JP7411572B2

JP7411572B2 - 部分的に酸化された酸化黒鉛粒子を有する断熱材料

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Publication number: JP7411572B2
Application number: JP2020561659A
Authority: JP
Inventors: アゼベードジョエル; グリゴロバ－ムティエベネタ
Original assignee: サン－ゴバンイゾベール
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2024-01-11
Anticipated expiration: 2039-04-30
Also published as: FR3080850A1; KR20210003134A; JP2021522395A; EP3788018A1; CA3100134A1; US20210230864A1; WO2019211559A1; FR3080850B1

Description

本発明は、断熱材料の分野に関する。より具体的には、そのような断熱材料中の不透明化剤としての酸化黒鉛粒子の使用に関する。

建物の断熱は、熱損失の低減を可能にし、その結果、快適さの改善、早期の経年劣化に関連する建物への損傷のリスクの低減、及び加熱と可能な冷却の両方のためのエネルギー消費の低減に寄与する。建物のシェルを通じた外部との熱交換は、通常、伝導及び／又は放射を介して発生する。従来の断熱材料は、これらの交換を減らす傾向があり、フォーム内又はファイバー間で固定化された空気は、壁の熱伝導を減らし、フォームのセル又はファイバーの壁は、放射からの遮蔽に役立つ。放射を介した交換を低減するため、住宅用の断熱材料には不透明化剤が加えられていることも知られている。不透明化剤は、一般に粒子形態の成分であり、赤外線放射の少なくとも一部の吸収及び／又は拡散に対して高い能力を有している。例えば、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）のようなポリマーフォーム中で、不透明化剤としてのグラファイト粒子の使用が、提案されている（ＥＰ０９８１５７４、ＥＰ１７５８９５１、ＥＰ１８１９７５８、ＥＰ２６８３７６３、ＥＰ１９４５７００、ＥＰ２０１０６０１）。黒鉛粒子には、安価でありながら、赤外線で高い吸光係数を有するという利点がある。しかし、それらには、特にそれらの使用に関して、特定の欠点を有する場合がある。黒鉛は非常に疎水性であるため、既存のプロセスでの使用は容易ではない。実際、絶縁材料中の黒鉛粒子の均一な分散を得るのは難しい場合がある。分散が不十分であると不透明化効率が低下するため、分散品質は不透明化剤にとって重要な特性である。また、断熱材料の性能を向上させることが求められている。

本発明の目的は、改善された不透明化特性を有し、低コストであり、異なる媒体中での分散の品質が確保された不透明化剤を提案することによって、上記の欠点を取り除くことである。

したがって、本発明の一つの側面は、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子を有する、断熱材料に関する。本発明の意味するところでは、「部分的に酸化された酸化黒鉛粒子」は、黒鉛粒子が穏やかな酸化を受けたことを意味すると理解される。これは、大規模な酸化（酸化黒鉛という用語が一般的に指す）とは対照的に、黒鉛粒子の部分酸化が、粒子のより良い分散及び／又はそれらの不透明化特性の改善によって、それらの不透明化効率を大幅に改善することが認められたためである。いずれかの理論に束縛されることを望まないが、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子は、赤外線を吸収する黒鉛でできた導電性コアと、赤外線を反射する酸化されたシェルを有するコア－シェル構造を有すると想定される。さらに、酸化黒鉛粒子の部分酸化の程度を選択することによって、疎水性（炭素ベースの平面の寄与）／親水性（酸素ベースの基の寄与）のバランスを調整することができ、異なる溶媒中で、親水性／疎水性の性状の多少に応じて、それらの分散を最適化する。
そして、本発明は、次の態様をとり得る。
［態様１］部分的に酸化された酸化黒鉛粒子を有する、断熱材料。
［態様２］前記部分的に酸化された酸化黒鉛粒子が、５０００ｍ ^２／ｋｇより大きい吸光係数を有することを特徴とする、態様１に記載の材料。
［態様３］前記酸化黒鉛粒子が、６％～５０％、好ましくは９％～３０％の酸化比（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を有し、Ａ１、Ａ２、Ａ３、及びＡ４が、それぞれ、炭素のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）スペクトルＣ１ｓのデコンボリューションから得られる、ピークＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４の面積に対応し、デコンボリューションは、４つのピーク、すなわち、２８４ｅＶのＣ１、２８６．５ｅＶのＣ２、２８８．３ｅＶのＣ３、２９０．５ｅＶのＣ４でのピークの寄与を考慮しており、ピークＣ２、Ｃ３、及びＣ４に、ガウス関数を使用し、ピークＣ１に、半値全幅が０．８ｅＶの非対称ピークを使用することを特徴とする、態様１又は２に記載の材料。
［態様４］前記酸化黒鉛粒子が、少なくとも１５．０％、好ましくは、少なくとも１８．０％の比Ａ２／（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を有することを特徴とする、態様３に記載の材料。
［態様５］前記材料が、繊維状断熱材料、セルラー状断熱材料、エアロゲルに基づく若しくはアモルファスシリカに基づく断熱材料、又は真空断熱材料であることを特徴とする、態様１～４のいずれかに記載の材料。
［態様６］前記材料が、繊維状断熱材であり、鉱物繊維に基づき、繊維のマット、繊維パネル、又はブローイングウールの形態であることを特徴とする、態様１～５のいずれかに記載の材料。
［態様７］前記材料が、鉱物繊維の重量に対して、重量％で、１％～１００％の酸化黒鉛粒子を有することを特徴とする、態様６に記載の材料。
［態様８］前記材料が、発泡ポリマーフォームタイプのセルラー状断熱材料であり、その発泡ポリマーフォームタイプが、例えば、発泡若しくは押出しポリスチレン、フェノールフォーム、ポリウレタンフォーム、又はバイオベースフォームであることを特徴とする、態様１～５のいずれかに記載の材料。
［態様９］前記セルラー状断熱材料が、ポリマーフォームパネル、ポリマーフォームブロック、又はポリマーフォームの層を備える複合パネルの形態であることを特徴とする、態様８に記載の材料。
［態様１０］前記発泡ポリマーフォームが、７～２０ｋｇ／ｍ ^３、好ましくは９～１５ｋｇ／ｍ ^３の密度を有することを特徴とする、態様８又は９に記載の材料。
［態様１１］前記酸化黒鉛粒子が、前記フォームの前記ポリマーのマトリックスに分散していることを特徴とする、態様８～１０のいずれかに記載の材料
［態様１２］前記材料が、フォームの重量に対して、質量％で、１％～１００％の酸化黒鉛粒子を有することを特徴とする、態様８～１１のいずれかに記載の材料。
［態様１３］断熱材料中の不透明化剤としての、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子の使用。
［態様１４］前記酸化黒鉛粒子が、５０００ｍ ^２／ｋｇより大きい吸光係数を有することを特徴とする、態様１３に記載の使用。
［態様１５］前記酸化黒鉛粒子が、６％～５０％、好ましくは９％～３０％の酸化比（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を有し、Ａ１、Ａ２、Ａ３、及びＡ４が、それぞれ、炭素のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）スペクトルＣ１ｓのデコンボリューションから得られる、ピークＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４の面積に対応し、デコンボリューションは、４つのピーク、すなわち、２８４ｅＶのＣ１、２８６．５ｅＶのＣ２、２８８．３ｅＶのＣ３、２９０．５ｅＶのＣ４でのピークの寄与を考慮しており、ピークＣ２、Ｃ３、及びＣ４に、ガウス関数を使用し、ピークＣ１に、半値全幅が０．８ｅＶの非対称ピークを使用することを特徴とする、態様１３又は１４に記載の使用。

酸化黒鉛は、当業者に周知の方法を用いて黒鉛を酸化することによって得られ、このことは、例えば、Ｂｒｏｄｉｅｅｔａｌ．，Ｐｈｉｌｏｓ．Ｔｒａｎｓ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ，１８５９，１４９，２４９－２５９，Ｓｔａｕｄｅｎｍａｉｅｒ，Ｂｅｒ．Ｄｔｓｃｈ．Ｃｈｅｍ．Ｇｅｓ．，１８９８，３１（２），１４８１－１４８７，Ｈｕｍｍｅｒｓｅｔａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９５８，８０（６），１３３９，Ｍｏｒｉｔｏｍｏｅｔａｌ．，Ｓｃｉ．Ｒｅｐ．，２０１６，６，２１７１５，Ｌｅｅｅｔａｌ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ，２０１１，１１５（６），ｐｐ．２７０５-２７０８，Ｚｈａｏｅｔａｌ．，ＡＣＳＮａｎｏ，２０１０，４（９），ｐｐ．５２４５-５２５２ｏｒＭｕｚｙｋａｅｔａｌ．，ＮｅｗＣａｒｂｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１７，３２（１），１５－２０．に記載されている。黒鉛の酸化について、かなり穏やかな、あるいは、対照的に、大規模な方法を利用することによって、酸化黒鉛粒子を所望の酸化の程度に調整することができる。特に、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子は、化学的酸化方法によって得ることができ、その方法は、従来の大規模な酸化と比較して、弱酸化剤を用いる及び／又は反応時間が減じられている。別の穏やかな酸化方法は、超音波で処理するような物理的方法を用いる。

部分的な酸化によって、本発明で用いられる酸化黒鉛粒子は、黒鉛粒子よりも、あるいは、大規模な酸化を施した従来の酸化黒鉛粒子よりも、非常に高い吸光係数を有する。すなわち、これらの高い吸光係数は、酸化黒鉛粒子の部分的酸化の特徴である。したがって、第一の態様では、本発明の断熱材料は、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子が、絶対質量吸光係数を有しており、その吸光係数は、室温で、２～１８μｍの範囲にわたって、５０００ｍ^２／ｋｇより大きく、好ましくは７０００ｍ^２／ｋｇより大きく、より好ましくは１００００ｍ^２／ｋｇより大きく、さらに好ましくは１３０００ｍ^２／ｋｇより大きく、そして、典型的には、３００００ｍ^２／ｋｇより小さく、さらに２５０００ｍ^２／ｋｇより小さくてもよいことに特徴づけられる。

酸化黒鉛粒子の酸化の程度は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）で評価することができる。より正確には、デコンボリューションは、炭素のＸ光電子分光法（ＸＰＳ）スペクトル（Ｃ１ｓ）に基づいて行われ、４つのピークの寄与が考慮され、ピークＣ１は炭素結合：Ｃ＝Ｃ及びＣ－Ｃに割り当てられた２８４ｅＶ、ピークＣ２はヒドロキシル及びエポキシ結合：Ｃ－ＯＨ及びＣ－Ｏ－Ｃに割り当てられた２８６．５ｅＶ、ピークＣ３はケトン結合：Ｃ＝Ｏに割り当てられた２８８．３ｅＶ、ピークＣ４はカルボン酸結合：Ｏ＝Ｃ－ＯＨに割り当てられた２９０．５ｅＶでのピークである。デコンボリューションは、ピークＣ２、Ｃ３、及びＣ４についてガウス関数を考慮し、黒鉛成分Ｃ１について、０．８ｅＶの
半値全幅の非対称ピークを考慮して行われる。面積の割合Ａｉは、それぞれピークＣｉ（ｉ＝１～４）に相当し、（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）によって、酸化比を定義することができる。この酸化比が高いほど、酸化黒鉛粒子はより酸化されており、その逆も同様である。第二の態様では、本発明の断熱材料は、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子が、６％よりも大きく、より好ましくは７％よりも大きく、８％よりも大きく、若しくは９％よりも大きく、特に、９．５％より大きく、さらに１０％よりも大きく、１０．５％よりも大きく、さらには１１％よりも大きく、そして、５０％以下、さらに、４０％以下、３０％以下、若しくは２０％以下である酸化比を有していることが好ましいことを特徴としてもよい。また、比Ａ２／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）は、少なくとも１５．０％、より好ましくは１８．０％以上、さらに１９．０％以上、あるいは、２０％以上、６０％以下、さらには５０％以下、６０％以下、若しくは、さらに３０％以下である。本発明の断熱材料は、また、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子が、５０００ｍ^２/ｋｇよりも大きく、好ましくは７０００ｍ^２／ｋｇより大きく、より好ましくは１００００ｍ^２／ｋｇより大きく、さらに好ましくは１３０００ｍ^２／ｋｇより大きく、そして、典型的には、３００００ｍ^２／ｋｇ未満、さらに２５０００ｍ^２／ｋｇ未満である吸光係数と酸化比の両方を有しており、その酸化比は、上で定義したように、Ａ２／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）であることを特徴としてもよいことは、言うまでもない。

断熱材料は、当業者に周知のいずれのタイプの材料であってよい。それは、特に、断熱マット、断熱パネルの形態、あるいは、不定形フォームであってよい。

最も一般的な断熱材料のうち、繊維状断熱材料が挙げられ、それは、動物若しくは植物由来の天然繊維、あるいは、グラスウール若しくはロックウールのように、合成／鉱物繊維に基づく。繊維状断熱材料は、グラスウール又はロックウールに基づくことが好ましい。従来のグラスウールの組成物は、重量％で表される、次の成分を有する。

ＳｉＯ_２５０％～７５％

Ａｌ_２Ｏ_３０％～８％

ＣａＯ＋ＭｇＯ５％～２０％

Ｆｅ_２Ｏ_３０％～３％

Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ１２％～２０％

Ｂ_２Ｏ_３２％～１０％

グラスウールは、アルミナを多く含有していてもよく、この場合は、重量％で表される、次の成分を一般的に有する。

ＳｉＯ_２３５％～５０％

Ａｌ_２Ｏ_３１０％～３０％

ＣａＯ＋ＭｇＯ１２％～３５％

Ｆｅ_２Ｏ_３１％～１５％

Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ０％～２０％

従来のロックウール組成物は、重量％で表される、次の成分を一般的に有する。

ＳｉＯ_２３０％～５０％

Ａｌ_２Ｏ_３１０％～２０％

ＣａＯ＋ＭｇＯ２０％～４０％

Ｆｅ_２Ｏ_３５％～１５％

繊維は、バインダーで結合されてもよい。バインダーは、熱可塑性又は熱硬化性バインダーであってよい。熱硬化性バインダーの例としては、フェノール／ホルムアルデヒドバインダー、アクリレート及び／又はポリオールに基づくポリマーバインダー、並びに特にＷＯ２００９／０８０９３８、ＷＯ２００９／０８０９３８若しくはＷＯ２００７／０１４２３６に記載されるバイオベースのバインダーが挙げられる。別の態様では、本発明の材料は、ベインダーで結合されていない繊維を含んでもよい。

結合化合物を用いてバインダーを任意に適用する前に、酸化黒鉛粒子は、粉末の態様又はサイジング組成物を介して、繊維の表面に分散されていてよい。あるいは、サイジング組成物が存在するとき、酸化黒鉛粒子は、バインダー中に分散されていてもよい。この場合、酸化黒鉛粒子は、繊維に適用される前に、結合化合物に導入される。

断熱材料は、繊維のマット、繊維パネル、又はブローイングウールの形態でよい。それは、典型的には、繊維の重量に対して、酸化黒鉛粒子の重量で、１％以上、さらには２％以上、又は３％以上含み、１００％以下、さらには６０％以下、又は２０％以下含んでいてよい。かなりの量の不透明化剤、特に、重量で２０％よりも多い不透明化剤を含有する断熱材料は、特に、高温用途に適している。

発泡ポリマータイプのセルラー状断熱材料を挙げることができ、それは、発泡（ＥＰＳ）若しくは押出し（ＸＰＳ）ポリスチレン、フェノールフォーム、ポリウレタンフォーム、又はバイオベースフォームである。バイオベースフォームの例としては、例えばＷＯ２０１６／１３９４０１に記載されている、還元糖及びアミン化合物から得られるフォーム、例えばＷＯ２０１６／１７４３２８に記載されている、糖及び強酸から得られるフォーム、又は例えばＷＯ２０１６／２０７５１７に記載されている、ポリオール及びポリ酸から得られるフォームが挙げられる。

ポリスチレンフォームを形成しているポリマーマトリックスは、典型的には、ホモポリスチレン又はスチレンコポリマーを含み、ホモポリスチレン又はスチレンコポリマーは、ポリマーの重量に対して、エチレン性不飽和コモノマー、特にアルキルスチレン、ジビニルベンゼン、アクリロニトリル、又はα－メチルスチレンを最大で２０％を含み得る。また、ポリスチレン及び他のポリマーの混合物、特に、ゴム及びポニフェニレンエーテルとの混合物も可能である。ポリマーマトリックスは、また、通常かつ周知の添加剤、例えば、難燃剤、核生成剤、ＵＶ安定剤、連鎖移動剤、発泡剤、可塑剤、顔料、及び酸化防止剤を含有してもよい。いくつかの適用様式によっては、特に、ポリウレタンフォームについては、その場で、混合と前駆体溶液の適用を可能にし、断熱される面に直接、フオームを形成する。しかし、セルラー状断熱材は、一般的に、パネル又はブロックの形態である。それらは、複合パネルの形態で、他の材料と組み合わせてもよく、複合パネルは、例えば、発泡ポリスチレンのようなポリマーフォームの層、及びウッドパネル又はプラスターボードのようなより剛性の高い材料の層を有していてよい。

酸化黒鉛粒子は、フォームのポリマーマトリックス中に分散していることが好ましく、酸化黒鉛粒子は、前駆体溶液と混合している間に導入するか、前駆体溶液の一つに予め導入するかのいずれかである。あるいは、酸化黒鉛粒子は、好ましくは押出機で、溶融ポリマーと混合することができる。特に、発泡ポリスチレンの場合、酸化黒鉛粒子の添加時に、発泡剤が溶融ポリマー中に存在していてもよいし、発泡剤が酸化黒鉛と同時に添加されてもよい。

発泡ポリマーフォーム、特にポリスチレンの発砲フォームは、典型的には、７～２０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは９～１５ｋｇ／ｍ^３の密度を有する。

セルラー状断熱材料は、フォームの重量に対して、重量％で、典型的には、１％以上、さらには２％以上若しくは３％以上、そして、１００％以下、さらには６０％以下若しくは２０％以下の酸化黒鉛を含有していてよい。

本発明の断熱材料は、また、エアロゲルに基づく若しくはアモルファス（特に燻蒸又は沈殿された）シリカに基づく断熱材料、又は真空断熱材料であってよい。エアロゲルは、典型的には、半透明の顆粒の形態であるか、又は、従来のミリメートルオーダーの粒子若しくは顆粒サイズを有する粉末の形態であり、エアロゲルは、保護剤又は補強材とともに、例えば、機械的耐性を有する、絡み合った繊維から形成されたマット中で使用されるのが一般的である。このような断熱材料の例は、特に、ＷＯ０１／２８６７５、ＵＳ２００７／１５４６９８、又はＥＰ０１７１７２２に記載されている。

本発明は、また、改良された熱伝導特性を有する断熱材料の製造方法に関し、特に、上述したように、断熱材料への酸化黒鉛粒子の導入を含む製造方法に関する。酸化黒鉛粒子の導入は、酸化黒鉛粒子を有する溶液（例えば、サイジング組成物、結合化合物、又は表面コーティング組成物）を、断熱材料に適用することによって行われてもよい。粒子は、また、その製造中に、断熱材料のマトリックス中に組み入れられることによって、断熱材料中に導入されてもよい。

本発明は、また、上述したように、断熱材料中で、不透明化剤として、酸化黒鉛粒子の使用に関するものであり、また、断熱材料中に酸化黒鉛粒子を導入することを含む、断熱材料の熱伝導性を減じる方法に関するものである。

本発明の断熱材料は、建設の分野、特に、建物の壁、床、又は屋根の内部及び／又は外部の断熱のために用いることができる。他の適用分野としては、また、輸送（特に、鉄道又は海上）手段、高温装置（オーブン、インサート等）、換気ダクト、又は配管等の断熱を含む。

以下の実施例は、本発明の非限定的な例示を提供する。

四つのタイプの不透明化剤（ＯＰ０、ＯＰ１、ＯＰ２、及びＯＰ３）が特徴づけられた。不透明化剤ＯＰ０は、如何なる酸化も施していない黒鉛粒子からなる。不透明化剤ＯＰ１及びＯＰ２は、異なる程度で部分的に酸化された黒鉛粒子である。そのように部分的に酸化された黒鉛粒子は、当業者に周知の方法、特に、超音波処理によって得てもよい。ＯＰ２粒子は、例えば、次の方法で得られた：重量％で、１％の黒鉛粒子の分散水溶液を、１時間にわたり、超音波処理に供した。そして、得られた分散体は、さらに、冷凍され、そして、フリーズドライされて、部分的に酸化された黒鉛粒子が回収される。ＯＰ３粒子は、従来の化学的手法によって、大規模な酸化に供した粒子である。超音波処理法は、化学的酸化法と比較して、特に、安全性と環境配慮の観点から、安価で適用が容易であるという利点を有している。

酸化黒鉛粒子ＯＰ１及びＯＰ２の炭素のＸＰＳ分析Ｃ１ｓを行い、その酸化の程度を評価した。ＸＰＳ分析スペクトラムのデコンボリューションは、上述したピークＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４を考慮して行われ、酸化比（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）及び比Ａ２／（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を算出する。

不透明化剤ＯＰ０、ＯＰ１、ＯＰ２、及びＯＰ３の絶対質量吸光係数（ＥＣ_ｍ）は、ｍ^２／ｋｇで表され、室温で、２～１８μｍの範囲にわたり、二段階で求める：（ｉ）ポリマー／不透明化剤系の質量吸光係数の算出；及び（ｉｉ）このシステムへのポリマーの寄与の減算。

（ｉ）ポリマー／不透明化剤系の質量吸光係数の算出は、Ｚｅｎｇｅｔａｌ．，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．３，Ｍａｒ１９９６で提案される手法に基づく。これは、同じ材料で厚さが異なる二つのフィルムの形態で分析された系の分光特性（反射及び透過での）から構成され、厚さが異なるとは、光学的に厚いフィルム（すなわち、考慮される波長範囲にわたって、透過がゼロである）と光学的に薄いフィルム（すなわち、考慮される波長範囲にわたって、かなりの透過を有する）である。その系の質量吸光係数ＥＣ_Ｓｙｓは、ｍ^２／ｋｇで表され、次の関係に従って算出される。

ρは、ｋｇ／ｍ^３で表され、ポリマー／不透明化剤系の密度であり；

ｅ_ｔｈｉｎは、ｍで表され、光学的に薄いフィルムの厚さであり；

Ｔ_ｔｈｉｎは、考慮される波長範囲にわたって、光学的に薄いフィルムの透過率であり
；そして

Ｒ_{ｔｈｉｃｋ}は、考慮される波長範囲にわたって、光学的に厚いフィルムの反射率である。

フィルムは、ポリスチレンのマトリックス中に分散された不透明化剤（ＯＰ０、ＯＰ１、ＯＰ２、及びＯＰ３）の混合物から製造され、マトリックス中には、ある一定量、６％、及び、ある一定品質の分散を伴う、不透明化剤を有する。光学的に薄いフィルムは、１０～２５μｍの厚さを有しているのに対して、光学的に厚いフィルムは、３５０μｍよりも厚い厚さを有している。

（ｉｉ）ポリマー単独の質量吸光係数ＥＣ_Ｐｏｌは、ｍ^２／ｋｇで表され、上述した倍厚法（ｔｈｅｄｏｕｂｌｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｍｅｔｈｏｄ）に従って算出される。そして、不透明化剤粒子の絶対質量吸光係数ＥＣ_ｍは、ｍ^２／ｋｇで表され、次の式に従って、ポリマーマトリックスの寄与が減算されることによって算出される。

ＯＲは、ポリマー／不透明化剤系での不透明化剤粒子の百分率である。

所与の波長範囲にわたる、材料の吸光係数は、その波長範囲にわたる放射を、吸収及び／又は拡散する能力を表す。したがって、赤外線で、材料の吸光係数が高いほど、その不透明化特性は高い。

不透明化剤ＯＰ０、ＯＰ１、ＯＰ２、及びＯＰ３の特性を、下表に纏める。

部分的に酸化された酸化黒鉛粒子ＯＰ１及びＯＰ２は、酸化されていない黒鉛粒子ＯＰ０の吸光係数よりも非常に大きい吸光係数を有する。これに対し、大規模な酸化を施した黒鉛粒子ＯＰ３は、酸化されていない黒鉛粒子ＯＰ０に匹敵する吸光係数を有する。

１０ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、ポリスチレンに対して、重量％で、６％の不透明化剤を含有する発泡ポリスチレンフォームパネルを、不透明化剤ＯＰ０、ＯＰ１、ＯＰ２、及びＯＰ３それぞれについて準備した。本発明のパネルは、不透明化剤ＯＰ１及びＯＰ２を含有し、非常に低い熱伝導率（λ）を有しており、不透明化剤ＯＰ０又はＯＰ３を含有するパネルに対して、熱伝導率（λ）を、最大で１２％低減できることを確認した。

不透明化剤の絶対質量吸光係数は、断熱材料に対して行われた有効熱伝導率の測定から評価できることに留意されたい。評価は、例えば、ＤＩＮ５２６１２に従い、軽量多孔質媒体の熱伝導率の加法近似及びロスランド近似を用いる（光学的に厚い試料、すなわち、例えば、ＥＰＳフォームの場合は、１０ｍｍを超える厚さの試料に有効）。

加法近似によれば、発泡ポリスチレンのような軽量多孔質媒体の有効熱伝導率は、次のように表される：

λ_ｇはガス伝導率、λ_ｓは固体伝導率、そしてλ_ｒは放射伝導率である。

例えば、１０ｋｇ／ｍ^３のＥＰＳフォームの場合、（λ_ｇ＋λ_ｓ）の項は２８．５ｍＷ／（ｍ．Ｋ）であり、そして、この関係は、λ_ｅｆｆ＝２８．５＋λ_ｒのようにすことができる。

また、ロスランド近似は、次の関係によって、放射伝導率λｒを、不透明化剤粉末の吸光係数ＥＣ_ｏｐと関連付けることを可能にする：

ｎは、ガスの屈折率であり（空気ｎ＝１の場合）；

σ_ｓは、ステファン－ボルツマン定数（５．６７×１０^－８Ｗ／（ｍ^２.Ｋ^４））であり；

Ｔは、Ｋで表され、媒体の温度であり；

ＯＲは、不透明化率（断熱材料中の不透明化剤の重量パーセント）であり；

ＥＣ_Ｍａｔは、ｍ^２／ｋｇで表され、不透明化されていない断熱材料の質量吸光係数であり（典型的には、１０ｋｇ／ｍ^３のＥＰＳフォームの場合、３５ｍ^２／ｋｇ）；

ＥＣ_ｍは、ｍ^２／ｋｇで表され、不透明化剤の質量吸光係数であり；そして

ρは、ｋｇ／ｍ^３で表され、断熱材料の密度である。

したがって、これらの二つの等式の組合せにより、断熱材料の有効熱伝導率λ_ｅｆｆから、不透明化剤の吸光係数ＥＣ_ｍを算出することを可能にする。

典型的には、重量％で、６％の不透明化剤を含有する、１０ｋｇ／ｍ^３のＥＰＳフォームの場合、２８３Ｋの温度で、この関係は次のように表される：

この関係は、断熱材料の性質及び使用される不透明化剤の量に応じて、当業者によって容易に適合させることができる。

Claims

部分的に酸化された酸化黒鉛粒子を有し、かつ
前記酸化黒鉛粒子が、６％～５０％の酸化比（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を有し、Ａ１、Ａ２、Ａ３、及びＡ４が、それぞれ、炭素のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）スペクトルＣ１ｓのデコンボリューションから得られる、ピークＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４の面積に対応し、デコンボリューションは、４つのピーク、すなわち、２８４ｅＶのＣ１、２８６．５ｅＶのＣ２、２８８．３ｅＶのＣ３、２９０．５ｅＶのＣ４でのピークの寄与を考慮しており、ピークＣ２、Ｃ３、及びＣ４に、ガウス関数を使用し、ピークＣ１に、半値全幅が０．８ｅＶの非対称ピークを使用する、
断熱材料。
前記部分的に酸化された酸化黒鉛粒子が、５０００ｍ^２／ｋｇより大きい吸光係数を有することを特徴とする、請求項１に記載の材料。
前記酸化黒鉛粒子が、少なくとも１５．０％の比Ａ２／（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の材料。
前記材料が、繊維状断熱材料、セルラー状断熱材料、エアロゲルに基づく若しくはアモルファスシリカに基づく断熱材料、又は真空断熱材料であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の材料。
前記材料が、繊維状断熱材であり、鉱物繊維に基づき、繊維のマット、繊維パネル、又はブローイングウールの形態であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の材料。
前記材料が、鉱物繊維の重量に対して、重量％で、１％～１００％の酸化黒鉛粒子を有することを特徴とする、請求項５に記載の材料。
前記材料が、発泡ポリマーフォームタイプのセルラー状断熱材料であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の材料。
前記セルラー状断熱材料が、ポリマーフォームパネル、ポリマーフォームブロック、又はポリマーフォームの層を備える複合パネルの形態であることを特徴とする、請求項７に記載の材料。
前記発泡ポリマーフォームが、７～２０ｋｇ／ｍ^３の密度を有することを特徴とする、請求項７又は８に記載の材料。
前記酸化黒鉛粒子が、前記フォームの前記ポリマーのマトリックスに分散していることを特徴とする、請求項７～９のいずれか一項に記載の材料
前記材料が、フォームの重量に対して、質量％で、１％～１００％の酸化黒鉛粒子を有することを特徴とする、請求項７～１０のいずれか一項に記載の材料。
断熱材料中の不透明化剤としての、部分的に酸化された酸化黒鉛粒子の使用であって、
前記酸化黒鉛粒子が、６％～５０％の酸化比（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を有し、Ａ１、Ａ２、Ａ３、及びＡ４が、それぞれ、炭素のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）スペクトルＣ１ｓのデコンボリューションから得られる、ピークＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４の面積に対応し、デコンボリューションは、４つのピーク、すなわち、２８４ｅＶのＣ１、２８６．５ｅＶのＣ２、２８８．３ｅＶのＣ３、２９０．５ｅＶのＣ４でのピークの寄与を考慮しており、ピークＣ２、Ｃ３、及びＣ４に、ガウス関数を使用し、ピークＣ１に、半値全幅が０．８ｅＶの非対称ピークを使用する、
部分的に酸化された酸化黒鉛粒子の使用。
前記酸化黒鉛粒子が、５０００ｍ^２／ｋｇより大きい吸光係数を有することを特徴とする、請求項１２に記載の使用。