CN105753433A - 绝热材料及其制造方法 - Google Patents

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CN105753433A CN201610051706.XA CN201610051706A CN105753433A CN 105753433 A CN105753433 A CN 105753433A CN 201610051706 A CN201610051706 A CN 201610051706A CN 105753433 A CN105753433 A CN 105753433A
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Abstract

本发明提供兼具有优异的绝热性和强度的绝热材料及其制造方法。本发明的绝热材料含有平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒和增强纤维，在所述金属氧化物微粒间具有通过所述金属氧化物微粒的一部分溶出而形成的交联结构。本发明的绝热材料的制造方法包括下述工序：将含有平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒和增强纤维的干式加压成形体在温度为100℃以上的经加压的水蒸气饱和气氛下熟化的熟化工序；以及，将熟化后的所述干式加压成形体干燥的干燥工序。

Description

绝热材料及其制造方法
本申请是申请日为2011年12月13日、申请号为201180061802.8、发明名称为“绝热材料及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及绝热材料及其制造方法，特别涉及绝热材料的强度的提高。
背景技术
以往，作为导热性低、绝热性优异的绝热材料，有将二氧化硅微粒、无机纤维和粘合剂混合并进行压制成形后，进行机械加工而得到的绝热材料(例如，专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表平11-513349号公报
专利文献2：日本特表平11-514959号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述以往技术中，由于使用粘合剂，因此例如需要进行脱脂，存在因该脱脂导致绝热材料的强度降低的问题。另外，粘合剂的使用导致对环境的负荷增大。这样，使用粘合剂时，存在伴随脱脂等带来的工序数、所需时间及能量的增大等问题。
相对于此，不使用粘合剂，通过调整压制压力来增加绝热材料的密度也能够提高强度。然而，这种情况下，例如由于伴随密度的增加，固体传热也增加，因此存在绝热材料的绝热性降低等问题。
本发明是鉴于上述课题而进行的，目的之一在于提供一种兼具有优异的绝热性和强度的绝热材料及其制造方法。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的本发明的一个实施方式的绝热材料，其特征在于，该绝热材料含有平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒和增强纤维，在所述金属氧化物微粒间具有所述金属氧化物微粒的一部分溶出而形成的交联结构。根据本发明，能够提供兼具有优异的绝热性和强度的绝热材料。
另外，所述金属氧化物微粒可以含有二氧化硅微粒。另外，所述绝热材料可以具有以下(a)或(b)的松密度及抗压强度：(a)松密度为180kg/m3以上且300kg/m3以下，抗压强度为0.6MPa以上；(b)松密度超过300kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.8MPa以上。
另外，所述金属氧化物微粒可以含有氧化铝微粒。此时，在1000℃下的加热线收缩率可以为3％以下。
另外，所述绝热材料可以含有50～98质量％的所述金属氧化物微粒和2～20质量％的所述增强纤维。另外，所述绝热材料可以不含粘合剂。
用于解决上述课题的本发明的一个实施方式的绝热材料的制造方法，其特征在于，该制造方法包括下述工序：将含有平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒和增强纤维的干式加压成形体在温度为100℃以上的经加压的水蒸气饱和气氛下熟化的熟化工序；以及将熟化后的所述干式加压成形体干燥的干燥工序。根据本发明，能够提供兼具有优异的绝热性和强度的绝热材料的制造方法。
另外，可以在所述熟化工序中，使所述金属氧化物微粒的一部分溶出，在所述金属氧化物微粒间形成液态的交联结构，在所述干燥工序中，将所述交联结构固化。
另外，所述金属氧化物微粒可以含有二氧化硅微粒。另外，所述金属氧化物微粒可以含有氧化铝微粒。
另外，所述干式加压成形体可以含有50～98质量％的所述金属氧化物微粒和2～20质量％的所述增强纤维。另外，所述干式加压成形体可以不含粘合剂。
用于解决上述课题的本发明的一个实施方式的绝热材料，其特征在于，该绝热材料通过上述任一方法制得。根据本发明，能够提供兼具有优异的绝热性和强度的绝热材料。
发明效果
根据本发明，能够提供兼具有优异的绝热性和强度的绝热材料及其制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的绝热材料的制造方法的一个例子中所包括的主要工序的说明图。
图2A是概略表示本发明的一个实施方式的干式加压成形体所含的金属氧化物微粒的一次粒子以及通过该一次粒子所形成的孔结构的说明图。
图2B是概略表示本发明的一个实施方式的绝热材料所含的金属氧化物微粒的一次粒子以及通过该一次粒子所形成的孔结构的说明图。
图3A是概略表示本发明的一个实施方式的干式加压成形体所含的金属氧化物微粒的一次粒子的状态的说明图。
图3B是概略表示图3A所示的金属氧化物微粒的一次粒子间形成液态的交联结构的状态的说明图。
图3C是概略表示本发明的一个实施方式的绝热材料中，在图3A所示的金属氧化物微粒的一次粒子间形成固化的交联结构的状态的说明图。
图4是表示本发明的一个实施方式的实施例中，变更熟化条件评价绝热材料的抗压强度的结果的一个例子的说明图。
图5是表示本发明的一个实施方式的比较例中，变更熟化条件评价绝热材料的抗压强度的结果的一个例子的说明图。
图6A是表示本发明的一个实施方式的实施例中所得到的绝热材料的透射型电子显微镜照片的一个例子的说明图。
图6B是表示本发明的一个实施方式的实施例中所得到的干式加压成形体的透射型电子显微镜照片的一个例子的说明图。
图7是表示对本发明的一个实施方式的实施例中所得到的绝热材料的松密度和抗压强度的相关关系进行评价的结果的一个例子的说明图。
图8是表示在本发明的一个实施方式的实施例中，评价绝热材料浸水后的厚度收缩率的结果的一个例子的说明图。
图9是表示在本发明的一个实施方式的实施例中，评价绝热材料浸水后的抗压强度的结果的一个例子的说明图。
图10是表示在本发明的一个实施方式的实施例中，评价绝热材料的抗压强度、加热线收缩率以及热导率的结果的一个例子的说明图。
具体实施方式
以下，对本发明的一个实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于本实施方式。
首先，对本实施方式的绝热材料的制造方法(以下称为“本方法”。)进行说明。图1是表示本方法的一个例子中所包括的主要工序的说明图。如图1所示，本方法包括下述工序：将含有平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒和增强纤维的干式加压成形体在温度为100℃以上的经加压的水蒸气饱和气氛下熟化的熟化工序S1；以及将熟化后的该干式加压成形体干燥的干燥工序S2。
在熟化工序S1中熟化的干式加压成形体由含有金属氧化物微粒和增强纤维的绝热材料原料制作。金属氧化物微粒只要是平均粒径为50nm以下，则没有特别限制，可以单独使用任意的1种或任意组合2种以上使用。
作为构成金属氧化物微粒的金属氧化物，只要是在温度为100℃以上的经加压的水蒸气饱和气氛中从该微粒溶出(溶于水)的金属氧化物，就没有特别限制，例如可以优选使用二氧化硅和/或氧化铝，特别优选使用二氧化硅。
即，金属氧化物微粒优选含有二氧化硅微粒和/或氧化铝微粒，特别优选含有二氧化硅微粒。金属氧化物微粒含有二氧化硅微粒时，能够特别有效地提高通过本方法所制造的绝热材料的强度。金属氧化物微粒含有二氧化硅微粒时，该金属氧化物微粒可以进一步含有氧化铝微粒。金属氧化物微粒含有氧化铝微粒时，能有效地提高通过本方法所制造的绝热材料的耐热性。
作为二氧化硅微粒和/或氧化铝微粒，可以使用通过气相法制造的微粒或通过湿式法制造的微粒的一者或两者，可以优选使用通过气相法制造的微粒。
即，作为二氧化硅微粒和/或氧化铝微粒，可以使用通过气相法制造的干式二氧化硅微粒(无水二氧化硅微粒)和/或干式氧化铝微粒(无水氧化铝微粒)，也可以使用通过湿式法制造的湿式二氧化硅微粒和/或湿式氧化铝微粒，其中，可以优选使用该干式二氧化硅微粒和/或干式氧化铝微粒。
更具体而言，例如可以优选使用通过气相法制造的热解法二氧化硅微粒和/或热解法氧化铝微粒，其中，可以优选使用亲水性热解法二氧化硅微粒和/或亲水性热解法氧化铝微粒。二氧化硅微粒的二氧化硅(SiO2)含量及氧化铝微粒的氧化铝(Al2O3)含量例如各自优选为95重量％以上。
金属氧化物微粒的平均粒径(更具体地为金属氧化物微粒的一次粒子的平均粒径)只要为50nm以下则没有特别限制，例如可以为2nm以上且50nm以下，也可以为2nm以上且30nm以下。
金属氧化物微粒的利用BET法得到的比表面积例如优选为50m2/g以上。更具体地，该比表面积例如优选为50m2/g以上且400m2/g以下，更优选为100m2/g以上且400m2/g以下。
作为增强纤维，只要能够增强绝热材料，则没有特别限制，可以使用无机纤维及有机纤维中的一者或两者。作为无机纤维，只要能够用作增强纤维，则没有特别限制，可以单独使用任意的1种或任意组合2种以上使用。
具体而言，作为无机纤维，例如，可选自由玻璃纤维、二氧化硅-氧化铝纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、硅酸碱土类金属盐纤维、石棉及玄武岩纤维所组成的组中的1种以上，可以优选使用玻璃纤维、二氧化硅-氧化铝纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维等二氧化硅系纤维和/或氧化铝系纤维。另外，硅酸碱土类金属盐纤维为生物溶解性的无机纤维。即，作为无机纤维，可以使用非生物溶解性无机纤维及生物溶解性无机纤维的一者或两者。
作为有机纤维，只要能够用作增强纤维，则没有特别限制，可以单独使用任意的1种或任意组合2种以上使用。具体而言，作为有机纤维，例如可以使用选自由芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维及聚烯烃纤维所组成的组中的1种以上。
增强纤维的平均纤维长度例如优选为0.5mm以上且20mm以下，更优选为1mm以上且10mm以下。平均纤维长度不足1mm时，有时无法使增强纤维适当取向，其结果是，绝热材料的机械强度有时不足。平均纤维长度超过20mm时，有时有损成形时的粉体流动性而使成形性降低，并且因密度不均而导致加工性降低。
增强纤维的平均纤维径例如优选为1μm以上且20μm以下，更优选为2μm以上且15μm以下。平均纤维径超过20μm时，有时增强纤维容易折断，其结果是，绝热材料的强度有时不足。
因此，作为增强纤维，例如可以优选使用平均纤维长度为0.5mm以上且20mm以下、并且平均纤维径为1μm以上且20μm以下的增强纤维。
将上述的金属氧化物微粒和增强纤维通过干式混合制作干式混合物，接着将该干式混合物通过干式加压成形，由此来制作干式加压成形体。
具体而言，例如，使用规定的混合装置，将含有金属氧化物微粒的干燥粉体和增强纤维的干燥粉体的绝热材料原料进行干式混合，接着将所得到的干式混合物填充到规定的成形模中进行干式压制成形，从而制作干式加压成形体。
另外，通过以干式进行混合及成形，与湿式的情况相比，更容易管理原料、成形体，并且能够有效缩短制造所需的时间。
干式加压成形体中的金属氧化物微粒及增强纤维的含量可以根据最终制造的绝热材料所要求的特性而任意地决定。即，干式加压成形体例如可以含有50～98质量％的金属氧化物微粒和2～20质量％的增强纤维，也可以含有65～80质量％的金属氧化物微粒和5～18质量％的增强纤维。
增强纤维的含量不足2质量％时，绝热材料的强度有时不足。增强纤维的含量超过20质量％时，有时有损成形时的粉体流动性而使成形性降低，并且因密度不均而导致绝热材料的加工性降低。
另外，干式加压成形体仅含有金属氧化物微粒及增强纤维时，例如可以按照总计达到100质量％的方式含有80～98质量％的金属氧化物微粒和2～20质量％的增强纤维，也可以按照总计达到100质量％的方式含有85～98质量％的金属氧化物微粒和2～15质量％的增强纤维。
干式加压成形体可以不含粘合剂。即，本方法中，通过后述的熟化能够有效提高绝热材料的强度，因此没有必要使用粘合剂。
这种情况下，干式加压成形体实质上不含水玻璃粘接剂等无机粘合剂、树脂等有机粘合剂之类的以往一直使用的粘合剂。因此，能够切实地避免伴随使用粘合剂的以往的问题。另外，进行干式加压成形的温度没有特别限制，例如可以在5℃以上且60℃以下的温度下进行。
干式加压成形体也可以进一步含有其它成分。即，干式加压成形体例如也可以含有辐射散射材料。辐射散射材料只要能够减少因辐射所致的传热，则没有特别限制，可以单独使用任意的1种或任意组合2种以上使用。具体而言，作为辐射散射材料，例如可以使用选自由碳化硅、氧化锆、硅酸锆及二氧化钛组成的组中的1种以上。
辐射散射材料的平均粒径例如优选为1μm以上且50μm以下，更优选为1μm以上且20μm以下。作为辐射散射材料，可以优选使用具有远红外线反射性的材料，例如优选对于1μm以上的波长的光的比折射率(specificrefractiveindex)为1.25以上的材料。
使用辐射散射材料时，干式加压成形体例如可以含有50～93质量％的金属氧化物微粒、2～20质量％的增强纤维和5～40质量％的辐射散射材料，也可以含有65～80质量％的金属氧化物微粒、5～18质量％的增强纤维和15～30质量％的辐射散射材料。
另外，关于上述干式加压成形体中的金属氧化物微粒的含量，在该金属氧化物微粒含有多种金属氧化物微粒(例如，二氧化硅微粒及氧化铝微粒)时，为该多种金属氧化物微粒的总计含量(例如，二氧化硅微粒的含量和氧化铝微粒的含量的总计)。
在熟化工序S1中，将上述那样制作的干式加压成形体在温度为100℃以上的经加压的水蒸气饱和气氛下进行熟化。该熟化通过将干式加压成形体在温度100℃以上的经加压的水蒸气饱和气氛内保持规定时间而进行。
即，例如通过将干式加压成形体载置在收集有水的可加热的密闭容器(具体而言，例如到达温度被设定为100℃以上的规定值的高压釜)内，将该干式加压成形体在加热到100℃以上的温度的密闭状态下保持规定时间，从而将该干式加压成形体熟化。
进行熟化的温度只要为100℃以上、且能够获得该熟化的效果的范围，则没有特别限制。即，熟化温度例如优选为100℃以上且220℃以下，更优选为120℃以上且200℃以下，特别优选为160℃以上且180℃以下。
进行熟化的压力只要为比大气压高的值、且能够获得该熟化的效果的范围，则没有特别限制。即，熟化压力例如可以为0.2MPa以上。更具体而言，熟化压力例如可以为0.2MPa以上且0.9MPa以下，也可以为0.7MPa以上且0.9MPa以下。
进行熟化的时间只要在能够获得该熟化的效果的范围内，则没有特别限制。即，熟化时间例如可以为0.5小时以上。更具体而言，熟化时间例如优选为0.5小时以上且16小时以下，更优选为2小时以上且8小时以下。熟化时间过长时，绝热材料的强度有时反而降低。
在接下来的干燥工序S2中，将熟化工序S1中所熟化的干式加压成形体干燥。即，在干燥工序S2中，除去熟化时浸入到干式加压成形体中的来自于水蒸气的水分。
干燥的方法只要是能够从干式加压成形体中除去不需要的水分的方法，则没有特别限制。即，例如通过将干式加压成形体在100℃以上的温度下保持，能够有效地将该干式加压成形体干燥。
本方法中，这样最终获得熟化及干燥后的干式加压成形体作为绝热材料。根据本方法，能够制造兼具有优异的绝热性和强度的绝热材料。即，根据本方法，能够有效地提高绝热材料的强度，而不会过度提高松密度。另外，根据本方法，能够无需使用粘合剂地制造具备充分强度的绝热材料。
在此，对本方法中通过熟化而提高绝热材料的强度的机制进行说明。图2A概略表示干式加压成形体所含的金属氧化物的一次粒子(金属氧化物微粒)M及通过该一次粒子M所形成的孔结构Sa。图2B概略表示实施熟化后的绝热材料所含的金属氧化物的一次粒子(金属氧化物微粒)M及通过该一次粒子M所形成的孔结构Sb。
另外，图3A、图3B及图3C是着眼于干式加压成形体或绝热材料所含的大量的一次粒子中邻接的2个一次粒子M1、M2，用于说明通过熟化而提高绝热材料的强度的机制的概略图。即，图3A概略表示干式加压成形体所含的一次粒子M1、M2的状态，图3B概略表示在该干式加压成形体的熟化中该一次粒子M1、M2间形成液态的交联结构L的状态，图3C概略表示在熟化后的绝热材料中该一次粒子M1、M2间形成固化的交联结构B的状态。
首先，熟化前的干式加压成形体如图2A所示具有通过干式加压成形而凝聚的一次粒子M和通过该一次粒子M所形成的二次粒子Sa。该二次粒子Sa形成有通过一次粒子M所围成的孔P。
并且，图2A所示的大量的一次粒子M中，如图3A所示着眼于邻接的2个一次粒子M1、M2时，该一次粒子M1、M2仅通过分子间力附着。
相对于此，开始干式加压成形体的熟化时，如图3B所示，形成由含有从一次粒子M1、M2溶出的金属氧化物的液体形成的交联结构L。
即，在熟化中的一次粒子M1、M2间，形成含有溶出的金属氧化物的液态的交联结构L。另外，金属氧化物为二氧化硅时，作为其溶出反应，考虑如下的硅酸盐反应：“SiO2+2H2O→H4SiO4→H++H3SiO4 -”。
然后，结束熟化，通过将熟化后的干式加压成形体干燥，使一次粒子M1、M2间形成的交联结构L固化。即，在熟化及干燥后的绝热材料中，如图3C所示，在一次粒子M1、M2间形成固化的交联结构B。
具体而言，例如，金属氧化物微粒含有二氧化硅微粒时，绝热材料在该金属氧化物微粒的一次粒子M1、M2间具有由该二氧化硅微粒的一部分溶出所形成的交联结构B。另外，例如，金属氧化物微粒含有二氧化硅微粒及氧化铝微粒时，如图3C所示的2个一次粒子M1、M2可均为二氧化硅微粒，也可以均为氧化铝微粒，也可以一者为二氧化硅微粒、另一者为氧化铝微粒。
这样，通过本方法所制造的绝热材料如图2B所示，具有通过交联结构B连接的大量的一次粒子M所形成的孔结构Sb。该孔结构Sb通过一次粒子M的一部分溶出而形成，结果作为恰似该一次粒子M熔接而形成的多孔结构(例如，透射型电子显微镜观察)被观察到。
另外，孔结构Sb中，如图2B所示，形成通过交联结构B连接的一次粒子M所围成的孔P。孔结构Sb中所形成的孔P的直径例如可以为10～200nm。绝热材料通过具有这样的孔结构Sb，发挥出优异的绝热性。
另外，该交联结构B含有溶出的金属氧化物。另外，通过交联结构B连接的一次粒子M1、M2(图3C)的形状和/或大小根据熟化(特别是金属氧化物的溶出)而变化，可成为与熟化前的一次粒子M1、M2(图3A)的形状和大小不同的粒子。
另外，通过在干式加压成形体中添加碱土类金属氢氧化物或碱金属氢氧化物能够促进金属氧化物从金属氧化物微粒的溶出，但是，本实施方式的干式加压成形体不含碱土类金属氢氧化物及碱金属氢氧化物，本实施方式的绝热材料不含来自于这些氢氧化物的碱土类金属及碱金属。
通过形成这样的交联结构B，一次粒子M间的结合被强化，其结果是，能够有效地提高绝热材料的强度。另外，金属氧化物微粒和增强纤维之间也形成同样的交联结构。
本实施方式的绝热材料(以下称为“本绝热材料”)可以优选通过这样的本方法进行制造。本绝热材料例如含有平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒和增强纤维，该金属氧化物微粒间具有该金属氧化物微粒的一部分溶出所形成的交联结构。
即，本绝热材料含有作为上述的干式加压成形体的原料所使用的金属氧化物微粒和增强纤维，且具有由通过上述的交联结构连接的金属氧化物微粒所形成的孔结构。因此，本绝热材料即使在其松密度比较低的情况下，也具备优异的强度。
例如，本绝热材料具有以下(a)或(b)的松密度及抗压强度：(a)松密度为180kg/m3以上且300kg/m3以下，抗压强度为0.6MPa以上；(b)松密度超过300kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.8MPa以上。
即，这种情况下，本绝热材料是松密度为180kg/m3以上且300kg/m3以下、抗压强度为0.6MPa以上的绝热材料，或者是松密度超过300kg/m3且为500kg/m3以下、抗压强度为0.8MPa以上的绝热材料。例如，金属氧化物微粒含有二氧化硅微粒时，能够更有效地实现这样大的抗压强度。
本绝热材料具有上述(a)的松密度及抗压强度时，该松密度例如可以为200kg/m3以上。更具体而言，关于本绝热材料，例如，松密度可以为200kg/m3以上且250kg/cm3以下，抗压强度为0.6MPa以上(例如0.6MPa以上且1.5MPa以下)，当松密度超过250kg/m3且为300kg/cm3以下的情况下，抗压强度可以为0.8MPa以上(例如0.8MPa以上且2.0MPa以下)。
另外，本绝热材料的抗压强度是向垂直于其压制面(干式加压成形体制造时的干式压制面)的方向施加负荷时的断裂强度(MPa)。
本绝热材料中的金属氧化物微粒及增强纤维的含量可以根据所要求的特性任意地决定。即，本绝热材料例如可以含有50～98质量％的金属氧化物微粒和2～20质量％的增强纤维，也可以含有65～80质量％的金属氧化物微粒和5～18质量％的增强纤维。
增强纤维的含量不足2质量％时，本绝热材料的强度有时不足。增强纤维的含量超过20质量％时，有时因密度不均而导致本绝热材料的加工性降低。
另外，本绝热材料仅含有金属氧化物微粒及增强纤维时，例如可以按照总计达到100质量％的方式含有80～98质量％的金属氧化物微粒和2～20质量％的增强纤维，也可以按照总计达到100质量％的方式含有85～98质量％的金属氧化物微粒和2～15质量％的增强纤维。
另外，关于上述的本绝热材料中的金属氧化物微粒的含量，在该金属氧化物微粒含有多种金属氧化物微粒(例如，二氧化硅微粒及氧化铝微粒)时，为该多种金属氧化物微粒的总计含量(例如，二氧化硅微粒的含量和氧化铝微粒的含量的总计)。
本绝热材料可以不含粘合剂。即，本绝热材料由于通过具有上述的交联结构，其强度有效地提高，因此没有必要含有粘合剂。
这种情况下，本绝热材料实质上不含水玻璃粘接剂等无机粘合剂、树脂等有机粘合剂之类的以往使用的粘合剂。因此，能够切实地避免伴随粘合剂的使用的以往的问题。
本绝热材料可以进一步含有其它成分。即，本绝热材料也可以含有例如上述那样的辐射散射材料。本绝热材料含有辐射散射材料时，本绝热材料例如可以含有50～93质量％的金属氧化物微粒、2～20质量％的增强纤维和5～40质量％的辐射散射材料，也可以含有65～80质量％的金属氧化物微粒、5～18质量％的增强纤维和15～30质量％的辐射散射材料。
金属氧化物微粒含有二氧化硅微粒时，本绝热材料中的该二氧化硅微粒的含量根据所要求的特性而任意地决定。
即，本绝热材料例如可以含有55质量％以上的二氧化硅微粒，松密度为180kg/m3以上且300kg/m3以下，抗压强度为0.6MPa以上。这种情况下，二氧化硅微粒的含量例如可以为60质量％以上，也可以为65质量％以上，还可以为70质量％以上。
另外，本绝热材料例如可以含有40质量％以上的二氧化硅微粒，松密度超过300kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.8MPa以上。这种情况下，二氧化硅微粒的含量例如可以为45质量％以上，也可以为50质量％以上。
另外，本绝热材料例如可以含有15质量％以上的二氧化硅微粒，松密度超过400kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.8MPa以上。
另外，在这些情况下，二氧化硅微粒的含量例如如上所述，可以为98质量％以下，也可以为93质量％以下，还可以为80质量％以下。
另外，本绝热材料含有氧化铝微粒时(特别是本绝热材料含有二氧化硅微粒及氧化铝微粒时)，本绝热材料除了具备优异的强度，还具备优异的耐热性。
即，这种情况下，本绝热材料例如能够使其在1000℃下的加热线收缩率为3％以下。另外，也能够使本绝热材料在1150℃下的加热线收缩率为15％以下。
在这些情况下，本绝热材料例如可以含有5质量％以上的氧化铝微粒。氧化铝微粒的含量例如可以为10质量％以上，也可以为15质量％以上，还可以为20质量％以上。
另外，含有氧化铝微粒的本绝热材料例如其在1000℃下的加热线收缩率可以为1％以下。这种情况下，本绝热材料例如可以含有25质量％以上的氧化铝微粒。氧化铝微粒的含量例如可以为30质量％以上，也可以为35质量％以上。
另外，含有氧化铝微粒的本绝热材料例如其在1150℃下的加热线收缩率可以为10％以下。这种情况下，本绝热材料例如可以含有40质量％以上的氧化铝微粒。氧化铝微粒的含量例如可以为45质量％以上。
另外，含有氧化铝微粒的本绝热材料例如其在1150℃下的加热线收缩率可以为3％以下。这种情况下，本绝热材料例如可以含有60质量％以上的氧化铝微粒。进一步，本绝热材料的松密度可以超过300kg/m3。
另外，这些含有氧化铝微粒的本绝热材料例如可以含有5质量％以上的二氧化硅微粒，也可以含有10质量％以上的二氧化硅微粒。上述的氧化铝微粒的含量和二氧化硅微粒的含量可以任意地组合。
本绝热材料含有二氧化硅微粒及氧化铝微粒时，该二氧化硅微粒及氧化铝微粒的总计含量例如如上所述，可以为98质量％以下，也可以为93质量％以下，还可以为80质量％以下。
另外，含有二氧化硅微粒及氧化铝微粒的本绝热材料除了具备上述的优异的耐热性(低的加热线收缩率)，还可以具备优异的强度。即，本绝热材料例如抗压强度可以进一步为0.4MPa以上。更具体而言，本绝热材料例如可以含有15质量％以上的二氧化硅微粒和10质量％以上的氧化铝微粒，松密度超过300kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.4MPa以上。
另外，本绝热材料例如可以含有5质量％以上的二氧化硅微粒和10质量％以上的氧化铝微粒，松密度超过400kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.4MPa以上。这种情况下，抗压强度例如可以为0.5MPa以上，也可以为0.6MPa以上。
另外，本绝热材料实现了充分的强度，而无需像以往那样提高密度，因此能够有效避免因固体传热的增加所致的绝热性能的降低，其结果是，具备优异的绝热性能。
即，本绝热材料例如可以制成在600℃下的热导率为0.08W/(m·K)以下的绝热材料。进一步，本绝热材料的600℃下的热导率例如优选为0.05W/(m·K)以下，更优选为0.04W/(m·K)以下。
另外，本绝热材料例如可以制成在800℃下的热导率为0.09W/(m·K)以下的绝热材料。进一步，本绝热材料的800℃下的热导率例如优选为0.06W/(m·K)以下，更优选为0.05W/(m·K)以下。
另外，本绝热材料例如可以制成在1000℃下的热导率为0.10W/(m·K)以下的绝热材料。进一步，本绝热材料的800℃下的热导率例如优选为0.09W/(m·K)以下。
本绝热材料在600℃、800℃或1000℃下的热导率的下限值没有特别限定，例如为0.02W/(m·K)。即，本绝热材料是例如在600℃下的热导率为0.02W/(m·K)以上且0.08W/(m·K)以下的绝热材料。另外，本绝热材料是例如在800℃下的热导率为0.02W/(m·K)以上且0.09W/(m·K)以下的绝热材料。另外，本绝热材料是例如在1000℃下的热导率为0.02W/(m·K)以上且0.10W/(m·K)以下的绝热材料。
另外，本绝热材料具有如下结构：平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒的一次粒子通过分子间力等聚集而形成二次粒子，该二次粒子分散存在于增强纤维间。
并且，本绝热材料如上所述，通过使用金属氧化物微粒，在其内部具有形成了比空气分子的平均自由行程更小的(直径为纳米级的)孔的孔结构。其结果是，本绝热材料能够在从低温区域到高温区域的很宽的温度范围内发挥优异的绝热性能。
这样，本绝热材料能够以较低的密度兼具有优异的绝热性能和高的强度。因此，本绝热材料例如可以优选作为需要加工的一般工业炉用绝热材料、燃料电池的改性器用的绝热材料来利用。
下面，对本实施方式的具体的实施例进行说明。
实施例1
[绝热材料的制造]
制作含有一次粒子的平均粒径为约13nm的无水二氧化硅微粒(亲水性热解法二氧化硅微粒)、和平均纤维径为11μm、平均纤维长度为6mm的E玻璃纤维、不含粘合剂的干式加压成形体。
即，将含有95质量％的二氧化硅微粒及5质量％的E玻璃纤维的绝热材料原料投入到混合装置中，进行干式混合。然后，由所得到的干式混合粉体通过干式压制成形制作尺寸为150mm×100mm×厚25mm的板状的干式加压成形体。
具体而言，首先，将干式混合粉体适量填充到带有规定的脱气机构的成形模中。接着，进行干式压制成形以获得期望的松密度。即，在干式压制成形中，调节压制压力，以使得干式加压成形体的松密度达到250kg/m3。成形后，将干式加压成形体迅速从成形模中取出。
接着，将干式加压成形体放入市售的高压釜内。接着，开始高压釜的加热，花费2小时使温度从室温升至170℃。进一步，在高压釜内，通过将干式加压成形体在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持规定时间(0.5小时、1小时、2小时、3小时、6小时或9小时)，进行该干式加压成形体的熟化。然后，将熟化后的干式加压成形体从高压釜中取出，在105℃下干燥。
这样，得到含有95质量％的二氧化硅微粒和5质量％的E玻璃纤维、在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下熟化后的绝热材料。另外，同样地，得到除了将干式加压成形体在160℃下保持2小时以外在同样的条件下熟化而成的绝热材料、及除了将干式加压成形体在180℃下保持2小时以外在同样的条件下熟化而成的绝热材料。
进一步，作为比较的对象，得到通过将上述那样制作的干式加压成形体在温度80℃、相对湿度90％RH下，不加压保持规定时间(3小时、6小时、12小时、24小时、48小时、100小时、250小时或400小时)而熟化后的绝热材料。
[抗压强度的评价]
用万能试验装置(TENSILONRTC-1150A、株式会社ORIENTEC)测定各绝热材料的抗压强度。即，从绝热材料切出尺寸为30mm×15mm×厚25mm的试验体。接着，向垂直于该试验体的压制面(30mm×15mm)的方向(即，相对于与该试验体的该压制面垂直的表面(15mm×25mm))施加负荷。
接着，将试验体断裂时的负荷(最大负荷)(N)除以施加了负荷的表面(垂直于压制面的表面)的面积(m2)而得到的值作为抗压强度(MPa)进行评价。另外，同样地，对于熟化前的干式加压成形体及用高压釜开始加热后达到170℃时(即，熟化时间为0小时)的干式加压成形体，同样地评价抗压强度。
图4及图5中，分别将通过使用了高压釜的高湿加压熟化(“A/C熟化”)及80℃的高湿熟化(“蒸气熟化”)所得的各绝热材料的熟化条件(熟化温度(℃)及熟化时间(hr，即“小时”))和抗压强度(从各绝热材料切出的8个试验体的抗压强度的最大值、最小值及算术平均值)对应地示出。
如图4及图5所示，熟化前的干式加压成形体的抗压强度的平均值为0.21MPa。相对于此，如图4所示，通过A/C熟化，绝热材料的抗压强度显著增加。
即，通过极其短时间的A/C熟化，抗压强度的平均值增加至0.8MPa以上，特别是当熟化时间超过0.5小时且不足6小时时，抗压强度增加至1.0MPa以上。另一方面，如图5所示，通过蒸气熟化，绝热材料的抗压强度也会增加，但是不像A/C熟化那么有效。
这样，通过A/C熟化，能够在维持绝热材料的松密度的情况下，极其有效地实现其抗压强度的显著增加。另外，虽未图示结果，但是通过温度为120℃或200℃下的A/C熟化，能够同样地使绝热材料的抗压强度增加。
实施例2
[绝热材料的制造]
制作含有一次粒子的平均粒径为约13nm的无水二氧化硅微粒(亲水性热解法二氧化硅微粒)、平均纤维径为11μm且平均纤维长度为6mm的E玻璃纤维、以及由平均粒径为1.8μm的碳化硅(SiC)形成的辐射散射材料、不含粘合剂的干式加压成形体。
即，使用含有75质量％的二氧化硅微粒、5质量％的E玻璃纤维及20质量％的辐射散射材料的绝热材料原料，与上述实施例1同样地制作板状的干式加压成形体。
接着，与上述实施例1同样地，在高压釜内，通过将干式加压成形体在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持规定时间(2小时、4小时、8小时或16小时)，制造实施A/C熟化后的绝热材料。
[热导率的评价]
通过周期加热法测定各绝热材料的600℃下的热导率。即，使温度波在从绝热材料切出的试验体内传播，由其传播时间测定热扩散率。然后，由该热扩散率、和另外测定的比热及密度计算出热导率。另外，作为温度波，使用温度振幅为约4℃、周期为约1小时的温度的波。另外，以温度波通过试验体内的2个地点所需要的时间作为传播时间。另外，对于干式加压成形体也同样地测定热导率。其结果是，各绝热材料及干式加压成形体的600℃下的热导率均为0.03～0.05W/(m·K)，具有优异的绝热性。
[透射型电子显微镜观察]
用透射型电子显微镜(TEM)观察通过在170℃下进行4小时的A/C熟化所得到的绝热材料及熟化前的干式加压成形体。图6A及图6B分别表示绝热材料及干式加压成形体的TEM照片。
首先，熟化前的干式加压成形体如图6B所示，具有由通过干式压制成形而聚集的一次粒子(二氧化硅微粒)M形成的孔结构。该孔结构中，通过一次粒子M形成有微小的孔P(图6B中孔径为50nm以下)。
相对于此，实施A/C熟化后的绝热材料如图6A所示，具有由通过交联结构B连接而成的一次粒子(二氧化硅微粒)M形成的孔结构。该孔结构中，通过一次粒子M也形成有微小的孔P(图6A中孔径为50nm以下)。
因此，作为通过A/C熟化使绝热材料的强度显著提高的理由之一，认为是熟化前未发现的交联结构B的生成。而且，即使在生成该交联结构B后，孔结构也被保持，如上所述，这一点证实A/C熟化后的绝热材料具有优异的绝热性。
[起尘性的评价]
评价在170℃下进行4小时的A/C熟化所得到的绝热材料及熟化前的干式加压成形体的起尘性。即，在从绝热材料及干式加压成形体切出的试验体的表面粘贴面积为1260mm2的粘着胶带(596-921、Askul株式会社制)。接着，将该粘着胶带剥离，用电子天平测定该粘着胶带上附着的粉尘的重量。
其结果是，从干式加压成形体采集的粉尘量为约6.0×10-5(g/cm2)，相对于此，从绝热材料采集的粉尘量为约2.0×10-5(g/cm2)。
即，实施A/C熟化后的绝热材料的起尘性与熟化前的干式加压成形体相比显著降低。由该A/C熟化引起的起尘性的降低，认为是如上所述因一次粒子的二氧化硅微粒彼此通过交联结构连接而造成的。
实施例3
[绝热材料的制造]
调整干式压制成形时的压制压力，制造各种松密度(220～280kg/m3)的干式加压成形体及绝热材料。首先，作为比较例I，与上述实施例1同样地制造含有二氧化硅微粒和E玻璃纤维的干式加压成形体。接着，作为实施例I，与上述的实施例1同样地，通过对比较例I的干式加压成形体实施在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持4小时的A/C熟化，制造绝热材料。
另外，作为比较例II，除了使用S2玻璃纤维(平均纤维径为10μm，平均纤维长度为6mm)替代E玻璃纤维作为增强纤维以外，与上述实施例1同样地制造含有二氧化硅微粒和该S2玻璃纤维的干式加压成形体。进一步，作为实施例II，与上述实施例1同样地，通过对比较例II的干式加压成形体实施在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持4小时的A/C熟化，制造绝热材料。
[抗压强度的评价]
与上述实施例1同样地测定这样得到的2种绝热材料(实施例I及实施例II)及2种干式加压成形体(比较例I及比较例II)的抗压强度。
图7表示测定抗压强度的结果。图7的横轴及纵轴分别表示绝热材料及干式加压成形体的松密度(kg/m3)及抗压密度(MPa)。图7中，涂黑的四边形标记及上侧的实线表示实施例I的绝热材料的结果、涂黑的三角形标记及下侧的实线表示实施例II的绝热材料的结果、空白的菱形标记及上侧的虚线表示比较例I的干式加压成形体的结果、及空白的圆形标记及下侧的虚线表示比较例II的干式加压成形体的结果。
如图7所示，未实施A/C熟化的干式加压成形体的抗压强度在其松密度为220～230kg/m3时，为0.2MPa以下，非常低，在松密度增加为约280kg/m3时，抗压强度也不过为约0.5MPa左右。
相对于此，实施A/C熟化后的绝热材料的抗压强度在其松密度为220kg/m3以上且250kg/cm3以下时，为0.6MPa以上(0.6～1.2MPa)，进一步，在其松密度超过250kg/m3且为280kg/cm3以下时，抗压强度为0.8MPa以上(0.8～1.4MPa)。
这样，在松密度为相同程度时，通过A/C熟化所得到的绝热材料的抗压强度与干式加压成形体相比显著提高。即，确认到：通过A/C熟化，无需使绝热材料的松密度不必要地增加(不会因固体传热的增加而使绝热性降低)，能够有效地提高其强度。
实施例4
[绝热材料的制造]
首先，作为比较例III，制作含有二氧化硅微粒、S2玻璃纤维(氧化镁硅酸盐玻璃纤维)和碳化硅、不含粘合剂的干式加压成形体。即，与上述实施例1同样地使用含有75质量％的二氧化硅微粒、5质量％的S2玻璃纤维及20质量％的碳化硅的绝热材料原料，制作板状的干式加压成形体。
接着，作为实施例III，与上述实施例1同样地，通过对比较例III的干式加压成形体实施在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持4小时的A/C熟化，制造绝热材料。
[浸水后的特性的评价]
分别由比较例III的干式加压成形体及实施例III的绝热材料制作长150mm、宽100mm、厚25mm的板状的试验体，将该试验体的整体浸入水中1小时。然后，将试验体从水中取出，在105℃下用干燥机干燥24小时。测定该干燥后的试验体的尺寸(长度、宽度及厚度)作为浸水后的尺寸。另外，通过浸水及干燥，试验体收缩，其尺寸减小。
接着，将试验体浸水前的尺寸与浸水后尺寸的差相对于该浸水前尺寸的比例作为收缩率(％)进行评价。另外，将浸水后的试验体的抗压强度与上述实施例1同样地进行评价。
图8表示评价厚度的收缩率的结果。图8的横轴表示松密度(kg/m3)，纵轴表示厚度收缩率(％)。图9表示浸水后测定抗压强度的结果。图9的横轴表示松密度(kg/m3)，纵轴表示浸水后的抗压密度(MPa)。图8及图9中，涂黑的圆形标记表示实施例III的绝热材料的结果，空白的四边形标记表示比较例III的干式加压成形体的结果。
如图8所示，与未实施熟化的比较例III的干式加压成形体的厚度收缩率相比，制造时经熟化后的实施例III的绝热材料的厚度收缩率被显著地抑制得较低。特别是，松密度至少为380kg/m3以上的绝热材料的厚度实质上未收缩。另外，实施例III的绝热材料及比较例III的干式加压成形体的长度及宽度的收缩率也显示出相同的倾向。
另外，如图9所示，与浸水后的比较例III的干式加压成形体的抗压强度相比，浸水后的实施例III的绝热材料的抗压强度维持在较高值。特别是松密度至少为380kg/m3以上的绝热材料，与干式加压成形体相比，显示出明显高的抗压强度。
这样，确认到：制造时经熟化后的绝热材料即使是暂时有水渗入的情况下，也能够有效地抑制其尺寸的减小(收缩)及抗压强度的降低(强度劣化)。
实施例5
准备如图10所示的11种的绝热材料，评价其特性。图10中示出了各绝热材料中所含的金属氧化物微粒、增强纤维及辐射散射材料的含量(质量％)、常态下的抗压强度(MPa)、与上述实施例4同样地测定的浸水后的抗压强度(MPa)、1000℃下的加热线收缩率(％)、1150℃下的加热线收缩率(％)、及在600℃、800℃、1000℃下的热导率(W/(m·K))。
另外，图10的“金属氧化物微粒(质量％)”栏中括号内记载的数值表示二氧化硅微粒的含量及氧化铝微粒的含量分别相对于所使用的金属氧化物微粒的总计量的比例(％)。另外，图10中，“#250”、“#350”及“#450”分别表示松密度“250kg/m3”、“350kg/m3”及“450kg/m3”。另外，图10中，“-”所示的特性表示未进行评价。
[绝热材料的制造]
作为实施例IV，制造仅含有二氧化硅微粒作为金属氧化物微粒的绝热材料。具体而言，首先，与上述实施例1同样地制作含有75质量％的二氧化硅微粒、5质量％的S2玻璃纤维及20质量％的碳化硅、不含粘合剂的板状的干式加压成形体。接着，与上述实施例1同样地，通过对该干式加压成形体实施在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持4小时的A/C熟化，制造实施例IV的绝热材料。
另外，作为实施例V～XI，制造含有二氧化硅微粒及氧化铝微粒作为金属氧化物微粒的绝热材料。具体而言，首先，与上述实施例1同样地，制作含有总计为75质量％的二氧化硅微粒及氧化铝微粒、5质量％的S2玻璃纤维或氧化铝纤维、及20质量％的碳化硅或硅酸锆、不含粘合剂的板状的干式加压成形体。接着，与上述实施例1同样地，通过对该干式加压成形体实施在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持4小时的A/C熟化，制造实施例V～XI的绝热材料。
另外，作为氧化铝微粒，使用一次粒子的平均粒径为约13nm的无水氧化铝微粒(亲水性热解法氧化铝微粒)。作为氧化铝纤维，使用平均纤维径为7μm、平均纤维长度为6mm的氧化铝纤维(Al2O3为72％、SiO2为28％)。作为硅酸锆，使用平均粒径为1.0μm的硅酸锆(ZrSiO4)。
另外，作为比较例IV～VI，准备仅含有氧化铝微粒作为金属氧化物微粒的绝热材料。即，作为比较例IV，除了使用氧化铝微粒替代二氧化硅微粒以外，与上述实施例IV同样地制作绝热材料。
作为比较例V，准备含有60质量％的氧化铝微粒、5质量％的氧化铝纤维、及35质量％的硅酸锆的市售板状干式加压成形体。
进一步，与上述实施例1同样地，通过对比较例V的干式加压成形体实施在温度为170℃的经加压的水蒸气饱和气氛下保持4小时的A/C熟化，制造比较例VI的绝热材料。
[抗压强度的评价]
与上述实施例1同样地评价所准备的绝热材料的抗压强度，作为常态的抗压强度。另外，与上述实施例4同样地评价浸水后的抗压强度。
如图10所示，实施例IV～XI的绝热材料均显示出优异的强度。即，例如，松密度为450kg/m3时(#450)，比较例IV～VI的绝热材料的抗压强度(常态)为0.34MPa以下，与此相对，实施例IV～XI的绝热材料的抗压强度(常态)为0.6MPa以上。
另外，比较例V、VI的绝热材料因浸水而崩解，未能测定浸水后的抗压强度。相对于此，实施例IV、VIII、X、XI的绝热材料，与浸水前(常态)相比，浸水后的抗压强度降低，但浸水后也不会崩解，可维持规定的抗压强度。
另外，随着二氧化硅微粒的含量增加，绝热材料的抗压强度也有增加的倾向。
[加热线收缩率的评价]
从各绝热材料制作长150mm、宽30mm、厚15mm的板状的试验体。将该试验体在电炉中以1000℃或1150℃加热24小时，测定加热后的该试验体的长度。然后，通过下式计算出加热线收缩率：加热线收缩率(％)＝{(X－Y)/X}×100。另外，该式中，X为加热前的长度(mm)，Y为加热后的长度(mm)。
如图10所示，任一绝热材料在1000℃下的加热线收缩率均为5％以下，显示出优异的耐热性。特别是实施例V～XI的绝热材料在1000℃下的加热线收缩率为1.5％以下。
另外，随着氧化铝微粒的含量增加，加热线收缩率有降低的倾向。另外，不含氧化铝微粒的实施例IV的绝热材料，在松密度为450kg/m3时，在1000℃下的加热线收缩率也为3％以下。
实施例V～XI的绝热材料在1150℃下的加热线收缩率均为25％以下，特别是在松密度为450kg/m3时，为15％以下。另外，二氧化硅微粒的含量超过37.5质量％时，在1150℃下的加热线收缩率为10％以下。进一步，在松密度为350kg/m3或450kg/m3时，若氧化铝微粒的含量超过56质量％，则在1150℃下的加热线收缩率为3％以下。
[热导率的评价]
通过周期加热法测定各绝热材料在600℃、800℃或1000℃下的热导率(W/(m·K))。即，使温度波在从各绝热材料切出的规定尺寸的试验体内传播，由其传播时间测定热扩散率。然后，由该热扩散率、和另外测定的比热及密度计算出热导率。另外，作为温度波，使用温度振幅为约4℃、周期为约1小时的温度的波。另外，以温度波通过试验体内的2个地点所需要的时间作为传播时间。
如图10所示，任一绝热材料均显示出优异的绝热性(低的热导率)。即，任一绝热材料在600℃下的热导率均为0.045(W/m·K)以下。另外，任一绝热材料在800℃下的热导率均为0.050(W/m·K)以下。另外，任一绝热材料在1000℃下的热导率均为0.085(W/m·K)以下。
这样，确认到含有二氧化硅微粒的绝热材料兼具有优异的绝热性和优异的强度。另外，确认到除了含有二氧化硅微粒之外还含有氧化铝微粒的绝热材料，除了具有优异的绝热性及优异的强度之外，还具有优异的耐热性。
符号说明
B交联结构、L液态的交联结构、M,M1,M2一次粒子、P孔、Sa二次粒子、Sb孔结构、S1熟化工序、S2干燥工序。

Claims (7)

1.一种绝热材料，其特征在于，具有以下(a)或(b)的松密度及抗压强度：
(a)松密度为180kg/m3以上且300kg/m3以下，抗压强度为0.6MPa以上；
(b)松密度超过300kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.8MPa以上。
2.根据权利要求1所述的绝热材料，其特征在于，
所述绝热材料在1000℃下的加热线收缩率为3％以下。
3.根据权利要求1所述的绝热材料，其特征在于，所述绝热材料为含有平均粒径为50nm以下的金属氧化物微粒、增强纤维及辐射散射材料、且将所述金属氧化物微粒和所述增强纤维混合而成的干式加压成形体，
在所述金属氧化物微粒间具有通过所述金属氧化物微粒的一部分溶出而形成的交联结构。
4.根据权利要求3所述的绝热材料，其特征在于，
所述金属氧化物微粒含有二氧化硅微粒或氧化铝微粒。
5.根据权利要求3所述的绝热材料，其特征在于，
所述绝热材料含有50～93质量％的所述金属氧化物微粒、2～20质量％的所述增强纤维及5～40质量％的所述辐射散射材料。
6.根据权利要求3所述的绝热材料，其特征在于，
所述绝热材料不含粘合剂。
7.一种绝热材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：
使绝热材料按照具有以下(a)或(b)的松密度及抗压强度的方式进行成形：
(a)松密度为180kg/m3以上且300kg/m3以下，抗压强度为0.6MPa以上；
(b)松密度超过300kg/m3且为500kg/m3以下，抗压强度为0.8MPa以上。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107056230A (zh) * 2017-06-08 2017-08-18 合肥帧讯低温科技有限公司 一种用于管道的绝热材料及制备方法
CN107244880A (zh) * 2017-06-08 2017-10-13 合肥帧讯低温科技有限公司 一种高强度的用于管道的绝热材料及制备方法
CN109642696A (zh) * 2016-08-26 2019-04-16 日本碍子株式会社 隔热部件

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5615514B2 (ja) * 2008-05-15 2014-10-29 ニチアス株式会社 断熱材、これを用いた断熱構造及び断熱材の製造方法
JP4860005B1 (ja) 2010-12-22 2012-01-25 ニチアス株式会社 断熱材及びその製造方法
JP5953254B2 (ja) * 2012-04-27 2016-07-20 ニチアス株式会社 加熱炉用天井ユニット、加熱炉用天井ユニットの製造方法、加熱炉および加熱炉の製造方法
WO2014091665A1 (ja) * 2012-12-11 2014-06-19 ニチアス株式会社 断熱材及びその製造方法
US10663450B2 (en) * 2016-06-15 2020-05-26 The University Of Chicago Amorphous, porous silicon materials and related methods
WO2018070374A1 (ja) 2016-10-12 2018-04-19 日本碍子株式会社 中間部材
JP6768236B2 (ja) * 2018-10-16 2020-10-14 イソライト工業株式会社 断熱材及びその製造方法
JP7009534B2 (ja) * 2020-03-12 2022-01-25 住友理工株式会社 バッテリーパック用断熱材およびバッテリーパック

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4451294A (en) * 1982-08-30 1984-05-29 Knipsm "Zavodproekt" Water resistant and heat insulating material and method of making same
CN1204678A (zh) * 1998-07-03 1999-01-13 莱州明发隔热材料有限公司 硅酸钙隔热防火材料及其制造方法
CN1263867A (zh) * 1998-12-10 2000-08-23 浙江阿斯克新型保温材料有限公司 整体憎水微孔硅酸钙绝热制品及其工艺配方
CN1673166A (zh) * 2004-03-22 2005-09-28 常州市宇乔建材科技有限公司 保温砂浆干粉料及制备方法
CN101698591A (zh) * 2009-11-13 2010-04-28 航天特种材料及工艺技术研究所 一种纤维复合炭气凝胶材料及其制备方法
CN103269998B (zh) * 2010-12-22 2016-01-20 霓佳斯株式会社 绝热材料及其制造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3055831A (en) * 1961-09-25 1962-09-25 Johns Manville Handleable heat insulation shapes
DE3108816A1 (de) * 1981-03-09 1982-09-30 Grünzweig + Hartmann und Glasfaser AG, 6700 Ludwigshafen Waermedaemmender pressstoff auf der basis von aus der flammenhydrolyse gewonnenem mikroporoesem oxidaerogel, sowie verfahren zu seiner herstellung, eine daraus hergestellte folie und ein damit hergestelltes kaschiertes waermedaemmelement
JPH01145497A (ja) 1987-11-30 1989-06-07 Komatsu Ltd 強化断熱材料
US5306555A (en) * 1991-09-18 1994-04-26 Battelle Memorial Institute Aerogel matrix composites
DE4430669A1 (de) * 1994-08-29 1996-03-07 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Xerogelen, sowie ihre Verwendung
CN1077556C (zh) 1995-09-11 2002-01-09 卡伯特公司 含有气凝胶和粘合剂的复合材料,其制备方法及其应用
DE19533564A1 (de) 1995-09-11 1997-03-13 Hoechst Ag Faserhaltiges Aerogel-Verbundmaterial
GB2341607B (en) 1998-09-15 2000-07-19 Morgan Crucible Co Bonded fibrous materials
DE19859084C1 (de) * 1998-12-19 2000-05-11 Redco Nv Mikroporöser Wärmedämmkörper
JP2002362983A (ja) * 2001-06-04 2002-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 乾燥ゲル複合体とそれを用いた断熱材
JP2004340420A (ja) * 2003-05-13 2004-12-02 Toshiba Corp 冷蔵庫
JP2004340194A (ja) * 2003-05-13 2004-12-02 Toshiba Corp 真空断熱材及び冷蔵庫
JP2006112544A (ja) 2004-10-15 2006-04-27 Meisei Ind Co Ltd 断熱部材とその製造方法
JP4716883B2 (ja) 2006-01-27 2011-07-06 ニチアス株式会社 無機繊維質成形体
WO2008011423A2 (en) * 2006-07-17 2008-01-24 Aspen Aerogels, Inc. Aerogel insulation systems for pipelines
CN101526702B (zh) 2008-03-04 2012-02-22 上海天马微电子有限公司 视角可控的液晶显示装置及其驱动方法
JP5615514B2 (ja) * 2008-05-15 2014-10-29 ニチアス株式会社 断熱材、これを用いた断熱構造及び断熱材の製造方法
JP5591514B2 (ja) * 2009-10-16 2014-09-17 ニチアス株式会社 断熱材及びその製造方法
JP5591513B2 (ja) * 2009-10-16 2014-09-17 ニチアス株式会社 断熱材及びその製造方法
JP5372807B2 (ja) * 2010-02-26 2013-12-18 ニチアス株式会社 加熱装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4451294A (en) * 1982-08-30 1984-05-29 Knipsm "Zavodproekt" Water resistant and heat insulating material and method of making same
CN1204678A (zh) * 1998-07-03 1999-01-13 莱州明发隔热材料有限公司 硅酸钙隔热防火材料及其制造方法
CN1263867A (zh) * 1998-12-10 2000-08-23 浙江阿斯克新型保温材料有限公司 整体憎水微孔硅酸钙绝热制品及其工艺配方
CN1673166A (zh) * 2004-03-22 2005-09-28 常州市宇乔建材科技有限公司 保温砂浆干粉料及制备方法
CN101698591A (zh) * 2009-11-13 2010-04-28 航天特种材料及工艺技术研究所 一种纤维复合炭气凝胶材料及其制备方法
CN103269998B (zh) * 2010-12-22 2016-01-20 霓佳斯株式会社 绝热材料及其制造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109642696A (zh) * 2016-08-26 2019-04-16 日本碍子株式会社 隔热部件
US11572315B2 (en) 2016-08-26 2023-02-07 Ngk Insulators, Ltd. Thermal insulation member
CN107056230A (zh) * 2017-06-08 2017-08-18 合肥帧讯低温科技有限公司 一种用于管道的绝热材料及制备方法
CN107244880A (zh) * 2017-06-08 2017-10-13 合肥帧讯低温科技有限公司 一种高强度的用于管道的绝热材料及制备方法

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