(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３個の層を有する多層複合材料であって、少なくとも１個の層が、エーロゲル粒子と結合剤とを含んでなり、かつエーロゲル粒子の量が５〜９７体積％の範囲内にあるエーロゲル含有層であり、他の二つの層が、エーロゲル粒子を含まず、溶融接着剤、プラスチゾル、熱硬化性樹脂、透明または半透明プラスチック、および発泡結合剤からなる群から選択される材料を含んでなり、かつ厚さが１００μｍを超えるものであり、
３個の層がサンドイッチ構造を有し、エーロゲル含有層が別の２個の層の間に配置されており、
前記エーロゲル含有層が無機結合剤を含んでおらず、かつ前記エーロゲル含有層中の結合剤が、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ホルムアルデヒド縮合物、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、シアナクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエチレンワックス、嫌気性接着剤、湿分硬化シリコーン、光硬化系、ＵＶ硬化系、メタクリレート、２成分シリコーン、低温硬化性エポキシド樹脂および低温硬化性ポリウレタンからなる群から選ばれる
ことを特徴とする多層複合材料。
【請求項２】
エーロゲル含有層中のエーロゲル粒子の大きさが２５０μｍ〜１０ｍｍの範囲内にある、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項３】
エーロゲル含有層中のエーロゲル粒子がシリコン化合物を含んでなる、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項４】
エーロゲル含有層中のエーロゲル粒子がＳｉＯ2エーロゲルである、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項５】
エーロゲル含有層中のエーロゲル粒子が耐久性のある疎水性表面基を含んでなる、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項６】
エーロゲル含有層中のエーロゲル粒子が、６０％を超える気孔率および０．６ｇ／ｃｍ3未満の密度を有する、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項７】
エーロゲル含有層中の結合剤の量が３〜９５体積％の範囲内にある、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項８】
エーロゲル含有層が繊維材料をさらに含んでなる、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項９】
エーロゲル含有層が、５０体積％までの充填材をさらに含んでなる、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項１０】
少なくとも２個の層がエーロゲル粒子および／または少なくとも１種の結合剤を含んでなる、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項１１】
複合材料および／またはエーロゲル含有層中のエーロゲル粒子がＩＲ混濁剤を含んでなる、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項１２】
１００ｍＷ／ｍｋ未満の熱伝導率を有する、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項１３】
結合剤が、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィン共重合体、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリビニルアルコールからなる群から選ばれる、請求項１に記載の多層複合材料。
【請求項１４】
請求項１に記載の多層複合材料を含んでなる、熱および／または音響遮断材料。
【請求項１５】
請求項１に記載の多層複合材料を材料に加えることを含んでなる、材料の熱伝導率を下げる方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の多層複合材料を材料に加えることを含んでなる、材料の音の伝導を下げる方法。
【請求項１７】
少なくとも３個の層を有する多層複合材料であって、少なくとも１個の層が、エーロゲル粒子と結合剤とを含んでなり、かつエーロゲル粒子の量が５〜９７体積％の範囲内にあるエーロゲル含有層であり、他の二つの層が、エーロゲル粒子を含まず、溶融接着剤、プラスチゾル、熱硬化性樹脂、透明または半透明プラスチック、および発泡結合剤からなる群から選択される材料を含んでなり、かつ厚さが少なくとも５００μｍであり、
３個の層がサンドイッチ構造を有し、エーロゲル含有層が別の２個の層の間に配置されており、
前記エーロゲル含有層が無機結合剤を含んでおらず、かつ前記エーロゲル含有層中の結合剤が、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ホルムアルデヒド縮合物、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、シアナクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエチレンワックス、嫌気性接着剤、湿分硬化シリコーン、光硬化系、ＵＶ硬化系、メタクリレート、２成分シリコーン、低温硬化性エポキシド樹脂および低温硬化性ポリウレタンからなる群から選ばれる
ことを特徴とする多層複合材料。
【請求項１８】
エーロゲル粒子を含まない２個の層の厚さが、少なくとも１ｍｍである、請求項１に記載の多層複合材料。
【発明の詳細な説明】
本発明は、非常に高い断熱性能および／または物体音（Koerperschall）および歩行音（Trittschall）抑制性能を有する、任意の形状を付与できる新規な多層複合材料、その製造法、並びにその使用に関する。
ポリスチレン、ポリオレフィンおよびポリウレタンを基材とする従来の断熱材ないし物体音および歩行音抑制材は、推進剤、例えばＦＣＫＷ、ＣＯ2またはペンタン、を使用して製造される。発泡材のセルの中に閉じ込められる推進剤が高い断熱能力を与える。しかし、その様な推進剤は、徐々に大気中に放出されるので、環境に有害である。
鉱物繊維またはガラス繊維織物を基材とする他の物体音および歩行音抑制材は、それらの製造、組立ておよび取外しの際に、並びにそれらの使用期間中に、繊維および／または繊維の断片を放出することがある。これは環境にとっても、これらの材料を取り扱う、ないしこれらの材料にさらされる人間にとっても有害である。
エーロゲル、特に気孔率が６０％を超え、密度が０．６g/cm3未満であるエーロゲルは、製造法に応じて、透明、半透明または不透明であり、非常に低い熱伝導性を有する。そのため、エーロゲルは、例えばＥＰ−Ａ−０１７１７２２明細書に記載されている様に、断熱材として使用される。
より広い意味、すなわち「分散媒として空気を含むゲル」の意味におけるエーロゲルは、適当なゲルの乾燥により製造される。この意味における「エーロゲル」の定義には、狭い意味のエーロゲル、つまりキセロゲルおよびクリオゲル、が含まれる。その際、臨界温度より高い温度で、臨界圧より高い圧力から出発してゲルの液体が十分に除去された場合、乾燥したゲルは狭い意味のエーロゲルと呼ばれる。これに対して、ゲルの液体が、臨界未満で、例えば液体−蒸気−境界相を形成して除去される場合、生じるゲルはキセロゲルとも呼ばれる。
本願明細書においてエーロゲルの定義を使用する場合、それは、より広い意味における、すなわち「分散媒として空気を含むゲル」の意味におけるエーロゲルである。
超臨界ないし臨界未満乾燥によりエーロゲルを製造するための様々な方法が、例えばＥＰ−Ａ−０３９６０７６、ＷＯ  ９２／０３３７８、ＷＯ  ９４／２５１４９、ＷＯ  ９２／２０６２３およびＥＰ−Ａ−０６５８５１３各明細書に開示されている。
超臨界乾燥により得られるエーロゲルは、一般的に親水性であるか、またはほんの短時間だけ疎水性であるのに対し、臨界未満乾燥されたエーロゲルは、その製造（一般的に乾燥前にシリル化される）により、長期間疎水性である。
さらに、エーロゲルは基本的に無機および有機エーロゲルに分類され、その際、無機エーロゲルはすでに１９３１年から公知である（S.S. Kistier, Nature 1931, 127,741）のに対し、様々な出発物質、例えばメラミンホルムアルデヒド、から得られる有機エーロゲルは最近になって始めて知られる様になった（R.W. Pekala, J/ Mater. Sci. 1989, 24, 3221）。
その上、エーロゲル含有複合材料は、原則的に、不透明および透明／半透明の複合材料に分類することができる。これらの材料は、とりわけ熱伝導性が低いために、断熱材として使用される。
不透明のエーロゲル含有複合材料は、例えばＥＰ−Ａ−０３４０７０７、ＥＰ−Ａ−０６６７３７０、ＷＯ  ９６／１２６８３、ＷＯ  ９６／１５９９７およびＷＯ  ９６／１５９９８各明細書に開示されている。これらの複合材料は、一部透明なエーロゲル顆粒を含むが、その他の成分が不透明なので、系全体は不透明である。
透明なエーロゲル含有複合材料は、独国特許出願第Ｐ１９６３４１０９．４号明細書に記載されている。そこでは、エーロゲル粒子が、結合剤としての透明および／または半透明プラスチックにより、任意の成形物体に結合されている。
さらに透明エーロゲル複合材料がＤＥ−Ａ−４４３０６４２およびＤＥ−Ａ−４４３０６６９各明細書に開示されている。その様な複合材料は、例えばエーロゲルおよびその中に分散した繊維を含むマットの形態にあり、その際、エーロゲルの断片は繊維により一つに保持されている。その様な透明材料は良好な成果を上げているが、価格的な欠点、並びに系を一工程で製造する必要がある。
少なくとも２枚の、平行に配置された、透明材料製の板を有し、その間に繊維補強されたエーロゲル板ないしマットがある透明建材が、例えば独国特許出願第１９５０７７３２．６号明細書に開示されている。この処置により、系の安定性が著しく高くなるが、構造が複雑で、価格も高い。
エーロゲル含有複合材料に代わる材料が、ＣＡ−Ｃ−１２８８３１３、ＥＰ−Ａ−０１８９５５およびＤＥ−Ａ  ４１０６１９２各明細書に記載されている。これらの文献では、エーロゲルモノリスをガラス板同士の間に挟み、エーロゲルの低い熱伝導性により絶縁効果を改良し、および／または窓などの防音効果を改良している。この様にして、ほぼガラスの様に透明な窓が達成されるが、エーロゲルの機械的安定性が低いために、その様なガラス窓を大量に使用するには、より大きなモノリスに応じて製造経費が高くなり過ぎる。さらに、エーロゲルを充填した真空パネル系が、例えばＥＰ−Ａ−０４６８１２４、ＥＰ−Ａ−０１１４６８７およびＤＥ−Ａ−３３４７６１９各明細書に開示されている様に、公知である。しかし、真空パネル系の欠点は、使用する場所において形状または大きさを最早変更できないことである。
上記の、文献から公知のエーロゲル含有複合材料は、熱伝導性は低いものの、＜５０mW/mkの熱伝導率を実現するには、エーロゲル粒子の配分を非常に高くしなければならない。それによって、その様な系は機械的負荷に対して非常に弱くなり、それらの使用可能性が大幅に制限される。さらに、エーロゲルに関連するコストが高いために、それらの系は非常に高価になる。その上、エーロゲルが多かれ少なかれ系の全体に均一に配分されているので、その様な複合材料の表面およびその特性は、エーロゲルによって非常に強く決定される。そのため、それぞれの応用分野における他の成分で簡単な加工を確実に行なうためには、これらの複合材料を隠さなければならないことが多い。しかし、一般的にそれには追加の製造工程が必要になる。
本発明の課題は、簡単に、任意の形状および大きさに製造することができ、上記の、先行技術から公知の系の欠点が無い、エーロゲル含有断熱性複合材料を開発することである。
さらに、本発明の課題は、同じ量のエーロゲルでより優れた断熱性、すなわちより低い熱電導率を有する、ないしは、より少ない量のエーロゲルで従来の複合材料系と同等の断熱性を有するエーロゲル含有複合材料を開発することである。
本発明のもう一つの課題は、物体および／または歩行音抑制特性をさらに有するエーロゲル含有断熱性複合材料を提供することである。
本発明では、物体音とは、固い材料中を伝播する音響を意味する。歩行音とは、例えば天井を歩く時、または椅子を動かした時に物体音として生じ、部分的に空気音響として放射される音響を意味する（Rhinolith Daemmstoffe GmbHの社報、Technische Informationen: in 150 Bauphysik 6/96並びにReichardt, W.; Grundlagen der technischen Akustik; Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig; 1968）。
上記の課題は、少なくとも１個のエーロゲル含有層および少なくとも１個の別の層を有し、エーロゲル含有層が少なくとも１種の結合剤をさらに含む多層複合材料により解決される。
従って本発明の多層複合材料は、少なくとも２個の、好ましくは少なくとも３個の、層を有する。
３個の層を有する複合材料、特にエーロゲル含有層が２個の他の層の間に配置されているサンドイッチ機構が特に好ましい。
少なくとも１個のエーロゲル含有層中のエーロゲル粒子の量は、一般的に５〜９７体積％である。
少なくとも１個のエーロゲル含有層中にあるエーロゲル粒子の量が５体積％を大幅に下回ると、複合材料中のエーロゲル粒子の量が少ないために、その好ましい特性が大きく失われる。その様な複合材料は、密度および熱伝導率が最早低くはない。
エーロゲル粒子の量が９７体積％を大幅に上回ると、結合剤の量が３体積％未満になる。この場合、結合剤の量は、十分なエーロゲル粒子同士の結合並びに機械的な耐圧性および耐曲げ性を保証するには低過ぎる。少なくとも１個のエーロゲル含有層では、エーロゲル粒子の量は好ましくは４０〜９５体積％、特に好ましくは６０〜９５体積％、である。
複合材料の少なくとも１個のエーロゲル含有層中の特に高いエーロゲル粒子の量は、粒子径の２モード分布を使用することにより、達成できる。複合材料の少なくとも１個のエーロゲル含有層中に特に高いエーロゲル粒子の量を達成するためのもう一つの可能性は、粒子径の対数正規分布を有するエーロゲル粒子を使用することである。
さらにできるだけ高い充填度を得るには、エーロゲル粒子がエーロゲル含有層の厚さ全体と比較して小さいのも同様に有利である。
複合材料中の少なくとも１個のエーロゲル含有層中のエーロゲル粒子の大きさは、好ましくは２５０μm〜１０mm、特に好ましくは２５０μm〜５mm、特に２５０μm〜２mm、である。その際、エーロゲル粒子は製造により、例えば粉砕により左右され、実質的に球状の形態を有するとは限らないので、エーロゲル粒子の大きさは、個々のエーロゲル粒子の平均直径を指す。
本発明の複合材料に一般的に使用するエーロゲルは、ゾル−ゲル法に適した金属酸化物、例えばＳｉまたはＡｌ化合物、を基材とするエーロゲル（C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-Gel-Science, 1990, ２および３章）またはゾル−ゲル法に適した有機物質、例えばメラミンホルムアルデヒド縮合物（ＵＳ−Ａ−５，０８６，０８５明細書）またはレゾルシンホルムアルデヒド縮合物（ＵＳ−Ａ−４，８７３，２１８明細書）、を基材とするエーロゲルである。複合材料は、上記の物質の混合物を基材とすることもできる。好ましくは、Ｓｉ化合物を含むエーロゲル、特にＳｉＯ2エーロゲル、を使用する。
熱伝導性に対する放射の影響を低減させるために、エーロゲルはＩＲ混濁剤、例えばカーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄または二酸化ジルコニウムならびにそれらの混合物を含むことができる。
好ましい実施態様では、エーロゲル粒子は、耐久性のある疎水性表面基を備えている。耐久性のある疎水性を与えるのに好適な基は、例えば一般式−Ｓｉ（Ｒ）n（式中、ｎ＝１、２または３である）のシリル基、好ましくは三置換シリル基、であり、その際、基Ｒは一般的に互いに独立して、同一であるか、または異なるものであって、水素原子または非反応性の有機の直鎖、分枝鎖、環状、芳香族または複素芳香族基、好ましくはＣ1〜Ｃ18アルキルまたはＣ6〜Ｃ14アリール、特に好ましくはＣ1〜Ｃ6アルキル、シクロヘキシルまたはフェニル、特にメチルまたはエチル、である。エーロゲルの耐久性のある疎水化には、トリメチルシリル基を使用するのが特に有利である。これらの基の導入は、例えばＷＯ９４／２５１４９明細書または独国特許出願第Ｐ１９６４８７９８．６号明細書に記載されている様に行なうか、またはエーロゲルおよび例えば活性化したトリアルキルシラン誘導体、例えばクロロトリアルキルシランまたはヘキサアルキルジシラザン、の間の気相反応（R. Iler, The Chemistry of Silica, Wiley & Sons, 1979参照）により行なうことができる。ＯＨ基と比較して、その様にして製造された疎水性表面基は、誘電損率および誘電率をさらに低下させる。
親水性表面基を有するエーロゲル粒子は、大気の湿度に応じて水を吸着することができ、そのために、誘電率および誘電損率が大気の湿度により変動することがある。これは電子工学用途には好ましくないことが多い。疎水性表面基を有するエーロゲル粒子の使用により、水は吸着されないので、この変動が阻止される。基の選択は、特に代表的な使用温度により左右される。
疎水性表面基を有するエーロゲル粒子を疎水性結合剤との組合せで使用すると、疎水性の複合材料が得られる。
その上、エーロゲルの熱伝導性は、気孔率の増加および密度の低下と共に低下する。したがって、気孔率が６０％を超え、密度が０．６g/cm3未満のエーロゲルが好ましい。密度が０．２g/cm3未満のエーロゲルが特に好ましく、密度０．１６〜０．１０g/cm3のエーロゲルがさらに好ましい。
少なくとも１個のエーロゲル含有層中の結合剤は一つのマトリックスを形成し、そのマトリックスは、エーロゲル−粒子を結合し、ないし取り囲み、連続相として少なくとも１個のエーロゲル含有層を通り、並びに場合により複合材料全体を通って伸びる。
本発明の複合材料の製造には、基本的にすべての公知の結合剤が適当である。しかし、熱伝導率の低い結合剤が好ましい。その際、結合剤が無定形、半結晶性および／または結晶性であるか、否かは重要ではない。結合剤は液体形態で、すなわち液体、溶融物、溶液、分散液または懸濁液として、あるいは固体の粉末として使用することができる。
本発明の意味における結合剤は、例えば物理的に結合する、および化学的に硬化する１成分接着剤、ならびに化学的に硬化する２成分ないし多成分接着剤でよい。その様な結合剤の例としては、溶融接着剤、分散接着剤、溶剤接着剤、プラスチゾル、熱硬化性エポキシド樹脂、反応性溶融接着剤、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体およびポリアミド、ホルムアルデヒド縮合物、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、シアナクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエチレンワックス、嫌気性接着剤、湿分硬化シリコーンならびに光およびＵＶ硬化系、メタクリレート、２成分シリコーン、低温硬化性エポキシド樹脂および低温硬化性ポリウレタンがある
さらに、本発明の意味における結合剤は、例えば透明または半透明プラスチック、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ、例えばDegalanR、PlexiglasR）、シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ、例えばTopasR）、ポリビニルブチラール（例えばMowitalR）、ポリカーボネートおよびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、例えばHostaglasR）でもよく、その中でポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールおよびポリメタクリル酸メチルが好ましい。
さらに、本発明の意味における結合剤は、繊維性、例えば２成分繊維、でもよい。
さらに、結合剤は発泡したものでもよい。
少なくとも１個のエーロゲル含有相中の結合剤は、一般的に複合材料の３〜９５体積％の量で、好ましくは３〜６０体積％の量で、特に好ましくは３〜４０体積％の量で、特に３〜２０体積％の量で、使用される。結合剤は、複合材料の所望の機械的および熱的特性に応じて選択される。さらに、熱伝導性の低い結合剤を選択するのが好ましい。
結合剤を選択する際、とりわけ、多孔質のエーロゲル粒子の内部に実質的に侵入しない製品を選択するのが好ましい。エーロゲル粒子の内部への結合剤の侵入は、接着剤の選択と共に、温度ならびに加工時間の調整によっても影響される。
さらに、複合材料の少なくとも１個のエーロゲル含有層は、５０体積％までの充填材、例えば木粉、アスベストおよび好ましくはセルロース、を、例えば機械的特性を改良するために含むことができる。好ましくは充填材の量は０〜２０体積％の範囲である。
さらに、複合材料の少なくとも１個のエーロゲル含有層は、少なくとも１種の繊維材料を含むことができる。繊維を加えることは、特に熱的用途にとって、および亀裂形成および破断強度に関して有利である。ここで好ましい繊維は、その様な目的に対して当業者には公知の材料並びに独国特許出願第１９５３３５６４．３号明細書に記載されている材料である。特性、特殊性およびエーロゲルとの組合せにおける量的比率も同特許出願明細書に記載されている。
表面を経由して結合剤により結合した、または結合剤マトリックス中に埋め込まれたエーロゲル粒子だけを含む材料に対して、驚くべきことに、同じ体積比率の結合剤で、僅かな体積比率の繊維でも、繊維が負荷の大部分を受け持つので、かなりの機械的強度が得られる。繊維体積比率を高くし、接着剤をほんの僅かにすると、多孔質の材料が得られ、そこでは少なくとも１種の結合剤により結合した繊維が機械的に安定した骨格を形成し、その中にエーロゲル粒子が取り込まれる。形成された空気細孔により気孔率が高くなり、それによって消音性が改良される。
少なくとも１種の結合剤により、繊維およびエーロゲルが入り交じって相互に結合されるか、または少なくとも１種の結合剤がマトリックス材料として作用し、その中に繊維およびエーロゲル粒子が埋め込まれる。
さらに、複合材料の少なくとも１個のエーロゲル含有層中に、少量の潤滑剤、例えばステアリン酸亜鉛、顔料、例えば二酸化チタン、可塑剤、例えばグリセリンおよびｏ、ｐ−トルエンスルホンアミド、および／または酸により開裂する硬化促進剤を含むことができる。
さらに、いわゆる「カップリング剤」使用することもできる。カップリング剤は、結合剤とエーロゲル粒子表面の接触を改善し、さらにエーロゲル粒子とも、結合剤とも堅く結合させることができる。
複合材料の少なくとも１個の他の層は、エーロゲルを含まないか、または少なくとも１個のエーロゲル含有層よりは明らかに少ないエーロゲルを含む。エーロゲル粒子の量は、好ましくは０〜４０体積％の範囲内である。少なくとも１個の他の層がエーロゲル粒子を含む場合、その層は、少なくとも１個のエーロゲル含有層と同様に、ただしエーロゲル粒子および結合剤に関して量的比率をそれぞれ変えて、構築されているのが好ましい。その際、各層は、他の材料で構成されているか、または他の量的比率を有することができる。
一般的に、少なくとも１個のエーロゲル含有層に対して機械的に安定した結合を確保する材料が好ましい。さらに、これらの層は、それ自体で低い熱伝導性を有する材料からなるべきである。
他の層がエーロゲルを含まない場合、その層は、少なくとも１個のエーロゲル含有層と結合できるなら、どの様な材料からなることもできる。これには、当業者には公知のすべての方法を使用することができる。ここでは、とりわけ少なくとも１個のエーロゲル含有層中に結合剤としても含まれる材料、並びに発泡材が好ましい。発泡材としては、公知のすべての発泡材を使用することができる。ＥＰ−Ａ  ０６６７３７０ないしＥＰ−Ａ  ０４８９３１９に開示されている様なポリウレタン、ポリオレフィンおよびポリスチレン系の発泡材料が好ましい。発泡材料の任意の混合物も使用できる。
さらに、自動車、家屋、住居および／または事務所の内装用に使用される材料、例えばカーペット、セメント塗りの床、寄せ木細工の床、壁紙、ＰＶＣ、プラスチック、タイルおよび石、が好ましい。
さらに、多層複合材料の機械的強度は、篩布（Siebgewebe）、ホイルまたはファイバーボードを板表面上に張り合わせることにより、改良することができる。篩布、ホイルまたはファイバーボードは、後からでも、複合材料製造の際にも張り合わせることができる。後者が好ましく、例えば一工程で、篩布、ホイルまたはファイバーボードをプレスの型の中に入れ、プレスするエーロゲル含有プレス材料の上に置き、続いて圧力および温度をかけてプレスし、エーロゲル含有複合板を製造することができる。
少なくとも１個の他の層の厚さは、一般的に１００μmを超え、好ましくは少なくとも５００μmであり、特に少なくとも１mmである。しかし、これらの層は、複合材料の総熱伝導率をできるだけ低くするために、少なくとも１個のエーロゲル含有層と比較して薄くすべきである。
熱伝導性の放射による影響を低減させるために、複合材料はＩＲ混濁剤、例えばカーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄または二酸化ジルコニウムならびにそれらの混合物を含むことができるが、これは高温における用途に特に有利である。
複合材料が、使用する材料ないし結合剤のため、および／または親水性エーロゲル粒子のために親水性である場合、所望により、複合材料に疎水性を付与する後処理を行なうことができる。これには、この目的に関して当業者には公知の、複合材料に疎水性表面を与えるすべての材料、例えば塗料、ホイル、シリル化剤、シリコーン樹脂、並びに無機および／または有機結合剤、が適当である。
本発明の多層複合材料は、好ましくは密度が０．６g/cm3未満であり、好ましくは熱伝導率が１００mW/mK未満である。特に好ましくは、熱伝導率が５０mW/mK未満、特に１５〜４０mW/mKである。
乾燥後に得られる複合材料の燃焼クラスは、エーロゲルおよび／または他の構成成分の燃焼クラスにより決定される。複合材料のできるだけ有利な燃焼クラス（難燃性または不燃性）を得るには、好ましくは難燃性の材料を使用する。難燃性材料の例は、尿素−およびメラミンホルムアルデヒド樹脂、シリコーン樹脂接着剤、ポリイミド−およびポリベンズイミダゾール樹脂、ならびに不燃性材料からなる繊維、例えば鉱物−、ガラス−またはＳｉＣ繊維、である。
さらに、できるだけ有利な燃焼クラスを達成するために当業者には公知のすべての材料および方法、例えば防火塗料、防火ラッカー、ホイルおよび被覆材、を使用することができる。
本発明の多層複合材料を製造するには、当業者には公知のすべての方法および手順を使用することができる。
好ましくは、少なくとも１個のエーロゲル含有層および少なくとも１個の他の層を、１工程で同時に製造し、互いに結合させるか、または個別に製造し、続いて互いに結合する。その際、結合は、少なくとも１種の別の結合剤を使用するか、または少なくとも１種の、少なくとも１層に使用されている結合剤を使用して行なうことができる。
少なくとも１個のエーロゲル含有層では、少なくとも１種の結合剤を使用してエーロゲル粒子を互いに結合させる。その際、個々の粒子を互いに結合することは、ある程度点状に行なうことができる。その様な表面被覆は、例えばエーロゲル粒子に接着剤を噴霧することにより達成できる。次いで被覆した粒子を例えば型の中に充填し、その型の中で硬化させる。
好ましい実施態様では、さらに、個々の粒子間のくさび状空間を完全にまたは部分的に結合剤で充填する。その様な組成物は、例えばエーロゲル粒子および所望により繊維を結合剤と混合することにより製造できる。
その際、混合は、考えられるすべての様式で行なうことができる。少なくとも２成分を同時に混合装置の中に入れてもよいし、一つの成分を入れ、次いで他の成分を加えることもできる。
混合に必要な混合装置にも制限はまったく無い。この目的に関して当業者に公知のどの混合装置でも使用することができる。
混合工程は、エーロゲル粒子が組成物中にだいたい一様に分布するまで行なう。その際、混合工程は、時間によっても、例えば混合装置の速度によっても調整することができる。
その後、混合物の成形および硬化を型の中で、結合剤の種類に応じて、加熱および／または使用する溶剤および／または分散媒の蒸発により、または溶融接着剤を使用する場合は結合剤の融解温度未満に冷却することにより行なう。
好ましい実施態様では、混合物をプレスする。その際、当業者は、それぞれの応用目的に応じて、適当なプレスおよび適当なプレス工具を選択することができる。エーロゲルを含むプレス材料は空気含有量が高いので、真空プレスの使用が有利である。好ましい実施態様では、エーロゲルを含むプレス材料を板にプレスする。その際、少なくとも１個の他の層も一緒に直接プレスすることができる。
プレス材料がプレス棒に焼き付くのを避けるために、プレスすべき混合物を剥離紙でプレス棒から分離するとよい。複合材料の機械的強度は、板の表面上に篩布、フリース（Vlies）または紙を張り合わせることにより、改良することができる。篩布、フリースまたは紙は、後から板の上に被せる（その際、篩布、フリースまたは紙に例えばメラミン樹脂を予め含浸させておき、加熱可能なプレス中で圧力をかけて板表面と結合させることができる）ことも、あるいは好ましい実施態様では、１作業工程中に、篩布、フリースまたは紙（所望によりメラミン樹脂を予め含浸させておくとよい）をプレス型の中に入れ、プレスすべきプレス材料の上に載せ、続いて加圧および加熱下で複合材料板にプレスすることもできる。
プレスは、任意の型の中で、使用する接着剤に応じて、一般的に１〜１０００バールのプレス圧および０〜３００℃の温度で行なう。
他の層は、同じ結合剤を使用している場合は、エーロゲル含有層と同様に製造する。これらの層を発泡させるか、またはこれらの層がエーロゲル含有層と異なった材料を含む場合、これらの層は当業者には公知の方法により製造することができる。
特に大量のエーロゲル粒子を含み、それに応じて熱伝導性が悪い本発明の複合材料では、適当な放射線源を使用してさらに熱を板に加えることができる。例えばポリビニルブチラールの場合の様に、使用する結合剤をマイクロ波で接合する場合、この放射線源が好ましい。
本発明の複合材料は、硬化の後、熱伝導率が低いので、断熱材として有用である。
この複合材料は、防音材料として、好ましくは物体音ないし歩行音の抑制に適している。
下記の諸例により本発明を詳細に説明するが、これらの例は本発明を制限するためのものではない。
疎水性エーロゲルは、ＤＥ−Ａ−４３４２５４８明細書に開示されている方法に準じて製造した。
エーロゲル顆粒の熱伝導率は、高温ワイヤ法（例えばO. Nielsson, G. Rueschenpoehler, J. Gross, J. Fricke, High Temperatures-High Pressures, Vol. 21, 267-274（1989）参照）により測定した。
成形物体の熱伝導率は、ＤＩＮ  ５２６１２により測定した。
物体音ないし歩行音の抑制効果改良の尺度としてＤＩＮ  ５２２１０による歩行音改良尺度を指定した。
例１
エーロゲルおよびポリビニルブチラールからなる成形物体
８０体積％の疎水性エーロゲル顆粒および２０体積％のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を十分に混合する。疎水性エーロゲル−顆粒は、粒子径５００μm未満、かさ密度７５kg/m3、ＢＥＴ表面積６４０m2/gおよび熱伝導率１１mW/mKを有する。
底面積３０cmｘ３０cmのプレス型の底部および天井に剥離紙を載せる。底部の上に、後に続くプレスにより２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。その上に、エーロゲル含有プレス材料を一様に配分し、再度、プレス後に２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。続いて、２２０℃で３０分間、厚さ１８mmにプレスする。
得られた成形物体は密度が３８０kg/m3であり、熱伝導率が３３mW/mKである。歩行音改良尺度は１８dBである。
例２
エーロゲルおよびポリビニルブチラールからなる成形物体
９０体積％の、例１の疎水性エーロゲル顆粒および１０体積％のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を十分に混合する。
底面積３０cm×３０cmのプレス型の底部および天井に剥離紙を載せる。底部の上に、後に続くプレスにより２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。その上に、エーロゲル含有プレス材料を均一に配分し、再度、プレス後に２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。続いて、２２０℃で３０分間、厚さ１８mmにプレスする。
得られた成形物体は密度が３３５kg/m3であり、熱伝導率が２６mW/mKである。歩行音改良尺度は２０dBである。
例３
エーロゲルおよびポリビニルブチラールからなる成形物体
９５体積％の、例１の疎水性エーロゲル顆粒および５体積％のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を十分に混合する。
底面積３０cmｘ３０cmのプレス型の底部および天井に剥離紙を載せる。底部の上に、後に続くプレスにより２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。その上に、エーロゲル含有プレス材料を一様に配分し、再度、プレス後に２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。続いて、２２０℃で３０分間、厚さ１８mmにプレスする。
得られた成形物体は密度が２６６kg/m3であり、熱伝導率が２１mW/mKである。歩行音改良尺度は２２dBである。
例４
エーロゲル、ポリビニルブチラールおよび繊維からなる成形物体
９０体積％の、例１の疎水性エーロゲル顆粒、８体積％のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）および２体積％のTreviraR Hochfest繊維を十分に混合する。
底面積３０cm×３０cmのプレス型の底部および天井に剥離紙を載せる。底部の上に、後に続くプレスにより２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。その上に、エーロゲル含有プレス材料を一様に配分し、再度、プレス後に２mm厚の、ポリビニルブチラールの緻密な層が形成される量のポリビニルブチラール粉末MowitalR（Polymer F）を配分する。続いて、２２０℃で３０分間、厚さ１８mmにプレスする。
得られた成形物体は密度が３０１kg/m3であり、熱伝導率が２２mW/mKである。歩行音改良尺度は２４dBである。