JP2004150540A - ダストレス断熱材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性が高く、低発塵性に優れ、アウトガスが防止でき、また複雑な突出形状の配管などに対応でき、静電気による外層材表面へのゴミ付着がない、ダストレス断熱材及びその製造方法の提供。
【解決課題】芯材４と、芯材を被覆する外層材２，３とを備え、外層材の周縁部５，５は、縫製加工５０と熱融着加工５１とが施されている。また配管に取り付けるダストレス断熱材であって、配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層は、発塵防止のために耐熱樹脂にて被覆されている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱材から発生する発塵を防止して、クリーン性の高いダストレス断熱材に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
従来、この種のダストレス断熱材には、各種構造のものが開発されている。例えば、外層材として合成樹脂シートを使用し、芯材として無機繊維を使用し、前記外層材の接着方法は、外層材の周縁部を熱融着または縫製或いは接着剤を使用して接着している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
ところで、これら従来の断熱材には、次のような課題がある。
▲１▼ 耐熱性について課題がある。つまり通常は１５０℃程で十分であるが、使用条件により温度が不足し、耐熱条件も３００℃程度の耐熱性が望まれている。
▲２▼ 芯材に起因するパーティクル（細かい塵）は、発塵による汚染を嫌い、粉塵量の管理が必要であり、その発生が防止できない。
▲３▼ アウトガスの発生があり、その防止ができない。
▲４▼ 柔軟性が不足しているため、チャンバーまわりのような配管など複雑な突出形状には対応できない。
▲５▼ 静電気による外層材表面へのゴミの付着が防止できない。
【０００４】
また、半導体，液晶，電子部品などの製造においては、そのプロセス工程、エッティング工程などに熱を帯びた反応ガスや液体などといった熱流体を使用する。このため、これら半導体工場、電子材料工場などでは、熱流体の熱損失を防ぐために熱流体用の配管に断熱材を施している。
【０００５】
従来、この熱流体用の配管の断熱構造としては、配管の外周をロックウール、ガラスウールなどの無機繊維で被覆し、さらにその表面を金属外層材にて被覆した構造や、配管の外周をシリコーンやフッ素樹脂などの耐熱性樹脂製の発泡体にて被覆した構造が知られている。
【０００６】
しかし、半導体工場や電子材料工場などでは、よりクリーン性が要求されるところ、前記従来技術の前者においては、無機繊維が配管に露出した構造であるため、発塵があり、好ましくない。仮に、金属材料にて全面を被覆せしめた場合でも、金属の熱伝導性が良いため、断熱性能に劣るなどの問題があった。
【０００７】
前記従来技術の後者においては、発塵性を低減させるため、耐熱性樹脂製の発泡体にて被覆しているが、その場合も高温の配管で使用されることで発泡体の内部から揮発ガスの発生があり、好ましくない。
【０００８】
また、配管の断熱構造に関する技術が、特許文献３『断熱保温チューブ』に開示されている。これは、被保温管を保温するために被着される断熱保温チューブに関する技術であるが、この断熱保温チューブは、軟質断熱性管状体の外周面を軟質合成樹脂シートで被覆したものである。
【０００９】
しかし、この軟質合成樹脂シートは、断熱保温チューブを被保温管へ被着する被着作業の施工性を高めるために用いられるものであって、被保温管へ被着された断熱保温チューブの使用時におけるクリーン性という課題を解決するものではない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−７９８４９号公報
【特許文献２】
特開２０００−３３６７９３号公報
【特許文献３】
特開平８−９３９８９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、断熱材から発生する発塵を防止して、クリーン性の高いダストレス断熱材の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明は、芯材と、前記芯材を被覆する外層材とを備え、該外層材の周縁部は、縫製及び熱融着させていることを特徴とする。
【００１３】
なお、第１の発明は、以下のことを特徴としてもよい。
▲１▼ 前記芯材の熱伝導率は、２００℃で１Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。▲２▼ 前記芯材が、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を含まないことを特徴とする。例えば、前記芯材は、２００℃加熱条件下でのパージアンドトラップガスクロマトグラフ質量分析法（Ｐ＆Ｔ−ＧＣ／ＭＳ法）により検出される揮発成分が５００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
▲３▼ 前記外層材の周縁部は、芯材と略同じ厚みを維持するための案内材が介在させてあることを特徴とする。
▲４▼ 前記外層材は、フッ素樹脂製であることを特徴とする。
▲５▼ 前記外層材の周縁部は、該外層材に比べて融点が低いフィルムを介在させて熱融着させていることを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、第２の発明は、配管に取り付けるダストレス断熱材であって、配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層を、発塵防止のために耐熱性樹脂にて被覆したことを特徴とする。
【００１５】
ここで、「無機質成形体」とは、例えば、ロックウール、ガラス繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維などの繊維質成形体が挙げられる。また、セラミックス粉体（例えば、アルミナ、ムライト、コーディライト、シリカなど）からなる成形体も挙げられる。さらには、上記繊維とセラミックス粉体とを２種以上組み合わせてなる成形体も挙げられる。なお、その他にも、けい酸カルシウムなど無機質の成形体であればこれに含まれる。
【００１６】
「耐熱性樹脂」には、２００℃加熱条件で、パージアンドトラップ・ガスクロマトグラフ質量分析法（Ｐ＆Ｔ−ＧＣ／ＭＳ法）により検出される揮発ガス発生成分の値が、通常は５００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下であることが必要である。このような耐熱性樹脂として、例えば、ＰＴＦＥ，ＰＦＡなどのフッ素樹脂、変性フッ素樹脂、シリコーン、変性シリコーンの一種、またはこれらの何れかを組み合わせたものが挙げられる。
【００１７】
ここで、「Ｐ＆Ｔ−ＧＣ／ＭＳ法」とは、微量揮発性成分の分析に用いられる技術であり、捕集・濃縮技術と分離分析技術とからなる。捕集・濃縮技術がパージアンドトラップ法（Ｐ＆Ｔ法）であり、分離分析技術がガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ／ＭＳ法）である。具体的には、試料（今回は、断熱層としての無機質成形体、被覆材としての耐熱性樹脂）を加熱（今回は、２００℃）して、揮発性成分を発生させ、それをパージガスで追い出して冷却した吸着剤にトラップ・濃縮した後、熱脱着させて、ＧＣ／ＭＳに導入・分析する。Ｐ＆Ｔ法は、パージガスを使用し、強制的に揮発性成分を追い出すため、分子量の大小を問わず、微量揮発性成分の分析に適している。
【００１８】
なお、第２の発明は、以下のことを特徴としてもよい。
▲１▼ 配管を保温する無機質成形体からなる断熱層が、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を含まないことを特徴とする。
▲２▼ ２００℃加熱条件で、パージアンドトラップ・ガスクロマトグラフ質量分析法により検出される断熱層の揮発ガス発生成分の値が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
ここで、「断熱層が、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を含まない」とは、当該成分が断熱層に含まれていた場合であっても、これをベーキング処理などによって除去することで含まれなくなった場合もこれに該当する。具体的には、２００℃加熱条件で、パージアンドトラップ・ガスクロマトグラフ質量分析法（Ｐ＆Ｔ−ＧＣ／ＭＳ法）により検出される断熱層の揮発ガス発生成分の値が、通常は５００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下であることが必要である。
【００２０】
さらに、第２の発明であるダストレス断熱材の製造方法に関する発明として、以下のものが考えられる。
▲１▼ 配管に取り付けるダストレス断熱材の製造方法であって、配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層に、耐熱性樹脂からなるコーティング液又は粉体を塗布し、加熱により硬化させて断熱層を被覆することを特徴とする。
▲２▼ 配管に取り付けるダストレス断熱材の製造方法であって、配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層を、耐熱性樹脂シートで包み、シートの重なり部を熱接着して断熱層を被覆することを特徴とする。
▲３▼ 前記▲１▼▲２▼にあって、耐熱性樹脂による被覆前の断熱層を焼成し、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を除去することを特徴とする。
▲４▼ 前記▲３▼にあって、本発明の第七は、２００℃加熱条件で、パージアンドトラップ・ガスクロマトグラフ質量分析法により検出される断熱層の揮発ガス発生成分の値を５００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下に除去することを特徴とする。
【００２１】
【作用】
上記した第１の発明によれば、以下のような作用を奏する。
▲１▼ 芯材を被覆する外層材の周縁部は、縫製及び熱融着であるため、その接着強度が高まる。特に縫製及び熱融着が施してあるので、接着強度が増し、その熱により溶けた樹脂が縫い目に入り込み、より完全な密封ができる。
▲２▼ 芯材の熱伝導率が２００℃で１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるため、熱伝導を抑制でき、その耐熱性が高まる。
▲３▼ 使用中に揮発ガスの発生が防止される。例えば２００℃の高温に晒されてもアウトガスの発生は、５００ｐｐｍ以下に抑えることができる。
▲４▼ 周縁部は芯材と略同じ厚みに維持されるため、図３のように周縁部同士を直接熱融着する場合に比べ、その熱融着の融着部分の接着度が安定し、強度が増す。
▲５▼ ふっ素樹脂製であるため、低熱伝導性で柔軟性があり、複雑な突出形状の配管などへの密着性が高くなり加工性がよくなる。
▲６▼ 外層材の周縁部は、外層材に比べ融点が低いフィルムが介在させてあるため、外層材とは溶融温度が低くなり、低い温度で短時間に熱融着できる。
【００２２】
上記した第２の発明によれば、配管に取り付けるダストレス断熱材であって、配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層が、発塵防止のために耐熱性樹脂にて被覆されることで、断熱材からの材料の飛散（発塵）がなくなる。
【００２３】
また、断熱層及びそれを被覆する耐熱性樹脂が、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を含まないことで、断熱材が高温の配管に使用されても、断熱材からの揮発ガスの発生がなくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
第１の発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の発明に係るダストレス断熱材を分解した第１例の説明図、図２は、同第１例を示す断面図、図３は、同第２例を示す断面図、図４は、同第３例を示す断面図である。
【００２５】
図１は、第１の発明のフレキシブルなダストレス断熱材１の基本構成を示す説明図であり、断熱材１は、上・下の外層材２，３と芯材４とで構成されている。この外層材２，３は、低熱伝導性に優れ、柔軟性のある材料、例えば、ふっ素樹脂製シートを選択でき、その形状は、使用目的により異なるが、通常は長方形のシート状に構成されている。そして、外層材２，３の場合、２００℃加熱条件下でのパージアンドトラップガスクロマトグラフ質量分析法により検出される揮発成分が、通常は５００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下のものがよく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下のものが挙げられる。
【００２６】
前記芯材４は、無機繊維製が好ましく、マット状に形成されている。その形状は、使用目的により異なるが、通常は所定厚みを備える立方体状に構成されている。芯材４として、２００℃加熱条件下でのパージアンドトラップガスクロマトグラフ質量分析法により検出される揮発成分が５００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下のものがよく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下のものが挙げられる。
【００２７】
図１及び図２に示すように、第１例の断熱材１は、外層材２，３としてふっ素樹脂製シートであり、芯材４として無機繊維のロックウールで構成されている。この外層材２，３のそれぞれの周縁部５，５，…は、例えばふっ素樹脂糸で縫製５０と熱融着５１とが施されている。
【００２８】
図３に示す第２例の断熱材１ａは、その周縁部５，５，…の接着が外層材２，３に比べて融点が低いフィルム５２、例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂といった熱硬化性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドといった熱可塑性樹脂を使用して熱融着させている。
【００２９】
図４に示す第３例の断熱材１ｂは、その周縁部５，５，…に芯材４の厚みと略同幅を維持するための案内材５５が介在させてあり、前記と同じ融点が低いフィルム５２を使用して熱融着させている。
【００３０】
なお、図示を省略するが、複雑な突出形状の配管など湾曲管には、その湾曲形状に芯材を形成させ、この芯材に合わせて外層材２枚を形成して芯材を被覆するようにすればよい。
【００３１】
次に、第２の発明の実施形態を図面を参照して説明する。図５は、第２の発明の断熱材の断面図、図６は、第２の発明の断熱材の被覆方法の一例を示す説明図、図７は、第２の発明の断熱材の被覆方法の一例を示す説明図である。
【００３２】
図５は、第２の発明の実施形態である配管用の断熱材９を示す断面図である。配管３０は、熱を帯びたガスや液体など熱流体を輸送するための配管である。そして、その配管３０を保温し、輸送中の液体やガスの温度低下を防止するために、配管３０の外周に断熱材９が取り付けられている。断熱材９は、高温下の配管３０に取り付けて使用されるものであるために、安全使用温度の低い有機質のものではなく、安全使用温度の高い無機質を一種もしくは複数種組合せた無機質成形体からなる断熱層１０を使用する。
【００３３】
この断熱層１０は、配管３０からの加熱により、揮発ガスを発生させる場合もある。これを防止するために、断熱層１０の材質には、加熱により揮発ガスを発生させ得る有機物などの揮発ガス発生成分は含まれないようにする。かりに、その成形した断熱層１０の中に、揮発ガスの原因となり得る有機物などが認められる場合には、あらかじめ断熱層１０の無機質成形体を焼成することにより、これを除去する。
【００３４】
また、断熱層１０は耐熱性樹脂２０で被覆されている。耐熱性樹脂２０は耐熱性であるから、断熱層１０が高温となってもその被覆機能は損なわれず、断熱層１０からの発塵を防止できる。また、２００℃加熱条件で、パージアンドトラップ・ガスクロマトグラフ質量分析法（Ｐ＆Ｔ−ＧＣ／ＭＳ法）により検出される揮発ガス発生成分の値が、通常は５００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下とすることで、耐熱性樹脂２０からの揮発ガス発生も抑えることができる。
【００３５】
半導体工場や電子材料工場などで使用される熱流体用配管の温度は、通常１５０℃程度になるが、将来的には２５０℃程度にまで上がる可能性がある。従って、本発明で用いる耐熱性樹脂２０は、３００℃程度の高い耐熱性を有するフッ素樹脂、変性フッ素樹脂ならびにシリコーン、変性シリコーンから選ばれた一種または複数種類の耐熱性樹脂を用いることが好ましい。やや耐熱性が低いことを許容するのであれば、上記耐熱性樹脂にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、さらには、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を加えることができる。
【００３６】
図６及び図７に断熱層１０に耐熱性樹脂２０を被覆する方法の一例を示す。
図６は、耐熱性樹脂コーティング液又は粉体を用いたものである。すなわち、耐熱性樹脂からなるコーティング液又は粉体２１を断熱層１０の全面に塗布する。そして、所定時間加熱により硬化させて、断熱層１０を被覆せしめる方法である。
【００３７】
図７は、耐熱性樹脂シートを用いたものである。耐熱性樹脂シート２６，２６にて、断熱層１０の円弧状の外周面１１と凹部を有する内周面１２とを包み、重なり部を所定温度のヒートシーラーによって熱接着する。また、断熱層１０の側面１３，１３には、耐熱性樹脂板２７，２７をはめ込んで、耐熱性樹脂シート２６，２６との重なり部を同様にヒートシーラーによって熱接着し、断熱層１０を被覆せしめる方法である。
【００３８】
【実施例】
以下、第２の発明の耐熱性樹脂にて被覆された断熱材の実施例を示す。
【００３９】
（実施例１）
断熱層の製造工程は次の通りである。
▲１▼アルミナシリカファイバ、無機バインダ、有機バインダからなるスラリーを作製する。
▲２▼それを吸引脱水成形せしめることにより、所望の無機質成形体を得る。
▲３▼成形体を乾燥させ、揮発成分の環因となり得る有機物を８００℃にて焼失する。
【００４０】
耐熱性樹脂による断熱層の被覆工程は次の通りである。
▲１▼断熱層である無機質成形体の全面にＰＦＡ静電粉体（デュポン社製ＭＰ−１０）を塗布する。
▲２▼塗布後、３６０℃×２０ｍｉｎの条件にて加熱し、ＰＦＡの被膜を作製する。
▲３▼これにより全面を耐熱性樹脂にて被覆した断熱材を得る。
【００４１】
（実施例２）
断熱層の製造工程は、上記実施例１と同じである。
【００４２】
耐熱性樹脂による断熱層の被覆工程は次の通りである。
▲１▼断熱層である無機質成形体の周囲を厚み５０〜１２５／μｍのＰＦＡシートにて包む。
▲２▼その後、シートの重なり部をヒートシーラーにより３００℃程度の温度にて加熱せしめることにより、接着させる。
▲３▼さらに、無機質成形体の両端部に厚み１〜２ｍｍのＰＦＡ板をはめ込み、同様にＰＦＡ板とＰＦＡシートの重なり部をヒートシーラーにより接着する。
▲４▼これにより全面を耐熱性樹脂にて被覆した断熱材を得る。
【００４３】
【発明の効果】
第１の発明は、上記構成であれば、次のような効果がある。
▲１▼ 芯材を被覆する外層材の周縁部は、縫製及び熱融着が施してあるため、その接着強度が高まり、特にその熱により溶けた樹脂が縫い目に入り込み、縫製と熱融着とが相俟ってより完全な密封が可能となる。
▲２▼ 芯材の熱伝導率が２００℃で１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるため、熱伝導を抑制でき、その耐熱性が高まる。
▲３▼ 使用中に揮発ガスの発生を防止できる。例えば２００℃の高温に晒されてもアウトガスの発生は、５００ｐｐｍ以下に抑えることができる。
▲４▼ 周縁部は芯材と略同じ厚みに維持されるため、周縁部同士を直接熱融着する場合に比べ、その熱融着の融着部分の接着度が安定し、強度が増す。
▲５▼ ふっ素樹脂製であるため、低熱伝導性で柔軟性があり、複雑な突出形状の配管などへの密着性が高くなり加工性がよくなる。
▲６▼ 外層材の周縁部は、外層材に比べ融点が低いフィルムが介在させてあるため、外層材とは溶融温度が低くなり、低い温度で短時間に熱融着できる。
【００４４】
第２の発明は、上記構成であれば、以下のような効果がある。
▲１▼ 配管に取り付けた断熱材からの発塵や揮発ガスの発生がない、極めてクリーン性の高い配管用断熱構造が得られる。
▲２▼ 配管への設置における衝撃に対する外部保護層の役割を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明に係るダストレス断熱材を分解した第１例の説明図。
【図２】第１の発明の第１例を示す断面図。
【図３】第１の発明の第２例を示す断面図。
【図４】第１の発明の第３例を示す断面図。
【図５】第２の発明の断熱材の断面図。
【図６】第２の発明の断熱材の被覆方法の一例を示す説明図。
【図７】第２の発明の断熱材の被覆方法の一例を示す説明図。
【符号の説明】
２，３ 外層材
４ 芯材
５，５，… 周縁部
５０ 縫製
５１ 熱融着

Claims (14)

1. 芯材と、該芯材を被覆する外層材とを備え、
   該外層材の周縁部は、縫製及び熱融着させていることを特徴とするダストレス断熱材。
2. 請求項１記載のダストレス断熱材において、
   前記芯材の熱伝導率は、２００℃で１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とするダストレス断熱材。
3. 請求項１又は２記載のダストレス断熱材において、
   前記芯材が、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を含まないことを特徴とするダストレス断熱材。
4. 請求項３記載のダストレス断熱材において、
   前記芯材は、２００℃加熱条件下でのパージアンドトラップガスクロマトグラフ質量分析法により検出される揮発成分が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とするダストレス断熱材。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のダストレス断熱材において、前記外層材の周縁部は、芯材と略同じ厚みを維持するための案内材が介在させてあることを特徴とするダストレス断熱材。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のダストレス断熱材において、
   前記外層材は、フッ素樹脂製であることを特徴とするダストレス断熱材。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のダストレス断熱材において、前記外層材の周縁部は、該外層材に比べて融点が低いフィルムを介在させて熱融着させていることを特徴とするダストレス断熱材。
8. 配管に取り付けるダストレス断熱材であって、
   配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層を、発塵防止のために耐熱性樹脂にて被覆したことを特徴とするダストレス断熱材。
9. 配管を保温する無機質成形体からなる断熱層が、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を含まないことを特徴とする請求項８記載のダストレス断熱材。
10. ２００℃加熱条件で、パージアンドトラップ・ガスクロマトグラフ質量分析法により検出される断熱層の揮発ガス発生成分の値が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項９記載のダストレス断熱材。
11. 配管に取り付けるダストレス断熱材の製造方法であって、
    配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層に、耐熱性樹脂からなるコーティング液又は粉体を塗布し、加熱により硬化させて断熱層を被覆することを特徴とするダストレス断熱材の製造方法。
12. 配管に取り付けるダストレス断熱材の製造方法であって、
    配管を保温するための無機質成形体からなる断熱層を、耐熱性樹脂シートで包み、シートの重なり部を熱接着して断熱層を被覆することを特徴とするダストレス断熱材の製造方法。
13. 耐熱性樹脂による被覆前の断熱層を焼成し、加熱により揮発ガスを発生させる揮発ガス発生成分を除去することを特徴とする請求項１１又は１２記載のダストレス断熱材の製造方法。
14. ２００℃加熱条件で、パージアンドトラップ・ガスクロマトグラフ質量分析法により検出される断熱層の揮発ガス発生成分の値を５００ｐｐｍ以下に除去することを特徴とする請求項１３記載のダストレス断熱材の製造方法。

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