JP5680352B2 - 断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、断熱材に関する。

室温での空気分子の平均自由行程は約１００ｎｍである。したがって、直径１００ｎｍ以下の空隙を有する多孔質体内では、空気による対流や伝導による伝熱が抑制されるため、このような多孔質体は優れた断熱作用を示す。

この断熱作用の原理にしたがい、超微粒子を断熱材に用いることで、熱伝導率の極めて低い断熱材が得られることが知られている。例えば、下記特許文献１には、リング内径が０．１μｍ以下となるようにリング状又はらせん状に会合した超微粒子によって輻射吸収散乱材料等からなる粒子を被覆して多孔体被覆粒子を形成し、これを無機繊維又は多孔体被覆粒子と同様に形成された多孔体被覆繊維と混合して、断熱材前駆体の粉体とし、この前駆体を加圧成形して断熱材を製造する方法が開示されている。

特許４３６７６１２号公報

独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構、平成１７年度〜１８年度成果報告書 エネルギー使用合理化技術戦略的開発 エネルギー使用合理化技術実用化開発 「ナノ多孔・複合構造を持つ超低熱伝導材料の実用化開発」

しかしながら、特許文献１の断熱材のかさ密度は約０．４ｇ・ｃｍ^−３であり、断熱材のかさ密度としては比較的大きい。かさ密度を小さくするため、単純に超微粒子の含量を増やすと、非特許文献１に記載されているとおり、特許文献１の断熱材には、加圧成形時にプレス面に対して垂直な面に亀裂状の成形欠陥が発生する。一方、かさ密度を小さくするために加圧成形の圧力を下げても、同様に成形欠陥の発生が顕著となる。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、成形欠陥の発生が抑制されており、かつかさ密度が小さい断熱材を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、下記の特徴を有する断熱材であれば、成形欠陥の発生を抑制しつつかさ密度の低い断熱材を成形できることを見出し、下記の本発明をなすに至った。

本発明の断熱材は、シリカを含む第一の無機化合物からなり、比重がＣ_Ｓである複数の小粒子と、第二の無機化合物からなり、比重がＣ_Ｌであり、Ｃ_Ｌが３以下である、小粒子よりも粒子径が大きい複数の大粒子と、平均太さが１μｍ以上２０μｍ以下である無機繊維と、を備え、複数の小粒子の質量の合計値Ｍ_Ｓと複数の大粒子の質量の合計値Ｍ_Ｌとの比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上３以下である。このような断熱材は、かさ密度が低く、施工性が良好である。また、成形欠陥の発生が抑制されているため、成形欠陥に起因する断熱材の破損や断熱性能の低下が抑制される。

上記本発明では、小粒子の平均粒子径Ｄ_Ｓが５ｎｍ以上５０ｎｍ未満であり、大粒子の平均粒子径Ｄ_Ｌが５０ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。これらの小粒子及び大粒子を用いた場合、粒子同士の付着力が強くなるため、低圧で加圧成形が可能となり、かさ密度が小さくなりやすい。

また、本発明の断熱材では、大粒子が小粒子により囲まれたコア−シェル構造を有することが好ましい。この場合、断熱材の熱伝導率が低下し、断熱性能が向上しやすい傾向がある。

上記本発明の断熱材は、小粒子及び大粒子の含有率の合計値が、断熱材の全質量を基準として、４０質量％以上９９．５質量％以下であり、さらに無機繊維の含有率が、断熱材の全質量を基準として、０．５質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。これにより、粒子と無機繊維とが好適にからみあうように混合されるため、より確実に低圧での加圧成形が可能となり、かさ密度が小さくなりやすい。

上記本発明では、小粒子及び大粒子、無機繊維以外に、赤外線不透明化粒子を含んでも、効果を発現することは可能である。この場合、赤外線不透明化粒子の平均粒子径が０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、その含有率が０質量％超５９質量％以下であることが好ましい。赤外線不透明化粒子を含有する断熱材では、輻射による伝熱が抑制されるため、特に高い温度での断熱性能を必要とする場合に好ましい。

上記本発明では、無機繊維は生体溶解性を有することが好ましい。生体溶解性の無機繊維を用いた断熱材は、生体に対して非溶解性の無機繊維（セラミック繊維等）を用いた断熱材に比べて、人体にとって安全である。

本発明によれば、成形欠陥の発生が抑制されており、かつかさ密度の小さい断熱材を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る断熱材の断面模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。なお、図面において、同一の要素については同一の符号を付し、同一の要素の符号の一部は省略する。各粒子の位置関係及び寸法比は図面に示すものに限定されない。

図１は、本発明の一実施形態に係る断熱材の断面模式図である。

（断熱材）
本実施態の断熱材は、複数の小粒子Ｓと、小粒子Ｓよりも大きい複数の大粒子Ｌと、無機繊維Ｆと、を含有する。断熱材内において、小粒子Ｓ、大粒子Ｌ及び無機繊維Ｆは混合されており、小粒子Ｓが大粒子Ｌを取り囲むように大粒子Ｌの表面に付着している。また、これらの粒子は無機繊維Ｆを覆うように無機繊維Ｆの表面に付着している。小粒子Ｓは、シリカを含む第一の無機化合物からなる。小粒子Ｓの比重はＣ_Ｓである。大粒子Ｌは、第二の無機化合物からなる。大粒子Ｌの比重はＣ_Ｌである。

小粒子の平均粒子径Ｄ_Ｓは５ｎｍ以上５０ｎｍ未満であることが好ましい。平均粒子径Ｄ_Ｓは、小粒子１０００個を電界放射型透過型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察し、その等面積円相当径を求めることにより、確認することができる。

小粒子の平均粒子径Ｄ_Ｓが５ｎｍよりも小さいと、Ｄ_Ｓが上記の数値範囲内である場合に比べて、小粒子が化学的に不安定である傾向があり、断熱性能が安定し難い傾向がある。Ｄ_Ｓが５０ｎｍ以上であると、Ｄ_Ｓが上記の数値範囲内である場合に比べて、小粒子同士の接触面積が大きくなり、断熱材の固体伝導による伝熱が増し、断熱性能が不十分となる傾向がある。

小粒子の平均粒子径Ｄ_Ｓは、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であると、小粒子と大粒子の粒径の差が大きくなり、大粒子の小粒子に対する分散が容易となり、より好ましい。Ｄ_Ｓが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であると、粒子の付着力が増して、断熱材からの粒子の脱落が減少し、さらに好ましい。

小粒子を構成する第一の無機化合物はシリカを含有する。第一の無機化合物におけるシリカの含有率は、５０質量％以上であると、断熱材の固体伝導による伝熱が小さくなるため、好ましい。第一の無機化合物は、シリカを７５質量％以上含むと、粒子の付着力が増して、断熱材からの粒子の脱落が減少するため、より好ましい。なお、本発明においてシリカとは、組成式ＳｉＯ_２で表される成分を指す。第一の無機化合物は、純粋な二酸化ケイ素であってもよく、Ｓｉ及び種々の他元素との塩や複合酸化物であってもよく、水酸化物のような含水酸化物であってもよい。第一の無機化合物が、シラノール基を有していてもよい。第一の無機化合物は、結晶質であっても、非晶質であっても、それらの混合体であってもよいが、非晶質であると、断熱材中の固体伝導による伝熱が小さくなり、断熱性能が向上するため、好ましい。

断熱性の観点で、小粒子に包囲された大粒子によって無機繊維が包囲され、無機繊維と大粒子が直接接触していないのが好ましい。無機繊維と大粒子が直接接触していないと、小粒子を経由しなければ両者の熱が伝わり合わない構造を有することで、一層高い断熱性を期待できる。なお、図１に示す例では、大粒子に接触しないで独立に存在する小粒子は描かれていないが、無機繊維の周り等に大粒子に担持されていない小粒子が存在しても、断熱性の観点からはもちろん差し支えない。ただし、良質な（例えば、不純物が少ない）小粒子は高価な場合が多いので、独立に存在する小粒子が存在しないことは、コストの面では好ましい態様である。

シリカを含む第一の無機化合物の具体例としては、下記のものが挙げられる。
シリカや石英と呼ばれるケイ素の酸化物。
ケイ素の部分酸化物。
シリカアルミナやゼオライトのようなケイ素の複合酸化物。
Ｎａ，Ｃａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｃｅ，Ｂ，Ｆｅ及びＡｌ等のいずれかのケイ酸塩（ガラス）。
ケイ素以外の元素の酸化物，部分酸化物，塩又は複合酸化物（アルミナやチタニア等）と、ケイ素の酸化物，部分酸化物，塩又は複合酸化物との混合体。
ＳｉＣやＳｉＮの酸化物。

小粒子がシリカを含有することは、例えば、小粒子を断熱材より分級して固体Ｓｉ−ＮＭＲ測定を行い、Ｑ４構造を検出することで、確認することができる。小粒子におけるシリカの含有量は、例えば、電界放射型走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＦＥ−ＳＥＭ ＥＤＸ）により、求めることができる。

第一の無機化合物は、断熱材の使用される温度において、熱的に安定であることが好ましい。具体的には、断熱材の使用最高温度において１時間保持したときに、第一の無機化合物の重量が１０％以上減少しないことが好ましい。また、第一の無機化合物は耐水性を有することが好ましい。具体的には、２５℃の水１００ｇに対する第一の無機化合物の溶解量が０．１ｇ未満であることが好ましく、０．０１ｇ未満であることがより好ましい。

小粒子の比重Ｃ_Ｓ及び大粒子の比重Ｃ_Ｌは、ピクノメーター法により求まる真比重を指す。なお、Ｃ_Ｌは３以下である。Ｃ_Ｌが３より大きい場合、断熱材成形体のかさ密度が大きくなるため、断熱材の単位面積当たりの重量が重くなり、施工性が悪くなるため、実用上好ましくない。

大粒子の比重Ｃ_Ｌは、２以上２．９以下であると、小粒子との比重差が小さく、小粒子との均一混合が容易となるため、好ましい。Ｃ_Ｌは、２．１以上２．８以下であると、小粒子との比重差がさらに小さくなり、貯蔵や輸送において小粒子と大粒子の分離が起こりにくくなるため、より好ましい。

大粒子を構成する第二の無機化合物は、その比重Ｃ_Ｌが３以下であれば特に限定されないが、第一の無機化合物同様、断熱材の使用される温度において熱的に安定であり、耐水性がある化合物が好ましい。第二の無機化合物は、第一の無機化合物と同一でもよく、異なっていてもよい。第二の無機化合物は、単一の化合物からなっていても、混合物でもよい。第二の無機化合物は、結晶質であっても、非晶質であっても、それらの混合体であってもよい。

好ましい第二の無機化合物の具体例としては、下記のものが挙げられる。
上記の第一の無機化合物と同様のもの。
タルク、マイカ、アタパルジャイト、炭酸カルシウム。
Ｎａ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｋ，Ｂａ及びＣｅの少なくともいずれか１種を含む難溶性ケイ酸塩（ガラス）。
これらの混合物。

第二の無機化合物は、第一の無機化合物と同様のもの、炭酸カルシウム又は上記の難溶性ケイ酸塩であることがより好ましい。難溶性ケイ酸塩としては、例えば鉄鋼スラグなどが挙げられる。さらに好ましいのは、第一の無機化合物と同様のものである。最も好ましいのは、アモルファスなケイ素の酸化物であるシリカである。

大粒子の平均粒子径Ｄ_Ｌは５０ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。Ｄ_Ｌは、前述のＤ_Ｓと同じ方法により求められる。Ｄ_Ｌが５０ｎｍより小さいと、Ｄ_Ｌが上記の数値範囲内である場合に比べて、断熱材におけるスプリングバックが大きくなる傾向がある。Ｄ_Ｌが１０μｍより大きいと、かさ密度が大きくなる傾向がある。

大粒子の平均粒子径Ｄ_Ｌは、５０ｎｍ以上３μｍ以下であると、無機繊維や赤外線不透明化粒子との均一な混合が容易となるため、より好ましい。Ｄ_Ｌは、５０ｎｍ以上１μｍ以下であると、粒子の付着力が増し、断熱材からの粒子の脱落が減少するため、さらに好ましい。

Ｄ_ＬはＤ_Ｓの２倍以上であることが、成形欠陥が発生しにくくなるため、好ましい。Ｄ_ＬはＤ_Ｓの３倍以上であると、小粒子と大粒子の混合粉体のかさ比重が大きくなり、粉体体積が小さくなるため作業性が向上するので、より好ましい。Ｄ_ＬはＤ_Ｓの４倍以上であると、小粒子と大粒子の粒径の差が大きくなり、大粒子の小粒子に対する分散が容易となり、さらに好ましい。

本発明者は、断熱材に含まれる全小粒子の質量の合計値Ｍ_Ｓと断熱材に含まれる全大粒子の質量の合計値Ｍ_Ｌとの比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが、０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上３以下であると、粒子の付着力が強く、低圧で加圧成形が可能であるため、かさ密度が小さくかつ十分な断熱性能を有する断熱材が得られることを見出した。

Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが、０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ未満であると、断熱性能が不十分となる。また、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが３より大きいと、断熱材に成形欠陥が発生する。

Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは、例えば、断熱材に含まれる小粒子及び大粒子を分級して、それぞれの質量を測定し、小粒子の質量を大粒子の質量で除することにより、求められる。

Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは、０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上０．９以下であることが、小粒子の体積が減少し、混合が容易となるため、より好ましい。Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは、０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上０．５以下であると、小粒子と大粒子の混合粉体を加圧成形する際に、混合粉体と成形体の体積差が小さくなり、加圧成形が容易となるため、さらに好ましい。

本発明において、粒子の付着力が発現するメカニズムは明らかではないが、一般的に、粒径がＤ_１、Ｄ_２の二粒子間の付着力Ｆは、定数Ａ、粒子表面間距離ｚを用いて、Ｆ＝−Ａ×Ｄ_１Ｄ_２／（Ｄ_１＋Ｄ_２）／（１２ｚ^２）と表わされることが知られている。このため、Ｄ_１とＤ_２がほぼ同じである場合よりも、Ｄ_１とＤ_２に差があるほうが、付着力が強くなる。このため、小粒子と大粒子を所定の比率で混合した粉体は、付着力が強くなり、低圧での加圧成形が可能となると推測される。

本発明者らは、小粒子及び大粒子の混合体を用いて断熱材を作成し、その熱伝導率とＭ_Ｓ／Ｍ_Ｌの関係を詳細に調べた。その結果、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上３以下の範囲では、断熱材の熱伝導率は十分小さく、かつＭ_Ｓ／Ｍ_Ｌの減少量に対する熱伝導率の増加量（熱伝導率の増加率）も小さいことを本発明者らは発見した。さらに、本発明者らは、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが閾値の０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ未満の範囲では、驚くべきことに不連続な変化が現れ、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌの減少に従い熱伝導率が急激に増加することを見出した。この理由は明らかではないが、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上の領域では、断熱材が、気体伝導と固体伝導の伝熱に対するボトルネックを有する構造をとるためであると考えられる。

以下に、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上のとき、断熱材中に伝熱に対するボトルネックが発生する構造となる原理を説明する。

仮に、すべての大粒子が真球状で同一の粒子径Ｄ_Ｌを有し、粒子間力が無いため大粒子は凝集せずに単分散すると仮定する。

一定の空間に大粒子を充填し、断熱材を形成すると、空間における大粒子の充填率は、少なくとも単純立方格子に占める大粒子の体積百分率の理論値である５２体積％以上になると見積もられる。この空間とは、断熱材全体において大粒子及び小粒子が占める全体積に相当する。大粒子間に生じた４８体積％のすべての空隙が、内部の細孔サイズが１００ｎｍ以下の小粒子凝集体により充填される場合、この小粒子凝集体が気体伝導による伝熱に対するボトルネックとなり、断熱材全体において気体伝導による伝熱が小さくなる。加えて、小粒子の数をわずかに増やして、大粒子同士の各接点に、２個分の小粒子を直列に挿入すれば、大粒子同士が直接接触しない構造となる。このような構造においては、大粒子から大粒子への固体伝導による伝熱経路は、必ず伝熱抵抗が大きな小粒子の点接合部を通ることとなる。この小粒子の点接合部が、固体伝導による伝熱に対するボトルネックとなるため、断熱材全体において固体伝導による伝熱は小さくなる。

つまり、上記空間内に存在する小粒子凝集体の体積の合計値が上記空間内に存在する全大粒子の体積の理論値５２体積％よりもわずかに大きい場合、断熱材は、気体伝導及び固体伝導の伝熱に対するボトルネックを有する構造となる。

小粒子凝集体のかさ比重は、小粒子のみを加圧成形した断熱材のかさ比重とほぼ等しいと考えることができる。このような小粒子のみを加圧成形した断熱材の空隙率は、概ね９０％程度であり、かさ比重は真比重Ｃ_Ｓの１０分の１程度であることが知られている。

以上の前提に基づけば、上記空間内に存在する全大粒子の体積の理論値（下限）と、上記空間内に存在する小粒子凝集体の体積の合計値（上限）との比５２：４８は、下記数式（１）で表される。
５２：４８＝（Ｍ_Ｌ／Ｃ_Ｌ）：（Ｍ_Ｓ／０．１Ｃ_Ｓ） ・・・（１）

大粒子間に生じた全空隙を充填するために必要な小粒子凝集体の質量の合計値Ｍ_Ｓの下限は、上記式（１）に基づく下記数式（２）で表される。換言すれば、気体伝導及び固体伝導の伝熱に対するボトルネックを有する構造を断熱材内に形成するために必要なＭ_Ｓの下限は下記数式（２）で表される。
Ｍ_Ｓ＝（Ｍ_Ｌ／Ｃ_Ｌ）×（４８／５２）×０．１Ｃ_Ｓ＝Ｍ_Ｌ×０．０９２（Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ）・・・（２）

上記数式（２）から明らかなように、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上であれば、大粒子間に生じた全空隙を充填するために充分な小粒子が断熱材に含有される。断熱材内で大粒子が凝集している場合、大粒子が単分散している場合と同様に、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌを０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上とすることにより、すべての大粒子凝集体の間の空隙を、小粒子凝集体により充填することが可能である。

なお、Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上のとき、断熱材が伝熱に対するボトルネックを有する構造となる原理は、以上のものに限定されない。

断熱材は、大粒子が小粒子により囲まれたコア−シェル構造を有することが好ましい。つまり、大粒子は小粒子により囲まれており、断熱材の端から端まで大粒子が直接連結している構造が存在しないことが好ましい。この場合、大粒子間に小粒子が介在するため、大粒子間に生じた空隙が小粒子で充填され易く、大粒子同士が直接接触し難い。そのため、断熱材中に固体伝導の大きい伝熱経路が存在せず、断熱材全体の熱伝導率が低くなり易い。断熱材が、コア−シェル構造を有することは、断熱材断面をＦＥ−ＳＥＭで観察することにより、確かめることができる。

断熱材中の大粒子は、分散性が良いほど断熱性能が向上する傾向となるため、単分散していることが好ましい。

本実施態様の断熱材は、無機繊維を含む。無機繊維を含む断熱材は、かさ密度が低い場合でも、成形が容易である。

無機繊維の平均太さは１μｍ以上２０μｍ以下である。無機繊維の平均太さが１μｍ以上であると、混合により繊維長が短くなり難いので、低圧での加圧成形が容易である。平均太さが２０μｍ以下であることで、加圧成形が容易である。

無機繊維の平均太さは、３μｍ以上２０μｍ以下であると、無機繊維が飛散しにくいため作業性が良く、好ましい。平均太さは、３μｍ以上１５μｍ以下であると、粉体（大粒子及び／又は小粒子を含む）との均一混合が容易となり、より好ましい。

無機繊維の平均太さは、ＦＥ−ＳＥＭにより、無機繊維１０００本の太さを求めて、これを平均して求めることができる。

無機繊維の平均太さに対する無機繊維の平均長さの比（アスペクト比）は１０以上であることが、曲げ強度が向上するため、好ましい。アスペクト比が１００以上であると、無機繊維が飛散しにくくなり、より好ましい。無機繊維のアスペクト比は、ＦＥ−ＳＥＭにより測定した無機繊維１０００本の太さ及び長さの平均値から求めることができる。

無機繊維の含有率は、断熱材の全質量を基準として、０．５質量％以上６０質量％以下だと、低圧での加圧成形が可能となり、好ましい。無機繊維の含有率が０．５％以上であると、低圧での成形が容易である。また、無機繊維の含有率が６０質量％より大きいと、圧力によらず加圧成形が困難となる。

断熱性能の観点から、無機繊維の含有率は０．５質量％以上４０質量％以下がより好ましい。小粒子や大粒子、赤外線不透明化粒子との混合を容易にする観点から、無機繊維の含有率は０．５質量％以上２０質量％以下であることが、さらに好ましい。

無機繊維の含有率は、例えば、無機繊維を断熱材から分級することにより、求めることができる。

なお、ここで言う無機繊維とは、無機化合物からなる繊維状のもののことを指す。

無機繊維として例を示すと、ガラス長繊維（フィラメント）（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ）、グラスウール（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−Ｎａ_２Ｏ）、耐アルカリガラス繊維（ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２−ＣａＯ−Ｎａ_２Ｏ）、ロックウール（バサルトウール）（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＣａＯ）、スラグウール（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＣａＯ）、セラミックファイバー（ムライト繊維）（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、シリカ繊維（ＳｉＯ_２）、アルミナ繊維（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、チタン酸カリウム繊維、アルミナウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、硫酸カルシウムウィスカー（セッコウ繊維）、酸化亜鉛ウィスカー、ジルコニア繊維、炭素繊維、黒鉛ウィスカー、フォスフェート繊維、ＡＥＳ（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｅａｒｔｈ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）ファイバー（ＳｉＯ_２−ＣａＯ−ＭｇＯ）、天然鉱物のウォラストナイト、セピオライト、アタパルジャイト、ブルーサイトなど、従来から知られる無機繊維を挙げることができる。

無機繊維の中でも、特に人体にとって安全である生体溶解性のＡＥＳファイバー（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｅａｒｔｈ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｆｉｂｅｒ）を用いることが好ましい。ＡＥＳファイバーとしては、例えば、ＳｉＯ_２−ＣａＯ−ＭｇＯ系の無機質のガラス（無機高分子）が挙げられる。

断熱材には、赤外線不透明化粒子が混合されていることが、高い温度での断熱性能を発現させることから、好ましい。赤外線不透明化粒子とは、赤外線を反射、散乱又は吸収するような材料からなる粒子を指す。断熱材に赤外線不透明化粒子が混合されていると、輻射による伝熱が抑制されるため、特に２００℃以上の高い温度領域での断熱性能が向上する。

赤外線不透明化粒子として例を示すと、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、二酸化チタン、鉄チタン酸化物、酸化鉄、酸化銅、炭化ケイ素、金鉱石、二酸化クロム、二酸化マンガン、グラファイトなどの炭素質物質、炭素繊維、スピネル顔料、アルミニウムの粒子、ステンレス鋼の粒子、青銅の粒子、銅／亜鉛合金の粒子、銅／クロム合金の粒子を挙げることができる。従来から赤外線不透明物質として知られる上記の金属粒子又は非金属粒子を、単独で用いてもよく、２種類以上を混合して使用してもよい。

赤外線不透明化粒子としては、特に、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、二酸化チタン又は炭化ケイ素を用いることが好ましい。

赤外線不透明化粒子の組成は、小粒子の場合と同様に、ＦＥ−ＳＥＭ ＥＤＸにより求められる。

赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。赤外線不透明化粒子の平均粒子径が０．５μｍ以上である場合、２００℃以上での十分な断熱性能を達成し易い。赤外線不透明化粒子の平均粒子径が３０μｍ以下である場合、断熱材における固体伝導が抑制され、２００℃未満での十分な断熱性能を達成し易い。なお、赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、小粒子と同じ方法により求められる。

赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが、無機繊維や小粒子、大粒子との混合が容易となるため、より好ましい。

断熱材中の赤外線不透明化粒子の含有率は、０質量％以上５９．５質量％以下であることが好ましい。赤外線不透明化粒子の含有率が５９．５質量％より大きいと、固体伝導による伝熱が増すため、２００℃未満での断熱性能が低下する傾向がある。２００℃以上での断熱性能を向上させるためには、赤外線不透明化粒子の含有率は、２質量％以上であることが好ましい。

赤外線不透明化粒子の含有率は、２質量％以上３０質量％以下であると、無機繊維や大粒子、小粒子との混合が容易となり、さらに好ましい。

赤外線不透明化粒子の含有率は、例えば、赤外線不透明化粒子のみが含有する元素を、蛍光Ｘ線分析法により定量することで、求めることができる。

（断熱材の製造方法）
小粒子及び大粒子としては、従来知られる製法で製造されるシリカ成分を有する粒子を使用することができる。例えば、小粒子及び大粒子は、酸性又はアルカリ性の条件下での湿式法により、ケイ酸イオンを縮合して製造された粒子でもよい。小粒子及び大粒子は、湿式法でアルコキシシランを加水分解・縮合して製造されたものでもよい。小粒子及び大粒子は、湿式法で製造されたシリカ成分を焼成して製造されたものでもよい。小粒子及び大粒子は、塩化物などケイ素の化合物を気相で燃焼して製造されたものでもよい。小粒子及び大粒子は、ケイ素金属やケイ素を含む原料を加熱して得られたケイ素ガスを酸化・燃焼して製造されたものでもよい。小粒子及び大粒子は、ケイ石などを溶融して製造されたものでもよい。

小粒子や大粒子に含まれるシリカ成分以外の成分としては、上記の製法において原料中に不純物として存在しているものを利用してもよい。シリカ成分以外の成分を、製造プロセス中に意図的に原料に添加してもよい。

大粒子や小粒子として用いるシリカとしては、従来から知られる製法で製造された下記のシリカが好適に使用される。

＜湿式法で合成されるシリカ＞
ケイ酸ナトリウムを原料に酸性で作られるゲル法シリカ。
ケイ酸ナトリウムを原料にアルカリ性で作られる沈降法シリカ。
アルコキシシランの加水分解・縮合で合成されるシリカ。

＜乾式法で合成されるシリカ＞
ケイ素の塩化物を燃焼して作られるヒュームドシリカ。
ケイ素金属ガスを燃焼して作られるシリカ。
フェロシリコン製造時などに副生するシリカヒューム。
アーク法やプラズマ法で製造されるシリカ。
ケイ石を溶融して作られる溶融シリカなど。

上記のシリカのうち、小粒子としては、ヒュームドシリカを用いることがより好ましい。大粒子しては、ヒュームドシリカ、ケイ素金属ガスを燃焼して作られるシリカ、シリカヒューム、溶融シリカを用いることがより好ましい。

断熱材は、小粒子、大粒子、無機繊維及び必要に応じたその他の成分を混合することにより製造することができる。大粒子と無機繊維が接触した状態になるのを防ぎ、高い断熱性を有する断熱材を製造する観点で、小粒子と大粒子を混合した後、無機繊維、その他の必要な成分を添加してさらに混合することが、好ましい。小粒子と大粒子を混合する工程で、小粒子が大粒子を包囲した構造が形成されるので、その後にこの構造体と無機繊維とを混合することで、大粒子と無機繊維が直接接触していない断熱剤を製造し易い。

なお、用途に応じて、赤外線不透明化粒子を添加して形成した粉体を断熱材としてもよいが、小粒子と大粒子とを混合した後であれば、赤外線不透明化粒子や無機繊維を混合する順序は特に限定されない。小粒子、大粒子、無機繊維等の混合物を加圧成形したものを断熱材として用いてもよい。

小粒子、大粒子、赤外線不透明化粒子及び無機繊維は、従来から粉体の混合に用いられる各種の混合機を使用して混合することができる。従来から知られる混合機としては、例えば、容器回転型（容器自体が回転、振動、揺動する）として水平円筒型、Ｖ型（攪拌羽根が付いていてもよい）、ダブルコーン型、立方体型及び揺動回転型、機械撹拌型（容器は固定され、羽根などで撹拌する）として、単軸リボン型、複軸パドル型、回転鋤型、二軸遊星攪拌型、円錐スクリュー型、高速撹拌型、回転円盤型、ローラー付き回転容器型、撹拌付き回転容器型、高速楕円ローター型、流動撹拌型（空気、ガスによって撹拌する）として、気流撹拌型、重力による無撹拌型が挙げられる。これらの混合機を組み合わせて使用してもよい。

小粒子、大粒子、赤外線不透明化粒子及び無機繊維の混合は、従来から粉体の粉砕に用いられる各種の粉砕機を使用して、粒子を粉砕したり、無機繊維を裁断したり、粒子や無機繊維の分散性を向上させながら行ってもよい。従来から知られる粉砕機としては、ロールミル（高圧圧縮ロールミル、ロール回転ミル）、スタンプミル、エッジランナー（フレットミル、チリアンミル）、切断・せん断ミル（カッターミルなど）、ロッドミル、自生粉砕機（エロフォールミル、カスケードミルなど）、竪型ローラーミル（リングローラーミル、ローラーレスミル、ボールレースミル）、高速回転ミル（ハンマーミル、ケージミル、ディスインテグレーター、スクリーンミル、ディスクピンミル）、分級機内蔵型高速回転ミル（固定衝撃板型ミル、ターボ型ミル、遠心分級型ミル、アニュラー型ミル）、容器駆動媒体ミル（転動ボールミル（ポットミル、チューブミル、コニカルミル）、振動ボールミル（円形振動ミル、旋動振動ミル、遠心ミル）、遊星ミル、遠心流動化ミル）、媒体撹拌式ミル（塔式粉砕機、撹拌槽式ミル、横型流通槽式ミル、竪型流通槽式ミル、アニュラーミル）、気流式粉砕機（気流吸込型、ノズル内通過型、衝突型、流動層ジェット吹込型）、圧密せん断ミル（高速遠心ローラーミル、インナーピース式）、乳鉢、石臼などが挙げられる。これらの粉砕機を組み合わせて使用してもよい。

これらの混合機と粉砕機のうち、高速回転ミル、分級機内蔵型高速回転ミル、媒体撹拌式ミル、圧密せん断ミル、石臼が、粒子や無機繊維の分散性が向上するため、好ましい。

断熱材は、金型プレス成形法（ラム式加圧成形法）、ラバープレス法（静水圧成形法）、押出成形法など、従来から知られるセラミックス加圧成形法によって成形することができる。生産性の観点から、金型プレス成形法が好ましい。

金型プレス成形法やラバープレス法において粉末状の断熱材を型に充填するときには、粉末状の断熱材に振動を与えるなどして、均一に充填することが、断熱材成形体の厚みが均一となるため、好ましい。

型内を減圧・脱気しながら粉末状の断熱材を型に充填すると、粉体を短時間で充填できるため、生産性の観点から好ましい。

加圧成形中又は加圧成形後の断熱材を、断熱材の耐熱性が十分である温度や時間の条件の範囲内で、断熱材が構造変化しないように加熱乾燥し、断熱材中の吸着水を除去した後、実用に供すると、熱伝導率が低くなるため、好ましい。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１では、大粒子として、シリカヒュームＥＦＡＣＯ（商品名、巴工業株式会社製）を用いた。小粒子として、ヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０（商品名、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製）を、無機繊維としてセラミックファイバーのＳＣバルク１２６０（商品名、新日本サーマルセラミックス株式会社製）用いた。

各粒子の平均粒子径を、ＦＥ−ＳＥＭ装置Ｓ−４７００（商品名、日立ハイテクフィールディング製）を使用してより求めた。シリカヒュームＥＦＡＣＯの平均粒子径は１５０ｎｍであった。ヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０の平均粒子径は１４ｎｍであった。同様にして、ＳＣバルクの平均太さを、ＦＥ−ＳＥＭ装置Ｓ−４７００を使用して求めたところ、３μｍであった。

メーカーの分析値によると、ヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０中のシリカの含有率は１００質量％であった。

自動湿式真密度測定器オートトゥルーデンサーＭＡＴ−７０００（商品名、セイシン企業製）を使用し、各粒子の真比重を求めた。シリカヒュームＥＦＡＣＯの真比重Ｃ_Ｌは２．２であり、ヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０の真比重Ｃ_Ｓは２．２であった。これより、実施例１における０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌは０．０９２であった。

１９９．５ｇのシリカヒュームＥＦＡＣＯと、６６．５ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０とを、Ｍ２０汎用ミル（商品名、ＩＫＡジャパン株式会社製）を使用して均一に混合した後、１４ｇのＳＣバルク１２６０を添加してさらに混合し、実施例１の混合粉末（粉末状の断熱材）を調製した。ヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０の質量の合計値Ｍ_Ｓは６６．５ｇであり、シリカヒュームＥＦＡＣＯの質量の合計値Ｍ_Ｌは１９９．５ｇであることから、比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

上記の混合粉末１８３ｇを、内寸が縦２０ｃｍ、横２０ｃｍの金型を使用して加圧成形を行い、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み２０ｍｍの成形体を得た。かさ密度は、０．２３ｇ・ｃｍ^−３であった。

実施例１の断熱材には、成形欠陥は見られなかった。この断熱材の２５℃での熱伝導率を、熱伝導率測定装置オートΛ ＨＣ−０７４ ２００（商品名、英弘精機株式会社製）を利用して測定した。実施例１の断熱材の熱伝導率は、０．０２３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例２］
２６１ｇのシリカヒュームＥＦＡＣＯと、２４ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０と、１５ｇのＳＣバルク１２６０を、実施例１と同様にして混合して、実施例２の混合粉末を調製した。実施例２における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．０９２であった。

実施例２の混合粉末２５６ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．３２ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例２の成形体に成形欠陥は見られなかった。

実施例２の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例２の成形体の熱伝導率は、０．０３１Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例３］
３８ｇのシリカヒュームＥＦＡＣＯと、１１４ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０と、８ｇのＳＣバルク１２６０を、実施例１と同様にして混合して、実施例３の混合粉末を調製した。実施例３における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは３．０であった。

実施例３の混合粉末１３６ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．１７ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例３の成形体に成形欠陥は見られなかった。

実施例３の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例３の成形体の熱伝導率は、０．０１８Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例４］
シリカヒュームＥＦＡＣＯの代わりに、シリカヒュームＳＦ−ＳＴ（商品名、巴工業株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様にして混合して、実施例４の混合粉末を調製した。実施例４における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

なお、実施例１と同様にしてシリカヒュームＳＦ−ＳＴの平均粒子径及び真比重Ｃ_Ｌを求めたところ、それぞれ８０ｎｍ及び２．２であった。

実施例４の混合粉末１６９ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．２１ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例４の成形体に成形欠陥は見られなかった。

実施例４の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例４の成形体の熱伝導率は、０．０２０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例５］
シリカヒュームＥＦＡＣＯの代わりに、ＳＦシリカヒューム２５ｋｓｐｐＢＡＧ（商品名、巴工業株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様に粉体を混合し、実施例５の混合粉末を調製した。実施例５における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

なお、実施例１と同様にしてＳＦシリカヒューム２５ｋｓｐｐＢＡＧの平均粒子径及び真比重Ｃ_Ｌを求めたところ、それぞれ３２０ｎｍ及び２．２であった。

実施例５の混合粉末２１９ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．２７ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例５の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

実施例５の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例５の成形体の熱伝導率は、０．０２５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［参考例６］
シリカヒュームＥＦＡＣＯの代わりに、ヒュームドシリカのＡＥＲＯＳＩＬ ＯＸ５０（商品名、日本アエロジル株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様に粉体を混合し、参考例６の混合粉末を調製した。参考例６における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

なお、実施例１と同様にしてＡＥＲＯＳＩＬ ＯＸ５０の平均粒子径及び真比重Ｃ_Ｌを求めたところ、それぞれ５５ｎｍ及び２．２であった。

参考例６の混合粉末２０２ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．２５ｇ・ｃｍ^−３であった。参考例６の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

参考例６の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。参考例６の成形体の熱伝導率は、０．０２２Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例７］
シリカヒュームＥＦＡＣＯの代わりに、炭酸カルシウムウィスカーのカルシーズ（商品名、神島化学工業株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様に粉体を混合し、実施例７の混合粉末を調製した。実施例７における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

なお、実施例１と同様にしてカルシーズの平均粒子径及び真比重Ｃ_Ｌを求めたところ、それぞれ８０ｎｍ及び２．６であった。これより、実施例７における０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌはおよそ０．０７８であった。

実施例７の混合粉末２６３ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．３３ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例７の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

実施例７の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例７の成形体の熱伝導率は、０．０２６Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例８］
ＳＣバルク１２６０の代わりに、生体溶解性繊維のＳＵＰＥＲＷＯＯＬ６０７バルク（商品名、新日本サーマルセラミックス株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様に粉体を混合し、実施例８の混合粉末を調製した。実施例８における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

なお、実施例１と同様にしてＳＵＰＥＲＷＯＯＬ６０７バルクの平均太さを求めたところ、４μｍであった。

実施例８の混合粉末２０５ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．２６ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例８の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

実施例８の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例８の成形体の熱伝導率は、０．０２５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例９］
３８４ｇのシリカヒュームＳＦ−ＳＴと、１２８ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０とを、Ｍ２０汎用ミルを使用して均一に混合した後、３２ｇのＳＣバルク１２６０と、６４ｇの赤外不透明化粒子であるケイ酸ジルコニウムのミクロパックスＳ（商品名、ハクスイテック株式会社製）を添加して、Ｍ２０汎用ミルを使用して均一に混合し、実施例９の混合粉末（粉末状の断熱材）を調製した。実施例９における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

実施例９の混合粉末３００ｇずつを、内径が直径３０ｃｍの円筒型の金型を使用して加圧成形を行い、直径３０ｃｍ、厚み２０ｍｍの円板状の成形体を２枚得た。成形体のかさ密度は、０．２１ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例９の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

この２枚の成形体を用いて、４００℃での熱伝導率を、保護熱板法熱伝導率測定装置（英弘精機株式会社製）を利用して測定した。円板状の成形体の熱伝導率は、０．０４０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例１０］
ＳＣバルク１２６０の代わりに、平均太さ１５μｍのＥガラスファイバー（旭ファイバーグラス株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様にして混合して、実施例１０の混合粉末を調製した。実施例１０における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

実施例１０の混合粉末１９０ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．２４ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例１０の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

実施例１０の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例１０の成形体の熱伝導率は、０．０２５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例１１］
ＳＣバルク１２６０の代わりに、平均太さ２０μｍのＥガラスファイバー（旭ファイバーグラス株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様にして混合して、実施例１１の混合粉末を調製した。実施例１１における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

実施例１１の混合粉末１９７ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．２５ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例１１の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

実施例１１の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例１１の成形体の熱伝導率は、０．０２６Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［実施例１２］
ＳＣバルク１２６０の代わりに、平均太さ１μｍのグラスウール（日本無機株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様にして混合して、実施例１２の混合粉末を調製した。実施例１２における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

実施例１２の混合粉末１８０ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．２２ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例１２の断熱材に成形欠陥は見られなかった。

実施例１２の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。実施例１２の成形体の熱伝導率は、０．０２３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［比較例１］
１７１ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０と、９ｇのＳＵＰＥＲＷＯＯＬ６０７バルクを、Ｍ２０汎用ミルを使用して均一に混合し、比較例１の混合粉末（粉末状の断熱材）を調製した。

比較例１の混合粉末１５０ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得たところ、成形体には、成形欠陥が見られ、金型から取り出す際に成形体の一部が破損した。そのため成形体のかさ密度を測定することができなかった。

［比較例２］
ＳＣバルク１２６０の代わりに、平均太さが０．５μｍの塩基性硫酸マグネシウムウィスカーであるモスハイジ（商品名、宇部マテリアルズ株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様にして混合して、比較例２の混合粉末を調製した。

比較例２の混合粉末１５０ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得たところ、金型から取り出す際に成形体が破損した。そのため成形体のかさ密度を測定することができなかった。

［比較例３］
ＳＣバルク１２６０の代わりに、平均太さ２５μｍのＥガラスファイバー（旭ファイバーグラス株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様にして混合して、比較例３の混合粉末を調製した。

比較例３の混合粉末１９７ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得たところ、金型から取り出す際に成形体が破損した。そのため成形体のかさ密度を測定することができなかった。

［比較例４］
シリカヒュームＥＦＡＣＯの代わりに、炭化ケイ素であるＧＭＦ−１５Ｈ２（商品名、太平洋ランダム株式会社製）を使用した他は、実施例１と同様の小粒子及び無機繊維を使用した。

実施例１と同様にしてＧＭＦ−１５Ｈ２の平均粒子径及び真比重Ｃ_Ｌを求めたところ、それぞれ０．５μｍ及び３．２であった。これより、比較例４における０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌはおよそ０．０６３であった。

２５６．５ｇのＧＭＦ−１５Ｈ２と、８５．５ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０とを、Ｍ２０汎用ミルを使用して均一に混合した後、１８ｇのＳＣバルク１２６０を添加してさらに混合し、比較例４の混合粉末を調製した。比較例４における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．３３であった。

比較例４の混合粉末３２２ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．４ｇ・ｃｍ^−３と大きかった。比較例４の断熱材に成形欠陥は見られなかったが、非常に脆く、これよりかさ密度の低い成形体を作ることはできなかった。

［比較例５］
２７０ｇのシリカヒュームＥＦＡＣＯと、１５ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０と、１５ｇのＳＣバルク１２６０を、実施例１と同様にして混合して、比較例５の混合粉末を調製した。比較例５における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは０．０５６であった。

比較例５の混合粉末２８８ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得た。成形体のかさ密度は、０．３６ｇ・ｃｍ^−３であった。実施例５の成形体に成形欠陥は見られなかった。

比較例５の成形体の２５℃での熱伝導率を、実施例１と同様に測定した。比較例５の成形体の熱伝導率は、０．０４５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であった。

［比較例６］
２８．５ｇのシリカヒュームＥＦＡＣＯと、１１４ｇのヒュームドシリカＨＤＫ−Ｎ２０と、７．５ｇのＳＣバルク１２６０を、実施例１と同様にして混合して、比較例６の混合粉末を調製した。比較例６における比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌは４であった。

比較例６の混合粉末１３３ｇを、実施例１と同様にして加圧成形し、厚み２０ｍｍの成形体を得たところ、金型から取り出す際に成形体が破損した。そのため成形体のかさ密度を測定することができなかった。

本発明は、かさ密度が小さく、成形欠陥を発生しないため、施工性が良くかつ優れた断熱性能を有するため、断熱材として好適に使用できる。

Ｓ・・・小粒子、Ｌ・・・大粒子、Ｆ・・・無機繊維。

Claims (6)

1. シリカを含む第一の無機化合物からなり、比重がＣ_Ｓである複数の小粒子と、
   第二の無機化合物からなり、比重がＣ_Ｌであり、該Ｃ_Ｌが３以下である、前記小粒子よりも粒子径が大きい複数の大粒子と、
   平均太さが１μｍ以上２０μｍ以下である無機繊維と、
   を備え、
   前記複数の小粒子の質量の合計値Ｍ_Ｓと前記複数の大粒子の質量の合計値Ｍ_Ｌとの比率Ｍ_Ｓ／Ｍ_Ｌが０．０９２Ｃ_Ｓ／Ｃ_Ｌ以上３以下であり、
   前記第一の無機化合物がヒュームドシリカであり、
   前記第二の無機化合物がシリカヒューム及び炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一種である、
   断熱材。
2. 前記小粒子の平均粒子径Ｄ_Ｓが５ｎｍ以上５０ｎｍ未満であり、
   前記大粒子の平均粒子径Ｄ_Ｌが５０ｎｍ以上１０μｍ以下である、
   請求項１に記載の断熱材。
3. 前記大粒子が前記小粒子により囲まれたコア−シェル構造を有する、
   請求項１又は２に記載の断熱材。
4. 前記小粒子及び前記大粒子の含有率の合計値が、断熱材の全質量を基準として、４０質量％以上９９．５質量％以下であり、
   前記無機繊維の含有率が、断熱材の全質量を基準として、０．５質量％以上６０質量％以下である、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の断熱材。
5. 平均粒子径が０．５μｍ以上３０μｍ以下である赤外線不透明化粒子をさらに含有し、
   該赤外線不透明化粒子の含有率が、断熱材の全質量を基準として、０質量％超５９．５質量％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の断熱材。
6. 前記無機繊維が生体溶解性を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の断熱材。

Images