(57)【要約】【課題】断熱性に優れ、強度が高く、曲げ性を有する断熱シートを提供する。【解決手段】断熱シート１は、エアロゲル粒子を含むエアロゲル層１０と、エアロゲル層１０の両面に配置される被覆層２０とを備えている。エアロゲル層１０は、エアロゲル粒子がゴム系結合剤によって結合されて形成されている。エアロゲル層１０は、エアロゲル粒子の割合が９７ｖｏｌ％以上である。エアロゲル層１０は、密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３である。断熱シート１は、厚みが４ｍｍ以下である。断熱シート１は、エアロゲル層１０の厚みが７０％以上である。【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むエアロゲル層と、前記エアロゲル層の両面に配置される被覆層とを備えた断熱シートであって、
前記エアロゲル層は、前記エアロゲル粒子がゴム系結合剤によって結合されて形成され、前記エアロゲル粒子の割合が９７ｖｏｌ％以上であり、密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３であり、
当該断熱シートは、厚みが４ｍｍ以下であり、前記エアロゲル層の厚みが７０％以上であることを特徴とする、断熱シート。
【請求項２】
前記被覆層は、少なくとも一方の面に配置される前記被覆層が、不織布、又は、凹凸表面を有するシートで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の断熱シート。
【請求項３】
前記ゴム系結合剤は、水系のウレタン接着剤であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の断熱シート。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の断熱シートが複数重ねられたことを特徴とする、断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゲル粒子を用いた断熱シート及び断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高い断熱性を発揮する物質としてエアロゲルが開発されている。エアロゲルは、従来のフォーム系の断熱材に比べて断熱性が高く、空気よりも熱伝導率が低い。そして、エアロゲルを粒子状にしたエアロゲル粒子は、取り扱い性が高く、加工性や成形性にも優れている。そのため、エアロゲル粒子を利用した断熱材が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、エアロゲル粒子を水性バインダに分散させた分散液をキャスティング（塗布）した断熱材が開示されている。また、特許文献２では、エアロゲル粒子と結合剤とを含む層が、エアロゲル粒子を含まない二つの層にサンドイッチされた構造の断熱材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開第３８５９７０５号公報
【特許文献２】特許第４５６２２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エアロゲル粒子を用いた断熱材では、高い断熱性と強度とを維持しつつ、曲げ性を有するシート状の断熱材（断熱シート）を得ることは容易ではない。曲げ性とは、曲げ加工を行っても、材料にひびや割れが生ずることなく曲げられる性能のことである。曲げ性がある材料は、柔軟性があると言える。断熱材に柔軟性を付与することができれば、種々の応用が可能になる。
【０００６】
ここで、特許文献１及び特許文献２において開示された断熱材は、断熱性と、強度と、曲げ性とを同時に満たす設計となっていない。
【０００７】
特許文献１の断熱材では、バインダ分散液のキャスティングにより断熱材が形成されるため、エアロゲル粒子の周囲を取り囲んだバインダが熱橋となって断熱性が低下するおそれがある。また、エアロゲル粒子の層が被覆されていないため、強度が弱く、曲げ方向の力をかけたときに層が破断するおそれがある。
【０００８】
特許文献２では、エアロゲル粒子の層がエアロゲル粒子を含まない層にサンドイッチされているために、強度は高まるものと考えられる。しかしながら、強度を高めるためにエアロゲル粒子を含まない層の厚みを厚くすると、熱伝導率の低下を引き起こすことになり、断熱性が低下するおそれがある。熱伝導率を低下させるためにエアロゲル粒子を含む層の厚みを厚くすることも考えられるが、その場合、全体の厚みが厚くなってしまうため、曲げ性を得ることは難しい。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、断熱性に優れ、強度が高く、曲げ性を有する断熱シートを提供することを目的とするものである。また、断熱性に優れ、強度が高い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】
本発明に係る断熱シートは、エアロゲル粒子を含むエアロゲル層と、前記エアロゲル層の両面に配置される被覆層とを備えた断熱シートであって、
前記エアロゲル層は、前記エアロゲル粒子がゴム系結合剤によって結合されて形成され、前記エアロゲル粒子の割合が９７ｖｏｌ％以上であり、密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３であり、
当該断熱シートは、厚みが４ｍｍ以下であり、前記エアロゲル層の厚みが７０％以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
好ましい態様では、前記被覆層は、少なくとも一方の面に配置される前記被覆層が、不織布、又は、凹凸表面を有するシートで構成されている。
【００１２】
好ましい態様では、前記ゴム系結合剤は、水系のウレタン接着剤である。
【００１３】
本発明に係る断熱材は、上記の断熱シートが複数重ねられたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、断熱性に優れ、強度が高く、曲げ性を有する断熱シートを得ることができる。また、断熱性に優れ、強度が高い断熱材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】断熱シートの一例を示す断面図である。
【図２】断熱シートの一例を示す断面図である。
【図３】断熱材の一例を示す断面図である。
【図４】断熱シートの製造方法の一例を示し、エアロゲル粒子と結合剤とを混合する様子の概略図である。
【図５】断熱シートの製造方法の一例を示し、（ａ）〜（ｄ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る断熱シート１は、エアロゲル粒子を含むエアロゲル層１０と、エアロゲル層１０の両面に配置される被覆層２０とを備えている。エアロゲル層１０は、エアロゲル粒子がゴム系結合剤によって結合されて形成され、エアロゲル粒子の割合が９７ｖｏｌ％以上であり、密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３である。断熱シート１は、厚みが４ｍｍ以下であり、エアロゲル層の厚みが７０％以上である。断熱シート１は、熱伝導率が低いエアロゲル粒子を有するエアロゲル層１０を含んでいるため、断熱性が高い。また、エアロゲル層１０においては、エアロゲル粒子が結合されているため、エアロゲル層１０の強度が高まる。また、エアロゲル粒子がゴム系結合剤によって結合されているため、ゴム状の弾性によって変形が可能であり、さらに、エアロゲル層１０の両面が被覆され、断熱シート１全体の厚みが薄いため、断熱シート１に曲げ力が働いても、エアロゲル層１０が破断しにくい。そのため、断熱性に優れ、強度が高く、曲げ性を有する断熱シート１を得ることができる。
【００１７】
図１は、断熱シート１の一例を示している。この断熱シート１は、エアロゲル粒子を含むエアロゲル層１０と、エアロゲル層１０の両面に配置される被覆層２０とを備えている。断熱シート１は、被覆層２０を二つ有する。被覆層２０は、表面側に配置される表側被覆層２１と、裏面側に配置される裏側被覆層２２とにより構成されている。表側被覆層２１は、断熱シート１を使用したときに、表面側に配置される層である。裏側被覆層２２は、断熱シート１を使用したときに、裏面側に配置される層である。なお、図１では、エアロゲル粒子が結合して形成されたエアロゲル層１０の構成が分かりやすくなるように、エアロゲル層１０を粒子が不規則に集合した集合体で表現している。また、被覆層２０として不織布を用いた場合を示している。
【００１８】
エアロゲル層１０は、エアロゲル粒子がゴム系結合剤によって結合されて形成された層である。
【００１９】
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って、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
シリカエアロゲル粒子は、アルコキシシランを原料として用いて製造することができる。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。
【００２４】
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。
【００２５】
エアロゲル粒子は、一般的に、疎水性の性質を有する。シリカエアロゲル粒子は、複数のケイ素原子（Ｓｉ）が酸素原子（Ｏ）を介して結合する構造を基本構造として有する。また、製造方法にもよるが、ケイ素原子（Ｓｉ）とアルキル基とが結合する構造が一部含まれ得る。原料や製造方法によっては、水酸基などの親水性の官能基がケイ素に結合した構造が含まれる場合もあり得るが、その数は少ない。したがって、エアロゲル粒子の表面の極性は通常低くなり、エアロゲル粒子は疎水性となる。また、エアロゲル粒子の製造工程においては、疎水化処理を施す場合があり、その場合、疎水性がさらに高められる。エアロゲル粒子が疎水性であることにより、エアロゲル粒子が水分によって破壊されにくくなる。また、エアロゲル粒子の結合性が高まり、エアロゲル粒子が結合した層の強度を向上することができる。
【００２６】
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。エアロゲルのバルクを粉砕してエアロゲル粒子を得た場合、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。なお、図１では、エアロゲル層１０を理解しやすいように球状の粒子の集合体で表現しているにすぎず、エアロゲル粒子の形状は、種々のものであってよい。
【００２７】
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、強度、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少ない方が好ましい。小さすぎる粒子が多くなると粒子の表面積が広くなり、粒子同士を接着する結合剤（バインダ）が多くなる可能性がある。結合剤の量が多くなると、結合剤が熱橋となり断熱シート１の性能を大きく低下させるおそれがある。そのため、エアロゲル粒子の平均粒径は、１μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、１００μｍ以上であることがさらに好ましく、２００μｍ以上であることがよりさらに好ましい。一方、大きすぎる粒子が多くなると断熱シート１の平滑性が低下するおそれがある。例えば、断熱シート１の厚み以上の大きさの粒子が存在すると、断熱シート１の表面が凸凹になって、表面が平滑でなくなってしまうおそれがある。断熱シート１の平滑性が損なわれると、実使用時に断熱シート１と被着体の間に空間が形成されてしまい、断熱シート１の性能が十分に発揮できなくなるおそれがある。そのため、エアロゲル粒子の平均粒径は４ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることがさらに好ましく、１ｍｍ以下であることがよりさらに好ましい。また、エアロゲル粒子の最長の長さは、断熱シート１の厚みよりも小さいことが好ましく、この長さは４ｍｍ以下であることが好ましい。エアロゲル粒子の平均粒径を断熱シート１の厚みの０．１〜１倍に設定することも好ましい。さらに、エアロゲル粒子の平均粒径を断熱シート１の厚みの０．２〜０．９倍に設定することがより好ましい。断熱シート１の厚みが１ｍｍである場合、例えば、エアロゲル粒子の平均粒径は、２００μｍ〜１０００μｍにすることができ、好ましくは２００μｍ〜８００μｍにすることができる。エアロゲル粒子の平均粒径は、エアロゲル層１０の断面において観測されたエアロゲル粒子の真円換算で得た直径から求めることができる。あるいは、エアロゲル粒子の平均粒径は、原料であるエアロゲル粒子の粒度分布の測定によって求めることができる。粒度分布の測定の方が、容易に平均粒径を求めることができる。粒度分布測定装置は、例えば、レーザ回折を用いたものが例示される。
【００２８】
エアロゲル粒子は、粒度分布において、５００μｍ以上のピークと、５００μｍ未満のピークとを有することが好ましい。それにより、エアロゲル粒子を高密度に充填しやすくなるため、断熱性をさらに向上することができる。
【００２９】
エアロゲル粒子の粒度分布が５００μｍ以上のピークと５００μｍ未満のピークとを有する場合、ピークの数は、全体として複数（２以上）であればよく、二つであっても、三つ以上であってもよい。断熱材の設計や製造の容易性からは、エアロゲル粒子の粒度分布においては、ピークの数が二つであることが好ましい一態様である。
【００３０】
エアロゲル粒子では、粒度分布が５００μｍ以上のピークと、５００μｍ未満のピークとを有する場合、５００μｍ以上のピークの粒径の値が、５００μｍ未満のピークの粒径の値の５倍以上であることがより好ましい。それにより、エアロゲル粒子をさらに充填しやすくなるため、断熱性をより向上することができる。
【００３１】
エアロゲル粒子は、エアロゲルビーズとも呼ばれ、不定形かつゴム性を有する。一般的に剛性の高い粒子を高密度充填する場合、粒度分布において粒径の異なる複数のピークを有する粒子を用いることがよいとされ、その際の好適な粒径はシミュレーションにより算出され得る。しかしながら、エアロゲル粒子は、剛性が低く圧縮によって形が変形するため、剛性の高い粒子の場合のシミュレーションを利用することができず、好適な粒度分布を見積もることは難しい。そのため、粒度分布においてピークを複数有するエアロゲル粒子を用いる場合は、実際に粒径の大きいエアロゲル粒子で成形体を作製し、この成形体についてＸ線ＣＴ等で空孔のサイズを測定し、その空孔にあったサイズのエアロゲル粒子を添加することが好ましい。例えば、平均粒径１ｍｍのエアロゲル粒子に、平均粒径１００μｍのエアロゲル粒子を添加することで、空孔が約５０％減少し断熱性を向上することができる。
【００３２】
ゴム系結合剤は、エアロゲル層１０において複数のエアロゲル粒子を結合するものである。ゴム系結合剤としては、固化したときにゴム性を有する接着剤を用いることができる。ゴム性とは、弾性といってもよい。エアロゲル粒子がゴム性を有する結合剤で結合されることにより、エアロゲル層１０に曲げる方向の力が働いたとしても、ゴム系結合剤の弾性によりエアロゲル層１０を破壊せずに曲げることが可能になる。そのため、曲げ性の優れた断熱シート１を得ることができる。
【００３３】
ゴム系結合剤は、水系の結合剤であることが好ましい。結合剤が水系であると、エアロゲル粒子は、通常、疎水性であるため、エアロゲル粒子と結合剤とは混じり合いにくくなる。ここで、結合剤とエアロゲル粒子とが混じりやすくなると、エアロゲル粒子は細孔を有するものであるため、細孔に結合剤が侵入しやすくなる。結合剤がエアロゲル粒子の細孔内部に侵入すると断熱性を低下させてしまうおそれがあり、さらに侵入が進めばエアロゲル粒子表面から結合剤がなくなり粒子間を接着できなくなるおそれがある。そのため、結合剤はエアロゲルの細孔に侵入しないようなものを選定することが好ましい。したがって、疎水性を有するエアロゲル粒子においては、エアロゲル粒子の細孔に侵入しないようにするために、水系の結合剤が好適である。
【００３４】
水系の結合剤としては、水溶性の結合剤、又は、エマルションの結合剤が挙げられる。水溶性の結合剤は、水に結合剤成分が溶解しているタイプの結合剤である。エマルションタイプの結合剤とは、水に結合剤成分が分散しているタイプの結合剤である。水系の結合剤は、水と相溶する性質を有するものであってよい。なお、結合剤における水系とは、結合剤が固化する前の性質であってよく、エアロゲル粒子を接着して固化した後のゴム系結合剤（粒子を結合する結合部）は、水に不溶であってもよいし、水溶性であってもよい。ただし、固化後のゴム系結合剤（結合部）が水溶性を有すると、水（湿気）によって結合部の結合が弱くなるおそれがある。そのため、ゴム系結合剤が固化した結合部は、水に不溶又は難溶であることが好ましい。
【００３５】
ゴム系結合剤は、破断伸度が２５０％以上であることが好ましい。破断伸度は、ゴム系結合剤を単体で硬化させてシート状にし、このシートを伸長させることによって測定することができる。破断伸度は、ＪＩＳ−Ｃ−２１５１に準拠して測定することができる。破断伸度は、元の状態の長さを１００％とし、伸びた分の長さの割合（％）を合わせた値で表される。例えば、伸度２５０％は、元の状態（１００％）に対して、伸びた分が１５０％であり、全長が２５０％になったことを意味する。そして、破断伸度２５０％は、伸度２５０％で破断することを意味する。破断伸度が２５０％以上のゴム系結合剤を用いることにより、ゴムの柔軟性が高まるため、曲げ力を吸収することができる。そのため、曲げ性のある柔軟性に優れた断熱シート１を得ることができる。破断伸度は、大きければ大きいほど好ましく、その上限は特に限定されないが、例えば、破断伸度は１０００％以下であってよい。
【００３６】
ゴム系結合剤の材料としては、ゴム性と接着性を発揮する樹脂が好ましく、そのような樹脂であれば、特に限定されるものではない。ゴム系結合剤の接着性は、加熱によって発揮されるものであってよい。ゴム系結合剤は、常温では、接着性を有さなくてもよい。
【００３７】
ゴム系結合剤は、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。ゴム系結合剤が熱可塑性樹脂であることが好ましい一態様である。熱可塑性樹脂の方がゴム性を得やすい。
【００３８】
ゴム系結合剤としては、ウレタン樹脂、ＳＢＲ樹脂、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリル共重合体、などが例示される。ＳＢＲ樹脂は、スチレンブタジエンゴムのことである。特に、高いゴム性を得るためには、ウレタン樹脂、ＳＢＲ樹脂が好ましい。さらに、水系のウレタン樹脂、水系のＳＢＲ樹脂がより好ましい。また、ウレタン樹脂としては、シリル化されたウレタン樹脂がより好ましい。なお、ゴム系結合剤は、樹脂である場合、樹脂組成物により構成されていてよい。樹脂組成物は、樹脂を主成分とし、補助成分として硬化剤、硬化促進剤、その他の添加剤等を含むものであってよい。樹脂組成物をゴム系結合剤として用いることにより、接着性とゴム性とを容易に高めることができる。
【００３９】
ゴム系結合剤は、より好ましくは、水系のウレタン接着剤（ウレタン樹脂接着剤）である。ウレタン接着剤を用いた場合、高い結合性を有するとともに、ゴム性を高めることができる。そのため、強度が高く、曲げ性の優れた断熱シート１を得ることができる。
【００４０】
エアロゲル層１０は、エアロゲル粒子の割合が９７ｖｏｌ％以上となっている。エアロゲル粒子の割合が、９７ｖｏｌ％以上になることにより、高い断熱性を得ることができる。断熱性の観点から、エアロゲル粒子の割合は、９８ｖｏｌ％以上であることが好ましく、９８．５％以上であることがより好ましい。エアロゲル粒子の割合は、９９．９ｖｏｌ％以下であることが好ましい。エアロゲル粒子の割合が高くなりすぎると、相対的にゴム系結合剤の割合が低くなるため、エアロゲル層１０の結合強度が弱くなるおそれがある。また、ゴム系結合剤の割合が少なくなりすぎると、曲げ性が低下し、柔軟性が得られなくなるおそれがある。エアロゲル粒子の割合は、９９．５ｖｏｌ％以下であることが好ましく、９９ｖｏｌ％以下であることがより好ましい。なお、ｖｏｌ％は、体積％のことである。
【００４１】
エアロゲル層１０におけるエアロゲル粒子以外の部分は、ゴム系結合剤を由来とする結合部が配置される。結合部は、ゴム系結合剤が加熱によって接着性を発揮した後、硬化した部分であってよい。結合部は、エアロゲル粒子によって形成された粒子間の隙間に配置されるといってよい。この結合部の体積は、硬化収縮が小さい場合、ゴム系結合剤の体積とほぼ等しいとみなすことができる。エアロゲル層１０におけるゴム系結合剤（結合部）の割合は、０．１〜３ｖｏｌ％であることが好ましい。それにより、接着性と強度とをともに高めることができる。接着性を高めるためには、エアロゲル層１０におけるゴム系結合剤の割合は、０．５ｖｏｌ％以上であることがより好ましく、１ｖｏｌ％以上であることがさらに好ましい。
【００４２】
エアロゲル層１０における各成分の体積率（ｖｏｌ％）は、断熱シート１を切断するなどして断面を露出させ、断熱シート１の断面のエアロゲル層１０を顕微鏡観察することによって測定することができる。あるいは、原料であるエアロゲル粒子及びゴム系結合剤の体積量から、算出することも可能である。
【００４３】
エアロゲル層１０は、エアロゲル粒子の量がリッチであり、エアロゲル粒子の周囲に配置した比較的少ない量のゴム系結合剤（結合部）によってエアロゲル粒子が結合されて形成されている。ゴム系結合剤は、エアロゲル粒子間の隙間に配置されるが、このとき、エアロゲル粒子間の隙間はゴム系結合剤に占められていてもよいし、エアロゲル粒子間の隙間にゴム系結合剤以外の空間が空隙として形成されていてもよい。断熱性を高める観点からは、エアロゲル粒子間の隙間に空隙が形成されている方が有利である。ゴム系結合剤が熱橋となることが抑制されるからである。熱橋とは、熱が伝わる経路（パス）のことである。もちろん、結合性を高める観点から、エアロゲル粒子間の隙間には空隙が形成されておらず、エアロゲル粒子間の隙間がゴム系結合剤で占められていてもよい。なお、エアロゲル粒子間に隙間ができる場合でも、この隙間はエアロゲル層１０全体から見ると占める割合はそれほど大きくない。そのため、エアロゲル粒子間の隙間を無視して体積率を計算しもよい。例えば、エアロゲル粒子とゴム結合剤（結合部）とを合算した実部の体積中のエアロゲル粒子の体積をエアロゲル粒子の体積割合とみなしてもよい。同様に、エアロゲル粒子とゴム結合剤（結合部）とを合算した実部の体積中のゴム系結合剤の体積をゴム系結合剤の体積割合とみなしてもよい。エアロゲル層１０におけるエアロゲル粒子及びゴム系結合剤に占められない空間の体積は、最大でおよそエアロゲル層１０全体の１０％程度と見積もられる。
【００４４】
エアロゲル層１０は、密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３となるように構成されている。それにより、高い断熱性と、高い結合強度と、優れた曲げ性とを発揮することができる。また、エアロゲル層１０の密度が上記の範囲であると、軽量になるため、取り扱い性が高まる。エアロゲル層１０は、断熱シート１における断熱性を支配する断熱層として機能するものであり、その密度は、断熱性能に大きな影響を与え得る。エアロゲル層１０の密度が低くなる場合、エアロゲル粒子間の隙間が大きくなって空気が介入しやすくなり、また空気の量が多くなりやすくなる。エアロゲル粒子間において空気が多くなると、熱伝導率が空気よりも低いエアロゲル粒子の占める割合が減少することになり、断熱性の低下を招くおそれがある。そのため、エアロゲル層１０の密度は０．１ｇ／ｃｍ３以上となることが好ましいのである。エアロゲル層１０の密度は０．１３ｇ／ｃｍ３以上になることがより好ましい。また、エアロゲル層１０の密度が高くなる場合、エアロゲル粒子を結合する結合剤の量が増加することとなり、結合剤による熱橋が形成されやすくなる。そのため、エアロゲル層１０の密度は０．５ｇ／ｃｍ３以下となることが好ましいのである。エアロゲル層１０の密度は０．２１ｇ／ｃｍ３以下になることがより好ましい。エアロゲル層１０は、エアロゲル粒子の充填度合いやゴム系結合剤の含有量で、密度を調整することが可能である。
【００４５】
被覆層２０は、エアロゲル層１０の両面に配置されている。エアロゲル層１０を被覆層２０で被覆することにより、断熱シート１の強度を高めることができる。また、エアロゲル層１０が被覆されていることで、エアロゲル層１０の表面が保護されるため、エアロゲル層１０が外的な衝撃によって破壊されるのを抑制することができる。被覆層２０が設けられていないと、断熱シート１を曲げたときに局所的に応力が集中して、エアロゲル層１０が曲げ力によって破断しやすくなる。しかしながら、被覆層２０が設けられることにより、断熱シート１を曲げたときに被覆層２０が曲げ力を吸収して、力を分散させてエアロゲル層１０に加わる力を弱めることができる。そのため、エアロゲル層１０に局所的に応力が集中することを低減し、エアロゲル層１０が破断することを抑制することができるのである。また、被覆層２０によって、エアロゲル粒子を結合するゴム系結合剤に曲げ力を分散させて加えることができるため、ゴム系結合剤の弾性をより機能させやすくすることができ、破断を抑制しながらエアロゲル層１０を曲げることができる。
【００４６】
エアロゲル層１０の表面側に配置された表側被覆層２１と、裏面側に配置された裏側被覆層２２とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。表裏の被覆層２０が同じもので構成されている場合、製造が容易になり、取り扱い性が高まる。また、表裏の被覆層２０は、同じ材質で厚みが異なるものであってもよい。表側被覆層２１と裏側被覆層２２とが異なっていることも、好ましい一態様である。その場合、表側被覆層２１を表面側に適した構成にし、裏側被覆層２２を裏面側に適した構成にすることができるため、断熱シート１を使用条件に合わせて好適化することができる。例えば、表側被覆層２１は、断熱シート１が使用されたときに表側に配置されるものであるため、模様などが形成されたり表面が綺麗に整えられたりして、化粧性のある表面になっていてもよい。また、裏側被覆層２２は、断熱シート１が使用されたときに裏側に配置されるものであるため、外観を気にせずに、比較的低価格の被覆材で構成されてもよい。
【００４７】
被覆層２０は、層状に成形された材料がエアロゲル層１０の表面に貼り付けられることにより形成することができる。被覆層２０を構成する成形物は、シート材、フィルム材、箔材などであってよい。被覆層２０の材料としては、布、紙、樹脂シートなど、適宜の材料を用いることができる。紙としては、炭酸カルシウム紙などを用いることができる。炭酸カルシウム紙は、紙に炭酸カルシウムが練り込まれたものである。もちろん、炭酸カルシウム紙以外の紙も使用することができる。布は、織布であってもよいし、不織布であってもよい。樹脂シートとしては、特に限定されるものではなく、適宜の樹脂で構成されるシートを用いることができる。被覆層２０は耐水性を有することがより好ましい。
【００４８】
被覆層２０は、少なくとも一方の面に配置される被覆層２０が、不織布、又は、凹凸表面を有するシートで構成されていることが好ましい。それにより、被覆層２０とエアロゲル層１０との密着性が高まるため、エアロゲル層１０と被覆層２０との界面で剥離が生じるのを抑制することができる。また、被覆層２０の一部をエアロゲル層１０に食い込ませることができるため、断熱シート１が曲げられたときに、エアロゲル層１０に曲げ力が局所的に負荷されることを抑制することができる。断熱シート１においては、高い断熱性を実現するためにエアロゲル層１０に含まれるゴム系結合剤をできるだけ少なくすることが好ましいが、ゴム系結合剤は被覆層２０との接着性にも寄与するため、ゴム系結合剤が少ないと、エアロゲル層１０と被覆層２０との接着性が低下するおそれがある。ここで、エアロゲル層１０と被覆層２０との密着性を高めるためには、層界面での接触面積を増加させることが有効である。そのため、被覆層２０は、少なくともエアロゲル層１０側の面に凹凸を有することが好ましい一態様である。被覆層２０が凹凸を有すると、被覆層２０とエアロゲル層１０との接触面積が大きくなるため密着性を高めることができる。凹凸表面を有するシートでは、表面が凹凸形状となっているため、接触面積を大きくすることができる。また、不織布では、表面から飛び出した繊維で凹凸を形成することができ、接触面積を大きくすることができる。したがって、不織布や凹凸表面を有するシートでは、不織布の繊維や凹凸形状によってエアロゲル層１０との密着性を容易に向上することができる。
【００４９】
被覆層２０は、曲げることができる材料で構成されていることが好ましい。それにより、断熱シート１を曲げたときに被覆層２０によって曲げ力を吸収しやすくすることができる。被覆層２０は柔軟性を有することが好ましいのである。被覆層２０の曲げ性は、湾曲可能な程度以上が好ましい。被覆層２０の曲げ性は、折り曲げ可能な程度がより好ましい。被覆層２０の曲げ性は、ロール状に巻き上げ可能な程度がさらに好ましい。被覆層２０の曲げ性が高いほど、断熱シート１の曲げ方向に対する強度を高めることができる。また、被覆層２０の材料がロール状に巻き上げ可能な場合、断熱シート１をロール状に成形することが可能になる。また、ロール状の被覆層２０を用いれば、製造が容易になる。被覆層２０は、曲げたときに応力を緩和する構造が設けられていてもよい。応力を緩和する構造として、例えば、被覆層２０が波形状に形成されていてもよい。この波形状は、被覆層２０の凹凸表面を形成する構造を兼ねるものであってもよい。
【００５０】
被覆層２０とエアロゲル層１０とは接着されていることが好ましい。それにより、被覆層２０とエアロゲル層１０とが剥離することを抑制することができる。また、断熱シート１をエアロゲル層１０と被覆層２０とが一体化したものとして取り扱うことができる。被覆層２０とエアロゲル層１０とは、エアロゲル粒子を結合するゴム系結合剤によって接着されていることが好ましい。それにより、断熱性を高めながら、高い接着性を得ることができる。被覆層２０とエアロゲル層１０とは、成形されたエアロゲル層１０と、被覆層２０の材料とが、エアロゲル粒子を結合する結合剤（接着剤）とは別の接着剤によって接着されていてもよいが、その場合、接着剤の使用によって断熱性が低下するおそれがある。そのため、エアロゲル粒子を結合するゴム系結合剤によって被覆層２０とエアロゲル層１０とを接着することが好ましいのである。ただし、層界面での剥離をより抑制するためには、被覆層２０とエアロゲル層１０との界面に別の接着剤が設けられている構成が有利な場合がある。
【００５１】
ところで、被覆層２０は、シート状やフィルム状の材料によって構成され得るものであるが、複数の材料が重ねられて一つの被覆層２０が構成されていてもよい。このとき、被覆層２０を構成する各材料は接着剤によって接着されていてもよい。被覆層２０が材料を重ねて形成された場合、強度を高めることができる。ただし、断熱性や取り扱い性を高める観点からは、一つのシート材料から一つの被覆層２０が形成されることがより好ましい。
【００５２】
裏側被覆層２２の表面には、粘着層が設けられてもよい。粘着層は、接着剤として機能する層であってよい。それにより、断熱シート１を粘着層によって断熱加工したい部材等に貼り付けることができる。断熱シート１がロール状に巻き上げ可能な場合、使用前の保管時においては、粘着層は、表側被覆層２１の表面に重ねられてよい。それにより、粘着層によって予期せぬ部位に接着されることを抑制するとともに、粘着層の接着性を維持することができる。表側被覆層２１の表面には離型処理が施されていてもよい。この場合、断熱シート１はいわば接着テープ状になるものであってよい。また、粘着層の表面にさらに保護剥離層が設けられてもよい。保護剥離層は、粘着層を保護するとともに、剥離されることにより、粘着層を露出させる機能を有する層である。保護剥離層と粘着層とを有する場合、保護剥離層を剥がした後に粘着層で断熱シート１を部材等に接着させることができるため、取り扱い性を高めることができる。この場合、断熱シート１はシール状になるものであってよい。
【００５３】
断熱シート１は、厚みが４ｍｍ以下となっている。断熱シート１は、エアロゲル層１０と二つの被覆層２０で構成されているため、エアロゲル層１０の厚みと二つの被覆層２０の厚みとの合計が、４ｍｍ以下となる。断熱シート１の厚みが４ｍｍ以下であることにより、曲げることが可能になり、断熱シート１に柔軟性を付与することができる。断熱シート１の厚みが４ｍｍを超えると、断熱シート１を曲げたときに、エアロゲル層１０にクラックが生じるおそれがある。エアロゲル層１０にクラックが生じた場合でも、被覆層２０は通常破れにくい素材で構成されているため、断熱シート１の形態を保持することは一応可能である。しかしながら、クラックが生じると、クラック部分が熱のパスとなって断熱性が低下するおそれがある。クラックは、エアロゲル層１０に生じたひびであってもよいし、エアロゲル層１０の破断であってもよい。エアロゲル層１０のクラックは、断熱シート１の表面から観察可能である。例えば、被覆層２０に皺がよるなどすることで、エアロゲル層１０のクラックを確認することができる。
【００５４】
断熱シート１は、曲げ性を考慮すると、その厚みは、３ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以下がさらに好ましい。ただし、断熱シート１の厚みが薄くなりすぎると、エアロゲル層１０の厚みが薄くなって断熱性が低下するおそれがある。そのため、断熱シート１の厚みは、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましい。
【００５５】
断熱シート１は柔軟性を有するため、断熱材を設けたい部材の表面形状（例えば曲面や角）に沿って断熱シート１を取り付けることができる。また、断熱シート１をロール状に曲げることが可能に構成すると、取り扱い性を高めることができる。断熱シート１は、湾曲可能であることが好ましく、屈曲可能（例えば垂直方向に折り曲げ可能）であることがより好ましく、Ｕ字状に折り曲げ可能であることがさらに好ましい。
【００５６】
断熱シート１の柔軟性（曲げ性）は、例えば、帯状の断熱シート１を作製し、この断熱シート１を長手方向を周方向に沿わせて円柱に巻き付けることによって、確認することができる。例えば、帯状の１２０×５０ｍｍの大きさの断熱シート１と、半径３ｃｍの円柱とが、柔軟性の確認に用いられる。この条件で巻き付けられたときに、エアロゲル層１０の破断や、被覆層２０の剥離が生じないことが好ましい。もちろん、断熱シート１においては、曲げ性がこの条件よりも低くなってもよい。
【００５７】
断熱シート１は曲げ性（柔軟性）を有するため、例えば、配管の断熱などに用いることもできる。具体的には、配管の周囲に断熱シート１を巻き付けることにより、配管内と配管外との間での熱の移動をしにくくして、断熱性を高めることができる。この断熱シート１では、配管内に、冷却媒体（例えば冷水）を流したり、温熱媒体（例えば温水）を流したりするときに、有効に機能する。断熱シート１は設置された配管に巻き付けることもできるし、設置前の配管部材に巻き付けることもできる。巻き付けに際しては、多重に巻き付けを行ってもよく、例えば、一部を重ねて螺旋状に巻き付けてもよい。また、例えば、断熱シート１を配管部材に巻き付ければ、断熱性配管部材を提供することが可能である。もちろん、断熱シート１は、配管に限られるものではなく、適宜の部材に取り付けたり、建築物の施工に用いたりすることができる。例えば、平面の壁、床、天井はもちろん、曲面となった壁、床、天井などに取り付けることが可能である。
【００５８】
断熱シート１では、エアロゲル層１０の厚みが７０％以上である。例えば、エアロゲル層１０の厚みは、断熱シート１の厚みが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの場合に、それぞれ０．７ｍｍ以上、１．４ｍｍ以上、２．１ｍｍ以上、２．８ｍｍ以上になる。エアロゲル層１０の厚みが断熱シート１の全体の厚みの７０％以上となることで、高い断熱性を得ることができる。断熱シート１におけるエアロゲル層１０の厚みは、７５％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。ただし、エアロゲル層１０の厚みが厚くなりすぎると、被覆層２０の厚みが相対的に薄くなって、強度が低下するおそれがある。そのため、断熱シート１におけるエアロゲル層１０の厚みは、９５％以下が好ましく、９０％以下がより好ましい。なお、断熱シート１はエアロゲル層１０と二つの被覆層２０で構成されているため、二つの被覆層２０の合計厚みは、断熱シート１全体の厚みを１００％としてエアロゲル層１０の割合を減算することによって算出することができる。一つの被覆層２０の厚みは、断熱シート１全体の１％以上であることが好ましく、５％以上であることがより好ましい。二つの被覆層２０は厚みが異なっていてもよいが、二つの被覆層２０の厚みが同じであることがより好ましい。
【００５９】
断熱シート１は、熱伝導率が２６ｍＷ／［ｍ・Ｋ］以下であることが好ましい。それにより、高い断熱性を発揮することができる。断熱シート１の熱伝導率は２０ｍＷ／［ｍ・Ｋ］以下であることがより好ましい。断熱シート１の熱伝導率は低ければ低いほど好ましいため、その下限は特に設定されないが、例えば、断熱シート１の熱伝導率は５ｍＷ／［ｍ・Ｋ］以上であってもよく、さらには１０ｍＷ／［ｍ・Ｋ］以上であってもよい。
【００６０】
断熱シート１は、切断具で切断可能であることが好ましい。例えば、はさみやカッターなどの切断具で断熱シート１を切断することができれば、断熱シート１の加工性、取り扱い性、施工性を高めることができる。
【００６１】
図１では、被覆層２０として、不織布を用いた例が示されている。不織布は、繊維がシート状に成形されたものであってよい。不織布では、繊維がバインダで結合されていてよい。あるいは、繊維が絡み合ってシート状になった布であってもよい。不織布の繊維は短繊維であってよい。不織布を用いた場合、不織布の表面から飛び出た繊維をエアロゲル層１０の内部に食い込ませることができる。そのため、エアロゲル層１０と被覆層２０との密着強度を高めることができる。また、繊維が食い込むことによって、断熱シート１を曲げたときに食い込んだ繊維によってエアロゲル層１０を支持することができるため、エアロゲル層１０の破断や被覆層２０の剥離を抑制することができる。不織布は、繊維の飛び出しにより凹凸面が形成されていてよい。また、密着強度を高めるために、エアロゲル層１０に接する面が粗面化された不織布を用いてもよい。粗面化によって、より多くの繊維を表面から飛び出させることができる。粗面化は、ブラシ又はブラシ状の器具で不織布の表面を毛羽立たせることで行うことができる。
【００６２】
不織布としては、特に限定されるものではなく、適宜の材料の不織布を用いることができる。不織布の材料は、ガラス繊維、有機樹脂繊維などであってよい。凹凸がより多い不織布を用いた場合には、断熱層２０の表面積が大きくなり、密着性が増すので好ましい。
【００６３】
図１では、不織布で構成される被覆層２０がエアロゲル層１０の両面に設けられている。被覆層２０の一方のみが不織布であってももちろんよい。ただし、断熱シート１においては、被覆層２０として、エアロゲル層１０の両面に不織布が設けられることがより好ましい。それにより、断熱シート１の強度を高め、高い曲げ性を付与することができる。
【００６４】
図２は、断熱シート１の他の一例を示している。図２の断熱シート１は、被覆層２０が凹凸表面を有するシートで構成されている。それ以外の構成は、図１の態様と同じである。同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６５】
凹凸表面を有するシートは、シートの表面に凹凸が形成されたものであれば、特に限定なく用いることができる。凹凸表面を有するシートは、平坦な表面を有するシートに凹凸加工が施されて形成されたものであってもよいし、シート形成時に凹凸形状に成形されたものであってもよい。凹凸表面を有するシートを用いた場合、エアロゲル層１０と被覆層２０とが界面において厚み方向に相互に入り込むことになる。そのため、エアロゲル層１０と被覆層２０との密着強度を高めることができる。また、エアロゲル層１０が凹凸面で被覆されることによって、断熱シート１を曲げたときに凸部分によってエアロゲル層１０を支持することができるため、エアロゲル層１０の破断や被覆層２０の剥離を抑制することができる。
【００６６】
凹凸表面を有するシートは、エンボス加工されたシートであることが好ましい。エンボス加工では、容易にシートの表面に凹凸を形成することができる。エンボス加工は、シートに凹凸構造が付けられる加工であってよい。例えば、シートの一方も面から、複数の突起を有する所定の形状の成形型を押圧することにより、当該一方の面を凹ませるとともに、他方の面を盛り上がらせて、エンボス加工を行うことができる。エンボス加工は、浮き彫り状の加工であってよい。エンボス加工によって凹凸が設けられたシートを用いた場合、被覆層２０とエアロゲル層１０との界面が凹凸界面となって、エアロゲル層１０と被覆層２０との接触面積が増加する。そのため、エアロゲル層１０と被覆層２０との密着強度を高めることができる。
【００６７】
凹凸表面を有するシート（エンボス加工されるシート）の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、紙、樹脂シートなどを用いることができる。シートの材料は、エンボス加工によって形成された凹凸形状が保持できる材料であることが好ましい。例えば、表面が平坦なシート材にエンボス加工を施すことにより、シート材の表面を凹凸面にすることができる。樹脂シートは、例えば、ＰＥＴシートなどが例示される。凹凸がより多いシート材を用いた場合には、断熱層２０の表面積が大きくなり、密着性が増すので好ましい。
【００６８】
図２では、凹凸表面を有するシートで構成される被覆層２０がエアロゲル層１０の両面に設けられている。被覆層２０の一方のみが凹凸表面を有するシートであってももちろんよい。ただし、断熱シート１においては、被覆層２０として、エアロゲル層１０の両面に凹凸表面を有するシートが設けられることがより好ましい。それにより、断熱シート１の強度を高め、高い曲げ性を付与することができる。
【００６９】
また、表裏の被覆層２０のうち、一方の被覆層２０が不織布で構成され、他方の被覆層２０が凹凸表面を有するシートで構成されてもよい。この場合も、エアロゲル層１０と被覆層２０との密着性を高めることができる。ただし、表裏の被覆層２０は同じ材料で構成されている方が、曲げ力を分散する性能を得やすく、また、製造も容易であるため、好ましい。
【００７０】
図３は、上記の断熱シート１を用いた断熱材の一例を示している。この断熱材は、断熱シート１が複数重ねられたものである。断熱シート１は厚み方向に重ねられる。断熱シート１を重ねることにより、断熱性をより向上させることができる。図３では、図１に示すような被覆層２０が不織布で構成された断熱シート１を重ねた形態を示しているが、これに限定されるものではなく、被覆層２０は、図２に示すような凹凸表面を有するシートであってもよいし、それ以外の構成であってもよい。
【００７１】
断熱材は、複数の断熱シート１が接着剤によって貼り合わされて形成されるものであってよい。それにより、断熱シート１間で剥離が生じることを抑制することができる。断熱シート１を貼り合わせる接着剤としては、例えば、ゴム系結合剤を用いることができる。それにより、ゴム性を付与することができるため、曲げ方向に対しての強度を高めることができる。ゴム系結合剤としては、エアロゲル粒子を結合するゴム系結合剤と同様のものを用いることができる。エアロゲル粒子を結合するゴム系結合剤と、断熱シート１を接着する接着剤とが同じ材料であってもよい。その場合、材料数を減らすことができ、より容易に製造することができる。断熱シート１を接着する接着剤からは接着層が形成されてもよい。被覆層２０が不織布である場合、接着剤を不織布に若干取り込ませながら、断熱シート１を貼り合わせることができるため、密着性を高めることができる。また、接着層の厚みを薄くすることができる。なお、断熱シート１を接着する接着剤は、断熱シート１の裏面側に粘着層が設けられている場合には、その粘着層によって構成されてもよい。また、断熱シート１を接着する接着剤は、両面テープにより構成されてもよい。
【００７２】
図３では、断熱シート１が３枚重なった形態が示されているが、断熱シート１の数は特に限定されない。例えば、断熱シート１は２枚であってもよいし、４枚以上であってもよい。また、例えば、断熱シート１の数は１００枚以下にすることができ、好ましくは５０枚以下にすることができ、より好ましくは２０枚以下にすることができ、さらに好ましくは１０枚以下にすることができる。断熱シートの数が多すぎると、製造が煩雑になるおそれがある。また、断熱材を曲げて使用する場合、断熱シート１の数が多くなりすぎると曲がりにくくなるおそれがある。
【００７３】
断熱材は曲げ性を有していてもよいし、有していなくてもよい。断熱材が曲げ性（柔軟性）を有する場合、曲面に断熱材を取り付けることができる。断熱材の曲げ性は、例えば湾曲可能な程度であってもよい。また、断熱材が曲げ性を有していなくても、断熱シート１が曲げ性を有している。そのため、曲面を有する断熱材を形成することができる。例えば、複数の断熱シート１を曲げた状態で接着させると、曲がった構造を有する断熱材を形成することができる。そのため、施工部位の形状に合わせた形状の断熱材を容易に作製することが可能である。
【００７４】
複数の断熱シート１が貼り合わされて多層構造になった断熱材は、厚みが厚くなる場合、柔軟性が断熱シート１に比べて低くなるが、被覆層２０が多層構造になるため、強度を向上することができる。特に、被覆層２０として不織布を用いた場合には、高い強度を得ることができる。
【００７５】
断熱シートの製造方法について、以下に説明する。
【００７６】
エアロゲル層１０を得るための材料として、エアロゲル粒子とゴム系結合剤とを含むエアロゲル粒子含有組成物を用いることができる。エアロゲル粒子含有組成物は、エアロゲル粒子とゴム系結合剤とが混合されて形成されたものである。エアロゲル粒子は、粉状であってよい。ゴム系結合剤は、粉体であってもよいし、液体であってもよい。ただし、ゴム系結合剤が液体である場合は、エアロゲル粒子をゴム系結合剤に比べてリッチな状態にして、エアロゲル粒子含有組成物が全体として粉状であるようにすることが好ましい。それにより、エアロゲル粒子の充填性を高めてエアロゲル層１０を形成することができる。
【００７７】
エアロゲル粒子含有組成物では、エアロゲル粒子にゴム系結合剤が付着していることが好ましい。ゴム系結合剤は、粒子表面に層状に付着していてもよいし、点状に付着していてもよい。ゴム系結合剤が層状に付着した場合、エアロゲル層１０の強度を高めることができる。ゴム系結合剤が点状に付着した場合、エアロゲル層１０の熱伝導率をより低下することができる。
【００７８】
エアロゲル粒子含有組成物の調製では、まず、エアロゲル粒子の表面にゴム系結合剤を付着させる。ゴム系結合剤が液体状の場合、ゴム系結合剤は常温で粘度が低い方が好ましい。これにより、エアロゲル粒子にゴム系結合剤が均一に付着しやすくなる。エアロゲル粒子にゴム系結合剤を付着させる方法としては、例えば、容器の中にエアロゲル粒子とゴム系結合剤を入れシェーキングする方法や混合機でスプレー塗布する方法を採用することができる。
【００７９】
図４は、エアロゲル粒子１１にゴム系結合剤１２を付着させる方法の一例を示している。ゴム系結合剤１２は、粉体であってもよいし、液体であってもよい。ただし、ゴム系結合剤１２が液体の場合は、均一に分散しやすいように液滴を用いることが好ましい。図４に示すように、例えば、エアロゲル粒子１１にゴム系結合剤１２を付着させるにあたっては、エアロゲル粒子１１とゴム系結合剤１２とを容器１３に入れる。そして、蓋を閉めるなどして容器１３を密封し、容器１３を振る。これにより、エアロゲル粒子１１とゴム系結合剤１２とが混合されて、ゴム系結合剤１２が付着したエアロゲル粒子１１を得ることができる。尚、生産レベルにおいては、ミルやミキサーなどの適宜の混合機を使用して混合を行うことができる。ただし、強力な撹拌力が働くと粒子が壊れるおそれがあるので、粒子が破壊されない程度の撹拌力で混合することが好ましい。
【００８０】
また、エアロゲル粒子とゴム系結合剤とを、スプレー塗布によって混合してもよい。例えば、エアロゲル粒子を撹拌しながら、ゴム系結合剤又はその分散液あるいはその溶液を撹拌状態のエアロゲル粒子にスプレー塗布することにより、エアロゲル粒子の表面にゴム系結合剤を付着させることができる。ゴム系結合剤のスプレーにあたって、ゴム系結合剤を揮発性の溶剤で希釈した場合は、乾燥を行うことで、溶剤を除去することができる。
【００８１】
こうして調製されたエアロゲル粒子含有組成物を成形することにより、断熱シート１を製造することができる。エアロゲル粒子含有組成物は粉末状の組成物であり、これを固めることによりエアロゲル層１０を形成することができる。エアロゲル粒子含有組成物の成形は、加熱加圧成形により行うことができる。この成形では、エアロゲル粒子がゴム系結合剤により接着して成形されてエアロゲル層１０が形成される。
【００８２】
図５は、エアロゲル粒子含有組成物１０ａを成形して断熱シート１を製造する方法の一例を示している。
【００８３】
図５に示すように、成形にあたっては、プレス機３０を用いる。このプレス機３０はプレス下型３１とプレス上型３２とを備えて構成されている。そして、まず、図５（ａ）に示すように、プレス下型３１に側壁型３１ｂを取り付けて凹部３１ａを形成した後、この凹部３１ａの底面に離型シート３４を敷き、その上に被覆層２０の材料２０ａを重ねる。被覆層２０の材料は、不織布又は凹凸表面を有するシートを好ましく用いることができる。
【００８４】
次に、エアロゲル粒子含有組成物１０ａをプレス下型３１上の凹部３１ａに投入する。尚、図５では、ゴム系結合剤の図示を省略してエアロゲル粒子含有組成物１０ａを粒子状の材料として記載しているが、エアロゲル粒子含有組成物１０ａとしては、エアロゲル粒子とゴム系結合剤とが混合されたものを用いる。次いで、図５（ｂ）に示すように、薬さじ、ヘラなどの平滑具３３により表面を平らにならす。次に、表面が平坦になったエアロゲル粒子含有組成物１０ａの上に被覆層２０の材料２０ａを重ね、さらにその上に、離型シート３４を重ねる。
【００８５】
そして、図５（ｃ）で示すように、プレス上型３２を凹部３１ａに上方から押し込んで挿入し、加熱加圧して押圧（プレス）する。このとき、エアロゲル粒子が押し潰されて壊れない程度のプレス圧力で押圧することが好ましい。このプレスによりゴム系結合剤が接着性を発揮して、エアロゲル粒子が接着されて結合一体化し、エアロゲル層１０が形成される。また、被覆層２０の材料２０ａとエアロゲル層１０とがゴム系結合剤の接着作用により接着されて被覆層２０が形成され、この被覆層２０がエアロゲル粒子の成形物であるエアロゲル層１０と一体化する。そして、プレス終了後に成形物を取り出す。これにより、図５（ｄ）に示すように、エアロゲル層１０と被覆層２０とにより構成される断熱シート１が形成される。
【００８６】
成形条件は適宜に好適化することができる。成形温度は、例えば、８０〜２００℃の範囲であってよく、好ましくは、１００〜１９０℃の範囲であってよい。成形時間は、例えば、１〜６０分の範囲であってよく、好ましくは、５〜３０分の範囲であってよい。成形時の圧力（プレス圧）は、３００ｇ／ｃｍ２以上であることが好ましく、７００ｇ／ｃｍ２以上であることがより好ましい。例えば、成形時の圧力は、０．１〜１０ＭＰａの範囲であってよく、好ましくは、０．５〜５ＭＰａの範囲であってよい。
【実施例】
【００８７】
＜シリカエアロゲル粒子の合成＞
アルコキシシランとしてテトラメトキシシランのオリゴマー（コルコート株式会社製：メチルシリケート５１、平均分子量４７０）、溶媒としてエタノール（ナカライテスク株式会社製特級試薬）、水、及び触媒として０．０１モル／リットルのアンモニア水を用いた。上記テトラメトキシシランのオリゴマーを１モル、エタノールを１２０モル、水を２０モル、アンモニア水を２．１６モルの比率で配合したゾル状反応液を得た。この後、ゾル状反応液を室温で静置し、ゲル化させ、ゲル状化合物を得た。
【００８８】
次に、耐圧容器を用い、このゲル状反応液を１８℃、圧力５．４ＭＰａ（５５ｋｇｆ／ｃｍ２）の液化二酸化炭素中に入れ、ゲル状化合物内のエタノールを二酸化炭素に置換する操作を３時間行った。その後耐圧容器内を二酸化炭素の超臨界条件である温度８０℃、圧力１５．７ＭＰａ（１６０ｋｇ／ｃｍ２）とし、溶媒除去を４８時間行った。この超臨界状態の雰囲気に、疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザンを０．３モル／リットルの割合で添加し、２時間かけて疎水化処理剤を超臨界流体中に拡散させ、この超臨界流体中にゲル状化合物を放置し疎水化を施した。その後、超臨界状態の二酸化炭素を流通した後に減圧し、ゲル状化合物に含まれるエタノールと疎水化処理剤を除去した。疎水化処理剤投入から減圧までの時間は１５時間を要した。その後、耐圧容器から取り出し、シリカエアロゲル粒子を得た。このシリカエアロゲル粒子は、かさ密度が０．０８６ｇ／ｃｍ３、平均粒径１１００μｍであった。尚、平均粒径は、Ｘ線ＣＴによって得られる１００個のシリカエアロゲル粒子の断面積から真円換算した径を用いた。
【００８９】
このようにして得たエアロゲル粒子を以下の断熱シートの製造に用いた。
【００９０】
＜断熱シートの製造＞
（実施例１）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ）３．６ｇと、ゴム系結合剤として１．７ｇのＳＢＲ樹脂（ＳＢＲラテックスエマルジョン、固形分比率：３８ｗｔ％）とを均一に混合し、エアロゲル粒子含有組成物を調製した。このゴム系結合剤の破断伸度は、２９０％である。ゴム系結合剤の破断伸度は、ゴム系結合剤により成形されたフィルムを用い、ＪＩＳ−Ｃ−２１５１に準拠して測定した値である。ゴム系結合剤の破断伸度の測定方法は、以下同様である。
【００９１】
縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み２ｍｍの金型の底に、炭酸カルシウム紙を敷き、その上に得られたエアロゲル粒子含有組成物を入れ、さらに炭酸カルシウム紙を重ねた。炭酸カルシウム紙としては、厚み２５０μｍのものを用いた。そして、金型に充填された材料をプレス成形し、ゴム系結合剤を硬化させてエアロゲル粒子を接着させるとともに、エアロゲル粒子の層と炭酸カルシウム紙とを接着させた。成形物は、所望の大きさで成形された。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）、加圧時間が３０分とした。これにより、エアロゲル層の表裏両面に被覆層が設けられた実施例１の断熱シートが得られた。
【００９２】
実施例１の断熱シートでは、エアロゲル層におけるエアロゲル粒子の割合は９８ｖｏｌ％であり、エアロゲル層の密度は０．１８４ｇ／ｃｍ３であった。また、断熱シートの厚みは２．１ｍｍであり、エアロゲル層の厚みは１．６ｍｍであり、断熱シートにおけるエアロゲル層の厚みの割合は７６％であった。
【００９３】
（実施例２）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ）３．６ｇと、ゴム系結合剤として１．７ｇのシリル化ウレタン樹脂（水系接着剤、固形分比率：３７ｗｔ％）とを均一に混合し、エアロゲル粒子含有組成物を調製した。このゴム系結合剤の破断伸度は４５０％である。縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み２ｍｍの金型の底に、ガラス不織布を敷き、その上に得られたエアロゲル粒子含有組成物を入れ、さらにガラス不織布を重ねた。ガラス不織布としては、厚み２３０μｍのガラス不織布（阿波製紙製）を用いた。そして、金型に充填された材料をプレス成形し、ゴム系結合剤を硬化させてエアロゲル粒子を接着させるとともに、エアロゲル粒子の層とガラス不織布とを接着させた。成形物は、所望の大きさで成形された。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）、加圧時間が３０分とした。これにより、エアロゲル層の表裏両面に被覆層が設けられた実施例２の断熱シートが得られた。
【００９４】
実施例２の断熱シートでは、エアロゲル層におけるエアロゲル粒子の割合は９８ｖｏｌ％であり、エアロゲル層の密度は０．１７２ｇ／ｃｍ３であった。また、断熱シートの厚みは２．１ｍｍであり、エアロゲル層の厚みは１．７ｍｍであり、断熱シートにおけるエアロゲル層の厚みの割合は８１％であった。
【００９５】
（実施例３）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ）３．６ｇと、ゴム系結合剤として１．７ｇのシリル化ウレタン樹脂（水系接着剤、固形分比率：３７ｗｔ％）とを均一に混合し、エアロゲル粒子含有組成物を調製した。このゴム系結合剤の破断伸度は、４５０％である。縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み２ｍｍの金型の底に、ポリアミド系の不織布を敷き、その上に得られたエアロゲル粒子含有組成物を入れ、さらにポリアミド系の不織布を重ねた。ポリアミド系の不織布としては、厚み２３０μｍのポリアミド系の不織布（出光ユニテック社製）を用いた。そして、金型に充填された材料をプレス成形し、ゴム系結合剤を硬化させてエアロゲル粒子を接着させるとともに、エアロゲル粒子の層とガラス不織布とを接着させた。成形物は、所望の大きさで成形された。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）、加圧時間が３０分とした。これにより、エアロゲル層の表裏両面に被覆層が設けられた実施例３の断熱シートが得られた。
【００９６】
実施例３の断熱シートでは、エアロゲル層におけるエアロゲル粒子の割合は９８ｖｏｌ％であり、エアロゲル層の密度は０．１７２ｇ／ｃｍ３であった。また、断熱シートの厚みは２．１ｍｍであり、エアロゲル層の厚みは１．７ｍｍであり、断熱シートにおけるエアロゲル層の厚みの割合は８１％であった。
【００９７】
（比較例１）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ）３．６ｇと、ゴム性を有さない結合剤として１．８７ｇのアクリルエマルジョン樹脂（日信化学社製、固形分比率：３４ｗｔ％）とを均一に混合し、エアロゲル粒子含有組成物を調製した。この結合剤の破断伸度は、１６０％である。縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み２ｍｍの金型の底に、炭酸カルシウム紙を敷き、その上に得られたエアロゲル粒子含有組成物を入れ、さらに炭酸カルシウム紙を重ねた。炭酸カルシウム紙としては、厚み２５０μｍのものを用いた。そして、金型に充填された材料をプレス成形し、結合剤を硬化させてエアロゲル粒子を接着させるとともに、エアロゲル粒子の層と炭酸カルシウム紙とを接着させた。成形物は、所望の大きさで成形された。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）、加圧時間が３０分とした。これにより、ゴム性を有さない結合剤によってエアロゲル層が形成された比較例１の断熱シートが得られた。
【００９８】
比較例１の断熱シートでは、エアロゲル層におけるエアロゲル粒子の割合は９８ｖｏｌ％であり、エアロゲル層の密度は０．１８４ｇ／ｃｍ３であった。また、断熱シートの厚みは２．１ｍｍであり、エアロゲル層の厚みは１．６ｍｍであり、断熱シートにおけるエアロゲル層の厚みの割合は７６％であった。
【００９９】
（比較例２）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ）３．６ｇと、９．５ｇのシリル化ウレタン樹脂（固形分比率：３７ｗｔ％）とを均一に混合し、エアロゲル粒子含有組成物を調製した。この結合剤の破断伸度は、４５０％である。縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み２ｍｍの金型の底に、炭酸カルシウム紙を敷き、その上に得られたエアロゲル粒子含有組成物を入れ、さらに炭酸カルシウム紙を重ねた。炭酸カルシウム紙としては、厚み２５０μｍのものを用いた。そして、金型に充填された材料をプレス成形し、結合剤を硬化させてエアロゲル粒子を接着させるとともに、エアロゲル粒子の層と炭酸カルシウム紙とを接着させた。成形物は、所望の大きさで成形された。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）、加圧時間が３０分とした。これにより、比較例２の断熱シートが得られた。
【０１００】
比較例２の断熱シートでは、エアロゲル層におけるエアロゲル粒子の割合は９０ｖｏｌ％であり、エアロゲル層の密度は０．３１ｇ／ｃｍ３であった。また、断熱シートの厚みは２．１ｍｍであり、エアロゲル層の厚みは１．６ｍｍであり、断熱シートにおけるエアロゲル層の厚みは７６％であった。
【０１０１】
（比較例３）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ）３．６ｇと、１．７ｇのシリル化ウレタン樹脂（固形分比率：３７ｗｔ％）とを均一に混合し、エアロゲル粒子含有組成物を調製した。この結合剤の破断伸度は４５０％である。縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み２ｍｍの金型の底に、離型紙を敷き、その上に得られたエアロゲル粒子含有組成物を入れ、さらに離型紙を重ねた。そして、金型に充填された材料をプレス成形し、結合剤を硬化させてエアロゲル粒子を接着させた。成形物は、所望の大きさで成形された。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）、加圧時間が３０分とした。成形後は離型紙を取り除いた。これにより、被覆層を有さないエアロゲル層単体により構成された比較例３の断熱シートが得られた。
【０１０２】
比較例３の断熱シートでは、エアロゲル層におけるエアロゲル粒子の割合は９８ｖｏｌ％であり、エアロゲル層の密度は０．１７２ｇ／ｃｍ３であった。また、断熱シート（エアロゲル層）の厚みは１．７ｍｍであった。
【０１０３】
＜断熱材の製造＞
（実施例Ａ１）
実施例３の断熱シート５枚を、それぞれの間に０．３ｇのシリル化ウレタン樹脂（固形分比率：３７ｗｔ％）を挟んで重ね合わせた。重ね合わせは、シリル化ウレタン樹脂を断熱シートの表面に塗布し、他の断熱シートを重ねることを繰り返すことによって行った。これにより、５枚の断熱シートが４つの接着層で接着された断熱材を製造した。断熱材は板状となった。
【０１０４】
（比較例Ａ１）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ）１８ｇと、８．５ｇのシリル化ウレタン樹脂（固形分比率：３７ｗｔ％）とを均一に混合し、エアロゲル粒子含有組成物を調製した。縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み２ｍｍの金型の底に、離型紙を敷き、その上に得られたエアロゲル粒子含有組成物を入れ、さらに離型紙を重ねた。そして、金型に充填された材料をプレス成形し、結合剤を硬化させてエアロゲル粒子を接着させた。成形物は、所望の大きさで成形された。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）、加圧時間が３０分とした。成形後は離型紙を取り除いた。これにより、被覆層を有さないエアロゲル層単体により構成された比較例Ａ１の断熱材が得られた。
【０１０５】
なお、比較例Ａ１の断熱材は、層構成は比較例３の断熱シートと同様の層構成となっているが、エアロゲル層の厚みが８．５ｍｍであり、厚みが厚いため、柔軟性を有するシート形状ではなく、板状となっている。そのため、比較例Ａ１は、実施例Ａ１の比較対照となる断熱材として取り扱われるものである。
【０１０６】
（断熱性能評価）
実施例及び比較例の断熱シートについて、強度と熱伝導率を測定した。強度はＪＩＳ  Ｋ７２２１に準拠して測定し、熱伝導率はＪＩＳ  Ａ１４１２に準拠して測定した。
【０１０７】
（柔軟性評価）
実施例及び比較例の断熱シートから、切断具で切り出して１２０ｍｍ×５０ｍｍの大きさの帯状の断熱シートを作製した。作製された断熱シートを長手方向を周方向に沿わせて半径３ｃｍの円柱に巻き付け、巻き付け前後の断熱シートの状態を比較することで、柔軟性（曲げ性）を評価した。巻き付け前後で断熱シートの状態に変化がないものは「○」とした。表側及び裏側の少なくとも一方の被覆層が剥離したもの、及び、エアロゲル層にクラックが生じたものは「×」とした。
【０１０８】
（評価結果）
表１に結果を示す。実施例１〜３では、低い熱伝導率を得ることができるとともに、柔軟性を付与することができた。これは、ゴム系結合剤を用いてエアロゲル粒子を結合し、被覆層でエアロゲル層を被覆したことによるものと考えられる。一方、比較例１では、熱伝導率は低くなったものの、ゴム性のない結合剤を用いており、曲げた際にクラックが生じ、断熱シートを曲げて使用することができないものであった。また、比較例２では、ゴム性を有する結合剤の量を多くすることで柔軟性が高まったが、エアロゲル粒子の体積割合が低くなることで熱伝導率が高くなって、断熱性が低下した。また、比較例３では、被覆層が設けられていないために、十分な柔軟性が得られなかった。
【０１０９】
また、実施例Ａ１及び比較例Ａ２の断熱材を比較したところ、実施例Ａ１の方が強度が高かった。
【０１１０】
【表１】
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【符号の説明】
【０１１１】
１      断熱シート
１０    エアロゲル層
２０    被覆層
１１    エアロゲル粒子
１２    ゴム系結合剤
２１    表側被覆層
２２    裏側被覆層
【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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