KR20080076777A

KR20080076777A - 단열재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20080076777A
Application number: KR1020080013083A
Authority: KR
Inventors: 시게루 나카마
Original assignee: 니찌아스 카부시키카이샤
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2008-08-20
Also published as: JP2008194974A; KR101330659B1; JP5081464B2; US20080193788A1; CN101245887A

Abstract

본 발명은 반송시나 가공시의 파손, 무기 미립자의 부착을 막기 위해 피복재로 피복한 단열재에 있어서, 사용 온도의 제한을 없애고, 피복재의 접착 강도를 높이며, 더 나아가서는 제조 조건을 완화하여 생산성을 높이는 것을 목적으로 한다.

단열성 성형체, 바람직하게는 BET 비표면적이 15 ㎡/g ∼ 500 ㎡/g이고 1차 입자 직경이 0.003 ㎛ ∼ 1 ㎛인 실리카 미립자, 알루미나 미립자, 규산알루미늄 미립자 또는 이들의 혼합물을 포함하는 단열성 성형체의 표면 중 적어도 일부에, 시트형의 다공질 재료가, 평균 입자 직경 0.05 ㎛ ∼ 50 ㎛의 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나를 포함하는 바인더에 의해 접착되어 있는 단열재.

단열재, 시트, 다공질 재료, 입자 직경

Description

단열재 및 그 제조방법{HEAT INSULATING MATERIAL AND ITS PRODUCTION METHOD}

본 발명은, 시트형의 다공질 재료로 덮인 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

단열성이 우수하기 때문에, 최근에는 흄(Fume)상의 실리카나 알루미나 등의 무기 미립자를 가압 성형한 단열재나, 무기 미립자에, 보강용 섬유상 물질이나, 복사광의 투과를 억제하여 단열 효과를 향상시키기 위한 유백제 등을 배합하고, 가압 성형한 단열재가 널리 사용되고 있지만, 이러한 무기 미립자를 포함하는 단열재는 매우 취약하기 때문에, 특히 운반이나 시공을 행할 때 약간의 충격에 의해 파괴되어 버리는 문제가 있다. 또한, 이것을 취급하는 작업자의 손이나 착의에는 무기 미립자의 부착이 빈번히 발생하는 문제도 있다.

또한, 무기 미립자를 포함하지 않는 단열재도, 운반시나 시공시 등에 파손되는 경우가 있다.

이러한 배경으로부터, 단열재 자체의 보강이나 무기 미립자의 부착 방지를 목적으로서, 금속막, 플라스틱막, 유리 섬유제의 직포 등으로 단열재 전체를 피복 하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 그러나, 단열재에 대하여 절단이나 천공 가공을 실시한 경우는 원하는 효과가 손상되거나, 또한 피복재의 종류에 따라서는 사용 온도가 제한되거나 하는 문제점이 있다.

또한, 유기 바인더나 무기 바인더에 의해 단열재와 피복재와의 접착성을 높이는 것도 행해지고 있다(예컨대 특허 문헌 1 참조). 그러나 유기 바인더는 단열재의 사용 온도에 제한이 있고, 무기 바인더는 단열재의 사용 온도에 제한이 그다지 없지만, 접착력이 충분하지 않으며, 단열재의 운반시 등에 종종 피복재가 벗겨진다고 하는 문제가 발생한다. 더 나아가서는, 유기 바인더나 무기 바인더를 수용액으로서 도포하고 있지만, 물과 같은 극성이 큰 액체를 이용한 경우, 단열재 표면의 미립자가 급격히 응집하기 때문에, 단열재에 균열이나 함몰이라고 하는 변형을 발생시켜 버린다. 이 때문에 바인더 수용액의 수분량이나 도포량을 매우 엄밀히 제어해야 하고, 공업적으로는 부적합하다고 추측된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-36975호 공보

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 반송시나 가공시의 파손, 무기 미립자의 부착을 막기 위해 피복재로 피복한 단열재에 있어서, 사용 온도의 제한을 없애고, 피복재의 접착 강도를 높이며, 더 나아가서는 제조 조건을 완화하여 생산성을 높이는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 단열재 및 그 제조방법을 제공하는,

(1) 단열성 성형체의 표면 중 적어도 일부에, 시트형의 다공질 재료가, 평균 입자 직경 0.05 ㎛ ∼ 50 ㎛의 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나를 포함하는 바인더에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 단열재.

(2) 단열성 성형체는, BET 비표면적이 15 ㎡/g ∼ 500㎡/g이고 1차 입자 직경이 0.003 ㎛ ∼ 1 ㎛인 실리카 미립자, 알루미나 미립자, 규산알루미늄 미립자 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)기재의 단열재.

(3) 단열성 성형체는 섬유상 물질 및 유백제 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 기재의 단열재.

(4) 다공질 재료는, 무기질의 섬유상 물질을 함유하는 초조체(抄造體), 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재한 단 열재.

(5) 단열성 성형체와 시트형의 다공질 재료를, 평균 입자 직경 0.05 ㎛ ∼ 50 ㎛의 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나와, 용매를 함유하는 슬러리상(slurry-phase)의 접착제에 의해 접착하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.

(6) 단열성 성형체와 다공질 재료를 중합시키고, 상기 다공질 재료의 위부터 접착제를 도포하여 침투시킨 후, 건조하는 것을 특징으로 하는 상기 (5)기재의 단열재의 제조방법.

(7) 용매가, 물:알코올 중량비가 0:100 ∼ 70:30의 범위인 물과 알코올의 혼합액인 것을 특징으로 하는 상기 (5) 또는 (6) 기재의 단열재의 제조방법.

(8) 접착제가, 유기 증점제를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재한 단열재의 제조방법.

본 발명의 단열재는, 단열성 성형체와 시트형의 다공성 재료가, 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나를 포함하는 바인더에 의해 강고히 접착되어 있고, 보강 효과가 높으며, 취급성이 양호하다. 또한 바인더가 무기질뿐이고, 단열성 성형체와 동등 이상의 내열성을 갖는 다공성 재료를 이용함으로써, 단열재의 사용 온도에 제한을 부과하지도 않는다. 또한 접착제도 수분량의 허용 범위가 넓어, 제조 조건을 완화할 수 있다.

이하, 본 발명에 관해서 상세히 설명한다.

본 발명의 단열재는, 단열성 성형체와 시트형의 다공질 재료를 접착한 것이다. 단열성 성형체에는 제한은 없지만, 단열 성능으로부터 무기 미립자를 포함하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 단열성 성형체는 BET 비표면적이 15 ㎡/g ∼ 500 ㎡/g이고 1차 입자 직경이 0.003 ㎛ ∼ 1 ㎛인 실리카 미립자, 알루미나 미립자, 규산알루미늄 미립자 또는 이들의 혼합물을 주성분으로서 포함하는 것이 바람직하다. 이들의 무기 미립자의 1차 입자 직경이 1 ㎛를 초과하면, 단열성 성형체가 충분한 단열 효과를 얻을 수 없고, 0.003 ㎛보다 작은 경우는 상당히 부피가 커서, 취급이 곤란하다. 또한 무기 미립자의 BET 비표면적이 15 ㎡/g 미만 또는 500 ㎡/g을 초과하는 경우는, 단열성 성형체가 충분한 단열 효과를 얻을 수 없다.

이러한 물질로서는, 할로겐화물 등의 연소에 의해 얻어지는 실리카, 규산나트륨과 황산의 반응에 의해 얻어지는 실리카, 알콕사이드의 축합에 의해 얻어지는 실리카 및 유사한 방법으로써 제조되는 알루미나, 규산알루미늄을 들 수 있다.

단열성 성형체는 상기한 무기 미립자만으로 형성할 수도 있지만, 보강을 위해 섬유상 물질을 함유하여도 좋다. 섬유상 물질로서는 유리 섬유, 알루미나 섬유, 멀라이트 섬유, 실리카 섬유, 규산알루미늄 섬유, 규산염 섬유, 알루미노규산염 섬유, 카본 섬유, 탄화규소 섬유 등의 무기 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아미드 섬유 등의 유기 섬유, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있고, 단열재가 사용되는 분위기, 온도 등을 고려하여 적절하게 선택된다. 또한, 섬유 직경이나 섬 유 길이에는 제한이 없고, 섬유의 종류에도 의하지만, 섬유 직경은 0.8 ㎛ ∼ 50 ㎛, 섬유 길이는 1 ㎜ ∼ 15 ㎜가 적당하다.

또한, 단열성 성형체는 유백제를 함유하여도 좋다. 유백제는, 복사광의 투과를 억제하는 기능을 갖고 있고, 단열 성능을 높이는 효과가 있다. 유백제로서는 산화티탄, 산화지르코늄, 규산지르코늄, 탄화규소, 산화아연, 산화철, 일메나이트. 질화붕소 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들로부터 단열재가 사용되는 온도에서의 유백 효과 등을 고려하여, 적당한 것을 선택하면 좋다.

섬유상 물질이나 유백제를 함유하는 경우, 섬유상 물질의 함유량을 단열성 성형체 전량의 30 질량％ 이하, 유백제의 함유량을 단열성 성형체 전량의 50 질량％ 이하로 하는 것이 적당하다. 섬유상 물질의 함유량이 30 질량％를 초과하면, 단열성 성형체의 단열성에 부여하는 영향이 커지게 되어, 충분한 단열 효과를 얻을 수 없게 된다. 또한 유백제의 함유량이 50 질량％를 초과하면, 복사광의 억제 효과보다 유백제 자체의 열전도율이 커지게 되어, 역시 충분한 단열 효과를 얻을 수 없게 된다.

단열성 성형체는, 무기 미립자, 필요에 따라서 섬유상 물질이나 유백제를 첨가하여 혼합한 것을 소정의 금형에 충전하고, 가압함으로써 얻어진다. 성형 조건은, 무기 미립자의 종류, 섬유상 물질이나 유백제의 종류 및 그 배합 비율, 얻어지는 성형체의 형상 등에 따라서 적절히 설정된다.

또한, 단열성 성형체의 밀도는 특별히 제한은 없지만, 단열 성능을 발휘하게 하는 관점에서 150 ㎏／㎥ ∼ 600 ㎏／㎥가 바람직하고, 200 ㎏／㎥∼ 400 ㎏／㎥가 보다 바람직하다. 또한 열전도율에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 단열 성능을 발휘하게 하는 관점에서 0.020 W/m·K(100℃) ∼ 0.050 W/m·K(100℃)가 바람직하다.

시트형의 다공질 재료로서는, 단열성의 관점에서, 무기질의 섬유상 물질을 함유하는 초조체, 직포 또는 부직포가 사용된다. 무기질의 섬유상 물질로서는, 유리 섬유, 알루미나 섬유, 멀라이트 섬유, 실리카 섬유, 규산알루미늄 섬유, 카본 섬유, 탄화규소 섬유, 현무암 섬유, 암면 섬유, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있고, 단열재가 사용되는 분위기, 온도 등을 고려하여 적절하게 선택된다. 또한 다공질 재료의 두께나 평량에도 특별히 제한은 없고, 단열재에 요구되는 강도나 사용 온도에서의 팽창율 등을 고려하여 적절하게 설정하면 좋지만, 일반적으로 두께 0.05 ㎜ ∼ 3 ㎜, 평량 50 g/㎡∼ 800 g/㎡이면 사용할 수 있다.

다공질이 아닌 시트형 재료는, 일반적으로 열팽창율이 크고, 접착제로 접착하여도 사용시의 열팽창에 의해 박리될 가능성이 높다. 또한, 유기질의 섬유상 물질로 이루어지는 시트형 재료는, 얻어지는 단열재의 사용 온도에 큰 제한을 부과하기 때문에, 본 발명의 유효성을 손상하게 된다.

상기한 단열성 성형체와 다공질 재료는, 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나를 포함하는 바인더에 의해 접착된다. 이러한 접착 상태를 얻기 위해서는, 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나와, 용매를 함유하는 슬러리상의 접착제를 사용한다.

무기 입자는, 다공성 재료와 단열성 성형체와의 간극을 메워 접착 강도를 높이는 효과가 있다. 또한 무기 입자는, 다공질 재료의 구멍 내부에 부착되어 다공질 재료의 경도를 상승시키는 효과도 있다. 다공질 재료의 경도는 단열재의 강도에 영향을 부여하는 중요한 특성이고, 접착된 다공질 재료의 경도의 상승 정도가 클수록, 얻어지는 단열재의 강도도 높아지는 것으로 판명되어 있다. 또한 무기 입자는, 금속산화물의 졸과 병용함으로써, 접착제에 포함되는 용매의 단열성 성형체로의 침투를 억제하는 효과도 있다.

상기한 효과를 효율적으로, 또한 확실하게 얻기 위해서는, 무기 입자로서 평균 입자 직경 0.05 ㎛ ∼ 50 ㎛의 것을 사용한다. 보다 적합하게는 평균 입자 직경 0.1 ㎛ ∼ 5 ㎛의 무기 입자를 사용한다. 평균 입자 직경이 0.05 ㎛ 미만의 미세 입자는, 다공질 재료와 단열성 성형체와의 간극을 충분히 메울 수 없고, 충분한 접착 강도를 얻을 수 없게 된다. 또한 이러한 미세 입자는, 많은 경우, 응집된 상태로밖에 입수할 수 없기 때문에, 접착제를 조제하는 경우에 균일하게 분산시킬 수 없는 문제도 있다.

또한, 평균 입자 직경이 50 ㎛를 넘는 대직경 입자는, 다공성 재료와 단열성 성형체와의 접촉을 저해하여 양자의 밀착성이 좋지 않게 되고, 충분한 접착 강도를 얻을 수 없게 된다. 또한 이러한 대직경 입자는 다공성 재료의 구멍에 침입할 수 없는 경우가 있기 때문에, 충분한 단열재의 강도를 얻을 수 없게 된다.

또한, 무기 입자의 종류는, 단열재의 사용 온도에 적합한 물질이면 특별히 제한되지 않지만, 실리카, 알루미나, 티타니아, 규산알루미늄, 산화철은 저렴하고 입수도 용이하며, 더 나아가서는 단열재의 외관(색)을 손상하지 않기 때문에 바람직하다. 또한, 이들 무기 입자를 혼합하여 사용하여도 좋다.

금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물 및 금속산화물의 졸은, 다공질 재료와 단열성 성형체, 및 양자의 간극에 들어간 무기 입자를 서로 결합하는 작용을 한다.

금속 알콕사이드 화합물은 일반식 「M-(OR)n(M: 금속원자, R: 알킬기)」로 나타내어지지만, 물과 반응하여 가수분해물 「M-(OH)n」이 되고, 또한 이 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물끼리, 또는 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물과 단열성 성형체, 다공질 재료 및 무기 입자의 표면에 존재하는 OH기가 탈수 축합하여 「M-O-M」이 되며, 결합 효과를 발현한다. 따라서 금속 알콕사이드 화합물을 이용하는 경우는, 접착제중에 가수분해에 충분한 양의 물을 포함해야 한다. 또한 경우에 의해서는 가수분해를 촉진하기 위한 염산이나 황산 등의 산을 첨가해야 한다.

단, 금속 알콕사이드 화합물을 사용할 때는, 단열성 성형체에 과도하게 침투하지 않도록 주의해야 한다. 왜냐하면, 금속 알콕사이드 화합물이 과도하게 침투한 단열성 성형체는, 가열에 의해서 크게 변형되어 버리기 때문이다. 이 현상은, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물이 단열성 성형체의 내부에서, 용매를 포함한 겔상의 경화물을 형성하는 것이 원인이다. 이 경화물에 포함되는 용매는 가열에 의해서 증발하고, 이에 따라 경화물 자체가 급격히 수축되기 때문에, 결과적으로 단열성 성형체의 변형을 야기해 버린다. 따라서 금속 알콕사이드 화합물을 사용하는 경우 는, 접착제에 단열성 성형체에 대한 용매의 침투를 억제하는 재료를 함께 함유시키거나, 또는 접착제에 함유시키는 금속 알콕사이드 화합물의 양을 단열성 성형체의 가열 변형이 생기지 않는 정도로 하는 등의 고려가 필요하다.

금속 알콕사이드 화합물로서는, 규소의 알콕사이드(예컨대 테트라에톡시실란)가 바람직하다. 규소의 알콕사이드 이외에도 수많은 알콕사이드 화합물이 있지만, 이들은 매우 고가이고, 종류에 따라서는 급속히 탈수 축합되어 버리거나, 상온에서 고체이기 때문에, 현실적으로 사용할 수 없다.

또한, 본 발명에 있어서는, 금속 알콕사이드 화합물의 분자를 미리 여러개 정도 축합시킨 것이나, 금속 원자에 직접 결합된 알킬기를 갖는 금속 알콕사이드 화합물(예컨대 디메틸디에톡시실란)도 사용할 수 있다. 전자의 경우에는 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해에 요하는 시간이 단축되고, 후자의 경우에는 얻어진 단열재가 발수성을 나타내는 등의 이점이 있다.

금속산화물의 졸도, 졸 표면의 OH기에 의해, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물과 마찬가지로, 졸끼리, 또는 졸과 단열성 성형체, 다공질 재료 및 무기 입자를 결합시키는 효과를 발현한다. 단 결합의 강도는, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물에 비해 약간 낮기 때문에, 보다 높은 강도의 단열재가 요구되는 경우에는, 금속산화물의 졸과 금속 알콕사이드 화합물을 병용하는 것이 바람직하다.

또한, 금속산화물의 졸은, 무기 입자와 함께 사용함으로써, 접착제에 포함되는 용매의 단열성 성형체로의 침투를 억제하는 효과를 발현한다. 단열성 성형체는, 무수한 미세 기공을 갖기 때문에, 액체와 접촉하면 모세관력에 의해서 이것을 급격 히 흡수해 버린다. 또한 단열성 성형체에 액체가 침투하면, 내부의 무기 미립자끼리가 극도로 응집하고, 결과로서 표면에 균열이 발생하거나, 침투한 액체가 대량인 경우에는 현저한 변형이나 붕괴를 일으키거나 하는 경우가 있다. 따라서, 본 발명에 있어서도, 접착제에 포함되는 용매가 단열성 성형체에 침투하여 상기와 같은 문제점이 생기는 것이 예측된다. 이것에 대하여, 접착제에 무기 입자와 함께, 금속산화물의 졸을 함유시키면, 단열성 성형체로의 용매의 침투가 현저히 억제된다. 또한 이 침투 억제 효과는 금속 알콕사이드 화합물을 포함하는 접착제에서도 유효하고, 금속 알콕사이드 화합물의 단열성 성형체로의 침투도 억제할 수 있기 때문에, 상기 이유와 같이 금속 알콕사이드 화합물과의 병용이 바람직하다.

금속산화물의 졸로서는, 결합 효과가 우수하고, 입수도 용이하며 취급성에도 우수하기 때문에, 알루미나, 지르코니아, 티타니아, 실리카의 졸을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 금속산화물의 졸의 입자 직경으로서는 200 ㎚ 이하가 바람직하다. 200 ㎚를 초과하면 충분한 결합 효과를 얻을 수 없고, 또한 무기 입자와 병용하여도 충분한 용매의 침투 억제 효과가 얻어지지 않는다.

용매는, 전술과 같이, 금속 알콕사이드 화합물을 이용하는 경우는 가수분해에 필요한 물을 포함해야 하지만, 금속산화물의 졸의 분산매는 물을 포함하지 않아도 좋다. 또한 물과 같은 극성이 큰 액체는, 단열성 성형체에 악영향을 부여한다. 이 때문에 용매로는, 물보다 극성이 작은 알코올, 또는 알코올과 물과의 혼합액을 사용한다. 즉 물:알코올 혼합중량비는 0:100 ∼ 70:30이 적합하다. 또한 알코올은 금속 알콕사이드 화합물을 용해할 수 있는 것이면 좋고, 에탄올이나 이소프로필 알 코올 등이 안전성이나 취급성에도 우수하고 적합하다.

또한, 접착제에는, 용매와 단열성 성형체와의 접촉에 의해 생기는 문제점을 보다 억제하기 위해, 유기 증점제를 첨가하는 것이 바람직하다. 유기 증점제를 접착제에 첨가하면, 용매의 유동성이 저하되기 때문에, 단열성 성형체에의 침투가 억제된다. 유기 증점제로서는, 폴리비닐알코올이나 알킬셀룰로오스가 적합하다. 단 단열재의 사용시에 이상한 냄새나 발연을 생기게 할 우려가 있기 때문에, 유기 증점제의 첨가량은, 용매 전량의 5 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

단열성 성형체와 다공질 재료를 접착함에 있어서, (1) 단열성 성형체의 접착면에 접착제를 도포하는 방법이나, (2) 미리 접착제를 함침시킨 다공질 재료를 단열성 성형체에 접착하는 방법을 취할 수도 있지만, (3) 단열성 성형체 위에 다공질 재료를 적재하고, 다공질 재료의 위부터 접착제를 도포하며, 단열성 성형체에 침투시키는 방법이 바람직하다.

(3)의 방법을 도 1에 모식적으로 도시하지만, (A)에 도시하는 바와 같이, 단열성 성형체(1) 위에 다공질 재료(2)를 적재하고, (B)에 도시하는 바와 같이, 다공질 재료(2)의 위부터 접착제(3)를 도포한다. 접착제(3)의 도포 방법에는 제한이 없고, 도시되는 솔(4) 외에, 롤 등을 이용할 수 있다. 또한 접착제(3)는, 도포 방법에 의해 접착제의 점도를 조정한다. 또한 도포량은, 단열성 성형체(1)의 밀도나 형상, 다공질 재료(2)의 재질이나 두께, 또는 접착을 행하는 부분의 면적 등에 따라서 적절하게 설정된다. 그리고 도포된 접착제(3)는, 다공질 재료(2)의 구멍을 통해 단열성 성형체(1)로 이행하고, 부호 7로 도시하는 바와 같이 단열성 성형체(1)의 표층부까지 더 침투한다. 계속해서, (C)에 도시하는 바와 같이, 접착제(3)가 미경화 상태에서 롤러(5) 등으로 다공질 재료를 세게 눌러 압박하고, 단열성 성형체(1) 및 다공질 재료(2)에 혼입되거나, 단열성 성형체(1)와 다공질 재료(2)와의 계면에 존재하는 공기(6)를 탈기한 후, (D)에 도시하는 바와 같이, 건조하여 용매를 제거함으로써, 단열성 성형체(1)와 다공질 재료(2)가, 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나를 포함하는 바인더에 의해 완전히 접착된다. 또한 건조 방법에는 제한은 없고, 가열 건조, 자연 건조(풍건) 중 어느 것이나 상관없다.

상기 (3)의 방법에 의하면, 다공질 재료(2)의 접착 지점의 위치를 합치시키는 것이나, 단열성 성형체(1)의 곡면에서의 접착도 용이하고, 접착제(3)의 도포 부족이나 과잉 도포도 방지할 수 있기 때문에 적합하다. 이에 대하여, (1)의 방법에서는, 다공질 재료(2)에 침투하는 접착제의 양이 불충분하게 되는 경우가 많고, 충분한 경도 상승 효과를 얻을 수 없을 우려가 있다. 또한 (2)의 방법에서는, 접착제량이 과잉이 되는 경향이 있다.

실시예

이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 제한되는 것이 아니다.

(실시예 1)

1차 입자 직경이 0.012 ㎛이고, BET 비표면적이 200 ㎡/g인 실리카 미립자 75 중량부, 평균 직경 10 ㎛이고 평균 섬유 길이 6 ㎜인 실리카 섬유 5 중량부, 및 탄화규소 20 중량부를 균일하게 될 때까지 혼합하고, 이 혼합물을 가압 성형하여 500 ㎜×500 ㎜×25 ㎜, 밀도 240 ㎏／㎥이며, 열전도율 0.025 W/m·K(100℃)인 단열성 성형체를 얻었다.

또한, 평균 입자 직경 0.5 ㎛의 실리카 입자 10 중량부, 테트라에톡시실란의 5 량체 10 중량부, 메탄올을 분산용매로 하는 고형분 농도 30 질량％에서 입자 직경 20 ㎚의 실리카졸 10 중량부, 에탄올 53 중량부, 물 17 중량부로 이루어지는 슬러리상의 접착제를 조정하였다. 또한 이 접착제는, 가수분해 반응을 촉진하기 위해, 약간의 염산이 첨가되어 있고, 또한 약 12 시간의 교반 방치가 이루어져 있다.

계속해서, 규산알루미늄 섬유를 주원료로서 함유하는 초조체(두께 1 ㎜, 평량 250 g/㎡)를 상기한 단열성 성형체 표면에 적재하고, 초조체의 위부터 접착제를 도포하여 접착하였다. 그 후, 단열성 성형체의 이면에 대해서도 유사한 수단에 의해 규산알루미늄 섬유를 주원료로 하는 초조체를 접착하였다.

그 후, 초조체를 표리면에 접착한 단열성 성형체를, 실온 환경하에서 1 주야 방치하여 접착제의 용매를 제거하고(자연 건조하고), 단열재를 얻었다.

얻어진 단열재로부터 100 ㎜×30 ㎜의 시험체를 잘라내고, 지점간 거리 80 ㎜에서 3점 굽힘 시험을 행한 바, 50 N의 하중에서 파단하였다. 또한 얻어진 단열재는, 그 표리면이 완전히 종이로 덮여 있기 때문에, 촉진하여도 실리카 미립자의 부착은 확인되지 않았다. 또한 단열재를 800℃에서 3시간 가열한 바, 접착된 초조체의 박리나 찢어짐 등의 문제점은 확인되지 않았다.

(실시예 2)

규산알루미늄을 주원료로서 함유하는 초조체 대신에, 두께 0.2 ㎜, 평량 200 g/㎡의 유리 크로스를 이용한 것 이외는 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

그리고, 얻어진 단열재의 3점 굽힘 시험을 실시예 1과 동일한 조건으로써 행한 바, 73 N의 하중에서 파단하였다. 또한 단열재는 그 표리면이 완전히 유리 크로스로 덮여 있기 때문에, 촉진하여도 실리카 미립자의 부착은 확인되지 않았다. 또한 단열재를 500℃에서 3시간 가열한 바, 접착된 유리 크로스의 박리나 찢어짐 등의 문제점은 확인되지 않았다. 단 800℃에서 3 시간 가열한 바, 유리 크로스가 용융 수축되어 박리되고, 그에 따른 단열성 성형체의 변형이 확인되었다.

(실시예 3)

접착제의 조제에 있어서, 실리카졸을 첨가하지 않고, 그 대신에 에탄올을 8 중량부, 알킬셀룰로오스를 0.4 중량부 첨가한 것 이외는, 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

그리고, 얻어진 단열재의 3점 굽힘 시험을 실시예 1과 동일한 조건으로써 행한 바, 50 N의 하중에서 파단하였다. 또한 단열재는 그 표리면이 완전히 초조체로 덮여있기 때문에, 촉진하여도 실리카 미립자의 부착은 확인되지 않았다. 또한 단열재를 800℃에서 3시간 가열한 바, 접착된 초조체의 박리나 찢어짐 등의 문제점은 확인되지 않았다.

(실시예 4)

접착제의 조제에 있어서, 테트라에톡시실란을 첨가하지 않고, 그 대신에 에 탄올을 8 중량부 첨가한 것 이외는, 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

그리고, 얻어진 단열재의 3점 굽힘 시험을 실시예 1과 동일한 조건으로써 행한 바, 35 N의 하중에서 파단하였다. 또한 단열재는 그 표리면이 완전히 초조체로 덮여 있기 때문에, 촉진하여도 실리카 미립자의 부착은 확인되지 않았다. 또한 단열재를 800℃에서 3시간 가열한 바, 접착된 초조체의 박리나 찢어짐 등의 문제점은 확인되지 않았다.

(실시예 5)

접착제의 조제에 있어서, 실리카 입자의 평균 입자 직경을 30 ㎛로 한 것 이외는, 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

그리고, 얻어진 단열재의 3점 굽힘 시험을 실시예 1과 동일한 조건으로써 행한 바, 42 N의 하중에서 파단하였다. 또한 단열재는 그 표리면이 완전히 초조체로 덮여 있기 때문에, 촉진하여도 실리카 미립자의 부착은 확인되지 않았다. 또한 단열재를 800℃에서 3시간 가열한 바, 접착된 초조체의 박리나 찢어짐 등의 문제점은 확인되지 않았다.

(비교예 1)

실시예 1과 마찬가지로 하여 제작된 단열성 성형체로부터, 100 ㎜×30 ㎜의 시험체를 잘라내고, 지점간 거리 80 ㎜에서 3점 굽힘 시험을 행한 바 23 N의 하중에서 파단하였다.

(비교예 2)

접착제의 조제에 있어서, 실리카 입자를 첨가하지 않는 것 이외는, 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

그리고, 얻어진 단열재의 3점 굽힘 시험을 실시예 1과 동일한 조건으로써 행한 바, 27 N의 하중에서 파단하였다. 또한, 단열재를 800℃에서 3시간 가열한 바, 접착면 근방에서 단열성 성형체가 크게 변형하고, 현저한 초조체의 박리가 확인되었다.

(비교예 3)

접착제의 조제에 있어서, 실리카 입자 및 실리카졸을 첨가하지 않고, 그 대신에 에탄올을 8 중량부 첨가한 것 이외는, 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

그리고, 얻어진 단열재의 3점 굽힘 시험을 실시예 1과 동일한 조건으로써 행한 바, 24 N의 하중에서 파단하였다. 또한 단열재를 800℃에서 3 시간 가열한 바, 접착면 근방에서 단열성 성형체가 크게 변형하고, 현저한 종이의 박리가 확인되었다.

(비교예 4)

접착제의 조제에 있어서, 실리카 입자 및 테트라에톡시실란을 첨가하지 않고, 그 대신에 에탄올을 8 중량부 첨가한 것 이외는, 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

얻어진 단열재는, 초조체의 접착이 충분히 이루어져 있지 않고, 이것을 운반했을 때에 초조체가 완전히 박리되었다.

(비교예 5)

접착제의 조제에 있어서, 에탄올을 5 중량부, 물을 77 중량부로 한 것 이외는, 실시예 1과 유사한 처방으로 단열재를 제작하였다.

얻어진 단열재는, 그 표면에 함몰형의 변형이 확인되었다.

도 1은 본 발명의 단열재의 제조방법의 일례를 도시하는 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 단열성 성형체

2: 다공질 재료

3: 접착제

4: 솔

5: 롤러

6: 공기

7: 단열성 성형체로의 접착제의 침투 부분

Claims

단열성 성형체의 표면 중 적어도 일부에, 시트형의 다공질 재료가, 평균 입자 직경 0.05 ㎛ ∼ 50 ㎛의 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물의 가수분해물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나를 포함하는 바인더에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 단열재.
제1항에 있어서, 상기 단열성 성형체는, BET 비표면적이 15 ㎡ /g ∼ 500 ㎡/g이고 1차 입자 직경이 0.003 ㎛ ∼ 1 ㎛인 실리카 미립자, 알루미나 미립자, 규산알루미늄 미립자 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단열성 성형체는 섬유상 물질 및 유백제 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 단열재
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다공질 재료는, 무기질의 섬유상 물질을 함유하는 초조체(抄造體), 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 단열재.
단열성 성형체와 시트형의 다공질 재료를, 평균 입자 직경 0.05 ㎛ ∼ 50 ㎛의 무기 입자와, 금속 알콕사이드 화합물 및 금속산화물의 졸 중 적어도 하나와, 용매를 함유하는 슬러리상의 접착제에 의해 접착하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 단열성 성형체와 상기 다공질 재료를 중합시키고, 상기 다공질 재료의 위로부터 상기 접착제를 도포하여 침투시킨 후, 건조하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 용매는, 물:알코올 중량비가 0:100 ∼ 70:30의 범위인 물과 알코올의 혼합액인 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 접착제는 유기 증점제(增粘劑)를 함유하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.