真空断熱材を用いた断熱箱体
【課題】 低温環境下のみならず高温環境下でも使用でき、大型のコンテナや輸送用車輌の収納庫などとして使用できる真空断熱材を用いた新たな断熱箱体を提供すること。
【解決手段】 物品を収容する箱体Ｃの内壁材1a，2a，3aと外壁材1b，2b，3bの間に、複合芯材Ｓを有する真空断熱材Ｔを内壁材面又は外壁材面に当接させて配設すると共に隙間にウレタンフォームＵを注入発泡させて充填したこと。
【解決手段】 物品を収容する箱体Ｃの内壁材1a，2a，3aと外壁材1b，2b，3bの間に、複合芯材Ｓを有する真空断熱材Ｔを内壁材面又は外壁材面に当接させて配設すると共に隙間にウレタンフォームＵを注入発泡させて充填したこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナや輸送用車輌の収納庫などに用いられる真空断熱材（VIP）を用いた断熱性能に優れた箱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定量の貨物（物品）を収容して車輌や列車，船舶などにより輸送するのに適した箱体としてコンテナが使用されている。コンテナは用途に応じてあらゆる物品を収容し輸送することができるので、きわめて便利なものであるが、最近では食品や飲料など、一定温度に保持した状態で輸送することが要望される場合が多い。
【０００３】
従来のコンテナでは、上記のような要望に対し、ウレタンフォームなどの断熱性板状体を用いて物品収納部の回りを囲む構成を採っている。しかし断熱効率を高めるためにウレタンフォームを厚くすると、保管スペースが少なくなってしまうという問題があった。そこで、特許文献１には、このような従来のコンテナに対し、コンテナのサイズと重量は小さい方が輸送効率が高く、むやみに厚いウレタンフォームを使用することは好ましくないとの観点から、小型化と軽量化を図るため、物品収容部を構成する容器の内壁材と外壁材の少なくとも一方に、中空粒子や気泡を内包する樹脂組成物からなる薄膜の断熱性シートを貼着した構成のコンテナが提案されている。しかしながら、この特許文献１における断熱性シートは、内壁材と外壁材の間にではなく、内壁材の容器内面側などに貼着されるため、擦れや突き刺し等による断熱性シートの損傷により優れた断熱性能を維持することができないという問題があった。
【０００４】
また、最近では、冷凍食品を各家庭などに配達するための輸送車輌として、例えば、特許文献２には、後部側に大きな保冷庫を設け、冷却装置で保冷庫内を一定温度に制御できるようにした低温輸送車輌が提案されている。更に、特許文献３には、複数個の物流容器内を任意の温度に設定できるようにした冷凍車が提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２や特許文献３では、保冷庫や物流容器がどのような断熱構造になっているかについては詳細な説明がされていない。
【０００６】
そこで、このような輸送用の保冷容器の断熱構造について他の文献を調べると、特許文献４に、容器の底板や側壁の発泡プラスチックからなる内層部に真空断熱板を埋設して断熱性能を高めた保冷容器が提案されている。この特許文献４に提案されている保冷容器は、従来の内層部が発泡プラスチックのみからなるものと比較し、優れた断熱性能が得られるが、真空断熱板が発泡プラスチック内に埋設されてしまうため、底板や側壁の内壁材又は外壁材が例えば70〜150℃の高温に接したとき、変形や、断熱性能を維持できないという問題があった。
【０００７】
真空断熱体を用いて断熱性能を高めるようにした断熱箱体としては、他に特許文献５に提案されているものがある。通常、真空断熱体はその外周に熱融着層が形成されることから、これを箱体に使用するとこの熱融着層が邪魔になり、端部において隙間が生じてしまう。そこで、特許文献５では、熱融着層を容易に折り曲げることができるようにし、端部に隙間が生じないようにしてこの問題の解決を図っている。しかしこの方法は、真空断熱体の大きさ程度の箱体を造るのには適しているが、大きな箱体を造ろうとすると、多数の真空断熱体を並べて使用するため作業性を低下させるだけでなく、端部におけるヒートブリッジによる影響があり、断熱性の低下は避けられない。また、周囲を発泡ポリウレタンで充填する際に発生するボイドは表面性，断熱性能を低下させ、冷凍車輌の保冷容器やコンテナには使用できないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献６には、真空断熱パネルとして、芯材に発泡ポリスチレンなどの樹脂発泡体と耐熱性を有する発泡ポリウレタンやガラス繊維マットなどの多孔体を積層した二重構造のものを用いたものが提案されている。更に、特許文献６には、この真空断熱パネルを冷蔵庫や保冷庫などの断熱を要する壁面の金属製薄板および樹脂成形品で構成された間隙に配設する構成が開示されている。この特許文献６で、芯材に発泡ポリウレタンやガラス繊維マットなどの多孔体を積層したのは、芯材が耐熱温度が低い発泡ポリスチレンだけでは、真空断熱パネルを配設し、発泡ウレタンを充填して固定しようとするとき、充填時の発熱による芯材表面の温度上昇と発泡圧によって芯材が変形してしまうという問題があったからである。従って、特許文献６の発明では、真空断熱パネルの耐熱性が高い側が固定用発泡樹脂が充填される内側になるよう間隙に配設され、耐熱温度の低い発泡ポリスチレン側は、内壁材又は外壁材に接することとなる。しかし、これでは真空断熱材の配設位置が制限される上、高温環境下で高い耐熱性が要求される断熱箱体には適さないという問題があった。なお、このような複合芯材を有する真空断熱材としては特許文献７に提案されているが、特許文献７では、その真空断熱材を断熱箱体にどのように適用するかについてまでは開示されていない。
【特許文献１】特開２００１−３４８０７６号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３３５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１４７５２号公報
【特許文献４】特開２００４−１９６４１１号公報
【特許文献５】特開２００１−２９５９８４号公報
【特許文献６】特開２０００−１８４８５号公報
【特許文献７】特開２００４−１６２９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、低温環境下のみならず高温環境下でも使用でき、大型のコンテナや輸送用車輌の収納庫などとして使用できる真空断熱材を用いた新たな断熱箱体を提供することを、その課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明の構成は、物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間に、複合芯材を有する真空断熱材を内壁材面又は外壁材面に当接させて配設すると共に隙間にウレタンフォームを注入発泡させて充填したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は、上記構成において、真空断熱材は、ガスバリヤー性フィルムよりなる袋体に、芯材として連続気泡硬質プラスチック発泡体と無機物の積層体を収納し、その内部を減圧して密封したものにすることができる。また、真空断熱材は、無機物を積層した側を、箱体の高温側壁面に当接させて配設した構成にすることができる。更に、真空断熱材の芯材を構成する連続気泡硬質プラスチック発泡体は、連続気泡硬質プラスチックを多段圧縮成形した積層構造の連続気泡ウレタンフォーム成形体とすることができる。更には、真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維に有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して積層、圧縮成形したガラス繊維マットにすることもある。また、真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維の積層体にバインダー等の結合剤を塗布せずにニードルパンチにより圧縮成形したガラス繊維マット、あるいは湿式処理した無機質繊維を圧縮成形したガラス繊維マットであってもよい。更に、箱体は、コンテナや輸送用車輌の収納庫などの輸送用箱体に適用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の断熱箱体は、大型のコンテナや輸送用車輌の収納庫などに適用でき、これら箱体の側壁や底壁，天井壁の各壁、或いは、開閉扉の内部に、それぞれ大きな真空断熱材を配設し、それを発泡ウレタン樹脂を注入発泡させて充填し固定することができるので、小さな真空断熱材を複数枚並べる場合と比較して端部におけるボイドの発生やヒートブリッジの影響がなく、断熱性能、作業性を著しく向上させることができるという効果が得られる。
【００１３】
また、本発明に用いる真空断熱材は、芯材が複合芯材、具体的には連続気泡硬質プラスチック発泡体と無機物の積層体であるので、芯材に無機物のみを用いたものと比較し、箱体の軽量化が図れると共に、表面平滑性に優れているので、配設する壁面に対し密接することができ、断熱性能を向上させることができるという効果が得られる。また、主に連続気泡硬質プラスチック発泡体側の厚みを変えることにより、配設する内壁材と外壁材の間隔の広狭に対し、適切に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態例を図に拠り説明する。図１はコンテナに適用した本発明断熱箱体の一例の側壁の内部構造を示す平断面図、図２は本発明に用いる真空断熱材の一例の断面図、図３は図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の一例を示す概念図、図４は図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の他の一例を示す概念図、図５は図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の別例を示す概念図である。
【実施例】
【００１５】
図１において、１は、本発明断熱箱体を適用したコンテナＣ（箱体）の側壁、２は同じく側壁１に接合した他の側壁、3も同じく他の側壁である。1a，2a，3aはそれぞれ側壁１，２，３の内壁材、1b，2b，3bは同じく外壁材である。これらの内壁材1a，2a，3aと外壁材1b，2b，3bは金属製の薄板であるが、耐熱性の高い合成樹脂製の板材などであってもよい。
【００１６】
Ｔは、各側壁１，２，３の内壁材1a，2a，3aと外壁材1b，2b，3bの間の空間にそれぞれ配設した真空断熱材で、後に詳述するが、図２に示したように、ガスバリヤー性フィルムよりなる袋体４に、芯材Ｓとして連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６の積層体を収納し、その内部を減圧して密封したものである。ここで、4aは密封部、７はガス吸着剤、5aはこの吸着剤７を入れる穴である。また、真空断熱材Ｔは、各外壁材1b，2b，3bの全面乃至略全面を覆う大きさの真空断熱材Ｔを、無機物６を積層した側を各外壁材1b，2b，3bの面に当接させて配設してある。なお、真空断熱材Ｔは、各側壁１，２，３の内壁材1a，2a，3aの面に当接させて配設することもあり、その場合は、無機物６を積層した側を内壁材1a，2a，3aの壁面に当接させて配設する。なお、真空断熱材Ｔを外壁材1b，2b，3b側に配設するか、内壁材1a，2a，3a側に配設するかは、高温環境下におかれるのがコンテナＣの内側か外側かにより定められ、高温側に無機物６を積層した側を配置する。また、真空断熱材Ｔは、上記のように外壁材1b，2b，3b又は内壁材1a，2a，3aの全面乃至略全面に配設するが、これら外壁材1b，2b，3b又は内壁材1a，2a，3aの面の一部に配設することもある。
【００１７】
Ｕは、上記のように各側壁１，２，３内に配設した真空断熱材Ｔを固定するために内壁材1a，2a，3aと真空断熱材Ｔとの間に注入し発泡させて充填した発泡ポリウレタン樹脂である。また、図１に表れないコンテナＣの別の側壁、及び、底壁，天井壁も同様に内壁材と外壁材を有し、それらの間に真空断熱材Ｔを同様に配設すると共に、固定用発泡ポリウレタン樹脂Ｕを充填してある。なお、一つの側壁全体を開閉扉にする場合もあるが、側壁を左右に２分割して開閉扉にする場合などは、それぞれの扉にも同様に真空断熱材Ｔを配設すると共に、固定用発泡ポリウレタン樹脂Ｕを充填する。
【００１８】
次に、本発明で用いる真空断熱材Ｔの詳細な構成について説明する。図２に示した真空断熱材Ｔの芯材Ｓは、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６を積層した複合芯材である。このうち連続気泡硬質プラスチック発泡体５は、連続気泡ウレタンフォームを多段圧縮成形した連続気泡ウレタンフォーム積層体である。なお、連続気泡硬質プラスチック発泡体５は、連続気泡ウレタンフォームのほか、連続気泡ポリスチレンフォームも使用できる。また、無機物６は、ここでは、ガラス繊維を有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して圧縮成形したガラス繊維マットであるが、有機バインダーを用いないでガラス繊維をニードルパンチにより圧縮成形したガラス繊維マットや、湿式処理による圧縮成形体でもよい。なお、図２では、連続気泡ウレタンフォーム成形体などの連続気泡硬質プラスチック発泡体５を３枚、ガラス繊維マットなどの無機物６を７枚使用しているが、枚数はこれらに限定されるものではなく、１枚の連続気泡硬質プラスチック発泡体５と１枚の無機物６を積層したものでもよく、また、複数枚の連続気泡ウレタンフォーム成形体などの連続気泡硬質プラスチック発泡体５と複数枚のガラス繊維マットなどの無機物６を積層したものでもよい。なお、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６とは、接着剤などを用いずに互いに対向する面同士を重ね合わせて積層されている。
【００１９】
また、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６との積層構造は、上記のほか、無機物６の両側に連続気泡硬質プラスチック発泡体５をそれぞれ積層した構造、連続気泡硬質プラスチック発泡体５の両側に無機物６をそれぞれ積層した構造にしてもよい。なお、連続気泡ウレタンフォームの成形体の複数枚と、ガラス繊維マットの複数枚を交互に、又は、ランダムに積層した構造にすることもできる。
【００２０】
次に、芯材Ｓを構成する無機物６には、ガラス繊維マットのほか、無機粉体を使用することができ、また、ガラス繊維と無機粉体を混合したものを使用することもできる。また、ガラス繊維のほか，セラミックファイバー，ロックウール，シリカアルミナウールなどを用いることもできる。無機粉体として、非結晶珪素，シリカなどを用いることができる。
【００２１】
本発明に用いる真空断熱材Ｔは、上記の通り、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６を積層し、連続気泡硬質プラスチック発泡体５に形成した穴5aにガス吸着剤を入れたものをガスバリアー性のフィルムよりなる袋体に収納し、その内部を減圧して真空状態にした後、密封して製造する。このガスバリアー性フィルムは、ここでは金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルムを使用しているが、金属箔の代わりに金属蒸着フィルム、あるいは金属酸化物蒸着フィルムを使用しプラスチックフィルムと積層したフィルムを使用することもできる。金属箔にはアルミニウム箔を、金属蒸着フィルムの蒸着金属にはアルミニウムをそれぞれ使用しているが、ステンレス箔などの他の金属箔も使用することができる。また、蒸着金属もアルミニウム以外のものを使用することができる。
【００２２】
ガスバリアー性フィルムの一例として、ポリエチレンテレフタレートフィルム／ナイロンフィルム／アルミ箔／ポリエチレンフィルムの４層構造のラミネートフィルムが挙げられるが、これ以外に、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のラミネートフィルムもあり、これらのフィルムを袋体４に形成するときは、ポリエチレンフィルムが袋体４の内側になるように構成される。上記のラミネートフィルムのアルミ箔をアルミ蒸着フィルムに代えたものも勿論、使用することができる。因みに、金属箔を使用した場合は、金属蒸着フィルムを使用した場合よりガスバリアー性は高いが、金属蒸着フィルムを使用した場合と比較してヒートリークが若干起こり易い面はある。しかし、特に真空断熱材Ｔが大型の場合は断熱性能に支障が無く、いずれも使用することができる。
【００２３】
次に、真空断熱材Ｔの芯材Ｓを構成する連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６について更に詳細に説明するが、先に無機物６について説明する。無機物６は図２に例示したものは、ガラス繊維に有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して積層、圧縮成形したガラス繊維マットであるが、積層に際しては、図３に示すように、バインダーを塗布して積層した積層体８を、プレス機９により加圧加熱して圧縮し、その後プレス機９から解放して無機物６であるガラス繊維マットを得る。なお、ガラス繊維のほか、セラミックファイバー，ロックウール，シリカアルミナウールなどを用いることもできることは上述の通りである。具体的には、ガラス繊維を連続的に溶融紡糸しながらベルトコンベア上に連続的に堆積する際にバインダーを塗布し、この積層体８の密度が100〜300ｋｇ／ｍ3となるように30秒間以上、例えば平板の加熱プレス機９などにより加圧しながら加熱して圧縮マットであるガラス繊維マット（無機物６）を成形する（図３参照）。
【００２４】
上記のようなガラス繊維マットは種々の密度のものが知られているが、本発明においては、ガラス繊維の平均径が３〜５μｍであり、加熱圧縮したガラス繊維マットの密度が30〜60ｋｇ／ｍ3であり、このマット１枚の厚みが30〜40mmであるのが好適である。
【００２５】
上記のガラス繊維の平均径が５μｍを超える太さの場合は、得られる真空断熱材Ｔの断熱性能が低下する。一方、３μｍ未満の太さのガラス繊維はその製造自体が困難である。また、ガラス繊維マットの1枚の厚さは、50mm以上になると包装袋への挿入が困難になり、包装袋のサイズの増大が必要となるなどの点で好ましくない。
【００２６】
次に、有機バインダーは、従来公知のガラス繊維マットの製造に用いられているものでよく、好ましくは、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂の前躯体の水溶液などが使用できる。これらの有機バインダーは、有機バインダーの固形分が、このバインダーの固形分を含むガラス繊維の全量の0.5〜3.0wt％を占める範囲の使用量が好適であり、0.5〜1.5wt％が最も好ましい。有機バインダーの使用量が0.5wt％未満であると、ガラス繊維マッチが嵩張り、好ましくない。一方、使用量が3.0wt％を超えると、得られる真空断熱材Ｔの断熱性能が劣り、好ましくない。
【００２７】
本発明は、ガラス繊維に有機バインダーが未硬化のままで付着している状態で、特定の加圧力で加熱することが重要である。有機バインダーが硬化した後にガラス繊維の積層体８を加圧すると、十分な表面平滑性が得られない。
【００２８】
加圧条件は、加圧された積層体８の密度が100〜300ｋｇ／ｍ3で、好ましくは150〜200ｋｇ／ｍ3となる条件である。圧縮された際の密度が100ｋｇ／ｍ3未満であると、得られる真空断熱材Ｔの無機物側の表面平滑性が十分に得られず、また、300ｋｇ／ｍ3を超えると、ガラス繊維の積層体８を押圧するための設備が大掛かりとなり、また、ガラス繊維中のガラス繊維に折れが生じてガラス繊維が粉状になり、最終的に得られる真空断熱材Ｔの十分な断熱性能が得られず、好ましくない。
【００２９】
また、加圧時間は30秒間以上であり、上記のプレス機９で加圧する場合は60〜360秒間が好ましい。更に、加熱温度は一般的には、有機バインダーが硬化する温度であり、具体的には160〜280℃の範囲が好ましい。なお、この温度はプレス板そのものの温度ではなく、ガラス繊維の積層体８内の温度である。従って、上記の加圧加熱処理はプレス板の温度を適当な温度に上げて行ってもよく、プレス雰囲気の温度を適当な温度に上げて行ってもよい。
【００３０】
次に、図４により、ガラス繊維の積層体を加圧加熱処理する別例について説明する。図４において、8′は、加圧加熱処理する前のガラス繊維の積層体、6′は、加圧加熱処理後のガラス繊維マットを示している。また、10は、加熱オーブンを、11は、加圧加熱コンベアを、12，12′は、上流側の一対のロールを、13，13′は、下流側の一対のロールをそれぞれ示している。
【００３１】
図４のガラス繊維マットの製造方法では、連続的に溶融紡糸されているガラス繊維を、ベルトコンベアなどの搬送手段（図示せず）上に連続的に所定の密度で堆積しつつ、この堆積物には連続的に未硬化の有機バインダーを付与し、この積層体8′を加熱オーブン10内において駆動されている加圧加熱コンベア11を構成している上流側の一対のロール12，12′、及び、下流側の一対のロール13，13′により連続して押圧し、有機バインダーを熱硬化させる。上記コンベア11を用いることにより、押圧保持する時間を有しつつ、所望のガラス繊維マット6′を連続的に製造できるため好ましい。上記コンベア11の長さはラインスピードにもよるが、10〜30ｍが好ましい。10ｍ未満であると押圧や加熱が不十分となり、真空断熱材Ｔの無機物６側が平滑面にならない。一方、30ｍを超えると装置が大掛かりとのるので好ましくない。また、加圧時間はコンベア11で連続的に加圧する場合、30秒間以上であり、60〜180秒間であることが好ましい。30秒間未満であると、押圧や加熱が不十分となり、180秒間を超えると生産効率が劣るか、装置が大掛かりとなってしまい、真空断熱材Ｔの無機物６側に期待以上の平滑面が得られない。
【００３２】
次に、図５により、有機バインダーを用いないでガラス繊維マットを製造する方法について説明する。図５において、14は、図３に示したガラス繊維の積層体８（バインダーの塗布なし）と同じ構成の積層体である。15は、積層体14の上方に配置したニードルパンチ機、16はこのパンチ機15の針である。ニードルパンチ機15は、針16を上下させる動作を高速で繰り返すことでガラス繊維同士を細かく絡み付かせることができ、その結果、ガラス繊維の積層体が密着してガラス繊維マットになる。なお、図示しないが、ニードルパンチ機15を図４に示したコンベア11の上流側の一対のロール12，12′と下流側の一対のロール13，13′の間に配置し、連続してガラス繊維マットを製造することもできる。
【００３３】
次に、湿式処理によるガラス繊維マットについて説明する。本発明では、ガラス繊維に酸性、或いはアルカリ性水溶液を付着させ、希望する厚さにプレスし、圧縮乾燥させたものを用いることができる。無機質繊維同士がそれら繊維より溶出した成分により各交点で結着して、繊維マットとなる。使用するガラス繊維は特に指定するものではないが、成形物の表面性、断熱性能を考慮すると平均繊維系が10μｍ以下であるものが好ましい。無機質繊維の表面の溶出には、酸性、或いはアルカリ性水溶液を用いることができるが、結着の効率良さからＰＨ５以下の塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸が好ましい。湿式処理を行ったガラス繊維は、２〜10ｋｇ/ｃｍ2程度の圧力でプレス加工することによりガラス繊維マットとなる。
【００３４】
次に、上記のような方法で製造されたガラス繊維マットに積層する連続気泡硬質プラスチック発泡体５について説明する。この発泡体５は、ここでは連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体を使用しているが、連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体としては、上述した特許文献７に開示されているものを使用することができる。
【００３５】
具体的には、連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体は、ポリオール成分とイソシアネート成分と発泡剤とを含む発泡原料を発泡成形して得られるもので、本発明に用いる連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体は、ポリオール成分とイソシアネート成分の含有割合がNCO/OHの当量比で約0.55〜0.95の範囲とすることが硬質ポリウレタンフォーム成形体が熱可塑的性質を持つので好ましい。
【００３６】
上記の連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体の製造に係るポリオール成分としては、通常ポリウレタンフォームの発泡原料成分として用いられるポリオール成分であれば特に制限なく用いることが可能であり、具体的には、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールや、例えば、トリレンジアミン系ポリエーテル、シュクローズ系ポリエーテル、エチレンジアミン系ポリエーテル等のこれらの変性体等のポリエーテルポリオール；縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等のポリエステルポリオール；ポリブタジエンポリオール；アクリルポリオール；部分鹸化エチレンー酢酸ビニル共重合体；フェノール系ポリオール等を挙げることが可能である。
【００３７】
また、イソシアネート成分としては、通常ポリウレタンフォームの発泡原料成分として用いられるイソシアネート成分であれば特に制限なく用いることが可能であり、具体的には、ポリメリック４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
【００３８】
なお、この様な通常ポリウレタンフォームの発泡原料成分として用いられるポリオール成分あるいはイソシアネート成分の多くは、市販もされているのでこれを用いることも可能である。
【００３９】
また、発泡剤としては、HFC、HCFC、シクロペンタン、水等が挙げられ、これらの中から１種あるいはそれ以上を適宜選択することができるが、環境面を考慮すると、ODP（オゾン破壊係数）＝０、GWP（地球温暖化係数）＝1で且つ爆発、火災等がなく安全性の高い水を用いることが好ましい。
【００４０】
次に、本発明に用いる硬質ポリウレタンフォームの成形体の気泡は、例えば、不織布を積層したような「繊維積層状」であることがポリウレタン樹脂の熱伝導距離を伸ばし、断熱性能を向上させるばかりでなく、曲面形状に容易に変形することができるので好ましい。このような気泡を有する硬質ポリウレタンフォーム成形体を製造する方法としては、硬質ポリウレタンフォーム成形体の発泡中に圧縮を行う多段圧縮成形により製造することが好ましい。多段圧縮成形により製造することにより、成形体の内側部分からスキン層部分までの全体にわたって押しつぶされた「繊維積層状」形状を持ち、かつスキン層を残した状態で連通度99％以上の硬質ポリウレタンフォームを形成することができる。
【００４１】
通常、硬質ポリウレタンフォームの成形体は発泡するとスキン層を形成する。このスキン層は連続気泡となっていないため、取り除く必要がある。本発明ではこのような通常の硬質ポリウレタンフォーム成形体を用いることができる。また、スキン層を残したままの状態で連続気泡、好ましくは連通度が99％以上である連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体を用いると、製造工程で廃棄物が発生せず省資源等の点では好ましい。ここで、「スキン層」とは、発泡成形体における表層部即ち表面層をいう。また、「連通度」とは連続気泡率のことをいい、具体的には、ASTM-D1940に基づいて測定される独立気泡率をCrとしたときに100−Crの式で算出することができる。
【００４２】
スキン層を残したままの状態で連続気泡を有する連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体の密度については、用途に応じて適宜選択されるものであって、特に限定されるものではないが、例えば、真空断熱材の芯材として用いられる場合には、具体的には、90〜180ｋｇ／ｍ3程度の範囲の密度が好ましく挙げられ、より好ましくは、100〜150ｋｇ／ｍ3程度の範囲の密度が挙げられる。
【００４３】
スキン層を残したままの状態で連続気泡を有する連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体における密度分布についても、成形体全体の密度同様特に限定されるものではないが、成形体の表面から内部に向かって0.5mmまでの部分を構成する表層部の密度を、表層部を除いた中心部の密度に近づけることが好ましく、具体的には、表層部の密度を中心部の密度の約0.9〜1.5倍とすることが好ましく、より好ましくは、表層部の密度は中心部の密度の1.0〜1.3倍程度である。
【００４４】
本発明に用いる真空断熱材Ｔは、無機物６としてのガラス繊維マットと連続気泡硬質プラスチック発泡体としての連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体を積層し、ガスバリアー性フィルムよりなる袋体４内に収納した後、公知の方法で内部を減圧し、密封して製造されるが、その厚みは、主に芯材として積層される連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体の厚みを調整することにより、任意の厚みのものを製造することができる。その際、１枚の連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体の厚みを調整するほか、所定厚みの複数枚の連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体を重合せて多段圧縮成形するとき、その枚数を変更することにより厚みを調整することができる。
【００４５】
また、本発明に用いる真空断熱材Ｔは、表面平滑性に優れていると共に、芯材の一側に連続気泡硬質プラスチック発泡体５を積層しているので、Ｒ曲げが容易に行える。即ち、図１に示したような扁平な板状の真空断熱材Ｔの全体を100〜140℃で10〜20分間程度、加熱炉内に入れて加熱しながら、内側に凹んだ弯曲部を有する雌型（図示せず）と外側に突出した弯曲部を有する雄型（図示せず）との間に、前記断熱材Ｔの無機物６側が雄型に対向するように入れて強制的に変形させ、その状態を保持したまま、常温まで冷却した後、雌型から雄型を外して所望の弯曲率の円弧状に変曲した真空断熱材Ｔを製造する。なお、連続気泡硬質プラスチック発泡体５を内側にして弯曲させてもよい。また、真空断熱材Ｔは、上記のようなＲ曲げ手法により、その外形を円筒状や半球状，波状に形成することもできる。従って、本発明に用いる真空断熱材Ｔは、円弧状になった箱体の側壁などにも用いることができる。
【００４６】
本発明断熱箱体は、上記のようにコンテナのほか、輸送用車輌の収納庫などにも適用することができる。
【００４７】
〔性能試験１〕
次に、本発明断熱箱体を、所定の大きさの箱体に適用し、その断熱性能を測定した。箱体の大きさは、内寸500×500×500mm、外寸560×560×560mmである。
【００４８】
断熱部分の構成は、
（１）硬質ポリウレタンフォームのみのもの（60mm）、
（２）芯材が連続気泡硬質ウレタンフォームの真空断熱材（30mm）と硬質ポリウレタンフォーム（30mm）からなるもの、
（３） 芯材がガラス繊維マットの真空断熱材（15mm）と硬質ポリウレタンフォーム（45mm）からなるもの、
（４） 芯材がガラス繊維マットと連続気泡硬質ウレタン発泡体を積層した複合芯材の真空断熱材（30mm）と硬質ポリウレタンフォーム（30mm）からなるもの（本発明の場合）、
であり、これらについて、それぞれ箱体の外気温度35℃、内部温度-20℃の条件下で試験を行った。試験結果は、下記の表１に示す通りであった。
なお、断熱部分に使用した断熱材の熱伝導率は、同じ厚みで、硬質ポリウレタンフォームは、0.0210Ｗ／ｍ・Ｋ、芯材が連続気泡硬質ウレタンフォームの真空断熱材は、0.0042Ｗ／ｍ・Ｋ、芯材がガラス繊維マットの真空断熱材は、0.0018Ｗ／ｍ・Ｋ、ガラス繊維マットと連続気泡硬質ウレタン発泡体を積層した複合芯材の真空断熱材は、0.0025Ｗ／ｍ・Ｋであり、芯材がガラス繊維マットの真空断熱材が最も優れている。従って、断熱部分の真空断熱材をすべて同じ厚みにした場合、芯材がガラス繊維マットの真空断熱材を用いたものが最も良い断熱性能を示すことは明らかであるが、断熱箱体としては、断熱部分の重量の増加は好ましくなく、芯材にガラス繊維マットのみを使用して厚さ30mmの真空断熱材を作ることは、ガラス繊維マットの笠高さの面から量産性に優れないので、この観点から、上記（３）のものは、厚さが15mmの真空断熱材を用いて性能試験を行った。
【００４９】
【表１】
【００５０】
〔評価〕
表１から明らかなように、ガラス繊維マットと連続気泡硬質ウレタン発泡体を積層した複合芯材の真空断熱材を用いた本発明断熱箱体は、侵入熱量、及び、熱貫流率でともに他の断熱材を用いたものと比較し、優れていることが確認できた。
【００５１】
〔性能試験２〕
次に、本発明断熱箱体に用いる真空断熱材について、無機物を積層させた面を加熱した場合と、連続気泡硬質プラスチック発泡体（ウレタン）の面を加熱した場合の断熱性能の経時変化を測定する片面加熱試験を行った。試験サンプルは、ガラス繊維とポリウレタンフォームの複合コア材をガスバリヤー性フィルムで真空密封したもので、大きさは500×500×30mmである。なお、熱伝導率の変化を急激にするため、ガス吸着材は用いていない。試験は、表面温度90℃の加熱板上に真空断熱材を直接乗せ、面全体が加熱されるよう、重石で固定して行った。試験結果は次の表２に示す通りであった。
【００５２】
【表２】
【００５３】
〔評価〕
ウレタンの面を加熱した真空断熱材の熱伝導率が15日後に９倍に悪化したのと比べ、無機物を積層させた面を加熱した試料は微小な変化に留まり、非常に優れていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明断熱箱体は、断熱性能のほか、軽量化も要求されるコンテナや輸送用車輌の収納庫などの輸送用箱体ちして好適に適用することができると共に、これら以外に大型の冷蔵庫や冷凍庫にも適用することができる。また、内壁材と外壁材を有するところ、例えば、箱体状の居住空間の壁や床、天井など、具体的には耐熱壁などに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】コンテナに適用した本発明断熱箱体の一例の側壁の内部構造を示す平断面図。
【図２】本発明に用いる真空断熱材の一例の断面図。
【図３】図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の一例を示す概念図。
【図４】図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の他の一例を示す概念図。
【図５】図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の別例を示す概念図。
【符号の説明】
【００５６】
１，２，３ 側壁
４ 袋体
５ 連続気泡硬質プラスチック発泡体
６ 無機物
７ ガス吸着剤
８，8′，14 積層体
９ プレス機
10 加熱オーブン
11 加圧加熱コンベア
12，12′ 上流側の一対のロール
13，13′ 下流側の一対のロール
15 ニードルパンチ機
16 針
Ｃ 箱体
Ｔ 真空断熱材
Ｕ 発泡ポリウレタン樹脂
Ｓ 芯材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナや輸送用車輌の収納庫などに用いられる真空断熱材（VIP）を用いた断熱性能に優れた箱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定量の貨物（物品）を収容して車輌や列車，船舶などにより輸送するのに適した箱体としてコンテナが使用されている。コンテナは用途に応じてあらゆる物品を収容し輸送することができるので、きわめて便利なものであるが、最近では食品や飲料など、一定温度に保持した状態で輸送することが要望される場合が多い。
【０００３】
従来のコンテナでは、上記のような要望に対し、ウレタンフォームなどの断熱性板状体を用いて物品収納部の回りを囲む構成を採っている。しかし断熱効率を高めるためにウレタンフォームを厚くすると、保管スペースが少なくなってしまうという問題があった。そこで、特許文献１には、このような従来のコンテナに対し、コンテナのサイズと重量は小さい方が輸送効率が高く、むやみに厚いウレタンフォームを使用することは好ましくないとの観点から、小型化と軽量化を図るため、物品収容部を構成する容器の内壁材と外壁材の少なくとも一方に、中空粒子や気泡を内包する樹脂組成物からなる薄膜の断熱性シートを貼着した構成のコンテナが提案されている。しかしながら、この特許文献１における断熱性シートは、内壁材と外壁材の間にではなく、内壁材の容器内面側などに貼着されるため、擦れや突き刺し等による断熱性シートの損傷により優れた断熱性能を維持することができないという問題があった。
【０００４】
また、最近では、冷凍食品を各家庭などに配達するための輸送車輌として、例えば、特許文献２には、後部側に大きな保冷庫を設け、冷却装置で保冷庫内を一定温度に制御できるようにした低温輸送車輌が提案されている。更に、特許文献３には、複数個の物流容器内を任意の温度に設定できるようにした冷凍車が提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２や特許文献３では、保冷庫や物流容器がどのような断熱構造になっているかについては詳細な説明がされていない。
【０００６】
そこで、このような輸送用の保冷容器の断熱構造について他の文献を調べると、特許文献４に、容器の底板や側壁の発泡プラスチックからなる内層部に真空断熱板を埋設して断熱性能を高めた保冷容器が提案されている。この特許文献４に提案されている保冷容器は、従来の内層部が発泡プラスチックのみからなるものと比較し、優れた断熱性能が得られるが、真空断熱板が発泡プラスチック内に埋設されてしまうため、底板や側壁の内壁材又は外壁材が例えば70〜150℃の高温に接したとき、変形や、断熱性能を維持できないという問題があった。
【０００７】
真空断熱体を用いて断熱性能を高めるようにした断熱箱体としては、他に特許文献５に提案されているものがある。通常、真空断熱体はその外周に熱融着層が形成されることから、これを箱体に使用するとこの熱融着層が邪魔になり、端部において隙間が生じてしまう。そこで、特許文献５では、熱融着層を容易に折り曲げることができるようにし、端部に隙間が生じないようにしてこの問題の解決を図っている。しかしこの方法は、真空断熱体の大きさ程度の箱体を造るのには適しているが、大きな箱体を造ろうとすると、多数の真空断熱体を並べて使用するため作業性を低下させるだけでなく、端部におけるヒートブリッジによる影響があり、断熱性の低下は避けられない。また、周囲を発泡ポリウレタンで充填する際に発生するボイドは表面性，断熱性能を低下させ、冷凍車輌の保冷容器やコンテナには使用できないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献６には、真空断熱パネルとして、芯材に発泡ポリスチレンなどの樹脂発泡体と耐熱性を有する発泡ポリウレタンやガラス繊維マットなどの多孔体を積層した二重構造のものを用いたものが提案されている。更に、特許文献６には、この真空断熱パネルを冷蔵庫や保冷庫などの断熱を要する壁面の金属製薄板および樹脂成形品で構成された間隙に配設する構成が開示されている。この特許文献６で、芯材に発泡ポリウレタンやガラス繊維マットなどの多孔体を積層したのは、芯材が耐熱温度が低い発泡ポリスチレンだけでは、真空断熱パネルを配設し、発泡ウレタンを充填して固定しようとするとき、充填時の発熱による芯材表面の温度上昇と発泡圧によって芯材が変形してしまうという問題があったからである。従って、特許文献６の発明では、真空断熱パネルの耐熱性が高い側が固定用発泡樹脂が充填される内側になるよう間隙に配設され、耐熱温度の低い発泡ポリスチレン側は、内壁材又は外壁材に接することとなる。しかし、これでは真空断熱材の配設位置が制限される上、高温環境下で高い耐熱性が要求される断熱箱体には適さないという問題があった。なお、このような複合芯材を有する真空断熱材としては特許文献７に提案されているが、特許文献７では、その真空断熱材を断熱箱体にどのように適用するかについてまでは開示されていない。
【特許文献１】特開２００１−３４８０７６号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３３５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１４７５２号公報
【特許文献４】特開２００４−１９６４１１号公報
【特許文献５】特開２００１−２９５９８４号公報
【特許文献６】特開２０００−１８４８５号公報
【特許文献７】特開２００４−１６２９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、低温環境下のみならず高温環境下でも使用でき、大型のコンテナや輸送用車輌の収納庫などとして使用できる真空断熱材を用いた新たな断熱箱体を提供することを、その課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明の構成は、物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間に、複合芯材を有する真空断熱材を内壁材面又は外壁材面に当接させて配設すると共に隙間にウレタンフォームを注入発泡させて充填したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は、上記構成において、真空断熱材は、ガスバリヤー性フィルムよりなる袋体に、芯材として連続気泡硬質プラスチック発泡体と無機物の積層体を収納し、その内部を減圧して密封したものにすることができる。また、真空断熱材は、無機物を積層した側を、箱体の高温側壁面に当接させて配設した構成にすることができる。更に、真空断熱材の芯材を構成する連続気泡硬質プラスチック発泡体は、連続気泡硬質プラスチックを多段圧縮成形した積層構造の連続気泡ウレタンフォーム成形体とすることができる。更には、真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維に有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して積層、圧縮成形したガラス繊維マットにすることもある。また、真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維の積層体にバインダー等の結合剤を塗布せずにニードルパンチにより圧縮成形したガラス繊維マット、あるいは湿式処理した無機質繊維を圧縮成形したガラス繊維マットであってもよい。更に、箱体は、コンテナや輸送用車輌の収納庫などの輸送用箱体に適用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の断熱箱体は、大型のコンテナや輸送用車輌の収納庫などに適用でき、これら箱体の側壁や底壁，天井壁の各壁、或いは、開閉扉の内部に、それぞれ大きな真空断熱材を配設し、それを発泡ウレタン樹脂を注入発泡させて充填し固定することができるので、小さな真空断熱材を複数枚並べる場合と比較して端部におけるボイドの発生やヒートブリッジの影響がなく、断熱性能、作業性を著しく向上させることができるという効果が得られる。
【００１３】
また、本発明に用いる真空断熱材は、芯材が複合芯材、具体的には連続気泡硬質プラスチック発泡体と無機物の積層体であるので、芯材に無機物のみを用いたものと比較し、箱体の軽量化が図れると共に、表面平滑性に優れているので、配設する壁面に対し密接することができ、断熱性能を向上させることができるという効果が得られる。また、主に連続気泡硬質プラスチック発泡体側の厚みを変えることにより、配設する内壁材と外壁材の間隔の広狭に対し、適切に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態例を図に拠り説明する。図１はコンテナに適用した本発明断熱箱体の一例の側壁の内部構造を示す平断面図、図２は本発明に用いる真空断熱材の一例の断面図、図３は図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の一例を示す概念図、図４は図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の他の一例を示す概念図、図５は図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の別例を示す概念図である。
【実施例】
【００１５】
図１において、１は、本発明断熱箱体を適用したコンテナＣ（箱体）の側壁、２は同じく側壁１に接合した他の側壁、3も同じく他の側壁である。1a，2a，3aはそれぞれ側壁１，２，３の内壁材、1b，2b，3bは同じく外壁材である。これらの内壁材1a，2a，3aと外壁材1b，2b，3bは金属製の薄板であるが、耐熱性の高い合成樹脂製の板材などであってもよい。
【００１６】
Ｔは、各側壁１，２，３の内壁材1a，2a，3aと外壁材1b，2b，3bの間の空間にそれぞれ配設した真空断熱材で、後に詳述するが、図２に示したように、ガスバリヤー性フィルムよりなる袋体４に、芯材Ｓとして連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６の積層体を収納し、その内部を減圧して密封したものである。ここで、4aは密封部、７はガス吸着剤、5aはこの吸着剤７を入れる穴である。また、真空断熱材Ｔは、各外壁材1b，2b，3bの全面乃至略全面を覆う大きさの真空断熱材Ｔを、無機物６を積層した側を各外壁材1b，2b，3bの面に当接させて配設してある。なお、真空断熱材Ｔは、各側壁１，２，３の内壁材1a，2a，3aの面に当接させて配設することもあり、その場合は、無機物６を積層した側を内壁材1a，2a，3aの壁面に当接させて配設する。なお、真空断熱材Ｔを外壁材1b，2b，3b側に配設するか、内壁材1a，2a，3a側に配設するかは、高温環境下におかれるのがコンテナＣの内側か外側かにより定められ、高温側に無機物６を積層した側を配置する。また、真空断熱材Ｔは、上記のように外壁材1b，2b，3b又は内壁材1a，2a，3aの全面乃至略全面に配設するが、これら外壁材1b，2b，3b又は内壁材1a，2a，3aの面の一部に配設することもある。
【００１７】
Ｕは、上記のように各側壁１，２，３内に配設した真空断熱材Ｔを固定するために内壁材1a，2a，3aと真空断熱材Ｔとの間に注入し発泡させて充填した発泡ポリウレタン樹脂である。また、図１に表れないコンテナＣの別の側壁、及び、底壁，天井壁も同様に内壁材と外壁材を有し、それらの間に真空断熱材Ｔを同様に配設すると共に、固定用発泡ポリウレタン樹脂Ｕを充填してある。なお、一つの側壁全体を開閉扉にする場合もあるが、側壁を左右に２分割して開閉扉にする場合などは、それぞれの扉にも同様に真空断熱材Ｔを配設すると共に、固定用発泡ポリウレタン樹脂Ｕを充填する。
【００１８】
次に、本発明で用いる真空断熱材Ｔの詳細な構成について説明する。図２に示した真空断熱材Ｔの芯材Ｓは、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６を積層した複合芯材である。このうち連続気泡硬質プラスチック発泡体５は、連続気泡ウレタンフォームを多段圧縮成形した連続気泡ウレタンフォーム積層体である。なお、連続気泡硬質プラスチック発泡体５は、連続気泡ウレタンフォームのほか、連続気泡ポリスチレンフォームも使用できる。また、無機物６は、ここでは、ガラス繊維を有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して圧縮成形したガラス繊維マットであるが、有機バインダーを用いないでガラス繊維をニードルパンチにより圧縮成形したガラス繊維マットや、湿式処理による圧縮成形体でもよい。なお、図２では、連続気泡ウレタンフォーム成形体などの連続気泡硬質プラスチック発泡体５を３枚、ガラス繊維マットなどの無機物６を７枚使用しているが、枚数はこれらに限定されるものではなく、１枚の連続気泡硬質プラスチック発泡体５と１枚の無機物６を積層したものでもよく、また、複数枚の連続気泡ウレタンフォーム成形体などの連続気泡硬質プラスチック発泡体５と複数枚のガラス繊維マットなどの無機物６を積層したものでもよい。なお、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６とは、接着剤などを用いずに互いに対向する面同士を重ね合わせて積層されている。
【００１９】
また、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６との積層構造は、上記のほか、無機物６の両側に連続気泡硬質プラスチック発泡体５をそれぞれ積層した構造、連続気泡硬質プラスチック発泡体５の両側に無機物６をそれぞれ積層した構造にしてもよい。なお、連続気泡ウレタンフォームの成形体の複数枚と、ガラス繊維マットの複数枚を交互に、又は、ランダムに積層した構造にすることもできる。
【００２０】
次に、芯材Ｓを構成する無機物６には、ガラス繊維マットのほか、無機粉体を使用することができ、また、ガラス繊維と無機粉体を混合したものを使用することもできる。また、ガラス繊維のほか，セラミックファイバー，ロックウール，シリカアルミナウールなどを用いることもできる。無機粉体として、非結晶珪素，シリカなどを用いることができる。
【００２１】
本発明に用いる真空断熱材Ｔは、上記の通り、連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６を積層し、連続気泡硬質プラスチック発泡体５に形成した穴5aにガス吸着剤を入れたものをガスバリアー性のフィルムよりなる袋体に収納し、その内部を減圧して真空状態にした後、密封して製造する。このガスバリアー性フィルムは、ここでは金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルムを使用しているが、金属箔の代わりに金属蒸着フィルム、あるいは金属酸化物蒸着フィルムを使用しプラスチックフィルムと積層したフィルムを使用することもできる。金属箔にはアルミニウム箔を、金属蒸着フィルムの蒸着金属にはアルミニウムをそれぞれ使用しているが、ステンレス箔などの他の金属箔も使用することができる。また、蒸着金属もアルミニウム以外のものを使用することができる。
【００２２】
ガスバリアー性フィルムの一例として、ポリエチレンテレフタレートフィルム／ナイロンフィルム／アルミ箔／ポリエチレンフィルムの４層構造のラミネートフィルムが挙げられるが、これ以外に、ポリエチレンテレフタレートフィルム／アルミ箔／高密度ポリエチレンフィルムの３層構造のラミネートフィルムもあり、これらのフィルムを袋体４に形成するときは、ポリエチレンフィルムが袋体４の内側になるように構成される。上記のラミネートフィルムのアルミ箔をアルミ蒸着フィルムに代えたものも勿論、使用することができる。因みに、金属箔を使用した場合は、金属蒸着フィルムを使用した場合よりガスバリアー性は高いが、金属蒸着フィルムを使用した場合と比較してヒートリークが若干起こり易い面はある。しかし、特に真空断熱材Ｔが大型の場合は断熱性能に支障が無く、いずれも使用することができる。
【００２３】
次に、真空断熱材Ｔの芯材Ｓを構成する連続気泡硬質プラスチック発泡体５と無機物６について更に詳細に説明するが、先に無機物６について説明する。無機物６は図２に例示したものは、ガラス繊維に有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して積層、圧縮成形したガラス繊維マットであるが、積層に際しては、図３に示すように、バインダーを塗布して積層した積層体８を、プレス機９により加圧加熱して圧縮し、その後プレス機９から解放して無機物６であるガラス繊維マットを得る。なお、ガラス繊維のほか、セラミックファイバー，ロックウール，シリカアルミナウールなどを用いることもできることは上述の通りである。具体的には、ガラス繊維を連続的に溶融紡糸しながらベルトコンベア上に連続的に堆積する際にバインダーを塗布し、この積層体８の密度が100〜300ｋｇ／ｍ3となるように30秒間以上、例えば平板の加熱プレス機９などにより加圧しながら加熱して圧縮マットであるガラス繊維マット（無機物６）を成形する（図３参照）。
【００２４】
上記のようなガラス繊維マットは種々の密度のものが知られているが、本発明においては、ガラス繊維の平均径が３〜５μｍであり、加熱圧縮したガラス繊維マットの密度が30〜60ｋｇ／ｍ3であり、このマット１枚の厚みが30〜40mmであるのが好適である。
【００２５】
上記のガラス繊維の平均径が５μｍを超える太さの場合は、得られる真空断熱材Ｔの断熱性能が低下する。一方、３μｍ未満の太さのガラス繊維はその製造自体が困難である。また、ガラス繊維マットの1枚の厚さは、50mm以上になると包装袋への挿入が困難になり、包装袋のサイズの増大が必要となるなどの点で好ましくない。
【００２６】
次に、有機バインダーは、従来公知のガラス繊維マットの製造に用いられているものでよく、好ましくは、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂の前躯体の水溶液などが使用できる。これらの有機バインダーは、有機バインダーの固形分が、このバインダーの固形分を含むガラス繊維の全量の0.5〜3.0wt％を占める範囲の使用量が好適であり、0.5〜1.5wt％が最も好ましい。有機バインダーの使用量が0.5wt％未満であると、ガラス繊維マッチが嵩張り、好ましくない。一方、使用量が3.0wt％を超えると、得られる真空断熱材Ｔの断熱性能が劣り、好ましくない。
【００２７】
本発明は、ガラス繊維に有機バインダーが未硬化のままで付着している状態で、特定の加圧力で加熱することが重要である。有機バインダーが硬化した後にガラス繊維の積層体８を加圧すると、十分な表面平滑性が得られない。
【００２８】
加圧条件は、加圧された積層体８の密度が100〜300ｋｇ／ｍ3で、好ましくは150〜200ｋｇ／ｍ3となる条件である。圧縮された際の密度が100ｋｇ／ｍ3未満であると、得られる真空断熱材Ｔの無機物側の表面平滑性が十分に得られず、また、300ｋｇ／ｍ3を超えると、ガラス繊維の積層体８を押圧するための設備が大掛かりとなり、また、ガラス繊維中のガラス繊維に折れが生じてガラス繊維が粉状になり、最終的に得られる真空断熱材Ｔの十分な断熱性能が得られず、好ましくない。
【００２９】
また、加圧時間は30秒間以上であり、上記のプレス機９で加圧する場合は60〜360秒間が好ましい。更に、加熱温度は一般的には、有機バインダーが硬化する温度であり、具体的には160〜280℃の範囲が好ましい。なお、この温度はプレス板そのものの温度ではなく、ガラス繊維の積層体８内の温度である。従って、上記の加圧加熱処理はプレス板の温度を適当な温度に上げて行ってもよく、プレス雰囲気の温度を適当な温度に上げて行ってもよい。
【００３０】
次に、図４により、ガラス繊維の積層体を加圧加熱処理する別例について説明する。図４において、8′は、加圧加熱処理する前のガラス繊維の積層体、6′は、加圧加熱処理後のガラス繊維マットを示している。また、10は、加熱オーブンを、11は、加圧加熱コンベアを、12，12′は、上流側の一対のロールを、13，13′は、下流側の一対のロールをそれぞれ示している。
【００３１】
図４のガラス繊維マットの製造方法では、連続的に溶融紡糸されているガラス繊維を、ベルトコンベアなどの搬送手段（図示せず）上に連続的に所定の密度で堆積しつつ、この堆積物には連続的に未硬化の有機バインダーを付与し、この積層体8′を加熱オーブン10内において駆動されている加圧加熱コンベア11を構成している上流側の一対のロール12，12′、及び、下流側の一対のロール13，13′により連続して押圧し、有機バインダーを熱硬化させる。上記コンベア11を用いることにより、押圧保持する時間を有しつつ、所望のガラス繊維マット6′を連続的に製造できるため好ましい。上記コンベア11の長さはラインスピードにもよるが、10〜30ｍが好ましい。10ｍ未満であると押圧や加熱が不十分となり、真空断熱材Ｔの無機物６側が平滑面にならない。一方、30ｍを超えると装置が大掛かりとのるので好ましくない。また、加圧時間はコンベア11で連続的に加圧する場合、30秒間以上であり、60〜180秒間であることが好ましい。30秒間未満であると、押圧や加熱が不十分となり、180秒間を超えると生産効率が劣るか、装置が大掛かりとなってしまい、真空断熱材Ｔの無機物６側に期待以上の平滑面が得られない。
【００３２】
次に、図５により、有機バインダーを用いないでガラス繊維マットを製造する方法について説明する。図５において、14は、図３に示したガラス繊維の積層体８（バインダーの塗布なし）と同じ構成の積層体である。15は、積層体14の上方に配置したニードルパンチ機、16はこのパンチ機15の針である。ニードルパンチ機15は、針16を上下させる動作を高速で繰り返すことでガラス繊維同士を細かく絡み付かせることができ、その結果、ガラス繊維の積層体が密着してガラス繊維マットになる。なお、図示しないが、ニードルパンチ機15を図４に示したコンベア11の上流側の一対のロール12，12′と下流側の一対のロール13，13′の間に配置し、連続してガラス繊維マットを製造することもできる。
【００３３】
次に、湿式処理によるガラス繊維マットについて説明する。本発明では、ガラス繊維に酸性、或いはアルカリ性水溶液を付着させ、希望する厚さにプレスし、圧縮乾燥させたものを用いることができる。無機質繊維同士がそれら繊維より溶出した成分により各交点で結着して、繊維マットとなる。使用するガラス繊維は特に指定するものではないが、成形物の表面性、断熱性能を考慮すると平均繊維系が10μｍ以下であるものが好ましい。無機質繊維の表面の溶出には、酸性、或いはアルカリ性水溶液を用いることができるが、結着の効率良さからＰＨ５以下の塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸が好ましい。湿式処理を行ったガラス繊維は、２〜10ｋｇ/ｃｍ2程度の圧力でプレス加工することによりガラス繊維マットとなる。
【００３４】
次に、上記のような方法で製造されたガラス繊維マットに積層する連続気泡硬質プラスチック発泡体５について説明する。この発泡体５は、ここでは連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体を使用しているが、連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体としては、上述した特許文献７に開示されているものを使用することができる。
【００３５】
具体的には、連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体は、ポリオール成分とイソシアネート成分と発泡剤とを含む発泡原料を発泡成形して得られるもので、本発明に用いる連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体は、ポリオール成分とイソシアネート成分の含有割合がNCO/OHの当量比で約0.55〜0.95の範囲とすることが硬質ポリウレタンフォーム成形体が熱可塑的性質を持つので好ましい。
【００３６】
上記の連続気泡硬質ポリウレタンフォームの成形体の製造に係るポリオール成分としては、通常ポリウレタンフォームの発泡原料成分として用いられるポリオール成分であれば特に制限なく用いることが可能であり、具体的には、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールや、例えば、トリレンジアミン系ポリエーテル、シュクローズ系ポリエーテル、エチレンジアミン系ポリエーテル等のこれらの変性体等のポリエーテルポリオール；縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等のポリエステルポリオール；ポリブタジエンポリオール；アクリルポリオール；部分鹸化エチレンー酢酸ビニル共重合体；フェノール系ポリオール等を挙げることが可能である。
【００３７】
また、イソシアネート成分としては、通常ポリウレタンフォームの発泡原料成分として用いられるイソシアネート成分であれば特に制限なく用いることが可能であり、具体的には、ポリメリック４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
【００３８】
なお、この様な通常ポリウレタンフォームの発泡原料成分として用いられるポリオール成分あるいはイソシアネート成分の多くは、市販もされているのでこれを用いることも可能である。
【００３９】
また、発泡剤としては、HFC、HCFC、シクロペンタン、水等が挙げられ、これらの中から１種あるいはそれ以上を適宜選択することができるが、環境面を考慮すると、ODP（オゾン破壊係数）＝０、GWP（地球温暖化係数）＝1で且つ爆発、火災等がなく安全性の高い水を用いることが好ましい。
【００４０】
次に、本発明に用いる硬質ポリウレタンフォームの成形体の気泡は、例えば、不織布を積層したような「繊維積層状」であることがポリウレタン樹脂の熱伝導距離を伸ばし、断熱性能を向上させるばかりでなく、曲面形状に容易に変形することができるので好ましい。このような気泡を有する硬質ポリウレタンフォーム成形体を製造する方法としては、硬質ポリウレタンフォーム成形体の発泡中に圧縮を行う多段圧縮成形により製造することが好ましい。多段圧縮成形により製造することにより、成形体の内側部分からスキン層部分までの全体にわたって押しつぶされた「繊維積層状」形状を持ち、かつスキン層を残した状態で連通度99％以上の硬質ポリウレタンフォームを形成することができる。
【００４１】
通常、硬質ポリウレタンフォームの成形体は発泡するとスキン層を形成する。このスキン層は連続気泡となっていないため、取り除く必要がある。本発明ではこのような通常の硬質ポリウレタンフォーム成形体を用いることができる。また、スキン層を残したままの状態で連続気泡、好ましくは連通度が99％以上である連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体を用いると、製造工程で廃棄物が発生せず省資源等の点では好ましい。ここで、「スキン層」とは、発泡成形体における表層部即ち表面層をいう。また、「連通度」とは連続気泡率のことをいい、具体的には、ASTM-D1940に基づいて測定される独立気泡率をCrとしたときに100−Crの式で算出することができる。
【００４２】
スキン層を残したままの状態で連続気泡を有する連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体の密度については、用途に応じて適宜選択されるものであって、特に限定されるものではないが、例えば、真空断熱材の芯材として用いられる場合には、具体的には、90〜180ｋｇ／ｍ3程度の範囲の密度が好ましく挙げられ、より好ましくは、100〜150ｋｇ／ｍ3程度の範囲の密度が挙げられる。
【００４３】
スキン層を残したままの状態で連続気泡を有する連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体における密度分布についても、成形体全体の密度同様特に限定されるものではないが、成形体の表面から内部に向かって0.5mmまでの部分を構成する表層部の密度を、表層部を除いた中心部の密度に近づけることが好ましく、具体的には、表層部の密度を中心部の密度の約0.9〜1.5倍とすることが好ましく、より好ましくは、表層部の密度は中心部の密度の1.0〜1.3倍程度である。
【００４４】
本発明に用いる真空断熱材Ｔは、無機物６としてのガラス繊維マットと連続気泡硬質プラスチック発泡体としての連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体を積層し、ガスバリアー性フィルムよりなる袋体４内に収納した後、公知の方法で内部を減圧し、密封して製造されるが、その厚みは、主に芯材として積層される連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体の厚みを調整することにより、任意の厚みのものを製造することができる。その際、１枚の連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体の厚みを調整するほか、所定厚みの複数枚の連続気泡硬質ポリウレタンフォーム成形体を重合せて多段圧縮成形するとき、その枚数を変更することにより厚みを調整することができる。
【００４５】
また、本発明に用いる真空断熱材Ｔは、表面平滑性に優れていると共に、芯材の一側に連続気泡硬質プラスチック発泡体５を積層しているので、Ｒ曲げが容易に行える。即ち、図１に示したような扁平な板状の真空断熱材Ｔの全体を100〜140℃で10〜20分間程度、加熱炉内に入れて加熱しながら、内側に凹んだ弯曲部を有する雌型（図示せず）と外側に突出した弯曲部を有する雄型（図示せず）との間に、前記断熱材Ｔの無機物６側が雄型に対向するように入れて強制的に変形させ、その状態を保持したまま、常温まで冷却した後、雌型から雄型を外して所望の弯曲率の円弧状に変曲した真空断熱材Ｔを製造する。なお、連続気泡硬質プラスチック発泡体５を内側にして弯曲させてもよい。また、真空断熱材Ｔは、上記のようなＲ曲げ手法により、その外形を円筒状や半球状，波状に形成することもできる。従って、本発明に用いる真空断熱材Ｔは、円弧状になった箱体の側壁などにも用いることができる。
【００４６】
本発明断熱箱体は、上記のようにコンテナのほか、輸送用車輌の収納庫などにも適用することができる。
【００４７】
〔性能試験１〕
次に、本発明断熱箱体を、所定の大きさの箱体に適用し、その断熱性能を測定した。箱体の大きさは、内寸500×500×500mm、外寸560×560×560mmである。
【００４８】
断熱部分の構成は、
（１）硬質ポリウレタンフォームのみのもの（60mm）、
（２）芯材が連続気泡硬質ウレタンフォームの真空断熱材（30mm）と硬質ポリウレタンフォーム（30mm）からなるもの、
（３） 芯材がガラス繊維マットの真空断熱材（15mm）と硬質ポリウレタンフォーム（45mm）からなるもの、
（４） 芯材がガラス繊維マットと連続気泡硬質ウレタン発泡体を積層した複合芯材の真空断熱材（30mm）と硬質ポリウレタンフォーム（30mm）からなるもの（本発明の場合）、
であり、これらについて、それぞれ箱体の外気温度35℃、内部温度-20℃の条件下で試験を行った。試験結果は、下記の表１に示す通りであった。
なお、断熱部分に使用した断熱材の熱伝導率は、同じ厚みで、硬質ポリウレタンフォームは、0.0210Ｗ／ｍ・Ｋ、芯材が連続気泡硬質ウレタンフォームの真空断熱材は、0.0042Ｗ／ｍ・Ｋ、芯材がガラス繊維マットの真空断熱材は、0.0018Ｗ／ｍ・Ｋ、ガラス繊維マットと連続気泡硬質ウレタン発泡体を積層した複合芯材の真空断熱材は、0.0025Ｗ／ｍ・Ｋであり、芯材がガラス繊維マットの真空断熱材が最も優れている。従って、断熱部分の真空断熱材をすべて同じ厚みにした場合、芯材がガラス繊維マットの真空断熱材を用いたものが最も良い断熱性能を示すことは明らかであるが、断熱箱体としては、断熱部分の重量の増加は好ましくなく、芯材にガラス繊維マットのみを使用して厚さ30mmの真空断熱材を作ることは、ガラス繊維マットの笠高さの面から量産性に優れないので、この観点から、上記（３）のものは、厚さが15mmの真空断熱材を用いて性能試験を行った。
【００４９】
【表１】
【００５０】
〔評価〕
表１から明らかなように、ガラス繊維マットと連続気泡硬質ウレタン発泡体を積層した複合芯材の真空断熱材を用いた本発明断熱箱体は、侵入熱量、及び、熱貫流率でともに他の断熱材を用いたものと比較し、優れていることが確認できた。
【００５１】
〔性能試験２〕
次に、本発明断熱箱体に用いる真空断熱材について、無機物を積層させた面を加熱した場合と、連続気泡硬質プラスチック発泡体（ウレタン）の面を加熱した場合の断熱性能の経時変化を測定する片面加熱試験を行った。試験サンプルは、ガラス繊維とポリウレタンフォームの複合コア材をガスバリヤー性フィルムで真空密封したもので、大きさは500×500×30mmである。なお、熱伝導率の変化を急激にするため、ガス吸着材は用いていない。試験は、表面温度90℃の加熱板上に真空断熱材を直接乗せ、面全体が加熱されるよう、重石で固定して行った。試験結果は次の表２に示す通りであった。
【００５２】
【表２】
【００５３】
〔評価〕
ウレタンの面を加熱した真空断熱材の熱伝導率が15日後に９倍に悪化したのと比べ、無機物を積層させた面を加熱した試料は微小な変化に留まり、非常に優れていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明断熱箱体は、断熱性能のほか、軽量化も要求されるコンテナや輸送用車輌の収納庫などの輸送用箱体ちして好適に適用することができると共に、これら以外に大型の冷蔵庫や冷凍庫にも適用することができる。また、内壁材と外壁材を有するところ、例えば、箱体状の居住空間の壁や床、天井など、具体的には耐熱壁などに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】コンテナに適用した本発明断熱箱体の一例の側壁の内部構造を示す平断面図。
【図２】本発明に用いる真空断熱材の一例の断面図。
【図３】図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の一例を示す概念図。
【図４】図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の他の一例を示す概念図。
【図５】図２の真空断熱材の芯材におけるガラス繊維マットの製造方法の別例を示す概念図。
【符号の説明】
【００５６】
１，２，３ 側壁
４ 袋体
５ 連続気泡硬質プラスチック発泡体
６ 無機物
７ ガス吸着剤
８，8′，14 積層体
９ プレス機
10 加熱オーブン
11 加圧加熱コンベア
12，12′ 上流側の一対のロール
13，13′ 下流側の一対のロール
15 ニードルパンチ機
16 針
Ｃ 箱体
Ｔ 真空断熱材
Ｕ 発泡ポリウレタン樹脂
Ｓ 芯材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間に、複合芯材を有する真空断熱材を内壁材面又は外壁材面に当接させて配設すると共に隙間にウレタンフォームを注入発泡させて充填したことを特徴とする真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項２】
真空断熱材は、ガスバリヤー性フィルムよりなる袋体に、芯材として連続気泡硬質プラスチック発泡体と無機物の積層体を収納し、その内部を減圧して密封したものである請求項１の真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項３】
真空断熱材は、無機物を積層した側を、箱体の高温側壁面に当接させて配設した請求項１又は２の真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項４】
真空断熱材の芯材を構成する連続気泡硬質プラスチック発泡体は、連続気泡硬質プラスチックを多段圧縮成形した積層構造の連続気泡硬質プラスチック成形体である請求項１〜３のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項５】
真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維に有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して積層、圧縮成形したガラス繊維マットである請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項６】
真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維の積層体にバインダー等の結合剤を塗布せずにニードルパンチにより圧縮成形したガラス繊維マットである請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項７】
真空断熱材の芯材を構成する無機物は、湿式処理による圧縮成形体である請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項８】
箱体は、コンテナや輸送用車輌の収納庫などの輸送用箱体である請求項１〜７のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項１】
物品を収容する箱体の内壁材と外壁材の間に、複合芯材を有する真空断熱材を内壁材面又は外壁材面に当接させて配設すると共に隙間にウレタンフォームを注入発泡させて充填したことを特徴とする真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項２】
真空断熱材は、ガスバリヤー性フィルムよりなる袋体に、芯材として連続気泡硬質プラスチック発泡体と無機物の積層体を収納し、その内部を減圧して密封したものである請求項１の真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項３】
真空断熱材は、無機物を積層した側を、箱体の高温側壁面に当接させて配設した請求項１又は２の真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項４】
真空断熱材の芯材を構成する連続気泡硬質プラスチック発泡体は、連続気泡硬質プラスチックを多段圧縮成形した積層構造の連続気泡硬質プラスチック成形体である請求項１〜３のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項５】
真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維に有機バインダーを0.5〜1.5wt％塗布して積層、圧縮成形したガラス繊維マットである請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項６】
真空断熱材の芯材を構成する無機物は、ガラス繊維の積層体にバインダー等の結合剤を塗布せずにニードルパンチにより圧縮成形したガラス繊維マットである請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項７】
真空断熱材の芯材を構成する無機物は、湿式処理による圧縮成形体である請求項１〜４のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【請求項８】
箱体は、コンテナや輸送用車輌の収納庫などの輸送用箱体である請求項１〜７のいずれかの真空断熱材を用いた断熱箱体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１９４５５９（Ｐ２００６−１９４５５９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９０３１（Ｐ２００５−９０３１）
【出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
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