JPH02273225A - 低温域保温用断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は新規な低温域保温用断熱材に関する。

〈従来技術とその問題点〉 液体窒素、液体酸素、液体水素、液化プロパンガス、液
化天然ガス、液化エチレン、液化プロピレン等の保冷、
あるいは北極、南極等の寒冷地に於ける住居、水道、ス
チーム等の保温等、低温域の保温の目的に従来より各種
断熱材が使用されている。　例えば、フェノール樹脂発
泡体、ポリウレタン発泡体等の有機系断熱材、パーライ
ト、硝子繊維等の無機系断熱材等が挙げられる。

これらの断熱材のうち有機系の断熱材は線膨張係数が大
きいため、低温域では収縮し、その結果断熱材の間に間
隙を生じ、断熱が不十分になり保温効果が充分でなかっ
た。　一方、無機系の断熱材でも程度の差こそあれ、低
温で収縮する傾向は同様に存在するのみならず、断熱性
能自体も有機系に比べて劣っており、充分とはいえなか
った。

本発明は上記のような従来技術に伴う問題点を解決しよ
うとするものであって、特に低温域の保温用途に於いて
優れた断熱性能を発揮する断熱材を提供することを目的
とする。

〈課題を解決するための手段〉 すなわち本発明は、フェノール樹脂発泡体が炭化されて
なり、嵩密度が０．０３〜０．３ｇ　／　ｃ　ｍ　’　
　炭素含有率が８５〜９５％、比表面積が１００ｍ’／
ｇ以上であることを特徴とする低温域保温用断熱材であ
る。

さらに、前記断熱材は板状体であるのが好ましい。

また、前記炭素多孔体の炭化温度が５００〜８００℃で
あるのがよい。

以下、本発明に係わる低温域保温用断熱材について具体
的に説明する。

本発明に係わる低温域保温用断熱材はフェノール樹脂発
泡体を炭化して得られる炭素多孔体である。

この断熱材の嵩密度は０．０３〜０．３ｇ　／　ｃ　ｍ
　’の範囲のものである。　この範囲では、従来の有機
系断熱材、例えば、フェノール樹脂発泡体やポリウレタ
ン発泡体と同一密度に於いて同等以上の断熱性能が得ら
れる。

さらに、炭素含有率は８５〜９５％、好ましくは８８〜
９２％の範囲であり、この範囲にある炭素多孔体は、微
細な空孔が多く、熱伝導率が低く、また断熱性能にも極
めて優れている。

また、比表面積は１００ｍ’／ｇ以上である。　比表面
積が１００ｍ２／ｇ以上であると、不可思議なことに低
温になる程、体積が膨張する性質を示すようになるため
である。

本発明で炭素多孔体の原料として用いられるフェノール
樹脂発泡体は、フェノール樹脂を発泡硬化して得られる
。

このようなフェノール樹脂としては、レゾール型フェノ
ール樹脂が用いられる。

レゾール型フェノール樹脂は、公知の方法に従って、フ
ェノール類とアルデヒド類とをアルカリ触媒の存在下で
反応させることにより得られる。

フェノール類としては、具体的には、フェノール、クレ
ゾール、キシレノールおよびレゾルシンなどが用いられ
る。

アルデヒド類としては、具体的には、ホルムアルデヒド
、アセトアルデヒドおよびフルフラールなどが用いられ
る。

アルカリ触媒としては、具体的には、 ＫＯＨ，Ｎａ０８％　ＮＨｓ　、ＮＨ４０Ｈ，エタノー
ルアミンおよびエチレンジアミンなどが用いられる。

レゾール型フェノール樹脂を発泡させるための発泡剤と
しては、従来公知の種々の分解型発泡剤および蒸発型発
泡剤を用いることができる。　このうち蒸発型発泡剤が
好ましく、具体的には、パラフィン系炭化水素、アルコ
ール、エーテル、ハロゲン化炭化水素を最も好ましく用
いることができる。

ハロゲン化炭化水素としては、具体的には、クロロホル
ム、四塩化炭素、トリクロロモノフルオロメタン（フロ
ンガスＲ１１）、ジクロロモノフルオロメタン（同Ｒ２
１）、テトラクロロジフルオロエタン（同Ｒ１１２）、
トリクロロトルフルオロメタン（同Ｒ１１３）、ジクロ
ロテトラフルオロエタン（同Ｒ１１４）、ジブロモトリ
フルオロエタン（同Ｒ１１４Ｂ　２　）　ｔｔどが用い
られる。　特にこれらのうち、フロンガスＲ１１、同Ｒ
１１３、同Ｒ１１４Ｂ２のような常温ないしそれより若
干高い温度に沸点を有するものが好ましく用いられる。

　発泡剤量は樹脂１００重量部に対し１〜３０１！量部
が好ましい。

レゾール型フェノール樹脂を発泡硬化させるために発泡
剤とともに硬化剤が用いられるが、このような硬化剤と
しては、従来公知の種々の硬化剤が、プレポリマーの種
類に応じて選択され使用される。　具体的には、硫酸、
塩酸、リン酸、フェノールスルホン酸、ベンゼンスルホ
ン酸、トルエンスルホン酸、メタクレゾールスルホン酸
、レゾルシノールスルホン酸、ブチルスルホン酸、プロ
ピルスルホン酸などが用いられる。

このような硬化Ｍは、通常レゾール型フェノール樹脂１
００重量部に対して、１〜３０重量部の量で用いられる
。

上記のようなフェノール樹脂発泡体は、レゾール型フェ
ノール樹脂に、発泡剤、硬化剤および必要に応じ整泡剤
または充填剤を一挙にもしくは逐次に混合攪拌し、得ら
れたクリーム状のフェノール樹脂プレポリマー組成物を
たとえば保温された金型内もしくは２重帯状コンベアー
上に供給し、さらに発泡硬化され必要に応じて切断する
ことによって得ることができる。

このようにして得られたフェノール樹脂発泡体の成形体
は、そのまま直接かもしくは切削して板状体としたのち
非酸化性又は微酸化性雰囲気下で焼成され炭素化される
。

本発明の断熱材を製造する場合、炭化条件、特に炭化温
度が重要であり、５００〜８００℃、好ましくは、５５
０〜７５０℃の範囲とする必要がある。　この範囲に於
いてのみ炭素含有率が８５〜９５％でかつ比表面積が１
００ｍ　２７　ｇの炭素多孔体を得ることができる。

その他の条件としては、減圧下またはＡｒガス、Ｈｅガ
ス、Ｎ２ガス、ハロゲンガス、アンモニアガス、水素ガ
ス、−酸化炭素等雰囲気下で行なうこと等が挙げられる
。

なお、焼成時の昇温速度は特に制限はないものの、一般
に樹脂の分解が開始される２００〜６００℃付近にかけ
ては徐々に行うほうが好ましい。

〈実施例〉 次に実施例を挙げて本発明の効果を更に具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限りこれらの実施例
になんら制約されるものではない。

（実施例り レゾール１００重量部、硬化剤としてのパラトルエンス
ルホン酸ｉｏｇ量部および発泡剤としてのフロンガス（
フレオン１１）１２重量部を高速ミキサーで充分に攪拌
した後、該混合物を木型内に流し込み、蓋をした後、８
０℃のエアーオーブン内に３０分放置することにより、
縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚さ３ｃｍ、嵩密度０　、０
５　ｇ　／　ｃ　ｍ　’の板状フェノール樹脂発泡体を
得た。

この成形板をマツフル炉に入れ、窒素雰囲気下で昇温速
度６０℃／時間で温度６００℃まで昇温して加熱し、次
いで同温度で１時間焼成後冷却することにより、縦２４
ｃｍ、横２４ｃｍ、厚さ２．４ｃｍ、嵩密度０．０４ｇ
／ａｍ’、比表面積が３６０　ｍ　’　／　ｇ、炭素含
有率８８％の板状炭素多孔体を得た。

［炭素多孔体の性能評価］ 上記方法で得られた炭素多孔体の０℃での熱伝導率、お
よび−１５０〜ｉｏｏ’ｃの膨張係数を求めた。　結果
を表１に示す。

（実施例２） 実施例１のフェノール樹脂発泡体の製造において、発泡
剤の量を変更する以外は、実施例１と同様にして嵩密度
０．１０ｇ／ｃｍ’　　炭素含有率８８％、比表面積２
７０ｍ’／ｇの炭素多孔体を得た。　この炭素多孔体の
性能評価を実施例１と同様に行なった。　結果を表１に
示す （比較例１） 実施例１において、フェノール樹脂発泡体の炭化温度を
１０００℃とする以外は、実施例２と同様に行ない、嵩
密度０．１２ｇ／ｃｍ３炭素含有率９３％、比表面積９
５ｍ２／ｇの炭素多孔体を得た。　この炭素多孔体の性
能評価結果を表１に示す。

（比較例２） 実施例２で得た炭素多孔体を更にアチソン炉で５℃／分
の昇温速度で２０００℃まで昇温し、３０分保持後冷却
して嵩密度０．１３ｇ　／　ｃ　ｍ　３　　炭素含有率
９９％、比表面積６５ｍ”／ｇの炭素多孔体を得た。

この炭素多孔体の性能評価結果を表１に示す・　　　　
　　　　　　　　表　　　　１〈発明の効果〉 本発明の断熱材によれば、断熱性能が従来の有機系断熱
材と同等以上のみならず、低温になるほど寸法が増加す
るという不可思議な現象を利用して、超低温域において
も従来問題となっていた隙間の無い構造がとれるため、
従来の断熱材に比して熱ロスの少ない、省エネルギーが
期待出来る。　また該断熱材は加工が容易なため、板状
、異型状等任意の形状に容易に加工できる。

実施例より一５０℃を最小とし、これより高温あるいは
低温とすることにより、本発明の断熱材は膨張し、かつ
断熱性も優れていることがわかる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール樹脂発泡体が炭化されてなり、嵩密度
   が０．０３〜０．３ｇ／ｃｍ＾３、炭素含有率が８５〜
   ９５％、比表面積が１００ｍ＾２／ｇ以上の炭素多孔体
   であることを特徴とする低温域保温用断熱材。
2. （２）前記断熱材が板状体である請求項１に記載の低温
   域保温用断熱材。
3. （３）前記炭素多孔体の炭化温度が５００〜８００℃で
   ある請求項１または２に記載の低温域保温用断熱材。