(57)【要約】      （修正有）【課題】充分な断熱性能を確保しつつ、軽量化しても高い強度を有する断熱材を簡便に短時間で製造できる断熱材の製造方法を提供する。【解決手段】比表面積が５０〜４００ｍ２／ｇであるヒュームドシリカと、平均長さが０．３〜２０ｍｍで平均直径が０．３〜２０μｍである補強繊維と、平均粒径が３０μｍ以下である水酸化カルシウム粉末と、平均粒径が０．０５μｍ以下で固形分量が１〜３０質量％である無機系ゾルおよび乳酸アルミニウムからなる群から選ばれる１種以上からなるつなぎ剤とを含む成形体を加熱して、孔径が０．１μｍ以下である細孔の累積細孔容積が累積総細孔容積の５０％以下であり、かつ孔径が１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積が累積総細孔容積の１０％以下である断熱材を得る、断熱材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の細孔を有する断熱材の製造方法であって、
ヒュームドシリカと、補強繊維と、水酸化カルシウム粉末と、無機系ゾルおよび乳酸アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるつなぎ剤とを含む成形体を加熱して、
孔径が０．１μｍ以下である細孔の累積細孔容積が累積総細孔容積の５０％以下であり、かつ孔径が１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積が累積総細孔容積の１０％以下である断熱材を得る、断熱材の製造方法。
【請求項２】
前記断熱材中の累積総細孔容積が１〜４ｃｍ３／ｇである、請求項１に記載の断熱材の製造方法。
【請求項３】
前記ヒュームドシリカの比表面積が５０〜４００ｍ２／ｇである、請求項１または２に記載の断熱材の製造方法。
【請求項４】
前記補強繊維の平均長さが０．３〜２０ｍｍであり、平均直径が０．３〜２０μｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項５】
前記水酸化カルシウム粉末の平均粒径が３０μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項６】
前記つなぎ剤の粒径が０．０５μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項７】
前記つなぎ剤の固形分量の合計が、前記つなぎ剤の総質量に対して、１〜３０質量％である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項８】
前記ヒュームドシリカおよび前記補強繊維の合計質量に対する、前記水酸化カルシウム粉末および前記つなぎ剤の固形分の合計質量の質量比が０．０５〜０．１５である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項９】
前記成形体における前記水酸化カルシウム粉末と前記つなぎ剤の固形分の合計との質量比が２：１０〜１０：２である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項１０】
前記無機系ゾルがアルミナゾルまたはシリカゾルから選ばれる１種以上である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項１１】
前記成形体における前記ヒュームドシリカ、および前記補強繊維の合計質量を１００質量％としたとき、前記ヒュームドシリカの割合が５０〜９９質量％であり、前記補強繊維の割合が１〜３０質量％である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項１２】
前記成形体の加熱温度が６０〜５００℃である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項１３】
前記成形体の加熱時間が０．２〜１０時間である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項１４】
前記成形体の成形方法がプレス法である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項１５】
前記断熱材の密度が０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅、ビル、車輛、保温保冷容器、冷蔵庫、給湯器等においては、断熱によってエネルギー消費を低減するために断熱材が使用される。断熱材としては、例えば、シリカ微粒子および補強繊維を含む断熱材が知られている。断熱材には、取り扱い性向上のために軽量化が求められる。しかし、断熱材を軽量化すると強度が低下するため、施工現場での加工性が悪くなり、また粉落ちが激しくなる等の問題が生じる。
【０００３】
そこで、高い強度を有する断熱材の製造方法として、シリカ微粒子、シリカ系補強繊維および水酸化カルシウムを含む断熱材原料を成形した後、８０℃、相対湿度９０％の環境下で２４時間養生して断熱材を得る方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の製造方法は、高温高湿度の環境で養生するための複雑な設備が必要であり、プロセスコストが上昇するうえ、製造に長時間を要するため生産性が低くなりやすい。
【０００６】
本発明は、充分な断熱性能を確保しつつ、軽量化しても高い強度を有する断熱材を簡便かつ低コストに短時間で製造できる断熱材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］複数の細孔を有する断熱材の製造方法であって、ヒュームドシリカと、補強繊維と、水酸化カルシウム粉末と、無機系ゾルおよび乳酸アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるつなぎ剤とを含む成形体を加熱して、
孔径が０．１μｍ以下である細孔の累積細孔容積が累積総細孔容積の５０％以下であり、かつ孔径が１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積が累積総細孔容積の１０％以下である断熱材を得る、断熱材の製造方法。
［２］前記断熱材中の累積総細孔容積が１〜４ｃｍ３／ｇである、［１］に記載の断熱材の製造方法。
［３］前記ヒュームドシリカの比表面積が５０〜４００ｍ２／ｇである、［１］または［２］に記載の断熱材の製造方法。
［４］前記補強繊維の平均長さが０．３〜２０ｍｍであり、平均直径が０．３〜２０μｍである、［１］〜［３］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［５］前記水酸化カルシウム粉末の平均粒径が３０μｍ以下である、［１］〜［４］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［６］前記つなぎ剤の粒径が０．０５μｍ以下である、［１］〜［５］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［７］前記つなぎ剤の固形分量の合計が、前記つなぎ剤の総質量に対して、１〜３０質量％である、［１］〜［６］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［８］前記成形体における前記ヒュームドシリカおよび前記補強繊維の合計質量に対する、前記水酸化カルシウム粉末および前記つなぎ剤の固形分の合計質量の質量比が０．０５〜０．１５である、［１］〜［７］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［９］前記成形体における前記水酸化カルシウム粉末と前記つなぎ剤の固形分の合計との質量比が２：１０〜１０：２である、［１］〜［８］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［１０］前記無機系ゾルがアルミナゾルまたはシリカゾルから選ばれる１種以上である、［１］〜［９］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［１１］前記成形体における前記ヒュームドシリカ、および前記補強繊維の合計質量を１００質量％としたとき、前記ヒュームドシリカの割合が５０〜９９質量％であり、前記補強繊維の割合が１〜３０質量％である、［１］〜［１０］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［１２］前記成形体の加熱温度が６０〜５００℃である、［１］〜［１１］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［１３］前記成形体の加熱時間が０．２〜１０時間である、［１］〜［１２］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［１４］前記成形体の成形方法がプレス法である、［１］〜［１３］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
［１５］前記断熱材の密度が０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３である、［１］〜［１４］のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の断熱材の製造方法によれば、充分な断熱性能を確保しつつ、軽量化しても高い強度を有する断熱材を簡便かつ低コストに短時間で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例１３の２７ＡｌＮＭＲ測定の結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の断熱材の製造方法は、複数の細孔を有する断熱材の製造方法である。本発明の断熱材の製造方法では、ヒュームドシリカと、補強繊維と、水酸化カルシウム粉末と、無機系ゾルおよび乳酸アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるつなぎ剤とを含む成形体を加熱して断熱材を得る。本発明の製造方法では、孔径が０．１μｍ以下である細孔の累積細孔容積が累積細孔容積の５０％以下であり、かつ細孔の孔径が１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積が累積細孔容積の１０％以下である断熱材が得られる。
【００１１】
ヒュームドシリカは極めて微細な粉末であるため、粒の大きさを表す指標としては通常比表面積が用いられる。
ヒュームドシリカの比表面積は、５０〜４００ｍ２／ｇが好ましく、１００〜３５０ｍ２／ｇがより好ましく、２００〜３００ｍ２／ｇが特に好ましい。ヒュームドシリカの比表面積が前記範囲の下限値以上であれば、優れた断熱性能が得られやすい。ヒュームドシリカの比表面積が前記範囲の上限値以下であれば、ヒュームドシリカの取扱いが容易である。比表面積は、窒素吸着法（ＢＥＴ法）により測定される。
【００１２】
補強繊維としては、断熱材に通常使用される繊維を使用することができ、例えば、樹脂繊維、無機繊維が挙げられる。なかでも、断熱性能の低下を抑制しやすく、耐熱性に優れる点から、無機繊維が好ましい。補強繊維としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１３】
無機繊維としては、例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ繊維、シリカアルミナ繊維、ジルコニア繊維、ケイ酸アルカリ土類金属塩繊維、グラスウール、グラスファイバー、ロックウール、スラグウール、炭化ケイ素繊維、カーボン繊維、シリカアルミナマグネシア繊維、シリカアルミナジルコニア繊維、シリカマグネシアカルシア繊維、バサルト繊維等が挙げられる。
無機繊維は、断熱材の製造時や施工時等における人体への悪影響を低減する点から、生体溶解性繊維であることが好ましい。なお、生体溶解性繊維とは、生体内で溶解する非晶質の無機繊維を意味する。生体溶解性繊維としては、例えば、ケイ酸アルカリ土類金属塩繊維が挙げられる。
【００１４】
有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリオレフィン繊維等が挙げられる。
【００１５】
補強繊維の平均長さは、０．３〜２０ｍｍが好ましく、０．５〜１０ｍｍがより好ましく、１〜５ｍｍがさらに好ましい。補強繊維の平均長さが前記範囲の下限値以上であれば、高い強度を有する断熱材が得られやすい。補強繊維の平均長さが前記範囲の上限値以下であれば、成形性に優れる。
なお、補強繊維の平均長さは、任意に選択した１本の補強繊維について測定した長さの平均値である。
【００１６】
補強繊維の平均直径は、０．３〜２０μｍが好ましく、０．５〜１５μｍがより好ましく、１〜１０μｍがさらに好ましい。補強繊維の平均直径が前記範囲の下限値以上であれば、高い強度を有する断熱材が得られやすい。補強繊維の平均直径が前記範囲の上限値以下であれば、成形性に優れる。
なお、補強繊維の平均直径は、任意に選択した１０本の補強繊維について測定した直径の平均値である。
【００１７】
水酸化カルシウム粉末の平均粒径は、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましい。水酸化カルシウム粉末の平均粒径が前記範囲の上限値以下であれば、欠陥となりにくいため、高い強度を有する断熱材が得られやすい。水酸化カルシウム粉末の平均粒径の下限値は特に限定されないが、１μｍ以上であれば入手し易く、使い易い。
【００１８】
無機系ゾルおよび乳酸アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種からなるつなぎ剤（以下、つなぎ剤と記す）の粒径は、０．０５μｍ以下が好ましく、０．０３μｍ以下がより好ましく、０．０２μｍ以下がさらに好ましい。つなぎ剤の粒径が前記範囲の上限値以下であれば、強度の高い断熱材が得られやすい。つなぎ剤の粒径の下限値は特に限定されないが、０．０００１μｍ以上であれば入手し易く、使い易い。つなぎ剤が２種以上からなる場合の粒径の上限値はもっとも粒径の大きいつなぎ剤の粒径の値である。
【００１９】
つなぎ剤の固形分量は、つなぎ剤の総質量に対して、１〜３０質量％が好ましく、３〜２５質量％がより好ましく、５〜２０質量％がさらに好ましい。つなぎ剤の固形分量が前記範囲の下限値以上であれば、原料を混合する際に水分量が多くなりすぎてヒュームドシリカの塊が形成されることが抑制されやすい。そのため、ヒュームドシリカが均一に分散されやすく、優れた断熱性能が得られやすい。つなぎ剤が２種以上の場合のつなぎ剤の固形分量は、各つなぎ剤の固形分の合計量を、つなぎ剤の総質量で除して求める。つなぎ剤の固形分量が前記範囲の上限値以下であれば、充分な水分量が確保されることで水酸化カルシウム粉末とつなぎ剤の反応が進行しやすく、強度の高い断熱材が得られやすい。
【００２０】
無機系ゾルとしては、表面に親水基を有するコロイドが挙げられる。このようなコロイドとしてシリカ、アルミナ、セリア、チタニア、マグネシア、イットリア、およびジルコニア等の各種酸化物が挙げられる。なかでもシリカおよびアルミナのコロイドであるシリカゾルおよびアルミナゾルが好ましい。
乳酸アルミニウムとしては、乳酸アルミニウム正塩（Ａｌ（ＯＣＯＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３）３）や塩基性乳酸アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）（ＯＣＯＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３）２、Ａｌ（ＯＨ）２（ＯＣＯＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３））およびこれらの水和物等が挙げられる。塩基性乳酸アルミニウムは予め水溶液として用いることが好ましい。
【００２１】
なお、塩基性乳酸アルミニウムは加熱により乳酸が脱離しアルミナとなることが知られているが、前記のアルミナゾルの割合は、原料を混合する時点での割合である。
【００２２】
本発明では、成形体中のヒュームドシリカおよび補強繊維の合計質量を１００質量％としたとき、ヒュームドシリカの割合が５０〜９９質量％であり、補強繊維の割合が１〜５０質量％であることが好ましい。ヒュームドシリカおよび補強繊維の割合が前記範囲内であれば、優れた断熱性能を有する断熱材が得られやすい。
【００２３】
成形体中のヒュームドシリカの割合は、ヒュームドシリカおよび補強繊維の合計質量１００質量％に対して、５０〜９９質量％が好ましく、５５〜９０質量％がより好ましく、６０〜８５質量％がさらに好ましい。
成形体中の補強繊維の割合は、ヒュームドシリカおよび補強繊維の合計質量１００質量％に対して、１〜５０質量％が好ましく、３〜２５質量％がより好ましく、５〜２０質量％がさらに好ましい。
【００２４】
成形体中に輻射抑制剤を含むと、優れた高温断熱性を有する断熱材が得られやすいため、輻射抑制剤を含むことが好ましい。
輻射抑制剤としては、例えば、金属粒子（アルミニウム粒子、銀粒子、金粒子等）、無機粒子（グラファイト、カーボンブラック、炭化ケイ素、酸化チタン、酸化スズ、酸化鉄、チタン酸カリウム等）等が挙げられる。輻射抑制剤としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
成形体中に輻射抑制剤を含ませる場合、成形体中のヒュームドシリカ、補強繊維および輻射抑制剤の合計量を１００質量％としたとき、ヒュームドシリカの割合が５０〜９５質量％であり、補強繊維の割合が１〜３０質量％であり、輻射抑制剤の割合が３〜３０質量％であることが好ましい。
【００２６】
成形体中のヒュームドシリカ（質量：ＷＡ）、および補強繊維（質量：ＷＢ）の合計質量に対する、水酸化カルシウム粉末（質量：ＷＤ）およびつなぎ剤の固形分（質量：ＷＥ）の合計質量の質量比（ＷＤ＋ＷＥ）／（ＷＡ＋ＷＢ）は、０．０５〜０．１５が好ましい。質量比（ＷＤ＋ＷＥ）／（ＷＡ＋ＷＢ）が前記範囲の下限値以上であれば、強度の高い断熱材が得られやすい。質量比（ＷＤ＋ＷＥ）／（ＷＡ＋ＷＢ）が前記範囲の上限値以下であれば、優れた断熱性能を有する断熱材が得られやすい。ただし、ＷＡ、ＷＢ、ＷＤ、ＷＥは０であってはならない。
【００２７】
成形体中の水酸化カルシウム粉末とつなぎ剤の固形分との質量比ＷＤ：ＷＥは、２：１０〜１０：２が好ましく、３：１０〜１０：３がより好ましく、４：１０〜１０：４がさらに好ましい。質量比ＷＤ：ＷＥが前記範囲内であれば、強度の高い断熱材が得られやすい。
【００２８】
成形体を得る方法は、特に限定されず、例えば、ヒュームドシリカと、補強繊維と、輻射抑制剤と、水酸化カルシウム粉末と、つなぎ剤とを含む混合原料を金型に投入し、加圧して成形するプレス法、鋳込み成形法および押出成形法等が挙げられる。
成形体の成形方法がプレス法であると、プレス圧力を制御することで断熱材の累積細孔容積を調節しやすい。成形圧力は成形体の密度を見ながら調節すればよい。
各原料を混合する方法は、特に限定されず、例えば、ブレンダー等を用いて撹拌する方法が挙げられる。ヒュームドシリカ、補強繊維、輻射抑制剤、水酸化カルシウム粉末およびつなぎ剤の混合順序は、特に限定されない。
【００２９】
成形体の形状は、用途に応じて適宜設定すればよく、例えば、板状等が挙げられる。成形体の寸法は、用途に応じて適宜設定すればよい。
【００３０】
本発明の製造方法では、ヒュームドシリカと、補強繊維と、輻射抑制剤と、水酸化カルシウム粉末と、つなぎ剤とを含む成形体を加熱して断熱材を得る。成形体を加熱することで、水酸化カルシウム粉末とつなぎ剤とが反応し、その反応生成物がバインダーとして機能することで強度の高い断熱材が得られると考えられる。
具体的には、つなぎ剤としてアルミナゾルを例に説明すると、加熱により、成形体中で水酸化カルシウム粉末から生じるカルシウムイオンと、アルミナゾルから生じるアルミン酸とが下式で示すように反応し、生成したアルミン酸カルシウム水和物（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏ）がバインダーとして機能すると考えられる。
また、成形体を加熱することで、水酸化カルシウム粉末とアルミナゾルとが反応しつつ、成形体中の水分が除去されて乾燥される。
【００３１】
【化１】
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【００３２】
また、つなぎ剤が他の無機系ゾルまたは乳酸アルミニウムの場合にも同様に、水酸化カルシウムと、つなぎ剤とが反応して水和物を生成しバインダーとして機能すると考えられる。
【００３３】
成形体を加熱する方法は、特に限定されず、例えば、電気炉等が挙げられる。
成形体の加熱温度は、６０〜５００℃が好ましく、８０〜４００℃がより好ましく、１００〜３００℃がさらに好ましい。加熱温度が前記範囲の下限値以上であれば、水酸化カルシウム粉末とアルミナゾルとの反応が充分に進行しやすく、強度の高い断熱材が得られやすい。加熱温度が前記範囲の上限値以下であれば、成形体の加熱に複雑な装置を使用する必要がなく、より簡便に実施できる。
【００３４】
成形体の加熱時間は、０．２〜１０時間が好ましく、０．５〜８時間がより好ましく、１〜５時間がさらに好ましい。加熱時間が前記範囲の下限値以上であれば、水酸化カルシウム粉末とアルミナゾルとの反応が充分に進行しやすく、強度の高い断熱材が得られやすい。加熱時間が前記範囲の上限値以下であれば、高い生産性で断熱材を製造できる。
【００３５】
本発明の製造方法で得られる断熱材は細孔を有する。得られる断熱材中の累積総細孔容積は、１〜４ｃｍ３／ｇであることが好ましく、２〜３．８ｃｍ３／ｇであることがより好ましい。累積総細孔容積が前記下限値以上であると、断熱性能が良好であり、前記上限値以下であると密度を低くしても強度が保たれやすい。
【００３６】
また、本発明の製造方法で得られる断熱材においては、孔径が０．１μｍ以下である細孔の累積細孔容積が断熱材中の累積総細孔容積の５０％以下であり、かつ孔径が１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積が断熱材中の累積総細孔容積の１０％以下である。
孔径が０．１μｍ以下である細孔の累積細孔容積は、断熱材中の累積総細孔容積の４０％以下が好ましく、孔径が１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積が断熱材中の累積総細孔容積の５％以下であることが好ましい。
孔径が０．１μｍ以下である細孔の累積細孔容積の割合が前記上限値より大きいと、断熱材の密度が高くなりやすく、固体の伝熱による熱伝導度の影響を受けやすくなり断熱性が悪くなりやすい。また孔径が１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積の割合が前記下限値よりも大きいと、断熱材のハンドリング性が悪く壊れやすくなる。
【００３７】
細孔の孔径を制御するため、成形体に気孔付与材を配合してもよい。気孔付与材は、加熱処理することによって焼失して気孔を形成することができ、一定粒度を有するものであり、セラミック多孔質体の製造に使われるものを使うことができる。例えばポリメタクリル酸メチル等の樹脂粉末、セルロース、パルプ、鋸屑等を用いることができる。
【００３８】
本発明の製造方法で製造する断熱材の密度は、０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３がより好ましく、０．２５〜０．３５ｇ／ｃｍ３がさらに好ましい。成形体の密度が前記範囲の下限値以上であれば、充分な強度が得られやすい。成形体の密度が前記範囲の上限値以下であれば、優れた断熱性能が得られやすく、また軽量である。
断熱材の密度は、例えば、成形時のプレス圧力を制御することにより調節できる。
【００３９】
断熱材を８００℃で１時間加熱したときの収縮率は、３％以下が好ましく、２％以下がより好ましく、１．５％以下がさらに好ましい。断熱材の前記収縮率が前記上限値以下であれば、優れた耐熱性を有している。
なお、断熱材の前記収縮率は、加熱前後の断熱材の体積から算出できる。断熱材の前記収縮率は、組成の調整により調節できる。
【００４０】
以上説明したように、本発明の断熱材の製造方法においては、補強繊維と、水酸化カルシウム粉末と、つなぎ剤とを含む成形体を加熱して断熱材を得る。そのため、優れた断熱性能を確保しつつ、高い強度を有する断熱材が得られる。これは、例えばつなぎ剤としてアルミナゾルを例に説明すると、加熱時に水酸化カルシウム粉末から生じるカルシウムイオンとアルミナゾルから生じるアルミン酸とが反応して生成したアルミン酸カルシウム水和物がバインダーとして機能するためであると考えられる。
また、本発明の断熱材の製造方法は、特許文献１のような従来の製造方法に比べて、湿度条件を制御する必要がないために複雑な装置を必要とせず、簡便で低コストある。また、長時間の養生を必要とせず、短時間で断熱材を製造できる。
【００４１】
本発明により得られた断熱材の用途は、特に限定されず、例えば、住宅およびビルの壁・屋根・床・配管、太陽光・熱設備などの住設分野、恒温槽、湯沸かし器、温水タンク、炊飯器、冷蔵庫、冷凍庫、保冷庫・保冷タンク、自動販売機、クーラーボックス、保冷カバー、防寒服などの保温・保冷分野、ノートパソコン、液晶プロジェクター、コピー機、バッテリー、燃料電池などの電気・電子機器、半導体製造装置などの産業機器分野、自動車、バス、トラック、保冷車、列車、貨物車、船舶など移動体分野に適用が可能である。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。例１〜５、１０、１１は実施例であり、例６〜９は比較例であり、例１２は実験例である。
［密度］
各例の断熱材の寸法と質量を測定し、断熱材の密度（ｇ／ｃｍ３）を算出した。なお、密度は、８つの断熱材の密度の平均値として求めた。
【００４３】
［曲げ強度］
各例の断熱材について、島津製作所製オートグラフを用いて、スパン３０ｍｍの３点曲げにより曲げ強度（ｋＰａ）を測定した。なお、曲げ強度の計算に際しては、応力−ひずみ曲線の最大荷重の値を採用した。また、曲げ強度は、８つの断熱材の密度の平均値として求めた。
【００４４】
［熱伝導率］
各例の断熱材について、熱伝導率測定装置を用いて、高温部を３０℃、低温部を２０℃とした熱流計法により熱伝導率を測定した。
【００４５】
［２７ＡｌＮＭＲ測定］
２７ＡｌＮＭＲ測定は、ＪＥＯＬ社製ＮＭＲ装置（ＥＣＡ６００）を用いて、２７ＡｌＭＡＳＮＭＲ法により行った。
【００４６】
［累積細孔容積］
断熱材の累積細孔容積は、水銀圧ポロシメーターにより測定した。得られた全細孔についての累積細孔容積を累積総細孔容積とし、孔径０．１μｍ以下の細孔の累積細孔容積と、孔径１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積をそれぞれ算出してそれらの割合を求めた。
【００４７】
［原料］
本実施例で使用した原料を以下に示す。
Ａ−１：ヒュームドシリカ（キャボット社製、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）  Ｈ−３００、比表面積：３００ｍ２／ｇ）、
Ｂ−１：生体溶解性繊維（新日本サーマルセラミックス社製、スーパーウール、長さ：数μｍ〜数１０ｍｍ、平均直径：３μｍ）、
Ｃ−１：炭化ケイ素粉末（屋久島電工社製、ＧＣ−４０００Ｆ、平均粒径：２．５μｍ）、
Ｄ−１：水酸化カルシウム粉末（宇部マテリアルズ社製、ＣＨ−２Ｎ、平均粒径：５．７μｍ）、
Ｅ−１：アルミナゾル（多木化学社製、バイラール（登録商標）Ａｌ−ＭＬ１５、一次粒子径：≦５ｎｍ、固形分量：１５質量％）、
Ｅ−２：塩基性乳酸アルミニウム（多木化学社製、タキセラム（登録商標）Ｍ−１６０Ｌ、一次粒子径：≦１ｎｍ、固形分量：８．７質量％）、
Ｘ−１：水酸化アルミニウム粉末（和光純薬工業社製、試薬水酸化アルミニウム粉末）。
［例１〜９］
表１に示す組成で各原料をブレンダーで混合し、金型を用いたプレス法により、密度が０．２５ｇ／ｃｍ３前後となるようにプレス圧を調節して、寸法が縦２０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ５ｍｍの成形体を８個作製した。得られた成形体を２００℃で２時間加熱して断熱材を得た。
例１で得た断熱材の累積総細孔容積は３．６ｃｍ３／ｇであり、累積総細孔容積に対する孔径０．１μｍ以下の細孔の累積細孔容積の割合は２４．７％であり、累積総細孔容積に対する孔径１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積の割合は５．８％であった。
【００４８】
各例における断熱材の密度と曲げ強度の測定結果を表１に示す。なお、表１のアルミナゾルの欄の括弧内の数値は固形分量である。また、ＷＡはヒュームドシリカの使用量（ｇ）、ＷＢは補強繊維の使用量（ｇ）、ＷＣは輻射抑制剤の使用量（ｇ）、ＷＤは水酸化カルシウム粉末の使用量（ｇ）、ＷＥはつなぎ剤の使用量（固形分量）（ｇ）である。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１に示すように、本発明の製造方法で製造した例１〜５の断熱材は、曲げ強度が高かった。
一方、水酸化カルシウム粉末を用いていない例６、７、つなぎ剤を用いていない例８、つなぎ剤の代わりに水酸化アルミニウム粉末を用いた例９の断熱材は、いずれも曲げ強度が低く、強度が劣っていた。
【００５１】
［例１０、１１］
表１に示す組成で各原料をブレンダーで混合し、金型を用いたプレス法により、密度が０．２８〜０．２９ｇ／ｃｍ３程度となるようにプレス圧を調節して、寸法が縦１２５ｍｍ×横１２５ｍｍ×厚さ１０ｍｍの成形体を８個作製した。得られた成形体を２００℃で２時間加熱して断熱材を得た。
なお、例１０の各原料の配合比は例１の配合比と同じであり、例１１の各原料の配合比は例３の配合比と同じである。
例１０で得た断熱材の累積総細孔容積は３．０ｃｍ３／ｇであり、累積総細孔容積に対する孔径０．１μｍ以下の細孔の累積細孔容積の割合は３１．６％であり、累積総細孔容積に対する孔径１０μｍ以上の細孔の累積細孔容積の割合は７．５％であった。
【００５２】
各例における断熱材の密度と熱伝導率の測定結果を表２に示す。なお、表１のアルミナゾルまたは塩基性乳酸アルミニウムの欄の括弧内の数値は固形分量である。また、ＷＡ〜ＷＥは表１と同じである。
【００５３】
【表２】
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【００５４】
表２に示すように、本発明の製造方法で製造した例１０、１１の断熱材は、熱伝導率が小さく、断熱性能に優れていた。
【００５５】
［例１２］
ヒュームドシリカ（Ａ−１）９．６ｇ、補強繊維（Ｂ−１）１．２ｇ、輻射抑制剤（Ｃ−１）１．２ｇ、およびアルミナゾル（Ｅ−１）４ｇ（固形分０．６ｇ）をブレンダーで混合し、金型を用いたプレス法により、密度が０．２５ｇ／ｃｍ３程度となるようにプレス圧を調節して成形体を作製した。次いで、成形体を２００℃で２時間加熱して断熱材を得た。該断熱材から小片を切り出して試料−１を作製した。
さらに水酸化カルシウム粉末（Ｄ−１）の０．６ｇを添加した以外は、試料−１と同様にして試料−２を作製した。
アルミナゾル（Ｅ−１）を試料−３とした。
各試料について２７ＡｌＮＭＲ測定を行った。結果を図１に示す。
【００５６】
図１に示すように、試料−３のスペクトルにおいては、６０〜７０ｐｐｍ付近に４配位のＡｌ由来のピークａが確認され、また０〜−３０ｐｐｍ付近にブロードなピークｂが確認された。ヒュームドシリカ（Ａ−１）、補強繊維（Ｂ−１）、輻射抑制剤（Ｃ−１）およびアルミナゾル（Ｅ−１）を含む、試料−１のスペクトルにおいては、アルミナゾル由来のピークａおよびピークｂがいずれも確認された。一方、さらに水酸化カルシウム粉末（Ｄ−１）を添加した試料−２のスペクトルにおいては、アルミナゾル由来のピークａおよびピークｂが消失した。これにより、加熱によって水酸化カルシウム粉末とアルミナゾルが反応していることが確認された。
【図１】
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