JP2018059533A - 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材を提供する。
【解決手段】真空断熱材用外包材10の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、かつ真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上であるか、または真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム1側からの突き刺し強度が15N以上である真空断熱材用外包材を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】真空断熱材用外包材10の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、かつ真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上であるか、または真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム1側からの突き刺し強度が15N以上である真空断熱材用外包材を提供する。
【選択図】図1
Description
本開示は、真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品に関するものである。
真空断熱材とは、芯材と、その芯材が封入された外包材とを有するものである。外包材により構成された袋体の内部は、芯材が配置されるとともに、大気圧よりも圧力が低い真空状態に保持されている。袋体の内部の熱対流が抑制されるため、真空断熱材は、良好な断熱性能を発揮することができる。真空断熱材の内部を真空状態に保持するために、真空断熱材を構成する外包材には、ガスが通過することを抑制するためのガスバリア性や、袋体とするための熱溶着性が要求される。そのため、真空断熱材用の外包材は、一般に、ガスバリアフィルムおよび熱溶着可能なフィルムから構成される(例えば、特許文献1〜3)。
例えば、特許文献1〜3には、真空断熱材の製造時や使用時に外包材が折り曲げられる場合があることが開示されている。真空断熱材用の外包材は、折り曲げられた場合であっても、微小なクラックや微小なピンホールなどの欠陥が発生しにくいことが望ましい。外包材に微小な欠陥が存在する真空断熱材は、初期状態ではそれが存在しないものと同等程度の断熱性能を示した場合であっても、使用している間に断熱性能の低下がより大きくなるためである。
本開示は、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材を製造可能な真空断熱材用外包材を提供すること、および良好な断熱性能を維持できる真空断熱材や真空断熱材付き物品を提供することを課題とする。
上述の課題を解決するために、本開示は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上である真空断熱材用外包材を提供する。
本開示は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、前記真空断熱材用外包材の前記熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である、真空断熱材用外包材を提供する。
本開示は、芯材と、前記芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有する真空断熱材であって、前記真空断熱材用外包材が、上述の真空断熱材用外包材である、真空断熱材を提供する。
本開示は、熱絶縁領域を有する物品と、真空断熱材とを備える真空断熱材付き物品であって、前記真空断熱材が、芯材と、前記芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有し、前記真空断熱材用外包材が、上述の真空断熱材用外包材である、真空断熱材付き物品を提供する。
本開示では、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材を製造可能な真空断熱材用外包材を提供できる。また、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材や真空断熱材付き物品が提供できる。
下記に、図面等を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。ただし、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、下記に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表わされる場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
本開示は、真空断熱材用外包材、ならびにそれを用いた真空断熱材および真空断熱材付き物品に関するものである。なお、下記の説明において、「真空断熱材用外包材」を「外包材」と略する場合がある。また、外包材において、真空断熱材を製造した際に真空断熱材の内部に近い位置を「外包材の内側」、遠い位置を「外包材の外側」と呼ぶ場合がある。
A.真空断熱材用外包材
本開示の真空断熱材用外包材は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であり、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下である。そして、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上である例(第1例)と、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である例(第2例)とが挙げられる。なお、下記の説明において、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積で示される関数を「関数M」と呼ぶ場合がある。
本開示の真空断熱材用外包材は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であり、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下である。そして、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上である例(第1例)と、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である例(第2例)とが挙げられる。なお、下記の説明において、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積で示される関数を「関数M」と呼ぶ場合がある。
図1は、本開示の真空断熱材用外包材の一例を示す概略断面図である。図1の真空断熱材用外包材10では、熱溶着可能なフィルム1、ガスバリアフィルム2および保護フィルム3が接着剤4を使ってこの順で配置されており、関数Mの値が3.0MPa・mm3以下である。さらに、関数Mの値が1.0MPa・mm3以上であるか、または、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である。
図2は、本開示の外包材を用いて製造された真空断熱材の一例を示す概略断面図である。図2の真空断熱材20は、芯材11と、芯材11が封入された外包材10とを有する。外包材10は、端部12で外包材10の内側どうしが接合されて、袋体となっている。外包材10により構成された袋体の内部は、芯材11が配置され、大気圧よりも圧力が低い真空状態に保持されている。外包材10の端部12の芯材11側の付け根部分や、外包材10が芯材11の角を覆っている外包材10の角部分には、外包材10が折り曲げられた部位である屈曲部13が存在している。屈曲部13には、引張応力または/および圧縮応力がかかるため、微小な欠陥が生じやすい。
図3は、本開示の外包材を用いて製造された真空断熱材の使用状態を示す説明図である。図3の使用状態では、複数の真空断熱材20が並べて配置されており、端部12は断熱性能が低い端部12の占める領域を減らすために折り曲げられている。端部12には微小な欠陥が生じやすい屈曲部13が存在している。
本開示の外包材は、屈曲部13のような折り曲げられた部位があっても、微小なクラックや微小なピンホールなどの欠陥がガスバリアフィルムに発生しにくいため、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材を得ることができる。
本開示の外包材は、関数Mの値を3.0MPa・mm3以下にすることで、特に、外包材の折り曲げられた部位での微小なクラックの発生を抑制できる。その理由は下記のように推察できる。
一般的に、物体が引張弾性率Eの特性を有し、その形状が幅bで厚さhの直方体で、応力Fがかかる位置が直方体形状の物体を支持する端部から距離Lの位置である場合に、物体に対して応力Fがかかったときの変形量vはv=4FL3/(bEh3)で表わされる。一方、外包材の引張弾性率Eと外包材の厚さhの3乗との積である関数Mは、M=Eh3で表わされるため、変形量vは関数Mに反比例する。関数Mの値が小さいほど同じ応力がかかったときの変形量は大きくなることになるため、関数Mの値は外包材の柔らかさの指標になる。したがって、関数Mの値が所定の値以下である外包材は、所定以上の柔軟性を有している。なお、同様に、関数Mの値は外包材の硬さの指標になると言うことも可能であり、関数Mの値が所定の値以上である外包材は、所定以上の剛性を有している。
ガスバリアフィルムの微小なクラックは、例えば微小な凹みや微小な異物の存在によりガスバリアフィルムの強度が低下している箇所に強い応力がかかったときに発生すると考えられる。関数Mの値が所定の値を超えて外包材が硬い場合には、強い応力を加えないと外包材を屈曲させることができず、その強い応力によりガスバリアフィルムにクラックが発生しやすくなる。それに対して、関数Mの値が所定の値以下で外包材が柔らかい場合には、外包材は小さい応力で屈曲できることから、ガスバリアフィルムにかかる応力は小さく、クラックは発生しにくい。また、関数Mの値が所定の値以下で外包材が柔らかい場合には、複数箇所に応力が分散されて多くの箇所で屈曲が生じることから、関数Mの値が所定の値以下の屈曲部に形成される屈曲箇所の数は、関数Mの値が大きいものと比較して多くなる。図4に示すように、屈曲部13における屈曲箇所13aが少ない場合(図4(a))と比較して、屈曲部13における屈曲箇所13aが多い場合(図4(b))には、それぞれの屈曲箇所13aでの屈曲の角度αが小さくなるため、それぞれの屈曲箇所においてガスバリアフィルムに加わる応力が小さくなり、クラックの発生が抑制される。
本開示の外包材は、関数Mの値を1.0MPa・mm3以上にすることで、特に、外包材の折り曲げられた部位での微小なピンホールの発生を抑制できる。その理由は下記のように推察できる。
ガスバリアフィルムの微小なピンホールは、例えば芯材や作業環境から混入した異物などの尖ったものがガスバリアフィルムに突き刺さったときに発生すると考えられる。微小なクラックの発生を抑制するために関数Mの値を小さくしようとする場合、外包材の引張弾性率や外包材の厚さを小さくすることになる。しかし、外包材の引張弾性率や外包材の厚さが小さくなり過ぎると、突き刺しに対する外包材の耐性が低下して、例えば、外包材が芯材の角を覆っている外包材の角部分に存在する屈曲部において、外包材により構成された袋体の内部の芯材や異物が外包材に突き刺さって微小なピンホールが発生しやすくなる。関数Mの値を所定の値以上にすることによって、外包材は一定以上の引張弾性率や厚さを有することになり突き刺しに対する耐性を有するので、ピンホールの発生が抑制される。
なお、ガスバリアフィルムは、一定のガスバリア性を確保するために、引張弾性率が比較的高い材料が一定の厚さで用いられることが多い。そのため、関数Mの値が小さ過ぎる外包材の場合には、外包材の構成のなかでガスバリアフィルムが占める割合が相対的に大きくなる。その外包材が折り曲げられたとき、外包材にかかる応力のなかでガスバリアフィルムにかかる割合が相対的に大きくなって、ガスバリアフィルムのクラックが発生しやすくなると考えられる。そのため、本開示の外包材は、関数Mの値を1.0MPa・mm3以上にすることで、外包材の折り曲げられた部位でのクラックの発生も抑制できる、と推察される。
本開示の外包材は、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度を15N以上にすることで、特に、外包材の折り曲げられた部位での微小なピンホールの発生を抑制できる。その理由は下記のように推察される。
上述のように、関数Mの値を小さくすると、内部の芯材や異物が外包材に突き刺さって微小なピンホールが発生しやすくなる。そこで、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度を一定の値以上にすることで、突き刺しに対する耐性を有するので、ピンホールの発生が抑制される。なお、関数Mの値は厚さの因子が3乗で影響するので、厚さを小さくすると関数Mの値が大幅に小さくなる傾向がある。そのため、例えば、引張弾性率が高くかつ厚さが小さい熱溶着可能なフィルムや中間フィルムを用いることによって、関数Mの値が1.0MPa・mm3以下の外包材であっても、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度を15N以上とすることが可能である場合がある。
A−1.第1例
第1例の外包材は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上である。
第1例の外包材は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上である。
(1)真空断熱材用外包材の特性
真空断熱材用外包材の関数Mの値は、3.0MPa・mm3以下である。外包材の折り曲げられた部位での微小なクラックの発生を抑制できる。また、外包材の柔軟性が高いので、例えば端部を折り曲げる作業などの真空断熱材の製造や使用が容易になる。関数Mの値は、2.9MPa・mm3以下でもよく、1.7MPa・mm3以下でもよい。
真空断熱材用外包材の関数Mの値は、3.0MPa・mm3以下である。外包材の折り曲げられた部位での微小なクラックの発生を抑制できる。また、外包材の柔軟性が高いので、例えば端部を折り曲げる作業などの真空断熱材の製造や使用が容易になる。関数Mの値は、2.9MPa・mm3以下でもよく、1.7MPa・mm3以下でもよい。
真空断熱材用外包材の関数Mの値は、1.0MPa・mm3以上である。外包材の折り曲げられた部位での微小なピンホールやクラックの発生を抑制できる。関数Mの値は、1.1MPa・mm3以上でもよい。
外包材の引張弾性率は、関数Mの値を所定の範囲内にすることができるものであれば特に限定されないが、例えば、5.0GPa以下にすることができ、4.0GPa以下でもよく、3.5GPa以下でもよく、また、例えば、1.0GPa以上にすることができ、1.2GPa以上でもよく、1.5GPa以上でもよい。外包材の引張弾性率は、外包材を構成する各フィルムや接着剤の種類や数により調整することができる。フィルムや接着剤の引張弾性率は、主成分や副成分の材料や配合比、あるいはフィルム化加工などの製造条件などによって異なる値になる。
本開示では、引張弾性率の測定方法は、JIS K7161−1:2014(プラスチック−引張特性の求め方−第1部:通則)に準拠し、外包材を幅15mmの長方形にカットしてサンプルを採取した後、引張試験機を用いて、チャック間距離100mm、引張速度100mm/min、予備力の使用有り、の条件で、引張弾性率を測定する方法を用いる。測定環境は23℃、湿度55%の環境とする。サンプルの長さは、試験機の軸にサンプルの長さが一致するようにつかみ具を取り付けられかつ測定中につかみ部分がずれない範囲で決定し、例えば120mm程度である。引張試験機は、インストロン5565(インストロン・ジャパン社製)が好ましい。予備力は、例えば、応力をσ0、弾性率をEtとして(予備力のための適切な弾性率や応力が不明なときは事前に試験をして弾性率や応力の予測値を求めておく)、(Et/10000)≦σ0≦(Et/3000)の範囲である。1つの条件では少なくとも5つのサンプルを測定し、それらの測定値の平均をその条件の引張弾性率の値とする。なお、引張弾性率の値は外包材面内の方向によって異なる場合があるので、面内平均値の使用が好ましい。外包材の面内方向の条件を概ね22.5度ずつ変えて採取した8つの条件の値の平均を面内平均値とみなすことができる。
外包材の厚さは、関数Mの値を所定の範囲内にすることができるものであれば特に限定されないが、例えば、200μm以下にすることができ、150μm以下でもよく、また、例えば、30μm以上にすることができ、50μm以上でもよい。
外包材の突き刺し強度は、第1例では特に限定されないが、熱溶着可能なフィルム側からの値を、例えば、15N以上にすることができ、20N以上でもよい。外包材の折り曲げられた部位での微小なピンホールの発生を抑制できる。上限は特に限定されないが、例えば、100N以下にすることができ、50N以下でもよい。外包材の突き刺し強度は、熱溶着可能なフィルムの種類や厚さにより調整できる。外包材の突き刺し強度は、熱溶着可能なフィルムとガスバリアフィルムと間に中間フィルムを配置することにより調整してもよい。なお、通常、熱溶着可能なフィルムとガスバリアフィルムとは異なるので、熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度とガスバリアフィルム側(表面保護フィルムが配置されている場合には表面保護フィルム側)からの突き刺し強度とは異なる値になる。熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度を上記の値にすることで、外包材により構成された袋体の内部の芯材や異物に起因する微小なピンホールの発生を抑制することができる。
本開示では、突き刺し強度の測定は、JIS Z1707:1997(食品包装用プラスチックフィルム通則)に準拠し、固定した外包材に対して、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針を、50mm/minの速度で、面に垂直な方向に沿って上方から下方に向かって、熱溶着可能なフィルム側から突き刺し、針が外包材を貫通するまでの最大応力を測定する方法を用いることができる。測定装置は、テンシロン万能試験機RTC−1250A(エー・アンド・デイ社製)を用いて、上方側の治具に突刺試験用針(高千穂精機社製)を配置し、下方側の治具に中央に穴が開いている外包材固定用台を配置して測定することが好ましい。1つの条件では少なくとも5つのサンプルを測定し、それらの測定値の平均をその条件の突き刺し強度の値とする。
(2)熱溶着可能なフィルム
熱溶着可能なフィルムは、ガスバリアフィルムよりも外包材の内側に配置され、通常は外包材の最も内側に配置される場合が多い。真空断熱材を製造する際に、熱溶着可能なフィルムどうしが熱溶着することによって、外包材どうしが接合する。
熱溶着可能なフィルムは、ガスバリアフィルムよりも外包材の内側に配置され、通常は外包材の最も内側に配置される場合が多い。真空断熱材を製造する際に、熱溶着可能なフィルムどうしが熱溶着することによって、外包材どうしが接合する。
熱溶着可能なフィルムの主成分の材料は、例えば、加熱によって溶融して融着することが可能であることから、例えば、熱可塑性樹脂や熱溶融性樹脂などを用いることができる。具体的には、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン(LLDPE)等のポリエチレン、未延伸ポリプロピレン(CPP)等のポリプロピレン、シクロポリオレフィン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ウレタン樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール、等が挙げられる。良好な接着力を得つつ突刺強度を高めるために、ポリプロピレンおよびシクロポリオレフィンのポリオレフィン系樹脂、ならびにポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、およびポリブチレンテレフタレートのポリエステル系樹脂を用いることができる。また、熱溶着可能なフィルムは、未延伸フィルムを用いることができる。
熱溶着可能なフィルムは、上述した樹脂の他に、アンチブロッキング剤、滑剤、難燃化剤、充填剤等の他の材料を含んでいてもよい。
熱溶着可能なフィルムの溶融温度は、特に限定されないが、熱溶着性を高めるために、例えば80℃以上にすることができ、100℃以上でもよく、また、300℃以下にすることができ、250℃以下でもよい。
なお、融解温度(Tm)の測定は、JIS K7121:2012(プラスチックの転移温度測定方法)に準拠し、示差走査熱量測定(DSC)装置を用いて、DSC曲線を測定し、融解温度を求める方法を用いる。約10mgのサンプルを採取し、アルミニウム製の容器に入れ、装置に装着した。DSC曲線の測定は、開始温度20℃から加熱速度10℃/分で250℃まで昇温し、250℃で10分間保持し、250℃から冷却速度10℃/分で20℃まで降温することによっておこなう。融解温度は、昇温時のDSC曲線より求める。DSC装置は、DSC204(NETZSCH社製)が好ましい。
熱溶着可能なフィルムの厚さは、特に限定されないが、熱溶着性を高めるために、例えば20μm以上にすることができ、25μm以上でもよく、30μm以上でもよく、また、100μm以下にすることができ、90μm以下でもよく、80μm以下でもよい。
(3)ガスバリアフィルム
ガスバリアフィルムは、熱溶着可能なフィルムよりも外包材の外側に配置され、酸素や水蒸気などのガスの障壁として、ガスが真空断熱材の外部から内部に侵入するのを抑制する。
ガスバリアフィルムは、熱溶着可能なフィルムよりも外包材の外側に配置され、酸素や水蒸気などのガスの障壁として、ガスが真空断熱材の外部から内部に侵入するのを抑制する。
ガスバリアフィルムとして、例えば、金属箔を有するガスバリアフィルムや、樹脂基材とその樹脂基材の片方または両方の面側に配置された無機化合物を含むガスバリア層とを有するガスバリアフィルムが挙げられる。
金属箔を有するガスバリアフィルムで用いられる金属箔は、一般に、金属が薄く伸ばされたものである。金属箔は例えば圧延加工により製造できる。金属箔として、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、チタン、等が挙げられる。金属箔は、ガスバリア性が良好であり耐屈曲性や耐突刺性に優れている。さらに、アルミニウム箔は加工しやすく安価である。金属箔を有するガスバリアフィルムは、金属箔のみで構成されていてもよく、複数の金属箔で構成されていてもよく、金属箔に他の層が積層されていてもよい。
金属箔を有するガスバリアフィルムの厚さは、特に限定されないが、例えば、9μm以下にすることができ、7μm以下でもよく、例えば、4μm以上にすることができ、5μm以上でもよい。
金属箔を有するガスバリアフィルムの酸素透過度は、特に限定されないが、0.1cc/(m2・day・atm)以下にすることができ、0.01cc/(m2・day・atm)以下でもよい。酸素等のガスが真空断熱材の外側から内側に侵入して真空断熱材の内部の真空度が低下することを抑制できる。
本開示では、酸素透過度の測定は、JIS K7126−2A:2006(プラスチック−フィルム及びシート−ガス透過度試験方法−第2部:等圧法、付属書A:電解センサ法による酸素ガス透過度の試験方法)に準拠して、温度23℃、湿度60%RHの条件で、酸素透過度測定装置を用いて、外包材の外側(熱溶着可能なフィルムのガスバリアフィルムが配置された側)が酸素ガスに接するようにして、透過面積50cm2の条件で、測定する方法を用いる。酸素透過度測定装置は、オクストラン(OXTRAN2/21 10X、米国企業のモコン(MOCON)社製)が好ましい。試験ガスは少なくとも99.5%の乾燥酸素を用いて、キャリアーガス流量10cc/分で60分以上パージした後、試験ガスを流す。試験ガスを流し始めてから平衡状態に達するまでの時間として12時間を確保した後、測定を開始した。1つの条件では少なくとも3つのサンプルを測定し、それらの測定値の平均をその条件の酸素透過度の値とする。
金属箔を有するガスバリアフィルムの水蒸気透過度は、特に限定されないが、0.1g/(m2・day)以下にすることができ、0.01g/(m2・day)以下でもよい。水蒸気等のガスが真空断熱材の外側から内側に侵入して真空断熱材の内部の真空度が低下することを抑制できる。
本開示では、水蒸気透過度の測定は、JIS K7129−B:2008(プラスチック−フィルム及びシート−水蒸気透過度の求め方(機器測定法)、付属書B:赤外線センサ法)に準拠して、温度40℃、湿度90%RHの条件(条件3)で、水蒸気透過度測定装置を用いて、外包材の外側(熱溶着可能なフィルムのガスバリアフィルムが配置された側)が高湿度側(水蒸気供給側)になるようにして、透過面積50cm2の条件で、測定する方法を用いる。水蒸気透過度測定装置は、パ−マトラン(PERMATRAN−3/33G+、米国企業のモコン(MOCON)社製)が好ましい。標準試験片としてNISTフィルム#3を用いる。1つの条件では少なくとも3つのサンプルを測定し、それらの測定値の平均をその条件の水蒸気透過度の値とする。
樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムのガスバリア層は、一般に、無機化合物の層が樹脂基材に積層されたものである。無機化合物の層は、例えば蒸着や塗布によって製造できる。無機化合物として、例えば、アルミニウム、アルミニウム酸化物(アルミナ)、ケイ素酸化物(シリカ)などが挙げられる。樹脂基材の主成分の材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール、等が挙げられる。樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムは、ガスバリア層の厚さを比較的薄くできるので、ヒートブリッジ効果による断熱性の低下を抑制できる。樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムは、複数のガスバリア層を有していてもよく、ガスバリア層以外の他の層が積層されていてもよい。
樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムのガスバリア層の厚さは、特に限定されないが、例えば、5nm以上にすることができ、10nm以上でもよく、また、例えば、1000nm以下にすることができ、700nm以下でもよい。
樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムの樹脂基材の厚さは、特に限定されないが、例えば6μm以上にすることができ、9μm以上でもよく、また、例えば、200μm以下にすることができ、100μm以下でもよい。
樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムの樹脂基材の厚さは、特に限定されないが、例えば6μm以上にすることができ、9μm以上でもよく、また、例えば、200μm以下にすることができ、100μm以下でもよい。
樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムの酸素透過度は、特に限定されないが、1.0cc/(m2・day・atm)以下にすることができ、0.6cc/(m2・day・atm)以下でもよく、0.1cc/(m2・day・atm)以下でもよい。酸素等のガスが真空断熱材の外側から内側に侵入して真空断熱材の内部の真空度が低下することを抑制できる。
樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムの水蒸気透過度は、特に限定されないが、1.0g/(m2・day)以下にすることができ、0.6g/(m2・day)以下でもよく、0.1g/(m2・day)以下でもよい。水蒸気等のガスが真空断熱材の外側から内側に侵入して真空断熱材の内部の真空度が低下することを抑制できる。
樹脂基材にガスバリア層を形成する方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法等の物理気相成長(PVD)法や化学気相成長(CVD)法等の乾式製膜法、塗布法等の湿式成膜法、ガスバリア層を他の基材から樹脂基材に転写する転写法、等が挙げられる。
(4)保護フィルム
外包材は、保護フィルムを有していてもよい。保護フィルムは、ガスバリアフィルムの熱溶着可能なフィルムとは反対側に配置され、ガスバリアフィルムの外側を保護する。なお、保護フィルムは、いずれの面にもガスバリア性を有する層が配置されていない点で、ガスバリアフィルムと区別することが可能である。
外包材は、保護フィルムを有していてもよい。保護フィルムは、ガスバリアフィルムの熱溶着可能なフィルムとは反対側に配置され、ガスバリアフィルムの外側を保護する。なお、保護フィルムは、いずれの面にもガスバリア性を有する層が配置されていない点で、ガスバリアフィルムと区別することが可能である。
保護フィルムの主成分の材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、等が挙げられる。
保護フィルムの厚さは、特に限定されないが、例えば、5μm以上にすることができ、10μm以上でもよく、また、200μm以下にすることができ、100μm以下でもよい。
(5)中間フィルム
外包材は、中間フィルムを有していてもよい。中間フィルムは、ガスバリアフィルムと熱溶着可能なフィルムとの間に配置され、ガスバリアフィルムの内側を保護する。また、関数Mの値を一定以上とするにあたって、熱溶着可能なフィルムの引張弾性率や厚さを大きくすることが考えられるが、熱溶着可能なフィルムでこれらの値を大きくすると熱溶着性が低下する場合がある。そこで、中間フィルムを有することで、熱溶着可能なフィルムの熱溶着性を低下させることなく、関数Mの値を向上させることができる。なお、中間フィルムは、いずれの面にもガスバリア性を有する層が配置されていない点で、ガスバリアフィルムと区別することが可能である。
外包材は、中間フィルムを有していてもよい。中間フィルムは、ガスバリアフィルムと熱溶着可能なフィルムとの間に配置され、ガスバリアフィルムの内側を保護する。また、関数Mの値を一定以上とするにあたって、熱溶着可能なフィルムの引張弾性率や厚さを大きくすることが考えられるが、熱溶着可能なフィルムでこれらの値を大きくすると熱溶着性が低下する場合がある。そこで、中間フィルムを有することで、熱溶着可能なフィルムの熱溶着性を低下させることなく、関数Mの値を向上させることができる。なお、中間フィルムは、いずれの面にもガスバリア性を有する層が配置されていない点で、ガスバリアフィルムと区別することが可能である。
図5は、本開示の真空断熱材用外包材の他の例を示す概略断面図である。図5の真空断熱材用外包材10では、熱溶着可能なフィルム1とガスバリアフィルム2との間に、中間フィルム5が配置されている。
中間フィルムの主成分の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール、等が挙げられる。
中間フィルムの厚さは、特に限定されないが、例えば、5μm以上にすることができ、10μm以上でもよく、また、200μm以下にすることができ、100μm以下でもよい。
(6)真空断熱材用外包材
外包材は、少なくとも1つの熱溶着可能なフィルムおよび少なくとも1つのガスバリアフィルムを有している。少なくとも1つの保護フィルムや少なくとも1つの中間フィルムなどのその他のフィルムを有していてもよい。
外包材は、少なくとも1つの熱溶着可能なフィルムおよび少なくとも1つのガスバリアフィルムを有している。少なくとも1つの保護フィルムや少なくとも1つの中間フィルムなどのその他のフィルムを有していてもよい。
外包材は、外包材を構成する各フィルムが、熱溶着などにより直接接触して配置されていてもよく、接着剤の層を間に挟んで配置されていてもよい。接着剤は、例えば、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤などを挙げることができる。
外包材のガスバリア性は、用いているガスバリアフィルムの種類によって異なり、特に限定されないが、金属箔を有するガスバリアフィルムを用いた場合は、屈曲試験後の酸素透過度を0.10cc/(m2・day・atm)以下にすることができる。それによって良好な断熱性能を維持できる真空断熱材が得られる。また、樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルムを用いた場合は、屈曲試験後の酸素透過度を1.0cc/(m2・day・atm)以下にすることができる。それによって良好な断熱性能を維持できる真空断熱材が得られる。
本開示では、屈曲試験は、ASTM F 392に準拠して、幅210mm×長さ297mm(A4サイズ)の長方形のサンプルをゲルボフレックステスターで、3回の屈折処理をおこなう試験である。ゲルボフレックステスターは、機種名BE1006(テスター産業社製)が好ましい。
外包材の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、予め製造した各フィルムを接着剤で貼り合せる方法や、熱溶融させた各フィルムの原材料をTダイ等で順次押出しして積層体を得る方法、等が挙げられる。
A−2.第2例
第2例の外包材は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である。
第2例の外包材は、熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、真空断熱材用外包材の引張弾性率と真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、真空断熱材用外包材の熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である。
第2例の外包材の突き刺し強度は、熱溶着可能なフィルム側からの値が15N以上であり、20N以上でもよい。外包材の折り曲げられた部位での微小なピンホールの発生を抑制できる。上限は特に限定されないが、例えば、100N以下にすることができ、50N以下でもよい。
第2例の外包材は、関数Mの値が1.0MPa・mm3以上でなくてもよい点を除き、上述した第1例の外包材と同様の構成にすることができる。
B.真空断熱材
本開示の真空断熱材は、芯材と、芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有し、真空断熱材用外包材が上述の真空断熱材用外包材である、真空断熱材である。本開示の真空断熱材は、良好な断熱性能を維持することができる。
本開示の真空断熱材は、芯材と、芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有し、真空断熱材用外包材が上述の真空断熱材用外包材である、真空断熱材である。本開示の真空断熱材は、良好な断熱性能を維持することができる。
真空断熱材用外包材は、上述のものを用いることができる。
芯材は、真空断熱材の内部に真空状態に保持される空間を確保するために用いられる。芯材の主成分の材料は、例えば、粉体、多孔質体、繊維体、等を用いることができる。これらは、熱伝導率が低いので、芯材による熱伝導を抑制できる。具体的には、ヒュームドシリカ、多孔質ウレタンフォーム、グラスウール、グラスファイバー、等が挙げられる。
芯材は、真空断熱材の内部に真空状態に保持される空間を確保するために用いられる。芯材の主成分の材料は、例えば、粉体、多孔質体、繊維体、等を用いることができる。これらは、熱伝導率が低いので、芯材による熱伝導を抑制できる。具体的には、ヒュームドシリカ、多孔質ウレタンフォーム、グラスウール、グラスファイバー、等が挙げられる。
真空断熱材の内部は、真空状態に保持されている。内部の真空度は、特に限定されないが、例えば、5Pa以下にすることができる。
真空断熱材の熱伝導率は、特に限定されないが、例えば、15mW/(m・K)以下にすることができ、10mW/(m・K)以下でもよく、5mW/(m・K)以下でもよい。
本開示では、熱伝導率の測定は、JIS A1412−2:1999(熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法−第2部:熱流計法(HFM法))に準拠し、熱伝導率測定装置を用いて、試験の定常に要する時間15分以上、標準板の種類EPS、高温面の温度30℃、低温面の温度10℃、サンプル平均温度20℃、の条件で、サンプルの両方の主面が上下方向を向くように配置し、熱流計法により測定する方法を用いる。熱伝導率測定装置は、オートラムダHC−074(英弘精機社製)が好ましい。サンプルの大きさは、例えば、幅29±0.5cm、長さ30±0.5cmである。1つの条件では少なくとも3つのサンプルを測定し、それらの測定値の平均をその条件の熱伝導率の値とする。
真空断熱材の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、四辺形の形状に切断された外包材を2枚準備する。2枚の外包材のそれぞれの熱溶着可能なフィルムを向かい合わせに重ねて、三辺の外縁部を熱溶着させることによって、一辺が開口している袋体を得る。袋体の開口部から芯材を入れた後、袋体の開口部から空気を吸引する。袋体の内部が減圧された状態で、残る一辺の外縁部を熱溶着させる。これによって、芯材が外包材により封入された真空断熱材が得られる。
(用途)
真空断熱材は、熱絶縁が必要とされる物品に用いることができる。
真空断熱材は、熱絶縁が必要とされる物品に用いることができる。
C.真空断熱材付き物品
本開示の真空断熱材付き物品は、熱絶縁領域を有する物品、および真空断熱材を備え、真空断熱材が、芯材と、芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有し、真空断熱材用外包材が、上述の真空断熱材用外包材である、物品である。本開示の真空断熱材付き物品は、良好な断熱性能を維持することができる。
本開示の真空断熱材付き物品は、熱絶縁領域を有する物品、および真空断熱材を備え、真空断熱材が、芯材と、芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有し、真空断熱材用外包材が、上述の真空断熱材用外包材である、物品である。本開示の真空断熱材付き物品は、良好な断熱性能を維持することができる。
真空断熱材は、「B.真空断熱材」の項で上述のものを用いることができる。
熱絶縁領域は、真空断熱材により熱絶縁された領域であり、例えば、保温や保冷された領域、熱源や冷却源を取り囲んでいる領域、熱源や冷却源から隔離されている領域である。これらの領域は、空間であっても物体であってもよい。
熱絶縁領域は、真空断熱材により熱絶縁された領域であり、例えば、保温や保冷された領域、熱源や冷却源を取り囲んでいる領域、熱源や冷却源から隔離されている領域である。これらの領域は、空間であっても物体であってもよい。
物品として、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、保温器、保冷器等の電気機器、保温容器、保冷容器、輸送容器、コンテナ、貯蔵容器等の容器、車両、航空機、船舶等の乗り物、家屋、倉庫等の建築物、等が挙げられる。
下記に実施例を示して、本開示をさらに具体的に説明する。
以下のフィルムを準備した。
(1)AL6:厚さ6μmのアルミニウム箔(以下、「AL箔」と記載される場合がある。)(UACJ社製 製品名:BESPA)。
(2)VM−PET12:厚さ12μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムに厚さ約40nmの蒸着されたアルミニウムの層(以下、「AL蒸着層」と記載される場合がある。)を有する、引張弾性率4.0GPaの樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルム(東レフィルム加工社製 :製品名:VM−PET1510)。
(3)LLDPE50:厚さ50μm、引張弾性率0.4GPaの未延伸の直鎖状短鎖分岐ポリエチレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:TUX−HCE)。
(4)LLDPE30:厚さ30μm、引張弾性率0.4GPaの未延伸の直鎖状短鎖分岐ポリエチレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:TUX−HCE)
(5)CPP50:厚さ50μm、引張弾性率0.9GPaの未延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:CPP−SC)。
(6)CPP30:厚さ30μm、引張弾性率0.9GPaの未延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:CPP−SC)
(7)PBT50:厚さ50μm、引張弾性率1.7GPaの延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム(オージーフィルム社製 製品名: ホモPBT)。
(8)PBT25:厚さ25μm、引張弾性率1.7GPaの延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ社製 製品名: CTG25)。
(9)PET50:厚さ50μm、引張弾性率4.3GPaの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製 製品名:ルミラー S10)。
(10)PET12:厚さ12μm、引張弾性率4.3GPaの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレット PTMB)。
(11)ON35:厚さ35μm、引張弾性率2.4GPaの二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレム ONBC)。
(12)ON25:厚さ25μm、引張弾性率2.4GPaの二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレム ONBC)。
(13)ON15:厚さ15μm、引張弾性率2.4GPaの二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレム ONBC)。
(14)OPP20:厚さ20μm、引張弾性率2.1GPaの二軸延伸ポリプロピレン(フタムラ社製 製品名:FOA−BT)。
(1)AL6:厚さ6μmのアルミニウム箔(以下、「AL箔」と記載される場合がある。)(UACJ社製 製品名:BESPA)。
(2)VM−PET12:厚さ12μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムに厚さ約40nmの蒸着されたアルミニウムの層(以下、「AL蒸着層」と記載される場合がある。)を有する、引張弾性率4.0GPaの樹脂基材およびガスバリア層を有するガスバリアフィルム(東レフィルム加工社製 :製品名:VM−PET1510)。
(3)LLDPE50:厚さ50μm、引張弾性率0.4GPaの未延伸の直鎖状短鎖分岐ポリエチレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:TUX−HCE)。
(4)LLDPE30:厚さ30μm、引張弾性率0.4GPaの未延伸の直鎖状短鎖分岐ポリエチレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:TUX−HCE)
(5)CPP50:厚さ50μm、引張弾性率0.9GPaの未延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:CPP−SC)。
(6)CPP30:厚さ30μm、引張弾性率0.9GPaの未延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ社製 製品名:CPP−SC)
(7)PBT50:厚さ50μm、引張弾性率1.7GPaの延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム(オージーフィルム社製 製品名: ホモPBT)。
(8)PBT25:厚さ25μm、引張弾性率1.7GPaの延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ社製 製品名: CTG25)。
(9)PET50:厚さ50μm、引張弾性率4.3GPaの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製 製品名:ルミラー S10)。
(10)PET12:厚さ12μm、引張弾性率4.3GPaの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレット PTMB)。
(11)ON35:厚さ35μm、引張弾性率2.4GPaの二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレム ONBC)。
(12)ON25:厚さ25μm、引張弾性率2.4GPaの二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレム ONBC)。
(13)ON15:厚さ15μm、引張弾性率2.4GPaの二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ社製 製品名:エンブレム ONBC)。
(14)OPP20:厚さ20μm、引張弾性率2.1GPaの二軸延伸ポリプロピレン(フタムラ社製 製品名:FOA−BT)。
[実施例1]
保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてOPP20、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE50が、この順番で配置された外包材を作製した。
保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてOPP20、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE50が、この順番で配置された外包材を作製した。
各フィルムは、厚さ約4μm(外包材における単位面積当たりの重量が3.5g/m2)の接着剤により接合した。接着剤は、ポリエステルポリオールを主成分とする主剤(ロックペイント社製 製品名:アドロックRU−77T)、脂肪族系ポリイソシアネートを含む硬化剤(ロックペイント社製 製品名:ロックボンドJH−7)、および酢酸エチルの溶剤が、重量配合比が主剤:硬化剤:溶剤=10:1:14となるように混合された熱硬化性組成物(A)を熱硬化して用いた。主剤、硬化剤、および溶剤は、使用前はそれぞれ別々に保管し、使用直前に混合した。
外包材の作製では、まず、保護フィルムに熱硬化性組成物(A)を塗布した後、乾燥して溶剤を蒸発させることによって、保護フィルムの一方の面に接着剤の層を形成した。次に、保護フィルムの接着剤の層とガスバリアフィルムとを両側から加圧することによって、保護フィルムとガスバリアフィルムとを接着剤により接合した。同様の手順で、ガスバリアフィルムに接着剤の層を形成した後にガスバリアフィルムと中間フィルムと接合し、また、中間フィルムに接着剤の層を形成した後に中間フィルムと熱溶着可能なフィルムを接合した。最後に、接着剤により接合された各フィルムの積層体を温度約40℃に設定した部屋(湿度は無管理)で3日間のエージング処理をおこなうことによって、外包材を完成させた。
なお、いずれの実施例および比較例においても、熱溶着な可能なフィルムは最後に接合した。例えば、金属箔を有するガスバリアフィルムを用いた場合、上述のように、順次、真空断熱材で外側に位置するフィルムに接着剤の層を形成後、外側に位置するフィルムの接着剤の層と内側に位置するフィルムとを貼り合わせた。一方、ガスバリア層および樹脂基材を有するガスバリアフィルムを2枚以上用いた場合は、ガスバリアフィルムのガスバリア層どうしを接合した後、外側に位置するフィルム、内側に位置するフィルムの順番で接合した。
[実施例2]
保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてPET12、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてPET12、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
[実施例3]
第1保護フィルムとしてON25、第2保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてPET12、熱溶着可能なフィルムとしてCPP50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
第1保護フィルムとしてON25、第2保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてPET12、熱溶着可能なフィルムとしてCPP50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
[実施例4]
第1保護フィルムとしてON25、第2保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてPBT50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
第1保護フィルムとしてON25、第2保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてPBT50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
[実施例5]
第1保護フィルムとしてPET12、第2保護フィルムとしてON25、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてPBT25がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
第1保護フィルムとしてPET12、第2保護フィルムとしてON25、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてPBT25がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
[比較例1]
第1保護フィルムとしてON35、第2保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてPET12、熱溶着可能なフィルムとしてCPP50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
第1保護フィルムとしてON35、第2保護フィルムとしてPET12、ガスバリアフィルムとしてAL6、中間フィルムとしてPET12、熱溶着可能なフィルムとしてCPP50がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
[比較例2]
保護フィルムとしてON25、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
保護フィルムとしてON25、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
[比較例3]
保護フィルムとしてON25、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてCPP30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
保護フィルムとしてON25、ガスバリアフィルムとしてAL6、熱溶着可能なフィルムとしてCPP30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。
[実施例6]
保護フィルムとしてON25、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてCPP30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。なお、2つのVM−PET12は、一方のVM−PET12の樹脂基材ともう一方のVM−PET12の樹脂基材の間に2つのAL蒸着層が配置されるように、AL蒸着層どうしを接着剤により接合した。
保護フィルムとしてON25、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてCPP30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例1と同様の手順で、外包材を作製した。なお、2つのVM−PET12は、一方のVM−PET12の樹脂基材ともう一方のVM−PET12の樹脂基材の間に2つのAL蒸着層が配置されるように、AL蒸着層どうしを接着剤により接合した。
[実施例7]
保護フィルムとしてON25、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてPBT25がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例6と同様の手順で、外包材を作製した。
保護フィルムとしてON25、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてPBT25がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例6と同様の手順で、外包材を作製した。
[比較例4]
保護フィルムとしてPET50、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてPBT25がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例6と同様の手順で、外包材を作製した。
保護フィルムとしてPET50、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてPBT25がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例6と同様の手順で、外包材を作製した。
[比較例5]
保護フィルムとしてON15、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例6と同様の手順で、外包材を作製した。
保護フィルムとしてON15、第1ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、第2ガスバリアフィルムとしてVM−PET12、熱溶着可能なフィルムとしてLLDPE30がこの順番で配置された外包材としたこと以外は、実施例6と同様の手順で、外包材を作製した。
実施例および比較例で得られた外包材について、下記の評価をおこなった。
(1)関数M
実施例および比較例で得られた外包材について、引張弾性率および厚さを測定し、関数Mの値を計算した。結果を下記の表1に示す。なお、引張弾性率は、上述の方法で測定し、面内平均値(外包材の面内方向の条件を概ね22.5度ずつ変えて採取した8つの条件の値の平均)を採用した。
実施例および比較例で得られた外包材について、引張弾性率および厚さを測定し、関数Mの値を計算した。結果を下記の表1に示す。なお、引張弾性率は、上述の方法で測定し、面内平均値(外包材の面内方向の条件を概ね22.5度ずつ変えて採取した8つの条件の値の平均)を採用した。
(2)屈曲試験後の酸素透過度
実施例および比較例で得られた外包材について、屈曲試験を上述の方法で行なった後、酸素透過度を上述の方法で測定した。結果を下記の表1に示す。
実施例および比較例で得られた外包材について、屈曲試験を上述の方法で行なった後、酸素透過度を上述の方法で測定した。結果を下記の表1に示す。
(3)真空断熱材製造時のピンホールの発生
実施例および比較例で得られた外包材について、真空断熱材製造時にピンホールが発生するかどうかを下記の方法で観察した。結果を下記の表1に示す。
実施例および比較例で得られた外包材について、真空断熱材製造時にピンホールが発生するかどうかを下記の方法で観察した。結果を下記の表1に示す。
幅40cm、長さ50cmの長方形に切断された外包材を2枚準備する。2枚の外包材のそれぞれの熱溶着可能なフィルムを向かい合わせに重ねて、三辺の外縁部を熱溶着させることによって、一辺が開口している袋体を得る。熱溶着は熱溶着機(インパルスシーラーFA−600−10W、富士インパルス社製)を用いておこなう。熱溶着時の温度および時間の最適な条件は、外包材の層構成や、熱溶融可能なフィルムの種類や厚さによって異なるため、溶着面の断面観察や溶着強度の測定などの熱溶着条件を決定するための一般的な検討により事前に決定しておく。熱溶着させる外縁部は、外包材の端部から2cm〜3cmの範囲である。袋体の開口部から芯材として幅29cm、長さ30cm、厚さ3cmのヒュームドシリカ(製品名:WDS ULTRA、porextherm社製、)を入れた後、袋体の開口部から空気を吸引する。吸引は、真空包装機(MVR−1000型、設楽製作所製)を用いておこない、袋体の内部が減圧されて0.05Paになった状態で、残る一辺の外縁部を熱溶着させる。熱溶着は上記熱溶着機を用いて、上記と同じ条件でおこなう。熱溶着させる外縁部は、外包材の端部から5cm〜6cmの範囲である。これによって、芯材が外包材により封入された真空断熱材が得られる。次に、真空断熱材の全周囲を、熱溶着された外縁部から中央部側に1cmm離れた位置で切断することによって、サンプルとして使用済みの外包材を得た。真空断熱材であったときに角部を形成していた部位を倍率50倍に設定した光学顕微鏡(Axio ImagerMAT、カールツァイス社製)で観察する。外包材は、保護フィルム側が上で熱溶着可能なフィルム側が下を向くように顕微鏡台に配置して、熱溶着可能なフィルム側からの光が保護フィルム側で観察されるかどうかで、ピンホールが発生しているかどうかを判断する。サンプルのピンホールが無い箇所は、光が透過しないので、光が遮蔽されて見えない場合は、ピンホールが発生していないと判断する。サンプルのピンホールが有る箇所は、光を透過するので、点状の光が見えた場合は、ピンホールが発生していると判断する。
なお、ガスバリアフィルムとしてVM−PET12を用いた外包材は、ガスバリア層が薄いのでピンホールが無い箇所であっても光がある程度透過するため、ピンホールが有る箇所とピンホールが無い箇所の区別が困難であり評価できなかった。
(4)突き刺し
実施例、比較例で得られた外包材について、突き刺し強度を上述の方法で測定した。結果を、下記表1に示す。
[評価結果]
実施例、比較例で得られた外包材について、突き刺し強度を上述の方法で測定した。結果を、下記表1に示す。
[評価結果]
表1より、関数Mの値が3.0MPa・mm3以下である実施例1〜7では、屈曲試験後の酸素透過度が低く、ガスバリア性の耐久性が高かった。これに対して、関数Mの値が3.0MPa・mm3を超えている比較例1、4では、屈曲試験後の酸素透過度が高く、ガスバリア性の耐久性が低かった。そのため、関数Mの値が3.0MPa・mm3以下の外包材は、屈曲試験後の酸素透過度が低くなると考えられる。屈曲試験後の酸素透過度が低い外包材は、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材が製造可能である。
また、表1より、関数Mの値が1.0MPa・mm3以上である実施例1〜5では、真空断熱材製造時のピンホールの発生は観察されなかった。これに対して、関数Mの値が1.0MPa・mm3未満である比較例2、3では、真空断熱材製造時のピンホールの発生が観察された。そのため、関数Mの値が1.0MPa・mm3以上の外包材は、真空断熱材製造時にピンホールが発生し難いと考えられる。真空断熱材製造時にピンホールが発生し難い外包材は、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材が製造可能である。
また、表1より、関数Mの値が1.0MPa・mm3以上である実施例1〜5、6〜7では、突き刺し強度が15N以上の外包材が得られた。これに対して、関数Mの値が1.0MPa・mm3未満である比較例2、3、5では、外包材の突き刺し強度が15N以下であった。後述のように、突き刺し強度が15N以上の外包材は、真空断熱材製造時のピンホールの発生が抑制されると考えられる。真空断熱材製造時にピンホールが発生し難い外包材は、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材が製造可能である。なお、関数Mの値が1.0MPa・mm3未満である比較例2、3、5では、実施例1〜5、6〜7よりも、屈曲試験後の酸素透過度が高く、ガスバリア性の耐久性が低かった。
また、表1より、突き刺し強度が15N以上である実施例1〜5では、真空断熱材製造時のピンホールの発生は観察されなかった。これに対して、15N未満である比較例2、3では、真空断熱材製造時のピンホールの発生が観察された。そのため、突き刺し強度が15N以上の外包材は、真空断熱材製造時のピンホールの発生が抑制されると考えられる。真空断熱材製造時にピンホールが発生し難い外包材は、良好な断熱性能を維持できる真空断熱材が製造可能である。
1 … 熱溶着可能なフィルム
2 … ガスバリアフィルム
3 … 保護フィルム
4 … 接着剤
5 … 中間フィルム
10 … 真空断熱材用外包材
11 … 芯材
20 … 真空断熱材
2 … ガスバリアフィルム
3 … 保護フィルム
4 … 接着剤
5 … 中間フィルム
10 … 真空断熱材用外包材
11 … 芯材
20 … 真空断熱材
Claims (8)
- 熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が1.0MPa・mm3以上である、真空断熱材用外包材。 - 前記真空断熱材用外包材の前記熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である、請求項1に記載の真空断熱用外包材。
- 熱溶着可能なフィルム、およびガスバリアフィルムがこの順で配置された真空断熱材用外包材であって、
前記真空断熱材用外包材の引張弾性率と前記真空断熱材用外包材の厚さの3乗との積が3.0MPa・mm3以下であり、
前記真空断熱材用外包材の前記熱溶着可能なフィルム側からの突き刺し強度が15N以上である、真空断熱材用外包材。 - 前記熱溶着可能なフィルムおよび前記ガスバリアフィルムの間に中間フィルムを有する、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の真空断熱用外包材。
- 前記ガスバリアフィルムが、金属箔を有する請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の真空断熱用外包材。
- 前記ガスバリアフィルムが、樹脂基材、および前記樹脂基材の片方または両方の面側に配置された無機化合物を含むガスバリア層を有する、請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の真空断熱用外包材。
- 芯材と、前記芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有する真空断熱材であって、
前記真空断熱材用外包材が、請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の真空断熱用外包材である、真空断熱材。 - 熱絶縁領域を有する物品と、真空断熱材とを備える真空断熱材付き物品であって、
前記真空断熱材が、芯材と、前記芯材が封入された真空断熱材用外包材とを有し、
前記真空断熱材用外包材が、請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の真空断熱用外包材である、真空断熱材付き物品。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016195085A JP2018059533A (ja) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品 |
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- 2016-09-30 JP JP2016195085A patent/JP2018059533A/ja active Pending
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