JPH02271194A - 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、極めて熱伝導率の低い断熱材に関する。

〔従来の技術〕

保温、保冷等に用いられる断熱材には、通常、グラスウ
ールや硬質ウレタンフオーム等が用いられる。しかし、
これらの断熱材では、熱伝導率を、せいぜい、０．０２
〜０．５　ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃程度までしか小さくする
ことができず、断熱性が悪い。そこで、近年、ケイ酸カ
ルシウム粉末やパーライト粉末を、０．０１　Ｔｏｒｒ
程度の高真空状態の容器中に充填したものや、薄片状の
パーライトを０．０１〜１０　Ｔｏｒｒ程度の高真空状
態の容器中に充填したもの（特開昭６０−７１８８１号
公報）等が新たな断熱材として提示されている。

ところが、これらの断熱材においては、上記のように、
容器内の真空度を極めて高くする（容器内の圧力を極め
て低くする）必要があるため、製造時には、この真空度
を得るのに莫大なエネルギ。

−を必要とする。また、製造後、実際の使用時に、この
真空度を維持するごとも、通常の技術では極めて困難な
ことである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のような高真空によらず数十Ｔｏｒｒ程度の比較的
低い真空度において極めて高い断熱機能を発揮するもの
として、特願昭６２−２３５９３８号に記載の技術を先
に提案した。ただ、このＷｒ熱材は、−次粒子径の異な
る２種以上の微粒子が充填されてなるものであって、こ
れによって作られる空隙は比較的大きいものになるため
、ＧＱＴｏｒｒ付近から少しずつ熱伝導率が増加し、熱
伝導率が不安定で断熱材として今一つ好ましいものとは
いえなかった前記事情に鑑みて、この発明の課題とする
ところは、低真空下においても極めて高い断熱機能を発
揮するとともに、同断熱機能が長期的に安定化するよう
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、
少なくとも一部が、予め粒子表面が凝集防止処理された
微粒子を構成物とする微細多孔体質になっている断熱材
本体が、減圧状態に保たれて密封されてなる。

〔作　　　用〕

少なくとも一部が、予め粒子表面が凝集防止処理された
微粒子を構成物とする微細多孔体質になっている断熱材
本体が、減圧状態に保たれて密封されてなると、微粒子
の間に形成される空隙も、微粒子と同様に極めて小さく
、空気による熱伝導の影響を受けないような小さな空隙
（すなわち、空気の平均自由行程よりも小さな空隙）と
なるため、低度の真空状態（単なる減圧状！３）であっ
ても、高い断熱性が得られるようになる。表面Ｍ’Ｊ＝
防止処理をした微粒子は、粒子同志のすべりを良好にし
、収容物内に、均一かつ密に充填される結果、粒子間に
形成される空隙、すなわち、空気の熱伝導の影響を受け
にくい空隙も、さらに小さく、かつ均一になり、したが
って、低度の真空状態（単なる減圧状態）であっても、
極めて高い断熱性が安定に得られる。また、粒子表面が
有機処理されているので、粒子間の結合力が弱く、水分
等の吸着もないため、固体部を通しての熱伝導も、むし
ろ小さくなる。

（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、同図にみるように、容器１内
に、予め表面を凝集防止処理した微粒子からなる微細多
孔体質の断熱材本体２が充填され、容器１内が減圧状態
に保たれてなるものである。このような微粒子によって
生じる空隙は連続孔であり、容器１内は均一な低真空度
に保たれている。なお、第２図にみるように、容器１は
合わせ型のものであってもよい。

前記容器としては、各種金属材料や樹脂材料、セラミッ
ク、あるいは、これらの複合体などで形成された、剛直
な構造体を使用することができるほか、樹脂材料からな
るフィルム、そのような樹脂フィルムと金属箔とで構成
されるラミネート材、表面に蒸着膜が形成された樹脂フ
ィルム、あるいは、同フィルムと金属箔とによるラミネ
ート材等のように、ガス遮断性を有し、かつ、変形可能
な袋体が使用されることもある。このような袋体を容器
として使用した場合、微細多孔体を充填して内部を減圧
状態すると、袋体は微細多孔体の表面に密着して、微細
多孔体を容器内に密に充填したのと同じようになること
で、容易に断熱材を得ることができるようになる。

前記断熱材本体を構成する微細多孔体は、乾式あるいは
湿式製法による微粒子シリカを表面凝集防止処理したも
ののみで構成される場合と、同シリカに他の構成物を用
いてこれらが混合されてなるものとがある。前記表面処
理をした微粒子シリカとしては、−次粒径が１〜２０ｎ
ｍ程度、好ましくは、１０ｎｍ以下のもの、さらには８
ｎｍ以下のものがより好ましい。微細多孔体は、−次粒
径が前記微粒子よりも大きい粒径の微粒子（たとえば、
５ｎｍ〜１００００ｒ＋ｍ程度の粒径の輻射防止用の微
粒子）を混合し成形した微細多孔体であってもよい。こ
の場合、−次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、形状保持のための繊維
を加えて成形されたものであってもよい。表面が凝集防
止処理された微粒子に前記表面未処理のシリカ粒子や繊
維を混合する場合、これらの混合物を使用できる条件と
しては、結果的にできる粒子間の空隙が１０〜ｌ　００
Ｔｏｒｒの低真空状態において、空気の平均自由行程よ
りも小さいものであることである。

前記表面処理される微粒子としてのシリカ粒子は、上記
粒径を満たす粒子であれば、他の微粒子に代えて構成す
ることができる。

前記表面処理剤としては、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、等を用い、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。

前記微細多孔体は、予め圧縮成形されるようにしてあと
で容器内に充填されるようにしたり、あるいは、微粒子
を容器内に直接充填して微細多孔体になるようにしたも
のでもよい。

前記減圧状態を得るための圧力は、たとえば、ｌＯ〜１
００Ｔｏｒｒ程度であることが好ましい。なぜなら、容
器内の圧力が１．ＱＴｏｒｒより小さい状態では、前述
した高真空状態になって断熱材を製造したり維持したり
する上で問題があり、１００Ｔ。

ｒｒを越えると、減圧の効果が充分安定して得られなく
なることがあるからである。

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
イソウ上、ケイ酸カルシウム、カーボンブラック、Ｓｉ
Ｃ，Ｔｉ０１　、ＺｒＯ，Ｃｒｏ！、Ｆｅｓ　Ｏａ　、
ＣｕＳ、Ｃｕｂ、Ｍｎｏｔ　、Ｓ　ｆｏｘ　、Ａ　１２
０Ｘ　、Ｃｏｏ、ＬｉｔＯ，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３μｍ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〜１１
０００Ｏｎ程度のものが用いられる。

前記繊維は形状保持のためのものであるが、同繊維とし
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、１〜３０μ麿程度であり、５μｍ以下が好
ましい。繊維長は、通常、１〜１００　ｕ＋程度であり
、５０ｍ■以下が好ましい。

前記表面処理された微粒子に、輻射防止用微粒子、ある
いは、繊維が併用される場合、表面処理した微粒子は５
０重量％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。

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） 容器として、ナイロン／アルミ蒸着／ポリエチＩ／ンの
ラミネートフィルムによる袋体を使用し、この袋体の中
に、微粒子として、乾式製法によるシリカ微粒子（徳山
曹達■裂特注品：レオロシール４８０：比表面積４．８
０ｒｒｆ／ｇ　　粒径：表面処理前５ｎｍ　　表面処理
後７ｎｍ）を−、キサメチルジシ）ザンで表面処理し゛
たものを、成形圧２０ｋｇ／ｃＪで圧縮成形した成形体
（断熱材本体）を充填したのち、容器内をｌ　ＱＴｏｒ
ｒに減圧して密封（シール）し、ｌｆＴ熱材を得た。同
様に、５０Ｔｏｒｒ、　　１．００Ｔｏｒｒの断熱材も
それぞれ得た。

（実施例２） 微細多孔体として、実施例】で用いた表面処理シリカ微
粒子と酸化チタン（古河鉱業潤製：ＦＲ４１粒径０．２
／１ｍ１）およびシリカアルミナ繊維（新日鉄化学Ｈ製
：ＳＣバルク＃１１１　径２．８μｌ長さ５０鰭）を重
量比で３　：　１．　：　０．１５に配合して高速ミキ
サーで混合したものを用いた。その他は実施例１と同様
にして１．０Ｔｏｒｒ、　　５０Ｔｏｒｒ。

１００Ｔｏｒｒの断熱材をそれぞれ得た。

（実施例３） 微粒子として、実施例１で用いた表面処理シリカと炭化
ケイ素（昭和型ニー！！Ｊ：ＤＯ−Ａ−３粒径１，０μ
ｍ）およびシリカアルミナ繊維（実施例２と同様のもの
）とを、重量比で３　：　１．　：　０．１５に配合し
て混合したものを用いた以外は実施例１と同様にして断
熱材を得た。

（実施例４）　　　　　゛ 微細多孔体として、乾式製法によるシリカ微粒子をジメ
チルジクロシランで表面処理したもの（徳山曹達＠製特
注品：比表面積４８０ｒｒｒ／ｇ　粒径：表面処理前８
ｎｍ　　表面処理後１０ｎｍ）およびシリカアルミナ繊
維（実施例２と同様）を重量比で１．　：　０．１とな
るように配合し、高速ミキサーで混合したものを用いた
以外は実施例１と同様にしてＩ！ｆＴ熱材を得た。

（実施例５） 微粒子として、実施例４で用いた表面処理シリカ微粒子
と実施例２で用いた酸化チタンおよびシリカアルミナ繊
維を用い、重量比３：１：０．１５に配合して混合した
ものを用いた以外は実施例１と同様にして断熱材を得た
。

（比較例１） 容器内に充填する材料として、発泡粉砕パーライト（三
井金属パーライト＠製：ＦＲ１粒径１゜６μｍ）のみを
用いた以外は、上記実施例１と同様にして１０Ｔｏｒｒ
、　　５０Ｔｏｒｒ、　　１．００Ｔｏｒｒにそれぞれ
減圧した断熱材を得た。

（比較例２） 微粒子として、表面未処理の乾式製法によるシリカ微粒
子（徳山曹達側型特注品：レオロシール４８０：比表面
積４８０ｒ＋（／ｇ　　粒径：表面処理前５ｎｍ　　表
面処理後７　ｎｍ）を用いた以外は上記実施例１と同様
にして断熱材を得た。

なお、熱伝導率の測定は、英仏精機０荀製の定常法によ
る熱伝導率測定装置を使用して、ＡＳＴＭ−Ｃ５１８に
準拠した方法で、設定温度２０℃と４０℃の各条件で行
なった。

これらの結果を、第１表に示す。

第１表の結果かられかるように、この発明にかかる実施
例１〜５の断熱材は、比較例１の断熱材よりも断熱性が
極めて高い。また同様の微細多孔体からなる比較例２の
ものに比べて、同程度の容器内圧力における断熱性がさ
らに高くかつ極めて安定している（圧力による影響が小
さい）。

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（薄型で断熱可能、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リルレンジとの仕切り等）、
床下庫（藏）（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（いも焼き器や陪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−１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ｔａ（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、低真空下においても極めて高い断熱機能を発揮
するとともに、同断熱機能が長期的に安定化するように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる断熱材の一実施例をあられす
断面図、第２図は同じく袋体にした場合の一実施例をあ
られす断面図である。 ２・・・断熱材本体 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 ＠１図 ］詞萌体甫正書（自発 平成１年　９月１６日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　少なくとも一部が、予め粒子表面が凝集防止処理さ
   れた微粒子を構成物とする微細多孔体質になっている断
   熱材本体が、減圧状態に保たれて密封されてなる断熱材
   。