本发明包含第1发明、第2发明和第3发明,这些发明的目的 均在于提供在制备时和循环再用时对环境影响极低的真空绝热材 料,该真空绝热材料的加工性和操作性优异,长期使用仍可保持良 好的绝热性。
特别是第2发明的目的在于提供具有贯通孔区域和/或切口区域 的真空绝热材料或具有多个芯材的真空绝热材料,该真空绝热材料 的外包装材料与芯材的贴合性好,外包装材料的破损少。
特别是第3发明的目的在于提供一种生产效率优异的真空绝热 材料。
第1发明涉及一种真空绝热材料,该材料至少具备芯材和装有 该芯材并可使内部保持减压状态的外包装材料,其中:上述芯材为 含有50%重量以上纤维粗度为1-6旦尼尔的聚酯纤维的片状纤维聚 集体。
第2发明涉及第1发明的真空绝热材料,其中在外包装材料的 边缘区域和该边缘区域的内侧区域具有外包装材料内面互相熔合而 成的密封区域。
第3发明涉及第1发明的真空绝热材料,其中在减压状态下, 将装有芯材的内包装材料装入外包装材料而成。
有机纤维的芯材由于释放气体而导致绝热性降低等问题,现实 中并未考虑将其用作真空绝热材料用芯材,但本发明的
发明人着眼 于特定粗度的聚酯纤维,发现将该纤维制成片状,可长期发挥比以 往的开孔聚氨酯泡沫更高的绝热性,从而完成了本发明。
第1发明-第3发明的真空绝热材料中,芯材由聚酯纤维构成, 因此对环境的影响小,使用后的循环再用性非常优异。并且,第1 发明-第3发明的真空绝热材料可长期发挥比在冰箱等中采用的使用 开孔聚氨酯泡沫的真空绝热材料更高的绝热性,与玻璃纤维比较, 加工性和操作性优异。
特别是第1发明中,如果制成抽真空后厚度在特定范围的薄型 芯材,则曲面加工性显著提高。即,构成芯材的聚酯纤维、特别是 聚对苯二
甲酸乙二醇酯纤维具有柔软性,因此该纤维即使在抽真空 后,在真空绝热材料内部也会配合变形顺畅地动作。该真空绝热材 料在变形时的复原
力比较弱,并且折痕比较小且少。因此,该真空 绝热材料容易缠绕供水机器中的圆筒状罐或管道设备中的圆筒状管 道等,并且可以与它们充分贴合。发挥比使用开孔发泡体的真空绝 热材料更高的绝热性,与玻璃纤维比较,加工性极为优异。
特别是第1发明中,使用含有熔点不同的至少2种聚酯纤维的 芯材,则通过热粘合法,即使在较低温下也可以加工成片状,因此 可以抑制释放气体的发生,同时使芯材的加工性、操作性得到提高。 特别是与以往的纤维状芯材比较,加工性、操作性得到特别大的提 高,可提高至与聚氨酯泡沫板状芯材比较毫不逊色的水平。
第2发明的真空绝热材料具有贯通孔区域和/或切口区域,或者 具有多个芯材,因此真空绝热材料可以在各种用途中应用。并且, 使用聚酯纤维芯材,纤维富于柔软性,因此在贯通孔区域和/或切口 区域的内周区域、在多个芯材填装在外包装材料中时在各芯材的外 周,真空排气体步骤中难以发生外包装材料的破损,外包装材料与 芯材的贴合性良好。
第3发明的真空绝热材料中,芯材以装于内包装材料中的状态 装在外包装材料中,因此外包装材料上难以划伤,并且难以发生芯 材在外包装材料开口的附着。继而,真空绝热材料的成品率提高, 生产效率提高。
附图简述
图1中的(A)-(H)是表示低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的结 构例子的示意图。
图2(A)是第2发明的真空绝热材料的一个例子的示意图,(B)是 (A)的真空绝热材料的I-I截面的截面示图。
图3(A)和(B)是表示制备图2的真空绝热材料时的制备方法的一 部分的示意
流程图。
图4(A)是第2发明的真空绝热材料的一个例子的示意图,(B)是 (A)的真空绝热材料的II-II截面的截面示图。
图5(A)和(B)是表示制备图4的真空绝热材料时的制备方法的一 部分的示意流程图。
图6(A)是第2发明的真空绝热材料的一个例子的示意图,(B)是 (A)的真空绝热材料的III-III截面的截面示图。
图7(A)和(B)是表示制备图6的真空绝热材料时的制备方法的一 部分的示意流程图。
符号说明
1:芯材、2:外包装材料、3A:3B:3C:3D:3E:密封区域、 3F:真空绝热材料中的贯通孔区域、3G:步骤(c)中形成的密封区域、 5:芯材中的贯通孔区域、6:外包装材料内面之间的吸附部分、11: 芯材、12:外包装材料、13A:13B:13C:13D:13E:密封区域、 13F:切口区域的一部分、13G:步骤(c)中形成的密封区域、15:芯 材中的贯通孔区域、16:外包装材料内面之间的吸附部分、21:芯 材、22:外包装材料、23A:23B:23C:23D:23E:密封区域、26: 外包装材料内面之间的吸附部分。
实施发明的最佳方案
(第1发明)
第1发明的真空绝热材料至少含有芯材和装有该芯材并可将内 部保持减压状态的外包装材料。
第1发明中,第1实施方案的芯材是含有纤维粗度为1-6旦尼 尔、优选1-3旦尼尔的聚酯纤维的片状纤维聚集体。具体来说,芯 材是将含有上述聚酯纤维的纤维聚集体加工成片状而成的,通过使 用上述芯材,可以提高加工性和操作性,还可降低制造时和循环再 用时对环境的影响。并且,可长期发挥良好的绝热性。具有上述纤 维粗度的聚酯纤维的平均纤维直径通常为9-25μm,优选9-17μm。 平均纤维直径是通过CCD照
相图像,对10根纤维中每根纤维的2 处
位置的直径进行处理并测定,求出共20处位置的直径的平均值, 以此作为平均纤维直径使用。
“片状”是指具有平板形状。如果是将纤维聚集体直接以棉絮 状态使用,即芯材不为片状时,芯材的加工性降低,因此将芯材装 入外包装材料的步骤过于繁杂,操作性差。并且初期未发现绝热性。
第1实施方案的片状纤维聚集体(芯材)的厚度只要是可实现第1 发明的目的即可,没有特别限定,通常制成真空绝热材料时(抽真空 后),可以为0.1mm-100mm左右,优选1mm-50mm左右,特别优 选5mm-20mm左右。制成真空绝热材料时,片状纤维聚集体(芯材) 的厚度设定在上述范围内、特别是设定为0.1mm-5mm这样的薄型, 则抽真空后的曲面加工性提高。特别是该厚度为0.5mm-3.5mm左 右,这在绝热性、产率方面平衡良好。芯材厚度(抽真空后)的测定中, 外包装材料的厚度非常小,可以不予考虑。
片状纤维聚集体可以是一层的片,但是一层聚酯纤维的厚度约 5mm或以上的真空绝热材料难以制成片,因此优选使用将2层以上 的
片层合而成的层合型片状纤维聚集体(芯材)。纤维聚集体优选不使 用粘合剂等其它材料进行加工,例如可通过所谓的针刺法等加工成 片状。使用粘合剂的化学粘合法等会出现因发生释放气体而导致绝 热性随时间降低的问题。如果是使用针刺法的纤维聚集体,则纤维 间的滑动特性也良好,曲面加工性也更加优异。针刺法是指相对于 纤维方向在某种程度上一致的聚酯纤维
块、即聚酯纤维网,将大量 带有钩的针垂直刺入和提起,将该动作反复进行,使网中的纤维之 间互相交络,由此制成片状的方法。
聚酯纤维的平均纤维直径过小,则无法使用针刺机器,因此会 直接使用棉絮状或通过化学粘合法使其成为片状,这又会产生上述 问题。另一方面,平均纤维直径过大,则绝热性有降低的倾向,为 确保良好的绝热性而需要高
密度,这在重量方面会出现问题。
使用聚乙烯纤维等其它有机纤维代替聚酯纤维,则会发生因释 放气体导致的绝热性随时间的降低。
本
说明书中,聚酯纤维是指化学结构单元主要通过酯键结合的 高分子的纤维,其制备方法没有特别限定。例如可以是二
羧酸成分 与二醇成分反应得到的聚酯纤维,或者一个分子中具有羟基和羧基 的羟基羧酸成分之间反应得到的聚酯纤维。
聚酯纤维的具体例子有:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚 对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、多芳 基纤维等。例如PET纤维可通过对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇 (EG)或对苯二甲酸(TPA)与EG的反应等获得,PBT纤维可通过DMT 与四亚甲基二醇(TMG)或TPA与TMG的反应等获得。考虑到片状 的成形性、大量生产性和成本,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。 当然,使用循环再用PET纤维也无任何问题。
聚酯纤维没有特别限定,从纤维制备的容易程度来看,优选软 化点为200-260℃左右、强度为0.3-1.2Gpa左右的聚酯纤维。
将聚酯制成纤维的方法有熔纺法、湿式纺丝法、干式纺丝法等, 优选熔纺法。熔纺法是将高分子的熔融液由微孔
喷嘴喷出到空气中, 一边使喷出的熔融丝条变细一边通过空气冷却、
固化,然后以一定 的速度牵引的方式。该方法可以容易地制备具有上述纤维粗度的聚 酯纤维。
聚酯纤维的优选纤维长度(平均纤维长度)为10-150mm。低于10 mm,则难以加工成片状。超过150mm,则有绝热性降低的倾向。 优选20-80mm。
纤维聚集体中聚酯纤维的含量只要是可以实现第1发明的目的 即可,没有特别限定。通常,从防止因释放气体而导致的绝热性随 时间降低的角度考虑,相对于芯材总量为50%重量以上,优选90- 100%重量。从进一步提高绝热性的角度考虑,最优选芯材只由聚酯 纤维形成。
可以与聚酯纤维一起包含在纤维聚集体中的其它纤维例如有: 聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、
丙烯酸酯纤维、芳族聚酰胺纤维、尼龙 纤维、聚乙烯醇纤维、氟纤维、聚氨酯纤维、高湿模量胶粘纤维、 人造丝纤维等合成纤维,
氧化
铝、
钛酸
钾等无机纤维,麻、绢、棉、 羊毛等天然纤维等。
第1发明中第1实施方案的芯材的密度为100-450kg/m3,特别 优选100-300kg/m3,更优选150-300kg/m3。密度过小,则芯材的强 度低,同时绝热性有降低的倾向。而密度过大,则重量增加,同时 绝热性有降低的倾向。即,密度过轻或过重,绝热性都有降低的倾 向。上述平均纤维直径中,最优选的密度为170-270kg/m3,特别优 选180-250kg/m3。
本说明书中,芯材的密度是将芯材装在外包装材料中,测定抽 真空后的密度。即,在制作真空绝热材料后,由真空绝热材料的重 量减去预先测定的外包装材料和气体吸附材料等的重量,得到芯材 的重量。另外,由真空绝热材料的体积减去预先测定的气体吸附材 料等的体积,得到芯材的体积。外包装材料的厚度非常小,因此在 体积计算中可以不予考虑。由所得芯材的重量和体积计算密度。
第1发明中第2实施方案的芯材是含有纤维粗度为1-6旦尼尔、 优选1-3旦尼尔的聚酯纤维的片状纤维聚集体,是含有熔点不同的 至少两种聚酯纤维、即含有至少具较低熔点的聚酯纤维(以下称为低 熔点聚酯纤维)和具较高熔点的聚酯纤维(以下称为高熔点聚酯纤维) 作为聚酯纤维的纤维聚集体。使用上述芯材,则可降低制造时和循 环再用时对环境的影响,并且可发挥良好的绝热性。另外,通过使 用熔点不同的至少两种聚酯纤维,即使在较低
温度下也可通过热粘 合法将纤维聚集体加工成片状,因此可以抑制释放气体的发生,同 时提高芯材的加工性、操作性。特别是采用热粘合法,则所得片状 芯材的表面几乎不起毛,可有效降低蓬松程度,因此与以往的纤维 状芯材进行比较,芯材的加工性、操作性显著提高,可提高至与聚 氨酯发泡板状芯材相比也毫不逊色的水平。
以下,对第2实施方案的芯材进行说明。如无特别说明,第2 实施方案的芯材中,聚酯纤维使用熔点不同的至少两种聚酯纤维, 除此之外,与上述第1实施方案的芯材同样。
第2实施方案中,低熔点聚酯纤维的熔点(TL)只要可实现第1发 明的目的即可,没有特别限定。考虑到成形为片状时所需热量和产 率,优选更低的熔点,如果单纯考虑导热性能,则伴随着熔融,纤 维之间的
接触面积减少,因此不优选太低的熔点。也就是说,可以 考虑产率、成本和导热性能来设定最优选的熔点。通常,低熔点聚 酯纤维具有110-170℃、优选110-150℃的低熔点。
高熔点聚酯纤维的熔点(TH)只要比低熔点聚酯纤维的熔点(TL)高 即可,没有特别限定。从产率的角度考虑,高熔点聚酯纤维优选具 有比低熔点聚酯纤维的熔点高20℃以上的熔点。高熔点聚酯纤维通 常具有240-280℃、优选250-270℃的高熔点。
不使用高熔点聚酯纤维,而只使用低熔点聚酯纤维,则无法通 过热粘合法成形为片状。即,由于热粘合法的
热处理,纤维聚集体 熔融,成为不定形的树脂块。另外,如果不使用低熔点聚酯纤维, 而只使用高熔点聚酯纤维,则由于不具有用于成形为片状的低熔点 聚酯纤维,只有针刺法等不使用粘合剂的片状成形方法,无法寄希 望于进一步提高芯材对外包装材料的装填性能,即无法进一步提高 操作性。
纤维的结构通常如图1的示意图所示,大体分为一种成分的所 谓常规型结构(图1(A))以及多种成分的复合型结构(图1(B)-(F))和混 合型结构(图1(G)-(H))。复合型结构是多种成分各自在纤维的长度方 向连续的结构在单纤维内互相粘结。复合型结构进一步分为双组分 复合型的所谓芯鞘型(图1(B))和并列型(图1(C)),以及双组分以上的 多层复合型的所谓多重并列型(图1(D))、多芯型(图1(E))和放射状型 (图1(F))。混合型结构中,至少一种成分在纤维长度方向上以不连续 的颗粒状或针状分散于其它成分(基质成分)中,因此进一步分为粒状 混合型(图1(G))和针状混合型(图1(H))。
低熔点聚酯纤维只要含有上述具有低熔点的聚酯即可,其纤维 结构没有特别限定,优选具有纤维表面的至少一部分由上述低熔点 聚酯形成的结构,例如具有图1(A)-(H)其中之一的结构。更优选的 低熔点聚酯纤维具有纤维的全部表面都由上述低熔点聚酯形成的结 构,例如具有图1(A)、(B)、(E)、(G)和(H)其中之一的结构。低熔点 聚酯纤维具有图1(A)-(H)的结构时,图1(A)-(H)的白色区域由上述 低熔点的聚酯形成,斜线区域没有特别限定,例如由聚酯、聚乙烯、 聚丙烯、尼龙等形成。此时,构成斜线区域的
聚合物的熔点没有特 别限定。可构成斜线区域的聚酯是与上述低熔点的聚酯的熔点或/和 原料
单体不同的聚酯。
从片制造的容易性来看,低熔点聚酯纤维最优选具有图1(B)的 芯鞘型结构。这种情况下,优选图1(B)中,鞘部(白色区域)由上述 低熔点聚酯(优选PET)形成,芯部(斜线区域)由上述高熔点聚酯(特 别是PET)形成。
高熔点聚酯纤维只要含有上述具有高熔点的聚酯即可,其纤维 结构没有特别限定,优选具有纤维表面的至少一部分由上述高熔点 聚酯形成的结构,例如具有图1(A)-(H)其中之一的结构。更优选的 高熔点聚酯纤维具有纤维全部表面都由上述高熔点聚酯形成的结 构,例如具有图1(A)、(B)、(E)、(G)和(H)的其中之一的结构。高熔 点聚酯纤维具有图1(A)-(H)的结构时,图1(A)-(H)的白色区域由上 述高熔点聚酯形成,斜线区域没有特别限定,例如由聚酯、聚乙烯、 聚丙烯、尼龙等形成。此时,构成斜线区域的聚合物的熔点没有特 别限定。可构成斜线区域的聚酯是与上述高熔点聚酯的熔点或/和原 料单体不同的聚酯。
从片强度的角度看,最优选高熔点聚酯纤维具有图1(A)的常规 型结构。此时,图1(A)中,纤维只由上述高熔点聚酯(优选PET)形 成。
图1(A)-(H)中,横截面均具有圆形,但图1(A)-(H)表示低熔点 聚酯纤维或高熔点聚酯纤维的纤维结构时,图1(A)-(H)的横截面不 应限定为圆形,例如可以是近似圆形、近似椭圆形、近似星形、近 似多角形等。
本说明书中,熔点采用通过差示扫描量热分析装置(パ一キンェル マ一社制造的DSC-7)测定的值。具体来说,通过差示扫描量热分析, 在熔点时晶体吸收热,可检测出吸热峰。由该吸热峰确定熔点。纤 维含有双组分时,从该纤维中削取各组分等,分别取得各组分,进 行上述测定,由此可测定各组分的熔点。
第2实施方案中,低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的纤维粗 度可分别选自1-6旦尼尔、优选1-3旦尼尔的范围。用平均纤维直径 表示上述纤维粗度,则分别对应“9-25μm”,优选“9-17μm”。
低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的纤维长度没有特别限定, 例如可以分别在17-102mm范围内。
低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的形成方法可采用纤维形成 方法中普遍已知的方法,通常,可依据纤维的结构进行选择。例如, 形成具有常规型结构的纤维时,可采用所谓的熔纺法、湿式纺丝法、 干式纺丝法等,优选采用熔纺法。熔纺法中,将规定熔点的高分子 熔融液由微孔喷嘴喷出到空气中,一边使喷出的熔融丝条变细一边 通过空气冷却、固化,然后以一定的速度牵引。该方法可以容易地 制备具有1-6旦尼尔左右纤维粗度的聚酯纤维。
另外,例如形成具有芯鞘型结构的纤维时,可采用高分子相互 排列体纺丝法、剥离型复合纤维纺丝法或多层型复合纤维纺丝法等, 优选采用可得到海岛型复合纤维的高分子相互排列体纺丝法。高分 子相互排列体纺丝法使用溶解性不同的两种纤维,将作为海成分的 纤维和少量作为岛成分的纤维混纤整合,汇集成
丝束状。将其装入 漏斗状部位,加热熔融,由喷嘴挤出,以此作为一根纤维,使其集 束,进行纺丝。
上述含有低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的纤维聚集体(芯材) 通常通过热粘合法加工成片状。从提高热粘合法加工性的角度考虑, 优选在热粘合法加工之前,预先通过针刺法将纤维聚集体预备性地 加工成片状。
热粘合法中,在两个辊之间对纤维聚集体施加热和压力,通过 使低熔点聚酯纤维的低熔点聚酯部分熔融,使纤维表面之间粘合, 成形并加工为片状。与针刺法比较,形状保持性更高,向外包装材 料中的装填性更好。第2实施方案中,纤维聚集体中含有低熔点聚 酯纤维,因此可有效降低该加工时的加热温度。因此,在有效防止 释放气体发生的同时,可提高芯材的加工性、操作性。
如果通过使用常规的低熔点有机粘合剂的化学粘合法进行片状 的加工,则循环再用性低,同时释放气体导致绝热性能降低。
第2实施方案中,上述片状纤维聚集体(芯材)的厚度只要可实 现第1发明的目的即可,没有特别限定,通常,制成真空绝热材料 时可以是1mm-50mm左右,特别是5mm-20mm左右。第2实施 方案中,片状芯材表面几乎不起毛,加工性、操作性优异,因此, 将芯材插入外包装材料中时,可以2层以上层合使用。另外,很难 制造在
大气压下的厚度约50mm或以上的片状芯材。因此,片状芯 材在大气压下的厚度优选0.1-20mm,特别优选1-10mm。第2实施 方案中,将芯材插入外包装材料时,不妨可将片状芯材以单独一层 使用。
从绝热性进一步提高的角度考虑,第2实施方案的纤维聚集体 中,低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维的配合比例按照重量比为 5∶95-50∶50,特别优选10∶90-30∶70。
第2实施方案的纤维聚集体中,低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯 纤维的总含量只要可实现第1发明的目的即可,没有特别限定,通 常,从更有效防止释放气体的角度考虑,相对于纤维聚集体总量为 50%重量以上,优选90-100%重量。从绝热性进一步提高的角度考 虑,最优选芯材只含有低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维。
可与低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维一起含在纤维聚集体中 的其它纤维有与上述第1实施方案中的“其它纤维”同样的纤维等。 纤维聚集体中可以含有熔点或/和原料单体与上述低熔点聚酯纤维和 高熔点聚酯纤维不同的聚酯纤维作为其它纤维。
第2实施方案中,芯材的密度优选100-350kg/m3,更优选150- 330kg/m3。最优选的密度为200-300kg/m3。
装填有第1实施方案和第2实施方案的芯材的外包装材料只要 具有阻气性、可以使内部保持减压即可,可以使用任何材料,优选 可
热封的材料。优选的具体例子例如:由最外层开始依次是尼龙、 铝蒸镀PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、铝箔以及最内层是高密度聚 乙烯的四层结构的阻气薄膜;最外层是聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂,
中间层是铝箔,最内层是高密度聚乙烯树脂的阻气薄膜;最外层是 PET树脂、中间层是具有铝蒸镀层的
乙烯-乙烯醇共聚物树脂、最内 层是高密度聚乙烯树脂的阻气薄膜等。上述外包装材料通常加工成 袋状使用,例如留有开口一边、将三边热封使用。上述具体例子的 外包装材料中,最内层构成内面,即,最内层构成袋的内部。
第1发明的真空绝热材料中,即使外包装材料中只放入芯材, 也可以得到绝热性优异的真空绝热材料,但从进一步提高长期绝热 性的角度考虑,优选将气体吸附材料与芯材一起装入,所述气体吸 附材料吸附抽真空后真空绝热材料内部产生的气体例如由芯材产生 的释放气体或水分,以及由外部侵入的气体、水分。
气体吸附材料可以将吸附气体的物质以粉末状、粒状或片剂状 等原有形式使用,但从加工性的角度考虑,吸附气体的物质优选以 盛装在具透气性的容器中的形式使用。
吸附气体的物质没有特别限定,
物理吸附气体或水分等的物质 例如有活性
碳、
硅胶、氧化铝、分子筛、沸石等。
化学吸附气体或 水分等的物质例如有
氧化钙、氧化钡、
氯化钙、氧化镁、氯化镁等, 或
铁、锌等
金属粉末材料,钡-锂系
合金、锆系合金等。
盛装吸附气体的物质的具透气性的容器只要可实现第1发明的 目的即可,没有特别限定,例如有金属制容器、塑料制容器等硬质 容器,纸、薄膜制包装袋、有机纤维非织造布制包装袋等软质包装 袋等。容器的透气度过小,则制造真空绝热材料时,容器内部的气 体难以排出到外部,用真空
泵排气的时间较长,因此容器的透气度 优选在其中的吸附气体的物质不受暴露影响的范围内越大越好。
对于气体吸附材料,特别是芯材为上述薄型时,从真空绝热材 料的曲面加工性的角度考虑,优选吸附气体的物质盛装在软质包装 袋中。构成软质包装袋的具体的材质例如有纸、多孔性聚乙烯薄膜、 多孔性聚丙烯薄膜、聚酯纤维制非织造布、聚乙烯纤维制非织造布、 尼龙纤维非织造布等,优选聚酯纤维制非织造布,其中特别优选聚 对苯二甲酸乙二醇酯纤维制非织造布。这与作为芯材的优选材质- 聚酯纤维
制芯材、特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维制芯材为相同 材质,这是由于材质本身的吸湿性小,曲面加工时的加工性非常好。 从吸附气体的物质的保持性和抽真空步骤的操作性角度考虑,构成 包装袋的非织造布的单位面积重量优选30-200g/m2,特别优选35-130 g/m2。
优选构成气体吸附材料的包装袋的聚酯纤维和聚对苯二甲酸乙 二醇酯纤维分别与可构成芯材的聚酯纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯 纤维同样。
以下,对第1发明的真空绝热材料的制造方法的优选的一种实 施方案进行说明。
通过针刺法等将纤维聚集体成形为片状,得到芯材。使用低熔 点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维时,可将它们均匀混合,在一定程度 上使纤维的方向一致,然后通过针刺法首先成形为片状,然后通过 热粘合法成形为具有很强的形状保持性的片状,得到芯材。将所得 芯材切成适当的大小和形状(例如四边型),进行干燥,以除去内部所 含的水分等。该干燥通常在120℃、1小时左右的条件下进行,为了 进一步除去聚酯纤维的水分等,优选在120℃进行真空干燥。特别 是使用低熔点聚酯纤维和高熔点聚酯纤维时,干燥在100℃以上但 低于低熔点聚酯纤维的熔点(TL)的温度、优选TL-10至TL-5(℃)的温 度、例如100-105℃、1小时左右的条件下进行,为了进一步除去聚 酯纤维的水分等,优选在该温度下进行真空干燥。并且,无关纤维 的种类,干燥可以结合使用
远红外线干燥,优选以0.5-0.01托左右 的真空度进行干燥。
接着,将该芯材插入密封为袋状的外包装材料中。此时可将气 体吸附材料一起插入。气体吸附材料的插入位置没有特别限定,从 表面平滑性的角度考虑,可以使气体吸附材料插入位置的芯材的厚 度比周围薄。在该状态下放入抽真空装置内,减压排气到内压为 0.1-0.01托左右的真空度。然后将外包装材料的袋状开口通过热熔合 密封,得到真空绝热材料。通过调节芯材厚度,在室温下加压加工, 可以进行芯材密度的控制。
(第2发明)
第2发明的真空绝热材料是第1发明的真空绝热材料中,在外 包装材料的周边部和该周边部的内侧区域具有外包装材料内面互相 熔合而成的密封区域。即,如没有特别限定,第2发明的真空绝热 材料在外包装材料的周边部和该周边部的内侧区域具有外包装材料 内面互相熔合而成的密封区域,除此之外,与第1发明的真空绝热 材料相同。以下对第2发明进行说明,与第1发明同样的说明则省 略。
具体地说,第2发明的真空绝热材料至少具备芯材和装填有该 芯材并可将内部保持减压状态的外包装材料,在外包装材料的周边 部和该周边部的内侧区域具有外包装材料内面互相熔合而成的密封 区域(以下简称为“密封区域”)。第2发明中,外包装材料周边部的 内侧区域是指被在外包装材料的周边形成的密封区域包围的区域, 例如,图2(A)中被密封区域3A、3B、3C和3D包围的区域,图4(A) 中被密封区域13A、13B、13C和13D包围的区域,图6(A)中被密 封区域23A、23B、23C和23D包围的区域。
例如,图2(A)的示意图所示的真空绝热材料在外包装材料2的 周边区域(3A、3B、3C和3D)和该周边区域的内侧区域(3E)具有密 封区域。即,图2(A)的真空绝热材料具有贯通孔区域3F(虚斜线区 域),同时,外包装材料内面之间沿外包装材料的周边区域(3A、3B、 3C和3D)以及该贯通孔的内周区域3E密封。特别是图2(A)的真空 绝热材料具有贯通孔区域3F(虚斜线区域),沿着该贯通孔区域3F的 真空绝热材料一侧的内周区域形成密封区域3E。3F表示从形成的密 封区域3G中切取的部分区域。图2(B)是图2(A)的真空绝热材料的I-I 截面的截面示图,1表示芯材,2表示外包装材料。
例如图4(A)的示意图所示的真空绝热材料,在外包装材料12的 周边区域(13A、13B、13C和13D)和该周边区域的内侧区域(13E)具 有密封区域。即,图4(A)的真空绝热材料具有切口区域13F(虚斜线 区域),同时,外包装材料内面之间沿着外包装材料的周边区域(13A、 13B、13C和13D)以及该切口区域的内周区域13E密封。特别是图 4(A)的真空绝热材料具有切口区域(全部虚斜线区域),沿该切口区域 13F的真空绝热材料一侧的内周区域形成密封区域13E。13F表示从 形成的密封区域13G中切取的部分区域。图4(B)是图4(A)的真空绝 热材料的II-II截面的截面示图,11表示芯材,12表示外包装材料。
例如图6(A)的示意图所示的真空绝热材料,在外包装材料的周 边区域(23A、23B、23C和23D)和该周边区域的内侧区域(23E)具有 密封区域。即,图6(A)的真空绝热材料在外包装材料中装有2个以 上的芯材,同时,外包装材料内面之间沿着外包装材料的周边区域 (23A、23B、23C和23D)和各芯材的外周区域(23A、23B、23C、23D 和23E)密封。特别是图6(A)的真空绝热材料的密封区域23E形成了 用于将该真空绝热材料弯折使用的弯曲用沟槽,通过该沟槽而具有 弯折功能。图6(B)是图6(A)的真空绝热材料的III-III截面的截面示 图,21表示芯材,22表示外包装材料。
第2发明中,芯材(1、11、21)优选与第1发明的芯材同样。第 2发明中,芯材可以含有玻璃纤维(玻璃绒)、氧化铝纤维、
矿渣棉、 硅石纤维、石棉等无机纤维。
第2发明中,设置有贯通孔区域或切口区域时,芯材中也设置 同样的贯通孔部分、切口部分。该部分可以在片状纤维聚集体芯材 中预先设置,也可以在插入到外包装材料中时形成贯通孔部分或切 口部分。设置贯通孔部分和切口部分的位置可根据要得到的真空绝 热材料的用途适当确定,贯通孔部分和切口部分的形状、尺寸可根 据它们的用途,即,利用贯通孔进行贯通的布线、机器等的截面形 状、大小,以及利用切口部分的部分的形状、大小适当决定。贯通 孔的形状通常为圆形、四边形、六边形等多边形,为防止外包装材 料折痕的发生,优选贯通孔部分和切口部分接近圆形,例如即使在 设置四边形状、多边形状的贯通孔时,也优选对四个角部分的角部 进行倒角,形成曲面。
第2发明中,芯材的厚度只要可实现第2发明的目的即可,没 有特别限定,通常,制成真空绝热材料时,可以是0.1-50mm左右, 特别优选0.3-20mm左右,优选0.5-5mm。
以下,利用图2、图4和图6,说明第2发明的真空绝热材料制 备步骤的优选的一个实施方案。图2(A)和(B)分别为具有贯通孔区域 的第2发明的真空绝热材料的平面示意图和截面示图。图4(A)和(B) 是具有切口区域的第2发明的真空绝热材料的平面示意图和截面示 图。图6(A)和(B)是具有多个芯材的第2发明的真空绝热材料的平面 示意图和截面示图。
通过针刺法等将纤维聚集体成形为片状,得到芯材。将所得的 芯材切成适当的大小和形状(例如四边形),用作具有贯通孔的材料 时,芯材本身设置贯通部分,用作具有切口的材料时,芯材本身设 置切口。也可以两者同时设置。接着,进行干燥以除去内部所含的 水分等。干燥可以与第1发明同样,结合使用远红外线干燥,也可 以进行真空干燥,它们的干燥条件与第1发明中芯材的干燥条件相 同。
下面,将该芯材(1、11、21)插入到袋状、即周边区域(3A-3C、 13A-13C、23A-23C)三边密封的外包装材料(2、12、22)中。如果使 用多个芯材21,则插入多个。如果有需要,可以将气体吸附材料一 起插入。在该状态下放入抽真空装置内,减压排气到内压为0.1-0.01 托左右的真空度。然后,通过热熔合将外包装材料的周边未密封部 分--袋状开口密封。外包装材料的周边区域(3D、13D、23D)的密 封是为了保持真空排气体后的减压状态,对于密封宽度、密封位置 等,可在能保持减压状态的范围内适当设定。例如,真空排气后的 芯材厚度如果是0.5-15mm左右,则密封宽度优选5-30mm左右。 为了容易密封,如果从外包装材料的最端部留出边缘部分,在内侧 设置密封部分,则不容易发生密封不便的问题,操作性好。边缘部 分可以在使用时弯折后直接使用,也可以切去。
对于用作具有贯通孔的材料和用作具有切口的材料,沿着该贯 通孔区域3F和/或切口区域13F的内周区域(3E、13E),或者对内周 区域和该贯通孔区域3F和/或切口区域13F的整个表面(3G、13G), 通过
热压等对外包装材料内面进行密封。如果有多个芯材,则沿着 各芯材的外周部23E,通过热压等对外包装材料内面进行密封。然 后,对于用作具有贯通孔的材料和用作具有切口的材料,在保留密 封的该内周区域(3E、13E)的状态下,通过裁刀等切去外包装材料, 得到具有贯通孔区域3F或切口区域13F的真空绝热材料。该内周区 域(3E、13E)保留至维持真空排气后的减压状态的程度即可,对于密 封的内周区域的宽度等,可在能保持减压状态的范围内适当设定。 在完成后,如有必要,真空绝热材料可以进行加压加工,也可调节 芯材的厚度,还可控制密度。
第2发明的真空绝热材料可通过包含以下步骤的方法制备:
(a)将芯材装入袋状外包装材料中的步骤;
(b)在将袋状外包装材料真空排气的状态下,通过加热部件的 压接将该袋状外包装材料的开口进行密封的步骤;以及
(c)将密封了开口的装有芯材的外包装材料加热,在外包装材料 周边区域的内侧区域形成密封区域的步骤。
以下对各步骤进行详细说明。
步骤(a):
本步骤中,将规定的芯材由开口装入袋状外包装材料中。
例如,在制备如图2所示的具有贯通孔区域3F的真空绝热材 料时,如图3(A)所示,使用具有贯通孔区域5的芯材,将该芯材1 由开口装入袋状外包装材料2中。
还例如,在制备如图4所示的具有切口区域(全部虚斜线区域) 的真空绝热材料时,如图5(A)所示,使用具有切口区域15的芯材11, 将该芯材11由开口装入袋状外包装材料12中。
还例如,在制备如图6所示的具有用于弯曲的沟槽23E的真空 绝热材料时,如图7(A)所示,使用分开的2个以上的芯材21,将该 芯材21由开口装入袋状外包装材料22中,平行配置。
本步骤中,优选使芯材干燥。干燥与第1发明同样,可以结合 使用远红外线干燥,也可以进行真空干燥,它们的干燥条件与第1 发明中芯材的干燥条件同样。
步骤(b):
本步骤中,将装有芯材的袋状外包装材料真空排气,在该状态 下,将该袋状外包装材料的开口通过加热部件的压接进行密封。结 果在外包装材料周边区域的内侧区域形成外包装材料内面之间的吸 附部分,例如得到如图3(B)、图5(B)和图7(B)所示的真空绝热材料。
具体来说,图3(B)中,在芯材的贯通孔区域所对应的区域6, 外包装材料的内面之间因减压而互相物理吸附,上述吸附部分6在 后述步骤(c)中熔合,形成密封区域。
图5(B)中,在芯材的切口区域所对应的区域16,外包装材料的 内面之间因减压而互相物理吸附,上述吸附部分16在后述步骤(c)中 熔合,形成密封区域。
图7(B)中,在芯材和芯材之间的区域26,外包装材料的内面之 间因减压而互相物理吸附,上述吸附部分26在后述步骤(c)中熔合, 形成密封区域。
密封开口时外包装材料的内压只要是吸附部分在以后的步骤(c) 中仅通过加热就能熔合即可,没有特别限定,通常优选0.05托以下, 特别优选0.01-0.005托。内压过大,则外包装材料的内面之间吸附 不充分,即使在步骤(c)进行加热,也不能形成密封区域。
用于密封开口的加热部件只要可实现开口的密封即可,没有特 别限定,例如有加热块、施加
超声波振动的夹具、施加高频
电场的 夹具等。
加热部件的温度、压力、以及接触时间只要可实现开口的密封 即可,没有特别限定。
步骤(c):
本步骤中,将密封了开口的装有芯材的外包装材料进行简单加 热。即,之前的步骤(b)中形成的外包装材料内面之间的吸附部分仅 通过加热熔合,形成密封区域。
例如,图3(B)中,吸附部分6熔合,结果,在芯材的贯通孔区 域内形成密封区域。图2(A)中,将本步骤中形成的密封区域表示为 区域3G。
例如,图5(B)中,吸附部分16熔合,结果,在芯材的切口区域 内形成密封区域。图4(A)中,将本步骤中形成的密封区域表示为区 域13G。
例如,图7(B)中,吸附部分26熔合,结果,在芯材与芯材之间 形成密封区域。图6(A)中,将本步骤中形成的密封区域表示为区域 23E。
加热装置只要可升温至规定温度即可,没有特别限定,通常使 用烘箱、热
风循环式干燥机等。
加热温度和加热时间只要是外包装材料内面之间的吸附部分能 熔合即可,没有特别限定。加热温度例如可以施加密封层(外包装材 料的最内层)的熔点以上的温度,优选比密封层的熔点高5℃以上的 温度。加热时间例如为1-120秒,特别优选10-60秒。
制备具有贯通孔区域和/或切口区域的真空绝热材料时,还包含 以下步骤(d)。
步骤(d):
本步骤中,将芯材的贯通孔区域和/或切口区域内的密封区域(图 2(A)和图4(A)中的虚斜线区域)以周围保留密封区域(图2(A)的3E、 图4(A)的13E)的状态切取,在真空绝热材料上形成贯通孔区域和/或 切口区域。
制备第2发明的真空绝热材料时,如上所述,在将外包装材料 真空排气的状态下将外包装材料开口密封,然后仅通过加热、特别 是烘箱加热,形成外包装材料周边区域的内侧区域的密封区域(3G、 13G、23E),可得到以下所示效果。压接只需在用于密封开口时使用 一次,并且用于该压接的加热部件不需加工成复杂的形状,因此真 空绝热材料可简便地制造。并且,在真空绝热材料中周边区域的内 侧区域形成的密封区域即使具有比较复杂的形状,该密封区域也仅 可通过加热形成,因此所述真空绝热材料可简便制造。
(第3发明)
第3发明的真空绝热材料是:在第1发明的真空绝热材料中, 在减压状态下,将装有芯材的内包装材料装入外包装材料中。即, 如无特别说明,第3发明的真空绝热材料的芯材装在内包装材料中 使用,除此之外,与第1发明的真空绝热材料相同。以下,对第3 发明进行说明,将与第1发明相同的说明省略。
具体来说,第3发明的真空绝热材料至少具备芯材、装有该芯 材的内包装材料、以及装有该内包装材料并可将内部保持减压状态 的外包装材料。
第3发明中,芯材优选与第1发明的芯材同样。
对作为第3发明的芯材的纤维聚集体的形态没有特别限定,例 如可以是片状或棉絮状。通过制成片状,芯材的加工性和操作性进 一步提高,另外,制造时和循环再用时对环境的影响更低,并且真 空绝热材料的绝热性更高。通过制成棉絮状,可更有效地实现第3 发明的目的。以往,如果使用棉絮状的纤维聚集体,则由于外包装 材料的划伤或芯材对外包装材料开口的附着,无法使外包装材料内 部保持减压状态,真空绝热材料的成品率降低,或由于芯材的不均 匀而导致绝热性降低,而第3发明中,即使使用棉絮状芯材,也可 以有效防止上述问题。
“棉絮状”是指所谓的原棉的状态,是纤维不规则交络,形成 一体的形态。不包含所谓将原棉梳理而成的网络状或针刺加工形状 等的片状形状。
内包装材料只要可装入芯材即可,没有特别限定,优选具有具 透气性的形态。上述形态例如有:至少一部分具有透气孔的薄膜、 以及
机织物、针织物和非织造布等。薄膜的孔的大小以及机织物、 针织物和非织造布的单位面积重量只要是在制造真空绝热材料时芯 材不会因减压排气而从内包装材料中飞散,且内包装材料内部也可 顺利减压排气即可,没有特别限定。第3发明的内包装材料即使使 用不具有透气性的薄膜形态的材料也无妨。通过使用不具有透气性 的内包装材料,可以单独使内包装材料内部保持减压状态。
内包装材料的材质只要可实现第3发明的目的即可,没有特别 限定,例如有聚酯、聚丙烯、尼龙等。从产生释放气体的角度考虑, 优选聚酯制材料,从循环再用的角度考虑,最优选芯材和内包装材 料均使用PET作为材质。另外,从真空绝热材料制造时芯材干燥的 角度考虑,优选使用熔点为100℃以上、特别优选100-300℃左右的 材质。
例如,作为内包装材料的聚酯的机织物、针织物和非织造布可 以由第1发明中作为芯材的上述同样的聚酯纤维形成。
与第1发明同样,从进一步提高长时间绝热性的角度考虑,优 选在第3发明的真空绝热材料中封装气体吸附材料。第3发明中, 气体吸附材料配置于外包装材料和内包装材料之间或内包装材料 中。优选在内包装材料内部的芯材上形成适合气体吸附材料大小的 凹陷,在该凹陷处直接配置气体吸附材料,也可以由内包装材料上 向该凹陷位置配置气体吸附材料。气体吸附材料可以装在具有透气 孔的硬质容器中,或装在具有透气性的软质容器中(例如由非织造布 形成的袋)中。
以下说明第3发明的真空绝热材料的制造方法的优选实施方 案。
首先,将规定形态的芯材插入到袋状的透气性内包装材料中。 此时,可以与芯材一起将气体吸附材料插入到内包装材料中。芯材 为片状时,可以将2个以上的芯材重叠,插入到内包装材料中。袋 状的内包装材料可以具有开口,例如可以将方形的两片内包装材料 叠合,将三边结合。结合的方法与内包装材料的材质相关,例如可 以通过热熔合实现,或者通过缝合来实现。
接着,将装有芯材的内包装材料的开口密封。此时,优选使用 加压机等的夹具,密封要确保规定的芯材厚度。通过加压,真空绝 热材料的表面平滑性提高,例如贴于冰箱
箱体内面时,操作性提高, 并且绝热性进一步提高。另外,加压时,优选不仅提供压力,也提 供热。通过提供热和压力,真空绝热材料的表面平滑性进一步提高, 可容易地确保优异的绝热性。特别是芯材的纤维聚集体使用棉絮状 时,更优选加压时供热。加压时的温度优选30-100℃,特别优选35- 85℃。
内包装材料开口的密封可通过热熔合实现,或者通过缝合实现。
在内包装材料中装入芯材并将开口密封,然后将所得内包装材 料插入到三边热熔合的袋状外包装材料中。此时,可以将气体吸附 材料一起插入。还可以将2个以上装有芯材的内包装材料重叠,插 入到外包装材料中。
将装有内包装材料的外包装材料在开口的状态下转送至抽真空 装置内,减压排气至内压为0.1-0.01托左右的真空度。然后通过热 熔合将外包装材料的开口密封,得到真空绝热材料。
可将真空绝热材料在室温下加压加工,以调节芯材的厚度和芯 材密度。
从进一步提高绝热性的角度考虑,优选在密封外包装材料的开 口前使芯材干燥。具体来说,干燥可在临将装有芯材并且开口密封 的内包装材料插入外包装材料之前进行,或者在插入外包装材料之 后、减压排气体之前、在插入到外包装材料的状态下进行。与第1 发明同样,干燥可以结合使用远红外线干燥,也可以进行真空干燥, 它们的干燥条件与第1发明中芯材的干燥条件相同。
使用不具有透气性的内包装材料时,在将芯材插入到袋状内包 装材料的状态下放入抽真空装置中,减压排气至内压为0.1-0.01托 左右的真空度,然后通过热熔合将内包装材料的开口密封。优选边 减压排气边通过加压机等夹具来确保上述规定的芯材厚度。由此, 可得到在减压状态下将芯材装到内部的内包装材料。此时的袋状内 包装材料只要具有开口,且通过在减压状态下密封该开口能使内部 保持减压状态即可,例如可以是将2片方形的内包装材料叠合,将 三边热熔合所得。此时,芯材的干燥可以是将装有芯材且开口未封 的内包装材料在减压排气之前进行干燥。获得在减压状态将芯材装 入内部的内包装材料后,可以与使用具有透气性的内包装材料的情 况相同,插入到外包装材料中,在减压下密封外包装材料的开口。
实施例<实施例A>
<芯材所使用的纤维>
使用表1的聚酯纤维。聚酯纤维均为纤维长度51mm的聚对苯 二甲酸乙二醇酯纤维。
<实施例A1>
通过针刺法将表1的聚酯纤维加工成片状。刚加工后的片的单 位面积重量为550g/m2。将该片裁成200mm×200mm的大小,在 温度120℃进行1小时的干燥。将4片干燥后的片层合,将该层合 的材料作为芯材,插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚 乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中,同时将气体吸附材料 (サェスゲッタ一ズ社制造:COMBO)插入到一个外包装材料中。然后, 用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所 得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真 空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例A2-A8、比较例A1-A2的制备方法>
芯材所使用的纤维的种类、量如表1变更,除此之外,采用与 实施例A1同样的方法,得到真空绝热材料。比较例A2中,无需加 工成片状,可以将棉絮状的纤维直接使用。
<比较例A3>
使用开孔聚氨酯泡沫,首先切成200mm×200mm×10mm。 将该芯材在温度120℃干燥1小时。干燥后插入到与实施例A1同样 的外包装材料中,同时将气体吸附材料插入到一个外包装材料中。 然后使用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密 封,得到真空绝热材料。
<初期绝热性>
初期绝热性的评价使用“AutoλHC-074”(英弘精机(株)制造), 通过测定平均温度20℃时的导热率来进行。测定是在抽真空步骤一 天后进行的。
<长期绝热性>
长期绝热性的评价是将评价了初期绝热性的真空绝热材料放入 70℃的恒温槽中,4周后取出,用“AutoλHC-074”(英弘精机(株) 制造),通过测定平均温度20℃时的导热率来进行的。
<操作性>
将纤维聚集体插入到外包装材料时的操作性按照以下基准进行 评价。
○:可将纤维聚集体容易地插入到外包装材料中;
×:芯材脆,无法将纤维聚集体均匀地插入到外包装材料中。
表1
实施例 比较例 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A1 A2 A3 片加工方法* NP NP NP NP NP NP NP NP NP 未加工(棉絮状) 未加工(棉絮状) 纤维种类** (%重量) PES (100) PES (100) PES (100) PES (100) PES (100) PES (100) PES (100) PES (100) PES (100) PES(100) PU(100) 平均纤维 粗度(d) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 3 3 6 9 1.5 - 平均纤维 直径(μm) 11 11 11 11 11 17 17 25 30 11 - 抽真空后的芯 材密度(Kg/m3) 220 250 180 260 300 280 300 300 300 250 60 初期导热率 (W/m·k) 0.0031 0.0032 0.0034 0.0033 0.0037 0.0039 0.0038 0.0043 0.0050 0.0110 0.0060 长期导热率 (W/m·k) 0.0036 0.0038 0.0042 0.0040 0.0042 0.0048 0.0048 0.0051 0.0068 0.0142 0.0062 操作性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ○
*NP:针刺法
**:PES:聚酯纤维、PU:聚氨酯泡沫
<试验例B>
<气体吸附材料的制备>
气体吸附材料A:
将2片由平均纤维粗度为15旦和平均纤维长度为51mm的聚 对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的、单位面积重量为50g/m2的PET 非织造布(尺寸50mm×100mm)叠合,将三边密封。向其中装入10g 吸附气体的物质,将开口密封,得到气体吸附材料A。
气体吸附材料B:
使用单位面积重量为60g/m2的PET非织造布,除此之外按照 与气体吸附材料A同样的方法得到气体吸附材料B。
气体吸附材料C:
使用单位面积重量为150g/m2的PET非织造布,除此之外按照 与气体吸附材料A同样的方法得到气体吸附材料C。
气体吸附材料D:
将2片由平均纤维粗度为0.5旦和平均纤维长度为51mm的聚 丙烯纤维形成的、单位面积重量为60g/m2的PP非织造布(尺寸50mm ×100mm)叠合,将三边密封。向其中装入10g吸附气体的物质, 将开口密封,得到气体吸附材料D。
<实施例B1>
通过针刺法将表2的纤维加工成片状。PET纤维的纤维粗度为 1.5旦尼尔。将该片裁成500mm×500mm的大小,在温度120℃干 燥1小时。将干燥后的片作为芯材,插到具有尼龙、铝蒸镀PET、 铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中,同时 将气体吸附材料A插入到一个外包装材料中。然后,用抽真空装置 抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热材 料大小为500mm×500mm,厚度为1mm。所得真空绝热材料的芯 材密度为220kg/m3。
<实施例B2-B5、比较例B1和参考例B1>
芯材所使用的纤维的种类、平均纤维直径和气体吸附材料的种 类等如表2所述变更,除此之外,按照与实施例B1同样的方法得到 真空绝热材料。
<绝热性>
绝热性按照与实施例A中初期绝热性同样的方法评价。
<曲面加工性>
将所得真空绝热材料卷在直径150mm、长度600mm的圆筒状 塑料制管道上。对此时真空绝热材料的卷绕容易程度、与管道的贴 合度进行评价。
◎:卷绕容易,贴合度也好;
○:稍难卷绕,但贴合度好;
×:难卷绕,贴合度也差。
表2
实施例 比较例 B1 参考例 B1 B1 B2 B3 B4 B5 芯材 纤维种类* (%重量) PET (100) PET (100) PET (100) PET (100) PET (100) GW (100) PET (100) 平均纤维 直径(μm) 12 12 12 12 12 4 12 平均纤维 长度(mm) 51 51 51 51 51 10 51 抽真空后的芯 材密度(Kg/m3) 220 220 220 220 220 220 220 抽真空后的芯 材厚度(mm) 1 2 3 3 3 3 10 气体吸附材料 种类 A A B D C A A 评价 导热率 (W/m·k) 0.010 0.006 0.004 0.004 0.004 0.004 0.003 曲面加工性 ◎ ◎ ◎ ○ ○ × ×
*PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维;棉:棉纤维;GW:玻璃绒
<实施例C>
<芯材所使用的纤维>
使用以下的聚酯纤维。
聚酯纤维A(常规型结构(PET)、纤维粗度1.5d、纤维长度51 mm、PET的熔点260℃)
聚酯纤维B(芯鞘结构(芯部和鞘部:PET)、纤维粗度2d、纤维 长度51mm、芯部:PET熔点260℃(PET)、鞘部:PET熔点120℃(PET))
<实施例C1>
按照以下的方法,通过针刺法和热粘合法将表3的纤维加工成 片状。具体来说,使用90%重量聚酯纤维A和10%重量聚酯纤维B, 通过针刺法将它们的混棉预先制成片状,然后通过热粘合法,在120 ℃热处理,得到片状芯材。刚加工后片的单位面积重量为550g/m2。
将所得片裁成200mm×200mm的大小,在温度105℃进行1 小时的干燥。将4片干燥后的片层合,将该层合的材料作为芯材, 插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的 阻气薄膜制外包装材料中,同时将气体吸附材料(サェスゲッタ-ズ社 制造:COMBO)插入到一个外包装材料中。然后,用抽真空装置抽 真空,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热材料 大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯 材密度为220kg/m3。
<实施例C2-C3>
芯材所使用的纤维的种类、使用比例按照表3变更,除此之外 按照与实施C1同样的方法得到真空绝热材料。
<参考例C1>
按照以下的方法,只通过针刺法将表3的纤维加工成片状,使 用该芯材,除此之外,按照与实施例C1同样的方法得到真空绝热材 料。具体来说,通过针刺法将聚酯纤维A制成网状。刚加工后片的 单位面积重量为550g/m2。
<参考例C2>
使用表3的纤维,除此之外,按照与实施例C1同样的方法得 到真空绝热材料,但纤维聚集体熔融为不定形,未得到片。
<比较例C1>
不进行将表3的纤维制成片状的加工,将88g棉絮状纤维直接 作为芯材使用,除此之外,按照与实施例C1同样的方法得到真空绝 热材料。
<初期绝热性>
初期绝热性按照与实施例A的初期绝热性同样的方法进行评 价。
<操作性>
按照以下基准,对将芯材(纤维聚集体)插入到外包装材料中时 的操作性进行评价。
◎:可非常容易地将芯材插入到外包装材料中;
○:操作性比◎差一些,但可容易地将芯材插入到外包装材料 中;
×:芯材脆,无法将纤维聚集体均匀地插入到外包装材料中。
表3
实施例 参考例 比较例 C1 C2 C3 C1 C2 C1 片加工方法* NP→SB NP→SB NP→SB NP NP→SB 未加工(棉絮状) 热粘合法加工时的 加热温度(℃) 120 120 120 - 120 - 纤维种类** (%重量) PES-A (90) PES-B (10) PES-A (85) PES-B (15) PES-A (50) PES-B (50) PES-A (100) PES-B (100) PES-A (100) 纤维结构 常规 芯鞘 常规 芯鞘 常规 芯鞘 常规 芯鞘 常规 构成聚合物 的熔点(℃) 260 鞘部:120 芯部:260 260 鞘部:120 芯部:260 260 鞘部:120 芯部:260 260 鞘部:120 芯部:260 260 纤维粗度(d) 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5 平均纤维直径(μm) 11 13 11 13 11 13 11 13 11 抽真空后的芯材 密度(Kg/m3) 280 300 315 300 不能成形 为片状 250 初期导热率(W/m·k) 0.0042 0.0046 0.0049 0.0038 0.0110 操作性 ◎ ◎ ◎ ○ ×
*NP:针刺法;SB:热粘合法
**:PES-A:聚酯纤维A;PES-B:聚酯纤维B
<实施例D>
<实施例D1>
芯材使用纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为12μm、纤维长度 为51mm的聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)。通过针刺法将 上述聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。 将该片裁成200mm×200mm大小。再切去该片中央区域100mm×100 mm部分的纤维部分,设置该尺寸的贯通孔。将具有该贯通孔的片 在110℃干燥1小时。将该片插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、 高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中。然后,用抽 真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合密封外包装材料的 周边区域的未密封部分、即袋开口部分。抽真空时间为180秒。所 得真空绝热材料大小为200mm×200mm,厚度为3mm。再通过热 压将100mm×100mm的贯通孔部分熔合,将外包装材料内面互相 密封。然后对于贯通孔部分,切去中央70mm×70mm的范围。因 此,得到了沿贯通孔的内周区域形成有15mm宽的密封部分的真空 绝热材料。该真空绝热材料具有贯通孔区域,同时该贯通孔内周部 分的外包装材料没有破损,芯材与外包装材料的贴合性优异。抽真 空后的芯材密度为220kg/m3。
<实施例D2>
芯材使用与实施例D1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚酯 纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该片 裁成200mm×200mm大小。再切去该片端部100mm×100mm部分 的纤维部分,设置该尺寸的切口。将具有该切口的片在110℃干燥1 小时。将该片插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯 的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中。然后,用抽真空装置抽真 空,使内压为0.01托,通过热熔合密封外包装材料的周边区域的未 密封部分、即袋开口部分。抽真空时间为180秒。所得真空绝热材 料大小为200mm×200mm,厚度为3mm。再通过热压将100mm ×100mm的切口部分熔合,将外包装材料内面之间密封。然后切去 切口部分的60mm×60mm范围。因此,得到了沿切口区域的内周 区域形成有20mm宽密封部分的真空绝热材料。该真空绝热材料具 有切口区域,同时该切口内周部分的外包装材料没有破损,芯材与 外包装材料的贴合性优异。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
<实施例D3>
芯材使用与实施例D1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚酯 纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该片 裁成90mm×90mm大小。将4片该片在110℃干燥1小时。将该片 插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的 阻气薄膜制外包装材料中。插入位置如下:使各芯材保持20mm的 间隔,4片共占200mm×200mm。然后,用抽真空装置抽真空,使 内压为0.01托,通过热熔合密封外包装材料的周边部的未密封部分、 即袋开口部分。抽真空时间为180秒。所得真空绝热材料大小为200 mm×200mm,厚度为3mm。再沿着20mm×20mm各芯材的外周 区域,通过热压粘合,将外包装材料内面之间密封。该真空绝热材 料的外包装材料中具有4片芯材,该各芯材外周部分的外包装材料 无破损,芯材与外包装材料的贴合性优异。抽真空后的芯材密度为 220kg/m3。
<实施例E>
<实施例E1>
按照以下方法制备图2(A)和(B)所示的真空绝热材料。使用图3 进行说明。
芯材1使用纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为12μm、纤维长 度为51mm的聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)。通过针刺法 将上述聚酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660 g/m2。将该片裁成200mm×200mm大小。再如图3(A)所示,切去该 片中央区域100mm×100mm部分的纤维部分,设置该尺寸的贯通孔 5。将具有该贯通孔5的片1在110℃干燥1小时。将该片与气体吸 附材料(未图示)一起插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度 聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料2中。作为密封层的高 密度聚乙烯的熔点为120℃。然后,用抽真空装置抽真空,使内压 为0.01托,通过热熔合使外包装材料的周边未密封部分、即袋开口 部分密封,该热熔合通过使用加热部件的压接进行(形成密封区域 3D)。此时的真空绝热材料的状态示意图为图3(B)。抽真空后的厚度 为3mm,抽真空时间为180秒。接着,将该抽真空后所得材料在160 ℃的加热烘箱中进行30秒热处理,使图3(B)中“6”所示的片贯通 孔部分的外包装材料内面之间熔合。冷却后,切去贯通孔部分中央 的70mm×70mm范围(图2中的3F)。因此,得到沿着贯通孔区域 的真空绝热材料内周区域形成有15mm宽的密封部分(图2中的3E) 的真空绝热材料。抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
以上的真空绝热材料的制造方法中,在真空排气后不对片的贯 通孔部分的外包装材料内面之间(图3(B)中的6)实施通过加热部件压 接的热压步骤,因此产率非常优异。
<实施例E2>
按照以下方法制备图4(A)和(B)所示的真空绝热材料。使用图5 进行说明。
芯材11使用与实施例E1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚 酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为550g/m2。将该 片裁成200mm×200mm大小。再如图5(A)所示,切去该片边缘100 mm×100mm部分的纤维部分,设置该尺寸的切口15。将具有该切 口15的片11在110℃干燥1小时。将该片与气体吸附材料(未图示) 一起插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结 构的阻气薄膜制外包装材料12中。作为密封层的高密度聚乙烯的熔 点为120℃。然后,用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过 热熔合使外包装材料的周边未密封部分、即袋开口部分密封,该热 熔合通过使用加热部件的压接进行(形成密封区域13D)。此时的真空 绝热材料的状态示意图为图5(B)。抽真空后的厚度为2.5mm,抽真 空时间为180秒。接着,将该抽真空后所得材料在160℃的加热烘 箱中进行30秒热处理,使图5(B)中“16”所示的片切口部分的外包 装材料内面之间熔合。冷却后,切掉切口部分60mm×60mm的范 围(图4中虚斜线区域)。因此,得到沿着切口区域的真空绝热材料内 周区域形成有20mm宽的密封部分(图4中的13E)的真空绝热材料。 抽真空后的芯材密度为220kg/m3。
以上的真空绝热材料的制造方法中,在真空排气后不对片的切 口部分的外包装材料内面之间(图5(B)中的16)实施通过加热部件压 接的热压步骤,因此产率非常优异。
<实施例E3>
按照以下方法制备图6(A)和(B)所示的真空绝热材料。使用图7 进行说明。
芯材21使用与实施例E1同样的聚酯纤维。通过针刺法将该聚 酯纤维加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为660g/m2。将该 片裁成90mm×90mm大小。将4片该片在温度120℃和真空度0.1 托下干燥1小时。如图7(A)所示,将该片21插入到具有尼龙、铝蒸 镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料 22中。作为密封层的高密度聚乙烯的熔点为120℃。插入位置如下: 使各芯材保持20mm的间隔,4片共占200mm×200mm。然后,用 抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合使外包装材料的 周边未密封部分、即袋开口部分密封,该热熔合通过使用加热部件 的压接进行(形成密封区域23D)。此时的真空绝热材料的状态示意图 为图7(B)。抽真空后的厚度为3mm,抽真空时间为180秒。接着, 将该抽真空后所得材料在160℃的加热烘箱中进行30秒热处理,使 图7(B)中“26”所示的芯材外周区域的外包装材料内面之间熔合, 得到具有多个芯材的真空绝热材料。抽真空后的芯材密度为220 kg/m3。
以上的真空绝热材料的制造方法中,在真空排气后不对芯材外 周区域的外包装材料内面之间(图7(B)中的26)实施通过加热部件压 接的热压步骤,因此产率非常优异。
<比较例E1>
在用加热烘箱进行热处理后,一边保持减压,一边将袋开口部 分密封,以此代替一边保持减压,一边将袋开口部分密封,然后用 加热烘箱进行热处理。除此之外,按照与实施例E1同样的方法制造 真空绝热材料。图3(B)中“6”所示的片贯通部分的外包装材料内面 之间未实现熔合,因此无法通过贯通孔3F的形成来保持真空绝热材 料内部的减压状态。
<实施例F>
<实施例F1>
将透气性PET非织造布(PET纤维的熔点:260℃)裁成方形(250 mm×270mm:也包含密封区域),将2片非织造布叠合,将三个边 通过热熔合结合,制作具有透气性的袋状内包装材料。
将88gPET纤维(1.5旦、熔点260℃)的棉絮状芯材均匀插入到 袋状内包装材料中。一边在加热温度40℃对装有芯材的内包装材料 加压,一边通过热熔合密封开口。加压时的芯材厚度为10mm。加 压机的上模形成有高度为5mm的凸部,通过加压,形成用于气体 吸附材料的凹陷。
将装有芯材且开口密封的内包装材料在120℃干燥60分钟,然 后插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构 的阻气薄膜制外包装材料中(250mm×270mm:也包含密封区域), 同时,在外包装材料中的内包装材料上插入一个气体吸附材料(サェ スゲッタ一ズ社制造:COMBO-3)。在该状态下立即放入抽真空装置 中,进行减压排气,使内压为0.01托,通过热熔合密封。所得真空 绝热材料的芯材大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真 空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例F2>
将88g片状芯材(由通过梳理实施例F1中所用棉絮状PET纤维 得到的网形成)插入到与实施例F1同样的袋状内包装材料中。一边 在加热温度40℃对装有芯材的内包装材料加压,一边通过热熔合密 封开口。加压时的芯材厚度为10mm。
在将装有芯材且开口密封的内包装材料插入到具有尼龙、铝蒸 镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料 中(250mm×270mm)的状态下,在120℃干燥60分钟。干燥后,在 外包装材料中的内包装材料上插入一个气体吸附材料(サェスゲッタ 一ズ社制造:COMBO-3)。在该状态下立即放入抽真空装置中,进行 减压排气,使内压为0.01托,通过热熔合进行密封。所得真空绝热 材料的芯材大小为200mm×200mm,厚度为10mm。所得真空绝 热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例F3>
通过针刺法将纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为11μm的PET 纤维(熔点260℃)加工成片状。片的单位面积重量为550g/m2。片厚 度为10mm。将该片裁成200mm×200mm大小,得到芯材。
将所得芯材插入到与实施例F1同样的袋状内包装材料中。将装 有芯材的内包装材料的开口通过热熔合密封。
在将装有芯材且开口密封的内包装材料插入到具有尼龙、铝蒸 镀PET、铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料 中(250mm×270mm:也包含密封区域)的状态下,在120℃干燥60 分钟。干燥后,在外包装材料中的内包装材料上插入一个气体吸附 材料(サェスゲッタ一ズ社制造:COMBO-3)。在该状态下立即放入抽 真空装置中,进行减压排气,使内压为0.01托,通过热熔合进行密 封。所得真空绝热材料的芯材大小为200mm×200mm,厚度为10 mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例F4>
将176g棉絮状芯材均匀地插入袋状内包装材料中,加压时的 芯材厚度为20mm,除此之外,按照与实施例F1同样的方法得到真 空绝热材料。真空绝热材料的厚度约为20mm,芯材密度为220 kg/m3。
<实施例F5>
将264g三片网重叠成的片状芯材插入袋状内包装材料中,加 压时的芯材厚度为30mm,除此之外,按照与实施例F2同样的方法 得到真空绝热材料。真空绝热材料的厚度约为30mm,芯材密度为 220kg/m3。
<实施例F6>
将三片实施例F3所得的芯材片重叠,作为芯材使用,除此之外, 按照与实施例F3同样的方法得到真空绝热材料。真空绝热材料的厚 度约为30mm,芯材密度为220kg/m3。
<比较例F1>
将棉絮状PET纤维芯材在120℃干燥60分钟,然后直接插入到 外包装材料中(250mm×270mm:也包含密封区域),除此之外,按 照与实施例F1同样的方法得到真空绝热材料。芯材密度为220 kg/m3。
<初期绝热性>
初期绝热性按照与实施例A的初期绝热性同样的方法进行评 价。
<长期绝热性>
长期绝热性按照与实施例A的长期绝热性同样的方法进行评 价。
<操作性>
按照以下基准,对将芯材或将装有该芯材的内包装材料插入到 外包装材料中时的操作性进行评价。
○:插入到外包装材料中的操作简便;
×:插入到外包装材料中的操作繁杂。
<生产效率>
在各实施例或比较例中,将真空绝热材料的制造顺序重复50 次。对于所得50个真空绝热材料,根据制造后经过1天时不能保持 真空的个数(x)进行评价。
○:0-1个;
×:2个以上。
表4
实施例 比较例 F1 F1 F2 F3 F4 F5 F6 初期导热率(W/m·k) 0.0035 0.0033 0.0030 0.0035 0.0032 0.0031 0.0110 长期导热率(W/m·k) 0.0039 0.0036 0.0035 0.0041 0.0037 0.0034 0.0142 操作性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × 生产效率 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ×
<实施例G>
<实施例G1>
将2片由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成、单位面积重量为60 g/m2的PET非织造布叠合,将三边密封。向其中装入吸附气体的物 质,将余下的开口密封,使用该材料作为气体吸附材料。芯材使用 纤维粗度为1.5旦、平均纤维直径为12μm、纤维长度为51mm的 聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)。通过针刺法将上述聚酯纤维 加工成片状。刚加工后片的单位面积重量为550g/m2。将该片裁成200 mm×200mm大小,在120℃和真空度为0.1托的条件下干燥1小时。 将4片干燥后的片层合,将该层合的片插入到具有尼龙、铝蒸镀PET、 铝箔、高密度聚乙烯的四层结构的阻气薄膜制外包装材料中。然后, 将上述气体吸附材料置于芯材上,与芯材同时插入到外包装材料中。
然后用抽真空装置抽真空,使内压为0.01托,通过热熔合密封。抽 真空时间为180秒。所得真空绝热材料大小为200mm×200mm, 厚度为10mm。所得真空绝热材料的芯材密度为220kg/m3。
<实施例G2>
将化学吸附物质内包于单位面积重量为250g/m2的聚酯纤维(聚 对苯二甲酸乙二醇酯纤维)制的非织造布片状包装体中,使用该材料 作为气体吸附材料。除此之外,与实施例G1同样,制成真空绝热 材料。抽真空时间为250秒。抽真空后的芯材密度为220kg/m2。
<评价>
实施例G1的真空绝热材料中,吸附气体的物质内包在也在外 包装材料中的、具有聚酯非织造布的片状包装物内,因此即便使用 后也可容易地将吸附物质和芯材分离。另外,即便使真空绝热材料 弯曲时,表面状态也不会出现问题。并且,只是放置于芯材上即可, 因此生产性非常优异。实施例G2的真空绝热材料具有与实施例G1 同样的效果。
产业实用性
第1发明、第2发明和第3发明的真空绝热材料可用作冰箱、 自动售货机、冷藏箱、冷藏车、贮热水罐、贮冰罐、供热水罐、真 空绝热管道、汽车成型顶板、浴池等的绝热材料,还可以在广泛的 用途中应用。
特别是第2发明的真空绝热材料可用于具有布线或管道等突起 的部件,例如供水机器的圆筒状罐、管道设备中的圆筒状管道等, 还可用作沿冰箱的框体、冷藏箱的框体等的凹凸部、布线和管道的 绝热材料。
专利文献1:日本特开平6-213561号
公报专利文献2:日本特开平8-28776号公报
专利文献3:日本特开平9-4785号公报
专利文献4:日本特开2003-155651号公报
专利文献5:日本特开2002-188791号公报
专利文献6:日本特开平08-303686号公报