(57)【要約】【課題】  軽量で、可とう性があり、折りたたみや巻取りが可能で断熱性に優れた断熱シートを提供する。【解決手段】  エアロゲルが軽量で優れた断熱特性を発揮できることに着目し、エアロゲルの欠点である発塵の問題を解決する積層体とする。空隙率８０ｖｏｌ％以上のエアロゲルシート１の一面に樹脂コート又は樹脂含浸された無機繊維製布はく２が配設され、該エアロゲルシート１の他面に、前記エアロゲルシート１の耐熱温度以上の耐熱性を有する補強用シート３が配設されてなる積層体であって、該積層体は、機械的結合手段により積層一体化されている。前記機械的結合手段は、前記積層体の両面に係合部を有し、且つ積層体を貫通する貫通部を有する締結部材４であることが好ましく、より好ましくはリベットである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙率８０ｖｏｌ％以上のエアロゲルシートの一面に樹脂コート又は樹脂含浸された無機繊維製布はくが配設され、
該エアロゲルシートの他面に、前記エアロゲルシートの耐熱温度以上の耐熱性を有する補強用シートが配設されてなる積層体であって、
該積層体は、機械的結合手段により積層一体化されている耐熱シート。
【請求項２】
前記機械的結合手段は、前記積層体の両面に係合部を有し、且つ積層体を貫通する貫通部を有する締結部材である請求項１に記載の耐熱シート。
【請求項３】
前記締結部材は、リベットである請求項２に記載の耐熱シート。
【請求項４】
前記補強用シートは、開気孔を有するメッシュ、網、または布はくである請求項１〜３のいずれかに記載の耐熱シート。
【請求項５】
前記補強用シートは、金属箔、ガラス繊維製布はく、及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる請求項１〜３のいずれかに記載の耐熱シート。
【請求項６】
前記樹脂コート又は樹脂含浸は、シリコーン樹脂のコート又は含浸である請求項１〜５のいずれかに記載の耐熱シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼工場で製造された各種鋳片の保管場所からの熱の放散を防止する断熱カーテンなどに用いられる、軽量で可とう性があり、断熱性に優れた断熱シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉および連続鋳造設備等で構成される製鋼工場においては、そこで製造されるスラブ、ブルーム、ビレット等の各種鋳片からの熱の放散を防止するために鋳片の保管場所の開閉部分には、断熱カーテンが用いられている。
【０００３】
このような断熱カーテンは、熱源からの熱が外部に放散されることによるエネルギーロスの防止のために、断熱性シートが用いられる。さらに、収納・運搬時の簡便さから折りたたみや巻取りができるような可とう性を有することが求められる。このため、従来の耐熱材、例えば、セラミックマットやシリカマットでは、所望の断熱効果を確保しようとすると、分厚くなりすぎて可とう性に欠けるため、折りたたんだり、巻き取ったりするのに適さない。また、セラミックマットやシリカマット等の従来の耐熱材を、水平状の断熱性シートを吊り下げるタイプのカーテンやスクリーンといった用途に用いる場合、これらの重量が大きいため、断熱性シートの支持構造を補強、大型化せざるを得ず、装置全体の小型化要求のトレンドには適さない。さらに、屋外で用いられる場合には、撥水性や耐水性も必要となる。
【０００４】
このような事情下、実開昭６０−１６６４１２号公報（特許文献１）には、断熱層としてシリカクロスあるいはセラミッククロスを数層用いることで、厚みの割に断熱効果がよくなることを利用して、高温部側に耐熱性に優れたシリカクロス又はセラミッククロスを使用し、これにクッション性あるセラミック繊維製又はシリカ繊維製からなるマット、引張力・耐屈曲性・耐摩耗性に優れたガラスクロスを配設し、縫製により加工一体化した断熱材の片面に、巻あ上げ方向に屈曲自在な耐熱金属製保護材を連結した断熱カーテンが提案されている。このような構成によれば、厚み１０ｍｍ程度で、１０００℃の熱源側に対し、対向面側では２００℃程度にまで断熱できると説明されている。
【０００５】
また、特開平１１−２３５３９３号公報（特許文献２）に提案されている耐火スクリーンは、シリカクロスよりなる耐火スクリーンでは、加熱により発煙しないといった防火性能を満足できるが、機械的強度を満足できず、特にシリカクロス表面にシリコーン樹脂を塗布した場合には、加熱により強度が著しく低下するといった課題を解決するためになされたもので、シリカ繊維ヤーンと、該シリカ繊維ヤーンにより耐熱性に優れる強化用ヤーン（アラミド繊維ヤーンや炭素繊維ヤーン）とを、併用して製織された織布よりなる耐火スクリーンである。
【０００６】
また、特開平５−３１１５９６号公報（特許文献３）には、無機バインダーを用いたセラミックスシートは、繊維相互の接着強度が弱いという問題を解決すべく、シート強度が高く、熱伝導率が低く、さらに加工性に優れた断熱材として、セラミックス繊維をシリカゲル及び有機質結合剤で結合させたセラミックスシートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６０−１６６４１２号公報
【特許文献２】特開平１１−２３５３９３号公報
【特許文献３】特開平５−３１１５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示の断熱カーテンでは、断熱層を複数層用いているため、やはり大きな断熱効果を得るためには、分厚くせざるを得ず、可とう性、軽量化を充足できない。
また、特開平１１−２３５３９３号公報に開示の耐火スクリーンでは、断熱効果、耐熱効果を十分に発揮するためには、目ずれのないように製織加工する必要がある。また、耐火スクリーンといった屋内使用の断熱シートを想定しているため、雨水に曝されるような屋外使用の断熱シート（例えば鋳片の屋外保管に用いる断熱カーテンや屋根・車天井に貼付する遮断シート）としては使用できない。
さらに、特開平５−３１１５９６号公報に開示の断熱シートは、可とう性に欠けるために、巻きとり、巻き解きを繰り返し行う仕様態様の断熱材、すなわち断熱カーテンや耐火スクリーン、遮断シートとしては用いることができない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量で、折り畳みや巻取りができるような可とう性を有し、断熱性に優れた断熱シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、軽量で折りたたみや巻取りができるような可とう性を有し、断熱性に優れた断熱材について、種々検討した結果、エアロゲルは空気よりわずかに重い程度の密度しかなく、軽量で優れた断熱特性を発揮できることに着目した。
【００１１】
一方、エアロゲルは、微粒子が融合したクラスター構造をしていて、もろくて壊れやすく、特に折り曲げたりするとエアロゲルの粉末粒子が埃のようになって放出されるという発塵の問題がある（例えば、特表２００４−５１７２２２の段落番号０００９参照）。
また、エアロゲルの機械的強度アップのために、エアロゲル内に、補強用繊維を分散させたり、繊維状芯材を用いたエアロゲルシートが提案されている（特表２００７−５２４５２８、特表２００４−５１７２２２）。しかしながら、補強用繊維等を分散させたエアロゲルシートであっても、巻きとり、巻き解くといった操作を繰り返し行う、断熱カーテンのような仕様態様では、やはり耐久性が不十分である。
さらに、補強用繊維のより補強したものも、していないものも、エアロゲルを構成しているナノ微粒子の埃がエアロゲルから放出されるといった問題についての解決策は、未だ見出されていないのが現状である。
【００１２】
本発明者は、エアロゲルの優れた断熱特性を生かしつつ、発塵の問題を解決し、屋外使用にも適用できるような断熱シートを提供すべく、更なる検討を行った結果、本発明を完成した。
【００１３】
すなわち、本発明の断熱シートは、空隙率８０ｖｏｌ％以上のエアロゲルシートの一面に樹脂コート又は樹脂含浸された無機繊維製布はくが配設され、該エアロゲルシートの他面に、前記エアロゲルシートの耐熱温度以上の耐熱性を有する補強用シートが配設されてなる積層体であって、該積層体は、機械的結合手段により積層一体化されている。
【００１４】
前記機械的結合手段は、前記積層体の両面に係合部を有し、且つ積層体を貫通する貫通部を有する締結部材であることが好ましく、より好ましくはリベットである。
【００１５】
前記補強用シートは、開気孔を有するメッシュ、網、または布はくであることが好ましく、より好ましくは、金属メッシュ、無機繊維製布はく、及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる。
【００１６】
前記樹脂コート又は樹脂含浸は、シリコーン樹脂のコート又は含浸であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の断熱シートは、軽量で可とう性に優れた断熱材であるエアロゲルシートを使用した積層体で、エアロゲルシートの発塵の問題が解決されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る耐熱シートの一実施形態の構成を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、今回、開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２０】
本発明の断熱シートは、空隙率８０ｖｏｌ％以上のエアロゲルシートの一面に樹脂コートされたガラス繊維製布はくが配設され、該エアロゲルシートの他面に、前記エアロゲルシートの耐熱温度以上の耐熱性を有する補強用シートが配設されてなる積層体であって、該積層体は、挿通部材により一体化されている。
【００２１】
＜エアロゲルシート＞
本発明の断熱シートで用いられるエアロゲルは、約８０ｖｏｌ％以上の空隙率を有する連続気泡タイプの多孔質体である。このようなエアロゲルは、ゾル−ゲル法等で生成した湿りゲルを、当該湿りゲルに含まれている溶剤の臨界点より高い温度及び圧力下に曝すことで、前記溶剤を除去することにより得たものである。具体的には、ゲル多孔体の孔から、液体ＣＯ２でゲルに含まれる溶剤を抽出し、次いで超臨界ＣＯ２抽出することにより製造される。
【００２２】
このようにして得られたエアロゲルは、細孔のサイズが約０．５〜５００ナノメートルの範囲である開口した細孔を有する多孔体物質で、ナノレベルの球状の微粒子が融合したクラスター構造をしている。
具体的には、かさ密度約０．１５ｇ／ｃｃ以下、好ましくは０．０３〜０．３ｇ／ｃｃで、空隙率８０ｖｏｌ％以上、好ましくは９５％以上である。また、熱伝導率１気圧、１３７℃で９〜１６ｍＷ／ｍ・ｋと、個体材料としては極めて低い熱伝導率を示す。
【００２３】
このようなエアロゲルは、空気が格子状構造を超えて対流することができないため、効率よく対流による伝熱を抑制することができ、結果として、優れた断熱性を示すことができる。
【００２４】
エアロゲルとしては、無機エアロゲル及び有機エアロゲルのいずれを用いてもよく、求められる耐熱性等により適宜選択すればよい。無機エアロゲルは、金属のアルコキシドが基になったものであり、シリカ、炭化物及びアルミナなどので材料が含まれる。有機エアロゲルとしては、炭素エアロゲル及びポリイミド等の重合体エアロゲルが挙げられる。これらのうち、シリカエアロゲルが、ガラス繊維クロスとの親和性が高く、且つ優れた耐熱性を示す点から、好ましく用いられる。
また、補強のために、例えば、特表２００４−５１７２２２号公報に開示されているような、ロフティな繊維バットである補強材とエアロゲルを組み合わせたエアロゲルシートであってもよい。
【００２５】
本発明で用いられるエアロゲルシートは、補強材として使用する繊維バットにシート状のものを用いるバッチ式ゾル−ゲルキャスティング方法により形成してもよいし、例えば特表２００７−５２４５２８号公報に開示するような、ゾルの低粘度溶液とゲル形成を誘導する試剤（熱触媒又は化学触媒）を連続的に混合し、コンベアベルトのような移動部材上に、ゲル化を有効に発現させる速度で触媒化ゾルを分配することによって、連続又は半連続のゾル−ゲルキャスティング方法によって形成してもよい。
【００２６】
＜樹脂コートされた又は樹脂含浸された無機繊維製布はく＞
上記エアロゲルシートの片面には、樹脂コートされた又は樹脂含浸された無機繊維製布はくが配設される。
【００２７】
上記無機繊維製布はくとは、ガラス繊維、シリカ繊維、玄武岩（バサルト）繊維、アルミナ繊維やセラミック繊維等の無機繊維の織布、不織布、又は編布であり、これらのうち、ガラス繊維製の布はく、特に織布、不織布が好ましく用いられる。
【００２８】
このような無機繊維製布はくは、布はく表面に樹脂を塗布することにより、あるいは樹脂液に無機繊維製布はくを浸漬等することにより、布はく表面が樹脂コート又は布はくの網目に樹脂が含浸されて、織布の織り目間間隙、編布の編み目間間隙、不織布の繊維間間隙にあたる空隙が目止めされた状態となっている。これにより、本発明の断熱シートの片面の最表層が目止めされるので、エアロゲルシートから放出される埃を、断熱シート外に放出されることを防止できる。また、雨水などに曝された場合でも、樹脂により目止めされているので、水の浸入が防止されるので、水が断熱シートで仕切られた内部空間に漏入ることを、エアロゲルシート単独の場合と比べて、より一層防止できる。
【００２９】
コート又は含浸に用いる樹脂としては、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂が用いられる。ガラス繊維製布はくの場合、ガラス繊維との親和性を有し、且つ２００℃以上の耐熱性を有するものであることが好ましく、特にシリコーン樹脂が好ましく用いられる。シリコーン樹脂コート又は含浸されたガラス繊維製布はくは、耐熱性、防塵性、撥水性に優れ、さらに経済的見地からも好ましい。
【００３０】
断熱シートが吊り下げ、巻き取りの仕様態様で用いられる場合、無機繊維製布はく、特にガラス繊維製布はくに用いるガラス繊維としては、特に限定しないが、径２〜１２μｍ、好ましくは６〜９μｍのヤーンが用いられる。ガラス繊維製布はくの厚みは、０．１〜３．２ｍｍ、好ましくは０．４〜２．０ｍｍである。
【００３１】
尚、エアロゲルシートの防塵手段として、例えば、エアロゲルシート自体の表面に樹脂コートすることも考えられるが、シート表面に付着したナノレベル粒子のために、樹脂液を塗布しても、特に耐熱性に優れたシリカからなるエアロゲルシートでは、樹脂コート膜との接着性が悪く、コート膜が剥がれてしまう。このような事情から、エアロゲルシート表面に直接樹脂コート等することで、発塵を防止したり、水分の透過を防止するといった措置を施すことができない。この点、本発明の断熱シートでは、エアロゲルシートの片面に設けられた、樹脂コート又は含浸された無機繊維製布はくにより、エアロゲルシートからの発塵を防止できる。
【００３２】
＜補強用シート＞
エアロゲルシートの他面には、補強用シートが配設される。ここで、エアロゲルシートの他面とは、熱源側に曝される側、例えば、鋳片保管場所に用いられる断熱カーテンでは鋳片側に該当する。
【００３３】
補強用シートは、エアロゲルシートの機械的強度アップのための補強の他、エアロゲルシートの可とう性を損なわないもので、且つエアロゲルと同程度以上の耐熱性を有するシートが用いられる。このようなシートとしては、エアロゲルの断熱性を損なわないように、熱源からの熱された空気がエアロゲル内に進入できるような開気孔を有するメッシュ、網、布はくであることが好ましい。具体的には、ステンレス、ニッケル、チタンなどの金属製メッシュ、ガラス繊維製布はく、またはこれらを組み合わせた積層体が用いられる。厚みは、５〜２０ｍｍ程度のものが用いられる。機械的強度、耐久性に対する要求が高い場合には、ガラス繊維製布はくと金属メッシュの組み合わせシートを用いることが好ましい。ガラス繊維製布はくがエアロゲル上に積層されるように用いることが好ましい。
【００３４】
ガラス繊維製布はくとしては、一面に配設されるガラス繊維製布はくと同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。特に鋳片の保管場所、熱放散防止のための断熱カーテン、耐火スクリーンに用いられる断熱シートの場合、８００℃以上の耐熱性が要求されることから、熱源側と反対側に用いられるガラス布はくに塗布した通常の樹脂コートでは、耐熱性を充足できないので、表面を樹脂コートしないことが好ましい。一方、遮熱シートのように、熱源側に該当する側が外界側となる場合、防塵の観点から、表面樹脂コートされていることが好ましい。
【００３５】
＜断熱シート＞
本発明の断熱シートの一実施形態の構成を、図１に示す。図１に示す断熱シートは、上記のようなエアロゲルシート１の一面に樹脂コート又は樹脂含浸された無機繊維製布はく２が配設され、他面に補強用シート３が配設されてなる積層体が、該積層体３を貫通する締結部材４により積層一体化されている。
【００３６】
上記締結部材としては、積層体の両面に係合部を有し、且つ積層体を挿通する挿通部とからなる部材が用いられ、具体的には、リベットが好ましく用いられる。リベットとは、丸棒の胴部分の先端に頭がついたもので、積層体を貫通させた後、頭部分を潰すことで、積層体を締結することができる。リベット頭の形状は特に限定せず、丸リベット、さらリベット、薄平リベット、なべリベット、平リベット、丸さらリベットなど、いずれを用いてもよい。
【００３７】
リベットは、６０ｃｍ×６０ｃｍ四方あたりに１つ、好ましくは３０ｃｍ×３０ｃｍ四方あたりに１つの割合で挿設すればよい。この程度で、積層体の一体化には十分であり、またエアロゲルシートに与える衝撃も少なくと済み、エアロゲルシートの多孔質構造にもほとんど影響を与えずに済む。
【００３８】
なお、積層体の一体化のために用いる部材は、上記実施形態で用いたような締結部材に限らず、積層体の両面に係合部を有する挟持部材を用いることも可能であり、さらには、縫製、ニードルパンチなど、部材を用いない機械的結合手段であってもよい。エアロゲルシートは、接着性に極めて乏しいため、バインダーを用いた化学的結合による一体化が不適当であるが、締結部材や挟持部材等を用いた結合一体化、積層体を構成する各部材の物理的絡み合によっては結合一体化させることが可能である。
【００３９】
ただし、エアロゲルシートは、非常の硬度が高いので、縫製やニードルパンチのように、エアロゲルシートの挿通回数が多い方法は、作業性を向上させる工夫が必要である。また、積層体の端縁又は隅部を挟持部材で挟持する方法の場合、挟持部材自体にエアロゲル程度の断熱性がない場合、熱源側の熱が反対側の面に熱伝導されてしまうので、挟持部材の構造や材料を工夫する必要がある。この点、リベットのように、エアロゲルシート内を挿通する挿通部を有する締結部材の場合、エアロゲルによる断熱効果が得られるので、挿通部を介しての反対側の面への熱伝導は少なくて済み、さらに締結部材の取り付けは、上記のように、６０ｃｍ×６０ｃｍ四方あたりに１つの割合で済むので、締結部材による断熱阻害の影響はほとんどない。
【００４０】
以上のような構成を有する断熱シートは、エアロゲルシートの優れた断熱性に基づいて、７００〜９００℃程度の熱源に対する耐熱性を有し、しかも、反対側で６０〜１５０℃程度にまで低下できる断熱効果を発揮できる。
しかも、厚み５〜１５ｍｍと薄く、可とう性に優れているので、運搬、使用しないときは、折りたたんだり、巻き取ったりしてコンパクトに収納することができる。さらに、大変軽量であるため、吊り下げタイプの使用も可能である。
また、熱源と反対側の面は、樹脂コート又は含浸された無機繊維製布はくによりエアロゲルシートが目止めされているので、発塵の問題、雨水に曝されたときの水分の洩入の問題もない。従って、鋳片の保管などの耐熱カーテンに使用した場合に、雨水に曝されるおそれのある屋外であっても熱の放散を有効に防止することができ、耐熱性、防塵性、撥水性、さらには経済的見地からも有用であり、側壁に相当する部分や吊り下げタイプの仕様だけでなく、天幕としても用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の断熱シートは、軽量で且つ可とう性、耐久性があり、断熱性に優れ、しかもエアロゲルシートに起因する発塵の問題がないので、屋内外双方に適応できる断熱カーテン、耐火スクリーン、遮熱シートなどに用いることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  エアロゲルシート
２  無機繊維製布はく
３  補強用シート
４  締結部材
【図１】
2010167685.tif 000003