JP2018130933A - Laminate complex and heat insulation material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層複合体及び断熱材に関する。 The present invention relates to a laminated composite and a heat insulating material.
近年、水素社会の実現に向けた事業の需要が高まっており、例えば液体水素タンクローリー等の開発は拡大傾向にある。液体水素及びその他の極低温物質(液体窒素、液体ヘリウム等)を収容する容器には断熱材が使用されている。当該容器は、内容器と外容器とからなる二重壁構造を有し、内容器と外容器との間は真空になっており断熱材が充填されている。真空空間に充填する断熱材として、例えば、特許文献1には、ポリイミドフィルムの片面又は両面に金属層を形成した反射膜と、プラスチックヤーンからなるネット状のスペーサーとを積層した積層断熱材が開示されている。
In recent years, business demand for realizing a hydrogen society has increased. For example, the development of liquid hydrogen tank trucks and the like is on an expanding trend. Thermal insulation is used in containers that contain liquid hydrogen and other cryogenic substances (liquid nitrogen, liquid helium, etc.). The said container has a double wall structure which consists of an inner container and an outer container, and it has become the vacuum between the inner container and the outer container, and is filled with the heat insulating material. As a heat insulating material for filling the vacuum space, for example,
特許文献2には、人工衛星、宇宙ステーション等の各種宇宙機において、外装材として用いられる多層断熱材が開示されている。この多層断熱材は、断熱フィルムの層間に介装する断熱部材と、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を積層方向に結束する止着手段を備える。
ところで、本発明者らの検討によると、液体水素タンクローリーのような大型設備に多層断熱材を巻きつける場合、特許文献2に開示されたように多層断熱材の中央部を結束しただけでは多層断熱材を構成する部材及びフィルム等が多層断熱材の端部においてずれてしまうという現象が生じやすい。このようなずれは、断熱すべき対象物の単位面積あたりの層数が少ない領域を生じさせ、これにより断熱性能が低下する可能性がある。また、極低温物質の貯蔵量を増やす等の観点から、断熱材自体の厚さはなるべく薄いことが求められている。
By the way, according to the study by the present inventors, when a multilayer heat insulating material is wound around a large facility such as a liquid hydrogen tank lorry, the multilayer heat insulating material can be obtained only by binding the central portion of the multilayer heat insulating material as disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、断熱すべき対象物に巻きつけて使用されても十分に優れた断熱性を発揮することができ且つ薄型化が可能な積層複合体及びこれを備える断熱材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a laminated composite capable of exhibiting sufficiently excellent heat insulating properties and capable of being thinned even when wound around an object to be insulated and used. It aims at providing a heat insulating material provided with this.
本発明に係る積層複合体は、多孔性スペーサー層と熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体とを少なくとも含む積層体と、多孔性スペーサー層と支持体が互いに分離するのを防止する接合部材とを備え、接合部材が積層体の周縁部に沿って設けられている。 The laminated composite according to the present invention includes a laminate comprising at least a porous spacer layer and a support having a heat ray reflecting function or a heat ray absorbing function, and a joining member for preventing the porous spacer layer and the support from separating from each other. The joining member is provided along the peripheral edge of the laminate.
多孔性スペーサー層と熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体とを少なくとも含む積層体の周縁部において多孔性スペーサー層と支持体を接合した状態としておくことにより、両者が互いに分離することを防止できる。これに加え、積層複合体を対象物に巻きつけて使用する場合でも積層体の端部にずれが生じることを十分に抑制でき、これにより積層複合体を対象物に巻きつける際、単位面積あたりの層数のバラツキを防止することができる。接合部材としては、積層体を厚さ方向に貫通するピン、積層体を縫合する糸状部材、又は積層体を厚さ方向に貫通するボルトとボルトに対応するナットとの組み合わせが挙げられる。 By keeping the porous spacer layer and the support joined at the periphery of the laminate including at least the porous spacer layer and the support having a heat ray reflection function or a heat ray absorption function, the two are prevented from separating from each other. it can. In addition to this, even when the laminated composite is wrapped around an object, it can be sufficiently suppressed that the end of the laminated body is displaced, so that when the laminated composite is wound around the object, per unit area Variation of the number of layers can be prevented. Examples of the joining member include a pin that penetrates the laminated body in the thickness direction, a thread-like member that stitches the laminated body, or a combination of a bolt that penetrates the laminated body in the thickness direction and a nut corresponding to the bolt.
接合部材の代わりに、積層体に対する加圧圧着、熱圧着、レーザー圧着又は結束によって多孔性スペーサー層と支持体を周縁部に沿って接合させてもよい。すなわち、本発明に係る積層複合体は、多孔性スペーサー層と熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体とを少なくとも含む積層体と、多孔性スペーサー層と支持体が互いに分離するのを防止する接合部であって積層体に対する加圧圧着、熱圧着、レーザー圧着又は結束によって形成された接合部とを備え、接合部材が積層体の周縁部に沿って設けられていてもよい。 Instead of the bonding member, the porous spacer layer and the support may be bonded along the peripheral edge by pressure bonding, thermocompression bonding, laser pressure bonding, or binding to the laminate. That is, the laminated composite according to the present invention prevents the laminated body including at least a porous spacer layer and a support having a heat ray reflecting function or a heat ray absorbing function, and the porous spacer layer and the support from being separated from each other. It is a joining part, Comprising: The joining part formed by the pressurization crimping | compression-bonding with respect to a laminated body, thermocompression bonding, laser pressure bonding, or binding, The joining member may be provided along the peripheral part of a laminated body.
上記積層複合体の断熱性能向上の観点から、多孔性スペーサー層は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維及びガラス繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層であってもよい。また、多孔性スペーサー層が、ガラス不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維紙、ポリエステルネット又はナイロンメッシュを含む層であると、更に優れた断熱性を達成することができる。 From the viewpoint of improving the heat insulating performance of the laminated composite, the porous spacer layer may be a layer composed of a material containing at least one selected from the group consisting of nylon fiber, polyester fiber, polyimide fiber, and glass fiber. . Further, when the porous spacer layer is a layer containing a glass nonwoven fabric, a polyester nonwoven fabric, a glass fiber paper, a polyester net, or a nylon mesh, a further excellent heat insulating property can be achieved.
より優れた断熱性能を達成する観点から、多孔性スペーサー層としてエアロゲル層を採用してもよい。例えば、多孔性スペーサー層は、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層であってもよい。これにより、多孔性スペーサー層及びこれを含む積層複合体の厚さを薄くできるとともに、積層複合体の断熱性を向上するという効果をより一層発現し易くなる。 From the viewpoint of achieving better heat insulation performance, an airgel layer may be adopted as the porous spacer layer. For example, the porous spacer layer may be a layer containing an airgel having a structure derived from polysiloxane. Accordingly, the thickness of the porous spacer layer and the laminated composite including the porous spacer layer can be reduced, and the effect of improving the heat insulating property of the laminated composite can be more easily expressed.
多孔性スペーサー層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物からなるエアロゲル層であってもよい。かかるエアロゲル層を備える積層複合体は、断熱性と柔軟性とのバランスに優れるものとなる。 The porous spacer layer is at least selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a polysiloxane compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group. It may be an airgel layer made of a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing one kind of compound. A laminated composite provided with such an airgel layer has an excellent balance between heat insulation and flexibility.
多孔性スペーサー層は、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物からなるエアロゲル層であってもよい。これにより、更に優れた断熱性及び柔軟性を達成することができる。上記シリカ粒子の平均一次粒子径は、1nm以上500nm以下とすることができる。これにより、断熱性と柔軟性とを更に向上し易くなる。 The porous spacer layer may be an airgel layer made of a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing silica particles. Thereby, the further outstanding heat insulation and softness | flexibility can be achieved. The average primary particle diameter of the silica particles can be 1 nm or more and 500 nm or less. Thereby, it becomes easy to improve heat insulation and a softness | flexibility further.
上記支持体は、カーボングラファイト、アルミニウム、マグネシウム、銀、チタン、カーボンブラック、金属硫酸塩及びアンチモン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層を有することができる。また、上記支持体が、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルムであると、更に優れた断熱性を達成することができる。 The said support body can have a layer comprised from the material containing at least 1 type chosen from the group which consists of carbon graphite, aluminum, magnesium, silver, titanium, carbon black, a metal sulfate, and an antimony compound. Moreover, when the said support body is an aluminum foil and an aluminum vapor deposition film, the further outstanding heat insulation can be achieved.
本発明はまた、上述した積層複合体を備える断熱材を提供することができる。これのような断熱材は、ハンドリング性に優れ、厚さを薄くした上で、優れた断熱性能を発現することができる。 This invention can also provide a heat insulating material provided with the laminated composite mentioned above. Such a heat insulating material is excellent in handling property, and can exhibit excellent heat insulating performance after its thickness is reduced.
本発明によれば、断熱すべき対象物に巻きつけて使用されても十分に優れた断熱性を発揮することができ且つ薄型化が可能な積層複合体を提供することができる。そして、このような積層複合体を備える断熱材は、取扱い性に優れ、厚さを薄くした上で、優れた断熱性能を発現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it wraps around the target object which should be insulated and can be used, the laminated composite which can exhibit the heat insulation sufficiently excellent and can be reduced in thickness can be provided. And a heat insulating material provided with such a laminated composite is excellent in handleability, and can express the outstanding heat insulation performance, after reducing thickness.
以下、場合により図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as the case may be. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
<積層複合体>
図1は本実施形態の積層複合体を模式的に示す断面図である。同図に示す積層複合体10は、多孔性スペーサー層1と、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体2とが積層された積層体5と、積層体5の構成部材(多孔性スペーサー層1及び支持体2)が互いに分離するのを防止する接合部材(例えば図2(a)に示すピン8)とを備える。つまり、積層複合体10は、接合部材によって積層体5が積層方向に結束された構成を有する。なお、図1には支持体2の一方の面のみに多孔性スペーサー層1が積層された構造を図示したが、支持体2の両面に多孔性スペーサー層1が積層された構造としてもよい。
<Laminated composite>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the laminated composite of this embodiment. The laminated
図2(a)はピン(接合部材)8によって積層体5の構成部材が接合(一体化)されている様子を模式的に示す断面図であり、図2(b)は一対の長辺(図2(b)では左右の辺)を有する積層複合体10におけるピン8の設置箇所の一例を模式的に示す平面図である。図2(b)に示すとおり、積層複合体10においては、積層体5の周縁部5aに沿って複数のピン8が並ぶように設置されている。ピン8を設置する領域は積層体5の周縁部5aから好ましくは10〜200mm(より好ましくは20〜100mm)の領域である。なお、断熱すべき対象物に積層複合体10を巻きつけて使用する場合は、積層複合体10は帯状であることが好ましい。
2A is a cross-sectional view schematically showing a state in which the constituent members of the
隣接する接合部材による接続位置の間隔(図2(b)における距離D1)は好ましくは10〜200mmであり、より好ましくは20〜100mmである。隣接する接続位置の間隔が10mm以上であれば積層複合体10を効率的に製造しやすく、また積層複合体10の可とう性を維持しやすく取り扱い性に優れる。他方、隣接する接合部材の間隔が200mm以下であれば積層体5が一体化された状態を十分に維持しやすく、端部における構成部材のずれを十分に抑制できる。
The distance between connection positions of adjacent joining members (distance D1 in FIG. 2B) is preferably 10 to 200 mm, more preferably 20 to 100 mm. If the interval between adjacent connection positions is 10 mm or more, the laminated composite 10 can be easily manufactured efficiently, and the flexibility of the laminated composite 10 can be easily maintained and the handleability is excellent. On the other hand, if the interval between adjacent joining members is 200 mm or less, it is easy to sufficiently maintain the state in which the
接合部材としては、図2(a)に示すようなピン8の他に、積層体5を縫合する糸状部材、又は積層体を厚さ方向に貫通するボルトとボルトに対応するナットとの組み合わせが挙げられる。
As the joining member, in addition to the
接合部材の代わりに、積層体5に対する加圧圧着、熱圧着、レーザー圧着又は結束により積層体5の構成部材を接合する接合部9を設けてもよい。図3(a)に示すように、積層体5が帯状である場合はその一対の長辺(図3(a)では左右の辺)に沿って接合部9を形成してもよいし、図3(b)に示すように、積層体5が矩形である場合は周縁部(四辺)に沿って接合部9を形成してもよい。
Instead of the joining member, a joining
隣接する接合部9の間隔(図3(a)及び図3(b)における距離D2)は好ましくは1〜50cmであり、より好ましくは5〜25cmである。隣接する接合部9の間隔が1cm以上であれば積層複合体10を効率的に製造しやすく、また積層複合体10の可とう性を維持しやすく取り扱い性に優れる。他方、隣接する接合部9の間隔が50cm以下であれば積層体5が一体化された状態を十分に維持しやすく、端部における構成部材のずれを十分に抑制できる。なお、接合部9の形状に特に制限はなく、直線状であってもよいし、円形、楕円形、矩形又は曲線状であってもよい。
The distance between adjacent joints 9 (distance D2 in FIGS. 3A and 3B) is preferably 1 to 50 cm, and more preferably 5 to 25 cm. If the interval between
複数の積層複合体10を準備し、図4に示すように、多孔性スペーサー層1と支持体2が交互に複数積層された多層積層体を構成してもよい。このように複数の積層複合体10を重ねた場合、支持体2と支持体2との間で断熱性を有する多孔性スペーサー層1が介在することなるため、支持体2同士の接触による熱伝導を抑制することができる。積層複合体10の積層数は、5以上であってもよく、10以上であってもよく、20以上であってもよく、30以上であってもよい。積層複合体10を複数重ねることにより、一つの積層複合体10では得られない優れた断熱性能を発現することができる。
A plurality of
(多孔性スペーサー層)
多孔性スペーサーは、多孔構造が多く含まれる材料の総称であり、本実施形態においては孔サイズによらず多孔性スペーサーと称する。本実施形態に係る多孔性スペーサー層1は、多孔構造を有し、高真空下において断熱層として働くことができる層でもある。
(Porous spacer layer)
The porous spacer is a general term for materials containing a large number of porous structures, and is referred to as a porous spacer in this embodiment regardless of the pore size. The
多孔性スペーサー層1(多孔性スペーサー層1が後述のエアロゲル層である場合を除く。)の厚さは、特に限定されないが、ハンドリング性の観点から、1μm以上とすることができ、10μm以上であってもよく、50μm以上であってもよい。一方、断熱性を向上する観点から、多孔性スペーサー層1の厚さは、300μm以下とすることができ、200μm以下であってもよく、100μm以下であってもよい。すなわち、多孔性スペーサー層1の厚さは1〜300μmとすることができ、10〜200μmであってもよく、50〜100μmであってもよい。
The thickness of the porous spacer layer 1 (except when the
多孔性スペーサー層1の空隙率は、特に限定されないが、断熱性を向上する観点から、5%以上とすることができ、20%以上であってよく、30%以上であってもよい。一方、ハンドリング性の観点から、多孔性スペーサー層1の空隙率は、98%以下とすることができ、95%以下であってもよく、90%以下であってもよい。すなわち、多孔性スペーサー層1の空隙率は、5〜95%とすることができ、20〜95%であってもよく、30〜90%であってもよい。
The porosity of the
多孔性スペーサー層1の構成としては、特に限定されず、単層でも複層でも構わない。多孔性スペーサー層1は、多孔構造を有する層で構成されていれば特に限定されない。多孔性スペーサー層1は、同種の多孔性スペーサーから構成されていてもよく、異種の多孔性スペーサーから構成されていてもよい。
The configuration of the
多孔性スペーサー層1を構成する材料としては、例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維、炭素繊維等の有機繊維、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維等の無機繊維が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。断熱性をより向上し易く、ハンドリング性に優れる観点から、多孔性スペーサー層1は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維及びガラス繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層であってもよい。多孔性スペーサー層1を構成する繊維の形態としては、特に限定はされないが、例えば、織物、編物、不織布、紙、ネット、メッシュ等が挙げられる。断熱性をより向上し易く、廉価性及びハンドリング性に優れる観点から、多孔性スペーサー層1は、ガラス不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維紙、ポリエステルネット又はナイロンメッシュを含む層であってもよい。
Examples of the material constituting the
また、一定の断熱性を確保した上で、難燃性が求められる用途に積層複合体を用いる場合、多孔性スペーサー層1を構成する材料は、例えば、銅繊維、鉄繊維、ステンレス繊維、金繊維、銀繊維、アルミニウム繊維等の金属繊維であってもよい。該金属繊維は、上述の有機繊維又は無機繊維と組み合わせて用いてもよい。
In addition, when a laminated composite is used for an application where flame retardancy is required while ensuring a certain heat insulating property, the material constituting the
多孔性スペーサー層1を構成する材料として、後述のエアロゲルを採用してもよい。また、多孔性スペーサー層1の構造として、エアロゲル層上に上述の材料からなる層(非エアロゲル層)を積層した多層構造を採用してもよい。かかる構成を採用することで、ナノサイズの細孔を有するエアロゲル層の真空度を向上させることができる。
As a material constituting the
エアロゲルは可とう性に優れている。従来、エアロゲルは取扱い性が困難であったが接合部材(例えばピン8)によってエアロゲルからなる層(多孔性スペーサー層1)と支持体2とを一体化させることでエアロゲルのシート化が可能となる。これにより、積層複合体10を断熱材として用いた場合、断熱層を薄型化することができるとともに、これを備える断熱材は取扱い性に優れる。非エアロゲル層である支持体2は、輻射体として働き、外部からの熱を遮断する役割を果たすことができる。かかる構成の積層複合体10は薄型化可能であり且つ優れた断熱性及び柔軟性を有する。
Airgel is excellent in flexibility. Conventionally, airgel has been difficult to handle, but it is possible to form a sheet of airgel by integrating the layer made of airgel (porous spacer layer 1) and
エアロゲルとは、狭義には湿潤ゲルに対して超臨界乾燥法を用いて得られた乾燥ゲルをエアロゲル、大気圧下での乾燥により得られた乾燥ゲルをキセロゲル、凍結乾燥により得られた乾燥ゲルをクライオゲルと称するが、本実施形態においては、湿潤ゲルのこれらの乾燥手法によらず、得られた低密度の乾燥ゲルを「エアロゲル」と称する。すなわち、本実施形態において、「エアロゲル」とは、広義のエアロゲルである「Gel comprised of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas(分散相が気体である微多孔性固体から構成されるゲル)」を意味する。一般的に、エアロゲルの内部は、網目状の微細構造を有しており、2〜20nm程度のエアロゲル粒子(エアロゲルを構成する粒子)が結合したクラスター構造を有している。このクラスターにより形成される骨格間には、100nmに満たない細孔がある。これにより、エアロゲルは、三次元的に微細な多孔性の構造を有している。なお、本実施形態おけるエアロゲルは、例えば、シリカを主成分とするシリカエアロゲルである。シリカエアロゲルとしては、例えば、有機基(メチル基等)又は有機鎖を導入した、いわゆる有機−無機ハイブリッド化されたシリカエアロゲルが挙げられる。多孔性スペーサー層1は、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層であってもよい。
In a narrow sense, aerogel is a dry gel obtained by using a supercritical drying method on a wet gel, an aerogel, a dry gel obtained by drying under atmospheric pressure, a xerogel, and a dry gel obtained by lyophilization. In this embodiment, the obtained low-density dried gel is referred to as “aerogel” regardless of the drying method of the wet gel. That is, in this embodiment, “aerogel” is a gel in a broad sense, “Gel composed of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas” (a gel composed of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas). "Means. In general, the inside of the airgel has a network-like fine structure, and has a cluster structure in which airgel particles of about 2 to 20 nm (particles constituting the airgel) are bonded. There are pores less than 100 nm between the skeletons formed by these clusters. Thereby, the airgel has a three-dimensionally fine porous structure. In addition, the airgel in this embodiment is a silica airgel which has a silica as a main component, for example. Examples of the silica airgel include so-called organic-inorganic hybrid silica airgel into which an organic group (such as a methyl group) or an organic chain is introduced. The
本実施形態に係るエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるものであってもよい。前記縮合物は、加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解により得られた加水分解生成物の縮合反応により得られてもよく、加水分解により得られた官能基ではない縮合性の官能基を有するケイ素化合物の縮合反応により得られてもよい。前記ケイ素化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基の少なくとも一方を有していればよく、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基の双方を有していてもよい。なお、後述する各エアロゲルは、このように、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの)であってもよい。 The airgel according to the present embodiment includes a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule) and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. It may be a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing at least one selected from the group. That is, the airgel according to the present embodiment includes a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group (in the molecule) and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. It may be obtained by drying a wet gel produced from a sol containing at least one selected from the group consisting of: The condensate may be obtained by a condensation reaction of a hydrolysis product obtained by hydrolysis of a silicon compound having a hydrolyzable functional group, and is not a functional group obtained by hydrolysis. It may be obtained by a condensation reaction of a silicon compound having a group. The silicon compound may have at least one of a hydrolyzable functional group and a condensable functional group, and may have both a hydrolyzable functional group and a condensable functional group. In addition, each airgel mentioned later is a group which consists of a hydrolysis product of the silicon compound which has a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the said hydrolyzable functional group in this way. It may be a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing at least one selected from the above (obtained by drying a wet gel produced from the sol).
多孔性スペーサー層1は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、多孔性スペーサー層1は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。
The
本実施形態に係るエアロゲルは、シロキサン結合(Si−O−Si)を含む主鎖を有するポリシロキサンを含有することができる。エアロゲルは、構造単位として、下記M単位、D単位、T単位又はQ単位を有することができる。 The airgel according to the present embodiment can contain polysiloxane having a main chain including a siloxane bond (Si—O—Si). The airgel can have the following M unit, D unit, T unit or Q unit as a structural unit.
上記式中、Rは、ケイ素原子に結合している原子(水素原子等)又は原子団(アルキル基等)を示す。M単位は、ケイ素原子が1個の酸素原子と結合した一価の基からなる単位である。D単位は、ケイ素原子が2個の酸素原子と結合した二価の基からなる単位である。T単位は、ケイ素原子が3個の酸素原子と結合した三価の基からなる単位である。Q単位は、ケイ素原子が4個の酸素原子と結合した四価の基からなる単位である。これらの単位の含有量に関する情報は、29Si−NMRにより得ることができる。 In the above formula, R represents an atom (hydrogen atom or the like) or an atomic group (alkyl group or the like) bonded to a silicon atom. The M unit is a unit composed of a monovalent group in which a silicon atom is bonded to one oxygen atom. The D unit is a unit composed of a divalent group in which a silicon atom is bonded to two oxygen atoms. The T unit is a unit composed of a trivalent group in which a silicon atom is bonded to three oxygen atoms. The Q unit is a unit composed of a tetravalent group in which a silicon atom is bonded to four oxygen atoms. Information on the content of these units can be obtained by 29 Si-NMR.
本実施形態に係るエアロゲルは、シルセスキオキサンを含有していてもよい。シルセスキオキサンは、構造単位として上記T単位を有するポリシロキサンであり、組成式:(RSiO1.5)nを有する。シルセスキオキサンは、カゴ型、ラダー型、ランダム型等の種々の骨格構造を有することができる。 The airgel according to the present embodiment may contain silsesquioxane. Silsesquioxane is a polysiloxane having the above T unit as a structural unit, and has a composition formula: (RSiO 1.5 ) n . Silsesquioxane can have various skeletal structures such as a cage type, a ladder type, and a random type.
加水分解性の官能基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。縮合性の官能基(加水分解性の官能基に該当する官能基を除く)としては、例えば、水酸基、シラノール基、カルボキシル基及びフェノール性水酸基が挙げられる。水酸基は、ヒドロキシアルキル基等の水酸基含有基に含まれていてもよい。加水分解性の官能基及び縮合性の官能基のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Examples of the hydrolyzable functional group include an alkoxy group. Examples of the condensable functional group (excluding the functional group corresponding to the hydrolyzable functional group) include a hydroxyl group, a silanol group, a carboxyl group, and a phenolic hydroxyl group. The hydroxyl group may be contained in a hydroxyl group-containing group such as a hydroxyalkyl group. Each of the hydrolyzable functional group and the condensable functional group may be used alone or in admixture of two or more.
ケイ素化合物は、加水分解性の官能基としてアルコキシ基を有するケイ素化合物を含むことが可能であり、また、縮合性の官能基としてヒドロキシアルキル基を有するケイ素化合物を含むことができる。ケイ素化合物は、エアロゲルの柔軟性が更に向上する観点から、アルコキシ基、シラノール基、ヒドロキシアルキル基及びポリエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有することができる。ケイ素化合物は、ゾルの相溶性が向上する観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有することができる。 The silicon compound can include a silicon compound having an alkoxy group as a hydrolyzable functional group, and can also include a silicon compound having a hydroxyalkyl group as a condensable functional group. The silicon compound can have at least one selected from the group consisting of an alkoxy group, a silanol group, a hydroxyalkyl group and a polyether group from the viewpoint of further improving the flexibility of the airgel. The silicon compound can have at least one selected from the group consisting of an alkoxy group and a hydroxyalkyl group from the viewpoint of improving the compatibility of the sol.
ケイ素化合物の反応性の向上とエアロゲルの熱伝導率の低減の観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基のそれぞれの炭素数は、1〜6であってもよく、エアロゲルの柔軟性が更に向上する観点から2〜4であってもよい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。 From the viewpoint of improving the reactivity of the silicon compound and reducing the thermal conductivity of the airgel, the number of carbon atoms of the alkoxy group and the hydroxyalkyl group may be 1 to 6, and the flexibility of the airgel is further improved. 2-4 may be sufficient. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group. Examples of the hydroxyalkyl group include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and a hydroxypropyl group.
本実施形態に係るエアロゲルとしては、以下の態様が挙げられる。これらの態様を採用することにより、断熱性、難燃性、耐熱性及び柔軟性に優れるエアロゲルを得ることが容易となる。特に、柔軟性が優れていることにより、従来では形成が困難であった形状に対しても断熱層を更に容易に形成することができる。各々の態様を採用することで、各々の態様に応じた断熱性、難燃性及び柔軟性を有するエアロゲルを得ることができる。 The following aspects are mentioned as an airgel which concerns on this embodiment. By adopting these aspects, it becomes easy to obtain an airgel excellent in heat insulation, flame retardancy, heat resistance and flexibility. In particular, since the flexibility is excellent, it is possible to form the heat insulating layer more easily even for shapes that have been difficult to form in the past. By employ | adopting each aspect, the airgel which has the heat insulation according to each aspect, a flame retardance, and a softness | flexibility can be obtained.
[第一の態様]
本実施形態に係るエアロゲルは、(分子内に)湿潤ゲルであってもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるものであってもよい。なお、後述する各エアロゲルも、このように、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの)であってもよい。
[First aspect]
The aerogel according to this embodiment may be a wet gel (inside the molecule). That is, the airgel according to the present embodiment includes a hydrolyzable polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule) and a polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group. It may be obtained by drying a wet gel produced from a sol containing at least one selected from the group consisting of products. In addition, each airgel mentioned later is also from the hydrolysis product of the polysiloxane compound which has a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the polysiloxane compound which has the said hydrolyzable functional group in this way. It may be a wet gel dried product (obtained by drying a wet gel generated from the sol), which is a condensate of a sol containing at least one selected from the group.
多孔性スペーサー層1は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、多孔性スペーサー層1は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層から構成されていてもよい。
The
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる反応性基(加水分解性の官能基及び縮合性の官能基に該当しない官能基)を更に有していてもよい。反応性基としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ基、メルカプト基、グリシドキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びアミノ基が挙げられる。エポキシ基は、グリシドキシ基等のエポキシ基含有基に含まれていてもよい。前記反応性基を有するポリシロキサン化合物は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。 A polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group is a reactive group different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group (hydrolyzable functional group and condensable functional group). May further have a functional group that does not fall under. The reactive group is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy group, a mercapto group, a glycidoxy group, a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, and an amino group. The epoxy group may be contained in an epoxy group-containing group such as a glycidoxy group. You may use the polysiloxane compound which has the said reactive group individually or in mixture of 2 or more types.
ヒドロキシアルキル基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記式(A)で表される構造を有する化合物が挙げられる。 Examples of the polysiloxane compound having a hydroxyalkyl group include compounds having a structure represented by the following formula (A).
式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式(A)中、2個のR1aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のR2aは各々同一であっても異なっていてもよい。式(A)中、2個以上のR3aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR4aは各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (A), R 1a represents a hydroxyalkyl group, R 2a represents an alkylene group, R 3a and R 4a each independently represents an alkyl group or an aryl group, and n represents an integer of 1 to 50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In formula (A), two R 1a s may be the same or different, and similarly, two R 2a s may be the same or different. In formula (A), two or more R 3a s may be the same or different, and similarly, two or more R 4a s may be the same or different.
上記構造のポリシロキサン化合物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲル)を用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(A)中、R1aとしては、例えば、炭素数が1〜6のヒドロキシアルキル基が挙げられ、具体的には、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基が挙げられる。式(A)中、R2aとしては、例えば、炭素数が1〜6のアルキレン基が挙げられ、具体的には、エチレン基及びプロピレン基が挙げられる。式(A)中、R3a及びR4aはそれぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。当該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(A)中、nは2〜30であってもよく、5〜20であってもよい。 By using a wet gel that is a condensate of a sol containing the polysiloxane compound having the above structure (a wet gel generated from the sol), it becomes easier to obtain a flexible airgel having low thermal conductivity. From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In the formula (A), examples of R 1a include a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and specifically include a hydroxyethyl group and a hydroxypropyl group. In formula (A), examples of R 2a include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and specific examples include an ethylene group and a propylene group. In formula (A), R 3a and R 4a may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In the formula (A), n may be 2 to 30, or 5 to 20.
上記式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物としては、市販品を用いることができ、例えば、X−22−160AS、KF−6001、KF−6002、KF−6003等の化合物(いずれも、信越化学工業株式会社製)、及び、XF42−B0970、Fluid OFOH 702−4%等の化合物(いずれも、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社社製)が挙げられる。 As the polysiloxane compound having a structure represented by the above formula (A), a commercially available product can be used. For example, compounds such as X-22-160AS, KF-6001, KF-6002, KF-6003, etc. As well as compounds such as XF42-B0970 and Fluid OFOH 702-4% (all manufactured by Momentive Performance Materials Japan GK).
アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記式(B)で表される構造を有する化合物が挙げられる。 Examples of the polysiloxane compound having an alkoxy group include compounds having a structure represented by the following formula (B).
式(B)中、R1bはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式(B)中、2個のR1bは各々同一であっても異なっていてもよく、2個のR2bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のR3bは各々同一であっても異なっていてもよい。式(B)中、mが2以上の整数の場合、2個以上のR4bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR5bは各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (B), R 1b represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group, R 2b and R 3b each independently represent an alkoxy group, and R 4b and R 5b each independently represent an alkyl group or an aryl group. , M represents an integer of 1-50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In the formula (B), two R 1b s may be the same or different, and two R 2b s may be the same or different. Similarly, R 3b may be the same or different. In the formula (B), when m is an integer of 2 or more, two or more R 4b may be the same or different, and similarly, two or more R 5b may be the same. May be different.
上記構造のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲル)を用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(B)中、R1bとしては、例えば、炭素数が1〜6のアルキル基及び炭素数が1〜6のアルコキシ基が挙げられ、具体的には、メチル基、メトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式(B)中、R2b及びR3bは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルコキシ基であってもよい。当該アルコキシ基としては、例えばメトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式(B)中、R4b及びR5bは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。当該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(B)中、mは2〜30であってもよく、5〜20であってもよい。 By using a wet gel (wet gel generated from the sol) that is a condensate of a sol containing the polysiloxane compound having the above structure or a hydrolysis product thereof, it becomes easier to obtain a flexible airgel having low thermal conductivity. . From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In formula (B), R 1b includes, for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, a methyl group, a methoxy group, and an ethoxy group include Can be mentioned. In formula (B), R 2b and R 3b may each independently be an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the alkoxy group include a methoxy group and an ethoxy group. In formula (B), R 4b and R 5b may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In the formula (B), m may be 2 to 30, or 5 to 20.
上記式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物は、例えば、特開2000−26609号公報、特開2012−233110号公報等にて報告される製造方法を適宜参照して得ることができる。 The polysiloxane compound having the structure represented by the above formula (B) can be obtained by appropriately referring to the production methods reported in, for example, JP-A Nos. 2000-26609 and 2012-233110. it can.
なお、アルコキシ基は加水分解するため、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物はゾル中にて加水分解生成物として存在する可能性があり、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物と、その加水分解生成物とは混在していてもよい。また、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物において、分子中のアルコキシ基の全てが加水分解されていてもよいし、部分的に加水分解されていてもよい。 In addition, since the alkoxy group is hydrolyzed, the polysiloxane compound having an alkoxy group may exist as a hydrolysis product in the sol. The polysiloxane compound having an alkoxy group and the hydrolysis product are It may be mixed. In the polysiloxane compound having an alkoxy group, all of the alkoxy groups in the molecule may be hydrolyzed or partially hydrolyzed.
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Each of the hydrolyzable functional group or the polysiloxane compound having a condensable functional group and the hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group may be used alone or in combination of two or more. May be used.
上記ゾルに含まれるポリシロキサン化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物の含有量、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物の含有量の総和)は、良好な反応性を更に得易くなる観点から、ゾルの総量100質量部に対し、1質量部以上であってもよく、3質量部以上であってもよく、4質量部以上であってもよく、5質量部以上であってもよく、7質量部以上であってもよく、10質量部以上であってもよい。ポリシロキサン化合物群の前記含有量は、良好な相溶性を更に得易くなる観点から、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下であってもよく、30質量部以下であってもよく、15質量部以下であってもよい。これらの観点から、ポリシロキサン化合物群の前記含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、1〜50質量部であってもよく、3〜50質量部であってもよく、4〜50質量部であってもよく、5〜50質量部であってもよく、7〜30質量部であってもよく、10〜30質量部であってもよく、10〜15質量部であってもよい。 Content of polysiloxane compound group contained in the sol (content of polysiloxane compound having hydrolyzable functional group or condensable functional group, and water content of polysiloxane compound having hydrolyzable functional group) The total content of the decomposition products) may be 1 part by mass or 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol, from the viewpoint of further easily obtaining good reactivity. Alternatively, it may be 4 parts by mass or more, 5 parts by mass or more, 7 parts by mass or more, or 10 parts by mass or more. The content of the polysiloxane compound group may be 50 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol, from the viewpoint of further easily obtaining good compatibility. 15 parts by mass or less. From these viewpoints, the content of the polysiloxane compound group may be 1 to 50 parts by mass, 3 to 50 parts by mass, or 4 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sol. May be 5 to 50 parts by mass, 7 to 30 parts by mass, 10 to 30 parts by mass, or 10 to 15 parts by mass. .
[第二の態様]
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物としては、ポリシロキサン化合物以外のケイ素化合物(シリコン化合物)を用いてもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物(以下、場合により「ケイ素化合物群」という)を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。前記ケイ素化合物における分子内のケイ素数は、1又は2であってもよい。
[Second embodiment]
As the silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, a silicon compound (silicon compound) other than the polysiloxane compound may be used. That is, the airgel according to the present embodiment has (in the molecule) a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group (excluding a polysiloxane compound) and the hydrolyzable functional group. It may be a wet gel dried product which is a condensate of sol containing at least one compound selected from the group consisting of hydrolysis products of silicon compounds (hereinafter sometimes referred to as “silicon compound group”). The number of silicon atoms in the molecule of the silicon compound may be 1 or 2.
加水分解性の官能基を有するケイ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、アルキルケイ素アルコキシドが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドにおいて、耐水性が向上する観点から、加水分解性の官能基の数は、3個以下であってもよく、2〜3個であってもよい。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、モノアルキルトリアルコキシシラン、モノアルキルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、モノアルキルモノアルコキシシラン、ジアルキルモノアルコキシシラン及びトリアルキルモノアルコキシシランが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン及びエチルトリメトキシシランが挙げられる。 Although it does not specifically limit as a silicon compound which has a hydrolyzable functional group, For example, an alkyl silicon alkoxide is mentioned. In the alkyl silicon alkoxide, from the viewpoint of improving water resistance, the number of hydrolyzable functional groups may be 3 or less, or may be 2 to 3. Examples of the alkyl silicon alkoxide include monoalkyltrialkoxysilane, monoalkyldialkoxysilane, dialkyldialkoxysilane, monoalkylmonoalkoxysilane, dialkylmonoalkoxysilane and trialkylmonoalkoxysilane. Examples of the alkyl silicon alkoxide include methyltrimethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and ethyltrimethoxysilane.
縮合性の官能基を有するケイ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、シランテトラオール、メチルシラントリオール、ジメチルシランジオール、フェニルシラントリオール、フェニルメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、n−プロピルシラントリオール、ヘキシルシラントリオール、オクチルシラントリオール、デシルシラントリオール及びトリフルオロプロピルシラントリオールが挙げられる。 The silicon compound having a condensable functional group is not particularly limited. For example, silane tetraol, methyl silane triol, dimethyl silane diol, phenyl silane triol, phenyl methyl silane diol, diphenyl silane diol, n-propyl silane triol, Examples include hexyl silane triol, octyl silane triol, decyl silane triol, and trifluoropropyl silane triol.
加水分解性の官能基の数が3個以下であり、反応性基を有するケイ素化合物として、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等も用いることができる。 The number of hydrolyzable functional groups is 3 or less, and as a silicon compound having a reactive group, vinyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3 -Methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyl Trimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, and the like can also be used.
縮合性の官能基を有し、前述の反応性基を有するケイ素化合物として、ビニルシラントリオール、3−グリシドキシプロピルシラントリオール、3−グリシドキシプロピルメチルシランジオール、3−メタクリロキシプロピルシラントリオール、3−メタクリロキシプロピルメチルシランジオール、3−アクリロキシプロピルシラントリオール、3−メルカプトプロピルシラントリオール、3−メルカプトプロピルメチルシランジオール、N−フェニル−3−アミノプロピルシラントリオール、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシランジオール等も用いることができる。 As a silicon compound having a condensable functional group and having the above-mentioned reactive group, vinyl silane triol, 3-glycidoxy propyl silane triol, 3-glycidoxy propyl methyl silane diol, 3-methacryloxy propyl silane triol, 3-methacryloxypropylmethylsilanediol, 3-acryloxypropylsilanetriol, 3-mercaptopropylsilanetriol, 3-mercaptopropylmethylsilanediol, N-phenyl-3-aminopropylsilanetriol, N-2- (aminoethyl) ) -3-Aminopropylmethylsilanediol and the like can also be used.
アルキルケイ素アルコキシドとしては、分子末端の加水分解性の官能基の数が3個を超えるケイ素化合物であるビストリメトキシシリルメタン、ビストリメトキシシリルエタン、ビストリメトキシシリルヘキサン等を用いることもできる。 As the alkyl silicon alkoxide, bistrimethoxysilylmethane, bistrimethoxysilylethane, bistrimethoxysilylhexane, or the like, which is a silicon compound having more than three hydrolyzable functional groups at the molecular terminals, can also be used.
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Each of the hydrolyzable functional group or the silicon compound having a condensable functional group (excluding the polysiloxane compound) and the hydrolyzate of the silicon compound having the hydrolyzable functional group, either alone or 2 You may mix and use a kind or more.
良好な反応性を更に得易くなることから、上記ゾルに含まれるケイ素化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)の含有量、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物の含有量の総和)は、ゾルの総量100質量部に対し、5質量部以上とすることができ、10質量部以上であってもよく、12質量部以上であってもよく、15質量部以上であってもよく、18質量部以上であってもよい。良好な相溶性を更に得易くなることから、ケイ素化合物群の前記含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下とすることができ、30質量部以下であってもよく、25質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよい。すなわち、ケイ素化合物群の前記含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、5〜50質量部とすることができ、10〜30質量部であってもよく、12〜30質量部であってもよく、15〜25質量部であってもよく、18〜20質量部であってもよい。 Content of silicon compounds contained in the sol (contents of silicon compounds having hydrolyzable functional groups or condensable functional groups (excluding polysiloxane compounds) contained in the sol because it becomes easier to obtain good reactivity. , And the total content of hydrolysis products of the silicon compound having a hydrolyzable functional group) can be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol. It may be 12 mass parts or more, 15 mass parts or more, or 18 mass parts or more. Since it becomes easier to obtain good compatibility, the content of the silicon compound group can be 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol, and may be 30 parts by mass or less. It may be 25 parts by mass or less, or 20 parts by mass or less. That is, the said content of a silicon compound group can be 5-50 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of sol, may be 10-30 mass parts, and is 12-30 mass parts, 15-25 mass parts may be sufficient and 18-20 mass parts may be sufficient.
前記ポリシロキサン化合物群の含有量及び前記ケイ素化合物群の含有量の総和は、良好な反応性を更に得易くなる観点から、ゾルの総量100質量部に対し、5質量部以上であってもよく、10質量部以上であってもよく、15質量部以上であってもよく、20質量部以上であってもよく、22質量部以上であってもよい。前記ポリシロキサン化合物群の含有量及び前記ケイ素化合物群の含有量の総和は、良好な相溶性を更に得易くなる観点から、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下であってもよく、30質量部以下であってもよく、25質量部以下であってもよい。これらの観点から、前記ポリシロキサン化合物群の含有量及び前記ケイ素化合物群の含有量の総和は、ゾルの総量100質量部に対し、5〜50質量部であってもよく、10〜30質量部であってもよく、15〜30質量部であってもよく、20〜30質量部であってもよく、22〜25質量部であってもよい。 The sum of the content of the polysiloxane compound group and the content of the silicon compound group may be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the sol from the viewpoint of further easily obtaining good reactivity. It may be 10 parts by mass or more, 15 parts by mass or more, 20 parts by mass or more, or 22 parts by mass or more. The sum of the content of the polysiloxane compound group and the content of the silicon compound group may be 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol, from the viewpoint of easily obtaining good compatibility. 30 parts by mass or less, or 25 parts by mass or less. From these viewpoints, the sum of the content of the polysiloxane compound group and the content of the silicon compound group may be 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sol, or 10 to 30 parts by mass. May be sufficient, 15-30 mass parts may be sufficient, 20-30 mass parts may be sufficient, and 22-25 mass parts may be sufficient.
前記ポリシロキサン化合物群の含有量と、前記ケイ素化合物群の含有量との比(ポリシロキサン化合物群:ケイ素化合物群)は、良好な相溶性を更に得易くなる観点から、1:0.5以上であってもよく、1:1以上であってもよく、1:2以上であってもよく、1:3以上であってもよい。前記ポリシロキサン化合物群の含有量と、前記ケイ素化合物群の含有量との比(ポリシロキサン化合物群:ケイ素化合物群)は、ゲルの収縮を更に抑制し易くなる観点から、1:4以下であってもよく、1:2以下であってもよい。これらの観点から、前記ポリシロキサン化合物群の含有量と、前記ケイ素化合物群の含有量との比(ポリシロキサン化合物群:ケイ素化合物群)は、1:0.5〜1:4であってもよく、1:1〜1:2であってもよく、1:2〜1:4であってもよく、1:3〜1:4であってもよい。 The ratio of the content of the polysiloxane compound group and the content of the silicon compound group (polysiloxane compound group: silicon compound group) is 1: 0.5 or more from the viewpoint of further easily obtaining good compatibility. Or 1: 1 or more, 1: 2 or more, or 1: 3 or more. The ratio of the content of the polysiloxane compound group to the content of the silicon compound group (polysiloxane compound group: silicon compound group) is 1: 4 or less from the viewpoint of further easily suppressing gel shrinkage. It may be 1: 2 or less. From these viewpoints, the ratio of the content of the polysiloxane compound group to the content of the silicon compound group (polysiloxane compound group: silicon compound group) may be 1: 0.5 to 1: 4. It may be 1: 1 to 1: 2, may be 1: 2 to 1: 4, and may be 1: 3 to 1: 4.
[第三の態様]
本実施形態に係るエアロゲルは、下記式(1)で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、式(1)で表される構造を含む構造として、下記式(1a)で表される構造を有することができる。上記式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、式(1)及び式(1a)で表される構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。
[Third embodiment]
The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by following formula (1). The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by a following formula (1a) as a structure containing the structure represented by Formula (1). By using the polysiloxane compound having the structure represented by the above formula (A), the structures represented by the formula (1) and the formula (1a) can be introduced into the skeleton of the airgel.
式(1)及び式(1a)中、R1及びR2はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R3及びR4はそれぞれ独立にアルキレン基を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。pは1〜50の整数を示す。式(1a)中、2個以上のR1は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR2は各々同一であっても異なっていてもよい。式(1a)中、2個のR3は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のR4は各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (1) and formula (1a), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. p shows the integer of 1-50. In formula (1a), two or more R 1 s may be the same or different, and similarly, two or more R 2 s may be the same or different. In formula (1a), two R 3 s may be the same or different, and similarly, two R 4 s may be the same or different.
上記式(1)又は式(1a)で表される構造をエアロゲルの骨格中に導入することにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを容易に得ることができる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(1)及び式(1a)中、R1及びR2は、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。当該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(1)及び式(1a)中、R3及びR4は、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキレン基であってもよい。当該アルキレン基は、エチレン基又はプロピレン基であってもよい。式(1a)中、pは2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。 By introducing the structure represented by the above formula (1) or formula (1a) into the skeleton of the airgel, a flexible airgel having low thermal conductivity can be easily obtained. From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In Formula (1) and Formula (1a), R 1 and R 2 may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In formula (1) and formula (1a), R 3 and R 4 may each independently be an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. The alkylene group may be an ethylene group or a propylene group. In formula (1a), p can be set to 2 to 30, and may be 5 to 20.
[第四の態様]
本実施形態に係るエアロゲルは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有するエアロゲルであり、かつ、橋かけ部が、下記式(2)で表される構造を有するエアロゲルであってもよい。エアロゲルの骨格中にこのようなラダー型構造を導入することにより、耐熱性及び機械的強度を容易に向上させることができる。上記式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、式(2)で表される構造を有する橋かけ部を含むラダー型構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。なお、本実施形態において「ラダー型構造」とは、2本の支柱部(struts)と、支柱部同士を連結する橋かけ部(bridges)とを有する構造(いわゆる「梯子」の形態を有する構造)である。本態様において、エアロゲル骨格がラダー型構造からなっていてもよいが、エアロゲルが部分的にラダー型構造を有していてもよい。
[Fourth aspect]
The airgel according to the present embodiment may be an airgel having a ladder type structure including a support portion and a bridge portion, and the bridge portion may be an airgel having a structure represented by the following formula (2). . By introducing such a ladder structure into the airgel skeleton, heat resistance and mechanical strength can be easily improved. By using a polysiloxane compound having a structure represented by the above formula (B), a ladder type structure including a bridge portion having a structure represented by the formula (2) can be introduced into the skeleton of the airgel. it can. In the present embodiment, the “ladder structure” is a structure having two struts and bridges connecting the struts (a structure having a so-called “ladder” form). ). In this embodiment, the airgel skeleton may have a ladder structure, but the airgel may partially have a ladder structure.
式(2)中、R5及びR6はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式(2)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のR5は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR6は各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (2), R 5 and R 6 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In formula (2), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 s may be the same or different, and similarly, two or more R 6 s are the same. Or different.
上記の構造をエアロゲルの骨格中に導入することにより、例えば、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有する(すなわち、下記式(X)で表される構造を有する)エアロゲルよりも優れた柔軟性を有するエアロゲルとなる。なお、下記式(X)に示すように、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有するエアロゲルでは、橋かけ部の構造が−O−であるが、本態様のエアロゲルでは、橋かけ部の構造が上記式(2)で表される構造(ポリシロキサン構造)である。 By introducing the above structure into the skeleton of the airgel, for example, it is superior to an airgel having a structure derived from a conventional ladder-type silsesquioxane (that is, having a structure represented by the following formula (X)). Airgel having high flexibility. In addition, as shown in the following formula (X), in the airgel having a structure derived from a conventional ladder-type silsesquioxane, the structure of the bridge portion is —O—. The structure of the part is a structure (polysiloxane structure) represented by the above formula (2).
式(X)中、Rはヒドロキシ基、アルキル基又はアリール基を示す。 In formula (X), R represents a hydroxy group, an alkyl group or an aryl group.
支柱部となる構造及びその鎖長、並びに、橋かけ部となる構造の間隔は、特に限定されないが、耐熱性と機械的強度とを更に向上させる観点から、ラダー型構造としては、下記式(3)で表されるラダー型構造を有していてもよい。 The structure of the column part and its chain length, and the interval between the structures of the bridge part are not particularly limited, but from the viewpoint of further improving the heat resistance and mechanical strength, the ladder type structure is represented by the following formula ( It may have a ladder structure represented by 3).
式(3)中、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1〜3000の整数を示し、bは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式(3)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のR5は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR6は各々同一であっても異なっていてもよい。式(3)中、aが2以上の整数の場合、2個以上のR7は各々同一であっても異なっていてもよい。式(3)中、cが2以上の整数の場合、2個以上のR8は各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represent an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b is 1 to 50 Indicates an integer. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In Formula (3), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 s may be the same or different, and similarly, two or more R 6 s may be the same. May be different. In formula (3), when a is an integer of 2 or more, two or more R 7 s may be the same or different. In formula (3), when c is an integer of 2 or more, two or more R 8 s may be the same or different.
更に優れた柔軟性を得る観点から、式(2)及び式(3)中、R5、R6、R7及びR8(ただし、R7及びR8は式(3)中のみ)は、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。当該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(3)中、a及びcは、それぞれ独立に6〜2000であってもよく、10〜1000であってもよい。式(2)及び式(3)中、bは、2〜30であってもよく、5〜20であってもよい。 From the viewpoint of obtaining further excellent flexibility, in formula (2) and formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 (wherein R 7 and R 8 are only in formula (3)) are: It may be independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In the formula (3), a and c may be independently 6 to 2000 or 10 to 1000. In Formula (2) and Formula (3), b may be 2-30 or 5-20.
[第五の態様]
本実施形態に係るエアロゲルは、更に優れた断熱性及び柔軟性を達成する観点から、シリカ粒子を含有していてもよい。エアロゲルを与えるゾルは、シリカ粒子を更に含有していてもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、支持体(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるもの)であってもよい。すなわち、本実施形態に係る多孔性スペーサー層1は、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(前記ゾルに由来する湿潤ゲル)の乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるもの)であるエアロゲルを含んでいてもよい。多孔性スペーサー層1は、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよく、シリカ粒子を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。なお、これまで述べてきたエアロゲルも、このように、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの)であってもよい。
[Fifth aspect]
The airgel which concerns on this embodiment may contain the silica particle from a viewpoint of achieving the further outstanding heat insulation and a softness | flexibility. The sol that gives the airgel may further contain silica particles. That is, the airgel according to this embodiment may be a support (obtained by drying a wet gel generated from the sol). That is, the
シリカ粒子としては、特に制限なく用いることができ、例えば、非晶質シリカ粒子が挙げられる。非晶質シリカ粒子としては、例えば、溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子及びコロイダルシリカ粒子が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカ粒子は、単分散性が高く、ゾル中での凝集を抑制し易い。 The silica particles can be used without particular limitation, and examples thereof include amorphous silica particles. Examples of the amorphous silica particles include fused silica particles, fumed silica particles, and colloidal silica particles. Among these, colloidal silica particles have high monodispersity and are easy to suppress aggregation in the sol.
シリカ粒子の形状としては、特に制限されず、球状、繭型、会合型等が挙げられる。これらのうち、シリカ粒子として球状の粒子を用いることにより、ゾル中での凝集を抑制し易くなる。シリカ粒子の平均一次粒子径は、適度な強度及び柔軟性をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなる観点から、1nm以上であってもよく、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよく、20nm以上であってもよい。シリカ粒子の平均一次粒子径は、シリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなる観点から、500nm以下であってもよく、300nm以下であってもよく、250nm以下であってもよく、100nm以下であってもよい。これらの観点から、シリカ粒子の平均一次粒子径は、1〜500nmであってもよく、5〜300nmであってもよく、10〜250nmであってもよく、20〜100nmであってもよい。 The shape of the silica particles is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a cage shape, and an association type. Among these, by using spherical particles as silica particles, it becomes easy to suppress aggregation in the sol. The average primary particle diameter of the silica particles may be 1 nm or more, or 5 nm or more, from the viewpoint that it is easy to impart an appropriate strength and flexibility to the airgel, and an airgel excellent in shrinkage resistance during drying is easily obtained. It may be 10 nm or more, or 20 nm or more. The average primary particle diameter of the silica particles may be 500 nm or less, may be 300 nm or less, may be 300 nm or less, and may be 250 nm from the viewpoint that it is easy to suppress the solid heat conduction of the silica particles and easily obtain an airgel excellent in heat insulation. Or 100 nm or less. From these viewpoints, the average primary particle diameter of the silica particles may be 1 to 500 nm, 5 to 300 nm, 10 to 250 nm, or 20 to 100 nm.
本実施形態において、粒子の平均粒子径(シリカ粒子の平均一次粒子径等)は、走査型電子顕微鏡(以下「SEM」と略記する。)を用いてエアロゲル層の断面を直接観察することにより得ることができる。例えば、エアロゲルの内部における網目状の微細構造からは、エアロゲル層の断面に露出した粒子の直径に基づきエアロゲル粒子又はシリカ粒子個々の粒子径を得ることができる。ここでいう「直径」とは、エアロゲル層の断面に露出した粒子の断面を円とみなした場合の直径を意味する。また、「断面を円とみなした場合の直径」とは、断面の面積を同じ面積の真円に置き換えたときの当該真円の直径のことである。なお、平均粒子径の算出に当たっては、100個の粒子について円の直径を求め、その平均を取るものとする。 In the present embodiment, the average particle size of the particles (average primary particle size of silica particles, etc.) is obtained by directly observing the cross section of the airgel layer using a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as “SEM”). be able to. For example, the particle size of each airgel particle or silica particle can be obtained from the mesh-like microstructure inside the airgel based on the diameter of the particles exposed in the cross section of the airgel layer. The “diameter” here means a diameter when the cross section of the particle exposed in the cross section of the airgel layer is regarded as a circle. The “diameter when the cross section is regarded as a circle” is the diameter of the true circle when the area of the cross section is replaced with a true circle having the same area. In calculating the average particle diameter, the diameter of a circle is obtained for 100 particles, and the average is taken.
なお、シリカ粒子の平均粒子径は、原料から測定することができる。例えば、二軸平均一次粒子径は、任意の粒子20個をSEMにより観察した結果から、次のようにして算出される。すなわち、通常水に分散している固形分濃度5〜40質量%のコロイダルシリカ粒子を例にすると、コロイダルシリカ粒子の分散液に、パターン配線付きウエハを2cm角に切って得られたチップを約30秒浸した後、当該チップを純水にて約30秒間すすぎ、窒素ブロー乾燥する。その後、チップをSEM観察用の試料台に載せ、加速電圧10kVを掛け、10万倍の倍率にてシリカ粒子を観察し、画像を撮影する。得られた画像から20個のシリカ粒子を任意に選択し、それらの粒子の粒子径の平均を平均粒子径とする。この際、選択したシリカ粒子が図5に示すような形状であった場合、シリカ粒子Pに外接し、その長辺が最も長くなるように配置した長方形(外接長方形L)を導く。そして、その外接長方形Lの長辺をX、短辺をYとして、(X+Y)/2として二軸平均一次粒子径を算出し、その粒子の粒子径とする。 In addition, the average particle diameter of a silica particle can be measured from a raw material. For example, the biaxial average primary particle diameter is calculated as follows from the result of observing 20 arbitrary particles by SEM. That is, for example, colloidal silica particles having a solid content concentration of 5 to 40% by mass dispersed in water as an example, a chip obtained by cutting a wafer with a pattern wiring into 2 cm squares is dispersed in a dispersion of colloidal silica particles. After soaking for 30 seconds, the chip is rinsed with pure water for about 30 seconds and blown with nitrogen. Thereafter, the chip is placed on a sample stage for SEM observation, an acceleration voltage of 10 kV is applied, the silica particles are observed at a magnification of 100,000, and an image is taken. 20 silica particles are arbitrarily selected from the obtained image, and the average of the particle diameters of these particles is defined as the average particle diameter. At this time, when the selected silica particles have a shape as shown in FIG. 5, a rectangle (circumscribed rectangle L) circumscribing the silica particles P and arranged so that the long side is the longest is led. And the long side of the circumscribed rectangle L is X, the short side is Y, and the biaxial average primary particle diameter is calculated as (X + Y) / 2, and is defined as the particle diameter of the particle.
シリカ粒子の1g当たりのシラノール基数は、耐収縮性に優れるエアロゲルを得易くなる観点から、10×1018個/g以上であってもよく、50×1018個/g以上であってもよく、100×1018個/g以上であってもよい。シリカ粒子の1g当たりのシラノール基数は、均質なエアロゲルが得易くなる観点から、1000×1018個/g以下であってもよく、800×1018個/g以下であってもよく、700×1018個/g以下であってもよい。これらの観点から、シリカ粒子の1g当たりのシラノール基数は、10×1018〜1000×1018個/gであってもよく、50×1018〜800×1018個/gであってもよく、100×1018〜700×1018個/gであってもよい。 The number of silanol groups per gram of silica particles may be 10 × 10 18 pieces / g or more, or 50 × 10 18 pieces / g or more from the viewpoint of easily obtaining an airgel having excellent shrinkage resistance. 100 × 10 18 pieces / g or more. The number of silanol groups per gram of silica particles may be 1000 × 10 18 pieces / g or less, may be 800 × 10 18 pieces / g or less, and 700 × It may be 10 18 pieces / g or less. From these viewpoints, the number of silanol groups per gram of the silica particles may be 10 × 10 18 to 1000 × 10 18 pcs / g, or 50 × 10 18 to 800 × 10 18 pcs / g. 100 × 10 18 to 700 × 10 18 pieces / g.
上記ゾルに含まれるシリカ粒子の含有量は、適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなる観点から、ゾルの総量100質量部に対し、1質量部以上であってもよく、4質量部以上であってもよい。上記ゾルに含まれるシリカ粒子の含有量は、シリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなる観点から、ゾルの総量100質量部に対し、20質量部以下であってもよく、15質量部以下であってもよく、12質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよく、8質量部以下であってもよい。これらの観点から、上記ゾルに含まれるシリカ粒子の含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、1〜20質量部であってもよく、4〜15質量部であってもよく、4〜12質量部であってもよく、4〜10質量部であってもよく、4〜8質量部であってもよい。 The content of the silica particles contained in the sol is 1 mass with respect to 100 mass parts of the total amount of the sol from the viewpoint of easily imparting an appropriate strength to the airgel and easily obtaining an airgel excellent in shrinkage resistance during drying. Or 4 parts by mass or more. The content of the silica particles contained in the sol is 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol, from the viewpoint of easily suppressing the solid heat conduction of the silica particles and easily obtaining an airgel excellent in heat insulation. It may be 15 parts by mass or less, 12 parts by mass or less, 10 parts by mass or less, or 8 parts by mass or less. From these viewpoints, the content of the silica particles contained in the sol may be 1 to 20 parts by mass or 4 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sol. 12 mass parts may be sufficient, 4-10 mass parts may be sufficient, and 4-8 mass parts may be sufficient.
[その他の態様]
本実施形態に係るエアロゲルは、下記式(4)で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記式(4)で表される構造を有することができる。
[Other aspects]
The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by following formula (4). The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by following formula (4) while containing a silica particle.
式(4)中、R9はアルキル基を示す。アルキル基としては、例えば、炭素数が1〜6のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基が挙げられる。 In formula (4), R 9 represents an alkyl group. As an alkyl group, a C1-C6 alkyl group is mentioned, for example, A methyl group is mentioned specifically ,.
本実施形態に係るエアロゲルは、下記式(5)で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記式(5)で表される構造を有することができる。 The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by following formula (5). The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by following formula (5) while containing a silica particle.
式(5)中、R10及びR11はそれぞれ独立にアルキル基を示す。アルキル基としては、例えば、炭素数が1〜6のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基が挙げられる。 In formula (5), R 10 and R 11 each independently represent an alkyl group. As an alkyl group, a C1-C6 alkyl group is mentioned, for example, A methyl group is mentioned specifically ,.
本実施形態に係るエアロゲルは、下記式(6)で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記式(6)で表される構造を有することができる。 The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by following formula (6). The airgel which concerns on this embodiment can have a structure represented by following formula (6) while containing a silica particle.
式(6)中、R12はアルキレン基を示す。アルキレン基としては、例えば、炭素数が1〜10のアルキレン基が挙げられ、具体的には、エチレン基及びヘキシレン基が挙げられる。 In the formula (6), R 12 represents an alkylene group. As an alkylene group, a C1-C10 alkylene group is mentioned, for example, Specifically, an ethylene group and a hexylene group are mentioned.
本実施形態に係るエアロゲルは、ポリシロキサン由来の構造を有していてもよい。すなわち、本実施形態に係る多孔性スペーサー層1は、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層で構成されていてもよい。ポリシロキサン由来の構造としては、例えば、上記式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)又は(6)で表される構造が挙げられる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有せずに、上記式(4)、(5)及び(6)で表される構造のうち、少なくとも一種を有するものであってもよい。
The airgel according to the present embodiment may have a structure derived from polysiloxane. That is, the
エアロゲルで多孔性スペーサー層1を構成する場合、多孔性スペーサー層1(エアロゲル層)の厚さは、良好な断熱性を得易くなることから、1μm以上であってもよく、10μm以上であってもよく、30μm以上であってもよい。エアロゲル層の厚さは、後述の洗浄及び溶媒置換工程並びに乾燥工程を短縮できる観点から、1000μm以下であってもよく、200μm以下であってもよく、100μm以下であってもよく、80μm以下であってもよい。これらの観点から、エアロゲル層の厚さは、1〜1000μmであってもよく、10〜200μmであってもよく、30〜100μmであってもよく、30〜80μmであってもよい。
When the
(支持体)
支持体2は、非エアロゲル層であり、支持体2の構成としては、特に限定されず、単層でも複層でも構わない。支持体2の形状としては、積層体5に軽量性を付与できることから、フィルム状又は箔状とすることができる。
(Support)
The
支持体2は、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する層を少なくとも1層有すると、積層体5の断熱性をより向上することができる。熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体2は、輻射体として働き、外部からの熱を遮断する役割を果たすことができる。
When the
熱線反射機能とは、例えば、800〜3000nm程度の近赤外又は赤外領域における光の反射が、光の吸収及び光の透過よりも大きい機能をいう。これに対して、熱線吸収機能とは、例えば、800〜3000nm程度の近赤外又は赤外領域における光の吸収が、光の反射及び光の透過よりも大きい機能をいう。ここで、光の反射には光の散乱が含まれる。 The heat ray reflection function refers to a function in which reflection of light in the near infrared or infrared region of about 800 to 3000 nm is larger than light absorption and light transmission. On the other hand, the heat ray absorption function refers to a function in which light absorption in the near infrared or infrared region of about 800 to 3000 nm is larger than light reflection and light transmission. Here, light reflection includes light scattering.
本実施形態に係る支持体2は、熱線反射機能を有する層及び熱線吸収機能を有する層のうち少なくとも一方から構成されていてもよく、熱線反射機能を有する層のみからなるものでも、熱線吸収機能を有する層のみからなるものでもよい。また、支持体2は、熱線反射機能を有する層と熱線吸収機能を有する層とが積層されたものであってもよい。さらに、支持体2は、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する層と熱線反射機能及び熱線吸収機能を有しない層とが積層されたものでもよい。この場合、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する層は、熱線反射機能及び熱線吸収機能を有しない層の片面又は両面に形成されていてもよい。
The
熱線反射機能を有する層は、熱線反射性の材料を含むことができる。熱線反射性の材料としては、近赤外又は赤外領域の光を反射する材料であれば、特に限定されない。熱線反射性の材料として、例えば、アルミニウム、酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、アルミン酸亜鉛等の亜鉛化合物、ハイドロタルサイト等のマグネシウム化合物、銀等の銀化合物、チタン、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等のチタン化合物、銅、青銅等の銅化合物、ステンレス、ニッケル、錫、シラスバルーン等のマイクロバルーン、セラミックバルーン及びパールマイカが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 The layer having a heat ray reflective function can include a heat ray reflective material. The heat ray reflective material is not particularly limited as long as it is a material that reflects light in the near infrared or infrared region. Examples of heat-reflective materials include aluminum compounds such as aluminum and aluminum oxide, zinc compounds such as zinc aluminate, magnesium compounds such as hydrotalcite, silver compounds such as silver, titanium, titanium oxide, and strontium titanate. Examples include titanium compounds, copper compounds such as copper and bronze, microballoons such as stainless steel, nickel, tin, and shirasu balloons, ceramic balloons, and pearl mica. These may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、熱伝導率を低減し易く、廉価性及び取り扱い性に優れる観点から、熱線反射性の材料として、アルミニウム、マグネシウム、銀又はチタンを含む材料を用いることができる。 Among these, a material containing aluminum, magnesium, silver, or titanium can be used as a heat ray reflective material from the viewpoint of easily reducing thermal conductivity and being inexpensive and excellent in handleability.
熱線反射機能を有する層は、アルミニウム箔、銅箔等の金属箔から構成されていてもよい。また、熱線反射機能を有する層は、アルミニウムペースト又は酸化チタンをポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂に混練して作製される樹脂フィルムであってもよい。さらに、熱線反射機能を有する層は、アルミニウム、銀等をスパッタリング、真空蒸着等の物理蒸着又は化学蒸着により、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂フィルムへ蒸着した蒸着フィルムであってもよい。 The layer having a heat ray reflecting function may be composed of a metal foil such as an aluminum foil or a copper foil. The layer having a heat ray reflecting function may be a resin film prepared by kneading an aluminum paste or titanium oxide with a resin such as polyolefin, polyester, polycarbonate, or polyimide. Furthermore, the layer having a heat ray reflecting function may be a deposited film obtained by depositing aluminum, silver or the like on a resin film such as polyolefin, polyester, polycarbonate, polyimide, etc. by physical vapor deposition such as sputtering or vacuum vapor deposition or chemical vapor deposition.
熱線吸収機能を有する層は、熱線吸収性の材料を含むことができる。熱線吸収性の材料としては、近赤外又は赤外領域の光を吸収する物質であれば、特に限定されない。熱線吸収性の材料として、例えば、鱗片状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛等のカーボングラファイト、カーボンブラックなどの炭素粉末;硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、メルカライト(KHSO4)、ハロトリ石、ミョウバン石、鉄ミョウバン石等の金属硫酸塩;三酸化アンチモン等のアンチモン化合物;酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、無水酸化アンチモン酸亜鉛等の金属酸化物;アンモニウム系、尿素系、イモニウム系、アミニウム系、シアニン系、ポリメチン系、アントラキノン系、ジチオール系、銅イオン系、フェニレンジアミン系、フタロシアニン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シュウ酸アニリド系、シアノアクリレート系又はベンゾトリアゾール系の染料又は顔料を挙げることができる。 The layer having a heat ray absorbing function can include a heat ray absorbing material. The heat-absorbing material is not particularly limited as long as it is a substance that absorbs light in the near infrared or infrared region. Examples of heat-absorbing materials include carbon graphite such as flaky graphite, earthy graphite, and artificial graphite, carbon powder such as carbon black; barium sulfate, strontium sulfate, calcium sulfate, mercalite (KHSO 4 ), halotristone, Metal sulfates such as alumite and iron alumite; antimony compounds such as antimony trioxide; metal oxides such as tin oxide, indium oxide, indium tin oxide, zinc oxide and anhydrous zinc antimonate; ammonium-based, urea-based, Imonium, aminium, cyanine, polymethine, anthraquinone, dithiol, copper ion, phenylenediamine, phthalocyanine, benzotriazole, benzophenone, oxalic anilide, cyanoacrylate, or benzotriazole dyes Or face It can be mentioned.
これらの中でも、熱線吸収性の材料としては、熱伝導率を低減し易く、廉価性及び取扱い性に優れる観点から、カーボングラファイト、カーボンブラック、金属硫酸塩又はアンチモン化合物を含む材料を用いることができる。熱伝導率をより一層低減する観点から、熱線吸収機能を有する層は、カーボンブラック、酸化アンチモン又は硫酸バリウムを混練して作製される樹脂フィルムであってもよい。 Among these, as the heat ray-absorbing material, a material containing carbon graphite, carbon black, metal sulfate, or an antimony compound can be used from the viewpoint of easily reducing the thermal conductivity, and being inexpensive and easy to handle. . From the viewpoint of further reducing the thermal conductivity, the layer having a heat ray absorbing function may be a resin film prepared by kneading carbon black, antimony oxide or barium sulfate.
断熱性をより向上する観点から、支持体2は、カーボングラファイト、アルミニウム、マグネシウム、銀、チタン、カーボンブラック、金属硫酸塩及びアンチモン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層を有することができる。取扱い性に優れると共に、断熱性を向上する観点から、支持体2は、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、銀蒸着フィルム又は酸化アンチモン含有フィルムであってもよい。
From the viewpoint of further improving the heat insulating properties, the
支持体2の多孔性スペーサー層1が設けられていない側の面には、積層体5を複数層重ねた際に多孔性スペーサー層1を保護する目的で保護層を有していてもよい。保護層の構成材料としては、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、上述した樹脂層と同じ材料であってもよい。これらの樹脂層は、単層であっても複層であってもよい。
The surface of the
支持体2の多孔性スペーサー層1が積層されていない側の面には、離型処理を施してもよい。
The surface of the
支持体2の厚さは特に限定されないが、ハンドリング性の観点から、3μm以上とすることができ、5μm以上であってもよく、7μm以上であってもよい。一方、断熱性を向上する観点から、支持体2の厚さは、100μm以下とすることができ、80μm以下であってもよく、50μm以下であってもよい。すなわち、支持体2の厚さは3〜100μmとすることができ、5〜80μmであってもよく、7〜50μmであってもよい。
The thickness of the
<積層複合体の製造方法>
次に、積層複合体の製造方法について説明する。積層複合体の製造方法は、特に限定されないが、例えば以下の方法により製造することができる。すなわち、本実施形態の積層複合体は、多孔性スペーサー層1と支持体2とを含む積層体5を作製する第1の工程と、積層体5における多孔性スペーサー層1と支持体2とを接合部材又は接合部で接合する第2の工程とを経て作製される。
<Method for producing laminated composite>
Next, the manufacturing method of a laminated composite is demonstrated. Although the manufacturing method of a laminated composite is not specifically limited, For example, it can manufacture with the following method. That is, in the laminated composite of the present embodiment, the first step of producing a
[第1の工程]
第1の工程は、多孔性スペーサー層1と支持体2とを含む積層体5を作製する工程である。多孔性スペーサー層1がシート又はフィルムである場合、多孔性スペーサー層1と支持体2とを重ね合わせることで積層体5を得ることができる。多孔性スペーサー層1の材料としてエアロゲルを採用する場合、支持体2の表面上に多孔性スペーサー層1としてのエアロゲル層を形成することによって積層体5を得ることができる。以下、支持体2の表面上にエアロゲル層を形成する方法について説明する。
[First step]
The first step is a step for producing a
エアロゲル層(多孔性スペーサー層)と支持体2とを含む積層体5は、例えば、エアロゲルを形成するためのゾルを生成させるゾル生成工程と、上記ゾルを含むゾル塗液を支持体2の表面上に塗工してゾル塗膜を形成するゾル塗膜形成工程と、ゾル塗膜から湿潤ゲルを生成させる湿潤ゲル生成工程と、湿潤ゲルを洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換する工程と、洗浄及び溶媒置換した湿潤ゲルを乾燥する乾燥工程とを経て得ることができる。なお、ゾルとは、ゲル化反応が生じる前の状態をいう。本実施形態においては、例えば、ケイ素化合物(必要に応じて、更にシリカ粒子)が溶媒中に溶解又は分散している状態を意味する。また、湿潤ゲルとは、液体媒体を含んでいながらも、流動性を有しない湿潤状態のゲル固形物を意味する。以下、エアロゲル層形成工程の各工程について説明する。
The
(ゾル生成工程)
ゾル生成工程においては、例えば、ケイ素化合物(必要に応じて、更にシリカ粒子)と、溶媒とを混合し、加水分解させてゾルを生成する。本工程においては、加水分解反応を促進させるため、更に酸触媒を添加してもよい。また、特許第5250900号に示されるように、界面活性剤、熱加水分解性化合物等を添加することもできる。さらに、熱線輻射抑制等を目的として、カーボングラファイト、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、銀化合物、チタン化合物等の成分を添加してもよい。
(Sol generation process)
In the sol production step, for example, a silicon compound (and if necessary, further silica particles) and a solvent are mixed and hydrolyzed to produce a sol. In this step, an acid catalyst may be further added to promote the hydrolysis reaction. Further, as shown in Japanese Patent No. 5250900, a surfactant, a thermally hydrolyzable compound, and the like can be added. Furthermore, components such as carbon graphite, aluminum compounds, magnesium compounds, silver compounds, and titanium compounds may be added for the purpose of suppressing heat ray radiation.
溶媒としては、例えば、水、又は、水及びアルコール類の混合液を用いることができる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール等が挙げられる。これらの中でも、ゲル壁との界面張力を低減させる点で、表面張力が低くかつ沸点の低いアルコールとしては、メタノール、エタノール、2−プロパノール等が挙げられる。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 As the solvent, for example, water or a mixed solution of water and alcohols can be used. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, and t-butanol. Among these, methanol, ethanol, 2-propanol etc. are mentioned as alcohol with a low surface tension and a low boiling point at the point which reduces the interfacial tension with a gel wall. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
例えば、溶媒としてアルコール類を用いる場合、アルコール類の量は、シリコン化合物及びポリシロキサン化合物の総量1モルに対し、例えば、4〜8モルであってもよく、4〜6.5であってもよく、4.5〜6モルであってもよい。アルコール類の量を4モル以上にすることにより良好な相溶性を更に得易くなり、また、8モル以下にすることによりゲルの収縮を更に抑制し易くなる。
For example, when alcohol is used as the solvent, the amount of alcohol may be, for example, 4 to 8 mol or 4 to 6.5 with respect to 1 mol of the total amount of the silicon compound and the polysiloxane compound. It may be 4.5 to 6 moles. By making the amount of alcohols 4 mol or more, it becomes easier to obtain good compatibility, and by making the
酸触媒としては、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、臭素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸等の無機酸類;酸性リン酸アルミニウム、酸性リン酸マグネシウム、酸性リン酸亜鉛等の酸性リン酸塩類;酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アジピン酸、アゼライン酸等の有機カルボン酸類などが挙げられる。これらの中でも、得られるエアロゲル層の耐水性をより向上する酸触媒としては有機カルボン酸類が挙げられる。当該有機カルボン酸類としては酢酸が挙げられるが、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸等であってもよい。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Examples of the acid catalyst include hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, bromic acid, chloric acid, chlorous acid, hypochlorous acid, and other inorganic acids; acidic phosphoric acid Acidic phosphates such as aluminum, acidic magnesium phosphate and acidic zinc phosphate; organic carboxylic acids such as acetic acid, formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, adipic acid and azelaic acid Etc. Among these, an organic carboxylic acid is mentioned as an acid catalyst which improves the water resistance of the obtained airgel layer more. Examples of the organic carboxylic acids include acetic acid, but may be formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid and the like. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
酸触媒を用いることで、ケイ素化合物の加水分解反応を促進させて、より短時間でゾルを得ることができる。酸触媒の添加量は、ケイ素化合物の総量100質量部に対し、例えば、0.001〜0.1質量部とすることができる。 By using an acid catalyst, the hydrolysis reaction of the silicon compound is promoted, and a sol can be obtained in a shorter time. The addition amount of an acid catalyst can be 0.001-0.1 mass part with respect to 100 mass parts of total amounts of a silicon compound, for example.
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤等を用いることができる。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 As the surfactant, a nonionic surfactant, an ionic surfactant, or the like can be used. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含むもの、ポリオキシプロピレン等の親水部を含むものなどを使用できる。ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含むものとしては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。ポリオキシプロピレン等の親水部を含むものとしては、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンとのブロック共重合体等が挙げられる。 Examples of the nonionic surfactant include those containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group, and those containing a hydrophilic part such as polyoxypropylene. Examples of those containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group include polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether and the like. Examples of those containing a hydrophilic portion such as polyoxypropylene include polyoxypropylene alkyl ethers, block copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene, and the like.
イオン性界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。また、両イオン性界面活性剤としては、アミノ酸系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤、アミンオキシド系界面活性剤等が挙げられる。アミノ酸系界面活性剤としては、アシルグルタミン酸等が挙げられる。ベタイン系界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等が挙げられる。アミンオキシド系界面活性剤としては、例えばラウリルジメチルアミンオキシドが挙げられる。 Examples of the ionic surfactant include a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant. Examples of the cationic surfactant include cetyltrimethylammonium bromide and cetyltrimethylammonium chloride, and examples of the anionic surfactant include sodium dodecylsulfonate. Examples of amphoteric surfactants include amino acid surfactants, betaine surfactants, amine oxide surfactants, and the like. Examples of amino acid surfactants include acyl glutamic acid. Examples of betaine surfactants include lauryldimethylaminoacetic acid betaine and stearyldimethylaminoacetic acid betaine. Examples of the amine oxide surfactant include lauryl dimethylamine oxide.
これらの界面活性剤は、湿潤ゲル生成工程において、反応系中の溶媒と、成長していくシロキサン重合体との間の化学的親和性の差異を小さくし、相分離を抑制する作用をすると考えられる。界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類、又はケイ素化合物の種類並びに量にも左右されるが、例えば、ケイ素化合物の総量100質量部に対し、1〜100質量部であってもよく、5〜60質量部であってもよい。 These surfactants are thought to act to reduce phase differences by reducing the difference in chemical affinity between the solvent in the reaction system and the growing siloxane polymer in the wet gel formation process. It is done. The addition amount of the surfactant depends on the kind of the surfactant or the kind and amount of the silicon compound, but may be, for example, 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the silicon compound. 5-60 mass parts may be sufficient.
熱加水分解性化合物は、熱加水分解により塩基触媒を発生して、反応溶液を塩基性とし、湿潤ゲル生成工程でのゾルゲル反応を促進すると考えられている。よって、この熱加水分解性化合物としては、加水分解後に反応溶液を塩基性にできる化合物であれば、特に限定されず、尿素;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の酸アミド;ヘキサメチレンテトラミン等の環状窒素化合物などを挙げることができる。これらの中でも、特に尿素は上記促進効果を得られ易い。 The thermohydrolyzable compound is considered to generate a base catalyst by thermal hydrolysis, thereby making the reaction solution basic, and promoting the sol-gel reaction in the wet gel formation step. Therefore, the thermohydrolyzable compound is not particularly limited as long as it is a compound that can make the reaction solution basic after hydrolysis. Urea; formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N -Acid amides such as methylacetamide and N, N-dimethylacetamide; cyclic nitrogen compounds such as hexamethylenetetramine and the like. Among these, urea is particularly easy to obtain the above-mentioned promoting effect.
熱加水分解性化合物の添加量は、湿潤ゲル生成工程でのゾルゲル反応を充分に促進することができる量であれば、特に限定されない。例えば、熱加水分解性化合物(尿素等)の添加量は、ケイ素化合物の総量100質量部に対して、例えば、1〜200質量部であってもよく、2〜150質量部であってもよい。添加量を1質量部以上とすることにより、良好な反応性を更に得易くなり、また、200質量部以下とすることにより、結晶の析出及びゲル密度の低下を更に抑制し易くなる。
The amount of the thermally hydrolyzable compound added is not particularly limited as long as it can sufficiently promote the sol-gel reaction in the wet gel formation step. For example, the addition amount of the thermohydrolyzable compound (urea or the like) may be, for example, 1 to 200 parts by mass or 2 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the silicon compound. . By making the
ゾル生成工程の加水分解は、混合液中のケイ素化合物、シリカ粒子、酸触媒、界面活性剤等の種類及び量にも左右されるが、例えば、20〜60℃の温度環境下で10分〜24時間行ってもよく、50〜60℃の温度環境下で5分〜8時間行ってもよい。これにより、ケイ素化合物中の加水分解性官能基が充分に加水分解され、ケイ素化合物の加水分解生成物をより確実に得ることができる。 The hydrolysis in the sol production step depends on the type and amount of silicon compound, silica particles, acid catalyst, surfactant and the like in the mixed solution, but for example, in a temperature environment of 20 to 60 ° C. for 10 minutes to It may be performed for 24 hours, or may be performed in a temperature environment of 50 to 60 ° C. for 5 minutes to 8 hours. Thereby, the hydrolyzable functional group in a silicon compound is fully hydrolyzed, and the hydrolysis product of a silicon compound can be obtained more reliably.
溶媒中に熱加水分解性化合物を添加する場合は、ゾル生成工程の温度環境を、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制してゾルのゲル化を抑制する温度に調節してもよい。この時の温度は、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制できる温度であれば、いずれの温度であってもよい。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合は、ゾル生成工程の温度環境は0〜40℃であってもよく、10〜30℃であってもよい。 When adding a thermohydrolyzable compound in a solvent, you may adjust the temperature environment of a sol production | generation process to the temperature which suppresses the hydrolysis of a thermohydrolyzable compound and suppresses gelatinization of a sol. The temperature at this time may be any temperature as long as the hydrolysis of the thermally hydrolyzable compound can be suppressed. For example, when urea is used as the thermally hydrolyzable compound, the temperature environment in the sol production step may be 0 to 40 ° C or 10 to 30 ° C.
(ゾル塗膜形成工程)
ゾル塗膜形成工程は、上記ゾルを含むゾル塗液を支持体2の表面上に塗工してゾル塗膜を形成する工程である。上記ゾル塗液は、上記ゾルからなる態様であってもよい。また、上記ゾル塗液は、上記ゾルを、流動性を有する程度にゲル化(半ゲル化)させたものであってもよい。ゾル塗液は、例えば、ゲル化を促進させるため、塩基触媒を含んでいてもよい。
(Sol coating film forming process)
The sol coating film forming step is a step of forming a sol coating film by coating a sol coating liquid containing the sol on the surface of the
塩基触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化アンモニウム、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム等のアンモニウム化合物;メタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウム等の塩基性燐酸ナトリウム塩;アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、3−エトキシプロピルアミン、ジイソブチルアミン、3−(ジエチルアミノ)プロピルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン、3−(ジブチルアミノ)プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、t−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、プロピルアミン、3−(メチルアミノ)プロピルアミン、3−(ジメチルアミノ)プロピルアミン、3−メトキシアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の脂肪族アミン類;モルホリン、N−メチルモルホリン、2−メチルモルホリン、ピペラジン及びその誘導体、ピペリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環状化合物類などが挙げられる。これらの中でも、水酸化アンモニウム(アンモニア水)は、揮発性が高く、乾燥後のエアロゲル層中に残存し難いため耐水性を損なわないという点、更には経済性の点で優れている。上記の塩基触媒は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Base catalysts include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide; ammonium compounds such as ammonium hydroxide, ammonium fluoride, ammonium chloride, and ammonium bromide; sodium metaphosphate Basic sodium phosphates such as sodium pyrophosphate and sodium polyphosphate; allylamine, diallylamine, triallylamine, isopropylamine, diisopropylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, 2-ethylhexylamine, 3-ethoxypropylamine, diisobutylamine, 3 -(Diethylamino) propylamine, di-2-ethylhexylamine, 3- (dibutylamino) propylamine, tetramethylethylenediamine, t-butylamine, sec- Aliphatic amines such as tilamine, propylamine, 3- (methylamino) propylamine, 3- (dimethylamino) propylamine, 3-methoxyamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, diethanolamine, triethanolamine; morpholine, N -Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as methylmorpholine, 2-methylmorpholine, piperazine and derivatives thereof, piperidine and derivatives thereof, imidazole and derivatives thereof, and the like. Among these, ammonium hydroxide (ammonia water) is excellent in that it has high volatility and does not easily remain in the airgel layer after drying, and thus does not impair water resistance. You may use said base catalyst individually or in mixture of 2 or more types.
塩基触媒を用いることで、ゾル中のケイ素化合物(ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群)及びシリカ粒子の、脱水縮合反応、脱アルコール縮合反応、又はそれら両者の反応を促進することができ、ゾルのゲル化をより短時間で行うことができる。これにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができる。特に、アンモニアは揮発性が高く、エアロゲル層中に残留し難いので、塩基触媒としてアンモニアを用いることで、より耐水性の優れたエアロゲル層を得ることができる。 By using a base catalyst, the dehydration condensation reaction, the dealcoholization condensation reaction, or both of the silicon compounds (polysiloxane compound group and silicon compound group) and silica particles in the sol can be promoted. Gelation can be performed in a shorter time. Thereby, a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained. In particular, ammonia is highly volatile and hardly remains in the airgel layer. Therefore, by using ammonia as a base catalyst, an airgel layer with better water resistance can be obtained.
塩基触媒の添加量は、ケイ素化合物(ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群)の総量100質量部に対し、例えば、0.5〜5質量部であってもよく、1〜4質量部であってもよい。上記添加量を0.5質量部以上とすることにより、ゲル化をより短時間で行うことができ、5質量部以下とすることにより、耐水性の低下をより抑制することができる。 The addition amount of the base catalyst may be, for example, 0.5 to 5 parts by mass or 1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of silicon compounds (polysiloxane compound group and silicon compound group). Also good. By setting the addition amount to 0.5 parts by mass or more, gelation can be performed in a shorter time, and by setting the addition amount to 5 parts by mass or less, a decrease in water resistance can be further suppressed.
上記ゾルを半ゲル化させる場合、ゲル化は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。この場合のゲル化温度は、例えば、30〜90℃であってもよく、40〜80℃であってもよい。ゲル化温度を30℃以上とすることにより、ゲル化をより短時間に行うことができる。また、ゲル化温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール類)の揮発を抑制し易くなるため、体積収縮を抑えながらゲル化することができる。 When the sol is semi-gelled, the gelation may be performed in a sealed container so that the solvent and the base catalyst do not volatilize. In this case, the gelation temperature may be, for example, 30 to 90 ° C or 40 to 80 ° C. By setting the gelation temperature to 30 ° C. or higher, gelation can be performed in a shorter time. Moreover, since it becomes easy to suppress volatilization of a solvent (especially alcohol) by making gelation temperature into 90 degrees C or less, it can gelatinize, suppressing volume shrinkage.
上記ゾルを半ゲル化させる場合のゲル化時間は、ゲル化温度により異なるが、ゾル中にシリカ粒子を含有する場合は、従来のエアロゲルに適用されるゾルと比較して、ゲル化時間を短縮することができる。この理由は、ゾル中のケイ素化合物が有する加水分解性の官能基又は縮合性の官能基が、シリカ粒子のシラノール基と水素結合又は化学結合を形成するためであると推察する。なお、ゲル化時間は、例えば、10〜360分であってもよく、20〜180分であってもよい。ゲル化時間が10分以上であることにより、ゾルの粘度が適度に向上し、支持体2の表面への塗工性が向上し、360分以下であることにより、ゾルが完全にゲル化されることを抑制し易く、かつ、支持体2の表面との良好な接着性が得られ易い。
When the sol is semi-gelled, the gelation time varies depending on the gelation temperature, but when silica particles are contained in the sol, the gelation time is shortened compared to sols applied to conventional aerogels. can do. The reason is presumed that the hydrolyzable functional group or the condensable functional group of the silicon compound in the sol forms a hydrogen bond or a chemical bond with the silanol group of the silica particles. The gelation time may be, for example, 10 to 360 minutes or 20 to 180 minutes. When the gelation time is 10 minutes or longer, the viscosity of the sol is moderately improved, and the coating property on the surface of the
ゾル塗液を支持体2の表面への塗工方法に特に制限はないが、例えば、ディップコート、スプレーコート、スピンコート、ロールコート等が挙げられる。
The method for applying the sol coating liquid to the surface of the
(湿潤ゲル生成工程)
湿潤ゲル生成工程は、例えば、上記ゾル塗膜から湿潤ゲルを生成させる工程である。湿潤ゲル生成工程においては、例えば、上記ゾル塗膜を加熱することにより、ゾル塗膜をゲル化させた後、得られたゲルを必要に応じ熟成させることにより湿潤ゲルを生成させる。湿潤ゲル生成工程は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。湿潤ゲル生成工程おいてゲルを熟成させると、湿潤ゲルを構成する成分の結合が強くなり、その結果、乾燥時の収縮を抑制するのに充分な強度(剛性)の高い湿潤ゲルが得られ易い。湿潤ゲル生成工程における加熱温度及び熟成温度は、例えば、30〜90℃であってもよく、40〜80℃であってもよい。加熱温度又は熟成温度を30℃以上とすることにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができ、加熱温度又は熟成温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール類)の揮発を抑制し易くなるため、体積収縮を抑えながらゲル化することができる。
(Wet gel production process)
A wet gel production | generation process is a process of producing | generating a wet gel from the said sol coating film, for example. In the wet gel generation step, for example, the sol coating film is gelled by heating the sol coating film, and then the resulting gel is aged as necessary to generate a wet gel. You may perform a wet gel production | generation process in an airtight container so that a solvent and a base catalyst may not volatilize. When the gel is aged in the wet gel production process, the components of the wet gel are strongly bound, and as a result, a wet gel with sufficient strength (rigidity) to suppress shrinkage during drying is easily obtained. . The heating temperature and the aging temperature in the wet gel production step may be, for example, 30 to 90 ° C or 40 to 80 ° C. By setting the heating temperature or aging temperature to 30 ° C. or higher, a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained, and by setting the heating temperature or aging temperature to 90 ° C. or lower, the solvent (particularly alcohols) Since it becomes easy to suppress volatilization, it can be gelled while suppressing volume shrinkage.
(洗浄及び溶媒置換工程)
洗浄及び溶媒置換工程は、上記湿潤ゲル生成工程により得られた湿潤ゲルを洗浄する工程(洗浄工程)と、湿潤ゲル中の洗浄液を乾燥条件(後述の乾燥工程)に適した溶媒に置換する工程(溶媒置換工程)を有する工程である。洗浄及び溶媒置換工程は、湿潤ゲルを洗浄する工程を行わず、溶媒置換工程のみを行う形態でも実施可能であるが、湿潤ゲル中の未反応物、副生成物等の不純物を低減し、より純度の高いエアロゲル層の製造を可能にする観点からは、湿潤ゲルを洗浄してもよい。なお、ゲル中にシリカ粒子が含まれている場合には、後述するように溶媒置換工程は必ずしも必須ではない。
(Washing and solvent replacement process)
The washing and solvent replacement step is a step of washing the wet gel obtained by the wet gel generation step (washing step), and a step of replacing the washing liquid in the wet gel with a solvent suitable for the drying conditions (the drying step described later). It is a process which has (solvent substitution process). The washing and solvent replacement step can be performed in a form in which only the solvent replacement step is performed without performing the step of washing the wet gel, but the impurities such as unreacted substances and by-products in the wet gel are reduced, and more The wet gel may be washed from the viewpoint of enabling production of a highly pure airgel layer. In addition, when the silica particle is contained in the gel, the solvent replacement step is not necessarily essential as described later.
洗浄工程では、上記湿潤ゲル生成工程で得られた湿潤ゲルを洗浄する。当該洗浄は、例えば水又は有機溶媒を用いて繰り返し行うことができる。この際、加温することにより洗浄効率を向上させることができる。 In the washing step, the wet gel obtained in the wet gel production step is washed. The washing can be repeatedly performed using, for example, water or an organic solvent. At this time, washing efficiency can be improved by heating.
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ヘキサン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ギ酸等の各種の有機溶媒を使用することができる。上記の有機溶媒は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Examples of the organic solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, hexane, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, Various organic solvents such as methylene chloride, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetic acid and formic acid can be used. You may use said organic solvent individually or in mixture of 2 or more types.
後述する溶媒置換工程では、乾燥によるゲルの収縮を抑制するため、低表面張力の溶媒を用いることができる。しかし、低表面張力の溶媒は、一般的に水との相互溶解度が極めて低い。そのため、溶媒置換工程において低表面張力の溶媒を用いる場合、洗浄工程で用いる有機溶媒としては、水及び低表面張力の溶媒の双方に対して高い相互溶解性を有する親水性有機溶媒が挙げられる。なお、洗浄工程において用いられる親水性有機溶媒は、溶媒置換工程のための予備置換の役割を果たすことができる。上記の有機溶媒の中で、親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。なお、メタノール、エタノール、メチルエチルケトン等は経済性の点で優れている。 In the solvent replacement step described below, a low surface tension solvent can be used to suppress gel shrinkage due to drying. However, low surface tension solvents generally have very low mutual solubility with water. Therefore, when using a low surface tension solvent in the solvent replacement step, examples of the organic solvent used in the washing step include hydrophilic organic solvents having high mutual solubility in both water and a low surface tension solvent. Note that the hydrophilic organic solvent used in the washing step can serve as a preliminary replacement for the solvent replacement step. Among the above organic solvents, examples of the hydrophilic organic solvent include methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, and the like. Methanol, ethanol, methyl ethyl ketone and the like are excellent in terms of economy.
洗浄工程に使用される水又は有機溶媒の量としては、湿潤ゲル中の溶媒を充分に置換し、洗浄できる量とすることができる。当該量は、湿潤ゲルの容量に対して、例えば、3〜10倍の量とすることができる。洗浄は、例えば、洗浄後の湿潤ゲル中の含水率が、シリカ質量に対し、10質量%以下となるまで繰り返すことができる。 The amount of water or organic solvent used in the washing step can be set to an amount that can sufficiently wash the solvent in the wet gel and wash it. The amount can be, for example, 3 to 10 times the amount of the wet gel volume. The washing can be repeated, for example, until the moisture content in the wet gel after washing is 10% by mass or less with respect to the mass of silica.
洗浄工程における温度環境は、洗浄に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができる。例えば、メタノールを用いる場合、30〜60℃程度の温度であってもよい。 The temperature environment in the washing step can be a temperature not higher than the boiling point of the solvent used for washing. For example, when methanol is used, the temperature may be about 30 to 60 ° C.
溶媒置換工程では、後述する乾燥工程における収縮を抑制するため、洗浄した湿潤ゲルの溶媒を所定の置換用溶媒に置き換える。この際、加温することにより置換効率を向上させることができる。置換用溶媒としては、具体的には、乾燥工程において、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥する場合は、後述の低表面張力の溶媒が挙げられる。一方、超臨界乾燥をする場合は、置換用溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、2−プロパノール、ジクロロジフルオロメタン、二酸化炭素等、又はこれらを2種以上混合した溶媒が挙げられる。 In the solvent replacement step, the solvent of the washed wet gel is replaced with a predetermined replacement solvent in order to suppress shrinkage in the drying step described later. At this time, the replacement efficiency can be improved by heating. Specific examples of the solvent for substitution include a low surface tension solvent described later in the drying step when drying is performed under atmospheric pressure at a temperature lower than the critical point of the solvent used for drying. On the other hand, when performing supercritical drying, examples of the substitution solvent include ethanol, methanol, 2-propanol, dichlorodifluoromethane, carbon dioxide, and the like, or a solvent obtained by mixing two or more of these.
低表面張力の溶媒としては、20℃における表面張力が30mN/m以下のものが挙げられる。なお、当該表面張力は25mN/m以下であっても、又は20mN/m以下であってもよい。低表面張力の溶媒としては、例えば、ペンタン(15.5)、ヘキサン(18.4)、ヘプタン(20.2)、オクタン(21.7)、2−メチルペンタン(17.4)、3−メチルペンタン(18.1)、2−メチルヘキサン(19.3)、シクロペンタン(22.6)、シクロヘキサン(25.2)、1−ペンテン(16.0)等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン(28.9)、トルエン(28.5)、m−キシレン(28.7)、p−キシレン(28.3)等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン(27.9)、クロロホルム(27.2)、四塩化炭素(26.9)、1−クロロプロパン(21.8)、2−クロロプロパン(18.1)等のハロゲン化炭化水素類;エチルエーテル(17.1)、プロピルエーテル(20.5)、イソプロピルエーテル(17.7)、ブチルエチルエーテル(20.8)、1,2−ジメトキシエタン(24.6)等のエーテル類;アセトン(23.3)、メチルエチルケトン(24.6)、メチルプロピルケトン(25.1)、ジエチルケトン(25.3)等のケトン類;酢酸メチル(24.8)、酢酸エチル(23.8)、酢酸プロピル(24.3)、酢酸イソプロピル(21.2)、酢酸イソブチル(23.7)、エチルブチレート(24.6)等のエステル類などが挙げられる(かっこ内は20℃での表面張力を示し、単位は[mN/m]である)。これらの中で、脂肪族炭化水素類(ヘキサン、ヘプタン等)は低表面張力でありかつ作業環境性に優れている。また、これらの中でも、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジメトキシエタン等の親水性有機溶媒を用いることで、上記洗浄工程の有機溶媒と兼用することができる。なお、これらの中でも、後述する乾燥工程における乾燥が更に容易な点で、常圧での沸点が100℃以下のものを用いてもよい。上記の溶媒は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Examples of the low surface tension solvent include those having a surface tension at 20 ° C. of 30 mN / m or less. The surface tension may be 25 mN / m or less, or 20 mN / m or less. Examples of the low surface tension solvent include pentane (15.5), hexane (18.4), heptane (20.2), octane (21.7), 2-methylpentane (17.4), 3- Aliphatic hydrocarbons such as methylpentane (18.1), 2-methylhexane (19.3), cyclopentane (22.6), cyclohexane (25.2), 1-pentene (16.0); (28.9), toluene (28.5), m-xylene (28.7), p-xylene (28.3) and other aromatic hydrocarbons; dichloromethane (27.9), chloroform (27.2) ), Carbon tetrachloride (26.9), 1-chloropropane (21.8), 2-chloropropane (18.1) and other halogenated hydrocarbons; ethyl ether (17.1), propyl ether (20.5) ), Isop Ethers such as pyrether (17.7), butyl ethyl ether (20.8), 1,2-dimethoxyethane (24.6); acetone (23.3), methyl ethyl ketone (24.6), methyl propyl ketone (25.1), ketones such as diethyl ketone (25.3); methyl acetate (24.8), ethyl acetate (23.8), propyl acetate (24.3), isopropyl acetate (21.2), Examples include esters such as isobutyl acetate (23.7), ethyl butyrate (24.6), etc. (in parentheses indicate surface tension at 20 ° C., and the unit is [mN / m]). Among these, aliphatic hydrocarbons (hexane, heptane, etc.) have a low surface tension and an excellent working environment. Among these, by using a hydrophilic organic solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, or 1,2-dimethoxyethane, it can be used as the organic solvent in the washing step. Among these, those having a boiling point of 100 ° C. or less at normal pressure may be used in terms of easier drying in the drying step described later. You may use said solvent individually or in mixture of 2 or more types.
溶媒置換工程に使用される溶媒の量としては、洗浄後の湿潤ゲル中の溶媒を充分に置換できる量とすることができる。当該量は、湿潤ゲルの容量に対して、例えば、3〜10倍の量とすることができる。 The amount of the solvent used in the solvent replacement step can be an amount that can sufficiently replace the solvent in the wet gel after washing. The amount can be, for example, 3 to 10 times the amount of the wet gel volume.
溶媒置換工程における温度環境は、置換に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができる。例えば、ヘプタンを用いる場合、30〜60℃程度の温度であってもよい。 The temperature environment in the solvent replacement step can be a temperature not higher than the boiling point of the solvent used for the replacement. For example, when heptane is used, the temperature may be about 30 to 60 ° C.
なお、上述のとおり、ゲル中にシリカ粒子が含まれている場合、溶媒置換工程は必ずしも必須ではない。推察されるメカニズムとしては次のとおりである。シリカ粒子が含まれていない場合、乾燥工程における収縮を抑制するため、湿潤ゲルの溶媒を所定の置換用溶媒(低表面張力の溶媒)に置き換えることが好ましい。一方で、シリカ粒子が含まれている場合、シリカ粒子が三次元網目状の骨格の支持体として機能することにより、当該骨格が支持され、乾燥工程におけるゲルの収縮が抑制されると考えられる。したがって、洗浄に用いた溶媒を置換せずに、ゲルをそのまま乾燥工程に付すことができると考えられる。なお、このように、洗浄及び溶媒置換工程から乾燥工程の簡略化が可能であるが、溶媒置換工程を行うことを何ら排除するものではない。 In addition, as above-mentioned, when a silica particle is contained in the gel, a solvent substitution process is not necessarily essential. The inferred mechanism is as follows. When silica particles are not included, it is preferable to replace the wet gel solvent with a predetermined substitution solvent (a low surface tension solvent) in order to suppress shrinkage in the drying step. On the other hand, when silica particles are contained, the silica particles function as a support for a three-dimensional network-like skeleton, whereby the skeleton is supported, and it is considered that the shrinkage of the gel in the drying process is suppressed. Therefore, it is considered that the gel can be directly subjected to the drying step without replacing the solvent used for washing. In this way, although the drying process can be simplified from the washing and solvent replacement process, it is not excluded at all to perform the solvent replacement process.
(乾燥工程)
乾燥工程では、上記のとおり洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換した湿潤ゲルを乾燥させる。
(Drying process)
In the drying step, the wet gel that has been washed and solvent-substituted (if necessary) as described above is dried.
乾燥の手法としては特に制限されず、公知の常圧乾燥、超臨界乾燥又は凍結乾燥を用いることができる。これらの中で、低密度のエアロゲル層を製造し易いという観点からは、常圧乾燥又は超臨界乾燥を用いることができる。また、低コストで生産可能という観点からは、常圧乾燥を用いることができる。なお、本実施形態において、常圧とは0.1MPa(大気圧)を意味する。 The drying method is not particularly limited, and known atmospheric pressure drying, supercritical drying, or freeze drying can be used. Among these, atmospheric drying or supercritical drying can be used from the viewpoint of easy production of a low-density airgel layer. Further, from the viewpoint that production is possible at low cost, atmospheric pressure drying can be used. In the present embodiment, the normal pressure means 0.1 MPa (atmospheric pressure).
本実施形態に係るエアロゲル層は、例えば、洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換した湿潤ゲルを、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥することにより得ることができる。乾燥温度は、置換された溶媒(溶媒置換を行わない場合は洗浄に用いられた溶媒)の種類により異なるが、特に高温での乾燥が溶媒の蒸発速度を速め、ゲルに大きな亀裂を生じさせる場合があるという点に鑑み、例えば、20〜150℃であってもよく、60〜120℃であってもよい。また、乾燥時間は、湿潤ゲルの容量及び乾燥温度により異なるが、例えば、4〜120時間とすることができる。なお、本実施形態において、生産性を阻害しない範囲内において臨界点未満の圧力をかけて乾燥を早めることも、常圧乾燥に包含されるものとする。 The airgel layer according to the present embodiment can be obtained, for example, by drying a wet gel that has been washed and solvent-substituted (if necessary) at a temperature below the critical point of the solvent used for drying under atmospheric pressure. it can. The drying temperature varies depending on the type of substituted solvent (the solvent used for washing if solvent substitution is not performed), but especially when drying at a high temperature increases the evaporation rate of the solvent and causes large cracks in the gel. In view of the fact that there is, for example, it may be 20 to 150 ° C or 60 to 120 ° C. Moreover, although drying time changes with the capacity | capacitances and drying temperature of a wet gel, it can be 4 to 120 hours, for example. In the present embodiment, it is also included in the atmospheric pressure drying that the drying is accelerated by applying a pressure less than the critical point within a range not inhibiting the productivity.
本実施形態に係るエアロゲル層形成工程においては、急激な乾燥によるエアロゲルのクラックを抑制する観点から、乾燥工程の前にプレ乾燥を行ってもよい。プレ乾燥温度は、例えば、60〜180℃であってもよく、90〜150℃であってもよい。プレ乾燥時間は、エアロゲル層の容量及び乾燥温度により異なるが、例えば、1〜30分であってもよい。 In the airgel layer forming step according to the present embodiment, predrying may be performed before the drying step from the viewpoint of suppressing airgel cracks due to rapid drying. The pre-drying temperature may be, for example, 60 to 180 ° C or 90 to 150 ° C. The pre-drying time varies depending on the capacity of the airgel layer and the drying temperature, but may be, for example, 1 to 30 minutes.
乾燥工程における乾燥方法は、例えば、超臨界乾燥であってもよい。超臨界乾燥は、公知の手法にて行うことができる。超臨界乾燥する方法としては、例えば、湿潤ゲルに含まれる溶媒の臨界点以上の温度及び圧力にて溶媒を除去する方法が挙げられる。あるいは、超臨界乾燥する方法としては、湿潤ゲルを、液化二酸化炭素中に、例えば、20〜25℃、5〜20MPa程度の条件で浸漬することで、湿潤ゲルに含まれる溶媒の全部又は一部を当該溶媒より臨界点の低い二酸化炭素に置換した後、二酸化炭素を単独で、又は二酸化炭素及び溶媒の混合物を除去する方法が挙げられる。 The drying method in the drying step may be, for example, supercritical drying. Supercritical drying can be performed by a known method. Examples of the supercritical drying method include a method of removing the solvent at a temperature and pressure higher than the critical point of the solvent contained in the wet gel. Alternatively, as a method of supercritical drying, all or part of the solvent contained in the wet gel is obtained by immersing the wet gel in liquefied carbon dioxide, for example, under conditions of about 20 to 25 ° C. and about 5 to 20 MPa. And carbon dioxide having a lower critical point than that of the solvent, and then removing carbon dioxide alone or a mixture of carbon dioxide and the solvent.
このような常圧乾燥又は超臨界乾燥により得られたエアロゲル層は、更に常圧下にて、105〜200℃で0.5〜2時間程度追加乾燥してもよい。これにより、密度が低く、小さな細孔を有するエアロゲル層を更に得易くなる。追加乾燥は、常圧下にて、150〜200℃で行ってもよい。 The airgel layer obtained by such normal pressure drying or supercritical drying may be additionally dried at 105 to 200 ° C. for about 0.5 to 2 hours under normal pressure. This makes it easier to obtain an airgel layer having a low density and having small pores. The additional drying may be performed at 150 to 200 ° C. under normal pressure.
[第2の工程]
次いで、上記のようにして得た積層体5を構成する構成部材が互いに分離しないように、接合部材の設置又は接合部の形成によって積層体を積層方向に一体化させる。例えば部材に巻きつける際、単位面積あたりの層数のバラツキを防止する観点から、接合部材としては、ピン、縫合する糸状部材、ボルトとナットが挙げられ、接合部の形成手段としては、加圧圧着、熱圧着、レーザー圧着又は結束が挙げられる。積層体5を一体化させることで、積層複合体の強度が補強され、断熱性を向上することができる。
[Second step]
Next, the laminated body is integrated in the laminating direction by installing the joining member or forming the joining portion so that the constituent members constituting the
<断熱材>
本実施形態の断熱材は、これまで説明した積層複合体10の少なくとも一つを備えるものであり、高断熱性と優れた柔軟性とを有している。断熱材は、積層複合体10が複数層積層されたものであってもよい。積層複合体10を備える断熱材は、取扱い性に優れ、厚さを薄くした上で、優れた断熱性能を発現することができる。
<Insulation material>
The heat insulating material of the present embodiment includes at least one of the
このような利点から、本実施形態の積層複合体10は、極低温分野(超伝導、極低温容器等)、宇宙分野、建築分野、自動車分野、家電製品、半導体分野、産業用設備等における断熱材としての用途等に適用できる。また、本実施形態の積層複合体は、断熱材としての用途の他に、撥水シート、吸音シート、静振シート、触媒担持シート等として利用することができる。
Because of such advantages, the
次に、下記の実施例により本発明を更に詳しく説明するが、これらの実施例は本発明を制限するものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but these examples do not limit the present invention.
(実施例1)
[積層複合体1]
支持体(熱線反射機能又は熱線吸収機能を有するフィルム)として、(縦)1000mm×(横)500mm×(厚)12μmの両面アルミニウム蒸着PETフィルム(日立エーアイシー株式会社製、製品名:VM−PET)を準備した。多孔性スペーサー層として、目付け量:16g/m2、メッシュ数:75/cm2、(縦)1000mm×(横)500mm×(厚)190μmのポリエステルネットを準備した。これらを重ね合わせることによって積層体を得た。専用のガンを使用して上記積層体の周縁部(四辺)に沿って宇宙ピン(JAXA製)で積層体を接合し、積層複合体1を得た。隣接する宇宙ピンの間隔(図3における距離D2b)は10cmとした。
Example 1
[Laminated composite 1]
As a support (a film having a heat ray reflecting function or a heat ray absorbing function), (longitudinal) 1000 mm × (horizontal) 500 mm × (thickness) 12 μm double-sided aluminum vapor deposited PET film (manufactured by Hitachi IC Corporation, product name: VM-PET) ) Was prepared. As a porous spacer layer, a polyester net having a basis weight of 16 g / m 2 , a mesh number: 75 / cm 2 , (vertical) 1000 mm × (horizontal) 500 mm × (thickness) 190 μm was prepared. A laminated body was obtained by superimposing these. Using a special gun, the laminate was joined with space pins (manufactured by JAXA) along the peripheral edge (four sides) of the laminate to obtain a
(実施例2) (Example 2)
[積層複合体2]
積層体の接合手段として、宇宙ピンの代わりにポリエステル糸(大貫繊維株式会社製、製品名:エースクラウン #40)による逢着を採用したことの他は実施例1と同様にして、積層複合体2を得た。
[Laminated composite 2]
The
(実施例3)
積層体の接合手段として、宇宙ピンの代わりに針なしホチキス(製品名:Harinacsコクヨ製)を用いた加圧による接合を採用したことの他は実施例1と同様にして積層複合体3を得た。
(Example 3)
The laminated composite 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the joining of the laminated body was performed by pressurization using a stapleless staple (product name: Harinacs KOKUYO) instead of the space pin. It was.
(比較例1)
[積層断熱材1]
支持体である両面アルミニウム蒸着PETフィルム(日立エーアイシー株式会社製、製品名:VM−PET)に、断熱層として実施例1で用いたポリエステルネットを積層することによって接合体(積層断熱材1)を得た。つまり、積層体の接合は行わなかった。
(Comparative Example 1)
[Laminated insulation 1]
By bonding the polyester net used in Example 1 as a heat insulating layer to a double-sided aluminum vapor-deposited PET film (product name: VM-PET, manufactured by Hitachi IC Corporation) as a support, a joined body (laminated heat insulating material 1) Got. That is, the laminated body was not joined.
(比較例2)
[積層断熱材2]
まず、比較例1と同様にして支持体を作製した。作製した支持体の中央部1箇所をピンで接合することによって積層断熱材2を得た(図6参照)。
(Comparative Example 2)
[Laminated insulation 2]
First, a support was prepared in the same manner as in Comparative Example 1. The laminated
(比較例3)
[積層断熱材3]
積層体の中央部1箇所をピンで接合する代わりに、図7に示すように積層体の長手方向に延び且つ中央部を通る線上に並ぶにように設置した複数のピンによって積層体を接合したことの他は比較例2と同様にして積層断熱材2を得た。ピンの設置間隔は10cmとした。
(Comparative Example 3)
[Laminated insulation 3]
Instead of joining one central part of the laminated body with pins, the laminated body was joined with a plurality of pins arranged so as to extend in the longitudinal direction of the laminated body and line up on a line passing through the central part as shown in FIG. Otherwise, the laminated
[評価]
各実施例で得られた積層複合体及び各比較例で得られた積層断熱材について、以下の条件に従い、測定又は評価をした。
[Evaluation]
The laminated composite obtained in each example and the laminated heat insulating material obtained in each comparative example were measured or evaluated according to the following conditions.
(1)断熱性評価用の液体窒素容器の準備
積層複合体及び積層断熱材を、(縦)606mm×(横)343mmのシートA、(縦)612mm×(横)362mmのシートB、(縦)618mm×(横)38
0mmのシートC、(直径)105mmのシートD、(直径)112mmのシートE、(直径)118mmのシートFのサイズにそれぞれ加工した。
(1) Preparation of Liquid Nitrogen Container for Thermal Insulation Evaluation The laminated composite and the laminated thermal insulation material are (vertical) 606 mm × (horizontal) 343 mm sheet A, (vertical) 612 mm × (horizontal) 362 mm sheet B, (vertical ) 618mm x (width) 38
The sheet was processed into a size of 0 mm sheet C, (diameter) 105 mm sheet D, (diameter) 112 mm sheet E, and (diameter) 118 mm sheet F, respectively.
次に、液体窒素容器外周用シートとして、多孔性スペーサー層又は断熱層を介して隣接する支持体同士が直接接触しないようにシートAを10層積層したシートA10、シートBを10層積層したシートB10、シートCを10層積層したシートC10をそれぞれ作製した。同様にして、液体窒素容器上下用シートとして、シートDを10層積層したシートD10、シートEを10層積層したシートE10及びシートFを10層積層したシートF10をそれぞれ作製した。
Next, as a liquid nitrogen container outer peripheral sheet, a sheet A10 in which 10 sheets A are laminated so that adjacent supports are not in direct contact with each other via a porous spacer layer or a heat insulating layer, and a sheet in which 10 sheets B are laminated B10 and the sheet | seat C10 which laminated | stacked the sheet |
高さ600mm、直径100mmの液体窒素容器を準備し、その側面にシートA10を配置し、液体窒素容器の上下にシートD10をそれぞれ配置し、液体窒素容器に巻きつけて、積層複合体又は積層断熱材が10層積層された断熱性評価用の液体窒素容器を得た。次に、シートA10の上にシートB10を配置し、シートD10の上にシートE10を配置し、積層複合体又は積層断熱材が20層積層された断熱性評価用の液体窒素容器を得た。さらに、シートB10の上にシートC10を配置し、シートD10の上にシートF10を配置し、積層複合体又は積層断熱材が30層積層された断熱性評価用の液体窒素容器を得た。なお、側面のシートと上下のシートの合わせ部は、アルミニウムテープで貼り付けた。 A liquid nitrogen container having a height of 600 mm and a diameter of 100 mm is prepared, a sheet A10 is disposed on the side surface, sheets D10 are disposed above and below the liquid nitrogen container, and wound around the liquid nitrogen container to form a laminated composite or laminated insulation. A liquid nitrogen container for thermal insulation evaluation in which 10 layers of materials were laminated was obtained. Next, the sheet B10 was disposed on the sheet A10, the sheet E10 was disposed on the sheet D10, and a liquid nitrogen container for thermal insulation evaluation in which 20 layers of the laminated composite or the laminated heat insulating material were laminated was obtained. Furthermore, the sheet C10 was arrange | positioned on the sheet | seat B10, the sheet | seat F10 was arrange | positioned on the sheet | seat D10, and the liquid nitrogen container for heat insulation evaluation by which 30 layers of lamination | stacking composites or lamination | stacking heat insulation materials were laminated | stacked was obtained. In addition, the joining part of the sheet | seat of a side surface and the upper and lower sheets was affixed with the aluminum tape.
図8は、複数の積層複合体(実施例)又は積層断熱材(比較例)を重ね合せてなる断熱材30を液体窒素容器12に巻き付けた断熱性評価用の液体窒素容器の構造を模式的に表した断面図である。断熱材30は、注入口11を有する液体窒素容器12に外周を覆うように積層されている。
FIG. 8 schematically shows the structure of a liquid nitrogen container for thermal insulation evaluation in which a
(2)断熱材の厚さの測定
液体窒素容器12の外周に設けられた断熱材の総厚D(mm)を、次式より算出した。
D=Dc/2−50.0
式中、Dc(mm)は、断熱材を巻き付けた後の液体窒素容器の直径を示す。
(2) Measurement of thickness of heat insulating material The total thickness D (mm) of the heat insulating material provided on the outer periphery of the
D = D c /2-50.0
In formula, Dc (mm) shows the diameter of the liquid nitrogen container after winding a heat insulating material.
(3)断熱性能(熱流束)
断熱性評価用の液体窒素容器を用いて、断熱性能を測定した。図9に、断熱性能試験装置の概略図を示す。まず、断熱材30が巻き付けられた液体窒素容器12を283Kに設定した恒温槽14に入れ、真空容器16内に設置した。次に、真空容器16内の真空排気をターボ分子ポンプ20で行い、真空容器16内部の真空圧力をピラニー真空計22及びイオン真空計24で計測した。ターボ分子ポンプ20を運転して、ピラニー真空計22が4×10−1Pa以下の真空圧力を示したのを確認後、イオン真空計24で真空圧力を計
測し、真空容器16の圧力が1×10−2Pa以下になるまで、7日間真空排気を行った。その後、真空容器16内に設置された液体窒素容器12に液体窒素を注液後、首配管18の温度と蒸発した窒素ガス流量がほぼ一定値であり、定常状態であることを確認したときの、断熱材30を通過する熱流束qを算出した。
(3) Thermal insulation performance (heat flux)
Thermal insulation performance was measured using a liquid nitrogen container for thermal insulation evaluation. In FIG. 9, the schematic of a heat insulation performance test apparatus is shown. First, the
液体窒素の蒸発ガス質量流量m(kg/s)は、次式(I)より求めた。
式(I)中、ρg,Tは室温のガス密度(kg/m3)、Vg,Tは室温のガス流量(m3/s)を示し、湿式流量計26の出力と湿式流量計26内部の温度により計測される値である。
The evaporative gas mass flow rate m (kg / s) of liquid nitrogen was obtained from the following formula (I).
In the formula (I), ρ g, T represents a room temperature gas density (kg / m 3 ), V g, T represents a room temperature gas flow rate (m 3 / s), and the output of the
次に、断熱材30を通して入る放射熱量Qr(W)、及び、フランジ17と液体窒素容器12を接続している首配管18からの伝導熱Qc(W)の和は、次式(II)より求めた。
式(II)中、Lは液体窒素の蒸発潜熱(J/kg)、ρg,Sは大気圧飽和温度における窒素ガス密度(kg/m3)、ρl,Sは液体窒素密度(kg/m3)を示す。
Next, the sum of the amount of radiant heat Q r (W) entering through the
In the formula (II), L is the latent heat of vaporization of liquid nitrogen (J / kg), ρg , S is the nitrogen gas density (kg / m 3 ) at the atmospheric pressure saturation temperature, ρl , S is the liquid nitrogen density (kg / m 3 ).
また、Qcは、次式(III)より求めた。
式(III)中、( )内は首配管18の伝導熱を示し、As(m2)は、首配管18の断面積、Lc(m)は、首配管18の長さを示し、Th(K)は、恒温温度、Tl(K)は、低温温度を示し、λsus(W/(m・K))は、ステンレスの熱伝導率を示す。首配管18の伝導熱は、蒸発ガスの熱伝達によって首配管18の表面から熱を奪うので効率φの係数が関わる。
Moreover, Qc was calculated | required from following Formula (III).
In the formula (III), () indicates the conduction heat of the
効率φは、次式(IV)より求めた。
式(IV)中、Cp(J/(kg・K))は、比熱を示す。なお、本評価において、上記Asの値は、0.243×10−4(m2)であり、上記Lの値は、199000(J/kg)である。
The efficiency φ was obtained from the following formula (IV).
In formula (IV), C p (J / (kg · K)) represents specific heat. In the present evaluation, the value of the A s, a 0.243 × 10 -4 (m 2) , the value of the L is 199000 (J / kg).
積層複合体及び積層断熱材を通過する熱流束q(W/m2)は、次式(V)より求めた。熱流束の測定は、3回行い、その平均値を本評価の熱流束とした。
式(V)中、Ar(m2)は、液体窒素容器の表面積を示し、その値は、0.2041(m2)である。
The heat flux q (W / m 2 ) passing through the laminated composite and the laminated heat insulating material was obtained from the following formula (V). The heat flux was measured three times, and the average value was used as the heat flux of this evaluation.
In formula (V), A r (m 2 ) represents the surface area of the liquid nitrogen container, and the value is 0.2041 (m 2 ).
(4)層数のばらつき
両端部の単位面積当たりの層数が、中央部と一致する積層体をばらつき無しと評価し、一致しない積層体をばらつき有りと評価した。
(4) Variation in number of layers A laminate in which the number of layers per unit area at both ends coincided with the central portion was evaluated as non-variable, and a non-matched laminate was evaluated as varied.
各実施例で得られた積層複合体及び各比較例で得られた積層断熱材の断熱性の評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the evaluation results of the heat insulating properties of the laminated composites obtained in the respective examples and the laminated heat insulating materials obtained in the respective comparative examples.
表1に示す結果から、実施例で作製した積層複合体を用いた場合、熱流束が小さく、断熱性能に優れることが確認できる。また、実施例で作製した積層複合体は、比較例と比べて、少ない層数で同等の熱流束を得ることができ、断熱材の厚さを薄くできることが確認できる。 From the results shown in Table 1, it can be confirmed that when the laminated composite produced in the example is used, the heat flux is small and the heat insulation performance is excellent. Moreover, it can confirm that the laminated composite produced in the Example can obtain an equivalent heat flux with few layers compared with a comparative example, and can make the thickness of a heat insulating material thin.
1…多孔性スペーサー層、2…支持体、5…積層体、5a…周縁部、8…ピン(接合部材)、9…接合部、10…積層複合体、11…注入口、12…液体窒素容器、14…恒温槽、16…真空容器、17…フランジ、18…首配管、20…ターボ分子ポンプ、22…ピラニー真空計、24…イオン真空計、26…湿式流量計、30…断熱材、L…外接長方形、P…シリカ粒子。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記多孔性スペーサー層と前記支持体が互いに分離するのを防止する接合部材と、
を備え、
前記接合部材が前記積層体の周縁部に沿って設けられている、積層複合体。 A laminate comprising at least a porous spacer layer and a support having a heat ray reflecting function or a heat ray absorbing function;
A bonding member for preventing the porous spacer layer and the support from separating from each other;
With
A laminated composite in which the joining member is provided along a peripheral edge of the laminated body.
前記多孔性スペーサー層と前記支持体が互いに分離するのを防止する接合部であって前記積層体に対する加圧圧着、熱圧着、レーザー圧着又は結束によって形成された接合部と、
を備え、
前記接合部は前記積層体の周縁部に沿って形成されている、積層複合体。 A laminate comprising at least a porous spacer layer and a support having a heat ray reflecting function or a heat ray absorbing function;
A joint that prevents the porous spacer layer and the support from separating from each other, and is formed by pressure-bonding, thermocompression bonding, laser-bonding, or binding to the laminate;
With
The joined part is a laminated composite formed along the peripheral edge of the laminated body.
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