JP6677426B2 - 発泡断熱材の製造方法および発泡断熱材 - Google Patents
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Description
前記特許文献1に開示されている断熱性能を向上させる製造方法は、効果が輻射熱の低減に限定されるため、添加物を追加したことによる材料コストの増加に見合った改善効果が得られないという課題がある。
この発明の前記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
図1は、この発明の実施の形態1に係る発泡断熱材の斜視図である。図1に示すように、発泡断熱材1は、主要部1aに加え、断熱材を設置する製品の形状に合わせてフランジ1b、突起1c、穴1dが設けられた三次元の立体構造であり、これらの形状は型内ビーズ発泡成形で一体に形成される。
図3aに示すように、黒丸表示の高融点ビーズ2と白丸表示の低温発泡ビーズ3は、任意の比率で事前に混合された状態で材料供給口4aからビーズ成形金型キャビティ4bに充填される。材料が充填されたのち、型内部は加熱蒸気供給口(図示せず)から供給される加熱蒸気が充満し、図3bに示すように、高融点ビーズ2、低温発泡ビーズ3が高温状態になる。これにより低温発泡ビーズ3が軟化し、含浸された発泡剤が気化することで再発泡する。
図4は、高融点ビーズ2を発泡押出成形により製造する方法を示す概略図である。図4において、発泡押出成形装置は、押出成形機5と発泡剤供給装置6を備えている。押出成形機5と発泡剤供給装置6とは、押出成形機5のスクリューシリンダ5aの中腹で接続弁7を介して接続される。材料供給部5bから供給された高融点ビーズ2の原料樹脂は、モータ5cの駆動力に伴うスクリュ−5dの回転運動によりダイス5eに向かって運搬され、その運搬経路において、スクリュ−シリンダ5aに設置された加熱ヒータ(図示せず)の入熱や、スクリュ−5dの回転によるせん断発熱により溶融状態になる。
次に、この発明の実施の形態2について説明する。図6は、実施の形態2に係る発泡断熱材の断面図である。
図6に示すように、実施の形態2に係る発泡断熱材1は、黒丸表示の高融点ビーズ2が白丸表示の低温発泡ビーズ3より大きく成形されている。高融点ビーズ2を低温発泡ビーズ3より大きくすることで、ビーズの個数が同じでも発泡断熱材1の体積に占める高融点ビーズ2の割合が大きくなる。また、高融点ビーズ2より小さい低温発泡ビーズ3は、高融点ビーズ2の空隙に侵入しやすくなるため、型内ビーズ発泡成形の際、低温発泡ビーズ3同士が融着しやすくなる。
次に、この発明の実施の形態3について説明する。図7は、実施の形態3に係る高融点ビーズの概略構成図である。
図7に示すように、実施の形態3に係る高融点ビーズ2は、発泡することでセル壁2aに覆われた発泡セル2bを内包し、外表面にコーティング層2cが形成される。コーティング層2cはガスバリア性、型内ビーズ成形時の融着性などを備え、材料には例えばポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂などがある。
次に、この発明の実施の形態4について説明する。図8は、実施の形態4に係る高融点ビーズの概略構成図である。
図8に示すように、実施の形態4に係る高融点ビーズ2は、材質、発泡倍率、セル径が異なる内層2dと外層2eで構成され、外層2eを構成する樹脂は、内層2dを構成する樹脂よりガスバリア性が高い樹脂で構成されている。
高融点ビーズの成形時には、材料に結晶核剤、高分子鎖延長剤などを添加してもよい。実施の形態1で説明した発泡押出成形で高融点ビーズ2を成形する場合は、結晶核剤や高分子鎖延長剤は高融点ビーズ2にあらかじめ混練、分散されていてもよいし、原料樹脂とは独立して結晶核剤、高分子鎖延長剤などを材料供給部5b(図4参照)より投入し、スクリュ−5d(図4参照)の攪拌作用によりスクリュ−シリンダ5a(図4参照)内を通過させながら混練、分散させてもよい。また、添加する材料は1種類でもよいし、複数種類添加してもよい。
高融点ビーズには輻射低減剤を添加してもよい。輻射低減剤は、例えばカーボンブラック、グラファイト、酸化チタンなどである。輻射低減剤は高融点ビーズへの添加に限らず、低温発泡ビーズに添加してもよく、また、高融点ビーズと低温発泡ビーズの両方に添加してもよい。実施の形態1で説明した発泡押出成形で高融点ビーズ2を成形する場合は、輻射低減剤は高融点ビーズ2にあらかじめ混練、分散されていてもよいし、原料樹脂とは独立して輻射低減剤を材料供給部5b(図4参照)より投入し、スクリュ−5d(図4参照)の攪拌作用によりスクリュ−シリンダ5a(図4参照)内を通過させながら混練、分散させてもよい。また添加する材料は1種類でもよいし、複数種類添加してもよい。
次に、この発明の実施の形態7について説明する。図9は、実施の形態7に係る発泡断熱材の断面図である。
図9に示すように、実施の形態7に係る発泡断熱材1は、発泡断熱材1の外周にフィルム9を設置する。フィルム9は、型内ビーズ成形時に金型内部にインサートしてもよいし、型内ビーズ成形後に貼り付けてもよい。また、フランジ1bや突起1cのようなアスペクト比が高い凸形状の根元は、発泡断熱材1との密着性を確保するためにフィルム9を事前に切断してもよい。フィルム9は図中黒丸表示の高融点ビーズ2に含まれる気体に対して、発泡断熱材1の使用年数において十分なガスバリア性を有し、発泡断熱材1を設置する環境において十分な耐熱性、耐候性を有する。材質は例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリ塩化ビニレン、アルミ蒸着層もしくはこれらを積層させたものである。フィルム9の設置は図中白丸表示の低温発泡ビーズ3を加熱発泡させる金型に事前に設置してもよいし、加熱発泡し、乾燥、養生させたのちに真空包装機等を用いて設置してもよい。
次に、この発明の実施の形態8について説明する。図10は、実施の形態8に係る発泡断熱材の断面図である。
図10に示すように、実施の形態8に係る発泡断熱材1は、発泡断熱材1の箇所によって、黒丸表示の高融点ビーズ2と白丸表示の低温発泡ビーズ3の比率が異なっており、突起1cは、高融点ビーズ2のみ、フランジ1bの図中左側が低温発泡ビーズ3のみで構成されている。例えば、発泡断熱材1を設置する製品の要求仕様により、フランジ1bのみに高い断熱性能が必要な場合、フランジ1bでは高融点ビーズ2の低温発泡ビーズ3に対する比率を高くして混合、成形型内に供給する。また、フランジ1b以外の箇所では高融点ビーズ2の低温発泡ビーズ3に対する比率を減らして混合、成形型内に供給する。このようにして発泡断熱材1の各箇所の断熱性能を任意に調整する。
次に、この発明の実施の形態9について説明する。図11は、実施の形態9に係る発泡断熱材の断面図である。
図11に示すように、発泡断熱材1は、白丸表示の高融点ビーズ2を充填した空隙に、低温発泡充填材10が充填されている。高融点ビーズ2は、低温発泡充填材10の反応時の温度でも内部の気体の状態を空気より熱伝導率が低い状態に保持できるもので構成されている。また、低温発泡充填材10は、例えばウレタンフォームがある。低温発泡充填材10は反応時の温度と発泡圧力がビーズ成形の加熱蒸気と同等の100℃前後、0.1MPa前後であり、高融点ビーズ2を軟化、変形させずに空隙に充填することができる。
次に、この発明の実施の形態10について説明する。図12は、実施の形態10に係る高融点ビーズの概略構成図である。
図12に示すように、高融点ビーズ2は、材質、発泡倍率、セル径が異なる内層2dと外層2eで構成され、外層2eを構成する樹脂は、ビーズ成形における蒸気加熱温度で軟化し、かつ、高融点ビーズ2の体積に占める割合が30%未満となっている。
Claims (12)
- 型内ビーズ成形温度で内部の気体の状態を空気より熱伝導率が低い状態に保持できる高融点ビーズを予め発泡させる工程と、
発泡させた前記高融点ビーズと低温発泡ビーズとを混合して成形型内に充填する工程と、
成形型内に充填された前記高融点ビーズと前記低温発泡ビーズとを前記型内ビーズ成形温度で加熱する工程と、を有し、
型内ビーズ成形後の前記低温発泡ビーズの大きさは、前記高融点ビーズより小さいことを特徴とする発泡断熱材の製造方法。 - 前記高融点ビーズの外表面にコーティング層を形成することを特徴とする請求項1に記載の発泡断熱材の製造方法。
- 前記高融点ビーズを押出発泡成形にて製造することを特徴とする請求項1または2に記載の発泡断熱材の製造方法。
- 発泡断熱材の箇所によって、前記高融点ビーズと前記低温発泡ビーズの比率を変更することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の発泡断熱材の製造方法。
- 前記高融点ビーズは、材質、発泡倍率、セル径が異なる内層と外層で構成され、前記外層を構成する樹脂は前記内層を構成する樹脂よりガスバリア性が高いことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の発泡断熱材の製造方法。
- 型内ビーズ成形温度で内部の気体の状態を空気より熱伝導率が低い状態に保持可能な高融点ビーズと、型内ビーズ成形温度で発泡する低温発泡ビーズと、を混合して形成され、
型内ビーズ成形後の前記低温発泡ビーズの大きさは、前記高融点ビーズより小さいことを特徴とする発泡断熱材。 - 前記高融点ビーズの外表面にコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の発泡断熱材。
- 発泡断熱材の箇所によって、前記高融点ビーズと前記低温発泡ビーズの比率が変更されていることを特徴とする請求項6または7に記載の発泡断熱材。
- 前記高融点ビーズを成形する樹脂材料は、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンの三者と比較してガス透過性の低い樹脂であることを特徴とする請求項6から8の何れか一項に記載の発泡断熱材。
- 前記高融点ビーズは、材質、発泡倍率、セル径が異なる内層と外層で構成され、前記外層を構成する樹脂は前記内層を構成する樹脂よりガスバリア性が高いことを特徴とする請求項6から9の何れか一項に記載の発泡断熱材。
- 前記発泡断熱材の外表面がフィルムで覆われていることを特徴とする請求項6から10の何れか一項に記載の発泡断熱材。
- 前記高融点ビーズは、材質、発泡倍率、セル径が異なる内層と外層で構成され、前記外層を構成する樹脂は、前記高融点ビーズの体積に占める割合が30%未満であることを特徴とする請求項6から11の何れか一項に記載の発泡断熱材。
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