(57)【要約】【課題】強度が高く断熱性に優れた断熱材を提供する。【解決手段】エアロゲル粒子Ａを含有する複数の層１が積層されて形成される。前記複数の層１の一部は繊維２を含有する補強層３として形成される。前記複数の層１の他の一部は繊維２を含有しない断熱層４として形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゲル粒子を含有する複数の層が積層されて形成され、前記複数の層の一部は繊維を含有する補強層として形成され、前記複数の層の他の一部は繊維を含有しない断熱層として形成されていることを特徴とする断熱材。
【請求項２】
前記補強層中で前記エアロゲル粒子と前記繊維とが混在していることを特徴とする請求項１に記載の断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゲル粒子を用いた断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、断熱材として、ウレタンフォームやフェノールフォームなどのフォーム材（発泡性の断熱材）が知られている。フォーム材は、発泡により生じた気泡によって断熱性を発揮するものである。このようなウレタンフォームやフェノールフォームは、一般的に、熱伝導率が空気の熱伝導率よりも高い。したがって、断熱性をより高めるためには、熱伝導率を空気よりも低くすることが有利である。空気よりも低い熱伝導率を達成させる方法として、ウレタンフォームやフェノールフォームなどの発泡させた材料の空隙内にフロンガスなどの熱伝導率の低いガスを充填させる方法などが知られている。しかしながら、空隙内にガスを充填する方法では、経時的に空隙内からガスが漏れ出ていき、熱伝導率が上昇してしまう可能性がある。
【０００３】
近年、ケイ酸カルシウムの多孔体やガラス繊維を１０Ｐａ程度の真空状態にしたものなど、真空を利用して断熱性を高める手法が提案されている。しかし、真空による断熱は、真空状態を保つ必要があり、経時的な劣化や製造コストにおいて問題がある。さらに真空を利用して断熱材を形成するにしても、真空を維持するために形状の制約を受け、用途が著しく限定されてしまい、充分に実用化がなされていない。
【０００４】
ところで、常圧でも空気の熱伝導率より小さい断熱材の材料として、微細多孔質シリカの集合体（いわゆるエアロゲル）が知られている。この材料は、例えば、米国特許第４４０２９２７号、米国特許第４４３２９５６号、米国特許第４６１０８６３号に開示されているような方法で得ることができる。これらの方法によれば、原料としてアルコキシシラン（別にシリコンアルコキシド又はアルキルシリケートとも称する）を用い、シリカエアロゲルを作製することができる。具体的には、シリカエアロゲルは、アルコキシシランを溶媒の存在下で加水分解させて縮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、溶媒の臨界点以上の超臨界条件で乾燥することによって得ることができる。溶媒としては、例えば、アルコールまたは液化二酸化炭素等が用いられる。そして、エアロゲルが粒子状になったエアロゲル粒子は、熱伝導率が空気よりも低く、断熱材の原料として有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４４０２９２７号
【特許文献２】米国特許第４４３２９５６号
【特許文献３】米国特許第４６１０８６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エアロゲル粒子は、非常に軽量であると共に、強度が小さく脆いため、取扱いが難しい。また、エアロゲル粒子を成形して断熱材を作製したとしても、粒子自体が脆いものであるため、成形物の強度は低くなり、割れたり壊れたりしやすいものとなってしまう。強度を高めるために、補強材などを混合したり接着剤を増加したりすることが考えられるが、その場合、補強材や接着剤によってかえって断熱性が低下するおそれがある。
【０００７】
例えば、エアロゲル粒子と、補強材としての繊維と、接着剤とを混合した後、熱プレスにより成形して板状（ボード状）の断熱材を得ることが行われている。この場合、繊維により断熱材の強度は向上させることはできるが、繊維が断熱材の全体に分散されているため、繊維が熱の通り道となって断熱材の表面と裏面との間で熱が伝導しやすくなる。従って、断熱材の断熱性能が低下する場合があった。
【０００８】
そのため、断熱性が低下することを抑制しつつ、断熱材の強度を高めて、強度と断熱性能とを両立させることが求められている。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、強度が高く断熱性に優れた断熱材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の断熱材は、エアロゲル粒子を含有する複数の層が積層されて形成され、前記複数の層の一部は繊維を含有する補強層として形成され、前記複数の層の他の一部は繊維を含有しない断熱層として形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明にあっては、前記補強層中で前記エアロゲル粒子と前記繊維とが混在していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、補強層で強度を高めつつ、断熱層で積層方向への熱伝導を少なくすることができ、強度が高く断熱性に優れるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、エアロゲル粒子の一例の模式図である。
【図３】エアロゲル粒子の電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明の製造工程の一例を示す断面図である。
【図５】断熱材の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
エアロゲル（ａｅｒｏｇｅｌ）は、ゲル中に含まれる溶媒を乾燥により気体に置換した多孔性の物質（多孔質体）である。粒子状のエアロゲルをエアロゲル粒子という。エアロゲルとしては、シリカエアロゲル、カーボンエアロゲル、アルミナエアロゲルなどが知られているが、このうちシリカエアロゲルを好ましく用いることができる。シリカエアロゲルは、断熱性に優れ、製造が容易であり、コストも安く、他のエアロゲルよりも容易に得ることができる。なお、ゲル中の溶媒が蒸発などにより失われて、空隙を持つ網目構造となったものをキセロゲル（ｘｅｒｏｇｅｌ）ということもあるが、本明細書におけるエアロゲルは、キセロゲルを含むものであってよい。
【００１５】
図２に、エアロゲル粒子の一例の模式図を示す。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、このエアロゲル粒子Ａはシリカエアロゲル粒子であり、数１０ナノオーダー（例えば２０〜４０ｎｍ）の気孔を有するシリカ（ＳｉＯ２）構造体である。このようなエアロゲル粒子Ａは超臨界乾燥などによって得ることができる。エアロゲル粒子Ａは、エアロゲル粒子Ａを構成する微粒子Ｐ（シリカ微粒子）が三次元の網目状に連結することにより形成されている。シリカ微粒子１個の大きさは例えば１〜２ｎｍ程度である。図２（ｃ）に示すように、エアロゲル粒子Ａの数１０ナノオーダーの気孔には気体Ｇが入り込むことができる。そして、この気孔が空気の成分である窒素や酸素の移動を阻害することにより、熱伝導率を空気よりも低いレベルに低下させることができる。例えば、従来の断熱材における空気が熱伝導率ＷＬＦλ ３５〜４５ｍＷ／ｍ・Ｋであったところ、エアロゲル粒子により熱伝導率ＷＬＦλ ９〜１２ｍＷ／ｍ・Ｋのレベルまで熱伝導率を低下させることができる。なお、エアロゲル粒子Ａは、一般的に、疎水性の性質を有する。例えば、図２（ｂ）に示すシリカエアロゲル粒子では、アルキル基（メチル基：ＣＨ３）がケイ素（Ｓｉ）に結合しており、ケイ素に結合した水酸基（ＯＨ）は少ない。したがって、表面の極性は低い。
【００１６】
図３は、シリカエアロゲル粒子の電子顕微鏡写真である。このシリカエアロゲル粒子は超臨界乾燥法によって得たものである。シリカエアロゲル粒子が三次元の立体網目構造をとることはこの写真からも理解される。なお、エアロゲル粒子Ａは、一般的に１０ｎｍ未満の大きさのシリカ微粒子が線状に連結して網目構造が形成されるものであるが、微粒子の境目が曖昧になったり、シリカ構造（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−）が線状に延びたりして網目構造が形成されていてもよい。
【００１７】
エアロゲル粒子としては、特に限定されるものではなく、一般的な製造方法によって得られたものを用いることができる。代表的なものとして、超臨界乾燥法によって得られるエアロゲル粒子と、水ガラスを利用して得られるエアロゲル粒子とがある。
【００１８】
超臨界乾燥法によって得られるシリカエアロゲル粒子は、液相反応であるゾル−ゲル法によって重合させてシリカ粒子を作製し、溶媒を超臨界乾燥によって除去することにより得ることができる。原料としては、例えば、アルコキシシラン（シリコンアルコキシド又はアルキルシリケートともいう）を用いる。そして、このアルコキシシランを溶媒の存在下で加水分解させて縮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、溶媒の臨界点以上の超臨界条件で乾燥する。溶媒としては、例えば、アルコールまたは液化二酸化炭素などを用いることができる。このように超臨界条件によって乾燥されることにより、ゲルの網目構造を保持したまま溶媒が除去されて、エアロゲルを得ることができる。エアロゲルが粒子状となったエアロゲル粒子は、溶媒を含むゲルを粉砕して粒子化し、この溶媒を含んだ粒子状のゲルを超臨界乾燥することにより得ることができる。あるいは、エアロゲル粒子は、超臨界乾燥によって得られたエアロゲルのバルク体を粉砕することにより得ることができる。
【００１９】
エアロゲル粒子の原料となるアルコキシシランとしては、特に限定されるものではないが、２官能、３官能又は４官能のアルコキシシランを単独で又は複数種を混合して用いることができる。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挙げられる。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挙げられる。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挙げられる。また、アルコシシシランとして、ビストリメチルシリルメタン、ビストリメチルシリルエタン、ビストリメチルシリルヘキサン、ビニルトリメトキシシランなどを用いることもできる。また、アルコキシシランの部分加水分解物を原料に用いてもよい。
【００２０】
アルコキシシランの加水分解と縮重合は、水の存在下で行うことが好ましく、さらに水との相溶性を有し、且つアルコキシシランを溶解する有機溶媒と、水との混合液を用いて行うことが好ましい。このような混合液を溶媒として用いた場合、加水分解工程と縮重合工程を連続して行うことができ、効率よくゲルを得ることができる。その際、生成するポリマーは、上記溶媒を分散媒とするゲル化物（湿潤ゲル）として得られる。水との相溶性を有し、且つアルコキシシランを溶解する溶媒としては、特に限定はされないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコールや、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これらは一種のみを用いても良いし、二種以上を併用してもよい。
【００２１】
また、アルコキシシランの加水分解と縮重合は、アルコキシシランのアルコキシ基を脱離させて縮合反応を起こさせることが可能な触媒の存在下で行うことが好ましい。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。具体的には、酸性触媒としては、例えば、塩酸、クエン酸、硝酸、硫酸、フッ化アンモニウム等が挙げられる。また、塩基性触媒としては、例えば、アンモニア、ピペリジン等が挙げられる。
【００２２】
また、アルコキシシランの反応液中には、適宜の成分を添加してもよい。例えば、界面活性剤、官能基導入剤、などが挙げられる。このような添加成分により、エアロゲル粒子に適宜の機能性を付与することができる。
【００２３】
そして、得られた湿潤ゲルを超臨界乾燥することにより、エアロゲルを得ることができる。その際、湿潤ゲルを切断や粉砕などによってあらかじめ粒子化して、溶媒を含んだ粒子状のゲルを作製し、この粒子状のゲルを超臨界乾燥することが好ましい。それにより、エアロゲル構造を破壊することなく粒子化及び乾燥を行うことができ、エアロゲル粒子を容易に得ることができる。この場合、粒子状のゲルの大きさを揃えておくことにより、エアロゲル粒子の大きさを整えることができる。また、エアロゲルをバルクで得た後に、エアロゲルのバルク体を粉砕機により粉砕することにより、エアロゲル粒子を得るようにしてもよい。なお、得られたエアロゲル粒子はふるいや分級などによって、粒子の大きさをさらに揃えることができる。エアロゲル粒子の大きさが整うと、取扱い性を高めることができるとともに、安定な成形物を得やすくすることができる。
【００２４】
水ガラスを利用して得られるエアロゲル粒子は、例えば、シリカゾルの作製、シリカゾルのゲル化、熟成、ゲルの粉砕、溶媒置換、疎水化処理、乾燥という工程を順番に行う常圧乾燥法により製造することができる。水ガラスは、一般的にケイ酸ナトリウムなどのケイ酸金属塩の高濃度の水溶液である。例えば、ケイ酸金属塩を水に溶かして加熱することで得られる。
【００２５】
シリカゾル作製の原料としては、ケイ酸アルコキシド、ケイ酸アルカリ金属塩等を使用することができる。ケイ酸アルコキシドとしては、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挙げられる。また、ケイ酸アルコキシドとして、上記超臨界乾燥法で説明した各種のアルコキシシランを用いてもよい。また、ケイ酸アルカリ金属塩としては、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム等が挙げられる。このうち、安価な点でケイ酸アルカリ金属塩を好適に用いることができ、更には入手が容易であるケイ酸ナトリウムをより好適に用いることができる。
【００２６】
ケイ酸アルカリ金属塩を用いる場合には、塩酸、硫酸等の無機酸により中和する方法か、あるいは対イオンがＨ＋とされている陽イオン交換樹脂を用いる方法により、シリカゾルを作製することができる。これらの方法のうちでも、陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。
【００２７】
酸型の陽イオン交換樹脂を用いてシリカゾルを作製するには、陽イオン交換樹脂を充填した充填層に適切な濃度のケイ酸アルカリ金属塩の溶液を通過させることにより行うことができる。あるいは、シリカゾルの作製は、ケイ酸アルカリ金属塩の溶液に、陽イオン交換樹脂を添加、混合し、アルカリ金属を除去した後に濾別するなどして陽イオン交換樹脂を分離することにより行うことができる。その際、陽イオン交換樹脂の量は、溶液に含まれるアルカリ金属を交換可能な量以上であることが好ましい。陽イオン交換樹脂により溶液の脱アルカリ（脱金属）が行われる。
【００２８】
酸型の陽イオン交換樹脂としては、例えば、スチレン系、アクリル系、メタクリル系等で、イオン交換性基としてスルフォン酸基やカルボキシル基が置換されたものを用いることができる。このうち、スルフォン酸基を有する、いわゆる強酸型の陽イオン交換樹脂を好適に用いることができる。なお、陽イオン交換樹脂は、アルカリ金属の交換に使用した後に、硫酸や塩酸を通過させることで、再生処理を行うことができる。
【００２９】
シリカゾルの作製後、シリカゾルをゲル化させ、次いでその熟成を行う。ゲル化及び熟成においては、ｐＨを調整することが好ましい。すなわち、通常、陽イオン交換樹脂によりイオン交換されたシリカゾルのｐＨは低く、例えば３以下である。このようなシリカゾルを中和して弱酸性から中性のｐＨ領域とすることによりシリカゾルがゲル化する。例えば、シリカゾルのｐＨを５．０〜５．８、好ましくは５．３〜５．７とすることによってゲル化させることができる。ｐＨの調整は塩基及び酸の添加により行うことができる。塩基としては、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸アルカリ金属塩などを用いることができる。酸としては、塩酸、クエン酸、硝酸、硫酸などを用いることができる。ｐＨ調整後、ゲルを静置して熟成を行う。熟成は、例えば、４０〜８０℃の温度条件で、４〜２４時間程度であってもよい。
【００３０】
熟成工程に引き続き、ゲルを粉砕することが好ましい。このゲルの粉砕により、目的とするエアロゲル粒子を容易に得ることが可能になる。ゲルの粉砕は、例えばヘンシャル型のミキサーにゲルを入れるか、あるいはミキサー内でゲル化させ、ミキサーを適度な回転数と時間で運転することにより行うことができる。
【００３１】
粉砕工程に引き続き、好ましくは、溶媒置換が行われる。この溶媒置換はゲルを乾燥するに際し、乾燥収縮を起こさないよう、ゲルの作製に用いた水などの溶媒を、表面張力の小さな溶媒に置き換えるものである。直接水を表面張力の小さな溶媒に置き換えることは困難なため、通常はこの溶媒置換は、複数の段階、好ましくは２段階で行なわれる。１段目に用いる溶媒の選定基準としては、水、及び２段目の溶媒置換に用いられる溶媒に対して馴染みが良いことが挙げられる。１段目は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン等を用いることができ、好適には、エタノールを用いることができる。また２段目に用いる溶媒の選定基準としては、引き続き行われる疎水化処理に用いられる処理剤と反応しないこと、乾燥収縮を起こさないために表面張力が小さいことが挙げられる。２段目に用いる溶媒としては、ヘキサン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン等を用いることができ、好適にはヘキサンを用いることができる。もちろん、必要に応じて、上記１段目の溶媒置換と２段目の溶媒置換との間に、更なる溶媒置換を行っても構わない。
【００３２】
溶媒置換の後に、疎水化処理を行うことが好ましい。疎水化処理に用いる処理剤としては、アルキルアルコキシシランやハロゲン化アルキルシランなどを用いることができる。例えば、ジアルキルジクロロシラン、モノアルキルトリクロロシランを好ましく用いることができ、原料コストや反応性を考慮するとジメチルジクロロシランを特に好適に用いることができる。なお、疎水化処理は、溶媒置換の前に行ってもよい。
【００３３】
そして、疎水化処理の後に、濾別して溶媒とゲルとを分離する。次いで、未反応の処理剤を取り除くためにゲルを溶媒で洗浄する。その後、ゲルを乾燥する。乾燥は常圧であってよい。また、加温したり温風を吹き込んだりしてもよい。乾燥は、不活性ガス（例えば窒素）の雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、ゲル中の溶媒がゲルからとり除かれ、エアロゲル粒子を得ることできる。
【００３４】
臨界乾燥法によって得たエアロゲル粒子と、水ガラスを利用して得たエアロゲル粒子とは、基本的に同じ構造を有するものである。すなわち、シリカ微粒子が連結し、三次元の網目状となった粒子構造となる。
【００３５】
エアロゲル粒子の形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状であってよい。上記で説明した方法でエアロゲル粒子を得た場合、粒子化するために粉砕等を行っているため、通常、エアロゲル粒子の形状は不定形の形状となる。いわば表面がごつごつした岩状の粒子となる。もちろん、球状やラグビーボール状などの粒子でもよい。また、パネル状、フレーク状、繊維状であってもよい。また、エアロゲル粒子は、成形に用いる原料としては、粒子の大きさが種々のものが混合したものであってよい。成形物においては、エアロゲル微粒子が接着して一体化されるため、粒子の大きさが揃っていなくてもよい。エアロゲル粒子の大きさは、例えば、粒子の最長の長さが５０ｎｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であってよい。ただし、取扱い性や成形容易性の観点からは、大きすぎる粒子や小さすぎる粒子が混在していない方が好ましい。そのため、エアロゲル粒子は、適度の大きさにそろえることができる。例えば、エアロゲル粒子の最長の長さが１μｍ以上１ｍｍ未満の範囲のミクロンオーダーの粒子であってもよい。あるいは、エアロゲル粒子の最長の長さが１００μｍ以上５ｍｍ未満の範囲の１ミリ前後のサイズの粒子であってもよい。あるいは、エアロゲル粒子の最長の長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ未満の範囲のミリオーダーの粒子であってもよい。
【００３６】
本発明の断熱材は、以上で説明したようなエアロゲル粒子を含有する複数の層が積層して形成されている。
【００３７】
図１は、本発明の断熱材の実施形態の一例である。この断熱材Ｂは板状（ボード状）に形成されるものであって、その厚み方向に三つの層１を積層して一体化した三層構造を有している。三層の層１のうち、最も表面側に位置する層１と、最も裏面側に位置する層１とは補強材としての繊維２を含有する補強層３として形成されている。また、最も表面側に位置する層１と最も裏面側に位置する層１の間に位置する真中の層１は、繊維２を含有しない断熱層４として形成されている。
【００３８】
断熱材Ｂの形状は、建材として使用しやすい板状に形成されるのが好ましいが、これに限らず、使用目的に応じた任意の形状に形成することができる。また、断熱材Ｂの厚み（層１の積層方向の寸法）は、所望の断熱性能や使用目的に応じて適宜設定可能であるが、例えば、５〜５０ｍｍとすることができる。また、各層１の厚みも所望の断熱性能や強度等に応じて適宜設定可能であるが、例えば、２〜２０ｍｍとすることができる。さらに、層１の数も所望の断熱性能に応じて適宜設定可能であり、補強層３と断熱層４とを一個ずつ有する二層構造であってもよいし、補強層３と断熱層４とを複数個ずつ有する多層構造であってもよい。多層構造の場合、補強層３と断熱層４とが隣接して（直接接触して）積層されるのが好ましい。また、多層構造の場合、補強層３と断熱層４とは同数であってもよいし、いずれか一方が他方に対して多くてもよい。また、最も表面側に位置する層１と、最も裏面側に位置する層１は補強層３と断熱層４のいずれであってもよい。
【００３９】
補強層３は、多数個のエアロゲル粒子Ａと多数本の繊維２とを接着剤５で接着することにより形成されている。繊維２としては天然繊維と合成繊維のいずれでもよく、有機繊維と無機繊維のいずれであってもよい。また、繊維２は熱伝導を少なくするという観点から、熱伝導率がより小さいものを用いるのが好ましい。また、繊維２は補強効果を高くするという観点から、強度や剛性がより大きいものを用いるのが好ましい。具体的には、繊維２としては、グラス繊維、ポリエステル繊維、金属繊維、カイノール繊維、炭素繊維などを用いることが好ましい。また、繊維２としては、直径が１μm〜1ｍｍで長さが１〜３０ｍｍのものを用いるのが好ましい。接着剤５としては、熱伝導を少なくするという観点から、熱伝導率がより小さいものを用いるのが好ましい。また、接着剤５は補強効果を高くするという観点から、接着強度がより大きいものを用いるのが好ましい。さらに、接着剤５は、エアロゲル粒子Ａの細孔の中に侵入していないことが好ましい。接着剤５がエアロゲル粒子Ａの細孔に侵入すると、エアロゲル粒子Ａの熱伝導率が大きくなって断熱性が低下するおそれがある。具体的には、接着剤５としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ユリア樹脂などを用いることが好ましい。エアロゲル粒子Ａと繊維２と接着剤５の含有割合は、断熱材Ｂの断熱性能と強度とを勘案して適宜設定されるものである。例えば、１００質量部のエアロゲル粒子Ａに対して、１〜３０質量部の繊維２と、５〜３０質量部の接着剤５とを含有して補強層３が形成されるのが好ましい。ここで、補強層３の繊維２はエアロゲル粒子Ａと混在していることが好ましい。すなわち、繊維２は補強層３の表面や裏面のみに存在するだけでなく、補強層３の内部に存在しているのが好ましい。これにより、繊維２とエアロゲル粒子Ａとの絡み合いが多くなって、繊維２の補強効果が得やすくなるものである。
【００４０】
断熱層４は、多数個のエアロゲル粒子Ａを接着剤６で接着することにより形成されている。すなわち、断熱層４は補強層３の繊維２を含有しないものと同様に形成することができる。接着剤６としては上記の接着剤５と同種のものを用いることができるが、必ずしも接着剤５と接着剤６とを同じにする必要はない。エアロゲル粒子Ａと接着剤６の含有割合は、断熱材Ｂの断熱性能と強度とを勘案して適宜設定されるものである。例えば、１００質量部のエアロゲル粒子Ａに対して、５〜３０質量部の接着剤６とを含有して断熱層４が形成されるのが好ましい。
【００４１】
上記のように形成される断熱材Ｂはその全体にエアロゲル粒子Ａを含有するため、断熱性を有するものとなる。また断熱材Ｂは繊維２を含有する補強層３を具備するため、エアロゲル粒子Ａのみで形成される場合よりも強度を高めることができる。また断熱材Ｂは繊維２を含有しない断熱層４を具備するため、繊維２を通じて断熱材Ｂの厚み方向に熱がダイレクトに伝導（移動）するのを遮断しやすくなり、断熱性の低下を少なくすることができるものである。例えば、図５に示すように、エアロゲル粒子Ａと接着剤１０２とからなるコア層１００の両表面に補強材として繊維からなる表面シート１０１を設けるようにした断熱材Ｂが考えられる。この場合、一方の表面シート１０１と他方の表面シート１０１との間にエアロゲル粒子Ａからなるコア層１００が介在し、両表面シート１０１が接触しにくいため、断熱材Ｂの表面と裏面との間で熱が伝導しにくくなり、断熱性は低下しにくい。しかし、表面シート１０１とエアロゲル粒子Ａとの絡み合いが少なくて、断熱材Ｂの強度を向上させにくいものである。それに対して、本発明の断熱材Ｂは断熱性が低下することを抑制しつつ、断熱材の強度を高めることができるものである。
【００４２】
上記のような本発明の断熱材Ｂは、以下のようにして製造することができる。
【００４３】
まず、補強層用組成物３ａと断熱層用組成物４ａを調製する。補強層用組成物３ａはエアロゲル粒子Ａと繊維２と硬化前の接着剤５とを所望の割合で混合して調製することができる。断熱層用組成物４ａはエアロゲル粒子Ａと硬化前の接着剤６とを所望の割合で混合して調製することができる。次に、補強層用組成物３ａを金型内に層状に敷いて配置する。次に、層状の補強層用組成物３ａの上に仕切り板７を載置する。次に、この仕切り板７の上に断熱層用組成物４ａを層状に敷いて配置する。次に、層状の断熱層用組成物４ａの上に上記とは別の仕切り板７をさらに載置する。次に、この仕切り板７の上にさらに補強層用組成物３ａを層状に敷いて配置する。このようにして金型内で図４に示すように補強層用組成物３ａと断熱層用組成物４ａと仕切り板７とを重ね合わせた後、金型に蓋をして加熱加圧成形をする。加熱加圧成形の開始から接着剤５，６が硬化し始める温度になったら、仕切り板７を取り除き、この後、仕切り板７の厚み分を押しこむようにさらに加圧して補強層用組成物３ａと断熱層用組成物４ａとを直接接触させる。この後、さらに加熱加圧成形を行なって接着剤５，６を硬化させる。このようにして補強層用組成物３ａからなる補強層３と断熱層用組成物４ａからなる断熱層４とを形成すると共に補強層３と断熱層４とを積層して接着一体化することによって、断熱材Ｂを形成することができる。
【００４４】
上記のようにして仕切り板７を用いて補強層用組成物３ａと断熱層用組成物４ａとを仕切った状態で成形すると、補強層用組成物３ａと断熱層用組成物４ａの混ざり合いを少なくすることができ、繊維２を含まない断熱層４を形成しやすくなるものである。
【００４５】
尚、上記では、三層構造の断熱材Ｂを製造する場合について説明したが、補強層用組成物３ａと断熱層用組成物４ａと仕切り板７とを順次重ね合わせていくことで、所望の層数の断熱材Ｂを形成することができる。また、上記では、接着剤５，６の硬化前の補強層用組成物３ａと断熱層用組成物４ａとを層状に重ね合わせた後、接着剤５，６を硬化させながら補強層３と断熱層４とを接着一体化したが、これに限らない。例えば、補強層用組成物３ａの接着剤５を硬化させて補強層３を形成すると共に断熱層用組成物４ａの接着剤６を硬化させて断熱層４を形成し、この後、補強層３と断熱層４とを積層した接着一体化するようにしてもよい。
【実施例】
【００４６】
（実施例１）
１００質量部のシリカエアロゲル粒子（粒径１〜１２００μｍ）と、２０質量部の繊維（直径１〜５０μｍ、長さ１〜１０ｍｍ）と、１５質量部の接着剤（フェノール樹脂）とを混合し、補強層用組成物を調製した。また、１００質量部のシリカエアロゲル粒子（粒径１〜１２００μｍ）と、１５質量部の接着剤（フェノール樹脂）とを混合し、断熱層用組成物を調製した。
【００４７】
そして、補強層用組成物を金型内に層状に敷いて配置する。次に、層状の補強層用組成物の上に仕切り板（厚み５ｍｍのアルミ板）を載置する。次に、この仕切り板の上に断熱層用組成物を層状に敷いて配置する。次に、層状の断熱層用組成物の上に別の仕切り板をさらに載置する。次に、この仕切り板の上にさらに補強層用組成物を層状に敷いて配置する。このようにして金型内で補強層用組成物と断熱層用組成物と仕切り板とを重ね合わせた後、金型に蓋をして加熱加圧成形をする。加熱加圧成形の開始から接着剤が硬化し始める温度になったら、仕切り板を取り除き、この後、仕切り板の厚み分を押しこむようにさらに加圧して補強層用組成物と断熱層用組成物とを直接接触させた。この後、さらに加熱加圧成形を行なって接着剤を硬化させる。このようにして補強層用組成物からなる補強層と断熱層用組成物からなる断熱層とを形成すると共に補強層と断熱層とを積層して接着一体化することによって、板状の三層構造の断熱材を形成した。上記加熱加圧成形の条件は圧力１０Ｐａ、温度１８０℃、成形時間２０分間とし、加熱加圧成形の開始から５分後に仕切り板を取り除いた。また、補強層は厚み３ｍｍ、断熱層の厚みは４ｍｍとし、断熱材の全体の厚みは３ｍｍとした。
【００４８】
（比較例１）
実施例１の補強層用組成物のみを用いて板状の断熱材を形成した。この断熱材は実施例１の断熱材の厚みと同じである。また、成形条件も実施例１と同様にした。
【００４９】
（比較例２）
実施例１の断熱層用組成物のみを用いて板状の断熱材を形成した。この断熱材は実施例１の断熱材の厚みと同じである。また、成形条件も実施例１と同様にした。
【００５０】
実施例１及び比較例１，２について、断熱材の強度と断熱性能を測定した。強度は、硬質発泡材料の曲げ試験（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２１−２）に準拠して測定した。断熱性能は、ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２に準拠してブルカー社製測定器を用いて測定した。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2014035042.tif 000003
【００５２】
表１から明らかなように、比較例１では強度は高いが断熱性能が低く、比較例２では断熱性能は高いが強度が低い。一方、実施例１では強度及び断熱性能が実用上問題ない程度に確保されている。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ  エアロゲル粒子
Ｂ  断熱材
１  層
２  繊維
３  補強層
４  断熱層
【図１】
2014035042.tif 000004
【図４】
2014035042.tif 000005
【図５】
2014035042.tif 000006
【図２】
2014035042.tif 000007
【図３】
2014035042.tif 000008