JPH0238385A

JPH0238385A - 断熱材およびその製法

Info

Publication number: JPH0238385A
Application number: JP18751388A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kishimoto; 隆岸本; Shozo Hirao; 平尾　正三; Masaru Yokoyama; 勝横山; Koichi Takahama; 孝一高濱; Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Atsushi Makino; 牧野　篤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1990-02-07

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〕この発明は断熱材およびその製法に関する。

〔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
レオンガスの持つ低い熱伝導率（０，００６〜０．０１
　ｋｃａｌ／ｍｈｒ”Ｃ）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０．０２１〜０．０
２４ｋｃａｌ／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、ケイ酸カルシムウの多孔体を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、形状や用途が限定さ
れる。

これに対し、當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。以上、特公昭５１−４００８８号公報、特開
昭５７−１７３６８９号公報、特開昭５８−４５１５４
号公報、特開昭特開昭６０−３３４７９号公報参原。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記断熱材は、形状がブロック状、ある
いは、パネル状であって可撓性がないため、円筒のよう
に平らでないものには取り付けできないという不都合が
あり、その利用が制限されるという問題がある。

この発明は、上記事情に鑑み、十分な断熱性を有し、し
かも、可撓性をもった断熱材およびその製法を提供する
ことを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕前記課題を解決するため、請求項１記載の発明の断熱材
は、可撓性を有し連続小孔が形成されている基材の前記
連続小孔に微粒子を前記基材の可撓性を損なわないよう
にして充填するようにしている。

請求項２記載の発明の断熱材は、上に加えて、微粒子の
少なくとも一部が、表面に凝集防止処理が施された超微
粒子となっている。

請求項３記載の発明の製法は、上記断熱材を得るにあた
り、可撓性を有し連続小孔のある基材を減圧雰囲気内に
保持するとともに同基材周辺に微粒子を配しておいて、
減圧状態を急激に解放することにより前記微粒子を連続
小孔に充填するようにしている。

〔作　　　用〕

請求項１〜２記載の断熱材は、連続小孔内に微粒子が充
填され、粒子間に極く小さな空隙がある状態である。そ
のため、空気による熱伝導の影響が薄れ、熱伝導度が静
止空気の熱伝導度よりも小さく、十分な断熱作用を発揮
する。

微粒子は基材の可撓性を損なわない範囲で充填されてい
て、断熱材自体に可撓性が備わっているため、平らなか
たちだけでなく様々な形状にフィツトさせることができ
、利用する上での自由度が大きい。

微粒子間の空隙の大きさが、１〜６０ｎｍ程度であると
、空隙内にある空気分子による熱伝導が十分に抑制され
るため、断熱性がいっそう高くなるのであるが、空隙を
この範囲とするには、微粒子の少なくとも一部が、粒径
１〜２０ｎｍの超微粒子であると、粒子間の空隙が上記
範囲になりやすい超微粒子は、そのままであると、凝集
し多次粒子になり、−次粒径が小さくても、あたかも大
きな粒径の粒子として振る舞い、空隙が小さくなり難い
。大きな多次粒子の状態だと充填も難しい。

しかし、請求項２記載の発明の超微粒子には凝集防止処
理が施されているため、凝集することなく、その小さな
一次粒径が十分に活かされ、空隙が確実に小さくなり、
充填もされ易い。

請求項３記載の断熱材の製法では、減圧状態の急激な解
放により起こる空気導入で微粒子が連続小孔に押し込ま
れ微粒子充填がなされる。この方法は骨組みとなる基材
に不要な打撃を与えないし、後処理も事実上必要でない
。例えば、微粒子を溶媒中に分散させ溶媒とともに連続
小孔に導入するような場合は、やっかいな後処理が必要
になる〔実　施　例〕以下、この発明にかかる断熱材およびその製法の一例を
、図面を参照しながら詳しく説明する。

第１図および第３図に示す断熱材１．１′は、可撓性を
有する基材２．２′の連続小孔４．４′内に微粒子５・
・・が基材２．２′の可撓性を損なわないようにして充
填されている。

基材２は、第２図に示すように、いわゆるスポンジのよ
うな合成樹脂フオーム（例えば、軟質ポリウレタンフォ
ーム）であり、全体にわたって骨格部分３内に多数の連
続小孔４を有する。基材２′は、第４図にみるように、
例えば、グラスウール、セラミックウールのようなセラ
ミック繊維、有機繊維や金属繊維、あるいは、これらの
混合繊維からなる繊維基材であり、全体にわた６て、骨
格部分たる繊維３′内に多数の連続小孔４′を有する。

連続小孔を有し可撓性を有する基材は、変形に対して容
易に壊れることのないものであり、その嵩密度（微粒子
充填前）が小さい。例えば、０．０２〜０．０５ｇ／ｃ
Ｊ程度である。例えば、ウレタン樹脂の真密度は１．２
１ｇ／ｃｎ！である。厚みは、例えば、数龍〜十数龍、
あるいは、数ｕ〜数＋ｎ程度である。しかし、嵩密度や
厚みは、これらに限定されず、上記値より大きくても、
小さくてもよい。

上記基材の連続小孔は、表面に開口し、奥深くに続いて
いる。連続小孔の空隙の大きさは、微粒子が充填できる
大きさであればよいが、大きすぎると充填された微粒子
が離脱しやすいので、１０μｍ〜２ｎ程度の空隙が好ま
しい。例えば、軟質ポリウレタンフォームの一例では、
骨格で囲まれた一つ一つの小孔は０．３〜０．６Ｈ程度
の空隙を有し、これら小孔が０．１鶴程度の連通孔で互
いにつながって基材奥に続いている。

微粒子の充填量は、特に限定されるものではないが、例
えば、充填後の嵩密度が充填前の嵩密度の１．５〜４倍
位となる程度の充填量とされる。

微粒子としては、コロイダルゾルの乾燥物、エアロゲル
、ポリケイ酸等の微粒子がある。微粒子は表面に凝集防
止処理をしておいてもよい。微粒子のうち、粒径（凝集
防止処理したものは処理後の粒径）が１〜２０ｒ＋ｍ（
より好ましくは３〜８ｎｍ）の「超微粒子Ａ」は特に好
ましい。超微粒子Ａを用いる場合、凝集防止処理されて
いることが好ましい。

また、超微粒子Ａ以外に、輻射防止効果のある微粒子（
以下、「微粒子Ｂ」という）を用いてもよい。この微粒
子Ｂは、１次粒子径が超微粒子Ａのそれと比べて大きく
、５ｎｍ〜１１００００ｎの範囲がよく、また、熱放射
率が大きく、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。

超微粒子Ａと微粒子Ｂを併用してもよい。その際、超微
粒子Ａとして、一部または全部が表面に凝集防止処理を
施した粒子が好ましい。両粒子Ａ、Ｂが併用さていると
、比較的高価な超微粒子Ａの量が少なくて、超微粒子Ａ
が空隙を支配するようになるため、好ましい。

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
ボンブラック、５ｉＣＳＴｉＯ２、Ｚｒ０１Ｃｒｕｘ　
、Ｆｅ、０４、ＣｕＳ、Ｃｕｂ、、Ｍｎ０ｚ　、Ｓ　ｉ
ｏｚ　、Ａ１１ｔ　Ｏｓ　、Ｃ００、ＬｉｚＯ，ＣａＯ
等の微粒子粉末が挙げられる。

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、具体的処理剤としては、有機シラン
化合物、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。

続いて、請求項３記載の断熱材の製法に関して説明する
。

第５図にみるように、耐圧容器１０内に微粒子未充填の
基材２（２’）と微粒子５を図に示す如（に入れた材料
容器１１を配設する。ついで、バルブ７を開いて静かに
排気し減圧雰囲気にする。

その後、例えば、バルブ９を開いて急激に減圧状態を解
放（間圧）する。そうすると、急激な空気導入に伴い微
粒子が押されて、基材２（２’）の連続小孔内に入り充
填がなされ、断熱材が完成する。減圧−解放を数回繰り
返して充填量を増すこともできる。

充填した粉末が飛び出さないように、充填後、シート材
で表面をカバーするようにしてもよい。

ただ、カバー材は多孔質紙や通気性のあるフィルムが好
ましい。気密封止されると可撓性が悪くなるからである
。

充填量が少なくても、加圧するか、被断熱物に取着した
際に他の板材等を当てて締めつける等の処置をして、圧
密し、微粒子間の空隙を狭く　（好ましくは１〜６０ｎ
ｎ＋）するようにすれば、十分に使える。

続いて、具体的な実施例と比較例を説明する。

なお、製造は、第３図に示す製法により行った。

一実施例１− 基材として、グラスウール（２４ｋｇ／ｎ？）を、超微
粒子として、超微粒子シリカ（日本アエロジル■製　ア
エロジル３８０　平均粒径７ｎｍ）を、体積比で１：５
になるようにして材料容器１１に入れた。超微粒子シリ
カが基材全体を包むようにした。耐圧容器１０内をｌ　
ｗ　Ｈｇにまで減圧した後、急速に解放する操作を５回
繰り返して、粒子の充填を行い断熱材を得た。

一実施例２− 微粒子として、超微粒子シリカ（日本アエロジルＣ！ｓ
＠　　アエロジル３８０　平均粒径７　ｎｍ）と、’ｌ
’ｉｏｚルチル粉末（古河工業＠製　ＦＲ−４１）を重
量比で３：１になるように混合した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− 基材として、軟質ポリウレタンフォームを用いるように
した他は、実施例１と同様にして断熱材を得た。

一亥施：ｌ’Ｊ４− 超微粒子として、表面をシラン化合物で処理した超微粒
子シリカ（徳山曹達■製　特注品　平均粒径８　ｎｍ）
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５− 微粒子として、表面をシラン化合物で処理した超微粒子
シリカ（徳山曹達■製　特注品　平均粒径８　ｎｍ）と
、Ｔ　ｉ　Ｏｘルチル粉末（古河工業■製ＦＲ−４１）
を重量比で３：１になるように混合したものを用いた他
は実施例１と同様にして断熱材を得た。

実施例６微粒子として、表面をシラン化合物で処理した超微粒子
シリカ（徳山曹達■製　特注品　平均粒径７ｎｍ）を用
いた他は、実施例１と同様にして断熱材を得た。

実施例７− 微粒子として、表面をシラン化合物で処理したＢ微粒子
シリカ（徳山曹達＠製　特注品　平均粒径７　ｎｍ）を
用い、基材として、実施例３で用いた軟質ポリウレタン
フォームを用いるようにした他は、実施例１と同様にし
て断熱材を得た。

一実施例８− 減圧−解放の操作を１回とした他は、実施例１と同様に
して断熱材を得た。

実施例１〜８の断熱材の熱伝導率、嵩密度を測定した。

嵩密度は、充填前（嵩密度１）、充堺後（嵩密度２）の
両方を示すとともに、熱伝導率測定の際の１００　ｇ／
−の圧力を負荷したときの嵩密度（嵩密度３）も示した
。嵩密度は、重量／容積とした。重量は電子天秤で、容
積はノギスで測定した。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　　Ｃ−５１８
に準拠した方法で行った。結果を、第１表に示す。なお
、比較例１．２として、微粒子を充填しない基材のみも
測定も同時に行った。結果を、第１表に示す。

第１表にみるように、実施例１〜８の断熱材は、比較例
１．２に比べて熱伝導率が低く、いずれも、静止空気の
熱伝導率に比べて低い値であり、優れた断熱性を有する
ことが分かる。これらの断熱材は可撓性も十分にあるこ
とも確認した。

〔発明の効果〕

請求項１〜２記載の断熱材は、連続小孔内に微粒子が基
材の可撓性を損なわないようにして充填されているため
、優れた断熱作用を発揮するとともに、可撓性をも有す
るため、平らなかたちだけでなく様々な形状にスットさ
せることができ、利用する上での自由度が大きい。

請求項２記載の断熱材は、これに加えて、一部が粒径が
１〜２０ｎｍの粒径の極く小さい超微粒子であり、その
微粒子が凝集防止処理が施されているため、その小さな
一次粒径が十分に活かされ、空隙が確実に小さくなり、
いっそう、優れた断熱性を特徴する請求項３記載の断熱材の製法は、上記の断熱材を容易に
製造することができ、しかも、骨組みとなる基材に不要
な打撃を与えることなく、後処理も事実上必要でないた
め、実用性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、この発明の断熱材の一実施例を
あられす模式的断面図、第２図および第４図は、この断
熱材の基材をあられす模式的断面図、第５図は、この発
明の断熱材の製法の一例により基材に微粒子を充填する
時の様子を模式的にあられす説明図である。１．１′・・・断熱材　　２．２′・・・基材　　４．
４′・・・連続小孔　　５・・・微粒子代理人　弁理士
　　松　本　武　彦第２図第５図第３図第４二「赤ダ９ｊｌ↑正書（自発 ■事旧６３年８月２０日発明の名称Ｉ折ｐ財オおよびその製法補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】１　可撓性を有し連続小孔が形成されている基材の前記
連続小孔に微粒子が前記可撓性を損なわないようにして
充填されてなる断熱材。２　微粒子の少なくとも一部が、表面に凝集防止処理が
施された超微粒子である請求項１記載の断熱材。３　可撓性を有し連続小孔が形成されている基材の前記
連続小孔に微粒子が前記可撓性を損なわないようにして
充填されてなる断熱材を得るにあたり、前記基材を減圧
雰囲気内に保持するとともに同基材周辺に微粒子を配し
ておいて、減圧状態を急激に解放することにより前記微
粒子を連続小孔に充填するようにすることを特徴とする
断熱材の製法。