JP3171480U - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性だけでなくクッション性および吸音性にも優れた真空断熱材を提供する。【解決手段】真空断熱材１は、芯材２と、該芯材を収納する包装材３と、該包装材の少なくとも一部を被覆しかつ厚さが０．５ｍｍ以上の繊維シート４とを備えてなる。芯材は、ガラス繊維やポリエステル繊維等からなる繊維状芯材（不織布、織物、編物、三次元繊維構造体など）、シリカ等の粉末からなる芯材、ウレタン発泡材からなる。また、包装材は、気体難透過性素材に、樹脂フィルムにアルミニウム等の金属箔をラミネートしたラミネートフィルムや金属を蒸着したフィルムを用いた多層フィルムとする。前記包装材の内部には、前記芯材が収納されており、かつ真空化されている。【選択図】図１

Description

本考案は、断熱性だけでなくクッション性および吸音性にも優れた真空断熱材に関する。

従来、断熱材としては、ガラスウール、ロークウール、ポリエステル繊維構造体等の繊維タイプや、ポリウレタンやポリスチレン等の発泡体が利用されている。特に、近年では、優れた断熱効果を有する真空断熱材が利用されている。真空断熱材は、ガスバリア性を有する包装材内に芯材を真空状態で封入したものであり、内部が真空状態となった減圧空間により高い断熱性能を有し、厚みの薄い断熱材として利用されている。
しかしながら、真空断熱材において、包装材の一部が破れると真空状態が破壊され断熱材全体の断熱性能が大きく低下してしまうという問題があった。また、真空断熱材を建材等に使用する場合、壁から入射した音波を反射してしまい吸音性が劣るという問題があった。さらには、クッション性が劣るという問題があった。

その対策として、特許文献１などでは、包装材の外部をポリウレタン発泡体やポリスチレン発泡体で覆ったものが提案されているが、吸音性やクッション性の点で十分とはいえなかった。また、発泡体の発泡率にもよるが、比較的見かけ比重が高いため、全体として重いものとなり、作業性が損なわれるという問題もあった。また、特許文献２などでは、真空断熱材の包装材を保護する緩衝機能や耐熱機能を高めるため、クッション性のある高耐熱性繊維材料などからなる不織布や織布、さらには、ウール、耐熱ウレタンフォーム、耐熱シリコンフォーム、ポリオレフィンフォーム等の耐熱樹脂材料を包装材に被覆することなどが提案されているが、吸音性の点においてはまだ十分とはいえなかった。

特開２００９−２３６１８３号公報 特開２００７−１００７３２号公報

本考案は、上記の背景に鑑みなされたものであり、断熱性だけでなくクッション性および吸音性にも優れた真空断熱材を提供することにある。

本考案者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、芯材を収納する包装材の少なくとも一部を厚さ０．５ｍｍ以上の繊維シートで被覆すると、断熱性だけでなくクッション性および吸音性にも優れた真空断熱材が得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本考案に到達した。
かくして、本考案によれば「真空断熱材であって、芯材と、該芯材を収納する包装材と、該包装材の少なくとも一部を被覆しかつ厚さが０．５ｍｍ以上の繊維シートとを備えてなることを特徴とする真空断熱材。」が提供される。
その際、前記繊維シートの厚さが０．５〜５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、前記繊維シートが不織布であることが好ましい。また、前記繊維シートがポリエステル繊維を含むことが好ましい。また、前記繊維シートを構成する繊維の単繊維繊度が３ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。また、前記繊維シートが袋状であることが好ましい。また、前記繊維シートが多層構造を有し、かつ不織布および／またはフィルムを含むことが好ましい。また、前記繊維シートの表面を面ファスナーの片面として用いて対象物に固定できることが好ましい。

本考案によれば、断熱性だけでなくクッション性および吸音性にも優れた真空断熱材が得られる。

本考案の真空断熱材の一例を模式的に示す図である。 本考案の真空断熱材の一例を模式的に示す図である。 本考案の真空断熱材の一例を模式的に示す図である。 本考案の真空断熱材の一例を模式的に示す図である。

以下、本考案の実施の形態について詳細に説明する。
本考案の真空断熱材において、芯材としては、ガラス繊維やポリエステル繊維等からなる繊維状芯材（不織布、織物、編物、三次元繊維構造体など）、シリカ等の粉末からなる芯材、ウレタン発泡材からなる芯材等が例示される。また、包装材としては、気体難透過性素材に、樹脂フィルムにアルミニウム等の金属箔をラミネートしたラミネートフィルムや金属を蒸着したフィルムを用いた多層フィルムなどが例示される。
前記包装材の内部には、前記芯材が収納されており、かつ真空化されている。その際、前記芯材の中には、発生ガスを吸収するゲッター剤を含ませることができる。また、包装材の内部を真空化する方法としては常法の方法でよい。

本考案の真空断熱材において、前記包装材の少なくとも一部を厚さ０．５ｍｍ以上（好ましくは０．５〜５０ｍｍ、特に好ましくは５〜４０ｍｍ）の繊維シートが被覆していることが肝要である。
前記包装材の少なくとも一部を前記繊維シートで被覆することにより、断熱性だけでなくクッション性および吸音性も向上する。さらには、取り扱い時に包装材表面に傷が発生しにくくなり、包装材内部の真空度を低下させるピンホールの発生を抑制することが可能となる。前記包装材にこの繊維シートが被覆していない場合は、本考案の主目的である断熱性だけでなくクッション性や吸音性にも優れた断熱材が得られないおそれがあり好ましくない。また、前記繊維シートの厚さが、０．５ｍｍ未満であると吸音性の点でも不十分なものとなるおそれがあり、また外部衝撃に対して弱くなるおそれがあり好ましくない。

ここで、前記繊維シートを構成する繊維としては、ポリエステル繊維、ＰＬＡ繊維、ナイロン６やナイロン６６等のポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、モダクリル繊維、アラミド繊維、カーボン繊維、さらには、レーヨン繊維、絹繊維、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維等があげられる。特に、ポリエステル繊維が易リサイクル性の点でも好ましい。かかるポリエステル繊維を構成するポリエステルとしては、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、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−１，４−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリピバロラクトン、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、またはこれらの共重合体が好ましい。もちろん、マテリアルリサイクルやケミカルリサイクルされたポリエチレンテレフタレートを使用することもかまわない。また、バイオマスすなわち生物由来の物質を原材料として得られたモノマー成分を使用してなるポリエチレンテレフタレートであってもよい。さらには、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルでもよい。

前記繊維シートを構成する繊維の形態としては、長繊維（マルチフィラメント）、紡績糸、短繊維、短繊維の混綿体、または上記ポリマー成分のうちの２種類以上からなる複合短繊維等特に限定されない。
また、前記繊維シートを構成する繊維の単繊維繊度は、真空断熱材の吸音性や耐衝撃性を向上させる上で小さいほど好ましく、３ｄｔｅｘ以下（特に好ましくは０．０００１〜３ｄｔｅｘ）であることが好ましい。

前記繊維シートの構造としては、フィラメント繊維や紡績糸を使用し織機又は編機等を使用して製編織された織物や編物が例示される。さらに、不織布状のものとしてスパンボント゛不織布、メルトブロー不織布等でもよい。さらには、繊維シートの厚さを厚くする上で短繊維による不織布が好ましい。たとえば、ポリエステル繊維等を単独又は複数を混ぜ合わせ、カード設備、クロスレイ設備を使用しマット状としたものを、さらにニードルパンチで絡合したものや、マトリックス繊維及びマトリックス繊維の融点よりも低い融点を有する熱融着成分を含む低融点繊維を使用し同様にマット状とし、熱処理を施して、繊維間を熱融着させたものなどが好ましい。その際、熱融着成分として配されるポリマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、非弾性ポリエステル系ポリマーの共重合物、ポリオレフィン系ポリマー及びその共重合物、ポリビニルアルコール系ポリマー等を挙げることができる。

また、繊維シートの構造としては、クロスレイによる厚さ方向とは垂直に繊維が配列したものや、厚さ方向に繊維が配列したものが使用できるが、好ましくは、厚さ方向に繊維が配列したものがクッション性、易変形性や軽量化の点で好ましい。このように厚さ方向に繊維が配列したものを製造する方法としては、ローラーカードにより均一なウェッブとして紡出した後、特開２００７−０２５０４４号公報の図１に示すような熱処理機を用いて、ウェッブをアコーディオン状に折りたたみながら加熱処理し、熱融着による固着点を形成させる方法などが好ましく例示される。例えば、特表２００２−５１６９３２号公報に示された装置（市販のものでは、例えばＳｔｒｕｔｏ社製Ｓｔｒｕｔｏ設備など）などを使用するとよい。

前記繊維シートを前記包装材に取り付ける方法としては、樹脂接着剤、接着不織布等により貼り合せることができる。さらに、前記包装材の少なくとも片面を繊維シートで覆い、繊維シートの端部をシーリングすると、取り扱い時に端部より繊維が脱落等が発生することを防止することができ好ましい。さらに、前記包装材を、袋状の繊維シートで覆い、さらにその端部をシーリングすると、包装材全面が繊維シート状物で覆われている事となり、取り扱いが非常に容易となり好ましい。その際、包装材と繊維シート間は、樹脂接着剤、接着不織布等により貼り合せることができるが、袋状であるため、真空断熱材と繊維シート状物間を接着しなくともよい。なお、袋状とするには、ヒートシーラー装置や電磁波シーラー装置等が使用できる。

さらに、前記繊維シートを多層構造とし、薄い不織布および／またはフィルム層を最外層または中間層に配することで、表面のすべりアップや、吸音性向上をはかることが可能となる。なお、前記の薄い不織布としては、スパンボンドもしくはメルトブローンもしくはフラッシュボンド等の直接紡糸法による不織布や、スパンレースもしくはエアレイドもしくはカード法による短繊維構造体による不織布も使用することが可能であり、また、それらを組合せたものでもよい。なお、強度や経済性、壁材としての使用時の作業性を考慮すると厚さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。
また、包装材の片面に繊維シートを積層し、包装材の他方の面に、壁等に接着させるための接着シート層を設ける事も可能である。
さらには、前記繊維シートの表面を面ファスナーの片面（雌材または雄材）として用いて、対象物には面ファスナーの片面（雄材または雌材）を配置することで、容易に固定および取り外すことができるため、マットレスや枕等に利用でき好ましい。

以下、図本考案の真空断熱材の実施態様について、図面を用いてさらに具体的に説明する。
まず、図１の真空断熱材１は、ガスバリア性を有する包装材３内に芯材２を真空状態で封入したものであり、この包装材３の周囲を袋状に繊維シート４で被覆したものである。この場合の真空断熱材は、包装材３の周囲全体を繊維シート４で被覆してなるものであり、木材、合板等の間に入れた家屋断熱材や、金属、プラスチック樹脂シート間に入れた電気ポット、保冷箱等のような態様で用いることができる。なお、包装材３と繊維シート４との間には、図示しない接着剤を用いて接着してもよい。
また、図２の真空断熱材は、ガスバリア性を有する包装材６内に芯材５を真空状態で封入したものであり、この真空断熱材の上面側を繊維シート７で被覆したものである。この場合の真空断熱材は、包装材６の上面側のみを繊維シート７で被覆してなるものであり、図１と同様な形体、またはマットレス、枕等の中間層等に入れるような態様で用いることができる。なお、包装材６と繊維シート７との間には、図示しない接着剤を用いて接着してもよい。
さらに、図３の真空断熱材は、ガスバリア性を有する包装材９内に芯材８を真空状態で封入したものであり、この真空断熱材の上面側および側面側を繊維シート９で被覆したものである。この場合の真空断熱材は、包装材９の上面側および側面側を繊維シート１０で被覆してなるものであり、図２の真空断熱材と同様な態様で用いることができる。なお、包装材９と繊維シート１０との間には、図示しない接着剤を用いて接着してもよい。
さらに、図４の真空断熱材は、ガスバリア性を有する包装材１２内に芯材１１を真空状態で封入したものであり、この真空断熱材の上面側に繊維シート１３で被覆するとともに、真空断熱材の下面側に接着層１４を設けたものである。この場合の真空断熱材は、接着層１４を介して、壁などに容易に貼付することができる。なお、包装材１２と繊維シート１３との間には、図示しない接着剤を用いて接着してもよい。

以上の本考案の真空断熱材は、芯材と該芯材を収納する包装材だけでなく、包装材の少なくとも一部を被覆しかつ厚さが０．５ｍｍ以上の繊維シートをも備えているので、該繊維シートの効果により、断熱性、クッション性、吸音性、平滑性に優れたものとなり、さらには、包装材を保護し包装材の損傷を防止することができる。
本考案の真空断熱材は、冷蔵庫、電気ポット、自動販売機、保冷箱、保冷車、および家屋などの断熱材や、さらには、布団、マットレス、枕、クッション等の寝具・雑貨として好適に用いることができる。

次に、本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
（１）断熱性（熱伝導率）
断熱性の評価は、「ＡｕｔｏλＨＣ−０７４」（英弘精機（株）製）を用いて、平均温度２０℃の熱伝導率を測定した。なお、測定は真空引き工程から１日経過後に測定した。
（２）吸音特性（吸音率）
吸音率を、ＪＩＳ−Ａ１４０５による垂直入射吸音率であって、Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｒ社製マルチチャンネル分析システム３５５０型（ソフトウェア：ＢＺ５０８７型２チャンネル分析ソフトウェア）による２マイクロフォン法で測定した。
（３）繊維シートの厚さ（ｃｍ）
ＪＩＳ Ｋ６４００により測定した。
（４）ピンホール性（真空断熱材にピンホールが発生すると、真空度が大きく低下する）
１００ｍｍのステンレス釘を手で基材を突き刺し、１日経過後の厚み変化で評価する。
真空断熱材の厚みが元厚みの２０％以上アップした場合をピンホール発生ありとする。
真空断熱材の厚みが元厚みの２０％未満アップした場合をピンホール発生無しとする。

［実施例１］
目付が２，０００g／ｍ^２のガラス繊維不織布（ガラス繊維の直径が約０．１〜１．３μｍ）をタテ×ヨコが３００ｍｍ×３００ｍｍに切り出してこれを芯材とし、アラミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アルミ箔、高密度ポリエチレン樹脂からなる４層構造からなるガスバリアフィルム（目付１１０ｇ／ｍ^２、厚み０．１ｍｍ）製の袋状の包装材（タテ×ヨコ＝４００×４００ｍｍ）に挿入し、その後、真空引き装置にて、内圧が０．００８Ｔｏｒｒ（１．１Ｐａ）となるよう真空引きを行い熱伝導率を測定した。芯材を内部に含む包装材の厚さは１２ｍｍであり、そのサンプルの熱伝導率は０．００３１Ｗ／ｍｋであった。
一方、ポリエステル芯鞘型バインダー繊維２．２ｄｔｅｘとポリエステル丸断面繊維２．２ｄｔｅｘ繊維とを重量比で５０／５０％で混綿し、カード工程、ストルート工程、熱処理工程を経て目付１８０ｇ/ｍ^２の不織布を作成し、次に通気抵抗の高い薄手不織布２０ｇ/ｍ^２を貼り合せた繊維シートを準備した。この繊維シートの厚さは２０ｍｍであった。次に、薄手不織布が外になるように２枚を重ね合せシーラー装置で３箇所を熱融着させたものを準備した。
この袋状のものの中に前記の包装材（芯材を内部に含む）を入れ、さらに開放部分をシーラー装置で融着した。
かくして得られた真空断熱材において、非常にクッション感があり、取り扱いが容易であった。また、ピンホール性を確認したところ、ピンホールの発生は無かった。さらに、表面（薄手不織布側から）の吸音率を測定したところ、２,０００Hzで０．６２、 ３,１５０Hzで０．７８、 ４,０００Hzで０．８５、 ５,０００Hzで０．９１と、吸音性の高いものであった

[実施例２]
まず、実施例１と同様に芯材を内部に含む包装材を準備した。
一方、目付７００ｇ／ｍ^２、厚さ１．１ｍｍの、ポリエステル繊維(単糸繊度２．２ｄｔｅｘ)１００％からなるニードルパンチ不織布を準備した。
次いで、アクリル系接着剤で前記包装材にこの不織布を貼り合せた。不織布側からの吸音率を測定したところ、２,０００Hzで０．２７、 ３,１５０Hzで０．２９、 ４,０００Hzで０．３６、 ５,０００Hzで０．５２と、吸音性の高いものであった、さらに、ピンホール性を確認したところ、ピンホールの発生は無かった。

[比較例１]
実施例１において、芯材を内部に含む包装材の吸音性を測定したところ、２,０００Hzで０．２５、 ３,１５０Hzで０．２１、 ４,０００Hzで０．３６、 ５,０００Hzで０．１８と、吸音性は低く、さらにピンホール性を確認したところ、ピンホールの発生があった。

本考案によれば、断熱性だけでなくクッション性および吸音性にも優れた真空断熱材であり、冷蔵庫、電気ポット、自動販売機、保冷箱、保冷車、および家屋などの断熱材や、さらには、布団、マットレス、枕、クッション等の寝具・雑貨などの用途に好適に用いることができる。

１ 真空断熱材
２ 芯材
３ 包装材
４ 繊維シート
５ 芯材
６ 包装材
７ 繊維シート
８ 芯材
９ 包装材
１０ 繊維シート
１１ 芯材
１２ 包装材
１３ 繊維シート
１４ 接着層

Claims (8)

1. 真空断熱材であって、芯材と、該芯材を収納する包装材と、該包装材の少なくとも一部を被覆しかつ厚さが０．５ｍｍ以上の繊維シートとを備えてなることを特徴とする真空断熱材。
2. 前記繊維シートの厚さが０．５〜５０ｍｍの範囲内である、請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記繊維シートが不織布である、請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
4. 前記繊維シートがポリエステル繊維を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の真空断熱材。
5. 前記繊維シートを構成する繊維の単繊維繊度が３ｄｔｅｘ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の真空断熱材。
6. 前記繊維シートが袋状である、請求項１〜５のいずれかに記載の真空断熱材。
7. 前記繊維シートが多層構造を有し、かつ不織布および／またはフィルムを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の真空断熱材。
8. 前記繊維シートの表面を面ファスナーの片面として用いて対象物に固定できる、請求項１〜７のいずれかに記載の真空断熱材。