JP6796347B1 - シリカ含有成形体およびシリカ含有組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
多孔質シリカとガラス繊維とを含むシリカ含有成形体において、
ナノ繊維を更に含み、
前記ガラス繊維の平均繊維長が1mm以上であり、
前記ガラス繊維の平均繊維径が1μm超であり、
前記ナノ繊維の平均繊維径が1μm以下であり、
前記多孔質シリカと前記ガラス繊維と前記ナノ繊維との合計質量を基準として、前記ガラス繊維の含有量が1〜40wt%であり、前記ナノ繊維の含有量が0.5〜15wt%であることを特徴とするシリカ含有成形体である。
前記シリカ含有成形体は、蒸気配管用であってもよい。
多孔質シリカと、ガラス繊維と、ナノ繊維と、液体媒体と、を含むシリカ含有組成物において、
前記ガラス繊維の平均繊維長が1mm以上であり、
前記ガラス繊維の平均繊維径が1μm超であり、
前記ナノ繊維の平均繊維径が1μm以下であり、
前記多孔質シリカと前記ガラス繊維と前記ナノ繊維との合計質量を基準として、前記ガラス繊維の含有量が1〜40wt%であり、前記ナノ繊維の含有量が0.5〜15wt%であることを特徴とする、シリカ含有組成物である。
前記シリカ含有組成物は、シリカ成形体製造用であってもよい。
前記シリカ含有組成物から前記液体媒体を除去することで、シリカ含有成形体を得る工程を含むことを特徴とする、シリカ含有成形体の製造方法である。
<<成分>>
シリカ含有成形体は、多孔質シリカと、ガラス繊維と、ナノ繊維とを含む耐熱性材料である。多孔質シリカは、通常、シリカ含有成形体の母材となる。また、シリカ含有成形体は、その他の成分を含んでいてもよい。
多孔質シリカとしては、特に限定されず、乾式シリカ、湿式シリカ、エアロゲル等を使用できる。また、多孔質シリカは、表面処理されたものを使用してもよい。これらは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
ガラス繊維としては、特に限定されず、ガラス質及び/又は結晶質のものであってもよく、ソーダ石灰ガラスや、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス、アルミナ/ホウケイ酸ガラス等とすることができる。ガラス繊維は、アルミナ/ホウケイ酸ガラスであることが好ましい。これらは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
ナノ繊維は、有機繊維であっても無機繊維であってもよく、カーボンナノチューブ(CNT)、セルロースナノファイバー(CNF)、窒化ホウ素ナノチューブ、アルミナ繊維、ポリブチレンテレフラレート繊維等が挙げられる。ナノ繊維としては、CNT、CNF、アルミナ繊維であることが好ましい。これらは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
シリカ含有成形体は、その他の成分として、シリカ含有成形体に通常含まれる適宜の成分(例えば、顔料、界面活性剤、難燃剤、防水剤、撥水剤等)を含有していてもよい。シリカ含有成形体は、バインダーを含有していてもよいし含有していなくともよい。
シリカ含有成形体中(固形分中)、多孔質シリカの含有量は、50wt%超であることが好ましい。多孔質シリカの含有量は、シリカ含有成形体中、55wt%以上、60wt%以上、65wt%以上、70wt%以上、75wt%以上、80wt%以上、85wt%以上等としてもよく、98.5wt%以下、98wt%以下、97wt%以下、96wt%以下、95wt%以下、90wt%以下等としてもよい。この多孔質シリカの含有量の好ましい一例は、55.5〜96.4wt%である。
シリカ含有成形体の構造や形状は、上記成分を含む限りにおいて限定されず、用途に応じて適宜自由に変更可能である。
<熱伝導率>
シリカ含有成形体は、JIS A 1412−2に従い測定された熱伝導率を、0.028w/mK(23℃)以下とすることができる。
シリカ含有成形体は、水滴(1〜4μl)を用いた接触角測定で、70°以上、110°以上または150°以上とすることができる。
シリカ含有成形体の用途は特に限定されないが、シリカ含有成形体を、車の断熱材料、防寒素材、配管(蒸気配管)等に用いることが好ましい。さらに、このようなシリカ含有成形体に、その他の部材(反射材や外装材等)を組みつけて使用したり、シリカ含有成形体を更に加工して使用することもできる。
シリカ含有成形体は、所定のシリカ含有組成物を使用することで容易に製造することができる。
シリカ含有組成物は、シリカ含有成形体を構成する各固形分(多孔質シリカ、ガラス繊維、ナノ繊維)と、液体媒体と、を含む。シリカ含有組成物は、その他の成分を含んでいてもよい。シリカ含有組成物の固形分(多孔質シリカ、ガラス繊維、ナノ繊維、その他の成分)については上述の通りであるため、説明を省略する。
液体媒体は、揮発性を有する液体である限り特に限定されず、極性溶媒であっても無極性溶媒であってもよく、水、アルコール(メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール)、メチルエチルケトン、ヘキサン、ヘプタン等を例示することができる。これらは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
シリカ含有組成物を所定の形状に変形させ、シリカ含有組成物に含まれる液体媒体を揮発/乾燥させることでシリカ含有成形体とすることができる。
以下の原料にて、シリカ含有組成物を調製した。
なお、使用した成分は以下の通りである。
(ガラス繊維)
平均繊維長1〜26mm、平均繊維径10.7μm
(CNF)
平均繊維長500μm以下、平均繊維径20〜1000nm
(CNT)
平均繊維長5mm以下、平均繊維径150nm以下
(アルミナ繊維)
平均繊維長1400nm、平均繊維径4nm
イソプロパノール:1600g
エアロゲル:300g
ガラス繊維:40g
CNF:10g
イソプロパノール:1600g
エアロゲル:300g
ガラス繊維:40g
CNT:10g
イソプロパノール:1600g
エアロゲル:300g
ガラス繊維:40g
アルミナ:10g
水:400g
イソプロパノール:1200g
エアロゲル:300g
ガラス繊維:40g
CNF:10g
MEK:1400g(主溶媒)
イソプロパノール:200g(CNF分散媒)
エアロゲル:300g
ガラス繊維:40g
CNF:10g
(CNFはIPAとの混合ペーストとして使用した。)
ヘプタン:1400g(主溶媒)
イソプロパノール:200g(CNF分散媒)
エアロゲル:300g
ガラス繊維:40g
CNF:10g
(CNFはIPAとの混合ペーストとして使用した。)
容器に上記原料を入れ、混合させて、シリカ含有組成物を作製した。
各シリカ含有成形体を型に入れて昇温し、液体媒体を蒸発させ、シリカ含有成形体を製造した。
シリカ含有成形体について、耐熱性、断熱性、撥水性、成形性、低粉塵性を評価した。
500℃2時間加熱前後において、3点曲げ強度(JIS A 9510に準じる。)および変色具合の確認。
5点:強度低下なし。変色なし。
4点:5%以下の強度低下あり。軽微な変色あり。
3点:5%超10%以下の強度低下あり。軽微な変色あり。
2点:10%超50%以下の強度低下あり。変色あり。
1点:50%超の強度低下あり。変色あり。
200℃ホットプレート上に厚さ1cmの試験片を置き、30分後の表面温度の確認。
5点:55度以下
4点:55度超56度以下
3点:56度超57度以下
2点:57度超58度以下
1点:58度超
2μLの純水で接触角測定の確認。
5点:150度以上
4点:110度超70度以下
3点:70度超110度以下
2点:30度超70度以下
1点:30度以下
成形品から30cm離れた状態で、表面状態を目視確認。
5点:シワが見えない。
4点:表面積半分程度までの軽微なシワ
3点:表面全体に軽微なシワ
2点:表面全体に著しいシワ
1点:表面全体に著しいクラック
(縦10cm×横5cm×厚1cm)板を用いて破断時の粉落ち量の確認。
5点:0.001g以下
4点:0.001g超0.003g以下
3点:0.003g超0.006g以下
2点:0.006g超0.01g以下
1点:0.01g超
Claims (7)
- 多孔質シリカとガラス繊維とを含むシリカ含有成形体において、
ナノ繊維を更に含み、
前記ガラス繊維の平均繊維長が1mm以上であり、
前記ガラス繊維の平均繊維径が1μm超であり、
前記ナノ繊維の平均繊維径が1μm以下であり、
前記多孔質シリカと前記ガラス繊維と前記ナノ繊維との合計質量を基準として、前記ガラス繊維の含有量が1〜40wt%であり、前記ナノ繊維の含有量が1〜7wt%であることを特徴とするシリカ含有成形体。 - 前記シリカ含有成形体の全量を基準として、前記多孔質シリカと前記ガラス繊維と前記ナノ繊維との合計質量が、95質量%以上である、請求項1記載のシリカ含有成形体。
- 蒸気配管用である、請求項1又は2記載のシリカ含有成形体。
- 多孔質シリカと、ガラス繊維と、ナノ繊維と、液体媒体と、を含むシリカ含有組成物において、
前記ガラス繊維の平均繊維長が1mm以上であり、
前記ガラス繊維の平均繊維径が1μm超であり、
前記ナノ繊維の平均繊維径が1μm以下であり、
前記多孔質シリカと前記ガラス繊維と前記ナノ繊維との合計質量を基準として、前記ガラス繊維の含有量が1〜40wt%であり、前記ナノ繊維の含有量が1〜7wt%であることを特徴とする、シリカ含有組成物。 - 前記シリカ含有組成物の全固形分量を基準として、前記多孔質シリカと前記ガラス繊維と前記ナノ繊維との合計質量が、95質量%以上である、請求項4記載のシリカ含有組成物。
- シリカ成形体製造用である、請求項4又は5記載のシリカ含有組成物。
- 請求項4〜6のいずれか一項記載のシリカ含有組成物から前記液体媒体を除去することで、シリカ含有成形体を得る工程を含むことを特徴とする、シリカ含有成形体の製造方法。
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WO2013141189A1 (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | 井前工業株式会社 | 断熱材組成物、これを用いた断熱材、及び断熱材の製造方法 |
CN106830870A (zh) * | 2017-03-05 | 2017-06-13 | 江苏华盛节能科技有限公司 | 一种二氧化硅气凝胶保温材料及其制备方法 |
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