(57)【要約】  熱伝導率0.05 W/mK未満及び収縮率１０％以下を有する粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質に関する。当該物質は、自由流動性であり、微孔性絶縁物質３０−９５％（乾燥質量）、赤外線遮断剤５−７０％（乾燥質量）、粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％（乾燥質量）及び結合剤物質０−５％（乾燥質量）の緊密な混合物の粒子からなる。当該物質は、微孔性絶縁物質及び赤外線遮断剤を混合して、第１の密度を持つ緊密なエアレイテッド混合物を生成し；緊密な混合物を、第１の体積流量で、押出し手段に運び；緊密な混合物を、第１の体積流量よりも低い第２の体積流量で押出しして、第１の密度よりも大きい第２の密度を持つ圧縮物質とし；多孔性膜を通して、エアレイテッド混合物から空気の一部を排出して、第１の体積流量から第２の体積流量への変化によって緊密な混合物内で生じた圧力を開放し；圧縮物質を粒状化することによって製造される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導率0.05 W/mK未満及び収縮率１０％以下を有する粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質であって、前記物質は、自由流動性であり、
微孔性絶縁物質３０−９５％（乾燥質量）；
赤外線遮断剤５−７０％（乾燥質量）；
粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％（乾燥質量）；及び
結合剤物質０−５％（乾燥質量）
の緊密な混合物から形成された粒子からなることを特徴とする、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質。
【請求項２】
熱絶縁物質が、下記組成：
微孔性絶縁物質４０−８５％（乾燥質量）；
赤外線遮断剤１５−６０％（乾燥質量）；
粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％（乾燥質量）；及び
結合剤物質０−５％（乾燥質量）
を本質的に有することを特徴とする、請求項１記載の熱絶縁性物質。
【請求項３】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の粒径が、0.25−２.５mmであることを特徴とする、請求項１又は２記載の熱絶縁物質。
【請求項４】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度が、180−350 kg/m3であることを特徴とする、請求項１−３のいずれか１項記載の熱絶縁物質。
【請求項５】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度が、250−450 kg/m3であることを特徴とする、請求項１−４のいずれか１項記載の熱絶縁物質。
【請求項６】
赤外線遮断剤が、二酸化チタン、鉄チタン酸化物、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、炭化ケイ素、及びその混合物から選ばれるものであることを特徴とする、請求項１−５のいずれか１項記載の熱絶縁物質。
【請求項７】
微孔性絶縁物質が、シリカを含有するものであることを特徴とする、請求項１−６のいずれか１項記載の熱絶縁物質。
【請求項８】
シリカが、沈殿シリカを含有するものであることを特徴とする、請求項７記載の熱絶縁物質。
【請求項９】
シリカが、ヒュームドシリカを含有するものであることを特徴とする、請求項７又は８記載の熱絶縁物質。
【請求項１０】
ヒュームドシリカが、BET比表面積180−230 m2/gを含有するものであることを特徴とする、請求項９記載の熱絶縁物質。
【請求項１１】
ヒュームドシリカが、実質的に200 m2/gのBET比表面積を有するものであることを特徴とする、請求項１０記載の熱絶縁物質。
【請求項１２】
ヒュームドシリカが、疎水性表面処理を受けたものであることを特徴とする、請求項９記載の熱絶縁物質。
【請求項１３】
粒状の絶縁性フィラー物質が、バーミキュライト、パーライト、フライアッシュ、揮発シリカ、その混合物から選ばれるものであることを特徴とする、請求項１−１２のいずれか１項記載の熱絶縁物質。
【請求項１４】
結合剤が、有機結合剤を含有するものであることを特徴とする、請求項１−１３のいずれか１項記載の熱絶縁物質。
【請求項１５】
有機結合剤が、ポリビニルアルコールを含有するものであることを特徴とする、請求項１４項記載の熱絶縁物質。
【請求項１６】
結合剤が、無機結合剤を含有するものであることを特徴とする、請求項１−１３のいずれか１項記載の熱絶縁物質。
【請求項１７】
無機結合剤が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、オルトリン酸アルミニウム、及びその混合物から選ばれるものであることを特徴とする、請求項１６記載の熱絶縁物質。
【請求項１８】
熱伝導率0.05 W/mK未満及び収縮率１０％以下を有し、自由流動性であり、微孔性絶縁物質３０−９５％（乾燥質量）、赤外線遮断剤５−７０％（乾燥質量）、粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％（乾燥質量）及び結合剤物質０−５％（乾燥質量）の緊密な混合物の粒子からなる粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を製造する方法であって、下記工程：
−微孔性絶縁物質及び赤外線遮蔽剤を混合して、第１の密度を持つエアレイテッド混合物を形成する工程；
−混合物を、第１の体積流量で、押出し手段に運ぶ工程；
−混合物を、第１の体積流量よりも小さい第２の体積流量で押出して、第１の密度よりも大きい第２の密度を持つ圧縮物質とする工程；
−多孔性膜を通して、エアレイテッド混合物から空気の一部を排気して、第１の体積流量から第２の体積流量への変化によって混合物内で発生した圧力を開放する工程；
−圧縮物質を造粒する工程；
を包含することを特徴とする、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の製法。
【請求項１９】
第１の体積流量が、第２の体積流量の２.０−４.５倍の範囲であることを特徴とする、請求項１８記載の製法。
【請求項２０】
第１の体積流量が、100−300 l/時間の範囲であることを特徴とする、請求項１８又は１９記載の製法。
【請求項２１】
第１の体積流量が、125−280 l/時間の範囲であることを特徴とする、請求項２０記載の製法。
【請求項２２】
第２の体積流量が、２０−９０l/時間の範囲であることを特徴とする、請求項１８−２１のいずれか１項記載の製法。
【請求項２３】
第２の体積流量が、２５−９０l/時間の範囲であることを特徴とする、請求項２２記載の製法。
【請求項２４】
緊密な混合物を、スクリューコンベヤーによって、押出し手段に運ぶ工程を含むことを特徴とする、請求項１８−２３のいずれか１項記載の製法。
【請求項２５】
緊密なエアレイテッド混合物を、少なくとも１個のローラーによって押出しする工程を含むことを特徴とする、請求項１８−２４のいずれか１項記載の製法。
【請求項２６】
緊密なエアレイテッド混合物を、１対の対向ローラーによって押出しする工程を含むことを特徴とする、請求項２５項記載の製法。
【請求項２７】
緊密なエアレイテッド混合物を押出しするため、圧力２.５−２０バールをかけることを特徴とする、請求項１８−２６のいずれか１項記載の製法。
【請求項２８】
かける圧力が、実質的に５−１０バールの範囲であることを特徴とする、請求項２７記載の製法。
【請求項２９】
多孔性膜が金属製であり、直径５−５０μの孔を有するものであることを特徴とする、請求項１８−２８のいずれか１項記載の製法。
【請求項３０】
孔が直径１５μであることを特徴とする、請求項２９記載の製法。
【請求項３１】
圧縮物質が、圧縮物質のシート状であることを特徴とする、請求項１８−３０のいずれか１項記載の製法。
【請求項３２】
粒状化前に、圧縮物質を破断する工程を含むことを特徴とする、請求項１８−３１のいずれか１項記載の製法。
【請求項３３】
圧縮物質を、回転チョッパーによって破断することを特徴とする、請求項３２記載の製法。
【請求項３４】
圧縮物質の粒状化が、ローターを使用して、物質を強制的にメッシュの開口を通過させる工程を含むことを特徴とする、請求項１８−３３のいずれか１項記載の製法。
【請求項３５】
メッシュが、金網からなるものであることを特徴とする、請求項３４記載の製法。
【請求項３６】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質が、下記組成：
微孔性絶縁物質４０−８５％（乾燥質量）；
赤外線遮断剤１５−６０％（乾燥質量）；
粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％（乾燥質量）；及び
結合剤物質０−５％（乾燥質量）
を実質的に有することを特徴とする、請求項１８−３６のいずれか１項記載の製法。
【請求項３７】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の粒径が、0.25−２.５mmの範囲であることを特徴とする、請求項１８−３６のいずれか１項記載の製法。
【請求項３８】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度が、180−350 kg/m3の範囲であることを特徴とする、請求項１８−３７のいずれか１項記載の製法。
【請求項３９】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度が、250−450 kg/m3の範囲であることを特徴とする、請求項１８−３８のいずれか１項記載の製法。
【請求項４０】
赤外線遮断剤が、二酸化チタン、鉄チタン酸化物、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、炭化ケイ素、及びその混合物から選ばれるものであることを特徴とする、請求項１８−３９のいずれか１項記載の製法。
【請求項４１】
微孔性絶縁物質が、シリカを含有するものであることを特徴とする、請求項１８−４０のいずれか１項記載の製法。
【請求項４２】
シリカが、沈殿シリカを含有するものであることを特徴とする、請求項４１記載の製法。
【請求項４３】
シリカが、ヒュームドシリカを含有するものであることを特徴とする、請求項４１又は４２記載の製法。
【請求項４４】
ヒュームドシリカが、BET比表面積180−230 m2/gを含有するものであることを特徴とする、請求項４３記載の製法。
【請求項４５】
ヒュームドシリカが、実質的に200 m2/gのBET比表面積を有するものであることを特徴とする、請求項４４記載の製法。
【請求項４６】
ヒュームドシリカが、疎水性表面処理を受けたものであることを特徴とする、請求項４３、４４又は４５記載の製法。
【請求項４７】
粒状の絶縁性フィラー物質が、バーミキュライト、パーライト、フライアッシュ、揮発シリカ、その混合物から選ばれるものであることを特徴とする、請求項１８−４６のいずれか１項記載の製法。
【請求項４８】
結合剤が、有機結合剤を含有するものであることを特徴とする、請求項１８−４７のいずれか１項記載の製法。
【請求項４９】
有機結合剤が、ポリビニルアルコールを含有するものであることを特徴とする、請求項４8項記載の製法。
【請求項５０】
結合剤が、無機結合剤を含有するものであることを特徴とする、請求項１８−４７のいずれか１項記載の製法。
【請求項５１】
無機結合剤が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、オルトリン酸アルミニウム、及びその混合物から選ばれるものであることを特徴とする、請求項５０記載の熱絶縁物質。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質に関する。本発明は、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では、その気泡又はボイドが、NTPにおいて、空気分子の平均自由通路未満、すなわち、100 nm程度又はそれ以下である多孔性又は気泡質物質を定義するために、用語「微孔性」を使用している。このような意味において微孔性である物質は、空気伝導（すなわち、空気分子間の衝突）によって、非常に低い熱移動を発揮する。このような微孔性物質は、溶液からの制御された析出から得られる（開放格子沈殿物を得るために、析出の間、温度及びpHが制御される）。他の同等の開放格子構造体としては、粒子の大部分が最終粒径100nm未満を有するピロゲニック（ヒュームド）タイプ及び熱絶縁タイプが含まれる。これらの物質（例えば、シリカ、アルミナ又は他の金属酸化物系）のいくらかは、上記のように定義される微孔性の組成物を調製するために使用される。
【０００３】
絶縁物質のシート又はブロックの使用を制限するような特定の高温での用途のための絶縁（例えば、排気管システム、炉キャビティー、ダブルスキンライニング、丸屋根上の領域、オープンジョイント用及び炉ボトム及び炉心のレベリング用のパイプインパイプ絶縁）を提供するためには、バラ詰め熱絶縁物質が使用される。
【０００４】
バラ詰め熱絶縁物質が有効であるためには、絶縁物質が比較的自由な流動性であり、絶縁物質の個々の片が凝集されず、隙間を埋めないことが必要である。自由流動性の絶縁物質の片は、相互のそばを移動でき、これにより、絶縁物質が最も緻密な充填状態となることができ、このようにして、非絶縁領域の形成を防止できる必要がある。微粒から形成された物質が、比較的容易に流動できるものとなるようにするための手段として、造粒がよく知られている。
【０００５】
微孔性絶縁物質のシート又はブロックは、上述のように、そのボイドのサイズのため、他の絶縁物質よりも、実質的に優れた熱伝導特性を有していることが知られている。
【０００６】
粒状絶縁体は、絶縁体の連続する粒状片の間に比較的大きいボイド（上述のように微孔性ボイドより大きい）を含有し、このため、粒状物質の熱伝導率は、匹敵する絶縁体の大きい連続ボディーと比べて高い。粒子間の大きいボイドによって、微孔性のボイドを有する微孔性絶縁体の個々の粒子によって獲得された熱絶縁性の利点が失われるため、粒状の微孔性熱絶縁物質は、一般的には使用されない。粒状の微孔性熱絶縁体における大きいボイドは、一部は、粒子内における強化用ファイバーの存在によるものである。ファイバーは、粒子を「ヘアリー」とし、これにより、粒子をギッシリとパックする可能性が低減する。
【０００７】
粒状の微孔性エーロゲル物質、例えば、CabotからNANOGEL（登録商標）として市販されているグレードIN01ビーズが知られている。しかし、このような絶縁性物質は、加熱時、比較的大きい収縮を受ける。例えば、NANOGEL粒状エーロゲル物質の高さは、ルツボ内における２４時間の加熱の前後で測定して、600℃での加熱後では１２％、800℃での加熱後では２４％減少する。
【０００８】
良好な自由流動特性を持つ粒状の非微孔性熱絶縁物質も知られている。
【０００９】
バーミキュライト粒子、例えば、デンマーク国のSkamolによって市販されている剥離した微細グレードのバーミキュライトは、150−180kg/m3の密度において、比較的大きい熱伝導率、例えば、平均温度200℃で0.105W/mK及び平均温度400℃で0.145 W/mKを有する。
【００１０】
粒状の自由流動性熱絶縁物質の他の形は、クレー及びか焼珪藻土の粒状化混合物系のもの、例えば、デンマーク国のSkamolによって市販されているMoler 05骨材である。これらの絶縁物質も、比較的大きい熱伝導率、例えば、平均温度200℃で０.２W/mKを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、自由流動性、高温に対して抵抗性であり、比較的小さい熱伝導率を有する、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質、及びその製法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１態様によれば、熱伝導率0.05 W/mK未満及び収縮率１０％以下を有し、自由流動性であり、微孔性絶縁物質３０−９５％（乾燥質量）、赤外線遮蔽剤５−７０％（乾燥質量）、粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％及び結合剤物質０−５％の混合物から形成された粒子からなる、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、熱伝導率0.05 W/mK未満及び収縮率１０％以下を有し、自由流動性であり、微孔性絶縁物質３０−９５％（乾燥質量）、赤外線遮蔽剤５−７０％（乾燥質量）、粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％及び結合剤物質０−５％の混合物から形成された粒子からなる、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質を製造する方法であって、
−微孔性絶縁物質及び赤外線遮蔽剤を混合して、第１の密度を持つエアレイテッド混合物を形成する工程；
−混合物を、第１の体積流量で、押出し手段に運ぶ工程；
−混合物を、第１の体積流量よりも小さい第２の体積流量で押出して、第１の密度よりも大きい第２の密度を持つ圧縮物質とする工程；
−多孔性膜を通して、エアレイテッド混合物から空気の一部を排気して、第１の体積流量から第２の体積流量への変化によって混合物内で発生した圧力を開放する工程；
−圧縮物質を造粒する工程；
を包含することを特徴とする製法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の体積流量は、第２の体積流量の２.０−４.５倍の範囲内である。
【００１５】
第１の体積流量は、100−300 l/時間の範囲内であり、好ましくは、125−280 l/時間の範囲内である。
【００１６】
第２の体積流量は、２０−９０L/時間の範囲内であり、好ましくは、２５−９０l/時間の範囲内である。
【００１７】
混合物は、押出し手段まで、スクリューにて運ばれる。
【００１８】
エアレイテッド混合物は、少なくとも１個のローラー、好ましくは、１対の対向ローラーによって押出しされる。
【００１９】
エアレイテッド混合物に対して、２.５−２０バールの範囲、好ましくは、実質的に５−１０バールの範囲の圧力がかけられる。
【００２０】
多孔性膜は金属性であり、５−５０μの範囲、好ましくは、実質的に１５μの公称直径を持つ孔を有する。
【００２１】
圧縮物質は、圧縮された物質でなるシート状である。
【００２２】
圧縮物質は、粒状化される前に、例えば、ロータリーチョッピングによって、小片に破断される。
【００２３】
圧縮物質の粒状化は、ローターを使用して、強制的に、材料をメッシュ、好ましくは、金網の開口を通過させる工程を包含することができる。
【００２４】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質は、実質的に、下記の組成を有することができる：
微孔性絶縁物質４０−８５％（乾燥質量）；
赤外線遮蔽剤１５−６０％（乾燥質量）；
粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％；及び
結合剤物質０−５％
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の粒径は、0.25−２.５mmの範囲内である。
【００２５】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度は、180−350 kg/m3の範囲内である。
【００２６】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度は、250−450 kg/m3の範囲内である。
【００２７】
遮蔽剤は、二酸化チタン、鉄チタン酸化物、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、炭化ケイ素、及びその混合物から選ばれる。
【００２８】
微孔性絶縁物質は、シリカ、例えば、ヒュームド及び／又は沈殿シリカを含有できる。
【００２９】
ヒュームドシリカは、180−230 m2/gの範囲内、さらに好ましくは、200 m2/gのBST比表面積を有する。
【００３０】
ヒュームドシリカは、疎水性表面処理を受けたものでもよい。
【００３１】
粒状の絶縁性フィラー物質は、バーミキュライト、パーライト、フライアッシュ、揮発シリカ、及びそれらの混合物から選ばれる。
【００３２】
結合剤は、有機結合剤、例えば、ポリビニルアルコール、又は例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、オルトリン酸アルミニウム、及びそれらの混合物から選ばれる無機結合剤である。
【００３３】
本発明の良好な理解のため、及び本発明が如何にして実施されるかをさらに明確に示すために、下記の実施例、図１を参照する。
【実施例１】
【００３４】
Degussa AGからAEROSIL A200（登録商標）として市販のヒュームドシリカ形の微孔性絶縁物質６０％（乾燥質量）及びEggerding Group（アムステルダム）から市販のルチル（二酸化チタン）形の赤外線遮断剤４０％（乾燥質量）を、緊密かつ均一なエアレイテッド混合物を形成するように混合することによって、一連の３種の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質（ミックスNo.１−３）を調製した。エアレイテッドミックスは、かさ密度８０kg/m3を有していた。
【００３５】
ヒュームドシリカは、（BET）比表面積200 m2/gを有していた。遮断剤は、物質の100％が９μの篩を通過する公称粒径を有していた。
【００３６】
図１に示すように、ミキサー４において調製した各エアレイテッド混合物２を、ローラーコンパクター装置３、例えば、ターボ工業株式会社（日本）から市販されているモデルFRコンパクターのフィードホッパー１に導入した。
【００３７】
ローラーコンパクター装置３は、フィードホッパー１、１対の対向する圧縮ローラー５の形の押出し手段、及び各混合物を、ホッパーから圧縮ローラーまで移動させるためのスクリューコンベヤー手段７を包含する。スクリューコンベヤー手段の壁は、公称直径約１５μの孔を有する金属製の多孔性膜を具備している。
【００３８】
ローラーコンパクター装置は、回転チョッパー９及びグラニュレーター11をも包含する。
【００３９】
各混合物を、回転バルブ（図示していない）を介して、ホッパー１からスクリューコンベヤー手段７に供給する。スクリューコンベヤー手段７は、各混合物を、第１の体積流量（後述の表１に示す）でローラーに運ぶ。
【００４０】
スクリューコンベヤーにて運ばれた混合物は、１対の圧縮ローラーを通過される。各ローラーは、実質的に水平軸の周りで回転し、ローラーは、１つのローラーが、他方に対して平行、かつ垂直方向の上方に位置するように配置されている。ローラーは、約１mmの隙間で離れている。ローラーによって混合物に対して発生される圧力は、５、１０又は２０バールであるように選択される。各混合物がホッパーからローラー間の隙間を通って移動する間に、混合物は、圧縮された熱絶縁性物質の実質的に平らなシート状で、緻密化、圧縮及び押出しされる。緻密化物質は、第２の体積流量（表１に示す）でローラーから出る。
【００４１】
表１
ミックス  ローラー圧力  第１の体積流量  第２の体積流量  第１/第２体積流量の比
(No.)      (バール)      (l/時間)      (l/時間)      
１          5              275            87                3.2/1
２          10             275            79                3.5/1
３          20             225            55                4.1/1
混合物に対する圧縮ローラーの作用によって、エアレイテッド混合物内に存在する空気は、強制的に混合物外に排出され、潜在的に、スクリューコンベヤー手段内の空気圧が増大する。スクリューコンベヤー手段における圧力の潜在的な増大は、壁に設けられた多孔性膜（空気がスクリューコンベヤー手段の外に排出されることを許容する）によって実質的に阻止される。
【００４２】
圧縮された熱絶縁性物質の各平らなシートは、ついで、ローラー５から、偏向手段15を経由して、回転チョッパー９を通過される。回転チョッパー内では、回転チョッパー上に設けられたブレード17によって、圧縮物質が、２−５mmの範囲の公称直径及び公称厚さ１mmの小片に破断される。
【００４３】
各熱絶縁物質の小片は、グラニュラー11に入る。グラニュラーは、金属スクリーンメッシュ19及びスクリーンメッシュに関連して設けられたローター21からなる。スクリーンメッシュは、開口サイズ２.５mmを有する。スクリーンメッシュに対するローターの想定的な運動によって、ローターとメッシュとの間に位置する各熱絶縁物質の破壊片は、強制的にメッシュの開口を通過されて、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質が生成される。各粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質25は、収集手段23に保持される。公称サイズ０.６mm未満を持つ、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を除去するため、篩を使用した。
【００４４】
各々の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の粒子サイズを、当業者にとって公知のように、篩分析によって測定した。各ミックスに関する粒子サイズの範囲は0.25−２.５mmであった。
【００４５】
物質の粒子が、取扱い及び篩分析プロセス自体によって、いくらか破壊されたため、粒子サイズ０.６mm未満を持つに至った粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を、篩分析によって検出した。
【００４６】
当業者にとって公知の装置を使用して、各々の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度を測定した。かさ密度を後述の表２に示す。
【００４７】
当業者にとって公知の自動化タッピング装置を使用して、所定の容積の容器において、既知の質量の各絶縁物質サンプルを、各物質の密度が最早変化しなくなるまで繰り返しタッピングすることによって、各々の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度（あるいは、最適に固化された密度として知られている）を測定した。続くタッピング後にも変化を生じない密度が、物質のタップ密度に相当する。測定された各々の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度を後述の表２に示す。
【００４８】
当業者にとって公知であり、European Fuel Cell News, Vol. 8, No. 2, July 2001に記載された円筒セル熱伝導率法を使用して、各々の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を、平均温度400℃及び上述の方法によって測定した物質のタップ密度における熱伝導率についてテストした。結果を後述の表２に示す。
【００４９】
各々の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質に対する温度の影響についてもテストした。真直ぐな面を持ったルツボに、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を充填した。充填の間、ルツボに振動を加えて、ルツボ内において、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の充填密度が実質的に一貫したものとなるようにした。ついで、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を、900℃において２４時間加熱した。加熱の前後において、ルツボ内における粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の高さを測定し、高さの差を百分率で記録した（後述の表２参照）。
【００５０】
高さの変化に関するマイナスの値は、加熱後のルツボ内の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の高さが、加熱前の高さよりも低いことを表示している。
【００５１】
表２
ミックス    かさ密度    タップ密度    熱伝導率    加熱された物質の高さの変化  
(No.)    (kg/m3)    (kg/m3)    (W/mK)           (％)              
１          253          350         0.0387            -1.4
２          277          406         0.0418            -1.8
３          325          450         0.0473            -1.6
【実施例２】
【００５２】
実施例１に記載の微孔性の絶縁物質及び赤外線遮断剤を混合することによって、２つの粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質（ミックスNo.４及び５）を調製した。
【００５３】
ミックスNo.４は、微孔性の絶縁物質５０％（乾燥質量）及び赤外線遮断剤５０％（乾燥質量）を混合することによって調製した。
【００５４】
ミックスNo.５は、微孔性の絶縁物質４０％（乾燥質量）及び赤外線遮断剤６０％（乾燥質量）を混合することによって調製した。
【００５５】
各ミックスを混合して、緊密かつ均一なエアレイテッド混合物を形成した。エアレイテッドミックスは、かさ密度８０kg/m3を有していた。
【００５６】
ミックスを、実施例１に記載のローラーコンパクター装置に導入して、本質的に実施例１に記載のような粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を生成した。
【００５７】
混合物を、スクリューコンベヤー７によって、表３に示す体積流量で、ローラーまで運んだ。
【００５８】
混合物に対してローラーによって発生された圧力は５バールであった。
【００５９】
緻密化された物質が、ローラーから、表３に示す体積流量で排出された。
【００６０】
表３
ミックス  ローラー圧力  第１の体積流量  第２の体積流量  第１/第２体積流量の比
(No.)      (バール)      (l/時間)      (l/時間)      
４          5              275            82                3.4/1
５          5              188            59                3.2/1
実施例１と同様にして、かさ密度、タップ密度、熱伝導率及び温度の影響を測定した。
【００６１】
表４
ミックス    かさ密度    タップ密度    熱伝導率    加熱された物質の高さの変化  
(No.)    (kg/m3)    (kg/m3)    (W/mK)           (％)              
４          269          390         0.0357            -1.8
５          256          420         0.0373            -1.7
【実施例３】
【００６２】
実施例１に記載の微孔性絶縁物質８５％（乾燥質量）及びESK（ドイツ国）から市販の炭化ケイ素形の赤外線遮断剤（グレードF1200D）１５％（乾燥質量）を、緊密かつ均一なエアレイテッド混合物を形成するように混合することによって、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質（ミックスNo.６）を調製した。エアレイテッドミックスは、かさ密度８０kg/m3を有していた。
【００６３】
ミックスを、実施例１に記載のローラーコンパクター装置に導入して、本質的に実施例１に記載のような粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を生成した。
【００６４】
混合物を、スクリューコンベヤー７によって、体積流量125 l/時間で、ローラーまで運んだ。
【００６５】
混合物に対してローラーによって発生された圧力は５バールであった。
【００６６】
緻密化された物質が、ローラーから、体積流量５６l/時間で排出された。結果として、第１／第２体積流量の比は２.２/１であった。
【００６７】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度は、180 kg/m3であることが測定された。
【００６８】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度は、実施例１に記載のようにして測定したところ、250 kg/m3であった。
【００６９】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を、熱伝導率について、実施例１に記載のようにして測定したところ、0.0374 W/mKであった。
【００７０】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質に対する温度の影響を、実施例１に記載のようにしてテストした。900℃において２４時間加熱した後の物質の高さにおける変化は−１.６％であった。
【実施例４】
【００７１】
実施例１に記載の微孔性絶縁物質３５％（乾燥質量）、Degussa AGからAEROSIL R974（登録商標）として市販の疎水性ヒュームドシリカ形の微孔性の絶縁物質２５％（乾燥質量）及び実施例１に記載の赤外線遮断剤４０％（乾燥質量）を、緊密かつ均一なエアレイテッド混合物を形成するように混合することによって、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質（ミックスNo.７）を調製した。エアレイテッドミックスは、かさ密度８０kg/m3を有していた。
【００７２】
ミックスを、実施例１に記載のローラーコンパクター装置に導入して、本質的に実施例１に記載のような粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を生成した。
【００７３】
混合物を、スクリューコンベヤー７によって、体積流量188 l/時間で、ローラーまで運んだ。
【００７４】
混合物に対してローラーによって発生された圧力は５バールであった。
【００７５】
緻密化された物質が、ローラーから、体積流量５４l/時間で排出された。結果として、第１／第２体積流量の比は３.５/１であった。
【００７６】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度は、276 kg/m3であることが測定された。
【００７７】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度は、実施例１に記載のようにして測定したところ、420 kg/m3であった。
【００７８】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を、熱伝導率について、実施例１に記載のようにして測定したところ、0.0337 W/mKであった。
【００７９】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質に対する温度の影響を、実施例１に記載のようにしてテストした。900℃において２４時間加熱した後の物質の高さにおける変化は−１.３％であった。
【実施例５】
【００８０】
Hoben Internationalから市販のミクロングレードの剥離バーミキュライトに加えて、実施例１に記載の微孔性の絶縁物質及び赤外線遮断剤を混合することによって、２つの粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質（ミックスNo.８及び９）を調製した。
【００８１】
ミックスNo.８は、微孔性の絶縁物質57.5％（乾燥質量）、赤外線遮断剤37.5％（乾燥質量）及びバーミキュライト５％（乾燥質量）を混合することによって調製したものである。
【００８２】
ミックスNo.９は、微孔性の絶縁物質５５％（乾燥質量）、赤外線遮断剤３５％（乾燥質量）、及びバーミキュライト１０％（乾燥質量）を混合することによって調製したものである。
【００８３】
各ミックスを混合して、緊密かつ均一なエアレイテッド混合物を形成した。エアレイテッドミックスは、かさ密度８０kg/m3を有していた。
【００８４】
ミックスを、実施例１に記載のローラーコンパクター装置に導入して、本質的に実施例１に記載のような粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を生成した。
【００８５】
混合物を、スクリューコンベヤー７によって、表５に示す体積流量で、ローラーまで運んだ。
【００８６】
混合物に対してローラーによって発生された圧力は５バールであった。
【００８７】
緻密化された物質が、ローラーから、表５に示す体積流量で排出された。
【００８８】
表５
ミックス  ローラー圧力  第１の体積流量  第２の体積流量  第１/第２体積流量の比
(No.)      (バール)      (l/時間)      (l/時間)      
８          5              188            65                2.9/1
９          5              200            66                3.0/1
実施例１と同様にして、かさ密度、タップ密度、熱伝導率及び温度の影響を測定した。
【００８９】
表６
ミックス    かさ密度    タップ密度    熱伝導率    加熱された物質の高さの変化  
(No.)    (kg/m3)    (kg/m3)    (W/mK)           (％)              
８          230          335         0.0382              3.0
９          242          342         0.0372              5.0
バーミキュライトの添加によって、ミックスNo.８及び９から調製された粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の高さは、900℃における２４時間の加熱後、増大していること認められた。加熱時の粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の膨張は、絶縁体が、絶縁されるべきエリア内の潜在的な空間（熱用の経路を提供できる）をより適切に充足するとの有益な効果を有する。
【実施例６】
【００９０】
微孔性の絶縁物質４８％（乾燥質量）、ドイツ国Degussa AGのRW Fullerから市販の揮発シリカ物質形の粒状の絶縁性フィラー物質（グレードVAW）1２％（乾燥質量）及び赤外線遮断剤４０％（乾燥質量）を、緊密な、均一な、エアレイテッド混合物を形成するように混合することによって、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質（ミックスNo.１０）を調製した。
【００９１】
微孔性の絶縁物質及び赤外線遮断剤は、実施例１に記載のものである。
【００９２】
エアレイテッドミックスは、かさ密度８０kg/m3を有していた。
【００９３】
ミックスを、実施例１に記載のローラーコンパクター装置に導入して、本質的に実施例１に記載のような粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を生成した。
【００９４】
混合物を、スクリューコンベヤー７によって、体積流量250 l/時間で、ローラーまで運んだ。
【００９５】
混合物に対してローラーによって発生された圧力は５バールであった。
【００９６】
緻密化された物質が、ローラーから、体積流量７０l/時間で排出された。結果として、第１／第２体積流量の比は３.６/１であった。
【００９７】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度は、286 kg/m3であることが測定された。
【００９８】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度は、実施例１に記載のようにして測定したところ、395 kg/m3であった。
【００９９】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を、熱伝導率について、実施例１に記載のようにして測定したところ、0.0397 W/mKであった。
【０１００】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質に対する温度の影響を、実施例１に記載のようにしてテストした。900℃において２４時間加熱した後の物質の高さにおける変化は−５.５％であった。
【実施例７】
【０１０１】
微孔性の絶縁物質（実施例１に記載のもの）４８％（乾燥質量）、Degussa AGから市販の沈殿シリカ物質形の微孔性絶縁物質（グレードLS500）１２％（乾燥質量）及び赤外線遮断剤（実施例１に記載のもの）４０％（乾燥質量）を、緊密かつ均一なエアレイテッド混合物を形成するように混合することによって、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質（ミックスNo.１１）を調製した。エアレイテッドミックスは、かさ密度８０kg/m3を有していた。
【０１０２】
ミックスを、実施例１に記載のローラーコンパクター装置に導入して、本質的に実施例１に記載のような粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を生成した。
【０１０３】
混合物を、スクリューコンベヤー７によって、体積流量238 l/時間で、ローラーまで運んだ。
【０１０４】
混合物に対してローラーによって発生された圧力は５バールであった。
【０１０５】
緻密化された物質が、ローラーから、体積流量６９l/時間で排出された。結果として、第１／第２体積流量の比は３.４/１であった。
【０１０６】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のかさ密度は、276 kg/m3であることが測定された。
【０１０７】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質のタップ密度は、実施例１に記載のようにして測定したところ、380 kg/m3であった。
【０１０８】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質を、熱伝導率について、実施例１に記載のようにして測定したところ、0.0405 W/mKであった。
【０１０９】
粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質に対する温度の影響を、実施例１に記載のようにしてテストした。900℃において２４時間加熱した後の物質の高さにおける変化は−７.１％であった。
【０１１０】
赤外線遮断剤がルチル（二酸化チタン）又は炭化ケイ素である、本発明による粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質について記載した。しかし、赤外線遮断剤は、他の好適な物質、例えば、鉄チタン酸化物（例えば、イルメナイト又は白チタン石）、ケイ酸ジルコニウム（ジルコン）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化鉄（例えば、ヘマタイト）、及びその混合物からも選ばれることが理解されなければならない。
【０１１１】
ヒュームドシリカは、５０−400 m2/g、好ましくは180−230 m2/gの範囲の比表面積を有することができる。
【０１１２】
実施例に記載の組成物に加えて、本発明による粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質は、ヒュームドシリカ物質３０−９５％（乾燥質量）、赤外線遮断剤５−７０％（乾燥質量）、粒状の絶縁性フィラー物質０−５０％（乾燥質量）、及び結合剤物質０−５％（乾燥質量）から構成されることが理解されなければならない。
【０１１３】
結合剤は、有機結合剤、例えば、ポリビニルアルコール、又は無機結合剤、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム及び／又はオルトリン酸アルミニウムである。
【０１１４】
実施例５は、バーミキュライト形の粒状の絶縁性フィラー物質の添加を開示しているが、粒状の絶縁性フィラー物質として、パーライト、フライアッシュ及び／又は揮発シリカ（アークシリカ又はシリカヒュームとしても知られている）を使用できることが理解されなければならない。
【０１１５】
本発明による粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質のかさ密度は、180−350 Kg/m3の範囲である。
【０１１６】
本発明による粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質のタップ密度は、250−450 Kg/m3の範囲である。
【０１１７】
実施例では、ローラーコンパクター装置の使用を記載しているが、エアレイテッド混合物から空気を排出して、緻密化された物質（粒状化される）を提供できる各種の装置も使用できることが理解されなければならない。
【０１１８】
実施例では、ローラーコンパクター装置の押出し手段は、緊密なエアレイテッド混合物に対して、５−２０バールの圧力を掛けることが記載されているが、２.５−２０バールの範囲の圧力が適用されることが理解されなければならない。好適な圧力範囲は、実質的に、５−１０バールである。
【０１１９】
多孔性膜の孔サイズが約１５μである旨記載されているが、孔が５−５０μの範囲の直径を有することが理解されなければならない。
【０１２０】
第１の体積流量が第２の体積流量の２.０−４.５倍の範囲であることが理解されなければならない。第１の体積流量は、100−300 l/時間、好ましくは、125−280 l/時間の範囲である。第２の体積流量は、２５−９０l/時間、好ましくは、５０−９０l/時間の範囲である。
【０１２１】
実施例では、物質を圧縮する手段が、１対の対向するローラーとして記載されているが、他の圧縮手段、例えば、シングルローラーと実質的にフラットな基板との間、又は１対の実質的に平行な圧縮表面間の圧縮も使用できることが理解されなければならない。
【０１２２】
圧縮物質がシート形である旨記載されている。粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質を生成するために使用される圧縮物質が、他の形状、たとえば、ストリップ状でもよいことが理解されなければならない。
【０１２３】
実施例では、粒状化前に、回転チョッパーにて、圧縮物質を破断することが記載されているが、物質を破断するために、他の手段、例えば、スライス手段を使用できることが理解されなければならない。圧縮物質を、先に小片に破断することなく、直接、グラニュレーター供給できることも理解されなければならない。
【０１２４】
本発明に従って製造された粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質は、バーミキュライト又はクレー及びか焼珪藻土の粒状化混合物よりもかなり小さい熱伝導率を有する。
【０１２５】
平均温度400℃において、本発明による粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁性物質は、そのタップ密度において、膨張バーミキュライトよりも低い熱伝導率を有する。
【０１２６】
本発明に従って製造された粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質は、粒状、微孔性のエーロゲル物質よりもかなり小さい高さ収縮率を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明による、粒状、ファイバーフリー、微孔性の熱絶縁物質の製法を概略して示す図である。
【図１】
2008533402.tif 000002
【国際調査報告】
2008533402.tif 000003
2008533402.tif 000004
2008533402.tif 000005