特許 7062354 真空断熱材用外装材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-22

(45)【発行日】2022-05-06

(54)【発明の名称】真空断熱材用外装材

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/065 20060101AFI20220425BHJP

   B32B 7/027 20190101ALI20220425BHJP

   B65D 81/20 20060101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

F16L59/065

B32B7/027

B65D81/20 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2016187997

(22)【出願日】2016-09-27

(65)【公開番号】P2018053949

(43)【公開日】2018-04-05

【審査請求日】2019-08-21

【審判番号】

【審判請求日】2021-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(72)【発明者】

【氏名】川▲崎▼ 実

(72)【発明者】

【氏名】上村 光佑

【合議体】

【審判長】林 茂樹

【審判官】槙原 進

【審判官】平城 俊雅

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８３７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３４８２４０８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１４／０７７１９７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F16L 59/065

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外側から順に、基材フィルム、ガスバリア層及びシーラント層を積層して構成され、かつナイロンフィルムを使用しない真空断熱材用外装材において、
前記基材フィルムがポリブチレンテレフタレートを５０重量％以上、ポリエチレンテレフタレートを１～５０重量％含む単層構造の二軸延伸フィルムであり、
前記二軸延伸フィルムのＭＤ方向の引張強度とＴＤ方向の引張強度とが、いずれも、１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする真空断熱材用外装材。

【請求項2】

前記ガスバリア層が、金属箔、金属又は無機酸化物を蒸着した樹脂フィルムのいずれかから成ることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材用外装材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷蔵庫や低温コンテナあるいは住居の外壁材などに取り付けられる真空断熱材の真空断熱材用外装材に関するものである。

【背景技術】

【0002】

冷蔵庫や低温コンテナあるいは住居の外壁材などには、従来から種々の断熱材が用いられており、特に、断熱性能の優れた断熱材として、コア材２を外装材１内に封入し、内部を真空排気して外装材１をヒートシールすることにより密封した構成の真空断熱材Ａが使用されている（図２参照）。

【0003】

この外装材１は、外部からのガスの侵入を防ぎ、内部を長期間真空状態に保持するために、ガスバリア性に優れたものである必要がある。そこで、従来、高いガスバリア性を持たすために、外装材１のガスバリア層として７～１５μｍ程度の厚さの金属アルミニウム箔や金属又は無機物を蒸着した蒸着フィルムを含む積層フィルムが主として用いられてきた。

【0004】

このように断熱材Ａはコア材２を外装材１で真空包装して構成されるため、外装材１はコア材２の外形に沿って変形する。このため、図２に示すように、外装材１には微細な凹凸が多数形成され、この凹凸によって屈曲される。外装材１中の金属アルミニウム箔や蒸着層は、この微細な多数の屈曲によりクラックやピンホールが発生し、ガスバリア性が著しく低下するという問題があり、長期間に亘って断熱材Ａの内部を真空状態に保っておくことが難しかった。

【0005】

このクラックやピンホールの発生の低減化をはかり、外装材１の内部の真空状態を長期に渡って維持する試みが行われている。例えば、層構成が、外側から順に、第１の延伸ナイロンフィルム、第２の延伸ナイロンフィルム、金属箔等からなるガスバリア層、熱溶着層であり、前記第１、第２の延伸ナイロンフィルム間に接着層が設けられている外装材１があった（特許文献１）。これら延伸ナイロンフィルムは強靭であるため、前述のような微細な屈曲によってもクラックやピンホールを発生することがないのである。

【0006】

しかしながら、これら２枚の延伸ナイロンフィルムを使用しても、真空断熱材Ａの角部ｘにおいてはこれら延伸ナイロンフィルムが引き延ばされて、アルミニウム箔や蒸着層にクラックやピンホールが発生することを確実に防ぐことはできず、この結果、外装材１の内部を真空状態に保っておくことが困難であるという問題を残していた。また、これら延伸ナイロンフィルムは吸湿し易く、このため、真空断熱材Ａを製造する前に煩雑な乾燥工程を必要とした。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第３４８２４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明は、煩雑な乾燥工程を要することなく、しかも、真空断熱材Ａの角部ｘを含めて、クラックやピンホールの発生を防ぐことができる真空断熱材用外装材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

すなわち、請求項１に記載の発明は、外側から順に、基材フィルム、ガスバリア層及びシーラント層を積層して構成され、かつナイロンフィルムを使用しない真空断熱材用外装材において、
前記基材フィルムがポリブチレンテレフタレートを５０重量％以上、ポリエチレンテレフタレートを１～５０重量％含む単層構造の二軸延伸フィルムであり、
前記二軸延伸フィルムのＭＤ方向の引張強度とＴＤ方向の引張強度とが、いずれも、１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする真空断熱材用外装材である。

【0014】

次に、請求項２に記載の発明は、前記ガスバリア層が、金属箔、金属又は無機酸化物を蒸着した樹脂フィルムのいずれかから成ることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材用外装材である。

【発明の効果】

【0015】

ポリブチレンテレフタレートは吸水性が小さい樹脂である。しかも、ゲルボフレックステストで良好な性質を示すことからも分かるように、局部的な力や伸びに対する耐性が高い。このため、後述する実施例から分かるように、本発明に係る外装材を使用してコア材を真空包装した場合、その角部を含めて、このポリブチレンテレフタレートを含む５０重量％以上含む二軸延伸フィルムには、クラックやピンホールがほとんど発生しない。このため、本発明に係る外装材は、煩雑な乾燥工程を要することなく真空断熱材で使用することができ、しかも、クラックやピンホールの発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ、本発明の外装材の例を示す断面説明図である。

【図2】図２は断熱材の例に係り、図２（ａ）はその斜視説明図、図２（ｂ）はその断面説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明に係る外装材は、コア材を真空包装して断熱材を製造する際に使用するもので、完成した真空断熱材の外面を構成する。

【0018】

この外装材は、その外側から順に、基材フィルム、ガスバリア層及びシーラント層を積層して構成される。基材フィルムは単一のフィルムから成る単層構造を有していてもよいし、複数のフィルムを積層した多層構造を有していてもよい。基材フィルムが単層構造を有する場合には、この基材フィルムはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を５０重量％以上含む二軸延伸フィルム（二軸延伸ＰＢＴ系フィルム）で構成されている必要がある。また、基材フィルムが多層構造を有する場合でも、この基材フィルムを構成する複数のフィルムのうち、少なくとも１枚のフィルムは二軸延伸ＰＢＴ系フィルムである必要がある。なお、この二軸延伸ＰＢＴ系フィルムには、インキ被膜や真空蒸着膜を設けたフィルムを使用することができる。

【0019】

前述のように、真空断熱材Ａは、コア材を外装材内に封入し、外装材をヒートシールすることにより密封して構成するから、二軸延伸ＰＢＴ系フィルムは、外装材の最外層、すなわち、基材フィルムの最外層に位置していることが望ましい。二軸延伸ＰＢＴ系フィルムは、二軸延伸されているために耐熱性と強靭性とを有しており、これを最外層に配置することにより、ヒートシールの際に外装材１がヒートシールバーやヒートシールロール等に付着することを防止できるからである。

【0020】

基材フィルムが多層構造を有する場合、二軸延伸ＰＢＴ系フィルムと共に使用できる他のフィルムは任意のフィルムでよいが、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（二軸延伸ＰＥＴフィルム）が好適に使用できる。あるいは、二軸延伸ＰＢＴ系フィルムを複数枚積層して多層構造としたフィルムであってもよい。

【0021】

このような基材フィルムを使用した外装材の例を示すと、図１（ａ）～図１（ｂ）に示すような層構成を有するものが例示できる。図１（ａ）は基材フィルム１１を単一のフィルムで構成したもので、このフィルムは二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａで構成されている。二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａとして、真空蒸着膜等を設けた二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａを使用できるのは前述のとおりである。そして、この外装材１は、基材フィルム１１（１１ａ）の一方の面に、ガスバリア層１２とシーラント層１３とをこの順に積層して構成されたものである。

【0022】

次に、図１（ｂ）は、基材フィルム１１を２層構成としたものである。基材フィルム１１を構成する２枚のフィルムのうち、最外面を構成するフィルムは二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａで構成されている。また、その内側のフィルム（内側フィルム）１１ｂは二軸延伸ＰＥＴフィルム又は二軸延伸ＰＢＴ系フィルムで構成されている。これら二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａや内側フィルム１１ｂとして、真空蒸着膜等を設けた前記フィルムを使用することも可能である。そして、この外装材１においても、基材フィルム１１（１１ａ）の一方の面に、ガスバリア層１２とシーラント層１３とがこの順に積層されている。

【0023】

ところで、ＰＢＴフィルムは、一般に、その高い結晶化速度の影響により二軸延伸が困難である。そこで、ＰＢＴにＰＥＴを配合してその結晶化速度を抑制することにより、二軸延伸することが可能となる。ＰＥＴの配合量を増やすにつれて結晶化速度抑制効果が向上するが、フィルムの柔軟性が失われる。このため、ＰＥＴの配合量は１～５０重量％であることが望ましい。ＰＥＴ含有量が１重量％未満の場合には、結晶化速度抑制効果が不十分で、二軸延伸が困難である。一方、５０重量％を越えると二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａの柔軟性が失われ、このため、本発明の外装材１を使用してコア材を真空包装する際、ピンホール等が発生することがある。

【0024】

なお、この二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａには、ＰＥＴの他に、滑剤、アンチブロッキング剤、無機増量剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、可塑剤、着色剤、結晶化抑制剤、結晶化促進剤等の添加剤を配合することができるが、これら添加剤を配合した場合であっても、ＰＢＴの含有量は５０重量％以上である必要がある。ＰＢＴの含有量が５０重量％未満の場合には、本発明の外装材１を使用してコア材を真空包装する際、ピンホール等が発生することがある。

【0025】

また、このように真空包装の際にピンホール等の発生を防止するため、この二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａのＭＤ方向の引張強度とＴＤ方向の引張強度とは、いずれも、１５０ＭＰａ以上であることが望ましい。

【0026】

この二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａは、同時二軸延伸法と逐次二軸延伸法のいずれも方法によっても製造することができる。同時二軸延伸法としては、例えばチューブラー方式やテンター方式が挙げられる。その延伸倍率は、ＭＤ方向とＴＤ方向のそれぞれについて、２．７～４．５倍の範囲であることが好ましい。引張強度が１００ＭＰａ以下の未延伸ＰＢＴ系フィルムを、ＭＤ方向とＴＤ方向の延伸倍率を２．７～４．５倍の範囲で二軸延伸することにより、ＭＤ方向の引張強度とＴＤ方向の引張強度とが１５０ＭＰａ以上のフィルムを製造することができる。

【0027】

次に、この二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａの厚みは１０～１００μｍであることが望ましい。１０μｍ未満の場合にはその強靭性が不十分である。また、１００μｍ以上である必要がなく、これより厚いフィルムはコストアップにつながる。

【0028】

なお、前述のように、この二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａは、その表面に真空蒸着膜を設けて使用することができるが、その真空蒸着膜としては、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の蒸着膜を例示できる。前述のように、二軸延伸ＰＢＴフィルムは吸湿しにくいため、蒸着工程における寸法安定性に優れている。

【0029】

次に、ガスバリア層１２は、真空断熱材Ａの内部に外気が侵入することを防止する機能を有するものである。このガスバリア層１２としては、例えば、金属箔、金属又は無機酸化物を蒸着した樹脂フィルムを使用できる。金属箔としては、その代表例としてアルミニウム箔を例示することができる。また、樹脂フィルム上に蒸着する金属や無機酸化物としては、例えば、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を挙げることができる。蒸着基材となる樹脂フィルムは任意の材質でよいが、エチレン－ビニルアルコール共重合体フィルム（ＥＶＯＨフィルム）を好ましく使用できる。ＥＶＯＨフィルムはそれ自体酸素バリア性を有するが、水分で酸素バリア性が低下する。このＥＶＯＨフィルムに金属蒸着膜又は無機酸化物蒸着膜を設けることにより、水分によるＥＶＯＨフィルムの劣化を防ぐと共に、さらに酸素バリア性を向上させることができる。

【0030】

次に、シーラント層１３は融点８０～３００℃のシーラント樹脂を使用することができるが、コア材を真空包装することから、真空下でアウトガスを発生しないものが好ましい。この理由から、スリップ剤や低分子量成分の少ないシーラント樹脂が望ましい。スリップ剤の配合量は５００～４０００ｐｐｍの範囲にあることが望ましい。

【0031】

このようなシーラント樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂を例示できる。また、フッ素系シーラント樹脂を使用することも可能である。

【0032】

そして、これら基材フィルム１１、ガスバリア層１２、シーラント層１３は、公知のウレタン系接着剤を使用してドライラミネートすることにより、積層一体化することができる。基材フィルム１１が多層構造を有する場合にも、基材フィルム１１を構成する各フィルムをドライラミネートすることにより積層一体化することができる。

【実施例】

【0033】

（実施例１）
基材フィルム１１として単層構造の二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａを使用した。この二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａは、ＰＢＴにＰＥＴを混合して二軸延伸したもので、Ｐ
ＢＴ含有量は５０重量％以上、ＰＥＴ含有量は３０重量％以下である。また、厚みは１５μｍで、ＭＤ方向の引張強度は２４０ＭＰａ、ＴＤ方向の引張強度は２３０ＭＰａである。

【0034】

また、ガスバリア層１２としては、厚み７μｍの８０２１材アルミニウム箔を使用した。

【0035】

シーラント層１３としては、厚み５０μｍの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（タマポリ（株）製；ＳＥ６２０Ｎ）を使用した。

【0036】

そして、これら基材フィルム１１、ガスバリア層１２、シーラント層１３をドライラミネートして一体化することにより、実施例１の外装材１を製造した。

【0037】

（実施例２）
基材フィルム１として２層構造のフィルムを使用した。

【0038】

基材フィルム１を構成する２枚のフィルムのうち、外装材１の最外層を構成するフィルムは二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａである。この二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａは、ＰＢＴにＰＥＴを混合して二軸延伸したもので、ＰＢＴ含有量は５０重量％以上、ＰＥＴ含有量は３０重量％以下である。また、厚みは１５μｍで、ＭＤ方向の引張強度は２４０ＭＰａ、Ｔ方向の引張強度は２３０ＭＰａである。

【0039】

また、基材フィルム１を構成する２枚のフィルムのうち、他方のフィルム（内側フィルム）１１ｂは、酸化ケイ素蒸着膜を設けた二軸延伸ＰＥＴフィルム（凸版印刷（株）製：ＧＬ－ＲＤ）で、その厚さは１２μｍである。

【0040】

次に、ガスバリア層１２としては、アルミニウム蒸着膜を設けたＥＶＯＨフィルム（クラレ（株）製：ＴＭ－ＸＬ）を使用した。厚さは１５μｍである。

【0041】

また、シーラント層１３としては、実施例１と同様に、厚み５０μｍの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（タマポリ（株）製；ＳＥ６２０Ｎ）を使用した。

【0042】

そして、これら二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａ、内側フィルム１１ｂ、ガスバリア層１２、シーラント層１３をドライラミネートして一体化することにより、実施例２の外装材１を製造した。

【0043】

（実施例３）
基材フィルム１として、酸化ケイ素蒸着膜を設けた二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａから成る単層構造のフィルムを使用した。酸化ケイ素蒸着膜の厚さは５００ｎｍである。また、二軸延伸ＰＢＴ系フィルム１１ａは、ＰＢＴにＰＥＴを混合して二軸延伸したもので、ＰＢＴ含有量は５０重量％以上、ＰＥＴ含有量は３０重量％以下である。また、厚みは１５μｍで、ＭＤ方向の引張強度は２４０ＭＰａ、Ｔ方向の引張強度は２３０ＭＰａである。

【0044】

次に、ガスバリア層１２及びシーラント層１３としては実施例２と同じものを使用した。すなわち、ガスバリア層１２にはアルミニウム蒸着膜を設けたＥＶＯＨフィルム（クラレ（株）製：ＴＭ－ＸＬ，厚さ１５μｍ）を使用した。また、シーラント層１３には直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（タマポリ（株）製；ＳＥ６２０Ｎ，厚さ５０μｍ）を使用した。

【0045】

そして、これら基材フィルム１１、ガスバリア層１２、シーラント層１３をドライラミネートして一体化することにより、実施例３の外装材１を製造した。

【0046】

（比較例１）
この例は、基材フィルム１として二軸延伸ナイロンフィルム（厚さ１５μｍ）を使用した例である。

【0047】

ガスバリア層１２及びシーラント層１３としては実施例１と同じものを使用した。すなわち、ガスバリア層１２には厚み７μｍの８０２１材アルミニウム箔を使用した。また、シーラント層１３には直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（タマポリ（株）製；ＳＥ６２０Ｎ，厚さ５０μｍ）を使用した。

【0048】

そして、これら基材フィルム１１、ガスバリア層１２、シーラント層１３をドライラミネートして一体化することにより、比較例１の外装材１を製造した。

【0049】

（比較例２）
この例は、基材フィルム１として、酸化ケイ素蒸着膜を設けた二軸延伸ナイロンフィルム（凸版印刷（株）製：ＧＬ－ＡＥＹ，厚さ１５μｍ）を使用した例である。

【0050】

次に、ガスバリア層１２及びシーラント層１３としては実施例２と同じものを使用した。すなわち、ガスバリア層１２にはアルミニウム蒸着膜を設けたＥＶＯＨフィルム（クラレ（株）製：ＴＭ－ＸＬ，厚さ１５μｍ）を使用した。また、シーラント層１３には直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（タマポリ（株）製；ＳＥ６２０Ｎ，厚さ５０μｍ）を使用した
そして、これら基材フィルム１１、ガスバリア層１２、シーラント層１３をドライラミネートして一体化することにより、比較例２の外装材１を製造した。

【0051】

（評価）
これら実施例１～３、比較例１～２の外装材に対して５項目の評価を行った。

【0052】

まず、その耐湿性の評価である。この評価は３つの観点から行った。すなわち、まず、これら外装材を４０℃、９０ＲＨ％の条件下で２４時間保管した後、外装材がカールするか否かの評価（カール性評価）を行った。カールが発生したものを「×」とし、カールが発生しなかったものを「○」として、その結果を表１に示す。

【0053】

次に、こうして４０℃、９０ＲＨ％の条件下で２４時間保管した外装材を使用して、コア材を真空包装して、その生産作業性を評価した（生産作業性評価）。カールのために良品率が低下したものを「×」とし、そうでないものを「○」として、その結果を表１に示す。

【0054】

次に、こうして４０℃、９０ＲＨ％の条件下で２４時間保管した外装材を８０℃、０ＲＨ％の条件下で保管・乾燥して、その重量が安定するまでの時間（乾燥時間）を測定した。この結果も表１に示す。

【0055】

次に、これら外装材を使用し、グラスウールをコア材として、このグラスウールを真空包装して製造したＡ４サイズの断熱材を製造し、その物性を評価した。この評価は２つの観点から行った。まず、ピンホールの数である。次に、この断熱材を８０℃で一ヶ月保管した後、その熱伝導率を測定した（断熱性評価）。比較例１の熱伝導率を１００として、各断熱材の熱伝導率の相対値を表１に示す。なお、この値が小さい方が断熱性に優れている。

【0056】

【表1】

【0057】

この結果から、二軸延伸ＰＢＴ系フィルムを使用した外装材（実施例１～３）は、ナイロンフィルムを使用した外装材（比較例１～２）に比べて、耐湿性が優れており、煩雑な乾燥工程を要することなく、断熱材の製造工程に供することができると理解できる。しかも、吸湿によるカールが少ないから、その歩留まりも向上する。

【0058】

また、二軸延伸ＰＢＴ系フィルムを使用した外装材（実施例１～３）を使用して断熱材を製造すると、ナイロンフィルムを使用した外装材（比較例１～２）を使用した断熱材に比べて、ピンホールの数が少なく、長期間に亘って断熱材の内部を真空状態に保っておくことができると理解できる。

【符号の説明】

【0059】

１：外装材
１１：基材フィルム １１ａ：二軸延伸ＰＢＴ系フィルム １１ｂ：内側フィルム
１２：ガスバリア層
１３：シーラント層
２：コア材
Ａ：断熱材

【図1】

【図2】