【請求項４】 多孔質成形体が、輻射熱遮蔽材を１〜２
   ０重量％含有することを特徴とする請求項１ないし３い
   ずれか１項に記載の真空断熱材。
5. 【請求項５】 無機系繊維の繊維径が３〜３０μｍ、繊
   維長が３〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１な
   いし４いずれか１項に記載の真空断熱材。
6. 【請求項６】 ガスバリアー性および可とう性を有する
   容器内に、無機系繊維と熱可塑性樹脂からなり、密度が
   １００〜７００ｋｇ／ｍ³である多孔質成形体を収容し
   た後、容器内部を１トール以下に真空排気し、容器を密
   着シールすることを特徴とする真空断熱材の製造方法。