JPH01247897A - 断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は断熱材に関する。

〔従来の技術〕

従来の断熱材の熱伝導率は０．０３〜０．０５　ｋｃａ
ｌ／ｍｈｒ　”ｃ程度で、空気の熱伝導率０．０２０〜
０．０２４　ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃よりも高い。硬質発泡
ポリウレタンのように、０．０１５　ｋｃａｌ／ｍｈｒ
℃という低い熱伝導率をもつ断熱材も開発されているが
、この発泡ポリウレタンの場合、その断熱性は、空隙内
に封入された炭化水素のフルオロクロル置換体（例えば
、デュポン社のフレオンガス：商標名）の持つ低い熱伝
導率（０，００６〜０．０１ｋｃａｌ／ｍｈｒ’ｃ）に
依存しているだけのものであり、長時間の使用で前−記
ガスと空気との置換が起こると断熱性にも劣化が発生し
、約１年後には０．０２１〜０．０２４ｋｃａｌ／−ｈ
ｒ℃程度にまで熱伝導率が上昇してしまった例もある。

ケイ酸カルシウムの多孔体をＱ、　ｌ　Ｔｏｒｒ程度の
真空状態にしたものや、粉砕発泡パーライトを０．ＩＴ
ｏｒｒ程度の真空状態にしたもの等があるが、いずれも
、真空状態を保つことが必要であり、製造コスト等の点
で問題がある。しかも、断熱材として利用するにしても
、真空を維持する必要から、形状や用途が著しく限定さ
れる。

これに対し、常圧でも空気の熱伝導率を超えた断熱材と
して、微細多孔質シリカ・エアロゲルの集合体による材
料があるが、常温においては、空気との間にそれほどの
差はない（０，０２０ｋｃａｌ／ｍｈｒ’ｃ程度）。こ
の微細多孔体は袋体に充填されている。

以上、特公昭５１−４００８８号公報、特開昭５７−１
７３６８９号公報、特開昭５８−４５１５４号公報およ
び特開昭６０−３３４７９号公報参照。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記の袋体で包まれた微細多孔体からなる断
熱材は、製造中または製造後において、袋体内部の空気
を袋体外に容易に出せるようにしておくため、袋体の少
なくとも一部を通気性にしておく必要がある。この通気
性がないと、使用時、温度が上昇した場合に内部の空気
が膨張して袋体と微細多孔体との間に空気層ができるた
め、断熱性が落ちてしまうからである。しかし、この通
気性のために、前記微細多孔体から不可避的に生じる粉
末が袋体外に放出されるようであってもいけない。袋体
から粉末が出ると、衛生上よくないだけでなく、機械（
成形用プレス機等の製造装置や完成した断熱材が装着さ
れた装置）等にも悪い影習を与え、環境を悪化させるこ
ともあるからである。

この発明は、上記事情に鑑み、粉末が飛び出したすせず
、機械的強度が十分にあって取り扱い易く、しかも、使
用状態において断熱性が十分に保たれる断熱材を提供す
ることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明にかかる
断熱材は、微細多孔体が充填されている袋体が、少なく
とも一部において、前記微細多孔体から生じる粉末を通
さない限度で通気性を有するものである。

請求項２記載の発明の断熱材は、上記に加えて、微細多
孔体内の空隙が１〜６０ｎｍとなっている〔作　　　用
〕 この発明の断熱材は、袋体が微細多孔体から生ずる粉末
を通さず袋体内に留めるから、断熱材の外に粒子粉末が
放出されない。微細多孔体は袋体に充填されており、機
械的強度が大きい。袋体が通気性を有するため、微細多
孔体のもつ低い熱伝導率が十分に発揮される。使用時、
温度が上昇した場合でも、袋体に通気性があるため、空
気は速やかに袋体の外に出てしまって袋体内に留まらず
空気層ができないからである。

微細多孔体の空隙が１〜６０ｎｍであると、空隙内にあ
る空気による熱伝導の影響が著しく減少し、微細多孔体
全体の熱伝導率が頗る低くなる。

〔実　施　例〕

以下、この発明にかかる断熱材を、その一実施例をあら
れす図面を参照しながら詳しく説明する第１図は、この
発明の断熱材の一実施例をあられす。

断熱材１は、全体としてパネル状の形状であって、袋体
２内に微粒子からなる微細多孔体３が充填されている。

袋体２は、表裏面が比較的剛性の高い材料（以下、「剛
性材料」という）４と通気性のよい材料（以下、「通気
性材料」という）５の２重構造となっており、周囲端面
が通気性材料のみの１重構造となっている。袋体２の通
気性材料は、通気性はあるが、微細多孔体３からの粉末
は通さない。この断熱材ｌが、粉末を放出せず、機械的
強度および断熱性保持に優れることは前述した通りであ
る。

袋体２の表裏面が、第１図にみるような剛性材料４と通
気性材料５の２層構造である以外に、第２図にみるよう
に、剛性材料４だけの１層構造であってもよい。袋体２
における剛性材料４と通気性材料５の接着は、接着剤に
よる接合や熱融着等でなされる。

この実施例の袋体２では、剛性材料４は通気性を有しな
い。したがって、袋体２は、通気性材料５のみからなる
周囲端面個所だけ通気性を有する。しかし、剛性材料も
通気性を有し、袋体全体が通気性を有する構成であって
もよい。

断熱材１は、以下のようにして作られている。

加圧または減圧状態で微粒子を袋体に充填し、袋体２の
表裏面をプレスする。そうすると、微粒子は十分に小さ
い空隙（好ましくは１〜６０ｎｍ）をもった微細多孔体
３に成形されることとなる。袋体２の周囲端面には通気
性があるので、プレスする際、内部の余分な空気が周囲
端面からうまく抜けて微粒子の成形ができる。空気が抜
けなかったら、プレスの際、袋体２が裂けてしまうから
、微細多孔体を作ることができない。勿論、袋体２は、
微粒子を通さないので、プレスの際等にも、袋体２から
微粒子が放出されて困るようなことはない。また、剛性
材料４はプレスによる伸びが非常に少ないために、所定
の寸法通りに精度よく仕上がる。

袋体２と微細多孔体３の間は接着されていないが、断熱
材ｌは、袋体２ごと成形されていると、成形圧を取り去
った後に微細多孔体３に反発力が生じ袋体２を突き上げ
るようになるため、袋体２かびんと張った状態となり、
外形保持的な作用がある。

なお、予め微細多孔体を成形しておいて、これを、袋体
に充填するようにしてもよい。この場合、微粒子を袋体
ごとプレス成形する必要がないから、通気性を持たせる
個所を袋体の周囲端面以外の個所にもってきてもよい。

剛性材料４としては、アルミニウム箔、ステンレススチ
ール箔等の金属箔、金属コーティングフィルム、ポリエ
ステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、高密度の
不織布等の有機フィルム、高密度の水酸化アルミニウム
紙、セラミック紙等の無機シート材がある。勿論、これ
らに限らず、剛性を有し、使用温度で熱変形しない材料
であればよい。

剛性材料４は、必ずしも非通気性の材料である必要はな
い。通気性があってもよいのである。ただ、粉末が簡単
に通り抜けてしまったり、粉末が最初は嵌入しただけで
あるが、そのうち粉末が抜は出してしまうような材料で
あったりしてはいけない。つまり、通気性があっても粉
末を放出してしまう材料ではいけないのである。

アルミニウム箔やステンレス箔等の熱線反射率の高い材
料、あるいは、有機フィルムや無機シートのように熱抵
抗の高い材料は断熱性がよいので好ましい。

通気性材料５としては、ガラスクロス、紙、有機の不織
布（ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、パ
ルプ、アサおよびこれらの混合物等）、無機の不織布（
ガラス、セラミックス等）がある。もちろん、通気性材
料が、粉末が簡単に通り抜けてしまったり、粉末が最初
は嵌入しただけであるが、そのうち粉末が抜は出してし
まうような材料であったりしてはいけないことはいうま
でもない。

なお、袋体２は、上記のように２種の材料の接合による
複合袋体である必要はない。上記例示の材料のいずれか
１種の材料だけを用いた袋体であってもよい。例えば、
通気性のあるポリエステル不織布のみからなる袋体であ
る。

微細多孔体を形成する微粒子としては、乾式製法または
湿式製法による微粒子シリカ、コロイダルゾルの乾燥物
、エアロゲル、ポリケイ酸、あるいは、これらの表面に
凝集防止処理を施したもの等が挙げられる。

微粒子の粒径（凝集防止処理したものは処理後の粒径）
は、１〜２０ｎｍの範囲であることが好ましく、３〜８
ｎｍの範囲であることがより好ましい。以下、この１〜
２０ｎｍの範囲にある微粒子を「超微粒子Ａ」という。

発明者らは、このような超微粒子Ａを用いた微細多孔体
からなる優れた断熱材を提案している（特願昭６３−０
１２８２６号）。

凝集防止処理としては、粒子表面のシラノール基のＯＨ
に結合して水素結合の生起を妨げるようにするもの、粒
子同士に反発性をもたせて、直接的に粒子の凝集を防止
するもの等がよく、具体例としては、有機シラン化合物
、例えば、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジェト
キシシラン、メチルトリメトキシシラン等のフルコキシ
シラン化合物、ジメチルジクロロシラン、トリメチルク
ロロシラン、トリフェニルクロロシラン等のクロロシラ
ン化合物、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルトリメチ
ルアミン等のシラザン化合物が挙げられるが、これらに
限定されるものではない。

また、超微粒子Ａの他に、成形性を向上させ、輻射防止
効果のある微粒子（以下、「微粒子Ｂ」という）を−緒
に用いてもよい。この微粒子は、１次粒子径が超微粒子
Ａのそれと較べて太き（、粒径は２０〜１１００００ｎ
の範囲がよく、また、熱放射率が大きいもの、特に、波
長３μｍ以上の赤外領域での熱放射率が０．８以上のも
のが好ましい。

なお、微粒子Ｂを用いると成形性がよくなるのは、超微
粒子Ａと微粒子Ｂが互いに成形圧を分散し、吸収しあう
等して、成形圧を均一に保つ働きを有しているためと考
えられる。

微粒子Ｂの具体的なものとしては、パーライトやシラス
バルーンの微粉砕物、スス、コージェライト、粘土等の
無機層状化合物、ケイソウ土、ケイ酸カルシウム、カー
ボンブランク、ＳｉＣ，、Ｔｉｏｎ　、ＺｒＯＳＣｒｏ
ｗ　、Ｆｅｓ　０４　、ＣｕＳ、ＣｕｂＳＭｎＯ＊　、
Ｓ　ｆｏｘ　、Ａｌｅ　Ｏｓ　、Ｃ００％　Ｌｉｔ　０
１ＣａＯ等の微粒子粉末が挙げられる。

微粒子粉末にさらに繊維を加えて成形してもよい、微細
多孔体の強度が強くなり、より取り扱い易い断熱材とな
る。

添加する繊維としては、例えば、セラミック繊維、ガラ
ス繊維、ロックウール繊維、アスベスト繊維、炭素繊維
、アラミド繊維等の無機繊維や有機繊維が挙げられる。

その添加量は、粒子重量に対し、２Ｑｗｔ％以下が好ま
しく、繊維の径は３０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下
がさらに好ましい。繊維の長さは、５０１−以下が好ま
しい。

以下、実施例と比較例を製造の様子を含めて説明する。

一実施例１− 袋体として、ポリエステル不織布（三木特殊製紙■製　
ハイエールＣ６０ＨＲ厚み７８ミクロンメートル：μｍ
）にアルミニウム箔（４０μｍ）をナイロンフィルムを
挟んで全面熱融着した袋体（第１図に示す構成の袋体）
を用いた。超微粒子Ａとして、微粒子シリカのヘキサメ
チルジシラザンによる表面処理物（徳山曹達■製、特注
品平均粒径８ｎ−）を、微粒子Ｂとして、Ｔｉｅ、ルチ
ル粉末（古河工業■製　ＦＲ−４１粒径０．２μｍ）を
、繊維として、セラミックファイバー（新日鉄化学■製
　ＳＣバルク＃１１１　径２．８μｍ　長さ５１ｍ）を
、それぞれ、重量比で、３：１：０．２となるように混
合したものを袋体に充填した。袋体の口をシールして、
平盤プレスを用い２０ｋｇ／ａｄの成形圧で、パネル状
に成形し断熱材を得た。同断熱材の外形寸法は、縦２０
０ｍ、横２００鰭、厚み約ｌＯ寵である。

一実施例２− アルミニウム箔に厚み６０μｍのものを用いた他は、実
施例１と同様にして断熱材を得た。

一実施例３− 袋体として、第２図に示すような表裏面がアルミニウム
箔のみの１重構造であるものを用いた他は、実施例１と
同様にして断熱材を得た。

一実施例４− 超微粒子Ａとして、微粒子シリカ（日本アエロジル■製
　ＡＥＲＯ５ＩＬ　３８０　、粒径７ｎ＋ｓ）を、微粒
子Ｂとして、パーライト（宇部興産■製　パーライト１
型ＦＢ）を粉砕したもの（平均粒径１００ｎｓ＋）、繊
維として、セラミックファイバー（新日鉄化学■製　Ｓ
Ｃバルク＃１１１　径２．８μｍ　長さ５ｍ）を、重量
比で３：１：０．２の割合で用いた他は、実施例１と同
様にしてパネル状断熱材を得た。

一実施例５− 超微粒子Ａとして、微粒子シリカのへキサメチルジシラ
ザンによる表面処理物（徳山曹達■製、平均粒径８ｎ＋
ｗ）を用い、これに、繊維として、セラミックファイバ
ー（新日鉄化学■製　ＳＣバルク＃１１１　　径２．８
　＃　ｍ　　長さ５鶴）を５ｗｔ％加えた（微粒子Ｂは
用いず）以外は、実施例１と同様にして断熱材を得た。

一実施例６− 袋体に超微粒子Ａのみを充填するようにした他は、実施
例１と同様にして、断熱材を作成した。

一実施例７− 袋体として、全体がポリエステル不織布（厚み７８μｍ
）のみの１重構造のものを用いた他は、実施例１と同様
にしてパネル状断熱材を得た。

−比較例１一 実施例１において袋体を用いなかった他は、同様にして
断熱材を得た。

一比較例２一 実施例４において袋体を用いなかった他は、同様にして
断熱材を得た。

一比較例３一 実施例５において袋体を用いなかった他は、同様にして
断熱材を得た。

一比較例４− 袋体を用いなかった他は、実施例６と同様にして、断熱
材を得た。

上記実施例１〜７および比較例１〜４の断熱材について
、熱伝導度と曲げ強度を測定した。結果を第１表に示す
。

熱伝導率の測定は、英仏精機■製の熱伝導率測定装置を
用い、ＡＳＴＭ−Ｃ５１８に準拠した方法で行い、曲げ
強度は、ＪＩＳ　　Ａ９５１０に準拠した方法で行った
。

実施例１．７および比較例１については、熱伝導率の温
度依存性も測定した。結果を、第２表に示す。

なお、袋体の表裏面に金属箔がある場合には、表裏面が
不織布だけの場合に比べて、プレス成形前後の縦・横方
向の寸法の変化率が小さかった。

第２表 第１表にみるように、実施例は比較例と較べて、曲げ強
度が著しく向上している。しかも、熱伝導率も静止空気
の熱伝導率と較べて十分低い値を維持しており、優れた
断熱性を有することが分かる。なお、曲げ強度について
は、２重構造の袋体を用いた実施例１．２．４．５の方
が、１重構造の袋体を用いた実施例３および実施例７よ
りも遥かに高く、非常に取り扱いが容易である。

第２表にみる主うに、実施例１．７の断熱材は、温度上
昇に伴う熱伝導率の変化が、比較例１のそれよりも少な
い。これは、熱線反射率の良い材料や熱抵抗の高い材料
を用いていることによるものである。実施例の各断熱材
は、高い温度域でも十分な断熱効果を発揮するものであ
ることが分かる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明にかかるパネル状の断熱材
は、微細多孔体からの粉末の放出がなく、衛生や機械へ
悪影響を与えることなく、機械的強度が大きくて取り扱
い易く、しかも、使用状態において、断熱性が十分に保
持されるため、実用性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の断熱材の一実施例をあられす断面
図、第２図は、他の実施例をあられす断面図である。 １・・・断熱材　　２・・・袋体　　３・・・微細多孔
体代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第１図 第２図 手続補正書（帥 昭和６３年６月１５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　微粒子粉末が成形されてなる微細多孔体が袋体内に
   充填されてなる断熱材において、前記袋体が、少なくと
   も一部において、前記微細多孔体から生じる粉末を通さ
   ない限度で通気性を有することを特徴とする断熱材。 ２　微細多孔体に形成されている空隙が１〜６０ｎｍで
   ある請求項１記載の断熱材。