以下、この発明の実施の形態を図面に基� ��いて説明する。

 図1は、この発明の一つの実施の形態とし て、真空断熱材の構成を模式的に示す断面図 である。図1の(A)は、外包材の内部を減圧す� �前の状態、図1の(B)は、外包材の内部が減圧� ��れている場合の状態を示す図である。

 図1に示すように、真空断熱材1において� �、袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材20 0の内部に芯材100が収容されている。

 図1の(A)に示すように、芯材100は、複数の 不織布110が積層されて構成されている。それ ぞれの不織布110は、無機繊維の一例であるガ ラス繊維と、少量の有機バインダーを用いて 、抄紙法によって作製されている。バインダ ーについては無機バインダーを使用すること も可能であるが、無機バインダーを用いると 、繊維集合体、すなわち、不織布110の折り曲 げの柔軟性が劣ること、また製品として使用 する場合のコストが有機バインダーを用いる 場合に比べ高価となるため、有機バインダー を使用することが好ましい。また、バインダ ーの量は、極力、大きくならないように抑え る。

 図1の(B)に示すように、外包材200の内部が減 圧されると、外包材200の外部の大気圧によっ て芯材100が圧縮されて、芯材100を構成する不 織布110同士が押し付けられるように接触する 。外包材200の内部を減圧した状態での芯材100 の密度は、100~400kg/m ³ の範囲内に含まれる。

 以上のように不織布を構成し、不織布を� ��層して芯材を構成し、芯材を外包材の内部� ��配置して減圧して真空断熱材を構成する。

 図2は、この発明の一つの実施の形態とし て、芯材と外包材の配置(A)と、外包材の内部 を減圧したときの真空断熱材の内部の様子(B) を模式的に示す斜視図である。各不織布、芯 材、外包材は、それぞれ、一部のみが示され ている。

 図2の(A)に示すように、不織布110を複数枚 積層して、芯材100を形成する。芯材100は、外 包材200に覆われている。外包材200はガスバリ ヤ性で、袋状に形成されており、芯材100の全 体を覆う。

 図2の(B)に示すように、袋状の外包材200の 内部を減圧すると、芯材100が圧縮される。芯 材100が圧縮されると、不織布110同士が互いに 押し付けられるようにして接触する。

 本発明者らは、上述のようにして構成さ� ��る真空断熱材の断熱性能を向上させるため� ��、鋭意検討を行った結果、特定条件の無機� ��維を含むように構成される不織布を芯材と� ��て使用することによって、真空断熱材の断� ��性能が著しく向上することを見出し、本発� ��に到達した。

 そこで、図1に示すように本発明の真空断 熱材1に用いられる芯材100を構成する不織布11 0が、連続フィラメント法によって製造され� �複数の無機繊維を少なくとも含むように構� �される。

 また、図1に示すように、本発明の真空断 熱材1は、外包材200と、外包材200の内部に収� �される芯材100とを備え、外包材200は、内部� �減圧状態に保つことが可能であるように構� �され、芯材100が不織布110を積層することに� �り構成される。不織布110は、連続フィラメ� �ト法によって製造された複数の無機繊維を� �なくとも含む。

 無機繊維としてはガラス繊維、セラミッ� ��繊維、ロックウール繊維等が挙げられるが� ��本発明の芯材を構成するために必要な細径� ��繊維が大量生産により比較的低価格で流通� ��ている点、素材自体の熱伝導率が小さい点� ��ら、無機繊維としてガラス繊維を使用する� ��が好ましい。

 本発明の一つの実施の形態では、一定の� ��さに切断したガラス繊維を用いて、湿式抄� ��法によって製造した不織布を真空断熱材の� ��材として使用する。ここで、一定の長さに� ��断したガラス繊維とは、連続フィラメント� ��によって溶融ガラスを多数のノズルから引� ��出すことによって成形された、太さが均一� ��糸状の連続フィラメントであるガラス繊維� ��数百~数千本束ねて巻き取ってストランドと し、このストランドをギロチンカッター等に より所定の長さに定寸切断したものをいう。 このようにしてガラス繊維のストランドを定 寸切断したものを、ガラスチョップドストラ ンドという。

 このようにして得られたガラス繊維は、� ��続フィラメントを一定の寸法で切断して所� ��の長さにしたものであるので、真直度が極� ��て高く、剛性が高い繊維であって、ほぼ均� ��な繊維径を有し、ほぼ円形の断面を有する� ��すなわち、連続フィラメント法によれば、� ��維径のばらつきが極めて小さい多数本の繊� ��を大量生産することができる。また、連続� ��ィラメント法によって製造された無機繊維� ��、各繊維の真直度が極めて高い。このため� ��連続フィラメント法によって製造された多� ��本の無機繊維をほぼ一定の長さに切断する� ��とによって、繊維径のばらつきが極めて小� ��い、ほぼ同じ長さの多数本の無機繊維を、� ��直度が極めて高い状態で得ることができる� ��

 このため、このガラス繊維を用いて湿式� ��紙法によって不織布を製造した場合、繊維� ��不織布の表面とほぼ平行な方向に延在する� ��、不織布の表面を形成する平面内でランダ� ��な方向を向いて分散するように整列された� ��織布を得ることができる。

 図3は、本発明の一つの実施の形態として 真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成 するガラス繊維の分布状態を模式的に示す平 面図である。図3では、2層のガラス繊維層か� ��なる不織布が示されている。図4は本発明の 一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に 用いられる不織布を構成するガラス繊維の圧 縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微 鏡写真(倍率100倍)、図5は同様の分布状態を示 す断面の電子顕微鏡写真(倍率100倍)である。

 図3に示すように、上層を形成する複数の ガラス繊維111と下層を形成するガラス繊維112 は、不織布110の表面とほぼ平行な方向に延在 するが、互いに密着して平行な方向には整列 せず、不織布110の表面を形成する平面内でラ ンダムな方向を向いて分散するように整列し ている。また、図4と図5に示すように、各繊� ��の真直度が極めて高いことがわかる。また� ��大半の繊維が不織布の表面とほぼ平行な方� ��に延在するが、不織布の表面を形成する平� ��内でランダムな方向を向いて分散するよう� ��整列していることがわかる。

 このように本発明の芯材を構成する不織� ��110は、連続フィラメント法によって製造さ� ��た複数の無機繊維の一例であるガラス繊維� ��少なくとも含むので、このような複数のガ� ��ス繊維を用いて、不織布110を形成する際に� ��ガラス繊維を不織布110の表面に対して平行� ��方向に配列させようとすると、大半のガラ� ��繊維111、112が不織布の表面とほぼ平行な方� ��に延在するように複数のガラス繊維を容易� ��整列させることができる。このとき、大半� ��複数のガラス繊維111、112は、不織布110の表� ��とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密� ��して平行な方向には整列せず、不織布110の� ��面を形成する平面内でランダムな方向を向� ��て分散するように整列する。これにより、� ��材を構成する複数のガラス繊維の間を充填� ��るようなガラス繊維の存在を極力なくすこ� ��ができ、また複数のガラス繊維の間に絡み� ��くようなガラス繊維の存在を極力なくすこ� ��ができるので、ガラス繊維間に熱伝導が発� ��するのを防止することができる。このため� ��芯材の厚み方向に沿って熱伝導が生じるの� ��防止することによって、芯材の熱伝導率を� ��下させることができ、従来の断熱性能の改� ��限界を超えることが可能となり、優れた断� ��性能を有する真空断熱材用芯材とその芯材� ��備えた真空断熱材を得ることができる。

 ガラス繊維の組成としては特に限定せず� ��Cガラス、Dガラス、Eガラス等が使用できる� ��、入手の容易さからEガラス(アルミノホウ� �イ酸ガラス)を採用するのが好ましい。

 上述したように、本発明の芯材として不� ��布を形成する無機繊維は、連続フィラメン� ��を定寸切断して所定の長さとしたガラス繊� ��であり、真直度が極めて高く、かつ、ほぼ� ��形の断面を有している。このため、ランダ� ��な方向を向いて分散した複数のガラス繊維� ��平行に整列して並ばない限り、ガラス繊維� ��士は点で接触するので、ガラス繊維間の熱� ��導が著しく抑制される。

 ガラス繊維の代わりに他の素材を用いる� ��とも考えられるが、一般に、アルミナ繊維� ��使用したアルミナチョップドストランド等� ��無機繊維材は、ガラス繊維よりも高価であ� ��、かつ熱伝導率が高いために好ましくない� ��

 また、有機材料は、一般に無機材料より� ��熱伝導率は低いが、剛性を有しない。この� ��め、有機繊維材は、繊維が交差する箇所で� ��圧によって繊維が変形し、繊維同士の面接� ��や真空空間比率の減少を引き起こす。その� ��果、有機繊維を芯材に用いた真空断熱材は� ��熱伝導率が高くなるので、好ましくない。

 本発明の真空断熱材用芯材100の製造方法� ��一つの実施の形態では、まず、連続フィラ� ��ント法によって製造された複数の無機繊維� ��一例であるガラス繊維を少なくとも用いて� ��湿式抄紙法によって不織布110を製造する。� ��れにより、製造された不織布110の表面とほ� ��平行な方向に、複数のガラス繊維のうち大� ��のガラス繊維111、112を延在させる。さらに� ��複数の不織布110を積層する。

 また、本発明の真空断熱材1の製造方法の 一つの実施の形態では、まず、連続フィラメ ント法によって製造された複数のガラス繊維 を少なくとも用いて、湿式抄紙法によって不 織布110を製造する。これにより、製造された 不織布110の表面とほぼ平行な方向に、複数の ガラス繊維のうち大半のガラス繊維111、112を 延在させる。さらに、複数の不織布110を積層 する。その後、積層された複数の不織布110を 外包材200の内部に収容し、外包材200の内部を 減圧状態に保つ。

 この発明の真空断熱材の製造方法の一つ� ��実施の形態では、連続フィラメント法によ� ��て製造された複数のガラス繊維を少なくと� ��用いる。このような複数のガラス繊維を用� ��て、湿式抄紙法によって不織布110を製造す� ��際に各ガラス繊維を不織布110の表面に対し� ��平行な方向に配列させようとすると、大半� ��ガラス繊維111、112が不織布110の表面とほぼ� ��行な方向に延在するように複数のガラス繊� ��を容易に整列させることができる。このと� ��、大半の複数のガラス繊維111、112は、不織� ��110の表面とほぼ平行な方向に延在するが、� ��いに密着して平行な方向には整列せず、不� ��布110の表面を形成する平面内でランダムな� ��向を向いて分散するように整列する。これ� ��より、芯材100を構成するために複数の不織� ��110を積層しても、複数のガラス繊維の間を� ��填するようなガラス繊維の存在を極力なく� ��ことができ、また複数のガラス繊維の間に� ��みつくようなガラス繊維の存在を極力なく� ��ことができるので、ガラス繊維間に熱伝導� ��発生するのを防止することができる。そし� ��、積層された複数の不織布110を外包材200の� ��部に収容し、外包材200の内部を減圧状態に� ��つことにより、真空断熱材1を製造すること ができる。このようにして、芯材100の厚み方 向に沿って熱伝導が生じるのを防止すること によって、芯材100の熱伝導率を低下させるこ とができ、従来の断熱性能の改善限界を超え ることが可能となり、優れた断熱性能を有す る芯材100とその芯材100を備えた真空断熱材1� �得ることができる。

 本発明に用いられるガラス繊維からなる� ��織布110は、湿式抄紙法によって製造される� ��湿式抄紙法では、適切な分散剤を添加する� ��とによって、ガラス繊維を一定の長さに切� ��したガラスチョップドストランドがモノフ� ��ラメント化して層状に分散配置され、結束� ��非常に少ないガラス繊維からなる不織布110� ��得ることができる。このため、平行して並� ��だガラス繊維の数が非常に少なく、大半の� ��ラス繊維111、112は隣り合う繊維の間では点� ��接触する。このようにして、厚み方向にお� ��て、高い圧縮強度を有しながら熱伝導率が� ��めて低い不織布110を製造することができる� ��で、このような不織布110は真空断熱材1の芯 材100として好適である。

 本発明の製造方法で採用される湿式抄紙� ��による不織布110の抄造は、長網抄紙機、短� ��抄紙機、傾斜ワイヤー型抄紙機等、既知の� ��紙機を用いることによって可能である。

 通常、ガラス繊維からなる不織布は、耐� ��性を有する断熱材、耐火性を有する断熱材� ��または、電気絶縁体として用いられる。こ� ��ため、不織布には引き裂きや突き破りなど� ��耐える布強度が求められ、繊維同士の絡み� ��いが必要とされることが多い。このような� ��途に使用されるガラス繊維からなる不織布� ��、長網抄紙機、短網抄紙機を使用した抄紙� ��によって製造されることが多い。

 これに対して、本発明に用いられるガラ� ��繊維からなる不織布110は、芯材100として外� ��材200内に収容されるので、布としての強度� ��さほど要求されない。また、繊維方向が揃� ��やすい抄紙法は、繊維同士の接触面積を増� ��させるので、本発明に用いられるガラス繊� ��からなる不織布110を製造するには好ましく� ��い。一方、厚み方向の断熱性能を高めるた� ��には、繊維同士の絡み合いは少ない方が望� ��しい。

 そのため、本発明に用いられるガラス繊� ��からなる不織布110を抄造する抄紙機として� ��、低いインレット濃度で抄紙することがで� ��る傾斜ワイヤー型抄紙機が適しているが、� ��れに限定されるものではない。

 本発明に用いられる無機繊維の一例であ� ��ガラスチョップドストランドは、繊維径3~15 μm、繊維長3~15mmのガラス繊維の構成比率が99% 以上であることが好ましい。

 繊維径が3μm未満または繊維長が3mm未満の ガラスチョップドストランドは、以下に述べ るように、本発明の真空断熱材用芯材100を構 成する不織布110に使用するのには適さないと 予測される。

 繊維径が3μm未満のガラス繊維は、繊維の 剛性が低いため、湿式抄紙法によって不織布 を製造する際に、繊維が湾曲して、繊維同士 の絡み合いが発生し、繊維同士の接触面積が 増加する。これにより、熱伝導が大きくなり 、芯材の断熱性能を劣化させることから、繊 維径が3μm未満のガラス繊維は好ましくない� �

 繊維長が3mm未満のガラス繊維は、湿式抄� ��法によって不織布を製造する際に、既に分� ��している下層に位置する繊維の上に上層に� ��置する繊維を分散させたとき、上層の繊維� ��下層の繊維を橋渡しすることができず、上� ��の繊維が下層の繊維の上で一点で支持され� ��可能性が高くなり、たとえば、上層の繊維� ��一端が下層に垂下して、他方が厚み方向に� ��出するような形態で位置づけられることが� ��想される。このように、ある繊維が複数の� ��維の間で厚み方向に橋渡しをするような形� ��になった場合、繊維の長さ方向への熱伝導� ��発生し、繊維同士の接触面積が増加する。� ��れにより、熱伝導が大きくなり、芯材の断� ��性能を劣化させることから、繊維長が3mm未� ��のガラス繊維は好ましくない。

 繊維径が15μm以上のガラス繊維を用いて� �不織布を構成し、複数の不織布を積層して� �材を形成すると、芯材の厚み方向の繊維層� �数が減少し、厚み方向の熱伝達経路が短く� �り、かつ、不織布の形成時に空孔径が大き� �なる。これにより、気体の熱伝導率による� �響を受け、芯材の断熱性能を低下させるこ� �から、繊維径が15μm以上のガラス繊維は好ま しくない。

 繊維長が15mm以上のガラス繊維を用いると 、繊維径に対して繊維長が大きくなることか ら、繊維の剛性が低下して撓みやすくなり、 繊維同士の絡み合いが発生し、繊維同士の接 触面積が増加する。これにより、熱伝導が大 きくなり、芯材の断熱性能を劣化させること から、繊維長が15mm以上のガラス繊維は好ま� �くない。

 本発明の真空断熱材用芯材として用いら� ��るガラス繊維からなる不織布には、繊維同� ��の結合力が存在しない。このため、不織布� ��製造工程におけるガラス繊維の脱落を防止� ��るとともに、後工程の加工工程における型� ��ずれを防止するために、抄紙工程において� ��機バインダーを使用する必要がある。しか� ��、不織布は最終的に真空断熱材の芯材とし� ��外包材に内包されるため、有機バインダー� ��使用量は最低限にとどめる必要がある。ガ� ��ス繊維からなる不織布におけるバインダー� ��有量は15質量%以下であるのが好ましい。

 有機バインダーとしては、樹脂エマルジ� ��ン、樹脂水溶液等の液状バインダーをスプ� ��ーなどにより噴霧し、ガラス繊維に添加す� ��ことが一般的である。本発明の製造方法で� ��粒状または繊維状の有機バインダーをガラ� ��チョップドストランドと混合して湿式抄紙� ��によって不織布を製造することが好ましく� ��特に粒状バインダーを使用することがより� ��ましい。

 繊維状の有機バインダーとしては、PVA(ポ リビニルアルコール)繊維、未硬化もしくは� �硬化のフェノール樹脂やアクリル樹脂、エ� �キシ樹脂などの熱硬化性樹脂を繊維化した� �維状物、または、ポリエステル、未延伸ポ� �エステル、ポリプロピレン、ポリエチレン� �エチレンビニルアルコールなどの熱可塑性� �脂を繊維化したもの、あるいはこれら熱可� �性樹脂を用いた芯鞘構造繊維と呼ばれる、� �部(芯)と外部(鞘)に融点の異なる成分を有し� ��外部(鞘)の融点が低い繊維などが挙げられ� �。

 また、粒状の有機バインダーとしては、� ��状PVA、上記の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂� ��粉末等を挙げることができる。

 なお、液状の有機バインダーは、表面張� ��によって、複数のガラス繊維が交差する箇� ��の周辺に集まりやすい。このため、隣り合� ��ガラス繊維同士が点で接触している状態で� ��っても、その接触部の周りをバインダーが� ��う可能性がある。これにより、バインダー� ��介した熱伝導が発生するものと予想される� ��で、液状の有機バインダーは好ましくない� ��

 一方、有機バインダーとして粒状バイン� ��ーや繊維状バインダーを使用し、ガラスチ� ��ップドストランドに、これらの有機バイン� ��ーを分散混合して湿式抄紙法によって不織� ��を製造した場合、バインダーの多くは繊維� ��接触点以外で繊維間を有機バインダーによ� ��て橋渡しすることが考えられる。しかし、� ��のような橋渡しは極めて繊細であり、熱伝� ��を発生させる可能性が極めて少ない。これ� ��より、芯材の優れた断熱特性を維持できる� ��で、有機バインダーとして粒状バインダー� ��繊維状バインダーを使用することは好まし� ��。

 本発明の真空断熱材用芯材として用いられ� ��ガラス繊維からなる不織布の米坪は30~600g/m ² であることが好ましい。不織布の米坪が30g/m ² 未満では、不織布内に存在する空隙の径が大 きくなることによって気体の熱伝導率の影響 が大きくなる。これにより、芯材の断熱性能 が低下し、また、芯材の強度が弱くなるため 、不織布の米坪が30g/m ² 未満では好ましくない。一方、不織布の米坪 が600g/m ² を超えると、ガラス繊維から不織布を製造す る際の乾燥効率が低下し、生産性が低下する ので、好ましくない。

 ここで、米坪とは、一般に、紙の厚みの� ��量単位であって、平方メートルあたりの紙� ��質量を表し、メートル坪量ともいう。ここ� ��は、湿式抄紙法で製造したガラス繊維から� ��る不織布の厚みを計量する単位として米坪� ��使用している。

 ところで、たとえば、特開2006-17169号公報 (特許文献2)には、真空断熱材の芯材を構成す るグラスウール等の無機繊維の平均径は1~5μm であることが好ましいと記載されている。そ して、その無機繊維の平均径が5μmを超える� �、最終的に得られる真空断熱材自体の断熱� �能が低下すると記載されている。確かに真� �断熱材の断熱性能は、芯材を構成する無機� �維の径が小さい方が高まる。一方、細い無� �繊維は、価格が高く、また、湿式抄紙法に� �って不織布を製造する際には脱水効率を低� �させ、生産性を低下させるという欠点を有� �る。これに対して、本発明では、無機繊維� �繊維径、繊維長などの繊維パラメータおよ� �繊維間の接着状況について、断熱性能を向� �させるための最適条件を選定することによ� �て、無機繊維の一例として、比較的繊維径� �大きいガラスチョップドストランドを使用� �ても、従来の真空断熱材よりもはるかに高� �断熱性能が得られる真空断熱材を実現する� �とができる。

 また、繊維径が6μmより細いガラスチョッ プドストランドを使用しても、最終的に得ら れる真空断熱材の断熱性能の向上幅は、繊維 径が10μmのガラスチョップドストランドを使� ��した場合に比べて、ほとんど無視可能な程� ��である。従って、生産性・価格・性能の面� ��考慮するならば、好適なガラスチョップド� ��トランドの繊維径は6~15μmである。この範囲 のガラス繊維を使用した場合には、従来の真 空断熱材よりも高い断熱性能を有する真空断 熱材を、適切な製造コストで得ることができ る。

 本発明の真空断熱材は、上述した特徴を� ��えた芯材を用いて、既知の方法にて製造す� ��ことができる。代表的な方法として、図1に 示される真空断熱材1の構成において、袋状� �形成されたガスバリヤ性の外包材200の内部� �芯材100を収容する。芯材100を減圧状態で格� �する外包材200としては、高いガスバリヤ性� �有するとともに、熱融着層、キズ等に対す� �保護層を有し、長期にわたり外包材200内を� �圧状態に保つことが可能なものを使用する� �また、このような特性を持つフィルムを複� �枚積層して、外包材200としてもよい。

 具体的な外包材200の構成の例としては、� ��外層をポリエチレンテレフタレート(PET)樹� �とし、中間層にはアルミニウム蒸着層を有� �るエチレン-ビニルアルコール共重合体樹脂� ��用い、最内層に高密度ポリエチレン樹脂を� ��いるガスバリヤフィルムや、最外層にナイ� ��ンを用い、中間層にアルミニウム蒸着PET樹� ��とアルミニウム箔の2層を用い、最内層に高 密度ポリエチレン樹脂を用いるガスバリヤフ ィルム等が挙げられる。

 また、真空断熱材の初期断熱性能及び経� ��断熱性能を保持するために、真空断熱材内� ��ガス吸着剤、水分吸着剤等のゲッター剤を� ��用することが好ましい。

 本発明では、上記の真空密封前に芯材の� ��機バインダーを除去または低減することに� ��り、さらに断熱性能を向上させることがで� ��る。バインダーにアクリル樹脂等の熱硬化� ��樹脂バインダーを使用した場合は、熱分解� ��よる方法を用いることによってバインダー� ��除去することができる。

 すなわち、芯材を外包材に封入する前に� ��バインダーの熱分解温度より高く、かつガ� ��ス繊維の融点より低い温度で処理すること� ��より、バインダーのみを熱分解により除去� ��ることができる。また、バインダーにPVA等� ��水溶性樹脂バインダーを用いた場合は、上� ��の方法のほかに、温水等で洗浄することに� ��りバインダーを除去または低減することが� ��きる。