WO2006100730A1

WO2006100730A1 - 断熱材及びその製造方法

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Publication number: WO2006100730A1
Application number: PCT/JP2005/004990
Authority: WO
Inventors: Guomin Mi
Original assignee: KYOSETU Corp
Current assignee: KYOSETU Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2007-09-18

Abstract

断熱材は、シリカと消石灰とをメカノケミカル処理により合成してトバモライトやゾノトライトなどのケイ酸カルシウム水化物を生成するステップと、黒鉛と混合酸とを反応させて酸化黒鉛を生成するステップと、この酸化黒鉛を水洗いし、微膨張黒鉛を生成するステップと、上記ステップで生成したケイ酸カルシウム水化物と微膨張黒鉛とを混合し、ケイ酸カルシウム水化物と微膨張黒鉛との複合材を生成するステップと、この複合材を、成型した後又は粉末状のまま乾燥するステップと、成型した又は粉末状の複合材に焼成処理を行うステップとから製造され、一般断熱材あるいは真空断熱材の芯材として使用される。

Description

断熱材及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、一般の断熱材として、あるいは真空断熱材の芯材として使用される断熱材及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 容器や被覆物によるヒートリークを抑制し、かつ内圧増加による断熱性能の劣化を招くことがない高性能な真空断熱材の無機芯材として、超微シリカ粉体 (SiO )や平

2 均繊維径 2ミクロン以下のグラスウールなどを使用したものが開発されている（例えば特許文献 1参照)。しかるに、無機芯材として、上記材料を使用した場合、コスト高になってしまう。また、現存の真空断熱材の有機芯材には榭脂等が使用されており、環境や人体への影響が懸念されるとともに、ガスが発生するため真空断熱材の断熱性能が劣化するという問題がある。また、現存の真空断熱材には、芯材のバインダー（結合剤）としてフエノール榭脂等の有機バインダーが使用されており、環境や人体への影響が懸念されるとともに、種々のガスが発生するため真空断熱材の断熱性能が劣化するという問題があった。

[0003] また、従来、一般的な断熱材としては、グラスウールなどの繊維体やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性を向上させるためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって、省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができないという問題がある。

本発明は上記問題点を解消するために発明されたものであり、優れた断熱性能を有し、且つ工業的に低コストで製造できる断熱材及びその製造方法を提供することを目的とする。

[0004] また、本発明は、優れた断熱性能を有し、且つ工業的に低コストで製造できる真空断熱材用の芯材を提供することを目的とする。

また、本発明は、高強度かつ芯材及び結合剤から発生するガスがきわめて少なぐ内圧増加や断熱性能の劣化を招くことのない高性能な真空断熱材を実現するための芯材を提供することを目的とする。

特許文献 1：日本国特許公開 2002-147686号公報

発明の開示

上記目的を達成するため、本発明は、断熱材を、ケィ酸カルシウム水化物と微膨張黒鉛とを混合した複合材カゝら構成したものである。

また本発明は、真空断熱材の外包材に充填される芯材として使用される断熱材を、ケィ酸カルシウム水化物と微膨張黒鉛とを混合した複合材カゝら構成したものである。また本発明は、前記複合材が粉末状であることを特徴とするものである。

また本発明は、前記複合材が成型されていることを特徴とするものである。

また本発明は、前記複合材が焼成されていることを特徴とするものである。また本発明は、前記ケィ酸カルシウム水化物がトバモライトであることを特徴とするものである。

また本発明は、前記ケィ酸カルシウム水化物がゾノトライトであることを特徴とするものである。

また本発明は、一般断熱材あるいは真空断熱材の芯材として使用される断熱材を製造する方法であって、シリカと消石灰とをメカノケミカル処理により合成してケィ酸力ルシゥム水化物を生成するステップと、黒鉛と混合酸とを反応させて酸化黒鉛を生成するステップと、前記酸ィ匕黒鉛を水洗いし、微膨張黒鉛を生成するステップと、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛とを混合し、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛との複合材を生成するステップと、前記複合材を乾燥するステップと、前記複合材に焼成処理を行うステップとを備えたことを特徴とするものである。また本発明は、一般断熱材あるいは真空断熱材の芯材として使用される断熱材を製造する方法であって、シリカと消石灰とをメカノケミカル処理により合成してケィ酸力ルシゥム水化物を生成するステップと、黒鉛と混合酸とを反応させて酸化黒鉛を生成するステップと、前記酸ィ匕黒鉛を水洗いし、微膨張黒鉛を生成するステップと、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛とを混合し、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛との複合材を生成するステップと、前記複合材を成型するステップと、前記成型した複合材を乾燥するステップと、前記成型した複合材に焼成処理を行うステップとを備えたことを特徴とするものである。

また本発明は、前記ケィ酸カルシウム水化物を生成するステップにおけるケィ酸力ルシゥム水化物がトバモライトであることを特徴とするものである。

また本発明は、前記ケィ酸カルシウム水化物を生成するステップにおけるケィ酸力ルシゥム水化物がゾノトライトであることを特徴とするものである。

図面の簡単な説明

[0006] [図 1]本発明にかかる断熱材の製造方法を示す説明図である。

[図 2]本発明の一実施形態に力かる真空断熱材の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0007] 以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。

図 1は、本発明にかかる断熱材の製造方法を示している。その製造に際し、まず、シリカ（SiO )と消石灰（Ca (OH) )を SiZCa= l . 1- 1. 3の割合で、メカノケミカル

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(Mechanochemical)効果を持つ遊星ミル（粉砕反応機）に入れ、 0. 5— 5時間、遊星ミル内で混合粉砕し、トバモライト（tobermorite)を生成する（ステップ 1)。

[0008] 一方、 5— 20%の黒鉛 (C)と混合酸 (H SO +H O )を反応させ、酸化黒鉛を生成

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する (ステップ 2)。次に、この生成した酸ィ匕黒鉛を水洗いし微膨張黒鉛を生成する（ステップ 3)。次に、トバモライトと微膨張黒鉛とを混合機により混合し、トバモライトと微膨張黒鉛とが混合した複合材を生成する (ステップ 4)。つぎに、この複合材を 2— 5k gfZcm²で成型する (ステップ 5)。つぎに、この成型した複合材に対して、 125度じで、 1時間から 2時間乾燥処理を行う（ステップ 6)。

[0009] 最後に、乾燥処理を行った複合材に対して、 500— 1200度 Cで焼成処理を行い、該複合材を硬化させ。断熱材の製造工程を終了する (ステップ 7)。このようにして製造した断熱材の熱伝導率の測定値は、きわめて優れた断熱性能が確認されてヽる。また、上記断熱材は、成型、乾燥、焼成処理を経ることにより、高い強度が得られている。上記断熱材は、一般的な断熱材として使用することが可能であるが、図 2に示す、真空断熱材 1の芯材 2として最適である。

[0010] 真空断熱材 1は、上記芯材 2をプラスチックや金属箔ラミネートフィルムなどの外包材 3に包み込み、内部を真空状態とすることで、芯材 2の断熱性能に加え、より熱を伝えにくい構造となっている。このように構成した真空断熱材 1の熱伝導率の測定値は、 0 . OOlOWZmKであり、きわめて優れた断熱性能が確認されており、各種の機器、例えば、冷凍冷蔵庫および冷凍機、ノート型コンピュータ、ジャー、ポット等の所要の箇所に組み込み、これらの機器の保温断熱機能を向上させるために使用することができる。

[0011] 尚、上記実施形態では、シリカと消石灰を遊星ミルでメカノケミカル合成してトバモライトを生成した力このメカノケミカル合成処理を行って、ゾノトライト（xonotlite) (6C aO - 6SiO ·Η Ο)を生成するようにしてもよい。ゾノトライトとトバモライトは、どちらもケ

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ィ酸カルシウム水化物に属し、いずれも断熱材の複合構成要素として同じ作用効果を有する。

[0012] 従って、本発明の実施に際しては、上記ステップ 1でゾノトライトを生成し、これを用いて、微膨張黒鉛との複合材を生成するようにしても良い。また本発明の他の実施形態は、図 1に示すステップ 4で生成した複合材を成型せずに、ステップ 5の処理を経ないで、ステップ 6の乾燥処理に移行する。次にこの乾燥処理した粉末状の複合材を焼成処理して、断熱材を生成しても良い。本実施形態の乾燥、焼成処理は第 1の実施形態と同一の処理である。

産業上の利用可能性

[0013] 本発明にかかる断熱材を構成するトバモライトゃゾノトライトは、ケィ酸カルシウムであり、その原料はケィ砂などのシリカと消石灰であるため、豊富にあり、コストが低い。また、トバモライトゃゾノトライトなどのケィ酸カルシウムと黒鉛は板状のポーラス微構造をもち、また黒鉛は赤外線の遮蔽性、吸収性があり、これらの複合により、本発明にかかる断熱材は、真空断熱材の芯材として最適である。また本発明にかかる断熱材は、軽量で優れた断熱性能を有するとともに、メカノケミカル合成により、常温、常圧で製造ができるため、製造コストが安い等のメリットがあり、業務用、あるいは建築用などの断熱材として最適である。

Claims

請求の範囲

[1] ケィ酸カルシウム水化物と微膨張黒鉛とを混合した複合材カゝら構成したことを特徴とする断熱材。

[2] 真空断熱材の外包材に充填される芯材として使用される断熱材であって、ケィ酸力ルシゥム水化物と微膨張黒鉛とを混合した複合材カゝらなることを特徴とする断熱材。

[3] 前記複合材が粉末状であることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の断熱材

[4] 前記複合材が成型されて、ることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の断熱材。

[5] 前記複合材が焼成されていることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の断熱材。

[6] 前記ケィ酸カルシウム水化物がトバモライトであることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の断熱材。

[7] 前記ケィ酸カルシウム水化物がゾノトライトであることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の断熱材。

[8] 一般断熱材あるいは真空断熱材の芯材として使用される断熱材を製造する方法であつて、シリカと消石灰とをメカノケミカル処理により合成してケィ酸カルシウム水化物を生成するステップと、黒鉛と混合酸とを反応させて酸化黒鉛を生成するステップと、前記酸ィ匕黒鉛を水洗いし、微膨張黒鉛を生成するステップと、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛とを混合し、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛との複合材を生成するステップと、前記複合材を乾燥するステップと、前記複合材に焼成処理を行うステップとを備えたことを特徴とする断熱材製造方法。

[9] 一般断熱材あるいは真空断熱材の芯材として使用される断熱材を製造する方法であつて、シリカと消石灰とをメカノケミカル処理により合成してケィ酸カルシウム水化物を生成するステップと、黒鉛と混合酸とを反応させて酸化黒鉛を生成するステップと、前記酸ィ匕黒鉛を水洗いし、微膨張黒鉛を生成するステップと、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛とを混合し、前記ケィ酸カルシウム水化物と前記微膨張黒鉛との複合材を生成するステップと、前記複合材を成型するステップと、前記成型した複合材を乾燥するステップと、前記成型した複合材に焼成処理を行うステップとを備えたことを特徴とする断熱材製造方法。

[10] 前記ケィ酸カルシウム水化物がトバモライトであることを特徴とする請求項 9又は請求項 10に記載の断熱材製造方法。

[11] 前記ケィ酸カルシウム水化物がゾノトライトであることを特徴とする請求項 9又は請求項 10に記載の断熱材製造方法。