JPS63270367A - 微細多孔体 - 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】 〔技術分野〕 この発明は、断熱性に優れた微細多孔体に関する。

（背景技術〕 従来の断熱材の熱伝導率は０，０３〜０．０５　ｋｃａ
ｌ／ｍｈｒ’ｃ程度で、空気の熱伝導率０．０２〜０．
０２４ｋｃａｌ／ｍｈｒ’ｃよりも高い。硬質発泡ポリ
ウレタンのように、０．０１５　ｋｃａｌ／ｍｈｒ’ｃ
という低い熱伝導率をもつ断熱材も開発されているが、
この発泡ポリウレタンの場合、空隙内に封入されたフレ
オンガスの持つ低い熱伝導率（０，００６〜０．０１　
ｋｃａｌ／ｍｈｒ’ｌｌｌ：）に依存しているだけのも
のであり、長時間の使用でフレオンガスと空気との置換
が起こると断熱性にも劣化が発生し、約１年後には０．
０２１〜０．０２４　ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃程度にまで熱
伝導率が上昇しζしまった例もある。また、発泡ポリウ
レタンの場合、有機物で構成されているため、１００　
’Ｃ以上での使用はできず、用途が限られる。

これに対し、不燃性で熱伝導率の低い材料として、ケイ
酸カルシウムの多孔体を０．　Ｉ　Ｔｏｒｒ程度の真空
状態にしたものや、発泡粉砕パーライトを０゜１　Ｔｏ
ｒｒ程度の真空状態にしたもの等があるが、いずれも１
、真空状態を保つことが必要であり、製造コスト等の点
で問題がある。しかも、断熱材として利用するにしても
、真空を維持する必要から、形状や用途が著しく限定さ
れ、実用性がない。

常圧でも空気の熱伝導率を超えた断熱材として、微細多
孔質シリカ・エアロゲルの集合体による材料があるが、
常温においては、空気との差は非常に僅かなものである
（０．０２０　ｋｃａｌ／ｎ＋ｈｒ”ｃ程度）。また、
このものに使用される微細多孔質シリカ・エアロゲルは
非常に高価なため、実用的に十分利用されるまでには至
っていない（以上、特公昭５１−４００８８号公報、特
開昭５８−４５１５４号公報、特開昭５７−１７３６８
９号公報等参照）。

〔発明の目的〕

この発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって
、常圧において、静止空気の熱伝導率より溝かに低い熱
伝導率を有し、経年変化が少なく、しかも、比較的安価
に製造することができる微細多孔体を得ることを目的と
している。

〔発明の開示〕

以上の目的を達成するため、発明者らは、なぜ、従来の
多孔体では、空気よりも晶かに小さい熱伝導率のものが
得られないか、と言うことを検討した。その結果、以下
のような理由が考えられたすなわち、多孔体の熱伝導率
は、空隙中に含まれる気体（通常は空気）の熱伝導率に
左右される。そのような気体の熱伝導率の影響を無くす
ためには、空隙を数ｎｍ以下にしてやる必要がある。と
ころが、微粒子粉末の成形によって作られる多孔体にお
いては、第１図にみるように、粒子Ａ′を最密充填状態
にしても、その粒子Ａ’、Ａ’間には、粒径の１５％程
度の空隙が生ずる。したがって、１１００ｎの粒径の粒
子を加圧成形すると、１５ｎｍ程度の空隙が形成される
が、大部分は６０ｒ＋ｍ以上の空隙であり、７０ｎｍは
おるか１１００ｎを越えるものも少なくなく、静止空気
の熱伝導率以下の多孔体は得られないのである。静止空
気よりも熱伝導率の低い多孔体を得るためには、少なく
とも６０ｎｍ以下の空隙を形成させることが必須であり
、このままでは所期の断熱材は得られない。

これに対し、粒子の粒径を小さくして、その分だけ、空
隙を小さくすることが考えられるが、前述した数ｎｍ以
下の空隙を得るためには、非常に粒子の小さい粒子、い
わゆる、微粉末で多孔体を作らなければならず、均一な
多孔体を得られる範囲が限定されて成形性が悪くなり、
成形効率も上がらない、等の問題があり、実用的でない
。

また、これら微粉末の場合、−次粒子として存在してい
ることはなく、三次、四次、三次と言うように、凝集し
た形で存在しているため、結果的に得られる空隙はやは
り大きなものとなる。

一方、層状化合物の粒子のみで多孔体を得る場合、第２
図に示すように、これら層状化合物Ｂが板状であるため
同一方向に配向しやすく、その結果、固体部を通しての
熱伝導が大きくなる。また、粒子間にできる空隙も６０
ｎｒｒＩを越えるものが殆どである。

そこ′で、発明者らは、さらに検討を行った結果、微粉
末シリカと無機層状化合物と言う互いに大きさや形状の
異なるものを成形するようにすれば、上記の問題が解決
されることを見出し、この発明を完成した。

したがって、この発明は、微粉末シリカと無機層状化合
物とを共存させ成形してなる微細多孔体を要旨としてい
る。

以下に、この発明の詳細な説明する。

第３図または第４図にみるように、この発明の微細多孔
体は、微粉末シリカＡと無機層状化合物Ｂと言う２種類
の微粒子を加圧成形等で一体化してなるものである。

微粉末シリカＡとしては、乾式製法シリカおよび湿式製
法シリカのいずれを用いるようであってもよい。また、
この両者を併用するようであっても構わない。微粉末シ
リカＡの粒径は、気体の熱伝導の影響を無くすことがで
きる程度の小さな空隙（すなわち、空気の平均自由工程
よりも小さい空隙）を形成できる粒径であれば、これら
に限定されるものではないが、１〜１１００ｎ程度であ
ることが好ましく、６〜３０ｎｍであることがより好ま
しい。

無機層状化合物Ｂとしては、モンモリロナイト、ベント
ナイト、緑泥石バイデライト、ヘクトライト、カオリナ
イト、合成マイカ、および、これらの置換類似体等の粘
土鉱物が挙げられるが、第２図に示すような構造を有し
ているのであれば、これらに限定されるものではない。

多孔体の成形方法も、この発明では特に限定されず、通
常、このような多孔体を成形するために使用されている
方法、たとえば、加圧成形等を、そのまま用いることが
できる。

第３図のものは、無機層状化合物Ｂの塊によって形成さ
れた空隙に、多数の微粉末シリカＡ・・・が充填された
ものである。

第４図のものは、上記第３図のものよりも、微粉末シリ
カＡが多い場合に得られるものであり、無機層状化合物
Ｂの層間にも前記粒子Ｂが入り込んだものである。

以上の図のような構造では、無機層状化合物Ｂによる大
きな空隙に粒径の小さな微粉末シリカＡ・・・が充填さ
れているため、近似的に、空隙の太きさは、この微粉末
シリカＡ、Ａ間の空隙となる。

したがって、静止空気の熱伝導率の影響を受けない微細
な空隙を形成することが可能となる。

また、以上の図のような構造を有する、この発明の微細
多孔体では、微粉末シリカＡだけでなく、無機層状化合
物Ｂが含まれることによって成形性が向上する。これは
、２種の粒子Ａ、Ｂが互いに成形圧を分散し、吸収しあ
う等して、成形圧を均一に保つ働きを有しているためと
考えられる。

このため１．この発明の微細多孔体を成形するにあたっ
ては、広い圧力範囲で、良好な成形体を得ることができ
るようになる。

しかも、このように、無機層状化合物Ｂが含まれた場合
には、微粉末だけの場合より、成形性も向上する。

また、この無機層状化合物Ｂは、層間に水を取り込みや
すい性質を有しているため、微粉末シリカＡによって形
成された微細な空隙に水分が吸着して、熱伝導率が大き
くなることを防ぐ効果もある。

なお、以上では、第３図および第４図にあられされた実
施例についてのみ、この発明の微細多孔体を説明してき
たが、上記二つの図板外の構造を有するものも、この発
明に含まれることは、言うまでもない。

つぎに、この発明の実施例について、比較例とあわせて
説明する。

なお、以下の実施例ならびに比較例における粒子の粒径
は窒素吸着法によってその比表面積を求め、密度を２．
５と仮定して算出したものである。

（実施例１） 微粉末シリカである乾式製法微粉末シリカ（粒径７ｎｆ
ｆｌ、日本アエロジル■製アエロジル３８０）と、無機
層状化合物であるＮａ−モンモリロナイト（クニミネ工
業■製りニゲル３Ｖ）とを重量比１：１で混和したもの
をφ５０＋＋ｎの金型に充填し、１０　ｋｇＷ　／　ｃ
ｒＡの成形圧で成形して厚み約５璽鳳の微細多孔体試料
を得た。

（実施例２） 無機層状化合物として、ベントナイト（クニミネ工業■
製ネオクニボンド）を使用した以外は、実施例１と同様
にして、微細多孔体試料を得た。

（実施例３） 無機層状化合物として、合成スメクタイト（クニミネ工
業■製サボナイト５Ａ−１）を使用した以外は、実施例
１と同様にして、微細多孔体試料を得た。

（実施例４） 乾式製法微粉末シリカとして、粒径の異なるもの（粒径
１２ｎｗ、日本アエロジルｅｌ製アエロジル２００）を
使用した以外は、実施例１と同様にして、微細多孔体試
料を得た。

（実施例５） 乾式製法微粉末シリカとして、粒径の異なるもの（粒径
１６ｒ＋ｎ＋、日本アエロジル■製アエロジル１３０）
を使用゛した以外は、実施例１と同様にして、微細多孔
体試料を得た。

（実施例６） 微粉末シリカである湿式製法微粉末シリカ（−次粒径７
ｎｍ、ジオツギ側製カープレックスＦＰＳ−１）と、無
機層状化合物であるＣａ−モンモリロナイト（クニミネ
工業ａｌ製りニボンド）とを重量比１：１で高速か（拌
して均一に混和させたものを、φ５０鶴の金型に充填し
、Ｉ　ＯｋｇＷ　／ｃｎｉの成形圧で成形して厚み約５
　ｍｍの微細多孔体試料を得た。　　□ （実施例７） 湿式製法微粉末シリカとして、粒径の異なるもの（−成
粒径１０ｎｍ、ジオツギ■製カープレックス＃８０）を
使用した以外は、実施例６と同様にして、微細多孔体試
料を得た。

（実施例８） 無機層状化合物として、Ｎａ−モンモリロナイト（クニ
ミネ工業側製りニゲル３Ｖ）を使用した以外は、実施例
６と同様にして、微細多孔体試料を得た。

（実施例９） 無機層状化合物として、合成スメクタイト（クニミネ工
業側製サボナイト５Ａ−１）を使用した以外は、実施例
６と同様にして、微細多孔体試料を得た。

（実施例１０） 湿式製法微粉末シリカと無機層状化合物との配合比を重
量比で３＝１とした以外は、実施例６と同様にして、微
細多孔体試料を得た。

（比較例１） エアロゲル（粒径７ｎｍ、日本アエロジル０荀製アエロ
ジル３８０）単独を、１０ｋｇ讐／　ｃＪの成形圧で成
形し、試料を得た。

（比較例２） Ｎａ−モンモリロナイト　（クニミネ工業（４１製クニ
ゲル３Ｖ）単独を、１０ｋｇＷ／−の成形圧で成形し、
試料を得たが成形の際に配向してしまい、多孔構造を得
ることができなかった。

これら実施例ならびに比較例で得られた試料の熱伝導率
を測定した。熱伝導率測定は、英弘精機■製の定常法に
よる熱伝導測定装置を使用して、ＡＳＴＭ−Ｃ５１８に
準拠し・た方法で、設定温度２０°Ｃと４０℃の°条件
で行った。結果を第１表に示す。

第１表の結果より、この発明の微細多孔体である実施例
１〜１０は、いずれも、低い熱伝導率を有するものであ
ることがわかった。比較例１は上記実施例１〜１０と同
程度の熱伝導率であったが、このものでは、成形効率が
悪く、同じ大きさの成形品を得るのに、多量の粒子を必
要とした。

第　　　１　　　表 〔発明の効果〕 この発明の微細多孔体は、以上のようであり、微粉末シ
リカと無機層状化合物とを共存させ成形してなるもので
あるため、常圧において静止空気の熱伝導率より遥かに
低い熱伝導率を有し、比較的安価で、しかも、成形性の
良好なものとなっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多孔体の構造を説明する説明図、第２図
は無機層状化合物を説明する説明図、第３図はこの発明
の微細多孔体の一実施例の構造を説明する説明図、第４
図は別の実施例の構造を説明する説明図である。 Ａ・・・微粉末シリカ　Ｂ・・・無機層状化合物代理人
　弁理士　　松　本　武　彦 第１図 第２図 第３図 手続補正書（眩 事件の表示 昭和６２年特特許第１０２３１２号 補正をする者

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）微粉末シリカと無機層状化合物とを共存させ成形
   してなる微細多孔体。
2. （２）微粉末シリカが、乾式製法微粉末シリカおよび湿
   式製法シリカのうちの少なくとも一方である特許請求の
   範囲第１項記載の微細多孔体。
3. （３）微粉末シリカの一次粒子径が１〜１００ｎｍであ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の微細多孔体
   。
4. （４）無機層状化合物が粘土鉱物である特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれかに記載の微細多孔体。