(57)【要約】【課題】高断熱の断熱材を提供する。【解決手段】（ａ）エアロゲルと、水と、界面活性剤と、バインダーとを混合することにより、混合液を調整する工程、（ｂ）焼石膏と前記混合液とを混合することにより、スラリーを形成する工程、（ｃ）前記スラリーを成形し、成形体を形成する工程、（ｄ）前記成形体を乾燥する工程、により、石膏硬化体（断熱材）を製造する。界面活性剤は、水溶性かつ非イオン性の界面活性剤であり、バインダーは、水溶性ポリマーである。このように、上記混合液（分散液ＤＬ）を調整した後、焼石膏ＰＰを混合し、スラリーＳＬを形成することにより、スラリーの流動性を向上させ、石膏硬化体の成形性を向上させることができる。また、エアロゲルを石膏硬化体に好ましい水分量で含有させることができ、石膏硬化体の強度を維持し、収縮や反りを抑制しつつ、断熱性の高い石膏硬化体を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏と、エアロゲルと、界面活性剤と、バインダーと、を含み、
前記界面活性剤は、水溶性かつ非イオン性の界面活性剤であり、
前記バインダーは、水溶性ポリマーである、断熱材。
【請求項２】
請求項１に記載の断熱材において、
前記界面活性剤は、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールであり、
前記バインダーは、ポリビニルアルコールである、断熱材。
【請求項３】
請求項２に記載の断熱材において、
前記エアロゲルは、エアロゲル化された多孔質シリカである、断熱材。
【請求項４】
請求項３に記載の断熱材において、
前記エアロゲルについて、粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍ、嵩密度７５〜９５ｋｇ／ｍ3である、断熱材。
【請求項５】
請求項３に記載の断熱材において、
前記エアロゲルは、前記石膏１００重量部に対し、３．４重量部以上添加されている、断熱材。
【請求項６】
請求項３に記載の断熱材において、
前記断熱材の熱伝導率は、０．２０４９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である、断熱材。
【請求項７】
請求項６に記載の断熱材において、
前記断熱材の密度は、０．１ｇ／ｃｍ3以上である、断熱材。
【請求項８】
（ａ）エアロゲルと、水と、界面活性剤と、バインダーとを混合することにより、混合液を調整する工程、
（ｂ）焼石膏と前記混合液とを混合することにより、スラリーを形成する工程、
（ｃ）前記スラリーを成形し、成形体を形成する工程、
（ｄ）前記成形体を乾燥する工程、
を有する、断熱材の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の断熱材の製造方法において、
前記界面活性剤は、水溶性かつ非イオン性の界面活性剤であり、
前記バインダーは、水溶性ポリマーである、断熱材の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の断熱材の製造方法において、
前記界面活性剤は、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールであり、
前記バインダーは、ポリビニルアルコールである、断熱材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の断熱材の製造方法において、
前記エアロゲルは、エアロゲル化された多孔質シリカである、断熱材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の断熱材の製造方法において、
前記エアロゲルについて、粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍ、嵩密度７５〜９５ｋｇ／ｍ3である、断熱材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の断熱材の製造方法において、
前記エアロゲルは、前記石膏１００重量部に対し、３．４重量部以上添加される、断熱材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の断熱材の製造方法において、
前記（ｄ）工程後の前記成形体の熱伝導率は、０．２０４９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である、断熱材の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の断熱材の製造方法において、
前記（ｄ）工程後の前記成形体の密度は、０．１ｇ／ｃｍ3以上である、断熱材の製造方法。
【請求項１６】
石膏と、エアロゲルと、界面活性剤と、バインダーと、を含み、
前記界面活性剤は、水溶性かつ非イオン性の界面活性剤であり、
前記バインダーは、天然ポリマーである、断熱材。
【請求項１７】
請求項１６に記載の断熱材において、
前記バインダーは、デンプンである、断熱材。
【請求項１８】
（ａ）エアロゲルと、水と、界面活性剤と、バインダーとを混合することにより、混合液を調整する工程、
（ｂ）焼石膏と前記混合液とを混合することにより、スラリーを形成する工程、
（ｃ）前記スラリーを成形し、成形体を形成する工程、
（ｄ）前記成形体を熱処理する工程、
を有し、
前記バインダーは、天然ポリマーである、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、断熱材および断絶材の製造方法に関し、特に、石膏とエアロゲルとを含有する断熱材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物の壁、天井、床などに、断熱材を用いることで、外気温からの影響を緩和し、冷暖房効果を高め、また、建築物の内側の結露を低減することが検討されている。
【０００３】
石膏ボードなどの石膏硬化体は、安価であり、断熱性に富むため、建築材として有用である。
【０００４】
特許文献１には、焼石膏と、尿素リン酸エステル化澱粉と、オルガノポリシロキサンと、水と、を混合した石膏スラリーを用いた石膏ボードの製造方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、シリカエアロゲルと、水熱反応により結晶を形成できるセラミックス原料液、界面活性剤及び補強繊維を含有する溶液とそれを用いた断熱材の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０７９８３５号
【特許文献２】国際公開第２０１３／１４１１８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、断熱材についての研究開発に従事しており、建築材の断熱効率を向上させることを検討している。中でも、安価に入手可能な石膏に着目し、その断熱効率の向上を図るための鋭意検討により、石膏とエアロゲルとを有する高断熱の断熱材およびその製造方法を見出すに至った。
【０００８】
本発明は、高断熱の断熱材を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、高断熱の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】
【００１０】
本発明の断熱材は、石膏と、エアロゲルと、界面活性剤と、バインダーと、を含み、前記界面活性剤は、水溶性かつ非イオン性の界面活性剤であり、前記バインダーは、水溶性ポリマーである。
【００１１】
例えば、前記界面活性剤は、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールであり、前記バインダーは、ポリビニルアルコールである。
【００１２】
例えば、前記エアロゲルは、エアロゲル化された多孔質シリカである。
【００１３】
例えば、前記エアロゲルについて、粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍ、嵩密度７５〜９５ｋｇ／ｍ3である。
【００１４】
例えば、前記エアロゲルは、前記石膏１００重量部に対し、３．４重量部以上添加されている。
【００１５】
例えば、前記断熱材の熱伝導率は、０．２０４９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
【００１６】
例えば、前記断熱材の密度は、０．１ｇ／ｃｍ3以上である。
【００１７】
本発明の断熱材の製造方法は、（ａ）エアロゲルと、水と、界面活性剤と、バインダーとを混合することにより、混合液を調整する工程、（ｂ）焼石膏と前記混合液とを混合することにより、スラリーを形成する工程、（ｃ）前記スラリーを成形し、成形体を形成する工程、（ｄ）前記成形体を乾燥する工程、を有する。
【００１８】
例えば、前記界面活性剤は、水溶性かつ非イオン性の界面活性剤であり、前記バインダーは、水溶性ポリマーである。
【００１９】
例えば、前記界面活性剤は、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールであり、前記バインダーは、ポリビニルアルコールである。
【００２０】
例えば、前記エアロゲルは、エアロゲル化された多孔質シリカである。
【００２１】
例えば、前記エアロゲルについて、粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍ、嵩密度７５〜９５ｋｇ／ｍ3である。
【００２２】
例えば、前記エアロゲルは、前記石膏１００重量部に対し、３．４重量部以上添加される。
【００２３】
例えば、前記断熱材の熱伝導率は、０．２０４９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
【００２４】
例えば、前記断熱材の密度は、０．１ｇ／ｃｍ3以上である。
【発明の効果】
【００２５】
このようなエアロゲルを含有する石膏よりなる断熱材は、断熱性が高く有用である。また、石膏とエアロゲルを含む混合物を用いて断熱材を製造することにより、高断熱の断熱材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】分散液の調整工程を示す図である。
【図２】石膏硬化体の製造工程を示す図である。
【図３】試料の重量の変化を示すグラフである。
【図４】試料の重量の変化を示すグラフである。
【図５】測定環境の温度変化を示すグラフである。
【図６】測定環境の湿度変化を示すグラフである。
【図７】実施例Ｄの試料（石膏硬化体）の写真である。
【図８】比較例Ｄの試料（石膏硬化体）の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の実施の形態において、Ａ〜Ｂとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
＜断熱材＞
本実施の形態の断熱材は、石膏硬化体であり、石膏と、エアロゲルと、界面活性剤と、バインダーと、を含む。石膏１００重量部に対するエアロゲルの添加量は３．４重量部以上である。また、この断熱材の密度は、０．１ｇ／ｃｍ3以上であり、熱伝導率は０．２０４９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
【００３０】
本実施の形態の断熱材は、エアロゲル、界面活性剤、バインダー、水を混合し、分散液を調整した後、上記分散液と焼石膏とを混合し、スラリーを調整し、このスラリーを、所望の形状に加工（成形、成型）し、乾燥することにより形成する。詳細は後述する。
【００３１】
＜石膏＞
石膏は、結晶水を有する硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）であり、“二水石膏”ともいう。この二水石膏を１２０℃〜１５０℃に加熱すると、結晶水を失って焼石膏となる。逆に、焼石膏に水を添加すると、水和反応により、二水石膏となり硬化する（水硬性、反応式１参照）。
【化１】
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【００３２】
よって、本実施の形態における断熱材中においては、二水石膏の形で存在し、硬化前の材料としては焼石膏（半水石膏ともいう）を用いる。
【００３３】
焼石膏としては、α型半水石膏、β型半水石膏を用いることができる。α型は、結晶の形が整っており緻密であり、少ない水で混和できる。また、β型は、水和反応が早い。
【００３４】
＜エアロゲル＞
エアロゲルとは、ゲル中に含まれる溶媒を超臨界乾燥により気体に置換した多孔性の物質をいう。エアロゲルは、非常に低密度の固体で、高い断熱性を有する。例えば、後述するシリカ化合物（例えば、ＳｉＯ2）よりなるエアロゲルは、９０〜９８％の空気で構成され、密度は１０〜２００ｍｇ／ｃｍ3である。
【００３５】
エアロゲルとしては、シリカ、メチルシリケート、シリカ・アルミナ等の公知のシリカ化合物の多孔質粒子を使用できる。特に、メチルシリケートモノマーを常圧乾燥又は臨界乾燥でエアロゲル化したものが、低密度での製造が容易であること、ナノレベルでの多孔構造又は中空構造を比較的容易に形成し得ること、水溶液中で崩壊しにくいこと、などから、好適に使用可能である。
【００３６】
＜バインダー＞
本実施の形態の断熱材は、水溶性ポリマーであるバインダーを含有する。このバインダーは、増粘剤としても機能する。
【００３７】
水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、デンプン、ポリ酢酸ビニル、水性ウレタン等を好適に使用できる。特に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いることで、分散液の混合性を向上し、また、分散液に粘度を与える。よって、スラリーの粘度を向上させ、スラリーの流動性が高まり、石膏の硬化反応を調整しつつ、石膏の成形性を高めることができる。
【００３８】
バインダーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いることが好ましい。ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は、（−ＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）−）nで表せ、一般的には酢酸ビニルモノマーを重合したポリ酢酸ビニルをケン化して得ることができる。ポリビニルアルコールの構造式を以下に示す。
【化２】
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【００３９】
このようなポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いることで、エアロゲルの分散液を調整する際において、エアロゲルの溶解や崩壊を抑制することができる。また、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は、親水性部と疎水性部を有し、エアロゲルとの混和性、分散性が高い。
【００４０】
バインダーは、石膏１００重量部に対して、０．３〜３重量部配合することが好ましい。即ち、分散液中の水１００重量部に対して、０．１５〜３重量部配合することが好ましく、石膏は、１〜２倍（石膏１００重量部に対して１００〜２００重量部）程度の配合が推奨されており、バインダーを上記配合量とすることで、分散液の粘性を高くし、また、石膏の硬化反応を調整しつつ、石膏スラリーを成形することができる。
【００４１】
また、水の量を多くすることにより、スラリーの流動性が高くなるが、石膏硬化体の乾燥時間が長くなる。また、石膏硬化体の内部に水が取り込まれ、この部分が空洞となることにより、石膏硬化体の密度が低下し、脆くなる。
【００４２】
＜界面活性剤＞
本実施の形態の断熱材は、分散剤として、界面活性剤を含有する。この界面活性剤は、水溶性かつ非イオン性である。このような界面活性剤としては、エーテル型、エステル型などがある。具体的には、多価アルコール型と呼ばれる、グリセリンなどの多価アルコールと脂肪酸エステルが結合した構造のもの（例えば、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル）を用いることができる。また、高級アルコールやアルキルフェノールなどの水酸基を有する原料に酸化エチレンを付加させたもの、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどを用いることができる。また、他のエーテル型の構成として、ポリオキシエチレンポリオキシポリプロピレングリコールを用いることができる。
【００４３】
その中でも水溶性に優れた非イオンエーテル型界面活性剤であるポリオキシエチレンポリオキシポリプロピレングリコールを用いることが好ましい。この界面活性剤は、疎水基としてポリプロピレングリコールを有する。また、低発泡性を有する。
【００４４】
界面活性剤は、石膏１００重量部に対して、０．０３〜０．３重量部配合することが好ましい。即ち、分散液中の水１００重量部に対して、０．０１５〜０．３重量部配合することが好ましく、石膏は、１〜２倍（石膏１００重量部に対して１００〜２００重量部）程度の配合が推奨されており、界面活性剤を上記配合量とすることで、分散液の粘性を高くし、また、石膏の硬化反応を調整しつつ、石膏スラリーを成形することできる。
【００４５】
このような界面活性剤を用いることで、エアロゲルの粒子をミセル化し、分散性を向上させることができる。
【００４６】
なお、上記バインダーや界面活性剤について、２種以上のものを混合して用いてもよい。
【００４７】
＜その他の成分＞
その他の添加剤として、消泡剤、染料、顔料等を添加することができる。これらはスラリーに添加することが好ましい。また、スラリーに、繊維などを添加し、断熱材の強度を向上させてもよい。
【００４８】
＜断熱材の製造方法＞
図１は、分散液の調整工程を示す図であり、図２は、石膏硬化体の製造工程を示す図である。
１．分散液の調製
まず、界面活性剤の水溶液を調整する。例えば、図１（Ａ）に示すように、粉末状の界面活性剤Ａを、水Ｗに添加し、界面活性剤の水溶液ＡＷを調整する。
【００４９】
また、バインダーの水溶液を調整する。例えば、図１（Ｂ）に示すように、粉末状のバインダーＢを、水Ｗに添加し、バインダーの水溶液ＢＷを調整する。
【００５０】
次いで、エアロゲル、界面活性剤、バインダー、水を混合した分散液（混合液）を調整する。例えば、図１（Ｃ）に示すように、エアロゲルＡＧ、界面活性剤の水溶液ＡＷ、バインダーの水溶液ＢＷ、および水Ｗを混合し、分散液ＤＬを調整する。別の言い方をすれば、後述する焼石膏１００重量部に対し、上記エアロゲル３．４〜３０重量部と、上記界面活性剤０．０３〜０．３重量部と、上記バインダー０．３〜３重量部と、水１００〜２００重量部と、を混合し、分散液ＤＬを調整する。
２．スラリーの調製
次いで、焼石膏１００重量部と、上記分散液を混合し、スラリーを調整する。例えば、図２（Ａ）に示すように、焼石膏ＰＰと分散液ＤＬとを混合し、スラリーＳＬを調整する。即ち、スラリーＳＬ中には、焼石膏１００重量部と、上記エアロゲル３．４〜３０重量部と、上記界面活性剤０．０３〜０．３重量部と、上記バインダー０．３〜３重量部と、水１００〜２００重量部とが含まれる。
３．成形工程
上記スラリーを、所望の形状に加工する。例えば、図２（Ｂ）に示すように、スラリーＳＬを型（木型、金型など）に流し込む。この際、スラリーＳＬは流動性を有し、この後、前述した反応により、石膏が硬化（固化）する（図２（Ｃ））。次いで、型から硬化した石膏を取り外す。
４．乾燥工程
上記硬化した石膏を恒量となるまで乾燥する。例えば、図２（Ｄ）に示すように、硬化した石膏を常温（室温）で乾燥する。これにより、断熱材（石膏硬化体）が得られる。なお、加熱乾燥を行ってもよい。加熱乾燥温度は、３０℃〜７０℃程度が好ましい。
【００５１】
このように、エアロゲルと、水と、界面活性剤と、バインダーとを混合した分散液を調整した後、焼石膏を混合し、スラリーを形成することにより、スラリーの流動性を向上させ、石膏硬化体の成形性を向上させることができる。また、エアロゲルを石膏硬化体に好ましい水分量で含有させることができ、石膏硬化体の強度を維持し、収縮や反りを抑制しつつ、断熱性の高い石膏硬化体を提供することができる。
【００５２】
＜断熱材の適用箇所＞
上記断熱材（石膏硬化体）は、建築物の壁材、天井材、床材などに、用いることができる。これにより、外気温からの影響を緩和し、冷暖房効果を高め、また、建築物の内側の結露を低減することができる。
【００５３】
なお、上記断熱材（石膏硬化体）は、平板状、ブロック状などの種々の形状に成形することができる。また、平板状の石膏硬化体の表面を覆うように板紙を設けた、石膏ボードとすることができる。
【実施例】
【００５４】
以下に、本実施の形態の断熱材（石膏硬化体）の製造方法およびそれにより得られた断熱材（石膏硬化体）の具体的な実施例について説明する。
【００５５】
（実施例１）
５Ｌのハンディミキサーに水２００ｇを入れ、ここに界面活性剤として、１％のエマルゲンを８ｇ、バインダーとして、５％のポバールを２０ｇ、エアロゲルとして、キャボット社製Ｐ２００（粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍ、嵩密度７５〜９５ｋｇ／ｍ3）を１００ｃｃ（６．８ｇ）加え、撹拌し、分散液を調整した。また、１％のエマルゲンは、１００ｇの水にエマルゲンを１ｇ溶かしたものである。また、５％のポバールは、１００ｇの水にポバールを５ｇ溶かしたものである。また、上記エアロゲルの、孔径は２０ｎｍ以下、多孔率は９０％以上、表面積は６００〜８００ｍ2／ｇ、表面の性質は疎水性である。
【００５６】
次いで、上記分散液に焼石膏２００ｇを添加し、スラリーを調製した。次いで、上記スラリーを木型（縦１５ｃｍ×横１０ｃｍ×高さ１．５ｃｍ）上に流し込み、室温で硬化させることで、重量１５１．４ｇ、厚さ１．５ｃｍ、密度０．６７３ｇ／ｃｍ3の試料（石膏硬化体）を得た。表１に、分散液およびスラリーの配合内容、熱伝導率、電流、温度、上昇枠、重量を示す。表２に、使用原料の製品名等を示す。
【表１】
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【表２】
2019189519.tif 000006
【００５７】
（実施例２）
エアロゲルを２００ｃｃ（１３．６ｇ）とし、実施例１と同様にして、試料（石膏硬化体）を得た。
【００５８】
（実施例３）
水を３００ｇとし、実施例２と同様にして、試料（石膏硬化体）を得た。
【００５９】
（比較例１）
エアロゲルを添加していない分散液を用い、実施例１と同様にして試料（石膏硬化体）を得た。
【００６０】
（比較例２）
ポバールを添加していない分散液を用い、実施例１と同様にして試料（石膏硬化体）を得た。なお、水の量は４００ｇとした。
【００６１】
（比較例３）
エマルゲンおよびポバールを添加していない分散液を用い、実施例１と同様にして試料（石膏硬化体）断熱材を得た。なお、水の量は５００ｇとした。
＜断熱性能の評価＞
１．成形性
ポバールを添加していない比較例２、３については、スラリーの流動性が悪く、水の量を多くして流動性を付与せざるを得なかった。また、水の量を増やしても、流動性が悪い一方、石膏の硬化速度が大きく、成形性（加工性）が悪かった。
【００６２】
他のポバールを添加している実施例１〜３、比較例１については、成形性（加工性）は、良好であった。
【００６３】
２．熱伝導性（断熱性）
実施例１〜３、比較例１〜３の試料（石膏硬化体）について、熱伝導率の測定を行った。熱伝導率の測定は、熱定数測定装置（京都電子工業社製、品番ＱＴＭ-Ｄ３）を用いて行った。
【００６４】
試料にヒータ線を通し、定電流を流した場合、ヒータ線に発生した熱は周囲に伝導する。即ち、ヒータ線の表面温度変化は試料の熱伝導率に依存する。試料の熱伝導率λ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））は以下の式により求めることができる。
【数１】
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【００６５】
Ｑはヒータの単位時間、単位長さの発熱量（Ｗ／ｍ）、Ｔ1、Ｔ2は測定時間ｔ1、ｔ2での温度（Ｋ）、ｔ1、ｔ2は測定時間（ｓ）である。
【００６６】
各試料の熱伝導率を、表１に示す。ヒータ線の電流は１Ａとし、ヒータ線の上昇温度は、２９〜３４℃であった。
【００６７】
表１に示すとおり、エアロゲルの含有量の増加に伴い、熱伝導率の低下が確認された。即ち、エアロゲルの含有量の増加に伴い、断熱性の向上が確認された。
【００６８】
具体的には、エアロゲルの添加量０（比較例１）の場合は、熱伝導率が０．４３４３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、エアロゲルの添加量１００ｃｃ（実施例１）の場合は、熱伝導率が０．２０４９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、エアロゲルの添加量２００ｃｃ（実施例２）の場合は、熱伝導率が０．１６７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。また、上昇枠の数値について、実施例１の場合は、１３であり、実施例２の場合は、１４であった。上昇枠は、１０〜３０が基準値であり、数値が大きい（３０に近い）方が、断熱性が高い。
【００６９】
一方、ポバールを添加していない比較例２については、熱伝導率が０．１０７８Ｗ／（ｍ・Ｋ）と良好であったが、重量が９．１３ｇ（密度０．０４１ｇ／ｃｍ3）と小さく、強度の低下が見られた。これは、流動性を確保するために増やした水が石膏の内部に水滴として取り込まれ、乾燥後に空洞が生じたことが原因と考えられる。空洞により、熱伝導率が低下し、データとしては良好に見えるものの、エアロゲルによる断熱性の向上とは異なる。また、熱伝導率については、水滴の取り込み方によりバラツキが大きく、再現性が低いことが判明している。さらに、乾燥時において、収縮や反りが見られ、また、強度不足が懸念され、特性の良い断熱材とは言えないことが判明した。
【００７０】
ポバールおよびエマルゲンの双方を添加していない比較例３については、熱伝導率が０．０９５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、重量８．２５ｇとなり、さらに、水滴の取り込みによる空洞が大きくなっており、強度不足が懸念される。
【００７１】
また、水の量を３００ｇと増加させた実施例３においては、重量は１１５．９ｇであり、強度不足が懸念されるほどの低下は見られず、収縮や反りも見られなかった。熱伝導率が０．１０５５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、上昇枠の数値が２０であり、断熱材として有用であることが判明した。なお、実施例１、２についても、収縮や反りは見られなかった。また、各試料の密度（ｇ／ｃｍ3）についてまとめると、実施例１は０．６７３、実施例２は０．５９０、実施例３は０．５１５、比較例２は０．０４１、比較例３は０．０３７であった。
【００７２】
以上の結果から、密度としては、０．０４１ｇ／ｃｍ3を超えることが好ましく、０．１ｇ／ｃｍ3以上とすることがより好ましく、０．５ｇ／ｃｍ3以上とすることがさらに好ましい。
【００７３】
なお、上記実施例においては、エアロゲルとして、キャボット社製Ｐ２００を用いたが、このようなエアロゲルは、珪素化合物（例えば、メチルシリケート）を用い、臨界乾燥することにより形成される疎水ゲル粉末である。この他、臨界乾燥を用いないエアロゲルも開発されている（ティエムファクトリ株式会社、ＳＵＦＡ）。このような、エアロゲル化した多孔質シリカを用いることができる。
【００７４】
次いで、試料の乾燥時間についての実施例を説明する。
【００７５】
（比較例Ａ）
水２００ｇを焼石膏２００ｇに添加し、スラリーを調製した。次いで、上記スラリーを木型（縦１５ｃｍ×横１０ｃｍ×高さ１．５ｃｍ）上に流し込み、室温で硬化させることで、試料Ａ（石膏硬化体Ａ）を得た。表３に、スラリーの配合内容を示す。
【表３】
2019189519.tif 000008
【００７６】
（実施例Ｂ）
５Ｌのハンディミキサーに水２００ｇを入れ、ここに界面活性剤として、１％のエマルゲンを８ｇ、バインダーとして、５％のポバール（ＪＣ−３３）を２０ｇ、エアロゲルとして、キャボット社製Ｐ２００（粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍ、嵩密度７５〜９５ｋｇ／ｍ3）を１００ｃｃ（６．８ｇ）加え、撹拌し、分散液を調整した。次いで、上記分散液を焼石膏２００ｇに添加し、スラリーを調製した。次いで、上記スラリーを木型（縦１５ｃｍ×横１０ｃｍ×高さ１．５ｃｍ）上に流し込み、室温で硬化させることで、試料Ｂ（石膏硬化体Ｂ）を得た。
【００７７】
（実施例Ｃ）
エアロゲルを２００ｃｃ（１３．６ｇ）とし、実施例Ｂと同様にして、試料Ｃ（石膏硬化体Ｃ）を得た。
【００７８】
上記試料Ａ〜Ｃについて、所定の時間ごとの重量を計測し、乾燥状態を調べた。重量の計測は、２時間までは１０分置きに行い、２時間後からは平日の１時間おきに行った。図３および図４は、試料の重量の変化を示すグラフである。縦軸は重量（ｇ）、横軸は時間（分または時間（ｈ））を示す。図３は、木枠を含めた試料Ａ〜Ｃの重量変化を示し、図４は、木枠を含めない石膏硬化体のみの重量を示す。なお、図４は、測定環境の温度変化を示すグラフであり、図５は、測定環境の湿度変化を示すグラフである。
【００７９】
図３、図４に示すように、時間の経過とともに、いずれの試料Ａ〜Ｃも重量の低下が確認され、乾燥が進んでいることが分かる。恒量までの時間は、試料Ａで６８時間、試料Ｂ、Ｃで、９３時間であった。恒量までの時間は、前後の変化が±２ｇとした。
【００８０】
恒量までの時間は、その定義にもよるが、試料Ａ〜Ｃで大きな差は見られず、石膏硬化体の量産時において、乾燥に大幅な時間が必要とされるほどではなく、許容の範囲であると判断された。若干、エアロゲルを添加した試料において、恒量までの時間が大きくなる傾向が見られるのは、その断熱性によるものと考えられる。
【００８１】
（実施例Ｄ）
５Ｌのハンディミキサーに水２００ｇを入れ、ここに界面活性剤として、１％のエマルゲンを８ｇ、バインダーとして、５％のデンプン（ぺドロサイズＪ：日澱化学（株）製）を２０ｇ、エアロゲルとして、キャボット社製Ｐ２００（粒子サイズ０．０１〜１．２ｍｍ、嵩密度７５〜９５ｋｇ／ｍ3）を１００ｃｃ（６．８ｇ）加え、撹拌し、分散液を調整した。また、１％のエマルゲンは、１００ｇの水にエマルゲンを１ｇ溶かしたものである。また、５％のデンプンは、１００ｇの水にデンプンを５ｇ溶かしたものである。また、上記エアロゲルの、孔径は２０ｎｍ以下、多孔率は９０％以上、表面積は６００〜８００ｍ2／ｇ、表面の性質は疎水性である。
【００８２】
次いで、上記分散液に焼石膏２００ｇを添加し、スラリーを調製した。次いで、上記スラリーを木型（縦１５ｃｍ×横１０ｃｍ×高さ１．５ｃｍ）上に流し込み、２００℃で４０分間、硬化させることで、試料（石膏硬化体）を得た。
【００８３】
このように、バインダーとして、デンプンを用いた場合においては、２００℃以上の温度で焼き固める（熱処理する、２００℃以上で熱処理する）ことが可能であり、製造された試料（石膏硬化体）は、実施例１の場合と同程度の熱伝導率を有することが判明した。
【００８４】
これに対し、実施例１のように、バインダーとしてポリビニルアルコール（ポバール）を用いた場合には、比較的低温（例えば、室温）で硬化させる必要があり、上記のように２００℃以上の温度で焼き固めた場合には、ポリビニルアルコールの分解およびエアロゲル（シリカ）との不所望な反応などにより、試料（石膏硬化体）が粉砕された状態となる（比較例Ｄ）。図７は、実施例Ｄの試料（石膏硬化体）の写真であり、図８は、比較例Ｄの試料（石膏硬化体）の写真である。
【００８５】
このように、バインダーとして、デンプンを用いることで、高温での焼き固めが可能となり、乾燥時間を短縮することができる。なお、ここでは、バインダーとして、天然ポリマーであるデンプンを例示したが、他の天然ポリマーを用いてもよい。
【００８６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８７】
また、上記実施の形態においては、エアロゲルとを含有する石膏硬化体の断熱性について詳述したが、石膏硬化体は、耐火性、吸音性などにも優れ、種々の用途に使用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
Ａ    界面活性剤
ＡＧ  エアロゲル
ＡＷ  界面活性剤の水溶液
Ｂ  バインダー
ＢＷ  バインダーの水溶液
ＤＬ  分散液
ＰＰ  焼石膏
ＳＬ  スラリー
Ｗ  水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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