(57)【要約】【課題】  優れた断熱性を有し、薄型化が可能なエアロゲル積層複合体、及び、該エアロゲル積層複合体を備える断熱材を提供すること。【解決手段】  本発明は、スペーサー層１と、エアロゲル層２と、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体３とがこの順に積層された構造を備え、スペーサー層１の目付け量が５〜２００ｇ／ｍ２である、エアロゲル積層複合体に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサー層と、エアロゲル層と、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体と、がこの順に積層された構造を備え、前記スペーサー層の目付け量が５〜２００ｇ／ｍ２である、エアロゲル積層複合体。
【請求項２】
前記スペーサー層が、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維及びガラス繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層である、請求項１に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項３】
前記スペーサー層が、ガラス不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維紙、ポリエステルネット又はナイロンメッシュを含む層である、請求項１又は２に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項４】
前記エアロゲル層が、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項５】
前記エアロゲル層が、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項６】
前記ゾルが、シリカ粒子を更に含有する、請求項５に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項７】
前記シリカ粒子の平均一次粒子径が、１〜５００ｎｍである、請求項６に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項８】
前記支持体が、カーボングラファイト、アルミニウム、マグネシウム、銀、チタン、カーボンブラック、金属硫酸塩及びアンチモン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項９】
前記支持体が、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、銀蒸着フィルム又は酸化アンチモン含有フィルムである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項１０】
前記支持体が、アルミニウム箔又はアルミニウム蒸着フィルムである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエアロゲル積層複合体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエアロゲル積層複合体を備える、断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゲル積層複合体及び断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、居住空間の快適性及び省エネルギー化の要求が高まっていることから、断熱性が要求される対象物の形状は複雑となり、断熱材の設置空間も狭小となる傾向にある。そのため、断熱性能を向上するだけでなく、薄型化した断熱材が求められている。
【０００３】
発泡樹脂を用いた断熱材の断熱性能向上の試みとして、例えば、特許文献１では、ポリプロピレン系樹脂発泡体の表面及び／又は内部に少なくとも１層の金属薄膜を含有する板状発泡体が提案されている。
【０００４】
また、液体窒素、液体ヘリウム等の極低温物質は、内容器と外容器とからなる二重壁構造を有する容器に保管されており、内容器と外容器との間は真空になっており、断熱材が充填されている。真空空間に充填する断熱材として、例えば、特許文献２には、ポリイミドフィルムの片面又は両面に金属層を形成した反射膜と、プラスチックヤーンからなるネット状のスペーサーとを積層した積層断熱材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７９８６６号公報
【特許文献２】特開平９−１０９３２３号公報
【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、樹脂発泡体を用いた断熱材の場合、良好な断熱性能を得るためには、発泡体を厚くする必要があり、断熱層の薄型化は難しい。また、極低温物質を必要とする極低温技術、超電導技術等の分野において用いられる断熱材には、厚みを薄くした上で、断熱性能の更なる向上が求められている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた断熱性を有し、薄型化が可能なエアロゲル積層複合体、及び、該エアロゲル積層複合体を備える断熱材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、厚み方向に、スペーサー層と、エアロゲル層と特定の支持体とが積層されてなる構造を少なくとも１つ有するエアロゲル積層複合体が、優れた断熱性能を有し、薄型化が可能であることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、スペーサー層と、エアロゲル層と熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体とがこの順に積層された構造を備え、スペーサー層の目付け量が５〜２００ｇ／ｍ２であるエアロゲル積層複合体を提供するものである。
【００１０】
エアロゲル積層複合体の断熱性能をより向上する観点から、スペーサー層は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維及びガラス繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層であってもよい。また、スペーサー層が、ガラス不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維紙、ポリエステルネット又はナイロンメッシュを含む層であると、更に優れた断熱性を達成することができる。
【００１１】
上記エアロゲル層は、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層であってもよい。これにより、エアロゲル層の厚みを薄くできると共に、エアロゲル積層複合体の断熱性を向上するという効果をより一層発現し易くなる。
【００１２】
また、上記エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。このようにして得られたエアロゲル積層複合体は、断熱性と柔軟性とのバランスに優れるものとなる。
【００１３】
さらに、上記ゾルは、シリカ粒子を更に含有してもよい。これにより、更に優れた断熱性及び柔軟性を達成することができる。
【００１４】
上記シリカ粒子の平均一次粒子径は、１〜５００ｎｍとすることができる。これにより、断熱性と柔軟性とを更に向上し易くなる。
【００１５】
上記支持体は、カーボングラファイト、アルミニウム、マグネシウム、銀、チタン、カーボンブラック、金属硫酸塩及びアンチモン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層を有することができる。また、上記支持体が、アルミニウム箔又はアルミニウム蒸着フィルムであると、更に優れた断熱性を達成することができる。
【００１６】
本発明はまた、上述したエアロゲル積層複合体を備える断熱材を提供することができる。これのような断熱材は、ハンドリング性に優れ、厚みを薄くした上で、優れた断熱性能を発現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、優れた断熱性を有し、薄型化が可能なエアロゲル積層複合体を提供することができる。そして、このようなエアロゲル積層複合体を備える断熱材は、取扱い性に優れ、厚みを薄くした上で、優れた断熱性能を発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態のエアロゲル積層複合体の模式断面図である。
【図２】本実施形態のエアロゲル積層複合体が積層された多層積層体の模式断面図である。
【図３】粒子の二軸平均一次粒子径の算出方法を示す図である。
【図４】断熱性評価用の液体窒素容器の模式断面図である。
【図５】断熱性能試験装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、場合により図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
＜定義＞
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
【００２１】
［エアロゲル積層複合体］
本実施形態のエアロゲル積層複合体は、スペーサー層と、エアロゲル層と熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体とがこの順に積層された構造を備え、スペーサー層の目付け量が５〜２００ｇ／ｍ２である。スペーサー層をエアロゲル層上に設けることにより、優れた断熱性を発現することができる。スペーサー層は、高真空下において断熱層として働くことができ、エアロゲル層に積層することで、ナノサイズの細孔を有するエアロゲル層の真空度を向上させる役割を果たすことができる。エアロゲル層は、可とう性に優れており、従来、取扱い性が困難であったエアロゲルのシート化が可能となり、支持体と一体化できるため、エアロゲル積層複合体を断熱材として用いた場合、断熱層を薄型化することができる。非エアロゲル層である熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体は、輻射体として働き、外部からの熱を遮断する役割を果たすことができる。また、エアロゲル積層複合体を複数重ねた場合、支持体と支持体との間にスペーサー層及び高断熱性のエアロゲル層が介在することになるため、支持体同士の接触による熱伝導を抑制することができる。
【００２２】
図１は、本実施形態のエアロゲル積層複合体の断面を模式的に示す図である。図１に示すように、エアロゲル積層複合体は、スペーサー層１とエアロゲル層２とが熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体３の少なくとも一方の面に積層された構造を有している。このような構造を１つ以上有することで、薄型化可能となり、優れた断熱性及び柔軟性を有するエアロゲル積層複合体となる。なお、スペーサー層１とエアロゲル層２とは、支持体３の両面に積層されていてもよい。
【００２３】
図２は、本実施形態のエアロゲル積層複合体が複数積層された多層積層体の断面を模式的に示す図である。本実施形態のエアロゲル積層複合体は、図２に示すように、スペーサー層１と、エアロゲル層２と、支持体３とがこの順に複数積層された多層積層体とすることができる。支持体３同士が直接接触しないようにスペーサー層とエアロゲル層が積層されていれば、多層積層体は、５層以上であってもよく、１０層以上であってもよく、２０層以上であってもよく、３０層以上であってもよい。
【００２４】
スペーサー層１とエアロゲル層２と支持体３とが積層された構造を複数層設けることにより、１層のエアロゲル積層複合体では得られない優れた断熱性能を発現することができる。
【００２５】
＜スペーサー層＞
スペーサーは、空隙を有する材料の総称であり、本実施形態においては空隙のサイズによらずスペーサーと称する。本実施形態に係るスペーサー層は、非エアロゲル層であるが、空隙を有し、高真空下においては、断熱層として働くことができる層でもある。また、スペーサーをエアロゲル層上に積層することで、ナノサイズの細孔を有するエアロゲル層の真空度を向上させることができる。さらに、支持体と支持体との間にスペーサー層が介在することにより、支持体同士の接触による熱伝導を抑制することができる。スペーサー層の構成としては、特に限定されず、単層でも複層でも構わない。スペーサー層は、空隙を有する層で構成されていれば特に限定されない。スペーサー層は、同種のスペーサーから構成されていてもよく、異種のスペーサーから構成されていてもよい。すなわち、図１及び２に示すスペーサー層１は、１種のスペーサーからなる単層であっても、同種のスペーサーからなる複層であっても、２種以上の異種のスペーサーからなる複層であってもよい。スペーサー層の形状としては、エアロゲル積層複合体のハンドリング性を向上できることから、シート状とすることができる。
【００２６】
スペーサー層を構成する材料としては、例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維、炭素繊維等の有機繊維、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維等の無機繊維が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。断熱性をより向上し易く、ハンドリング性に優れる観点から、スペーサー層は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維及びガラス繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層であってもよい。スペーサー層を構成する繊維の形態としては、特に限定はされないが、例えば、織物、編物、不織布、紙、ネット、メッシュ等が挙げられる。断熱性をより向上し易く、廉価性及びハンドリング性に優れる観点から、スペーサー層は、ガラス不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維紙、ポリエステルネット又はナイロンメッシュを含む層であってもよい。
【００２７】
また、一定の断熱性を確保した上で、難燃性が求められる用途にエアロゲル積層複合体を用いる場合、スペーサー層を構成する材料は、例えば、銅繊維、鉄繊維、ステンレス繊維、金繊維、銀繊維、アルミニウム繊維等の金属繊維であってもよい。該金属繊維は、上述の有機繊維又は無機繊維と組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
スペーサー層の目付け量は、断熱性を向上する観点から、２００ｇ／ｍ２以下であり、１００ｇ／ｍ２以下であってよく、５０ｇ／ｍ２以下あってもよい。一方、ハンドリング性の観点から、スペーサー層の目付け量は、５ｇ／ｍ２以上であり、１０ｇ／ｍ２以上あってもよく、１５ｇ／ｍ２以上であってもよい。すなわち、スペーサー層の目付け量は、５〜２００ｇ／ｍ２であり、１０〜１００ｇ／ｍ２であってもよく、１５〜５０ｇ／ｍ２であってもよい。
【００２９】
スペーサー層の空隙率は、特に限定されないが、断熱性を向上する観点から、５％以上とすることができ、２０％以上であってよく、３０％以上であってもよい。一方、ハンドリング性の観点から、スペーサー層の空隙率は、９８％以下とすることができ、９５％以下であってもよく、９０％以下であってもよい。すなわち、スペーサー層の空隙率は、５〜９８％とすることができ、２０〜９５％であってもよく、３０〜９０％であってもよい。
【００３０】
スペーサー層の厚みは、特に限定されないが、ハンドリング性の観点から、５μｍ以上とすることができ、２０μｍ以上であってもよく、５０μｍ以上であってもよい。一方、断熱性を向上する観点から、スペーサー層の厚みは、１０００μｍ以下とすることができ、７００μｍ以下であってもよく、４００μｍ以下であってもよい。すなわち、スペーサー層の厚みは５〜１０００μｍとすることができ、２０〜７００μｍであってもよく、５０〜４００μｍであってもよい。
【００３１】
＜エアロゲル層＞
本実施形態に係るエアロゲル層は、エアロゲルにより構成される層である。狭義には、湿潤ゲルに対して超臨界乾燥法を用いて得られた乾燥ゲルをエアロゲル、大気圧下での乾燥により得られた乾燥ゲルをキセロゲル、凍結乾燥により得られた乾燥ゲルをクライオゲルと称するが、本実施形態においては、湿潤ゲルのこれらの乾燥手法によらず、得られた低密度の乾燥ゲルをエアロゲルと称する。すなわち、本実施形態においてエアロゲルとは、広義のエアロゲルである「Ｇｅｌ  ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ  ｏｆ  ａ  ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ  ｓｏｌｉｄ  ｉｎ  ｗｈｉｃｈ  ｔｈｅ  ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  ｐｈａｓｅ  ｉｓ  ａ  ｇａｓ（分散相が気体である微多孔性固体から構成されるゲル）」を意味するものである。一般的にエアロゲルの内部は網目状の微細構造となっており、２〜２０ｎｍ程度のエアロゲル粒子（エアロゲルを構成する粒子）が結合したクラスター構造を有している。このクラスターにより形成される骨格間には、１００ｎｍに満たない細孔がある。これにより、エアロゲルは、三次元的に微細な多孔性の構造をしている。なお、本実施形態におけるエアロゲルは、シリカを主成分とするシリカエアロゲルである。シリカエアロゲルとしては、例えば、有機基（メチル基等）又は有機鎖を導入した、いわゆる有機−無機ハイブリッド化されたシリカエアロゲルが挙げられる。エアロゲル層は、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層であってもよい。
【００３２】
本実施形態に係るエアロゲルは、（分子内に）加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、（分子内に）加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得ることができる。これらの態様を採用することにより、エアロゲル層の断熱性と柔軟性とがより向上する。前記縮合物は、加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解により得られた加水分解生成物の縮合反応により得られてもよく、加水分解により得られた官能基ではない縮合性の官能基を有するケイ素化合物の縮合反応により得られてもよい。前記ケイ素化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基の少なくとも一方を有していればよく、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基の双方を有していてもよい。なお、後述する各エアロゲルは、このように、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物（前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの）であってもよい。
【００３３】
エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。
【００３４】
本実施形態に係るエアロゲルは、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を含む主鎖を有するポリシロキサンを含有することができる。エアロゲルは、構造単位として、下記Ｍ単位、Ｄ単位、Ｔ単位又はＱ単位を有することができる。
【００３５】
【化１】
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【００３６】
上記式中、Ｒは、ケイ素原子に結合している原子（水素原子等）又は原子団（アルキル基等）を示す。Ｍ単位は、ケイ素原子が１個の酸素原子と結合した一価の基からなる単位である。Ｄ単位は、ケイ素原子が２個の酸素原子と結合した二価の基からなる単位である。Ｔ単位は、ケイ素原子が３個の酸素原子と結合した三価の基からなる単位である。Ｑ単位は、ケイ素原子が４個の酸素原子と結合した四価の基からなる単位である。これらの単位の含有量に関する情報は、Ｓｉ−ＮＭＲにより得ることができる。
【００３７】
本実施形態に係るエアロゲルは、シルセスキオキサンを含有していてもよい。シルセスキオキサンは、構造単位として上記Ｔ単位を有するポリシロキサンであり、組成式：（ＲＳｉＯ１．５）ｎを有する。シルセスキオキサンは、カゴ型、ラダー型、ランダム型等の種々の骨格構造を有することができる。
【００３８】
加水分解性の官能基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。縮合性の官能基（加水分解性の官能基に該当する官能基を除く）としては、例えば、水酸基、シラノール基、カルボキシル基及びフェノール性水酸基が挙げられる。水酸基は、ヒドロキシアルキル基等の水酸基含有基に含まれていてもよい。加水分解性の官能基及び縮合性の官能基のそれぞれは、単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３９】
ケイ素化合物は、加水分解性の官能基としてアルコキシ基を有するケイ素化合物を含むことが可能であり、また、縮合性の官能基としてヒドロキシアルキル基を有するケイ素化合物を含むことができる。ケイ素化合物は、エアロゲルの柔軟性が更に向上する観点から、アルコキシ基、シラノール基、ヒドロキシアルキル基及びポリエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも１種を有することができる。ケイ素化合物は、ゾルの相溶性が向上する観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも１種を有することができる。
【００４０】
本実施形態に係るエアロゲルとしては、以下の態様が挙げられる。これらの態様を採用することにより、断熱性と柔軟性とに更に優れ、薄膜化が可能なエアロゲルを得ることが容易となる。各々の態様を採用することで、各々の態様に応じた断熱性及び柔軟性を有し、薄膜化が可能なエアロゲルを得ることができる。
【００４１】
（第一の態様）
本実施形態に係るエアロゲルは、（分子内に）加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物（前記加水分解性の官能基が加水分解したポリシロキサン化合物）からなる群より選択される少なくとも一種の化合物（以下、場合により「ポリシロキサン化合物群」という）を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、（分子内に）加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるものであってもよい。なお、後述する各エアロゲルも、このように、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物（前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの）であってもよい。
【００４２】
エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。
【００４３】
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる反応性基（加水分解性の官能基及び縮合性の官能基に該当しない官能基）を更に有していてもよい。反応性基としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ基、メルカプト基、グリシドキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びアミノ基が挙げられる。エポキシ基は、グリシドキシ基等のエポキシ基含有基に含まれていてもよい。前記反応性基を有するポリシロキサン化合物は、単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４４】
ヒドロキシアルキル基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式（Ａ）で表される構造を有する化合物が挙げられる。
【００４５】
【化２】
2018118489.tif 000004
【００４６】
式（Ａ）中、Ｒ１ａはヒドロキシアルキル基を示し、Ｒ２ａはアルキレン基を示し、Ｒ３ａ及びＲ４ａはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、ｎは１〜５０の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式（Ａ）中、２個のＲ１ａは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個のＲ２ａは各々同一であっても異なっていてもよい。式（Ａ）中、２個以上のＲ３ａは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個以上のＲ４ａは各々同一であっても異なっていてもよい。
【００４７】
上記構造のポリシロキサン化合物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル（前記ゾルから生成された湿潤ゲル）を用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式（Ａ）中、Ｒ１ａとしては、例えば、炭素数が１〜６のヒドロキシアルキル基が挙げられ、具体的には、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基が挙げられる。式（Ａ）中、Ｒ２ａとしては、例えば、炭素数が１〜６のアルキレン基が挙げられ、具体的には、エチレン基及びプロピレン基が挙げられる。式（Ａ）中、Ｒ３ａ及びＲ４ａはそれぞれ独立に炭素数が１〜６のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式（Ａ）中、ｎは２〜３０とすることができ、５〜２０であってもよい。
【００４８】
上記一般式（Ａ）で表される構造を有するポリシロキサン化合物としては、市販品を用いることができ、例えば、Ｘ−２２−１６０ＡＳ、ＫＦ−６００１、ＫＦ−６００２、ＫＦ−６００３等の化合物（いずれも、信越化学工業株式会社製）、及び、ＸＦ４２−Ｂ０９７０、Ｆｌｕｉｄ  ＯＦＯＨ  ７０２−４％等の化合物（いずれも、モメンティブ社製）が挙げられる。
【００４９】
アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式（Ｂ）で表される構造を有する化合物が挙げられる。
【００５０】
【化３】
2018118489.tif 000005
【００５１】
式（Ｂ）中、Ｒ１ｂはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、Ｒ２ｂ及びＲ３ｂはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、Ｒ４ｂ及びＲ５ｂはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、ｍは１〜５０の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式（Ｂ）中、２個のＲ１ｂは各々同一であっても異なっていてもよく、２個のＲ２ｂは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個のＲ３ｂは各々同一であっても異なっていてもよい。式（Ｂ）中、ｍが２以上の整数の場合、２個以上のＲ４ｂは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個以上のＲ５ｂは各々同一であっても異なっていてもよい。
【００５２】
上記構造のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル（前記ゾルから生成された湿潤ゲル）を用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式（Ｂ）中、Ｒ１ｂとしては、例えば、炭素数が１〜６のアルキル基及び炭素数が１〜６のアルコキシ基が挙げられ、具体的には、メチル基、メトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式（Ｂ）中、Ｒ２ｂ及びＲ３ｂは、それぞれ独立に炭素数が１〜６のアルコキシ基であってもよい。該アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式（Ｂ）中、Ｒ４ｂ及びＲ５ｂは、それぞれ独立に炭素数が１〜６のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式（Ｂ）中、ｍは２〜３０とすることができ、５〜２０であってもよい。
【００５３】
上記一般式（Ｂ）で表される構造を有するポリシロキサン化合物は、例えば、特開２０００−２６６０９号公報、特開２０１２−２３３１１０号公報等にて報告される製造方法を適宜参照して得ることができる。
【００５４】
なお、アルコキシ基は加水分解するため、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物はゾル中にて加水分解生成物として存在する可能性があり、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物と、その加水分解生成物とは混在していてもよい。また、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物において、分子中のアルコキシ基の全てが加水分解されていてもよいし、部分的に加水分解されていてもよい。
【００５５】
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５６】
良好な反応性を更に得易くなることから、上記ゾルに含まれるポリシロキサン化合物群の含有量（加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物の含有量、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物の含有量の総和）は、ゾルの総量１００質量部に対し、１質量部以上とすることができ、３質量部以上であってもよく、５質量部以上であってもよく、７質量部以上であってもよく、１０質量部以上であってもよい。良好な相溶性を更に得易くなることから、ポリシロキサン化合物群の前記含有量は、ゾルの総量１００質量部に対し、５０質量部以下とすることができ、３０質量部以下であってもよく、１５質量部以下であってもよい。すなわち、ポリシロキサン化合物群の含有量は、ゾルの総量１００質量部に対し、１〜５０質量部とすることができ、３〜５０質量部であってもよく、５〜５０質量部であってもよく、７〜３０質量部であってもよく、１０〜３０質量部であってもよく、１０〜１５質量部であってもよい。
【００５７】
（第二の態様）
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物としては、ポリシロキサン化合物以外のケイ素化合物（シリコン化合物）を用いてもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、（分子内に）加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物（ポリシロキサン化合物を除く）、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物（以下、場合により「ケイ素化合物群」という）を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。ケイ素化合物における分子内のケイ素数は、１又は２とすることができる。
【００５８】
加水分解性の官能基を有するケイ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、アルキルケイ素アルコキシドが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドにおいて、耐水性が向上する観点から、加水分解性の官能基の数は、３個以下であってもよく、２〜３個であってもよい。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、モノアルキルトリアルコキシシラン、モノアルキルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、モノアルキルモノアルコキシシラン、ジアルキルモノアルコキシシラン及びトリアルキルモノアルコキシシランが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン及びエチルトリメトキシシランが挙げられる。
【００５９】
縮合性の官能基を有するケイ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、シランテトラオール、メチルシラントリオール、ジメチルシランジオール、フェニルシラントリオール、フェニルメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、ｎ−プロピルシラントリオール、ヘキシルシラントリオール、オクチルシラントリオール、デシルシラントリオール及びトリフルオロプロピルシラントリオールが挙げられる。
【００６０】
加水分解性の官能基の数が３個以下であり、反応性基を有するケイ素化合物として、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等も用いることができる。
【００６１】
縮合性の官能基を有し、前述の反応性基を有するケイ素化合物として、ビニルシラントリオール、３−グリシドキシプロピルシラントリオール、３−グリシドキシプロピルメチルシランジオール、３−メタクリロキシプロピルシラントリオール、３−メタクリロキシプロピルメチルシランジオール、３−アクリロキシプロピルシラントリオール、３−メルカプトプロピルシラントリオール、３−メルカプトプロピルメチルシランジオール、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルシラントリオール、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルシランジオール等も用いることができる。
【００６２】
さらに、分子末端の加水分解性の官能基が３個以下のケイ素化合物として、ビストリメトキシシリルメタン、ビストリメトキシシリルエタン、ビストリメトキシシリルヘキサン等も用いることができる。
【００６３】
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物（ポリシロキサン化合物を除く）、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【００６４】
良好な反応性を更に得易くなることから、上記ゾルに含まれるケイ素化合物群の含有量（加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物（ポリシロキサン化合物を除く）の含有量、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物の含有量の総和）は、ゾルの総量１００質量部に対し、５質量部以上とすることができ、１０質量部以上であってもよく、１２質量部以上であってもよく、１５質量部以上であってもよく、１８質量部以上であってもよい。良好な相溶性を更に得易くなることから、ケイ素化合物群の前記含有量は、ゾルの総量１００質量部に対し、５０質量部以下とすることができ、３０質量部以下であってもよく、２５質量部以下であってもよく、２０質量部以下であってもよい。すなわち、ケイ素化合物群の前記含有量は、ゾルの総量１００質量部に対し、５〜５０質量部とすることができ、１０〜３０質量部であってもよく、１２〜３０質量部であってもよく、１５〜２５質量部であってもよく、１８〜２０質量部であってもよい。
【００６５】
前記ポリシロキサン化合物群の含有量及び前記ケイ素化合物群の含有量の総和は、良好な反応性を更に得易くなることから、ゾルの総量１００質量部に対し、５質量部以上とすることができ、１０質量部以上であってもよく、１５質量部以上であってもよく、２０質量部以上であってもよく、２２質量部以上であってもよい。良好な相溶性を更に得易くなることから、前記含有量の総和は、ゾルの総量１００質量部に対し、５０質量部以下とすることができ、３０質量部以下であってもよく、２５質量部以下であってもよい。すなわち、前記含有量の総和は、ゾルの総量１００質量部に対し、５〜５０質量部とすることができ、１０〜３０質量部であってもよく、１５〜３０質量部であってもよく、２０〜３０質量部であってもよく、２２〜２５質量部であってもよい。
【００６６】
上記ポリシロキサン化合物群の含有量と、上記ケイ素化合物群の含有量との比（ポリシロキサン化合物群：ケイ素化合物群）は、１：０．５〜１：４とすることができ、１：１〜１：２であってもよく、１：２〜１：４であってもよく、１：３〜１：４であってもよい。これらの化合物の含有量の比を１：０．５以上とすることにより、良好な相溶性を更に得易くなる。上記含有量の比を１：４以下とすることにより、ゲルの収縮を更に抑制し易くなる。
【００６７】
（第三の態様）
本実施形態に係るエアロゲルは、下記一般式（１）で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、式（１）で表される構造を含む構造として、下記一般式（１ａ）で表される構造を有することができる。上記一般式（Ａ）で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、式（１）及び式（１ａ）で表される構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。
【００６８】
【化４】
2018118489.tif 000006
【００６９】
【化５】
2018118489.tif 000007
【００７０】
式（１）及び式（１ａ）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立にアルキレン基を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。ｐは１〜５０の整数を示す。式（１ａ）中、２個以上のＲ１は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個以上のＲ２は各々同一であっても異なっていてもよい。式（１ａ）中、２個のＲ３は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個のＲ４は各々同一であっても異なっていてもよい。
【００７１】
上記式（１）又は式（１ａ）で表される構造をエアロゲルの骨格中に導入することにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを容易に得ることができる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式（１）及び式（１ａ）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に炭素数が１〜６のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式（１）及び式（１ａ）中、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に炭素数が１〜６のアルキレン基であってもよい。該アルキレン基は、エチレン基又はプロピレン基であってもよい。式（１ａ）中、ｐは２〜３０とすることができ、５〜２０であってもよい。
【００７２】
（第四の態様）
本実施形態に係るエアロゲルは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有するエアロゲルであり、かつ、橋かけ部が、下記一般式（２）で表される構造を有するエアロゲルであってもよい。エアロゲルの骨格中にこのようなラダー型構造を導入することにより、耐熱性及び機械的強度を容易に向上させることができる。上記一般式（Ｂ）で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、一般式（２）で表される構造を有する橋かけ部を含むラダー型構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。なお、本実施形態において「ラダー型構造」とは、２本の支柱部（ｓｔｒｕｔｓ）と、支柱部同士を連結する橋かけ部（ｂｒｉｄｇｅｓ）とを有する構造（いわゆる「梯子」の形態を有する構造）である。本態様において、エアロゲル骨格がラダー型構造からなっていてもよいが、エアロゲルが部分的にラダー型構造を有していてもよい。
【００７３】
【化６】
2018118489.tif 000008
【００７４】
式（２）中、Ｒ５及びＲ６はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、ｂは１〜５０の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式（２）中、ｂが２以上の整数の場合、２個以上のＲ５は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個以上のＲ６は各々同一であっても異なっていてもよい。
【００７５】
上記の構造をエアロゲルの骨格中に導入することにより、例えば、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有する（すなわち、下記一般式（Ｘ）で表される構造を有する）エアロゲルよりも優れた柔軟性を有するエアロゲルとなる。なお、下記一般式（Ｘ）に示すように、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有するエアロゲルでは、橋かけ部の構造が−Ｏ−であるが、本態様のエアロゲルでは、橋かけ部の構造が上記一般式（２）で表される構造（ポリシロキサン構造）である。
【化７】
2018118489.tif 000009
【００７６】
式（Ｘ）中、Ｒはヒドロキシ基、アルキル基又はアリール基を示す。
【００７７】
支柱部となる構造及びその鎖長、並びに橋かけ部となる構造の間隔は特に限定されないが、耐熱性と機械的強度とをより向上させる観点から、ラダー型構造としては、下記一般式（３）で表されるラダー型構造を有していてもよい。
【化８】
2018118489.tif 000010
【００７８】
式（３）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、ａ及びｃはそれぞれ独立に１〜３０００の整数を示し、ｂは１〜５０の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式（３）中、ｂが２以上の整数の場合、２個以上のＲ５は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、２個以上のＲ６は各々同一であっても異なっていてもよい。式（３）中、ａが２以上の整数の場合、２個以上のＲ７は各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、ｃが２以上の整数の場合、２個以上のＲ８は各々同一であっても異なっていてもよい。
【００７９】
より優れた柔軟性を得る観点から、式（２）及び式（３）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８（ただし、Ｒ７及びＲ８は式（３）中のみ）は、それぞれ独立に炭素数が１〜６のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式（３）中、ａ及びｃは、それぞれ独立に６〜２０００とすることができ、１０〜１０００であってもよい。式（２）及び式（３）中、ｂは、２〜３０とすることができ、５〜２０であってもよい。
【００８０】
（第五の態様）
本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有していてもよい。エアロゲルを与えるゾルは、シリカ粒子を更に含有していてもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物（前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるもの）であってもよい。エアロゲル層は、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、エアロゲル層は、シリカ粒子を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。なお、これまで述べてきたエアロゲルも、このように、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物（前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの）であってもよい。
【００８１】
シリカ粒子としては、特に制限なく用いることができ、例えば、非晶質シリカ粒子が挙げられる。非晶質シリカ粒子としては、例えば、溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子及びコロイダルシリカ粒子が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカ粒子は、単分散性が高く、ゾル中での凝集を抑制し易い。
【００８２】
シリカ粒子の形状としては、特に制限されず、球状、まゆ型、会合型等が挙げられる。これらのうち、シリカ粒子として球状の粒子を用いることにより、ゾル中での凝集を抑制し易くなる。シリカ粒子の平均一次粒子径は、適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなることから、１ｎｍ以上とすることができ、５ｎｍ以上であってもよく、１０ｎｍ以上であってもよい。一方、シリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなることから、シリカ粒子の平均一次粒子径は、５００ｎｍ以下とすることができ、３００ｎｍ以下であってもよく、２５０ｎｍ以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子の平均一次粒子径は、１〜５００ｎｍとすることができ、５〜３００ｎｍであってもよく、１０〜２５０ｎｍであってもよい。
【００８３】
本実施形態において、シリカ粒子の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡（以下「ＳＥＭ」と略記する。）を用いてエアロゲル層の断面を直接観察することにより得ることができる。例えば、三次元網目骨格からは、その断面の直径に基づきシリカ粒子個々の粒子径を得ることができる。ここでいう直径とは、三次元網目骨格を形成する骨格の断面を円とみなした場合の直径を意味する。また、断面を円とみなした場合の直径とは、断面の面積を同じ面積の円に置き換えたときの当該円の直径のことである。なお、平均粒子径の算出に当たっては、１００個の粒子について円の直径を求め、その平均を取るものとする。
【００８４】
また、エアロゲル層を形成する前に原料のシリカ粒子から平均粒子径を測定することが可能である。例えば、二軸平均一次粒子径は、任意の粒子２０個をＳＥＭにより観察した結果から、次のようにして算出される。すなわち、通常水に分散している固形分濃度５〜４０質量％のコロイダルシリカ粒子を例にすると、コロイダルシリカ粒子の分散液にパターン配線付きウエハを２ｃｍ角に切ったチップを約３０秒間浸した後、当該チップを純水にて約３０秒間すすぎ、窒素ブロー乾燥する。その後、チップをＳＥＭ観察用の試料台に載せ、加速電圧１０ｋＶを掛け、１０万倍の倍率にてシリカ粒子を観察し、画像を撮影する。得られた画像から２０個のシリカ粒子を任意に選択し、それらの粒子の粒子径の平均を平均粒子径とする。この際、選択したシリカ粒子が図３に示すような形状であった場合、シリカ粒子Ｐに外接し、その長辺が最も長くなるように配置した長方形（外接長方形Ｌ）を導く。そして、その外接長方形Ｌの長辺をＸ、短辺をＹとして、（Ｘ＋Ｙ）／２として二軸平均一次粒子径を算出し、その粒子の粒子径とする。
【００８５】
耐収縮性に優れるエアロゲルを得易くなることから、シリカ粒子の１ｇ当りのシラノール基数は、１０×１０１８個／ｇ以上とすることができ、５０×１０１８個／ｇ以上であってもよく、１００×１０１８個／ｇ以上であってもよい。均質なエアロゲルが得易くなることから、シリカ粒子の１ｇ当りのシラノール基数は、１０００×１０１８個／ｇ以下とすることができ、８００×１０１８個／ｇ以下であってもよく、７００×１０１８個／ｇ以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子の１ｇ当りのシラノール基数は、１０×１０１８〜１０００×１０１８個／ｇとすることができ、５０×１０１８〜８００×１０１８個／ｇであってもよく、１００×１０１８〜７００×１０１８個／ｇであってもよい。
【００８６】
適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなることから、上記ゾルに含まれるシリカ粒子の含有量は、ゾルの総量１００質量部に対し、１質量部以上とすることができ、４質量部以上であってもよい。シリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなることから、上記ゾルに含まれるシリカ粒子の含有量は、２０質量部以下とすることができ、１５質量部以下であってもよく、１２質量部以下であってもよく、１０質量部以下であってもよく、８質量部以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子の含有量は、ゾルの総量１００質量部に対し、１〜２０質量部とすることができ、４〜１５質量部であってもよく、４〜１２質量部であってもよく、４〜１０質量部であってもよく、４〜８質量部であってもよい。
【００８７】
（その他の態様）
本実施形態に係るエアロゲルは、下記一般式（４）で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記一般式（４）で表される構造を有することができる。
【化９】
2018118489.tif 000011
【００８８】
式（４）中、Ｒ９はアルキル基を示す。アルキル基としては、例えば、炭素数が１〜６のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基が挙げられる。
【００８９】
本実施形態に係るエアロゲルは、下記一般式（５）で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記一般式（５）で表される構造を有することができる。
【化１０】
2018118489.tif 000012
【００９０】
式（５）中、Ｒ１０及びＲ１１はそれぞれ独立にアルキル基を示す。アルキル基としては、例えば、炭素数が１〜６のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基が挙げられる。
【００９１】
本実施形態に係るエアロゲルは、下記一般式（６）で表される構造を有することができる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記一般式（６）で表される構造を有することができる。
【化１１】
2018118489.tif 000013
【００９２】
式（６）中、Ｒ１２はアルキレン基を示す。アルキレン基としては、例えば、炭素数が１〜１０のアルキレン基が挙げられ、具体的には、エチレン基及びヘキシレン基が挙げられる。
【００９３】
本実施形態に係るエアロゲルは、ポリシロキサン由来の構造を有していてもよい。ポリシロキサン由来の構造としては、例えば、上記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）で表される構造が挙げられる。本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有せずに、上記一般式（４）、（５）及び（６）で表される構造のうち、少なくとも一種を有するものであってもよい。すなわち、本実施形態に係るエアロゲル層は、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層で構成されていてもよい。ポリシロキサン由来の構造としては、例えば、上記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）で表される構造が挙げられる。よって、本実施形態に係るエアロゲルは、シリカ粒子を含有せずに、上記一般式（４）、（５）及び（６）で表される構造のうち、少なくとも一種を有するものであってもよい。
【００９４】
エアロゲル層の厚みは、良好な断熱性を得易くなることから、１μｍ以上とすることができ、１０μｍ以上であってもよく、３０μｍ以上であってもよい。一方、薄型化の観点から、エアロゲル層の厚みは２００μｍ以下とすることができ、１００μｍ以下であってもよく、８０μｍ以下であってもよい。すなわち、エアロゲル層の厚みは、１〜２００μｍとすることができ、１０〜１００μｍであってもよく、３０〜８０μｍであってもよい。
【００９５】
より優れた強度及び柔軟性を得る観点から、エアロゲル層の２５℃における密度は、０．０５ｇ／ｃｍ３以上とすることができ、０．１ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、０．２ｇ／ｃｍ３以上であってもよい。一方、より優れた断熱性を得る観点から、エアロゲル層の２５℃における密度は、０．３ｇ／ｃｍ３以下とすることができ、０．２５ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、０．２ｇ／ｃｍ３以下であってもよい。すなわち、エアロゲル層の２５℃における密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ３とすることができ、０．１〜０．２５ｇ／ｃｍ３であってもよく、０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３であってもよい。
【００９６】
より優れた断熱性を得る観点から、エアロゲル層の２５℃における気孔率は、８５％以上とすることができ、８７％以上であってもよく、より優れた強度及び柔軟性を得る観点から、９５％以下とすることができ、９３％以下であってもよい。すなわち、エアロゲル層の２５℃における気孔率は、８５〜９５％とすることができ、８７〜９３％であってもよい。
【００９７】
エアロゲル層の密度及び気孔率は、ＤＩＮ６６１３３に準じて水銀圧入法により測定することができる。測定装置としては、例えばオートポアＩＶ９５２０（株式会社島津製作所製、製品名）を用いることができる。
【００９８】
＜熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体＞
本実施形態に係る支持体は、非エアロゲル層であり、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する層を少なくとも１層有する。熱線反射機能とは、例えば、８００〜３０００ｎｍ程度の近赤外又は赤外領域における光の反射が、光の吸収及び光の透過よりも大きい機能をいう。これに対して、熱線吸収機能とは、例えば、８００〜３０００ｎｍ程度の近赤外又は赤外領域における光の吸収が、光の反射及び光の透過よりも大きい機能をいう。ここで、光の反射には光の散乱が含まれる。
【００９９】
支持体の構成としては、特に限定されず、単層でも複層でも構わない。支持体は、熱線反射機能を有する層及び熱線吸収機能を有する層のうち少なくとも一方から構成されていればよく、熱線反射機能を有する層のみからなるものでも、熱線吸収機能を有する層のみからなるものでもよい。また、支持体は、熱線反射機能を有する層と熱線吸収機能を有する層とが積層されたものであってもよい。さらに、支持体は、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する層と熱線反射機能及び熱線吸収機能を有しない層とが積層されたものでもよい。この場合、熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する層は、熱線反射機能及び熱線吸収機能を有しない層の片面又は両面に形成されていてもよい。支持体の形状としては、エアロゲル積層体に軽量性を付与できることから、フィルム状とすることができる。
【０１００】
熱線反射機能を有する層は、熱線反射性の材料を含むことができる。熱線反射性の材料としては、近赤外又は赤外領域の光を反射する材料であれば、特に限定されない。熱線反射性の材料として、例えば、アルミニウム、酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、アルミン酸亜鉛等の亜鉛化合物、ハイドロタルサイト等のマグネシウム化合物、銀等の銀化合物、チタン、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等のチタン化合物、銅、青銅等の銅化合物、ステンレス、ニッケル、錫、シラスバルーン等のマイクロバルーン及びセラミックバルーンが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【０１０１】
これらの中でも、熱伝導率を低減し易く、廉価性及びハンドリング性に優れる観点から、熱線反射性の材料として、アルミニウム、マグネシウム、銀又はチタンを含む材料を用いることができる。
【０１０２】
熱線反射機能を有する層は、アルミニウム箔、銅箔等の金属箔から構成されていてもよい。また、熱線反射機能を有する層は、アルミニウムペースト又は酸化チタンをポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂に混練して作製される樹脂フィルムであってもよい。さらに、熱線反射機能を有する層は、アルミニウム、銀等をスパッタリング、真空蒸着等の物理蒸着又は化学蒸着により、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂フィルムへ蒸着した蒸着フィルムであってもよい。
【０１０３】
熱線吸収機能を有する層は、熱線吸収性の材料を含むことができる。熱線吸収性の材料としては、近赤外又は赤外領域の光を吸収する物質であれば、特に限定されない。熱線吸収性の材料として、例えば、鱗片状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛等のカーボングラファイト、カーボンブラックなどの炭素粉末；硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、メルカライト（ＫＨＳＯ４）、ハロトリ石、ミョウバン石、鉄ミョウバン石等の金属硫酸塩；三酸化アンチモン等のアンチモン化合物；酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、無水酸化アンチモン酸亜鉛等の金属酸化物；アンモニウム系、尿素系、イモニウム系、アミニウム系、シアニン系、ポリメチン系、アントラキノン系、ジチオール系、銅イオン系、フェニレンジアミン系、フタロシアニン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シュウ酸アニリド系、シアノアクリレート系又はベンゾトリアゾール系の染料又は顔料を挙げることができる。
【０１０４】
これらの中でも、熱線吸収性の材料としては、熱伝導率を低減し易く、廉価性及び取扱い性に優れる観点から、カーボングラファイト、カーボンブラック、金属硫酸塩又はアンチモン化合物を含む材料を用いることができる。熱伝導率をより一層低減する観点から、熱線吸収機能を有する層は、カーボンブラック、酸化アンチモン又は硫酸バリウムを混練して作製される樹脂フィルムであってもよい。
【０１０５】
断熱性をより向上する観点から、支持体は、カーボングラファイト、アルミニウム、マグネシウム、銀、チタン、カーボンブラック、金属硫酸塩及びアンチモン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む材料から構成される層を有することができる。取扱い性に優れると共に、断熱性を向上する観点から、支持体は、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、銀蒸着フィルム又は酸化アンチモン含有フィルムであってもよい。
【０１０６】
支持体は、エアロゲル層との接着性向上又は保護を目的に樹脂層を有していてもよい。樹脂層の構成材料としては、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。これらの樹脂層は、単層であっても複層であってもよい。
【０１０７】
支持体のエアロゲル層が積層されていない側の面には、離型処理を施してもよい。
【０１０８】
支持体の厚みは特に限定されないが、ハンドリング性の観点から、３μｍ以上とすることができ、５μｍ以上であってもよく、７μｍ以上であってもよい。一方、断熱性を向上する観点から、支持体の厚みは、１００μｍ以下とすることができ、８０μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよい。すなわち、支持体の厚みは、３〜１００μｍとすることができ、５〜８０μｍであってもよく、７〜５０μｍであってもよい。
【０１０９】
＜エアロゲル積層複合体の製造方法＞
本実施形態のエアロゲル積層複合体の製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。
【０１１０】
本実施形態のエアロゲル積層複合体は、エアロゲル層２と支持体３とが積層されたエアロゲル積層体を作製する第１の工程を行った後に、該エアロゲル積層体のエアロゲル層２上にスペーサー層１を積層する第２の工程により作製することができる。
【０１１１】
［第１の工程］
本実施形態に係るエアロゲル積層体は、エアロゲルを形成するためのゾルを作製するゾル生成工程と、ゾル生成工程で得られたゾルを熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体に塗布し、乾燥してエアロゲル層を形成する塗工工程と、塗工工程で得られたエアロゲル層を熟成する熟成工程と、熟成したエアロゲル層を洗浄及び溶媒置換する工程と、洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル層を乾燥する乾燥工程とを主に備える製造方法により製造することができる。なお、「ゾル」とは、ゲル化反応が生じる前の状態であって、本実施形態においては上記ケイ素化合物群と、場合によりポリシロキサン化合物群と、シリカ粒子とが溶媒中に溶解又は分散している状態を意味する。
【０１１２】
以下、第１の工程であるエアロゲル積層体の製造の各工程について説明する。
【０１１３】
（ゾル生成工程）
ゾル生成工程は、例えば、ケイ素化合物と、場合によりシリカ粒子を含む溶媒とを混合し、加水分解反応を行った後、ゾルゲル反応を行い、半ゲル化のゾル塗液を得る工程である。本工程においては、加水分解反応を促進させるため、溶媒中に更に酸触媒を添加してもよい。また、特許第５２５０９００号公報に示されるように、溶媒中に界面活性剤、熱加水分解性化合物等を添加することもできる。さらに、ゲル化反応を促進させるため、塩基触媒を添加してもよい。なお、本工程、後述する塗工工程及び熟成工程における工程時間を短縮し、加熱及び乾燥温度を低温化する観点から、ゾル中にシリカ粒子を含有するとよい。
【０１１４】
溶媒としては、後述する塗工工程において、良好な塗膜性が得られれば特に限定されず、例えば、水、又は、水及びアルコールの混合液を用いることができる。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、２−ブタノール及びｔ−ブタノールが挙げられる。これらの中でも、表面張力が高く、揮発性が低い点から、水を用いることができる。
【０１１５】
酸触媒としては、例えば、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、臭素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸等の無機酸類；酸性リン酸アルミニウム、酸性リン酸マグネシウム、酸性リン酸亜鉛等の酸性リン酸塩類；酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アジピン酸、アゼライン酸等の有機カルボン酸類が挙げられる。これらの中でも、得られるエアロゲル層の耐水性をより向上する酸触媒として、有機カルボン酸類を用いることができ、具体的には、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸又はマロン酸が挙げられ、酢酸であってもよい。これらは単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１１６】
酸触媒を用いることで、ケイ素化合物の加水分解反応を促進させて、より短時間でゾルを得ることができる。
【０１１７】
酸触媒の添加量は、ケイ素化合物の総量１００質量部に対し、０．００１〜０．１質量部とすることができる。
【０１１８】
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤等を用いることができる。これらは単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１１９】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物、ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物などを使用できる。ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物としては、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンとのブロック共重合体等が挙げられる。
【０１２０】
イオン性界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等を用いることができる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム及び塩化セチルトリメチルアンモニウムが挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルスルホン酸ナトリウムが挙げられる。両イオン性界面活性剤としては、例えば、アミノ酸系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤及びアミンオキシド系界面活性剤が挙げられる。アミノ酸系界面活性剤としては、例えば、アシルグルタミン酸が挙げられる。ベタイン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン及びステアリルジメチルアミノ酢酸ベタインが挙げられる。アミンオキシド系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキシドが挙げられる。
【０１２１】
これらの界面活性剤は、後述する塗工工程において、反応系中の溶媒と、成長していくシロキサン重合体との間の化学的親和性の差異を小さくし、相分離を抑制する作用をすると考えられている。
【０１２２】
界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類、又は、ケイ素化合物（ケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群）の種類並びに量にも左右されるが、例えば、ケイ素化合物の総量１００質量部に対し、１〜１００質量部とすることができ、５〜６０質量部であってもよい。
【０１２３】
熱加水分解性化合物は、熱加水分解により塩基触媒を発生して、反応溶液を塩基性とし、ゾルゲル反応を促進すると考えられている。よって、この熱加水分解性化合物としては、加水分解後に反応溶液を塩基性にできる化合物であれば、特に限定されず、例えば、尿素；ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の酸アミド；ヘキサメチレンテトラミン等の環状窒素化合物を挙げることができる。これらの中でも、特に尿素は上記促進効果を得られ易い。
【０１２４】
熱加水分解性化合物の添加量は、ゾルゲル反応を十分に促進することができる量であれば、特に限定されない。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合、その添加量は、ケイ素化合物の総量１００質量部に対して、１〜２００質量部とすることができ、２〜１５０質量部であってもよい。添加量を１質量部以上とすることにより、良好な反応性を更に得易くなる、添加量を２００質量部以下とすることにより、結晶の析出及びゲル密度の低下を更に抑制し易くなる。
【０１２５】
ゾル生成工程の加水分解は、混合液中のケイ素化合物、シリカ粒子、酸触媒、界面活性剤等の種類及び量にも左右されるが、例えば、２０〜６０℃の温度環境下で、１０分〜２４時間行ってもよく、５０〜６０℃の温度環境下で５分〜８時間行ってもよい。これにより、ケイ素化合物中の加水分解性官能基が十分に加水分解され、ケイ素化合物の加水分解生成物をより確実に得ることができる。
【０１２６】
溶媒中に熱加水分解性化合物を添加する場合は、ゾル生成工程の温度環境を、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制してゾルのゲル化を抑制する温度に調節してもよい。この時の温度は、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制できる温度であれば、いずれの温度であってもよい。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合は、ゾル生成工程の温度環境は０〜４０℃とすることができ、１０〜３０℃であってもよい。
【０１２７】
塩基触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物；水酸化アンモニウム、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム等のアンモニウム化合物；メタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウム等の塩基性燐酸ナトリウム塩；アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、３−エトキシプロピルアミン、ジイソブチルアミン、３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、ジ−２−エチルヘキシルアミン、３−（ジブチルアミノ）プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ｔ−ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、プロピルアミン、３−（メチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン、３−メトキシアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の脂肪族アミン類；モルホリン、Ｎ−メチルモルホリン、２−メチルモルホリン、ピペラジン及びその誘導体、ピペリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環状化合物類などが挙げられる。これらの中でも、水酸化アンモニウム（アンモニア水）は、揮発性が高く、乾燥後のエアロゲル層に残存し難いため耐水性を損ないづらいという点、更には経済性の点で優れている。上記の塩基触媒は、単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１２８】
塩基触媒を用いることで、ゾル中のケイ素化合物（ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群）及びシリカ粒子の脱水縮合反応及び／又は脱アルコール縮合反応を促進することができ、ゾルのゲル化をより短時間で行うことができる。特に、アンモニアは揮発性が高く、エアロゲル層に残留し難いので、塩基触媒としてアンモニアを用いることで、より耐水性の優れたエアロゲル層を得ることができる。
【０１２９】
塩基触媒の添加量は、ケイ素化合物（ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群）の総量１００質量部に対し、０．５〜５質量部とすることができ、１〜４質量部であってもよい。塩基触媒の添加量を０．５質量部以上とすることにより、ゲル化をより短時間で行うことができる。塩基触媒の添加量を５質量部以下とすることにより、耐水性の低下をより抑制することができる。
【０１３０】
ゾル生成工程におけるゾルゲル反応は、後述する塗工工程において、良好な塗膜性を得る目的から、ゾルを半ゲル化状態にすることが必要である。この反応は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行うことが好ましい。ゲル化温度は、ゾル中のケイ素化合物、ポリシロキサン化合物、シリカ粒子、酸触媒、界面活性剤、塩基触媒等の種類及び量にも左右されるが、３０〜９０℃とすることができ、４０〜８０℃であってもよい。ゲル化温度を３０℃以上とすることにより、ゲル化をより短時間に行うことができ、ゲル化温度を９０℃以下にすることにより、急なゲル化を抑制することができる。
【０１３１】
ゾルゲル反応の時間は、ゲル化温度により異なるが、本実施形態においてはゾル中にシリカ粒子を含有する場合は、従来のエアロゲルに適用されるゾルと比較して、ゲル化時間を短縮することができる。この理由は、ゾル中のケイ素化合物（ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群）が有するシラノール基及び／又は反応性基が、シリカ粒子のシラノール基と水素結合及び／又は化学結合を形成するためであると推察する。なお、ゲル化時間は、１０〜３６０分とすることができ、２０〜１８０分であってもよい。ゲル化時間を１０分以上とすることにより、ゾルの粘度が向上し、後述する塗工工程において良好な塗工性を得易くなり、３６０分以下とすることにより、ゾルの完全ゲル化を抑制し、非エアロゲル層である支持体との接着性を得易くなる。
【０１３２】
（塗工工程）
塗工工程は、上記ゾル生成工程で得られた半ゲル化状態のゾル塗液を、支持体に塗工し、エアロゲル層を形成する工程である。具体的には、上記ゾル塗液を、支持体に塗布し、乾燥することによりゾル塗液をゲル化させてエアロゲル層を支持体の表面に形成する。ただし、このエアロゲル層は、支持体との接着力が確保される状態であることが望ましい。本実施形態に係るエアロゲル積層体は、ロール状に巻き取って貯蔵することができる。
【０１３３】
塗工装置としては、ダイコーター、コンマコータ、バーコータ、キスコータ、ロールコーター等が利用でき、エアロゲル層の厚みによって適宜使用される。塗工後のゾル塗液からなる塗膜は、加熱等により乾燥することができる。
【０１３４】
ゾル塗液を支持体に塗布した後の乾燥は、例えば、乾燥後のエアロゲル層の含水率が１０質量％以上となる条件で行うことができ、５０質量％以上となる条件で行ってもよい。エアロゲル層の含水量を１０質量％とすることにより、支持体との接着性を得易くなる。
【０１３５】
乾燥温度は、ゾル塗液中の水分量及び／又は有機溶媒量、有機溶媒の沸点によっても異なるが、例えば、５０〜１５０℃とすることができ、６０〜１２０℃であってもよい。乾燥温度を５０℃以上とすることにより、ゲル化をより短時間で行うことができ、１５０℃以下とすることにより、支持体との接着性を得易くなる。
【０１３６】
乾燥時間は、乾燥温度によって異なるが、例えば、０．２〜１０分とすることができ、０．５〜８分であってもよい。乾燥時間を０．２分以上とすることにより、エアロゲル層が形成し易くなり、１０分以下とすることにより、支持体との接着性を得易くなる。上記乾燥条件は、予め簡単な実験により適宜設定することができる。
【０１３７】
また、エアロゲル層の支持体側と反対の面には、セパレーターを更に積層することができる。セパレーターを積層することにより、エアロゲル積層体をロール状に巻き取った際の、上記エアロゲル面の支持体の裏面への転写を防止することができる。塗工工程において、セパレーターを積層する場合、例えば、ゾル塗液を塗布した後に積層してもよく、ゾル塗液からなる塗膜を乾燥した後に積層してもよい。セパレーターとしては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂からなる樹脂フィルム、銅箔、アルミニウム箔等の金属箔及び離型紙を挙げることができる。これらの中でも、ゾル塗液を塗布した後にセパレーターを積層する場合は、エアロゲル層の含水率を高く保てる観点から、樹脂フィルムを用いることができる。なお、セパレーターには、マット処理、コロナ処理等の離型処理を施してもよい。
【０１３８】
（熟成工程）
熟成工程は、上記塗工工程により形成されたエアロゲル層を、加熱にて熟成させる工程である。本工程において、エアロゲル層の支持体との接着性の低下を抑制する観点から、エアロゲル層の含水率が１０質量％以上となるように熟成させるとよく、５０質量％以上となるように熟成させるとよりよい。熟成方法としては、上記範囲を満足すれば特に制限されないが、例えば、エアロゲル積層体を、密閉雰囲気で熟成する方法、及び、加熱による含水率の低下を抑制できる恒湿恒温槽等を用いて熟成する方法が挙げられる。
【０１３９】
熟成温度は、例えば、４０〜９０℃とすることができ、５０〜８０℃であってもよい。熟成温度を４０℃以上とすることにより、熟成時間を短縮できる。熟成温度を９０℃以下とすることにより、含水量の低下を抑制できる。
【０１４０】
熟成時間は、例えば、１〜４８時間とすることができ、３〜２４時間であってもよい。熟成時間を１時間以上とすることにより、更に優れた断熱性を得ることができる。熟成時間を４８時間以下にすることにより、支持体との高い接着性を得ることができる。
【０１４１】
（洗浄及び溶媒置換工程）
洗浄及び溶媒置換工程は、上記熟成工程により得られたエアロゲル積層体を洗浄する工程（洗浄工程）と、後述する乾燥工程に適した溶媒に置換する工程（溶媒置換工程）を有する工程である。洗浄及び溶媒置換手法は特に制限はされない。洗浄及び溶媒置換工程は、エアロゲル積層体を洗浄する工程を行わず、溶媒置換工程のみを行う形態でも実施可能であるが、エアロゲル層中の未反応物、副生成物等の不純物を低減し、より純度の高いエアロゲル積層体の製造を可能にする観点からは、熟成後のエアロゲル層を洗浄してもよい。
【０１４２】
洗浄工程では、上記熟成工程で得られたエアロゲル積層体に対し、水又は有機溶媒を用いて、エアロゲル層を繰り返し洗浄することができる。
【０１４３】
有機溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、１，２−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ヘキサン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ギ酸等の各種の有機溶媒を使用することができる。上記の有機溶媒は単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１４４】
後述する溶媒置換工程では、乾燥によるエアロゲル層の収縮を抑制するため、低表面張力の溶媒を用いることができる。しかし、低表面張力の溶媒は、一般的に水との相互溶解度が極めて低い。そのため、溶媒置換工程において低表面張力の溶媒を用いる場合、洗浄工程で用いる有機溶媒は、水及び低表面張力の溶媒の双方に対して高い相互溶解性を有する親水性有機溶媒であることが好ましい。なお、洗浄工程において用いられる親水性有機溶媒は、溶媒置換工程のための予備置換の役割を果たすことができる。このことから、上記の有機溶媒の中でも、メタノール、エタノール、２−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン等の親水性有機溶媒を用いることができ、更に経済性の点から、メタノール、エタノール又はメチルエチルケトンを用いてもよい。
【０１４５】
洗浄工程に使用される水又は有機溶媒の量としては、エアロゲル層中の溶媒を十分に置換し、洗浄できる量とすることができ、エアロゲル層の容量に対して３〜１０倍の量の溶媒を用いることができる。洗浄は、洗浄後のエアロゲル層中の含水率が１０質量％以下となるまで繰り返すことができる。
【０１４６】
洗浄工程における温度は、洗浄に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、メタノールを用いる場合は、３０〜６０℃程度とすることができる。
【０１４７】
溶媒置換工程では、後述する乾燥工程におけるエアロゲル層の収縮を抑制するため、洗浄したエアロゲル層に含まれる溶媒を所定の置換用溶媒に置き換える。この際、加温することにより置換効率を向上させることができる。置換用溶媒としては、具体的には、乾燥工程において、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥する場合は、後述の低表面張力の溶媒が挙げられる。一方、超臨界乾燥をする場合は、置換用溶媒として、例えば、エタノール、メタノール、２−プロパノール、ジクロロジフルオロメタン又は二酸化炭素を単独で用いてもよく、これらを２種類以上混合した溶媒を用いてもよい。
【０１４８】
低表面張力の溶媒としては、例えば、２０℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下の溶媒が挙げられる。当該表面張力は、２５ｍＮ／ｍ以下であってもよく、２０ｍＮ／ｍ以下であってもよい。低表面張力の溶媒としては、例えば、ペンタン（１５．５）、ヘキサン（１８．４）、ヘプタン（２０．２）、オクタン（２１．７）、２−メチルペンタン（１７．４）、３−メチルペンタン（１８．１）、２−メチルヘキサン（１９．３）、シクロペンタン（２２．６）、シクロヘキサン（２５．２）、１−ペンテン（１６．０）等の脂肪族炭化水素類；ベンゼン（２８．９）、トルエン（２８．５）、ｍ−キシレン（２８．７）、ｐ−キシレン（２８．３）等の芳香族炭化水素類；ジクロロメタン（２７．９）、クロロホルム（２７．２）、四塩化炭素（２６．９）、１−クロロプロパン（２１．８）、２−クロロプロパン（１８．１）等のハロゲン化炭化水素類；エチルエーテル（１７．１）、プロピルエーテル（２０．５）、イソプロピルエーテル（１７．７）、ブチルエチルエーテル（２０．８）、１，２−ジメトキシエタン（２４．６）等のエーテル類；アセトン（２３．３）、メチルエチルケトン（２４．６）、メチルプロピルケトン（２５．１）、ジエチルケトン（２５．３）等のケトン類；酢酸メチル（２４．８）、酢酸エチル（２３．８）、酢酸プロピル（２４．３）、酢酸イソプロピル（２１．２）、酢酸イソブチル（２３．７）、エチルブチレート（２４．６）等のエステル類が挙げられる。かっこ内は２０℃での表面張力を示し、単位は［ｍＮ／ｍ］である。これらの中で、脂肪族炭化水素類（ヘキサン、ヘプタン等）は低表面張力でありかつ作業環境性に優れている。また、これらの中でも、アセトン、メチルエチルケトン、１，２−ジメトキシエタン等の親水性有機溶媒を用いることで、上記洗浄工程の有機溶媒と兼用することができる。なお、これらの中でも、更に後述する乾燥工程における乾燥が容易な点で、常圧での沸点が１００℃以下のものを用いてもよい。上記の溶媒は単独で又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１４９】
溶媒置換工程に使用される溶媒の量としては、洗浄後のエアロゲル層中の溶媒を十分に置換できる量とすることができ、エアロゲル層の容量に対して３〜１０倍の量の溶媒を用いることができる。
【０１５０】
溶媒置換工程における温度は、置換に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、ヘプタンを用いる場合は、３０〜６０℃程度とすることができる。
【０１５１】
なお、本実施形態においては、ゾルがシリカ粒子を含有している場合、上述のとおり溶媒置換工程は必ずしも必須ではない。推察されるメカニズムとしては次のとおりである。本実施形態においてはシリカ粒子が三次元網目状のエアロゲル骨格の支持体として機能することにより、当該骨格が支持され、乾燥工程におけるゲルの収縮が抑制される。そのため、洗浄に用いた溶媒を置換せずに、ゲルをそのまま乾燥工程に移すことができると考えられる。このように、本実施形態において、ゾルがシリカ粒子を含有している場合は、洗浄及び溶媒置換工程〜乾燥工程の簡略化が可能である。
【０１５２】
また、塗工工程にてセパレーターを積層している場合は、エアロゲル層の洗浄及び溶媒置換の効率を向上させる観点から、洗浄工程前にセパレーターを抜き取り、溶媒置換工程後に再度セパレーターを積層してもよい。
【０１５３】
（乾燥工程）
乾燥工程では、上記のとおり洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル層を乾燥させる。これにより、最終的なエアロゲル積層体を得ることができる。
【０１５４】
乾燥の手法としては特に制限されず、公知の常圧乾燥、超臨界乾燥又は凍結乾燥を用いることができる。これらの中で、低密度のエアロゲル層を製造し易い観点から、常圧乾燥又は超臨界乾燥を用いることができる。また、低コストで生産可能な観点からは常圧乾燥を用いることができる。なお、本実施形態において、常圧とは０．１ＭＰａ（大気圧）を意味する。
【０１５５】
本実施形態に係るエアロゲル積層体は、洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル層を、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥することにより得ることができる。乾燥温度は、置換された溶媒（溶媒置換を行わない場合は洗浄に用いられた溶媒）の種類又は支持体の耐熱性により異なるが、６０〜１８０℃とすることができ、９０〜１５０℃であってもよい。乾燥時間は、エアロゲル層の容量及び乾燥温度により異なるが、２〜４８時間とすることができる。なお、本実施形態において、生産性を阻害しない範囲内において圧力をかけて乾燥を早めることもできる。
【０１５６】
また、本実施形態に係るエアロゲル積層体は、常圧乾燥における乾燥効率を向上させる観点から、乾燥工程の前にプレ乾燥を行ってもよい。プレ乾燥方法としては特に制限されない。プレ乾燥温度は、６０〜１８０℃とすることができ、９０〜１５０℃であってもよい。また、プレ乾燥時間は、１〜３０分とすることができる。なお、このようなプレ乾燥により得られたエアロゲル積層体は、更に乾燥工程にて乾燥することができる。
【０１５７】
洗浄及び溶媒置換工程にてセパレーターを積層している場合は、乾燥効率と搬送効率の観点から、プレ乾燥前に抜き取り、プレ乾燥後に再度セパレーターを積層することができる。また、洗浄及び溶媒置換工程〜乾燥工程まで連続で行う場合は、洗浄工程前にセパレーターを抜き取り、プレ乾燥後に再度セパレーターを積層することができる。
【０１５８】
本実施形態に係るエアロゲル積層体は、また、洗浄及び（必要に応じ）溶媒置換したエアロゲル積層体を、超臨界乾燥することによっても得ることができる。超臨界乾燥は、公知の手法にて行うことができる。超臨界乾燥する方法としては、例えば、エアロゲル層に含まれる溶媒の臨界点以上の温度及び圧力にて溶媒を除去する方法が挙げられる。あるいは、超臨界乾燥する方法としては、エアロゲル層を、液化二酸化炭素中に、例えば、２０〜２５℃、５〜２０ＭＰａ程度の条件で浸漬することで、エアロゲル層に含まれる溶媒の全部又は一部を当該溶媒より臨界点の低い二酸化炭素に置換した後、二酸化炭素を単独で、又は二酸化炭素及び溶媒の混合物を除去する方法が挙げられる。
【０１５９】
［第２の工程］
次いで、上述のエアロゲル積層体のエアロゲル層２上にスペーサー層１を配置する。エアロゲル積層体と、スペーサー層とを積層する方法は、特に限定されないが、エアロゲル積層体とスペーサー層とのずれを防止する観点から、例えば、縫着、接着等の方法を用いることができる。エアロゲル積層体とスペーサー層とが一体化することで、エアロゲル積層複合体の強度が補強され、断熱性及びハンドリング性を向上することができる。縫着には、細い有機繊維又は無機繊維を用いることができ、例えば、ポリエステル糸、ガラス繊維、メタ系アラミド繊維が挙げられる。縫着に用いる有機繊維又は無機繊維の太さは、０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度であってもよい。接着には、熱圧着性の接着剤、熱硬化性の接着剤等を用いることができる。本実施形態のエアロゲル積層複合体は、エアロゲル積層体とスペーサー層とが部分的に縫着又は接着していてもよい。
【０１６０】
［断熱材］
本実施形態の断熱材は、これまで説明したエアロゲル積層複合体の少なくとも一つを備えるものであり、高断熱性と優れた柔軟性とを有している。断熱材は、該エアロゲル積層複合体が複数層積層されたものであってもよい。
【０１６１】
本実施形態のエアロゲル積層複合体は、厚み方向にスペーサーと、エアロゲル層と熱線反射機能又は熱線吸収機能を有する支持体とが積層されてなる構造を、少なくとも一つ有するものである。従来では取扱い性が困難であったエアロゲルの薄膜化が可能であるため、本実施形態のエアロゲル積層複合体は、優れた断熱性と柔軟性を有する断熱材として用いることができ、断熱材の薄型化が可能である。
【０１６２】
このような利点から、本実施形態のエアロゲル積層複合体は、極低温分野（超伝導、極低温容器等）、宇宙分野、建築分野、自動車分野、家電製品、半導体分野、産業用設備等における断熱材としての用途等に適用できる。また、本実施形態のエアロゲル積層複合体は、断熱材としての用途の他に、撥水シート、吸音シート、静振シート、触媒担持シート等として利用することができる。
【実施例】
【０１６３】
次に、下記の実施例により本発明を更に詳しく説明するが、これらの実施例は本発明をいかなる意味においても制限するものではない。なお、以下において、上記一般式（２）で表される構造を有するエアロゲルシートは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、橋かけ部が、上記一般式（２）で表される構造を有している。
【０１６４】
（実施例１）
［ゾル塗液１］
ケイ素化合物としてメチルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、製品名：ＬＳ−５３０、以下「ＭＴＭＳ」と略記）を６０．０質量部及びジメチルジメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、製品名：ＬＳ−５２０、以下「ＤＭＤＭＳ」と略記）を４０．０質量部、水を１２０．０質量部及びメタノールを８０．０質量部混合して混合物を得た。この混合物に酸触媒として酢酸を０．１０質量部加え、２５℃で２時間反応させた。これに、塩基触媒として５％濃度のアンモニア水を４０．０質量部加え、６０℃で５時間ゾルゲル反応させてゾル塗液１を得た。
【０１６５】
［エアロゲル積層体１］
上記ゾル塗液１を、支持体である（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）１２μｍの両面アルミニウム蒸着ＰＥＴフィルム（日立エーアイーシー株式会社製、製品名：ＶＭ−ＰＥＴ）に、ゲル化後の厚みが４０μｍとなるように塗布し、６０℃で６分乾燥して、ゲル状のエアロゲル層を有するエアロゲル積層体を得た。その後、得られたエアロゲル積層体を密閉容器に移し、６０℃で８時間熟成した。
【０１６６】
次いで、熟成したエアロゲル積層体を水５０００ｍＬに浸漬し、３０分かけて洗浄を行った後、メタノール５０００ｍＬに浸漬し、６０℃で３０分かけて洗浄を行った。この洗浄操作を、新しいメタノールに交換しながら２回行った。さらに、洗浄したエアロゲル積層体を、メチルエチルケトン５０００ｍＬに浸漬し、６０℃で３０分かけて溶媒置換を行った。この溶媒置換操作を、新しいメチルエチルケトンに交換しながら２回行った。洗浄及び溶媒置換されたエアロゲル積層体を、常圧下にて、１２０℃で６時間乾燥することで上記一般式（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体１を得た。
【０１６７】
［エアロゲル積層複合体１］
エアロゲル積層体１のエアロゲル層上に、目付け量：１６ｇ／ｍ２、メッシュ数：７５／ｃｍ２、（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）１９０μｍのポリエステルネットを積層し、ポリエステル糸（大貫繊維株式会社製、製品名：エースクラウン  ＃４０）で縫着し、スペーサー層を有するエアロゲル積層複合体１を得た。
【０１６８】
（実施例２）
［ゾル塗液２］
水を２００．０質量部、酸触媒として酢酸を０．１０質量部、カチオン系界面活性剤としてＣＴＡＢを２０．０質量部及び熱加水分解性化合物として尿素を１２０．０質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてＭＴＭＳを８０．０質量部及びポリシロキサン化合物として上記一般式（Ｂ）で表される構造を有する両末端２官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物（以下、「ポリシロキサン化合物Ａ」という）を２０．０質量部加え、２５℃で２時間反応させた。その後、６０℃で５時間ゾルゲル反応させてゾル塗液２を得た。
【０１６９】
なお、上記「ポリシロキサン化合物Ａ」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた１Ｌの３つ口フラスコにて、両末端にシラノール基を有するジメチルポリシロキサン（モメンティブ社製、製品名：ＸＣ９６−７２３）を１００．０質量部、ＭＴＭＳを１８１．３質量部及びｔ−ブチルアミンを０．５０質量部混合し、３０℃で５時間反応させた。その後、この反応液を、１．３ｋＰａの減圧下、１４０℃で２時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端２官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物（ポリシロキサン化合物Ａ）を得た。
【０１７０】
［エアロゲル積層体２］
上記ゾル塗液２を用いて、実施例１と同様にして、上記一般式（２）、（３）、（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体２を得た。
【０１７１】
［エアロゲル積層複合体２］
エアロゲル積層体２と、目付け量：４０ｇ／ｍ２、（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）３４０μｍのポリエステル不織布（ユニチカ株式会社製、製品名：Ｄｉｌｌａ  Ｄ０４０３ＷＰＯ）とを用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体２を得た。
【０１７２】
（実施例３）
［ゾル塗液３］
シリカ粒子含有原料としてＰＬ−２Ｌ（扶桑化学工業株式会社製、製品名、平均一次粒子径：２０ｎｍ、固形分：２０質量％）を１００．０質量部、水を１００．０質量部、酸触媒として酢酸を０．１０質量部、カチオン系界面活性剤としてＣＴＡＢを２０．０質量部及び熱加水分解性化合物として尿素を１２０．０質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてＭＴＭＳを６０．０質量部及びＤＭＤＭＳを４０．０質量部加え、２５℃で２時間反応させた。その後、６０℃で１．０時間ゾルゲル反応させてゾル塗液３を得た。
【０１７３】
［エアロゲル積層体３］
上記ゾル塗液３を用いて、実施例１と同様にして、上記一般式（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体３を得た。
【０１７４】
［エアロゲル積層複合体３］
エアロゲル積層体３と、目付け量：２５ｇ／ｍ２、（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）２１０μｍのガラス不織布（オリベスト株式会社製、製品名：ＦＢＰ−０２５）とを用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体３を得た。
【０１７５】
（実施例４）
［ゾル塗液４］
シリカ粒子含有原料としてＰＬ−２Ｌを１００．０質量部、水を１００．０質量部、酸触媒として酢酸を０．１０質量部、カチオン系界面活性剤としてＣＴＡＢを２０．０質量部及び熱加水分解性化合物として尿素を１２０．０質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてＭＴＭＳを６０．０質量部及びＤＭＤＭＳを２０．０質量部、並びに、上記一般式（Ａ）で表される構造を有するポリシロキサン化合物としてＸ−２２−１６０ＡＳ（信越化学工業株式会社製、製品名）を２０．０質量部加え、２５℃で２時間反応させた。その後、６０℃で１．０時間ゾルゲル反応させてゾル塗液４を得た。
【０１７６】
［エアロゲル積層体４］
上記ゾル塗液４を用いて、実施例１と同様にして、上記一般式（１）、（１ａ）、（２）、（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体４を得た。
【０１７７】
［エアロゲル積層複合体４］
エアロゲル積層体４と、目付け量：２０ｇ／ｍ２、（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）７０μｍのナイロンメッシュ（大紀商事株式会社製、製品名：ＯＫＩＬＯＮ−Ｓｈａ  ２５２０）とを用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体４を得た。
【０１７８】
（実施例５）
［ゾル塗液５］
シリカ粒子含有原料としてＰＬ−２Ｌを１００．０質量部、水を１００．０質量部、酸触媒として酢酸を０．１０質量部、カチオン系界面活性剤としてＣＴＡＢを２０．０質量部及び熱加水分解性化合物として尿素を１２０．０質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてＭＴＭＳを６０．０質量部及びＤＭＤＭＳを２０．０質量部、並びにポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Ａを２０．０質量部加え、２５℃で２時間反応させた。その後、６０℃で１．０時間ゾルゲル反応させてゾル塗液５を得た。
【０１７９】
［エアロゲル積層体５］
上記ゾル塗液５を用いて、実施例１と同様にして、上記一般式（２）、（３）、（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体５を得た。
【０１８０】
［エアロゲル積層複合体５］
エアロゲル積層体５を用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体５を得た。
【０１８１】
（実施例６）
［エアロゲル積層複合体６］
エアロゲル積層体５を用いた以外は実施例２と同様にして、エアロゲル積層複合体６を得た。
【０１８２】
（実施例７）
［エアロゲル積層複合体７］
エアロゲル積層体５を用いた以外は実施例３と同様にして、エアロゲル積層複合体７を得た。
【０１８３】
（実施例８）
［エアロゲル積層複合体８］
エアロゲル積層体５と、目付け量：５ｇ／ｍ２、（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）５０μｍのポリエステル不織布（ＪＸ  ＡＮＣＩ株式会社製、製品名：ＭＩＬＩＦＥ）とを用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体８を得た。
【０１８４】
（実施例９）
［エアロゲル積層複合体９］
エアロゲル積層体５と、目付け量：２００ｇ／ｍ２、（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）５８０μｍのポリエステル不織布（ユニチカ株式会社製、製品名：ＭＡＲＩＸ  ８２００７ＢＳＯ）とを用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体９を得た。
【０１８５】
（実施例１０）
［ゾル塗液６］
シリカ粒子含有原料としてＰＬ−２Ｌを１００．０質量部、水を１００．０質量部、酸触媒として酢酸を０．１０質量部、カチオン系界面活性剤としてＣＴＡＢを２０．０質量部及び熱加水分解性化合物として尿素を１２０．０質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてＭＴＭＳを６０．０質量部及びＤＭＤＭＳを２０．０質量部、並びにポリシロキサン化合物として上記一般式（Ｂ）で表される構造を有する両末端３官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物（以下、「ポリシロキサン化合物Ｂ」という）を２０．０質量部加え、２５℃で２時間反応させた。その後、６０℃で１．０時間ゾルゲル反応させてゾル塗液６を得た。
【０１８６】
なお、上記「ポリシロキサン化合物Ｂ」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた１リットルの３つ口フラスコにて、ＸＣ９６−７２３を１００．０質量部、テトラメトキシシランを２０２．６質量部及びｔ−ブチルアミンを０．５０質量部混合し、３０℃で５時間反応させた。その後、この反応液を、１．３ｋＰａの減圧下、１４０℃で２時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端３官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物（ポリシロキサン化合物Ｂ）を得た。
【０１８７】
［エアロゲル積層体６］
上記ゾル塗液６を用いて、実施例１と同様にして、上記一般式（２）、（３）、（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体６を得た。
【０１８８】
［エアロゲル積層複合体１０］
エアロゲル積層体６を用いた以外は実施例４と同様にして、エアロゲル積層複合体１０を得た。
【０１８９】
（実施例１１）
［エアロゲル積層複合体１１］
エアロゲル積層体６と、目付け量：１２ｇ／ｍ２、（縦）１０００ｍｍ×（横）５００ｍｍ×（厚）６６μｍのガラス繊維紙とを用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体１１を得た。
【０１９０】
（実施例１２）
［エアロゲル積層体７］
支持体を厚み１２μｍのアルミニウム箔（東洋アルミ株式会社製）に変更した以外は、実施例５と同様にして、上記一般式（２）、（３）、（４）及び（５）で表される構造を有するエアロゲル積層体７を得た。
【０１９１】
［エアロゲル積層複合体１２］
エアロゲル積層体７を用いた以外は実施例１と同様にして、エアロゲル積層複合体１２を得た。
【０１９２】
（実施例１３）
［エアロゲル積層複合体１３］
エアロゲル積層体７を用いた以外は実施例４と同様にして、エアロゲル積層複合体１３を得た。
【０１９３】
（実施例１４）
［エアロゲル積層複合体１４］
エアロゲル積層体７を用いた以外は実施例１１と同様にして、エアロゲル積層複合体１４を得た。
【０１９４】
（比較例１）
［積層断熱材１］
支持体である両面アルミニウム蒸着ＰＥＴフィルム（日立エーアイーシー株式会社製、製品名：ＶＭ−ＰＥＴ）に、断熱層として実施例１で用いたポリエステルネットを積層することで、積層断熱材１を得た。
【０１９５】
（比較例２）
［積層断熱材２］
断熱層をポリエステル不織布（ユニチカ株式会社製、製品名：Ｄｉｌｌａ  Ｄ０４０３ＷＰＯ）に変更した以外は、比較例１と同様にして、積層断熱材２を得た。
【０１９６】
（比較例３）
［積層断熱材３］
断熱層をナイロンメッシュ（大紀商事株式会社製、製品名：ＯＫＩＬＯＮ−Ｓｈａ  ２５２０）に変更した以外は、比較例１と同様にして、積層断熱材３を得た。
【０１９７】
（比較例４）
［積層断熱材４］
断熱層を実施例１２で用いたガラス繊維紙に変更した以外は、比較例１と同様にして、積層断熱材４を得た。
【０１９８】
（比較例５）
［積層断熱材５］
支持体であるアルミニウム箔（東洋アルミ株式会社製）に、断熱層として実施例１２で用いたガラス繊維紙を積層することで、積層断熱材５を得た。
【０１９９】
各実施例で得られたエアロゲル積層複合体及び各比較例で得られた積層断熱材の層構成を表１に示す。
【０２００】
【表１】
2018118489.tif 000014
【０２０１】
［評価］
各実施例で得られたエアロゲル積層複合体及び各比較例で得られた積層断熱材について、以下の条件に従い、測定又は評価をした。
【０２０２】
（１）断熱性評価用の液体窒素容器の準備
エアロゲル積層複合体及び積層断熱材を、（縦）６０６ｍｍ×（横）３４３ｍｍのシートＡ、（縦）６１２ｍｍ×（横）３６２ｍｍのシートＢ、（縦）６１８ｍｍ×（横）３８０ｍｍのシートＣ、（直径）１０５ｍｍのシートＤ、（直径）１１２ｍｍのシートＥ、（直径）１１８ｍｍのシートＦのサイズにそれぞれ加工した。
【０２０３】
次に、液体窒素容器外周用シートとして、スペーサー層又は断熱層を介して隣接する支持体同士が直接接触しないようにシートＡを１０層積層したシートＡ１０、シートＢを１０層積層したシートＢ１０、シートＣを１０層積層したシートＣ１０をそれぞれ作製した。同様にして、液体窒素容器上下用シートとして、シートＤを１０層積層したシートＤ１０、シートＥを１０層積層したシートＥ１０及びシートＦを１０層積層したシートＦ１０をそれぞれ作製した。
【０２０４】
高さ６００ｍｍ、直径１００ｍｍの液体窒素容器を準備し、その側面にシートＡ１０を配置し、液体窒素容器の上下にシートＤ１０をそれぞれ配置し、液体窒素容器に巻きつけて、エアロゲル積層複合体又は積層断熱材が１０層積層された断熱性評価用の液体窒素容器を得た。次に、シートＡ１０の上にシートＢ１０を配置し、シートＤ１０の上にシートＥ１０を配置し、エアロゲル積層複合体又は積層断熱材が２０層積層された断熱性評価用の液体窒素容器を得た。さらに、シートＢ１０の上にシートＣ１０を配置し、シートＥ１０の上にシートＦ１０を配置し、エアロゲル積層複合体又は積層断熱材が３０層積層された断熱性評価用の液体窒素容器を得た。なお、側面のシートと上下のシートの合わせ部は、アルミニウムテープで貼り付けた。
【０２０５】
図４は、断熱材１０を液体窒素容器１２に巻き付けた断熱性評価用の液体窒素容器の構造を模式的に表した断面図である。エアロゲル積層複合体又は積層断熱材からなる断熱材１０は、注入口１１を有する液体窒素容器１２に外周を覆うように積層されている。
【０２０６】
（２）断熱材の厚みの測定
液体窒素容器１２の外周に設けられた断熱材１０の総厚みＤ（ｍｍ）を、次式より算出した。
Ｄ＝Ｄｃ／２―５０．０
式中、Ｄｃ（ｍｍ）は、エアロゲル積層複合体又は積層断熱材を巻き付けた後の液体窒素容器の直径を示す。
【０２０７】
（３）断熱性能（熱流束）
断熱性評価用の液体窒素容器を用いて、断熱性能を測定した。図５に、断熱性能試験装置の概略図を示す。まず、断熱材１０が巻き付けられた液体窒素容器１２を２８３Ｋに設定した恒温槽１４に入れ、真空容器１６内に設置した。次に、真空容器１６内の真空排気をターボ分子ポンプ２０で行い、真空容器１６内部の真空圧力をピラニー真空計２２及びイオン真空計２４で計測した。ターボ分子ポンプ２０を運転して、ピラニー真空計２２が４×１０−１Ｐａ以下の真空圧力を示したのを確認後、イオン真空計２４で真空圧力を計測し、真空容器１６の圧力が１×１０−２Ｐａ以下になるまで、７日間真空排気を行った。その後、真空容器１６内に設置された液体窒素容器１２に液体窒素を注液後、首配管１８の温度と蒸発した窒素ガス流量がほぼ一定値であり、定常状態であることを確認したときの、断熱材１０を通過する熱流束ｑを算出した。
【０２０８】
液体窒素の蒸発ガス質量流量ｍ（ｋｇ／ｓ）は、次式（Ｉ）より求めた。
【数１】
2018118489.tif 000015
式（Ｉ）中、ρｇ，Ｔは室温のガス密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｖｇ，Ｔは室温のガス流量（ｍ３／ｓ）を示し、湿式流量計２６の出力と湿式流量計２６内部の温度により計測される値である。
【０２０９】
次に、断熱材１０を通して入る放射熱量Ｑｒ（Ｗ）、及び、フランジ１７と液体窒素容器１２を接続している首配管１８からの伝導熱Ｑｃ（Ｗ）の和は、次式（ＩＩ）より求めた。
【数２】
2018118489.tif 000016
式（ＩＩ）中、Ｌは液体窒素の蒸発潜熱（Ｊ／ｋｇ）、ρｇ，Ｓは大気圧飽和温度における窒素ガス密度（ｋｇ／ｍ３）、ρｌ，Ｓは液体窒素密度（ｋｇ／ｍ３）を示す。
【０２１０】
また、Ｑｃは、次式（ＩＩＩ）より求めた。
【数３】
2018118489.tif 000017
式（ＩＩＩ）中、（  ）内は首配管１８の伝導熱を示し、Ａｓ（ｍ２）は、首配管１８の断面積、Ｌｃ（ｍ）は、首配管１８の長さを示し、Ｔｈ（Ｋ）は、高温温度、Ｔｌ（Ｋ）は、低温温度を示し、λｓｕｓ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））は、ステンレスの熱伝導率を示す。首配管１８の伝導熱は、蒸発ガスの熱伝達によって首配管１８の表面から熱を奪うので効率φの係数が関わる。
【０２１１】
効率φは、次式（ＩＶ）より求めた。
【数４】
2018118489.tif 000018
式（ＩＶ）中、Ｃｐ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））は、比熱を示す。なお、本評価において、上記Ａｓの値は、０．２４３×１０−４（ｍ２）であり、上記Ｌの値は、１９９０００（Ｊ／ｋｇ）である。
【０２１２】
エアロゲル積層複合体及び積層断熱材を通過する熱流束ｑ（Ｗ／ｍ２）は、次式（Ｖ）より求めた。熱流束の測定は、３回行い、その平均値を本評価の熱流束とした。
【数５】
2018118489.tif 000019
式（Ｖ）中、Ａｒ（ｍ２）は、液体窒素容器の表面積を示し、その値は、０．２０４１（ｍ２）である。
【０２１３】
各実施例で得られたエアロゲル積層複合体及び各比較例で得られた積層断熱材の断熱性の評価結果を表２に示す。
【０２１４】
【表２】
2018118489.tif 000020
【０２１５】
表１から、実施例で作製したエアロゲル積層複合体を用いた場合、熱流束が小さく、断熱性能に優れることが確認できる。また、実施例で作製したエアロゲル積層複合体は、比較例と比べて、少ない層数で同等の熱流束を得ることができ、断熱材の厚みを薄くできることが確認できる。
【符号の説明】
【０２１６】
１…スペーサー層、２…エアロゲル層、３…支持体、１０…断熱材、１１…注入口、１２…液体窒素容器、１４…恒温槽、１６…真空容器、１７…フランジ、１８…首配管、２０…ターボ分子ポンプ、２２…ピラニー真空計、２４…イオン真空計、２６…湿式流量計、Ｌ…外接長方形、Ｐ…シリカ粒子。
【図１】
2018118489.tif 000021
【図２】
2018118489.tif 000022
【図３】
2018118489.tif 000023
【図４】
2018118489.tif 000024
【図５】
2018118489.tif 000025