JP3935556B2 - 断熱材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫、住宅の壁材等に使用される断熱材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫、冷凍庫等の断熱材として、発泡ウレタン等の発泡体をそのまま用いたり、発泡ウレタン又は他の多孔質体をガスバリヤー性包材で真空包装したものが使用されている。
また、連続した気泡を有する発泡体を真空包装して、該気泡内を真空にして断熱効果を高めた断熱材も使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷蔵庫、冷凍庫等の断熱材として、発泡ウレタン等の発泡体を使用した場合、断熱効果が充分でなく、省エネタイプの冷蔵庫、冷凍庫としては問題がある。
発泡体をガスバリヤー性包材で真空包装したものは、断熱効果は高まるが、発泡ウレタンを使用した場合、発泡のために使用されたガス、残留溶剤、或いは分解により発生する炭酸ガス又は有機ガス等が、時間の経過と伴に密封包装体内に発生して真空度を低下させ、その結果断熱効果が低下するという問題が生じている。
また、連続気泡を有する発泡体は、強度的に問題があり、真空度を上げると、気泡が潰れて断熱効果が低下することがあり、作業性に問題が残る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、断熱材の構成及びその製造方法を下記のようにした。発泡体又は多孔質体を包装袋に密封した断熱材であって、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素又は炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体と、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着する物質、又は該物質と反応する物質を、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着或いは反応させることにより気泡又は空気孔から取り除き、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めたことを特徴とする断熱材とした。また、前記発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質が酸素又は炭酸ガスであり、更に該酸素と反応する物質が鉄系酸素吸収剤であり、また該炭酸ガスと反応する物質がアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物からなる炭酸ガス吸収剤である断熱材とした。
【０００５】
そして、該断熱材の製造方法は、発泡体又は多孔質体と、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素又は炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着する物質、又は該物質と反応する物質を、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、密封状態で室温に一定時間保存し、気泡又は空気孔の中に存在する物質を、該吸着物質又は反応物質に吸着或いは反応させることにより、気泡又は空気孔から取り除き、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めることを特徴とする断熱材の製造方法とした。また、発泡体又は多孔質体を酸素気流中或いは酸素を充満した容器内に配置し、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を酸素で置換し、而る後、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素で置換した発泡体又は多孔質体と鉄系酸素吸収剤とを、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、該気泡又は空気孔の中の酸素を該鉄系酸素吸収剤と反応させて除去し、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高める断熱材の製造方法とした。更に、発泡体又は多孔質体を炭酸ガス気流中或いは炭酸ガスを充満した容器内に配置し、該発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を炭酸ガスで置換し、而る後、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物からなる炭酸ガス吸収剤とを、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、該気泡又は空気孔の中の炭酸ガスを該炭酸ガス吸収剤と反応させて除去し、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高める断熱材の製造方法とした。
【０００６】
即ち、本発明の断熱材は、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を、一旦酸素又は炭酸ガス等のガスで置換し、その後ガス置換した発泡体又は多孔質体を、酸素又は炭酸ガスを吸収する物質（例えば、鉄系酸素吸収剤、又は酸化カルシウムや水酸化カルシウム等の炭酸ガス吸収剤）と一緒にガスバリヤー性包装袋の中に密封し、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の酸素又は炭酸ガスを鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤に吸収又は反応させて、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を真空にして発泡体又は多孔質体の断熱効果を高めたものである。
尚、前記鉄系酸素吸収剤及び炭酸ガス吸収剤は、酸素又は炭酸ガスを吸収するだけでなく、酸素又は炭酸ガスと反応して、酸素又は炭酸ガスを別の化合物にして完全に固定する場合も含むものとする。以下吸収剤は同様の意味を有するものとする。
また、該吸収剤による「吸収」は、ガス状物と反応してガス状物を固体にすることも含むものとする。
【０００７】
そして、本発明の断熱材の製造方法は、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を、一旦酸素又は炭酸ガス等のガスで置換する工程を取り、その後ガス置換した発泡体又は多孔質体を、酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤と一緒にガスバリヤー性包装袋の中に密封し、密封状態で室温に保存して、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の酸素又は炭酸ガスを鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤に吸収して、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を真空にする工程を採用したものである。
【０００８】
そのため、本発明の製造方法においては、例えば酸素置換した発泡体を鉄系酸素吸収剤と一緒に、ガスバリヤー性包装袋を用いて真空包装機で真空包装するだけで、発泡体の気泡は時間の経過と伴に酸素が鉄系酸素吸収剤に吸収されて真空になり、発泡体は高い断熱効果を示すようになる。
従来、発泡体を高真空にするには、発泡体をガスバリヤー性包装袋に入れて、真空ポンプで長時間かけて脱気する必要があった。特に、発泡体が独立気泡を有する場合は、気泡中の空気は発泡体の材質のガス透過度に従って、気泡を形成する膜から徐々に透過するので、真空ポンプを用いて気泡の中を真空にすることは殆ど不可能であった。そのため、発泡体の独立気泡を真空にして断熱効果を高めることは実用的でなかった。
本発明においては、発泡体が独立気泡の場合でも、置換された気泡の中の酸素炭酸ガスは、真空包装時に取り除く必要がなく、発泡体の周囲に付着している空気及びガスバリヤー性包装体の中に存在する空気だけを脱気すればよいので、通常の真空包装のスピードで断熱材を生産することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にしながら本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の断熱材の一例を示す模式断面図である。
図２は本発明の断熱材に使用する発泡体の斜視図である。
図３は本発明の断熱材に使用するガスバリヤー性積層材の模式断面図であり、図４はガスバリヤー性積層材を用いて作成したガスバリヤー性包装袋の模式平面図である。
図５は本発明の断熱材に使用する酸素吸収体の平面図であり、図６は本発明の断熱材に使用する炭酸ガス吸収体の平面図である。
図７は本発明の断熱材を製造するときの説明図であり、図８は実施例２により本発明の断熱材を製造するときの説明図である。
図９は比較例により作製した断熱材の模式断面図である。
【００１０】
本発明の断熱材は、図１に示すように、基本的には、気泡が真空状態になっている真空孔４を有する発泡体３とガス吸収剤５がガスバリヤー性包装袋２の中に密封されたものである。
そして、真空孔４は、発泡体の気泡の中の空気を一旦酸素又は炭酸ガスで置換した後、密封包装袋を室温に保存中に、密封包装体の中で、その気泡中の酸素又は炭酸ガスをガス吸収剤５（酸素吸着剤又は炭酸ガス吸着剤）で吸収、除去して真空にしたものである。
【００１１】
本発明の断熱材は、以下のように製造される。
先ず、公知の方法により、図２に示すように、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ウレタン、発泡スチレン等のような発泡体３を作製する。
発泡体３の気泡４ａは、発泡体の製造方法によって異なるが、独立気泡又は連続気泡となっている。本発明においてはいずれも使用可能であるが、独立気泡を有する発泡体がより好適である。
発泡体の気泡の中は、発泡体を作るときの発泡剤の種類によって異なるが、発泡体の製造時は、気泡の中には窒素又は炭酸ガスが入っている場合が多い。
しかし、発泡体を空気中に放置すると発泡体の気泡４ａの中は、空気によって置換され、通常、空気が入った状態になっている。
【００１２】
本発明においては、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ウレタン、発泡スチレン等いずれの材質の発泡体も使用できるが、発泡体３の気泡４ａを酸素で置換する場合は、酸素透過度の大きい発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレンを使用すれば、気泡４ａのガス置換が比較的速くできる。
ガス置換を炭酸ガスで行う場合は、上記発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ウレタン、発泡スチレンの炭酸ガス透過度は、いずれも、酸素ガス透過度の約３倍もあるので、ガス置換は比較的速くできる。
【００１３】
本発明に使用されるガスバリヤー性包装袋２は、図３に示すように、ガスバリヤー性積層材から作製される。
ガスバリヤー性積層材２ａは、図３に示すように、通常、ヒートシール層１１、ガスバリヤー層１２、耐熱樹脂層１３から構成される。
ガスバリヤー性積層材２ａは、発泡体、及び酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤を密封し、更に、外部から空気、水蒸気、その他のガスが密封包装体の中に透過しないようにするため、ガスバリヤー層１２が必要である。
ガスバリヤー層としては、通常、アルミニウム箔（以下Ａｌ箔とする）が使用されるが、Ａｌ箔以外に、ＰＥＴフィルムにアルミニウム（以下Ａｌとする）を真空蒸着又はスパッタリング等によって薄膜層を形成して使用する場合がある。
【００１４】
また、Ａｌ箔の代わりに、シリカ、アルミナ等のセラミックをＰＥＴフィルム等のプラスチックフィルムに真空蒸着又はスパッタリング等によって薄膜層を形成して使用する場合もある。
セラミックとしては、この他に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、又は、亜鉛、錫、チタン、ジルコニウム、バナジウム、バリウム、クロム等の金属酸化物、窒化珪素、炭化珪素等が使用できる。
セラミック薄膜層の厚さは５０〜３０００Åの範囲で使用でき、好ましくは、３００〜１０００Åである。
また、Ａｌ蒸着面又はセラミック蒸着面と内面のＰＥとの接着性をよくするために、アンカーコート層が設けられる。
【００１５】
ガスバリヤー性積層材２ａは、発泡体、及び酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤を完全に密封し、且つそのシール強度の大きなものが要求されるため、ヒートシール層１１としてはＰＥやＰＰ等が多く使用される。
また、ＰＥやＰＰは水蒸気に対して優れたガスバリヤー性を示すので、ガスバリヤー層として、Ａｌ蒸着ＰＥＴやセラミックの蒸着ＰＥＴを使用した場合は、水蒸気のバリヤー層としての役割を果たす。
【００１６】
ガスバリヤー性積層材２ａは、発泡体、及び酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤をヒートシールによって密封するので、ガスバリヤー性積層材の表面は、ヒートシールバーの熱に対して耐えられる程度の耐熱性が必要である。
耐熱樹脂層１３としては、主としてＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ナイロンフィルム等が使用される。
【００１７】
本発明に使用するガスバリヤー性包装袋２は、上記のように（内面）ヒートシール層１１／ガスバリヤー層１２／耐熱樹脂層１３（表面）から構成されるガスバリヤー性積層材２ａを用いて、ヒートシールして作製されるが、図４に示すように、三方シール袋が多く使用される。
本発明に使用するガスバリヤー性包装袋２としては、三方シール袋に限らず、各種製袋方式による袋が使用できるが、発泡体及びガス吸収体を真空包装により密封するためには、シール性に優れた三方シール袋が好適である。
また、ガスバリヤー性包装袋２の代わりに、射出成形法や真空・圧空成形法等により、発泡体及びガス吸収剤を収納できる形状に成形し、これに蓋材をシールしたものも使用することもできる。勿論、これらの成形品及び蓋材はいずれもガスバリヤー性を有することは当然である。
【００１８】
本発明に用いられるガス吸収剤５としては、鉄系酸素吸収剤や炭酸ガス吸収剤が使用される。
鉄系酸素吸収剤としては、空気中の酸素と反応して三二酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）になる活性酸化鉄を主成分とするものが使用される。
炭酸ガス吸収剤としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物が用いられる。特に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムはコストが安く、取扱が便利なため好適である。
上記鉄系酸素吸収剤や炭酸ガス吸収剤は、酸素又は炭酸ガスの吸収を良くするために、粒状又は粉体にしたものをガス透過性のよい包材に入れて使用する。
例えば、ＰＥＴ／ＰＥからなる積層材に、粒状物又は粉体がこぼれない程度の微小の孔を開けた包材を用いて、図５又は図６に示すように、粒状又は粉体にした鉄系酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤を封入し、酸素吸収体１６又は炭酸ガス吸収体１７として使用する。
また、上記孔空き積層材の代わりに、ＰＥやＰＰ等の不織布を用いて、前記と同様に、酸素吸収体１６又は炭酸ガス吸収体１７を作製して使用してもよい。
【００１９】
発泡体３の気泡４ａを酸素で置換するには、次の方法が用いられる。
図７（ａ）に示すように、ガス供給用配管２１、ガス吸引用配管２２、バルブＡ２３及びバルブＢ２４を設けた耐圧容器２０に、発泡体３を複数枚入れて密閉する。
耐圧容器２０の大きさは、発泡体３の大きさ及び断熱材の生産能力に応じて適宜選定される。
発泡体３を入れた耐圧容器２０は、バルブＡ２３を閉じ、バルブＢ２４を開いて、ガス吸引用配管２２を真空ポンプ（図示せず）に接続して、真空ポンプを稼働させて耐圧容器２０内を減圧にする。
【００２０】
次いで、ガス供給用配管２１を酸素ガスボンベ（図示せず）に接続し、バルブＢ２４を閉じ、バルブＡ２３を開いて、ガス供給用配管２１を通して耐圧容器２０内に酸素（Ｏ2 濃度９９．９９％）を供給し、耐圧容器２０内にＯ2 を充満する。更にＯ2 を吹き込んで耐圧容器２０内を僅かに加圧状態にする。
一定時間加圧して、耐圧容器内及び発泡体の周囲にＯ2 を充分に浸透させた後、バルブＡ２３を閉じ、バルブＢ２４を開いて、耐圧容器２０内のＯ2 を排気し、更に真空ポンプを稼働して耐圧容器２０内を真空にする。耐圧容器２０内の真空度が１ｍｍＨｇ程度になったとき、バルブＢ２４を閉じ、バルブＡ２３を開いて、ガス供給用配管２１からＯ2 を供給して耐圧容器内を再びＯ2 によって加圧して、一定時間（８〜１２時間）保持して、発泡体の気泡を酸素で置換する。
【００２１】
尚、上記においては、発泡体３の気泡４ａをＯ2 で置換する方法について説明したが、炭酸ガス（ＣＯ2 ）を用いて、同様に気泡４ａを炭酸ガスで置換しても、本発明の目的は達成される。
また、発泡体をＯ2 又はＣＯ2 の気流中に配置して、発泡体の気泡４ａをＯ2 又はＣＯ2 で置換することもできる。
【００２２】
発泡体３の気泡４ａが酸素によって十分置換されない場合は、耐圧容器２０内を酸素によって数回置換することにより、気泡４ａを完全に酸素で置換することができる。
耐圧容器２０内のＯ2 圧力を上げることにより、発泡体３の気泡４ａへのＯ2 透過速度が大きくなるので、Ｏ2 置換に要する時間を短縮することができる。
しかし、耐圧容器への最初のＯ2 供給は、耐圧容器内及び発泡体に残留する空気を追い出すために使用されるので、圧力はあまり高くする必要はない。
Ｏ2 圧力は、耐圧容器２０内の発泡体の量や耐圧容器２０のＯ2 置換回数により０．１〜１．０気圧（ゲージ圧として）の範囲で適宜選定される。
また、Ｏ2 の温度を上げることにより、気泡４ａへのＯ2 透過速度が大きくなるので、Ｏ2 置換を促進するために、耐圧容器２０を蒸気等で加熱し、耐圧容器２０内のＯ2 温度を４０〜８０℃にすることが好ましい。
Ｏ2 温度が８０度を超える場合は、気泡の膜壁が柔らかくなり、気泡が破壊し易くなる等の問題がある。又、再度冷却するのにかなりの時間を要する等の、作業性に問題が生じる。
【００２３】
しかし、純度の高いＯ2 ガスは、引火等により可燃物を急激に燃焼させる作用があり、可燃性ガスと同様な取扱が必要であるので、圧力はできるだけ低く抑え、温度も高温にしない方がよい。
尚、Ｏ2 の代わりに炭酸ガスを用いて、発泡体３の気泡４ａを置換する場合は、炭酸ガスの温度及び圧を上げても引火、燃焼の危険性がないので、耐圧容器２０の仕様範囲内で２〜３気圧まで上げて、炭酸ガス置換を促進することができる。
【００２４】
上記のように、発泡体３の気泡４ａをＯ2 で置換した発泡体３は、図７（ｂ）に示すように、気泡４ａはＯ2 で置換されて酸素置換孔４ｂとなっている。
このＯ2 置換した発泡体３を、直ちに、酸素吸収体１６と一緒に、ガスバリヤー性包装袋に入れて密封して、図７（ｂ）に示すように、酸素置換包装袋１ａとする。
酸素で置換した発泡体３は、空気中に放置すると、気泡の中の酸素が再び空気で置換されることになるので、速やかにガスバリヤー性包装袋の中に、酸素吸収体１６と一緒に入れて密封する必要がある。
ガスバリヤー性包装袋による密封包装は真空包装が好ましい。
耐圧容器から取り出した発泡体３は、短時間ではあるが、空気に曝されるので、発泡体の周囲には空気が付着した状態になる。
真空包装をすることにより、発泡体３の周囲の空気は除去されるので、真空包装された発泡体３の気泡４ａの中はＯ2 で置換された状態が維持される。
【００２５】
更に、上記酸素置換包装袋１ａを室温に保存することにより、図７（ｂ）に示した酸素置換孔４ｂの中のＯ2 は、酸素吸収体１６の中の鉄系酸素吸収剤と反応して、徐々に取り除かれ気泡４ａの中は減圧状態になる。
時間の経過と伴に、酸素置換孔４ｂの中のＯ2 は更に除去され、最終的には酸素置換孔４ｂ（気泡）の中は真空状態となり、図７（ｃ）に示すように、真空孔４に変わり、真空孔４を有する断熱材１となる。
即ち、気泡を真空孔に変えることにより、断熱効果が高まり、断熱性に優れた断熱材を得ることができる。
【００２６】
また、発泡体３の気泡４ａを炭酸ガスで置換した場合は、発泡体と一緒に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウム等の炭酸ガス吸収剤をガスバリヤー性包装袋２の中に入れて真空包装により密封する。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例に基づいて更に詳しく説明する。
（実施例１）
公知の押出し成形法により、独立気泡を有するＰＥ製の発泡体を作製し、これを横２００ｍｍ、縦２００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのサイズに裁断して、図２に示すような発泡体３を作成した。
一方、鉄系酸素吸収剤として、三菱ガス化学（株）製のエージレス（商品名）２００ｇを孔空きのＰＥＴ12μ/ ＰＥ40μの積層材で、三方シールしたサイズ１００ｍｍ×１４０ｍｍの袋に入れてヒートシールして、図５に示すような酸素吸収体１６を作成した。この酸素吸収体１６は空気中の酸素を吸収しないように、ＰＥＴ12μ/ Ａｌ 7μ/ ＰＥ40μからなる袋に入れて保存した。
また、ガスバリヤー性包装袋２として、図４に示すように、下記仕様の三方シール袋を作成した。
包材仕様：ＰＥＴ12μ/ Ａｌ 9μ/ ＰＥ60μ、
袋サイズ：２３０ｍｍ×２４０ｍｍ
袋形態：シール幅８ｍｍで三方シールの袋
【００２８】
図７（ａ）に示すように、上記ＰＥ製発泡体３を１０枚重ねて耐圧容器２０に入れて蓋を閉めた後、バルブＡ２３を閉め、バルブＢ２４を開いて、ガス吸引用配管２２を真空ポンプに接続し、真空ポンプを稼働させて、耐圧容器２０の空気を排除した。
耐圧容器２０の中の真空度が１ｍｍＨｇになったとき、真空ポンプを稼働させながら、バルブＡ２３を開き、酸素ボンベ（Ｏ2 濃度９９．９９％）に接続しているガス供給用配管２１から耐圧容器２０の中にＯ2 を送り、耐圧容器２０の中の空気を完全に排除した。
次いで、バルブＢ２４を閉じ、耐圧容器２０の中にＯ2 を送り続けて、耐圧容器２０の内圧を０．８気圧にした。
更に、耐圧容器２０の外側に設けてある加熱装置に蒸気を送り耐圧容器を加熱し、耐圧容器２０のＯ2 温度を６０度に上げた。
この状態で８時間維持して発泡体の気泡をＯ2 で置換した。その後、耐圧容器２０の外側に冷却水を流して中のＯ2 を４０℃まで冷却した。
【００２９】
次に、図７（ａ）に示すように、バルブＢ２４を開いて、耐圧容器２０の中のＯ2 を徐々に排出して、耐圧容器２０の圧を常圧に戻した。このとき、急激に耐圧容器２０の圧力を下げると、発泡体の気泡が膨張して破壊することがあるので注意が必要である。
次いで、バルブＡ２３を開いて、耐圧容器２０の中にＯ2 を送り、加熱されたＯ2 を排出すると共に、発泡体３を冷却した。発泡体３が約４０℃程度になった時点で、耐圧容器２０の蓋を開いて、発泡体３を取り出し、これを前記鉄系酸素吸収体４ｂと一緒に、前記ガスバリヤー性包装袋２の中に入れ、直ちに真空包装機で真空包装して、図７（ｂ）に示すような酸素置換包装袋１ａを得た。
この酸素置換包装袋１ａを室温（約２０℃）に２日間保存して、図７（ｃ）に示すように、保存中に発泡体３の酸素置換孔４ｂが真空孔４に変わった断熱材１を得た。
前記酸素置換包装袋１ａを室温に保存中に、発泡体３の酸素置換孔４ｂの中のＯ2 は、ガスバリヤー性包装袋２の中に透過し、更に酸素吸収体１６の中の鉄系酸素吸収剤と反応して除去されるので、時間の経過と伴に、酸素置換孔４ｂの中のＯ2 はなくなり、図７（ｂ）における酸素置換孔４ｂは、図７（ｃ）に示すような真空孔４に変わる。
【００３０】
（実施例２）
実施例１と同様に、ＰＥ製発泡体３とガスバリヤー性包装袋２を作製した。
また、炭酸ガス吸収体として、酸化カルシウム（ＣａＯ）２０ｇと水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2 ）３０ｇを、実施例１と同様に、孔空き積層材からなる三方シール袋に入れてヒートシールして、図６に示すような炭酸ガス吸収体１７を作成した。
【００３１】
次に、実施例１と同様に、 図８（ａ）に示すように、上記ＰＥ製発泡体３を１０枚重ねて耐圧容器２０に入れて、耐圧容器２０の空気を排除した。
耐圧容器２０の中の真空度が１ｍｍＨｇになったとき、真空ポンプを稼働させながら、バルブＡ２３を開き、炭酸ガスボンベ（ＣＯ2 濃度９９．９９％）に接続しているガス供給用配管２１から耐圧容器２０の中に炭酸ガス（ＣＯ2 ）を送り、耐圧容器２０の中の空気を完全に排除した。
次いで、バルブＢ２４を閉じ、耐圧容器２０の中にＣＯ2 を送り続けて、耐圧容器２０の内圧を１．５気圧にした。
更に、耐圧容器２０の外側に設けてある加熱装置に蒸気を送り耐圧容器を加熱し、耐圧容器２０のＣＯ2 温度を７０度に上げた。
この状態で４時間維持して発泡体の気泡をＣＯ2 で置換した。その後、耐圧容器２０の外側に冷却水を流して中のＣＯ2 を４０℃まで冷却した。
【００３２】
次に、図８（ａ）に示すように、バルブＢ２４を開いて、耐圧容器２０の中のＣＯ2 を徐々に排出して、耐圧容器２０の圧を常圧に戻した。
次いで、バルブＡ２３を開いて、耐圧容器２０の中にＣＯ2 を送り、加熱されたＣＯ2 を排出すると共に、発泡体３を冷却した。発泡体３が約４０℃程度になった時点で、耐圧容器２０の蓋を開いて、発泡体３を取り出し、これを前記炭酸ガス吸収体１７と一緒に、前記ガスバリヤー性包装袋２の中に入れ、直ちに真空包装機で真空包装して、図８（ｂ）に示すような炭酸ガス置換包装袋１ｂを得た。
実施例１と同様に、この炭酸ガス置換包装袋１ｂを室温（約２０℃）に２日間保存して、図８（ｃ）に示すように、炭酸ガス置換孔４ｃが真空孔４に変わった断熱材１を得た。
【００３３】
（比較例１）
実施例１と同様に、ＰＥ製発泡体３とガスバリヤー性包装袋２を作製した。
このＰＥ製発泡体３をガスバリヤー性包装袋２に入れて、実施例１と同様に真空包装して、図９（ａ）に示すような断熱材Ａ１０ａを得た。
尚、上記断熱材Ａ１０ａの気泡の中は空気が入った状態のままである。
【００３４】
（比較例２）
実施例１で用いたＰＥ製発泡体３、酸素吸収体１６及びガスバリヤー性包装袋２を使用して、ＰＥ製発泡体３と酸素吸収体１６を、ガスバリヤー性包装袋２で、通常の方法により真空包装して図９（ｂ）に示すような断熱材Ｂ１０ｂを得た。
尚、上記断熱材Ｂ１０ｂの気泡の中は空気中の酸素が酸素吸収体１６に吸収されなくなり、残りの窒素が入った状態のものである。
【００３５】
（比較例３）
実施例２で用いたＰＥ製発泡体３、炭酸ガス吸収体１７及びガスバリヤー性包装袋２を使用して、ＰＥ製発泡体３と炭酸ガス吸収体１７を、ガスバリヤー性包装袋２で、通常の方法により真空包装して図９（ｃ）に示すような断熱材Ｃ１０ｃを得た。
尚、上記断熱材Ｃ１０ｃの気泡の中は空気が入った状態のままである。
【００３６】
（熱伝導率試験）
実施例１、２及び比較例１、２、３で作製した断熱材について、熱伝導率を測定した。
測定方法は、ＪＩＳ Ａ １４１２に準拠して、昭和電工（株）製の熱伝導率計を用いて、１３℃と３５℃との温度差における熱伝導率を測定した。
測定結果は表１に示すとおりで、実施例１、２で作製した断熱材はいずれも比較例に比較して熱伝導率が小さく、断熱効果に優れていた。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【発明の効果】
本発明の断熱材は、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を、一旦酸素又は炭酸ガス等のガスで置換し、その後ガス置換した発泡体又は多孔質体を、鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤と一緒にガスバリヤー性包装袋の中に密封し、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の酸素又は炭酸ガスを鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤に吸収して、気泡又は空気孔の中を真空にして断熱効果を高めたものである。
そのため、本発明の製造方法においては、例えば酸素又は炭酸ガス置換した発泡体を鉄系酸素吸収体又は炭酸ガス吸収体と一緒に、ガスバリヤー性包装袋を用いて真空包装機で真空包装するだけで、発泡体の気泡は時間の経過と伴に酸素又は炭酸ガスが鉄系酸素吸収体又は炭酸ガス吸収体に吸収されて真空になり、発泡体は優れた断熱効果を示すようになる。
従って、従来のように、発泡体の気泡を真空にするために、真空ポンプで長時間かけて脱気する必要がなくなった。特に、独立気泡を有する発泡体の場合でも、容易に真空孔を有する発泡体にすることができる。
そのため、独立気泡を有する発泡体を用いて、断熱効果の優れた断熱材を作製する場合でも、従来の真空包装のスピードで断熱材を作製することがきるので、作業能率が向上し、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断熱材の一例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の断熱材に使用する発泡体の斜視図である。
【図３】本発明の断熱材に使用するガスバリヤー性積層材の模式断面図である。
【図４】ガスバリヤー性積層材を用いて作成したガスバリヤー性包装袋の模式平面図である。
【図５】本発明の断熱材に使用する酸素吸収体の平面図である。
【図６】本発明の断熱材に使用する炭酸ガス吸収体の平面図である。
【図７】本発明の断熱材を製造するときの説明図である。
【図８】実施例２により本発明の断熱材を製造するときの説明図である。
【図９】比較例により作製した断熱材の模式断面図である。
【符号の説明】
１ 断熱材
１ａ 酸素置換包装袋
１ｂ 炭酸ガス置換包装袋
２ ガスバリヤー性包装袋
２ａ ガスバリヤー性積層材
３ 発泡体
４ 真空孔
４ａ 気泡
４ｂ 酸素置換孔
４ｃ 炭酸ガス置換孔
５ ガス吸収剤
５ａ 鉄系酸素吸収剤
５ｂ 炭酸ガス吸収剤
１０ａ 断熱材Ａ（比較例１で作製）
１０ｂ 断熱材Ｂ（比較例２で作製）
１０ｃ 断熱材Ｃ（比較例３で作製）
１１ ヒートシール層
１２ ガスバリヤー層
１３ 耐熱樹脂層
１４ シール部
１５ 孔空き積層材
１６ 酸素吸収体
１７ 炭酸ガス吸収体
２０ 耐圧容器
２１ ガス供給用配管
２２ ガス吸引用配管
２３ バルブＡ
２４ バルブＢ
２５ 酸素
２６ 炭酸ガス
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫、住宅の壁材等に使用される断熱材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫、冷凍庫等の断熱材として、発泡ウレタン等の発泡体をそのまま用いたり、発泡ウレタン又は他の多孔質体をガスバリヤー性包材で真空包装したものが使用されている。
また、連続した気泡を有する発泡体を真空包装して、該気泡内を真空にして断熱効果を高めた断熱材も使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷蔵庫、冷凍庫等の断熱材として、発泡ウレタン等の発泡体を使用した場合、断熱効果が充分でなく、省エネタイプの冷蔵庫、冷凍庫としては問題がある。
発泡体をガスバリヤー性包材で真空包装したものは、断熱効果は高まるが、発泡ウレタンを使用した場合、発泡のために使用されたガス、残留溶剤、或いは分解により発生する炭酸ガス又は有機ガス等が、時間の経過と伴に密封包装体内に発生して真空度を低下させ、その結果断熱効果が低下するという問題が生じている。
また、連続気泡を有する発泡体は、強度的に問題があり、真空度を上げると、気泡が潰れて断熱効果が低下することがあり、作業性に問題が残る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、断熱材の構成及びその製造方法を下記のようにした。発泡体又は多孔質体を包装袋に密封した断熱材であって、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素又は炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体と、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着する物質、又は該物質と反応する物質を、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着或いは反応させることにより気泡又は空気孔から取り除き、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めたことを特徴とする断熱材とした。また、前記発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質が酸素又は炭酸ガスであり、更に該酸素と反応する物質が鉄系酸素吸収剤であり、また該炭酸ガスと反応する物質がアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物からなる炭酸ガス吸収剤である断熱材とした。
【０００５】
そして、該断熱材の製造方法は、発泡体又は多孔質体と、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素又は炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着する物質、又は該物質と反応する物質を、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、密封状態で室温に一定時間保存し、気泡又は空気孔の中に存在する物質を、該吸着物質又は反応物質に吸着或いは反応させることにより、気泡又は空気孔から取り除き、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めることを特徴とする断熱材の製造方法とした。また、発泡体又は多孔質体を酸素気流中或いは酸素を充満した容器内に配置し、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を酸素で置換し、而る後、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素で置換した発泡体又は多孔質体と鉄系酸素吸収剤とを、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、該気泡又は空気孔の中の酸素を該鉄系酸素吸収剤と反応させて除去し、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高める断熱材の製造方法とした。更に、発泡体又は多孔質体を炭酸ガス気流中或いは炭酸ガスを充満した容器内に配置し、該発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を炭酸ガスで置換し、而る後、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物からなる炭酸ガス吸収剤とを、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、該気泡又は空気孔の中の炭酸ガスを該炭酸ガス吸収剤と反応させて除去し、該気泡又は空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高める断熱材の製造方法とした。
【０００６】
即ち、本発明の断熱材は、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を、一旦酸素又は炭酸ガス等のガスで置換し、その後ガス置換した発泡体又は多孔質体を、酸素又は炭酸ガスを吸収する物質（例えば、鉄系酸素吸収剤、又は酸化カルシウムや水酸化カルシウム等の炭酸ガス吸収剤）と一緒にガスバリヤー性包装袋の中に密封し、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の酸素又は炭酸ガスを鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤に吸収又は反応させて、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を真空にして発泡体又は多孔質体の断熱効果を高めたものである。
尚、前記鉄系酸素吸収剤及び炭酸ガス吸収剤は、酸素又は炭酸ガスを吸収するだけでなく、酸素又は炭酸ガスと反応して、酸素又は炭酸ガスを別の化合物にして完全に固定する場合も含むものとする。以下吸収剤は同様の意味を有するものとする。
また、該吸収剤による「吸収」は、ガス状物と反応してガス状物を固体にすることも含むものとする。
【０００７】
そして、本発明の断熱材の製造方法は、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を、一旦酸素又は炭酸ガス等のガスで置換する工程を取り、その後ガス置換した発泡体又は多孔質体を、酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤と一緒にガスバリヤー性包装袋の中に密封し、密封状態で室温に保存して、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の酸素又は炭酸ガスを鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤に吸収して、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を真空にする工程を採用したものである。
【０００８】
そのため、本発明の製造方法においては、例えば酸素置換した発泡体を鉄系酸素吸収剤と一緒に、ガスバリヤー性包装袋を用いて真空包装機で真空包装するだけで、発泡体の気泡は時間の経過と伴に酸素が鉄系酸素吸収剤に吸収されて真空になり、発泡体は高い断熱効果を示すようになる。
従来、発泡体を高真空にするには、発泡体をガスバリヤー性包装袋に入れて、真空ポンプで長時間かけて脱気する必要があった。特に、発泡体が独立気泡を有する場合は、気泡中の空気は発泡体の材質のガス透過度に従って、気泡を形成する膜から徐々に透過するので、真空ポンプを用いて気泡の中を真空にすることは殆ど不可能であった。そのため、発泡体の独立気泡を真空にして断熱効果を高めることは実用的でなかった。
本発明においては、発泡体が独立気泡の場合でも、置換された気泡の中の酸素炭酸ガスは、真空包装時に取り除く必要がなく、発泡体の周囲に付着している空気及びガスバリヤー性包装体の中に存在する空気だけを脱気すればよいので、通常の真空包装のスピードで断熱材を生産することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にしながら本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の断熱材の一例を示す模式断面図である。
図２は本発明の断熱材に使用する発泡体の斜視図である。
図３は本発明の断熱材に使用するガスバリヤー性積層材の模式断面図であり、図４はガスバリヤー性積層材を用いて作成したガスバリヤー性包装袋の模式平面図である。
図５は本発明の断熱材に使用する酸素吸収体の平面図であり、図６は本発明の断熱材に使用する炭酸ガス吸収体の平面図である。
図７は本発明の断熱材を製造するときの説明図であり、図８は実施例２により本発明の断熱材を製造するときの説明図である。
図９は比較例により作製した断熱材の模式断面図である。
【００１０】
本発明の断熱材は、図１に示すように、基本的には、気泡が真空状態になっている真空孔４を有する発泡体３とガス吸収剤５がガスバリヤー性包装袋２の中に密封されたものである。
そして、真空孔４は、発泡体の気泡の中の空気を一旦酸素又は炭酸ガスで置換した後、密封包装袋を室温に保存中に、密封包装体の中で、その気泡中の酸素又は炭酸ガスをガス吸収剤５（酸素吸着剤又は炭酸ガス吸着剤）で吸収、除去して真空にしたものである。
【００１１】
本発明の断熱材は、以下のように製造される。
先ず、公知の方法により、図２に示すように、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ウレタン、発泡スチレン等のような発泡体３を作製する。
発泡体３の気泡４ａは、発泡体の製造方法によって異なるが、独立気泡又は連続気泡となっている。本発明においてはいずれも使用可能であるが、独立気泡を有する発泡体がより好適である。
発泡体の気泡の中は、発泡体を作るときの発泡剤の種類によって異なるが、発泡体の製造時は、気泡の中には窒素又は炭酸ガスが入っている場合が多い。
しかし、発泡体を空気中に放置すると発泡体の気泡４ａの中は、空気によって置換され、通常、空気が入った状態になっている。
【００１２】
本発明においては、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ウレタン、発泡スチレン等いずれの材質の発泡体も使用できるが、発泡体３の気泡４ａを酸素で置換する場合は、酸素透過度の大きい発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレンを使用すれば、気泡４ａのガス置換が比較的速くできる。
ガス置換を炭酸ガスで行う場合は、上記発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ウレタン、発泡スチレンの炭酸ガス透過度は、いずれも、酸素ガス透過度の約３倍もあるので、ガス置換は比較的速くできる。
【００１３】
本発明に使用されるガスバリヤー性包装袋２は、図３に示すように、ガスバリヤー性積層材から作製される。
ガスバリヤー性積層材２ａは、図３に示すように、通常、ヒートシール層１１、ガスバリヤー層１２、耐熱樹脂層１３から構成される。
ガスバリヤー性積層材２ａは、発泡体、及び酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤を密封し、更に、外部から空気、水蒸気、その他のガスが密封包装体の中に透過しないようにするため、ガスバリヤー層１２が必要である。
ガスバリヤー層としては、通常、アルミニウム箔（以下Ａｌ箔とする）が使用されるが、Ａｌ箔以外に、ＰＥＴフィルムにアルミニウム（以下Ａｌとする）を真空蒸着又はスパッタリング等によって薄膜層を形成して使用する場合がある。
【００１４】
また、Ａｌ箔の代わりに、シリカ、アルミナ等のセラミックをＰＥＴフィルム等のプラスチックフィルムに真空蒸着又はスパッタリング等によって薄膜層を形成して使用する場合もある。
セラミックとしては、この他に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、又は、亜鉛、錫、チタン、ジルコニウム、バナジウム、バリウム、クロム等の金属酸化物、窒化珪素、炭化珪素等が使用できる。
セラミック薄膜層の厚さは５０〜３０００Åの範囲で使用でき、好ましくは、３００〜１０００Åである。
また、Ａｌ蒸着面又はセラミック蒸着面と内面のＰＥとの接着性をよくするために、アンカーコート層が設けられる。
【００１５】
ガスバリヤー性積層材２ａは、発泡体、及び酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤を完全に密封し、且つそのシール強度の大きなものが要求されるため、ヒートシール層１１としてはＰＥやＰＰ等が多く使用される。
また、ＰＥやＰＰは水蒸気に対して優れたガスバリヤー性を示すので、ガスバリヤー層として、Ａｌ蒸着ＰＥＴやセラミックの蒸着ＰＥＴを使用した場合は、水蒸気のバリヤー層としての役割を果たす。
【００１６】
ガスバリヤー性積層材２ａは、発泡体、及び酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤をヒートシールによって密封するので、ガスバリヤー性積層材の表面は、ヒートシールバーの熱に対して耐えられる程度の耐熱性が必要である。
耐熱樹脂層１３としては、主としてＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ナイロンフィルム等が使用される。
【００１７】
本発明に使用するガスバリヤー性包装袋２は、上記のように（内面）ヒートシール層１１／ガスバリヤー層１２／耐熱樹脂層１３（表面）から構成されるガスバリヤー性積層材２ａを用いて、ヒートシールして作製されるが、図４に示すように、三方シール袋が多く使用される。
本発明に使用するガスバリヤー性包装袋２としては、三方シール袋に限らず、各種製袋方式による袋が使用できるが、発泡体及びガス吸収体を真空包装により密封するためには、シール性に優れた三方シール袋が好適である。
また、ガスバリヤー性包装袋２の代わりに、射出成形法や真空・圧空成形法等により、発泡体及びガス吸収剤を収納できる形状に成形し、これに蓋材をシールしたものも使用することもできる。勿論、これらの成形品及び蓋材はいずれもガスバリヤー性を有することは当然である。
【００１８】
本発明に用いられるガス吸収剤５としては、鉄系酸素吸収剤や炭酸ガス吸収剤が使用される。
鉄系酸素吸収剤としては、空気中の酸素と反応して三二酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）になる活性酸化鉄を主成分とするものが使用される。
炭酸ガス吸収剤としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物が用いられる。特に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムはコストが安く、取扱が便利なため好適である。
上記鉄系酸素吸収剤や炭酸ガス吸収剤は、酸素又は炭酸ガスの吸収を良くするために、粒状又は粉体にしたものをガス透過性のよい包材に入れて使用する。
例えば、ＰＥＴ／ＰＥからなる積層材に、粒状物又は粉体がこぼれない程度の微小の孔を開けた包材を用いて、図５又は図６に示すように、粒状又は粉体にした鉄系酸素吸収剤又は炭酸ガス吸収剤を封入し、酸素吸収体１６又は炭酸ガス吸収体１７として使用する。
また、上記孔空き積層材の代わりに、ＰＥやＰＰ等の不織布を用いて、前記と同様に、酸素吸収体１６又は炭酸ガス吸収体１７を作製して使用してもよい。
【００１９】
発泡体３の気泡４ａを酸素で置換するには、次の方法が用いられる。
図７（ａ）に示すように、ガス供給用配管２１、ガス吸引用配管２２、バルブＡ２３及びバルブＢ２４を設けた耐圧容器２０に、発泡体３を複数枚入れて密閉する。
耐圧容器２０の大きさは、発泡体３の大きさ及び断熱材の生産能力に応じて適宜選定される。
発泡体３を入れた耐圧容器２０は、バルブＡ２３を閉じ、バルブＢ２４を開いて、ガス吸引用配管２２を真空ポンプ（図示せず）に接続して、真空ポンプを稼働させて耐圧容器２０内を減圧にする。
【００２０】
次いで、ガス供給用配管２１を酸素ガスボンベ（図示せず）に接続し、バルブＢ２４を閉じ、バルブＡ２３を開いて、ガス供給用配管２１を通して耐圧容器２０内に酸素（Ｏ2 濃度９９．９９％）を供給し、耐圧容器２０内にＯ2 を充満する。更にＯ2 を吹き込んで耐圧容器２０内を僅かに加圧状態にする。
一定時間加圧して、耐圧容器内及び発泡体の周囲にＯ2 を充分に浸透させた後、バルブＡ２３を閉じ、バルブＢ２４を開いて、耐圧容器２０内のＯ2 を排気し、更に真空ポンプを稼働して耐圧容器２０内を真空にする。耐圧容器２０内の真空度が１ｍｍＨｇ程度になったとき、バルブＢ２４を閉じ、バルブＡ２３を開いて、ガス供給用配管２１からＯ2 を供給して耐圧容器内を再びＯ2 によって加圧して、一定時間（８〜１２時間）保持して、発泡体の気泡を酸素で置換する。
【００２１】
尚、上記においては、発泡体３の気泡４ａをＯ2 で置換する方法について説明したが、炭酸ガス（ＣＯ2 ）を用いて、同様に気泡４ａを炭酸ガスで置換しても、本発明の目的は達成される。
また、発泡体をＯ2 又はＣＯ2 の気流中に配置して、発泡体の気泡４ａをＯ2 又はＣＯ2 で置換することもできる。
【００２２】
発泡体３の気泡４ａが酸素によって十分置換されない場合は、耐圧容器２０内を酸素によって数回置換することにより、気泡４ａを完全に酸素で置換することができる。
耐圧容器２０内のＯ2 圧力を上げることにより、発泡体３の気泡４ａへのＯ2 透過速度が大きくなるので、Ｏ2 置換に要する時間を短縮することができる。
しかし、耐圧容器への最初のＯ2 供給は、耐圧容器内及び発泡体に残留する空気を追い出すために使用されるので、圧力はあまり高くする必要はない。
Ｏ2 圧力は、耐圧容器２０内の発泡体の量や耐圧容器２０のＯ2 置換回数により０．１〜１．０気圧（ゲージ圧として）の範囲で適宜選定される。
また、Ｏ2 の温度を上げることにより、気泡４ａへのＯ2 透過速度が大きくなるので、Ｏ2 置換を促進するために、耐圧容器２０を蒸気等で加熱し、耐圧容器２０内のＯ2 温度を４０〜８０℃にすることが好ましい。
Ｏ2 温度が８０度を超える場合は、気泡の膜壁が柔らかくなり、気泡が破壊し易くなる等の問題がある。又、再度冷却するのにかなりの時間を要する等の、作業性に問題が生じる。
【００２３】
しかし、純度の高いＯ2 ガスは、引火等により可燃物を急激に燃焼させる作用があり、可燃性ガスと同様な取扱が必要であるので、圧力はできるだけ低く抑え、温度も高温にしない方がよい。
尚、Ｏ2 の代わりに炭酸ガスを用いて、発泡体３の気泡４ａを置換する場合は、炭酸ガスの温度及び圧を上げても引火、燃焼の危険性がないので、耐圧容器２０の仕様範囲内で２〜３気圧まで上げて、炭酸ガス置換を促進することができる。
【００２４】
上記のように、発泡体３の気泡４ａをＯ2 で置換した発泡体３は、図７（ｂ）に示すように、気泡４ａはＯ2 で置換されて酸素置換孔４ｂとなっている。
このＯ2 置換した発泡体３を、直ちに、酸素吸収体１６と一緒に、ガスバリヤー性包装袋に入れて密封して、図７（ｂ）に示すように、酸素置換包装袋１ａとする。
酸素で置換した発泡体３は、空気中に放置すると、気泡の中の酸素が再び空気で置換されることになるので、速やかにガスバリヤー性包装袋の中に、酸素吸収体１６と一緒に入れて密封する必要がある。
ガスバリヤー性包装袋による密封包装は真空包装が好ましい。
耐圧容器から取り出した発泡体３は、短時間ではあるが、空気に曝されるので、発泡体の周囲には空気が付着した状態になる。
真空包装をすることにより、発泡体３の周囲の空気は除去されるので、真空包装された発泡体３の気泡４ａの中はＯ2 で置換された状態が維持される。
【００２５】
更に、上記酸素置換包装袋１ａを室温に保存することにより、図７（ｂ）に示した酸素置換孔４ｂの中のＯ2 は、酸素吸収体１６の中の鉄系酸素吸収剤と反応して、徐々に取り除かれ気泡４ａの中は減圧状態になる。
時間の経過と伴に、酸素置換孔４ｂの中のＯ2 は更に除去され、最終的には酸素置換孔４ｂ（気泡）の中は真空状態となり、図７（ｃ）に示すように、真空孔４に変わり、真空孔４を有する断熱材１となる。
即ち、気泡を真空孔に変えることにより、断熱効果が高まり、断熱性に優れた断熱材を得ることができる。
【００２６】
また、発泡体３の気泡４ａを炭酸ガスで置換した場合は、発泡体と一緒に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウム等の炭酸ガス吸収剤をガスバリヤー性包装袋２の中に入れて真空包装により密封する。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例に基づいて更に詳しく説明する。
（実施例１）
公知の押出し成形法により、独立気泡を有するＰＥ製の発泡体を作製し、これを横２００ｍｍ、縦２００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのサイズに裁断して、図２に示すような発泡体３を作成した。
一方、鉄系酸素吸収剤として、三菱ガス化学（株）製のエージレス（商品名）２００ｇを孔空きのＰＥＴ12μ/ ＰＥ40μの積層材で、三方シールしたサイズ１００ｍｍ×１４０ｍｍの袋に入れてヒートシールして、図５に示すような酸素吸収体１６を作成した。この酸素吸収体１６は空気中の酸素を吸収しないように、ＰＥＴ12μ/ Ａｌ 7μ/ ＰＥ40μからなる袋に入れて保存した。
また、ガスバリヤー性包装袋２として、図４に示すように、下記仕様の三方シール袋を作成した。
包材仕様：ＰＥＴ12μ/ Ａｌ 9μ/ ＰＥ60μ、
袋サイズ：２３０ｍｍ×２４０ｍｍ
袋形態：シール幅８ｍｍで三方シールの袋
【００２８】
図７（ａ）に示すように、上記ＰＥ製発泡体３を１０枚重ねて耐圧容器２０に入れて蓋を閉めた後、バルブＡ２３を閉め、バルブＢ２４を開いて、ガス吸引用配管２２を真空ポンプに接続し、真空ポンプを稼働させて、耐圧容器２０の空気を排除した。
耐圧容器２０の中の真空度が１ｍｍＨｇになったとき、真空ポンプを稼働させながら、バルブＡ２３を開き、酸素ボンベ（Ｏ2 濃度９９．９９％）に接続しているガス供給用配管２１から耐圧容器２０の中にＯ2 を送り、耐圧容器２０の中の空気を完全に排除した。
次いで、バルブＢ２４を閉じ、耐圧容器２０の中にＯ2 を送り続けて、耐圧容器２０の内圧を０．８気圧にした。
更に、耐圧容器２０の外側に設けてある加熱装置に蒸気を送り耐圧容器を加熱し、耐圧容器２０のＯ2 温度を６０度に上げた。
この状態で８時間維持して発泡体の気泡をＯ2 で置換した。その後、耐圧容器２０の外側に冷却水を流して中のＯ2 を４０℃まで冷却した。
【００２９】
次に、図７（ａ）に示すように、バルブＢ２４を開いて、耐圧容器２０の中のＯ2 を徐々に排出して、耐圧容器２０の圧を常圧に戻した。このとき、急激に耐圧容器２０の圧力を下げると、発泡体の気泡が膨張して破壊することがあるので注意が必要である。
次いで、バルブＡ２３を開いて、耐圧容器２０の中にＯ2 を送り、加熱されたＯ2 を排出すると共に、発泡体３を冷却した。発泡体３が約４０℃程度になった時点で、耐圧容器２０の蓋を開いて、発泡体３を取り出し、これを前記鉄系酸素吸収体４ｂと一緒に、前記ガスバリヤー性包装袋２の中に入れ、直ちに真空包装機で真空包装して、図７（ｂ）に示すような酸素置換包装袋１ａを得た。
この酸素置換包装袋１ａを室温（約２０℃）に２日間保存して、図７（ｃ）に示すように、保存中に発泡体３の酸素置換孔４ｂが真空孔４に変わった断熱材１を得た。
前記酸素置換包装袋１ａを室温に保存中に、発泡体３の酸素置換孔４ｂの中のＯ2 は、ガスバリヤー性包装袋２の中に透過し、更に酸素吸収体１６の中の鉄系酸素吸収剤と反応して除去されるので、時間の経過と伴に、酸素置換孔４ｂの中のＯ2 はなくなり、図７（ｂ）における酸素置換孔４ｂは、図７（ｃ）に示すような真空孔４に変わる。
【００３０】
（実施例２）
実施例１と同様に、ＰＥ製発泡体３とガスバリヤー性包装袋２を作製した。
また、炭酸ガス吸収体として、酸化カルシウム（ＣａＯ）２０ｇと水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2 ）３０ｇを、実施例１と同様に、孔空き積層材からなる三方シール袋に入れてヒートシールして、図６に示すような炭酸ガス吸収体１７を作成した。
【００３１】
次に、実施例１と同様に、 図８（ａ）に示すように、上記ＰＥ製発泡体３を１０枚重ねて耐圧容器２０に入れて、耐圧容器２０の空気を排除した。
耐圧容器２０の中の真空度が１ｍｍＨｇになったとき、真空ポンプを稼働させながら、バルブＡ２３を開き、炭酸ガスボンベ（ＣＯ2 濃度９９．９９％）に接続しているガス供給用配管２１から耐圧容器２０の中に炭酸ガス（ＣＯ2 ）を送り、耐圧容器２０の中の空気を完全に排除した。
次いで、バルブＢ２４を閉じ、耐圧容器２０の中にＣＯ2 を送り続けて、耐圧容器２０の内圧を１．５気圧にした。
更に、耐圧容器２０の外側に設けてある加熱装置に蒸気を送り耐圧容器を加熱し、耐圧容器２０のＣＯ2 温度を７０度に上げた。
この状態で４時間維持して発泡体の気泡をＣＯ2 で置換した。その後、耐圧容器２０の外側に冷却水を流して中のＣＯ2 を４０℃まで冷却した。
【００３２】
次に、図８（ａ）に示すように、バルブＢ２４を開いて、耐圧容器２０の中のＣＯ2 を徐々に排出して、耐圧容器２０の圧を常圧に戻した。
次いで、バルブＡ２３を開いて、耐圧容器２０の中にＣＯ2 を送り、加熱されたＣＯ2 を排出すると共に、発泡体３を冷却した。発泡体３が約４０℃程度になった時点で、耐圧容器２０の蓋を開いて、発泡体３を取り出し、これを前記炭酸ガス吸収体１７と一緒に、前記ガスバリヤー性包装袋２の中に入れ、直ちに真空包装機で真空包装して、図８（ｂ）に示すような炭酸ガス置換包装袋１ｂを得た。
実施例１と同様に、この炭酸ガス置換包装袋１ｂを室温（約２０℃）に２日間保存して、図８（ｃ）に示すように、炭酸ガス置換孔４ｃが真空孔４に変わった断熱材１を得た。
【００３３】
（比較例１）
実施例１と同様に、ＰＥ製発泡体３とガスバリヤー性包装袋２を作製した。
このＰＥ製発泡体３をガスバリヤー性包装袋２に入れて、実施例１と同様に真空包装して、図９（ａ）に示すような断熱材Ａ１０ａを得た。
尚、上記断熱材Ａ１０ａの気泡の中は空気が入った状態のままである。
【００３４】
（比較例２）
実施例１で用いたＰＥ製発泡体３、酸素吸収体１６及びガスバリヤー性包装袋２を使用して、ＰＥ製発泡体３と酸素吸収体１６を、ガスバリヤー性包装袋２で、通常の方法により真空包装して図９（ｂ）に示すような断熱材Ｂ１０ｂを得た。
尚、上記断熱材Ｂ１０ｂの気泡の中は空気中の酸素が酸素吸収体１６に吸収されなくなり、残りの窒素が入った状態のものである。
【００３５】
（比較例３）
実施例２で用いたＰＥ製発泡体３、炭酸ガス吸収体１７及びガスバリヤー性包装袋２を使用して、ＰＥ製発泡体３と炭酸ガス吸収体１７を、ガスバリヤー性包装袋２で、通常の方法により真空包装して図９（ｃ）に示すような断熱材Ｃ１０ｃを得た。
尚、上記断熱材Ｃ１０ｃの気泡の中は空気が入った状態のままである。
【００３６】
（熱伝導率試験）
実施例１、２及び比較例１、２、３で作製した断熱材について、熱伝導率を測定した。
測定方法は、ＪＩＳ Ａ １４１２に準拠して、昭和電工（株）製の熱伝導率計を用いて、１３℃と３５℃との温度差における熱伝導率を測定した。
測定結果は表１に示すとおりで、実施例１、２で作製した断熱材はいずれも比較例に比較して熱伝導率が小さく、断熱効果に優れていた。
【００３７】
【表１】
【発明の効果】
本発明の断熱材は、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を、一旦酸素又は炭酸ガス等のガスで置換し、その後ガス置換した発泡体又は多孔質体を、鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤と一緒にガスバリヤー性包装袋の中に密封し、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の酸素又は炭酸ガスを鉄系酸素吸収剤、又は炭酸ガス吸収剤に吸収して、気泡又は空気孔の中を真空にして断熱効果を高めたものである。
そのため、本発明の製造方法においては、例えば酸素又は炭酸ガス置換した発泡体を鉄系酸素吸収体又は炭酸ガス吸収体と一緒に、ガスバリヤー性包装袋を用いて真空包装機で真空包装するだけで、発泡体の気泡は時間の経過と伴に酸素又は炭酸ガスが鉄系酸素吸収体又は炭酸ガス吸収体に吸収されて真空になり、発泡体は優れた断熱効果を示すようになる。
従って、従来のように、発泡体の気泡を真空にするために、真空ポンプで長時間かけて脱気する必要がなくなった。特に、独立気泡を有する発泡体の場合でも、容易に真空孔を有する発泡体にすることができる。
そのため、独立気泡を有する発泡体を用いて、断熱効果の優れた断熱材を作製する場合でも、従来の真空包装のスピードで断熱材を作製することがきるので、作業能率が向上し、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断熱材の一例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の断熱材に使用する発泡体の斜視図である。
【図３】本発明の断熱材に使用するガスバリヤー性積層材の模式断面図である。
【図４】ガスバリヤー性積層材を用いて作成したガスバリヤー性包装袋の模式平面図である。
【図５】本発明の断熱材に使用する酸素吸収体の平面図である。
【図６】本発明の断熱材に使用する炭酸ガス吸収体の平面図である。
【図７】本発明の断熱材を製造するときの説明図である。
【図８】実施例２により本発明の断熱材を製造するときの説明図である。
【図９】比較例により作製した断熱材の模式断面図である。
【符号の説明】
１ 断熱材
１ａ 酸素置換包装袋
１ｂ 炭酸ガス置換包装袋
２ ガスバリヤー性包装袋
２ａ ガスバリヤー性積層材
３ 発泡体
４ 真空孔
４ａ 気泡
４ｂ 酸素置換孔
４ｃ 炭酸ガス置換孔
５ ガス吸収剤
５ａ 鉄系酸素吸収剤
５ｂ 炭酸ガス吸収剤
１０ａ 断熱材Ａ（比較例１で作製）
１０ｂ 断熱材Ｂ（比較例２で作製）
１０ｃ 断熱材Ｃ（比較例３で作製）
１１ ヒートシール層
１２ ガスバリヤー層
１３ 耐熱樹脂層
１４ シール部
１５ 孔空き積層材
１６ 酸素吸収体
１７ 炭酸ガス吸収体
２０ 耐圧容器
２１ ガス供給用配管
２２ ガス吸引用配管
２３ バルブＡ
２４ バルブＢ
２５ 酸素
２６ 炭酸ガス
Claims (5)
- 発泡体又は多孔質体を包装袋に密封した断熱材であって、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素又は炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体と、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着する物質、又は該物質と反応する物質を、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着或いは反応させることにより気泡又は空気孔から取り除き、該気泡又は該空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めたことを特徴とする断熱材。
- 前記の酸素と反応する物質が鉄系酸素吸収剤であり、また前記の炭酸ガスと反応する物質がアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物からなる炭酸ガス吸収剤であることを特徴とする請求項１に記載の断熱材。
- 発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素又は炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体と、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中に存在する物質を吸着する物質、又は該物質と反応する物質を、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、密封状態で室温に一定時間保存し、気泡又は空気孔の中に存在する物質を、該吸着物質又は反応物質に吸着或いは反応させることにより、気泡又は空気孔から取り除き、該気泡又は該空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めることを特徴とする断熱材の製造方法。
- 発泡体又は多孔質体を酸素気流中或いは酸素を充満した容器内に配置し、該発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を酸素で置換し、而る後、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を酸素で置換した発泡体又は多孔質体と、鉄系酸素吸収剤とを、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、該気泡又は該空気孔の中の酸素を該鉄系酸素吸収剤と反応させて除去し、該気泡又は該空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めることを特徴とする断熱材の製造方法。
- 発泡体又は多孔質体を炭酸ガス気流中或いは炭酸ガスを充満した容器内に配置し、該発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中を炭酸ガスで置換し、而る後、発泡体又は多孔質体の気泡又は空気孔の中の空気を炭酸ガスで置換した発泡体又は多孔質体とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物からなる炭酸ガス吸収剤とを、ガスバリヤー性の容器或いは包装袋の中に密封し、該気泡又は該空気孔の中の炭酸ガス酸素を該炭酸ガス吸収剤と反応させて除去し、該気泡又は該空気孔の中を真空状態にして断熱効果を高めることを特徴とする断熱材の製造方法。
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