JP4591197B2 - Vacuum insulation - Google Patents
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Description
本発明は、優れた断熱性能を有する真空断熱材に関するものである。 The present invention relates to a vacuum heat insulating material having excellent heat insulating performance.
真空断熱材に使用する芯材は、熱伝導率が小さく、ガス発生の少ない無機化合物が適している。特に、ガラス繊維の積層体を芯材とした真空断熱材は、優れた断熱性能を有していることが知られており、その真空断熱材を構成する芯材の一例として、図6に示すものがある。 As the core material used for the vacuum heat insulating material, an inorganic compound having a small thermal conductivity and less gas generation is suitable. In particular, it is known that a vacuum heat insulating material using a glass fiber laminate as a core material has excellent heat insulating performance, and an example of a core material constituting the vacuum heat insulating material is shown in FIG. There is something.
図6は、無機質細径繊維1a,1bがその長さ方向を伝熱方向と直角になるように、且つ、この直角な細径繊維1a,1bの長さ方向が相互に交差するように、ランダムに積層されて相互に点接触とされ、積層された細径繊維1a,1bに伝熱方向と平行に打込まれて、高密度の無機質細径繊維マット1を構成するペネトレーション繊維1cを備え、無機質細径繊維マット1を複数枚重ね合わすことで、芯材3を形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 6 shows that the inorganic fine-
以上のように構成された従来の真空断熱材は、無機質細径繊維1a,1bが、伝熱方向に対して直角に、かつランダムに配置されているため、その繊維1a,1b相互が点接触となることから、接触点での接触熱抵抗が大きく、芯材3厚み方向の伝熱量は小さくなる。
In the conventional vacuum heat insulating material configured as described above, since the inorganic
しかし、伝熱方向と垂直に配置された繊維1a,1bのみでは、伝熱方向に作用する大気圧に対する耐圧縮性が低下し、真空包装後に作用する大気圧により、芯材3が圧縮され厚みの確保が困難になるため、部分的に、伝熱方向と平行に、ペネトレーション繊維1cを配置している。
However, with only the
しかしながら、ペネトレーション繊維1cにより、断熱性能が低下するため、無機質細径繊維マット1を複数枚重ね合わすことで芯材3を形成し、ペネトレーション繊維1cによる伝熱量を低減するものである。
しかしながら、上記従来の構成では、伝熱方向に平行な繊維による熱伝導の寄与度が大きいため、無機質細径繊維マットを複数枚重ね合わした場合でも、熱伝導を十分に低減することが困難なので、固体成分の熱伝導が大きくなるという課題を有していた。 However, in the above conventional configuration, since the contribution of heat conduction by fibers parallel to the heat transfer direction is large, even when a plurality of inorganic thin fiber mats are stacked, it is difficult to sufficiently reduce heat conduction, There was a problem that the heat conduction of the solid component was increased.
一方、無機質細径繊維の一種であるガラス繊維が伝熱方向と垂直方向にのみ積層されて構成された芯材では、以下に示す要因により固体成分の熱伝導が増加する。 On the other hand, in a core material formed by laminating glass fibers, which is a kind of inorganic fine fiber, only in the direction perpendicular to the heat transfer direction, the heat conduction of the solid component increases due to the following factors.
ガラス繊維には外被材を介して圧縮力が加えられる。ガラス繊維から構成されている芯材内部ではガラス繊維どうしが絡み合っており、大気圧により圧縮力が加わるとガラス繊維には引張り応力や曲げ応力が加えられ歪みが生じる。 A compressive force is applied to the glass fiber through the jacket material. Glass fibers are intertwined in a core made of glass fibers, and when a compressive force is applied by atmospheric pressure, tensile stress and bending stress are applied to the glass fibers to cause distortion.
ガラス繊維の引張り破断強度が小さい場合は、僅かな引張り力で破断してしまい、この繊維の存在により保持されていた空間が無くなり、接触していなかった繊維同士が接触することにより熱が伝わりやすくなる。さらに、繊維の破断部が付近の繊維と接触することによっても熱が伝わりやすくなる。 If the tensile strength at break of the glass fiber is small, the glass fiber breaks with a slight tensile force, the space held by the presence of this fiber disappears, and heat is easily transferred by the fibers that are not in contact with each other. Become. Furthermore, heat is easily transferred also when the broken portion of the fiber comes into contact with the nearby fiber.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、伝熱方向と水平方向の繊維が要因となる固体成分の熱伝導を抑制し、熱伝導率が小さい真空断熱材を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and aims to provide a vacuum heat insulating material that suppresses heat conduction of a solid component caused by fibers in the heat transfer direction and the horizontal direction and has low heat conductivity. To do.
上記目的を達成するため、本発明の真空断熱材は、ガラス短繊維集合体からなる芯材をラミネートフィルムからなる外被材で覆って前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材であって、前記真空断熱材から取り出された前記芯材は、伝熱方向に対する垂直方向の引張り破断強度が65N/cm 2 以上であるのである。 In order to achieve the above object, the vacuum heat insulating material of the present invention is a vacuum heat insulating material formed by covering a core material made of short glass fiber aggregates with a covering material made of a laminate film and reducing the pressure inside the covering material. And the said core material taken out from the said vacuum heat insulating material is that the tensile fracture strength of the orthogonal | vertical direction with respect to a heat transfer direction is 65 N / cm < 2 > or more .
ガラス繊維の引張り破断強度が大きくなっていることにより、大気圧により圧縮されても繊維が破断せず周囲の空間が保持され、周囲の繊維同士が接触しにくく、固体成分の熱伝導の増大が抑制される。 The tensile strength at break of glass fibers is increased, so that even if compressed by atmospheric pressure, the fibers are not broken and the surrounding space is maintained, the surrounding fibers are difficult to contact each other, and the heat conduction of the solid component is increased. It is suppressed.
また、芯材は非常に多数で微細なガラス繊維から構成されているため、真空断熱材を使用するスケールにおける特性は、破断していないガラス繊維による寄与と、破断したガラス繊維による寄与の両方からなり、ガラス繊維が破断した部分と破断していない部分の平均に依存する。つまり、芯材中において、破断していないガラス繊維の割合が大きいほど優れた断熱性能が得られる。 In addition, since the core material is composed of a very large number of fine glass fibers, the characteristics of the scale using the vacuum heat insulating material can be attributed to both the contribution from unbroken glass fibers and the contribution from broken glass fibers. It depends on the average of the broken part and the unbroken part of the glass fiber. That is, in the core material, the higher the proportion of the glass fiber that is not broken, the better the heat insulation performance.
従って、引張り破断強度が大きいガラス繊維の割合が大きいことにより、引張り破断強度が大きい芯材を用いることにより固体成分の熱伝導を低く抑えた真空断熱材を得ることができる。 Therefore, a vacuum heat insulating material in which the heat conduction of the solid component is kept low can be obtained by using a core material having a high tensile breaking strength due to a large proportion of glass fibers having a high tensile breaking strength.
本発明の真空断熱材は、同一の熱伝導率を有するガラスを用いて作製された芯材を用いて作製した真空断熱材に比較して、より優れた断熱性能を有する。 The vacuum heat insulating material of the present invention has a more excellent heat insulating performance than a vacuum heat insulating material manufactured using a core material manufactured using glass having the same thermal conductivity.
請求項1に記載の真空断熱材の発明は、ガラス短繊維集合体からなる芯材をラミネートフィルムからなる外被材で覆って前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材であって、前記真空断熱材から取り出された前記芯材が、伝熱方向に対する垂直方向の引張り破断強度が65N/cm2以上であるものである。
The invention of the vacuum heat insulating material according to
本発明によれば、引張り破断強度が大きいガラス繊維であるため、芯材の伝熱方向と垂直方向の引張り65N/cm2以上となっている。 According to the present invention, since the glass fiber has a high tensile breaking strength, the tensile strength is 65 N / cm 2 or more in the direction perpendicular to the heat transfer direction of the core material.
ガラス繊維の引張り破断強度が大きくなっていることにより、大気圧により圧縮されても繊維が破断せず周囲の空間が保持され、周囲の繊維同士が接触しにくく、固体成分の熱伝導の増大が抑制される。また、破断部が自由端となることにより周囲の繊維と接触することによる伝熱点の増大を抑えることができる。芯材は非常に多数で微細なガラス繊維から構成されているため、真空断熱材を使用するスケールにおける特性は、破断していないガラス繊維による寄与と、破断したガラス繊維による寄与の両方からなり、ガラス繊維が破断した部分と破断していない部分の平均に依存する。つまり、芯材中において、破断していないガラス繊維の割合が大きいほど優れた断熱性能が得られる。 The tensile strength at break of glass fibers is increased, so that even if compressed by atmospheric pressure, the fibers are not broken and the surrounding space is maintained, the surrounding fibers are difficult to contact each other, and the heat conduction of the solid component is increased. It is suppressed. In addition, an increase in the heat transfer point due to contact with surrounding fibers can be suppressed by the broken portion being a free end. Since the core material is composed of a very large number of fine glass fibers, the characteristics of the scale using the vacuum heat insulating material consist of both the contribution from the unbroken glass fiber and the contribution from the broken glass fiber, Depends on the average of the broken and unbroken portions of the glass fiber. That is, in the core material, the higher the proportion of the glass fiber that is not broken, the better the heat insulation performance.
請求項2に記載の真空断熱材の発明は、請求項1に記載の発明における芯材の空隙率が85%以上であり、前記芯材の引張り破断強度が、前記芯材の空隙以外の部分を占めるガラス短繊維が破断することによる力であるものである。
The invention of the vacuum heat insulating material according to
本発明によれば、芯材に占める空隙が大きいため、熱が伝わりにくくなる。従って、ガラス繊維の破断により繊維の接点の増大を抑えることにより、熱伝導率を低減した真空断熱材を得ることができる。 According to the present invention, since the space occupied in the core material is large, heat is hardly transmitted. Therefore, the vacuum heat insulating material which reduced heat conductivity can be obtained by suppressing the increase in the contact of a fiber by the fracture | rupture of glass fiber.
請求項1または2に記載の発明において、芯材の引張り強度を測定する試料が、前記芯材を伝熱方向に対して垂直方向に直方体状に切り出したものであり、引張り破断強度の測定方法が、前記試料に引張り破断強度測定装置の試料取り付け部を隣接して取り付け、前記試料支持部の距離を大きくすることにより破断させるものである。
The invention according to
上記引張り破断強度の測定方法によれば、試料取り付け部同士を隣接することにより、ガラス繊維の集合が解かれることによる芯材の破断がしにくくなり、ガラス繊維が破断することによる引張り破断強度を正確に測定できる。ガラス繊維の引張り破断強度が大きいことにより、芯材内部でガラス繊維の破断による伝熱が抑制され、より優れた断熱性能を有する真空断熱材を得ることができる。 According to the method for measuring the tensile breaking strength, by adjoining the sample mounting portions, it becomes difficult to break the core material due to the unraveling of the glass fiber, and the tensile breaking strength due to the breaking of the glass fiber is reduced. It can be measured accurately. Since the tensile strength at break of the glass fiber is large, heat transfer due to the breakage of the glass fiber inside the core material is suppressed, and a vacuum heat insulating material having better heat insulating performance can be obtained.
請求項1または2に記載の発明において、試料取り付け部が互いに平行な板状の支持部を有し、前記板状の支持部間の距離を小さくして試料を圧縮することにより固定して引張り破断強度を測定するものである。
3. The invention according to
上記測定方法によれば、平行板で芯材を挟み込むことにより、芯材内部のガラス繊維同士が押し付けられ、芯材に引張り力が働いた場合、ガラス繊維同士の摩擦力が、ガラス繊維の引張り力を上回ると、芯材はガラス繊維が破断することにより破断する。従って、ガラス繊維が破断することによる引張り破断強度を正確に測定できる。ガラス繊維の引張り破断強度が大きいことにより、芯材内部でガラス繊維の破断による伝熱が抑制され、より優れた断熱性能を有する真空断熱材を得ることができる。 According to the measurement method, when the core material is sandwiched between the parallel plates, the glass fibers inside the core material are pressed to each other, and when a tensile force is applied to the core material, the frictional force between the glass fibers is the tensile force of the glass fiber. When the force is exceeded, the core material breaks when the glass fiber breaks. Therefore, it is possible to accurately measure the tensile breaking strength due to the breaking of the glass fiber. Since the tensile strength at break of the glass fiber is large, heat transfer due to the breakage of the glass fiber inside the core material is suppressed, and a vacuum heat insulating material having better heat insulating performance can be obtained.
請求項3に記載の真空断熱材の発明は、請求項1または2に記載の発明における芯材が、ガラス繊維相互を結着する結合剤を含まないものである。
The invention of the vacuum heat insulating material according to
本発明によれば、ガラス繊維相互を結着する結合剤を含まないことにより、結合剤による熱伝導の増大を抑制できるため、より熱伝導率を低減した真空断熱材を得ることができる。 According to the present invention, since the increase in heat conduction by the binder can be suppressed by not including the binder that binds the glass fibers to each other, it is possible to obtain a vacuum heat insulating material with further reduced thermal conductivity.
請求項4に記載の真空断熱材の発明は、請求項1または2に記載の発明における芯材が、結合剤により結着することにより成形されているものである。 The invention of the vacuum heat insulating material according to claim 4 is formed by binding the core material in the invention according to claim 1 or 2 with a binder.
本発明によれば、結合剤を用いることにより、集綿が困難なガラス繊維であっても芯材を作成することができる。 According to the present invention, by using a binder, a core material can be created even for glass fibers that are difficult to collect.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1における真空断熱材の断面図である。図2は実施の形態1における芯材断面の模式図である。図3は実施の形態1における引張り強度測定試験片断面の模式図である。図4は実施の形態1における試験片取付けの模式図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the vacuum heat insulating material in the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram of a cross-section of the core material in the first embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram of a cross section of a tensile strength measurement test piece in the first embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram of test piece mounting in the first embodiment.
図1において、真空断熱材2は芯材3と外被材4と吸着剤5から構成されている。図2において1aは芯材断面に略水平に配置したガラス繊維であり、1bは芯材断面に略垂直に配置したガラス繊維である。芯材3はガラス繊維集合体を成形し板状にしたものであり、外被材4は、シーラント層として直鎖型低密度ポリエチレン、金属箔にアルミニウム、最外層にナイロンを用いて構成されているラミネートフィルムである。
In FIG. 1, the vacuum
図3において、符号6で示すものは引張り強度測定試験片である。図4において、符号7で示すものは芯材取り付け部である。
In FIG. 3, what is shown by the code |
吸着剤5は酸化カルシウムである。芯材3を構成しているガラス繊維集合体は、作製工程により、引張り破断強度が大きい繊維の割合を大きくしたものである。
The
ガラス繊維は、高速で回転する繊維化装置からと出することにより繊維化した。 The glass fiber was fiberized by exiting from a fiberizing device rotating at high speed.
引張り破断強度が大きい繊維の割合を大きくするため、表面にグリフィスクラックの発生を少なくするため、ガラス繊維を引き伸ばす空気の温度を−30℃とした。このようにすることにより表面のグリフィスクラックが減少し、引張り強度が大きいガラス繊維の割合が多いガラス繊維集合体を得ることができる。 In order to increase the proportion of fibers having a high tensile breaking strength, the temperature of the air for stretching the glass fibers was set to −30 ° C. in order to reduce the occurrence of Griffith cracks on the surface. By doing in this way, the glass fiber aggregate | flour with many ratios of the glass fiber with a reduced surface Griffith crack and large tensile strength can be obtained.
このガラス繊維を集綿したものを加熱成形して芯材3を作製した。このようにして作製した芯材を予め3方シールにより製袋した外被材4に挿入後、13Paまで減圧後封止し、真空断熱材2を作製した。図2に示されているように、断面に略水平を向いたガラス繊維1aは、断面に略垂直を向いたガラス繊維1bのみを通して接触している。
A
芯材に大気圧が加わると、内部で絡み合った繊維に引張り力が作用するが、繊維の引張り破断強度が大きくなっていることにより、大気圧により圧縮され、繊維に引張り力が作用しても繊維が破断せず周囲の空間が保持され、周囲の繊維同士が接触していない状態で保持される。更に、破断部が自由端となることによる周囲のガラス繊維との接触が抑制される。従って、破断していない繊維の周囲はガラス繊維による熱伝導が少なくなる。 When atmospheric pressure is applied to the core material, tensile force acts on the fibers that are entangled inside. However, because the tensile strength at break of the fibers is increased, the fibers are compressed by atmospheric pressure, and tensile force acts on the fibers. The fibers are not broken, the surrounding space is maintained, and the surrounding fibers are not in contact with each other. Furthermore, the contact with the surrounding glass fiber by a broken part becoming a free end is suppressed. Therefore, the heat conduction by the glass fiber is reduced around the unbroken fiber.
真空断熱材の実使用上のスケールは、ガラス繊維同士の伝熱点のスケールに比較して大幅に大きい。従って、真空断熱材実使用の際の熱伝導率は、これらの熱伝導の平均に依存する。従って、引張り破断強度が大きな繊維の割合が大きい芯材は熱伝導が小さく、このような芯材を用いることにより、断熱性能が優れた真空断熱材を得ることができる。 The scale in actual use of the vacuum heat insulating material is significantly larger than the scale of the heat transfer point between the glass fibers. Therefore, the thermal conductivity in actual use of the vacuum heat insulating material depends on the average of these heat conductions. Therefore, a core material having a high tensile fracture strength and a large proportion of fibers has low heat conduction. By using such a core material, a vacuum heat insulating material with excellent heat insulating performance can be obtained.
このようにして作製した真空断熱材の熱伝導率は0.0015W/mKであった。 Thus, the heat conductivity of the vacuum heat insulating material produced was 0.0015 W / mK.
この真空断熱材を解体して芯材を取り出し、引張り強度を測定した。測定試験片は100mm×25mmに切り出した。厚さは、加わる圧力に依存するため、一定の圧力下での厚さを規定する必要があるため、1013hPaで圧縮を行った。 The vacuum heat insulating material was disassembled, the core material was taken out, and the tensile strength was measured. The measurement test piece was cut out to 100 mm × 25 mm. Since the thickness depends on the applied pressure, it is necessary to regulate the thickness under a certain pressure, so compression was performed at 1013 hPa.
圧縮の方法は、圧縮試験機(図示せず)に平行に取り付けた平面状の治具の距離を小さくする過程で行った。この条件での芯材の厚さは10mmであった。従って、芯材の断面積は、2.5cm2であった。 The compression method was performed in the process of reducing the distance of a flat jig attached in parallel to a compression tester (not shown). The thickness of the core material under this condition was 10 mm. Therefore, the cross-sectional area of the core material was 2.5 cm 2 .
この試験片の引張り破断強度は300Nであった。従って、芯材の引張り破断強度は、120N/cm2であった。 The tensile strength at break of this test piece was 300N. Therefore, the tensile strength at break of the core material was 120 N / cm 2 .
また、1013hPa下における密度は250kg/cmであり、ガラスの密度は2500kg/cm3であるため、断面積に占めるガラスの割合は10%である。従って、断面に占めるガラスの面積を用いた場合の引張り破断強度は1200N/cm2となる。 Further, since the density under 1013 hPa is 250 kg / cm and the density of the glass is 2500 kg / cm 3 , the ratio of the glass to the cross-sectional area is 10%. Accordingly, the tensile strength at break when the area of the glass occupying the cross section is 1200 N / cm 2 .
これは、ガラス繊維の引張り破断強度が大きくなることにより、引張り破断強度が大きいガラス繊維の割合が大きくなっているためである。 This is because the ratio of glass fibers having a high tensile breaking strength increases as the tensile breaking strength of the glass fibers increases.
芯材は、ガラス繊維の集合体であるため、芯材の破断には、ガラス繊維が破断することによる破断と、ガラス繊維の集合が解かれることによる破断がある。 Since the core material is an aggregate of glass fibers, there are two types of breakage of the core material: a break due to the breakage of the glass fiber and a break due to the unraveling of the glass fiber.
ガラス繊維の集合が解かれるための力は、ガラス繊維が破断するための力より小さい。このため、ガラス繊維の集合が解かれることによる芯材の破断に必要な力は、ガラス繊維が破断することによる芯材の破断に必要な力より小さい。従って、ガラス繊維の集合が解かれることにより破断した場合は、芯材の引張り破断強度を小さく見積もることになる。従って、ガラス繊維の大部分が破断することにより芯材を破断する必要がある。 The force for unraveling the glass fibers is smaller than the force for breaking the glass fibers. For this reason, the force required for the breakage of the core material due to the unraveling of the glass fibers is smaller than the force necessary for the breakage of the core material due to the breakage of the glass fibers. Therefore, when the glass fiber aggregate is broken and broken, the tensile breaking strength of the core material is estimated to be small. Therefore, it is necessary to break the core material by breaking most of the glass fibers.
このためには、芯材の引張り強度の測定は、測定方法の適性化が必要となる。従って以下に示すようにして適正化を行った。 For this purpose, the measurement of the tensile strength of the core material requires an appropriate measurement method. Therefore, optimization was performed as shown below.
図3に示されているように、試験片には断面方向と略水平の繊維が存在し、これらが引っ張られることにより破断する力の総和が、芯材の引張り破断強度となる。 As shown in FIG. 3, the test piece has fibers that are substantially horizontal to the cross-sectional direction, and the sum of the forces that break when these fibers are pulled is the tensile breaking strength of the core material.
このため、図4に示すように、芯材3を引張り試験機に取り付ける際、芯材取り付け部7を近接して取り付け、芯材に圧力を加えて固定する。このようにすることにより、芯材3は芯材取り付け部7が接している面とほぼ同一の面で破断し、断面は平面状になる。
For this reason, as shown in FIG. 4, when attaching the
以上の様に測定した場合においても、破断の一部は、繊維の集合が解かれることによる破断である可能性がある。このため、全ての繊維が破断することにより芯材が破断した場合の引張り破断強度は、測定値と同等以上である。従って、芯材の引張り破断強度は、試験を10回行い、その最大値を用いることとする。 Even in the case of the measurement as described above, a part of the breakage may be a breakage due to the fiber assembly being unwound. For this reason, the tensile breaking strength when the core material is broken by breaking all the fibers is equal to or higher than the measured value. Therefore, the tensile strength at break of the core material is tested 10 times and the maximum value is used.
また、結合剤を用いて芯材を成形した場合は、芯材の引張り破断強度が増大する。これは、芯材の引張強度測定の際、繊維の集合が解かれにくくなるため、破断する繊維の割合が大きくなるためである。 Moreover, when the core material is molded using a binder, the tensile strength at break of the core material increases. This is because, when the tensile strength of the core material is measured, the aggregate of fibers is difficult to be unwound, so that the proportion of fibers that break is increased.
例えば、上記と同等の方法により作製したガラス繊維を、フェノール樹脂を用いて結着した綿状のガラス繊維集合体の引張り破断強度は125N/cm2であった。また、このガラス繊維集合体を芯材として作製した真空断熱材の熱伝導率は0.0018W/mKであり、バインダーを用いない場合に比較して0.0003W/mK大きくなっている。これは、ガラス繊維同士の接点のフェノール樹脂が伝熱に寄与するためである。 For example, the tensile strength at break of a cotton-like glass fiber aggregate obtained by binding glass fibers produced by a method equivalent to the above using a phenol resin was 125 N / cm 2 . Moreover, the heat conductivity of the vacuum heat insulating material produced using this glass fiber aggregate as a core material is 0.0018 W / mK, which is larger by 0.0003 W / mK than when no binder is used. This is because the phenol resin at the contact between the glass fibers contributes to heat transfer.
(実施の形態2)
図5は本実施の形態における芯材断面の模式図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic diagram of a cross-section of the core material in the present embodiment.
ガラス繊維1は高速で回転するガラス繊維作製装置から吐出されたガラス繊維を−10℃の空気を吹き付けることにより急冷することにより作製したものである。−10℃の空気を吹き付けることにより強化されているため、このガラス繊維を集綿すると、引張り破断強度が大きいガラス繊維の割合が大きいガラス繊維集合体を得ることができる。
The
このようにして作製したガラス繊維集合体を成形して芯材を作製し、真空断熱材を作製した。この真空断熱材の厚さは10mmであり密度は240kg/m3であった。熱伝導率を測定したところ0.0015W/mKであった。熱貫流率は0.15W/m2Kであった。また芯材の引張り破断強度は120N/cmであった。 The glass fiber assembly thus produced was molded to produce a core material, and a vacuum heat insulating material was produced. The vacuum heat insulating material had a thickness of 10 mm and a density of 240 kg / m 3 . The thermal conductivity was measured and found to be 0.0015 W / mK. The heat transfer rate was 0.15 W / m 2 K. The tensile strength at break of the core material was 120 N / cm.
この真空断熱材を厚さが8mmとなるまで圧縮し、密度を300kg/m3とした後に解体して芯材の引張り破断強度を測定すると、113N/cm2であった。圧縮により引張り破断強度が低下しているが、これは芯材を圧縮することにより、芯材中のガラス繊維に引張り力が作用して破断したガラス繊維があり、破断したガラス繊維は芯材の引張り破断強度に寄与しないためである。 When this vacuum heat insulating material was compressed to a thickness of 8 mm, the density was adjusted to 300 kg / m 3 , the material was disassembled, and the tensile strength at break of the core material was measured to be 113 N / cm 2 . Although the tensile strength at break is reduced by compression, there is a glass fiber that breaks due to the tensile force acting on the glass fiber in the core material by compressing the core material. This is because it does not contribute to the tensile strength at break.
圧縮後の熱貫流率は、0.18W/m2Kであった。これは圧縮により破断した繊維が伝熱に寄与するためである。一方、熱伝導率は熱貫流率と厚さの積であるため、0.00144W/mKと計算され、実測値は0.0014W/mKであった。 The heat flow rate after compression was 0.18 W / m 2 K. This is because the fibers broken by compression contribute to heat transfer. On the other hand, since the thermal conductivity is the product of the thermal transmissivity and the thickness, it was calculated as 0.00144 W / mK, and the measured value was 0.0014 W / mK.
本実施の形態のように、圧縮による熱貫流率の増加より厚さの減少が大きい場合は、圧縮することにより熱伝導率を低下することができる。 As in the present embodiment, when the decrease in thickness is greater than the increase in thermal conductivity due to compression, the thermal conductivity can be reduced by compression.
ガラス繊維集合体から芯材を作製する方法、外被材の製袋方法等、真空断熱材の作製方法および、各物性の測定方法は実施の形態1と同等である。 A method for producing a vacuum heat insulating material, such as a method for producing a core material from a glass fiber assembly, a bag making method for a jacket material, and a method for measuring each physical property are the same as those in the first embodiment.
ガラス繊維集合体において、引張り破断強度が大きい繊維の割合を大きくする手法として、ガラス繊維を引き伸ばす冷却空気の温度を低下させる手法を用いたが、引張り破断強度が大きい繊維の割合を大きくする手法はこれに限定するものではなく、ガラス繊維の表面を薬品で処理することによりグリフィスクラックを取り除いてもよい。 In the glass fiber assembly, as a technique for increasing the ratio of fibers having a high tensile breaking strength, a technique for decreasing the temperature of the cooling air that stretches the glass fibers was used. However, the present invention is not limited to this, and Griffith cracks may be removed by treating the surface of the glass fiber with a chemical.
実施の形態において、引張り破断強度が大きい繊維の割合を大きくする手法を変えて検討を行った。各条件において得られたガラス繊維集合体を成形して作製した芯材を用いて真空断熱材を作製した。それぞれの作製条件における芯材の物性と熱伝導率を実施例1〜7に示す。また、急冷を行わなかった場合を比較例1に示す。真空断熱材の作製方法は各場合において同等である。 In the embodiment, the method for increasing the ratio of fibers having a high tensile breaking strength was changed and examined. The vacuum heat insulating material was produced using the core material produced by shape | molding the glass fiber aggregate obtained on each condition. Examples 1 to 7 show the physical properties and thermal conductivity of the core material under the respective production conditions. Moreover, the case where rapid cooling is not performed is shown in Comparative Example 1. The production method of the vacuum heat insulating material is the same in each case.
(実施例1)
ガラス繊維を50℃で急冷した場合、真空断熱材の熱伝導率は、0.0018W/mKであった。芯材の引張り破断強度は70N/cm2であった。
(Example 1)
When the glass fiber was rapidly cooled at 50 ° C., the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0018 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 70 N / cm 2 .
(実施例2)
ガラス繊維を30℃で急冷した場合、真空断熱材の熱伝導率は、0.0017W/mKであった。芯材の引張り破断強度は85N/cm2であった。
(Example 2)
When the glass fiber was rapidly cooled at 30 ° C., the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0017 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 85 N / cm 2 .
(実施例3)
ガラス繊維を10℃で急冷した場合、真空断熱材の熱伝導率は、0.0016W/mKであった。芯材の引張り破断強度は100N/cm2であった。
Example 3
When the glass fiber was quenched at 10 ° C., the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0016 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 100 N / cm 2 .
(実施例4)
ガラス繊維を−10℃で急冷した場合、真空断熱材の熱伝導率は、0.0015W/mKであった。芯材の引張り破断強度は120N/cm2であった。
Example 4
When the glass fiber was quenched at −10 ° C., the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0015 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 120 N / cm 2 .
(実施例5)
ガラス繊維を−30℃で急冷場合、真空断熱材の熱伝導率は、0.0015W/mKであった。芯材の引張り破断強度は120N/cm2であった。
(Example 5)
When the glass fiber was rapidly cooled at −30 ° C., the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0015 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 120 N / cm 2 .
(実施例6)
ガラス繊維をイオン交換により強化した場合、真空断熱材の熱伝導率は、0.0015W/mKであった。芯材の引張り破断強度は115N/cm2であった。
Example 6
When the glass fiber was reinforced by ion exchange, the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0015 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 115 N / cm 2 .
(実施例7)
ガラス繊維をフッ化水素酸により強化した場合、真空断熱材の熱伝導率は、0.0015W/mKであった。芯材の引張り破断強度は110N/cm2であった。
(Example 7)
When glass fiber was reinforced with hydrofluoric acid, the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0015 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 110 N / cm 2 .
各条件で強化を行ったガラス繊維を芯材の構成要素として用いた真空断熱材の熱伝導率及び繊維、芯材の物性の関係を(表1)に示す。 Table 1 shows the relationship between the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material using the glass fiber reinforced under each condition as a constituent element of the core material, and the physical properties of the fiber and the core material.
(比較例1)
真空断熱材の熱伝導率は0.0020W/mKであった。芯材の引張り破断強度は60N/cm2であった。
(Comparative Example 1)
The heat conductivity of the vacuum heat insulating material was 0.0020 W / mK. The tensile strength at break of the core material was 60 N / cm 2 .
(表1)に示されているように、芯材の引張り破断強度が大きくなるに従って熱伝導率が低減しており、芯材の引張り破断強度が65N/cm2以上で熱伝導率が低減することがわかる。 As shown in (Table 1), the thermal conductivity decreases as the tensile strength of the core increases, and the thermal conductivity decreases when the tensile strength of the core is 65 N / cm 2 or more. I understand that.
また、冷却空気の温度を低くして強度が大きいガラス繊維の割合を多くした場合と、表面処理によりグリフィスクラックを減少させることにより強度が大きいガラス繊維の割合を多くした場合とも、芯材の引張り破断強度が大きくなるに従って熱伝導率が低減している。 Also, when the ratio of glass fibers with high strength is increased by lowering the temperature of the cooling air, and when the proportion of glass fibers with high strength is increased by reducing Griffith cracks by surface treatment, the tension of the core material is increased. The thermal conductivity decreases as the breaking strength increases.
従って、芯材の引張り破断強度が大きい場合は、ガラス繊維の作製条件に依存せず熱伝導率が低減することが判る。 Therefore, it can be seen that when the tensile strength at break of the core material is large, the thermal conductivity is reduced regardless of the glass fiber preparation conditions.
以上のように、本発明にかかる真空断熱材は優れた断熱性能を有しているので、より薄い厚さで高い断熱性能が得られる。従って、冷蔵庫、クーラーボックスなどの用途に加えて、液晶プロジェクター、コピー機、ノートパソコン等のようにより狭い空間で高い断熱性能が必要とされる用途に適用可能である。 As mentioned above, since the vacuum heat insulating material concerning this invention has the outstanding heat insulation performance, high heat insulation performance is obtained by thinner thickness. Therefore, in addition to uses such as a refrigerator and a cooler box, the present invention can be applied to uses that require high heat insulation performance in a narrow space such as a liquid crystal projector, a copy machine, and a notebook computer.
1,1a,1b ガラス繊維
2 真空断熱材
3 芯材
4 外被材
1, 1a,
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