CN103044060A - 成形体、包覆体及成形体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及成形体、包覆体及成形体的制造方法。本发明的课题在于提供一种可以抑制回弹及分层、且表现出充分的绝热性能的成形体。所述成形体含有二氧化硅,具有细孔,细孔直径为0.1μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.1与细孔直径为0.003μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.003的比例R0.1为50%以上85%以下,所述V 0.1为0.2mL/g以上3mL/g以下,30℃下的热导率为0.05W/m·K以下。
Description
技术领域
本发明涉及成形体、包覆体及成形体的制造方法。
背景技术
室温下空气分子的平均自由程为约100nm。因此,在具有直径100nm以下的空隙的多孔质体内,由空气的对流、传导引起的传热受到抑制,这样的多孔质体表现出优异的绝热作用。
遵循该绝热作用的原理,可知超细颗粒的热导率低,适合于绝热材料。例如,在专利文献1中,记载了一种将二氧化硅的超细粉末单独成形为多孔体而得到的绝热材料,该绝热材料的体积密度为0.2~1.5g/cm3,BET比表面积为15~400m2/g,平均粒径为0.001~0.5μm,累积总细孔容积为0.3~4cm3/g,平均细孔直径1μm以下的细孔的累积细孔容积为成形体中的累积细孔容积的70%以上且平均细孔直径0.1μm以下的细孔的累积细孔容积为成形体中的累积细孔容积的10%以上。在专利文献2中记载了一种绝热材料的制造方法,其中,利用以环内径为0.1μm以下的方式缔合成环状或螺旋状的超细颗粒,包覆由辐射吸收散射材料等构成的颗粒,形成多孔体包覆颗粒,将该颗粒与无机纤维或和多孔体包覆颗粒同样地形成的多孔体包覆纤维混合,作为绝热材料前体的粉体,将该前体加压成形,制造绝热材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-169158号公报
专利文献2:日本特许4367612号说明书
非专利文献
非专利文献l:独立行政法人 新エネルギ一·産業技術総合開発機構、平成17年度~18年度成果報告書 エネルギ一使用合理化技術戦略的開発 エネルギ一使用合理化技術実用化開発「ナノ多孔·複合構造を持つ超低熱伝導材料の実用化開発」(独立行政法人 新能源·产业技术综合开发机构、平成17年~18年成果报告书 能源使用合理化技术战略开发 能源使用合理化技术实用化开发“具有纳米多孔·复合结构的超低热传导材料的实用化开发”)
发明内容
发明要解决的问题
但是,如非专利文献1所述,以超细颗粒作为主成分的绝热材料前体在加压成形后释放压力时,存在成形体容易膨胀得较大的倾向。该膨胀被称为回弹。如专利文献1所述的二氧化硅成形体,将以超细粉末为主成分的超细颗粒加压成形而得到的成形体存在发生回弹、根据情况还产生成形缺陷这样的问题。微细多孔结构确实有助于减小绝热材料的热传导,但加压成形时的抽气不充分时,容易发生回弹。专利文献2的绝热材料如非专利文献1中公开的那样,加压成形时,垂直于压制面的面发生龟裂状的成形缺陷。这样的成形缺陷存在于绝热材料中时,不仅会有绝热材料破损的担心,而且绝热性能也会降低,因此,不能成为制品,成品率降低,因此不优选。另外,以超细颗粒为主成分的绝热材料在加压成形后也有容易发生分层的倾向。所谓分层,是指加压成形得到的成形品主要是在厚度方向剥离为2层以上的现象。产生这样的层剥离时,不能成为制品,成品率降低,因此不优选。
另一方面,通过减少绝热材料前体中所含的超细颗粒的量,减小回弹、或抑制分层,可以抑制成形缺陷的产生,但是,将超细颗粒量减少至防止回弹及分层的程度时,绝热性能降低至作为绝热材料的使用出现障碍的程度。
本发明是鉴于这样的现有技术具有的课题而进行的,其目的在于,提供一种可以抑制回弹及分层、且表现出充分的绝热性能的成形体。另外,本发明的目的还在于,提供将所述成形体收纳在外覆材料中而成的包覆体及成形体的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人为了解决上述课题进行了专心研究,结果发现,细孔直径为0.1μm以上的细孔影响回弹的产生容易程度。进而还发现,细孔直径为0.1μm以上的累积细孔容积在特定范围内时,成形缺陷的产生少,从而完成了本发明。即,本发明如下。
本发明的成形体含有二氧化硅,具有细孔,细孔直径为0.1μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.1与细孔直径为0.003μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.003的比例R0.1为50%以上85%以下,V0.1为0.2mL/g以上~3mL/g以下,30℃下的热导率为0.05W/m·K以下。为这样的成形体时,可以抑制回弹及分层,因此,成形缺陷的产生少,并且可以表现出充分的绝热性能。
为本发明的成形体、且含有红外线不透明化颗粒的成形体优选800℃下的热导率为0.15W/m·K以下。
上述本发明的成形体中所含的红外线不透明化颗粒的平均粒径优选为0.5μm以上30μm以下,红外线不透明化颗粒的含有率优选在以成形体的总质量为基准时为0.1质量%以上39.5质量%以下。
本发明的成形体优选含有钠(Na)、且钠(Na)的含量在以成形体的总质量为基准时为0.005质量%以上3质量%以下。
本发明的成形体优选含有铁(Fe)、且铁(Fe)的含量在以成形体的总质量为基准时为0.005质量%以上6质量%以下。
本发明的成形体优选进一步含有无机纤维、且无机纤维的含量在以成形体的总质量为基准时为0.1质量%以上50质量%以下。
上述本发明的成形体中所含的无机纤维优选具有生物可溶性。
本发明的成形体优选含有锗(Ge)、且锗(Ge)的含量在以成形体的总质量为基准时为10ppm以上1000ppm以下。
本发明的包覆体具备外覆材料和被收纳在外覆材料中的上述成形体。这样的包覆体不仅具备本发明的成形体的优异的特征,而且比成形体更容易处理,因此施工性也优异。
上述本发明的包覆体中,外覆材料优选含有无机纤维。
上述本发明的包覆体中,外覆材料优选为树脂膜。
上述本发明的成形体的制造方法具有以下工序:将含有二氧化硅、且平均粒径DS为5nm以上30nm以下的小颗粒和含有二氧化硅、且平均粒径DL为40nm以上60μm以下的大颗粒混合,得到无机混合物的工序;和将无机混合物以成形体的体积密度为0.25g/cm3以上2.0g/cm3以下的方式成形的工序。根据本制造方法,可以制造能够抑制回弹及分层、成形缺陷的产生少、且表现出充分的绝热性能的成形体。
发明的效果
根据本发明,可以提供能够抑制回弹及分层、成形缺陷的产生少、且表现出充分的绝热性能的成形体。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的包覆体的剖面示意图。
图2是本发明的一个实施方式的成形体含有的小颗粒及大颗粒的剖面示意图。
附图标记说明
1...包覆体、2...成形体、3...外覆材料、S...小颗粒、L...大颗粒。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式(以下,简称为“本实施方式”。)进行详细说明。需要说明的是,本发明并不限定于以下的实施方式,可以在其主旨范围内实施各种变形。
[1]成形体
本实施方式的成形体含有二氧化硅,具有细孔,细孔直径为0.1μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.1与细孔直径为0.003μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.003的比例R0.1为50%以上85%以下,V0.1为0.2mL/g以上3mL/g以下,30℃下的热导率为0.05W/m·K以下。需要说明的是,R0.1也可以表示为(V0.1/V0.003)×100。
[1-1]二氧化硅
成形体中的二氧化硅的含有率为50质量%以上时,由固体传导引起的传热小,因此,在绝热材料用途的情况下优选。二氧化硅的含有率为成形体的75质量%以上时,二氧化硅颗粒之间的附着力增加,作为成形体的原料的无机混合物的飞散变少,因此更优选。需要说明的是,在本说明书中,所谓二氧化硅,除了指由组成式SiO2表示的成分构成的成分以外,还指含有SiO2的材料,包括除SiO2以外还含有金属成分等、其它无机化合物的组合物。二氧化硅除纯二氧化硅以外,可以含有Si和各种其它元素的盐或复合氧化物,还可以含有氢氧化物这样的水合氧化物,也可以具有硅烷醇基。成形体中的二氧化硅可以为结晶质,也可以为非晶质,还可以为它们的混合体,在绝热材料用途的情况下,为非晶质时,绝热材料中的固体传导引起的传热小,绝热性能提高,因此优选。
根据成形体的用途的不同,成形体也可以含有二氧化硅颗粒以外的材料。关于二氧化硅颗粒以外的材料,将在后面详细叙述,成形体含有二氧化硅颗粒以外的材料时,二氧化硅颗粒的含量优选在以成形体的总质量为基准时为50质量%以上99.9质量%以下。二氧化硅颗粒的含量为50质量%以上97.5质量%以下且含有无机纤维、红外线不透明化颗粒的成形体表现出更优异的增大高温下的绝热性能等效果而更优选。含量为60质量%以上97.5质量%以下时,成形体的体积密度更小,因此更优选。
二氧化硅颗粒的粒径影响成形体的热导率及细孔容积,从二氧化硅颗粒的固体传导的观点考虑,二氧化硅颗粒的平均粒径优选为5nm以上且不足80μm,更优选为10nm以上且不足50μm,进一步优选为10nm以上且不足30μm。需要说明的是,本说明书中,所谓平均粒径,是指通过用场发射型扫描型电子显微镜(FE-SEM)观察1000个颗粒,求出其等面积圆当量直径,算出数平均而得到的粒径。
[1-2]无机纤维
成形体优选含有无机纤维。含有无机纤维时,具有以下优点:在加压成形中,颗粒从成形体脱落的情况少,生产率高。本说明书中,所谓无机纤维,是指无机纤维的平均长度与平均粗度之比(长径比)为10以上的纤维。长径比优选为10以上,制作成形体时,从可以以小的压力成形、提高成形体的生产率的观点考虑,更优选为50以上,从成形体的弯曲强度的观点考虑,进一步优选为100以上。无机纤维的长径比可以由利用FE-SEM测定的1000根无机纤维的粗度及长度的平均值求出。无机纤维优选单分散地混合在成形体中,但也可以以无机纤维相互缠绕的状态或多个无机纤维在同一个方向上汇集成束的状态混合。另外,在单分散状态下,也可以为无机纤维的朝向在同一个方向汇集的状态,但从减小热导率的观点考虑,无机纤维优选沿垂直于传热方向的方向取向。
例示无机纤维的例子时,可以举出:玻璃长纤维(长丝)(SiO2-Al2O3-B2O3-CaO)、玻璃棉(SiO2-Al2O3-CaO-Na2O)、耐碱玻璃纤维(SiO2-ZrO2-CaO-Na2O)、岩棉(玄武岩矿棉)(SiO2-Al2O3-Fe2O3-MgO-CaO)、渣棉(SiO2-Al2O3-MgO-CaO)、陶瓷纤维(莫来石纤维)(Al2O3-SiO2)、二氧化硅纤维(SiO2)、氧化铝纤维(Al2O3-SiO2)、钛酸钾纤维、氧化铝晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须、碳酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须、硫酸钙晶须(石膏纤维)、氧化锌晶须、氧化锆纤维、碳纤维、石墨晶须、磷酸盐纤维、AES(碱土金属硅酸盐,Alkaline Earth Silicate)纤维(SiO2-CaO-MgO)、天然矿物的硅灰石、海泡石、绿坡缕石、水镁石。
无机纤维中,特别优选使用对人体安全的生物可溶性的AES纤维(Alkaline Earth Silicate Fiber)。作为AES纤维,例如可以举出:SiO2-CaO-MgO系的无机玻璃(无机高分子)。
无机纤维的平均粗度从防止飞散的观点考虑优选为1μm以上。绝热材料的情况,从抑制由固体传导引起的传热的观点考虑,优选为20μm以下。无机纤维的平均粗度可以利用FE-SEM求出1000根无机纤维的粗度,并将其平均而求出。
绝热用途的情况,成形体中的无机纤维的含量从抑制粉体从成形体脱离的观点考虑,相对于成形体整体的质量,优选为0.1质量%以上,从热导率为0.05W/m·K以下的观点考虑,优选为50质量%以下。
从和二氧化硅颗粒、红外线不透明化颗粒混合的容易程度的观点考虑,无机纤维的含量更优选为0.2质量%以上40质量%以下,从体积密度变小的观点考虑,进一步优选为0.2质量%以上20质量%以下。
[1-3]红外线不透明化颗粒
在要求高温下的绝热性能的情况下,成形体优选含有红外线不透明化颗粒。所谓红外线不透明化颗粒,是指由反射、散射或吸收红外线的材料构成的颗粒。在成形体中混合红外线不透明化颗粒时,可以抑制辐射引起的传热,因此,特别是在200℃以上的高温区域下的绝热性能高。
作为红外线不透明化颗粒的例子,可以举出:氧化锆、硅酸锆、二氧化钛、铁钛氧化物、氧化铁、氧化铜、碳化硅、金矿、二氧化铬、二氧化锰、石墨等碳质物质、碳纤维、尖晶石颜料、铝颗粒、不锈钢颗粒、青铜颗粒、铜/锌合金颗粒、铜/铬合金颗粒。可以单独使用迄今作为红外线不透明物质已知的上述金属颗粒或非金属颗粒,也可以并用2种以上所述颗粒。
作为红外线不透明化颗粒,特别优选氧化锆、硅酸锆、二氧化钛或碳化硅。红外线不透明化颗粒的组成可以通过FE-SEMEDX求出。
红外线不透明化颗粒的平均粒径从200℃以上时的绝热性能的观点考虑,优选为0.5μm以上,从通过抑制固体传导而获得的不足200℃时的绝热性能的观点考虑,优选为30μm以下。需要说明的是,红外线不透明化颗粒的平均粒径可以利用与二氧化硅颗粒相同的方法求出。也取决于无机纤维及二氧化硅颗粒的尺寸,二氧化硅颗粒为5nm~50μm时,从和二氧化硅颗粒混合的容易程度的观点考虑,红外线不透明化颗粒的平均粒径更优选为0.5μm以上10μm以下。
成形体中的红外线不透明化颗粒的含量优选为0.1质量%以上39.5质量%以下。红外线不透明化颗粒的含有率大于39.5质量%时,由固体传导引起的传热大,因此,存在不足200℃时的绝热性能低的倾向。为了提高200℃以上时的绝热性能,红外线不透明化颗粒的含量更优选为0.5质量%以上35质量%以下,进一步优选为1质量%以上30质量%以下。对于含有二氧化硅和红外线不透明化颗粒的成形体而言,在制备作为成形体的原料的粉体时,通过利用荧光X射线分析法(XRF)分析粉体中的仅红外线不透明化颗粒含有的元素、或通过粉末X射线衍射(XRD)分析仅红外线不透明化颗粒含有的晶体结构,可以作为粉体的混合状态的品质管理的指标使用。根据红外线不透明化颗粒的组成的不同,有时也着色为黑色等,红外线不透明化颗粒着色时,还具有可以通过目视确认混合情况的效果。
红外线不透明化颗粒的含量例如可以如下求出,即,利用FE-SEM EDX测定红外线不透明化颗粒的组成,利用荧光X射线分析法对仅红外线不透明化颗粒含有的元素进行定量,由此求出。
[1-4]累积细孔容积
成形体的细孔直径为0.1μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.1的比例R0.1相对于细孔直径为0.003μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.003为50%以上85%以下,并且,V0.1为0.2mL/g以上3mL/g以下。累积细孔容积由利用后述的水银压入法测定的值进行定义。R0.1不足50%时,存在容易产生成形缺陷的倾向,R0.1超过85%时,存在绝热性能低的倾向。V0.1不足0.2mL/g时,存在绝热性能低的倾向,V0.1超过3mL/g时,存在容易产生成形缺陷的倾向。需要说明的是,这时,V0.003优选为0.5mL/g以上3.8mL/g以下。
其理由尚未明确,本发明人推测,0.1μm以上的细孔直径以上述比例存在于成形体中,且为上述范围的累积细孔容积,因此,进入颗粒间的空气容易漏出,其结果,回弹及分层得到抑制。从抑制成形体的成形缺陷及尺寸变化的观点考虑,R0.1相对于成形体的总细孔容积,优选为50%以上80%以下,更优选为52%以上78%以下,进一步优选为54%以上76%以下。V0.1优选为0.25mL/g以上2.8mL/g以下,更优选为0.25mL/g以上2.6mL/g以下,进一步优选为0.25mL/g以上2.4mL/g以下。需要说明的是,V0.003优选为0.5mL/g以上3.8mL/g以下,更优选为0.5mL/g以上3.5mL/g以下,进一步优选为0.6mL/g以上3.0mL/g以下。
[1-5]热导率
成形体的30℃下的热导率为0.05W/m·K以下。从绝热性能的观点考虑,热导率优选为0.045W/m·K以下,更优选为0.040W/m·K以下,进一步优选为0.037W/m·K以下。成形体含有红外线不透明化颗粒时,800℃下的热导率优选为0.15W/m·K以下,更优选为0.14W/m·K以下,进一步优选为0.13W/m·K以下。热导率的测定方法将在后面叙述。
混合无机纤维、红外线不透明化颗粒的情况下,所述混合量过量时,有时绝热性降低,因此,优选边测定并确认热导率边恰当制备。例如,在二氧化硅中混合平均纤维直径为12μm、平均长度为5mm的无机纤维时,无机纤维的混合量优选为30质量%以下。例如,在二氧化硅中混合平均粒径为2μm的红外线不透明化颗粒时,红外线不透明化颗粒的混合量优选为23质量%以下。另外,选择由热导率小的材料构成的无机纤维、红外线不透明化颗粒使用时,存在容易得到热导率为0.05W/m·K以下的成形体的倾向。
[1-6]Na、Ge、Fe的含量
对于成形体而言,从增大颗粒之间的附着力、减少颗粒从成形体脱离的观点考虑,以成形体的总质量为基准时,Na的含量优选为0.005质量%以上3质量%以下,更优选为0.005质量%以上2质量%以下,进一步优选为0.005质量%以上1.5质量%以下。同样,Ge的含量优选为10ppm以上1000ppm以下,更优选为20ppm以上900ppm以下,进一步优选为20ppm以上800ppm以下。另外,同样,Fe的含量优选为0.005质量%以上6质量%以下,更优选为0.005质量%以上3质量%以下,进一步优选为0.005质量%以上2质量%以下。成形体中的Na、Ge、Fe的含量可以通过XRF(荧光X射线分析)进行定量。成形体可以含有作为杂质的铝(Al)、磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、镍(Ni)。
[2]成形体的制造方法
本实施方式的成形体的制造方法具有以下工序:将含有二氧化硅、且平均粒径DS为5nm以上30nm以下的小颗粒和含有二氧化硅、且平均粒径DL为40nm以上60μm以下的大颗粒混合,得到无机混合物的工序;将无机混合物以成形体的体积密度为0.25g/cm3以上2.0g/cm3以下的方式成形的工序。
[2-1]二氧化硅颗粒
作为二氧化硅颗粒的具体例,可以举出下述物质。
被称为“二氧化硅”或“石英”的硅的氧化物。
硅的部分氧化物。
铝硅酸盐及沸石这样的硅的复合氧化物。
Na、Ca、K、Mg、B a、Ce、B、Fe及Al中的任意元素的硅酸盐(玻璃)。
硅以外的元素的氧化物、部分氧化物、盐或复合氧化物(氧化铝、氧化钛等)与硅的氧化物、部分氧化物、盐或复合氧化物的混合体。
SiC、SiN的氧化物。
以成形体作为绝热材料时,优选在使用的温度下二氧化硅颗粒对热稳定。具体而言,优选在绝热材料的最高使用温度下保持1小时时,二氧化硅颗粒的重量不减少10%以上。另外,二氧化硅颗粒优选具有耐水性。具体而言,优选二氧化硅颗粒对25℃的水100g的溶解量不足0.1g,更优选不足0.01g。
二氧化硅颗粒的比重在以成形体作为绝热材料的情况下优选为2.0以上4.0以下。为2.0以上3.0以下时,成形体的体积密度小,因此更优选,进一步优选为2.0以上2.5以下。这里,二氧化硅颗粒的比重是指利用比重瓶法求出的真比重。
成形体可以仅含有一种二氧化硅颗粒,也可以含有2种以上。特别是含有粒径不同的2种颗粒、例如由二氧化硅构成的小颗粒和大颗粒时,容易调整热导率及累积细孔容积,因此优选。如上所述,已知具有直径100nm以下的空隙的多孔质体的热导率低,适合于绝热材料。欲得到这样的成形体时,通过加压等将粒径100nm以下的超细颗粒成形是比较简单的方法。相对于此,发现,即使以例如微米级这样的粒径不小的颗粒为原料,通过以恰当的量与超细颗粒混合,也可以表现出优异的绝热性能。
例如,在本实施方式中,对于原料中含有粒径不同的2种颗粒、即大颗粒和小颗粒的成形体,小颗粒的平均粒径DS为5nm以上30nm以下。DS为5nm以上时,与DS在上述数值范围外的情况相比,存在小颗粒变得化学性稳定的倾向,存在绝热性能容易稳定的倾向。DS为30nm以下时,与DS在上述数值范围外的情况相比,存在小颗粒之间的接触面积小、成形体的固体传导引起的传热少、热导率小的倾向。
DS为5nm以上25nm以下时,从热导率的观点考虑是优选的,更优选为5nm以上15nm以下。
本实施方式中,大颗粒的平均粒径DL满足DS<DL,为40nm以上60μm以下。DL可以利用与上述DS相同的方法求出。DL为40nm以上时,存在成形体的回弹小的倾向。DL为60μm以下时,存在热导率小的倾向,除此以外,存在容易使R0.1相对于成形体的总细孔容积为50%以上85%以下的倾向。
大颗粒的平均粒径DL为40nm以上10μm以下时,在成形体含有无机纤维、红外线不透明化颗粒的情况下,制备作为成形体的原料的无机混合物时,容易与它们均匀混合,因此优选。DL为40nm以上5μm以下时,颗粒的附着力大,颗粒从作为成形体的原料的无机混合物脱落的情况少,因此更优选。
DL为DS的2倍以上时,成形体的回弹变小,因此优选。DL为DS的3倍以上时,由小颗粒和大颗粒构成的成形体的堆比重大,成形体体积小,这时,作业性高,因此更优选。DL为DS的4倍以上时,小颗粒和大颗粒的粒径之差大,将小颗粒和大颗粒混合时大颗粒相对小颗粒的分散容易,因此进一步优选。成形体在绝热材料用途的情况下,从颗粒的凝聚引起的固体传热的观点考虑,优选各颗粒分散。
将多种二氧化硅颗粒混合、例如如上所述将小颗粒和大颗粒混合,得到无机混合物,由该无机混合物制备成形体时,用水银压入法测定由各颗粒构成的成形体的热导率及细孔容积,假定加成性成立而进行混合时,Rα.1相对于成形体的总细孔容积为50%以上85%以下,V0.1为0.2mL/g以上3mL/g以下,V0.003/V0.1大于1,存在30℃下的热导率容易变为0.05W/m·K以下的倾向。也含有无机纤维、红外线不透明化颗粒、仅由各颗粒或原料制作成形体很困难的情况下,不制作成形体而直接进行测定,如上所述假定加成性成立时,容易调整混合量,但有时也大大地偏离加成性,因此,优选以各原料的热导率及细孔容积为基础,推测原料的混合量,制备无机混合物,制作成形体,对制得的成形体,边测定热导率及累积细孔容积,边适当调整混合量。
对于成形体而言,从抑制水浸入成形体时发生操作性降低及成形体变形、龟裂等的观点考虑,优选含有防水剂。作为防水剂,例如可以举出:石蜡、聚乙烯蜡、丙烯酸·乙烯共聚物蜡等蜡系防水剂;硅树脂、聚二甲基硅氧烷、烷基烷氧基硅烷等硅系防水剂;全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磷酸酯、全氟烷基三甲基铵盐等氟系防水剂;含有烷基或全氟基团的烷氧基硅烷等硅烷偶联剂;三甲基氯硅烷及1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷等甲硅烷基化剂等。这些防水剂可以使用1种或2种以上。这些防水剂可以直接使用,也可以以溶液或乳液的形态使用。另外,也可以将防水剂直接、或者以溶液或乳液的形态涂布在成形体上。涂布的方法没有特别限定,例如可以举出:刷涂、辊涂、喷雾、喷涂、无气喷涂、辊涂机、浸渍。将防水剂添加到作为成形体的原料的粉体中,使用实施了防水处理的粉体制作成形体时,也可以得到防水效果。向粉体中添加防水剂的方法没有特别限定,例如可以举出:边添加用水或醇等溶剂稀释上述防水剂所得的溶液边搅拌粉体然后进行干燥的方法;使粉体分散在水或醇等溶剂中制成浆料,向浆料中添加防水剂进行搅拌及过滤后,进行干燥的方法;及利用三甲基氯硅烷等进行的蒸气处理。其中,本实施方式中,优选使用蜡系防水剂、硅系防水剂。对于无机混合物中的防水剂的含量而言,从赋予充分的防水效果的观点考虑,无机混合物整体的质量/防水剂的质量比优选为100/30~100/0.1,更优选为100/20~100/0.5,进一步优选为100/10~100/1。
作为二氧化硅颗粒,可以为以利用现有的制造方法制造的具有二氧化硅成分的颗粒为原料、对钠的含量、热导率进行调整所得的颗粒。例如,二氧化硅颗粒可以为利用酸性或碱性条件下的湿式法使硅酸根离子缩合而制造的颗粒。含有二氧化硅的无机化合物颗粒可以为利用湿式法使烷氧基硅烷水解·缩合而制造的颗粒。二氧化硅颗粒也可以为将利用湿式法制造的二氧化硅成分烧成而制造的颗粒。含有二氧化硅的无机化合物颗粒还可以为将氯化物等硅的化合物在气相中燃烧而制造的颗粒。二氧化硅颗粒可以为使加热硅金属或含有硅的原料而得到的硅气体氧化·燃烧而制造的颗粒。二氧化硅颗粒也可以为使硅石等熔融而制造的颗粒。
作为二氧化硅颗粒中所含的二氧化硅成分以外的成分,可以利用在上述制造方法作为杂质存在于原料中的成分。可以将二氧化硅成分以外的成分添加到二氧化硅的制造工艺中。
对于公知的二氧化硅的制造方法,有以下方法。
<利用湿式法合成的二氧化硅>
以硅酸钠为原料在酸性条件下制造的凝胶法二氧化硅。
以硅酸钠为原料在碱性条件下制造的沉淀法二氧化硅。
通过烷氧基硅烷的水解·缩合而合成的二氧化硅。
<利用干式法合成的二氧化硅>
燃烧硅的氯化物而制造的气相二氧化硅。
燃烧硅金属气体而制造的二氧化硅。
制造硅铁时等副产生的二氧化硅微粉。
利用电弧法或等离子体法制造的二氧化硅。
使硅石熔融而制造的熔融二氧化硅等。
将2种以上二氧化硅颗粒、例如小颗粒和大颗粒混合而制备成形体的原料时,上述二氧化硅中,作为小颗粒,更优选使用气相二氧化硅。作为大颗粒,更优选使用气相二氧化硅、燃烧硅金属气体而制造的二氧化硅、二氧化硅微粉、熔融二氧化硅。
作为含有二氧化硅的无机化合物颗粒,可以使用天然硅酸盐矿物。作为天然矿物,例如可以举出:橄榄石类、绿帘石类、石英、长石类、沸石类等。通过对天然硅酸盐矿物实施粉碎等处理,调整平均粒径,可以作为构成成形体的二氧化硅颗粒使用。R0.1及V0.1不满足上述范围时,可以利用后述的方法混合多种二氧化硅颗粒,作为成形体的原料使用。
[2-2]Na、Ge、Fe
在二氧化硅的制造工艺及无机混合物的制造工艺中,可以以含有Na、Ge、Fe的化合物的形式分别添加Na、Ge、Fe,也可以使用预先含有足够量的Na、Ge、Fe的含有二氧化硅的无机化合物颗粒。作为含有Na、Ge、Fe的化合物,没有特别限定,例如可以举出:Na、Ge、Fe的氧化物、复合氧化物、氢氧化物、氮化物、碳化物、碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐、难溶性盐、及醇盐等。这些化合物可以单独添加,也可以添加它们的混合物。从生产率、成本、作业性的观点考虑将含有作为杂质的Na、Ge、Fe的含有二氧化硅的无机化合物颗粒作为无机混合物的原料是优选的方式。这样的含有二氧化硅的无机化合物颗粒例如可以以利用沉淀法制得的来自二氧化硅凝胶的颗粒或制造硅铁时等副产生的二氧化硅微粉的形式得到。
添加分别含有Na、Ge、Fe的化合物的方法没有特别限定。例如,可以添加在上述利用湿式法或干式法得到的二氧化硅中,也可以在二氧化硅的上述各制造工序中添加。分别含有Na、Ge、Fe的化合物可以为水溶性,也可以不溶于水。可以以分别含有Na、Ge、Fe的化合物的水溶液的形式添加,并根据需要进行干燥,也可以将分别含有Na、Ge、Fe的化合物以固态物质或液态物质的状态添加。分别含有Na、Ge、Fe的化合物可以预先粉碎至规定的粒径,另外,也可以预先进行粗粉碎。
二氧化硅颗粒含有过量的Na、Ge、Fe时,可以在二氧化硅的制造工艺及成形体的制造工艺中实施某些处理,将所述元素的含量调整到规定范围内。将过量的Na、Ge、Fe调整到规定范围的方法没有特别限定。例如,作为Na含量的调整方法,可以举出利用酸性物质或其它元素进行置换、提取、除去的方法等,可以在将含有二氧化硅的无机化合物颗粒用硝酸或王水等处理后,进行干燥,作为粉体的原料使用。过量的Na、Ge、Fe的调整可以在将二氧化硅颗粒预先粉碎至目标粒径后进行,也可以在将Na、Ge、Fe调整至规定范围后再粉碎二氧化硅颗粒。
[2-3]混合方法
二氧化硅颗粒、红外线不透明化颗粒及无机纤维可以使用公知的粉体混合机、例如修订六版化学工学手册(丸善)中记载的混合机进行混合。这时,也可以混合2种以上含有二氧化硅的无机化合物颗粒、或混合分别含有Na、K、Mg、Ca、Fe、P、S的化合物或其水溶液。作为公知的粉体混合机,可以举出:作为容器旋转型(容器自身旋转、振动、摇动)的水平圆筒型、V型(可以带有搅拌叶片)、双锥型、立方体型及摇动旋转型;作为机械搅拌型(容器被固定,用叶片等进行搅拌)的单轴带型、多轴浆型、旋转耙型、双轴行星搅拌型、圆锥螺杆型、高速搅拌型、旋转圆盘型、带辊旋转容器型、带搅拌旋转容器型、高速椭圆转子型;作为流动搅拌型(利用空气、气体进行搅拌)的气流搅拌型、利用重力进行的无搅拌型。也可以组合这些混合机使用。
二氧化硅颗粒、红外线不透明化颗粒及无机纤维的混合可以边使用公知的粉碎机、例如修订六版化学工学手册(丸善)中记载的粉碎机粉碎颗粒、裁断无机纤维、提高颗粒及无机纤维的分散性边进行。这时,也可以使2种以上含有二氧化硅的无机化合物颗粒粉碎、分散、或使分别含有Na、K、Mg、Ca、Fe、P、S的化合物或其水溶液粉碎、分散。作为公知的粉碎机,可以举出:辊磨机(高压压缩辊磨机、辊旋转式研磨机)、捣碎机、轮辗机(双轴式轮碾机、智利式轮碾机)、切断·剪切研磨机(切碎机等)、棒磨机、自磨机(气落式自磨机、瀑落式自磨机等)、立式辊磨机(环辊式磨机、滚柱研磨机、滚珠研磨机)、高速旋转磨(锤磨机、笼式磨机、粉碎机(Disintegrator)、筛磨机、针盘式磨机)、分级机内置型高速旋转磨(固定冲击板型研磨机、涡轮型研磨机、离心分级型研磨机、环隙式砂磨机)、容器驱动介质研磨机(滚动球磨机(罐式球磨机、管磨机、锥形球磨机)、振动球磨机(圆形振动磨、旋转振动磨、离心磨)、行星磨、离心流动化磨)、介质搅拌式磨(塔式粉碎机、搅拌槽式研磨机、卧式流通槽式研磨机、立式流通槽式研磨机、环隙式砂磨机)、气流式粉碎机(气流吸入型、喷嘴内通过型、冲突型、流动层喷射吹入型)、压实剪切磨(高速离心辊磨、内磨片(Inner piece)式)、研钵、磨石等。也可以组合这些粉碎机使用。
这些混合机和粉碎机中,具有搅拌叶片的粉体混合机、高速旋转磨、分级机内置型高速旋转磨、容器驱动介质研磨机、压实剪切磨提高了颗粒及无机纤维的分散性,因此优选。为了提高颗粒及无机纤维的分散性,优选使搅拌叶片、旋转板、夹锤板、刀片、针等的顶端的圆周速度为100km/h以上,更优选为200km/h以上,进一步优选为300km/h以上。
混合多种二氧化硅颗粒时,优选以堆比重由小到大的顺序将二氧化硅颗粒投入搅拌机或者粉碎机中。含有无机纤维、红外线不透明化颗粒时,优选混合二氧化硅颗粒后添加红外线不透明化颗粒进行混合,再在其后添加无机纤维进行混合。
[2-4]成形方法
成形体可以通过将作为原料的无机混合物加压成形而得到。作为加压成形方法,可以利用以下的方法成形,所述方法为:模具压制成形法(柱塞式加压成形法)、橡胶压延法(静水压成形法)、挤出成形法等目前公知的陶瓷加压成形法。从生产率的观点考虑,优选模具压制成形法。
在模具压制成形法或橡胶压延法中,将无机混合物填充在模具中时,通过使作为成形体的原料的无机混合物振动等使填充变均匀,可以使成形体的厚度均匀,因此优选。边对模具内进行减压·脱气边将无机混合物填充在模具内时,可以在短时间内填充,因此,从生产率的观点考虑是优选的。欲以加压压力控制成形条件时,根据所使用的粉体的滑动性、粉体的颗粒间及细孔中的空气的进入量等的不同,伴随在加压状态下保持的时间的流逝,压力值发生变化,因此,存在生产管理变难的倾向。相对于此,控制体积密度的方法从不需要控制时间即可容易地使得到的成形体的载荷成为目标值这一点上考虑是优选的。需要说明的是,本实施方式的成形方法中,成形体的体积密度为0.25g/cm3~2.0g/cm3,从减轻搬运时的负担等的观点考虑,优选为0.25g/cm3~1.7g/cm3,更优选为0.25g/cm3~1.5g/cm3。
对以得到的成形体的体积密度为规定大小的方式制造成形体的方法的一例进行说明时,首先,由成形体的体积及体积密度求出所需的无机混合物的重量。接着,将称量的无机混合物填充在成形模具中,以为规定厚度的方式进行加压成形。具体而言,制造长度30cm、宽度30cm、厚度20mm且体积密度为0.5g/cm3的成形体时,通过使目标体积密度乘以制造的成形体的体积,可以求出成形体的制造所需的粉体的重量。即,在上述成形体的例子中,为0.5[g/cm3]×30[cm]×30[cm]×2[cm]=900[g],所需的粉体为900g。一般化而言,制造体积为α(cm3)、体积密度为β(g/cm3)(其中,β大于粉体的体积密度)的成形体时,称量αβ(g)粉体,将粉体压缩至体积α,从而进行成形。
将加压成形中或加压成形后的成形体在成形体的耐热性充分的温度及时间的条件范围内进行加热干燥,除去成形体的吸附水后供实际应用时,热导率变低,因此优选。进而,还可以实施加热处理。
从尺寸稳定性的观点考虑,加热处理温度优选为比所述成形体的最高使用温度还高的温度。所述加热处理温度根据成形体的用途的不同而各式各样,具体而言,优选为400~1200℃,更优选为500~1200℃,进一步优选为600~1200℃。
成形体的加热处理的气氛可以举出空气中(或大气中)、氧化性气氛中(氧、臭氧、氮氧化物、二氧化碳、过氧化氢、次氯酸、无机·有机过氧化物等)、及非活性气体气氛中(氦、氩、氮等)。加热处理时间根据加热处理温度及绝热材料的含量适当选择即可。加热处理可以在将上述成形体设置在使用场所后实施,也可以对成形体实施加热处置后设置在使用场所。
[3]包覆体
包覆体具有外覆材料和被收纳在外覆材料中的成形体。包覆体与成形体相比较具有容易处理、也容易施工这样的优点。图1是本实施方式的包覆体的剖面示意图。另外,图2是本实施方式的成形体含有的小颗粒及大颗粒的剖面示意图。如图1及图2所示,本实施方式的包覆体1由含有多个小颗粒S和粒径比小颗粒S大的多个大颗粒L的成形体2、和收纳成形体2的外覆材料3构成。在成形体2内混合小颗粒S及大颗粒L,在大颗粒L的周围存在小颗粒S。需要说明的是,有时将这样的成形体2称为芯材。
[3-1]外覆材料
外覆材料只要可以收纳作为芯材的成形体就没有特别限定,作为例子,可以举出:玻璃布、氧化铝纤维布、二氧化硅布等无机纤维织物、无机纤维编物、聚酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、氟系树脂膜等树脂膜、塑料-金属膜、铝箔、不锈钢箔、铜箔等金属箔、陶瓷纸、无机纤维无纺布、有机纤维无纺布、玻璃纤维纸、碳纤维纸、岩棉纸、无机填充纸、有机纤维纸、陶瓷涂层、氟树脂涂层、硅氧烷树脂涂层等树脂涂层等。将包覆体作为绝热材料时,从减小外覆材料的热容的观点考虑,优选外覆材料的厚度较薄,可以根据使用状况及所需强度等适当选择。外覆材料由在使用芯材的温度下稳定的物质构成时,使用时,也为外覆材料收纳作为芯材的无机混合物或者成形体的状态。在高温下使用的包覆体的情况,从使用后芯材的处理容易的观点考虑,优选耐热性高的外覆材料,本说明书中,“外覆材料”除包含使用芯材时收纳芯材的材料以外,还包含在芯材的搬运及施工工序中收纳芯材的材料。即,外覆材料包含仅在搬运时及施工时保护芯材、在使用时熔融及/或挥发的物质,因此,外覆材料其自身及外覆材料中所含的有机成分可以在芯材的使用温度下熔融及消失。
外覆材料从包覆工序容易的观点考虑,优选玻璃布、氧化铝纤维布、二氧化硅布等无机纤维织物、无机纤维编物、聚酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、氟系树脂膜等树脂膜、塑料-金属膜、铝箔、不锈钢箔、铜箔等金属箔、陶瓷纸、无机纤维无纺布、有机纤维无纺布、玻璃纤维纸、碳纤维纸、岩棉纸、无机填充纸、有机纤维纸这样的片状。
在高温下使用包覆体时,从热稳定性的观点考虑,外覆材料更优选玻璃布、氧化铝纤维布、二氧化硅布等无机纤维织物、无机纤维编物、陶瓷纸、无机纤维无纺布。外覆材料从强度的观点考虑进一步优选无机纤维织物。
[3-2]用外覆材料包覆的方法
对于成形体而言,可以以含有二氧化硅颗粒、且根据使用状况添加大颗粒、红外线不透明化颗粒或无机纤维而形成的无机混合物为原料,将该无机混合物加压成形,作为芯材,然后用外覆材料包覆。将成形体作为芯材时,可以如后所述,将作为成形体的原料的无机混合物和外覆材料同时加压成形,也可以在将无机混合物加压成形后用外覆材料包覆。
将芯材用外覆材料包覆的方法没有特别限定,可以同时实施芯材的制备及成形、和利用外覆材料进行的包覆,也可以在制备芯材或使其成形后用外覆材料包覆。
外覆材料为无机纤维织物、树脂膜、塑料-金属膜、金属箔、陶瓷纸、无机纤维无纺布、有机纤维无纺布、玻璃纤维纸、碳纤维纸、岩棉纸、无机填充纸、有机纤维纸等片状形态时,可以通过例如利用无机纤维纱或树脂纤维纱等进行的缝合、外覆材料的粘接固定、缝合和粘接二者进行包覆。
片状的外覆材料为树脂膜、塑料-金属膜、金属箔等时,从包覆工序的容易程度的观点考虑,优选真空包装或收缩包装。
外覆材料为陶瓷涂层、树脂涂层等时,通过用毛刷或喷涂器涂布在芯材上,可以将芯材用外覆材料包覆。
也可以在由加压成形所得的芯材和外覆材料构成的成形体上设置线状的凹痕,赋予成形体以柔软性。线的形态可以根据成形体的使用状况选择直线状、曲线状、虚线状等,也可以组合其中的2种以上。线的粗度、凹痕的深度根据成形体的厚度、强度、使用状况来决定。
外覆材料可以包覆芯材的整个表面,也可以包覆芯材的一部分。
[4]用途
本实施方式的成形体及包覆体除可以用于绝热材料以外,还可以优选用于吸音材料、防音材料、隔音材料、防回音材料、消音材料、研磨剂、催化剂载体、吸附剂、吸附芳香剂及杀菌剂等化学试剂的载体、除臭剂、消臭剂、调湿材料、填充剂、颜料等。
[5]参数的测定
无机混合物的累积细孔容积的测定、热导率的测定、回弹的测定可以利用以下的方法实施。
[累积细孔容积的测定]
使用细孔分布测定装置Auto pore 9520型号(株式会社岛津制作所制),利用水银压入法进行测定。以使成形体进入槽中的方式切断成长方体,取1个放入低灵敏度槽中,在初始压力约7kPa(约1psia、相当于细孔直径约180μm)的条件下进行升压测定。水银参数设定为装置默认的水银接触角130度、水银表面张力485dynes/cm,进行测定。
[热导率的测定]
将长度30cm、宽度30cm、厚度20mm的形状的成形体作为测定样品,使用热流计HFM 436Lambda(商品名、NETZSCH公司制)测定30℃下的热导率。校正依照JISA 1412-2,使用密度163.12kg/m3、厚度25.32mm的NIST SRM 1450c校正用标准板,在高温侧和低温侧的温度差为20℃的条件下,预先在15、20、24、30、40、50、60、65℃下实施。800℃下的热导率基于JISA 1421-1的方法进行测定。将2个做成直径30cm、厚度20mm的圆板状的成形体作为测定样品,使用保护热板法热导率测定装置(英弘精机株式会社制)作为测定装置。
[回弹的测定]
将作为成形体原料的无机混合物(上述含有小颗粒和大颗粒、且根据需要进一步含有红外线不透明化颗粒或无机纤维等的混合粉末整体)的水平方向的尺寸固定,对无机混合物,沿垂直方向以得到规定体积密度的成形体的方式施加压力,将该状态下的无机混合物(成形体)的垂直方向的厚度作为T1,加压后,在将水平方向的成形体的尺寸固定的情况下,释放压力,将释放压力后的成形体的垂直方向的厚度作为T2,测定这样的情况下的T2-T1与T1的比率、即成形体的厚度的增加率100(T2-T1)/T1[%],进行评价。需要说明的是,所谓“固定水平方向的尺寸”,是指在例如正方形或圆筒状的框状模具中填充有作为成形体原料的无机混合物的状态。
实施例
以下,利用实施例更详细地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。本领域技术人员可以对包含以下所示的实施例在内的内容进行各种变更而实施,进行的变更也包含在本发明的专利权利要求的范围内。需要说明的是,实施例及比较例中的成形体的累积细孔容积的测定、热导率的测定、回弹的测定分别如上面所述来进行。
[实施例1]
得到使用锤磨机将平均粒径为12nm的二氧化硅粉体25质量%和平均粒径为80nm的二氧化硅粉体75质量%混合均匀的二氧化硅粉体。使用该二氧化硅粉体792g,用内部尺寸为长度30cm、宽度30cm的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.44g/cm3的实施例1的成形体。对于实施例1的成形体,回弹及分层得到抑制,未发现成形缺陷。此时的成形体的厚度的增加率为105%。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为79%,V0.1为1.5mL/g,V0.003为1.9mL/g。另外,30℃下的热导率为0.0266W/m·K。
[实施例2]
得到使用锤磨机将平均粒径为7.5nm的二氧化硅粉体90质量%和平均粒径为60μm的二氧化硅粉体10质量%混合均匀的二氧化硅粉体。使用该二氧化硅粉体421g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.23g/cm3的实施例2的成形体。对于实施例2的成形体,回弹及分层得到抑制,未发现成形缺陷。此时的成形体的厚度的增加率为107%。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为68%,V0.1为2.6mL/g,V0.003为3.8mL/g。另外,30℃下的热导率为0.0205W/m·K。
[实施例3]
得到使用锤磨机将平均粒径为14nm的二氧化硅粉体25质量%和平均粒径为150nm的二氧化硅粉体75质量%混合均匀的二氧化硅粉体。使用该二氧化硅粉体900g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.5g/cm3的实施例3的成形体。对于实施例3的成形体,回弹及分层得到抑制,未发现成形缺陷。此时的成形体的厚度的增加率为103%。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为53%,V0.1为0.8mL/g,V0.003为1.5mL/g。另外,30℃下的热导率为0.0264W/m·K。
[实施例4]
得到使用锤磨机将平均粒径为7.5nm的二氧化硅粉体50质量%和平均粒径为80nm的二氧化硅粉体50质量%混合均匀的二氧化硅粉体。使用该二氧化硅粉体594g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.33g/cm3的实施例4的成形体。对于实施例4的成形体,回弹及分层得到抑制,未发现成形缺陷。此时的成形体的厚度的增加率为104%。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为67%,V0.1为1.8mL/g,V0.003为2.7mL/g。另外,30℃下的热导率为0.0198W/m·K。
[实施例5]
使用锤磨机将平均粒径为14nm的二氧化硅粉体21质量%和平均粒径为150nm的二氧化硅粉体63质量%混合均匀后,添加平均粒径为1μm的作为红外线不透明化颗粒的硅酸锆16质量%,继续进行均匀混合,得到二氧化硅粉体。使用该二氧化硅粉体1042g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.58g/cm3的实施例5的成形体。对于实施例5的成形体,回弹及分层得到抑制,未发现成形缺陷。此时的成形体的厚度的增加率为102%。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为59%,V0.1为1.0mL/g,V0.003为1.7mL/g。另外,30℃下的热导率为0.0275W/m·K。进而,每次使用819g上述二氧化硅粉体,使用内径为直径30cm的圆筒型模具,进行加压成形,得到2个直径30cm、厚度20mm的圆板状的成形体。使用这2个成形体,测定800℃下的热导率,为0.0851W/m·K。
[实施例6]
使用锤磨机将平均粒径为7.5nm的二氧化硅粉体22质量%和平均粒径为80nm的二氧化硅粉体68质量%混合均匀后,添加平均纤维直径为11μm且平均纤维长度为6.4mm的玻璃纤维10质量%,在高速剪切混合机中混合均匀,得到二氧化硅粉体。使用该二氧化硅粉体864g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.48g/cm3的实施例6的成形体。对于实施例6的成形体,回弹及分层得到抑制,未发现成形缺陷。此时的成形体的厚度的增加率为106%。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为61%,V0.1为1.1mL/g,V0.003为1.8mL/g。另外,30℃下的热导率为0.0263W/m·K。
[实施例7]
使用锤磨机将平均粒径为14nm的二氧化硅粉体20质量%和平均粒径为6μm的二氧化硅粉体60质量%混合均匀后,添加平均粒径为1μm的作为红外线不透明化颗粒的硅酸锆15质量%,继续进行均匀混合,进而,添加平均纤维直径为11μm且平均纤维长度为6.4mm的玻璃纤维5质量%,在高速剪切混合机中混合均匀,得到二氧化硅粉体。使用该二氧化硅粉体491g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.27g/cm3的实施例7的成形体。对于实施例7的成形体,回弹及分层得到抑制,未发现成形缺陷。此时的成形体的厚度的增加率为102%。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为57%,V0.1为0.4mL/g,V0.003为0.7mL/g。另外,30℃下的热导率为0.0263W/m·K。
[比较例1]
使用平均粒径为14nm的二氧化硅粉体331g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.18g/cm3的比较例1的成形体。在比较例1的成形体中发现被推测为由回弹引起的成形缺陷。因此,无法对比较例1的成形体的热导率进行评价。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为72%,V0.1为3.6mL/g,V0.003为5.0mL/g。
[比较例2]
使用平均粒径为320nm的二氧化硅粉体1978g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为1.1g/cm3的比较例2的成形体。在比较例2的成形体中发现被推测为由分层引起的成形缺陷。因此,无法对比较例2的成形体的热导率进行评价。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为95%,V0.1为0.58mL/g,V0.003为0.61mL/g。
[比较例3]
使用平均粒径为80nm的二氧化硅粉体1163g,用与实施例1同样的模具进行加压成形,得到长度30cm、宽度30cm、厚度20mm、体积密度为0.65g/cm3的比较例3的成形体。在比较例3的成形体中发现被推测为由回弹引起的成形缺陷。因此,无法对比较例3的成形体的热导率进行评价。对该成形体的累积细孔容积进行测定,结果,R0.1为47%,V0.1为0.52mL/g,V0.003为1.1mL/g。
Claims (12)
1.一种成形体,其含有二氧化硅,具有细孔,
细孔直径为0.1μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.1与细孔直径为0.003μm以上150μm以下的细孔的累积细孔容积V0.003的比例R0.1为50%以上85%以下,
所述V0.1为0.2mL/g以上3mL/g以下,
30℃下的热导率为0.05W/m·K以下。
2.根据权利要求1所述的成形体,其中,含有红外线不透明化颗粒,800℃下的热导率为0.15W/m·K以下。
3.根据权利要求2所述的成形体,其中,所述红外线不透明化颗粒的平均粒径为0.5μm以上30μm以下,所述红外线不透明化颗粒的含有率在以成形体的总质量为基准时为0.1质量%以上39.5质量%以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的成形体,其中,含有钠,所述钠的含量在以成形体的总质量为基准时为0.005质量%以上3质量%以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的成形体,其中,含有铁,所述铁的含量在以成形体的总质量为基准时为0.005质量%以上6质量%以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的成形体,其中,含有无机纤维,所述无机纤维的含量在以成形体的总质量为基准时为0.1质量%以上50质量%以下。
7.根据权利要求6所述的成形体,其中,所述无机纤维具有生物可溶性。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的成形体,其中,含有锗,所述锗的含量在以成形体的总质量为基准时为10ppm以上1000ppm以下。
9.一种包覆体,其具备:外覆材料、和被收纳在该外覆材料中的权利要求1~8中任一项所述的成形体。
10.根据权利要求9所述的包覆体,其中,所述外覆材料含有无机纤维。
11.根据权利要求9所述的包覆体,其中,所述外覆材料为树脂膜。
12.一种成形体的制造方法,其为权利要求1~8中任一项所述的成形体的制造方法,其中,具有以下工序:将含有二氧化硅、且平均粒径DS为5nm以上30nm以下的小颗粒和含有二氧化硅、且平均粒径DL为40nm以上60μm以下的大颗粒混合,得到无机混合物的工序;和将所述无机混合物以成形体的体积密度为0.25g/cm3以上2.0g/cm3以下的方式成形的工序。
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