JP2018145330A - ゾル塗液 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜性に優れ、高い断熱性を有するエアロゲル層を形成することができるエアロゲル層形成用のゾル塗液の提供。【解決手段】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選択される少なくとも一種を含むエアロゲル前駆体と、シリカ粒子とを含有するエアロゲル層形成用のゾル塗液であって、赤外光入射角４５°の溶液用ＺｎＳｅセルを用いてＡＴＲ法により測定されたゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、１０１６ｃｍ−１の吸収強度（Ｐａ）、９０８ｃｍ−１の吸収強度（Ｐｂ）及び１２６９ｃｍ−１の吸収強度（Ｐｃ）が、１．３５≦Ｐａ／Ｐｂが≦１．５５又は１．６５≦Ｐｂ／Ｐｃ≦１．９０で表される関係を満たすエアロゲル形成用ゾル塗液。【選択図】図１

Description

本発明は、エアロゲル層形成用のゾル塗液に関する。

近年、居住空間の快適性及び省エネルギー化の要求が高まっていることから、断熱性が要求される対象物の形状は複雑となり、断熱材の設置空間も狭小となる傾向にある。そのため、断熱性能を向上するだけでなく、薄型化した断熱材が求められている。

発泡樹脂を用いた断熱材の断熱性能向上の試みとして、例えば、特許文献１では、ポリプロピレン系樹脂発泡体の表面及び／又は内部に少なくとも１層の金属薄膜を含有する板状発泡体が提案されている。

また、液体窒素、液体ヘリウム等の極低温物質は、内容器と外容器とからなる二重壁構造を有する容器に保管されており、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２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。また、特許文献３には、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの片面もしくは両面又は内部に金属層を形成した反射板と、熱可塑性ポリマー繊維からなるシー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。

特開２００１−１７９８６６号公報 特開平９−１０９３２３号公報 特開２０００−２６６２８２号公報

しかしながら、樹脂発泡体を用いた断熱材の場合、良好な断熱性能を得るためには、発泡体を厚くする必要があり、断熱層の薄型化は難しい。また、極低温物質を必要とする極低温技術、超電導技術等の分野において用いられる断熱材には、厚みを薄くした上で、断熱性能の更なる向上が求められている。一方、熱伝導率が小さく断熱性を有する材料としてエアロゲルが知られているが、エアロゲル前駆体を含むゾル塗液を用いて基材上に薄膜のエアロゲル層を形成する際に、成膜性を向上することが求められている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、成膜性に優れ、高い断熱性を有するエアロゲル層を形成することができるエアロゲル層形成用のゾル塗液を提供する。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、化学的な指標として、ゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、１２６９ｃｍ^−１におけるケイ素化合物に帰属するＳｉ−ＣＨ_３の伸縮振動、９０８ｃｍ^−１におけるケイ素化合物の加水分解物に帰属するＳｉ−ＯＨの伸縮振動、及び、１０１６ｃｍ^−１における加水分解したケイ素化合物の縮合物に帰属する直鎖Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの伸縮振動に着目し、基材上に成膜性に優れるエアロゲル層を形成できるゾル塗液を見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明は、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むエアロゲル前駆体と、シリカ粒子と、を含有するエアロゲル層形成用のゾル塗液であって、赤外光入射角４５°の溶液用ＺｎＳｅセルを用いてＡＴＲ法により測定されたゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、４０００〜３９００ｃｍ^−１の間の吸収強度の最小値と２５００〜２７００ｃｍ^−１の間の吸収強度の最小値とを結んだ線をベースラインとした際の１０１６ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐａ）、９０８ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｂ）及び１２６９ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｃ）が、下記式（ｉ）又は（ｉｉ）で表される関係を満たす、ゾル塗液を提供する。
１．３５≦Ｐａ／Ｐｂ≦１．５５ （ｉ）
１．６５≦Ｐｂ／Ｐｃ≦１．９０ （ｉｉ）

成膜性をより向上する観点から、ゾル塗液中のエアロゲル前駆体の含有量は、ゾル塗液の総量１００質量部に対し、１０〜３０質量部であってもよい。

形成されるエアロゲル層の断熱性と柔軟性とのバランスを向上する観点から、上記ケイ素化合物は、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を含んでもよい。

上記シリカ粒子の平均一次粒子径は、１〜５００ｎｍとすることができる。これにより、ゾル塗液の成膜性、また、形成されたエアロゲル層の断熱性と柔軟性とを更に向上し易くなる。

成膜性をより一層向上する観点から、上記ゾル塗液は、Ｅ型粘度計を用いて、２５℃、５ｒｐｍの条件で測定した場合、３００〜１２００ｍＰａ・ｓの粘度を有していてもよい。

本発明によれば、成膜性に優れ、高い断熱性を有するエアロゲル層を形成することができるエアロゲル層形成用のゾル塗液を提供することができる。

本実施形態に係るゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。 本実施形態に係るエアロゲル積層体の模式断面図である。 本実施形態に係るエアロゲル積層体が積層された多層積層体の模式断面図である。 粒子の二軸平均一次粒子径の算出方法を示す図である。 断熱性評価用の液体窒素容器の模式断面図である。 断熱性能試験装置の概略図である。

以下、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。

＜定義＞
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

［エアロゲル層形成用のゾル塗液］
本実施形態のゾル塗液は、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むエアロゲル前駆体と、シリカ粒子と、を含有する。

赤外光入射角４５°の溶液用ＺｎＳｅセルを用いてＡＴＲ法により測定された上記ゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、４０００〜３９００ｃｍ^−１の間の吸収強度の最小値と２５００〜２７００ｃｍ^−１の間の吸収強度の最小値とを結んだ線をベースラインとした際の１０１６ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐａ）、９０８ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｂ）及び１２６９ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｃ）が、下記式（ｉ）又は（ｉｉ）で表される関係を満たす。
１．３５≦Ｐａ／Ｐｂ≦１．５５ （ｉ）
１．６５≦Ｐｂ／Ｐｃ≦１．９０ （ｉｉ）

ゾル塗液が上記吸収強度比を有することで、成膜性に優れ、高い断熱性を有するエアロゲル層を形成することができる。Ｐａ／Ｐｂは１．３５〜１．５０であってもよく、Ｐｂ／Ｐｃは１．７０〜１．８５であってもよい。

図１は、本実施形態に係るゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。ゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、Ｐｃは、ケイ素化合物に帰属するＳｉ−ＣＨ_３の伸縮振動、Ｐｂは、ケイ素化合物の加水分解物に帰属するＳｉ−ＯＨの伸縮振動、Ｐａは、加水分解したケイ素化合物の縮合物に帰属する直鎖Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの伸縮振動に、それぞれ基づく吸収強度である。

本実施形態のゾル塗液を用いて、基材上にアエロゲル層を形成して、エアロゲル層と基材とが積層された構造を備えるエアロゲル積層体を作製することができる。以下、本実施形態に係るエアロゲル積層体について、詳細に説明する。

［エアロゲル積層体］
本実施形態に係るエアロゲル積層体は、エアロゲル層と基材とが積層された構造を備える。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るエアロゲル層を基材に積層させることにより、優れた断熱性を発現することができる。該エアロゲル層は、可とう性に優れており、従来、取扱い性が困難であったエアロゲルのシート化が可能となり、基材と一体化できるため、エアロゲル積層体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。また、エアロゲル層は、非熱伝導性の基材に積層することで、熱伝導によって温度が上昇することを防いでいる。

図２は、本実施形態に係るエアロゲル積層体の断面を模式的に示す図である。図２に示すように、エアロゲル積層体は、エアロゲル層１が基材２の少なくとも一方の面に積層された構造を有している。このような構造を１つ以上有することで、薄型化可能となり、優れた断熱性及び柔軟性を有するエアロゲル積層体となる。なお、エアロゲル層１は、基材２の両面に積層されていてもよい。

図３は、本実施形態に係るエアロゲル積層体が複数積層された多層積層体の断面を模式的に示す図である。本実施形態に係るエアロゲル積層体は、図３に示すように、エアロゲル層１と基材２とが、交互に複数積層された多層積層体とすることができる。基材２同士が直接接触しないようにエアロゲル積層体が積層されていれば、多層積層体は、５層以上であってもよく、１０層以上であってもよく、２０層以上であってもよい。

エアロゲル層１と基材２とが積層された構造を複数層設けることにより、１層のエアロゲル積層体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。

＜エアロゲル層＞
本実施形態に係るエアロゲル層は、エアロゲルにより構成される層である。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）」を意味するものである。一般的にエアロゲルの内部は網目状の微細構造となっており、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している。なお、本実施形態におけるエアロゲルは、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。本実施形態に係るエアロゲルは、エアロゲル中にシリカ粒子が複合化（以下、場合により「エアロゲル複合体」という）されながらも、上記エアロゲルの特徴であるクラスター構造を有しており、三次元的に微細な多孔性の構造を有している。

本実施形態に係るエアロゲル複合体は、エアロゲル成分及びシリカ粒子を含有する。なお、本実施形態において、必ずしもこれと同じ概念を意味するものではないが、本実施形態に係るエアロゲル複合体は、三次元網目骨格を構成する成分としてシリカ粒子を含有するものである、と表現することも可能である。本実施形態に係るエアロゲル複合体は、後述するとおり断熱性と柔軟性とに優れている。特に、柔軟性が優れていることによりエアロゲル複合体としての取り扱い性が向上して大型化も可能となるため、生産性を高めることができる。なお、このようなエアロゲル複合体は、エアロゲルの製造環境中にシリカ粒子を存在させることにより得られるものである。そして、シリカ粒子を存在させることによるメリットは、複合体自体の断熱性、柔軟性等を向上できることのみならず、後述する湿潤ゲルの作製工程の時間短縮、又は、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ことにもある。なお、この工程の時間短縮及び工程の簡略化は、柔軟性が優れるエアロゲル複合体を作製する上で必ずしも求められることではない。

本実施形態において、エアロゲル成分とシリカ粒子との複合化態様は様々である。例えば、エアロゲル成分は膜状等の不定形であってもよく、粒子状（エアロゲル粒子）であってもよい。いずれの態様においても、エアロゲル成分が様々な形態になりシリカ粒子間に存在しているため、複合体の骨格に柔軟性が付与されていると推察される。

まず、エアロゲル成分とシリカ粒子との複合化態様としては、不定形のエアロゲル成分がシリカ粒子間に介在する態様が挙げられる。このような態様としては、例えば、シリカ粒子が膜状のエアロゲル成分（シリコーン成分）により被覆された態様（エアロゲル成分がシリカ粒子を内包する態様）、エアロゲル成分がバインダーとなりシリカ粒子同士が連結された態様、エアロゲル成分が複数のシリカ粒子の間隙を充填している態様、これらの態様の組み合わせの態様（クラスター状に並んだシリカ粒子がエアロゲル成分により被覆された態様等）、など様々な態様が挙げられる。このように、本実施形態においてエアロゲル複合体は、三次元網目骨格がシリカ粒子とエアロゲル成分（シリコーン成分）とから構成されることができ、その具体的態様（形態）に特に制限はない。

本実施形態に係るエアロゲル複合体においてこのような様々な態様が生じるメカニズムは必ずしも定かではないが、本発明者は、ゲル化工程におけるエアロゲル成分の生成速度が関与していると推察している。例えば、シリカ粒子のシラノール基数を変動させることによってエアロゲル成分の生成速度が変動する傾向がある。また、系のｐＨを変動させることによってもエアロゲル成分の生成速度が変動する傾向がある。

このことは、シリカ粒子のサイズ、形状、シラノール基数、系のｐＨ等を調整することにより、エアロゲル複合体の態様（三次元網目骨格のサイズ、形状等）を制御できることを示唆する。したがって、エアロゲル複合体の密度、気孔率等の制御が可能となり、エアロゲル複合体の断熱性及び柔軟性を制御することができると考えられる。なお、エアロゲル複合体の三次元網目骨格は、上述した様々な態様の一種類のみから構成されていてもよいし、二種以上の態様から構成されていてもよい。

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。

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ことから、１ｎｍ以上とすることができ、５ｎｍ以上であってもよく、１０ｎｍ以上であってもよい。一方、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ことから、シリカ粒子の平均一次粒子径は、５００ｎｍ以下とすることができ、３００ｎｍ以下であってもよく、２５０ｎｍ以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子の平均一次粒子径は、１〜５００ｎｍとすることができ、５〜３００ｎｍであってもよく、１０〜２５０ｎｍであってもよい。

本実施形態において、シリカ粒子の平均一次粒子径は、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、三次元網目骨格からは、その断面の直径に基づき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、三次元網目骨格を形成する骨格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円に置き換えたときの当該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。

なお、シリカ粒子については原料から平均粒子径を測定することが可能である。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が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、窒素ブローにより乾燥する。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４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。

耐収縮性に優れるエアロゲルを得易くなることから、シリカ粒子の１ｇ当りのシラノール基数は、１０×１０^１８個／ｇ以上とすることができ、５０×１０^１８個／ｇ以上であってもよく、１００×１０^１８個／ｇ以上であってもよい。一方、均質なエアロゲルが得易くなることから、シリカ粒子の１ｇ当りのシラノール基数は、１０００×１０^１８個／ｇ以下とすることができ、８００×１０^１８個／ｇ以下であってもよく、７００×１０^１８個／ｇ以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子の１ｇ当りのシラノール基数は、１０×１０^１８〜１０００×１０^１８個／ｇとすることができ、５０×１０^１８〜８００×１０^１８個／ｇであってもよく、１００×１０^１８〜７００×１０^１８個／ｇであってもよい。

＜エアロゲルの具体的態様＞
本実施形態に係るエアロゲルは、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、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むエアロゲル前駆体と、シリカ粒子と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層は、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、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むエアロゲル前駆体と、シリカ粒子とを含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得ることができる。これらの態様を採用することにより、エアロゲル層の断熱性と柔軟性とがより向上する。上記縮合物は、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。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。

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、断熱性と柔軟性とに優れるエアロゲル層を形成することが容易となる。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及び柔軟性を有するエアロゲル層を形成することができる。

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。

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、Ｓｉ−ＮＭＲにより得ることができる。

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。これらの官能基のうち、アルコキシ基、シラノール基及びヒドロキシアルキル基は、エアロゲルの柔軟性をより向上することができ、さらにアルコキシ基及びヒドロキシアルキル基はゾルの相溶性をより向上することができる。

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。

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とすることができ、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。

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、後述する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）を用いることができる。すなわち、本実施形態に係るエアロゲル複合体は、シリカ粒子と、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。ケイ素化合物における分子内のケイ素数は、１又は２とすることができる。

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、具体的には、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。

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。

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、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。

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、ビニルトリメトキシシラン等も用いることができる。

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。

分子末端の加水分解性の官能基が３個以下のケイ素化合物として、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も用いることができる。

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、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。

本実施形態のゾル塗液を作製するにあたり、ケイ素化合物は、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を含むことができる。すなわち、本実施形態に係るゾルは、ケイ素化合物として、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（以下、場合により「ポリシロキサン化合物群」という）を含有することができる。

本実施形態に係るエアロゲル複合体は、シリカ粒子と、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（加水分解性の官能基が加水分解したポリシロキサン化合物）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であってもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲル層は、シリカ粒子と、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と、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。

ポリシロキサン化合物群における官能基は、特に限定されないが、同じ官能基同士で反応するか、あるいは他の官能基と反応する基とすることができる。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。縮合性の官能基としては、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前述の反応性基（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。これらの官能基及び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。これらの官能基及び反応性基のうち、例えば、エアロゲル複合体の柔軟性を向上する基としては、アルコキシ基、シラノール基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられ、これらのうち、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基はゾルの相溶性をより向上することができる。また、ポリシロキサン化合物の反応性の向上とエアロゲル複合体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炭素数は１〜６とすることができるが、エアロゲル複合体の柔軟性をより向上する観点から２〜４であってもよい。

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、下記一般式（Ａ）で表される構造を有する化合物が挙げられる。

式（Ａ）中、Ｒ^１ａはヒドロキシアルキル基を示し、Ｒ^２ａはアルキレン基を示し、Ｒ^３ａ及びＲ^４ａ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Ｒ^１ａ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Ｒ^２ａ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Ｒ^３ａ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Ｒ^４ａは各々同一であっても異なっていてもよい。

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（上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、Ｒ^１ａ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、Ｒ^２ａ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、Ｒ^３ａ及びＲ^４ａ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。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とすることができ、５〜２０であってもよい。

上記一般式（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、モメンティブ社製）が挙げられる。

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、下記一般式（Ｂ）で表される構造を有する化合物が挙げられる。

式（Ｂ）中、Ｒ^１ｂはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、Ｒ^２ｂ及びＲ^３ｂはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、Ｒ^４ｂ及びＲ^５ｂ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Ｒ^１ｂは各々同一であっても異なっていてもよく、２個のＲ^２ｂ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Ｒ^３ｂ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Ｒ^４ｂ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Ｒ^５ｂは各々同一であっても異なっていてもよい。

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（上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、Ｒ^１ｂ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、Ｒ^２ｂ及びＲ^３ｂ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。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、Ｒ^４ｂ及びＲ^５ｂ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。該アルキル基としては、例えば、メチル基が挙げられる。式（Ｂ）中、ｍは２〜３０とすることができ、５〜２０であってもよい。

上記一般式（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。

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。

これらのポリシロキサン化合物群は、単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。

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、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い。すなわち、ケイ素化合物群の含有量は、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、１２〜２５質量部であってもよい。

上記ゾルがポリシロキサン化合物群を含有する場合、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、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、ゾルの総量１００質量部に対し、１質量部以上とすることができ、３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。良好な相溶性を更に得易くなることから、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、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、１５質量部以下であってもよい。すなわち、ポリシロキサン化合物群の含有量は、ゾルの総量１００質量部に対し、１〜５０質量部とすることができ、３〜５０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。

エアロゲル前駆体の含有量、すなわち、ケイ素化合物群の含有量及びポリシロキサン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ことから、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、１５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、エアロゲル前駆体の含有量は、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い。すなわち、エアロゲル前駆体の含有量は、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、１５〜２５質量部であってもよい。

ケイ素化合物群の含有量と、ポリシロキサン化合物群の含有量との比（ケイ素化合物群：ポリシロキサン化合物群）は、０．５：１〜４：１とすることができ、１：１〜２：１であってもよく、２：１〜４：１であってもよく、３：１〜４：１であってもよい。これらの化合物の含有量の比を０．５：１以上とすることにより、良好な相溶性を更に得易くなる。上記含有量の比を４：１以下とすることにより、ゲルの収縮を更に抑制し易くなる。

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層に付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲル複合体が得易くなることから、ゾルの総量１００質量部に対し、１質量部以上にすることができ、４質量部以上であってもよく、６質量部以上であってもよい。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複合体が得易くなることから、上記シリカ粒子の含有量は、２０質量部以下とすることができ、１５質量部以下であってもよく、１０質量部以下であってもよい。すなわち、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質量部とすることができるが、４〜１５質量部であってもよく、６〜１０質量部であってもよい。

本実施形態に係るエアロゲル複合体は、下記一般式（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成分は、式（１）で表される構造を含む構造として、下記一般式（１ａ）で表される構造を有することができる。上記一般式（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成分の骨格中に導入することができる。

式（１）及び式（１ａ）中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、Ｒ^３及びＲ^４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Ｒ^１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Ｒ^２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Ｒ^３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Ｒ^４は各々同一であっても異なっていてもよい。

上記式（１）又は式（１ａ）で表される構造をエアロゲル複合体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複合体となる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式（１）及び式（１ａ）中、Ｒ^１及びＲ^２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。該アルキル基としては、例えば、メチル基が挙げられる。式（１）及び式（１ａ）中、Ｒ^３及びＲ^４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。該アルキレン基としては、例えば、エチレン基及びプロピレン基が挙げられる。式（１ａ）中、ｐは２〜３０とすることができ、５〜２０であってもよい。

本実施形態に係るエアロゲル複合体は、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複合体であり、かつ、橋かけ部が下記一般式（２）で表される構造を有するエアロゲル複合体であってもよい。このようなラダー型構造をエアロゲル成分としてエアロゲル複合体の骨格中に導入することにより、耐熱性と機械的強度を向上させることができる。上記一般式（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、一般式（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）とを有するもの（いわゆる「梯子」の形態を有するもの）である。本態様において、エアロゲル複合体の骨格がラダー型構造からなっていてもよいが、エアロゲル複合体が部分的にラダー型構造を有していてもよい。

式（２）中、Ｒ^５及びＲ^６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Ｒ^５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Ｒ^６は各々同一であっても異なっていてもよい。

上記の構造をエアロゲル成分としてエアロゲル複合体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、下記一般式（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複合体となる。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：（ＲＳｉＯ_１．５）_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。下記一般式（Ｘ）にて示すように、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複合体では、橋かけ部の構造が上記一般式（２）で表される構造（ポリシロキサン構造）である。本実施形態に係るエアロゲル複合体は、一般式（１）〜（３）で表される構造に加え、シルセスキオキサンに由来する構造を更に有していてもよい。

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。

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より向上させるという観点から、ラダー型構造としては、下記一般式（３）で表されるラダー型構造を有していてもよい。

式（３）中、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７及びＲ^８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Ｒ^５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Ｒ^６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Ｒ^７は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、ｃが２以上の整数の場合、２個以上のＲ^８は各々同一であっても異なっていてもよい。

より優れた柔軟性を得る観点から、式（２）及び式（３）中、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７及びＲ^８（ただし、Ｒ^７及びＲ^８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。該アルキル基としては、例えば、メチル基が挙げられる。式（３）中、ａ及びｃは、それぞれ独立に６〜２０００とすることができ、１０〜１０００であってもよい。式（２）及び式（３）中、ｂは、２〜３０とすることができ、５〜２０であってもよい。

本実施形態に係るエアロゲル複合体は、下記一般式（４）で表される構造を有することができる。

式（４）中、Ｒ^９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。

本実施形態に係るエアロゲル複合体は、下記一般式（５）で表される構造を有することができる。

式（５）中、Ｒ^１０及びＲ^１１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。

本実施形態に係るエアロゲル複合体は、下記一般式（６）で表される構造を有することができる。

式（６）中、Ｒ^１２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。

エアロゲル層の厚みは、良好な断熱性を得易くなることから、１μｍ以上とすることができ、１０μｍ以上であってもよく、３０μｍ以上であってもよい。一方、薄型化の観点から、エアロゲル層の厚みは２００μｍ以下とすることができ、１００μｍ以下であってもよく、８０μｍ以下であってもよい。すなわち、エアロゲル層の厚みは、１〜２００μｍとすることができ、１０〜１００μｍであってもよく、３０〜８０μｍであってもよい。

より優れた強度及び柔軟性を得る観点から、エアロゲル層の２５℃における密度は、０．０５ｇ／ｃｍ^３以上とすることができ、０．１ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、０．２ｇ／ｃｍ^３以上であってもよい。一方、より優れた断熱性を得る観点から、エアロゲル層の２５℃における密度は、０．３ｇ／ｃｍ^３以下とすることができ、０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であってもよく、０．２ｇ／ｃｍ^３以下であってもよい。すなわち、エアロゲル層の２５℃における密度は０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ^３とすることができ、０．１〜０．２５ｇ／ｃｍ^３であってもよく、０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３であってもよい。

より優れた断熱性を得る観点から、エアロゲル層の２５℃における気孔率は、８５％以上とすることができ、８７％以上であってもよく、より優れた強度及び柔軟性を得る観点から、９５％以下とすることができ、９３％以下であってもよい。すなわち、エアロゲル層の２５℃における気孔率は、８５〜９５％とすることができ、８７〜９３％であってもよい。

エアロゲル層の密度及び気孔率は、ＤＩＮ６６１３３に準じて水銀圧入法により測定することができる。測定装置としては、例えば、オートポアＩＶ９５２０（株式会社島津製作所製、製品名）を用いることができる。

＜基材＞
本実施形態に係る基材は、非エアロゲル層であり、基材の構成としては、特に限定されず、単層でも複層でも構わない。基材の形状としては、エアロゲル積層体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。

基材は、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、エアロゲル積層体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基材は、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。

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。

本実施形態に係る基材は、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基材でも、熱線吸収機能を有する層のみからなる基材でもよい。また、基材は、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、基材は、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。

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。

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。

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。

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、カーボンブラック等の炭素粉末；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（ＫＨＳＯ_４）、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。

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。

断熱性をより向上する観点から、基材は、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、基材は、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。

基材のエアロゲル層が設けられている側の面には、基材とエアロゲル層との接着性向上又は保護を目的に樹脂層を有していてもよい。樹脂層の構成材料としては、基材の酸化、腐食等を生じない樹脂成分を含むものであれば特に限定されない。樹脂成分としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び紫外線硬化性樹脂が挙げられ、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。樹脂層は、単層であっても複層であってもよい。

基材のエアロゲル層が設けられていない側の面には、エアロゲル積層体を複数層重ねた際にエアロゲル層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。

基材のエアロゲル層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。

基材の厚み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、基材の厚みは、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、基材の厚みは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。

＜エアロゲル積層体の製造方法＞
本実施形態に係るエアロゲル積層体の製造方法は、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、本実施形態に係るエアロゲル積層体は、エアロゲルを形成するためのゾルを作製するゾル塗液の作製工程と、基材に上記ゾル塗液を塗布し、乾燥してエアロゲル層を形成する塗工工程と、塗工工程で得られたエアロゲル層を熟成する熟成工程と、熟成したエアロゲル層を洗浄及び溶媒置換する工程と、洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル層を乾燥する乾燥工程を主に備える製造方法により製造することができる。なお、「ゾル」とは、ゲル化反応が生じる前の状態であって、本実施形態においては上記ケイ素化合物と、シリカ粒子とが溶媒中に溶解又は分散している状態を意味する。

以下、本実施形態に係るエアロゲル積層体の製造方法の各工程について説明する。

（ゾル塗液の作製工程）
ゾル塗液の作製工程は、上述のケイ素化合物と、シリカ粒子とを含む溶媒とを混合し、加水分解反応を行った後、ゾルゲル反応を行い、半ゲル化のゾル塗液を得る工程である。本工程においては、加水分解反応を促進させるため、溶媒中にさらに酸触媒を添加してもよい。また、特許第５２５０９００号公報に示されるように、溶媒中に界面活性剤、熱加水分解性化合物等を添加することもできる。さらに、ゲル化反応を促進させるため、塩基触媒を添加してもよい。なお、本工程、後述する塗工工程及び熟成工程における工程時間を短縮し、加熱及び乾燥温度を低温化する観点から、ゾル中にシリカ粒子を含有するとよい。

溶媒としては、後述する塗工工程において、良好な塗膜性が得られれば特に限定されず、例えば、水、又は、水及びアルコールの混合液を用いることができる。アルコールとしては、例えば、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−ブタノール及びｔ−ブタノールが挙げられる。これらの中でも、表面張力が高く、揮発性が低い点から、水を用いることができる。

酸触媒としては、例えば、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、有機カルボン酸類を用いることができ、具体的には、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸又はマロン酸が挙げられ、酢酸であってもよい。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。

酸触媒を用いることで、ケイ素化合物及びポリシロキサン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、ケイ素化合物及びポリシロキサン化合物の総量１００質量部に対し、０．００１〜０．１質量部とすることができる。

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。

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化合物、ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物などを使用できる。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化合物としては、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化合物としては、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のブロック共重合体等が挙げられる。

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を用いることができる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム及び塩化セチルトリメチルアンモニウムが挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルスルホン酸ナトリウムが挙げられる。両イオン性界面活性剤としては、例えば、アミノ酸系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤及びアミンオキシド系界面活性剤が挙げられる。アミノ酸系界面活性剤としては、例えば、アシルグルタミン酸が挙げられる。ベタイン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン及びステアリルジメチルアミノ酢酸ベタインが挙げられる。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。

これらの界面活性剤は、後述する塗工工程において、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ている。

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（ケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群）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質量部とすることができ、５〜６０質量部であってもよい。

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、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、例えば、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。

熱加水分解性化合物の添加量は、ゾルゲル反応を十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として尿素を用いた場合、その添加量は、ケイ素化合物の総量１００質量部に対して、１〜２００質量部とすることができ、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。

ゾル塗液の作製工程の加水分解は、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、ケイ素化合物及びポリシロキサン化合物中の加水分解性官能基が十分に加水分解され、ケイ素化合物の加水分解生成物及びポリシロキサン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。

ただし、溶媒中に熱加水分解性化合物を添加する場合は、ゾル塗液の作製工程の温度環境を、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制してゾル塗液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、ゾル塗液の作製工程の温度環境は０〜４０℃とすることができ、１０〜３０℃であってもよい。

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に残存し難いため耐水性を損ないづらいという点、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。

塩基触媒を用いることで、ゾル塗液中のケイ素化合物（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及び／又は脱アルコール縮合反応を促進することができ、ゾル塗液のゲル化をより短時間で行うことができる。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。

塩基触媒の添加量は、ケイ素化合物の総量１００質量部に対し、０．５〜５質量部とすることができ、１〜４質量部であってもよい。塩基触媒の添加量を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。

ゾル塗液の作製工程におけるゾルゲル反応は、後述する塗工工程において、良好な塗膜性を得る目的から、ゾルを半ゲル化状態にすることが必要である。この反応は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行うことが好ましい。ゲル化温度は、ゾル中のケイ素化合物、シリカ粒子、酸触媒、界面活性剤、塩基触媒等の種類及び量にも左右されるが、３０〜９０℃とすることができ、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、ゲル化温度を９０℃以下にすることにより、急なゲル化を抑制することができる。

ゾルゲル反応の時間は、ゲル化温度により異なるが、本実施形態においては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（ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群）が有するシラノール基及び／又は反応性基が、シリカ粒子のシラノール基と水素結合及び／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、後述する評価方法でコントロールし、適切なゾル塗液が得られ、後述する塗工工程において良好な成膜性を得易くなり、また、ゾルの完全ゲル化を抑制し、基材との接着性を得易くなる。

得られたゾル塗液は、そのまま次の塗工工程に用いてもよいし、ゲル化を抑制し保管してもよい。保管方法としては、熱加水分解性化合物を添加する場合は、ゾル塗液の作製工程の温度環境を、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制してゾル塗液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、ゾル塗液の作製工程の温度環境は０〜４０℃とすることができ、１０〜３０℃であってもよい。

本実施形態のゾル塗液の粘度は、２５℃で３００〜１２００ｍＰａ・ｓ、４００〜１１００ｍＰａ・ｓ又は５００〜１０００ｍＰａ・ｓであってもよい。上記粘度は、Ｅ型粘度計（東機産業株式会社製ＴＶ−２２形、ロータコード：３（３°×Ｒ１７．６５））を用いて、２５℃、５ｒｐｍの条件で測定することができる。

（塗工工程）
塗工工程は、上記ゾル塗液を、基材に塗工し、エアロゲル層を形成する工程である。具体的には、上記ゾル塗液を、基材に塗布し、乾燥することによりゾル塗液をゲル化させてエアロゲル層を基材の表面に形成する。ただし、このエアロゲル層は、基材との接着力が確保される状態であることが望ましい。本実施形態に係るエアロゲル積層体は、ロール状に巻き取って貯蔵することができる。

塗工装置としては、ダイコータ、コンマコータ、バーコータ、キスコータ、ロールコータ等が利用でき、エアロゲル層の厚みによって適宜使用される。塗工後のゾル塗液からなる塗膜は、加熱等により乾燥することができる。

ゾル塗液を基材に塗布した後の乾燥は、例えば、乾燥後のエアロゲル層の含水率が１０質量％以上となる条件で行うことができ、５０質量％以上となる条件で行ってもよい。エアロゲル層の含水量を１０質量％とすることにより、基材との接着性を得易くなる。

乾燥温度は、ゾル塗液中の水分量及び／又は有機溶媒量、有機溶媒の沸点によっても異なるが、例えば、５０〜１５０℃とすることができ、６０〜１２０℃であってもよい。乾燥温度を５０℃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、１５０℃以下とすることにより、基材との接着性を得易くなる。

乾燥時間は、乾燥温度によって異なるが、例えば、０．２〜１０分とすることができ、０．５〜８分であってもよい。乾燥時間を０．２分以上とすることにより、エアロゲル層が形成し易くなり、１０分以下とすることにより、基材との接着性を得易くなる。上記乾燥条件は、予め簡単な実験により適宜設定することができる。

また、エアロゲル層の基材側と反対の面には、セパレーターを更に積層することができる。セパレーターを積層することにより、エアロゲル積層体をロール状に巻き取った際の、上記エアロゲル面の基材の裏面への転写を防止することができる。塗工工程において、セパレーターを積層する場合、例えば、ゾル塗液を塗布した後に積層してもよく、ゾル塗液からなる塗膜を乾燥した後に積層してもよい。セパレーターとしては、例えば、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からなる樹脂フィルム、銅箔、アルミニウム箔等の金属箔及び離型紙を挙げることができる。これらの中でも、ゾル塗液を塗布した後にセパレーターを積層する場合は、エアロゲル層の含水率を高く保てる観点から、樹脂フィルムを用いることができる。なお、セパレーターには、マット処理、コロナ処理等の離型処理を施してもよい。

（熟成工程）
熟成工程は、上記塗工工程により形成されたエアロゲル層を、加熱にて熟成させる工程である。本工程において、エアロゲル層が基材に対する接着性の低下を抑制する観点から、エアロゲル層の含水率が１０質量％以上となるように熟成させるとよく、５０質量％以上となるように熟成させるとよりよい。熟成方法としては、上記範囲を満足すれば特に制限されないが、例えば、エアロゲル積層体を、密閉雰囲気で熟成する方法、及び、加熱による含水率の低下を抑制できる恒湿恒温槽等を用いて熟成する方法が挙げられる。

熟成温度は、例えば、４０〜９０℃とすることができ、５０〜８０℃であってもよい。熟成温度を４０℃以上とすることにより、熟成時間を短縮できる。熟成温度を９０℃以下とすることにより、含水率の低下を抑制できる。

熟成時間は、例えば、１〜４８時間とすることができ、３〜２４時間であってもよい。熟成時間を１時間以上とすることにより、優れた断熱性を得ることができ、４８時間以下にすることにより、基材との高い接着性を得ることができる。

（洗浄及び溶媒置換工程）
洗浄及び溶媒置換工程は、上記熟成工程により得られたエアロゲル積層体を洗浄する工程（洗浄工程）と、後述する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。洗浄及び溶媒置換手法は特に制限はされない。洗浄及び溶媒置換工程は、エアロゲル積層体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、エアロゲル層中の未反応物、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積層体の製造を可能にする観点からは、熟成後のエアロゲル層を洗浄してもよい。

洗浄工程では、上記熟成工程で得られたエアロゲル積層体に対し、水又は有機溶媒を用いて、エアロゲル層を繰り返し洗浄することが好ましい。

有機溶媒としては、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。

後述する溶媒置換工程では、乾燥によるエアロゲル層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であることが好ましい。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。このことから、上記の有機溶媒の中でも、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の親水性有機溶媒を用いることができ、さらに経済性の点から、メタノール、エタノール又はメチルエチルケトンを用いてもよい。

洗浄工程に使用される水又は有機溶媒の量としては、エアロゲル層中の溶媒を十分に置換し、洗浄できる量とすることができ、エアロゲル層の容量に対して３〜１０倍の量の溶媒を用いることができる。洗浄は、洗浄後のエアロゲル層中の含水率が１０質量％以下となるまで繰り返すことができる。

洗浄工程における温度は、洗浄に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、メタノールを用いる場合は、３０〜６０℃程度とすることができる。

溶媒置換工程では、後述する乾燥工程におけるエアロゲル層の収縮を抑制するため、洗浄したエアロゲル層に含まれる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、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又は二酸化炭素を単独で用いてもよく、これらを２種類以上混合した溶媒を用いてもよい。

低表面張力の溶媒としては、例えば、２０℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下の溶媒が挙げられる。当該表面張力は、２５ｍＮ／ｍ以下であってもよく、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、さらに後述する乾燥工程における乾燥が容易な点で、常圧での沸点が１００℃以下の溶媒を用いてもよい。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。

溶媒置換工程に使用される溶媒の量としては、洗浄後のエアロゲル層中の溶媒を十分に置換できる量とすることができ、エアロゲル層の容量に対して３〜１０倍の量の溶媒を用いることができる。

溶媒置換工程における温度は、置換に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、ヘプタンを用いる場合は、３０〜６０℃程度とすることができる。

なお、本実施形態においては、ゾルがシリカ粒子を含有しているため、上述のとおり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。本実施形態においてはシリカ粒子が三次元網目状のエアロゲル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。そのため、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移すことができると考えられる。このように、本実施形態においては、洗浄及び溶媒置換工程〜乾燥工程の簡略化が可能である。

また、塗工工程にてセパレーターを積層している場合は、エアロゲル層の洗浄及び溶媒置換の効率を向上させる観点から、洗浄工程前にセパレーターを抜き取り、溶媒置換工程後に再度セパレーターを積層してもよい。

（乾燥工程）
乾燥工程では、上記の通り洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル層を乾燥させる。これにより、最終的なエアロゲル積層体を得ることができる。

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観点から、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な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。

本実施形態に係るエアロゲル積層体は、洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル層を、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）の種類又は基材の耐熱性により異なるが、６０〜１８０℃とすることができ、９０〜１５０℃であってもよい。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、２〜４８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圧力をかけて乾燥を早めることもできる。

また、本実施形態に係るエアロゲル積層体は、常圧乾燥における乾燥効率を向上させる観点から、乾燥工程の前にプレ乾燥を行ってもよい。プレ乾燥方法としては特に制限されない。プレ乾燥温度は、６０〜１８０℃とすることができ、９０〜１５０℃であってもよい。また、プレ乾燥時間は、１〜３０分とすることができる。なお、このようなプレ乾燥により得られたエアロゲル積層体は、更に乾燥工程にて乾燥することができる。

洗浄及び溶媒置換工程にてセパレーターを積層している場合は、乾燥効率と搬送効率の観点から、プレ乾燥前に抜き取り、プレ乾燥後に再度セパレーターを積層することができる。また、洗浄及び溶媒置換工程〜乾燥工程まで連続で行う場合は、洗浄工程前にセパレーターを抜き取り、プレ乾燥後に再度セパレーターを積層することができる。

本実施形態に係るエアロゲル積層体は、また、洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル積層体を、超臨界乾燥することによっても得ることができる。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、エアロゲル層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、エアロゲル層を、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、エアロゲル層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。

［断熱材］
本実施形態に係る断熱材は、これまで説明したエアロゲル積層体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。なお、上記エアロゲル積層体の製造方法により得られるエアロゲル積層体をそのまま（必要に応じ所定の形状に加工し）断熱材とすることができる。断熱材は、該エアロゲル積層体が複数層積層されたものであってもよい。

本実施形態に係るエアロゲル積層体は、厚み方向にエアロゲル層と、基材とが積層されてなる構造を、少なくとも一つ有するものである。従来では取扱い性が困難であったエアロゲルの薄膜化が可能であるため、本実施形態に係るエアロゲル積層体は、優れた断熱性と柔軟性を有する断熱材として用いることができ、断熱材の薄型化が可能である。

このような利点から、本実施形態に係るエアロゲル積層体は、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、本実施形態に係るエアロゲル積層体は、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。

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。

（ポリシロキサン化合物Ａの合成）
撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた１Ｌの３つ口フラスコにて、ヒドロキシ末端ジメチルポリシロキサン「ＸＣ９６−７２３」（モメンティブ社製、製品名）を１００．０質量部、メチルトリメトキシシランを１８１．３質量部及びｔ−ブチルアミンを０．５０質量部混合し、３０℃で５時間反応させた。その後、この反応液を、１．３ｋＰａの減圧下、１４０℃で２時間加熱し、揮発分を除去することで、上記一般式（Ｂ）で表される両末端２官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物（ポリシロキサン化合物Ａ）を得た。

（実施例１）
［ゾル塗液］
シリカ粒子含有原料としてＰＬ−２Ｌ（扶桑化学工業株式会社製、製品名、平均一次粒子径：２０ｎｍ、固形分：２０質量％）を１００．０質量部、水を４５．０質量部、酸触媒として酢酸を０．１質量部、イオン性界面活性剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（和光純薬工業株式会社製、以下「ＣＴＡＢ」と略記）を２０．０質量部及び熱加水分解性化合物として尿素を５０．０質量部混合し、これにシリコン化合物としてメチルシトリメトキシラン（信越化学工業株式会社製、以下「ＭＴＭＳ」と略記）を３０．０質量部及びジメトキシジメチルシラン（東京化成工業株式会社製、以下「ＤＭＤＭＳ」と略記）を１０．０質量部、並びにポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Ａを１０．０質量部加え、２５℃で２時間反応させた。その後、６０℃で７０分間ゾルゲル反応させてゾル塗液を得た。

［エアロゲル積層体］
上記ゾル塗液を、基材である（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）に、ゲル化後の厚みが４０μｍとなるようにフィルムアプリケーター（テスター産業株式会社製、製品名：ＰＩ−１２１０）を用いて塗布し、６０℃で６分間乾燥して、ゲル状のエアロゲル層を有するエアロゲル積層体を得た。その後、得られたエアロゲル積層体を密閉容器に移し、６０℃で８時間熟成した。

次いで、熟成したエアロゲル積層体を水２０００ｍＬに浸漬し、３０分間かけて洗浄を行った後、メタノール２０００ｍＬに浸漬し、６０℃で３０分かけて洗浄を行った。この洗浄操作を、新しいメタノールに交換しながら２回行った。さらに、洗浄したエアロゲル積層体を、メチルエチルケトン２０００ｍＬに浸漬し、６０℃で３０分かけて溶媒置換を行った。この溶媒置換操作を、新しいメチルエチルケトンに交換しながら２回行った。洗浄及び溶媒置換されたエアロゲル積層体を、常圧下にて、１２０℃で６時間乾燥することで上記一般式（２）、（３）、（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体１を得た。

（実施例２）
２５℃での反応時間を２４時間に変更し、６０℃での反応時間を６０分に変更してゾル塗液を得た以外は、実施例１と同様にして、エアロゲル積層体２を得た。

［粘度測定］
０．８ｍＬのゾル塗液をＥ型粘度計（東機産業株式会社製ＴＶ−２２形、ロータコード：３（３°×Ｒ１７．６５））のコーンに入れ、取り付けてから２５℃で３０秒間安定させ、ｒａｎｇｅ２．５Ｍ、回転数５ｒｐｍで測定開始１分後の粘度数値を測定した。

［ＦＴ−ＩＲ（ＡＴＲ法）測定］
ＦＴ−ＩＲ装置に、溶液用測定台を取り付け、その上赤外光入射角として４５°の溶液用ＺｎＳｅ （Ｐｉｋｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ製）セル（長さ７ｃｍ）をセットした。次いで、マイクロピペットでゾル塗液４５０μＬを測りとり、セルに均一に塗り、アルミホイルで包んだ蓋を閉めて、ゾル塗液のＦＴ−ＩＲ測定（積算回数：１６、分解能：４ｃｍ^−１、波数領域：４０００〜７００ｃｍ^−１）を行った。

得られたＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、１０１６ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐａ）と９０８ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｂ）の比、又は、９０８ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｂ）と１２６９ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｃ）の比を算出した。なお、吸収強度高さは、４０００〜３９００ｃｍ^−１の間の最小値と２５００〜２７００ｃｍ^−１の間の最小値とを結んだ線をベースラインとして測定した。

［成膜性］
得られたゲル塗液について、エアロゲル層の成膜性の評価は、基材に均一に塗布できるかどうかを目視で判断した。

実施例で得られたゲル塗液の粘度、吸収強度比及び成膜性の評価を表１に示す。

［接着性の評価］
エアロゲル層の基材への接着性の評価は、テープ剥離試験により行った。具体的には、エアロゲル積層体のエアロゲル層に、セロハンテープ（積水化学工業株式会社製、製品名：セキスイセロテープＣ４０ＳＨ０２）を指で上から押し付けるようにして密着させた後、引き剥がし速度５０ｍｍ／分でセロハンテープを９０度方向に引き剥がした。次いで、テープ剥離試験前後の質量減少量を算出し、接触面積で除することで単位面積当たりの脱落量を求めた。

［断熱性能の評価］
実施例で得られたエアロゲル積層体について、以下の条件に従い、測定又は評価をした。

（１）断熱性評価用の液体窒素容器の準備
エアロゲル積層体を、（縦）６０６ｍｍ×（横）３４３ｍｍのシートＡ、（縦）６１２ｍｍ×（横）３６２ｍｍのシートＢ、（縦）６１８ｍｍ×（横）３８０ｍｍ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。

次に、液体窒素容器外周用シートとして、エアロゲル層を介して隣接する基材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。

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、さらに、シートＢ１０の上にシートＣ１０を配置し、シートＥ１０の上にシートＦ１０を配置することで、エアロゲル積層体が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。

図５は、断熱材１０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。３０層のエアロゲル積層体からなる断熱材１０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。

（２）断熱材の厚みの測定
液体窒素容器１２の外周に設けられた断熱材１０の総厚みＤ_３０（ｍｍ）を、次式より算出した。
Ｄ_３０＝Ｄ_ｃ／２―５０．０
式中、Ｄ_ｃ（ｍｍ）は、エアロゲル積層シートを３０層巻き付けた後の液体窒素容器の直径を示す。

（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６に、断熱性能試験装置の概略図を示す。まず、断熱材１０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１０を通過する熱流束ｑを算出した。

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、ρ_ｇ，Ｔは室温のガス密度（ｋｇ／ｍ^３）、Ｖ_ｇ，Ｔは室温のガス流量（ｍ^３／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。

次に、断熱材１０を通して入る放射熱量Ｑ_ｒ（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Ｑ_ｃ（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）、ρ_ｇ，Ｓは大気圧飽和温度における窒素ガス密度（ｋｇ／ｍ^３）、ρ_ｌ，Ｓは液体窒素密度（ｋｇ／ｍ^３）を示す。

また、Ｑ_ｃ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、Ａ_ｓ（ｍ^２）は、首配管１８の断面積、Ｌ_ｃ（ｍ）は、首配管１８の長さを示し、Ｔ_ｈ（Ｋ）は、高温温度、Ｔ_ｌ（Ｋ）は、低温温度を示し、λ_ｓｕｓ（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。

効率φは、次式（ＩＶ）より求めた。

式（ＩＶ）中、Ｃ_ｐ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））は、比熱を示す。なお、本評価において、上記Ａ_ｓの値は、０．２４３×１０^−４（ｍ^２）であり、上記Ｌの値は、１９９０００（Ｊ／ｋｇ）である。

エアロゲル積層体を通過する熱流束ｑ（Ｗ／ｍ^２）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、Ａ_ｒ（ｍ^２）は、液体窒素容器の表面積を示し、その値は、０．２０４１（ｍ^２）である。

実施例で得られたエアロゲル積層体のエアロゲル層の脱落量及び断熱性の評価を表２に示す。

表１及び２から、実施例のゾル塗液を使用し、成膜性に優れるエアロゲル層を形成することができ、基材からの脱落を低減できることを確認できる。また、エアロゲル層を設けたエアロゲル積層体においても、高い断熱性能を有することを確認できる。

１…エアロゲル層、２…基材、１０…断熱材、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、Ｌ…外接長方形、Ｐ…シリカ粒子。

Claims (5)

1. 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むエアロゲル前駆体と、シリカ粒子と、を含有するエアロゲル層形成用のゾル塗液であって、
   赤外光入射角４５°の溶液用ＺｎＳｅセルを用いてＡＴＲ法により測定された、当該ゾル塗液のＦＴ−ＩＲスペクトルにおいて、４０００〜３９００ｃｍ^−１の間の吸収強度の最小値と２５００〜２７００ｃｍ^−１の間の吸収強度の最小値とを結んだ線をベースラインとした際の１０１６ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐａ）、９０８ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｂ）及び１２６９ｃｍ^−１の吸収強度（Ｐｃ）が、下記式（ｉ）又は（ｉｉ）で表される関係を満たす、ゾル塗液。
   １．３５≦Ｐａ／Ｐｂ≦１．５５ （ｉ）
   １．６５≦Ｐｂ／Ｐｃ≦１．９０ （ｉｉ）
2. 前記エアロゲル前駆体の含有量が、前記ゾル塗液の総量１００質量部に対し、１０〜３０質量部である、請求項１に記載のゾル塗液。
3. 前記ケイ素化合物が、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を含む、請求項１又は２に記載のゾル塗液。
4. 前記シリカ粒子の平均一次粒子径が１〜５００ｎｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のゾル塗液。
5. Ｅ型粘度計を用いて、２５℃、５ｒｐｍの条件で測定した場合、３００〜１２００ｍＰａ・ｓの粘度を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のゾル塗液。