JP2007263334A - 真空断熱材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材において、芯材のハンドリング性改善、製作時の電気・熱エネルギー削減、及びバインダーを含まない端材の再利用によるコスト削減を図ること。
【解決手段】真空断熱材２０は、ガスバリヤ性を有する外被材１内に繊維重合体からなる芯材１０ａを収納した真空断熱材２０であって、前記芯材１０ａは、複数の断熱材を重ねた積層体であり、この積層体が必要な大きさになるように複数に切断された断熱体ｂａと、この複数に切断された断熱体ｂａ３ａの少なくとも片側面に設けられて形状を保持する一枚若しくは複数枚の断熱体ｂａ３ａとから構成され、この芯材を包んだ内被材ａｂ２ａとバインダーを含まない繊維重合体からなる断熱体ｂａ３ｂとを積層して、芯材全体を包む内被材ａｂ２ｂを備えて構成されており、前記内被材ａｂ２ｂを含む前記外被材１は減圧されて真空状態となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空断熱材及びその製造方法に係り、特に端材を用いた真空断熱材及びそのリサイクル製造方法に好適なものである。

近年、省資源の観点から冷蔵庫やテレビなどの廃家電製品のリサイクルが極めて重要なテーマとなっており、産業廃棄物の廃棄に関してその構成材料のリサイクル利用に関して様々な取組みがなされている。また、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から省エネルギー化が望まれており、例えば冷蔵庫に関しては、冷熱を効率的に利用するという観点から優れた断熱性を有する断熱材が求められ、真空断熱材の開発、及びその処理方法に関しても様々な取組みがなされているのが現状である。

繊維材料を用いた真空断熱材の端材利用については、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１では、無機繊維集合体を圧縮成型してバインダーで固めた芯材の基になる成型体を形成し、該成型体の端材を除いて必要な大きさのシート状無機繊維集合体とし、成形体から芯材を取り出した後に残る無機繊維集合体の端材を粉砕し、この粉砕物をシート状無機繊維集合体の中間層として混入させて圧縮成型して再びバインダーで固めたものを芯材とし、この芯材を外包材（外被材）内に収納して外包材内を減圧することにより真空断熱材としたものである。この真空断熱材によらば、端材の無駄を減らすことができ、資源を有効活用することができる。

特開２００４−６０７９４号公報

しかし、特許文献１の真空断熱材では、積層するシート状無機繊維集合体の間に端材の粉砕物を中間層として混入したものであるため、この中間層部分の接着が弱く、芯材のハンドリング時に中間層部分で剥離が発生するという問題があった。また、バインダーを噴霧し加熱圧縮成型する際の電気・熱エネルギーは膨大であり、地球温暖化の観点から環境への負荷が大きい真空断熱材となっていた。

一方、バインダーを含まない無機繊維集合体から出た端材の再利用例はなく、原料に戻してリサイクル処理するか、廃棄処理するか、の何れかが選択されていた。何れの処理の
場合でも、バインダーを含まない無機繊維集合体は、見かけの体積が多いわりに質量が少ないために、回収運搬費用及び処理費用が割高となり、その費用負担が大きいものとなっていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、芯材のハンドリング性改善、製作時の電気・熱エネルギー削減、及びバインダーを含まない端材の再利用によるコスト削減を図ることができる真空断熱材及びその製造方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、ガスバリヤ性を有する外被材内に繊維重合体からなる芯材を収納した真空断熱材であって、前記芯材は、複数の芯材を重ねた積層体であり、この積層体が必要な大きさになるように複数に切断された第１の芯材
（断熱体ａ）と、この第１の芯材（断熱体ａ）の少なくとも片側面に設けられて形状を保持する一枚若しくは複数枚の第２の芯材（断熱体ｂ）とから構成され、前記芯材が前記第１の芯材（断熱体ａ）を第１の内被材（内被材ａ）で包んだものと、バインダーを含まない繊維集合体からなる第２の芯材（断熱体ｂ）とを積層して、これらを包む第２の内被材（内被材ｂ）とを備えて構成されており、前記芯材を含む前記外被材の内部が減圧されて真空状態となっているものである。

係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記第１の芯材は、端材の矩形一辺の幅を５mm以上〜２０mm以下で切断した端材切断品が敷き詰められて前記第１の内被材で包まれており、前記芯材全体に対して、割合が２０重量％から８０重量％であること。
（２）前記第１の芯材は、必要な大きさになるように複数の前記端材切断品が敷き詰められた状態で前記第１の内被材で包まれ、圧縮及び減圧の際に前記端材切断品が前記第１の内被材から外に飛び出さないように、前記第１の内被材の開口面積の１０％以上を残して吸排気可能な形状で仮止めシールされ、前記第２の内被材の内部で圧縮及び減圧した後に前記第２の内被材を密封すること。
（３）前記第１の内被材は、密度０.９１０ｇ／cm³以上で且つ厚みが５〜５０μｍである溶着可能なポリエチレンフイルムであり、前記第１の内被材で包まれた前記第１の芯材と前記第２の芯材とが積層されて芯材とし、この芯材全体を包む前記第２の内被材を有すること。
（４）前記第１の内被材は、前記第１の芯材の中に散在された粒状の吸着剤を、前記第１の芯材とともに包んでいること。

また、本発明の第２の態様は、ガスバリヤ性を有する外被材内に繊維集合体からなる芯材を収納した真空断熱材の製造方法であって、
積層される芯材よりも小さい繊維集合体を第１の内被材に挿入して第１の芯材を得る工程と、前記第１の芯材を繊維集合体からなる第２の芯材とを重ねて積層させる工程と、前記第１の芯材及び前記第２の芯材をともに第２の内被材に挿入する工程と、前記第２の内被材の開口を封止する工程と、前記第２の内被材に挿入された前記第１の芯材及び前記第２の芯材を前記第１の内被材及び前記第２の内被材とともに前記外被材内に挿入して内部を減圧する工程とを備えたものである。

係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記複数の芯材を重ねた積層体の初期厚みの５０％以下になるように圧縮及び減圧した後に前記第２の内被材を密封し、この芯材を前記外被材で包み且つ前記第２の内被材の密封を解除して前記外被材の内部を減圧させた後、前記外被材を密封すること。さらには、前記外被材で包まれた前記第２の内被材の密封を解除して、前記芯材の外周長が前記外被材の内周長と実質的に同じ寸法になるまで復元すること。
（２）前記無機繊維集合体を所定形状に切断して第２の芯材を得る際に発生する多数の短冊状の端材又は真空断熱材の製造工程で出された製品不良のものから異物を取り除いて得られる芯材を、複数に切断して第１の芯材を得る工程を備えることで、真空断熱材を製造する工程が繰り返されること。

本発明の真空断熱材及びその製造方法によれば、芯材のハンドリング性改善、製作時の電気・熱エネルギー削減、及びバインダーを含まない端材の再利用によるコスト削減を図ることができる。

以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の真空断熱材及びその製造方法を図１から図５を用いて説明する。まず、本実施形態の真空断熱材２０の構成に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態の真空断熱材２０の断面図である。

この真空断熱材２０は、芯材１０ａと、この芯材１０ａを収納して内部を減圧し周縁部を溶着して封止したガスバリヤ性を有する外被材１とを備えて構成されている。この真空断熱材２０は平板状の矩形パネルで構成されている。

この芯材１０ａは、複数の断熱体を重ねた積層体であり、この積層体が必要な大きさになるように複数に切断された第１の芯材（以下「断熱体ａ」という。）３ａと、この複数に切断された断熱体ａ３ａを少なくとも片側面に設けられて形状を保持する、一枚若しくは複数枚の第２の芯材（以下「断熱体ｂ」という。）３ｂとから構成される。断熱体ａからなる芯材は第１の内被材（以下「内被材ａ」という。）２ａによって覆われている。

断熱体ｂは無機繊維が重なり合って構成され、バインダーを含まない状態で用いられ、内被材ａ２ａによって覆われた断熱体ａと積層されて、芯材１０ａ全体を包む第２の内被材（以下「内被材ｂ」という。）２ｂによって覆われている。

外被材１は内部が減圧されていることから、真空断熱材２０は矩形のパネル形状に保持され、芯材１０ａを構成する各断熱体をバインダーで固める必要がない。したがって、バインダーを用いる従来の真空断熱材に比較して、製作時の電気・熱エネルギーを削減することができると共に、バインダーを含まない端材６の再利用によるコスト削減が図れる。

また、断熱体ａ３ａは図２以降に示すように、無機繊維の集合体を所定寸法に切り取られる際の切り取られた部分（端材６）等が用いられる。このような端材も内被材ａ２ａ内に収納される構成としたことによって、芯材１０ａのハンドリング性を優れたものとすることができる。しかも、吸湿しやすい特性をもつ無機バインダーを使用しないことにより、断熱体の水分持ち込みが非常に少なくなり、断熱性能が安定した真空断熱材を提供することができる。それとともに、有機バインダーを使用しないことにより、有機バインダーから発生するガスによる断熱性能の経時劣化を防止することができる。

断熱体ｂ３ｂは平均繊維径４μｍのグラスウールが重なり合った集合体の積層体として構成されている。断熱体ａ３ａには、断熱体ｂ３ｂを所定形状に切断する際に発生する多数の短冊状の端材６（図２参照）、あるいは製造工程で製品不良と判断された真空断熱材（例えば、寸法が合わないもの、断熱性能を満たさなかったもの、又は平面度が低かったもの等）から吸着剤などの異物を取り除き、断熱体ｂ３ｂを取り出したものが用いられる。一般に、製造工程においては、１％程度の製品不良が出ることが想定されるため、これらを廃棄処分とすることなく、内部の芯材の再利用を図るものである。

なお、グラスウール積層体の代わりに、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維等の無機繊維積層体が用いられてもよい。

断熱体ａを覆う内被材ａ２ａは、熱溶着によって封止可能な肉厚２５μｍ前後の合成樹脂フィルムで作られている。具体的には、矩形シート状のフィルムを重ね合わせ、三方の周縁部を溶着するか、あるいは筒状のフィルムの底面部を溶着して袋状に形成されている。内被材ａ２ａの肉厚を２５μｍ前後としたため、内被材ａ２ａ自体の柔軟性も十分に確保される。

端材６が複数に切断された端材切断品４を内被材ａ２ａ内に入れることで形成された断熱体ａ３ａと、繊維集合体からなる断熱体ｂ３ｂとを積層して芯材１０ａとし、この芯材１０ａ全体が内被材ｂ２ｂ内に入れられる。その際、内被材ｂ２ｂ内に入れられた芯材
１０ａを圧縮・脱気して減圧した後、内被材ｂ２ｂの芯材挿入開口部を熱溶着する。内被材ａ２ａの肉厚を２５μｍ程度にすることで、この熱溶着を行う際にも都合がよく、熱溶着治具も作り易い。

また、内被材ａ２ａは、熱溶着可能な有機フィルムを密度０.９１０ｇ／cm³以上であるポリエチレンフィルムとし、その厚みを５〜５０μｍにすることで、芯材１０ａを圧縮密封する際の破れによるリーク不良を低減し、また、圧縮密封後の負圧状態を長時間保持することができる。したがって、外被材１への挿入前の芯材１０ａの取り扱いも容易になり、ハンドリング性に優れ、真空断熱材２０の生産性が高くなる。

なお、後述するように、内被材ａ２ａは仮止めシール７がなされる。仮止めシール７後に圧縮・脱気を行う場合においても、肉厚２５μｍ以上の内被材を用いることで強度が十分に確保される。

外被材１は、気体の透過を防止するガスバリヤ層と、その内側に設けられた熱溶着用プラッチック層とを備えたラミネートフィルムで構成されている。具体的には、本実施形態における外被材１は、１５μｍのポリアミド系合成繊維樹脂を使用し、アルミ金属蒸着膜を４００〜５００Åとし、該蒸着膜の支持層として１２μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂を使用し、アルミ箔を６μｍとし、溶着フィルム層として５０μｍの高密度ポリエチレン樹脂を使用したアルミフィルムで構成されているが、これらの構成に限られるものではない。

芯材１０ａは、外被材１に対し隙間なく配設され、外被材１の内周長に実質的に一致する外周長を有するように外被材１内に収納されている。換言すると、外被材１の３辺に作られている耳部１ａは、芯材１０ａの側面に近接した短いものとなっている。これにより、３辺の耳部１ａの耳折りを行わなくてもよく、大きな耳部によって誘発される冷蔵庫組立時の諸問題を解消できる真空断熱材２０となっている。

次に、第１実施形態の真空断熱材２０の製造方法について、第１実施形態の各製造工程を示す図２から図７を参照しながら説明する。図２は断熱体ｂ３ｂを所定形状に切断した状態を示す斜視図、図３は断熱体ｂ３ｂ、端材切断品４及び吸着剤５を組み合わせる状態を示す斜視図、図４は、芯材１０ａを内被材ｂ２ｂに収納して減圧及び密封する状態を示す断面図、図５は芯材１０ａを内被材ｂ２ｂで包ん込んだ状態を示す斜視図、図６及び図７は端材６から断熱体ａを製造する工程を説明する図である。

先ず、図２に示す如く、バインダーで固形化されていない弾力性を有する無機繊維の積層体の素材の端部を切断して断熱体ｂ３ｂを作製する。従って、この断熱体ｂ３ｂはバインダーで固形化されていない弾性力を有する無機繊維の積層体で構成されることになると共に、断熱体ｂ３ｂから切断された端材６もバインダーで固形化されていない弾力性を有する無機繊維の積層体で構成されることとなる。なお、図２に示す例では、複数枚(２枚)の素材の端部６を切断して複数枚の断熱体ｂ３ｂを同時に作製しているので、生産性が良好であるが、必要に応じて１枚の素材の端部を切断して断熱体ｂ３ｂを作製するようにしてもよい。作製された断熱体ｂ３ｂは矩形状のパネルであり、切断された端材６は短冊状の切れ端である。

次いで、図６，図７に示す如く、断熱体ｂ３ｂから切断された端材６は短冊状の切れ端を、端材の矩形一辺の幅を５mm以上〜２０mm以下で切断した端材切断品４を敷き詰めて、断熱体ａ３ａとして再利用する。切断した、端材切断品４を芯材１０ａ全体に対する端材切断品４の割合を計量容器３０にて供給し計量する。計量後の端材切断品４と吸着剤５を同時に、内被材ａ２ａ内に供給することで、吸着剤５を内被材ａ２ａ内に広範囲に散在させることができる。

また、積層体が必要な大きさになるように複数の端材切断品４を敷き詰め、内被材ａ２ａで包み、圧縮及び減圧の際に端材切断品４が内被材ａ２ａから外に飛び出さない用に、開口面積１０％以上残して吸排気可能な形状でシール機３１にて、内包材ａ２ａを仮止めシール７することで、複数の断熱体ａ３ａを重ねた積層体を真空引が可能となる。

また、仮止めシール７後、図７に示すように、無機繊維からなる端材切断品４を断熱体ａ３ａを平面にならすため、搬送コンベア３４の上面に平滑回転ローラ３２を押し当て、端材切断品４の表面の凹凸を抑制しながら、脱気圧縮ローラ３３にて、圧縮及び減圧をすることができる。これを実現するために、平滑回転ローラ３２は、搬送方向の下流側に行くにしたがって、搬送コンベア３４との間隔が狭くなるように配設され、また、下流側に行くにしたがって、被搬送品との接触面を大きくするようにしている。図７に示す例では、下流側の平滑回転ローラ３２の数を多くした。また、さらに下流側に脱気圧縮ローラ
３３を配設し、平滑回転ローラ３２よりも、搬送コンベア３４との間隔をさらに狭くするとともに、被搬送品との接触面を大きくしている。

さらに、断熱体ｂ３ｂの所定形状と同じ大きさの型枠３６にセットし、断熱体ａの厚さを初期の５０％以下にさせたところで、図４に示す如く、内被材ｂ２ｂの開放口１２を熱溶着して最終封止９する。プレス板３５による圧力を取り除くと、芯材１０ａは元の大きさに戻ろうとするが、芯材１０ａを内被材ｂ２ｂで包んでプレスで圧縮し脱気しているため、内被材ｂ２ｂ内部にはほとんど空気はなく、元の大きさに戻ろうとしても膨らまない。そのため、芯材１０ａが板状となる。

次いで、図３に示す如く、作製した断熱体ｂ３ｂの上面に、端材６を積層体が必要な大きさになるように複数の端材切断品４を敷き詰めた無機繊維集合体を、内被材ａ２ａで包んだ断熱体ａ３ａを左右のずれ、及び平面状に隙間のないように重ね合わせる。さらに、その上面に断熱体ｂ３ｂを設置することにより芯材１０ａとする。換言すれば、上下の断熱体ｂ３ｂの間に断熱体ａ３ａを挟んで保持すると共に、断熱体ａ３ａに粒状の吸着剤５を広範に散在して保持することができる芯材１０ａとする。このように、見かけの体積が多いわりに質量が少ないという性質のあるバインダーを含まない無機繊維集合体からなる端材切断品４であっても、容易に再利用することができ、コスト削減が図れる。

芯材１０ａ全体に対する端材切断品４の割合は、少なくとも１０重量％以上であり、特に２０〜８０重量％の範囲が好ましい。断熱体ｂ３ｂを作製する際に発生する端材６の割合から考えて、さらに好ましくは２０〜５０重量％であり、この第１実施形態では４０重量％としている。

この端材切断品４の含有率についてさらに説明する。図２に示すように、端材６は断熱体ｂと比較して少量であり、実際の製造工程においてはほぼ１０％程度の端材が生ずることが想定される。したがって、端材を廃棄せずに全て用いることを前提とすれば、製造される全ての真空断熱材に端材切断品を用いる場合、１０重量％の端材切断品が用いられることになる。

しかし、端材回収法などの製造上の要請や、真空断熱材自体の厚さの小さいものが要求される場合など、全ての真空断熱材に端材切断品を用いる必要はなく、適宜、状況に応じた対応が必要となる。

本実施形態においては、端材を利用する場合、端材の切断工程、内被材ａ２ａへの挿入工程、平滑工程、あるいは仮シール工程などの各工程を必要とし、端材使用の真空断熱材は、端材を使用しない真空断熱材と比較して３倍の製造時間が必要となる。したがって、端材使用の真空断熱材を１つ製造する間に端材を使用しない真空断熱材を３つ製造することができる。したがって、全体の２５％が端材使用の真空断熱材とすることができる。

残りの７５％を占める端材を使用しない真空断熱材からは約１割の端材が生ずるため、製造された真空断熱材に用いられる芯材との比率で考えると約７.５％の端材が生じていることになる。一方、端材使用の真空断熱材においても、本実施形態では４０重量％の端材切断品を用いているが、残りの６０重量％が断熱体ｂを用いているため、その中の約１割の端材を生ずるとすれば、製造された真空断熱材に用いられる芯材との比率で考えると約１.５％ の端材が生ずることになる。すなわち、約９重量％に相当する端材が生じている。

全体の２５％を占める端材使用の真空断熱材における端材の量は、製造された真空断熱材に用いられる芯材との比率で考えると、２５％×４０％＝１０％であるため、ほぼ全ての端材を再利用することができることになる。

図１や図３にて上述したように、上下の断熱体ｂ３ｂの間に断熱体ａ３ａを挟んで保持することにより、芯材１０ａの表面を平坦なものとすることができ、冷蔵庫などに設置する場合に好都合である。また、断熱体ａ３ａに粒状の吸着剤５を散在して保持することにより、製造工程での吸着剤５のこぼれを防止することができると共に、断熱体ｂ３ｂにより芯材１０ａの表面の凹凸を抑制することができる。さらには、広範囲に吸着剤５を散在させることにより、断熱体ｂ３ｂ及び断熱体ａ３ａと吸着剤５との接触する面積を増やし、吸着剤５に水分、ガスに吸着をしやすくすることができ、その結果、真空断熱材２０の断熱性能を安定させることができる。

また、吸着剤５を短冊状の端材６を切断した端材切断品４の繊維間に充填してその位置を保持することにより、形状や長さが揃っていない端材切断品４の繊維間の空間に残留するガス成分を吸着でき、長期に渡り断熱性能を維持することが可能な真空断熱材２０を提供できる。

なお、端材切断品４を５mm以上〜２０mm以下とし、断熱体ａ３ａを上下の断熱体ｂ３ｂの間に挟んで保持した真空断熱材を実際に製造したところ、表面の凹凸性や完成寸法のバラツキを少なくすることができた。また、端材切断品４が２０mm以上となると、繊維方向のバラツキが多くなり真空断熱材２０の断熱性能を安定させることができなくなる。したがって、端材は５〜２０mmの大きさに切断することが断熱性能の確保の上で必要である。

さらには、内被材ａ２ａで芯材１０ａを圧縮密封する際に吸着剤５を投入するため、真空減圧下で低下する吸着特性に対し、効果的に吸着能力を発揮できる。これによって、熱溶着可能な有機フィルムが持ち込む水分やガス成分などを効果的に吸着することができ、初期の断熱性能を安定させることができる。また、真空断熱材２０は、一般的に外被材１を通して水分やガスが除々に侵入するため、経時的に劣化して断熱性能が悪化してしまうが、吸着剤５として粒状の物理吸着を行う吸着剤を用いて広範囲に散在させることで、長期間において断熱性能の劣化を抑制することができ、信頼性の高い真空断熱材２０を提供できる。吸着剤としては、合成ゼオライトであるモレキュラシーブ１３Ｘ（ユニオン・カーバイト社）などが好適である。

上述したように、芯材１０ａは熱溶着可能な有機フィルムで一時的に圧縮することにより、加熱圧縮などを必要とせずに成形が可能なため、膨大な電気・熱エネルギーを消費せず、環境負荷を軽減させることができる。したがって、バインダーを含まない無機繊維集合体からなる端材６の利用と相俟って、電気・熱エネルギーの消費の削減及びコストの低減を大幅に図ることができ、環境負荷を軽減した真空断熱材を提供できる。

なお、上記の作業は、袋状の外被材１内に収納する際に吸着剤５がこぼれ落ちるおそれが少なく、挿入の作業性も良好である。

次いで、内被材ｂ２ｂで圧縮包装された芯材１０ａをさらに外被材１で覆うことになるが、真空引きを行い、外被材１の開口を溶着する前に、図５に示す如く（外被材１は図示省略）、芯材１０ａの内被材ｂ２ｂの１辺を開放する（開放口１２）。この第１実施形態では、真空パックで２.２Ｐａまで真空引きを行い、真空到達後２分間真空を保持した後に、外被材１の開放口を封止する。

この第１実施形態で得られた真空断熱材の熱伝導率を英弘精機社熱伝率測定機オート
λＨＣ−０７４で測定したところ、初期値で２.６〜２.８ｍＷ／ｍ・Ｋと良好な値が得られた。また、７０℃雰囲気下での１０年相当経過後の熱伝導率は９.８〜１０.２ｍＷ／ｍ・Ｋという値であった。

（第２実施形態）
積層体が必要な大きさになるように複数の端材切断品４を敷き詰めた無機繊維集合体を内被材ａ２ａで包みんだ断熱体ａ３ａを少なくとも片側面に設けて形状を保持する。全体に対する断熱体ａ３ａの割合を５０重量％、及びバインダーを含まない無機繊維集合体からなる断熱体ｂ３ｂを重ねた積層体から構成され、両方を一緒に内被材ｂ２ｂで包んで、形成した芯材１０ｂである。

この第２実施形態について図８を用いて説明する。図８は本発明の第２実施形態の真空断熱材２０に用いる芯材１０ｂの組合せ時の斜視図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この第２実施形態の真空断熱材２０は、バインダーを含まない平均繊維径４μｍのグラスウール積層体から断熱体ｂ３ｂの所定形状に切断した時に発生した端材６を切断したものを芯材１０ｂの全体のうち５０重量％使用した。そして、バインダーを含まない無機繊維集合体からなる断熱体ｂ３ｂと積層して両方を一緒に内被材ｂ２ｂで圧縮包装したものである。すなわち、断熱体ａ３ａの一側に断熱体ｂ３ｂを重ね合わせて、断熱体ａ３ａ間に広い範囲で粒状の吸着剤５を散在させたものである。

この第２実施形態で得られた真空断熱材２０の熱伝導率を英弘精機社製熱伝導率測定機オートλＨＣ−０７４で測定したところ、初期値で２.７ｍＷ／ｍ・Ｋ と、良好な値が得られた。７０℃雰囲気下での１０相当経過後の熱伝導率は１０.２／ｍ・Ｋという値であり、実施例１よりも劣化しているが、芯材に端材５０％を使用しても１０年相当後も真空断熱材の断熱効果を十分発揮している。

これらの第１実施形態及び第２実施形態の断熱性能を後述する比較例と対比して表１に示す。

（第１比較例）
次に、第１比較例について図９を用いて説明する。図９は第１比較例の真空断熱材２０に用いる芯材１０ｃと内被材２との組合せを示す斜視図である。この比較例は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この比較例の真空断熱材２０は、バインダーを含まない平均繊維径４μｍのグラスウール積層体から作製した断熱体ｂ３ｂの２層を芯材１０ｃの全部に用いたものであり、断熱体ｂ３ｂ１００％からなる芯材１０ｃを内被材ｂ２ｂで圧縮包装したものである。

この比較例で得られた真空断熱材２０の熱伝導率を英弘精機社製熱伝導率測定機オートλＨＣ−０７４で測定したところ、初期値で１.７〜２.２ｍＷ／ｍ・Ｋという値が得られた。７０℃雰囲気下での１０年相当経過後の熱伝導率は９.５〜１０.２ｍＷ／ｍ・Ｋという値であった。

（第２比較例）
第２比較例は冷蔵庫などで一般に使用される発泡ウレタン断熱材であり、図示は省略する。第１実施形態や第２実施形態に示す本実施例の真空断熱材は、冷蔵庫に使用される場合には、冷蔵庫の一般的な使用年数（１０年）経過時に、発泡ウレタン断熱材よりも高い断熱性能を保持していることが必要である。第２比較例の断熱材の熱伝導率は初期値で
１８.８ｍＷ／ｍ・Ｋであり、１０年相当経過後では２９.５ｍＷ／ｍ・Ｋであった。

以上示したように、芯材全体に対する端材切断品の占める割合を４０重量％、さらには５０重量％とした場合であっても、１０年相当経過後において、端材を使用しない真空断熱材と比較して同等の断熱性能が得られることがわかった。また、少なくとも、芯材全体に対する端材切断品の占める割合を１０重量％以上とすれば（全ての真空断熱材に端材を用いることは考えにくいため、より好ましくは２０重量％以上）、１割程度発生すると考えられる端材の有効利用が可能であり、環境負荷を考慮した真空断熱材を提供することができる。さらには、最大８０重量％とした場合であっても、一般に使用される発泡ウレタン断熱材よりも非常に高い断熱性能を得られる。

次に、図１０を用いて、上記の真空断熱材の製造工程について簡単に説明する。断熱体ｂ３ｂを所定形状に切断する際に発生する多数の短冊状の端材６と、真空断熱材２０の製造工程で出された製品不良の断熱体ｂ３ｂの回収工程４０を経て、吸着剤５などの異物を取り除く除去工程４１へと至る。

リサイクル真空断熱材製造工程４２では、回収された断熱体ｂ３ｂと端材６とが必要な大きさになるように切断して端材切断品４を生成し、この端材切断品４を敷き詰めた無機繊維集合体を内被材ａ２ａで包み、この内被材ａ２ａを圧縮して断熱体ａ３ａとする。そして、断熱体ｂ３ｂとともに芯材１０ａとし、この芯材１０ａを外被材１内に収納する。そのとき内被材ｂ２ｂの最終密封９を解除して内被材ｂ２ｂを含む外被材１内を減圧して真空状態とした後、外被材１を密閉する。このように製造された真空断熱材は、種々の製品に搭載される（工程４３）。

リサイクル真空断熱材製造工程４２で製品不良が発生すると、内部の芯材がリサイクルされ、工程４０へと戻る。すなわち、真空断熱材２０を製造するリサイクル真空断熱製造工程４２が繰り返される。

第１実施形態の真空断熱材の断面図。 断熱体（第２の芯材）を切断した状態を示す斜視図。 断熱体ａ、断熱体ｂ及び吸着剤を組合せる状態を示す斜視図。 芯材を内被材ｂに収納して減圧及び密封する状態を示す断面図。 芯材を内被材ｂで包み込んだ状態を示す斜視図。 端材から断熱体ａを製造する工程を示す図。 端材から断熱体ａを製造する工程を示す図。 第２実施形態の真空断熱材の断面図。 第１比較例を示す斜視図。 本実施例の真空断熱材の製造工程（リサイクル工程）を示すフロー図。

符号の説明

１…外被材、１ａ…耳部、２ａ…内被材ａ、２ｂ…内被材ｂ、３ａ…断熱体ａ（端材切断品の構成）、３ｂ…断熱体ｂ（新材等の構成）、４…端材切断品、５…吸着剤、６…端材、７…仮止めシール、９…最終封止、１０ａ…芯材（端材４０％＋上下新材）、１０ｂ…芯材（端材５０％＋片側新材）、１２…開放口、２０…真空断熱材、３０…計量容器、３１…シール機、３２…平滑回転ローラ、３３…脱気圧縮ローラ、３４…搬送コンベア、３５…プレス板、３６…型枠。

Claims (9)

1. ガスバリヤ性を有する外被材内に繊維重合体からなる芯材を収納した真空断熱材であって、前記芯材は、複数の芯材を重ねた積層体であり、この積層体が必要な大きさになるように複数に切断された第１の芯材と、この第１の芯材の少なくとも片側面に設けられて形状を保持する一枚若しくは複数枚の第２の芯材とから構成され、前記芯材が前記第１の芯材を第１の内被材で包んだものと、バインダーを含まない繊維集合体からなる第２の芯材とを積層して、これらを包む第２の内被材とを備えて構成されており、前記芯材を含む前記外被材の内部が減圧されていることを特徴とする真空断熱材。
2. 請求項１に記載の真空断熱材において、前記第１の芯材は、端材の矩形一辺の幅を５mm以上〜２０mm以下で切断した端材切断品が敷き詰められて前記第１の内被材で包まれており、前記芯材全体に対して、割合が２０重量％から８０重量％であることを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項１に記載の真空断熱材において、前記第１の芯材は、必要な大きさになるように複数の前記端材切断品が敷き詰められた状態で前記第１の内被材で包まれ、圧縮及び減圧の際に前記端材切断品が前記第１の内被材から外に飛び出さないように、前記第１の内被材の開口面積の１０％以上を残して吸排気可能な形状で仮止めシールされ、前記第２の内被材の内部で圧縮及び減圧した後に前記第２の内被材を密封することを特徴とする真空断熱材。
4. 請求項１から３の何らかに記載の真空断熱材において、前記第１の内被材は、密度
   ０.９１０ｇ／cm^３以上で且つ厚みが５〜５０μｍである溶着可能なポリエチレンフイルムであり、前記第１の内被材で包まれた前記第１の芯材と前記第２の芯材とが積層されて芯材とし、この芯材全体を包む前記第２の内被材を有することを特徴とする真空断熱材。
5. 請求項１に記載の真空断熱材において、前記第１の内被材は、前記第１の芯材の中に散在された粒状の吸着剤を、前記第１の芯材とともに包んでいることを特徴とする真空断熱材。
6. ガスバリヤ性を有する外被材内に繊維集合体からなる芯材を収納した真空断熱材の製造方法であって、
   積層される芯材よりも小さい繊維集合体を第１の内被材に挿入して第１の芯材を得る工程と、前記第１の芯材を繊維集合体からなる第２の芯材とを重ねて積層させる工程と、前記第１の芯材及び前記第２の芯材をともに第２の内被材に挿入する工程と、前記第２の内被材の開口を封止する工程と、前記第２の内被材に挿入された前記第１の芯材及び前記第２の芯材を前記第１の内被材及び前記第２の内被材とともに前記外被材内に挿入して内部を減圧する工程とを備えた真空断熱材の製造方法。
7. 請求項６に記載の真空断熱材の製造方法において、前記複数の芯材を重ねた積層体の初期厚みの５０％以下になるように圧縮及び減圧した後に前記第２の内被材を密封し、この芯材を前記外被材で包み且つ前記第２の内被材の密封を解除して前記外被材の内部を減圧させた後、前記外被材を密封することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
8. 請求項７に記載の真空断熱材の製造方法において、前記外被材で包まれた前記第２の内被材の密封を解除して、前記芯材の外周長が前記外被材の内周長と実質的に同じ寸法になるまで復元することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
9. 請求項６に記載の真空断熱材の製造方法において、前記無機繊維集合体を所定形状に切断して第２の芯材を得る際に発生する多数の短冊状の端材又は真空断熱材の製造工程で出された製品不良のものから異物を取り除いて得られる芯材を、複数に切断して第１の芯材を得る工程を備えることで、真空断熱材を製造する工程が繰り返されることを特徴とする真空断熱材の製造方法。
   

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