JP2012506984A - 断熱製品 - Google Patents

Abstract

第１側面（３）及び第２側面（９）を有する、柔軟性を備える断熱コア層（４）と、仕上げ面（２）から断熱コア層（４）の第２側面（９）に延びている複数の要素（７）によって、断熱コア層（４）の第１側面（３）に繋がっている、柔軟性を備える面（２）とを含む、柔軟性を備える断熱製品（１）。断熱製品（１）は、断熱コア層（４）の第２側面（９）に固定されている、柔軟性を備える断熱皮膜層（８）を更に含む。このような製品を製造する方法も開示される。

Description

本発明は、請求項１において紹介される断熱製品に関する。本発明は、また、このような製品を請求項１１に従って製造する方法に関する。

本発明に関連する類の製品の一つは、いわゆる金網補強マットであり、典型的には、例えばボイラー、排気ダクト、大口径パイプ及び他の技術的設備の断熱に使用される。

表面が、湾曲している、角度をなすなどのような、非平面であっても、金網補強マットの柔軟性に起因して、金網補強マットは、断熱される製品の表面に容易に適合させることができる。

一般に、金網補強マットは、マットの一方の側面に結合している金網から作製される、柔軟性を備える仕上げ面を有する、典型的にはグラスウール又は岩綿のような鉱物綿である断熱材の、柔軟性を備えるマット又はウエブを有する。網は、従来は、網の幾つかの開口部を通って断熱材のマットの中に延びている多数の金属糸によって、マットに縫いつけられている。特許文献１は、そのような金網補強マットの例を示す。他の多数の金網補強マットの例を、特許文献において及び鉱物綿断熱製品の多様な製造者により市場において、見出すことができる。使用時には、金網補強マットの金網を備えていない側面が、断熱される設備の表面に配置される。

ＷＯ９３／２１０６１

金網補強マットは産業界において技術設備の断熱のために何十年間も使用されてきたが、より良好な断熱体へのさらなる需要の高まりは、発明者たちがこの類の製品に対して改善を行うことを促した。従来技術の断熱製品の問題に一つは、製品の一方の側面から他方の側面に延びている要素、例えば従来の金網補強マットの場合では金属糸が、断熱される設備から断熱体の外面へ熱を導く熱橋を形成することである。したがって、本発明の目的は、今まで知られている製品よりも良好な断熱性を有する、冒頭の段落において記述された類の断熱製品を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴部分において及び請求項１１の方法によって、提供される断熱製品を配することによって達成される。

図１は、本発明の断熱製品の第１実施態様を斜視図で示す。 図２は、図１に示されている断熱製品の断面を示す。 図３は、本発明の断熱製品の第２実施態様の断面を示す。

柔軟性を備える断熱皮膜層を、仕上げ面と反対側のコア層に固定することによって、断熱製品が取り付けられたときに、断熱皮膜層を通るのではなく仕上げ面とコア層とを通って延びている要素が、断熱される設備の熱い表面と接触しないため、これら熱橋を介した熱損失が実質的に低減されることを確実にする。

柔軟性を備える断熱コア層は、好ましくは、６０mW/m.K未満、より好ましくは５０mW/m.K未満、最も好ましくは４０mW/m.K未満の、５０℃での熱伝導率（λ値）を有する。典型的には、熱伝導率は２５又は３０mW/m.K以上である。

好ましい実施態様において、柔軟性を備える断熱コア層は、鉱物綿を含む。グラスウール、岩綿又はスラグウールのような鉱物綿は、断熱材としての価値を長い間実証してきた。一般に、鉱物綿は、内部遠心分離（グラスウールで典型的）又は外部遠心分離（岩綿及びスラグウールで典型的）のいずれかにより、鉱物溶融体を繊維化することによって作製される。密着した製品が得られるように、通常、結合剤を塗布することによって、鉱物綿中の繊維が確実に密着するようにする。結合剤は、製品の最終用途に応じて、有機又は無機であることができる。他の物質も適用することもでき、例えば、粉塵を低減する及び／又は製品を撥水性にするための油が挙げられる。最終製品が耐火製品として分類される場合又は高温表面の断熱体として使用される場合、製品における有機材料（結合剤、油など）の量は、低くなければならない。この結果、そのような製品の密着性は低減するので、製品の密着性及び取扱いの容易さを確保するために、編む又は縫うのような他の手段が、多くの場合に適用される。特に、鉱物綿の層を通って延びる金属糸によって、鉱物綿製品の表面上に、金網及び／又はアルミニウムホイル及び／又は紙シートを縫いつけることが知られている。

最終製品が密度、剛性、圧縮及び引張強度などに関する特定の特性を達成するために、鉱物綿製品の製造の際に、鉱物綿は、長さ、及び／又は高さ圧縮、及び／又はプリーティング、及び／又は鉱物繊維を再構成する任意のその他の処理に付される場合がある。鉱物綿コア層は、好ましくは２０kg/m³超、又は、さらには４０kg/m³超、例えば６０kg/m³超又はさらには８０kg/m³超の密度を有する。密度は、通常、１８０kg/m³未満、又は、さらには１６０kg/m³未満、例えば１２０kg/m³未満、又は、さらには１００kg/m³未満である。

柔軟性を備える断熱皮膜層は、好ましくは、５０mW/m.K未満、より好ましくは４０mW/m.K未満、最も好ましくは３０mW/m.K未満の、５０℃での熱伝導率（λ値）を有する。一般に、皮膜層は、１０mW/m.K以上、より一般には１５mW/m.K以上、最も一般には２０mW/m.K以上の熱伝導率（λ値）を有する。

柔軟性を備える断熱皮膜層は、鉱物綿のような、任意の従来の断熱材から作製することができるが、好ましい実施態様において、断熱皮膜層は、エアロゲルを含む。

エアロゲルという用語が本明細書で使用されるとき、エアロゲル、キシロゲル及びクリオゲルとして一般的に知られている、異なる種類の乾燥ゲル製品を網羅することが意図される。これらの製品は、非常に高い表面積、高い多孔性及び比較的大きな孔容積を備えることによって、優れた断熱特性を有することが知られている。これらは、流動性ゾルゲル溶液をゲル化し、次に、ゲルの孔を破壊しない方法でゲルから液体を除去することによって製造される。

乾燥条件に応じて、エアロゲル、キセロゲル又はクリオゲルを作製することができる。湿潤ゲルが液体の臨界点を超えて乾燥される場合、毛管圧は存在せず、したがって、液体が除去されるときの収縮が比較的少ない。このような方法の製品は、非常に高い多孔性があり、エアロゲルとして知られている。一方、ゲルを臨界未満の条件の蒸発により乾燥すると、得られる製品はキセロゲルである。キセロゲルの製造において収縮は妨げられていないが、この材料は、通常、非常に小さな孔径と組み合わされた非常に高い多孔性及び大きな表面積を保持する。ゲルを凍結乾燥方法により乾燥すると、クリオゲルが得られる。

通常、エアロゲルは、シリカ含有ゾルゲル溶液を基にしているが、適切なエアロゲルは、アルミナ又はゾルゲル技術に適した他の金属酸化物を基にすることもできる。耐火の問題がない又は高温が関与しない場合には、エアロゲルを、レゾルシノール−ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリイソシアヌレート及び多様な不飽和炭化水素材料のような、有機前駆体から作製することもできる。

エアロゲルを純粋な形態で使用することはできるが、純粋なエアロゲル製品（キセロゲル及びクリオゲル製品を含む）は脆く、ひび割れしやすいので、取扱いが困難であり、本発明の柔軟性を備える断熱製品を硬くしすぎる場合がある。したがって、一つの実施態様において、エアロゲルは、有機及び／又は無機繊維を含む繊維マトリックスに、粒子として含まれる。用語「エアロゲル粒子」とは、適切な結合剤により結合されることによって及び／又は圧縮されることによって、より大きなエアロゲル粒子を形成している、モノリス又はより小さなモノリス粒子を含む粒子のいずれかである粒子を意味する。エアロゲル粒子の平均直径は、通常、１cm未満から２mm超、好ましくは５mm超である。平均直径は、重量平均として計算される。

別の実施態様において、柔軟性を備える断熱皮膜層は、エアロゲルマトリックスに含まれている有機及び／又は無機繊維を含み、繊維はこの物質を補強する役割を果たす。これらの物質はエアロゲルマトリックス複合材として知られており、柔軟性を備えるマットの形態で一般的に生産され、典型的には、増強繊維を流動性ゾルゲル溶液に含浸させ、ゲル化し、次にゲルの孔を破壊しない方法でゲルから液体を除去することによって製造される。エアロゲルマトリックス複合材は、柔軟性を備え、機械的に強度がある良好な断熱体であり、純粋なエアロゲルよりも短い加工時間しか必要としない。エアロゲルマトリックス複合材は、高温の表面を断熱するのに適用できる形態としても知られているので、多くの場合、エアロゲルを含む皮膜層を有する断熱製品は、高温設備の断熱に関して改善された特性を有する。

好ましい実施態様において、エアロゲルに関連して使用される繊維は、製品に良好な火炎特性をもたらす鉱物繊維、好ましくは岩繊維である。好ましくは、断熱皮膜層は、少なくとも２０重量％、より好ましくは少なくとも５０重量％、さらにより好ましくは８０重量％、例えば９０重量％まで又はさらには９８重量％までの、エアロゲルを含む。

一般に、エアロゲルを含む断熱皮膜層は、例えば鉱物綿よりも高い温度に耐えることができる。したがって、断熱皮膜層にエアロゲルを使用することは、例えば鉱物綿製品の場合よりも高温で稼働する設備に関して使用することができる、断熱製品を提供する。

断熱皮膜層は、好ましくは、接着剤によってコア層に固定されている。これによって、断熱製品の中へ熱橋として作用しうるあらゆる機械的手段の使用が回避される。

好ましい実施態様において、接着剤は無機接着剤である。一般に、無機接着剤は、高温に耐えることができ、有機化合物がないので、最終製品の火炎特性に否定的な影響を及ぼさない。無機接着剤は、水ガラス又は任意の他の適切な無機物質を基にすることができる。

一つの実施態様において、柔軟性を備える断熱コア層は、鉱物綿を含む第１コア層及びエアロゲルを含む第２コア層を含み、断熱皮膜層は、エアロゲルを含む第２コア層に固定されている。エアロゲルを含む２つの、好ましくは同一の、層を互いに向かい合わせて有することによって、２つの層を十分にくっつける接着剤を容易に見出すことができる。

仕上げ面を柔軟性を備える断熱コア層に繋げている複数の要素は、好ましくは、仕上げ面及び断熱コア層を通って延びている１本以上の金属糸を含む。密着性及び取扱いの容易さに関して良好な製品の品質は、鉱物綿マットを金属糸で縫うことによって得られることが既に知られている。

仕上げ面は、好ましくは金網であるが、アルミニウムホイル又は紙シートのようなホイル又はシートであることもできる。後者の場合では、ホイル又はシートをガラス繊維で補強することができる。したがって、用語「仕上げ面」は、本明細書で使用されるとき、上記に記述されたもの及びシートのように取扱いすることができる任意の他の仕上げ面材料を含む、断熱コア層の表面にくっつくことができる任意の閉鎖、有孔又は開放シート材料を意味することが意図される。仕上げ面は、曲げることができるという意味において柔軟性を備えるので、最終製品は、非平面の表面に依然として適合可能である。用語「柔軟性を備える」のこの定義は、断熱コア層又は断熱皮膜層に関して使用されるときにも当てはまる。

本発明の断熱製品の製造方法は、以下の工程を含む。
柔軟性を備える断熱コア層に、第１側面及び第２側面を設ける工程、
仕上げ面を設ける工程、
仕上げ面から断熱コア層の第２側面に延びている複数の要素によって、仕上げ面を断熱コア層の第１側面に繋ぐ工程、
柔軟性を備える断熱皮膜層を設ける工程、および、
断熱皮膜層を断熱コア層の第２側面に固定する工程。

この方法の結果として、仕上げ面を製品の表面に固定し、製品の密着性を改善している要素が、製品の厚もの全てを通っては延びておらず、したがって製品の中に熱橋を形成しない、製品を得ることができる。

仕上げ面を断熱コア層に繋ぐ要素は、仕上げ面と断熱コア層との中を通って縫われている、好ましくは１本以上の糸を含む。

好ましい実施態様において、断熱皮膜層と断熱コア層との境界面に接着剤を塗布することによって、断熱皮膜層が、断熱コア層に固定される。この方法により、断熱皮膜層は、使用時に断熱される設備と製品の断熱コア層との間に熱橋を示さない、一様な断熱層を構成する。

本発明を、図面を参照にして、例として以下に記載する。
図１は、本発明の柔軟性を備える断熱製品１の第１実施態様を示す。製品１は、柔軟性を備える断熱コア層４の第１側面３上に柔軟性を備える金網２を備える、いわゆる金網補強マットである。この第１実施態様において、断熱コア層４は２つの層を含む。この２つの層とは、すなわち、鉱物綿を含む第１コア層５、及び、柔軟性を備えるエアロゲルマトリックス複合材を含む、好ましくは金属繊維で補強されたエアロゲルを含む、第２コア層６である。第１及び第２コア層５、６は、金網２と第１及び第２コア層５、６とを通って縫われている複数の金属糸７によって、金網２と相互に繋がっている。柔軟性を備える断熱皮膜層８は、第２コア層６及び断熱皮膜層８のそれぞれに十分に接着する無機接着剤によって、断熱コア層４の第２側面９、すなわち第２コア層６の底面に固定されている。

図１に示されている実施態様において、柔軟性を備える断熱皮膜層８は、第２コア層６と同じ材料、すなわち、好ましくは鉱物繊維で補強されているエアロゲルを含む、エアロゲルマトリックス複合材で作製されている。断熱皮膜層８と第２コア層６とに同じ材料を使用することによって、両方の層を十分に接着する接着剤を選択することが可能である。

図２は、図１に示されている製品１の断面を示す。図２において、金網２、第１コア層５及び第２コア層６を相互に繋げている金属糸７が、どのように製品１の底面１０、すなわち断熱皮膜層８の最下面に延びていないかを明確に示している。使用時には、すなわち断熱製品が、ボイラー、パイプ、排気ダクト又は別の設備の表面上に適用された時には、底面１０は表面に対して配置され、断熱皮膜層のおかげで、断熱される設備の表面と、コア層４及び金網２を通って延びている金属糸との間に直接的な接触がない。

図３は、本発明の柔軟性を備える断熱製品１の別の実施態様を示す。構造及び／又は材料が異なっているにもかかわらず、同じ参照番号が図１及び図２と同種の部分について使用されていることに留意すること。

図１及び２と、図３とに示されている実施態様の主な差は、図３に示されている実施態様の柔軟性を備える断熱コア層４は、断熱材の層を１つしか含まないことである。この断熱層４は、例えば鉱物綿又はエアロゲルマトリックス複合材又はこのような材料の混合物から作製することができる。本発明によると、柔軟性を備える断熱皮膜層は、例えば無機接着剤によって、断熱コア層の第２側面９にくっつけられる。

Claims (14)

1. 柔軟性を有する断熱製品（１）であって、
   第１側面（３）及び第２側面（９）を有する、柔軟性を備える断熱コア層（４）と、
   柔軟性を備える仕上げ面（２）から前記断熱コア層（４）の前記第２側面（９）に延びている複数の要素（７）によって、前記断熱コア層（４）の前記第１側面（３）と繋がっている、柔軟性を備える仕上げ面（２）とを含み、
   前記断熱コア層（４）の前記第２側面（９）に固定されている、柔軟性を備える断熱皮膜層（８）を更に含むことを特徴とする、断熱製品（１）。
2. 前記断熱コア層（４）が鉱物綿を含むことを特徴とする、請求項１に記載の断熱製品。
3. 前記断熱皮膜層（８）がエアロゲルを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の断熱製品。
4. 前記断熱皮膜層（８）が、接着剤によって前記断熱コア層（４）に固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱製品。
5. 前記接着剤が無機接着剤であることを特徴とする、請求項４に記載の断熱製品。
6. 前記断熱コア層（４）が、鉱物綿を含む第１コア層（５）及びエアロゲルを含む第２コア層（６）を備え、前記断熱皮膜層（８）が、前記第２コア層（６）に固定されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の断熱製品。
7. 前記仕上げ面（２）を前記断熱コア層（４）に繋げている前記複数の要素（７）が、前記仕上げ面（２）と前記断熱コア層（４）とを通って延びている１本以上の金属糸を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の断熱製品。
8. 前記仕上げ面（２）が金網であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の断熱製品。
9. 前記仕上げ面（２）が、アルミニウムホイル又は紙シートのような、ホイル又はシートであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の断熱製品。
10. 前記ホイル又はシートがガラス繊維で補強されていることを特徴とする、請求項９に記載の断熱製品。
11. 柔軟性を備える断熱製品（１）を製造する方法であって、
    柔軟性を備える断熱コア層（４）に、第１側面（３）及び第２側面（９）を設ける工程、
    柔軟性を備える仕上げ面（２）を設ける工程、
    前記仕上げ面（２）から前記断熱コア層（４）の前記第２側面（９）に延びている複数の要素（７）によって、前記仕上げ面（２）を、前記断熱コア層（４）の前記第１側面（３）に繋ぐ工程、
    柔軟性を備える断熱皮膜層（８）を設ける工程、および、
    前記断熱皮膜層（８）を、前記断熱コア層（４）の前記第２側面（９）に固定する工程を含む方法。
12. 前記仕上げ面（２）が、前記仕上げ面（２）と前記断熱コア層（４）とを通っている１本以上の糸で縫われることによって、前記断熱コア層（４）に繋げられている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記断熱皮膜層（８）と前記断熱コア層（４）との境界面に接着剤を塗布することによって、前記断熱皮膜層（８）が、前記断熱コア層（４）に固定される、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記断熱製品（１）が、請求項１〜１０に記載された任意の材料を含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。

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