JPH08151210A

JPH08151210A - エアロゲル充填体の製造方法

Info

Publication number: JPH08151210A
Application number: JP6293176A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Masaru Yokoyama; 勝横山; Kenji Sonoda; 健二園田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】光透過性、断熱性、耐湿性、均一な形状及び
大きさを有し、取り扱い性が容易で、形状対応性、長期
性能安定性に優れ、生産効率の向上ができる粒状のエア
ロゲルを用いたエアロゲル充填体の製造方法を提供す
る。【構成】アルコキシシランを加水分解した反応溶液１
を縮重合反応によりゲル化させることによってゲル状化
合物２とし、このゲル状化合物２を疎水化剤との反応に
より疎水化処理した後、超臨界乾燥を施して疎水性のエ
アロゲル３を得、この疎水性のエアロゲル３を中空容器
４内に充填するエアロゲル充填体の製造方法において、
前記ゲル状化合物２を疎水化処理前に造粒して粒状のゲ
ル状化合物とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリカの多孔質骨格か
らなるエアロゲル充填体の製造方法に関し、詳しくは、
例えば、太陽光集熱に有用な光透過性断熱材、または、
音響材料、触媒担体、チェレンコフカウンター媒体等の
様々な用途に用いることができるエアロゲル充填体の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱伝導率が小さく、かつ、光透過
性を有する材料として、シリカからなるエアロゲルが知
られている。このエアロゲルは、アルコキシシラン（シ
リコンアルコキシド、アルキルシリケート等とも称され
る）を加水分解、重合して得られるシリカ骨格からなる
湿潤状態のゲル状化合物を、アルコ−ル、または液化二
酸化炭素等の溶媒（分散媒）の存在下で、この溶媒の臨
界点以上の超臨界状態で乾燥することにより製造するこ
とができる。また、ケイ酸ナトリウムを原料として同様
にゲル状化合物を得、このゲル状化合物を超臨界乾燥す
ることによっても製造することができる。このような製
造方法により得られるエアロゲルは、例えば、光透過性
を有する断熱材料等として有用な素材である。

【０００３】しかし、前記のようなエアロゲルは非常に
軽量であり、強度が小さく脆いため、取り扱いが非常に
困難で、割れたり壊れたりしやすいといった欠点を有し
ていた。この取り扱い性の悪さは特に、厚みの小さな板
状のエアロゲルの場合に顕著である。一方、厚みが大き
なエアロゲル又はバルク状のエアロゲルを作製する場合
には、超臨界乾燥工程に多大な時間を要し、試料の大き
さが超臨界乾燥装置の大きさに制限されてしまう等の問
題点もあった。その上、前記のように、取扱性の悪さや
超臨界乾燥方法の制限等から、複雑な形状のものの作製
は困難であった。ＵＳＰ５１３７９２７号公報には、ビ
ーズ状（粒状）のエアロゲルを作製する方法が開示され
ており、これは、製造方法的に前記の問題点を幾分解決
できるが、これらの特許に開示されているエアロゲルは
透明性に劣り、吸湿性が大きいため、経時的に水分を吸
着し、性能の劣化や収縮を起こす等の決定的な問題点を
有していた。このため、長期間安定して実用に耐え得る
ものではなかった。

【０００４】また、特開平５−１４６６７０号公報に
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、密封したカプセル化材を一体化した
成形体が開示されている。ところが、この成形体では、
エアロゲルを一旦カプセルの内部に充填しなければなら
ず、工程が増えて手間がかかるとともに、エアロゲル充
填体の透明性が悪くなるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の事実に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光透
過性、断熱性、耐湿性、均一な形状及び大きさを有し、
取り扱い性が容易で、形状対応性、長期性能安定性に優
れ、生産効率の向上ができる粒状のエアロゲルを用いた
エアロゲル充填体の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
エアロゲル充填体の製造方法は、アルコキシシランを加
水分解した反応溶液１を縮重合反応によりゲル化させる
ことによってゲル状化合物２とし、このゲル状化合物２
を疎水化剤との反応により疎水化処理した後、超臨界乾
燥を施して疎水性のエアロゲル３を得、この疎水性のエ
アロゲル３を中空容器４内に充填するエアロゲル充填体
の製造方法において、前記ゲル状化合物２を疎水化処理
前に造粒して粒状のゲル状化合物とすることを特徴とす
る。

【０００７】本発明の請求項２に係るエアロゲル充填体
の製造方法は、前記反応溶液１を複数の仕切り板５を備
えた容器６内の仕切り板５間に流し込み、ゲル化後に容
器６から取り出すことにより粒状のゲル状化合物２にす
ることを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項３に係るエアロゲル充填体
の製造方法は、前記反応溶液１を押し出し管７内に供給
して滞留させ、ゲル化後に押し出し管７の一方から押し
出しながら切断することにより粒状のゲル状化合物２に
することを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項４に係るエアロゲル充填体
の製造方法は、前記反応溶液１をこの反応溶液１が溶解
し難い貧溶媒８中に滴下し、撹拌を行い反応溶液１を貧
溶媒８中に分散させ、ゲル化後、貧溶媒８から取り出す
ことにより粒状のゲル状化合物２にすることを特徴とす
る。

【００１０】本発明の請求項５に係るエアロゲル充填体
の製造方法は、前記貧溶媒８がノルマルヘキサンである
ことを特徴とする。

【００１１】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
用いるアルコキシシランとは、下記の一般式で表され
るアルコキシシランであり、より具体的には、下記の一
般式で表される２官能のアルコキシシラン、下記の一
般式で表される３官能のアルコキシシラン、下記の一
般式で表される４官能のアルコキシシラン及び下記の
一般式で表されるアルコキシシランのオリゴマー等で
ある。

【００１２】

【化１】

【００１３】

【化２】

【００１４】

【化３】

【００１５】

【化４】

【００１６】

【化５】

【００１７】本発明に係るゲル状化合物（湿潤アルコゲ
ル）は、上記の一般式〜一般式で表されるアルコキ
シシランからなる群から選択される少なくとも１種、ま
たは上記の一般式〜一般式で表されるアルコキシシ
ランからなる群から選択される少なくとも１種と上記の
一般式で表されるアルコキシシランとを含有する混合
物を加水分解し、縮重合することによって得られる。

【００１８】本発明で用いられる上記の一般式〜一般
式で表されるアルコキシシランの具体例を挙げると、
２官能アルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジ
メトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニ
ルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メ
チルフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメト
キシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメ
トキシシラン等があり、３官能アルコキシシランとして
は、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリ
エトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニ
ルトリエトキシシラン等があり、４官能アルコキシシラ
ンとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエ
トキシシラン等があるが特に、限定されない。

【００１９】上記の一般式で表されるアルコキシシラ
ンのオリゴマーとしては、重合度が１０（以下重合度が
ｎのものはｎ量体と記す。）以下であることが好ましい
が、無色透明な液状であれば、これに限定されない。前
記アルコキシシランのオリゴマーは、この重合度が均一
な化合物である必要はなく、重合度の分布が存在したり
分子構造が鎖状、分岐状及び環状で混在していても構わ
ない。物質としての安定性や、ゲル状化合物を作製する
ための反応時間を考慮すれば、２〜６量体のものが好ま
しい。前記アルコキシシランのオリゴマー内のＲはアル
キル基、フェニル基を表し、中でも、メチル基（Ｃ
Ｈ₃）、エチル基（Ｃ₂Ｈ₅）が好ましい。具体的には
メトキシシランのオリゴマーの場合には平均分子量が２
５０〜７００、エトキシシランのオリゴマーの場合には
平均分子量が３００〜９００のオリゴマーが好ましい。

【００２０】本発明で前記アルコキシシランを効率よく
加水分解し、縮重合を行うためには、このアルコキシシ
ランを含む反応溶液に予め触媒を添加しておくことが好
ましい。このような触媒としては、酸性触媒、塩基性触
媒等が挙げられる。具体的に述べると、酸性触媒として
は、塩酸、クエン酸、硝酸、硫酸、フッ化アンモニウム
等が用いられ、塩基性触媒としては、アンモニア、ピペ
リジン等が用いられるが、これらに限定されるものでは
ない。

【００２１】アルコキシシランの加水分解、縮重合に用
いられる溶媒としては、通常、原料となるアルコキシシ
ランと水とを均一に溶解混合するために、アルコ−ル、
アセトン等が用いられるが、これらに限定されるわけで
はなく、アルコキシシランと水との両方が溶解しやすい
溶媒であればよい。しかし、ゲル状化合物の生成過程の
加水分解反応でアルコ−ルが生成すること、また、超臨
界乾燥のことを考慮すると、溶媒としては、アルコール
が好ましい。

【００２２】本発明に用いられる例えば、上記の一般式
で表されるアルコキシシランと水と例えば、アンモニ
ア等の触媒とを例えば、エタノール等の溶媒に溶解さ
せ、アルコキシシランを加水分解した反応溶液を縮重合
反応によりゲル化させ、造粒して粒状のゲル状化合物を
得る。この粒状のゲル状化合物を例えば、有機シラン化
合物等の疎水化剤との反応により疎水化処理した後に、
超臨界乾燥を施して粒（ペレット）状の疎水性のエアロ
ゲルを得る。

【００２３】ゲル状化合物及び疎水性のエアロゲルのペ
レットの形状としては、例えば、長方体や多角形の柱
状、円柱、球形等が挙げられるが、いづれでもよく、疎
水性のエアロゲルのペレットの大きさは、特に限定され
ない。充填する空間の大きさにもよるが、疎水性のエア
ロゲルのペレットの厚みや直径等寸法の最も短い方向の
寸法が１〜２０mmであることが好ましい。さらに、充填
した疎水性のエアロゲルのペレット間にできる空隙を小
さくするために、前記寸法が１〜５mmであることがより
好ましい。このようなペレット状の疎水性のエアロゲル
を得るためのペレット状のゲル状化合物の作製方法とし
ては、例えば、次のような３つの方法があるが、これら
に限定されるものではない。

【００２４】第一の方法は、図１（ａ）に示すように、
多角柱状のペレットを作製するのに有利な方法であり、
アルコキシシラン、水、触媒を溶媒に溶解させた反応溶
液１を、予め略均一な形状の仕切り板５を備えた容器６
内に流し込み、静置してゲル化させ、ゲル化後に容器６
からゲル状化合物２を取り出すことにより、所望の大き
さの例えば、四角柱で略均一な形状のゲル状化合物２が
得られる。

【００２５】第二の方法は、図１（ｂ）に示すように、
円柱等の柱状ペレットを作製するのに有利な方法で、前
記反応溶液１を押し出し管７内に供給し、ゲル化後に押
し出し管７の一方から押し出しながら切断することによ
り所望の大きさの例えば、円柱で略均一な形状の粒状の
ゲル状化合物２が得られる。もちろん、多数の孔を有し
た多孔板を備える押し出し機を用いて、多孔板から押し
出された円柱等の柱状のゲル状化合物を切断することに
より所望の大きさの例えば、円柱で略均一な形状の粒状
のゲル状化合物を得てもよいことは、いうまでもない。

【００２６】第三の方法は、図１（ｃ）に示すように、
球状のペレットを作製するのに有利な方法で、前記反応
溶液１をこの反応溶液１が溶解し難い例えば、ノルマル
ヘキサン等の貧溶媒８中に滴下し、撹拌を行い、反応溶
液１を貧溶媒８中に分散させ、撹拌を続けて反応溶液１
を略球形の粒状でゲル化させ、ゲル化後、貧溶媒８から
ゲル状化合物２を取り出すことにより略均一な球状のゲ
ル状化合物２が得られる。この場合の貧溶媒８として
は、水又はヘキサン、ヘプタン若しくはベンゼン等の有
機溶媒が挙げられるが、これは反応溶液１中の溶媒の配
合比や種類によって適宜選択されればよく、特には限定
されない。

【００２７】また、反応溶液１の配合比は限定されず、
透明性、断熱性、比表面積、密度、光屈折率等要求され
る性能によって様々に変化させることが可能である。た
だ、本発明に用いる粒状のエアロゲル３の密度は、特に
限定されないが、０．０１〜０．３g /cm³であることが
好ましい。さらには、０．０４〜０．２g /cm³であるこ
とがより好ましい。すなわち、この粒状のエアロゲル３
の密度が０．０１g /cm³未満の場合には、あまりに軽量
な為、粒状のエアロゲルが例えば、風等によって飛散
し、容器等の壁面に付着しやすく、取扱いが困難なもの
となり、０．３g/cm³を越える場合には、熱伝導率が大
きく、透明性が劣る傾向にある。したがって、超臨界乾
燥後の粒状のエアロゲル３の密度が０．０１〜０．３g
/cm³になるように反応溶液１の配合比が決定される。

【００２８】得られた粒状のゲル状化合物２に対して疎
水化処理を行う。疎水化剤は、ゲル状化合物２が有する
シラノール基に対して反応する官能基と疎水基を有して
いる。シラノール基に対して反応する官能基としては、
例えば、ハロゲン、アミノ基、イミノ基、カルボキシル
基、アルコキシル基又は水酸基等が挙げられる。疎水基
としては、例えば、アルキル基、フェニル基、又はこれ
らのフッ化物等が挙げられる。疎水化剤は前記官能基及
び疎水基を、それぞれ１種のみを有してもよいし、２種
以上を有してもよい。具体的には、ヘキサメチルジシラ
ザン、ヘキサメチルジシロキサン、トリメチルクロロシ
ラントリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシ
ラン、トリエチルエトキシシラン、トリエチルメトキシ
シラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジクロロ
シラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキ
シシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロ
シラン等の有機シラン化合物が挙げられ、これら以外に
も、酢酸、ギ酸、コハク酸等のカルボン酸や、メチルク
ロリド等のハロゲン化アルキル等の有機化合物が挙げら
れる。疎水化剤は、１種のみを用いてもよいし、２種以
上を用いてもよい。

【００２９】ここで、疎水化処理は、超臨界乾燥を行う
前に予め液体を媒体として行うか、超臨界乾燥中に超臨
界流体を媒体として行う。これらの媒体としては、疎水
化剤との反応性が低く、かつ、疎水化剤を溶解するもの
であればよく、特に限定されない。反応については必要
に応じて加熱を行う。

【００３０】超臨界乾燥を行う際に用いられる溶媒とし
ては、特に限定されないが、例えば、エタノ−ル、メタ
ノ−ル、イソプロパノール、ジクロロジフルオロメタ
ン、二酸化炭素、水等の単独系または２種以上の混合系
を挙げることができる。

【００３１】混合系ではなく単一の溶媒で超臨界乾燥を
行う場合は、一般的にはオ−トクレ−ブ中に溶媒と、同
一の溶媒に溶媒置換を行ったゲル状化合物を一緒に入
れ、その溶媒の臨界点以上の温度、圧力まで上昇させた
後に溶媒を徐々に除き、最終的に常温常圧の状態に戻す
ことによって乾燥を終了する。また、２種以上の混合系
で超臨界乾燥を行う場合は、乾燥容器内でその混合系で
の超臨界状態になるよう設定した温度、圧力まで上昇さ
せる方法、乾燥容器内でゲル状化合物の第１の溶媒から
超臨界状態にしたい第２の溶媒に置換し、ほぼ溶媒置換
を完結させてから、第２の溶媒の超臨界状態で溶媒を除
去する方法等が行われる。

【００３２】以上のように疎水化処理後、図２（ａ）又
は図２（ｂ）に示すように、超臨界乾燥して得られた粒
状の疎水性のエアロゲル３を円柱又はペアガラス等の複
層板の間等の中空容器４内に充填してエアロゲル充填体
を形成する。前記中空容器４は、円柱、角柱、球状の容
器、空間を有する二重層の容器等いづれであってもよ
く、形状は限定されない。この充填率は、粒状のエアロ
ゲル３の形状にもよるが、７０〜９０％が好ましい。こ
の充填方法は通常の場合、流し込むだけでよいが、特殊
な場合、例えば中空容器４が複雑な形状をしていたり、
粒状のエアロゲル３の形状が極端に長細い柱状であった
りする場合は、必要な充填率を達成できるよう、適宜工
夫をしてもよい。

【００３３】本発明に係るエアロゲル充填体に含まれる
粒状のエアロゲル３は、光透過性を有する多孔体であ
る。エアロゲル（エーロゲル）３とは、一般には、湿潤
アルコゲル等、乾燥前の溶媒を含んだ状態のゲル状化合
物２から構造を保持したまま溶媒等を除去して得られる
多孔質な材料を指し、超臨界抽出により溶媒を除去して
得られる乾燥多孔質ゲルを含む。

【００３４】

【作用】本発明の請求項１に係るエアロゲル充填体の製
造方法は、アルコキシシランを加水分解した反応溶液１
を縮重合反応によりゲル化させ、造粒した粒状のゲル状
化合物２を疎水化剤との反応により疎水化処理した後
に、超臨界乾燥を施して成る粒状の疎水性のエアロゲル
３を用いる。この粒状の疎水性のエアロゲル３は、非常
に微細なシリカ粒子からなる構造体で、その粒子径は光
の波長よりもはるかに小さく、空隙構造も非常に均質な
ためであることから、多孔体であるにもかかわらず透明
性に優れる。ここで透明性とは、例えば、可視光波長領
域等に対する視覚的な透明性や、赤外領域に対する透過
性等である。しかも粒状の疎水性のエアロゲル３は、疎
水性を有するため耐湿性に優れ、性能や寸法が経時的に
安定であり、種々の形状、大きさの中空容器４内に充填
することにより複雑な形状のエアロゲル充填体でも形成
できる。粒状の疎水性のエアロゲル３は、生産効率が良
く、運搬等の取扱い性が容易である。しかも、その充填
体は同じ容積のエアロゲルを塊状体で得た場合とほぼ同
様の光透過性や断熱性を示す。

【００３５】本発明の請求項２に係るエアロゲル充填体
の製造方法は、前記反応溶液１を複数の仕切り板５を備
えた容器６内の仕切り板５間に流し込み、ゲル化後に容
器６から取り出すことにより粒状のゲル状化合物２にす
るので、例えば、四角柱で略均一な形状のゲル状化合物
２が得られる。

【００３６】本発明の請求項３に係るエアロゲル充填体
の製造方法は、前記反応溶液１を押し出し管７内に供給
して滞留させ、ゲル化後に押し出し管７の一方から押し
出しながら切断するので、所望の大きさの例えば、円柱
で略均一な形状の粒状のゲル状化合物２が得られる。

【００３７】本発明の請求項４及び請求項５に係るエア
ロゲル充填体の製造方法は、前記反応溶液１をこの反応
溶液１が溶解し難い例えば、ノルマルヘキサン等の貧溶
媒８中に滴下し、撹拌を行い反応溶液１を貧溶媒８中に
分散させ、ゲル化後、貧溶媒８から取り出すので、略均
一な球状のゲル状化合物２が得られる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により具体的
に説明する。

【００３９】以下に、この発明の具体的な実施例及び比
較例を示すが、この発明は、下記実施例に限定されな
い。

【００４０】（実施例１）平均分子量４７０のテトラメ
トキシシランのオリゴマー〔メチルシリケート５１；コ
ルコート（株）商品名〕に、エタノールと水と２８重量
％アンモニア水溶液とを混合したものを室温で添加する
ことにより、モル比がテトラメトキシシランのオリゴマ
ー：エタノール：水：アンモニア＝１：７０：２０：
０. ６の混合比の反応溶液１（以下、ゾルと称する）を
得た。

【００４１】図１（ａ）に示すように、前記ゾルを入れ
てゲル化させるために使用する容器６として１単位が５
mm角の格子状の仕切板５を敷いたものを用い、この容器
６内に前記ゾルを流し込んだ。その後、室温で約１０分
間静置させて、ゾルをゲル化させ、このゲル化したゲル
状化合物２を仕切板５から外すように容器６から取り出
して、１個の大きさが５mm角で５mm厚みの立方体状のゲ
ル状化合物２を得た。

【００４２】次に、高圧容器内にこのゲル状化合物を、
ゲル状化合物の充填率が容積で約７０％になるように入
れ、さらにエタノールを満たした。この容器内に１８
℃、５５kg/cm²の二酸化炭素を添加し、ゲル状化合物内
および容器内のエタノ−ルを二酸化炭素に置換する操作
を２〜３時間行った。その後、容器内を二酸化炭素の超
臨界条件である、８０℃、１６０kg/cm²にし、超臨界乾
燥（溶媒除去）を２時間行った。次にこの超臨界状態の
雰囲気に、疎水化剤としてトリメチルメトキシシラン
（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製：商品
名ＡＹ４３−０４３）を０．６モル／リットルの割合で
添加し、１時間かけて疎水化処理剤を超臨界流体中に拡
散させ、この超臨界流体中にゲル状化合物を放置し、疎
水化処理を施した。その後、超臨界状態の二酸化炭素を
流通した後に減圧し、ゲル状化合物に含まれるエタノー
ルと疎水化剤とを除去した。疎水化剤投入から減圧まで
６時間要した後、高圧容器から試料を取り出し、粒状の
エアロゲルを得た。図２（ｂ）に示すように、この粒状
のエアロゲルを空間の厚み２０mmのペアガラス層間に充
填しエアロゲル充填体を形成した。この層間でのエアロ
ゲルの充填率は容積比で７０％であった。この場合の充
填率はエアロゲル充填体の比重をエアロゲルの比重で割
って求めた。

【００４３】（実施例２）図１（ｂ）に示すように、実
施例１で調製した反応溶液１であるゾルを、一方に栓９
をした押し出し管７である内径５mmのガラス管内に流し
込んだ後に、室温で約１０分間静置させて、ゾルをゲル
化させた。その後、栓を外し、ゲル状化合物２を一方か
ら棒１０で押し出しながら、１個の長さが５mm程度にな
るようにカッター１１でゲル状化合物２を切断し、厚み
５mmの円柱状のゲル状化合物２を得た以外は、実施例１
と同様にして、粒状のエアロゲルを得、図２（ｂ）に示
すように、ペアガラス層間に充填率７５％のエアロゲル
充填体を形成した。

【００４４】（実施例３）実施例２で、ゲル状化合物２
をガラス管から押し出しながら切断する際に、長さが１
０cm程度になるようにし、ゲル状化合物２の形状を長さ
１０cmの円柱状にした以外は実施例２と同様にして、粒
状のエアロゲルを得、図２（ｂ）に示すように、ペアガ
ラス層間に充填率８５％のエアロゲル充填体を形成し
た。

【００４５】（実施例４）図１（ｃ）に示すように、実
施例１で調製したゾルを約３分間ビーカーで撹拌した後
に、他の容器に入れられた貧溶媒８であるノルマルヘキ
サン（以下、ｎ−ヘキサンと記す）中に１滴ずつ滴下し
た。ゾルはｎ−ヘキサンには溶解せず、撹拌を行うと球
形に分離したままｎ−ヘキサン中で分散した。滴下後約
５分間撹拌を続けると、ｎ−ヘキサン中で滴下したゾル
がゲル化し、直径約２mmの球形のゲル状化合物２が得ら
れた。このゲル状化合物２をｎ−ヘキサンから取り出し
さらにエタノール中に浸けた。このエタノール中にさら
に疎水化剤として、ヘキサメチルジシラザン（東レ・ダ
ウコーニング・シリコーン株式会社製：商品名ＳＺ−６
０７９）を１．０モル／リットルになるように溶解させ
た。このゲル状化合物２の浸漬したヘキサメチルジシラ
ザンのエタノール溶液を撹拌しながら加熱し、６５℃で
３時間還流を行い、冷却後、ゲル状化合物２を取り出し
た。次に、高圧容器内にこのゲル状化合物をゲル状化合
物の充填率が容積で約７０％になるように入れ、さらに
エタノールを満たした。この容器内に１８℃、５５kg/c
m²の二酸化炭素を添加し、ゲル内および容器内のエタノ
−ルを二酸化炭素に置換する操作を２〜３時間行った。
その後、高圧容器内を４０℃、８０kg/cm²まで昇温、昇
圧し、この条件で超臨界状態の二酸化炭素を流通した後
に減圧し、高圧容器から試料を取り出し、粒状のエアロ
ゲルを得た。この粒状のエアロゲルを実施例１と同様に
して、図２（ｂ）に示すように、ペアガラス層間に充填
し、充填率８０％のエアロゲル充填体を形成した。

【００４６】（比較例１）実施例１で調製したゾルを仕
切のない内径５cmの容器内に流し込んで、実施例１と同
様にゲル化させた後、容器から取り出して、内径５cm、
厚み２０mmの円盤状のゲル状化合物を得た。次に、高
圧容器内にこのゲル状化合物を入れ、さらにエタノール
を満たした。この時、取扱い上、試料に割れや欠けが生
じるような応力がかからなく、また効率良く二酸化炭素
が流通するように試料配置を工夫したところ、ゲル状化
合物の充填率は容積で約４０％であった。この容器内に
１８℃、５５kg/cm²の二酸化炭素を添加し、ゲル内およ
び容器内のエタノ−ルを二酸化炭素に置換する操作を２
〜３時間行った。その後、容器内を二酸化炭素の超臨界
条件である、８０℃、１６０kg/cm²にし、超臨界乾燥
（溶媒除去）を４８時間行った。次に、この超臨界状態
の雰囲気に、疎水化剤としてトリメチルメトキシシラン
（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製：商品
名ＡＹ４３−０４３）を０．６モル／リットルの割合で
添加し、２時間かけて疎水化処理剤を超臨界流体中に拡
散させ、この超臨界流体中にゲル状化合物を放置し、疎
水化処理を施した。その後、超臨界状態の二酸化炭素を
流通した後に減圧し、ゲル状化合物に含まれるエタノー
ルと疎水化剤を除去した。疎水化剤投入から減圧まで１
５時間要した後、高圧容器から試料を取り出し、エアロ
ゲルの粒状試料を得た。

【００４７】実施例１〜実施例４及び比較例１で得たペ
アガラスの可視光透過率と熱伝導率を測定し、その結果
を表１に示した。なお、比較例１の場合は、エアロゲル
試料そのものをペアガラスで挟んだ。

【００４８】

【表１】

【００４９】熱伝導率は、英弘精機（株）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℃の条件で測
定した。光透過率は、可視光域の光透過率分布を測定
し、可視光透過率をＪＩＳ−Ｒ３１０６に基づいて求め
た。

【００５０】表１から、実施例のエアロゲル充填体は、
比較例に比べて断熱性、光透過性が同じ程度に優れてお
りその性能はエアロゲルの均一体とほぼ同程度であっ
た。また、疎水性を有するため耐湿性に優れ、性能や寸
法が経時的に安定であり、種々の形状、大きさの中空容
器内に充填することにより複雑な形状のエアロゲル充填
体でも形成できるので、生産効率が良く、運搬等の取扱
い性が容易であることが確認できた。

【００５１】

【発明の効果】本発明の請求項１乃至請求項５に係るエ
アロゲル充填体の製造方法によると、多孔体であるにも
かかわらず透明性に優れ、しかも粒状の疎水性のエアロ
ゲルは、疎水性を有するため耐湿性に優れ、性能や寸法
が経時的に安定であり、種々の形状、大きさの中空容器
内に充填することにより複雑な形状のエアロゲル充填体
でも形成できるので、生産効率が良く、運搬等の取扱い
性が容易であり、しかも、その充填体は同じ容積のエア
ロゲルを塊状体で得た場合とほぼ同様の光透過性、断熱
性、耐湿性を有し、さらに、均一な形状及び大きさで、
取り扱い性が容易であり、長期性能安定性に優れ、生産
効率の向上ができる粒状のエアロゲルを用いたエアロゲ
ル充填体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るエアロゲル充填体の製造
方法に用いる粒状のゲル状化合物の製造方法の説明図で
あり、（ａ）は、容器内での仕切板利用による粒状のゲ
ル状化合物の製造方法、（ｂ）は、押し出しながら切断
することによる粒状のゲル状化合物の製造方法、（ｃ）
は、貧溶媒中でのゾルの撹拌を利用した球形の粒状のゲ
ル状化合物の製造方法である。

【図２】本発明の実施例に係るエアロゲル充填体の製造
方法の説明図であり、（ａ）は中空容器が円柱の場合で
あり、（ｂ）は中空容器がペアガラスの場合である。

【符号の説明】

１反応溶液２ゲル状化合物３エアロゲル４中空容器５仕切り板６容器７押し出し管８貧溶媒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルコキシシランを加水分解した反応溶
液（１）を縮重合反応によりゲル化させることによって
ゲル状化合物（２）とし、このゲル状化合物（２）を疎
水化剤との反応により疎水化処理した後、超臨界乾燥を
施して疎水性のエアロゲル（３）を得、この疎水性のエ
アロゲル（３）を中空容器（４）内に充填するエアロゲ
ル充填体の製造方法において、前記ゲル状化合物（２）
を疎水化処理前に造粒して粒状のゲル状化合物とするこ
とを特徴とするエアロゲル充填体の製造方法。
【請求項２】前記反応溶液（１）を複数の仕切り板
（５）を備えた容器（６）内の仕切り板（５）間に流し
込み、ゲル化後に容器（６）から取り出すことにより粒
状のゲル状化合物（２）にすることを特徴とする請求項
１記載のエアロゲル充填体の製造方法。
【請求項３】前記反応溶液（１）を押し出し管（７）
内に供給して滞留させ、ゲル化後に押し出し管（７）の
一方から押し出しながら切断することにより粒状のゲル
状化合物（２）にすることを特徴とする請求項１記載の
エアロゲル充填体の製造方法。
【請求項４】前記反応溶液（１）をこの反応溶液
（１）が溶解し難い貧溶媒（８）中に滴下し、撹拌を行
い反応溶液（１）を貧溶媒（８）中に分散させ、ゲル化
後、貧溶媒（８）から取り出すことにより粒状のゲル状
化合物（２）にすることを特徴とする請求項１記載のエ
アロゲル充填体の製造方法。
【請求項５】前記貧溶媒（８）がノルマルヘキサンで
あることを特徴とする請求項４記載のエアロゲル充填体
の製造方法。