説明

真空断熱材

【課題】断熱性能が良く、表面平滑性に優れるとともに、容易に製造することができる真空断熱材を提供すること。
【解決手段】無機粉末4による芯材1を外被材で覆って内部を減圧密封した真空断熱材で、芯材1を、内側に繊維2aを飛び出させた不織布2の内袋3に無機粉末4を収納して圧縮成形することで、内側に飛び出した繊維2aと無機粉末4とを絡み合わせ、表面が強固な成形体の芯材1とする。
これにより、成形体の密度を高めることなく強固な成形体にでき、熱伝導率を維持して断熱性能を確保できるとともに、成形体の型崩れを防止して表面の平滑な真空断熱材を得るようにしている。
また、内袋3の内側に飛び出した繊維2aは、平均繊維本数が3本/cm2以上とすることで、無機粉末4と繊維2aが絡み合い、断熱性能の確保と成形体の強度とを両立させて表面の平滑な真空断熱材を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は真空断熱材に関し、無機粉末の成形体を芯材とした真空断熱材において、断熱性能を確保すると同時に、表面の平滑性を確保できるようにしたものである。
【背景技術】
【0002】
冷蔵庫、建築材料、電子機器や事務機器などで高い断熱性能が要求される場合の断熱材として真空断熱材が用いられており、無機粉末を芯材とする場合には、無機粉末を一旦圧縮成形して成形体とし、この成形体をガスバリア性に優れた外袋に収納し、内部を減圧しながら開口部をシールすることで、製造することができる。
【0003】
例えば、特許文献1に開示された真空断熱材の製造方法では、無機質発泡粉末を紙または布などの通気性の中袋に充填するとともにその中袋の開口部端面をテープまたは接着剤で閉じ、この中袋をプレス等により型決めした後に乾燥を施し、その後非通気性の外袋に挿入した後、この内部を減圧するとともに外袋の開口部端面をシールして製造するようにしている。
また、特許文献2の真空断熱材では、芯材をシリカ粉体と無機繊維とを有する成形体とし、芯材の厚み方向において、表面層の繊維の含有率を内部層よりも大きくすることで、粉体の飛散を抑制し、粉落ちや削れを抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭63−163767 号公報
【特許文献2】特開2008−215492号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、このような真空断熱材では、特許文献1の製造方法のように、紙や布などの通気性のある内袋に無機粉末などを入れてプレス固化する場合に、プレス圧を高くして成形すると、成形体の密度が高くなって型崩れがなく、作業性も優れるものの、断熱性能が悪くなるという問題がある。
一方、プレス圧を低くすると、断熱性能は確保できるものの、成形体が型崩れし易く、外袋に挿入して減圧すると、成形体の型崩れの影響が外袋の表面にしわなどの凹凸となって表れるという問題がある。
【0006】
また、内袋を使用しないで芯材を成形する特許文献2の真空断熱材では、無機粉末にガラス繊維などの無機繊維を混合して成形することで成形体の強度を確保するため無機粉末と無機繊維の繊維含有率を変えて均一に混合したものを少なくとも2種類用意する必要があるが、粉体と繊維とを均一に混合すること自体が難しく、作業性が悪く、効率良く製造できないという問題がある。
【0007】
本発明は、かかる従来技術における課題を解決するためなされたものであり、断熱性能が良く、表面平滑性に優れるとともに、容易に製造することができる真空断熱材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
断熱性能に優れ、表面平滑性に優れた真空断熱材について鋭意検討および実験を重ねた結果、密度を抑えながら型崩れなどが起らない強固な芯材を成形することが重要であることがわかり本願発明を完成したものであり、その具体的な構成は以下の通りである。
【0009】
上記課題を解決するため、本発明の請求項1記載の真空断熱材は、無機粉末による芯材を外被材で覆って内部を減圧密封した真空断熱材であって、前記芯材を、内側に飛び出した繊維を有する不織布の内袋に収納して圧縮成形した成形体で構成したことを特徴とするものである。
【0010】
本発明の請求項2記載の真空断熱材は、請求項1記載の構成に加え、前記内袋の内側に飛び出した繊維は、平均繊維本数が3本/cm2以上であることを特徴とするものである。
【0011】
本発明の請求項3記載の真空断熱材は、請求項1または2記載の構成に加え、前記成形体を構成する無機粉末が、湿式シリカであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明の請求項1記載の真空断熱材によれば、無機粉末による芯材を外被材で覆って内部を減圧密封した真空断熱材であって、前記芯材を、内側に飛び出した繊維を有する不織布の内袋に収納して圧縮成形した成形体で構成したので、内側に繊維を飛び出させた不織布の内袋に無機粉末を収納して圧縮成形することで、内側に飛び出した繊維が無機粉末と絡み合い、表面が強固な成形体の芯材とすることができる。
これにより、成形体の密度を高めることなく強固な成形体にでき、断熱性能を確保できるとともに、成形体の型崩れを防止して表面の平滑な真空断熱材を得ることができる。
【0013】
本発明の請求項2記載の真空断熱材によれば、前記内袋の内側に飛び出した繊維は、平均繊維本数を3本/cm2以上としてあるので、平均繊維本数を3本/cm2以上とすることで、無機粉末と繊維を絡み合わせることができ、断熱性能の確保と成形体の強度とを両立させて表面の平滑な真空断熱材を得ることができる。
【0014】
本発明の請求項3記載の真空断熱材によれば、前記成形体を構成する無機粉末が、湿式シリカであるので、不織布の内側に飛び出す繊維と絡み合わせて軽量で断熱性能が優れるとともに、表面の平滑な真空断熱材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の真空断熱材の一実施の形態にかかる成形体のみの横断面図およびプレス前後の部分拡大断面図である。
【図2】従来の真空断熱材の成形体のみの横断面図およびプレス前の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細を説明する。
本発明における真空断熱材は、無機粉末による芯材を外被材で覆って内部を減圧密封した真空断熱材であり、芯材1は、図1に示すように、内側に飛び出した繊維2aを有する不織布2の内袋3に無機粉末4を収納して圧縮成形した成形体で構成されている。
【0017】
すなわち、無機粉末4が充填された不織布2の内袋3は、内袋3の開口部を熱融着等により閉じ、この内袋3をプレス固化して成形体とした後に、これまでと同様の工程で、ガスバリヤ性に優れた外被材である外袋に挿入し、乾燥の工程を経て、内部を減圧しながら外被材の開口部をシールすることで、真空断熱材とされるものである。
【0018】
この真空断熱材では、無機粉末4を成形体とする工程に特徴があり、無機粉末4を通気性のある不織布2の内袋3に挿入した後プレス固化して成形体とするが、ここで用いる不織布2としては内袋3の内側となる面に、不織布面から飛び出すように繊維2aを毛羽立たせてあり、例えば不織布面と垂直方向に繊維2aが飛び出した不織布2の内袋3とされる。
【0019】
このような内袋3を用いることで、不織布2の内面から飛び出した繊維2aが無機粉末4と絡み合い、表面がより強固な成形体となる。なお、不織布2の内面から飛び出す繊維2aは、不織布2から飛び出すようになっていればよく、必ずしも垂直方向に限るものでないが、できるだけ垂直方向とすることで、より多くの無機粉末4と絡み合うようにすることができる。
【0020】
内袋3の不織布2の内面において、不織布面から飛び出すように、例えば不織布面から垂直方向に繊維2aを毛羽立たせる方法としては、不織布2の内袋2の内面となる片側表面を金属ブラシやローラー等で引っかく方法を簡易な方法として挙げることができる。
そして、不織布2の表面を引っかくようにする金属ブラシやローラーの表面状態や太さ、密度、処理時間、荷重により不織布2の表面から飛び出す繊維2a、例えば垂直方向に飛び出す繊維2aの平均本数をコントロールすることができる。
【0021】
不織布2から垂直方向に飛び出した繊維2aは、1平方センチメートルあたりの平均繊維本数が、3本/ cm2以上とすることがよい。
平均繊維本数が3本/ cm2未満であると繊維2aと無機粉末4の絡み合いの効果が小さく、十分な強度が得られ難い。不織布2から垂直方向に飛び出した繊維2aの1平方センチメートルあたりの平均繊維本数は、5本/ cm2以上とすることが好ましく、成形体の密度を抑えて必要な強度を確保でき、また、熱伝導率を小さくして断熱性能を確保できると同時に、成形体の型崩れや割れなどを防止して真空断熱材の表面の平滑性を確保することができる。
【0022】
なお、不織布2の内面から飛び出した繊維2aの平均本数については、上記の引っかき処理を施した不織布2を例えば、5cm2にカットし、電子顕微鏡により観察することで、その平均本数を求めることができる。
【0023】
また、不織布2からの垂直方向に飛び出す繊維2aの長さは、真空断熱材の厚さの1/2以下でよく、こうすることで、内袋3の表裏両側で強固な成形体とすることができる。
【0024】
このような内袋3に収納される無機粉末4としては、常温で水分を保持できる粉末を用いることができ、例えば、粒子表面に水酸基を持つ湿式シリカ粒子などを挙げることができる。
この内袋3に収納する無機粉末4の常温での含水率は3〜10wt%程度が好ましい。無機粉末4が粒子表面に水分を有することで、内袋3に収納した状態で、密度を低く抑えながら、型崩れの起こらない強固な成形品を作ることが出来るが、含水率が3%以下である場合、成形性が悪く、強固な成形品とするためには密度が高くなり、その結果、断熱性能が悪化する。一方、内袋3に収納する無機粉末4の常温での含水率が10%以上の場合には、プレス固化した後の乾燥工程時間が長くなるため好ましくない。
なお、真空断熱材としては、断熱性能を確保する上で、無機粉末4は乾燥状態とする必要がある。
【0025】
次に、引っかき加工を施した不織布2の内袋3に無機粉末4として湿式シリカ粉末を充填し、内袋3の開口部を熱融着等により閉じ、この内袋3をプレス固化した後に、例えば、アルミ蒸着系複層フィルムなどの非通気性の外被材である外袋に挿入し、乾燥の工程を経た後、外袋の内部を減圧しながら開口部をシールすることで真空断熱材が完成する。
【0026】
このような真空断熱材によれば、無機粉末4による芯材1を外被材で覆って内部を減圧密封した真空断熱材で、芯材1を、内側に繊維2aを飛び出させた不織布2の内袋3に無機粉末4を収納して圧縮成形することで、内側に飛び出した繊維2aが無機粉末4と絡み合い、表面が強固な成形体の芯材1とすることができる。
これにより、成形体の密度を高めることなく強固な成形体にでき、断熱性能を確保できるとともに、成形体の型崩れを防止して表面の平滑な真空断熱材を得ることができる。
【0027】
また、この真空断熱材によれば、内袋3の内側に飛び出した繊維2aは、平均繊維本数を3本/cm2以上としてあるので、無機粉末4と繊維2aを絡み合わせることができ、断熱性能の確保と成形体の強度とを両立させて表面の平滑な真空断熱材を得ることができる。
【0028】
さらに、この真空断熱材によれば、成形体を構成する無機粉末4として湿式シリカを用いることで、不織布2の内側に飛び出す繊維2aと絡み合わせて軽量で断熱性能が優れるとともに、表面の平滑な真空断熱材を得ることができる。
【0029】
以上のように、この真空断熱材によれば、断熱性能を悪化させること無く、表面の平滑性に優れた真空断熱材を得ることができる。
また、無機粉末の含有水分を利用した常温でのプレス固化で成形体を得ることができるため作業性が良く、経済的である。
【実施例】
【0030】
以下、本発明の実施例を比較例とともに、具体的に説明する。
ここでは、次のようにして真空断熱体の作製を行なった。
内袋とする不織布(ストラテックRW2040:出光ユニテック製)の片面を金属ブラシ(スチール製)で引っかき、繊維を毛羽立たせる加工を施した。
ここでは、金属ブラシのブラシ毛密度を50、75、100本/cm2と変えることで、不織布から飛び出した繊維の平均本数が3、5、10本/cm2で、長さ約5mmとなるよう調整した。
【0031】
なお、金属ブラシのブラシ毛密度と不織布から飛び出した繊維の平均本数との関係は、予め実験より求めてあり、次のような結果を得た。
金属ブラシのブラシ毛密度が50本/cm2の場合、不織布繊維が3本/cm2
金属ブラシのブラシ毛密度が75本/cm2の場合、不織布繊維が5本/cm2
金属ブラシのブラシ毛密度が100本/cm2の場合、不織布繊維が10本/cm2であった。
この不織布から飛び出した繊維の平均本数については、上記処理を施した不織布を5cm2にカットし、電子顕微鏡により観察しその平均本数を求めた。
【0032】
引っかき加工を施した不織布の内袋にシリカ粉末(ニップシールLP:東ソーシリカ社製、常温含水率6.4%)を充填し、内袋の開口部を熱融着により閉じ、この内袋をプレス固化して成形体を得た。
成形体を外被材としてのアルミ蒸着系複層フィルムの外袋に挿入し、乾燥の工程を経て、内部を減圧しながら開口部をシールすることで真空断熱材を作製した。
この真空断熱材のサイズは600×600mm、厚さは10mmとした。
【0033】
また、各実施例および各比較例では、それぞれ上記方法にて同一条件で5体ずつ作製し、熱伝導率を測定するとともに、型崩れによる表面形状について目視観察した。
【0034】
(実施例1)
実施例1では、内袋として不織布面の内面から飛び出した繊維の平均本数が1本/cm2のものを用い、粉末成形体のプレス固化密度を0.28g/cm3とした。
この真空断熱材では、その結果を、表1中に示すように、熱伝導率は、0.0052W/m・Kであり、表面平滑性は、5個中2個の真空断熱材で型崩れが見られたものの、概ね良好な結果となった。
【0035】
(実施例2)
実施例2では、内袋として不織布面の内面から飛び出した繊維の平均本数が3本/cm2のものを用い、粉末成形体のプレス固化密度を0.28g/cm3(実施例1と同様)とした。
この真空断熱材では、その結果を、表1中に示すように、熱伝導率は、0.0052W/m・Kであり、表面平滑性は、5個中1個の真空断熱材で型崩れが見られたものの、概ね良好な結果となった。
【0036】
(実施例3)
実施例3では、内袋として不織布面の内面から飛び出した繊維の平均本数が5本/cm2のものを用い、粉末成形体のプレス固化密度を0.21g/cm3とした。
この真空断熱材では、その結果を、表1中に示すように、熱伝導率は、0.0048W/m・Kであり、表面平滑性は、5個中1個の真空断熱材で型崩れが見られたものの、概ね良好な結果となった。
【0037】
(実施例4)
実施例4では、内袋として不織布面の内面から飛び出した繊維の平均本数が5本/cm2のもの(実施例3と同様)を用い、粉末成形体のプレス固化密度を0.24g/cm3とした。
この真空断熱材では、その結果を、表1中に示すように、熱伝導率は、0.0050W/m・Kであり、表面平滑性は、すべての真空断熱材で型崩れが見られず表面形状は平滑で良好な結果となった。
【0038】
(実施例5)
実施例5では、内袋として不織布面の内面から飛び出した繊維の平均本数が10本/cm2のものを用い、粉末成形体のプレス固化密度を0.28g/cm3(実施例1、2と同様)とした。
この真空断熱材では、その結果を、表1中に示すように、熱伝導率は、0.0052W/m・Kであり、表面平滑性は、すべての真空断熱材で型崩れが見られず表面形状は平滑で良好な結果となった。
【0039】
(比較例1)
比較例1では、図2に示すように、内袋3として不織布2の内面から飛び出した繊維が全くないもの(平均本数が0本/cm2のもの)を用いた。また、粉末成形体を得るため、そのプレス固化密度を0.35g/cm3とした。
この真空断熱材では、その結果を、表1中に示すように、粉末成形体を得るためプレス固化密度を高めたことから熱伝導率は、0.0062W/m・Kと大きく、真空断熱材として必要な断熱性能を確保できなかった。
【0040】
(比較例2)
比較例2では、図2に示すように、内袋3として不織布2の内面から飛び出した繊維が全くないもの(平均本数が0本/cm2のもの)を用いた。また、粉末成形体のプレス固化密度を0.28g/cm3(実施例1、2、5と同様)とし、比較例1より低くした。
この真空断熱材では、その結果を、表1中に示すように、粉末成形体を得るためプレス固化密度を低めたことから熱伝導率は、0.0052W/m・Kとなったものの、表面平滑性は、5個中4個の真空断熱材で型崩れが見られ、製品表面が凸凹形状になり、真空断熱材として必要な平滑性を確保できなかった。
【0041】
【表1】

【符号の説明】
【0042】
1 芯材
2 不織布
2a 繊維
3 内袋
4 無機粉末

【特許請求の範囲】
【請求項1】
無機粉末による芯材を外被材で覆って内部を減圧密封した真空断熱材であって、
前記芯材を、内側に飛び出した繊維を有する不織布の内袋に収納して圧縮成形した成形体で構成したことを特徴とする真空断熱材。
【請求項2】
前記内袋の内側に飛び出した繊維は、平均繊維本数が3本/cm2以上であることを特徴とする請求項1記載の真空断熱材。
【請求項3】
前記成形体を構成する無機粉末が、湿式シリカであることを特徴とする請求項1または2記載の真空断熱材。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2011−196509(P2011−196509A)
【公開日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−66090(P2010−66090)
【出願日】平成22年3月23日(2010.3.23)
【出願人】(000000077)アキレス株式会社 (402)
【Fターム(参考)】