JP2011102401A - Heat-insulation film using hollow nanoparticle comprising silica shell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、約10nmから約300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用した、シリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムに関するものである。 The present invention relates to a heat insulating film using nano hollow particles made of silica shells, utilizing the heat insulating properties and transparency of hollow particles made of silica shells having an outer diameter ranging from about 10 nm to about 300 nm.
従来、断熱性を有する塗膜を形成し得る塗料として、無機または有機の微細発泡体或いは微細中空体を骨材に使用したものが用いられていた。無機の微細中空体としては、シラスバルーン、ガラスバルーン、シリカバルーン、等を挙げることができるが、これらの微細中空体は圧縮強度が低く、塗料の真空脱気混練工程において大半が破壊してしまうため、十分な断熱性を得ることができなかった。また、有機の微細発泡体や微細中空体を骨材に使用した塗料においては、塗膜の表面硬度が著しく低下して傷が付き易く耐候性も悪くなっていた。 Conventionally, as a paint capable of forming a coating film having heat insulation properties, an inorganic or organic fine foam or a fine hollow body using an aggregate as an aggregate has been used. Examples of inorganic fine hollow bodies include shirasu balloons, glass balloons, silica balloons, etc., but these fine hollow bodies have low compressive strength, and most of them are destroyed in the vacuum degassing and kneading step of the paint. Therefore, sufficient heat insulating properties could not be obtained. Moreover, in the coating material which used the organic fine foam and the fine hollow body for the aggregate, the surface hardness of the coating film was remarkably lowered and easily damaged and the weather resistance was also deteriorated.
そこで、特許文献1においては、圧縮強度の高いセラミック微細中空粒子を配合することによって、塗料の製造過程における高い応力・せん断力にも耐えて、高い断熱性を有する塗料を得る発明について開示している。また、特許文献2においては、耐火部材の基材表面に無機質中空粒子層と発泡性耐火塗料層とからなるシート積層材を積層することによって、優れた耐火性能を有する耐火部材及びその製造方法の発明について開示している。
Therefore,
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2に記載の技術におけるセラミック微細中空粒子及び無機質中空粒子は、いずれもその平均粒子径が6μm以上と大きいため、充分な断熱効果を得るために100層以上積層しようとすると、0.6mm以上の厚さに塗布しなければならず、断熱塗膜及び耐火部材の厚さが必要以上に厚くなってしまい、コスト高になるとともに剥がれ易くなるという問題点があった。
However, the ceramic fine hollow particles and the inorganic hollow particles in the techniques described in
そこで、本発明は、約10nmから約300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用したシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムを提供することを課題とするものである。 Accordingly, the present invention provides a heat insulating film using nano hollow particles made of silica shells utilizing the heat insulating properties and transparency of hollow particles made of silica shells having an outer diameter ranging from about 10 nm to about 300 nm. Is an issue.
請求項1の発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムは、シリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用した断熱フィルムであって、水中に、コロイド状炭酸カルシウム、シリコンアルコキシド、及び塩基触媒を投入して混合し、コロイド状炭酸カルシウム表面に、シリコンアルコキシドの加水分解反応によって生成するシリカを析出させ、その後、酸処理することによって、シリカ層内部の炭酸カルシウムを溶解させてなる、立方体に近い形状の10nmから300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子を透明合成樹脂フィルム中に均一分散してなるものである。
A heat insulating film using nano hollow particles made of silica shells according to the invention of
請求項2の発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムは、請求項1の構成において、前記シリカ殻からなる中空粒子は30nm〜130nmの外径を有するものである。
Insulation film using the hollow nanoparticles made of such silica shell to a second aspect of the invention, in the configuration of
請求項3の発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムは、請求項1または請求項2の構成において、前記シリカ殻からなる中空粒子の表面にイソシアネート系の表面改質剤を付加させたコーティングシリカ殻からなる中空粒子を用いたものである。
The heat insulating film using nano hollow particles made of silica shell according to the invention of claim 3 is the structure of
請求項1の発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムは、シリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用した断熱フィルムであって、水中に、コロイド状炭酸カルシウム、シリコンアルコキシド、及び塩基触媒を投入して混合し、コロイド状炭酸カルシウム表面に、シリコンアルコキシドの加水分解反応によって生成するシリカを析出させ、その後、酸処理することによって、シリカ層内部の炭酸カルシウムを溶解させてなる、立方体に近い形状の10nmから300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子を透明合成樹脂フィルム中に均一分散してなる。
A heat insulating film using nano hollow particles made of silica shells according to the invention of
これによって、本発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムは、請求項1の発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムと同じく、約30μm以下の薄いフィルム厚さでも優れた断熱性を示すとともに、シリカ殻からなるナノ中空粒子は壁厚さが数nm〜数10nmとごく薄いためほぼ完全に透明であり、このため透明合成樹脂フィルム中に均一分散することによって、形成された断熱フィルムはほぼ完全に透明なものとなる。
Accordingly, the heat insulating film using the nano hollow particles made of silica shell according to the present invention has a thin film thickness of about 30 μm or less, like the heat insulating film using the nano hollow particles made of silica shell according to the invention of
このように、シリカ殻からなるナノ中空粒子はその粒子径が10nmから300nmまでと小さいため、充分な断熱効果を得るために100層以上積層しても、約30μm以下と極めて薄いフィルム厚さで充分な断熱効果を得ることができ、低コストで形成できるとともに薄くて透明で丈夫な断熱フィルムを得ることができる。 As described above, the nano hollow particles made of silica shells have a small particle size of 10 nm to 300 nm. Therefore, even if 100 or more layers are laminated in order to obtain a sufficient heat insulating effect, the film thickness is as very thin as about 30 μm or less. A sufficient heat insulating effect can be obtained, and a thin, transparent and durable heat insulating film can be obtained while being formed at low cost.
したがって、例えば不燃性パネルの上に木目調の模様を印刷した合成樹脂フィルムを貼り付けて、その上から本発明にかかる断熱フィルムを貼り付けることによって、合成樹脂フィルムの木目調の模様が完全に見える状態で、不燃性のパネルとすることができる。 Therefore, for example, by sticking a synthetic resin film printed with a woodgrain pattern on a non-combustible panel and then applying a heat insulating film according to the present invention from above, the woodgrain pattern of the synthetic resin film is completely In the visible state, it can be a non-combustible panel.
このようにして、10nmから300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用した薄くて透明で丈夫なシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムとなる。 In this way, a heat insulating film using nano hollow particles made of a thin, transparent and strong silica shell utilizing the heat insulation and transparency of hollow particles made of a silica shell having an outer diameter in the range of 10 nm to 300 nm, and Become.
請求項2の発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムは、シリカ殻からなる中空粒子が30nm〜130nm、より好ましくは50nm〜100nmの外径を有する。
In the heat insulating film using the nano hollow particles made of the silica shell according to the invention of
特に、前記請求項1にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムにおいては、10nmから300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子を用いているが、余り外径の小さいシリカ殻からなる中空粒子は製造するのが困難であり、また製造できても凝集し易い。一方、余り外径の大きいシリカ殻からなる中空粒子は、シリカ殻からなるナノ中空粒子を用いたメリットが半減してしまう。
In particular, in the heat insulating film using nano hollow particles made of silica shell according to
そこで、発明者らが鋭意実験研究の結果、30nm〜130nm、より好ましくは50nm〜100nmの外径を有するシリカ殻からなる中空粒子が最も製造し易く、凝集も起こり難く、シリカ殻からなるナノ中空粒子を用いたメリットが充分に発揮されることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。 Therefore, as a result of earnest experimental research by the inventors, hollow particles composed of silica shells having an outer diameter of 30 nm to 130 nm, more preferably 50 nm to 100 nm are most easily produced, and aggregation is unlikely to occur. The inventors have found that merits of using particles can be sufficiently exhibited, and have completed the present invention based on this finding.
このようにして、30nm〜130nm、より好ましくは50nm〜100nmの外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用したシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムとなる。 Thus, it becomes a heat insulation film using the nano hollow particle which consists of a silica shell using the heat insulation and transparency of the hollow particle which consists of a silica shell which has an outer diameter of 30 nm-130 nm, More preferably, 50 nm-100 nm.
請求項3の発明にかかるシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムは、シリカ殻からなる中空粒子の表面にイソシアネート系の表面改質剤を付加させたコーティングシリカ殻からなる中空粒子を用いたものである。 The heat insulating film using nano hollow particles made of silica shell according to the invention of claim 3 uses hollow particles made of coated silica shell in which an isocyanate surface modifier is added to the surface of the hollow particle made of silica shell. It was.
ここで、前述の如く、「イソシアネート系の表面改質剤」とは、イソシアネート基(−N=C=O)を1つ以上もった化合物からなる表面改質剤を意味するものであり、具体例としては、アルキル基にイソシアネート基が3個結合したトリイソシアネート化合物、トリエトキシプロピルイソシアネートシラン(TEIS)、等がある。 Here, as described above, the “isocyanate-based surface modifier” means a surface modifier composed of a compound having one or more isocyanate groups (—N═C═O). Examples include triisocyanate compounds in which three isocyanate groups are bonded to an alkyl group, triethoxypropyl isocyanate silane (TEIS), and the like.
このようなイソシアネート系の表面改質剤を、シリカ殻からなる中空粒子の表面に存在する水酸基(−OH)を介して付加させ、シリカ殻からなる中空粒子の全表面をイソシアネート系の表面改質剤でコーティングすることによって、再凝集を防止することができて分散性が向上し、また合成樹脂中に混合する場合にも合成樹脂の活性基とイソシアネート基とが反応することによって、合成樹脂とシリカ殻からなる中空粒子との強固な結合が得られる。 Such an isocyanate-based surface modifier is added via a hydroxyl group (—OH) present on the surface of a hollow particle made of silica shell, and the entire surface of the hollow particle made of silica shell is modified with an isocyanate-based surface. By coating with an agent, re-aggregation can be prevented and dispersibility is improved, and when mixed into a synthetic resin, the active group of the synthetic resin reacts with an isocyanate group, thereby A strong bond with hollow particles made of silica shell is obtained.
このようにして、合成樹脂中に混合する場合に分散性が向上するとともに合成樹脂とシリカ殻からなる中空粒子との強固な結合が得られる、シリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用したシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムとなる。 In this way, when mixed in a synthetic resin, the dispersibility is improved and a strong bond between the synthetic resin and the hollow particles made of silica shell is obtained, and the heat insulation and transparency of the hollow particles made of silica shell are improved. It becomes the heat insulation film using the nano hollow particle which consists of the utilized silica shell.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
参考例1
まず、本発明の参考例1にかかる断熱塗料について、図1を参照して説明する。図1(a)は本発明の参考例1にかかる断熱塗料を用いた難燃性ボードの構成を示す部分断面図、(b)は従来の木材からなる不燃材の燃焼試験後の状態を示す断面図である。
Reference example 1
First, a heat insulating paint according to Reference Example 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a partial cross-sectional view showing a configuration of a flame-retardant board using a heat-insulating paint according to Reference Example 1 of the present invention, and FIG. 1B shows a state after a combustion test of a conventional non-combustible material made of wood. It is sectional drawing.
最初に、約10nmから約300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の製造方法について説明する。75容量%以上の水中に、コロイド状炭酸カルシウム、シリコンアルコキシド、及び塩基触媒を投入して混合し、コロイド状炭酸カルシウム表面に、シリコンアルコキシドの加水分解反応によって生成するシリカを析出させる。その後、酸処理することによって、シリカ層内部の炭酸カルシウムを溶解させる。この結果、約10nmから約300nmの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子が製造される。 Initially, the manufacturing method of the hollow particle which consists of a silica shell which has the outer diameter of the range from about 10 nm to about 300 nm is demonstrated. Colloidal calcium carbonate, silicon alkoxide, and a base catalyst are charged and mixed in 75% by volume or more of water, and silica produced by the hydrolysis reaction of silicon alkoxide is precipitated on the colloidal calcium carbonate surface. Then, the calcium carbonate inside a silica layer is dissolved by acid treatment. As a result, hollow particles made of silica shells having an outer diameter in the range of about 10 nm to about 300 nm are produced.
次に、このようにして製造されたシリカ殻からなるナノ中空粒子の断熱性についての試験結果について説明する。供試体としては、表1の実施例1に示されるように、シリカ殻からなるナノ中空粒子を固形分で10.81重量%、合成樹脂(ポリエステル樹脂)を固形分で89.19重量%配合した断熱塗料を作製して、乾燥させて塗膜とした。比較のために、比較例1としてシリカ殻からなるナノ中空粒子0重量%、合成樹脂(ポリエステル樹脂)を100重量%、即ちポリエステル樹脂そのものを供試体として、熱伝導率の測定を行った。結果を、表2に示す。 Next, the test result about the heat insulation of the nano hollow particle which consists of the silica shell manufactured in this way is demonstrated. As shown in Example 1 of Table 1, nano hollow particles composed of silica shells were mixed in a solid content of 10.81% by weight and a synthetic resin (polyester resin) in a solid content of 89.19% by weight. A heat insulating paint was prepared and dried to form a coating film. For comparison, as Comparative Example 1, thermal conductivity was measured using 0% by weight of nano hollow particles made of silica shell, 100% by weight of a synthetic resin (polyester resin), that is, using the polyester resin itself as a specimen. The results are shown in Table 2.
表2に示されるように、実施例1の断熱塗料の塗膜の熱伝導率は、0.15W/(m・K)と小さく、ポリエステル樹脂単独の熱伝導率(0.29W/(m・K))の約半分となっている。これによって、表1に示される実施例1の配合の断熱塗料が優れた断熱性を示すことが確認された。 As shown in Table 2, the thermal conductivity of the thermal insulation coating film of Example 1 is as small as 0.15 W / (m · K), and the thermal conductivity of the polyester resin alone (0.29 W / (m · K). It is about half of K)). Thereby, it was confirmed that the heat-insulating coating composition of Example 1 shown in Table 1 exhibits excellent heat insulating properties.
次に、この実施例1の配合の断熱塗料を不燃パネルに応用した例について、図1(a)を参照して説明する。図1(a)に示されるように、本参考例1にかかる断熱塗料2は、不燃パネル5の上に不燃パネル5の表面の凹凸をなくして接着し易くするためのサンディングシーラー4を塗布して、その上にポリエチレンフィルムに木目調印刷を施した木目調印刷フィルム3を接着した上に、耐熱性を持たせるために約20μmの厚さに塗布される。
Next, the example which applied the heat insulation coating of the mixing | blending of this Example 1 to the incombustible panel is demonstrated with reference to Fig.1 (a). As shown in FIG. 1 (a), the
ここで、図1(b)に示されるように、従来の不燃材として用いられている集成材梁7を30分間燃焼試験した結果、火炎によって表層に炭化層8が形成されるために、深部への火炎の浸透及び酸素の供給が阻害されることから、不燃認定を取得している。
Here, as shown in FIG. 1B, as a result of a 30-minute combustion test of the
これは、木質部の高い断熱性による効果が大きく、木材の熱伝導率は0.15であり、図1(a)に示される本参考例1にかかる断熱塗料2の熱伝導率も表2に示されるように0.15であることから、木材同様の断熱性を得ることができ、木材を使用することなく、ポリエチレンフィルムからなる木目調印刷フィルム3が火炎で燃焼するのを透明難燃層(断熱塗料)2によって防止することができ、木目調パネル6全体として不燃認定を受けることができる。
This is largely due to the high thermal insulation of the wood part, the thermal conductivity of the wood is 0.15, and the thermal conductivity of the
このようにして、本参考例1にかかる断熱塗料2は、約10nmから約300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用したシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱塗料となる。
Thus, the
実施の形態1
次に、本発明の実施の形態1にかかる断熱塗料及び断熱フィルムについて、図2を参照して説明する。図2は本発明の実施の形態1にかかる断熱塗料を用いた断熱フィルムを貼り付けたガラス板の構成を示す部分断面図である。
Next, the heat insulation coating material and heat insulation
図2に示されるように、本実施の形態1にかかる断熱フィルム10は、オフィスビルや家庭の窓ガラス、及び自動車の窓ガラス等の内側に貼り付けられる断熱フィルムであり、従来の断熱フィルム11よりも遥かに断熱性に優れたものである。従来の断熱フィルム11はPET(ポリエチレンテレフタラート)樹脂等からなる約20μm〜30μmの厚さのフィルムに、金、銀、等の金属やITO(Indium Tin Oxide)等を蒸着して、蒸着した側を窓ガラスの内側に貼り付けることによって、太陽光線を反射して断熱を図るものであった。
As shown in FIG. 2, the
図2に示されるように、太陽光線は、基材となるガラス12の表面で4%〜5%が反射し、さらに従来の断熱フィルム11の金属蒸着膜(厚さ数十nm)で近赤外線が反射されるが、その間に近赤外線(熱線)が基材となるガラス12に吸収され、熱貫流となって両面の熱伝導率の差にしたがって内外両面に放散する。従来の断熱フィルム11のみを貼り付けた場合には、両面の熱伝導率の差がなかったため内部にも熱が放散されていた。
As shown in FIG. 2, 4% to 5% of sunlight is reflected on the surface of the
これに対して、本実施の形態1にかかる断熱フィルム10は、従来の断熱フィルム11に参考例1にかかる断熱塗料2を約20μm〜30μmの厚さに、ロールコーターで均一に塗布したものである。この断熱フィルム10を、図2に示されるように、断熱塗料2の塗膜が内側になるようにガラス12に貼り付けることによって、両面の表面の熱伝導率の差が大きくなり、基材となるガラス12に吸収された熱が外部へ放出されるため、優れた断熱性を得ることができる。
On the other hand, the
なお、オフィスビルや家庭の窓ガラスに用いる場合には、可視光線の透過率が60%程度あれば良いため、断熱フィルム11の金属蒸着膜の厚さを厚くして近赤外線の反射率を高めることができるが、自動車の窓ガラスに用いる場合には、安全上の理由から可視光線の透過率が80%以上必要であるため、断熱フィルム11の金属蒸着膜の厚さには制限がある。
When used for an office building or home window glass, it is sufficient that the transmittance of visible light is about 60%. Therefore, the thickness of the metal vapor deposition film of the
また、本実施の形態1にかかる断熱フィルム10においては、従来の断熱フィルム11に参考例1にかかる断熱塗料2を約20μm〜30μmの厚さに、ロールコーターで均一に塗布したものとしているが、図2に示される断熱塗料2の層の代わりに、約20μm〜30μmの厚さの断熱フィルムを貼り付けても良い。この断熱フィルムは、PET(ポリエチレンテレフタラート)樹脂中に約50nmから約100nmの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子を均一に分散させてなるものである。この断熱フィルムの製造方法については、実施の形態2において後述する。
Moreover, in the
実施の形態2
次に、本発明の実施の形態2にかかる断熱フィルムについて、図3及び図4を参照して説明する。図3は本発明の実施の形態2にかかる断熱フィルムの製造方法を示す説明図である。図4は本発明の実施の形態2にかかる断熱フィルムを貼り付けたガラス板の構成を示す部分断面図である。
Next, the heat insulation
図3に示されるように、本実施の形態2にかかる断熱フィルム15は、約50nmから約100nmの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子1とPET(ポリエチレンテレフタラート)樹脂14の原料粒を、約10対約90の重量比でニーダーに入れて、PET樹脂14が軟化する温度(約260℃)以上で加熱混練する(ステップS1)。これによって、均一に混合されたシリカ殻からなる中空粒子1が分散したPET樹脂14を、カレンダー成形機を用いてカレンダー成形する(ステップS2)。このようにして、厚さ約20μm〜30μmの透明の断熱フィルム15が製造される。
As shown in FIG. 3, the
次に、製造された透明な断熱フィルム15の使用方法の一例について、図4を参照して説明する。図4に示されるように、本実施の形態2にかかる透明な断熱フィルム15は、主として自動車の窓ガラスの内側に構成された多層干渉膜の内側に貼り付けられる断熱フィルムであり、この多層干渉膜は、ガラスと屈折率の異なる薄い多層膜を形成することによって、膜の表面と裏面の反射干渉を利用して、透過させたい波長以外の波長の光を反射させるものである。
Next, an example of how to use the manufactured transparent
図4に示されるように、この多層干渉膜は金属蒸着や金属スパッタリングを使用する必要がないため、カーナビゲーションシステムやETC(Electronic Toll Collection System)車載器等を自動車に搭載している場合に、無線電波障害を起こさないという特徴を有する。しかし、基材としてのガラスが熱線を吸収する点については実施の形態1の場合と同様であるために、一番内側のPET層の内側に厚さ約20μm〜30μmの透明な断熱フィルム15を貼り付けることによって、可視光線の透過率を低下させることなく熱を外部へ効率良く放出することができる。なお、最も内側のハードコート16は、透明な断熱フィルム15が傷つくのを防止するための透明で硬い層である。
As shown in FIG. 4, since this multilayer interference film does not require the use of metal vapor deposition or metal sputtering, when a car navigation system or ETC (Electronic Toll Collection System) vehicle-mounted device is mounted on an automobile, It has the feature of not causing radio wave interference. However, since the glass as the base material absorbs heat rays is the same as in the first embodiment, a transparent
このようにして、本実施の形態2にかかる断熱フィルム15においては、約50nmから約100nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の断熱性及び透明性を利用したシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムとなる。
Thus, in the
なお、本実施の形態2にかかる断熱フィルム15と、UV(紫外線)カットフィルムと、IR(赤外線)カットフィルムとを接着剤で貼り合わせて三層構造として、本実施の形態2と同様にガラス等の内側に貼り付けることによって、UVカットフィルムによって外部からの太陽光線等に含まれる紫外線の透過を防止し、IRカットフィルムによって外部からの太陽光線等に含まれる赤外線(熱線)の透過を防止するとともに、基材に吸収された赤外線の熱が内部に放射されるのを断熱フィルム15で防止することによって、可視光線のみの透過を可能にしつつ優れた断熱効果を発揮する。
Incidentally, a
このため、自動車の窓ガラスやオフィスビル・家庭の窓ガラス等に貼り付けることによって、視界を妨げることなく太陽光線による熱の浸入及び紫外線の透過を、さらに高度に遮断することができる。 For this reason, by adhering to the window glass of an automobile, the window glass of an office building / household, etc., it is possible to further block the penetration of heat and the transmission of ultraviolet rays by sunlight without disturbing the field of view.
このようにして、約10nmから約300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子の断熱性を利用した、視界を妨げることなく優れた断熱効果を発揮する薄くて丈夫なシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルムを応用した三層断熱フィルムとなる。 In this way, from the thin and strong silica shell that exhibits the excellent heat insulation effect without hindering the field of view, utilizing the heat insulation property of the hollow particles made of the silica shell having an outer diameter in the range of about 10 nm to about 300 nm. It becomes the three-layer heat insulation film which applied the heat insulation film using the nano hollow particle.
参考例2
次に、本発明の参考例2にかかる断熱繊維について、図5及び図6を参照して説明する。図5(a)は本発明の参考例2にかかる断熱繊維の内部構造を示す部分拡大図、(b)は従来の断熱繊維の内部構造を示す部分拡大図である。図6は本発明の参考例2にかかる断熱繊維を用いて製造した日傘の全体構成を示す斜視図及び部分拡大図である。
Reference example 2
Next, the heat insulation fiber concerning the reference example 2 of this invention is demonstrated with reference to FIG.5 and FIG.6. Fig.5 (a) is the elements on larger scale which show the internal structure of the heat insulation fiber concerning the reference example 2 of this invention, (b) is the elements on larger scale which show the internal structure of the conventional heat insulation fiber. FIG. 6 is a perspective view and a partially enlarged view showing an overall configuration of a parasol manufactured using a heat insulating fiber according to Reference Example 2 of the present invention.
図5(a)に示されるように、本参考例2にかかる断熱繊維20は、不透明な合成繊維21の内部に均一にシリカ殻からなるナノ中空粒子1が分散されてなるものである。ここで、シリカ殻からなるナノ中空粒子1は、球形よりも立方体に近い形状をしているが、これは上述したシリカ殻からなるナノ中空粒子1の製造工程において、コロイド状炭酸カルシウムが立方体に近い形状をしているために、コロイド状炭酸カルシウム表面にシリコンアルコキシドの加水分解反応によって生成するシリカを析出させる際にも、析出したシリカ層も立方体に近い形状となり、シリカ層内部の炭酸カルシウムを溶解させて得られるシリカ殻からなるナノ中空粒子1も、立方体に近い形状となるものである。
As shown in FIG. 5A, the
本参考例2にかかる断熱繊維20は、約50nmから約100nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子1を不透明な合成繊維原料中に均一分散した後に紡糸してなるものである。図5(b)に示されるように、従来の断熱繊維22は、紫外線を吸収すると同時に太陽光全体を遮蔽する繊維24中に、特殊セラミックス粒子23を分散させて太陽光線を反射させる構造としていたが、繊維24に太陽光線が吸収されて蓄熱されるという問題点があった。
The
これに対して、本参考例2にかかる断熱繊維20は、シリカ殻からなるナノ中空粒子1が合成繊維21の内部に均一に分散されているために、熱伝導率が低く断熱性に優れるとともに放熱効果も得られるため、夏は涼しく冬は暖かいという特徴を有する。
On the other hand, the
一例として、図6に示されるように、本参考例2にかかる断熱繊維20で織った生地を用いた日傘26においては、断熱繊維20が熱伝導率が低く断熱性に優れるために太陽光線を反射するとともに、断熱繊維20の熱伝導率が低いために太陽光線が吸収されて蓄熱されるという事態を防ぐことができ、使用者に涼しい感覚を与えることができる。
As an example, as shown in FIG. 6, in the
このようにして、本参考例2にかかる断熱繊維20においては、約50nmから約100nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子1の断熱性を利用することによって、日傘の生地やカーテンや服地として用いることができ、夏は涼しく冬は暖かい生地を形成することができる。
Thus, in the
参考例3
次に、本発明の参考例3にかかる断熱繊維について、図7を参照して説明する。図7は本発明の参考例3にかかる断熱繊維を用いて製造したカーテンとカーテンを透して見える景色を示す全体図及び部分拡大図である。
Reference example 3
Next, the heat insulating fiber according to Reference Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an overall view and a partially enlarged view showing a curtain manufactured using the heat insulating fiber according to Reference Example 3 of the present invention and a scene seen through the curtain.
本参考例3にかかる断熱繊維19は、図5(a)において不透明な合成繊維21の代わりに、透明な合成繊維原料を用いて、約50nmから約100nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子1を透明な合成繊維原料中に均一分散した後に紡糸してなるものである。したがって、シリカ殻からなるナノ中空粒子1が透明であるために、本参考例3にかかる断熱繊維19もほぼ透明である。
The
図7に示されるように、かかる断熱繊維19を織って形成したカーテン18は半透明であるために、レースのカーテンと同様に、室内から外の景色を見ることができ、外部から室内を見ることはできない。そして、断熱繊維19は熱伝導率が低いことから優れた断熱性を有し、夏は涼しく冬は暖かいという理想的なカーテン18となる。
As shown in FIG. 7, since the
このようにして、本参考例3にかかる断熱繊維19においては、約50nmから約100nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなるナノ中空粒子1の断熱性及び透明性を利用することによって、レースのカーテンやレース服地の代わりに用いることができ、夏は涼しく冬は暖かい生地を形成することができる。
Thus, in the
参考例4
次に、本発明の参考例4にかかる断熱塗料、断熱フィルム及び断熱繊維について、図8を参照して説明する。図8は本発明の参考例4にかかる断熱塗料、断熱フィルム及び断熱繊維を製造するために用いられるコーティングシリカ殻からなる中空粒子の製造工程を示す模式図である。
Reference example 4
Next, a heat insulating paint, a heat insulating film, and a heat insulating fiber according to Reference Example 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic view showing a process for producing hollow particles comprising a coated silica shell used for producing a heat insulating paint, a heat insulating film and a heat insulating fiber according to Reference Example 4 of the present invention.
上記参考例1乃至参考例3において用いられているシリカ殻からなるナノ中空粒子1は、約10nmから約300nmまで或いは約50nmから約100nmまでの範囲の外径を有するナノレベルの微粒子であるため、凝集し易く、分散させるために様々な工夫が行われていた。これに対して、図8に示されるように、本参考例4にかかるコーティングシリカ殻からなる中空粒子31は、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面がイソシアネート系表面改質剤30で覆われているために、凝集し難く分散が容易である。
Since the
本参考例4にかかるコーティングシリカ殻からなる中空粒子31の製造工程について、図8を参照して説明する。図8に示されるように、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面には水酸基が無数に付いている。図8においては、反応が分かり易いように、無数の水酸基のうち3つのみを示している。これに対して、イソシアネート系表面改質剤としてのトリエトキシプロピルイソシアネートシラン(以下、「TEIS」とも言う。)30を、キシレンを溶媒としてオートクレーブ中でキシレンの臨界温度において2時間反応させることによって、TEIS30のエトキシ基の3つ全部がシリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の3つの水酸基とそれぞれ縮合して、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面に結合する。
A manufacturing process of the
このようにして、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面の無数の水酸基とTEIS30が反応することによって、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の表面がTEIS30で覆われて、本参考例4にかかるコーティングシリカ殻からなる中空粒子31が形成される。これによって、凝集し難く分散が容易であるばかりでなく、イソシアネート基が合成樹脂の活性基と反応して合成樹脂と強固な結合を作ることにより、さらに合成樹脂中への均一分散が行い易いコーティングシリカ殻からなる中空粒子31となる。
Thus, TEIS30 reacts with the innumerable hydroxyl groups on the surface of the nano
したがって、上記参考例1乃至参考例3において用いられているシリカ殻からなるナノ中空粒子1の代わりに、本参考例4にかかるコーティングシリカ殻からなる中空粒子31を用いることによって、合成樹脂中に混合する場合に分散性が向上するとともに合成樹脂とシリカ殻からなるナノ中空粒子1との強固な結合を得ることができる。
Therefore, in place of the nano
このようにして、本参考例4にかかるコーティングシリカ殻からなる中空粒子31を用いることによって、合成樹脂中に混合する場合に分散性が向上するとともに合成樹脂とシリカ殻からなるナノ中空粒子1との強固な結合が得られる、シリカ殻からなるナノ中空粒子1の断熱性及び透明性を利用したシリカ殻からなるナノ中空粒子1を用いた断熱塗料、断熱フィルム若しくは三層断熱フィルムまたは断熱繊維となる。
Thus, by using the
本発明を実施するに際しては、シリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱塗料、断熱フィルム若しくは三層断熱フィルム、断熱繊維のその他の部分の構成、成分、形状、数量、材質、大きさ、製造方法等についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。 In practicing the present invention, the heat insulating paint, heat insulating film or three-layer heat insulating film using nano hollow particles made of silica shell, the configuration, components, shape, quantity, material, size, and other parts of the heat insulating fiber are manufactured. The method and the like are not limited to the above embodiments.
1 シリカ殻からなるナノ中空粒子
2 断熱塗料
3 木目調印刷フィルム
5 不燃パネル
10,15 断熱フィルム
14 PET
19,20 断熱繊維
30 イソシアネート系表面改質剤
31 コーティングシリカ殻からなる中空粒子
DESCRIPTION OF
19, 20 Heat-insulating
Claims (3)
水中に、コロイド状炭酸カルシウム、シリコンアルコキシド、及び塩基触媒を投入して混合し、コロイド状炭酸カルシウム表面に、シリコンアルコキシドの加水分解反応によって生成するシリカを析出させ、その後、酸処理することによって、シリカ層内部の炭酸カルシウムを溶解させてなる、立方体に近い形状の10nmから300nmまでの範囲の外径を有するシリカ殻からなる中空粒子を透明合成樹脂フィルム中に均一分散してなることを特徴とするシリカ殻からなるナノ中空粒子を用いた断熱フィルム。 A heat insulation film utilizing the heat insulation and transparency of hollow particles made of silica shell,
In water, colloidal calcium carbonate, silicon alkoxide, and a base catalyst are added and mixed, and silica produced by the hydrolysis reaction of silicon alkoxide is precipitated on the colloidal calcium carbonate surface, and then acid-treated. It is characterized by uniformly dispersing hollow particles made of silica shells having an outer diameter in the range of 10 nm to 300 nm in a shape close to a cube, in which calcium carbonate in the silica layer is dissolved, in a transparent synthetic resin film. Thermal insulation film using nano hollow particles made of silica shell.
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