JP2006037971A - 真空断熱材およびその製造方法、並びにその真空断熱材を適用した衣料用品 - Google Patents

Abstract

【課題】外被材が芯材形状に沿うように熱溶着された真空断熱材において、成形性およびシール性を確保する。
【解決手段】外被材８のガスバリア層１１の外側に引張伸度が１００％以上の保護層１２を設けたことにより、加熱加圧時において最外層に発生する引張応力に追従することが容易となり、表面に皺が発生しない、成形性およびシール性に優れる真空断熱材６とすることができる。また、保護層１２は耐衝撃性、耐屈曲性などの機械強度に優れるナイロンフィルムであり、真空断熱材６の表面におけるピンホールの発生を抑制でき、真空断熱材６の高い断熱性能を長期にわたり維持することを可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は外被材が芯材形状に沿うように熱溶着された真空断熱材に関するものである。

多孔体の芯材を、ガスバリア層と熱溶着層とを有するプラスチックラミネートフィルム製の外被材で覆って減圧封止してなる真空断熱材は、その封止技術として、封止時の信頼性、および生産性の観点から、２枚のプラスチックラミネートフィルムの接合面を加熱加圧することで封止する熱溶着法が一般的に使用されている。

このようにして形成する真空断熱材は、予め、プラスチックラミネートフィルム製の外被材を芯材より大きめの袋状に成形し、この袋状の外被材に芯材を挿入し、減圧後、開口部を熱溶着により封止するものである。

そのため、このような構成の真空断熱材の外周部の四辺端部には、外被材の熱溶着部と、芯材を間に含まず密着しただけの外被材とから構成される周縁部が形成される。

真空断熱材の適用にあたっては、この周縁部をできるだけ小さくするため、従来から種々の取り組みがなされている。

図６は従来の真空断熱材を示す斜視図、図７は従来の真空断熱材の製造過程を示す斜視図である。

図６、図７において、真空断熱材１は、フィルム状の薄体２の上にコア材３を置き、コア材３を包むように薄体２を折り返し、この状態で薄体２の内部を真空引きし、折り返すことで相互に接合された薄体２同志を、周囲三方にて熱溶着により接着して作製される。このとき、薄体２の折り返される部位をコア材３の一端面に密着させることで、真空断熱材１の端面４には、熱融着による突起５が形成されないことが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２６９７８１号公報

しかしながら、特許文献１に示される従来の構成では、真空断熱材の一端面には熱溶着部が形成されないものの、残りの周囲三方には熱溶着部が存在する。また同時に、芯材を入れるため大きめに作製した袋状の外被材は、内部を減圧したときには、芯材と熱溶着部の間に芯材を間に含まない外被材のみから構成された部分が残る。そのため、芯材の周囲に形成される周縁部の幅が大きくなり、適用にあたってはこの周縁部の折り曲げ処理が必要となる等の課題を有していた。

また、芯材と熱溶着部の間には、芯材を間に含まない外被材のみから構成された部分が形成されるため、真空断熱材の形状が制限され、任意形状の真空断熱材を作製することが困難であった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、芯材に沿って熱溶着部を形成し、芯材の周囲に形成される周縁部を熱溶着部のみとすることで、有効断熱面積が大きくとれるとともに複雑な形状にも対応でき、また、複数芯材では芯材を適切に配置することにより折り曲げ自由度を大きくとることができることにより、適用する対象物への適用性が優れた、きわめて用途が広い真空断熱材において、成形性およびシール性を確保することを目的とする。また、本発明の真空断熱材を適用した衣料用品を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の真空断熱材は、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、板状の芯材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が減圧密封されて成り、前記外被材の間に芯材がある部分を含めて加熱加圧することにより、対向する前記熱溶着層同士が芯材形状に沿うように熱溶着された真空断熱材において、前記外被材のガスバリア層の外側に引張伸度が１００％以上の保護層を設けるものであり、加熱加圧時において最外層に発生する引張応力に追従することが容易となり、真空断熱材表面への搬の発生を防ぐことができる。

また、本発明の真空断熱材の製造方法は、弾性体で構成された熱板により大気圧以上で加熱加圧を実施することにより、熱溶着時に弾性体が真空断熱材の表面における芯材と芯材の存在しない外被材部分の凹凸を吸収し、真空断熱材表面に鍛を発生させず、芯材と芯材の存在しない外被材部分の境界部においても、充分なシール強度を有するように熱溶着することができる。

本発明の真空断熱材は、外被材のガスバリア層の外側に引張伸度が１００％以上の保護層を設けるので、真空断熱材表面に鐵が発生せず、成形性およびシール性に優れる。

また、本発明の真空断熱材の製造方法により、上記の真空断熱材を容易に製造することができる。

請求項１に記載の真空断熱材の発明は、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、板状の芯材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が減圧密封されて成り、前記外被材の間に芯材がある部分を含めて加熱加圧することにより、対向する前記熱溶着層同士が芯材形状に沿うように熱溶着された真空断熱材において、前記外被材のガスバリア層の外側に引張伸度が１００％以上の保護層を設けるものであり、加熱加圧時において最外層に発生する引張応力に追従することが容易となり、真空断熱材表面に搬が発生せず、成形性およびシール性に優れた真空断熱材とすることができる。

請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明において、保護層をナイロンフィルムとすることにより、請求項１に記載の作用、効果に加えて、ナイロンフィルムは耐衝撃性、耐屈曲性などの機械強度に優れるので、真空断熱材の表面におけるピンホールの発生を抑制でき、真空断熱材の高い断熱性能を長期にわたり維持することを可能とする。

請求項３に記載の真空断熱材の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、真空断熱材の厚みを０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とするものであり、芯材の存在しない外被材部分は、芯材形状に沿うように熱溶着部を有する真空断熱材とすることができる。

なお、真空断熱材の厚みが５ｍｍを大きく超えるような場合は、芯材の存在しない外被材部分は真空断熱材表面に皺が発生し、成形性およびシール性を確保した真空断熱材が得られない。

また、真空断熱材の厚みが０．５ｍｍを下回ると、芯材の厚さが不充分であり、優れた断熱性能を確保することが困難になる。

請求項４に記載の真空断熱材の製造方法の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法であって、外被材の間に芯材がある部分を含めて加熱加圧する際に、弾性体で構成された熱板を使用するものであり、熱溶着時に弾性体が真空断熱材表面における芯材と芯材の存在しない外被材部分の凹凸を吸収し、真空断熱材表面に皺を発生させないので、成形性に優れた、芯材形状に沿うように熱溶着部を有する真空断熱材を製造することが可能となる。

請求項５に記載の真空断熱材の製造方法の発明は、請求項４に記載の発明において、大気圧以上で加圧可能なプレス装置を使用するものであり、請求項４に記載の製造方法の作用、効果に加えて、芯材と芯材の存在しない外被材部分の境界部においても、熱溶着時に大気圧以上に加圧することにより、充分なシール強度を有するように熱溶着することができ、熱溶着部の全面にわたりシール性を確保した真空断熱材を製造することが可能となる。

請求項６に記載の衣料用品の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材を適用したものであり、真空断熱材表面に搬のない成形性およびシール性を確保した真空断熱材を適用するので、衣料用品の使用時における折り曲げなどの動きの中でも、真空断熱材表面に皺が存在しないので、破袋する可能性も小さく、長期にわたり真空断熱材の高い断熱性能を維持し、保温および断熱の効果に優れた衣料用品を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

図１において、真空断熱材６は９個の略正八角形に成形された粉体の圧縮成形体からなる厚さ３ｍｍの芯材７をガスバリア性のラミネート構造を有する外被材８で覆い、外被材８の内部を減圧して成り、この９個の芯材７のそれぞれが独立した空間内に位置するように芯材７の周囲に沿うように外被材８の熱溶着部９を設けている。

ここで、芯材７に使用する材料は、気相比率が９０％前後の多孔体を板状に加工したものであればよく、工業的に利用できるものとして、粉体、発泡体および繊維体等があり、その使用用途や必要特性に応じて公知の材料を利用することができる。

このうち、粉体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物があり、工業的には乾式シリカ、湿式シリカ、パーライト等を主成分とするものが利用できる。

発泡体としては、ウレタンフォーム、スチレンフォーム、フェノールフォーム等の連続気泡体が利用できる。

また、繊維体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物があるが、断熱性能の観点から無機繊維が有利である。無機繊維としては、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等の公知の材料を利用できる。

また、これらの発泡体、粉体、および繊維体等の混合物も利用することができる。

本実施の形態における真空断熱材６の芯材７の形状は略八角形であるが、特に略八角形である必要はなく、三角形、四角形、多角形、円形、Ｌ型、およびこれらの組み合わせからなる任意形状を選定できる。

また、真空断熱材６は熱溶着部９において、芯材７との間に所定幅の熱溶着部９が残るように略芯材形状に切断して形成することも可能である。

図２において、外被材８は芯材７側から順番に、熱溶着層１０、ガスバリア層１１、そして保護層１２で構成されるラミネートフィルムである。ここで保護層１２としては、ナイロンフィルムを使用している。ここでナイロンフィルムは、縦と横の引張伸度がそれぞれ１２０％、１１０％であり、収縮異方性が少ない二軸延伸ナイロンフィルムである。なお、引張伸度は、日本工業規格（ＪＩＳ）のＫ７１２７の測定法に従うものとする。

熱溶着層１０は、加熱溶着されることで外被材の内部を減圧封止するものであり、低密度ポリエチレンフィルム、鎖状低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、エチレンビニルアルコール共重合体フィルム等、およびこれらの混合物を使用できる。

ガスバリア層１１は外被材８の表面を通じての芯材７への空気の侵入を防ぐものであり、金属箔または金属蒸着層を有するラミネートフィルムを使用できる。

保護層７は外被材８の表面における埃や塵等による傷つきや、摩擦、折り曲げ、さらには芯材の突き刺し等によるピンホールの発生を防ぐものであり、本実施の形態で使用しているナイロンフィルムの他にも引張伸度が１００％以上で強度特性に優れる、公知の材料を使用できる。

以上のように、本実施の形態においては、外被材８のガスバリア層１１の外側に引張伸度が１００％以上の保護層１２を設けたことにより、加熱加圧時において最外層に発生する引張応力に追従することが容易となり、表面に皺が発生しない、成形性およびシール性に優れる真空断熱材６とすることができる。

また、本実施の形態では、保護層１２を耐衝撃性、耐屈曲性などの機械強度に優れるナイロンフィルムとしたことにより、真空断熱材６の表面におけるピンホールの発生を抑制でき、真空断熱材６の高い断熱性能を長期にわたり維持することを可能とする。

また、本実施の形態では、芯材７の厚みが３ｍｍであり、真空断熱材６としての厚みが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となっており、芯材７の存在しない外被材８の部分は、芯材７の形状に沿うように熱溶着部９を有する真空断熱材６とすることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における真空断熱材の製造方法を示す概念図である。

図３において、真空断熱材６は、チャンバー１３、真空ポンプ１４、熱板１５、プレス装置１６から構成された装置を使用した方法にて製造される。

以上のように構成された装置を使用した真空断熱材６の製造方法を説明する。

まず、チャンバー１３の内部に芯材７と外被材８を設置する。そして、チャンバー１３の内部の空気は、連結された真空ポンプ１４により排気し、所定内圧に到達した後、チャンバー１３の内部に配置された熱板１５により、外被材８の全面にわたって熱溶着されることで、真空断熱材６が得られる。

ここで、熱板１５は弾性体であるシリコンゴムで構成されている。また、連結されたプレス装置１６からの加重により大気圧以上である約０．２ＭＰａの圧力で、外被材８を全面にわたり熱溶着する。

以上のように、本発明の実施の形態においては、弾性体であるシリコンゴムで構成された熱板１５を使用したことにより、熱溶着時に弾性体が真空断熱材６の表面における芯材７と芯材７の存在しない外被材８の部分の凹凸を吸収し、表面に搬を発生させないので、成形性に優れた、芯材形状に沿うように熱溶着部９を有する真空断熱材６を製造することが可能となる。

また、本発明の実施の形態では、大気圧以上で加圧可能なプレス装置１６を使用したことにより、芯材７と芯材７の存在しない外被材８の部分の境界部においても、熱溶着時に大気圧以上に加圧することにより、充分なシール強度を有するように熱溶着することができ、熱溶着部９の全面にわたりシール性を確保した真空断熱材６を製造することが可能となる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における真空断熱材を適用した衣料用品の正面図、図５は、本発明の実施の形態３における真空断熱材を適用した衣料用品の背面図である。

図４において、衣料用品１７はジャケットであり、ジャケットの中に芯材の数と大きさと外被材の形状をジャケット用に調整した、実施の形態１で説明の表面に皺がない、成形性およびシール性に優れる真空断熱材１８を適用したものである。

真空断熱材１８は、所定の大きさの長方形の真空断熱材を製造した後に、ジャケットに合わせて切断したものでも構わない。その場合、切断されて役に立たない部分の芯材を最初からフィルム内に配置しないようにして真空断熱材を製造しても構わない。

ここで、真空断熱材１８は、４方向に折り曲げ可能であるため、芯材の大きさを適切に選択することにより、動きやすい防寒具用に適した柔軟性を確保できるので、真空断熱材の高い断熱性能を活かした薄くて断熱性能の高いジャケットを提供できる。

なお、真空断熱材１８が、ジャケットに形成された袋部に挿入されるようにすると、真空断熱材１８を見えないようにでき、ジャケットに形成された袋部に真空断熱材１８を挿入するだけで、真空断熱材１８に損傷を与える心配なく、ジャケットと真空断熱材１８を容易に一体化でき、真空断熱材１８の取り外し、取り替えが比較的簡単にできる。

また、真空断熱材１８が、マジックテープ（登録商標）、ファスナー、ボタン、フォックその他の係止具により、ジャケットに着脱可能に取り付けられるようにすると、温暖な気候になって高い断熱性が不要な時や、クリーニング時に、ジャケットから真空断熱材１８を取り外せて便利である。

本実施の形態におけるジャケットは、通気性が必要であれば真空断熱材１８の表面に孔を設けてもよい。孔を設けた真空断熱材１８を用いた場合は、孔から汗の蒸気を外部に放出することができ、ジャケットの内側が蒸れず快適である。

なお、本実施の形態では、衣料用品１７としてジャケットで説明したが、他の衣類にも適用可能である。

さらには、省エネルギーを必要とする保温保冷機器の筐体断熱や、情報機器、電子機器等の省スペースを必要とする機器の熱害対策の用途にも適用できる。

以上のように、本実施の形態においては、衣料用品１７の使用時における折り曲げなどの動きの中でも、真空断熱材１８の表面に皺が存在しないので破袋する可能性が小さく、長期にわたり真空断熱材１８の高い断熱性能を維持し、保温および断熱の効果に優れた衣料用品１７を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる真空断熱材は表面に皺がなく、成形性およびシール性に優れており、使用時に柔軟性を要求される衣料用品においても破袋する可能性が小さく、保温および断熱の効果を発現でき、ジャケットのほか、ズボンや帽子、手袋、または寝具のふとんや座布団等にも適用できる。

また、省エネルギーを必要とする保温保冷機器や、情報機器、電子機器等の省スペースを必要とする機器にも適用できる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図 図１のＡ−Ａ線断面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材の製造方法を示す概念図 本発明の実施の形態３における真空断熱材を適用した衣料用品の正面図 本発明の実施の形態３における真空断熱材を適用した衣料用品の背面図 従来の真空断熱材を示す斜視図 従来の真空断熱材の製造過程を示す斜視図

符号の説明

６，１８ 真空断熱材
７ 芯材
８ 外被材
１０ 熱溶着層
１１ ガスバリア層
１２ 保護層
１５ 熱板
１６ プレス装置
１７ 衣料用品

Claims (6)

1. 熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、板状の芯材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が減圧密封されて成り、前記外被材の間に芯材がある部分を含めて加熱加圧することにより、対向する前記熱溶着層同士が芯材形状に沿うように熱溶着された真空断熱材において、前記外被材のガスバリア層の外側に引張伸度が１００％以上の保護層を設けることを特徴とする真空断熱材。
2. 保護層がナイロンフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 真空断熱材の厚みが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法であって、外被材の間に芯材がある部分を含めて加熱加圧する際に、弾性体で構成された熱板を使用することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
5. 大気圧以上で加圧可能なプレス装直を使用することを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材の製造方法。
6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材を適用した衣料用品。

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