(57)【要約】【課題】優れた断熱性と強度とを兼ね備えた断熱材及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る断熱材は、平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含み、前記金属酸化物微粒子間に、前記金属酸化物微粒子の一部が溶出して形成された架橋構造を有する。本発明に係る断熱材の製造方法は、平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含む乾式加圧成形体を、温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気で養生する養生工程と、養生された前記乾式加圧成形体を乾燥する乾燥工程と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含み、
前記金属酸化物微粒子間に、前記金属酸化物微粒子の一部が溶出して形成された架橋構造を有する
ことを特徴とする断熱材。
【請求項２】
前記金属酸化物微粒子は、シリカ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項１に記載された断熱材。
【請求項３】
次の（ａ）又は（ｂ）：
（ａ）嵩密度が１８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．６ＭＰａ以上；、
（ｂ）嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．８ＭＰａ以上；
の嵩密度及び圧縮強度を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載された断熱材。
【請求項４】
前記金属酸化物微粒子は、アルミナ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載された断熱材。
【請求項５】
１０００℃における加熱線収縮率が３％以下である
ことを特徴とする請求項４に記載された断熱材。
【請求項６】
５０〜９８質量％の前記金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の前記補強繊維と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載された断熱材。
【請求項７】
結合剤を含まない
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載された断熱材。
【請求項８】
平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含む乾式加圧成形体を、温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気で養生する養生工程と、
養生された前記乾式加圧成形体を乾燥する乾燥工程と、
を含む
ことを特徴とする断熱材の製造方法。
【請求項９】
前記養生工程において、前記金属酸化物微粒子の一部を溶出させて、前記金属酸化物微粒子間に液状の架橋構造を形成し、
前記乾燥工程において、前記架橋構造を固化する
ことを特徴とする請求項８に記載された断熱材の製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物微粒子は、シリカ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項８又は９に記載された断熱材の製造方法。
【請求項１１】
前記金属酸化物微粒子は、アルミナ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載された断熱材の製造方法。
【請求項１２】
前記乾式加圧成形体は、５０〜９８質量％の前記金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の前記補強繊維と、を含む
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載された断熱材の製造方法。
【請求項１３】
前記乾式加圧成形体は、結合剤を含まない
ことを特徴とする請求項８乃至１２いずれかに記載された断熱材の製造方法。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれかに記載された製造方法により製造された
ことを特徴とする断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材及びその製造方法に関し、特に、断熱材の強度の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱伝導性が低く、断熱性に優れた断熱材として、シリカ微粒子と無機繊維と結合剤とを混合し、プレス成形を行った後、機械加工することによって得られる断熱材があった（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１１−５１３３４９号公報
【特許文献２】特表平１１−５１４９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、結合剤を使用するため、例えば、脱脂を行う必要があり、この脱脂によって断熱材の強度が低下するという問題があった。また、結合剤の使用によって環境への負荷が増大していた。このように、結合剤を使用する場合には、脱脂等に伴う工程数、所要時間及びエネルギーの増大といった問題があった。
【０００５】
これに対し、結合剤を使用することなく、プレス圧を調整して断熱材の密度を増加させることによって強度を高めることも可能である。しかしながら、この場合、例えば、密度の増加に伴い固体伝熱も増加するため、断熱材の断熱性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、優れた断熱性と強度とを兼ね備えた断熱材及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る断熱材は、平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含み、前記金属酸化物微粒子間に、前記金属酸化物微粒子の一部が溶出して形成された架橋構造を有することを特徴とする。本発明によれば、優れた断熱性と強度とを兼ね備えた断熱材を提供することができる。
【０００８】
また、前記金属酸化物微粒子は、シリカ微粒子を含むこととしてもよい。また、前記断熱材は、次の（ａ）又は（ｂ）：（ａ）嵩密度が１８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．６ＭＰａ以上；、（ｂ）嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．８ＭＰａ以上；の嵩密度及び圧縮強度を有することとしてもよい。
【０００９】
また、前記金属酸化物微粒子は、アルミナ微粒子を含むこととしてもよい。この場合、１０００℃における加熱線収縮率が３％以下であることとしてもよい。
【００１０】
また、前記断熱材は、５０〜９８質量％の前記金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の前記補強繊維と、を含むこととしてもよい。また、前記断熱材は、結合剤を含まないこととしてもよい。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る断熱材の製造方法は、平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含む乾式加圧成形体を、温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気で養生する養生工程と、養生された前記乾式加圧成形体を乾燥する乾燥工程と、を含むことを特徴とする。本発明によれば、優れた断熱性と強度とを兼ね備えた断熱材の製造方法を提供することができる。
【００１２】
また、前記養生工程において、前記金属酸化物微粒子の一部を溶出させて、前記金属酸化物微粒子間に液状の架橋構造を形成し、前記乾燥工程において、前記架橋構造を固化することとしてもよい。
【００１３】
また、前記金属酸化物微粒子は、シリカ微粒子を含むこととしてもよい。また、前記金属酸化物微粒子は、アルミナ微粒子を含むこととしてもよい。
【００１４】
また、前記乾式加圧成形体は、５０〜９８質量％の前記金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の前記補強繊維と、を含むこととしてもよい。また、前記乾式加圧成形体は、結合剤を含まないこととしてもよい。
【００１５】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る断熱材は、前記いずれかの方法により製造されたことを特徴とする。本発明によれば、優れた断熱性と強度とを兼ね備えた断熱材を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、優れた断熱性と強度とを兼ね備えた断熱材及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る断熱材の製造方法の一例に含まれる主な工程を示す説明図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る乾式加圧成形体に含まれる金属酸化物微粒子の一次粒子及び当該一次粒子により形成された孔構造を概念的に示す説明図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る断熱材に含まれる金属酸化物微粒子の一次粒子及び当該一次粒子により形成された孔構造を概念的に示す説明図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る乾式加圧成形体に含まれる金属酸化物微粒子の一次粒子の様子を概念的に示す説明図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す金属酸化物微粒子の一次粒子間に液状の架橋構造が形成された様子を概念的に示す説明図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係る断熱材において、図３Ａに示す金属酸化物微粒子の一次粒子間に硬化された架橋構造が形成された様子を概念的に示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る実施例において、養生条件を変えて断熱材の圧縮強度を評価した結果の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る比較例において、養生条件を変えて断熱材の圧縮強度を評価した結果の一例を示す説明図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る実施例において得られた断熱材の透過型電子顕微鏡写真の一例を示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る実施例において得られた乾式加圧成形体の透過型電子顕微鏡写真の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る実施例において得られた断熱材の嵩密度と圧縮強度との相関関係を評価した結果の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る実施例において、断熱材の浸水後の厚さ収縮率を評価した結果の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る実施例において、断熱材の浸水後の圧縮強度を評価した結果の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る実施例において、断熱材の圧縮強度、加熱線収縮率及び熱伝導率を評価した結果の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。
【００１９】
まず、本実施形態に係る断熱材の製造方法（以下、「本方法」という。）について説明する。図１は、本方法の一例に含まれる主な工程を示す説明図である。図１に示すように、本方法は、平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含む乾式加圧成形体を、温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気で養生する養生工程Ｓ１と、養生された当該乾式加圧成形体を乾燥する乾燥工程Ｓ２と、を含む。
【００２０】
養生工程Ｓ１において養生される乾式加圧成形体は、金属酸化物微粒子と補強繊維とを含む断熱材原料から作製される。金属酸化物微粒子は、平均粒径が５０ｎｍ以下のものであれば特に限られず、任意の１種を単独で又は２種以上を任意に組み合わせて使用することができる。
【００２１】
金属酸化物微粒子を構成する金属酸化物としては、温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気中で当該微粒子から溶出するもの（水に溶解するもの）であれば特に限られず、例えば、シリカ及び／又はアルミナを好ましく使用することができ、シリカを特に好ましく使用することができる。
【００２２】
すなわち、金属酸化物微粒子は、シリカ微粒子及び／又はアルミナ微粒子を含むことが好ましく、シリカ微粒子を含むことが特に好ましい。金属酸化物微粒子がシリカ微粒子を含む場合、本方法により製造される断熱材の強度を特に効果的に高めることができる。金属酸化物微粒子がシリカ微粒子を含む場合、当該金属酸化物微粒子は、さらにアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。金属酸化物微粒子がアルミナ微粒子を含む場合、本方法により製造される断熱材の耐熱性をも効果的に高めることができる。
【００２３】
シリカ微粒子及び／又はアルミナ微粒子としては、気相法で製造されたもの又は湿式法で製造されたものの一方又は両方を使用することができ、気相法で製造されたものを好ましく使用することができる。
【００２４】
すなわち、シリカ微粒子及び／又はアルミナ微粒子としては、気相法で製造された乾式シリカ微粒子（無水シリカ微粒子）及び／又は乾式アルミナ微粒子（無水アルミナ微粒子）を使用することができ、湿式法で製造された湿式シリカ微粒子及び／又は湿式アルミナ微粒子を使用することもでき、中でも当該乾式シリカ微粒子及び／又は乾式アルミナ微粒子を好ましく使用することができる。
【００２５】
より具体的に、例えば、気相法で製造されたフュームドシリカ微粒子及び／又はフュームドアルミナ微粒子を好ましく使用することができ、中でも親水性フュームドシリカ微粒子及び／又は親水性フュームドアルミナ微粒子を好ましく使用することができる。シリカ微粒子のシリカ（ＳｉＯ２）含有量及びアルミナ微粒子のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）含有量は、例えば、それぞれ９５重量％以上であることが好ましい。
【００２６】
金属酸化物微粒子の平均粒径（より具体的には、金属酸化物微粒子の一次粒子の平均粒径）は、５０ｎｍ以下であれば特に限られず、例えば、２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下とすることができ、２ｎｍ以上、３０ｎｍ以下とすることもできる。
【００２７】
金属酸化物微粒子のＢＥＴ法による比表面積は、例えば、５０ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。より具体的に、この比表面積は、例えば、５０ｍ２／ｇ以上、４００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１００ｍ２／ｇ以上、４００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
【００２８】
補強繊維としては、断熱材を補強できるものであれば特に限られず、無機繊維及び有機繊維の一方又は両方を使用することができる。無機繊維としては、補強繊維として使用できるものであれば特に限られず、任意の１種を単独で又は２種以上を任意に組み合わせて使用することができる。
【００２９】
具体的に、無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、シリカ−アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、ケイ酸アルカリ土類金属塩繊維、ロックウール及びバサルト繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができ、ガラス繊維、シリカ−アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維等のシリカ系繊維及び／又はアルミナ系繊維を好ましく使用することができる。なお、ケイ酸アルカリ土類金属塩繊維は、生体溶解性の無機繊維である。すなわち、無機繊維としては、非生体溶解性無機繊維及び生体溶解性無機繊維の一方又は両方を使用することができる。
【００３０】
有機繊維としては、補強繊維として使用できるものであれば特に限られず、任意の１種を単独で又は２種以上を任意に組み合わせて使用することができる。具体的に、有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維及びポリオレフィン繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００３１】
補強繊維の平均繊維長は、例えば、０．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。平均繊維長が１ｍｍ未満である場合には、補強繊維を適切に配向させることができないことがあり、その結果、断熱材の機械的強度が不足することがある。平均繊維長が２０ｍｍを超える場合には、成形時の粉体流動性が損なわれて成形性が低下すると共に、密度ムラにより加工性が低下することがある。
【００３２】
補強繊維の平均繊維径は、例えば、１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上、１５μｍ以下であることがより好ましい。平均繊維径が２０μｍを超える場合には、補強繊維が折れやすくなることがあり、その結果、断熱材の強度が不足することがある。
【００３３】
したがって、補強繊維としては、例えば、平均繊維長が０．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であって、且つ平均繊維径が１μｍ以上、２０μｍ以下であるものを好ましく使用することができる。
【００３４】
乾式加圧成形体は、上述したような金属酸化物微粒子と補強繊維とを乾式で混合することにより乾式混合物を作製し、次いで、当該乾式混合物を乾式で加圧成形することにより作製する。
【００３５】
具体的に、例えば、金属酸化物微粒子の乾燥粉体と補強繊維の乾燥粉体とを含む断熱材原料を、所定の混合装置を使用して乾式混合し、次いで、得られた乾式混合物を所定の成形型に充填し乾式プレス成形することにより、乾式加圧成形体を作製する。
【００３６】
なお、混合及び成形を乾式で行うことにより、湿式の場合に比べて、原料や成形体の管理が容易であり、また、製造に要する時間を効果的に短縮することができる。
【００３７】
乾式加圧成形体における金属酸化物微粒子及び補強繊維の含有量は、最終的に製造される断熱材に要求される特性に応じて任意に決定することができる。すなわち、乾式加圧成形体は、例えば、５０〜９８質量％の金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の補強繊維と、を含むことができ、６５〜８０質量％の金属酸化物微粒子と５〜１８質量％の補強繊維とを含むこととしてもよい。
【００３８】
補強繊維の含有量が２質量％未満の場合には、断熱材の強度が不足することがある。補強繊維の含有量が２０質量％を超える場合には、成形時の粉体流動性が損なわれて成形性が低下すると共に、密度ムラにより断熱材の加工性が低下することがある。
【００３９】
また、乾式加圧成形体は、金属酸化物微粒子及び補強繊維のみを含む場合には、例えば、８０〜９８質量％の金属酸化物微粒子と２〜２０質量％の補強繊維とを合計が１００質量％となるように含むこととしてもよく、８５〜９８質量％の金属酸化物微粒子と２〜１５質量％の補強繊維とを合計が１００質量％となるように含むこともできる。
【００４０】
乾式加圧成形体は、結合剤を含まないこととしてもよい。すなわち、本方法においては、後述する養生によって断熱材の強度を効果的に向上させることができるため、結合剤を使用する必要がない。
【００４１】
この場合、乾式加圧成形体は、水ガラス接着剤等の無機結合剤や、樹脂等の有機結合剤といった、従来使用されていた結合剤を実質的に含有しない。したがって、結合剤の使用に伴う従来の問題を確実に回避することができる。また、乾式加圧成形を行う温度は、特に制限はないが、例えば、５℃以上、６０℃以下の温度で行うことができる。
【００４２】
乾式加圧成形体は、さらに他の成分を含むこととしてもよい。すなわち、乾式加圧成形体は、例えば、輻射散乱材を含むこととしてもよい。輻射散乱材は、輻射による伝熱を低減することのできるものであれば特に限られず、任意の１種を単独で又は２種以上を任意に組み合わせて使用することができる。具体的に、輻射散乱材としては、例えば、炭化珪素、ジルコニア、珪酸ジルコニウム及びチタニアからなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００４３】
輻射散乱材の平均粒径は、例えば、１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、２０μｍ以下であることがより好ましい。輻射散乱材としては、遠赤外線反射性のものを好ましく使用することができ、例えば、１μｍ以上の波長の光に対する比屈折率が１．２５以上であるものが好ましい。
【００４４】
輻射散乱材を使用する場合、乾式加圧成形体は、例えば、５０〜９３質量％の金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の補強繊維と、５〜４０質量％の輻射散乱材とを含むことができ、６５〜８０質量％の金属酸化物微粒子と、５〜１８質量％の補強繊維と、１５〜３０質量％の輻射散乱材とを含むこととしてもよい。
【００４５】
なお、上述した乾式加圧成形体における金属酸化物微粒子の含有量は、当該金属酸化物微粒子が複数種類の金属酸化物微粒子（例えば、シリカ微粒子及びアルミナ微粒子）を含む場合、当該複数種類の金属酸化物微粒子の合計含有量（例えば、シリカ微粒子の含有量とアルミナ微粒子の含有量との合計）である。
【００４６】
養生工程Ｓ１においては、上述のようにして作製された乾式加圧成形体を、温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気で養生する。この養生は、乾式加圧成形体を温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気内で所定時間保持することにより行う。
【００４７】
すなわち、例えば、水を収容した加熱可能な密閉容器（具体的には、例えば、到達温度が１００℃以上の所定値に設定されたオートクレーブ）内に乾式加圧成形体を載置し、当該乾式加圧成形体を１００℃以上の温度に加熱された密閉状態で所定時間保持することにより、当該乾式加圧成形体を養生する。
【００４８】
養生を行う温度は、１００℃以上であって当該養生の効果が得られる範囲であれば特に限られない。すなわち、養生温度は、例えば、１００℃以上、２２０℃以下が好ましく、１２０℃以上、２００℃以下がより好ましく、１６０℃以上、１８０℃以下が特に好ましい。
【００４９】
養生を行う圧力は、大気圧より高い値であって当該養生の効果が得られる範囲であれば特に限られない。すなわち、養生圧力は、例えば、０．２ＭＰａ以上とすることができる。より具体的に、養生圧力は、例えば、０．２ＭＰａ以上、０．９ＭＰａ以下とすることができ、０．７ＭＰａ以上、０．９ＭＰａ以下とすることもできる。
【００５０】
養生を行う時間は、当該養生の効果が得られる範囲であれば特に限られない。すなわち、養生時間は、例えば、０．５時間以上とすることができる。より具体的に、養生時間は、例えば、０．５時間以上、１６時間以下とすることが好ましく、２時間以上、８時間以下とすることがより好ましい。養生時間が長すぎると断熱材の強度が却って低下することがある。
【００５１】
続く乾燥工程Ｓ２においては、養生工程Ｓ１において養生された乾式加圧成形体を乾燥させる。すなわち、乾燥工程Ｓ２においては、養生時に乾式加圧成形体に浸み込んだ、水蒸気に由来する水分を除去する。
【００５２】
乾燥の方法は、乾式加圧成形体から不要な水分を除去できる方法であれば特に限られない。すなわち、例えば、乾式加圧成形体を１００℃以上の温度で保持することにより、当該乾式加圧成形体を効率よく乾燥させることができる。
【００５３】
本方法においては、こうして、最終的に、養生及び乾燥後の乾式加圧成形体を、断熱材として得る。本方法によれば、優れた断熱性と強度とを兼ね備えた断熱材を製造することができる。すなわち、本方法によれば、嵩密度を過剰に高めることなく、断熱材の強度を効果的に向上させることができる。また、本方法によれば、結合剤を使用することなく、十分な強度を備えた断熱材を製造することができる。
【００５４】
ここで、本方法における養生によって断熱材の強度が向上する機構について説明する。図２Ａには、乾式加圧成形体に含まれる金属酸化物の一次粒子（金属酸化物微粒子）Ｍ及び当該一次粒子Ｍにより形成された孔構造Ｓａを概念的に示す。図２Ｂには、養生が施された断熱材に含まれる金属酸化物の一次粒子（金属酸化物微粒子）Ｍ及び当該一次粒子Ｍにより形成された孔構造Ｓｂを概念的に示す。
【００５５】
また、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、乾式加圧成形体又は断熱材に含まれる多数の一次粒子のうち隣接する２つの一次粒子Ｍ１，Ｍ２に着目して、養生による断熱材の強度向上の機構を説明するための概念図である。すなわち、図３Ａは、乾式加圧成形体に含まれる一次粒子Ｍ１，Ｍ２の様子を概念的に示し、図３Ｂは、当該乾式加圧成形体の養生中に当該一次粒子Ｍ１，Ｍ２間に液状の架橋構造Ｌが形成される様子を概念的に示し、図３Ｃは、養生後の断熱材おいて当該一次粒子Ｍ１，Ｍ２間に硬化された架橋構造Ｂが形成された様子を概念的に示す。
【００５６】
まず、養生前の乾式加圧成形体は、図２Ａに示すように、乾式加圧成形により凝集した一次粒子Ｍと、当該一次粒子Ｍにより形成された二次粒子Ｓａを有している。この二次粒子Ｓａには、一次粒子Ｍによって囲まれた孔Ｐが形成されている。
【００５７】
そして、図２Ａに示す多数の一次粒子Ｍのうち、図３Ａに示すように隣接する２つの一次粒子Ｍ１，Ｍ２に着目すると、当該一次粒子Ｍ１，Ｍ２は単に分子間力により付着しているのみである。
【００５８】
これに対し、乾式加圧成形体の養生を開始すると、図３Ｂに示すように、一次粒子Ｍ１，Ｍ２から溶出した金属酸化物を含む液体からなる架橋構造Ｌが形成される。
【００５９】
すなわち、養生中の一次粒子Ｍ１，Ｍ２間には、溶出した金属酸化物を含む液状の架橋構造Ｌが形成される。なお、金属酸化物がシリカである場合、その溶出反応としては、次のようなケイ酸塩反応が考えられる：「ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ４ＳｉＯ４→Ｈ＋＋Ｈ３ＳｉＯ４−」。
【００６０】
その後、養生を終了し、養生後の乾式加圧成形体を乾燥することにより、一次粒子Ｍ１，Ｍ２間に形成されていた架橋構造Ｌが固化される。すなわち、養生及び乾燥後の断熱材においては、図３Ｃに示すように、一次粒子Ｍ１，Ｍ２の間に、硬化された架橋構造Ｂが形成される。
【００６１】
具体的に、例えば、金属酸化物微粒子がシリカ微粒子を含む場合、断熱材は、当該金属酸化物微粒子の一次粒子Ｍ１，Ｍ２の間に、当該シリカ微粒子の一部が溶出して形成された架橋構造Ｂを有することとなる。なお、例えば、金属酸化物微粒子がシリカ微粒子及びアルミナ微粒子を含む場合、図３Ｃに示す２つの一次粒子Ｍ１，Ｍ２は、両方がシリカ微粒子であってもよく、両方がアルミナ微粒子であってもよく、一方がシリカ微粒子で他方がアルミナ微粒子であってもよい。
【００６２】
こうして、本方法により製造される断熱材は、図２Ｂに示すように、架橋構造Ｂで連結された多数の一次粒子Ｍによって形成された孔構造Ｓｂを有することとなる。この孔構造Ｓｂは、一次粒子Ｍの一部が溶出することにより形成された結果、あたかも当該一次粒子Ｍが融着して形成されたような多孔構造として観察される（例えば、透過型電子顕微鏡観察）。
【００６３】
また、孔構造Ｓｂには、図２Ｂに示すように、架橋構造Ｂで連結された一次粒子Ｍによって囲まれた孔Ｐが形成されている。孔構造Ｓｂに形成された孔Ｐの径は、例えば、１０〜２００ｎｍである。断熱材は、このような孔構造Ｓｂを有することにより、優れた断熱性を発揮する。
【００６４】
また、この架橋構造Ｂは、溶出された金属酸化物を含む。また、架橋構造Ｂにより連結された一次粒子Ｍ１，Ｍ２（図３Ｃ）の形状及び／又は大きさは、養生（特に、金属酸化物の溶出）によって変化し、養生前の一次粒子Ｍ１，Ｍ２（図３Ａ）のそれとは異なるものとなり得る。
【００６５】
なお、乾式加圧成形体にアルカリ土類金属水酸化物又はアルカリ金属水酸化物を添加することで金属酸化物微粒子からの金属酸化物の溶出を促進することも可能であるが、本実施形態に係る乾式加圧成形体は、アルカリ土類金属水酸化物及びアルカリ金属水酸化物は含まず、本実施形態に係る断熱材は、これら水酸化物に由来するアルカリ土類金属及びアルカリ金属を含まない。
【００６６】
このような架橋構造Ｂの形成によって、一次粒子Ｍ間の結合が強化され、その結果、断熱材の強度を効果的に高めることができる。なお、金属酸化物微粒子と補強繊維との間にも同様の架橋構造が形成される。
【００６７】
本実施形態に係る断熱材（以下、「本断熱材」という。）は、このような本方法により好ましく製造することができる。本断熱材は、例えば、平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含み、当該金属酸化物微粒子間に、当該金属酸化物微粒子の一部が溶出して形成された架橋構造を有する。
【００６８】
すなわち、本断熱材は、上述した乾式加圧成形体の原料として使用される金属酸化物微粒子と補強繊維とを含み、且つ上述の架橋構造で連結された金属酸化物微粒子により形成された孔構造を有する。このため、本断熱材は、その嵩密度が比較的低い場合であっても、優れた強度を備える。
【００６９】
例えば、本断熱材は、次の（ａ）又は（ｂ）：（ａ）嵩密度が１８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．６ＭＰａ以上；、（ｂ）嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．８ＭＰａ以上；の嵩密度及び圧縮強度を有する。
【００７０】
すなわち、この場合、本断熱材は、嵩密度が１８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．６ＭＰａ以上の断熱材、又は嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．８ＭＰａ以上の断熱材である。例えば、金属酸化物微粒子がシリカ微粒子を含む場合、このような大きな圧縮強度をより効果的に達成することができる。
【００７１】
本断熱材が上記（ａ）の嵩密度及び圧縮強度を有する場合、当該嵩密度は、例えば、２００ｋｇ／ｍ３以上であってもよい。より具体的に、本断熱材は、例えば、嵩密度が２００ｋｇ／ｍ３以上、２５０ｋｇ／ｃｍ３以下であって０．６ＭＰａ以上（例えば、０．６ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下）であってもよく、嵩密度が２５０ｋｇ／ｍ３超、３００ｋｇ／ｃｍ３以下の場合においては０．８ＭＰａ以上（例えば、０．８ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下）であってもよい。
【００７２】
なお、本断熱材の圧縮強度は、そのプレス面（乾式加圧成形体製造時の乾式プレス面）に対して垂直方向に荷重をかけたときの破断強度（ＭＰａ）である。
【００７３】
本断熱材における金属酸化物微粒子及び補強繊維の含有量は、要求される特性に応じて任意に決定される。すなわち、本断熱材は、例えば、５０〜９８質量％の金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の補強繊維と、を含むことができ、６５〜８０質量％の金属酸化物微粒子と５〜１８質量％の補強繊維とを含むこととしてもよい。
【００７４】
補強繊維の含有量が２質量％未満の場合には、本断熱材の強度が不足することがある。補強繊維の含有量が２０質量％を超える場合には、密度ムラにより本断熱材の加工性が低下することがある。
【００７５】
また、本断熱材は、金属酸化物微粒子及び補強繊維のみを含む場合には、例えば、８０〜９８質量％の金属酸化物微粒子と２〜２０質量％の補強繊維とを合計が１００質量％となるように含むこととしてもよく、８５〜９８質量％の金属酸化物微粒子と２〜１５質量％の補強繊維とを合計が１００質量％となるように含むこともできる。
【００７６】
なお、上述した本断熱材における金属酸化物微粒子の含有量は、当該金属酸化物微粒子が複数種類の金属酸化物微粒子（例えば、シリカ微粒子及びアルミナ微粒子）を含む場合、当該複数種類の金属酸化物微粒子の合計含有量（例えば、シリカ微粒子の含有量とアルミナ微粒子の含有量との合計）である。
【００７７】
本断熱材は、結合剤を含まないこととしてもよい。すなわち、本断熱材は、上述した架橋構造を有することにより、その強度が効果的に向上しているため、結合剤を含む必要がない。
【００７８】
この場合、本断熱材は、水ガラス接着剤等の無機結合剤や、樹脂等の有機結合剤といった、従来使用されていた結合剤を実質的に含有しない。したがって、結合剤の使用に伴う従来の問題を確実に回避することができる。
【００７９】
本断熱材は、さらに他の成分を含むこととしてもよい。すなわち、本断熱材は、例えば、上述したような輻射散乱材を含むこととしてもよい。本断熱材が輻射散乱材を含む場合、本断熱材は、例えば、５０〜９３質量％の金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の補強繊維と、５〜４０質量％の輻射散乱材と、を含むことができ、６５〜８０質量％の金属酸化物微粒子と、５〜１８質量％の補強繊維と、１５〜３０質量％の輻射散乱材と、を含むこととしてもよい。
【００８０】
金属酸化物微粒子がシリカ微粒子を含む場合、本断熱材における当該シリカ微粒子の含有量は、要求される特性に応じて任意に決定される。
【００８１】
すなわち、本断熱材は、例えば、５５質量％以上のシリカ微粒子を含み、嵩密度が１８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．６ＭＰａ以上であることとしてもよい。この場合、シリカ微粒子の含有量は、例えば、６０質量％以上であってもよく、６５質量％以上であってもよく、７０質量％以上であってもよい。
【００８２】
また、本断熱材は、例えば、４０質量％以上のシリカ微粒子を含み、嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．８ＭＰａ以上であることとしてもよい。この場合、シリカ微粒子の含有量は、例えば、４５質量％以上であってもよく、５０質量％以上であってもよい。
【００８３】
また、本断熱材は、例えば、１５質量％以上のシリカ微粒子を含み、嵩密度が４００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．８ＭＰａ以上であることとしてもよい。
【００８４】
なお、これらの場合、シリカ微粒子の含有量は、例えば、上述のとおり、９８質量％以下であることとしてもよく、９３質量％以下であることとしてもよく、８０質量％以下であることとしてもよい。
【００８５】
また、本断熱材がアルミナ微粒子を含む場合（特に、本断熱材がシリカ微粒子及びアルミナ微粒子を含む場合）、本断熱材は、優れた強度に加えて、優れた耐熱性をも備える。
【００８６】
すなわち、この場合、本断熱材は、例えば、その１０００℃における加熱線収縮率が３％以下とすることができる。また、本断熱材は、１１５０℃における加熱線収縮率が１５％以下とすることもできる。
【００８７】
これらの場合、本断熱材は、例えば、５質量％以上のアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。アルミナ微粒子の含有量は、例えば、１０質量％以上であってもよく、１５質量％以上であってもよく、２０質量％以上であってもよい。
【００８８】
また、アルミナ微粒子を含む本断熱材は、例えば、その１０００℃における加熱線収縮率が１％以下であることとしてもよい。この場合、本断熱材は、例えば、２５質量％以上のアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。アルミナ微粒子の含有量は、例えば、３０質量％以上であってもよく、３５質量％以上であってもよい。
【００８９】
また、アルミナ微粒子を含む本断熱材は、例えば、その１１５０℃における加熱線収縮率が１０％以下であることとしてもよい。この場合、本断熱材は、例えば、４０質量％以上のアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。アルミナ微粒子の含有量は、例えば、４５質量％以上であってもよい。
【００９０】
また、アルミナ微粒子を含む本断熱材は、例えば、その１１５０℃における加熱線収縮率が３％以下であることとしてもよい。この場合、本断熱材は、例えば、６０質量％以上のアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。さらに、本断熱材は、嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超であることとしてもよい。
【００９１】
なお、これらアルミナ微粒子を含む本断熱材は、例えば、５質量％以上のシリカ微粒子を含むこととしてもよく、１０質量％以上のシリカ微粒子を含むこととしてもよい。上述したアルミナ微粒子の含有量とシリカ微粒子の含有量とは任意に組み合わせることができる。
【００９２】
本断熱材がシリカ微粒子及びアルミナ微粒子を含む場合、当該シリカ微粒子及びアルミナ微粒子の合計含有量は、例えば、上述のとおり、９８質量％以下であることとしてもよく、９３質量％以下であることとしてもよく、８０質量％以下であることとしてもよい。
【００９３】
また、シリカ微粒子及びアルミナ微粒子を含む本断熱材は、上述した優れた耐熱性（低い加熱線収縮率）に加えて、優れた強度を備えることができる。すなわち、本断熱材は、例えば、さらに圧縮強度が０．４ＭＰａ以上であることとしてもよい。より具体的に、本断熱材は、例えば、１５質量％以上のシリカ微粒子と、１０質量％以上のアルミナ微粒子と、を含み、嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．４ＭＰａ以上であることとしてもよい。
【００９４】
また、本断熱材は、例えば、５質量％以上のシリカ微粒子と、１０質量％以上のアルミナ微粒子と、を含み、嵩密度が４００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．４ＭＰａ以上であることとしてもよい。この場合、圧縮強度は、例えば、０．５ＭＰａ以上とすることができ、０．６ＭＰａ以上とすることもできる。
【００９５】
また、本断熱材は、従来のように密度を高めることなく十分な強度を達成しているため、固体伝熱の増加による断熱性能の低下を効果的に回避することができており、その結果、優れた断熱性能を備えている。
【００９６】
すなわち、本断熱材は、例えば、６００℃における熱伝導率が０．０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である断熱材とすることができる。さらに、本断熱材の６００℃における熱伝導率は、例えば、好ましくは０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、より好ましくは０．０４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
【００９７】
また、本断熱材は、例えば、８００℃における熱伝導率が０．０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である断熱材とすることができる。さらに、本断熱材の８００℃における熱伝導率は、例えば、好ましくは０．０６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、より好ましくは０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
【００９８】
また、本断熱材は、例えば、１０００℃における熱伝導率が０．１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である断熱材とすることができる。さらに、本断熱材の８００℃における熱伝導率は、例えば、好ましくは０．０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
【００９９】
本断熱材の６００℃、８００℃又は１０００℃における熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。すなわち、本断熱材は、例えば、６００℃における熱伝導率が０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の断熱材である。また、本断熱材は、例えば、８００℃における熱伝導率が０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の断熱材である。また、本断熱材は、例えば、１０００℃における熱伝導率が０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の断熱材である。
【０１００】
なお、本断熱材は、平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子の一次粒子が、分子間力等により会合して二次粒子を形成し、当該二次粒子が補強繊維間に散在した構造を有している。
【０１０１】
そして、本断熱材は、上述のとおり、金属酸化物微粒子の使用によって、その内部に、空気分子の平均自由行程よりも小さい（径がナノメートルオーダーの）孔が形成された孔構造を有する。その結果、本断熱材は、低温域から高温域までの幅広い温度範囲で優れた断熱性能を発揮することができる。
【０１０２】
このように、本断熱材は、比較的低い密度で、優れた断熱性と高い強度を兼ね備えている。したがって、本断熱材は、例えば、加工を要する一般工業炉用断熱材や、燃料電池の改質器用の断熱材として好ましく利用することができる。
【０１０３】
次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【０１０４】
［断熱材の製造］
一次粒子の平均粒径が約１３ｎｍの無水シリカ微粒子（親水性フュームドシリカ微粒子）と、平均繊維径１１μｍ、平均繊維長６ｍｍのＥガラス繊維とを含み、結合剤を含まない乾式加圧成形体を作製した。
【０１０５】
すなわち、９５質量％のシリカ微粒子及び５質量％のＥガラス繊維を含む断熱材原料を混合装置に投入し、乾式混合した。そして、得られた乾式混合粉体から、乾式プレス成形により、寸法１５０ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ２５ｍｍの板状の乾式加圧成形体を作製した。
【０１０６】
具体的に、まず、乾式混合粉体を、所定の脱気機構が付属した成形型に適量充填した。そして、所望の嵩密度が得られるように、乾式プレス成形を行った。すなわち、乾式プレス成形においては、乾式加圧成形体の嵩密度が２５０ｋｇ／ｍ３となるようにプレス圧を調節した。成形後は、乾式加圧成形体を速やかに成形型から取り出した。
【０１０７】
次に、乾式加圧成形体を市販のオートクレーブ内に入れた。そして、オートクレーブの加熱を開始し、２時間かけて室温から１７０℃まで温度を上昇させた。さらに、オートクレーブ内において、乾式加圧成形体を温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で所定時間（０．５時間、１時間、２時間、３時間、６時間又は９時間）保持することにより、当該乾式加圧成形体の養生を行った。その後、養生された乾式加圧成形体をオートクレーブから取り出し、１０５℃で乾燥した。
【０１０８】
こうして、９５質量％のシリカ微粒子と５質量％のＥガラス繊維とを含み、温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で養生された断熱材を得た。また、同様に、乾式加圧成形体を１６０℃で２時間保持した以外は同様の条件で養生した断熱材、及び乾式加圧成形体を１８０℃で２時間保持した以外は同様の条件で養生した断熱材も得た。
【０１０９】
さらに、比較の対象として、上述のようにして作製した乾式加圧成形体を温度８０℃、相対湿度９０％ＲＨで加圧することなく所定時間（３時間、６時間、１２時間、２４時間、４８時間、１００時間、２５０時間又は４００時間）保持することで養生された断熱材も得た。
【０１１０】
［圧縮強度の評価］
各断熱材の圧縮強度を、万能試験装置（テンシロン  ＲＴＣ−１１５０Ａ、株式会社オリエンテック）を用いて測定した。すなわち、断熱材から寸法３０ｍｍ×１５ｍｍ×厚さ２５ｍｍの試験体を切り出した。次いで、この試験体のプレス面（３０ｍｍ×１５ｍｍ）に対して垂直方向に（すなわち、当該試験体の当該プレス面に垂直な表面（１５ｍｍ×２５ｍｍ）に対して）荷重を負荷した。
【０１１１】
そして、試験体が破断したときの荷重（最大荷重）（Ｎ）を、荷重を負荷した表面（プレス面に垂直な表面）の面積（ｍ２）で除した値を圧縮強度（ＭＰａ）として評価した。また、同様に、養生前の乾式加圧成形体及びオートクレーブで加熱を開始してから１７０℃に到達した時点（すなわち、養生時間が０時間）の乾式加圧成形体についても、同様に圧縮強度を評価した。
【０１１２】
図４及び図５には、それぞれオートクレーブを用いた高湿加圧養生（「Ａ／Ｃ養生」）及び８０℃の高湿養生（「蒸気養生」）により得られた各断熱材の養生条件（養生温度（℃）及び養生時間（ｈｒ））と圧縮強度（各断熱材から切り出した８つの試験体の圧縮強度の最大値、最小値及び算術平均値）とを対応させて示す。
【０１１３】
図４及び図５に示すように、養生前の乾式加圧成形体の圧縮強度の平均値は０．２１ＭＰａであった。これに対し、図４に示すように、Ａ／Ｃ養生によって、断熱材の圧縮強度は顕著に増加した。
【０１１４】
すなわち、極めて短時間のＡ／Ｃ養生によって、圧縮強度の平均値は０．８ＭＰａ以上に増加し、特に、養生時間が０．５時間超、６時間未満の場合には、圧縮強度は１．０ＭＰａ以上にまで増加した。一方、図５に示すように、蒸気養生によっても断熱材の圧縮強度は増加したが、Ａ／Ｃ養生ほど効果的ではなかった。
【０１１５】
このように、Ａ／Ｃ養生によって、断熱材の嵩密度を維持したまま、その圧縮強度の顕著な増加を極めて効率よく達成することができた。なお、結果を図示していないが、温度１２０℃又は２００℃でのＡ／Ｃ養生によっても同様に断熱材の圧縮強度を増加させることができた。
【実施例２】
【０１１６】
［断熱材の製造］
一次粒子の平均粒径が約１３ｎｍの無水シリカ微粒子（親水性フュームドシリカ微粒子）と、平均繊維径１１μｍ、平均繊維長６ｍｍのＥガラス繊維と、平均粒径１．８μｍの炭化珪素（ＳｉＣ）からなる輻射散乱材とを含み、結合剤を含まない乾式加圧成形体を作製した。
【０１１７】
すなわち、７５質量％のシリカ微粒子、５質量％のＥガラス繊維及び２０質量％の輻射散乱材を含む断熱材原料を使用して、上述の実施例１と同様に板状の乾式加圧成形体を作製した。
【０１１８】
そして、上述の実施例１と同様に、オートクレーブ内において、乾式加圧成形体を温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で所定時間（２時間、４時間、８時間又は１６時間）保持することにより、Ａ／Ｃ養生が施された断熱材を製造した。
【０１１９】
［熱伝導率の評価］
各断熱材の６００℃における熱伝導率を周期加熱法にて測定した。すなわち、断熱材から切り出した試験体内に温度波を伝播させ、その伝播時間から熱拡散率を測定した。そして、この熱拡散率と、別途測定した比熱及び密度と、から熱伝導率を算出した。なお、温度波としては、温度振幅が約４℃、周期が約１時間である温度の波を使用した。また、試験体内の２つの地点を温度波が通過するのに要する時間を伝播時間とした。なお、乾式加圧成形体についても同様に熱伝導率を測定した。その結果、各断熱材及び乾式加圧成形体の６００℃における熱伝導率は、いずれも０．０３〜０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、優れた断熱性を有していた。
【０１２０】
［透過型電子顕微鏡観察］
１７０℃で４時間のＡ／Ｃ養生により得られた断熱材及び養生前の乾式加圧成形体を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した。図６Ａ及び図６Ｂには、それぞれ断熱材及び乾式加圧成形体のＴＥＭ写真を示す。
【０１２１】
まず、養生前の乾式加圧成形体は、図６Ｂに示すように、乾式プレス成形により集合した一次粒子（シリカ微粒子）Ｍにより形成された孔構造を有していた。この孔構造には、一次粒子Ｍによって微細な孔Ｐ（図６Ｂにおいて孔径は５０ｎｍ以下）が形成されていた。
【０１２２】
これに対し、Ａ／Ｃ養生が施された断熱材は、図６Ａに示すように、架橋構造Ｂで連結された一次粒子（シリカ微粒子）Ｍにより形成された孔構造を有していた。この孔構造においても、一次粒子Ｍによって微細な孔Ｐ（図６Ａにおいて孔径は５０ｎｍ以下）が形成されていた。
【０１２３】
したがって、Ａ／Ｃ養生によって断熱材の強度が顕著に向上する理由の一つとして、養生前には見られない架橋構造Ｂの生成が考えられた。しかも、この架橋構造Ｂの生成後も、孔構造が保持されていたことは、上述のように、Ａ／Ｃ養生後の断熱材が優れた断熱性を有することを裏付けるものであった。
【０１２４】
［発塵性の評価］
１７０℃で４時間のＡ／Ｃ養生により得られた断熱材及び養生前の乾式加圧成形体の発塵性を評価した。すなわち、断熱材及び乾式加圧成形体から切り出した試験体の表面に、面積１２６０ｍｍ２の粘着テープ（５９６−９２１、アスクル株式会社製）を貼り付けた。次いで、この粘着テープを剥がし、当該粘着テープに付着した粉塵の重量を電子天秤で測定した。
【０１２５】
その結果、乾式加圧成形体から採取された粉塵量は約６．０×１０−５（ｇ／ｃｍ２）であったのに対し、断熱材から採取された粉塵量は、約２．０×１０−５（ｇ／ｃｍ２）であった。
【０１２６】
すなわち、Ａ／Ｃ養生が施された断熱材の発塵性は、養生前の乾式加圧成形体に比べて顕著に低減された。このＡ／Ｃ養生による発塵性の低減は、上述のように一次粒子であるシリカ微粒子同士が架橋構造によって連結されたことによるものと考えられた。
【実施例３】
【０１２７】
［断熱材の製造］
乾式プレス成形時のプレス圧力を調整して、様々な嵩密度（２２０〜２８０ｋｇ／ｍ３）の乾式加圧成形体及び断熱材を製造した。まず、比較例Ｉとして、上述の実施例１と同様に、シリカ微粒子とＥガラス繊維とを含む乾式加圧成形体を製造した。次いで、実施例Ｉとして、上述の実施例１と同様、比較例Ｉに係る乾式加圧成形体に、温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で４時間保持するＡ／Ｃ養生を施すことにより、断熱材を製造した。
【０１２８】
また、比較例ＩＩとして、補強繊維としてＥガラス繊維に代えてＳ２ガラス繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長６ｍｍ）を使用したこと以外は上述の実施例１と同様にして、シリカ微粒子と当該Ｓ２ガラス繊維とを含む乾式加圧成形体を製造した。さらに、実施例ＩＩとして、上述の実施例１と同様、比較例ＩＩに係る乾式加圧成形体に、温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で４時間保持するＡ／Ｃ養生を施すことにより、断熱材を製造した。
【０１２９】
［圧縮強度の評価］
こうして得られた２種類の断熱材（実施例Ｉ及び実施例ＩＩ）及び２種類の乾式加圧成形体（比較例Ｉ及び比較例ＩＩ）の圧縮強度を、上述の実施例１と同様にして測定した。
【０１３０】
図７には、圧縮強度を測定した結果を示す。図７の横軸及び縦軸は、断熱材及び乾式加圧成形体の嵩密度（ｋｇ／ｍ３）及び圧縮密度（ＭＰａ）をそれぞれ示す。図７において、黒塗り四角印及び上側の実線は実施例Ｉに係る断熱材、黒塗り三角印及び下側の実線は実施例ＩＩに係る断熱材、白抜き菱形印及び上側の破線は比較例Ｉに係る乾式加圧成形体、及び白抜き丸印及び下側の破線は比較例ＩＩに係る乾式加圧成形体の結果を示す。
【０１３１】
図７に示すように、Ａ／Ｃ養生が施されていない乾式加圧成形体の圧縮強度は、その嵩密度が２２０〜２３０ｋｇ／ｍ３の場合には０．２ＭＰａ以下と非常に低く、嵩密度が約２８０ｋｇ／ｍ３に増加した場合であっても約０．５ＭＰａ程度に過ぎなかった。
【０１３２】
これに対し、Ａ／Ｃ養生が施された断熱材の圧縮強度は、その嵩密度が２２０ｋｇ／ｍ３以上、２５０ｋｇ／ｃｍ３以下の場合において０．６ＭＰａ以上（０．６〜１．２ＭＰａ）であり、さらに、その嵩密度が２５０ｋｇ／ｍ３超、２８０ｋｇ／ｃｍ３以下の場合においては０．８ＭＰａ以上（０．８〜１．４ＭＰａ）であった。
【０１３３】
このように、嵩密度が同程度の場合において、Ａ／Ｃ養生により得られた断熱材の圧縮強度は、乾式加圧成形体に比べて顕著に高かった。すなわち、Ａ／Ｃ養生によって、断熱材の嵩密度を不必要に増加させることなく（固体伝熱の増加によって断熱性を低下させることなく）、その強度を効果的に向上できることが確認された。
【実施例４】
【０１３４】
［断熱材の製造］
まず、比較例ＩＩＩとして、シリカ微粒子と、Ｓ２ガラス繊維（マグネシアシリケートガラス繊維）と、炭化珪素とを含み、結合剤を含まない乾式加圧成形体及を作製した。すなわち、上述の実施例１と同様に、７５質量％のシリカ微粒子、５質量％のＳ２ガラス繊維及び２０質量％の炭化珪素を含む断熱材原料を使用して、板状の乾式加圧成形体を作製した。
【０１３５】
次いで、実施例ＩＩＩとして、上述の実施例１と同様、比較例ＩＩＩに係る乾式加圧成形体に、温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で４時間保持するＡ／Ｃ養生を施すことにより、断熱材を製造した。
【０１３６】
［浸水後の特性の評価］
比較例ＩＩＩに係る乾式加圧成形体及び実施例ＩＩＩに係る断熱材のそれぞれから、長さ１５０ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ２５ｍｍの板状の試験体を作製し、当該試験体の全体を水中に１時間浸した。その後、試験体を水中から取り出して、１０５℃で２４時間、乾燥機にて乾燥させた。この乾燥後の試験体の寸法（長さ、幅及び厚さ）を、浸水後の寸法として測定した。なお、浸水及び乾燥によって、試験体は収縮し、その寸法は低減された。
【０１３７】
そして、試験体の浸水前の寸法と浸水後の寸法との差分の、当該浸水前の寸法に対する割合を収縮率（％）として評価した。また、浸水後の試験体の圧縮強度を、上述の実施例１と同様に評価した。
【０１３８】
図８には、厚さの収縮率を評価した結果を示す。図８の横軸は嵩密度（ｋｇ／ｍ３）を示し、縦軸は厚さ収縮率（％）を示す。図９には、浸水後に圧縮強度を測定した結果を示す。図９の横軸は嵩密度（ｋｇ／ｍ３）を示し、縦軸は浸水後の圧縮密度（ＭＰａ）を示す。図８及び図９において、黒塗りの丸印は実施例ＩＩＩに係る断熱材の結果を示し、白抜きの四角印は比較例ＩＩＩに係る乾式加圧成形体の結果を示す。
【０１３９】
図８に示すように、製造時に養生された実施例ＩＩＩに係る断熱材の厚さ収縮率は、養生が施されていない比較例ＩＩＩに係る乾式加圧成形体のそれに比べて顕著に低く抑えられた。特に、嵩密度が少なくとも３８０ｋｇ／ｍ３以上の断熱材の厚さは、実質的に収縮しなかった。なお、実施例ＩＩＩに係る断熱材及び比較例ＩＩＩに係る乾式加圧成形体の長さ及び幅の収縮率もまた、同様の傾向を示した。
【０１４０】
また、図９に示すように、浸水後の実施例ＩＩＩに係る断熱材の圧縮強度は、浸水後の比較例ＩＩＩに係る乾式加圧成形体のそれに比べて高く維持された。特に、嵩密度が少なくとも３８０ｋｇ／ｍ３以上の断熱材は、乾式加圧成形体に比べて顕著に高い圧縮強度を示した。
【０１４１】
このように、製造時に養生された断熱材は、一時的に水が浸み込んだ場合であっても、その寸法の低減（収縮）及び圧縮強度の低下（強度劣化）が効果的に抑制されることが確認された。
【実施例５】
【０１４２】
図１０に示すような様々な１１種類の断熱材を準備し、その特性を評価した。図１０には、各断熱材に含まれる金属酸化物微粒子、補強繊維及び輻射散乱材の含有量（質量％）、常態での圧縮強度（ＭＰａ）、上述の実施例４と同様に測定された浸水後の圧縮強度（ＭＰａ）、１０００℃における加熱線収縮率（％）、１１５０℃における加熱線収縮率（％）、及び６００℃、８００℃、１０００℃における熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を示している。
【０１４３】
なお、図１０の「金属酸化物微粒子（質量％）」欄で括弧内に記載されている数値は、使用された金属酸化物微粒子の合計量に対するシリカ微粒子の含有量及びアルミナ微粒子の含有量のそれぞれの割合（％）を示している。また、図１０において、「＃２５０」、「＃３５０」及び「＃４５０」は、それぞれ嵩密度「２５０ｋｇ／ｍ３」、「３５０ｋｇ／ｍ３」及び「４５０ｋｇ／ｍ３」を示す。また、図１０において「−」が示されている特性は評価が行われなかったことを示す。
【０１４４】
［断熱材の製造］
実施例ＩＶとして、金属酸化物微粒子としてシリカ微粒子のみを含む断熱材を製造した。具体的に、まず、上述の実施例１と同様、７５質量％のシリカ微粒子、５質量％のＳ２ガラス繊維及び２０質量％の炭化珪素を含み、結合剤を含まない板状の乾式加圧成形体を作製した。次いで、上述の実施例１と同様、この乾式加圧成形体に、温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で４時間保持するＡ／Ｃ養生を施すことにより、実施例ＩＶに係る断熱材を製造した。
【０１４５】
また、実施例Ｖ〜ＸＩとして、金属酸化物微粒子としてシリカ微粒子及びアルミナ微粒子を含む断熱材を製造した。具体的に、まず、上述の実施例１と同様、合計で７５質量％のシリカ微粒子及びアルミナ微粒子、５質量％のＳ２ガラス繊維又はアルミナ繊維、及び２０質量％の炭化珪素又は珪酸ジルコニウムを含み、結合剤を含まない板状の乾式加圧成形体を作製した。次いで、上述の実施例１と同様、この乾式加圧成形体に、温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で４時間保持するＡ／Ｃ養生を施すことにより、実施例Ｖ〜ＸＩに係る断熱材を製造した。
【０１４６】
なお、アルミナ微粒子としては、一次粒子の平均粒径が約１３ｎｍの無水アルミナ微粒子（親水性フュームドアルミナ微粒子）を使用した。アルミナ繊維としては、平均繊維径７μｍ、平均繊維長６ｍｍのアルミナ繊維（Ａｌ２Ｏ３が７２％、ＳｉＯ２が２８％）を使用した。珪酸ジルコニウムとしては、平均粒径１．０μｍの珪酸ジルコニウム（ＺｒＳｉＯ４）を使用した。
【０１４７】
また、比較例ＩＶ〜ＶＩとして、金属酸化物微粒子としてアルミナ微粒子のみを含む断熱材を準備した。すなわち、比較例ＩＶとして、シリカ微粒子に代えてアルミナ微粒子を使用したこと以外は上述の実施例ＩＶと同様に、断熱材を製造した。
【０１４８】
比較例Ｖとしては、６０質量％のアルミナ微粒子、５質量％のアルミナ繊維、及び３５質量％の珪酸ジルコニウムを含む、市販の板状の乾式加圧成形体を準備した。
【０１４９】
さらに、上述の実施例１と同様、比較例Ｖに係る乾式加圧成形体に、温度１７０℃の加圧された水蒸気飽和雰囲気で４時間保持するＡ／Ｃ養生を施すことにより、比較例ＶＩに係る断熱材を製造した。
【０１５０】
［圧縮強度の評価］
準備された断熱材の圧縮強度を、常態の圧縮強度として、上述の実施例１と同様に評価した。また、上述の実施例４と同様に、浸水後の圧縮強度を評価した。
【０１５１】
図１０に示すように実施例ＩＶ〜ＸＩに係る断熱材は、いずれも優れた強度を示した。すなわち、例えば、嵩密度が４５０ｋｇ／ｍ３の場合（＃４５０）、比較例ＩＶ〜ＶＩに係る断熱材の圧縮強度（常態）は、０．３４ＭＰａ以下であったのに対して、実施例ＩＶ〜ＸＩに係る断熱材のそれは、０．６ＭＰａ以上であった。
【０１５２】
また、比較例Ｖ，ＶＩに係る断熱材は、浸水によって崩壊し、浸水後の圧縮強度を測定することができなかった。これに対し、実施例ＩＶ，ＶＩＩＩ，Ｘ，ＸＩに係る断熱材は、浸水前（常態）と比べると浸水後の圧縮強度は低下したものの、浸水後も崩壊することなく、所定の圧縮強度を維持した。
【０１５３】
なお、シリカ微粒子の含有量が増加するにつれて、断熱材の圧縮強度も増加する傾向があった。
【０１５４】
［加熱線収縮率の評価］
各断熱材から、長さ１５０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの板状の試験体を作製した。この試験体を、電気炉中、１０００℃又は１１５０℃で２４時間加熱し、加熱後の当該試験体の長さを測定した。そして、次の式により、加熱線収縮率を算出した：加熱線収縮率（％）＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００。なお、この式において、Ｘは加熱前の長さ（ｍｍ）であり、Ｙは加熱後の長さ（ｍｍ）である。
【０１５５】
図１０に示すように、いずれの断熱材も、１０００℃における加熱線収縮率は５％以下であり、優れた耐熱性を示した。特に、実施例Ｖ〜ＸＩに係る断熱材は、１０００℃における加熱線収縮率が１．５％以下であった。
【０１５６】
なお、アルミナ微粒子の含有量が増加するにつれて、加熱線収縮率は低下する傾向があった。また、アルミナ微粒子を含まない実施例ＩＶに係る断熱材も、嵩密度が４５０ｋｇ／ｍ３の場合には、１０００℃における加熱線収縮率が３％以下であった。
【０１５７】
実施例Ｖ〜ＸＩに係る断熱材の１１５０℃における加熱線収縮率は、いずれも２５％以下であり、特に、嵩密度が４５０ｋｇ／ｍ３の場合には、１５％以下であった。また、シリカ微粒子の含有量が３７．５質量％を超えると、１１５０℃における加熱線収縮率は、１０％以下であった。さらに、嵩密度が３５０ｋｇ／ｍ３又は４５０ｋｇ／ｍ３の場合には、アルミナ微粒子の含有量が５６質量％を超えると、１１５０℃における加熱線収縮率は、３％以下であった。
【０１５８】
［熱伝導率の評価］
各断熱材の６００℃、８００℃又は１０００℃における熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を周期加熱法にて測定した。すなわち、各断熱材から切り出した所定サイズの試験体内に温度波を伝播させ、その伝播時間から熱拡散率を測定した。そして、この熱拡散率と、別途測定した比熱及び密度と、から熱伝導率を算出した。なお、温度波としては、温度振幅が約４℃、周期が約１時間である温度の波を使用した。また、試験体内の２つの地点を温度波が通過するのに要する時間を伝播時間とした。
【０１５９】
図１０に示すように、いずれの断熱材も優れた断熱性（低い熱伝導率）を示した。すなわち、いずれの断熱材も、６００℃における熱伝導率は、０．０４５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であった。また、いずれの断熱材も、８００℃における熱伝導率は、０．０５０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であった。また、いずれの断熱材も、１０００℃における熱伝導率は、０．０８５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であった。
【０１６０】
このように、シリカ微粒子を含む断熱材は、優れた断熱性と優れた強度とを兼ね備えることが確認された。また、シリカ微粒子に加えてアルミナ微粒子をも含む断熱材は、優れた断熱性及び優れた強度に加えて、さらに優れた耐熱性をも備えることが確認された。
【符号の説明】
【０１６１】
Ｂ  架橋構造、Ｌ  液状の架橋構造、Ｍ，Ｍ１，Ｍ２  一次粒子、Ｐ  孔、Ｓａ  二次粒子、Ｓｂ  孔構造、Ｓ１  養生工程、Ｓ２  乾燥工程。
【図１】
2012145217.tif 000003
【図３Ａ】
2012145217.tif 000004
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
2012145217.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含む乾式加圧成形体を有し、
前記金属酸化物微粒子間に、前記金属酸化物微粒子の一部が溶出して形成された架橋構造を有する
ことを特徴とする断熱材。
【請求項２】
前記金属酸化物微粒子は、シリカ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項１に記載された断熱材。
【請求項３】
次の（ａ）又は（ｂ）：
（ａ）嵩密度が１８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．６ＭＰａ以上；、
（ｂ）嵩密度が３００ｋｇ／ｍ３超、５００ｋｇ／ｍ３以下であって、圧縮強度が０．８ＭＰａ以上；
の嵩密度及び圧縮強度を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載された断熱材。
【請求項４】
前記金属酸化物微粒子は、アルミナ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載された断熱材。
【請求項５】
１０００℃における加熱線収縮率が３％以下である
ことを特徴とする請求項４に記載された断熱材。
【請求項６】
５０〜９８質量％の前記金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の前記補強繊維と、を含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載された断熱材。
【請求項７】
結合剤を含まない
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載された断熱材。
【請求項８】
平均粒径５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子と補強繊維とを含む乾式加圧成形体を、温度１００℃以上の加圧された水蒸気飽和雰囲気で養生する養生工程と、
養生された前記乾式加圧成形体を乾燥する乾燥工程と、
を含む
ことを特徴とする断熱材の製造方法。
【請求項９】
前記養生工程において、前記金属酸化物微粒子の一部を溶出させて、前記金属酸化物微粒子間に液状の架橋構造を形成し、
前記乾燥工程において、前記架橋構造を固化する
ことを特徴とする請求項８に記載された断熱材の製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物微粒子は、シリカ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項８又は９に記載された断熱材の製造方法。
【請求項１１】
前記金属酸化物微粒子は、アルミナ微粒子を含む
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載された断熱材の製造方法。
【請求項１２】
前記乾式加圧成形体は、５０〜９８質量％の前記金属酸化物微粒子と、２〜２０質量％の前記補強繊維と、を含む
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載された断熱材の製造方法。
【請求項１３】
前記乾式加圧成形体は、結合剤を含まない
ことを特徴とする請求項８乃至１２いずれかに記載された断熱材の製造方法。