(57)【要約】  本発明は、珪酸混合物および断熱材としてのその使用に関する。２．１本発明によって解決されるべき課題は、断熱に使用できる珪酸に基づく費用効果が高い混合物であって、断熱特性を実質的に減少させることなく、可能な限り少量の化学的に調製された珪酸および高比率の珪素含有副生成物または廃棄物を含む混合物を提供することであった。２．２この課題は珪酸よび５０重量％を超える珪素含有灰を含み、パーライトを含まない混合物によって解決され、珪素含有灰は好ましくは籾殻灰およびシリカフュームを含む。本発明はさらに、本発明の混合物を製造し、この混合物をスリーブに導入することによる断熱材の製造方法であって、当該方法で焼結工程が行われない方法に関する。異なる組成の混合物はそれに応じて真空断熱パネルに加工され、断熱特性が測定された熱伝導率に基づいて比較された。２．２本発明の混合物は断熱材、特にハウジング断熱に使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカおよび５０重量％を超える珪素含有灰を含み、パーライトを含まない混合物。
【請求項２】
シリカが焼成シリカであることを特徴とする請求項１に記載の混合物。
【請求項３】
６０重量％を超える珪素含有灰を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の混合物。
【請求項４】
珪素含有灰が籾殻灰からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項５】
珪素含有灰がシリカフュームを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項６】
珪素含有灰が籾殻灰およびシリカフュームからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項７】
ＩＲ乳白剤が存在することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項８】
繊維材料が存在することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の混合物を製造し、この混合物を包装材料に導入することを特徴とする断熱材の製造方法であって、当該方法で焼結は行われず、断熱材はパーライトを含まない方法。
【請求項１０】
断熱材が加工されて成形体を製造することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
成形体が断熱マット、断熱板または真空断熱パネルであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
断熱材としての請求項１から８のいずれか一項に記載の混合物の使用。
【請求項１３】
建物の断熱における請求項９から１１のいずれか一項のように製造された断熱材の、または請求項１２に記載された使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーライトを何ら含まない、シリカおよび５０重量％を超える珪素含有灰の混合物、本発明の混合物を製造し、混合物を包装材料に導入することにより断熱材を製造する方法であって、当該方法では焼結が生じない方法を提供する。本発明は、さらに、特に建物の断熱における本発明の断熱材の使用を提供する。
【背景技術】
【０００２】
断熱（ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）（また、断熱（ｈｅａｔ  ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）とも呼ばれる）は、エネルギー消費の低減のための重要な側面である。断熱は、冷却または加熱のいずれかから領域を保護するために、包装材料を通る熱エネルギーの通過を減少させることが意図される。従って、断熱は、建物の加熱要件を最小化するために、技術的方法を可能にするために、またはそのエネルギー消費を低減するために、および感熱商品、例えば、生物学的または医療製品の輸送において使用される。例えば、冷蔵庫またはホットプレートの断熱が非常によく知られているが、建物の断熱材は、最近ではますます重要になっている。
【０００３】
使用温度に応じて、断熱材（ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  ｍａｔｅｒｉａｌ）（また、断熱材（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  ｍａｔｅｒｉａｌ）とも呼ばれる）は異なる要件を満たさなければならない。公知の熱伝達メカニズム、即ち（１）ガス伝導、（２）固体状態伝導および／または（３）放射線による伝達は温度に伴い変化するからである。周囲温度では、例えば、空気の対流は放射導電率（３）よりも重要であるが、より高温または真空システムの場合には後者の影響が大幅に増加する。断熱材はこの状況を考慮に入れなければならない。ガス（１）による伝達は高温では重要度がより低いので、細孔構造も重要度が低くなる。高温で使用されるべき成形体の場合は、断熱体の機械的強度が重要となり、これが、対応する断熱材が通常さらなる成分、例えば、バインダーまたは硬化剤を含む理由である。このような成分は、室温での断熱の劇的な低下につながるであろう。
【０００４】
断熱には種々の材料が使用される。これらの１つは、微孔粉末（添加剤との混合物において、高温断熱において成形体として直接プレスされるか、周囲温度での断熱において真空断熱パネルとしての役割を果たす）の混合物である。
【０００５】
断熱として使用される、シリカ、特に焼成シリカのような微孔性無機酸化物に基づく一連の混合物が従来技術において知られている（例えば、ＵＳ５９１１９０３）。これらは、化学的に調製されたシリカ、例えば、焼成シリカは比較的高価であり、このため断熱材の総コストが非常に高いという欠点を有している。
【０００６】
ＤＥ１９９５４４７４から、異物が除去され、除塵された乾燥海藻に基づく混合物が断熱に使用できることが知られている。何故ならば、これは高いホウ素含有率およびシリカ含有率を有しているからである。この混合物にはさらなる化学的に調製されたシリカは添加されない。
【０００７】
断熱混合物および化学的に調製されたシリカの使用から生じた断熱材の高コストを削減するだけでなく、生体材料の良好な断熱特性を利用するために、副生成物または廃棄物として得られる、より有利な二酸化珪素含有成分が、断熱に使用するために、混合物およびシリカ、特に焼成シリカに基づく成形体に添加され、化学的に調製されたシリカ、特に焼成シリカの比率ができるだけ低く維持される。
【０００８】
例えば、ＤＥ４３２０５０６は、特に夜間の電力貯蔵領域における断熱のために、または様々な電化製品、例えばキッチンストーブおよび冷蔵庫のために、焼成シリカの層に接続されている燃焼された生体材料の層を有する成形体を提供する。その全身は、焼成シリカだけでなく、安価な籾殻灰および無機硬化剤を含む。硬化剤の使用は、それらが混合物または成形体の断熱特性に悪影響を与えるという欠点を有する。
【０００９】
ＤＥ１０２００６０４５４５１は、焼成シリカの一部がより安価な生物学的物質で置換されている断熱材を開示する。焼かれ、場合により前処理および／または後処理された、生物起源または生物学的材料の割合は５０重量％以下である。断熱材は、放射加熱体のために意図され、従って、特定の純度の要件を満たすべきである。
【００１０】
ＤＥ３０２０６８１は、高温断熱のための、特にその処理または輸送の間の金属浴の断熱、保護または処理のためのシリカと生体材料の混合物であって、セルロース系スラリーの形の有機バインダーとさらに混合される混合物を開示する。しかし、バインダーの添加はそれが得られた断熱混合物の熱伝導率を上昇させ、そのため断熱特性の低下をもたらすという欠点を有する。
【００１１】
また、ＤＥ２８４７８０７は、断熱混合物とパーライトを混合する。また、ＤＥ９３０２９０４も、該発明のパーライトを含む断熱混合物を主張する。パーライトの添加は、断熱特性および機械的安定性が低下するという欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５９１１９０３号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第１９９５４４７４号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第４３２０５０６号明細書
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第１０２００６０４５４５１号明細書
【特許文献５】ドイツ特許第３０２０６８１号明細書
【特許文献６】ドイツ特許第２８４７８０７号明細書
【特許文献７】ドイツ実用新案第９３０２９０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、化学的に調製されたシリカにもっぱら基づく断熱システムから、より安価な成分を含有する混合物までを調べる必要性が存在する。例えば、３Ｍ（スコッチライト）からの中空ガラス球、例えば、Ｋ、ＳまたはｉＭシリーズを含む焼成シリカに基づく断熱材が検査すると、焼成シリカの量の低下に伴う中空ガラス球の量の増大に伴って熱伝導率の直線的な増加が見出される。従って、高価な焼成シリカの比率を小さくし、より安価な珪素含有成分の比率を大きくするほど、断熱特性が不十分になる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従って、本発明は、断熱性を大幅に低下させることなく、断熱に使用できるシリカに基づく安価な混合物であって、該混合物は非常に少量の化学的に調製されたシリカおよび少なくとも５０重量％の比率の珪素含有副生成物または廃棄物を含むが、パーライトは含まない混合物を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
驚くべきことに、珪素含有灰が化学的に調製されたシリカに基づく混合物に使用される場合、混合物中の添加剤の百分率へ直線的に依存する場合に予測されたであろう熱伝導率よりも大幅に低い熱伝導率が得られることが判明した。高い比率の珪素含有灰が添加される場合、これは特に驚くべきことである。
【００１６】
従って、本発明の混合物の重要な利点は、それが安価であると同時に、非常に良好な断熱特性を有することである。本発明の混合物の断熱特性は、珪素含有灰の添加のない純粋なシリカの混合物の断熱特性よりもわずかに低くなっているが、珪素含有灰のみからなる混合物の断熱特性よりも大幅に良好であることは特に有利である。
【００１７】
断熱材として使用される混合物中で５０重量％を超える珪素含有灰を使用することができ、同時にシリカの量が、珪素含有灰を含まないシリカ混合物と比較して、混合物の熱伝導率を、２．５を超える、好ましくは２を超える、特に好ましくは１．５を超える、特に１．２を超える倍数だけ上昇させることなく、低下できることが判明した。安価な珪素含有灰の形での珪素の添加によって、シリカの一部が置き換えられる。本発明によれば、混合物は、５０重量％を超える、好ましくは６０重量％を超える、特に好ましくは６５重量％を超える、特に７０重量％を超える珪素含有灰を含む。６０重量％を超えるまたは７０重量％を超える珪素含有灰が本発明の混合物中に使用される場合であっても、本発明の混合物は、もっぱら珪素含有灰が混合物に使用される場合よりも、熱伝導率について大幅に低い値を示すという利点を有する（例えば、実施例１と５および実施例８と６の比較）。
【００１８】
純粋な形の珪素含有灰の高い熱伝導率にもかかわらず、シリカと籾殻灰または廃棄物シリカのような珪素含有灰の混合物の断熱効果が、原料シリカのより少ない量において大幅に低いことは完全に予想外であった。
【００１９】
この驚くべき結果のために、混合物中で、原料シリカの低下した量と組み合わせて高い比率の珪素含有灰を使用することができ、例えば、これを、断熱特性を大幅に低下させずに、断熱に使用することができる。このようにコストを大幅に削減することができる。
【００２０】
熱伝導率λは、材料の特定の断熱特性を特徴づける。値が小さいほど、断熱効果はより良好である。熱伝導率は、メートルおよびケルビン当たりのワット（Ｗ／ｍＫ）という単位を有する。それは温度依存性である。その逆数は固有の熱抵抗である。様々な材料に対して熱伝導率の値が何桁も異なる。高い値は放熱器に対し求められる。他方、断熱材は、断熱のために使用される低い熱伝導率を有する材料である。
【００２１】
測定温度の関数としての試料の熱伝導率は、１０℃から４０℃の温度で、例えば、ＤＩＮ  ＥＮ  １２９３９、ＤＩＮ  ＥＮ  １３１６３およびＤＩＮ  ＥＮ  １２６６７に従う熱流量測定器によって、決定することができる。好ましくは、Ｎｅｔｚｓｃｈ（ゼルプ）社からの熱流量計（ＨＦＭ）、特に好ましくはＮｅｔｚｓｃｈ社からのラムダ計ＨＦＭ  ４３６である。試料の熱伝導率は、好ましくは、１０℃の温度で測定される。
【００２２】
本発明の目的に対し、用語シリカは、化学的に調製された珪素酸化物を意味し、シリカは原料として市販されている。従って、用語シリカは、沈降シリカおよび焼成シリカを包含する。珪酸塩と呼ばれるシリカの塩は含まれない。シリカは、好ましくは、焼成シリカである。これは、例えば、ワッカー・ケミー社（ブルクハウゼン）からのＨＤＫ（Ｒ）、キャボットからのＣａｂｏｓｉｌおよびエボニックインダストリーズ（オルト）からのＡｅｒｏｓｉｌ（Ｒ）を包含する。
【００２３】
シリカは、低い熱伝導率において表れる良好な断熱特性を示す（実施例４）。もっぱら珪素含有灰に基づくシリを含まない混合物は一般に熱伝導率について大幅により高い値を有するが（実施例５および６）、１０℃の測定温度での、少なくとも５０重量％の珪素含有灰を含有する本発明の混合物の熱伝導率は、珪素含有灰の量が純粋なシリカに置き換えられた混合物と比較して、２．５未満、好ましくは２．０未満、特に好ましくは１．５未満の倍数だけ増加する（実施例１から３および７から８）。従って、混合物中の化学的に調製されたシリカの添加は完全には省略されない。
【００２４】
１０℃の測定温度での本発明の混合物の熱伝導率は好ましくは０．００９Ｗ／ｍＫ未満、より好ましくは０．００５Ｗ／ｍＫ未満、特に０．００４Ｗ／ｍＫ未満である。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態では、混合物中のシリカは焼成シリカである。これは、例えば、断熱において、その製造方法のためにそれは沈降シリカよりも低い水分含量および低い吸湿性を有するので、増加した断熱能力を有するという利点を有する。このため、真空断熱パネルの支持コアは、例えば、主に焼成シリカから製造される。
【００２６】
焼成シリカは、一般に３０から５００ｍ２／ｇの比表面積（ＢＥＴ法により測定）を有する。使用される焼成シリカの量は、好ましくは２５から４９重量％の間であるが、このＢＥＴ比表面積に依存する。匹敵する断熱効果を達成するのに、ＢＥＴ比表面積が高いほど、使用される量はより少ない。従って、少量の、高いＢＥＴ比表面積を有する焼成シリカを使用することが好ましく、特に好ましくは１７０ｍ２／ｇを超える比表面積を有するＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０、Ｔ３０またはＴ４０（ワッカー・ケミー）である。
【００２７】
シリカの比表面積は、窒素吸着によるＢＥＴ測定（ブルナウアー、エメットおよびテラーの方法）によりＤＩＮ  ９２７７／６６１３２に従って決定される。
【００２８】
用語灰は、有機材料、即ち、植物もしくは動物のような生物または化石燃料の燃焼後に残る無機成分を指す。無機固体残留物は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、塩化物および珪酸塩ならびに酸化鉄等の混合物を表す。これらは、より少量の未燃の有機材料と混合することができる。有機材料が完全燃焼されて、灰がもっぱら無機成分からなることが特に好ましい。
【００２９】
本発明の目的に対し、珪素含有灰は、７０重量％を超える、好ましくは８０重量％を超える、特に好ましくは８５重量％を超える程度の二酸化珪素からなり、その比率は、化学分析、好ましくはフッ酸を用いた温浸により、特に好ましくは米国薬局方ＵＳＰ  ３６  ＮＦ  ３１に記載されているように、酸化珪素の決定に類似する方式で決定することができる。好ましく使用される本発明の珪素含有灰の一例は、米の生産における籾殻残留物の燃焼で得られ、現在、主にごみ廃棄場に捨てられ、そのため安価な原料を表す籾殻灰（ｒｉｃｅ  ｈｕｌｌ  ａｓｈ）（別名籾殻灰（ｒｉｃｅ  ｈｕｓｋ  ａｓｈ））である。従って、混合物中の珪素含有灰は、好ましくは籾殻灰を含み、混合物中の珪素含有灰がもっぱら籾殻灰であることが特に好ましい。それは、９０重量％を超える程度で二酸化珪素からなり（ｗｗｗ．ｒｅｆｒａ．ｃｏｍ／ｂｉｏｑｅｎｉｃ  ｓｉｌｉｃａ）、米生産国に位置する多くの米ミルから製造することができる。
【００３０】
植物の茎における珪素の含有の結果、わらおよび植物全体の灰、例えば、牧草およびアシは７０重量％を超える珪素含有率を有し、本発明に従って使用することができる。
【００３１】
籾殻灰が煤残留物をまだ含むことは、これらは同時にＩＲ遮断薬として機能するので、有利である。
【００３２】
珪素含有排ガスまたは残留物の廃棄において形成される、焼却炉からの珪素含有灰は、例えば、本発明に従って使用できる別の安価な製品である。そのような灰としては、とりわけ、珪素製造の煙道ガス精製からのフィルタ残留物が挙げられる。このような生成物は、シリカフュームの名前で、通常、市場に提供される。本発明の珪素含有灰は好ましくはシリカフュームを含む。しかし、珪素含有廃棄物の廃棄において典型的には形成されるような他の灰も使用できる。これらの安価な充填物の特徴は、それらが一般に、確定したＢＥＴ比表面積を有しておらず、時にはアルミニウム、鉄等の他の元素により汚染されていることである。
【００３３】
本発明の混合物の珪素含有灰は籾殻灰とシリカフュームからなることが特に好ましい。特に、それは等量の籾殻灰およびシリカフュームから構成される。
【００３４】
比較的高い使用温度ための断熱システムは、多くの場合硬化剤またはバインダーのような追加の成分を含有する。
【００３５】
硬化剤（ｈａｒｄｅｎｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）とも呼ばれる硬化剤（ｈａｒｄｅｎｅｒ）は、合成接着剤（接着剤）および表面コーティング（反応性表面コーティング）に加えられ、硬化を開始または加速する。それは酸または塩からなる。本発明の好ましい実施形態では、１重量％以下、特に好ましくは０．５重量％以下、特に０．１重量％以下の硬化剤が本発明の混合物に添加される。また、無機硬化剤が混合物に添加されないことが好ましく、特には全く硬化剤が添加されない。硬化剤が混合物の断熱性を低下させるので、このように、コストが低減され、混合物の熱伝導率が低く抑えられる。好ましくは、混合物は、従来技術において硬化剤として使用されるアルカリ金属ケイ酸塩溶液を全く含まない。
【００３６】
バインダーは、それにより微細度の分割を有する固形物（粉末）が互いにまたは基材に接着される材料である。バインダーは通常、それらが均一に分散され、充填材の全ての粒子がバインダーによって均一に湿潤されるように、結合されるべき充填材に液体の形態で添加され、激しく混合される。特に液体バインダーを使用する場合、これらは、混合物の粒子の細孔が混合される際に液体で満たされ、粒子間の接触を増加させ、その結果熱伝導率を上昇させ、それに応じて断熱を低下させるという欠点を有している。バインダーの種類によって、充填材に新しい加工および材料特性が与えられる。比較的高い使用温度の場合には、ポリビニルアルコール、糖蜜、ヘキサメタ燐酸ナトリウム、ポルトランドセメント、珪酸ナトリウム、沈降炭酸カルシウムのようなバインダーを挙げることができる。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態では、１重量％以下、特に好ましくは０．５重量％以下、特に０．１重量％以下のバインダーが本発明の混合物に添加される。また、セルロースに基づくスラリー、例えば、紙パルプが本発明の混合物に添加されないことが特に好ましい。より好ましくは、有機バインダー、特にバインダーが本発明の混合物に全く添加されない。本発明の混合物へのバインダーのような添加剤の省略によって、例えば、混合物が断熱に使用される場合、混合物中の珪素含有灰の形の副生成物および廃棄生成物の高い比率にもかかわらず、熱伝導率を低く維持することが可能となる。同時に、コストが低減される。
【００３８】
パーライトは、その化学組成の点で天然ガラスに相当する火山岩である。パーライト岩は急速加熱時に蒸発し、ポップコーン様構造（中空セラミック球）をもたらす結合水を含む。このように形成される薄い細孔壁を有する軽石様生成物が、とりわけ従来技術において断熱材として使用される。それは、約０．０４から０．０７Ｗ／ｍＫの熱伝導率、およびその構造に起因して低い機械的安定性を有する。
【００３９】
本発明の混合物は、それがパーライトを含まないことを特徴とする。その結果、それは、例えば、成形体の製造、または、単に、例えば、真空断熱パネルのコアに与えられる真空の圧力においてプレス加工が使用される場合に、パーライトの断片を含まないという利点を有する。
【００４０】
本発明は、さらに、本発明の混合物に（ＩＲ遮断薬としても知られる）赤外線（ＩＲ）乳白剤の好ましい添加を提供する。通常、籾殻灰を用いる場合のように、ＩＲ遮断薬として作用する材料が珪素含有灰として使用される場合、例えば、さらなる別個のＩＲ遮断薬は添加されない。ＩＲ乳白剤は、その組成や構造の結果、散乱および吸収方法によって熱輻射を低減させる物質である。乳白剤の例として、とりわけ、イルメナイト、酸化チタン／ルチル、炭化珪素、鉄（ＩＩ）／鉄（ＩＩＩ）混合酸化物、二酸化クロム、酸化ジルコニウム、二酸化マンガン、酸化鉄、二酸化珪素、酸化アルミニウムおよび珪酸ジルコニウム、ならびにこれらの混合物が挙げられる。カーボンブラックおよび炭化珪素を使用することが好ましい。１．５から１０μｍの間の赤外域に吸収極大を有する乳白剤が好ましい。
【００４１】
本発明の別の好ましい実施形態では、本発明の混合物は繊維材料を含む。ここで、本発明の混合物中に使用される繊維材料の量は、好ましくは１０重量％以下、特に好ましくは５重量％以下である。繊維は、長さに対し細い柔軟な構造である。繊維材料の例としては、セルロース、ポリエチレンまたはポリプロピレンのような有機ポリマーに基づく多くの繊維に加えて、溶融物（例えば、吹き込み形成、遠心分離、または引き抜き）から得られるようにガラスウール、ロックウール、玄武岩ウール、スラグウールおよび繊維が挙げられ、酸化アルミニウムおよび／または二酸化珪素、例えば、溶融シリカ繊維、可溶性または不溶性の種類のセラミック繊維、少なくとも９６重量％のＳｉＯ２含有率を有する繊維、Ｅガラス繊維、Ｒガラス繊維のようなガラス繊維ならびに挙げられた繊維の種類の１つ以上の混合物を含む。好ましくは、セルロース繊維、溶融シリカ繊維、セラミック繊維またはガラス繊維が使用される。それらは、典型的には０．１から１５μｍの直径および１から２５ｍｍの長さを有する。
【００４２】
本発明は、さらに断熱材の製造方法であって、前述の混合物を調製し、この混合物を、包装材料に導入することを特徴とし、当該方法において焼結は行われず、断熱材はパーライトを含まない方法を提供する。
【００４３】
まず、本発明の混合物は、シリカ、好ましくは焼成シリカと、珪素含有灰、好ましい籾殻灰またはシリカフューム、繊維材料、好ましくはセルロース繊維、および場合によりＩＲ乳白剤、好ましくは炭化珪素を互いに徹底的に混合することによって調製される。好適な粉末状の混合物を調製するために、市販の混合装置または混合機、例えば、Ｄｉｓｐｅｒｍａｔ  ＶＬ６０（Ｒ）（Ｇｅｔｚｍａｎｎから、ライヒスホフ）を使用することが好ましい。例えば、低速および／または高速回転を有する機械的混合要素を備えた混合機を使用することができる。しかし、個々の成分は、空気流のようなガス流の導入により混合されてもよい。
【００４４】
本発明のさらなる実施形態では、本発明の混合物は包装材料に導入される。
【００４５】
この目的のために、本発明の混合物は、最初に第１の防塵包装材料で包装され、次いで本発明に従って包装材料に導入することが好ましい。第１の包装材料を使用する利点は、それが、後続の工程段階で塵埃が混合物から漏れ、例えば、溶接されるべき第２の包装材料（真空フィルム）の継ぎ目を被覆し、そのため気密溶接を妨げるのを防止することである。従って、以下ではこれを防塵包装材料と記載する。包装材料としては、市販の、通気性の不織布またはフィルムバッグを使用することができる。
【００４６】
次いで、包装されていない、包装されたまたは防塵包装された混合物が気密包装材料に特に好ましく導入される。気密とは、この包装材料が空気を通さないことを意味する。従って、それはまた気密フィルムとも呼ばれる。気密包装材料の利点は、それが真空を適用することを可能にし、それにより混合物の熱伝導率が低くなることである。
【００４７】
断熱材の製造方法では、焼結工程は行われない。本発明の目的に対し、用語焼結とは、細かい微粒子セラミックまたは金属材料が、通常は圧力の上昇と共に、固有融点未満の温度で加熱される、材料の製造または変更方法を指す。
【００４８】
この方法は、主にセラミックス産業のみならず冶金にも使用され、粒状または粉末状の物質を混合し、熱処理により互いに接合される。粘土系の陶磁器の製造において行われるように、粉末組成物をプレスしたり、または成形および乾燥したりのいずれかにより、粉末組成物を所望の被加工物の形状に成形した後、素地を圧縮し、融点未満の熱処理によって硬化させる。
【００４９】
焼結は、そうでない場合は仮にできたとしても新しい材料に結合させることが非常に困難な出発材料の融合を可能にする。それは３つの工程で働く：即ち、素地の高密度化が最初に起こり、第２工程の途上で気孔率が実質的に最小化され、最後に材料の所望の強度が達成される。
【００５０】
結果として時間がかかり、高価な工程段階をなしですませることは有利である。
【００５１】
また、断熱材のより高い密度は焼結工程によりもたらされ、これはひいてはより高い熱伝導率をもたらす。このように、出願人によって行われた実験は、珪素含有灰の添加がなくても、単に約９００℃の温度で焼結しただけで、０．００３Ｗ／ｍＫという熱伝導率は０．００９Ｗ／ｍＫという値に上昇することを示した。
【００５２】
対照的に、乾燥は熱処理も表すが、乾燥の間に化学反応は起こらない。何故ならば、周囲空気から採取された水分のみが除去されるからである。
【００５３】
本発明の方法は、乾燥工程を含むが、焼結工程を含まない。
【００５４】
本発明のさらなる好ましい実施形態では、この混合物から成形体が製造される。成形体は、好ましくは、断熱マットまたは断熱板である。
【００５５】
例えば、ＵＳ５９５０４５０またはＤＥ４３３９４３５から知られているように、システム内に真空がある場合には、断熱材の熱伝導率を劇的に低下できる。従って、混合物は、不織布バッグのような包装材料に導入して、形成された成形体を複合フィルムのような非多孔性の包装材料に真空気密方式で溶接することができる。空にすることによって材料の圧縮がもたらされる。それらの細孔構造のために、有害な縁を有する包装材料なしで１０ミリバール未満の低減された真空ですらシリカはいまだ十分な機械的強度を有する。
【００５６】
従って、真空断熱パネル（ＶＩＰ）を製造するためにこの混合物を使用することは特に好ましい。ＶＩＰの支持コアは、シリカ、珪素含有灰、繊維および／またはＩＲ遮断薬の形の微孔性粉末からなる。沈降シリカは、その製造方法に起因してより高い水分含有量を有する。これによって全体のＶＩＰの断熱能力が低下する。このため、支持コアは焼成シリカから主に作られる。
【００５７】
ＶＩＰの製造は、好ましくは、複数の工程で実施される：
【００５８】
第一に、上述したように、本発明の粉末状混合物が調製される。
【００５９】
得られた混合物を次に空気透過性の包装材料に導入して、後者を密封する。例えば、導入は、手動で（例えば、ショベルによって）ポリプロピレンフィルムに行うことができ、後者は熱溶接トングで密封される。
【００６０】
充填された不織布バッグは、好ましくは乾燥される。これは、４０℃より高い温度で乾燥オーブン中で行うことができる。最大乾燥温度は包装材料の温度安定性に依存し、好ましくは、包装材料の融点より１０℃低く選択される。
【００６１】
その後、充填された包装材料は気密フィルムに導入され、真空を適用して、フィルムが溶接される。真空気密多層膜をフィルムとして用いることができる。このようなフィルムは市販されており、例えば、Ｈａｎｉｔａ  Ｅｕｒｏｐｅ社（リュッセルスハイム）またはＤｏｗ  Ｗｏｌｆｆ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃｓ社（ヴァルスローデ）から販売されている。密封は、市販の真空溶接機を用いて行うことができる。適用される真空は、＜１０ミリバールであり、好ましくは０．１ミリバールである。
【００６２】
代案として、成形体がまずプレス工程で混合物から製造され、これらは防塵包装材料または直接、非多孔質の包装材料のいずれかに導入され、真空下で溶接することができる。
【００６３】
本発明の混合物は好ましくは断熱のために使用される。それが安価な組成を有し、簡単かつ安価に製造でき、低い熱伝導率値を有することは、ここでは特に有利である。混合物中のバインダーまたは硬化剤の省略によって、熱伝導率が低く維持される。
【００６４】
本発明の混合物は、好ましくは、９５℃まで、特に好ましくは８０℃まで、特に７０℃までの意図された温度で、断熱として使用される。この温度は、例えば、建物の断熱を可能にするが、例えば、オーブン、金属浴またはホットプレートの高温断熱を排除する。
【実施例】
【００６５】
［実施例１］
焼成シリカＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０）（ワッカー・ケミー社、ブルクハウゼン）、籾殻灰（タイ、アンフル  ムエング（Ａｍｐｈｕｒ  Ｍｕｅｎｇ）、Ｐａｔｕｍ  Ｒｉｃｅ  Ｍｉｌｌ  ａｎｄ  Ｇｒａｎａｒｙからの米粒の研磨の間に得られた残留物を燃焼させることによって製造された）およびセルロース繊維（Ｓｃｈｗａｒｚｗａｌｄｅｒ  Ｔｅｘｔｉｌｗｅｒｋｅ、シェンケンツェル、切り刻まれた短いもの  ６ｍｍ）の粉末混合物をＧｅｔｚｍａｎｎからの混合機（Ｄｉｓｐｅｒｍａｔ  ＶＬ  ６０）によって製造した。８００ｇの総量で、割合は以下の通りであった。
【００６６】
３０重量％のＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０
６５重量％の籾殻灰
５重量％のセルロース繊維
【００６７】
得られた混合物を、最初に不織布バッグ（ポリプロピレン、単位面積当たりの重量２７ｇ／ｍ２、Ｋｒｅｙｋａｍｐ社、ネッテタール）に充填し、これを熱溶融トングＨＺ（２３０  Ｖ、５４０  Ｗ、Ｋｏｐｐ、ライヘンバッハ）により密封することにより、真空断熱パネルを製造するために処理した。続いて、Ｋｅｌｖｉｔｒｏｎ乾燥オーブン（Ｈｅｒａｅｕｓ、ハーナウ）中で５５℃で１０時間乾燥を行った。その後、充填され、乾燥された不織布バッグを気密フィルム（Ｈａｎｉｔａ、リューデスハイム）に導入し、０．１ミリバールの真空下でＡ３００真空溶接機（Ｍｕｌｔｉｖａｃ、ヴォルファートシュヴェンデン）を用いて溶接し閉じた。
【００６８】
製造業者の使用説明書に従って熱流量測定機（ＨＦＭ、Ｎｅｔｚｓｃｈ社、ゼルプ）内で１０℃で測定された熱伝導率を表１に示す。
【００６９】
［実施例２］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００７０】
３０重量％のＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０
６０重量％のシリカフューム
５重量％の炭化珪素
５重量％のセルロース繊維
【００７１】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表１に再度示す。
【００７２】
［実施例３］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００７３】
２５重量％のＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０
３５重量％の籾殻灰
３５重量％のシリカフューム
５重量％のセルロース繊維
【００７４】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表１に示す。
【００７５】
［実施例４］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００７６】
８５重量％のＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０
５重量％のセルロース繊維
１０重量％の炭化珪素
【００７７】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表１に示す。
【００７８】
［実施例５］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００７９】
９５重量％の籾殻灰
５重量％のセルロース繊維
【００８０】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表１に示す。
【００８１】
［実施例６］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００８２】
８５重量％のシリカフューム
５重量％のセルロース繊維
１０重量％の炭化珪素
【００８３】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表１に示す。
【００８４】
［実施例７］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００８５】
２３．７重量％のＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０
７１．３重量％の籾殻灰
５重量％のセルロース繊維
【００８６】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表１に示す。
【００８７】
［実施例８］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００８８】
２１．３重量％のＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０
６３．７重量％のシリカフューム
５重量％のセルロース繊維
１０重量％の炭化珪素
【００８９】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表１に示す。
【００９０】
【表１】
2016539909.tif 000002
【００９１】
λ＝Ｗ／ｍＫ（メートルおよびケルビン当たりのワット）で表される１０℃での熱伝導率
全ての百分率は重量による。
籾殻灰のＳｉＯ２の含有率は、全ての実験で９１重量％であった。
【００９２】
［実施例９］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００９３】
４２．５重量％のＨＤＫ（Ｒ）  Ｎ２０
４２．５重量％の中空ガラス球Ｓ２５（３Ｍ、セントポール、米国）
５重量％のセルロース繊維
１０重量％の炭化珪素
【００９４】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表２に示す。
【００９５】
［実施例１０］
実施例１に詳細に記載されるように、以下の混合物をＶＩＰを製造するために使用した。
【００９６】
８５重量％の中空ガラス球Ｓ２５（３Ｍ、セントポール、米国）
５重量％のセルロース繊維
１０重量％の炭化珪素
【００９７】
１０℃での熱伝導率測定の結果を表２に示す。
【００９８】
【表２】
2016539909.tif 000003
【００９９】
λ＝Ｗ／ｍＫ（メートルおよびケルビン当たりのワット）で表される１０℃での熱伝導率
全ての百分率は重量による。
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月19日(2015.1.19)
【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】
焼成シリカおよび５０重量％を超える珪素含有灰を含み、パーライトを含まない混合物。
【請求項２】
６０重量％を超える珪素含有灰を含むことを特徴とする請求項１に記載の混合物。
【請求項３】
珪素含有灰が籾殻灰からなることを特徴とする請求項１または２に記載の混合物。
【請求項４】
珪素含有灰がシリカフュームを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の混合物。
【請求項５】
珪素含有灰が籾殻灰およびシリカフュームからなることを特徴とする請求項１または２に記載の混合物。
【請求項６】
ＩＲ乳白剤が存在することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項７】
繊維材料が存在することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の混合物を製造し、この混合物を包装材料に導入することを特徴とする断熱材の製造方法であって、前記当該方法で焼結は行われず、断熱材はパーライトを含まない前記方法。
【請求項９】
断熱材が加工されて成形体を製造することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
成形体が断熱マット、断熱板または真空断熱パネルであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
断熱材としての請求項１から７のいずれか一項に記載の混合物の使用。
【請求項１２】
建物の断熱における請求項８から１０のいずれか一項のように製造された断熱材の、または請求項１１に請求記載された使用。
【国際調査報告】
2016539909.tif 000004
2016539909.tif 000005
2016539909.tif 000006
2016539909.tif 000007
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