JPH0238380A - 微細多孔体 - 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、断熱性に優れた微細多孔体に関する。

〔従来の技術〕

従来の断熱材の熱伝導度は０．０３〜０．０５　ｋｃａ
ｌ／ｍｈｒ”ｃ程度で、空気の熱伝導率０．０２〜０．
０２４ｋｃａｌ／ｍｈｒ’ｃよりも高い。硬質発泡ポリ
ウレタンのように、０．０１５　ｋｃａｌ／ｍｈｒ’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（デュポン社のフン化炭化水素ガスの商品名）
の持つ低い熱伝導率（０，００６〜０．０１　ｋｃａｌ
／ｍｈｒ℃）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０．０２１〜０．０２４ｋｃａｌ
／ｍｈｒ”ｃ程度にまで熱伝導度が上昇してしまった例
もある。

また、ケイ酸カルシウ、Ａ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０
．１　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、形状や用途が雨足
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。しかし、この材料は空気の熱伝導率をわずか
に下回る程度に過ぎない（０、０２０ｋｃａｌ／ｍｈｒ
”ｃ程度）。以上、特公昭５１−４００８８号公報、特
開昭５７−１７３６８９号公報、特開昭５８−４５１５
４号公報、特開昭特開昭６０−３３４７９号公報参照。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、発明者らは、常圧において静止空気の熱伝導率
より遥かに低い熱伝導率を有し、かつ、その経時変化の
少ない微細多孔体を得ることを課題とし、検討を行った
。

発明者らは、従来の多孔体において、静止空気よりも遥
かに小さい熱伝導率のものが得られない理由から検討し
た。

多孔体の熱伝導率は、空隙中に含まれる気体（通常は空
気）の熱伝導率に主に左右される。気体の熱伝導率の影
響を少なくするには、空隙が、１〜６０ｎｍ以下、より
好ましくは、数ｎｌ１ｌ以下にするとよい。ところが、
微粒子２０の成形によって作られる従来の多孔体では、
第２図にみるように、粒子２０を細密充填状態にしても
、その粒子２０．２０間には、粒径の１５％程度の空隙
２１が生ずる。従来の多孔体では、粒子２０の粒径その
ものが大きく、そのために、熱伝導率の小さなものが得
られなかった、という知見を得た。

この知見に基づいて、発明者らは、非常に粒径の小さな
粒子、いわゆる「超微粒子」を用いて多孔体を作成すれ
ばよい、と考えた。

ところが、超微粒子は、凝集性が強く、そのため、超微
粒子を用いてもこれらが凝集してしまって、第３図にみ
るように、大きな多次粒子２２を形成し、この多次粒子
２２．２２間に大きな空隙２３を生じ、気体の熱伝導率
への影響を十分に抑制できないことが分かった。それで
、発明者らは、さらに検討を続けた。

超微粒子のひとつである、超微粒子シリカの場合、粒子
表面にシラノール基のＯＨが多量に存在しており、水素
結合による粒子同士の結合が強いため、とくに、凝集し
易い。

そこで、これを改善するべく検討を続け、粒子表面に凝
集防止処理すれば良いことを見出した。

凝集防止処理により、熱伝導率は相当に低くなる。そし
て、これと同時に、検討結果から、輻射伝達を効果的に
抑制することができれば、より一層、熱伝導率を下げら
れるという知見を得ることもでき、この発明の完成に至
ることができた。

〔課題を解決するための手段〕

したがって、請求項１記載の発明の微細多孔体では、前
記超微粒子に赤外線反射特性のよい微小体を共存させて
成形を行うようにしている。これに加えて、請求項２記
載の発明の微細多孔体では、超微粒子の粒径が１〜２０
ｎｍとなっている。

〔作　　　用〕

請求項１〜２記載の微細多孔体では、超微粒子が凝集防
止処理されてなるため、多次粒子を形成することなく、
微小な一次粒径が活かされて、粒子間に形成される空隙
が著しく小さい。そのため、空気による熱伝導の影響を
効果的に抑制できる。同時に、赤外線反射特性のよい微
小体が熱の輻射伝達を効果的に抑制する。これらにより
、微細多孔体の熱伝導度が静止空気の熱伝導度よりも遥
かに小さくなる。

請求項２記載の微細多孔体のように、超微粒子の粒径が
、１〜２０ｎｍであると、粒子間の空隙は、より十分に
狭いものとなる。

〔実　施　例〕

以下、この発明を、その−例に従ってさらに詳しく説明
する。

この発明の微細多孔体１は、第１図にみるように、粒子
表面に凝集防止処理を施した超微粒子２・・・が赤外線
反射特性のよい微小体３・・・と共に成形されてなる。

凝集防止処理は、もちろん、成形前に予めなされるもの
である。超微粒子２．２間の空隙は１〜６０ｎｍ程度で
あることが好ましい。

超微粒子としては、例えば、乾式製法あるいは湿式製法
による超微粒子シリカ（シリカエアロゲル）等が挙げら
れ、粒径ｌ〜２０ｎｍのものが好ましく、１０ｒ＋ｍ以
下のもの、粒径３〜８ｎｍのものがより好ましい（粒径
は凝集防止処理後の値である）。

表面処理剤とは、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、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、メチルトリクロロシラ
ン、エチルトリ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あるが、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、
凝集防止処理される超微粒子が処理溶液に投入された際
、超微粒子が分散し易いものであればよく、これらに限
定されるものではない。

表面に凝集処理をした場合、凝集防止と同時に粒子表面
に撥水性を持たせられるようになるため、空気中の水の
吸着による断熱性の経時劣化をも抑制できる。耐湿性が
向上するのである。

微細多孔体の成形は、通常、このような多孔体を成形す
るために使用されている方法、例えば、加圧成形方法に
よりなされる。

赤外線反射特性のよい微小体としては、例えば、アルミ
ニウムやステンレス等の金属粉末、金属箔片が挙げられ
る。これに限らず、上記のものほど赤外線反射率は高く
ないけれども、雲母やパーミュキュライト等のような、
かなりの程度赤外線を反射するようなものであってもよ
い。

超微粒子に対する微小体の添加割合は、超微粒子や微小
体の種類により異なるが、通常、超微粒子１００重量部
に対し、微小体１〜２０重量部、あるいは、２〜１０重
量部程度である。

続いて、この発明のより具体的実施例および比較例につ
いて説明する。

実施例１− 超微粒子シリカとして、ヘキサメチルジシラザンで表面
処理した乾式製法の超微粒子シリカ（徳山曹達■製　特
注品　表面処理後の粒径　約７ｒ＋＋ｗ）を用い、市販
のアルミ箔を１ｍｍ平方に切断した微小片と共に、２０
ｋｇ／ｃｊの圧力で成形し、厚み約５鰭の微細多孔体を
得た。超微粒子シリカとアルミニウム箔の重量割合は、
超微粒子１ｏｏ重量部に対しアルミニウム箔微小片２Ｏ
ｉ量部とした。

一実施例２− 超微粒子シリカとして、ヘキサメチルジシラザンで表面
処理した乾式製法の超微粒子シリカ（徳山曹達■製　特
注品　表面処理後の粒径　約９ｎｍ）を用い、市販のア
ルミニウム箔をＩＢ平方に切断した微小片と共に、２０
ｋｇ／ｃｔＡの圧力で成形し、厚み約５酊の微細多孔体
を得た。超微粒子シリカとアルミニウム箔の重量割合は
、超微粒子１００重量部に対しアルミニウム箔微小片１
０重量部とした。

実施例３ 超微粒子シリカとして、ジメチルジクロロシランで表面
処理した乾式製法の超微粒子シリカ（徳山曹達■製　特
注品　表面処理後の粒径　約６ｎｍ）を用いた以外は、
実施例１と同様にして微細多孔体を得た。

一実施例４− アルミニウム箔微小片に変えて、ステンレス箔（新日本
製鉄株式会社製　厚み：約２０μｍ）を１ｍ角に切った
ものを用いるようにした他は、実施例１と同様にして微
細多孔体を得た。

一実施例５− アルミニウム箔微小片に変えて、雲母粉末（株式会社ク
ラレ製　スジライトマイカ、重量平均フレーク径　６５
０μｍ）を用いるようにした他は、実施例１と同様にし
て微細多孔体を得た。

−比較例１ 超微粒子シリカ（日本エアロジル株式会社製ＡＥＲＯ３
Ｉ　Ｌ３８０　　粒子径　７　ｎｍ）とパーライト微粒
子粉砕物を重量比で３：１となるように混合した後、２
０ｋｇ／ｃＪの成形圧で成形し微細多孔体を得た。

実施例１〜５の微細多孔体および比較例１の微細多孔体
について、熱伝導率を測定した。測定にあたっては、英
仏精機■製の定常法による熱伝導率測定装置を用い、Ａ
ＳＴＭ−Ｃ５１８に準拠した方法で、設定温度２０℃と
４０℃の条件で行った。結果を第１表に示す。

第１表にみるように、実施例１〜５の微細多孔体は比較
例１のそれに比べて熱伝導率が低く、いずれも、静止空
気の熱伝導率に比べて遥かに低い値であり、優れた断熱
性を有することが分かる。

〔発明の効果〕

請求項１．２記載の微細多孔体は、粒子表面が予め凝集
防止処理されて成形され超微粒子同土間の空隙が極めて
狭いため、空気による熱伝導が効果的に抑制され、しか
も、赤外線反射特性のよい微小体が共存しているため、
熱の輻射伝達も効果的に抑制されるので、非常に優れた
断熱作用を特徴する 請求項２記載の微細多孔体は、これに加えて、超微粒子
の粒径が、１〜２０ｎｍの粒径の極く小さい超微粒子で
あり、空隙が確実に狭くなるため、より一層、優れた断
熱作用を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる微細多孔体の実施例をあら
れす模式的断面図、第２図は、従来の多孔体における空
隙の様子をあられす模式的説明図、第３図は、凝集防止
処理を施していない超微粒子の凝集状態をあられす模式
的説明図である。 ｌ・・・微細多孔体　　２・・・超微粒子　　３・０．
赤外線反射特性のよい微小体 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第 図 第２図 第３図 手続補正書（陪 昭和６３年１０月８ ■訓６３年特許願第１８７５１、 発明の名称 微細多孔体 補正をする者 事件との関係 住　　　所 名　　　称　（５８３） 代表者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　粒子表面を予め凝集防止処理した超微粒子が成形さ
   れてなる微細多孔体であって、前記超微粒子に赤外線反
   射特性のよい微小体を共存させて成形されてなることを
   特徴とする微細多孔体。 ２　超微粒子の粒径が１〜２０ｎｍである請求項１記載
   の微細多孔体。