JPH05146670A

JPH05146670A - カプセル化材及びその製造方法並びにカプセル化材からなる成形体

Info

Publication number: JPH05146670A
Application number: JP31801691A
Authority: JP
Inventors: Tsunetoshi Okura; 常利大蔵; Migiwa Ando; 汀安藤; Terubumi Okada; 光史岡田; Yasuyuki Mizushima; 康之水嶋; Junichi Tokumoto; 淳一徳本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】耐水性及び耐候性がよく、しかも作業性や成
形性に優れたカプセル化材及びその製造方法並びにカプ
セル化材からなる成形体を提供すること。【構成】湿潤ゲルから超臨界乾燥によって製造したシ
リカエアロゲルを、大部分が粒径１〜２mmの粒子１とな
る様に砕き、それを周知の薬品用カプセルの製造機器と
同様な機器を用いて、直径５mm，長さ８mmのポリスチレ
ン製のカプセル２に充填して密閉し、ペレット状の多数
のカプセル化材３を製造した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断熱材，防音材又は充
填材等に利用することができる、カプセル化材及びその
製造方法並びにカプセル化材からなる成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、寒天状の湿潤ゲル中に含まれ
る液体を、そのまま超臨界条件下（臨界以上の圧力及び
温度の条件下）で気体と置き換えることにより、湿潤ゲ
ルの骨格構造がそのまま凍結された乾燥ゲル体が得られ
ることが知られている。この固相の乾燥ゲル体は、常圧
下でゲル溶液を徐々に蒸発除去したキセロゲルと比較し
て、低密度で極めて大きな空隙率を有するために、通常
エアロゲルと呼ばれている。

【０００３】このエアロゲル（例えばシリカからなるシ
リカエアロゲル）は、固相の骨格の内部に空気を保持す
る能力に優れ、高い断熱性や遮音性を有しているので、
断熱材や遮音材として使用されている。また、表面積が
大きな多孔体である点を利用して、吸着材や触媒担体等
に用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このエアロ
ゲルは上記の様な優れた性能を有する多孔体であるが、
水などの液体、特に表面張力の大きな液体に弱く、一旦
水等が付着するとエアロゲルが収縮して変形しまうとい
う問題があった。そのため、エアロゲルを材料とする断
熱材や遮音材は、優れた性能を有するにもかかわらず、
水等が入らない特定の場所にしか使用できなかった。

【０００５】また、直接に水と接触しない内装材として
使用した場合でも、結露によって水滴が付着すると割れ
が発生するので、耐候性に劣るという問題もあった。更
に、エアロゲルは、壁等に取り付ける際などに、欠け落
ちたり割れたりすることがあるので、取り扱いが面倒で
作業性が悪いという問題があり、また、所定の形状（板
材や凹凸のある部材）に成形する際にも同様な問題が生
じていた。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れ、耐水性及び耐候性がよく、しかも作業性や成形性に
優れたカプセル化材及びその製造方法並びにカプセル化
材からなる成形体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１の発明は、防水性のカプセルの内部にエアロ
ゲルが充填されたことを特徴とするカプセル化材を要旨
とする。

【０００８】また、請求項２の発明は、防水性のカプセ
ルの内部に顆粒又は粉末のエアロゲルを充填した後に、
該カプセルを密封したことを特徴とするカプセル化材の
製造方法を要旨とする。更に、請求項３の発明は、前記
請求項１のエアロゲルを覆うカプセル同士を接合して、
多数のカプセル化材を一体化したことを特徴とする成形
体を要旨とする。

【０００９】ここで、前記耐水性を有するカプセルの素
材としては、ポリスチレン，ポリ塩化ビニル，ポリエチ
レン等のプラスチックや、ガラスなどを採用できる。特
に、カプセルの素材がガラスである場合には、数百度の
耐熱性を有するので好適である。

【００１０】また、前記エアロゲルの素材としては、シ
リカ，アルミナ，チタニア等のセラミックスや、Resorc
inol-formaldehyde等のプラスチックを採用できる。更
に、カプセル化材を製造する方法としては、通常の薬品
のカプセルを製造する様に、カプセルの開口部から内部
にエアロゲルを充填した後に、その開口部を密閉しても
よく、或はエアロゲルを軟化したカプセルの材料によっ
て包み込む様にして密閉してもよい。

【００１１】その上、前記カプセル化材からなる成形体
を製造する場合には、例えば、プラスチックのカプセル
内にエアロゲルが充填されたカプセル化材を用い、この
カプセル化材を所定のモールド中に入れ、加圧及び加熱
することによって、カプセル同士を軟化密着させて一体
の成形体とする方法が採用できる。

【００１２】

【作用】上記構成を有する請求項１のカプセル化材は、
防水性のカプセルの内部にエアロゲルが充填されている
ので、カプセルが外部の水の侵入を防いで、エアロゲル
の収縮劣化を防止する。これによって、密閉されたカプ
セル内で、エアロゲルの多くの空孔内に空気を保持した
状態が実現されるので、断熱性及び遮音性に優れたカプ
セル化材となる。

【００１３】また、この様なカプセル化材は、請求項２
の様に、防水性のカプセルの内部に顆粒又は粉末のエア
ロゲルを充填した後に、カプセルを密封することによっ
て製造することが可能である。更に、請求項３の成形体
は、請求項１のエアロゲルを覆うカプセル同士を、例え
ば加熱等によって接合して、多数のカプセル化材を一体
化して形成されるものであるので、種々の部材、例えば
板材等の形成が容易となる。

【００１４】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。（実施例１）まず、エアロゲルの製造方法について簡単
に説明する。

【００１５】エアロゲルは湿潤ゲルから製造されるが、
この湿潤ゲルの出発原料として、例えばシリコンメトキ
シドの様な金属アルコキシドが多く用いられる。具体的
には、始めに例えばシリコンメトキシドの加水分解・重
合反応を行なうことによって湿潤ゲルを形成する。そし
て、得られた湿潤ゲル中の液分を超臨界乾燥に適した有
機溶媒（例えばメタノール）で置換し、必要に応じて溶
媒の沸点以下の温度で熟成を行なう。その後、湿潤ゲル
を高圧セル中でゲル溶媒と同種のアルコールに浸し、超
臨界乾燥を行なってエアロゲル（シリカエアロゲル）を
得る。

【００１６】尚、この超臨界乾燥としては、ゲル溶媒で
あるアルコールを超臨界流体化して直接抜き取る方法
と、セル中にＣＯ₂等を導入し、アルコール−ＣＯ₂混合
系の超臨界条件下でアルコールを抽出除去する方法があ
る。次に、この様にして製造されたシリカエアロゲル
を、図１に示す様に、大部分が粒径１〜２mmの粒子１と
なる様に砕き、それを周知の薬品用カプセルの製造機器
と同様な機器を用いて、直径５mm，長さ８mmのポリスチ
レン製のカプセル２に充填して密閉し、ペレット状の多
数のカプセル化材３を製造した。

【００１７】この様にして製造されたカプセル化材３
は、シリカエアロゲルの粒子１の周囲が防水性のあるプ
ラスチックのカプセル２にて覆われているので、シリカ
エアロゲルに水が付着することがなく、よってシリカエ
アロゲルの収縮を防止してカプセル化材３の変形を防ぐ
ことができる。更に、シリカエアロゲルの粒子１の内部
には多くの空気の層を備えているので、断熱性に富み且
つ遮音性に優れており、しかも超軽量であるという利点
がある。従って、建築材料の断熱材や遮音材として好適
であり、断熱性のある梱包容器としても使用できる。

【００１８】また、カプセル２の材料としてガラスを使
用する場合には、数百℃の耐熱性があるので、従来の断
熱材（例えば発泡スチロール）を加熱した際に発生する
様な有毒物質や有毒ガスの心配がない。更に、廃棄物も
容易に再生可能である。次に、本実施例のカプセル化材
３の効果を確認するために行った実験例について説明す
る。（実験例１）この実験では、本実施例のカプセル化材３
の伝熱性について調べた。

【００１９】まず、図２に示す様に、断熱性のある筐体
４の中央に、厚さ２mmの二枚のガラス５，６を幅２０mm
の間隔で配置し、この両ガラス５，６の間に実施例のカ
プセル化材３を充填して間仕切り部７を形成した。そし
て、ガラス５，６で仕切られた一方の部屋８に、発熱体
９と温度計１０を配置するとともに、他方の部屋１１に
温度計１２を配置して、間仕切り部７の熱通過率（Ｗ・
ｍ^-1Ｋ^-1）を測定した。その結果を下記表１に記す。

【００２０】また、比較例として、前記と同じ形状の筐
体内に、一枚のガラスからなる間仕切り部や二重ガラス
からなる間仕切り部を設けて、同様に熱通過率を測定し
た。その結果を同じく表１に記す。

【００２１】

【表１】

【００２２】この表から明かな様に、本実施例のカプセ
ル化材３を使用した間仕切り部７は、熱通過率が二重ガ
ラスの比較例より一桁程度と極めて小さく、断熱性に優
れており好適である。つまり、本実施例のカプセル化材
３を使用することにより、熱を遮断する能力が向上する
ことが分かる。それに対して、比較例のものは、一枚ガ
ラス及び二重ガラスでも、熱通過率がかなり大きく断熱
性が低いので好ましくない。

【００２３】次に、他の実施例について説明する。（実施例２）前記実施例１と同様な超臨界乾燥によって
製造したシリカエアロゲルを、大部分が粒径０．５〜１
mmの粒子となる様に砕き、それを図３に示す装置１５に
てカプセル化した。

【００２４】この装置１５は、二重ノズルを備えたカプ
セル化装置であり、中央にはシリカエアロゲルの粒子１
６が供給される第１吹出孔１７を備えるとともに、第１
吹出孔１７の周囲には、カプセル１８となるプラスチッ
ク（例えばポリ塩化ビニルやポリエチレン等）１８ａが
供給される第２吹出孔１９が環状に設けられている。ま
た、この第２吹出孔１９にはプラスチック１８ａを軟化
して供給するために図示しない加熱装置が設けられてい
る。

【００２５】そして、第１吹出孔１７からシリカエアロ
ゲルの粒子１６が乾燥空気によって吹き出されるととも
に、第２吹出孔１９からは、シリカエアロゲルの粒子１
６を包む様に、加熱されて軟化したプラスチック１８ａ
が供給される。それによって、所定量のシリカエアロゲ
ルの粒子１６がプラスチック１８ａに包まれ、落下する
に従って冷却・固化されて、厚さ約５０〜２００μmの
カプセル１８に包まれたシリカエアロゲルの粒子１６、
即ち粒径約４mmのカプセル化材２０が製造される。

【００２６】この様にして製造されたカプセル化材２０
は、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、カプ
セル１８とシリカエアロゲルの粒子１６がしっかりと密
着しているので、振動の大きな場所で使用してもシリカ
エアロゲルの粒子１６が破損しにくいという利点があ
る。

【００２７】次に、本実施例のカプセル化材２０の効果
を確認するために行った実験例について説明する。（実験例２）この実験は、前記実験例１と同様な方法
で、本実施例のカプセル化材２０の伝熱性について調べ
たものである。その結果を、比較例とともに下記表２に
記す。

【００２８】

【表２】

【００２９】この表から明かな様に、本実施例のカプセ
ル化材２０を使用したものは、熱通過率が比較例より極
めて小さく、しかも前記実施例１よりも熱通過率が若干
小さく、断熱性に優れており好適である。それに対し
て、比較例のものは、熱通過率がかなり大きく断熱性が
低いので好ましくない。

【００３０】次に、前記実施例２のカプセル化材２０を
用いた適用例について説明する。（実施例３）この実施例は、カプセル化材２０を一定の
形状に成形して断熱材としたものである。

【００３１】つまり、図４に示す様に、所定の型枠（モ
ールド）２２の中にカプセル化材２０を充填し、シリカ
エアロゲルの粒子１６が破壊されない程度に僅かに圧力
を加えた状態で、カプセル１８が軟化する程度に加熱す
ることによって、プラスチックのカプセル１８同士を密
着させてモールド２２内の多数のカプセル化材２０を一
体化するものである。その後、モールド２２を取り外す
ことによって、カプセル化材２０からなる所定の形状の
成形体２３が完成する。

【００３２】この様にして製造された成形体２３は、軽
量でありしかも防水性及び断熱性に富むので、優れた断
熱部材（容器）として使用することができる。尚、シリ
カエアロゲルの粒子１６の大きさを調節することによっ
て透明にすることができるので、カプセル１８の材料に
透明のものを採用すれば、成形体２３全体も透明とな
り、よって断熱性に富む窓用の部材としても利用でき
る。

【００３３】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１の発明のカ
プセル化材は、カプセルの内部にエアロゲルが充填され
ているものなので取り扱いが容易であり、しかも軽量で
あるという利点がある。更に、周囲のカプセルによって
耐水性があるので、カプセル化材の表面に水がついても
エアロゲルが収縮変形することがなく、耐水・耐候性に
富むという特長があり、多くの場所に使用することが可
能である。

【００３５】そして、この様なカプセル化材は、請求項
２の発明の製造方法によって容易に実現できる。また、
請求項３の発明の成形体は、請求項１のカプセル化材を
一体化したものであるので耐水性があり、しかも複雑形
状のものも容易に製造できるので成形性に優れている。
また、カプセル化材自体が軽量であるので、大きな容積
の部材でも極めて軽量であり、取り扱いも容易であると
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のカプセル化材の製造手順を示す説明
図である。

【図２】実験例１の実験方法を示す説明図である。

【図３】実施例２のカプセル化材の製造方法を示す説明
図である。

【図４】実施例３の成形体の製造方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１，１６…シリカエアロゲルの粒子２，１８…カプセル，３，２０…カプセル化材，２３…成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水嶋康之愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者徳本淳一愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】防水性のカプセルの内部にエアロゲルが
充填されたことを特徴とするカプセル化材。
【請求項２】防水性のカプセルの内部に顆粒又は粉末
のエアロゲルを充填した後に、該カプセルを密封したこ
とを特徴とするカプセル化材の製造方法。
【請求項３】前記請求項１のエアロゲルを覆うカプセ
ル同士を接合して、多数のカプセル化材を一体化したこ
とを特徴とする成形体。