JP2000280266A

JP2000280266A - 断熱材用芯材およびその製造方法および真空断熱材

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Publication number: JP2000280266A
Application number: JP11086897A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Sasaki; 敬治佐々木; Hiroshi Yoshimura; 宏吉村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP3710320B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】廃棄物処理等の環境上の問題がなく、長期間
の使用に対しても性能が劣化しない真空断熱材を提供す
る。【解決手段】発泡ウレタン原料３を注入したクラフト
紙等からなる通気性を有する外皮材２を上治具４および
下治具５の内部に収容されるように、下治具５が取り付
けられた下チャンバ７に上治具４が取り付けられた上チ
ャンバ６をセットする。上チャンバ６と下チャンバ７と
の間には気密空間９が形成され、該気密空間９はパイプ
１２を介して真空ポンプ１０と連通されている。そし
て、気密空間９内を真空ポンプの吸引力で減圧するとと
ともに、上治具４の上方および下治具５の下方に設けら
れたヒータ８で両治具４、５を所定の温度以上に保つ。
発泡時の減圧ならびに加熱の作用により、独立気泡の残
留する部分の少ない連通気泡構造のウレタンフォームが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫や冷凍庫等
に使用する真空断熱材およびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、真空断熱材の断熱性能を向上させ
る目的で、例えば特開平５−６５９９０号公報に開示さ
れているように、発泡ウレタン原料を発泡させたウレタ
ンフォームを芯材とし、これを通気性をもたない樹脂フ
ィルム等で被覆し、その内部を減圧して密閉する真空断
熱材の製造方法が注目されている。以下、特開平５−６
５９９０号公報の真空断熱材の製造方法を図７〜図９を
参照して説明する。

【０００３】図７に示すように、通気性を有する治具２
５に、通気性を有する紙や不織布等からなる面材２６を
載せ、この中に気泡連通化材を含む発泡ウレタン原料を
注入発泡して硬質ウレタンフォームブロック２４を得
る。さらに、この硬質ウレタンフォームブロック２４を
任意の大きさに切断して、図８に示すような硬質ウレタ
ンフォームパネル２７とする。そして、この硬質ウレタ
ンフォームパネル２７を高温で長時間加熱し、吸着水分
等を蒸発させ金属−プラスチックスラミネートフィルム
からなる容器２３で被覆し、内部を減圧にして密閉する
ことにより、図９に示すような真空断熱材２８が得られ
る。このようにして製造された真空断熱材２８は、内部
の前記硬質ウレタンフォームパネル２７（芯材）の連通
気泡率が高いため、長期間の使用に対しても経時的な断
熱性能の劣化がほとんどない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の真空断熱材の製造方法では、連通気泡率を高めるた
め、発泡ウレタン原料に気泡連通化剤を混入させている
が、ウレタンフォームブロックを大量生産すべく工業的
に実施した場合、気泡連通化剤の種類や使用量によって
は独立気泡が硬質ウレタンフォームの表面のスキン部や
その近くに多く残留しているため、該ウレタンフォーム
を真空断熱材に加工したときの断熱性能が低下し、特に
長期間（３０日以上）の使用により残留独立気泡内から
経時的にガスが拡散して、内部圧力を高めて断熱効率を
劣化させるという問題があった。

【０００５】さらに、ウレタンフォームブロックを切断
してウレタンフォームパネルに加工する必要があるた
め、真空断熱材を製造する際の作業工程数が増加し、手
間がかかり生産コストが高くなるだけでなく、フォーム
廃材や加工粉塵が大量に発生するため、廃棄物処理コス
トの面のみならず資源的に無駄が多い等環境の上でも課
題があった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、廃棄物処理等の環境上の問題がなく、
長期間の使用に対しても性能が劣化しない真空断熱材を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の断熱材用芯材の製造方法は、発泡
ウレタン原料を加熱することにより、発泡させたことを
特徴とするものである。

【０００８】この構成によると、発泡ウレタン原料の発
泡は加熱の作用により促進され、独立気泡の破泡が効率
よく進行する。

【０００９】また、請求項２に記載の断熱材用芯材の製
造方法は、発泡ウレタン原料を減圧雰囲気中で加熱する
ことより、発泡させたことを特徴とするものである。

【００１０】この構成によると、発泡ウレタン原料の発
泡は加熱作用に加えて減圧による吸引作用によりさらに
促進され、独立気泡の破泡が効率よく進行する。

【００１１】また、請求項３に記載の断熱材用芯材の製
造方法は、通気性を有する材料に発泡ウレタン原料を注
ぎ、その周辺を少なくとも所定の温度以上に保って発泡
させたことを特徴とするものである。

【００１２】この構成によると、通気性を有する材料の
上で発砲ウレタン原料が発砲されるので、独立気泡の残
留が少なく連通気泡の割合が多い断熱材用芯材が得られ
る。

【００１３】また、請求項４に記載の断熱材用芯材の製
造方法は、通気性を有する材料で発泡ウレタン原料を覆
うようにして発泡治具に収容した後、その周辺又は前記
発泡治具を少なくとも所定の温度以上に保って発泡させ
たことを特徴とするものである。

【００１４】この構成によると、発泡ウレタン原料の発
泡中に、特に独立気泡の残留しやすい表面のスキン部や
その近くも加熱作用により軟化状態を維持しながら発泡
するので、独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が
促進される。

【００１５】また、請求項５に記載の断熱材用芯材の製
造方法は、請求項３又は請求項４に記載の断熱材用芯材
の製造方法において、前記所定の温度は少なくとも５５
℃以上であることを特徴とするものである。

【００１６】この構成によると、独立気泡の残留が少な
い連通気泡構造の発達した断熱材用芯材が得られる。

【００１７】また、請求項６に記載の断熱材用芯材の製
造方法は、請求項３又は請求項４に記載の断熱材用芯材
の製造方法において、前記所定の温度は７５℃以上１３
０℃以下であることを特徴とするものである。

【００１８】この構成によると、独立気泡の残留が少な
い連通気泡構造の断熱材用芯材が得られる最適な温度条
件で発泡ウレタン原料の発泡が行われる。

【００１９】また、請求項７に記載の断熱材用芯材の製
造方法は、請求項３〜請求項６のいずれかに記載の断熱
材用芯材の製造方法において、発砲ウレタン原料が注が
れた通気性を有する材料の周辺あるいは発泡治具内又は
その周辺を減圧して発泡させたことを特徴とするもので
ある。

【００２０】この構成によると、発泡ウレタン原料の発
泡中に、特に独立気泡の残留しやすい表面のスキン部や
その近くも減圧による吸引作用を受けながら発泡するの
で、独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が促進さ
れる。

【００２１】また、請求項８に記載の断熱材用芯材の製
造方法は、請求項４〜請求項７のいずれかに記載の断熱
材用芯材の製造方法において、前記発泡治具の内部寸法
を所定の寸法又は長さ方向で前記所定の寸法の倍数とし
たことを特徴とするものである。

【００２２】この構成によると、発泡治具の内部寸法が
所定の寸法のときは、この中で発泡ウレタン原料を発泡
させることにより、所定の寸法を有する断熱材用芯材が
得られ、前記発泡治具の内部寸法が長さ方向で前記所定
の寸法の倍数のときは、この中で発泡ウレタン原料を発
泡させることにより、前記所定の寸法を一つの単位とし
た場合、前記倍数分だけ長さ方向で複数の単位をもつ断
熱材用芯材が一度に得られる。

【００２３】また、請求項９に記載の断熱材用芯材は、
通気性を有する材料を少なくとも一方に開口部を有する
袋状にし、前記開口部から発泡ウレタン原料を注入後、
厚さ方向で所定の空間をもつ発泡治具内で発泡させた後
の大きさが、ほぼ所定の寸法又は長さ方向で前記所定の
寸法の倍数となることを特徴とするものである。

【００２４】この構成によると、発砲治具の内部寸法に
関わらず、通気性を有する材料の寸法によって断熱材用
芯材の大きさが決まる。即ち、通気性を有する材料の大
きさが所定の寸法のときは、ほぼこの所定の寸法の断熱
材用芯材が得られ、通気性を有する材料が長さ方向で前
記所定の寸法の倍数のときは、前記所定の寸法を一つの
単位とした場合、前記倍数分だけ長さ方向で複数の単位
をもつ断熱材用芯材が一度に得られる。

【００２５】また、請求項１０に記載の断熱材用芯材の
製造方法は、請求項３〜請求項９のいずれかに記載の断
熱材用芯材あるいはその製造方法において、前記通気性
を有する材料がクラフト紙であり、その目付け量は５０
〜１４０ｇ／ｍ²であることを特徴とするものである。

【００２６】この構成によると、通気性を有する材料が
適度な強度と成型加工性をもつとともに、発泡ウレタン
原料を発泡させる前に該発泡ウレタン原料が、通気性を
有する材料であるクラフト紙の外部へ染み出す恐れがな
い。

【００２７】また、請求項１１に記載の断熱材用芯材の
製造方法は、請求項４〜請求項１０のいずれかに記載の
断熱材用芯材あるいはその製造方法において、前記発泡
治具の内側に突出した突出部が設けられており、該発砲
治具内で発砲ウレタン原料を発砲させたとき、陥没した
凹部が形成されることを特徴とするものである。

【００２８】この構成によると、発泡治具内部で発泡ウ
レタン原料を発泡させて得られる断熱用芯材の表面に
は、発泡治具に設けた突出部の形状を反映した凹部が陥
没形成される。

【００２９】また、請求項１２に記載の断熱材用芯材の
製造方法は、請求項４〜請求項１１のいずれかに記載の
断熱材用芯材あるいはその製造方法において、前記通気
性を有する材料を少なくとも一方に開口部を有する袋状
にし、前記開口部近くや前記通気性を有する材料の他方
の接着部に穴や切り欠きを設けたことを特徴とするもの
である。

【００３０】この構成によると、例えば発泡治具に凸部
を設けておき、該凸部に通気性を有する材料に設けた穴
や切り欠きを嵌合させたり、添わせたりすることによ
り、前記穴や切り欠きが位置決めの役割を果たすので、
通気性を有する材料の前記発泡治具内への収容が容易に
なるとともに、前記発泡治具内における前記通気性を有
する材料の移動が阻止される。

【００３１】また、請求項１３に記載の断熱材用芯材の
製造方法は、請求項３〜請求項１２のいずれかに記載の
断熱材用芯材あるいはその製造方法において、発泡ウレ
タン原料を発砲硬化させた後の通気性を有する材料又は
通気性を有する材料およびその近くに穴や切り込みを入
れたことを特徴とするものである。

【００３２】この構成によると、芯材内部の水分やガス
が、通気性を有する材料又は通気性を有する材料および
その近くに設けた穴や切り込みから外部へより放出され
やすくなる。

【００３３】また、請求項１４に記載の真空断熱材は、
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の断熱材用芯材
あるいはその製造方法により製造された断熱材用芯材を
外包材で被覆し、内部を減圧して密閉したことを特徴と
するものである。

【００３４】この構成によると、得られた芯材をそのま
まあるいは適当な大きさに切り出して真空断熱材に利用
することができるため、加工の手間が省けるとともに、
ウレタンフォームの廃材の出る量が減少し、廃棄物処理
等の環境上の問題のない真空断熱材を低コストで提供で
きる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、いずれも通気性を
有するクラフト紙等からなる外皮材の斜視図である。ま
ず、この図を用いて外皮材２に発泡ウレタン原料３を注
入する手順を説明する。図１（ａ）に示すように、外皮
材２を筒状に丸めて重なった部分の互いに向かい合う面
を接着する。これにより、外皮材２の底部略中央部に
は、この外皮材２の長さ方向に伸びる接着部２ｃが形成
される。また、外皮材２の両端には開口部２ａ、２ａが
形成される。

【００３６】そして、一方の開口部２ａを図１（ａ）の
矢印で示すように閉じて接着する。これにより、図１
（ｂ）に示すように外皮材２には略長方形の扁平部２ｂ
が形成され、外皮材２は他方の開口部２ａが開放された
袋状となる。次に、この袋状の外皮材２の開口部２ａか
ら発泡ウレタン原料３を適量注入する。尚、発泡ウレタ
ン原料３は有機ポリイソシアネート、ポリオール、触
媒、整泡材、発泡剤からなる混合原料であり、発砲後硬
化してウレタンフォームとなる。

【００３７】次に、本発明に係る断熱材用芯材を製造す
る装置の構成を説明する。図２は、本発明の一実施例の
断熱材用芯材の製造時の断面図である。図２において、
４は上治具、５は下治具であり、それぞれ上チャンバ
６、下チャンバ７に取り付けられている。この上チャン
バ６と下チャンバ７とに挟まれた部分には気密空間９が
形成され、該気密空間９における上治具４および下治具
５の周辺には、耐熱性の絶縁体で被覆され可撓性を有す
る電気発熱体からなるヒータ８が配設されている。尚、
このヒータ８は前記上治具４や下治具５に埋設させても
よい。

【００３８】また、１０は真空ポンプであり、該真空ポ
ンプ１０と前記気密空間９とはパイプ１２で連通されて
いる。そして、パイプ１２の途中から分岐したパイプ１
２ａには減圧ストックタンク１１が連結されており、前
記パイプ１２、１２ａにより該減圧ストックタンク１１
と前記気密空間９とは連通されている。さらに、パイプ
１２の分岐点より前記気密空間９側ならびに前記分岐点
から分岐したパイプ１２ａには、それぞれバルブ１３、
１４が設けられており、気密空間９と真空ポンプ１０お
よび減圧ストックタンク１１との連通を開放あるいは閉
鎖すべく、必要に応じてこれらのバルブ１３、１４を開
閉するようになっている。前記減圧ストックタンク１１
は予め前記真空ポンプ１０にて減圧されており、その状
態で前記バルブ１３、１４が閉じられている。

【００３９】そして、前記上治具４および下治具５に
は、それぞれ貫通する穴からなり前記パイプ１２に通ず
る複数の治具開口部４ａおよび５ａと、前記外皮材２の
開口部２ａや扁平部２ｂを挟んで固定するための治具封
止部４ｂおよび５ｂとが設けられている。尚、発泡治具
４、５にそれぞれ前記治具開口部４ａ、５ａを設ける代
わりに、これらの発泡治具４、５自体をセラミック発泡
体等の通気性を有する材質で構成してもよい。

【００４０】また、外皮材２内に注入された発泡ウレタ
ン原料３の肉厚の薄い部分には、前記ヒータ８の発熱量
を小さくしたり、ヒータ分布を粗くしたりすることによ
り、発砲治具４、５内の各部に伝わる熱量を該部に必要
な温度条件に応じて調節するようにしてもよい。さら
に、発砲治具４、５の外皮材２に近接する部分の数カ所
に温度感知手段を設けて、該温度感知手段が感知した温
度情報に基づき局所的にヒータ８の発熱量を調節するよ
うにしてもよい。これにより、外皮材２内の発泡ウレタ
ン原料３の全体にわたって適度にヒータ８の熱が伝達さ
れ、発泡ウレタン原料３の発泡を安定して行わせること
ができる。さらに、前記ヒータ８の代わりに、暖められ
た水やオイル等の液体あるいはスチームや空気等の気体
をパイプ内に通したものを用いてもよい。

【００４１】以上のような構成の装置を用いて断熱材用
芯材を製造する手順について説明する。まず、前記下治
具５の治具封止部５ｂに前記発泡ウレタン原料３を注入
した外皮材２（図１（ｂ）参照）の開口部２ａおよび扁
平部２ｂが乗り上げるように、外皮材２を下治具５に載
置する。そして、上治具４が取り付けられた上チャンバ
６を下チャンバ７にセットすることにより、発砲治具
４、５内に外皮材２を収容する。これにより、前記開口
部２ａおよび扁平部２ｂは発泡反応が完了して前記発泡
ウレタン原料３が硬化するまで、治具封止部４ｂ、５ｂ
でそれぞれ挟み込まれるので、発泡ウレタン原料３の侵
入がない扁平な状態となる。そのため、この扁平部２ｂ
は芯材１の作成が完了後、容易に折り曲げることができ
る。

【００４２】そして、前記上チャンバ６と下チャンバ７
の接続箇所には、オーリング等で着脱可能な状態にシー
ルされ、その内部が気密状態になるようにしてある。ま
た、前記気密空間９の代わりに、前記上治具４と下治具
５の治具開口部４ａ、５ａをパイプ１２に直接つなぎ、
治具封止部４ｂ、５ｂ近くを含む前記治具周辺にオーリ
ング等でシールし、芯材１の収まる部分を気密室とする
と、上チャンバ６と下チャンバ７がなくても上記と同様
の減圧作用が期待でき、設備をさらに小型化できる。さ
らに、図２では上下方向でチャンバを開く構造にしてい
るが、この部分を９０°回転させた状態にして横方向で
チャンバを開く構造にすると、さらに設置スペースをと
らない装置となる。

【００４３】さらに、図３に示すように下治具５の治具
封止部５ｂに凸部５ｃを設け、該凸部５ｃを前記外皮材
２の扁平部２ｂに開けた穴部２ｄに通すとともに、上治
具４の前記凸部５ｃに対向する位置に設けた凹部４ｃに
前記凸部５ｃを嵌合することにより、外皮材２を発砲治
具４、５内部の最適な位置に容易に収容することができ
るだけでなく、一旦外皮材２が前記発泡治具４、５に収
容されると、該外皮材２の前記発泡治具４、５内部での
大幅な移動が阻止されるので、発泡ウレタン原料３の発
泡反応を常に安定して同じ条件の下で行うことができ
る。尚、図３は外皮材２の扁平部２ｂに穴部２ｄを設け
る場合を示しているが、この穴部２ｄの代わりに位置決
め用の切り欠きを入れて、この切り欠きを前記凸部５ｃ
に添わせるようにしてもよい。さらには、外皮材２の開
口部２ａの近くにも位置決め用の穴や切り欠きを設けて
もよい。

【００４４】そして、開口部２ａの近く又は扁平部２ｂ
のどちらか一方の切り欠き又は穴に開口部２ａに対して
直角方向に前記凸部５ｃに対するアソビを設けておく
と、一層前記外皮材２を下治具５へセットするのが容易
になる。また、前記アソビは発砲ウレタン原料が発砲す
ることにより、開口部２ａに対し直角方向で外皮材２の
長さが不足したときの外皮材２のズレのために必要とな
り、このズレ以上のアソビとなっている。さらに、外皮
材２のズレが必要な側の治具封止部４ｂ、５ｂの外皮材
２の挟み込む力は、外皮材２がずれる程度のものであ
る。治具封止部４ｂ、５ｂ以外で芯材１付近の上治具４
や下治具５は、上チャンバ６を下チャンバ７にセットし
たとき、外皮材２を挟まないように少し隙間をあけてお
くとよい。

【００４５】上治具４および下治具５は前記ヒータ８に
より予め所定の温度に熱せられており、少なくとも前記
発泡ウレタン原料３の発泡反応が完了するまでは前記所
定の温度を保つように設定されている。この状態で、上
チャンバ６を下チャンバ７にセットした後、真空ポンプ
１０を駆動してバルブ１３を開く。そして、発泡ウレタ
ン原料３が発泡を開始し、生成した気泡の破泡が進行す
るタイミングでバルブ１４を開く。このまま、発泡ウレ
タン原料３の発泡が完了するまでバルブ１３を開いて、
前記気密空間９内を真空ポンプ１０で減圧し続ける。発
泡ウレタン原料３の発泡が完了し硬化してウレタンフォ
ーム３ａとなった時点で、前記気密空間９内を大気圧に
戻す。そして、上チャンバ６を下チャンバ７から取り外
して、外皮材２とその内部のウレタンフォーム３ａとで
構成される芯材１を取り出す。

【００４６】図４は芯材の側面断面図であり、図５は図
４におけるＡ−Ａ断面図である。これらの図において、
１ａは陥没部であり、該陥没部１ａは発泡ウレタン原料
３が発泡しながら膨張する際、上治具４に設けられた略
長方形の突出部４ｃに芯材１が押圧されることにより、
突出部４ｃの形状を反映して長方形状に形成される。ま
た、１ｂ、１ｃは芯材１周縁のコーナー部であり、該コ
ーナー部１ｂ、１ｃは発泡ウレタン原料３の発泡時に、
外皮材２が発砲治具４、５内部の前記コーナー部１ｂ、
１ｃに対応する部分の丸みを帯びた形状に添うことによ
り曲面に仕上がる。即ち、芯材１の凹部を含む全コーナ
ー部は適度な曲面となるように上治具４や下治具５は作
られている。

【００４７】また、上治具４と下治具５とで形成される
芯材１を収容するための空間において、厚さ方向の寸法
は芯材１が所定の厚さとなるようにする必要があるが、
外皮材２の強度が前記発泡ウレタン原料３の発泡力に打
ち勝つ場合、前記コーナー部１ｂや１ｃ等の芯材１のコ
ーナー部付近に対応する上治具４や下治具５のコーナー
部を芯材１の曲面と異なる小さな曲率半径による形状に
して隙間が生じるようにしてもよく、場合によっては上
治具４や下治具５の前記コーナー部を角張った形状にし
ておいても、前記発泡ウレタン原料３の発泡硬化後の状
態で、前記発泡治具４、５のコーナー部と外皮材２との
間に、隙間が生じる寸法関係にあれば、芯材１の前記コ
ーナー部は曲面に仕上がる。

【００４８】また、このように外皮材２と発砲治具４、
５内部との間に常時隙間をもたせることによって、発泡
ウレタン原料３の発泡時、真空ポンプ１０による吸引を
促進させることができる。即ち、短時間で広範囲にわた
る減圧効果を得ることができるため、ウレタンフォーム
３ａ内部の連通気泡構造のさらなる均一化、低密度化を
図ることができる。

【００４９】尚、図１に示すように外皮材２は底部の略
中央部に長さ方向に伸びる接着部２ｃを有しているが、
この接着部２ｃは、クラフト紙等からなる外皮材２を円
筒状に丸めて内面となる側を重ね合わせて接着し、その
接着根本付近で折り曲げて片側に倒した状態にしてもよ
く、さらに、この接着面を芯材の長さ方向や幅方向の少
なくとも一端に設けてもよい。この場合は、外皮材２の
内面側に発砲ウレタン原料３を注入したとき、少なくと
も発砲完了間際まで、前記発砲ウレタン原料３に接する
外皮材２の全周囲が通気性のよい一重の面となり、発砲
後のウレタンフォーム３ａには連通気泡がさらに均一に
形成される。さらに、上記のような接着部となる付近の
外皮材２に、予め熱溶着性プラスチックスを付けてお
き、ローラー等により熱プレスして接着するようにする
と量産性が向上する。

【００５０】また、発泡後硬化した芯材１に不必要な突
起部やエッジ部があるとき、その部をハンマー等でたた
いたり押し型や治具で押して曲面や平面や凹面にしてお
くと、前記突起部やエッジ部で、後述する真空断熱材の
外包材が破れる恐れがなくなる。また、上記のような芯
材１のコーナー部は、Ｃ面状に形成させてもよい。尚、
芯材１のコーナー部の曲面とそれに対応する上治具４や
下治具５のコーナー部の間に隙間や溝をもたすことによ
り、この付近が減圧通路となり、より一層早い時間で広
範囲かつ均一に減圧できるようにもなり、芯材１内の連
通気泡のさらなる均一化や低密度化を効率よく達成でき
る。

【００５１】図６は、本発明の一実施例の真空断熱材の
側面断面図である。図６において、１５は芯材１の内部
から発生したり、真空断熱材１８の外部から侵入する微
量のガスや水分等を吸着除去するための吸着剤であり、
該吸着剤１５は通気性を有する粘着テープ１６で前記陥
没部１ａに封入されている。また、１７はガスバリヤー
性のある物質（例えば、アルミ蒸着ポリエステルフィル
ムと金属箔熱溶着性のプラスチックのラミネートからな
る通気性のない薄膜材）からなる外包材である。

【００５２】このような構成をもつ真空断熱材１８の作
成手順について説明すると、上記方法で製造された芯材
１の外皮材２の両端の扁平部２ｂ、２ｂを根本から上方
へ折り曲げて、図示の如く外皮材２の外周面に密着する
ように添わせテープ等で固定した後、この芯材１を１２
０〜１３０℃の乾燥炉に２時間程度収容し、芯材１内部
のウレタンフォーム３ａの水分やガスを蒸発させて充分
に乾燥させる。そして、乾燥炉から取り出した芯材１の
陥没部１ａに前記吸着剤１５を適量注入した後、前記テ
ープ１６で前記陥没部１ａ全体を覆うように封止して芯
材組品を得る。さらに、この芯材組品を一端に開口部１
７ａをもつ袋状に形成された外包材１７に詰め、該外包
材１７内部を真空槽で減圧して前記開口部１７ａを熱シ
ールすることにより、前記芯材組品が外包材１７に密閉
された真空断熱材１８が得られる。

【００５３】尚、図６に示すように、前記扁平部２ｂを
外皮材２の前記陥没部１ａが形成されている側に折り曲
げることにより、反対側を平坦な面とすることができる
ので、得られた真空断熱材１８を冷蔵庫の外壁材等の内
側平面部に張り付けやすくなる。また、発泡ウレタン原
料３を発泡硬化させた後、芯材１の外皮材２に穴や切り
込みを設けておくと、該穴や切り込みから直接ウレタン
フォーム３ａの水分やガスが外部に放出されやすくなる
ので、芯材１を乾燥炉に入れて乾燥させたり、前記芯材
組品を外包材１７で包み、その内部を真空引きするのに
要する時間を短縮することができる。また、前記芯材１
の開口部２ａ付近および接着部の扁平になった扁平部２
ｂ、２ｂを取り去って芯材１に使用してもよく、さら
に、開口部２ａ付近および扁平部２ｂを外皮材２を折り
返した後に接着して、治具封止部４ｂ、５ｂで挟み込ま
ないようにし、この部に扁平部が生じないようにしても
よい。

【００５４】また、冷蔵庫等の真空断熱材を張り付ける
外壁材の内側で、その部に凝縮パイプを張り付ける等し
た凸部がある場合、それに該当する側の真空断熱材の芯
材に外包材の厚さ等を考慮して、前記凸部に対応した凹
部や前記凸部のある領域をさけた凹部が形成されるよう
に発泡治具に突出部を設けると、切削屑を出すことなく
容易に芯材へ前記凹部を形成させることができる。

【００５５】今、治具内寸法を４４０×７００×１５
（ｍｍ）とし、外皮材２として目付け量８０ｇ／ｍ²の
クラフト紙を用い、下記の表１に示す様々な条件で発泡
ウレタン原料３を発泡硬化させて芯材１を製造した。と
ころで、発泡ウレタン原料３を発泡させて得られるウレ
タンフォーム３ａの品質の良し悪しを評価するための指
標として、通常次式で定義される連通気泡のオープン化
度を用いる。このオープン化度の値も合わせて表１に示
す。オープン化度（％）＝（Ｖ−Ｑ）／Ｖ×１００・・・・・（１）ここで、Ｖは断熱材内の空間容積（ｃｃ）、Ｑは断熱材
内の発生ガス容積（ｃｃ）である。また、Ｑ＝（Ｐ１−Ｐ０）×Ｖ／７６０が成り立つ。ここで、Ｐ０は断熱材内の初期圧力（Ｔｏ
ｒｒ）、Ｐ１は断熱材内の２４時間後の圧力（Ｔｏｒ
ｒ）である。

【００５６】前記（１）式で定義されるオープン化度が
低い値のときは、特にウレタンフォーム３ａの表面であ
るスキン部やその近くには独立気泡が多く残留してお
り、このようなウレタンフォーム３ａをそのまま真空断
熱材１８の芯材１として用いた場合、前記独立気泡内の
残留ガスが真空断熱材１８内に充満して真空度が低くな
り、真空断熱材の使用の初期から断熱性能の劣化が見ら
れる。

【００５７】

【表１】

【００５８】発泡ウレタン原料３の注入量が３６３ｇ
で、上治具４および下治具５の治具温度を３０℃にし
て、気密空間９内を減圧せずに発泡ウレタン原料３を発
泡させた場合、発砲治具４、５内におけるウレタンフォ
ーム３ａの充填が不完全な状態となり、前記オープン化
度は８９．５％と低く、ウレタンフォーム３ａのスキン
部やその近くには独立気泡が多く残留しており、真空断
熱材１８として使用できる部分は芯材１全体の約５０％
であった。

【００５９】また、発泡ウレタン原料３の注入量を２８
２ｇとし、気密空間９内を減圧する以外は上記と同様の
条件で発泡ウレタン原料３を発泡させた場合、該発泡ウ
レタン原料３が上治具４および下治具５内全体に発泡
し、ウレタンフォーム３ａは完全充填状態となるが、連
通気泡のオープン化度は９２．１％と依然として低く、
ウレタンフォーム３ａのスキン部やその近くには独立気
泡がまだかなり残留しており、真空断熱材として使用で
きる部分は芯材１全体の約６０％にとどまったものの、
気密空間９内を減圧した分、真空断熱材１８として使用
できる部分の割合はわずかながら向上した。

【００６０】即ち、上治具４および下治具５内で発泡ウ
レタン原料３を発泡させる際に、気密空間９内を減圧す
ることにより、特に独立気泡の残留しやすいスキン部や
その近くも発泡中に外部から吸引されて独立気泡が破泡
しやすくなり、連通気泡化が促進されるため、独立気泡
の残留した部分の少ないウレタンフォーム３ａが得られ
る。また、発泡ウレタン原料３の注入量を８１ｇも少な
くしても、発砲治具４、５内部でウレタンフォーム３ａ
が完全充填状態となり、減圧によるウレタンフォーム３
ａの低密度化と相俟って、少ない原料で芯材１が得られ
るため、その分フォーム廃材の量が減って廃棄物処理等
の環境上も問題もほとんどない真空断熱材を低コストで
提供できる。

【００６１】さらに、上治具４および下治具５の治具温
度を７５℃とする以外は上記と同様の条件で発泡ウレタ
ン原料３を発泡させた場合、該発泡ウレタン原料３が上
治具４および下治具５内全体に発泡し、ウレタンフォー
ム３ａは完全充填状態となり、連通気泡のオープン化度
は９９．８％に向上した。これにより、独立気泡の残留
した部分がほとんどなくなり、吸着剤１５を適量併用す
ると、１００％真空断熱材１８として使用できる芯材１
が得られる。

【００６２】即ち、気密空間９内を減圧するとともに治
具温度を７５℃に保つことにより、特に独立気泡の残留
しやすいスキン部やその近くも発泡中に外部からの吸引
作用と加熱による軟化作用により独立気泡が破泡しやす
くなり、連通気泡化が促進されるため、ほとんど全ての
箇所で独立気泡の残留した部分のない連通気泡構造の芯
材１が得られる。この芯材１はこのまま真空断熱材１８
に加工できるため、従来のようにウレタンフォームブロ
ックから所定の大きさの芯材を切り出す必要がなく、そ
の分加工の手間が省け、しかもフォーム廃材が出ること
ないので、廃棄物処理等の環境上の問題もなく、コスト
削減が可能な真空断熱材を提供できる。

【００６３】さらに、上治具４および下治具５の治具温
度を１１０℃にする以外は上記と同様の条件で発泡ウレ
タン原料３を発泡させた場合は、連通気泡のオープン化
度は９９．９％となり、この場合も吸着剤１５を併用す
ることにより、１００％真空断熱材１８に使用できる芯
材１が得られた。

【００６４】そして、上治具４および下治具５の治具温
度を５５℃にした場合は、連通気泡のオープン化度は９
９．１％となり、ウレタンフォーム３ａのスキン部やそ
の近くには独立気泡の残留が少しあるが、この部を除去
することにより、真空断熱材１８として使用できる部分
は芯材１全体の約８５％となり、廃材の量はかなり減少
した。

【００６５】このように発泡ウレタン原料３の発泡が完
了するまで発泡治具を暖めることにより、特に独立気泡
が残留しやすいスキン部やその近くでも原料は軟化を維
持したまま発泡するので、独立気泡が破泡しやすくな
り、独立気泡の残留の少ないウレタンフォーム３ａが得
られるため、従来方法に比べてフォーム廃材の量がかな
り減り、その効果は治具温度が５５℃以上で顕著に現
れ、特に７５℃以上の場合は吸着剤を適量併用すること
によりほぼ１００％真空断熱材１８として使用できる芯
材１が得られる。尚、前記治具温度はウレタン材料の耐
熱性から上限は１４０℃であり、工業的に実施した場合
の品質のバラツキ等を考慮すると前記上限は１３０℃と
する必要がある。

【００６６】また、外皮材２として目付け量が５０ｇ／
ｍ²未満のクラフト紙を用いた場合、発泡前の発泡ウレ
タン原料の一部がクラフト紙に染み込み該クラフト紙の
外部へ漏れ出し、これが接着剤のように作用してウレタ
ン原料の発泡硬化後に芯材１が発泡治具４、５に張り付
き、該芯材１を発泡治具４、５から取り出しにくくなっ
た。

【００６７】そして、外皮材２として目付け量が１４０
ｇ／ｍ²を超えたクラフト紙を用いた場合、外皮材２が
硬くなるため成型加工性に劣り、しかも治具内形状に添
いにくくなるため、所望の形状の芯材１が得られなくな
る。さらに、外皮材２の通気性も悪くなるため、芯材１
の製造時の減圧効果が低下して独立気泡の少ない良質の
芯材１が得られなくなるという問題が生じた。

【００６８】即ち、外皮材２として目付け量が５０〜１
４０ｇ／ｍ²のクラフト紙を用いることにより、クラフ
ト紙に適度な通気性をもたすことができるとともに、発
泡前のウレタン原料の外皮材２外部への染み出しによる
発泡治具４、５への張り付きもなく、しかもこのクラフ
ト紙の硬さや強度が成型加工性に適しているため、所望
の形状をした芯材１が容易に得られる。こうして得られ
た芯材１の周囲はクラフト紙からなる外皮材２で覆われ
ているため、芯材１の強度が適度に保たれ、該芯材１の
運搬や加工時の取り扱いがしやすくなる。尚、本実施形
態では、外皮材２としてクラフト紙を用いる場合につい
て説明したが、これに限定されず、不織布等を用いても
よく、要は通気性を有する材料であればよい。

【００６９】また、図２における発泡治具４、５の治具
内寸法は、所定の大きさの芯材１を一つの単位として、
この芯材１を一つ分製造できる寸法に設定されている
が、長さ方向に前記単位の倍数の大きさとなるようにし
てもよい。この場合は、得られた芯材１を前記所定の大
きさに切断することにより、真空断熱材に使用できる芯
材１を一度に複数枚製造できるので、生産性の効率化が
図れる。

【００７０】また、発泡治具４、５の治具内寸法を厚さ
方向で所定の寸法に設定し、一方幅方向および長さ方向
で余裕をもたせた寸法としておき、この発泡治具４、５
内部で所定の大きさの外皮材２に注入した発泡ウレタン
原料３を発泡させることにより、ほぼ所定の大きさの芯
材１を得ることができる。そして、外皮材２として長さ
方向で前記所定の大きさの倍数となるものを用いること
により、前記所定の寸法を一つの単位とした場合、前記
倍数分だけ長さ方向で複数の単位をもつ断熱材用芯材が
一度に得られる。この場合も、この複数の単位からなる
断熱材用芯材を所定の寸法に切断することにより、真空
断熱材に使用できる芯材を一度に複数製造できるので、
生産性の効率化が図れる。

【００７１】さらに、クラフト紙等の通気性を有する材
料を台等に広げて置き、該通気性を有する材料の上に発
泡ウレタン原料を注ぎ、その後オーブン等に収容して通
気性を有する材料や発泡ウレタン原料の周辺を所定の温
度に保って発泡ウレタン原料を発泡させ、前記通気性を
有する材料を残したまま所定の寸法に切削したウレタン
フォームを芯材に用いて真空断熱材を製造してもよい。
この場合は、従来方式のように発泡ウレタン原料を加熱
せずに該発泡ウレタン原料を発泡させる場合に比べて、
独立気泡の残留の少ないウレタンフォームの芯材が得ら
れるため、フォーム廃材の量が減って、廃棄物処理等の
環境上の問題がなく、コスト削減が可能な真空断熱材を
提供できる。尚、前記台の代わりにベルトコンベアを用
い、前記オーブンをトンネル状にすると、連続的に芯材
を大量生産することができる。また、前記発砲ウレタン
原料に、適当な気泡連通化剤を適量添加した場合であっ
ても、上記と同様あるいはそれ以上の効果があることは
明白である。

【００７２】

【発明の効果】本発明は以上の構成であるので、請求項
１の発明によると、発泡ウレタン原料を加熱して発泡さ
せることにより、発泡を促進させることができるととも
に、独立気泡の破泡が進行して独立気泡の少ない連通気
泡構造のウレタンフォームからなる断熱材用芯材が得ら
れる。

【００７３】また、請求項２の発明によると、発泡ウレ
タン原料を減圧雰囲気中で加熱することにより、発泡を
促進させることができるとともに、独立気泡の破泡が進
行して独立気泡の少ない連通気泡構造のウレタンフォー
ムからなる断熱材用芯材が得られる。

【００７４】また、請求項３の発明によると、通気性を
有する材料上で、発砲ウレタン原料を加熱して発砲させ
ることにより、独立気泡の残留が少なく連通気泡の割合
が多いウレタンフォームからなる断熱材用芯材が低コス
トで得られる。このような芯材の製法は、特別な装置を
必要としないので、量産性に富んでいる。

【００７５】また、請求項４の発明によると、発泡ウレ
タン原料を発泡治具に収容して加熱することより、発砲
してできたウレタンフォームは、そのまま通気性を有す
る材料と共に断熱材用芯材として使用することができる
ため、加工の手間が省けるとともに、フォーム廃材が出
ないので、処理コストのみならず廃棄物処理等の環境上
でも問題のない断熱材用芯材が得られる。

【００７６】また、請求項５の発明によると、発砲ウレ
タン原料を少なくとも５５℃以上の温度条件で発砲させ
ることにより、発泡反応を促進させることができるとと
もに、独立気泡の破泡が進行して独立気泡残留する部分
の少ない連通気泡構造の断熱材用芯材が得られる。

【００７７】また、請求項６の発明によると、発砲ウレ
タン原料を７５℃以上１３０℃以下の温度条件で発砲さ
せることにより、特に独立気泡ができやすい表面のスキ
ン部やその近くでも軟化状態を維持しながら発砲が進む
ので、該部位での独立気泡が破泡しやすくなり、連通気
泡化が促進される。従って、ウレタンフォーム内部の全
ての部位において、独立気泡の少なく連通気泡構造とな
るため、優れた品質の断熱材用芯材が得られる。

【００７８】また、請求項７の発明によると、発泡ウレ
タン原料を発泡させる際に、発砲ウレタン原料が注がれ
た通気性を有する材料の周辺あるいは発砲治具内又はそ
の周辺を減圧することにより、特に独立気泡の残留しや
すいスキン部やその近くも発泡中に外部から吸引される
ことにより独立気泡が破泡しやすくなり、連通気泡化が
促進される。従って、ウレタンフォーム内部の全ての箇
所において、独立気泡の少ない連通気泡構造となるた
め、優れた品質の断熱材用芯材が得られる。

【００７９】また、請求項８の発明によると、発砲治具
の内部寸法を所定の寸法あるいは長さ方向で前記所定の
寸法の倍数としたことにより、発泡治具の内部寸法が所
定の寸法のときは、この中で発泡ウレタン原料を発泡さ
せることにより、所定の寸法を有する断熱材用芯材が得
られ、前記発泡治具の内部寸法が長さ方向で前記所定の
寸法の倍数のときは、この中で発泡ウレタン原料を発泡
させることにより、前記所定の寸法を一つの単位とした
場合、前記倍数分だけ長さ方向で複数の単位からなる断
熱材用芯材が得られる。従って、この複数の単位からな
る断熱材用芯材を所定の寸法に切断することにより、真
空断熱材に使用できる芯材を一度に複数製造できるの
で、生産性の効率化が図れる。

【００８０】また、請求項９の発明によると、発砲治具
の内部寸法に関わらず、通気性を有する材料の寸法によ
って断熱材用芯材の大きさが決まる。即ち、通気性を有
する材料の大きさが所定の寸法のときは、ほぼこの所定
の寸法の断熱材用芯材が得られ、通気性を有する材料が
長さ方向で前記所定の寸法の倍数のときは、前記所定の
寸法を一つの単位とした場合、前記倍数分だけ長さ方向
で複数の単位をもつ断熱材用芯材が一度に得られる。従
って、この複数の単位からなる断熱材用芯材を所定の寸
法に切断することにより、真空断熱材に使用できる芯材
を一度に複数製造できるので、生産性の効率化が図れ
る。

【００８１】また、請求項１０の発明によると、通気性
を有する材料としてクラフト紙を用い、その目付け量を
５０〜１４０ｇ／ｍ²としたことにより、前記クラフト
紙に適度な通気性をもたすことができるとともに、発泡
前のウレタン原料が前記クラフト紙の外部への染み出す
ことによる発泡治具への張り付きもなく、しかも前記ク
ラフト紙の硬さや強度が成型加工性に適しているため、
独立気泡が少なく所望の形状をした断熱材用芯材が得ら
れる。こうして得られた芯材の周囲はクラフト紙からな
る外皮材で覆われているため、芯材の強度が適度に保た
れ、該芯材の運搬や加工時の取り扱いがしやすくなる。

【００８２】また、請求項１１の発明によると、発泡治
具内部で発泡ウレタン原料を発泡させて得られる断熱用
芯材の表面に、発泡治具の内側に突出させて設けた突出
部の形状を反映した凹部を切削屑の発生もなく陥没形成
させることができる。

【００８３】また、請求項１２の発明によると、例えば
発泡治具に凸部を設けておき、該凸部に通気性を有する
材料に設けた穴や切り欠きを嵌合させたり、添わせたり
することにより、前記穴や切り欠きが位置決めの役割を
果たすので、発砲ウレタン原料を注入した通気性を有す
る材料を発砲治具内の最適な位置に容易に収容すること
ができるとともに、発砲治具内での前記通気性を有する
材料の移動が阻止されるので、発泡ウレタン原料を発泡
させて得られる断熱材用芯材の品質が安定する。

【００８４】また、請求項１３の発明によると、発泡ウ
レタン原料を発泡硬化させた後の通気性を有する材料又
は通気性を有する材料およびそその近くに穴や切り込み
を設けたことにより、該穴や切り込みから直接芯材内部
の水分やガスが外部に放出されるので、芯材を乾燥炉に
入れて乾燥させるのに要する時間を短縮することができ
る。

【００８５】また、請求項１４の発明によると、得られ
た芯材をそのままあるいは適当な大きさに切り出して真
空断熱材に用いることができるため、加工の手間が省け
るとともに、ウレタンフォーム廃材の出る量が減少し、
廃棄物処理等の環境上の問題のない真空断熱材を低コス
トで提供できる。また、この真空断熱材は独立気泡の残
留する部分の少ない連通気泡構造の芯材を用いているた
め、少量の吸着剤を併用することにより、長期間の使用
による芯材内部からのガスの拡散に伴う経時的な断熱性
能の劣化がほとんどない長寿命且つ高品質な真空断熱材
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）通気性を有する外皮材を筒状に丸めて
下方の外皮材同士が重なった部分を接着した状態を示す
斜視図である。（ｂ）図１（ａ）に示す外皮材の両端の開口部の一方
を閉じて接着した袋状の外皮材に発砲ウレタン原料を注
入する時の斜視図である。

【図２】本発明の一実施例の断熱材用芯材の製造時
の断面図である。

【図３】本発明の一実施例の発泡ウレタン原料を注
入した外皮材を発泡治具に収容する時の一部省略斜視断
面図である。

【図４】本発明の一実施例の断熱材用芯材の製造方
法により作成された断熱材用芯材の側面断面図である。

【図５】図３におけるＡ−Ａ断面図である。

【図６】本発明の一実施例の真空断熱材の側面断面
図である。

【図７】従来の硬質ウレタンフォームブロック製造
時の断面図である。

【図８】従来の硬質ウレタンフォームパネルの斜視
図である。

【図９】従来の真空断熱材の断面図である。

【符号の説明】

１芯材２外皮材２ａ開口部２ｂ扁平部３発泡ウレタン原料（発泡前）３ａウレタンフォーム（発泡後）４上治具５下治具６上チャンバ７下チャンバ８ヒータ９気密空間１０真空ポンプ１１減圧ストックタンク１２，１２ａパイプ１３，１４バルブ１５吸着材１６テープ１７外包材１８真空断熱材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 75:00 105:04 Ｆターム(参考） 3H036 AA08 AA09 AB18 AB25 AB28 AC01 3L102 JA00 KA00 MA07 MB13 MB14 MB16 MB23 MB26 4F204 AD06 AD08 AD17 AD18 AE02 AH51 AR06 EA01 EA05 EB01 EB13 EK09 EK13 EK24 EL21 EL24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡ウレタン原料を加熱することによ
り、発泡させたことを特徴とする断熱材用芯材の製造方
法。
【請求項２】発泡ウレタン原料を減圧雰囲気中で加熱
することより、発泡させたことを特徴とする断熱材用芯
材の製造方法。
【請求項３】通気性を有する材料に発泡ウレタン原料
を注ぎ、その周辺を少なくとも所定の温度以上に保って
発泡させたことを特徴とする断熱材用芯材の製造方法。
【請求項４】通気性を有する材料で発泡ウレタン原料
を覆うようにして発泡治具に収容した後、その周辺又は
前記発泡治具を少なくとも所定の温度以上に保って発泡
させたことを特徴とする断熱材用芯材の製造方法。
【請求項５】前記所定の温度は少なくとも５５℃以上
であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の
断熱材用芯材の製造方法の製造方法。
【請求項６】前記所定の温度は７５℃以上１３０℃以
下であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載
の断熱材用芯材の製造方法。
【請求項７】発砲ウレタン原料が注がれた通気性を有
する材料の周辺あるいは発泡治具内又はその周辺を減圧
して発泡させたことを特徴とする請求項３〜請求項６の
いずれかに記載の断熱材用芯材の製造方法。
【請求項８】前記発泡治具の内部寸法を所定の寸法又
は長さ方向で前記所定の寸法の倍数としたことを特徴と
する請求項４〜請求項７のいずれかに記載の断熱材用芯
材の製造方法。
【請求項９】通気性を有する材料を少なくとも一方に
開口部を有する袋状にし、前記開口部から発泡ウレタン
原料を注入後、厚さ方向で所定の空間をもつ発泡治具内
で発泡させた後の大きさが、ほぼ所定の寸法又は長さ方
向で前記所定の寸法の倍数となることを特徴とする断熱
材用芯材。
【請求項１０】前記通気性を有する材料がクラフト紙
であり、その目付け量は５０〜１４０ｇ／ｍ²であるこ
とを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれかに記載の
断熱材用芯材あるいはその製造方法。
【請求項１１】前記発泡治具の内側に突出した突出部
が設けられており、該発砲治具内で発砲ウレタン原料を
発砲させたとき、陥没した凹部が形成されることを特徴
とする請求項４〜請求項１０のいずれかに記載の断熱材
用芯材あるいはその製造方法。
【請求項１２】前記通気性を有する材料を少なくとも
一方に開口部を有する袋状にし、前記開口部近くや前記
通気性を有する材料の他方の接着部に穴や切り欠きを設
けたことを特徴とする請求項４〜請求項１１のいずれか
に記載の断熱材用芯材あるいはその製造方法。
【請求項１３】発泡ウレタン原料を発砲硬化させた後
の通気性を有する材料又は通気性を有する材料およびそ
の近くに穴や切り込みを入れたことを特徴とする請求項
３〜請求項１２のいずれかに記載の断熱材用芯材あるい
はその製造方法。
【請求項１４】請求項１〜請求項１３のいずれかに記
載の断熱材用芯材あるいはその製造方法により製造され
た断熱材用芯材を外包材で被覆し、内部を減圧して密閉
したことを特徴とする真空断熱材。