JPH02266925A

JPH02266925A - 断熱材

Info

Publication number: JPH02266925A
Application number: JP8823489A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Shozo Hirao; 平尾　正三; Masaru Yokoyama; 勝横山; Takashi Kishimoto; 隆岸本; Koichi Takahama; 孝一高濱
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-04-08
Filing date: 1989-04-08
Publication date: 1990-10-31

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／ｓｈｒ’ｅ程度で、空気の熱伝導率０．０２〜０．
０２４よりも高い、Ｗ！！質発泡ポリウレタンのように
、０゜０１５ｋｃａｌ／輸ｈｒ”ｃ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、空隙内に封入されたフレオンガスの持つ低い
熱伝導率（０，００６〜０．０１　ｋｃａｌ／ｓｈｒ℃
）に依存しているだけのものであり、長時間の使用でフ
レオンガスと空気の置換が起こると断熱性が劣化し、約
１年後には０．０２１〜０．０２４　ｋｃａｌ／ｍｈｒ
℃また、ケイ酸カルシウムの多孔体を０．１　Ｔｏｒｒ
程度の真空状態にしたものや、粉砕発泡パーライトをＱ
、　ｌ　Ｔｏｒｒ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
ストの点で問題がある。断熱材として利用するにしても
、真空状態を維持する必要から、形状や用途が限定され
る（特公昭５１−４００８８号公報、特開昭５７−１７
２６８９号公報、特開昭５８−４５１５４号公報、特開
昭６０−３３４７９号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの事情に鑑みて、微粒子粉末を圧縮方法等により
成形することによって断熱性に優れた断熱材（微細多孔
体）を作製する方法を開発した（特開昭６３−３０３８
７７号公報、特願昭６３−０１２８２６号）が、これら
の微粒子集合体（微粒子成形体）からなる微細多孔体は
、極めて低い熱伝導率を有する高性罎な断熱材であるが
、その強度が弱いために、取扱性（加工性、大サイズ化
）に制限があり、実用上、難があった。

一方、断熱材の強度を増加させるために、一般のバイン
ダー、たとえば、低融点ガラスや低融点無機化合物など
を用いる方法が考えられた。この方法によれば、バイン
ダーを溶融させて微粒子の凝集体を結合して同バインダ
ーを固化させるので、微細多孔体の強度や取扱性が良く
なるが、バインダーを用いると、微粒子の凝集体がバイ
ンダーで結合されてしまうため、固体を通しての熱伝導
が大きくなり、また、微細な空隙を埋めてしまう結果、
熱伝導率が高（なり、断熱材としての性能を著しく低下
させることになっていた。

前記事情に鑑みて、この発明の課題とするところは、優
れた断熱性を発揮するとともに、機械的強度が充分にあ
って取り扱い易くなるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、この発明にかかる断熱材は、
微細多孔体からなる成形体の表面が樹脂層で保護されて
なる。

〔作　　　用〕

微細多孔体からなる成形体の表面が樹脂層で保護されて
なると、樹脂層の部分は微粒子の集合体部分に比べて容
量が小さ（、はとんどは微粒子の集合体である微細多孔
体部分として残されているため、微粒子集合体の空隙が
残って低熱伝導率になるとともに、硬化した樹脂層によ
り微細多孔体が補強される。

〔実　施　例〕

以下に、この発明を、その実施例をあられす図面を参照
しつつ詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかる断熱材の一実施例をあられ
している。この断熱材は、これらの図にみるように、断
熱材の大部分を占め優れた断熱性を発揮する微細多孔体
１と、その外周を取り囲むように付された樹脂層たる表
層部分２よりなっている。微細多孔体ｌは、微粒子の集
合体でなり、同微細多孔体１は、常圧での熱伝導率が０
．０１ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃ程度の常圧で最も断熱性に優
れたものを用いる。

前記微細多孔体１は、乾式製法による微粒子シリカの粒
子表面を表面処理剤によって凝集防止処理したのみでな
るもののほかに、同表面処理された微粒子シリカに、輻
射防止材および繊維の両方あるいはいずれか一方を加え
混合したものによるものがある。その成形は加圧成形に
よる。この微細多孔体は常圧であり、しかも、連木性が
著しいものであるために、水分の吸着等による経年劣化
が少ないという特徴を有する。そもそも多孔体の熱伝導
率は、固体部を通しての固体の熱伝導率と、多孔体内の
空隙中に含まれている気体（通常は空気）の熱伝導率に
左右される。したがって、固体部の接触をできるかぎり
小さくし、かつ、気体の熱伝導率の影響を無（するため
に、空隙を数ｎｇｅ以下にする必要がある。そこで、微
粉末シリカに前記凝集防止処理をしたものを用いて成形
することによって、このような構造が容易に実現できる
のである。前記表面処理をした微粒子シリカとしては、
−欠粒径が１〜２０ｎｇｓ程度、好ましくは、１Ｏｎ−
以下のもの、さらには８０−以下のものがより好ましい
、微細多孔体は、表面処理を施さない微粒子（粒径が１
〜２０ｎｓ程度、好ましくは、１０ｆｉ−以下のもの、
より好ましくは６ｎ−以下）と−欠粒径が前記微粒子よ
りも大きい粒径（たとえば％　５ｎ−〜１００００ｎ−
程度の粒径の輻射防止用の微粒子）の微粒子とを混合し
成形した微細多孔体であってもよい、この場合、−欠粒
径の大きな粒子の間隔は粒径の小さな粒子で埋められ、
多孔体の空隙は小さな粒子により作られる空隙が支配的
になる。このように超微粒子の他に大きい粒径の粒子を
併用するようにすると、粒径の小さい微粒子の量が少な
くて済む分、安価に微細多孔体を作製し得る。なお、こ
の微細多孔体も、繊維を加えて成形されたものであって
もよい。

前記表面処理剤とは、粒子表面のシラノール基の酸素に
結合して水素結合の生起を防げるようにするもの、粒子
同志に反発性をもたせ直接的に粒子の凝集を防止するも
の、等をいう、その例としては、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
シラン等のア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シリ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。

なお、表面処理剤による処理に溶剤を用いる場合の溶剤
としては、ベンゼン、水、トルエン等が挙げられるが、
微粒子が分散しやすいものであれば、これらに限定され
るものではない。

前記高温での輻射による熱伝導を抑制する輻射防止材の
一例としては、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、カーボンブラック、Ｓ　
Ｉ　ＣＳＴ　Ｉ　Ｏｓ　ｂ　Ｚ　ｒＯｌＣｒｏｗ　、Ｆ
　（Ｉｓ　０４　、ｃｕｓ、ＣｕＯｌＭｎｏｗ　ＳＳ　
ｌｏｗ　、Ａ　１ｍ　Ｏｎ　５Ｃｏｏｓ　Ｌ　１ｓＯ１
ＣａＯ等の微粒子が挙げられる。これらは、いずれも熱
放射率が大きいもので、波長３ｎ以上の赤外領域で熱放
射率が０．８以上のものが好ましい、同輻射防止用微粒
子は、通常５ｎｍ〜１１００ＱＱｎ程度のものが用いら
れる。

前記形状保持のための繊維としては、たとえば、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。その場合の繊維径は、通常、１〜３０ｎ
程度であり、５ｎ以下が好ましい、繊維長は、通常、１
〜１００ｕ程度であり、５０ｕ以下が好ましいが、これ
らに限られるものではない。

前記粒径の小さい微粒子（表面処理する場合もしない場
合も）に、輻射防止用微粒子、あるいは、繊維が併用さ
れる場合、粒径の小さい微粒子は５０重量九以上の含有
量が確保されることが好ましく、また、輻射防止用微粒
子は通常５０重量％未満、繊維は通常３０重量％以下程
度にそれぞれ調整される０以上説明した断熱材は非常に
良好な断熱性を有する点で好ましいが、この発明におけ
る断熱材はこれらのものに限らず、以下のような断熱材
でもよい、パーライト粉末、あるいは、ケイ酸粉末等の
粉体系断熱材（上記のような粒径の掘く小さい微粒子が
使われていていない、）、シリカ繊維、シリカアルミナ
繊維、カーボン繊維等の繊維系断熱材等が例示される。

前記表層部分２には、加熱硬化型あるいは室温硬化型等
の樹脂が使用され、微細多孔体ｌの成形と同時あるいは
成形後において、同微細多孔体ｌの全周に塗布される。

同表層部分２に使用される樹脂は、硬化後の硬度が大き
いものが好ましく、また、同樹脂は、有機・無機のいず
れを使用してもよいが、断熱材として使用される場合の
温度を考慮すると、耐熱性に優れたものが好ましい、さ
らに、同樹脂には、塗布することを考慮すると、液状の
ものあるいは溶剤に溶けて溶液になったものが好ましい
、このようなものとして、シリコーンレジン、エポキシ
変性シリコーンレンジ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
等があるが、これらに限られるものではない。

第２図にみるものは他の実施例をあられしている。同実
施例の断熱材は、表層部分３が、微粒子と樹脂との混合
したものによって構成されている、前記表層部分３は、
微粒子／…脂が重量比で０゜５〜２程度とされるのが好
ましいが、混合物が微粒子で成形可能であることおよび
強度が目的値以上に得られること等を満足させることが
条件であることから、必ずしも上記重量比になるとは限
らない、また、前記混合される微粒子と新熱Ｉａ能部分
たる微粒子との重量比は、混合微粒子／断熱微粒子−０
，５が好ましいが、これについても、断熱性能と強度の
兼ね合いから決定される性質のもので前記重量比に限る
ものではない、なお、前記表層部分３は微細多孔体１の
４もの表面部分に付されるようにしてもよい。

第３図は、第２図にみるものにおいて、表層部分３，３
の外側面に、ガラスクロス、あるいはガラス繊維不織布
等のような補助部材（表面貼付材料）４．４が貼付され
ているものをあられしている。前記ガラスクロス等を使
用すると、樹脂たる表層部分３．３との接着性が良くな
るのであるが、用途に応じた耐熱性を有するものであれ
ば、ポリエステル不織布等であってもよく、前記ガラス
クロスに限られるものではない。

以下、この発明のより具体的な実施例と比較例について
説明するが、下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１）乾式製法によるシリカ微粒子（徳山曹達■製特注品：レ
オロシール４８０：比表面積４８０　ｄ／ｇ　粒径：表
面処理前５ｎｓ）をヘキサメチルジシラザンで表面処理
したもの（表面処理後の粒径７ｎｓ）とチタニア粒子（
ルチル古河鉱業＠Ｉ：ＦＲ−４１粒径０．２μ）および
セラミック繊維（新日鉄化学■製：ＳＣバルク＃１１１
　　径２．８ｎ長さ５０ｍ１））を、重量比で３０：１
０：１．５に混合した後、２０ｋｇ／ａＪで加圧成形し
、１０ｍ厚の成形体を得た。この成形体の表面に、室温
硬化型シリコーンレジン（トーレシリクーン■製；５Ｒ
２４１０４０〜５０％トルエン含有）を塗布し、シリコ
ーンレジン層を約１鶴厚にした後、１５０℃で２ｈｒ加
熱して硬化させ、第１図のような成形体を得た。

（実施例２）乾式製法によるシリカ微粒子（徳山曹達■製特注品：レ
オロシール４８０：比表面積４８０　ｒｄ／ｇ　粒径：
表面処理前５ｎｇｅ）をヘキサメチルジシラザンで表面
処理したもの（表面処理後の粒径７　ｒｖ）とチタニア
粒子（ルチル古河鉱業■製：ＦＲ−４１粒径０．２ｎ）
およびセラミック繊維（新日鉄化学■製：ＳＣバルク＃
１１１　径２．８μ長さ５０ｍ））を、重量比で３０：
１０：１．５に混合した（前者）０表層部分になる微粒
子の一部を室温硬化型シリコーンレジン（トーレシリク
ーン■製：５Ｒ２４１０４０〜５０％トルエン含有）と
重量比１：ｌのちとに乳鉢で混合した（後者）、金型の
中に、前記後者・前者・後者の順に、重量比が１：２：
１となるように加えてのち、２０ｋｇ／−で加圧成形し
た。この成形体を１５０℃で２ｈｒ加熱して硬化させ、
第２図のような成形体を得た。

（実施例３）実施例２において、金型の中に、微細多孔体となる微粒
子を入れる際に、同微粒子に相前後してシリコーンレジ
ンを含浸させたガラスクロスを敷き、２０ｋｇ／ａｊで
加圧成形した後、１５０℃で２ｈｒ加熱して、第３図に
みるような断熱材を得た（実施例４）表面処理微粒子シリカとして、乾式製法による微粒子シ
リカ（粒径約５ｎ鋤）の粒子表面にジメチルジクロロシ
ランで処理を施したもの（徳山曹達■製二特注品　処理
後の粒径的８　ｒａｍ）のものを用いた以外、すべて実
施例１と同様にして、第１図にみるような断熱材を得た
。

（実施例５）微細多孔体表面に塗布される材料として、エポキシ樹脂
系接着剤（エポキシ樹脂、変性ポリオール含有　商品名
：アラルダイト・ラビッド）を用いたこと以外、すべて
実施例１と同様にして、第１図にみるような断熱材を得
た。

（実施例６）室温硬化型シリコーンレジンの代わりに加熱硬化型シリ
コーンゴム（トーレシリクーン■製５Ｅ１７５０）を用
いて、これをガラスクロスに塗布したものを金型に入れ
たこと以外はすべて実施例３と同様にして、第３図のよ
うな断熱材を得た。

（実施例７）実施例１において、チタニアを混合せず、ヘキサメチル
ジシラザンで表面処理したシリカ微細多孔体とセラミッ
ク繊維を１０：１の重量比で混合したものを用いたこと
以外はすべて同様にして、第１図にみるような断熱材を
得た。

（比較例１）乾式製法によるシリカ微粒子（徳山曹達■製特注品：レ
オロシール４８０；比表面積４　Ｂ　Ｏｒ／／ｇ　粒径
：表面処理前５　ｉｓ）をヘキサメチルジシラザンで表
面処理したもの（表面処理後の粒径７ｎｍ）とチタニア
粒子（ルチル古河鉱業■製：ＦＲ−４１粒径０．２罪）
およびセラミック繊維（新日鉄化学（株）製：ＳＣバル
ク＃１１１　径２．８Ｉ−長さ５０龍）を、重量比で３
０：１０１．５に混合した後、２０ｋｇ／−で加圧成形
して断熱材を得た。

（比較例２）乾式製法によるシリカ微粒子（徳山曹達■製特注品＝レ
オロシール４８０１比表面積４８Ｍ／ｇ　粒径：表面処
理前５　ｎｓ）をヘキサメチルジシラザンで表面処理し
たもの（表面処理後の粒径７ｎ■）とチタニア粒子（ル
チル古河鉱集＠製’：ＦＲ−４１粒径０．２ＪＩｍ）お
よびセラミック繊維（新日鉄化学■製ＩＳＣバルク＃１
１１　邊２．８ｎ長さ５０鴫））を、重量比３０！１０
２１．５で混合したものと、室温硬化型シリコーンレン
ジ（トーレシリコーン＠１１１ＳＳＲ２４１０：４０〜
５０％トルエン含育）を重量比１：ｌで乳鉢で混合した
ものを２０−／−で加圧成形して、断熱材を得た。

以上実施例と比較例における断熱材試料の厚みは１０〜
ｌｌ論であった。これらの試料について熱伝導率と曲げ
強度を測定した。

なお、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−Ｃ５１Ｂに準拠した方法で行な
い、曲げ強度は、ＪＩＳ−Ａ９５１Ｏに準拠した方法で
行なった。

第１表にその測定結果を示す。

前記実施例および比較例の結果に示されているように、
断熱性に優れる微細多孔体では曲げ強度１ｋｇ／ａｊと
非常に取り扱いにくいものであるが、樹脂の利用によっ
て断熱材の強度は向上し、３−／−以上の取り扱いには
充分耐え得るものとなる、しかし、試料全体に樹脂を混
入すると、多孔体内の空隙に樹脂が入り込んで、固体接
触が大きくなり、断熱性能が劣化する。この発明による
断熱材は樹脂を利用することで、断熱材としての強度は
向上するとともに、内部はほとんどが微粒子により構成
されているため、極めて優れた断熱性部を維持するもの
となる。この発明のように、成形体の表面は樹脂により
処理されるので、成形体表面からの微粒子の飛散が有効
に防止されるようになる。前記樹脂を耐湿性に優れたも
のにすることにより、成形体の耐湿性は向上する。成形
体の微細多孔体部分は常圧であるので、断熱性能の経年
劣化も非常に少なくなる。

なお、この発明にかかる断熱材はつぎのような用途があ
る。

（建材として）寝室（壁や天井に使用すれば薄型でスペース的なメリッ
トがある）、床暖房用床（薄型で断熱回部、伝熱効率の
向上）、吸音材（窓等）、耐火収納庫（高温の高断熱機
能がありスペース的なメリットがある）、システムキッ
チンの間仕切り（グリルレンジとの仕切り等）、床下庫
（蔵）（温度変動が小さくなるし、熟成等にも有効であ
る）。

（電熱器具として）冷蔵庫（オーブンレンジ組み込み等に有効である）、パ
ネルヒーター（薄型で高効率になる）、炉、オーブン、
フライヤー、ホットプレート、ホットカーペット（高効
率で薄型になる）、輻射暖房器具（机の足元暖房や脱衣
所、風呂場やトイレ等の暖房に用いれば高効率化する）
、輻射加熱調理器くいも焼き器や焙煎器等に用いればポ
ータプル化する）。

（日用品として）防寒具、ブラインド（半透明化が可能、高効率である）
、鍋敷きやコースタ−５保温機能付弁当箱や水筒等、車
の天井（車内）。

（その他）金庫（前記耐火収納庫と同様）、醗酵食品加工器（前記
床下庫と同様）、燃焼機（システムキッチン組込タイプ
）、エンジンルームカバー、宇宙航空用（ボイスレコー
ダー等の精密機器部分）、断熱植木鉢（顕熱蓄熱効果も
利用）、パイプ周り（プラントや排気管等）〔発明の効果〕この発明にかかる断熱材は、以上のように構成されてい
るため、断熱性が極めて優れたものになるとともに、そ
の性能は経年変化の少ないものになって長期的に安定で
あり、しかも、機械的強度も充分で実用的なものになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこ分発明にかかる断熱材の一実施例をあられす
断面図、第２図は他の断熱材をあられす断面図、第３図
も４１ｂの断熱材をあられす断面図である。１・・・微細多孔体　２．３・・・表層部分　４・・・
表面貼付材料

Claims

【特許請求の範囲】

１　微細多孔体からなる成形体の表面が樹脂層で保護さ
れてなる断熱材。