JP2012149658A - 断熱材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変形させた場合における不具合の発生が効果的に抑制され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１は、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子を６５質量％超、９０質量％未満、輻射散乱材を５質量％超、３０質量％未満及び補強繊維を３質量％以上、２０質量％以下含む板状の乾式加圧成形体１０と、繊維製の被覆材２０で形成され前記乾式加圧成形体１０を収容する外装袋３０と、を有する。前記外装袋３０は、前記被覆材２０の外周端部２１を折返して縫合することにより形成された折返し部３１と、前記被覆材２０の前記乾式加圧成形体１０と前記折返し部３１との間の部分を縫合して形成された中間部３２と、を有することとしてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱材及びその製造方法に関し、特に、乾式加圧成形体と当該乾式加圧成形体を収容する外装袋とを有する断熱材の特性の向上に関する。

従来、例えば、特許文献１において、多孔性のエンベロープに収容されて固められた微粒子からなる微孔性絶縁材料のブロックを含むパネル状の断熱材が開示されている。

特開平９−２１７８９０号公報

しかしながら、従来、特許文献１に記載されているような断熱材を湾曲した表面に沿って変形させて施工した場合には、内部のブロックが崩壊する等の不具合が発生することがあった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、変形させた場合における不具合の発生が効果的に抑制され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。

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、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子を６５質量％超、９０質量％未満、輻射散乱材を５質量％超、３０質量％未満及び補強繊維を２質量％以上、２０質量％以下含む板状の乾式加圧成形体と、繊維製の被覆材で形成され前記乾式加圧成形体を収容する外装袋と、を有することを特徴とする。本発明によれば、変形させた場合における不具合の発生が効果的に抑制された断熱材を提供することができる。

また、前記外装袋は、前記被覆材の外周端部を折返して縫合することにより形成された折返し部と、前記被覆材の前記乾式加圧成形体と前記折返し部との間の部分を縫合して形成された中間部と、を有することとしてもよい。また、この場合、前記被覆材は無機繊維糸で縫合されていることとしてもよい。さらに、前記無機繊維糸は、ガラス繊維糸、セラミックス繊維糸及び金属繊維糸からなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。

また、前記被覆材は、無機繊維製であることとしてもよい。また、前記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であることとしてもよい。また、前記輻射散乱材は、炭化珪素であることとしてもよい。また、前記断熱材は、結合剤を含まないこととしてもよい。また、前記断熱材は、厚さが３０ｍｍ以下であることとしてもよい。

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、乾式加圧成形体と、前記乾式加圧成形体を収容する外装袋と、を有する断熱材を製造する方法であって、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子を６５質量％超、９０質量％未満、輻射散乱材を５質量％超、３０質量％未満及び補強繊維を２質量％以上、２０質量％以下含む原料粉体を、繊維製の被覆材で形成された前記外装袋に充填し、前記外装袋内の前記原料粉体を乾式加圧成形して前記乾式加圧成形体を形成することを含むことを特徴とする。本発明によれば、変形させた場合における不具合の発生が効果的に抑制された断熱材の製造方法を提供することができる。

また、前記方法は、前記被覆材の外周端部を折返して縫合することにより前記外装袋の折返し部を形成するとともに、前記被覆材の前記乾式加圧成形体と前記折返し部との間の部分を縫合することをさらに含むこととしてもよい。

本発明によれば、変形させた場合における不具合の発生が効果的に抑制された断熱材及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る断熱材の一例を平面視で示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る断熱材の一例を側面視で示す説明図である。 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断熱材の断面を示す説明図である。 図１に示すＩＶ−ＩＶ線で切断した断熱材の断面を示す説明図である。 図１に示すＶ−Ｖ線で切断した断熱材の断面を示す説明図である。 図１に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した断熱材の断面を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例において、断熱材を円筒体の外周に巻き付けた状態を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例において、乾式加圧成形体の組成が異なる断熱材の特性を評価した結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例において、厚さの異なる断熱材の巻き付け施工試験を行った結果の一例を示す説明図である。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。

図１及び図２は、本実施形態に係る断熱材１の一例をそれぞれ平面視及び側面視で示す説明図である。図３、図４、図５及び図６は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線、ＩＶ−ＩＶ線、Ｖ−Ｖ線及びＶＩ−ＶＩ線で切断した断熱材１の断面をそれぞれ示す説明図である。なお、図１〜図６において、同一の数字に異なる小文字のアルファベットを付している部分については、以下の説明において、これらを特に区別する必要がない場合には当該小文字のアルファベットを省略することがある。

断熱材１は、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子を６５質量％超、９０質量％未満、輻射散乱材を５質量％超、３０質量％未満及び補強繊維を２質量％以上、２０質量％以下含む板状の乾式加圧成形体１０と、繊維製の被覆材２０で形成され当該乾式加圧成形体１０を収容する外装袋３０と、を有している。

乾式加圧成形体１０は、金属酸化物微粒子、輻射散乱材及び補強繊維を含む原料粉体を、外装袋３０内で乾式加圧成形することにより形成される断熱性成形体である。

金属酸化物微粒子は、平均粒径（より具体的には、当該金属酸化物微粒子の一次粒子の平均粒径）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。

金属酸化物微粒子の平均粒径は、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。

このような金属酸化物微粒子は、その一次粒子が、分子間力等により会合して二次粒子を形成する。乾式加圧成形体１０は、この金属酸化物微粒子の二次粒子が集合して形成された多孔構造を有する。すなわち、乾式加圧成形体１０は、例えば、金属酸化物微粒子を含むことにより、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）孔が形成された多孔構造を有する。その結果、乾式加圧成形体１０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を発揮する。

金属酸化物微粒子は、例えば、シリカ微粒子及び／又はアルミナ微粒子であることが好ましく、シリカ微粒子であることが特に好ましい。乾式加圧成形体１０がシリカ微粒子を含む場合、当該乾式加圧成形体１０は、さらにアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。また、乾式加圧成形体１０がアルミナ微粒子を含む場合、当該乾式加圧成形体１０は、さらにシリカ微粒子を含むこととしてもよい。シリカ微粒子のシリカ（ＳｉＯ_２）含有量及びアルミナ微粒子のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）含有量は、例えば、９５質量％以上であることが好ましい。

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シリカ微粒子及び／又はアルミナ微粒子を好ましく使用することができる。

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。

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。

金属酸化物微粒子のＢＥＴ法による比表面積は、例えば、５０ｍ^２／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、５０〜４００ｍ^２／ｇであることが好ましく、１００〜４００ｍ^２／ｇであることがより好ましい。

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。

輻射散乱材としては、例えば、炭化珪素、ジルコニア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、特に炭化珪素を好ましく使用することができる。炭化珪素は、チタニアやジルコニアに比べて輻射散乱能が優れている。このため、輻射散乱材として炭化珪素を使用する場合には、当該輻射散乱材の含有量を低く抑えることができる。その結果、金属酸化物微粒子の含有量を効果的に高めて、乾式加圧成形体１０の特性を特に優れたものとすることができる。

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、遠赤外線反射性を有する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以上であるものを特に好ましく使用することができる。

補強繊維は、乾式加圧成形体を補強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。補強繊維としては、無機繊維及び／又は有機繊維を使用することができ、無機繊維を好ましく使用することができる。

無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、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、シリカ繊維等のシリカ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。

有機繊維としては、合成樹脂繊維を使用することができ、例えば、アラミド繊維や、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維その他のポリオレフィン繊維を好ましく使用することができる。

補強繊維の繊維長は、例えば、１〜２０ｍｍであることが好ましく、１〜１０ｍｍであることがより好ましい。補強繊維の平均繊維径は、例えば、２〜２０μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることがより好ましい。したがって、補強繊維としては、例えば、繊維長が１〜２０ｍｍであって、且つ平均繊維径が２〜２０μｍであるものを好ましく使用することができる。

乾式加圧成形体１０における金属酸化物微粒子、輻射散乱材及び補強繊維の含有量は、金属酸化物微粒子６５質量％超（例えば、６６質量％以上）、９０質量％未満（例えば、８９質量％以下）、輻射散乱材５質量％超（例えば、６質量％以上）、３０質量％未満（例えば、２９質量％以下）及び補強繊維２質量％以上、２０質量％以下の範囲内であれば特に限られない。

ここで、本発明において特徴的なことの一つは、乾式加圧成形体１０における金属酸化物微粒子の含有量を上記の比較的高い特定の範囲内とし、且つ輻射散乱材及び補強繊維の含有量を上記の特定の範囲内とすることによって、断熱材１の断熱性を十分に維持しつつ、当該断熱材１を変形させた場合においても、当該乾式加圧成形体１０の崩壊等の不具合の発生を効果的に抑制できる点にある。

なお、金属酸化物微粒子の含有量が６５質量％以下の場合には、乾式加圧成形体１０の強度及び柔軟性が不十分となる。輻射散乱材の含有量が５質量％以下の場合には、乾式加圧成形体１０の断熱性が不十分となる。補強繊維の含有量が２質量％未満の場合には、乾式加圧成形体１０の強度が不十分となる。

すなわち、本発明の発明者らは、独自に鋭意検討を重ねた結果、断熱材１の断熱性を十分に維持しつつ、当該断熱材１を変形させた場合における不具合の発生を回避するためには、乾式加圧成形体１０における金属酸化物微粒子、輻射散乱材及び補強繊維の含有量を、それぞれ上述した特定の範囲内とすることが有効であることを独自に見出し、本発明を完成するに至ったのである。

乾式加圧成形体１０は、結合剤を含まないこととしてもよい。この場合、乾式加圧成形体１０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。

結合剤を使用する場合には、例えば、脱脂を行う必要があり、この脱脂によって、製造に要する工程数、所要時間及びエネルギーの増大といった問題に加えて、断熱性成形体の強度が低下するという問題が生じる。また、結合剤の使用によって環境への負荷が増大する。これに対し、乾式加圧成形体１０が結合剤を含まないことにより、上述したような結合剤の使用に伴う問題を確実に回避することができる。

乾式加圧成形体１０は、例えば、１５０ｋｇ／ｍ^３以上の嵩密度を有する断熱性成形体とすることができる。より具体的に、乾式加圧成形体１０の嵩密度は、例えば、１５０〜４００ｋｇ／ｍ^３とすることができ、１７０〜４００ｋｇ／ｍ^３とすることが好ましく、２００〜３００ｋｇ／ｍ^３とすることがより好ましい。

乾式加圧成形体１０は、例えば、６００℃における熱伝導率が０．０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の断熱性成形体とすることができる。乾式加圧成形体１０の６００℃における熱伝導率は、さらに、例えば、０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、０．０４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがより好ましい。

乾式加圧成形体１０の６００℃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、乾式加圧成形体１０の６００℃における熱伝導率は、例えば、０．０２〜０．０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

乾式加圧成形体１０は、例えば、０．０８ＭＰａ以上の圧縮強度を有する断熱性成形体とすることができる。乾式加圧成形体１０の圧縮強度の上限値は特に限られないが、例えば、１．１０ＭＰａである。すなわち、乾式加圧成形体１０の圧縮強度は、例えば、０．０８〜１．１０ＭＰａである。

なお、乾式加圧成形体１０の圧縮強度は、その乾式加圧成形面（例えば、当該乾式加圧成形体１０の製造時における乾式プレス面）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。

外装袋３０を構成する被覆材２０は、例えば、無機繊維及び／又は有機繊維製とすることができ、無機繊維製であることが好ましい。被覆材２０が無機繊維製であることにより、断熱材１は優れた耐熱性を有することができる。

無機繊維としては、例えば、ガラス繊維及び／又はセラミックス繊維を好ましく使用することができる。セラミックス繊維としては、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、アルミノシリケート繊維及びムライト繊維からなる群より選択される１種以上を好ましく使用することができる。有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維等の合成樹脂繊維を好ましく使用することができる。

また、被覆材２０は、織布又は不織布とすることができ、織布であることが好ましい。織布は、それ自身の発塵性が低い。このため、被覆材２０が織布である場合には、断熱材１の発塵を効果的に抑制することができる。また、織布は縫合に適している点でも好ましい。

したがって、被覆材２０は、無機繊維及び／又は有機繊維の織布であることが好ましく、特に無機繊維製の織布（例えば、いわゆるガラスクロス）であることが好ましい。また、無機繊維製の織布としては、フッ素樹脂コーティングが施されたものを好ましく使用することができる。

外装袋３０は、上述したような被覆材２０から形成された袋状体である。外装袋３０は、その内部に充填された原料粉末の乾式加圧成形を可能とする通気性を有し、当該乾式加圧成形体に由来する金属酸化物微粒子の漏洩を防止できるものであれば特に限られない。

また、図１〜図６に示す例において、外装袋３０は、被覆材２０の外周端部２１を折返して縫合することにより形成された折返し部３１（第一折返し部３１ａ、第二折返し部３１ｂ及び第三折返し部３１ｃ）と、当該乾式加圧成形体１０と当該折返し部３１との間で当該被覆材２０を縫合して形成された中間部３２（第一中間部３２ａ、第二中間部３２ｂ及び第三中間部３２ｃ）と、を有している。

折返し部３１は、被覆材２０の折返された外周端部２１を縫合することにより形成される。また、中間部３２は、被覆材２０のうち、外装袋３０に収容された乾式加圧成形体１０と、折返し部３１と、の間で当該乾式加圧成形体１０を囲む部分を縫合することにより形成されている。

図１〜図６に示す例において、折返し部３１は、１枚の被覆材２０を折り畳むことで重ね合わされる外周端部２１を折返して縫合することにより形成されている。すなわち、第一折返し部３１ａ、第二折返し部３１ｂ及び第三折返し部３１ｃは、１枚の四角形の被覆材２０を折り畳むことで外周端部２１が重ね合わされる３辺に形成されている。

図４に示す第一折返し部３１ａは、被覆材２０の重ね合わされる上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂのそれぞれを折り返し、且つ当該上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂのそれぞれを縫合することにより形成されている。

図５に示す第二折返し部３１ｂは、被覆材２０の重ね合わされる上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂのそれぞれを折り返し、且つ当該上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂをまとめて縫合することにより形成されている。

図６に示す第三折返し部３１ｃは、被覆材２０の重ね合わされる上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂをまとめて折り返し、且つ当該上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂをまとめて縫合することにより形成されている。

なお、上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂをまとめて折り返す場合、２回以上折り返すことが好ましい。図６に示す例において、上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂはまとめて２回折り返されている。

また、図１〜図６に示す例において、第一中間部３２ａ、第二中間部３２ｂ及び第三中間部３２ｃは、乾式加圧成形体１０と、第一折返し部３１ａ、第二折返し部３１ｂ及び第三折返し部３１ｃと、の間にそれぞれ形成されている。

折返し部３１及び中間部３２を有する外装袋３０は、当該折返し部３１及び中間部３２に対応して、乾式加圧成形体１０を囲む二重の縫目４０，４１を有している。

すなわち、図１〜図６に示すように、外装袋３０は、折返し部３１及び中間部３２にそれぞれ対応する外側縫目４０及び内側縫目４１を有している。具体的に、外装袋３０は、第一折返し部３１ａ、第二折返し部３１ｂ及び第三折返し部３１ｃにそれぞれ形成された第一外側縫目４０ａ、第二外側縫目４０ｂ及び第三外側縫目４０ｃと、第一中間部３２ａ、第二中間部３２ｂ及び第三中間部３２ｃにそれぞれ形成された第一内側縫目４１ａ、第二内側縫目４１ｂ及び第三内側縫目４１ｃとを有している。なお、図４に示す第一折返し部３１ａにおいては、上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂのそれぞれに第一外側縫目４０ｂが形成されている。

被覆材２０の縫合に使用される縫合糸は、折返し部３１及び中間部３２を形成できるものであれば特に限られず、無機繊維糸及び／又は有機繊維糸を使用することができ、特に無機繊維糸を好ましく使用することができる。

無機繊維糸としては、例えば、ガラス繊維糸、セラミックス繊維糸及び金属繊維糸からなる群より選択される１種以上を好ましく使用することができる。セラミックス繊維糸としては、例えば、シリカ繊維糸、アルミナ繊維糸、シリカアルミナ繊維糸、アルミノシリケート繊維糸、ムライト繊維糸及び炭素繊維糸からなる群より選択される１種以上を好ましく使用することができる。有機繊維糸としては、例えば、ナイロン糸、レーヨン糸、ポリエステル糸、綿糸及び絹糸からなる群より選択される１種以上を好ましく使用することができる。金属繊維糸としては、例えば、ステンレス糸（より具体的には、例えば、ナスロン（登録商標））、アルミニウム糸、金糸、銀糸及び銅糸からなる群より選択される１種以上を好ましく使用することができる。

なお、外装袋３０は、１枚の被覆材２０から形成されるものに限られず、２枚以上の被覆材２０から形成されてもよい。すなわち、例えば、外装袋３０が２枚の被覆材２０から形成される場合、折返し部３１は、当該２枚の被覆材２０を重ね合わせることで重ね合わされる外周端部２１を折返して縫合することにより形成される。より具体的に、折返し部３１は、例えば、２枚の四角形の被覆材２０を重ね合わせることで外周端部２１が重ね合わされる４辺に形成される。ただし、外装袋３０の形状は四角形に限られず、例えば、他の多角形であってもよい。

また、外装袋３０の３辺又は４辺のそれぞれにおいては、図４、図５及び図６に示す折返し方法のいずれを採用してもよい。すなわち、例えば、第二折返し部３１ｂ及び第三折返し部３１ｃにおいて、図５及び図６に示す折返し方法を任意に組み合わせて採用してもよい。また、折返し部３１における外周端部２１の折返し方法は、図４〜図６に示す例に限られない。

また、図１に示す例において、中間部３２の内側縫目４１は、外装袋３０の一方端から他方端まで形成されているが、乾式加圧成形体１０を囲むように形成されれば、これに限られず、例えば、その少なくとも一部が外装袋３０の端部まで到達しないこととしてもよい。

外装袋３０に折返し部３１及び中間部３２を形成することによって、被覆材２０の外周端部２１に繊維のほつれが生じることを効果的に回避することができるとともに、乾式加圧成形体１０に由来する粉塵が当該外装袋３０から外部に漏洩することを効果的に防止することができる。

このような乾式加圧成形体１０及び外装袋３０を有する断熱材１の形状及びサイズは、当該断熱材１を施工すべき表面（例えば、湾曲した表面）の形状等、その施工条件に応じて適宜決定することができる。すなわち、断熱材１は、例えば、図１〜図６に示すように、乾式加圧成形体１０の形状に対応した板状体（いわゆるパネル型製品）とすることができる。

断熱材１の厚さは、特に限られないが、例えば、３０ｍｍ以下とすることができる。より具体的に、断熱材１の厚さは、例えば、２ｍｍ以上、３０ｍｍ以下とすることができ、５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下とすることが好ましい。断熱材１の厚さがこれらの範囲であることにより、当該断熱材１を変形させた場合における不具合の発生を特に効果的に抑制することができる。

本実施形態に係る断熱材１の製造方法（以下、「本方法」という。）は、乾式加圧成形体１０と、当該乾式加圧成形体１０を収容する外装袋３０と、を有する断熱材１を製造する方法であって、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子を６５質量％超、９０質量％未満、輻射散乱材を５質量％超、３０質量％未満及び補強繊維を２質量％以上、２０質量％以下含む原料粉体を、繊維製の被覆材２０で形成された当該外装袋３０に充填し、当該外装袋３０内の当該原料粉体を乾式加圧成形して当該乾式加圧成形体１０を形成することを含む。

すなわち、本方法においては、まず、金属酸化物微粒子、輻射散乱材及び補強繊維を上述の特定の配合比率で乾式にて混合することにより、原料粉体を調製する。具体的に、例えば、金属酸化物微粒子の乾燥粉体と、輻射散乱材の乾燥粉体と、補強繊維の乾燥粉体とを、所定の混合装置を使用して乾式混合する。

一方、被覆材２０の外周端部２１を縫合することにより、一部が開口した外装袋３０を形成する。すなわち、図１〜図６に示す例においては、第一折返し部３１ａが形成される１辺が開口し、他の３辺が封止された外装袋３０を形成する。

次いで、この外装袋３０の開口部分から、当該外装袋３０内に上述の原料粉体を入れる。そして、乾式のプレス成形により、外装袋３０内に充填された原料粉体を圧縮成形することで、当該外装袋３０内において所定の形状及びサイズを有する板状の乾式加圧成形体１０を形成する。その後、外装袋３０の開口部分を封止して、断熱材１を得る。

なお、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。また、原料粉体の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、当該原料粉体の管理が容易となり、また、断熱材１の製造に要する時間を効果的に短縮することができる。

また、本実施形態に係る本方法は、被覆材２０の外周端部２１を折返して縫合することにより外装袋３０の折返し部３１を形成するとともに、当該被覆材２０の当該乾式加圧成形体１０と当該折返し部３１との間の部分を縫合することをさらに含む。すなわち、本方法においては、乾式加圧成形体１０を囲む二重の縫目４０，４１を形成するように、被覆材２０の折返された外周端部２１と、当該被覆材２０の当該乾式加圧成形体１０を囲む部分と、を縫合する。

具体的に、図１〜図６に示す例においては、外装袋３０に原料粉体を充填する前に、封止された第二折返し部３１ｂ及び第三折返し部３１ｃと、開口した第一折返し部３１ａと、を有する外装袋３０を形成する。すなわち、例えば、まず１枚の被覆材２０を折り畳み、次いで、乾式加圧成形体１０が形成されるべき範囲の外周の一部を縫合して第二中間部３２ｂ及び第三中間部３２ｃを形成する。さらに、第二中間部３２ｂ及び第三中間部３２ｃに対応する被覆材２０の外周端部２１を折返すとともに縫合して、第二折返し部３１ｂ及び第三折返し部３１ｃを形成する。また、残りの外周端部２１において、図４に示すように上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂをそれぞれ縫合し、外装袋３０の開口部として第一折返し部３１ａを形成する。

そして、外装袋３０の開口する第一折返し部３１ａから、当該外装袋３０に原料粉体を充填するとともに、当該外装袋３０内の原料粉体に乾式加圧成形を施して、乾式加圧成形体１０を形成する。その後、乾式加圧成形体１０と第一折返し部３１ａとの間を縫合して第一中間部３２ａを形成することにより、外装袋３０の開口部を封止する。この結果、外装袋３０内に封入された乾式加圧成形体１０を有する断熱材１が得られる。

本発明によれば、変形させた場合における不具合の発生が効果的に抑制された断熱材１及びその製造方法を提供することができる。すなわち、上述した断熱材１は、優れた断熱性と、変形させて使用した場合（例えば、湾曲した表面に沿った施工した場合）であっても不具合（例えば、乾式加圧成形体１０の崩壊や、これに伴う発塵）を生じない優れた強度及び柔軟性と、を兼ね備えている。

具体的に、例えば、断熱材１の乾式加圧成形体１０は、上述した特定の配合比率で金属酸化物微粒子、輻射散乱材及び補強繊維を含むことにより、優れた断熱性を維持しつつ、変形した場合においても、崩壊等の不具合を生じにくい。

このため、断熱材１は、例えば、いわゆるキルティング製品とする必要がない。すなわち、断熱材１においては、乾式加圧成形体１０及び外装袋３０を貫通する縫合（キルティング加工）を行う必要がない。また、断熱材１は、いわゆるスラット製品とする必要がない。すなわち、断熱材１においては、乾式加圧成形体１０を離隔して配置される複数の部分に分割する必要がない。

また、例えば、外装袋３０が折返し部３１及び中間部３２を有することにより、被覆材２０の外周端部２１における繊維のほつれを効果的に回避できるとともに、変形した乾式加圧成形体１０に由来する粉塵が外装袋３０外に漏洩することを効果的に防止することができる。

したがって、断熱材１は、一般工業炉や燃料電池の改質器等、様々な構造物の湾曲した表面や凹凸の形成された表面において、不具合の発生を効果的に回避しつつ優れた断熱性を発揮することができる。

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。

［断熱材の製造］
金属酸化物微粒子として、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）を使用した。輻射散乱材として、平均粒径１．８μｍの炭化珪素（ＳｉＣ）を使用した。補強繊維として、平均繊維径１１μｍ、平均繊維長６ｍｍのＥガラス繊維を使用した。被覆材２０として、サイズが８８５ｍｍ×１６４０ｍｍ、厚さ０．２７ｍｍ、坪量が３１４ｇ／ｍ^２のＥガラス繊維製の織布（ガラスクロス）を使用した。縫合糸として、平均径が約１ｍｍのガラス繊維糸を使用した。

これらの材料を使用して、断熱材１を製造した。すなわち、上述したシリカ微粒子、炭化珪素及びガラス繊維を混合装置に投入し、乾式混合することにより、当該シリカ微粒子、炭化珪素及びガラス繊維を所定の比率で含み、結合剤を含まない原料粉体を得た。

一方、ガラスクロスから、開口部を有する外装袋３０を形成した。すなわち、１枚のガラスクロスを折り畳むことにより重ね合わされる３辺の外周端部２１の全てを折返し、これらのうち２辺においては、折返された外周端部２１を縫合糸で縫合して折返し部３１及び中間部３２を形成し、他の１辺においては、原料粉体を入れるための開口部を形成するように上外周端部２１ａ及び下外周端部２１ｂのそれぞれを縫合糸で縫合した（図４参照）。

そして、この外装袋３０内に適量の原料粉体を充填した。次いで、外装袋３０内の原料粉体に乾式プレスを施すことにより、当該外装袋３０内に収容された板状の乾式加圧成形体１０（サイズは、約８００ｍｍ×約８５０ｍｍ、厚さ約１０ｍｍ）を形成した。なお、乾式プレス成形においては、乾式加圧成形体１０の嵩密度が２５０ｋｇ／ｍ^３となるようにプレス圧を調節した。

その後、開口部を構成する１辺において、乾式加圧成形体１０と折返し部３１との間を縫合して中間部３２を形成することにより、外装袋３０を封止した。こうして、シリカ微粒子、炭化珪素及びガラス繊維を含む板状の乾式加圧成形体１０と、ガラス繊維糸で縫合された折返し部３１及び中間部３２を有するガラス繊維製の外装袋３０と、を有する厚さ１０ｍｍの断熱材１を得た。

なお、断熱材１としては、乾式加圧成形体１０におけるシリカ微粒子及び炭化珪素の含有量が異なる（シリカ微粒子の含有量が６５〜９５質量％、炭化珪素の含有量が０〜３０質量％、ガラス繊維の含有量が５質量％）７種類を製造した。

［熱伝導率の評価］
乾式加圧成形体１０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、上述のように外装袋３０内で乾式加圧成形体１０を形成した後、当該外装袋３０から当該乾式加圧成形体１０を取り出し、当該乾式加圧成形体１０の熱伝導率を測定した。

具体的に、乾式加圧成形体１０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。

［圧縮強度の評価］
乾式加圧成形体１０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、まず、上述の熱伝導率の測定と同様に、乾式プレス成形後に乾式加圧成形体１０を外装袋３０から取り出し、当該乾式加圧成形体１０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。

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（ｍ^２）で除した値を圧縮強度（ＭＰａ）として評価した。

［巻き付け施工試験］
湾曲した表面への施工における断熱材１の適性を評価するため、図７に示すような巻き付け施工試験を行った。すなわち、まず、断熱材１を施工する構造物として、直径が５００ｍｍの鉄製の円筒体５０を準備した。

次いで、図７に示すように、断熱材１を、その長手方向に湾曲させながら、円筒体５０の外周面５１（円筒側面）に巻き付けた。巻き付けられた断熱材１は、不図示のポリプロピレン製バンドで締め付けて固定した。

そして、円筒体５０の外周面５１に対する断熱材１の巻き付け性（フィッティング性）を目視で評価した。

［評価結果］
図８には、７種類の断熱材１のそれぞれについて、乾式加圧成形体１０におけるシリカ微粒子、炭化珪素及びガラス繊維の含有量（質量％）と、当該乾式加圧成形体１０の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））及び圧縮強度（ＭＰａ）と、当該断熱材１の巻き付け性及び総合評価と、を示す。

なお、図８の「熱伝導率」欄、「圧縮強度」欄及び「巻き付け性」欄において、二重丸印（◎）は特性が極めて優れていたことを示し、丸印（○）は特性が優れていたことを示し、三角印（△）は特性が実用上は十分であったことを示し、バツ印（×）は特性が不十分であったことを示している。

また、「総合評価」欄において、丸印（○）は断熱材１の特性が総合的に優れていたことを示し、三角印（△）は断熱材１の特性が総合的に実用上は十分であったことを示し、バツ印（×）は断熱材１の特性が総合的に不十分であったことを示している。

図８に示すように、乾式加圧成形体１０におけるシリカ微粒子の含有量が６５質量％の場合には、圧縮強度が不十分で、且つ断熱材１と円筒体５０との間に隙間が形成される等、巻き付け性も不十分であり、その結果、総合的に特性が不十分と評価された。

また、乾式加圧成形体１０における炭化珪素の含有量が０質量％及び５質量％の場合には、当該乾式加圧成形体１０の熱伝導率が大きく断熱性が不十分であり、その結果、総合的に特性が不十分と評価された。

これらに対し、乾式加圧成形体１０におけるシリカ微粒子の含有量が７０〜８５質量％及び炭化珪素の含有量が１０〜２５質量％の場合には、当該乾式加圧成形体１０の熱伝導率が小さく断熱性は十分であり、且つ圧縮強度が大きく強度も十分である上に、断熱材１と円筒体５０との間にはほとんど隙間が形成されず、巻き付け性も良好であった。その結果、この場合の断熱材１の特性は総合的に実用上、十分なものと評価された。

このように、乾式加圧成形体１０におけるシリカ微粒子、炭化珪素及び補強繊維の含有量を特定の範囲とすることによって、断熱性、強度及び柔軟性の全てを十分に兼ね備えた断熱材１を実現できることが確認された。

［断熱材の製造］
上述の実施例１と同様に、シリカ微粒子７５質量％、炭化珪素２０質量％及びガラス繊維５質量％を含み結合剤を含まない板状の乾式加圧成形体１０からなる基材と、ガラス繊維糸で縫合された折返し部３１及び中間部３２を有するガラス繊維製の外装袋３０と、を有し、厚さが１０ｍｍ、１５ｍｍ又は２０ｍｍの３種類の断熱材１を製造した。

［巻き付け施工試験］
上述の実施例１と同様に、直径が４００ｍｍ、５００ｍｍ又は６００ｍｍの３種類の鉄製の円筒体５０のそれぞれに、断熱材１を巻き付けた。そして、上述の実施例１と同様に、円筒体５０の外周面５１に対する断熱材１の巻き付け性（フィッティング性）を目視で評価した。

さらに、断熱材１を円筒体５０から取り外し、その外装袋３０をカッターで切断して基材（乾式加圧成形体１０）を露出させ、当該基材の状態を目視で観察した。

また、比較の対象として、シリカ微粒子６０〜６５質量％、チタニア３０〜３５質量％及びアルミナ繊維２〜３質量％を含む板状の成形体からなる基材と、当該成形体を収容するガラス繊維製の外装袋と、を有し、厚さが１０ｍｍ、１５ｍｍ又は２０ｍｍの３種類の市販の断熱材（マイクロサームパネル、日本マイクロサーム株式会社製）についても、同様の巻き付け施工試験を行った。なお、この市販の断熱材の外装袋の外周端部は折返されることなく縫合され、当該外周端部には成形体を囲むように一重の縫目のみが形成されていた。

［評価結果］
図９には、３種類の断熱材１（図９に示す「実施例」）及び３種類の市販断熱材（図９に示す「比較例」）のそれぞれについて、３種類の円筒体５０を使用した巻き付け施工試験において、当該断熱材の巻き付け性と、取り外し後の基材の状態と、を評価した結果を示す。

なお、図９の「巻き付け性（フィッティング性）」欄において、二重丸印（◎）は、断熱材が円筒体５０の外周面５１に沿って隙間なく配置され、巻き付け性が極めて優れていたことを示し、丸印（○）は、断熱材と円筒体５０の外周面５１との間に僅かな隙間が形成されていたが巻き付け性は優れていたことを示し、三角印（△）は、断熱材と円筒体５０の外周面５１との間に隙間は形成されていたが巻き付け性は実用上は十分であったことを示し、バツ印（×）は、断熱材と円筒体５０の外周面５１との間に大きな隙間が形成されて巻き付け性は不十分であったことを示している。

また、「取り外し後の基材の状態」欄において、二重丸印（◎）は、基材に亀裂等の不具合は全く生じておらず、巻き付け施工後の状態は極めて良好であったことを示し、丸印（○）は、基材に僅かな亀裂は認められたものの、巻き付け施工後の状態は良好であったことを示し、三角印（△）は、基材の一部が崩壊しており、巻き付け施工後の状態は不良であったことを示し、バツ印（×）は、基材の大部分が崩壊しており、巻き付け施工後の状態は極めて不良であったことを示している。

図９に示すように、比較例に係る３種類の市販の断熱材は、いずれも巻き付け施工後の基材の一部又は大部分が崩壊していた。このような基材の崩壊は、断熱性の著しい低下や発塵等の不具合をもたらすものである。

これに対し、実施例に係る３種類の断熱材１は、いずれも巻き付け性及び巻き付け施工後の基材の状態が良好であった。すなわち、これらの断熱材１は、構造物の表面に沿って湾曲して施工された場合であっても、断熱性の低下や発塵等の不具合を生じることなく、優れた断熱性を発揮できることが確認された。

１ 断熱材、１０ 乾式加圧成形体、２０ 被覆材、２１ 外周端部、２１ａ 上外周端部、２１ｂ 下外周端部、３０ 外装袋、３１ 折返し部、３１ａ 第一折返し部、３１ｂ 第二折返し部、３１ｃ 第三折返し部、３２ 中間部、３２ａ 第一中間部、３２ｂ 第二中間部、３２ｃ 第三中間部、４０ 外側縫目、４０ａ 第一外側縫目、４０ｂ 第二外側縫目、４０ｃ 第三外側縫目、４１ 内側縫目、４１ａ 第一内側縫目、４１ｂ 第二内側縫目、４１ｃ 第三内側縫目、５０ 円筒体 ５１ 外周面。

Claims (11)

1. 平均粒径が５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子を６５質量％超、９０質量％未満、輻射散乱材を５質量％超、３０質量％未満及び補強繊維を２質量％以上、２０質量％以下含む板状の乾式加圧成形体と、
   繊維製の被覆材で形成され前記乾式加圧成形体を収容する外装袋と、
   を有する
   ことを特徴とする断熱材。
2. 前記外装袋は、
   前記被覆材の外周端部を折返して縫合することにより形成された折返し部と、
   前記被覆材の前記乾式加圧成形体と前記折返し部との間の部分を縫合して形成された中間部と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載された断熱材。
3. 前記被覆材は無機繊維糸で縫合されている
   ことを特徴とする請求項２に記載された断熱材。
4. 前記無機繊維糸は、ガラス繊維糸、セラミックス繊維糸及び金属繊維糸からなる群より選択される１種以上である
   ことを特徴とする請求項３に記載された断熱材。
5. 前記被覆材は、無機繊維製である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載された断熱材。
6. 前記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である
   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。
7. 前記輻射散乱材は、炭化珪素である
   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。
8. 結合剤を含まない
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載された断熱材。
9. 厚さが３０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載された断熱材。
10. 乾式加圧成形体と、前記乾式加圧成形体を収容する外装袋と、を有する断熱材を製造する方法であって、
    平均粒径が５０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子を６５質量％超、９０質量％未満、輻射散乱材を５質量％超、３０質量％未満及び補強繊維を２質量％以上、２０質量％以下含む原料粉体を、繊維製の被覆材で形成された前記外装袋に充填し、前記外装袋内の前記原料粉体を乾式加圧成形して前記乾式加圧成形体を形成することを含む
    ことを特徴とする断熱材の製造方法。
11. 前記被覆材の外周端部を折返して縫合することにより前記外装袋の折返し部を形成するとともに、前記被覆材の前記乾式加圧成形体と前記折返し部との間の部分を縫合することをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１０に記載された断熱材の製造方法。

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