(57)【要約】  強度が高く、断熱性に優れた断熱構造体を提供する。  断熱構造体は、エアロゲル粒子Ａ、接着剤及び繊維を含むエアロゲル層１と、エアロゲル層１の少なくとも一方の面に設けられ、繊維状物質３とバインダ樹脂とを含む保持材２とを有する。繊維は、保持材２に含まれる繊維状物質３の一部で構成されている。
2014132652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゲル粒子、接着剤及び繊維を含むエアロゲル層と、
前記エアロゲル層の少なくとも一方の面に設けられ、繊維状物質とバインダ樹脂とを含む保持材と、
を有し、
前記繊維は、前記保持材に含まれる前記繊維状物質の一部で構成されていることを特徴とする、
断熱構造体。
【請求項２】
前記エアロゲル層に含まれる接着剤と、前記保持材に含まれるバインダ樹脂とが、前記エアロゲル層と前記保持材との境界で混じり合っていることを特徴とする、
請求項１に記載の断熱構造体。
【請求項３】
前記繊維状物質は炭素繊維であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の断熱構造体。
【請求項４】
前記エアロゲル層の一方の面に前記保持材が設けられ、
前記エアロゲル層の他方の面に繊維シートが設けられていることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱構造体。
【請求項５】
前記エアロゲル層に添って遮熱層が設けられていることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の断熱構造体。
【請求項６】
構造物に取り付けるための取付構造が、前記保持材に設けられていることを特徴とする、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の断熱構造体。
【請求項７】
前記エアロゲル層と前記保持材との境界部分にフィレット部が設けられていることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の断熱構造体。
【請求項８】
前記フィレット部は多孔質構造を有することを特徴とする、
請求項７に記載の断熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行機、車両などに利用可能なエアロゲルを用いた断熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、断熱材として、ウレタンフォームやフェノールフォームなどのフォーム材（発泡性の断熱材）が知られている。フォーム材は、発泡により生じた気泡によって断熱性を発揮するものである。このようなウレタンフォームやフェノールフォームは、一般的に、熱伝導率が空気の熱伝導率よりも高い。したがって、断熱性をより高めるためには、熱伝導率を空気よりも低くすることが有利である。空気よりも低い熱伝導率を達成させる方法として、ウレタンフォームやフェノールフォームなどの発泡させた材料の空隙内にフロンガスなどの熱伝導率の低いガスを充填させる方法などが知られている。しかしながら、空隙内にガスを充填する方法では、経時的に空隙内からガスが漏れ出ていき、熱伝導率が上昇してしまう可能性がある。【０００３】
近年、ケイ酸カルシウムの多孔体やガラス繊維を気密性の袋に封入し、１０Ｐａ程度の真空状態にしたものなど、真空を利用して断熱性を高める手法が提案されている。しかし、真空による断熱は、真空状態を保つ必要があり、経時的な劣化や製造コストにおいて問題がある。さらに真空を利用して断熱材を形成するにしても、真空を維持するために形状の制約を受け、用途が著しく限定されてしまい、充分に実用化がなされていない。【０００４】
ここで、飛行機などの機体に用いる強度の高い断熱構造として、特許文献１には、断熱材としてのフォーム層を有する航空機の胴体構造が開示されている。しかしながら、この文献の構造では、断熱層が樹脂発泡材料であるため断熱性が低く、断熱効果を得るためには厚みを厚くすることが必要であった。また、断熱層は外郭構造に吹き付けて施工するため、その断熱性が劣化した場合、交換作業が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５１６５３７号公報
【特許文献２】米国特許第４４０２９２７号
【特許文献３】米国特許第４４３２９５６号
【特許文献４】米国特許第４６１０８６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
常圧でも空気の熱伝導率よりも低い断熱材の材料として、微細多孔質シリカの集合体（いわゆるエアロゲル）が知られている。この材料は、例えば、米国特許第４４０２９２７号、米国特許第４４３２９５６号、米国特許第４６１０８６３号に開示されているような方法で得ることができる。これらの方法によれば、原料としてアルコキシシラン（別にシリコンアルコキシド又はアルキルシリケートとも称する）を用い、シリカエアロゲルを作製することができる。具体的には、シリカエアロゲルは、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ことによって得ることができる。溶媒としては、例えば、アルコールまたは液化二酸化炭素等が用いられる。【０００７】
エアロゲルが粒子状になったエアロゲル粒子は、熱伝導率が空気よりも低く、種々の形状に成形が可能であり、取扱いも容易で、断熱材の原料として有用である。そのため、このエアロゲル粒子を接着剤で固めて断熱材の材料として用いることが考えられる。【０００８】
しかしながら、エアロゲル粒子は、非常に軽量であると共に、強度が小さく脆い。そのため、エアロゲル粒子を成形して断熱材を作製したとしても、粒子自体が脆いものであるので、成形物の強度は低くなり、割れたり欠けたり壊れたりしやすいものとなってしまう。特に、飛行機、車両、船舶、宇宙機といった機体の材料として利用した場合には、エアロゲルの成形体が破損しやすいため、不良となったり、断熱性が低下したりするおそれがある。強度を高めるために、エアロゲルに補強材などを混合したり接着材料を増加したりすることが考えられるが、その場合、補強材や接着材料によってかえって断熱性が低下するおそれがある。そのため、断熱性が低下することを抑制しつつ強度を高めて、強度と断熱性能とを両立させることが求められている。【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、強度が高く断熱性に優れた断熱構造体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】
本発明に係る断熱構造体は、
エアロゲル粒子、接着剤及び繊維を含むエアロゲル層と、
前記エアロゲル層の少なくとも一方の面に設けられ、繊維状物質とバインダ樹脂とを含む保持材と、
を有し、
前記繊維は、前記保持材に含まれる前記繊維状物質の一部で構成されていることを特徴とする。【００１１】
前記エアロゲル層に含まれる接着剤と、前記保持材に含まれるバインダ樹脂とが、前記エアロゲル層と前記保持材との境界で混じり合っていることが好ましい。【００１２】
前記繊維状物質は炭素繊維であることが好ましい。【００１３】
前記エアロゲル層の一方の面に前記保持材が設けられ、
前記エアロゲル層の他方の面に繊維シートが設けられていることが好ましい。【００１４】
前記エアロゲル層に添って遮熱層が設けられていることが好ましい。【００１５】
構造物に取り付けるための取付構造が、前記保持材に設けられていることが好ましい。【００１６】
前記エアロゲル層と前記保持材との境界部分にフィレット部が設けられていることが好ましい。【００１７】
前記フィレット部は多孔質構造を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、エアロゲル層が繊維状物質を含む保持材により補強されるので、強度が高く断熱性に優れた断熱構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】断熱構造体の実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】断熱構造体の実施形態の一例を示す一部を拡大した概略断面図である。
【図３】断熱構造体の実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図４Ａ】断熱構造体の実施形態の一例を示す概略断面図であり、全体図を示す。
【図４Ｂ】断熱構造体の実施形態の一例を示す概略断面図であり、拡大図を示す。
【図５Ａ】断熱構造体を説明する断面図である。
【図５Ｂ】断熱構造体を説明する断面図である。
【図５Ｃ】断熱構造体を説明する断面図である。
【図６Ａ】エアロゲル粒子の一例の模式図である。
【図６Ｂ】エアロゲル粒子の一例の模式図である。
【図６Ｃ】エアロゲル粒子の一例の模式図である。
【図７】エアロゲル粒子の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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われて、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。
【００２１】
図６Ａ〜図６Ｃに、エアロゲル粒子の一例の模式図を示す。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、このエアロゲル粒子Ａはシリカエアロゲル粒子であり、数１０ナノオーダー（例えば２０〜４０ｎｍ）の気孔を有するシリカ（ＳｉＯ2）構造体である。このようなエアロゲル粒子Ａは超臨界乾燥などによって得ることができる。エアロゲル粒子Ａは、エアロゲル粒子Ａを構成する微粒子Ｐ（シリカ微粒子）が三次元の網目状に連結することにより形成されている。シリカ微粒子１個の大きさは例えば１〜２ｎｍ程度である。図６Ｃに示すように、エアロゲル粒子Ａの数１０ナノオーダーの気孔には気体Ｇが入り込むことができる。そして、この気孔が空気の成分である窒素や酸素の移動を阻害することにより、熱伝導率を空気よりも低いレベルに低下させることができる。例えば、従来の断熱材における空気が熱伝導率ＷＬＦ λ ３５〜４５ｍＷ／ｍ・Ｋであったところ、エアロゲル粒子により熱伝導率ＷＬＦ λ ９〜１２ｍＷ／ｍ・Ｋのレベルまで熱伝導率を低下させることができる。なお、エアロゲル粒子Ａは、一般的に、疎水性の性質を有する。例えば、図６Ｂに示すシリカエアロゲル粒子では、アルキル基（メチル基：ＣＨ3）がケイ素（Ｓｉ）に結合しており、ケイ素に結合した水酸基（ＯＨ）は少ない。したがって、シリカエアロゲル粒子の表面の極性は低い。
【００２２】
図７は、シリカエアロゲル粒子の電子顕微鏡写真である。このシリカエアロゲル粒子は超臨界乾燥法によって得たものである。シリカエアロゲル粒子が三次元の立体網目構造をとることはこの写真からも理解される。なお、エアロゲル粒子Ａは、一般的に１０ｎｍ未満の大きさのシリカ微粒子が線状に連結して網目構造が形成されるものであるが、微粒子の境目が曖昧になったり、シリカ構造（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−）が線状に延びたりして網目構造が形成されていてもよい。
【００２３】
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、常圧乾燥法を利用して得られるエアロゲル粒子とがある。
【００２４】
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。エアロゲルが粒子状となったエアロゲル粒子は、溶媒を含むゲルを粉砕して粒子化し、この溶媒を含んだ粒子状のゲルを超臨界乾燥することにより得ることができる。あるいは、エアロゲル粒子は、超臨界乾燥によって得られたエアロゲルのバルク体を粉砕することにより得ることができる。
【００２５】
エアロゲル粒子の原料とな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。
【００２６】
アルコキシシランの加水分解と縮重合は、水の存在下で行うことが好ましく、さらに水との相溶性を有し、且つアルコキシシランを溶解する有機溶媒と、水との混合液を用いて行うことが好ましい。このような混合液を溶媒として用いた場合、加水分解工程と縮重合工程を連続して行うことができ、効率よくゲルを得ることができる。その際、生成するポリマーは、上記溶媒を分散媒とするゲル化物（湿潤ゲル）として得られる。水との相溶性を有し、且つアルコキシシランを溶解する溶媒としては、特に限定はされないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコールや、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これらは一種のみを用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００２７】
また、アルコキシシランの加水分解と縮重合は、アルコキシシランのアルコキシ基を脱離させて縮合反応を起こさせることが可能な触媒の存在下で行うことが好ましい。このような触媒としては、酸性触媒、塩基性触媒等が挙げられる。具体的には、酸性触媒としては、例えば、塩酸、クエン酸、硝酸、硫酸、フッ化アンモニウム等が挙げられる。また、塩基性触媒としては、例えば、アンモニア、ピペリジン等が挙げられる。
【００２８】
また、アルコキシシランの反応液中には、適宜の成分を添加してもよい。例えば、界面活性剤、官能基導入剤、などが挙げられる。このような添加成分により、エアロゲル粒子に適宜の機能性を付与することができる。
【００２９】
そして、得られた湿潤ゲルを超臨界乾燥することにより、エアロゲルを得ることができる。その際、湿潤ゲルを切断や粉砕などによってあらかじめ粒子化して、溶媒を含んだ粒子状のゲルを作製し、この粒子状のゲルを超臨界乾燥することが好ましい。それにより、エアロゲル構造を破壊することなく粒子化及び乾燥を行うことができ、エアロゲル粒子を容易に得ることができる。この場合、粒子状のゲルの大きさを揃えておくことにより、エアロゲル粒子の大きさを整えることができる。また、エアロゲルをバルクで得た後に、エアロゲルのバルク体を粉砕機により粉砕することにより、エアロゲル粒子を得るようにしてもよい。なお、得られたエアロゲル粒子はふるいや分級などによって、粒子の大きさをさらに揃えることができる。エアロゲル粒子の大きさが整うと、取扱い性を高めることができるとともに、安定な成形物を得やすくすることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
シリカゾル作製の原料としては、ケイ酸アルコキシド、ケイ酸アルカリ金属塩等を使用することができる。ケイ酸アルコキシドとしては、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、ケイ酸アルコキシドとして、上記超臨界乾燥法で説明した各種のアルコキシシランを用いてもよい。また、ケイ酸アルカリ金属塩としては、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム等が挙げられる。このうち、安価な点でケイ酸アルカリ金属塩を好適に用いることができ、更には入手が容易であるケイ酸ナトリウムをより好適に用いることができる。
【００３２】
ケイ酸アルカリ金属塩を用いる場合には、塩酸、硫酸等の無機酸により中和する方法か、あるいは対イオンがＨ+とされている陽イオン交換樹脂を用いる方法により、シリカゾルを作製することができる。これらの方法のうちでも、陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。
【００３３】
酸型の陽イオン交換樹脂を用いてシリカゾルを作製するには、陽イオン交換樹脂を充填した充填層に適切な濃度のケイ酸アルカリ金属塩の溶液を通過させることにより行うことができる。あるいは、シリカゾルの作製は、ケイ酸アルカリ金属塩の溶液に、陽イオン交換樹脂を添加、混合し、アルカリ金属を除去した後に濾別するなどして陽イオン交換樹脂を分離することにより行うことができる。その際、陽イオン交換樹脂の量は、溶液に含まれるアルカリ金属を交換可能な量以上であることが好ましい。陽イオン交換樹脂により溶液の脱アルカリ（脱金属）が行われる。
【００３４】
酸型の陽イオン交換樹脂としては、例えば、スチレン系、アクリル系、メタクリル系等で、イオン交換性基としてスルフォン酸基やカルボキシル基が置換されたものを用いることができる。このうち、スルフォン酸基を有する、いわゆる強酸型の陽イオン交換樹脂を好適に用いることができる。なお、陽イオン交換樹脂は、アルカリ金属の交換に使用した後に、硫酸や塩酸を通過させることで、再生処理を行うことができる。
【００３５】
シリカゾルの作製後、シリカゾルをゲル化させ、次いでその熟成を行う。ゲル化及び熟成においては、ｐＨを調整することが好ましい。すなわち、通常、陽イオン交換樹脂によりイオン交換されたシリカゾルのｐＨは低く、例えば３以下である。このようなシリカゾルを中和して弱酸性から中性のｐＨ領域とすることによりシリカゾルがゲル化する。例えば、シリカゾルのｐＨを５．０〜５．８、好ましくは５．３〜５．７とすることによってゲル化させることができる。ｐＨの調整は塩基及び酸の添加により行うことができる。塩基としては、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸アルカリ金属塩などを用いることができる。酸としては、塩酸、クエン酸、硝酸、硫酸などを用いることができる。ｐＨ調整後、ゲルを静置して熟成を行う。熟成は、例えば、４０〜８０℃の温度条件で、４〜２４時間程度であってもよい。
【００３６】
熟成工程に引き続き、ゲルを粉砕することが好ましい。このゲルの粉砕により、目的とするエアロゲル粒子を容易に得ることが可能になる。ゲルの粉砕は、例えばヘンシャル型のミキサーにゲルを入れるか、あるいはミキサー内でゲル化させ、ミキサーを適度な回転数と時間で運転することにより行うことができる。
【００３７】
粉砕工程に引き続き、好ましくは、溶媒置換が行われる。この溶媒置換はゲルを乾燥するに際し、乾燥収縮を起こさないよう、ゲルの作製に用いた水などの溶媒を、表面張力の小さな溶媒に置き換えるものである。直接水を表面張力の小さな溶媒に置き換えることは困難なため、通常はこの溶媒置換は、複数の段階、好ましくは２段階で行なわれる。１段目に用いる溶媒の選定基準としては、水、及び２段目の溶媒置換に用いられる溶媒に対して馴染みが良いことが挙げられる。１段目は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン等を用いることができ、好適には、エタノールを用いることができる。また２段目に用いる溶媒の選定基準としては、引き続き行われる疎水化処理に用いられる処理剤と反応しないこと、乾燥収縮を起こさないために表面張力が小さいことが挙げられる。２段目に用いる溶媒としては、ヘキサン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン等を用いることができ、好適にはヘキサンを用いることができる。もちろん、必要に応じて、上記１段目の溶媒置換と２段目の溶媒置換との間に、更なる溶媒置換を行っても構わない。
【００３８】
溶媒置換の後に、疎水化処理を行うことが好ましい。疎水化処理に用いる処理剤としては、アルキルアルコキシシランやハロゲン化アルキルシランなどを用いることができる。例えば、ジアルキルジクロロシラン、モノアルキルトリクロロシランを好ましく用いることができ、原料コストや反応性を考慮するとジメチルジクロロシランを特に好適に用いることができる。なお、疎水化処理は、溶媒置換の前に行ってもよい。
【００３９】
そして、疎水化処理の後に、濾別して溶媒とゲルとを分離する。次いで、未反応の処理剤を取り除くためにゲルを溶媒で洗浄する。その後、ゲルを乾燥する。乾燥は常圧であってよい。また、加温したり温風を吹き込んだりしてもよい。乾燥は、不活性ガス（例えば窒素）の雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、ゲル中の溶媒がゲルからとり除かれ、エアロゲル粒子を得ることできる。
【００４０】
超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。
【００４１】
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。上記で説明した方法でエアロゲル粒子を得た場合、粒子化するために粉砕等を行っているため、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。エアロゲル粒子の大きさは、例えば、粒子の最長の長さが１μｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であってよい。ただし、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混在していない方が好ましい。そのため、エアロゲル粒子は、適度の大きさにそろえることができる。例えば、エアロゲル粒子の最長の長さが１μｍ以上１ｍｍ未満の範囲のミクロンオーダーの粒子であってもよい。あるいは、エアロゲル粒子の最長の長さが１００μｍ以上５ｍｍ未満の範囲の１ミリ前後のサイズの粒子であってもよい。あるいは、エアロゲル粒子の最長の長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ未満の範囲のミリオーダーの粒子であってもよい。エアロゲル粒子の好ましい粒径の範囲としては、５００μｍ〜１．５ｍｍが例示される。
【００４２】
本発明では、以上で説明したようなエアロゲル粒子を、断熱構造体を構成する断熱層の材料として用いる。そのため、熱伝導性が低く断熱性に優れた断熱構造体を得ることができる。
【００４３】
図１は、エアロゲル粒子Ａを用いた断熱構造体の実施形態の一例である。
【００４４】
本形態の断熱構造体は、エアロゲル粒子Ａ及び接着剤を含むエアロゲル層１を備えている。エアロゲル層１はいわゆる断熱層を形成する。このエアロゲル層１の一方の面には、保持材２が設けられている。保持材２は、繊維状物質３とバインダ樹脂とを含んでいる。エアロゲル層１の一方の面に保持材２が設けられていることにより、保持材２を構造物に取り付けて断熱構造を容易に構造物に構築することができる。また、エアロゲル層１の表面が保持材２により補強されて保護される。そのため、エアロゲル層１が破壊されることを抑制することができる。特に、エアロゲル粒子Ａが接着剤で固められたエアロゲル層１は破壊されやすいが、エアロゲル層１に保持材２が貼り付くことにより、エアロゲル層１の強度を高めるとともにエアロゲル層１の表面を保護することができる。そして、保持材２は、繊維状物質３がバインダ樹脂によって固められており、強度が高いため、エアロゲル層１が外部からの衝撃によって破壊されることを抑制することができる。また、エアロゲル層１に曲げ方向の力が働いたとしても、保持材２が形状を保持しようとするため、曲げ方向の力に対して対抗することができ、エアロゲル層１が割れたりして破壊されることを低減することができる。そのため、強度が高く断熱性に優れた断熱構造体を得ることができる。なお、図１では、保持材２に繊維状物質３が含まれていることが分かりやすくなるように、数個の繊維状物質３を抽出して描画している。実際には保持材２は繊維状物質３を密に含むものであってよい。繊維状物質３が密集することにより、保持材２の強度が高まる。
【００４５】
保持材２は、断熱構造体の強度を保持する強度保持材として機能する。図１に示される形態では、エアロゲル層１の一方の面に保持材２が貼り付けられている。保持材２は、エアロゲル層１の両面に貼り付けられていてもよい。それにより、さらに強度が高まってエアロゲル層１が破壊されにくくすることができる。ただし、保持材２が構造物の強度を補強するための部材を兼ねる場合には、この保持材２はエアロゲル層１の片面であることが好ましい。それにより、構造物に取付けやすくすることができる。
【００４６】
保持材２は、エアロゲル層１の表面全体を覆うことが好ましい。すなわち、保持材２の大きさをエアロゲル層１の大きさと同じかそれよりも大きくして、保持材２でエアロゲル層１の端縁まで覆うものである。それにより、エアロゲル層１の端部が保持材２で補強されて、エアロゲル層１が端部で欠けたりすることを抑制することができる。
【００４７】
エアロゲル層１は、複数のエアロゲル粒子Ａが接着剤により固着することにより形成されている。エアロゲル粒子Ａを固着させてエアロゲル層１を形成する接着剤としては、接着性を有する適宜の樹脂（樹脂組成物）を用いることができる。樹脂の主成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、などを挙げることができる。また、樹脂組成物には、樹脂の硬化を促進したり補助したりする成分が含まれていてもよい。例えば、硬化剤、硬化促進剤、重合開始剤などである。エアロゲル層１の厚みは、特に限定されるものではないが、構造物の一部として用いるためには、例えば、１〜１００ｍｍの厚みの範囲内にすることができる。
【００４８】
保持材２は、繊維状物質３とバインダ樹脂とを含んでいる。保持材２においては、複数の繊維状物質３がバインダ樹脂で結合している。繊維状物質３とバインダ樹脂とで構成される保持材２により、軽量化を図るとともに、強度を高めることができる。繊維状物質３は、複数の繊維の破片により構成されるものであってよい。
【００４９】
保持材２は、樹脂が密集して固まった繊維体にバインダ樹脂が含浸されて固められたものであってもよいし、繊維状物質３がバインダ樹脂に分散した組成物が固められたものであってもよい。繊維体を用いる場合、厚みのある織布又は不織布や、板状の繊維材料などを使用することができる。保持材２に含まれる繊維状物質３は複数の単繊維が集合した繊維束であることが好ましい。それにより、複数の繊維の絡まりが高まって、断熱構造体の強度をより高めることができる。もちろん、繊維状物質３は長繊維であってもよい。また、保持材２においては、繊維状物質３が面方向に配向されていることが好ましい。それにより、曲げに対する強度をより高めることができる。
【００５０】
繊維状物質３の繊維長は、特に限定されるものではないが、好ましくは５ｍｍ〜５ｍ、より好ましくは５ｃｍ〜２０ｃｍである。繊維長がこの範囲であることにより、断熱構造体の強度がさらに高まる。繊維状物質３の繊維径は、特に限定されるものではないが、好ましくは３〜２０μｍである。繊維径がこの範囲であることにより、断熱構造体の強度がさらに高まる。
【００５１】
繊維状物質３としては、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、合成繊維、パルプ、など適宜の繊維を用いることができる。このうち、繊維状物質３として炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維（カーボン繊維）を用いることにより、強度をさらに高めることができる。また、炭素繊維は軽量なため、断熱構造体の軽量化を図ることができる。特に機体の構造物の材料として用いる場合には、炭素繊維を用いることが有用である。
【００５２】
保持材２は、複数の繊維状物質３がバインダ樹脂により固着することにより形成されている。繊維状物質３を固着させて保持材２を形成するバインダ樹脂としては、接着性を有する適宜の樹脂（樹脂組成物）を用いることができる。樹脂の主成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、などを挙げることができる。また、樹脂組成物には、樹脂の硬化を促進したり補助したりする成分が含まれていてもよい。例えば、硬化剤、硬化促進剤、重合開始剤などである。保持材２の厚みは、特に限定されるものではないが、構造体として用いるためには、例えば、１〜１００ｍｍの厚みの範囲内にすることができる。
【００５３】
保持材２に用いるバインダ樹脂は、エアロゲル粒子Ａを固着する接着剤と同じものであることが好ましい一態様である。その場合、保持材２のバインダ樹脂とエアロゲル層１の接着剤との相溶性が高まって、保持材２とエアロゲル層１との境界面での接着性を高めることができる。また、材料の種類を減らすことが可能になり、製造性を高めることができる。
【００５４】
保持材２に用いるバインダ樹脂は、エアロゲル粒子Ａを固着する接着剤とは異なるものであることが別の好ましい一態様である。その場合、エアロゲル層１に用いる接着剤として、断熱性が確保できるとともに、エアロゲル粒子Ａの接着性を高めるのに適した接着剤を用いることができる。また、保持材２に用いるバインダ樹脂として、繊維状物質３を保持し、強度を高めることができるバインダ樹脂を用いることができる。すなわち、樹脂成分が異なる場合には、接着性を満たしながら、エアロゲル層１では断熱性の観点から、保持材２では強度の観点から、樹脂成分を好適化することができる。そのため、強度と断熱性の優れた断熱構造体を得ることができる。例えば、エアロゲル層１の接着剤をフェノール樹脂にし、保持材２のバインダ樹脂をエポキシ樹脂にすることができる。
【００５５】
断熱構造体においては、エアロゲル層１に含まれる接着剤と、保持材２に含まれるバインダ樹脂とが、エアロゲル層１と保持材２との境界で混じり合っていることが、さらに好ましい。境界部分において接着成分が混じり合うことで、保持材２とエアロゲル層１との接着性を高めることができ、保持材２がエアロゲル層１から剥がれにくくなって、断熱構造体の強度をさらに高めることができる。例えば、保持材２の材料として、バインダ樹脂が未硬化の繊維含有物を用いたり、バインダ樹脂が半硬化の繊維含有物を用いたりすることで、接着成分を混じり合わすことができる。バインダ樹脂として液状の樹脂組成物が含浸されている場合は、湿潤した板状材料を用いることになる。もちろん、保持材２として、硬化後の板材を用い、エアロゲル層１に含まれる接着剤で保持材２とエアロゲル層１とを接着させてもよい。接着成分の混じり合いは、化学分析によりエアロゲル層１に含まれる接着成分と保持材２に含まれる接着成分とが混合した領域の層が形成されていることを分析することにより確認することができる。また、エアロゲル層１の接着剤が保持材２の領域に侵入していたり、あるいは、保持材２のバインダ樹脂がエアロゲル層１の領域に侵入していたりすることを分析することによっても確認することができる。
【００５６】
保持材２は、いわば、繊維がプラスチックによって固められた複合材料であってよい。その場合、断熱構造体の強度を効果的に向上させることができる。特に、炭素繊維を保持材２の材料として使用すると、保持材２中の繊維が折り曲げ方向に対して抵抗力を発揮するため、曲げに対する強度をより高めることができる。また、エアロゲル粒子Ａの接着とバインダ樹脂を含む保持材２の硬化とを同時に行うようにすれば、エアロゲル層１と保持材２との密着性を高めることができ、強度の高い断熱構造体を形成することができる。
【００５７】
保持材２は、接着成分によりエアロゲル層１に接着して貼り付けられている。このとき、保持材２は、エアロゲル粒子Ａを接着して一体化する接着剤により接着されていてよい。あるいは、保持材２に含まれるバインダ樹脂により接着されていてよい。あるいは、エアロゲル粒子Ａで構成されるエアロゲル層１と保持材２との間に、塗布などにより接着剤が導入されて接着されていてよい。要するに、エアロゲル層１と保持材２との界面に接着成分が設けられていればよいものである。保持材２とエアロゲル層１とを接着する接着成分を別に設ける場合には、有機又は無機の接着剤を用いることができる。この接着剤には、上記で説明したエアロゲル粒子Ａの接着に用いることのできる接着剤を使用してもよい。接着剤としては、多孔質粒子を含む接着剤を用いることも好ましい。それにより、接着層の断熱性を高めることができる。多孔質粒子としては例えばメソポーラスシリカ粒子などが例示される。
【００５８】
断熱構造体においては、エアロゲル層１に繊維が含まれている。それにより、エアロゲル層１の強度を高めることができる。例えば、エアロゲル粒子Ａを接着剤で固めて成形する際に、エアロゲル粒子Ａと接着剤との混合物（エアロゲル成形材料）にさらに繊維を配合することにより、エアロゲル層１に繊維を含ませてもよい。繊維としては、ガラス繊維や炭素繊維などを用いることができる。エアロゲル層１に繊維が含まれると、機械強度が向上する。エアロゲル層１に含まれる繊維は単繊維であることが好ましい。単繊維であることにより、エアロゲル層１の厚み方向の熱伝導を抑制でき、断熱性の低下を抑制しながら、機械強度を向上することができる。保持材２に含まれる繊維状物質３は強度確保のため繊維束がよく、エアロゲル成形体の中の繊維は断熱性を損なわないように単繊維が好適なのである。
【００５９】
エアロゲル層１に含まれる繊維は、保持材２に含まれる繊維状物質３の一部で構成されている。
【００６０】
図２は、エアロゲル層１に含まれる繊維を保持材２の繊維状物質３の一部で構成した断熱構造体の一例を示している。エアロゲル層１には、保持材２の繊維状物質３の一部以外の繊維が含まれていてもよい。図２では、保持材２の繊維状物質３の一部が飛び出してエアロゲル層１に入り込んで、エアロゲル層１に繊維が含まれている。このように、繊維状物質３の一部がエアロゲル層１に含まれると、エアロゲル層１と保持材２との密着性を高めることができ、断熱構造体の強度をさらに高めることができる。エアロゲル層１と保持材２との界面での接着強度が高まるのである。図２は、図１に示される断熱構造体のエアロゲル層１と保持材２との境界部分を拡大して示すものである。
【００６１】
図２に示される形態では、繊維状物質３は、エアロゲル層１においてエアロゲル粒子Ａの粒子間の隙間に入り込んでいる。繊維状物質３がエアロゲル層１に入り込んだ部分は挿入部３ａとなる。このように、繊維状物質３の一部がエアロゲル層１に挿入されると、保持材２とエアロゲル層１とが接着して一体化するので、保持材２とエアロゲル層１との密着性を効果的に高めることができる。
【００６２】
繊維状物質３の飛び出しは、例えば、保持材２の表面を粗化することにより行うことができる。例えば、保持材２として繊維体（繊維成形物）を使用する場合、この繊維体のエアロゲル層１と接する面において繊維状物質３を毛羽立たせることにより粗化を行うことができる。毛羽立たせはエアロゲル層１と接する片面（内面）だけであってよい。外表面を毛羽立たせると、強度が低下したり、外観を損ねたりするおそれがある。繊維状物質３の毛羽立たせは、例えば、ブラシで擦るなどの方法で行ってもよい。製造レベルにおいては、ブラシ状の擦り器具などを用いてよい。これにより、エアロゲル層１に配設される側の表面で繊維状物質３が飛び出た保持材２を得ることができる。そして、プレスの際に、繊維状物質３が毛羽立った保持材２の面をエアロゲル層１側に配置してプレスすることにより、表面から飛び出た繊維状物質３をエアロゲル層１の粒子間の隙間に入り込ませて、保持材２とエアロゲル層１とを接着することができる。これにより、図２に示すような、飛び出た繊維状物質３がエアロゲル層１に入り込んだ断熱構造体を得ることができる。繊維状物質３に樹脂が含浸した樹脂含浸繊維物を保持材２の材料として用いる場合には、樹脂を固める前に毛羽立たせておくことで、容易に繊維状物質３を表面で飛び出させることができる。
【００６３】
繊維状物質３の飛び出しは、繊維状物質３の一部であってよい。すなわち、繊維状物質３は、その一部が保持材２の表面から飛び出すとともに、他の部分が保持材２のバインダ樹脂に固着されるものであってよい。このとき、繊維状物質３の端部が突き出してヒゲ状に飛び出すものであってもよいし、繊維状物質３の中央部が湾曲してループ状に飛び出すものであってもよいし、それらの両方が混在したものであってもよい。繊維状物質３の端部が飛び出している場合、繊維状物質３の端部を粒子の隙間に入りやすくすることができる。また、繊維状物質３の中央部が飛び出している場合、引っ掛けるようにして粒子と繊維状物質３とを絡ませて保持材２をエアロゲル層１に貼り付けることができる。図２では、ループ状に飛び出した繊維状物質３と、ヒゲ状に飛び出した繊維状物質３が混在した様子が示されている。
【００６４】
繊維状物質３の飛び出し量（飛び出した繊維状物質３における保持材２の表面と垂直な方向の長さ）は、５００〜３０００μｍの範囲にすることができる。繊維状物質３の飛び出し幅がこの範囲になることにより、密着性を効率よく高めて強度を向上させることができる。繊維状物質３が飛び出した量は、繊維状物質３がエアロゲル層１に入り込む幅となる。繊維状物質３の入り込み幅は、限定されるものではないが、エアロゲル層１の厚みの１〜５０％又は５〜３０％であってよい。それにより、密着性がさらに高まる。
【００６５】
繊維状物質３は、エアロゲル層１に食い込んでいてもよい。エアロゲル層１に保持材２の繊維状物質３が食い込むと、繊維状物質３によって強固にエアロゲル層１を支持することができる。
【００６６】
図１の断熱構造体においては、エアロゲル層１の外周に枠材を設けてもよい。枠材を設けることにより、強度を高めることができる。また、枠材を設けることにより、エアロゲル層１が端部で欠けたりして破損することを抑制することができる。枠材としては、断熱性を有するものが好ましい。例えば、樹脂発泡体により枠材を構成すると、断熱性を確保しながら強度を容易に高めることができる。
【００６７】
図１の形態の断熱構造体は、板状（ボード状）に形成することができる。断熱構造体は、平面視において矩形状の形状にすることができる。もちろん、断熱構造体の形状は、表面が盛り上がるなどして立体的形状になっていてもよいが、板状になることにより、構造物に貼り付けるパネルとして用いることができるなど、構造物の断熱材として利用しやすくすることができる。断熱構造体の大きさ寸法は、特に限定されるものではないが、ボードを構成する四角形の一辺を０．１ｍ以上１０ｍ以下などにすることができる。なお、断熱構造体の厚みは、エアロゲル層１の厚みと保持材２の厚みとを合計したものとすることができる。
【００６８】
図３は、エアロゲル粒子Ａを用いた断熱構造体の実施形態の他の一例である。この断熱構造体では、エアロゲル層１の一方の面に保持材２が設けられ、エアロゲル層１の他方の面に繊維シート４が設けられている。エアロゲル層１と保持材２とは、上記の形態で説明したものと同様である。
【００６９】
本形態では、エアロゲル層１の保持材２とは反対側の面に、繊維シート４が設けられている。そのため、エアロゲル層１の表面を被覆して保護することができ、割れや欠けを抑制して、エアロゲル層１が破壊されることを低減することができる。また、エアロゲル層１の保持材２とは反対側の面を補強することができ、断熱構造体の強度を高めることができる。したがって、強度と断熱性に優れた断熱構造体を得ることができる。
【００７０】
繊維シート４としては、繊維を含む適宜のシート材料を用いることができる。例えば、織布や不織布を用いることができる。繊維としては、ガラス繊維、有機繊維、パルプなどを用いることができる。このうちガラスクロスを好ましく用いることができる。ガラスクロスを用いたときには、軽量で薄型化を図りながら、強度をさらに高めることができる。また、繊維シート４として、樹脂が含浸した繊維を用いてもよい。例えば、樹脂含浸ガラスクロスが例示される。樹脂が含浸した繊維が、エアロゲル層１と一体化して接着されることにより、繊維シート４とエアロゲル層１との接着性が高まり、断熱構造体の強度をさらに高めることができる。この樹脂としては、上記で説明したエアロゲル粒子Ａの接着に用いることのできる接着剤を使用することができる。
【００７１】
繊維シート４は、接着成分によりエアロゲル層１に接着して貼り付けられている。このとき、繊維シート４は、エアロゲル粒子Ａで構成されるエアロゲル層１と繊維シート４との間に、塗布などにより接着剤が導入されて接着されていてよい。あるいは、繊維シート４は、エアロゲル粒子Ａを接着して一体化する接着剤により接着されていてもよい。あるいは、繊維シート４に樹脂が含浸されている場合、この樹脂により繊維シート４がエアロゲル層１に接着されていてもよい。要するに、エアロゲル層１と繊維シート４との界面に接着成分が設けられていればよいものである。繊維シート４とエアロゲル層１とを接着する接着成分を別に設ける場合には、上記で説明したエアロゲル粒子Ａの接着に用いることのできる接着剤を使用することができる。
【００７２】
図３の形態においては、図２で示される形態と同様に、エアロゲル層１に保持材２の繊維状物質３が入り込んでいる。それにより、図２で説明したように、エアロゲル層１と保持材２との密着性が高まって、断熱構造体の強度を高めることができる。
【００７３】
図４Ａ及び図４Ｂは、エアロゲル粒子Ａを用いた断熱構造体の実施形態の他の一例である。この断熱構造体では、エアロゲル層１の一方の面に保持材２が設けられ、エアロゲル層１の他方の面に遮熱層５が設けられている。このように、エアロゲル層１に添って遮熱層５が設けられていることが好ましい一態様である。図４Ａでは全体の概略断面図が示され、図４Ｂでは一部の拡大断面図が示されている。
【００７４】
本形態では、保持材２は平面視（エアロゲル層１の表面と垂直な方向から見た場合）においてエアロゲル層１よりもやや大きく形成され、保持材２の端部はエアロゲル層１から延長してはみ出している。エアロゲル層１からはみ出した保持材２の端部は、延長部２ａとなる。そして、延長部２ａには、ビス、釘又はネジなどの固定具によって構造物に断熱構造体を取り付けるための貫通孔６ａが設けられている。貫通孔６ａは、断熱構造体を構造物に取付ける取付構造６の一例である。このように、保持材２には、構造物に取り付けるための取付構造６が設けられていることが好ましい。保持材２の端部に取付構造６を設けることにより、構造物に断熱構造体を容易に取付けることができる。なお、取付構造６は、貫通孔６ａに限られるものではない。例えば、取付構造６は、構造物の取り付け部分と対となる嵌合構造などで構成してもよい。
【００７５】
エアロゲル層１と保持材２の境界部分には、フィレット部７を形成することが好ましい。フィレット部７は、エアロゲル層１と保持材２との境界部分を被覆するように設けられる。フィレット部７は樹脂材料により構成することができる。フィレット部７を形成することにより、接着界面での応力集中を緩和することができ、エアロゲル層１と保持材２の接合を強固にすることができる。フィレット部７は、エアロゲル層１と保持材２との境界側方を覆うように設けることができる。フィレット部７はエアロゲル層１と保持材２との接合後に樹脂材料を塗布して形成してもよく、あるいはエアロゲル層１と保持材２の接着時に接着剤の余剰分で形成してもよい。樹脂材料としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等、エアロゲル粒子Ａを接着する接着剤の成分が例示される。さらにフィレット部７内部での熱伝導を抑制するために、その内部に多孔質構造を有することも好ましい。多孔質構造は多孔質材料粒子７ａを混合することや、発泡樹脂材料、もしくは両者の混合物により構成することができる。図４Ｂでは、多孔質材料粒子７ａがフィレット部７内で分散している様子が示されている。多孔質材料粒子７ａとしては特に限定されるものではないが、中空ガラスビーズ、シラスバルーン、ヒュームドシリカ、エアロゲル等の無機材料や、ポリスチレン、ポリイミド等の樹脂製の多孔粒子を用いることができる。発泡樹脂材料としては特に限定されるものではないが、発泡ウレタン等の発泡樹脂材料を使うことが好ましい。もちろん、フィレット部７は、多孔質構造を有していなくてもよい。
【００７６】
図５Ａ〜図５Ｃは、断熱構造体のフィレット部７の形状を説明する説明図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、フィレット部７は、接着界面での応力集中を緩和するために設けられるものであり、保持材２とエアロゲル層１との境界部分で突出しないように設けられていることが好ましい。したがって、フィレット部７における保持材２との境界点７ｐとエアロゲル層１との境界点７ｑとを結んだ直線７ｒよりも内方に、フィレット部７が設けられていることが好ましい。図５Ｃでは、フィレット部７は、保持材２との境界点７ｐとエアロゲル層１との境界点７ｑとを結んだ直線７ｒよりも外方に突出しており、応力集中を緩和できなくなるおそれがある。フィレット部７とエアロゲル層１との境界点７ｑは、断熱性を高める観点からは、厚み方向においてエアロゲル層１の半分以下の位置であることが好ましく、３分の１以下であることがより好ましい。保持材２とエアロゲル層１との境界部分の隅部（角部）はフィレット部７によって完全に埋まっていた方がよいが、厳密には埋められていなくてもよい。隅部に多少空隙が形成されていても強度を保持することができる。
【００７７】
図５Ａに示すように、保持材２の表面からフィレット部７が立ち上がる角度は、立ち上げ角度θ１として定義することができる。この立ち上げ角度θ１は９０°以下が好ましい。また、エアロゲル層１の側面からフィレット部７が立ち上がる角度は、立ち上げ角度θ２として定義することができる。この立ち上げ角度θ２は９０°以下が好ましい。したがって、θ１及びθ２がともに９０°以下であることが好ましい。θ１及びθ２は、４５°以下であることがさらに好ましく、３０°以下であることがさらにより好ましい。保持材２の表面及びエアロゲル層１の側面からフィレット部７の表面が滑らかに繋がることで、応力の緩和効果を高めることができる。図５Ｂは、θ１及びθ２が４５°で、フィレット部７の表面が平面になった例を示している。図５Ａは、θ１及びθ２が４５°未満でフィレット部７の表面が曲面を有する例を示している。図５Ａに示すように、保持材２の表面からエアロゲル層１の側面に添ってフィレット部７が曲線状に形成されていることが好ましい。θ１及びθ２の両方を４５°未満にする場合、フィレット部７の表面は、平面でなく凹形状の面になる。フィレット部７の表面は、複数の平面で構成されていてもよい。いわばカットグラス状の面である。また、ファセット面であってもよい。もちろん、応力緩和の観点からは、円弧形状で各面において滑らかに立ち上がることがさらに好ましい。
【００７８】
遮熱層５は、熱伝導を抑制することにより熱を遮断する層である。遮熱層５は、遮熱性の金属を含有する層により構成されることが好ましい。遮熱層５は、アルミを含むことがさらに好ましい。遮熱層５がアルミを含むことにより、輻射による熱伝導を抑制することができるため、遮熱効果が高まり、断熱性をより向上することができる。また、アルミは赤外線を反射させることができるため、断熱性をさらに向上することができる。遮熱層５の好ましい形態は、アルミシートによって構成される。例えば、アルミニウム蒸着シートなどで構成すれば、取扱い性がよく、遮熱性が高いため好ましい。また、アルミ箔と樹脂シートとの積層体などの複合シートで遮熱層５を構成してもよい。遮熱層５の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０．００１〜１０ｍｍの範囲のものを使用することができる。
【００７９】
図４Ａ及び図４Ｂで示される形態では、エアロゲル層１の保持材２が設けられた側と反対側の面が、遮熱層５で覆われている。遮熱層５はエアロゲル層１に接着剤で貼り付けられている。この接着剤は、エアロゲル粒子Ａを固着する接着剤とは別に塗布などで導入されたものであってもよいし、あるいは、エアロゲル粒子Ａを接着している接着剤であってもよい。遮熱層５は、好ましくは、エアロゲル層１の表面を保護する保護材としても機能する。
【００８０】
図４Ａ及び図４Ｂの形態では、エアロゲル層１の一方の面に保持材２が形成され、エアロゲル層１の他方の面に遮熱層５が形成された例を示したが、遮熱層５を設ける態様はこれに限定されるものではない。例えば、保持材２とエアロゲル層１との間に、遮熱層５が設けられてもよい。また、エアロゲル層１の保持材２が設けられた側とは反対側の表面に遮熱層５が形成され、その上に、図３で説明した繊維シート４が重ねられていてもよい。また、エアロゲル層１が複数の層で構成され、その複数のエアロゲル層１の間に、遮熱層５が挿入されていてもよい。それらの場合も、遮熱層５が層状に設けられているため、熱伝導を抑制し、断熱性を高めることができる。ただし、断熱構造体を構造物に取り付けて用いる観点からは、図４Ａ及び図４Ｂのように、遮熱層５はエアロゲル層１の表面に設けられていることが有利である。
【００８１】
図４Ａ及び図４Ｂの形態においては、図２で示される形態と同様に、エアロゲル層１に保持材２の繊維状物質３が入り込んでいることがより好ましい。それにより、図２で説明したように、エアロゲル層１と保持材２との密着性が高まって、断熱構造体の強度を高めることができる。
【００８２】
図１〜図３、図４Ａ及び図４Ｂで説明した断熱構造体は、機体などの構造物に取り付けることができるものであり、機体の構造材や内装材として使用することができる。ここで、機体とは、飛行機、船舶、宇宙船、ロケットなどや、自動車、鉄道車両などの車両などを言う。機体は移動可能なものであってよい。移動可能なものは過酷な条件での耐久性が要求されるが、上記で説明した断熱構造体を用いれば、保持材２によって強度が高められているので、断熱構造が破壊されることを抑制することができる。機体としては、特に人が乗り込むような機体が好ましい。断熱構造体は、断熱性が優れているため、機体の内部を好適な温度にすることができる。もちろん、人が乗り込まない機体であってもよい。その場合、機体内部の温度環境を改善して、機械や機器に負担をかけることを低減できる。また、断熱構造体は強度が高いため、構造物の強度を高めることができる。また、断熱構造体は軽量であるため、機体重量の軽量化を図ることができ、燃料効率（いわゆる燃費）を向上することができる。なお、断熱構造体は機体以外の構造物、例えば、建築物などに取り付けることも可能であることは言うまでもない。
【００８３】
構造物に取り付ける場合には、構造物の例えば壁面、天井、床面などに保持材２を取り付けるようにすることができる。このとき、好ましくは、保持材２を外部側に配設し、エアロゲル層１を内部側に配設するようにする。それにより、構造物に、優れた強度と断熱性を付与することができる。
【００８４】
次に、断熱構造体の製造について説明する。
【００８５】
図１の形態の断熱構造体の製造においては、好ましくは、エアロゲル粒子Ａを接着剤で接着して一体化させてエアロゲル層１を形成するとともに、このエアロゲル層１の表面に保持材２を接着させる。このとき、例えば、エアロゲル粒子Ａと接着剤とを混合した混合物を予め調製し、この混合物と保持材２とを層状に重ね、成形型で押圧して接着剤などの樹脂を硬化させるようにする。
【００８６】
保持材２の材料としては硬化されたものを用いることもできるが、完全に硬化する前のものを用いることも好ましい。未硬化又は半硬化の繊維含有材料を用いれば、エアロゲル層１との接着と同時に保持材２を硬化することができ、効率よく成形できるとともに、密着性高く接着することができる。エアロゲル粒子Ａの接着及びエアロゲル層１と保持材２との接着にあたっては、プレスにより接着することが好ましい。プレスによれば、簡単に密着性高く接着を行うことができる。また、加熱加圧してプレスすることにより、接着性を高めることができる。特に、保持材２として繊維含有樹脂組成物を用いた場合は、エアロゲル粒子Ａの接着と、保持材２の成形と、保持材２とエアロゲル層１との接着とを同時に行うことができるため、接着及び成形の効率をさらに高めることができる。また、プレスにより接着成分を混じり合わせることが容易になる。
【００８７】
図２のように保持材２の繊維状物質３の一部をエアロゲル層１に含ませる場合には、保持材２の材料を半硬化させておき、表面を毛羽立たせて粗化して、繊維状物質３が飛び出すようにすることができる。あるいは、保持材２の材料として、繊維状物質３が固まって板状となった繊維体を用い、この表面を毛羽立たせて繊維状物質３を飛び出させ、その後、繊維体にバインダ樹脂を含浸させてもよい。
【００８８】
プレスにあたっては、離型剤や離型シートなど、プレス型との離型を良好にする材料を適宜使用することができる。
【００８９】
このようにしてプレスによりエアロゲル粒子Ａと保持材２とを接着及び成形することにより、図１に示すような断熱構造体を形成することができる。
【００９０】
なお、樹脂発泡体などの枠材を外周に設ける場合、プレス後に、接着剤を塗布した枠材を嵌め込むことにより、枠材をエアロゲル層１に接着させることができる。
【００９１】
図３、図４Ａ及び図４Ｂで示す各形態の断熱構造体は、上記で説明する方法に準じて同様の方法で製造することができる。
【００９２】
図３の形態の断熱構造体を製造する場合には、プレス後に、エアロゲル層１の保持材２とは反対側の面に、繊維シート４を接着剤により貼り付けることができる。また、図３の断熱構造体は、プレスの際に、あらかじめ繊維シート４とエアロゲル層１の材料と保持材２の材料とを重ねて、この重なった積層物をプレスすることにより、形成してもよい。この場合、一体成形が可能になるので、作製が容易になるとともに、繊維シート４とエアロゲル層１との密着性が高まって、断熱構造体の強度をさらに高めることができる。
【００９３】
図４Ａ及び図４Ｂの形態の断熱構造体を製造する場合には、プレス後に、エアロゲル層１の保持材２とは反対側の面に、遮熱層５の材料を接着剤により貼り付けることができる。また、図４Ａ及び図４Ｂの断熱構造体は、プレスの際に、あらかじめ遮熱層５とエアロゲル層１の材料と保持材２の材料とを重ねて、この重なった積層物をプレスすることにより、形成してもよい。この場合、一体成形が可能になるので、作製が容易になるとともに、遮熱層５とエアロゲル層１との密着性が高まって、断熱構造体の強度をさらに高めることができる。
【００９４】
保持材２の延長部２ａを設ける場合には、保持材２がエアロゲル層１よりも大きくなるようにして成形する。成形後に、ドリルなど適宜の穴開け具で貫通する孔を形成することにより、延長部２ａに貫通孔６ａを取付構造６として形成することができる。
【００９５】
上記の各形態では、断熱構造体は板状の断熱構造体（断熱パネル）として形成することができる。断熱構造体がパネル状になると、構造物に断熱構造体の一部が破損したり劣化したりして部品交換する場合、簡単に断熱構造体を新しいものと取り替えることができる。もちろん、適宜の成形型を用いてプレスすることにより、ボード以外の形状の成形も可能である。このように形成された断熱構造体は、断熱性と強度に優れ、構造物の材料などとして有用なものである。特に、移動する機体、とりわけ、飛行機、宇宙船、鉄道車両、自動車、船舶などの壁に用いることができる。
【符号の説明】
【００９６】
Ａ      エアロゲル粒子
１      エアロゲル層
２      保持材
２ａ    延長部
３      繊維状物質
３ａ    挿入部
４      繊維シート
５      遮熱層
６      取付構造
６ａ    貫通孔
７      フィレット部
７ａ    多孔質材料粒子
【図１】
2014132652.tif 000003
【図２】
2014132652.tif 000004
【図３】
2014132652.tif 000005
【図４Ａ】
2014132652.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2014132652.tif 000008
【図５Ｂ】
2014132652.tif 000009
【図５Ｃ】
2014132652.tif 000010
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
2014132652.tif 000013
【図７】
2014132652.tif 000014
【国際調査報告】
2014132652.tif 000015
2014132652.tif 000016
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