TWI619807B - Insulation material and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

本發明提供與現有相比而言緻密、且加工性優異、亦可應用於微細結構中的隔熱材料及可製造此種隔熱材料的製造方法。本發明的隔熱材料是包含主體纖維、乾凝膠及/或氣凝膠、含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物及/或低熔點合成纖維的黏合劑的隔熱材料，其特徵在於：所述乾凝膠及氣凝膠的密度不足0.5 g/cm3 、導熱率為0.02 W/（m·K）以下，相對於100重量份的所述主體纖維而言，調配總重量為35重量份～210重量份的所述乾凝膠及/或氣凝膠。

Description

隔熱材料以及隔熱材料的製造方法
本發明是有關於一種具有隔熱性的隔熱材料、及該隔熱材料的製造方法。
關於醫藥品、食品等冷藏製品及冷凍製品，為了防止輸送時的品質劣化，在冷藏、冷凍條件以外的環境下，通常將其收納於如具有隔熱性的發泡苯乙烯容器或賦予有發泡胺基甲酸酯等隔熱材料的瓦楞紙箱這樣的隔熱容器(例如專利文獻1)中而進行搬運。此種隔熱容器與所收納的製品相比而言蓬鬆，因此存在製品的運送成本增多等問題。而且，需要準備與製品自身不同的隔熱容器，且對製品進行收納、捆包，而成為運送程序繁雜化的主要原因。
另一方面，大多數情況下亦需要在高溫狀態下較長時間地保持製品的容器。關於這種容器，通常在很多情況下還同時要求在使用時外部溫度不變高、且使用者用手直接接觸。作為此種容器，為了使其具有保溫性，使用發泡苯乙烯等蓬鬆的原材料的容器、或側壁具有積層結構的紙容器等。作為側壁具有積層結構的紙容器，例如已知有如專利文獻2那樣在側壁的積層內部具有 空氣層的紙容器。無論是何種情況，與內側的容積相比而言，整體蓬鬆，於容器自身的運送時、收納時的需要很大的空間。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平11-147577號公報
[專利文獻2]日本專利特開2000-247377號公報
[專利文獻3]日本專利特開平7-48881號公報
如上所述，各領域中的現有的隔熱材料多為蓬鬆的形態，因此成為搬運效率、收納效率降低的主要原因。而且，所使用的原材料也限於玻璃絨、隔熱板、發泡胺基甲酸酯、發泡苯乙烯等，由於其厚度與結構上的脆弱性，而難以進行微細加工、成形，僅限於盒狀的隔熱容器或比較大型的基材等所使用的對象。
因此，本發明的目的在於提供與現有相比而言緻密、且加工性優異、亦可應用於微細結構中的隔熱材料及可製造此種隔熱材料的製造方法。
解決所述課題的本發明的隔熱材料是包含主體纖維、乾凝膠及/或氣凝膠、含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物及/或低熔點合成纖維的黏合劑的隔熱材料，其特徵在於：所述乾凝膠及氣凝膠的密度不足0.5g/cm3、導熱率為0.02W/(m．K)以下，相對於100重量份的所述 主體纖維而言，調配總重量為35重量份~210重量份的所述乾凝膠及/或氣凝膠。
具有所述構成的本發明的隔熱材料與通常的紙同樣地緻密、具有優異的加工性，除此以外由於所調配的一定量的低密度、低導熱率的乾凝膠及/或氣凝膠而具有優異的隔熱性。而且，本發明的隔熱材料除了主體纖維、乾凝膠及/或氣凝膠以外，含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物及/或低熔點合成纖維作為黏合劑。由於含有該黏合劑而起到如下效果：難以產生在抄紙步驟等中的乾凝膠及氣凝膠的粒子形狀的崩壞，容易保持其隔熱性。
另外，此處所謂「密度」是指在粒子的狀態下，在25℃、1大氣壓的條件下所測定的密度。而且，此處所謂「乾凝膠」及「氣凝膠」是指存在許多奈米規模的孔且具有自該孔分散有空氣的固體材料的連續基質的微粒子。進而，在本發明中，所謂「重量份」是指除了水以外，均為基於乾燥重量的重量份。
而且，此處所謂「低熔點合成纖維」是指至少在該纖維的表面中熔點為140℃以下，且在主體纖維具有熔點的情況下，具有比該熔點更低的熔點的合成纖維。
進而另外，本發明的隔熱材料含有乾凝膠及氣凝膠的兩者或任一者，乾凝膠及氣凝膠的關於例如物性(密度或導熱率等)及調配量等的規定，在本發明的隔熱材料含有乾凝膠及氣凝膠此兩者的情況下，此兩者滿足該物性的規定，而且其兩者加在一起的 總重量滿足該調配量的規定。
所述黏合劑含有所述水溶性聚合物，所述水溶性聚合物較佳的是陽離子化澱粉及兩性澱粉中的至少一者。藉由使用陽離子化澱粉或兩性澱粉作為黏合劑，抄紙時的乾凝膠及氣凝膠的粒子形狀更難以被破壞，可保持使用其的隔熱材料的隔熱性能。
而且，所述黏合劑含有所述低熔點合成纖維，所述低熔點合成纖維較佳的是維尼綸黏合纖維。藉由使用維尼綸黏合纖維作為黏合劑，可效率良好地製造隔熱材料。
所述乾凝膠及氣凝膠較佳的是對矽酸甲酯單體利用常壓乾燥進行乾凝膠化或者利用臨界乾燥進行氣凝膠化而成的多孔質二氧化矽粒子。矽酸甲酯的常壓乾燥凝膠或臨界乾燥凝膠容易低密度地製造，在水溶液中多孔質形狀難以崩壞，因此在抄紙漿料中容易保持其形狀。
較佳的是所述乾凝膠及氣凝膠的平均粒徑為2μm~140μm，且比表面積為400m2/g以上。藉由將乾凝膠及氣凝膠的平均粒徑設為2μm~140μm，可賦予隔熱材料充分的隔熱性，即使在緻密的隔熱材料中也可發揮隔熱性能。而且，藉由將多孔質二氧化矽粒子的比表面積設為400m2/g以上，可對隔熱材料賦予更高的隔熱性。
本發明的隔熱材料較佳的是厚度為15μm~1.2cm、基重為5g/m2~480g/m2、密度為0.5g/cm3~1.5g/cm3的片材狀。藉由將隔熱材料設為該性狀，可使其具有紙一樣的質感、加工性。
本發明的隔熱材料的製造方法的特徵在於：將100重量份的主體纖維，密度不足0.5g/cm3、導熱率為0.02W/(m．K)以下的總重量為35重量份~210重量份的乾凝膠及/或氣凝膠，含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物及/或低熔點合成纖維的0.3重量份~125重量份的黏合劑添加混合於水中而製備混合漿料，對所述混合漿料進行抄紙。藉由所述製造方法可製造與通常的紙同樣地緻密、具有優異的加工性，且具有優異的隔熱性的隔熱材料。
在本發明的隔熱材料的製造方法中，較佳的是抄紙時的所述混合漿料為pH 7~8。在pH 7~8的漿料中，乾凝膠及氣凝膠的形質、性狀容易穩定，同時在主體纖維含有紙漿的情況下，容易促進其原纖化。
而且，在本發明的隔熱材料的製造方法中，較佳的是所述混合漿料的所述黏合劑含有所述水溶性聚合物，將所述水溶性聚合物以及所述乾凝膠及/或氣凝膠添加混合於在水中至少懸浮有所述主體纖維的漿料中，而調整所述混合漿料。其原因在於：藉由使乾凝膠及/或氣凝膠纏繞於纖維上，可形成乾凝膠及/或氣凝膠與纖維的複合物，從而難以浮在水面上。
本發明的隔熱材料具有充分的隔熱性，且緻密、加工性優異。而且，本發明的隔熱材料的製造方法可提供保持充分的隔熱性、緻密、加工性優異的隔熱材料。
以下，關於本發明的隔熱材料及該隔熱材料的製造方法而加以例示性說明。
1.隔熱材料
本發明的隔熱材料是包含主體纖維、乾凝膠及/或氣凝膠、含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物及/或低熔點合成纖維的黏合劑的隔熱材料，其特徵在於：所述乾凝膠及氣凝膠的密度不足0.5g/cm3、導熱率為0.02W/(m．K)以下，相對於100重量份的所述主體纖維而言，調配總重量為35重量份~210重量份的所述乾凝膠及/或氣凝膠。以下，關於所述隔熱材料的各調配成分加以詳述。
<主體纖維>
本發明的隔熱材料的主體纖維可使用合成纖維及天然纖維的任意者。在使用合成纖維的情況下，主體纖維並無特別限定，例如可使用通常作為不織布的原料而使用的合成纖維，即聚酯纖維、維尼綸纖維、烯烴纖維、聚胺基甲酸酯纖維、芳香族聚醯胺纖維、丙烯酸纖維、聚乳酸纖維、聚氯乙烯纖維、聚偏二氯乙烯纖維、聚苯硫醚纖維、陶瓷纖維、氧化鋁纖維、玻璃纖維，較佳的是聚酯纖維，更佳的是聚對苯二甲酸乙二酯(以下稱為PET)纖維。
而且，在使用天然纖維的情況下，主體纖維並無特別限定，例如可使用紙漿。紙漿的種類並無特別限定，通常可使用作為紙的原料而使用的木漿、非木漿、脫墨紙漿的任意者，而且亦可使用化學紙漿、半化學紙漿、機械紙漿的任意者。
各種主體纖維的選擇可根據隔熱材料的所期望的柔軟性、耐熱性、阻燃性、不燃性、可撓性、強度、重量而適宜變更，在主體纖維中可僅含有所述的一種纖維，亦可含有多種纖維。
特別是在含有大量後述的乾凝膠及/或氣凝膠的本實施方式的隔熱材料中，例如在僅將紙漿作為主體纖維的情況等，雖然具有高的隔熱性，但其強度容易變低。在這種情況下，藉由在主體纖維中調配在100重量份的所有主體纖維中為0.5重量份~22重量份的微纖維化的紙漿(纖維素奈米纖維)，可維持隔熱材料的高的隔熱性，且賦予紙一樣的強度與加工性。
在大量含有後述的乾凝膠及/或氣凝膠的隔熱材料中，為了保持乾凝膠及氣凝膠，理想的是纖維直徑細的合成纖維。
<乾凝膠、氣凝膠>
本發明中所使用的乾凝膠及氣凝膠是存在許多奈米規模的孔且具有自該孔分散有空氣的固體材料的連續基質的微粒子，例如99%由空氣構成，非常輕，成為有效的隔熱材料。而且，作為乾凝膠及氣凝膠，可使用二氧化矽、矽酸甲酯、二氧化矽/氧化鋁等公知的二氧化矽化合物，間苯二酚-甲醛、纖維素、纖維素奈米纖維等多孔質粒子。無論多孔率程度如何，較佳的是使用原材料自身 的導熱率為0.15W/(m．K)以下、特別是0.1W/(m．K)以下、進一步為0.06~0.018W/(m．K)者。特別是對矽酸甲酯單體利用常壓乾燥進行乾凝膠化或者利用臨界乾燥進行氣凝膠化而成者容易低密度地製造、可比較容易地形成奈米水準的多孔結構或中空結構、在水溶液中難以崩壞等，因此可適宜地使用。
乾凝膠及氣凝膠的多孔率較佳的是50.0%~99.8%，特佳的是70%~99.8%，進一步更佳的是86%~99.8%。而且，平均粒徑並無特別限定，較佳的是2μm~140μm。如果多孔質二氧化矽粒子的乾凝膠及氣凝膠的粒徑超過140μm，則需要使隔熱材料變厚，難以達成提供緻密且具有隔熱效果的隔熱材劑的本申請案的目的。而且，如果不足2μm，則難以獲得充分的隔熱效果。
較佳的是乾凝膠及氣凝膠使用比表面積為400m2/g以上、特別是500m2/g~1000m2/g、進一步為600m2/g~1000m2/g者。藉由提高比表面積，可使多孔率變高。而且，還可以減輕隔熱材料整體的重量。
本發明的隔熱材料中的乾凝膠及/或氣凝膠的調配量較佳的是相對於100重量份的主體纖維而言，總重量為35重量份~210重量份。如果乾凝膠及/或氣凝膠的調配量是總重量不足35重量份，則存在無法賦予隔熱材料充分的隔熱性的可能性。而且，如果乾凝膠及/或氣凝膠的調配量是以總重量超過210重量份，則產生如下等問題：隔熱材料的強度降低，難以獲得所期望的紙一樣的加工性，產生來自隔熱材料的乾凝膠及氣凝膠的脫落、飛散 等。
而且，在主體纖維包含紙漿，且後述的黏合劑含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物的情況下，自同樣的觀點考慮，乾凝膠及/或氣凝膠的調配量較佳的是相對於100重量份的主體纖維而言，總重量為35重量份~75重量份，特佳的是35重量份~60重量份，進一步更佳的是38重量份~52重量份。
而且，在主體纖維包含合成纖維，且後述的黏合劑含有低熔點合成纖維的情況下，自與所述同樣的觀點考慮，乾凝膠及/或氣凝膠的調配量較佳的是相對於100重量份的主體纖維而言，調配總重量為100重量份~210重量份。
另外，在本實施方式中，在含有乾凝膠的情況下與含有氣凝膠的情況下，可獲得具有同等性能的隔熱材料。
<黏合劑>
本發明的隔熱材料含有黏合劑，所述黏合劑含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物及/或低熔點合成纖維。即，本發明的隔熱材料所含有的黏合劑含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物、及/或低熔點合成纖維。水溶性聚合物可適宜使用對澱粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯、水性胺基甲酸酯等進行陽離子化處理及/或兩性化處理而成者。特別是陽離子化澱粉及兩性澱粉的至少一者在抄紙時難以於水溶液中產生氣泡等， 且可穩定地抄紙並實現高的良率，因此可更適宜地使用。
陽離子化澱粉、兩性澱粉例如可藉由使用日本專利特開2003-64101號公報(陽離子化澱粉)、日本專利特開2001-19701號公報(兩性澱粉)等中所記載的公知的方法而實施。另外，陽離子性澱粉可適宜使用市售者，例如可應用日本食品化工股份有限公司製造的Neotec系列等。
另外，所謂「水溶性聚合物」是指在水中除了可溶性聚合物以外，亦含有親水膠體者。
作為低熔點合成纖維，如果是至少在該纖維的表面中熔點為140℃以下，且在主體纖維具有熔點的情況下(例如在主體纖維中含有合成纖維的情況下)，具有比該熔點更低的熔點的合成纖維，則並無特別限定，低熔點合成纖維例如可適宜使用維尼綸黏合纖維、烯烴黏合纖維、聚酯黏合纖維等。
低熔點合成纖維特佳的是維尼綸黏合纖維，該纖維在70℃下溶解於水中，因此可在乾燥時將乾凝膠及/或氣凝膠與纖維之間接著。維尼綸黏合纖維可適宜使用市售者，例如可應用可樂麗股份有限公司製造的VPB105-1等。
而且，黏合纖維亦可使用芯為高熔點成分且鞘為低熔點成分的芯鞘纖維。
藉由使用選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物、及/或低熔點合成纖維作為黏合劑，由於含有該黏合劑，難以產生抄紙步驟等中的乾凝膠及氣 凝膠的粒子形狀的崩壞，容易保持其隔熱性。特別是在主體纖維含有紙漿、且乾凝膠及/或氣凝膠為多孔質二氧化矽粒子、更具體而言為矽酸甲酯粒子的情況下，在含有水與紙漿的紙漿漿料中，通常情況下紙漿為陰離子性，而且該漿料中所添加的多孔質二氧化矽粒子、特別是矽酸甲酯粒子顯示出陰離子性或兩性。陰離子性的紙漿及陰離子性或兩性的多孔質二氧化矽粒子難以相互凝聚，良率容易變低。此處，藉由使用陽離子性聚合物及/或兩性聚合物作為黏合劑，可促進紙漿及多孔質二氧化矽粒子的凝聚，提高良率。
另外，所述良率可進一步藉由使用包含幾丁質/聚葡萄胺糖等的公知的凝聚劑而提高。
黏合劑較佳的是相對於100重量份的主體纖維而調配0.3重量份~125重量份。如果黏合劑的調配量不足0.3重量份，則難以產生抄紙步驟等中的乾凝膠及氣凝膠的粒子形狀的崩壞，容易保持其隔熱性。而且，若黏合劑的調配量超過125重量份，則存在隔熱材料的強度降低，難以獲得所期望的紙一樣的加工性之虞。
而且，在主體纖維含有紙漿，且黏合劑包含選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物的情況下，自同樣的觀點考慮，水溶性聚合物的調配量較佳的是相對於100重量份的主體纖維而言為0.3重量份~33重量份，特佳的是0.3重量份~18重量份。
而且，在主體纖維含有合成纖維，且黏合劑包含低熔點合成纖維的情況下，黏合劑較佳的是相對於100重量份的主體纖維而調配20重量份~100重量份。其原因在於：在該情況下，更難產生抄紙步驟等中的乾凝膠及氣凝膠的粒子形狀的崩壞，更容易保持其隔熱性。
進而，在主體纖維含有合成纖維，且黏合劑包含低熔點合成纖維的情況下，黏合劑的調配量較佳的是相對於100重量份的氣凝膠而言為10重量份~20重量份。其原因在於：在該情況下，可有效地確保隔熱材料的隔熱性。
<其他成分>
其他並無特別限定，例如可視需要內添或藉由施膠壓榨而添加通常作為製紙用添加劑而使用的植物性膠、水性纖維素衍生物、矽酸鈉等紙力增強劑，松香、羧基甲基纖維素、烷基乙烯酮二聚物、烯基琥珀酸酐等上漿劑，聚丙烯醯胺、矽酸鈉等良率促進劑，聚丙烯醯胺、聚環氧乙烷等抄紙用黏劑，染料、顏料等。而且，除了所述以外，例如添加劑可使用水溶性聚胺基甲酸酯樹脂等分散劑(例如吉村油化股份有限公司製造、TEXANOL PE-10F等)、消泡劑(例如明成化學工業股份有限公司製造、Foamless P new等)。
<隔熱材料的性狀>
包含所述成分的隔熱材料的性狀可設為厚度為15μm~1.2cm、基重為5g/m2~480g/m2、密度為0.5g/cm3~1.5g/cm3的片 材狀。可知這些數值與一般的紙在同樣的範圍內，藉此本發明的隔熱材料具有與紙同樣的外觀、質感。隔熱材料無需僅僅為抄紙片材的一層，還可以是用接著劑等貼合多個片材而成的多層結構，而且還可以是在片材的單面或兩個面設有聚乙烯等樹脂層的層壓結構。特別是藉由設為層壓結構，可防止乾凝膠及氣凝膠自片材脫落，而且可提高隔熱材料整體的強度、隔熱性。另外，自與所述同樣的觀點考慮，隔熱材料更佳的是厚度為40μm~1.2mm。
而且，更佳的是厚度為40μm~1.2mm，藉由使厚度為該範圍內，可以高的狀態充分地維持隔熱性能，使製造性、操作性、加工性充分高。而且，可應用於需要隔熱的微細結構內或空間受到限制的部位內。另外，作為加工性優異、可對應彎曲部的隔熱材料，存在有二氧化矽乾凝膠或二氧化矽氣凝膠與纖維進行複合片材化而成的Aspen公司製造的隔熱材料(「Cryogel(註冊商標)」、「Pyrogel(註冊商標)」)，但該隔熱材料為5mm以上的厚度的片材，無法應用於微細結構內或空間受到限制的部位內。而且，作為極薄、加工性優異、可對應彎曲部的隔熱材料，存在有二氧化矽乾凝膠與纖維複合片材化而成的松下電器公司的隔熱材料(「NASBIS(註冊商標)」)，在製造方法的性質上，0.1mm左右是厚度的極限。因此，為了實現微細結構內或空間受到限制的部位內的隔熱，而要求與現有相比而言即使成為該厚度範圍亦具有高的隔熱性能且具有高的操作性、加工性的隔熱材料，對此本實 施方式的隔熱材料可較佳地解決該課題。
<隔熱材料的製造方法>
1.抄紙用漿料的製備
將100重量份的主體纖維、35重量份~210重量份的所述乾凝膠及/或氣凝膠、0.3重量份~125重量份的所述黏合劑添加於水中進行混合而製備混合漿料，而製備抄紙用漿料(混合漿料)。
另外，在使用含有所述水溶性聚合物者來作為黏合劑的情況下，較佳的是將水溶性聚合物、以及乾凝膠及/或氣凝膠添加混合於在水中至少懸浮有主體纖維的漿料中，而調整抄紙用漿料。具體而言，例如在使用紙漿作為主體纖維，使用多孔質二氧化矽粒子作為乾凝膠及/或氣凝膠，且黏合劑含有水溶性聚合物的情況下，較佳的是在水中懸浮有紙漿的漿料中添加混合多孔質二氧化矽粒子、黏合劑，而製備抄紙用漿料(混合漿料)。
較佳的是在製備抄紙用漿料時，以漿料成為pH 7~8的方式視需要添加酸、鹼等而進行製備。特別是在乾凝膠及/或氣凝膠為進行了疏水化處理的矽酸甲酯等的情況下，在pH 7~8的條件下其化學結構最容易穩定。因此，為了保持粒子的多孔結構，亦期望在所述條件下製備漿料。
2.抄紙步驟
使用在紙的製造中通常所使用的公知的抄紙機對所述抄紙用漿料進行抄紙。抄紙機的狹縫寬度、鼓直徑、鼓旋轉速度、壓製壓力、乾燥機溫度等可根據隔熱材料片材的所期望的性狀而適宜 變更。
3.附帶步驟
關於藉由所述抄紙步驟而所得的抄紙片材，可視需要經由接著劑而積層多個片材，而且亦可實施在單面或兩個面上設置聚乙烯等樹脂層的層壓加工。
另外，於該隔熱材料的製造方法中，較佳的是使用濕式抄紙法。
所謂濕式抄紙法是指在水中分散纖維等，並用線抄起而片材化的製造方法。
在該隔熱材料的製造方法中，使主體纖維、乾凝膠及/或氣凝膠、黏合劑分散於水中而製造，藉此可使隔熱材料的厚度成為15μm~1.2mm、更佳為40μm~1.2mm。
<利用隔熱材料的隔熱方法>
關於本發明的隔熱材料，可藉由包裝目標物品、貼附於目標物品上等方法而對目標物品起到隔熱效果。此處，關於目標物品的原材料並無特別限定，可使用紙、塑膠、板材、金屬等任意者。關於其使用目的，可於食品、醫藥品的容器或包裝材料、建築材料等中使用。
具體而言，本實施方式的隔熱材料可列舉：作為電子機器類的熱對策零件而與例如散熱材料一同使用；作為成形機器、模具裝置、配管構件等能源節約對策零件或安全對策品而使用；作為建築構件其周邊構件(天花板、地板下面材料、壁紙、拉窗紙、 捲簾)而使用；作為汽車、運輸車的車輛內裝構件而使用；作為賦予隔熱性能的捆包材料而使用。
而且，本發明的隔熱材料亦可用於在內部具有發熱零件的電子機器(例如行動電話、數位相機等)中。具體而言，本發明的隔熱材料例如可在包含封裝有發熱零件的基板、收納該基板的殼體的電子機器中使用。更具體而言，在電子機器中，可經由接著層等將阻熱片材配置於與發熱零件對向的位置的殼體的內側，所述阻熱片材包含將本發明的隔熱材料製成片材狀的該隔熱片材、具有高傳熱性的導熱片材(例如石墨片材等)。另外，在該情況下，可在發熱零件與隔熱片材之間配置導熱片材，或在殼體與隔熱片材之間配置導熱片材(相對於隔熱片材而與發熱零件隔開之側)，或配置於此兩者中。
藉由如上所述地使用包含隔熱片材的阻熱片材，在發熱零件與隔熱片材之間配置導熱片材的情況下，首先藉由導熱片材的高的導熱率，將自發熱零件所產生的熱分佈至導熱片材面的整體而防止局部性成為高溫，繼而可藉由隔熱片材防止所擴散的熱傳遞至殼體。
而且，在殼體與隔熱片材之間配置導熱片材的情況下，首先藉由隔熱片材防止由發熱零件所產生的熱傳遞至導熱片材，繼而將自隔熱片材傳遞至導熱片材的少量的熱分佈至導熱片材面的整體，可防止殼體的溫度局部性上升。
因此，即使在殼體內部由於發熱零件而成為局部性高溫的狀 態，亦可防止殼體表面的溫度上升。
以上，對本發明的實施方式加以說明，但本發明的隔熱材料並不限定於所述一例，可加以適宜變更。
[實施例]
以下，藉由實施例對本發明加以更詳細地說明，但本發明並不受下述實施例任何限定。
為了確認本發明的隔熱材料的效果而進行以下兩個實驗。
[實驗1]
<隔熱材料的製成>
1.實施例1：隔熱材料
在500mL燒杯中放入300mL水，在其中添加200g市售的洋麻紙漿、100g矽酸甲酯的臨界乾燥疏水凝膠粉末(平均粒徑為5μm、比表面積為750m2/g、卡博特公司製造的Aerogel Enova)、0.8g陽離子性澱粉(日本食品化工股份有限公司製造#40T)，使用手持式攪拌器以10,000rpm的轉速進行攪拌直至全體變均一，製備紙漿漿料。
其次，使用抄紙用絲網(材質：尼龍)手動地對所述紙漿漿料進行抄紙，以金屬網狀在室溫下使其乾燥，藉此獲得厚度為0.2mm、基重為200g/m2的隔熱材料(隔熱片材)。另外，所得的隔熱片材的外觀、撓曲性等與市售的畫圖紙類似。
2.實施例2~實施例5：隔熱材料
將3枚、5枚、7枚、10枚與實施例1同樣地進行了抄紙的 絲網上的乾燥前的片材重疊並使其乾燥，將所製成的隔熱片材分別作為實施例2、實施例3、實施例4、實施例5。
3.比較例1~比較例5：紙
使用厚度為0.2mm、基重210g/m2的市售的畫圖紙作為比較對照。將僅使用1枚所述畫圖紙而成者作為比較例1，將重疊使用3枚、5枚、7枚、10枚而成者分別作為比較例2、比較例3、比較例4、比較例5。
<隔熱性能的評價>
以覆蓋市售的紙杯(9盎司、口徑77mm×高91mm、材質：原始紙漿(外側)、聚乙烯(內側))的外周表面的方式分別纏繞實施例1~實施例5的隔熱片材、比較例1~比較例5的紙。此時，隔熱片材及紙並未使用接著劑等，以與紙杯密著、且並不重疊的方式進行纏繞，用邊界線僅1cm寬×約5cm的賽璐玢帶(cellophane tape)對外側表面進行膠帶接合。
在所述紙杯的各個中放入250mL 95℃的熱水，測定剛放入之後、10秒後、20秒後、30秒後的片材外側的表面溫度。將表面溫度的測定結果表示於表1中。
如表1所示，可明確：與具有同等厚度、基重的普通紙(畫圖紙)相比而言，本發明的隔熱材料(隔熱片材)的紙杯內部的熱水的溫度難以傳導至外側表面，隔熱性能優異。
[實驗2]
<隔熱材料的製成>
1.實施例6：隔熱材料
在1L的手持式攪拌器中放入700mL水，於其中放入3.5g市售的聚酯纖維(PET纖維，帝人公司製造的TA04PN SD 0.1dtex×3mm)，以10,000rpm的轉速進行攪拌直至全體變均一。於其中加入1.2g維尼綸黏合纖維(可樂麗股份有限公司製造的VPB105-1×3mm)而進行攪拌。在該漿料中加入7.0g矽酸甲酯的臨界乾燥疏水凝膠粉末(平均粒徑為90μm、比表面積為750 m2/g、卡博特公司製造的Aerogel Enova)，同樣地進行攪拌而調整抄紙用漿料。
其次，藉由與實施例1同樣的方法進行抄紙，藉由旋轉式乾燥機使其乾燥，藉此獲得厚度為0.25mm、基重為100g/m2的隔熱材料(隔熱片材)，將僅使用2枚該隔熱材料而成者作為實施例6(實施例6的隔熱材料的厚度為0.5mm)。另外，所得的隔熱片材的外觀、撓曲性等與市售的不織布類似。
2.實施例7~實施例9：隔熱材料
將重疊使用4枚、6枚、8枚藉由與實施例6同樣的方法而製造的隔熱材料而成者分別作為實施例7、實施例8、實施例9(各個實施例的隔熱材料的厚度為1.0mm、1.5mm、2.0mm)。
3.比較例6~比較例9：不織布
使用0.25mm的不織布(100重量份的聚酯纖維(帝人公司製造的TA04PN SD 0.1dtex×3mm)、33.3重量份的維尼綸黏合纖維(可樂麗股份有限公司製造的VPB105-1×3mm))作為比較對照。將僅使用2枚所述不織布而成者作為比較例6，將重疊使用4枚、6枚、8枚而成者分別作為比較例7、比較例8、比較例9。
4.實施例10：隔熱材料
在1L的手持式攪拌器中放入700mL水，於其中放入3.5g市售的聚酯纖維(PET纖維，帝人公司製造的TA04PN SD 0.1dtex×3mm)，以10,000rpm的轉速進行攪拌直至全體變均一。於其中加入1.2g聚酯黏合纖維(PET黏合纖維、帝人公司製造的 TK08PN SD 0.2dtex×3mm)而進行攪拌。進而，加入3.1g陽離子性澱粉(日本食品化工股份有限公司製造#40T)、7.0g矽酸甲酯的臨界乾燥疏水凝膠粉末(平均粒徑為90μm、比表面積為750m2/g、卡博特公司製造的Aerogel Enova)，同樣地進行攪拌而調整抄紙用漿料。
其次，藉由與實施例1同樣的方法進行抄紙，藉由旋轉式乾燥機使其乾燥，藉此獲得厚度為0.25mm、基重為130g/m2的隔熱材料(隔熱片材)，將僅使用2枚該隔熱材料而成者作為實施例10(實施例10的隔熱材料的厚度為0.5mm)。另外，所得的隔熱片材的外觀、撓曲性等與市售的不織布類似。
5.實施例11~實施例13：隔熱材料
將重疊使用4枚、6枚、8枚藉由與實施例10同樣的方法而製造的隔熱材料而成者分別作為實施例11、實施例12、實施例13(各個實施例的隔熱材料的厚度為1.0mm、1.5mm、2.0mm)。
6.比較例10~比較例13：不織布
使用0.25mm的不織布(100重量份的聚酯纖維(帝人公司製造的TA04PN SD 0.1dtex×3mm)、33.3重量份的聚酯黏合纖維(PET黏合纖維，帝人公司製造的TK08PN SD 0.2dtex×3mm)、36重量份的陽離子性澱粉(日本食品化工股份有限公司製造#40T))作為比較對照。將僅使用2枚所述不織布而成者作為比較例10，將重疊使用4枚、6枚、8枚而成者分別作為比較例11、比較例12、比較例13。
<隔熱性能的評價>
在加熱至約100℃的不鏽鋼製圓柱(直徑：47mm、高：57mm)上放置實施例6~實施例13的隔熱片材(40mm×40mm)、比較例6~比較例13的不織布(40mm×40mm)。測定10秒後、20秒後、30秒後、60秒後的片材及不織布的上表面側(片材及不織布與圓柱接觸之側的相反側)的表面溫度。將該表面溫度的測定結果表示於表2中。
如表2所示，可明確：與同等厚度的不織布相比而言，本發明的隔熱材料(隔熱片材)的不鏽鋼製圓柱的溫度難以傳導， 隔熱性能優異。

Claims (13)

  1. 一種隔熱材料，其是包含主體纖維、乾凝膠及/或氣凝膠、含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物的黏合劑的隔熱材料，其特徵在於：所述乾凝膠及氣凝膠的密度不足0.5g/cm3、導熱率為0.02W/(m．K)以下，相對於100重量份的所述主體纖維而言，調配總重量為35重量份~210重量份的所述乾凝膠及/或氣凝膠，所述主體纖維含有紙漿，所述乾凝膠及氣凝膠為多孔質二氧化矽粒子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱材料，其中所述黏合劑更含有低熔點合成纖維，所述低熔點合成纖維至少在纖維的表面中熔點為140℃以下，所述低熔點合成纖維選自由維尼綸黏合纖維、烯烴黏合纖維及聚酯黏合纖維所構成的群組。
  3. 一種隔熱材料，其是包含主體纖維、乾凝膠及/或氣凝膠、含有低熔點合成纖維的黏合劑的隔熱材料，其特徵在於：所述乾凝膠及氣凝膠的密度不足0.5g/cm3、導熱率為0.02W/(m．K)以下，相對於100重量份的所述主體纖維而言，調配總重量為35重量份~210重量份的所述乾凝膠及/或氣凝膠， 所述低熔點合成纖維至少在纖維的表面中熔點為140℃以下，所述低熔點合成纖維為維尼綸黏合纖維、烯烴黏合纖維或聚酯黏合纖維。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的隔熱材料，其中所述黏合劑更含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物，所述水溶性聚合物是陽離子化澱粉及兩性澱粉中的至少一者。
  5. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的隔熱材料，其中所述低熔點合成纖維是維尼綸黏合纖維。
  6. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的隔熱材料，其中所述乾凝膠及氣凝膠是對矽酸甲酯單體利用常壓乾燥進行乾凝膠化或者利用臨界乾燥進行氣凝膠化而成的多孔質二氧化矽粒子。
  7. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的隔熱材料，其中所述乾凝膠及氣凝膠的平均粒徑為2μm~140μm，且比表面積為400m2/g以上。
  8. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的隔熱材料，其 是厚度為15μm~1.2cm、基重為5g/m2~480g/m2、密度為0.5g/cm3~1.5g/cm3的片材狀。
  9. 一種隔熱材料的製造方法，其特徵在於：將100重量份的主體纖維，密度不足0.5g/cm3、導熱率為0.02W/(m．K)以下的總重量為35重量份~210重量份的乾凝膠及/或氣凝膠，含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物的0.3重量份~125重量份的黏合劑添加於水中進行混合而製備混合漿料，對所述混合漿料進行抄紙，所述主體纖維含有紙漿，所述乾凝膠及氣凝膠為多孔質二氧化矽粒子。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的隔熱材料的製造方法，其中將所述水溶性聚合物、以及所述乾凝膠及/或氣凝膠添加混合於在水中至少懸浮有所述主體纖維的漿料中，而調整前述混合漿料。
  11. 一種隔熱材料的製造方法，其特徵在於：將100重量份的主體纖維，密度不足0.5g/cm3、導熱率為0.02W/(m．K)以下的總重量為35重量份~210重量份的乾凝膠及/或氣凝膠，含有低熔點合成纖維的0.3重量份~125重量份的黏合劑添加於水中進行混合而製備混合漿料，所述低熔點合成纖維至少在纖維的表面中熔點為140℃以 下，所述低熔點合成纖維為維尼綸黏合纖維、烯烴黏合纖維或聚酯黏合纖維，對所述混合漿料進行抄紙。
  12. 如申請專利範圍第9項或第11項所述的隔熱材料的製造方法，其中將抄紙時的所述混合漿料設為pH 7~8。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的隔熱材料的製造方法，其中所述混合漿料的所述黏合劑更含有選自由陽離子性聚合物及兩性聚合物所構成的群組中的至少一種水溶性聚合物，將所述水溶性聚合物以及所述乾凝膠及/或氣凝膠添加混合於在水中至少懸浮有所述主體纖維的漿料中，而調整所述混合漿料。
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