(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカを含み、細孔を有しており、
細孔径が０．００３μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．００３に対する、細孔径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖの割合Ｒが７０％以上であり、
細孔径が０．０５μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．０５が０．５ｍＬ／ｇ以上２ｍＬ／ｇ以下であり、
３０℃における熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、成形体。
【請求項２】
赤外線不透明化粒子を含有し、８００℃における熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
前記赤外線不透明化粒子の平均粒子径が０．５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記赤外線不透明化粒子の含有率が、成形体の全質量を基準として、０．１質量％以上４０質量％以下である、請求項２に記載の成形体。
【請求項４】
無機繊維を含有し、前記無機繊維の含有量が、成形体の全質量を基準として、０質量％超２０質量％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体。
【請求項５】
ナトリウム、ゲルマニウム及びジルコニウムからなる群より選択された少なくとも一種の元素を含有し、
前記ナトリウムを含有する場合、その含有量が、成形体の全質量を基準として０．００５質量％以上３質量％以下、
前記ゲルマニウムを含有する場合、その含有量が、成形体の全質量を基準として１０質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下、
前記ジルコニウムを含有する場合、その含有量が、成形体の全質量を基準として１質量％以上１５質量％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形体。
【請求項６】
リンを含有し、前記リンの含有量が、成形体の全質量を基準として、０．００２質量％以上６質量％以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形体。
【請求項７】
鉄を含有し、前記鉄の含有量が、成形体の全質量を基準として、０．００５質量％以上６質量％以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の成形体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形体と、前記成形体を収容する外被材と、を備える、被包体。
【請求項９】
前記外被材が無機繊維を含む、請求項８に記載の被包体。
【請求項１０】
前記外被材が樹脂フィルムである、請求項８に記載の被包体。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であって、
シリカを含み、平均粒子径ＤＳが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である小粒子と、シリカを含み、平均粒子径ＤＬが４０ｎｍ以上６０μｍ以下である大粒子とを、小粒子の含有量が小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として１５質量％以上４０質量％以下、大粒子の含有量が小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として６０質量％以上８５質量％以下の範囲で含む無機混合物を、４００℃以上の温度で加熱処理する工程を備える、成形体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であって、
シリカを含み、平均粒子径ＤＳが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である小粒子と、シリカを含み、平均粒子径ＤＬが４０ｎｍ以上６０μｍ以下である大粒子とを、小粒子の含有量が、小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として１５質量％以上４０質量％以下、大粒子の含有量が、小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として６０質量％以上８５質量％以下の範囲で含む無機混合物を、成形型に収容する収容工程と、
前記無機混合物を成形する成形工程と、を備え、
前記成形工程は、下記の工程（ａ）又は工程（ｂ）を有する、成形体の製造方法。
（ａ）前記成形型により前記無機混合物を加圧しながら４００℃以上に加熱する工程。
（ｂ）加圧により前記無機混合物を成形した後、４００℃以上の温度で加熱処理を施す工程。
【請求項１３】
前記成形工程において、前記成形体のかさ密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下になるように成形圧力を設定する、請求項１２に記載の成形体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形体及び／又は請求項８〜１０のいずれか一項に記載の被包体を耐熱容器に貼着することによって、前記耐熱容器を断熱する、断熱方法。
【請求項１５】
バインダー及び／又は耐火物を介して前記成形体及び／又は前記被包体を前記耐熱容器に貼着する、請求項１４に記載の断熱方法。
【請求項１６】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形体及び／又は請求項８〜１０のいずれか一項に記載の被包体を耐熱容器の内側に設けることによって、前記耐熱容器を断熱する、断熱方法。
【請求項１７】
前記成形体及び／又は前記被包体の更に内側に耐火物を設ける、請求項１６に記載の断熱方法。
【請求項１８】
ねじを使用して成形体及び／又は被包体を前記耐熱容器に貼着する、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の断熱方法。
【請求項１９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形体及び／又は請求項８〜１０のいずれか一項に記載の被包体を筐体に収容することによって前記筐体を断熱する、断熱方法。
【請求項２０】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成形体及び／又は請求項８〜１０のいずれか一項に記載の被包体で、耐熱容器及び／又は配管を覆うことによって、前記耐熱容器及び／又は前記配管を断熱する、断熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体、被包体、成形体の製造方法及び断熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
室温での空気分子の平均自由行程は約１００ｎｍである。従って、直径１００ｎｍ以下の空隙を有する多孔質体内では、空気による対流や伝導による伝熱が抑制されるため、このような多孔質体は優れた断熱作用を示す。
【０００３】
この断熱作用の原理に従い、超微粒子は熱伝導率が低く断熱材に適していることが知られている。例えば、下記特許文献１には、シリカの超微粉末を多孔体に単独で成形した断熱材が記載されており、この断熱材のかさ密度は０．２〜１．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ比表面積は１５〜４００ｍ２／ｇ、平均粒子径は０．００１〜０．５μｍ、積算総細孔容積は０．３〜４ｃｍ３／ｇであり、平均細孔径１μｍ以下である細孔の積算細孔容積は成形体中の積算細孔容積の７０％以上かつ平均細孔径０．１μｍ以下である細孔の積算細孔容積は成形体中の積算細孔容積の１０％以上である。特許文献２には、リング内径が０．１μｍ以下となるようにリング状又はらせん状に会合した超微粒子によって、輻射吸収散乱材料等からなる粒子を被覆して多孔体被覆粒子を形成し、これを無機繊維又は多孔体被覆粒子と同様に形成された多孔体被覆繊維と混合して、断熱材前駆体の粉体とし、この前駆体を加圧成形して断熱材を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６９１５８号公報
【特許文献２】特許第４３６７６１２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】独立行政法人  新エネルギー・産業技術総合開発機構、平成１７年度〜１８年度成果報告書  エネルギー使用合理化技術戦略的開発  エネルギー使用合理化技術実用化開発「ナノ多孔・複合構造を持つ超低熱伝導材料の実用化開発」
【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、特許文献１記載のシリカ成形体や特許文献２の断熱材のように、超微粉末を主成分とする超微粒子を加圧成形した成形体は、優れた断熱性能を有するが、モルタル等の水分を含む素材を使用して施工する場合、水と接触した箇所が粉状に崩壊しやすいという問題がある。また、屋外での施工時に雨に濡れた場合等も、同様に成形体が粉状に崩壊しやすいという問題がある。このような現象が生じると、施工が不可能になったり、施工が可能であったとしても部分的に崩壊し、隙間が生じて断熱性能が著しく低下したりすることから、水に濡れても粉状に崩壊しにくく、高い断熱性能を示す断熱材が望まれている。特許文献２に記載の断熱材には、非特許文献１に開示されているように、加圧成形時にプレス面に対して垂直な面に亀裂状の成形欠陥が発生する。このような成形欠陥が断熱材に存在すると、断熱材が破損する恐れがあるばかりか、断熱性能も低下するため製品として扱えず、歩留まりが低下するので好ましくない。
【０００７】
成形欠陥が発生する原因は、非特許文献１に記載されているように、超微粒子を主成分とする断熱材前駆体を加圧成形した後、圧力を開放した時に、成形体が大きく膨張することにある。この膨張はスプリングバックと呼ばれている。特許文献２に記載の断熱材の場合、前駆体中に含まれる超微粒子の量を減らしてスプリングバックを小さくすることで、成形欠陥の発生抑制が可能ではあるものの、寸法の経時変化を防ぐレベルにまで超微粒子量を減らすと、断熱材としての使用に障害が出るほど断熱性能が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、水等の液体と接触しても崩壊しにくく、且つ十分な断熱性能を示す成形体を提供することを目的とする。また、上記成形体が外被材に収容された被包体、上記成形体の製造方法並びに上記成型体及び／又は被包体を使用した断熱方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、細孔径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の細孔径の割合、及び細孔径が０．０５μｍ以上の積算細孔容積の値が、水（液体及び水蒸気）や水以外の液体及びその蒸気に濡れた場合の崩壊しやすさに影響することを発見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。
【００１０】
本発明は、シリカを含み、細孔を有しており、細孔径が０．００３μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．００３に対する、細孔径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖの割合Ｒが７０％以上であり、細孔径が０．０５μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．０５が０．５ｍＬ／ｇ以上２ｍＬ／ｇ以下であり、３０℃における熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、成形体を提供する。
【００１１】
上記本発明の成型体は、赤外線不透明化粒子を含有し、８００℃における熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。
【００１２】
上記の赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。また、上記の赤外線不透明化粒子の含有率は、成形体の全質量を基準として、０．１質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。
【００１３】
上記本発明の成型体は、無機繊維を含有し、無機繊維の含有量が、成形体の全質量を基準として、０質量％超２０質量％以下であることが好ましい。
【００１４】
上記本発明の成型体は、ナトリウム、ゲルマニウム及びジルコニウムからなる群より選択された少なくとも一種の元素を含有し、ナトリウムを含有する場合、その含有量が、成形体の全質量を基準として０．００５質量％以上３質量％以下であることが好ましい。また、ゲルマニウムを含有する場合、その含有量が、成形体の全質量を基準として１０質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、ジルコニウムを含有する場合、その含有量が、成形体の全質量を基準として１質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【００１５】
上記本発明の成型体は、リンを含有し、リンの含有量が、成形体の全質量を基準として、０．００２質量％以上６質量％以下であることが好ましい。
【００１６】
上記本発明の成型体は、鉄を含有し、鉄の含有量が、成形体の全質量を基準として、０．００５質量％以上６質量％以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明はまた、上記成形体と、成形体を収容する外被材と、を備える、被包体を提供する。
【００１８】
上記本発明の被包体において、外被材は無機繊維を含むことが好ましい。
【００１９】
上記の外被材は樹脂フィルムであってもよい。
【００２０】
本発明はまた、上記の成型体の製造方法であって、シリカを含み、平均粒子径ＤＳが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である小粒子と、シリカを含み、平均粒子径ＤＬが４０ｎｍ以上６０μｍ以下である大粒子と、を、小粒子の含有量が小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として１５質量％以上４０質量％以下、大粒子の含有量が小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として６０質量％以上８５質量％以下の範囲で含む、無機混合物を、４００℃以上の温度で加熱処理する工程を備える、成形体の製造方法を提供する。
【００２１】
本発明はまた、上記の成型体の製造方法であって、シリカを含み、平均粒子径ＤＳが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である小粒子と、シリカを含み、平均粒子径ＤＬが４０ｎｍ以上６０μｍ以下である大粒子とを、小粒子の含有量が、小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として１５質量％以上４０質量％以下、大粒子の含有量が、小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として６０質量％以上８５質量％以下の範囲で含む無機混合物を、成形型に収容する収容工程と、無機混合物を成形する成形工程と、を備え、成形工程は、（ａ）成形型により無機混合物を加圧しながら４００℃以上に加熱する工程、又は（ｂ）加圧により無機混合物を成形した後、４００℃以上の温度で加熱処理を施す工程、である、成型体の製造方法を提供する。ここで、成形工程において、成形体のかさ密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下になるように成形圧力を設定することが好ましい。
【００２２】
本発明はまた、上記の成形体及び／又は被包体を耐熱容器に貼着することによって、耐熱容器を断熱する、断熱方法を提供する。この断熱方法において、バインダー及び／又は耐火物を介して成形体及び／又は被包体を耐熱容器に貼着してもよい。
【００２３】
本発明はまた、上記の成形体及び／又は被包体を耐熱容器の内側に設けることによって、耐熱容器を断熱する、断熱方法を提供する。この断熱方法において、成形体及び／又は被包体の更に内側に耐火物を設けてもよい。
【００２４】
上記の断熱方法において、ねじを使用して成形体及び／又は被包体を耐熱容器に貼着してもよい。
【００２５】
本発明はまた、上記の成形体及び／又は被包体を筐体に収容することによって筐体を断熱する、断熱方法を提供する。
【００２６】
本発明はまた、上記の成形体及び／又は被包体で、耐熱容器及び／又は配管を覆うことによって、耐熱容器及び／又は配管を断熱する、断熱方法を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、水（液体）に濡れた場合に粉状に崩壊するのを抑制可能であり、且つ十分な断熱性能を示す成形体、上記成形体が外被材に収容された被包体、上記成形体の製造方法並びに上記成型体及び／又は被包体を使用した断熱方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る被包体の断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る成形体が含有する小粒子及び大粒子の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００３０】
［１］成形体
本実施形態の成形体は、シリカを含み、細孔を有する。細孔径が０．００３μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．００３に対する、細孔径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖの割合Ｒが７０％以上であり、細孔径が０．０５μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．０５が０．５ｍＬ／ｇ以上２ｍＬ／ｇ以下であり、３０℃における熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【００３１】
［１−１］シリカ
成形体中のシリカの含有率が５０質量％以上であると、固体伝導による伝熱が小さいため、断熱材用途の場合は好ましい。シリカの含有率が成形体の７５質量％以上であると、シリカ粒子同士の付着力が増して、成形体の原料である無機混合物の飛散が少なくなるためより好ましい。なお、本明細書中、シリカとは、組成式ＳｉＯ２で表される成分からなる成分の他、ＳｉＯ２を含む材料を指し、ＳｉＯ２に加えて金属成分等、他の無機化合物を含有する組成物を包含する。シリカは、純粋な二酸化ケイ素に加えて、Ｓｉ及び種々の他元素との塩や複合酸化物を含有してもよいし、水酸化物のような含水酸化物を含有してもよいし、シラノール基を有していてもよい。成形体中のシリカは、結晶質であっても、非晶質であっても、それらの混合体であってもよいが、断熱材用途の場合は非晶質であると、断熱材中の固体伝導による伝熱が小さく、断熱性能が向上するため、好ましい。
【００３２】
成形体の用途によっては、成形体がシリカ粒子以外の材料を含有してもよい。シリカ粒子以外の材料については後で詳述するが、成形体がシリカ粒子以外の材料を含有する場合、シリカ粒子の含有量は、成形体の全質量を基準として５０質量％以上９９．９質量％以下であることが好ましい。シリカ粒子の含有量が５０質量％以上９７．５質量％以下で無機繊維や赤外線不透明化粒子を含有する成形体は、高い温度での断熱性能の向上といった効果がより好適にあらわれ、より好ましい。含有量が６０質量％以上９７．５質量％以下であると、成形体のかさ密度がより小さいため、さらに好ましい。
【００３３】
シリカ粒子の粒子径は、成形体の熱伝導率や細孔容積に影響し、シリカ粒子の固体伝導の観点から、シリカ粒子の平均粒子径は５ｎｍ以上８０μｍ未満であることが好ましく、１０ｎｍ以上５０μｍ未満であることがより好ましく、１０ｎｍ以上３０μｍ未満であることがさらに好ましい。なお、本明細書中、平均粒子径とは、粒子１０００個を電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察し、その等面積円相当径を求めて数平均を算出することにより得られる粒子径を言う。
【００３４】
［１−２］無機繊維
成形体は無機繊維を含有することが好ましい。無機繊維を含有すると、加圧成形において、成形体からの粒子の脱落が少なく、生産性が高いという利点を有する。本明細書中、無機繊維とは、平均太さに対する無機繊維の平均長さの比（アスペクト比）が１０以上であるものをいう。アスペクト比は１０以上であることが好ましく、成形体の作製時において、小さい圧力で成形を可能とし、成形体の生産性を向上させる観点から５０以上がより好ましく、成形体の曲げ強度の観点から１００以上がさらに好ましい。無機繊維のアスペクト比は、ＦＥ−ＳＥＭにより測定した無機繊維１０００本の太さ及び長さの平均値から求めることができる。無機繊維は成形体中で単分散して混合されていることが好ましいが、無機繊維が互いに絡まった状態や、複数の無機繊維が同一方向で揃った束の状態で混合されていてもかまわない。また、単分散状態において、無機繊維の向きが同一方向で揃った状態であってもかまわないが、熱伝導率を小さくする観点から、無機繊維は、伝熱方向に対して垂直方向に配向していることが好ましい。無機繊維を伝熱方向に対して垂直に配向させる方法は特に限定されないが、加圧成形体の場合、例えば伝熱方向と同じ方向で加圧することにより、伝熱方向に配向していた無機繊維を、伝熱方向に対して垂直方向へ配向させやすい。
【００３５】
無機繊維の例を示すと、ガラス長繊維（フィラメント）（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＣａＯ）、グラスファイバー、グラスウール（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−Ｎａ２Ｏ）、耐アルカリガラス繊維（ＳｉＯ２−ＺｒＯ２−ＣａＯ−Ｎａ２Ｏ）、ロックウール（バサルトウール）（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＣａＯ）、スラグウール（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＣａＯ）、セラミックファイバー（ムライト繊維）（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、シリカ繊維（ＳｉＯ２）、アルミナ繊維（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、チタン酸カリウム繊維、アルミナウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、硫酸カルシウムウィスカー（セッコウ繊維）、酸化亜鉛ウィスカー、ジルコニア繊維、炭素繊維、黒鉛ウィスカー、フォスフェート繊維、ＡＥＳ（Ａｌｋａｌｉｎｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）ファイバー（ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ）、天然鉱物のウォラストナイト、セピオライト、アタパルジャイト、ブルーサイトを挙げることができる。
【００３６】
無機繊維の中でも、特に人体にとって安全である生体溶解性のＡＥＳファイバー（Ａｌｋａｌｉｎｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｆｉｂｅｒ）を用いることが好ましい。ＡＥＳファイバーとしては、例えば、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系の無機質のガラス（無機高分子）が挙げられる。
【００３７】
無機繊維の平均太さは飛散を防ぐ観点で１μｍ以上が好ましい。断熱材の場合は固体伝導による伝熱を押さえる観点で２０μｍ以下であることが好ましい。無機繊維の平均太さは、ＦＥ−ＳＥＭにより、無機繊維１０００本の太さを求めて、これを平均して求めることができる。
【００３８】
断熱用途の場合、粉体中の無機繊維の含有量は、加圧成形した成形体からの粉体の脱離抑制の観点で成形体全体の質量に対して０質量％超が好ましく、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とする観点で２０質量％以下であることが好ましい。
【００３９】
成形体が赤外線不透明化粒子を含有する場合、赤外線不透明化粒子との混合の容易さの観点から、無機繊維の含有量は０．５質量％以上１８質量％以下であることがより好ましく、かさ密度が小さくなる観点から０．５質量％以上１６質量％以下であることがさらに好ましい。
【００４０】
［１−３］赤外線不透明化粒子
成形体は、赤外線不透明化粒子を含有することが、高い温度での断熱性能を要する場合は、好ましい。赤外線不透明化粒子とは、赤外線を反射、散乱又は吸収する材料からなる粒子を指す。成形体に赤外線不透明化粒子が混合されていると、輻射による伝熱が抑制されるため、特に２００℃以上の高い温度領域での断熱性能が高い。
【００４１】
赤外線不透明化粒子の例として、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、二酸化チタン、鉄チタン酸化物、酸化鉄、酸化銅、炭化ケイ素、金鉱石、二酸化クロム、二酸化マンガン、グラファイトなどの炭素質物質、炭素繊維、スピネル顔料、アルミニウムの粒子、ステンレス鋼の粒子、青銅の粒子、銅／亜鉛合金の粒子、銅／クロム合金の粒子を挙げることができる。従来、赤外線不透明物質として知られる上記の金属粒子又は非金属粒子を、単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００４２】
赤外線不透明化粒子としては、特に、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、二酸化チタン又は炭化ケイ素が好ましい。赤外線不透明化粒子の組成はＦＥ−ＳＥＭ  ＥＤＸにより求められる。
【００４３】
赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、２００℃以上での断熱性能の観点で０．５μｍ以上が好ましく、固体伝導の抑制による２００℃未満での断熱性能の観点で３０μｍ以下であることが好ましい。なお、赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、シリカ粒子と同じ方法により求められる。無機繊維やシリカ粒子のサイズにもよるが、シリカ粒子が５ｎｍ〜５０μｍの場合、シリカ粒子との混合の容易さの観点で赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが、より好ましい。
【００４４】
成形体中の赤外線不透明化粒子の含有量は、０質量％超４０質量％以下であることが好ましい。赤外線不透明化粒子の含有率が４０質量％より大きいと、固体伝導による伝熱が大きいため、２００℃未満での断熱性能が低い傾向がある。２００℃以上での断熱性能を向上させるためには、赤外線不透明化粒子の含有量は、０．２質量％以上３５質量％以下がより好ましく、０．２質量％以上３０質量％以下がさらに好ましい。シリカと赤外線不透明化粒子とを含有する成形体は、シリカのみからなる成形体に比較してかさ密度が大きい傾向がある。シリカのみからなる成形体は多孔質であり比重が小さいので、例えば、成形体を施工箇所に配置し、その間隔にモルタル等の水分の多い素材を流し込む場合、成形体がある程度の水を吸収するまでは浮きやすく、施工する位置がずれやすい傾向がある。シリカと赤外線不透明化粒子とを含有する成形体も同様に多孔質であるが、上述の好ましい赤外線不透明化粒子を含む場合は比較的かさ密度が大きく、シリカのみからなる成形体よりも浮きにくいので、モルタルを流し込んだ場合にも施工しやすいという効果もある。
【００４５】
赤外線不透明化粒子の含有量は、例えば、赤外線不透明化粒子の組成をＦＥ−ＳＥＭ  ＥＤＸに測定し、赤外線不透明化粒子のみが含有する元素を蛍光Ｘ線分析法により定量することで、求めることができる。
【００４６】
［１−４］積算細孔容積
本実施形態の成形体においては、細孔径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖの割合Ｒが、細孔径が０．００３μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．００３に対して７０％以上である。Ｒは、（Ｖ／Ｖ０．００３）×１００と表してもよい。Ｒが大きいほど細孔分布が狭く、細孔径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の範囲で揃っていることを意味する。Ｒが７０％未満である成形体の細孔分布としては、成形体に（１）細孔径が０．０５μｍ未満の細孔が多数存在する場合、（２）細孔径が０．５μｍ超の細孔が多数存在する場合、（３）細孔径が０．０５μｍ未満と０．５μｍ超の細孔がそれぞれ存在し、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の細孔が少ない場合が想定される。（１）の場合、成形体が水（液体）で濡れた際に粉状に崩壊しやすい傾向があり、（２）の場合、断熱性能が低い傾向があり、（３）の場合はそれぞれの細孔径の割合に応じて（１）、（２）の傾向が現れる。Ｖ０．０５が０．５ｍＬ／ｇ未満であると断熱性能が低い傾向があり、２ｍＬ／ｇ超であると水（液体）で濡れた際に粉状に崩壊しやすい傾向がある。なお、このときＶ０．００３は０．５ｍＬ／ｇ以上２．５ｍＬ／ｇ以下であることが好ましい。この理由は定かではないが、（１）の場合、水に濡れると毛管現象によって収縮力が生じ、空隙を形成している粒子が移動する等して成形体に歪みが生じ、粉状に崩壊しやすくなると推定される。（２）の場合、細孔径が空気分子の平均自由行程である約１００ｎｍよりも大であるため、空気による対流や伝導による伝熱が抑制され難く、断熱性能が低下すると推定される。成形体が水（液体）に濡れた際に粉状に崩壊するのを抑制する観点から、Ｒが、成形体の全細孔容積に対して７２％以上が好ましく、７５％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましい。
【００４７】
細孔径が０．０５μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．０５は０．５ｍＬ／ｇ以上２ｍＬ／ｇ以下である。積算細孔容積は、後述する水銀圧入法により測定した値により定義される。Ｖ０．０５が上記範囲であると、成形体が適度な空隙を有し、優れた断熱性能を奏すると推定している。Ｖ０．０５は、０．５ｍＬ／ｇ以上１．８ｍＬ／ｇ以下が好ましく、０．５ｍＬ／ｇ以上１．７ｍＬ／ｇ以下がより好ましく、０．７ｍＬ／ｇ以上１．５ｍＬ／ｇ以下がさらに好ましい。なお、Ｖ０．００３は、０．５ｍＬ／ｇ以上２．５ｍＬ／ｇ以下が好ましく、０．５ｍＬ／ｇ以上２．２ｍＬ／ｇ以下がより好ましく、０．６ｍＬ／ｇ以上２ｍＬ／ｇ以下がさらに好ましい。
【００４８】
［１−５］熱伝導率
成形体は、３０℃における熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。断熱性能の観点から、熱伝導率は０．０４５Ｗ／ｍ・Ｋ以下が好ましく、０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下がより好ましく、０．０３７Ｗ／ｍ・Ｋ以下がさらに好ましい。成形体が赤外線不透明化粒子を含む場合は、８００℃における熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、０．１４Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましく、０．１３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがさらに好ましい。熱伝導率の測定方法は、後述する。
【００４９】
無機繊維、赤外線不透明化粒子を混合する場合、その混合量が過剰であると断熱性が低下する場合があるため、熱伝導率を測定し、確認しながら適宜調製することが好ましい。例えば、シリカに平均繊維径が１２μｍ、平均長さが５ｍｍの無機繊維を混合する場合、無機繊維の混合量は１８質量％以下であることが好ましい。例えば、シリカに平均粒子径が２μｍの赤外線不透明化粒子を混合する場合、赤外線不透明化粒子の混合量は２３質量％以下であることが好ましい。また、熱伝導率の小さい材料からなる無機繊維や赤外線不透明化粒子を選択して使用すると、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の成形体を得やすい傾向がある。
【００５０】
［１−６］Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅの含有率
成形体に含まれる粒子同士の付着力を高め、成形体からの粒子の脱離を少なくする観点から、本実施形態の成形体におけるＮａの含有率は、成形体の全質量を基準として０．００５質量％以上３質量％以下、Ｇｅの含有率が１０質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下、Ｚｒの含有率が１質量％以上１５質量％以下、Ｐの含有率が０．００２質量％以上６質量％以下、Ｆｅの含有率が０．００５質量％以上６質量％以下であることが好ましい。また、Ｎａの含有率が０．００５質量％以上２質量％以下、Ｇｅの含有率が２０質量ｐｐｍ以上９００質量ｐｐｍ以下、Ｚｒの含有率が１質量％以上１３質量％以下、Ｐの含有率が０．００２質量％以上５．５質量％以下、Ｆｅの含有率が０．００５質量％以上３質量％以下であることがより好ましい。さらに、Ｎａの含有率が０．００５質量％以上１．５質量％以下、Ｇｅの含有率が２０質量ｐｐｍ以上８００質量ｐｐｍ以下、Ｚｒの含有率が１質量％以上１０質量％以下、Ｐの含有率が０．００２質量％以上５質量％以下、Ｆｅの含有率が０．００５質量％以上２質量％以下であることがさらに好ましい。また、成形体はＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅの他に、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、硫黄（Ｓ）を含んでいてもかまわない。各元素の含有量は、Ｋの含有量が０．００３質量％以上３質量％以下、Ｍｇの含有量が０．００２質量％以上２質量％以下、Ｃａの含有量が０．００２質量％以上０．５質量％以下、Ａｌの含有量が０．０１質量％以上５質量％以下、Ｓの含有量が０．００３質量％以上０．３質量％以下であることが好ましく、Ｋの含有量が０．００５質量％以上２質量％以下、Ｍｇの含有量が０．００２質量％以上１．８質量％以下、Ｃａの含有量が０．００２質量％以上０．４質量％以下、Ａｌの含有量が０．０２質量％以上４．８質量％以下、Ｓの含有量が０．００３質量％以上０．０．２質量％以下であることがより好ましく、Ｋの含有量が０．００５質量％以上１．５質量％以下、Ｍｇの含有量が０．００２質量％以上１．６質量％以下、Ｃａの含有量が０．００２質量％以上０．２質量％以下、Ａｌの含有量が０．０３質量％以上４．５質量％以下、Ｓの含有量が０．００３質量％以上０．１質量％以下であることがさらに好ましい。成形体におけるＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、その他の元素の含有率は、ＸＲＦ（蛍光Ｘ線分析）により定量することができる。
【００５１】
［２］成形体の製造方法
本実施形態の成形体の製造方法は、シリカを含み、平均粒子径ＤＳが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である小粒子と、シリカを含み、平均粒子径ＤＬが４０ｎｍ以上６０μｍ以下である大粒子とを、小粒子を５質量％以上３５質量％以下、大粒子を５０質量％以上８０質量％以下の範囲で含む、無機混合物に、４００℃以上の温度で加熱処理を施す工程、を有する。
【００５２】
［２−１］シリカ粒子
シリカ粒子の具体例としては、下記のものが挙げられる。
「シリカ」や「石英」と呼ばれるケイ素の酸化物。
ケイ素の部分酸化物。
シリカアルミナやゼオライトのようなケイ素の複合酸化物。
Ｎａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｂ、Ｆｅ及びＡｌのいずれかのケイ酸塩（ガラス）。
ケイ素以外の元素の酸化物、部分酸化物、塩又は複合酸化物（アルミナやチタニア等）と、ケイ素の酸化物、部分酸化物、塩又は複合酸化物との混合体。
ＳｉＣやＳｉＮの酸化物。
【００５３】
成形体を断熱材とする場合、使用される温度においてシリカ粒子が熱的に安定であることが好ましい。具体的には、断熱材の使用最高温度において１時間保持したときに、シリカ粒子の重量が１０％以上減少しないことが好ましい。また、シリカ粒子は耐水性を有することが好ましい。具体的には、２５℃の水１００ｇに対するシリカ粒子の溶解量が０．１ｇ未満であることが好ましく、０．０１ｇ未満であることがより好ましい。
【００５４】
シリカ粒子の比重は、成形体を断熱材とする場合、２．０以上４．０以下であることが好ましい。２．０以上３．０以下であると、成形体のかさ密度が小さいためより好ましく、２．０以上２．５以下であるとさらに好ましい。ここで、シリカ粒子の比重は、ピクノメーター法により求まる真比重を指す。
【００５５】
成形体はシリカ粒子を一種のみ含有してもよいし、２種類以上を含んでもよい。特に粒子径の異なる２種類の粒子、例えばシリカからなる小粒子と大粒子を含有すると熱伝導率や積算細孔容積を調整しやすくなるので、好ましい。上述したように、直径１００ｎｍ以下の空隙を有する多孔質体は、熱伝導率が低く断熱材に適していることが知られている。このような成形体を得たい場合、粒子径１００ｎｍ以下の超微粒子を加圧等によって成形するのが単純である。これに対して、従来は断熱材原料として適していないとみなされていた、例えばマイクロメートルオーダーのそれほど粒子径が小さくない粒子を原料にしても、適切な量で超微粒子と混合することにより優れた断熱性能を発現させることが可能であることを発見した。
【００５６】
例えば、本実施形態においては、粒子径の異なる２種類の粒子、すなわち大粒子と小粒子を原料に含む成形体において、小粒子の平均粒子径ＤＳは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。ＤＳが５ｎｍ以上であると、ＤＳが上記の数値範囲外である場合に比べて、小粒子が化学的に安定である傾向があり、断熱性能が安定しやすい傾向がある。ＤＳが３０ｎｍ以下であると、ＤＳが上記の数値範囲外である場合に比べて、小粒子同士の接触面積が小さく、成形体の固体伝導による伝熱が少なく、熱伝導率が小さい傾向がある。
【００５７】
ＤＳは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下であると、熱伝導率を小さくする観点から好ましく、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であるとより好ましい。
【００５８】
本実施形態において大粒子の平均粒子径ＤＬは、ＤＳ＜ＤＬを満たし、４０ｎｍ以上６０μｍ以下である。ＤＬは、前述のＤＳと同じ方法により求められる。ＤＬが４０ｎｍ以上であると、成形体におけるスプリングバックが小さい傾向がある。ＤＬが６０μｍ以下であると、熱伝導率が小さい傾向がある他、Ｒを、成形体の全細孔容積に対して７０％以上にしやすい傾向がある。
【００５９】
大粒子の平均粒子径ＤＬは、４０ｎｍ以上１０μｍ以下であると、成形体が無機繊維や赤外線不透明化粒子を含む場合に、成形体の原料である無機混合物の調製時にこれらとの均一な混合が容易であるため好ましい。ＤＬは、４０ｎｍ以上５μｍ以下であると、粒子の付着力が大きく、成形体の原料である無機混合物からの粒子の脱落が少ないため、より好ましい。
【００６０】
ＤＬがＤＳの２倍以上であると、成形体のスプリングバックが小さくなるため、好ましい。ＤＬはＤＳの３倍以上であると、小粒子と大粒子からなる成形体のかさ比重が大きく、成形体体積が小さいと作業性が高いので、より好ましい。ＤＬはＤＳの４倍以上であると、小粒子と大粒子の粒径の差が大きく、小粒子と大粒子を混合した際に大粒子の小粒子に対する分散が容易であるので、さらに好ましい。成形体が断熱材用途の場合、粒子の凝集による固体伝熱の観点から、各々の粒子が分散していることが好ましい。すなわち、大粒子が互いに直接接触、連結している箇所が存在しないことが好ましい。大粒子が直接連結しないことで生じる大粒子間の空隙は小粒子で充填され、大粒子同士が直接接触し難い。そのため、成形体中に固体伝導の大きい伝熱経路が存在せず、成形体全体の熱伝導率が低くなり易い。さらに、大粒子間の空隙を小粒子が充填することで、成形体中に存在する空隙の大きさが小さくなり、空気による対流や伝熱が抑制されるため、成形体全体の熱伝導率が低くなり易い。
【００６１】
すなわち、成形体はシリカ粒子を２種類以上含み、特に、粒子径の異なる２種類の粒子、すなわちシリカからなる小粒子と大粒子を含有する場合、小粒子の質量と大粒子の質量の合計を基準として、小粒子を１５質量％以上４０質量％以下、大粒子を６０質量％以上８５質量％以下の範囲で混合することが好ましい。小粒子の含有量が１５質量％未満であると、３０℃における熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ超になりやすい傾向があり、４０質量％超であると、成形欠陥が発生しやすい傾向がある。小粒子の含有量は、成形欠陥を抑制する観点から１５質量％以上３６質量％以下がより好ましく、１５質量％以上３４質量％以下がさらに好ましい。大粒子の含有量が６０質量％未満であると、成形体の原料である粉体が飛散しやすい傾向があり、８５質量％超であると、断熱性能が低い傾向がある。大粒子の含有量は、成形欠陥を抑制する観点から６２質量％以上８５質量％以下がより好ましく、６４質量％以上８０質量％以下がさらに好ましい。
【００６２】
成形体は、水が成形体に浸み込んだ場合にハンドリング性の低下や成形体の変形、ひび割れ等が起こるのを抑制する観点から、撥水剤を含むことが好ましい。撥水剤としては、例えば、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、アクリル・エチレン共重合体ワックス等のワックス系撥水剤；シリコン樹脂、ポリジメチルシロキサン、アルキルアルコキシシラン等のシリコン系撥水剤；パーフロロアルキルカルボン酸塩、パーフロロアルキルリン酸エステル、パーフロロアルキルトリメチルアンモニウム塩等のフッ素系撥水剤、アルキル基やパーフルオロ基を含むアルコキシシラン等のシランカップリング剤、トリメチルシリルクロライドや１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン等のシリル化剤等が挙げられる。これらは１種または２種以上で使用することができる。これらはそのまま用いてもよいし、溶液やエマルジョンの形態で用いることも可能である。また、撥水剤をそのまま、もしくは溶液やエマルジョンの形態としたものを、成形体に塗布することも可能である。塗布する方法は特に限定されないが、例えばハケ塗り、ローラー塗り、噴霧、吹付、エアレススプレー、ロールコーター、浸漬が挙げられる。撥水剤を成形体の原料である粉体に添加し、撥水処理を施した粉体を用いて成形体を作製した場合も、撥水効果を得ることができる。粉体への撥水剤の添加方法は特に限定されないが、例えば、これらの撥水剤を水又はアルコール等の溶媒で希釈したものを添加しながら粉体を攪拌後乾燥する方法、粉体を水又はアルコール等の溶媒に分散させてスラリーとし、そこへ撥水剤を添加して攪拌及び濾過後、乾燥する方法や、クロロトリメチルシラン等での蒸気処理が挙げられる。このうち、本実施形態においてはワックス系撥水剤、シリコン系撥水剤が好ましく用いられる。無機混合物中の撥水剤の含有量は、十分な撥水効果を付与する観点から、無機混合物全体の質量／撥水剤の質量比は１００／３０〜１００／０．１が好ましく、１００／２０〜１００／０．５がより好ましく、１００／１０〜１００／１がさらに好ましい。
【００６３】
シリカ粒子としては、従来の製法で製造されるシリカ成分を有する粒子を原料とし、熱伝導率を調整したものを用いることができる。例えば、シリカ粒子は、酸性又はアルカリ性の条件下での湿式法により、ケイ酸イオンを縮合して製造された粒子でもよい。シリカを含む無機化合物粒子は、湿式法でアルコキシシランを加水分解・縮合して製造されたものでもよい。シリカ粒子は、湿式法で製造されたシリカ成分を焼成して製造されたものでもよい。シリカを含む無機化合物粒子は、塩化物などケイ素の化合物を気相で燃焼して製造されたものでもよい。シリカ粒子は、ケイ素金属やケイ素を含む原料を加熱して得られたケイ素ガスを酸化・燃焼して製造されたものでもよい。シリカ粒子は、ケイ石などを溶融して製造されたものでもよい。
【００６４】
シリカ粒子に含まれるシリカ成分以外の成分としては、上記の製法において原料中に不純物として存在しているものを利用してもよい。シリカ成分以外の成分を、シリカの製造プロセス中に添加してもよい。
【００６５】
公知のシリカの製法には以下のものがある。
【００６６】
＜湿式法で合成されるシリカ＞
ケイ酸ナトリウムを原料に酸性で作られるゲル法シリカ。
ケイ酸ナトリウムを原料にアルカリ性で作られる沈降法シリカ。
アルコキシシランの加水分解・縮合で合成されるシリカ。
【００６７】
＜乾式法で合成されるシリカ＞
ケイ素の塩化物を燃焼して作られるヒュームドシリカ。
ケイ素金属ガスを燃焼して作られるシリカ。
フェロシリコン製造時などに副生するシリカヒューム。
アーク法やプラズマ法で製造されるシリカ。
ケイ石を溶融して作られる溶融シリカなど。
【００６８】
２種類以上のシリカ粒子、例えば小粒子と大粒子を混合して成形体の原料を調製する場合、上記のシリカのうち、小粒子としては、ヒュームドシリカを用いることがより好ましい。大粒子しては、ヒュームドシリカ、ケイ素金属ガスを燃焼して作られるシリカ、シリカヒューム、溶融シリカを用いることがより好ましい。
【００６９】
シリカを含む無機化合物粒子として、天然のケイ酸塩鉱物を使用することが可能である。天然の鉱物としては、例えばカンラン石類、緑簾石類、石英、長石類、沸石類等が挙げられる。天然のケイ酸塩鉱物に粉砕等の処理を施すことで平均粒子径が調整されて、成形体を構成するシリカ粒子として使用することが可能である。ＲやＶ０．０５が上述した範囲を満たさない場合、後述する方法で複数のシリカ粒子を混合して成形体の原料として使用することが可能である。
【００７０】
［２−２］Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、その他の元素
シリカの製造プロセスや成形体の製造プロセス中に、Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓを含む化合物としてそれぞれ添加してもよいが、十分な量のＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓを予め含有しているシリカ粒子を成形体の原料としてもよい。Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓを含む化合物としては、特に限定されないが、例えばＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓの酸化物、複合酸化物、水酸化物、窒化物、炭化物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、難溶性の塩、及びアルコキシド等が挙げられる。これらは単独で添加してもよく、もしくはこれらの混合物を添加してもよい。Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓを不純物として含有するシリカを含む無機化合物粒子を成形体の原料とするのは、生産性、コスト、作業性の観点から、好ましい態様である。このようなシリカを含む無機化合物粒子は、例えば沈殿法で作られたシリカゲル由来の粒子やフェロシリコン製造時などに複製するシリカヒュームとして得ることができる。
【００７１】
Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓをそれぞれ含む化合物を添加する方法は、特に限定されない。例えば、上記湿式法や乾式法で得られたシリカに添加してもよいし、シリカの上記各製造工程において添加してもよい。Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓをそれぞれ含む化合物は、水溶性であっても水に不溶であってもよい。Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓをそれぞれ含む化合物の水溶液として添加し、必要に応じて乾燥させてもよいし、Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓをそれぞれ含む化合物を固形物もしくは液状物の状態で添加してもよい。Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓをそれぞれ含む化合物は、予め所定の粒子径まで粉砕しておいてもよく、また、予備的に粗粉砕しておいてもよい。
【００７２】
シリカ粒子が過剰な量のＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓを含んでいる場合は、シリカの製造プロセスや粉体の製造プロセス中に何らかの処理を施して、前記元素の含有量を所定範囲に調整してもよい。過剰な量のＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓを所定範囲に調整する方法は特に限定されない。例えば、Ｎａの含有量の調整方法としては、酸性物質または他の元素による、置換、抽出、除去方法等が挙げられ、シリカを含む無機化合物粒子を硝酸や王水等で処理した後、乾燥し、粉体の原料として用いることが可能である。過剰な量のＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓの調整は、シリカを含む無機化合物粒子を予め所望の粒子径まで粉砕した後に行ってもよいし、Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓを所定範囲に調整した後に、シリカ粒子を粉砕してもかまわない。
【００７３】
［２−３］混合方法
シリカ粒子、赤外線不透明化粒子及び無機繊維は、公知の粉体混合機、例えば、改訂六版  化学工学便覧（丸善）に掲載されているものを使用して混合することができる。この時、シリカを含む無機化合物粒子を２種類以上混合したり、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｐ、Ｓをそれぞれ含む化合物やその水溶液を混合することも可能である。公知の粉体混合機としては、容器回転型（容器自体が回転、振動、揺動する）として水平円筒型、Ｖ型（攪拌羽根が付いていてもよい）、ダブルコーン型、立方体型及び揺動回転型、機械撹拌型（容器は固定され、羽根などで撹拌する）として、単軸リボン型、複軸パドル型、回転鋤型、二軸遊星攪拌型、円錐スクリュー型、高速撹拌型、回転円盤型、ローラー付き回転容器型、撹拌付き回転容器型、高速楕円ローター型、流動撹拌型（空気、ガスによって撹拌する）として、気流撹拌型、重力による無撹拌型が挙げられる。これらの混合機を組み合わせて使用してもよい。
【００７４】
シリカ粒子、赤外線不透明化粒子及び無機繊維の混合は、粉砕機として公知のもの、例えば、改訂六版  化学工学便覧（丸善）に掲載されているものを使用して、粒子を粉砕したり、無機繊維を裁断したり、粒子や無機繊維の分散性を向上させながら行ってもよい。この時、シリカを含む無機化合物粒子を２種類以上粉砕、分散させたり、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｐ、Ｓをそれぞれ含む化合物やその水溶液を粉砕、分散させたりすることも可能である。公知の粉砕機としては、ロールミル（高圧圧縮ロールミル、ロール回転ミル）、スタンプミル、エッジランナー（フレットミル、チリアンミル）、切断・せん断ミル（カッターミルなど）、ロッドミル、自生粉砕機（エロフォールミル、カスケードミルなど）、竪型ローラーミル（リングローラーミル、ローラーレスミル、ボールレースミル）、高速回転ミル（ハンマーミル、ケージミル、ディスインテグレーター、スクリーンミル、ディスクピンミル）、分級機内蔵型高速回転ミル（固定衝撃板型ミル、ターボ型ミル、遠心分級型ミル、アニュラー型ミル）、容器駆動媒体ミル（転動ボールミル（ポットミル、チューブミル、コニカルミル）、振動ボールミル（円形振動ミル、旋動振動ミル、遠心ミル）、遊星ミル、遠心流動化ミル）、媒体撹拌式ミル（塔式粉砕機、撹拌槽式ミル、横型流通槽式ミル、竪型流通槽式ミル、アニュラーミル）、気流式粉砕機（気流吸込型、ノズル内通過型、衝突型、流動層ジェット吹込型）、圧密せん断ミル（高速遠心ローラーミル、インナーピース式）、乳鉢、石臼などが挙げられる。これらの粉砕機を組み合わせて使用してもよい。
【００７５】
これらの混合機と粉砕機のうち、撹拌羽根を有する粉体混合機、高速回転ミル、分級機内蔵型高速回転ミル、容器駆動媒体ミル、圧密せん断ミルが、粒子や無機繊維の分散性が向上するため、好ましい。粒子や無機繊維の分散性を向上させるには、撹拌羽根、回転板、ハンマープレート、ブレード、ピン等の先端の周速を１００ｋｍ／ｈ以上にするのが好ましく、２００ｋｍ／ｈ以上がより好ましく、３００ｋｍ／ｈ以上がさらに好ましい。
【００７６】
複数の種類のシリカ粒子を混合する場合、かさ比重が小さい順にシリカ粒子を攪拌機もしくは粉砕機に投入することが好ましい。無機繊維や赤外線不透明化粒子を含む場合は、シリカ粒子を混合した後に赤外線不透明化粒子を添加して混合し、さらにその後無機繊維を添加して混合するのが好ましい。
【００７７】
［２−４］金属酸化物ゾルの混合方法
本実施形態の成形体は、少なくともシリカを含有する無機混合物を加圧成形しながら、もしくは加圧成形後に加熱処理を施すことによって製造できる。使用状況に応じて無機繊維や赤外線不透明化粒子、金属酸化物ゾルを添加して形成した無機混合物を原料とし、この無機混合物を加圧成形したものでもよい。添加した金属酸化物ゾルが無機バインダーとなり、高い圧縮強度を有する成形体を得ることができる。金属酸化物ゾルを成形体全体に高分散させる観点から、複数の種類のシリカ粒子を混合する場合、例えば小粒子と大粒子を予め上述の方法で混合した後に、金属酸化物ゾルを添加して混合するのが好ましい。金属酸化物ゾルを混合する際も、小粒子と大粒子を混合する場合と同様に、公知の攪拌羽根を備える粉砕機を使用して、粒子を粉砕したり、無機繊維を裁断したり、粒子や無機繊維の分散性を向上させながら、攪拌羽根先端の周速を１００ｋｍ／ｈとして混合することが好ましい。金属酸化物ゾルの分散性を向上させるには、撹拌羽根を有する粉体混合機を使用し、撹拌羽根先端の周速を１００ｋｍ／ｈ以上にすることが好ましく、大粒子同士の接触をより少なくする観点で２００ｋｍ／ｈ以上がより好ましく、３００ｋｍ／ｈ以上がさらに好ましい。
【００７８】
金属酸化物ゾルの例としては、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、セリアゾル、チタニアゾルが挙げられる。熱伝導率を小さくする観点及び耐熱性の観点から、シリカゾル、アルミナゾルが好ましい。
【００７９】
金属酸化物ゾルの粒子径は、熱伝導率を小さくする観点から２ｎｍ〜４５０ｎｍが好ましく、４ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましく、４ｎｍ〜２００ｎｍがさらに好ましい。
【００８０】
金属酸化物ゾルの添加量は、シリカや無機繊維、赤外線不透明化粒子との混合時に、攪拌槽の内壁に混合物が付着し、攪拌が不均一になるのを抑制する観点から、成形体の質量全体に対する金属酸化物ゾルの固形分の含有率が０．５質量％〜３０質量％が好ましく、１質量％〜２５質量％がより好ましく、２質量％〜２５質量％がさらに好ましい。
【００８１】
［２−５］成形方法
本実施形態の成形体は、原料である無機混合物を加圧成形して得ることができ、成形工程と後述の加熱工程とは、（ａ）同時に行ってもよいし、（ｂ）成形工程の後に加熱工程を行ってもよい。すなわち、（ａ）無機化合物を充填（収容）した金型（成形型）を加熱しながら加圧する方法でもよいし、（ｂ）無機化合物を充填した状態で金型を加圧することにより無機化合物を成形した後、得られた成形体を金型から取り出すか金型に入れたままの状態で加熱する方法でもよい。両態様において、好ましい加圧の圧力及び加熱温度はほぼ同じである。
【００８２】
加圧成形方法としては、金型プレス成形法（ラム式加圧成形法）、ラバープレス法（静水圧成形法）、押出成形法など、従来から知られるセラミックス加圧成形法によって成形することができる。生産性の観点から、金型プレス成形法が好ましい。
【００８３】
金型プレス成形法やラバープレス法において無機混合物を型に充填するときには、成形体の原料である無機混合物に振動を与えるなどして、均一に充填することが、成形体の厚みが均一となるため、好ましい。型内を減圧・脱気しながら無機混合物を型に充填すると、短時間で充填できるため、生産性の観点から好ましい。
【００８４】
前記ＲやＶ０．０５及び／又は熱伝導率を所望の大きさにする観点で加圧成形の条件を設定する場合、得られる成形体のかさ密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下になるように設定するのが好ましい。成形の条件を加圧圧力で制御しようとすると、使用する粉体のすべり性、粉体の粒子間や細孔への空気の取り込み量等によって、加圧した状態で保持する時間の経過に伴って圧力値が変化してしまうため、生産管理が困難になる傾向がある。これに対し、かさ密度を制御する方法は、時間の制御を要することなく、得られる成形体の荷重を目標値にし易い点で好ましい。成形体のかさ密度は運搬時の負担を軽減する観点から、０．２５ｇ／ｃｍ３以上１．７ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．２５ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。なお、成形体のかさ密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下になる成形圧力としては例えば０．０１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の圧力であり、０．２５ｇ／ｃｍ３以上１．７ｇ／ｃｍ３以下になる成形圧力としては例えば０．０１ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下の圧力であり、０．２５ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下になる成形圧力としては例えば０．０１ＭＰａ以上３０ＭＰａの圧力である。
【００８５】
小粒子と大粒子を混合して無機混合物を得、それから成形体を調製する際は、各々の粒子から構成される成形体の熱伝導率や細孔容積を水銀圧入法で測定し、加成性が成立すると仮定して混合すると、前記ＲやＶ０．０５及び／又は熱伝導率を所望の大きさに調整しやすい傾向がある。無機繊維や赤外線不透明化粒子も含め、各々の粒子や原料のみで成形体を作製することが困難である場合は、成形体を作製せずに測定し、上述のように加成性が成立すると仮定すると、混合量を調整しやすいが、加成性から大きくずれる場合もあるため、各々の原料における熱伝導率や細孔容積をもとに原料の混合量を推定し、無機混合物を調整して成形体を作成し、作成した成形体について熱伝導率や積算細孔容積を測定しながら、混合量を適宜調整するのが好ましい。
【００８６】
得られる成形体のかさ密度が所定の大きさになるように、成形体を製造する方法の一例を説明すると、まず成形体の体積及びかさ密度から必要な無機混合物の重量を求める。次いで、秤量した無機混合物を成形型に充填し、所定の厚みになるように加圧して成形する。具体的には、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍでかさ密度が０．５ｇ／ｃｍ３である成形体を製造する場合、目的とするかさ密度に製造する成形体の体積をかけることで、成形体の製造に必要な粉体の重量を求めることが可能である。すなわち、上述した成形体の例では、０．５［ｇ／ｃｍ３］×３０［ｃｍ］×３０［ｃｍ］×２［ｃｍ］＝９００［ｇ］となり、必要な粉体は９００ｇとなる。
【００８７】
一般化すると、体積αｃｍ３で、かさ密度がβｇ／ｃｍ３（ただし、βは粉体のかさ密度より大きい）の成形体を製造する場合、αβｇだけ、粉体を秤量し、体積αまで粉体を圧縮することによって、成形する。
【００８８】
［２−６］加熱処理方法
加圧成形中又は加圧成形後の成形体を、成形体の耐熱性が十分である温度や時間の条件の範囲内で、加熱乾燥し、成形体の吸着水を除去した後実用に供すると、熱伝導率が低くなるため好ましい。さらに、加熱処理を施してもよい。
【００８９】
本実施形態の成形体の製造方法は、シリカを含み、使用状況に応じて赤外線不透明化粒子や無機繊維を添加して形成した成形体を加熱処理する工程を有するのが好ましい。寸法安定性の観点から、加熱処理温度は、その成形体の使用最高温度より高温が好ましい。成形体の用途により様々であるが、具体的には４００〜１３００℃が好ましく、より好ましくは５００〜１３００℃、更に好ましくは６００〜１３００℃である。加熱処理を施すと、細孔分布を本発明の範囲内に調整しやすいことから、成形体の細孔径分布を測定し、確認しながら加熱処理条件を決定することが好ましい。
【００９０】
加熱処理の雰囲気は、空気中（又は大気中）、酸化性雰囲気中（酸素、オゾン、窒素酸化物、二酸化炭素、過酸化水素、次亜塩素酸、無機・有機過酸化物等）、及び不活性ガス雰囲気中（ヘリウム、アルゴン、窒素等）が挙げられる。加熱処理時間は、加熱処理温度及び成形体の量に応じて適宜選択すればよい。
【００９１】
加熱処理は、成形体の原料である無機混合物を使用する箇所に充填した後に施してもよいし、無機混合物を加圧成形したものに施してもよい。
【００９２】
［３］被包体
被包体は、外被材と、外被材に収容された成形体と、を有する。被包体は成形体と比較して取扱が容易で、施工もしやすいという利点を有する。図１は、本実施形態に係る被包体の断面模式図である。また、図２は本実施形態に係る成形体が含有する小粒子及び大粒子の断面模式図である。図１及び図２に示すように、本実施形態の被包体１は、複数の小粒子Ｓと、小粒子Ｓよりも粒子径が大きい複数の大粒子Ｌと、を含有する成形体２と、成形体２を収容する外被材３から構成される。成形体２内において、小粒子Ｓ及び大粒子Ｌは混合されており、大粒子Ｌの周囲に小粒子Ｓが存在している。なお、このような成形体２をコア材という場合がある。
【００９３】
［３−１］外被材
外被材は、コア材である成形体を収容可能な限り、特に限定されないが、例として、ガラスクロス、アルミナ繊維クロス、シリカクロス等の無機繊維織物、無機繊維編物、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、フッ素系樹脂フィルム等の樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔等の金属箔、セラミックペーパー、無機繊維不織布、有機繊維不織布、ガラス繊維紙、炭素繊維紙、ロックウール紙、無機充填紙、有機繊維紙、セラミックコーティング、フッ素樹脂コーティング、シロキサン樹脂コーティング等の樹脂コーティング等を挙げることができる。被包体を断熱材とする場合、外被材の熱容量を小さくする観点から、外被材の厚みは薄い方が好ましいが、使用状況や必要な強度等に応じて適宜選択することが可能である。外被材が、コア材を使用する温度で安定なものからなる場合、使用時においても、外被材がコア材である無機混合物もしくは成形体を収容した状態である。高温で使用される被包体の場合は、使用後のコア材の取扱いがし易い観点で、耐熱性の高い外被材は好ましいが、本明細書中、「外被材」はコア材の使用時にコア材を収容しているものの他、コア材の運搬や施工の工程でコア材を収容しているものを包含する。つまり、外被材は運搬時や施工時にのみコア材を保護し、使用時には溶融及び／又は揮発してしまうものを包含するので、外被材そのものや外被材に含まれる有機成分は、コア材の使用温度で溶融や消失をしてもよい。
【００９４】
外被材は、被覆工程が容易である観点から、ガラスクロス、アルミナ繊維クロス、シリカクロス等の無機繊維織物、無機繊維編物、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、フッ素系樹脂フィルム等の樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔等の金属箔、セラミックペーパー、無機繊維不織布、有機繊維不織布、ガラス繊維紙、炭素繊維紙、ロックウール紙、無機充填紙、有機繊維紙のようなシート形状が好ましい。
【００９５】
被包体が高温で使用される場合、外被材は、熱的な安定性の観点から、ガラスクロス、アルミナ繊維クロス、シリカクロス等の無機繊維織物、無機繊維編物、セラミックペーパー、無機繊維不織布がより好ましい。外被材は、強度の観点から無機繊維織物がさらに好ましい。
【００９６】
［３−２］外被材で被覆する方法
成形体は、シリカ粒子を含み、使用状況に応じて大粒子、赤外線不透明化粒子や無機繊維を添加し形成した無機混合物を原料とし、この無機混合物を加圧成形してコア材とし、外被材で被覆したものでもよい。成形体をコア材とする場合は、後述するように、成形体の原料である無機混合物と外被材を共に加圧成形してもよいし、無機混合物を加圧成形した後に外被材で被覆することも可能である。
【００９７】
コア材を外被材で被覆する方法は特に限定されず、コア材の調製や成形と外被材での被覆を同時に実施してもよいし、コア材を調製又は成形後に外被材で被覆してもよい。
【００９８】
外被材が無機繊維織物、樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、金属箔、セラミックペーパー、無機繊維不織布、有機繊維不織布、ガラス繊維紙、炭素繊維紙、ロックウール紙、無機充填紙、有機繊維紙等のシート状の形態である場合、例えば無機繊維糸や樹脂繊維糸等での縫合、外被材の接着固定、縫合と接着の両方で被覆することが可能である。
【００９９】
シート状の外被材が樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、金属箔等の場合は、被覆工程の容易さの観点から、真空パックやシュリンクパックが好ましい。
【０１００】
外被材がセラミックコーティング、樹脂コーティング等の場合は、コア材に刷毛やスプレーで塗布することにより、コア材を外被材で被覆することが可能である。
【０１０１】
加圧成形したコア材と外被材から構成される成形体に線状のくぼみを設け、成形体に柔軟性を付与することも可能である。線の形態は、成形体の使用状況に応じて直線状、曲線状、破線状等を選ぶことができ、これらのうち２種類以上を組み合わせてもよい。線の太さ、くぼみの深さは成形体の厚み、強度、使用状況に応じて決定される。
【０１０２】
外被材は、コア材の表面全体を被覆していてもよいし、コア材を部分的に被覆していてもよい。
【０１０３】
［４］用途
本実施形態の成形体及び被包体は、断熱材の他、吸音材、防音材、遮音材、反響防止材、消音材、研磨剤、触媒担体、吸着剤、芳香剤や殺菌剤などの薬剤を吸着する担体、脱臭剤、消臭剤、調湿材、充填剤、顔料等に好適に用いることもできる。
【０１０４】
［４−２］断熱方法
本実施形態の成形体及び被包体は、耐熱容器に貼着することで、容器内の温度を保持したり、容器内の熱が拡散したりするのを防ぐ等の目的で、断熱方法に好適に使用することが可能である。熱源と、それを収容する容器において、熱源と容器との間に介在するように断熱材を設けると、熱源から容器への伝熱を抑制することも可能である。この場合、断熱材を容器に嵌るような形状にしておく（例えば、容器が円筒状である場合に、容器の内径と同じ外径を有する円筒状に断熱材を成形する）等すれば、必ずしも断熱材を容器に貼着する必要はないが、断熱材の安定性の観点で貼着は好ましい態様である。
【０１０５】
耐熱容器は特に限定されないが、例えば鉄鋼業の溶鉄容器、取鍋、タンディッシュ、トピードカー、ガラス製造用容器、溶解窯、ボイラ、鉄板ダクト、蒸気タンク、エンジンが挙げられる。本明細書中、「耐熱容器」は内部に収容可能な形状であればよく、サイズや可動性は限定されず、一般的に「炉」と称呼されるものも包含する概念である。従って、製鉄プラントで使用される鉄鋼用加熱炉、非鉄金属製造で使用される金属用熱処理炉、アルミ溶解炉、アルミ保持炉蓋、ガラス製造などの各種工業炉、カーボン焼成炉、ナフサ分解炉、陶磁器焼成炉、半導体の熱処理炉、ゴミ焼却炉、改質炉、窯炉、焼成炉、加熱炉、キルン等の各種炉の他、各種の塔又は槽、並びに熱交換器やタービンを構成する容器状のものも耐熱容器に含まれる。本実施形態の成形体及び被包体は、耐圧性に優れるため、特に圧力がかかる箇所において好適に使用できる。
【０１０６】
貼着方法は特に限定されないが、バインダー及び／又は耐火物を介して貼着する方法が、施工の簡便さの観点から好ましい。バインダーには断熱材を耐熱容器に固定する機能を奏するものの他、耐熱容器及び／又は断熱材の振動を吸収する機能や、断熱材の目地を埋めて目地からの熱や耐熱容器の内容物（ガスを含む）の流出を抑える機能を有するものも包含される。
【０１０７】
バインダーとしては、例えばモルタル、接着剤、固着剤、接合剤が挙げられ、テープ、両面テープ、アクリル樹脂系粘着テープ等の各種テープもバインダーとして使用することが可能である。接着剤としては、例えばシリカ系接着剤、セラミック、セメント、はんだ、水ガラス（珪酸ナトリウム、珪酸ソーダ）等の無機系接着剤、有機系接着剤、アスファルト、アラビアガム、アルブミン、漆、膠、松やに等の天然系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、アクリル樹脂嫌気性接着剤、α−オレフィン系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エチレン−酢酸ビニル樹脂エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、エポキシ樹脂エマルジョン接着剤、酢酸ビニル樹脂エマルジョン接着剤、シアノアクリレート系接着剤、シリコーン系接着剤、水性高分子−イソシアネート系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、変成シリコーン系接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリ酢酸ビニル樹脂溶液系接着剤、ポリベンズイミダソール接着剤等の合成系接着剤等が挙げられる。
【０１０８】
耐火物には耐熱レンガ、耐火レンガ、不定形耐火物、耐火モルタル、耐火スタンプ材、耐火断熱レンガが含まれる。また一般的には断熱レンガに分類されるものであっても、耐火性を有するものであれば耐火物に含有される。耐火物は、酸性耐火物、中性耐火物、塩基性耐火物、非酸化物系耐火物、複合耐火物に分類することができる。酸性耐火物の例として、けい石質、溶融石英質、ろう石質、粘土質、高アルミナ質、ジルコン質、Ａ−Ｚ−Ｓ質、ジルコニア質の耐火物が挙げられる。中性耐火物の例としてはアルミナ質、クロミア質の耐火物が挙げられる。塩基性耐火物の例として、石灰質、ドロマイト質、マグネシア質、クロム・マグネシア質、スピネル質の耐火物が挙げられる。非酸化物系耐火物の種類としては、例えば炭素質、炭化珪素質、炭化珪素−黒鉛質、窒化珪素質の耐火物が挙げられる。複合耐火物の例としては、アルミナ・カーボン質、マグネシア・カーボン質、炭化珪素含有質の耐火物が挙げられる。
【０１０９】
本実施形態の成形体及び被包体は、バインダーを介して耐熱容器に貼着してもよいし、耐火物を介して耐熱容器に貼着してもよいし、バインダー及び耐火物の両方を介して耐熱容器に貼着してもよい。耐火物を介して成形体及び／又は被包体を耐熱容器に貼着する態様は、断熱性に加えて耐熱性を要する用途に好適である。例えば、断熱対象の容器が熱源を内包しており、容器の外側に断熱材を設けて断熱する場合、断熱材と容器との間に耐火物が介在することによって、断熱材が熱的に劣化するのを防ぎ、長期間断熱性能を維持させることが可能になる。もしくは、容器の内側に耐火物を設け、容器の外側に断熱材を設けた形態であってもよい。そのため、断熱材の交換回数を減少させ、交換作業のために当該耐熱容器を含む装置を停止する頻度を減少させることが出来るので、生産性の向上が見込まれる。他方、容器に収容された熱源からの熱を断熱する場合、容器の内側に断熱材を設け、更にその内側に耐火物を設けると、熱源と断熱材との間に耐火物が介在することになるので、断熱材の劣化を防止しつつ耐熱容器への熱伝導を抑制できる。断熱材及び／又は耐火物は、容器の全面を被覆する必要はなく、部分的であってもそれに応じた断熱及び／又は劣化防止の効果はある。ただし、その場合には、被覆されていない部分からの伝熱によって断熱等の効果が低減するので、それぞれが内面全体を被覆しているのが好ましい。容器の全面を被覆するために、断熱材及び耐火物が容器と概略同じ形状であってよいが、それぞれの厚さは求める断熱及び／又は耐火性能に応じて適宜設定すればよい。
【０１１０】
この他、本実施形態の断熱材の外側及び／又は内側に、本実施形態とは異なる断熱材を挟んで耐熱容器に貼着してもかまわない。
【０１１１】
本実施形態の成形体及び被包体は、ねじを使用して耐熱容器に貼着することが可能である。なお、ここでねじとはボルト、ナット、ビスも含む。本実施形態の成形体及び被包体にハンドドリル等で穴あけ加工を施し、ねじ止めすることが可能である。バインダーや耐火物を介して貼着する場合に、さらにねじを使用してもかまわない。例えば、使用する断熱材の面積及び／又は重量が大きい場合、接着剤の耐熱性能が不十分である場合、天井面への施工等にねじを使用すると、貼着が容易である傾向がある。また、貼着箇所が振動するような場合も、ねじ止めによる固定が有効である傾向がある。一方、断熱材が外被材を具備する被包体である場合や、断熱材を貼着する箇所が曲面である場合はバインダーの使用が適している傾向があるが、断熱材の種類、貼着する箇所の状況、貼着工程の内容に応じて、バインダー、耐火物、ねじを適宜選択すればよい。
【０１１２】
本実施形態の成形体及び被包体は、筐体に収容することで、筐体内の温度を保持したり、筐体内の熱が拡散したり、筐体が外部の熱を取り込んだりするのを防ぐ等の目的で好適に使用することも可能である。筐体は特に限定されないが、例えば燃料電池ユニット、燃料電池のモジュール筐体、燃料電池の発電ユニット、ストーブ、湯沸かし器等が挙げられる。筐体に収容する方法は特に限定されず、筐体内に充填、配置させただけでもよいし、前述のようにバインダー及び／又は耐火物を介して、例えば筐体内壁に貼着したり、ねじを使用して貼着・固定したり、バインダー、耐火物、ねじを使用して貼着することで、筐体に収容することも可能である。
【０１１３】
成形体や被包体で耐熱容器や配管を覆う断熱方法は、耐熱容器や配管の内部温度を保持したり、逆にこれらに熱が入らないようにしたりするのに有効である。耐熱容器や配管を断熱材で覆うには、耐熱容器や配管より一回り大きい形状に断熱材を成形し、その中に耐熱容器や配管を嵌める方法を採ることが出来る。例えば、配管を覆うためには、当該配管より少し大きい半径の半円筒状の成形体を作製し、配管を覆うように嵌め合わせればよい。また針金等によって断熱材を耐熱容器や配管の周りに固定してもよい。配管の断熱のために、細長い筒状の被包体を配管の周囲に巻く方法は簡便で有効である。
【０１１４】
［５］パラメータの測定
無機混合物の積算細孔容積の測定、熱伝導率の測定、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさの評価は、次の方法により実施する。
【０１１５】
［積算細孔容積の測定］
細孔分布測定装置  オートポア  ９５２０形（株式会社  島津製作所製）を使用して、水銀圧入法により測定する。成形体をセルに入るように直方体に切断して１個を低感度セルに採り、初期圧約７ｋＰａ（約１ｐｓｉａ、細孔直径約１８０μｍ相当）の条件で昇圧測定する。水銀パラメータは、装置デフォルトの水銀接触角１３０ｄｅｇｒｅｅｓ、水銀表面張力４８５ｄｙｎｅｓ／ｃｍに設定し、測定する。
【０１１６】
［熱伝導率の測定］
縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍの形状にした成形体を測定試料とし、３０℃での熱伝導率を、ヒートフローメーター  ＨＦＭ  ４３６  Ｌａｍｂｄａ（商品名、ＮＥＴＺＳＣＨ社製）を使用して熱伝導率を測定する。較正は、ＪＩＳＡ１４１２−２に従い、密度１６３．１２ｋｇ／ｍ３、厚さ２５．３２ｍｍのＮＩＳＴ  ＳＲＭ  １４５０ｃ校正用標準板を使用して、高温側と低温側の温度差が２０℃の条件において、１５、２０、２４、３０、４０、５０、６０、６５℃で予め実施する。８００℃における熱伝導率は、ＪＩＳ  Ａ  １４２１−１の方法に準拠して測定する。直径３０ｃｍ、厚み２０ｍｍの円板状にした成形体２枚を測定試料とし、測定装置として、保護熱板法熱伝導率測定装置（英弘精機株式会社製）を使用する。
【０１１７】
［水濡れ時の粉状への崩壊しやすさの評価］
縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、高さ２ｃｍの成形体をサンプルとし、厚みが２ｍｍのポリスチレンからなる縦１４ｃｍ、横１４ｃｍ、高さ１０ｃｍの透明な容器に入れる。さらに、水を前記容器の内壁に伝わせながら、深さ４ｃｍまで水を注ぎ、前記サンプルを完全に水没させる。この状態で常温で３時間保管した後、超音波洗浄機（東京超音波技研株式会社製、ＩＵＣ−３０１１Ｎ）を使用して振動を与える。サンプルと水を入れたポリスチレン製の容器は、天板の大きさが縦１５ｃｍ、横１５ｃｍ、天板の高さを１０ｃｍに調整したラボラトリージャッキに固定し、超音波洗浄機の中央に設置する。超音波洗浄機の水槽には水深１６ｃｍの位置まで水を入れ、パワー切り替えスイッチが強の条件で２０分間振動を与える。
【０１１８】
２０分後、サンプルと水が入っている透明な容器において、上から容器の底が見える状態であれば、粉状に崩壊しにくい成形体であるとする。サンプルが粉状に崩壊して水が懸濁し、容器の底が見えない状態であれば、粉状に崩壊しやすい成形体であるとする。
【０１１９】
［Ｎａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ、Ｆｅの含有量の測定］
成形体をメノー乳鉢で粉砕し、３０ｍｍφ塩ビリングに充填してＸＲＦ錠剤成型器で加圧成型してタブレットを作成し、測定試料とする。これを株式会社リガク製蛍光Ｘ線分析装置ＲＩＸ−３０００で測定する。
【実施例】
【０１２０】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。当業者は、以下に示す実施例のみならず様々な変更を加えて実施することが可能であり、かかる変更も本発明の特許請求の範囲に包含される。なお、実施例及び比較例における積算細孔容積の測定、熱伝導率の測定、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさの評価は、それぞれ上述のとおりとした。
【０１２１】
［実施例１］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）２５質量％と、平均粒子径が１５０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）７５質量％をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５０ｇ／ｃｍ３の成形体を得られるように、内寸が縦３０ｃｍ、横３０ｃｍの金型にシリカ粉体９００ｇを充填し、加圧成形をした結果、かさ密度が０．５０ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で５時間加熱処理を施し、実施例１の成形体とした。実施例１の成形体において、細孔径が０．００３μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．００３に対する、細孔径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖの割合Ｒは９７．８％であり、細孔径が０．０５μｍ以上１５０μｍ以下である細孔の積算細孔容積Ｖ０．０５は０．９２５ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０２６９Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例１の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１２２】
［実施例２］
平均粒子径が２２ｎｍのシリカ粉体（小粒子）２５質量％と、平均粒子径が１５０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）７５質量％をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体９３６ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５２ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で５時間加熱処理を施し、実施例２の成形体とした。実施例２の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは９０．０％であり、Ｖ０．０５は１．４９２ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０２７８Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例２の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１２３】
［実施例３］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）２５質量％と、平均粒子径が８０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）７５質量％をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体７９２ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．４４ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に１１００℃で３時間加熱処理を施し、実施例３の成形体とした。実施例３の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは９０．６％であり、Ｖ０．０５は１．１０９ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０４３７Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例３の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１２４】
［実施例４］
平均粒子径が７．５ｎｍのシリカ粉体（小粒子）４０質量％と、平均粒子径が６０μｍのシリカ粉体（大粒子）６０質量％をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体７３８ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．４１ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で５時間加熱処理を施し、実施例４の成形体とした。実施例４の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは８２．２％であり、Ｖ０．０５は１．５６１ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０３３７Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例４の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１２５】
［実施例５］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）１５質量％と、平均粒子径が３２０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）８５質量％をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体９７２ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５４ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で１０時間加熱処理を施し、実施例５の成形体とした。実施例５の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは８５．０％であり、Ｖ０．０５は０．８９９ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０３２７Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例５の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１２６】
［実施例６］
平均粒子径が７．５ｎｍのシリカ粉体（小粒子）２０質量％と、平均粒子径が１０μｍのシリカ粉体（大粒子）８０質量％をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体１２６０ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．７０ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に１０００℃で１０時間加熱処理を施し、実施例６の成形体とした。実施例６の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは７９．８％であり、Ｖ０．０５は１．２９７ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０４３９Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例６の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１２７】
［実施例７］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）２１質量％と、平均粒子径が１５０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）６３質量％をハンマーミルで均一に混合した後、平均粒子径が１μｍの、赤外線不透明化粒子であるケイ酸ジルコニウム１６質量％を添加して引き続き均一に混合し、シリカ粉体を得た。このシリカ粉体１０４４ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５８ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で５時間加熱処理を施し、実施例７の成形体とした。実施例７の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは８９．３％であり、Ｖ０．０５は１．１４２ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０４１３Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例７の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。また、このシリカ粉体を使用して、内径が直径３０ｃｍの円筒型の金型を使用して加圧成形を行い、直径３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５８ｇ／ｃｍ３の円板状の成形体を２枚得た。この２枚の成形体を用いて、８００℃における熱伝導率を測定したところ、０．０９３７Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【０１２８】
［実施例８］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）２４質量％と、平均粒子径が１５０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）７１質量％をハンマーミルで均一に混合した後、平均繊維径が１１μｍ、平均繊維長が６．４ｍｍ、耐熱温度が１０５０℃のグラスファイバー５質量％を添加して高速せん断ミキサーで混合にし、シリカ粉体を得た。このシリカ粉体９３６ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５２ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で５時間加熱処理を施し、実施例８の成形体とした。実施例８の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは８３．５％であり、Ｖ０．０５は１．１５０ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０３４３Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例８の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１２９】
［実施例９］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）１９質量％と、平均粒子径が８０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）５７質量％をハンマーミルで均一に混合した後、平均粒子径が１μｍの、赤外線不透明化粒子であるケイ酸ジルコニウム１４質量％を添加して引き続き均一に混合し、さらに平均繊維径が１１μｍ、平均繊維長が６．４ｍｍ、耐熱温度が１０５０℃のグラスファイバー１０質量％を添加してシリカ粉体を得た。このシリカ粉体９７２ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５４ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に１０００℃で２４時間加熱処理を施し、実施例９の成形体とした。実施例９の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは９３．３％であり、Ｖ０．０５は１．００１ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０２７２Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例９の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１３０】
このシリカ粉体を使用して、実施例７と同様に加圧成形を行い、直径３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．５４ｇ／ｃｍ３の円板状の成形体を２枚得た。この２枚の成形体を用いて、８００℃における熱伝導率を測定したところ、０．１３３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【０１３１】
［実施例１０］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）２１質量％と、平均粒子径が１５０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）６３質量％をハンマーミルで均一に混合した後、平均粒子径が１μｍの、赤外線不透明化粒子であるケイ酸ジルコニウム１５質量％を添加して引き続き均一に混合し、さらに平均繊維径が１１μｍ、平均繊維長が６．４ｍｍ、耐熱温度が１０５０℃のグラスファイバー１質量％を添加してシリカ粉体を得た。このシリカ粉体８１０ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．４５ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で５時間加熱処理を施し、実施例１０の成形体とした。実施例１０の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは７７．２％であり、Ｖ０．０５は１．０６７ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０２９３Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、実施例１０の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理後の水は懸濁しておらず、容器の底がよく見える状態であった。
【０１３２】
このシリカ粉体を使用して、実施例７と同様に加圧成形を行い、直径３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．４５ｇ／ｃｍ３の円板状の成形体を２枚得た。この２枚の成形体を用いて、８００℃における熱伝導率を測定したところ、０．０６５３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【０１３３】
表１に、実施例１〜１０の成形体におけるＮａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｐ及びＦｅの、成型体の全質量を基準とした含有量を示す。
【０１３４】
【表１】
0005824298.tif 000002
【０１３５】
［比較例１］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）３３１ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．１８ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で２４時間加熱処理を施し、比較例１の成形体とした。比較例１の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは３４．３５％であり、Ｖ０．０５は２．７３７ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０１９４Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、比較例１の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理開始直後から粉状に崩壊し始め、２０分間処理した後の水は著しく懸濁しており、容器の底が全く見えない状態であった。
【０１３６】
［比較例２］
平均粒子径が１４ｎｍのシリカ粉体（小粒子）８０質量％と、平均粒子径が１５０ｎｍのシリカ粉体（大粒子）２０質量％をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体４５０ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．２５ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体に９００℃で２４時間加熱処理を施し、比較例２の成形体とした。比較例２の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは４７．６％であり、Ｖ０．０５は１．２６３ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０２６９Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、比較例２の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理開始後徐々に粉状に崩壊し、２０分間処理した後の水は著しく懸濁しており、容器の底が全く見えない状態であった。
【０１３７】
［比較例３］
９００℃で５時間の加熱処理を施さなかった以外は、実施例１と同じ成形体を比較例３の成形体とした。比較例３の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは４４．９％であり、Ｖ０．０５は１．０４３ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０２７３Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、比較例３の成形体について、水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理開始直後から粉状に崩壊し始め、２０分間処理した後の水は著しく懸濁しており、容器の底が全く見えない状態であった。
【０１３８】
［比較例４］
平均粒子径が１００ｎｍのシリカ粉体（小粒子）６１２ｇを使用して実施例１と同様に加圧成形を行い、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み２０ｍｍ、かさ密度が０．３４ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。この成形体を比較例４の成形体とした。比較例４の成形体において、Ｖ０．００３に対するＶの割合Ｒは７１．２８％であり、Ｖ０．０５は２．６８４ｍＬ／ｇであり、３０℃における熱伝導率は０．０３３８Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の方法に従って、比較例４の成形体について水濡れ時の粉状への崩壊しやすさを評価したところ、超音波処理開始直後から粉状に崩壊し始め、２０分間処理した後の水は著しく懸濁しており、容器の底が全く見えない状態であった。
【符号の説明】
【０１３９】
１・・・被包体、２・・・成形体、３・・・外被材、Ｓ・・・小粒子、Ｌ・・・大粒子。
【図１】
0005824298.tif 000003
【図２】
0005824298.tif 000004