本發(fā)明涉及具有充分的強(qiáng)度且操作性良好的真空隔熱材料。

背景技術(shù)：

在住宅、建筑物、車(chē)輛、保溫保冷容器、冷藏庫(kù)、熱水器等各種領(lǐng)域中，使用真空隔熱材料以通過(guò)隔熱來(lái)降低能量消耗。作為真空隔熱材料，例如已知有將粉體和纖維作為芯材來(lái)減壓密封入外袋內(nèi)的真空隔熱材料。使用粉體作為芯材的真空隔熱材料與使用纖維作為芯材的真空隔熱材料相比雖然初期的隔熱性能較差，但是在低真空下也能維持充分的隔熱性能，因此長(zhǎng)期耐久性?xún)?yōu)良。另外，如果使用粉體作為芯材，則具有容易制作薄板制品和曲面形狀制品的優(yōu)勢(shì)。

但是，由粉體構(gòu)成的芯材的操作性差。另外，為了獲得充分的隔熱性能而通過(guò)加壓模壓獲得成形體時(shí)，由于需要成形為低密度，因此難以得到高強(qiáng)度的真空隔熱材料。于是，提出了組合使用了粉體和纖維作為芯材的真空隔熱材料。具體而言，可例舉以下(1)～(3)的真空隔熱材料。

(1)使用了將液相二氧化硅和纖維強(qiáng)化材混合并壓縮的成形體的真空隔熱材料(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

(2)使用了將氣相二氧化硅、液相二氧化硅和纖維強(qiáng)化材混合并壓縮成形的成形體的真空隔熱材料(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。

(3)使用了將氣相二氧化硅、碳黑和無(wú)機(jī)纖維材混合并加壓成形而得的密度為100～300kg/m³的成形體的真空隔熱材料(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利特公平4-46348號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利特公平5-66341號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利第3482399號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

但是，(1)～(3)的真空隔熱材料特別是在成形體較大的情況下難以得到充分的強(qiáng)度，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生操作性不充分而在搬運(yùn)時(shí)斷裂等不良情況。

本發(fā)明的目的在于提供具有充分的強(qiáng)度且操作性良好的真空隔熱材料。

解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明的真空隔熱材料中，由包含含有氣相二氧化硅的粉體和纖維的芯材成形而得的成形體被減壓密封入具有氣密性的外袋內(nèi)，所述纖維的纖維長(zhǎng)D30在100μm以上，且所述纖維的纖維長(zhǎng)D90在20mm以下，所述粉體中的氣相二氧化硅的含有比例在70質(zhì)量％以上，相對(duì)于所述粉體的總質(zhì)量100質(zhì)量份的所述纖維的含有比例為2～30質(zhì)量份。

本發(fā)明的真空隔熱材料中，由包含含有氣相二氧化硅的粉體、粘合劑和纖維的芯材成形而得的成形體被減壓密封入具有氣密性的外袋內(nèi)，所述纖維的纖維長(zhǎng)D30在100μm以上，且所述纖維的纖維長(zhǎng)D90在20mm以下，所述粉體中的氣相二氧化硅的含有比例在70質(zhì)量％以上，相對(duì)于所述粉體的總質(zhì)量100質(zhì)量份的所述纖維的含有比例為2～30質(zhì)量份。

本發(fā)明的真空隔熱材料中，相對(duì)于所述粉體的總質(zhì)量100質(zhì)量份的所述粘合劑的含有比例優(yōu)選為0.1～15質(zhì)量份。

另外，所述粉體優(yōu)選還含有選自多孔質(zhì)二氧化硅和輻射抑制材料中的任一種，或者含有這兩者。

另外，所述粉體(100質(zhì)量％)中的所述多孔質(zhì)二氧化硅的含有比例優(yōu)選在30質(zhì)量％以下。

另外，所述粉體(100質(zhì)量％)中的所述輻射抑制材料的含有比例優(yōu)選在30質(zhì)量％以下。

另外，所述芯材含有表面附加有粘合劑的帶有粘合劑的氣相二氧化硅，且所述粉體中含有的附加粘合劑前的氣相二氧化硅的質(zhì)量M_A與多孔質(zhì)二氧化硅的質(zhì)量M_B之比(M_A/M_B)優(yōu)選為70/30～100/0。

另外，所述成形體的密度優(yōu)選為0.15～0.35g/cm³。

另外，所述纖維優(yōu)選是樹(shù)脂纖維和無(wú)機(jī)纖維中的任一種，或者是這兩種纖維。

另外，所述纖維優(yōu)選含有選自氧化鋁纖維、莫來(lái)石纖維、二氧化硅纖維、玻璃棉、玻璃纖維、巖棉、礦棉、碳化硅纖維、碳纖維、二氧化硅·氧化鋁纖維、二氧化硅·氧化鋁·氧化鎂纖維、二氧化硅·氧化鋁·氧化鋯纖維和二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維中的至少一種無(wú)機(jī)纖維。

另外，所述外袋內(nèi)的真空度優(yōu)選在1×10³Pa以下。

另外，彎曲強(qiáng)度優(yōu)選在5kPa以上，瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度優(yōu)選在5kPa以上。

發(fā)明效果

本發(fā)明的真空隔熱材料，特別是在成形體較大的情況下也具有充分的強(qiáng)度，且操作性良好，具有在搬運(yùn)時(shí)很少產(chǎn)生斷裂等不良情況的特性。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的真空隔熱材料的一個(gè)示例的示意剖視圖。

圖2是表示3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的一個(gè)示例的圖表。

圖3是表示3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的一個(gè)示例的圖表。

圖4是表示3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的一個(gè)示例的圖表。

具體實(shí)施方式

以下術(shù)語(yǔ)的定義適用于本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)。

“芯材”是形成真空隔熱材料的成形體的材料，是指通過(guò)成形而形成所需形狀的材料。

“帶有粘合劑的氣相二氧化硅”是指，在與多孔質(zhì)二氧化硅、纖維等其他成分混合之前的氣相二氧化硅的表面預(yù)先附加了粘合劑的氣相二氧化硅。另外，氣相二氧化硅是指由非晶質(zhì)且為球狀的無(wú)細(xì)孔的一次粒子形成的二氧化硅微粒。氣相二氧化硅例如可通過(guò)將四氯化硅氣化、在高溫的氫火焰中進(jìn)行氣相反應(yīng)的方法來(lái)獲得。

“輻射抑制材料”是指使紅外光反射(散射)時(shí)，或者是將紅外光暫時(shí)吸收、從由該吸收導(dǎo)致的溫度上升部分再放射時(shí)，通過(guò)擾亂等方性放射的紅外光的方向性來(lái)抑制輻射傳熱的粒子。

“纖維長(zhǎng)D30”是指，在以用個(gè)數(shù)基準(zhǔn)求得的纖維長(zhǎng)分布的總個(gè)數(shù)為100％的累積個(gè)數(shù)分布曲線(xiàn)中，累積個(gè)數(shù)為30％的點(diǎn)的纖維長(zhǎng)。另外，“纖維長(zhǎng)D90”是指，在以用個(gè)數(shù)基準(zhǔn)求得的纖維長(zhǎng)分布的總個(gè)數(shù)為100％的累積個(gè)數(shù)分布曲線(xiàn)中，累積個(gè)數(shù)為90％的點(diǎn)的纖維長(zhǎng)。纖維長(zhǎng)分布由在光學(xué)顯微鏡下觀(guān)察的照片中隨機(jī)測(cè)量50根以上的纖維的長(zhǎng)度而得的頻率分布和累積個(gè)數(shù)分布曲線(xiàn)求出。

“彎曲強(qiáng)度”是指3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的應(yīng)力的最大值。另外，“瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度”是指，在3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中，達(dá)到所述彎曲強(qiáng)度的應(yīng)變之后，在伴隨著應(yīng)變的增加而應(yīng)力持續(xù)逐漸減少的范圍內(nèi)的應(yīng)力的最大值。例如，在圖2示例的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)A的情況下，作為應(yīng)力的最大值的應(yīng)力a(kPa)為彎曲強(qiáng)度，之后在伴隨著應(yīng)變?cè)黾佣鴳?yīng)力持續(xù)逐漸減少的范圍A’內(nèi)的作為應(yīng)力的最大值的應(yīng)力b(kPa)為瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度。在圖3示例的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)B的情況下，作為應(yīng)力的最大值的應(yīng)力c(kPa)為彎曲強(qiáng)度，之后伴隨著應(yīng)變?cè)黾佣鴳?yīng)力持續(xù)逐漸減少的范圍B’內(nèi)的作為應(yīng)力的最大值的應(yīng)力d(kPa)為瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度。在圖4示例的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)C的情況下，作為應(yīng)力的最大值的應(yīng)力e(kPa)為彎曲強(qiáng)度，之后在伴隨著應(yīng)變?cè)黾佣鴳?yīng)力持續(xù)逐漸減少的范圍C’內(nèi)的應(yīng)力的最大值也為應(yīng)力e(kPa)，因此瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度與彎曲強(qiáng)度一致。

(真空隔熱材料)

圖1是表示本發(fā)明的真空隔熱材料的一個(gè)示例的示意剖視圖。

真空隔熱材料1如圖1所示，具備成形為芯材的成形體10和具有氣密性的外袋12。真空隔熱材料1是成形體10被減壓密封入外袋12內(nèi)而得的隔熱材料。

(成形體)

成形體10是由包含含有氣相二氧化硅的粉體和纖維的芯材成形而得的成形體。成形體10也可以是由包含含有氣相二氧化硅的粉體、粘合劑和纖維的芯材成形而得的成形體。

(粉體)

粉體含有氣相二氧化硅，根據(jù)需要也可含有作為其他粉體的多孔質(zhì)二氧化硅和輻射抑制材料中的任一方，或者含有這兩者。粉體也可僅為氣相二氧化硅。另外，與氣相二氧化硅組合使用的其他粉體可以?xún)H為一種，也可以是兩種以上。

由于氣相二氧化硅是極細(xì)微的粉末，因此通常使用比表面積作為表示粒子大小的指標(biāo)。

氣相二氧化硅的比表面積優(yōu)選為50～400m²/g，更優(yōu)選為100～350m²/g，特別優(yōu)選為200～300m²/g。如果氣相二氧化硅的比表面積在所述下限值以上，則容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。如果氣相二氧化硅的比表面積在所述上限值以下，則容易在粒子的表面附加粘合劑。

本發(fā)明的比表面積通過(guò)氮吸收法(BET法)測(cè)定。

作為氣相二氧化硅的具體示例，例如可例舉アエロジル200(比表面積200m²/g、日本AEROSIL株式會(huì)社(日本アエロジル社)制)、アエロジル300(比表面積300m²/g、日本AEROSIL株式會(huì)社制)、CAB-O-SIL M-5(比表面積200m²/g、卡博特日本公司(キャボットジャパン社)制)、CAB-O-SIL H-300(比表面積300m²/g、卡博特日本公司制)、レオロシールQS30(比表面積300m²/g、德山株式會(huì)社(トクヤマ社)制)等。

氣相二氧化硅可僅使用1種，也可以2種以上組合使用。

多孔質(zhì)二氧化硅的比表面積優(yōu)選為100～800m²/g，更優(yōu)選為200～750m²/g，特別優(yōu)選為300～700m²/g。如果多孔質(zhì)二氧化硅的比表面積在所述下限值以上，則容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。如果多孔質(zhì)二氧化硅的比表面積在所述上限值以下，則能夠減少被多孔質(zhì)二氧化硅吸收的粘合劑的量。因此，即使添加的粘合劑的量少也能在更低壓力下對(duì)成形體進(jìn)行成形，其結(jié)果是，能夠降低成形體的密度，容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。

多孔質(zhì)二氧化硅的氣孔率優(yōu)選為60～90％，更優(yōu)選為65～85％，特別優(yōu)選為70～80％。如果多孔質(zhì)二氧化硅的氣孔率在所述下限值以上，則能夠減少固體的熱傳導(dǎo)，因此容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。如果多孔質(zhì)二氧化硅的氣孔率在所述上限值以下，則成形時(shí)多孔質(zhì)二氧化硅粒子不易碎裂，多孔性得到維持，因此容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。氣孔率通過(guò)氮吸收法(BET法)測(cè)定。

多孔質(zhì)二氧化硅的平均粒徑在通過(guò)激光衍射散射法和庫(kù)爾特計(jì)數(shù)法等以體積基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定的情況下，優(yōu)選為1～300μm，更優(yōu)選為2～150μm，特別優(yōu)選為3～100μm。如果多孔質(zhì)二氧化硅的平均粒徑在所述下限值以上，則容易得到具有高氣孔率的多孔質(zhì)二氧化硅，容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。如果多孔質(zhì)二氧化硅的平均粒徑在所述上限值以下，則成形體的密度不會(huì)變得過(guò)高，容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。

作為多孔質(zhì)二氧化硅的具體示例，例如可例舉M.S.GEL和サンスフェア(SUNSPHERE)(均為AGC硅技術(shù)株式會(huì)社(AGCエスアイテック社)制)等。多孔質(zhì)二氧化硅可僅使用1種，也可以2種以上組合使用。

芯材中如果含有輻射抑制材料，則通過(guò)在紅外光反射(散射)時(shí)，或者是將紅外光暫時(shí)吸收、從由該吸收導(dǎo)致的溫度上升部分再放射時(shí)進(jìn)行等方性放射，通過(guò)成形體的紅外光的總量減少，能夠抑制輻射傳熱。芯材中的輻射抑制材料如果均勻分散，則輻射抑制材料之間的接觸減少，固體傳熱通路難以形成，因此優(yōu)選。

作為輻射抑制材料，例如可例舉金屬粒子(鋁粒子、銀粒子、金粒子等)、無(wú)機(jī)粒子(石墨、碳黑、碳化硅、氧化鈦、氧化錫、鈦酸鉀等)等。輻射抑制材料可僅使用1種，也可以2種以上組合使用。

輻射抑制材料的平均粒徑優(yōu)選為0.1～100μm，更優(yōu)選為0.5～50μm，特別優(yōu)選為1～20μm。輻射抑制材料的平均粒徑如果在所述下限值以上，則成形體中輻射抑制劑容易均勻分散，容易獲得優(yōu)良的隔熱性。輻射抑制材料的平均粒徑如果在所述上限值以下，則成形體的強(qiáng)度不會(huì)變得過(guò)低，容易對(duì)成形體進(jìn)行操作。

(粘合劑)

本發(fā)明的芯材中也可含有粘合劑。

芯材通過(guò)含有粘合劑，即使成形時(shí)的壓力低，氣相二氧化硅、或氣相二氧化硅與其他成分(多孔質(zhì)二氧化硅、纖維等)也能通過(guò)粘合劑相互粘接，從而形成具備具有充分強(qiáng)度的成形體的真空隔熱材料。

在與其他成分混合前，優(yōu)選預(yù)先將粘合劑附加于氣相二氧化硅來(lái)形成帶有粘合劑的氣相二氧化硅。藉此，利用粘合劑能夠獲得充分的效果。即使在多孔質(zhì)二氧化硅上附加粘合劑，粘合劑也會(huì)被多孔質(zhì)二氧化硅吸收，因此難以獲得由粘合劑帶來(lái)的效果。

作為粘合劑，可以是有機(jī)粘合劑，也可以是無(wú)機(jī)粘合劑。其中，作為粘合劑，從導(dǎo)熱性低、容易獲得優(yōu)良的隔熱性能的角度出發(fā)，優(yōu)選為無(wú)機(jī)粘合劑。

作為無(wú)機(jī)粘合劑，例如可例舉硅酸鈉、磷酸鋁、硫酸鎂、氯化鎂等。其中，從容易獲得優(yōu)良的隔熱性的角度出發(fā)，特別優(yōu)選硅酸鈉。

粘合劑可僅使用1種，也可以2種以上組合使用。

(纖維)

作為纖維，能夠使用通常用于真空隔熱材料的纖維，例如樹(shù)脂纖維、無(wú)機(jī)纖維。其中，從在真空下氣體成分的揮發(fā)少、容易抑制由真空度的降低導(dǎo)致的隔熱性能的降低的角度、以及耐熱性?xún)?yōu)良的角度考慮，優(yōu)選為無(wú)機(jī)纖維。纖維可僅使用1種，也可以2種以上組合使用。

作為無(wú)機(jī)纖維，例如可例舉氧化鋁纖維、莫來(lái)石纖維、二氧化硅纖維、玻璃棉、玻璃纖維、巖棉、礦棉、碳化硅纖維、碳纖維、二氧化硅·氧化鋁纖維、二氧化硅·氧化鋁·氧化鎂纖維、二氧化硅·氧化鋁·氧化鋯纖維和二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維等。其中，從價(jià)格和安全性等角度出發(fā)，優(yōu)選玻璃纖維、巖棉或二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維。

使用的纖維的纖維長(zhǎng)D30在100μm以上，優(yōu)選在200μm以上，特別優(yōu)選在500μm以上。纖維長(zhǎng)D30如果在所述下限值以上，則能夠得到不易斷裂的高強(qiáng)度的真空隔熱材料。

另外，使用的纖維的纖維長(zhǎng)D90在20mm以下，優(yōu)選在10mm以下，特別優(yōu)選在5mm以下。纖維長(zhǎng)D90如果在所述上限值以下，則纖維之間不易相互纏繞，因此容易與粉體均勻混合，能夠充分獲得由纖維帶來(lái)的效果。

從能夠抑制由纖維導(dǎo)致的固體傳熱的增大的角度考慮，纖維的粗度(直徑)優(yōu)選在20μm以下，更優(yōu)選在15μm以下，進(jìn)一步優(yōu)選在10μm以下。另外，從容易獲得難以斷裂且高強(qiáng)度的真空隔熱材料的角度考慮，纖維的粗度(直徑)優(yōu)選在1μm以上，更優(yōu)選在3μm以上。纖維的粗度更優(yōu)選為3～15μm。

(粉體、粘合劑、纖維的比例)

粉體(100質(zhì)量％)中的氣相二氧化硅的(含有)比例在70質(zhì)量％以上，優(yōu)選為70～100質(zhì)量％，更優(yōu)選為80～100質(zhì)量％，特別優(yōu)選90～100質(zhì)量％。如果氣相二氧化硅的比例在所述下限值以上，則容易獲得高強(qiáng)度的真空隔熱材料。

粉體(100質(zhì)量％)中的多孔質(zhì)二氧化硅的(含有)比例優(yōu)選在30質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為2～20質(zhì)量％，特別優(yōu)選為5～10質(zhì)量％。如果多孔質(zhì)二氧化硅的比例在所述下限值以上，則能夠獲得隔熱性能優(yōu)良的真空隔熱材料。如果多孔質(zhì)二氧化硅的比例在所述上限值以下，則容易獲得高強(qiáng)度的真空隔熱材料。

使用預(yù)先在表面附加有粘合劑的帶有粘合劑的氣相二氧化硅作為芯材的情況下，附加粘合劑前的氣相二氧化硅的質(zhì)量M_A與多孔質(zhì)二氧化硅的質(zhì)量M_B之比(M_A/M_B)優(yōu)選為70/30～100/0，更優(yōu)選為80/20～98/2，特別優(yōu)選為90/10～95/5。M_A/M_B如果是所述范圍，則能夠得到密度更低且具有充分的強(qiáng)度的成形體，因此容易獲得隔熱性能優(yōu)良的真空隔熱材料。

粉體(100質(zhì)量％)中的輻射抑制材料的(含有)比例優(yōu)選在30質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為5～25質(zhì)量％，特別優(yōu)選為10～20質(zhì)量％。如果輻射抑制材料的比例在所述下限值以上，則容易獲得輻射抑制材料的效果。輻射抑制材料的比例如果在所述上限值以下，則能夠抑制由輻射抑制材料導(dǎo)致的固體傳熱的增加，因此容易獲得優(yōu)良的隔熱性能。

相對(duì)于粉體100質(zhì)量份，粘合劑的(含有)比例優(yōu)選為0.1～15質(zhì)量份，更優(yōu)選為0.5～10質(zhì)量份，進(jìn)一步優(yōu)選為1～2質(zhì)量份。所述粘合劑的比例如果在所述下限值以上，則能夠得到密度更低且具有充分的強(qiáng)度的成形體，因此能夠獲得隔熱性能優(yōu)良的真空隔熱材料。所述粘合劑的比例如果在所述上限值以下，則能夠抑制由粘合劑導(dǎo)致的固體傳熱的增加，因此隔熱性能的降低得到抑制。

相對(duì)于粉體100質(zhì)量份，纖維的(含有)比例優(yōu)選為2～30質(zhì)量份，優(yōu)選為4～20質(zhì)量份，更優(yōu)選為5～10質(zhì)量份。纖維的比例如果在所述下限值以上，則容易得到難以斷裂且高強(qiáng)度的真空隔熱材料。纖維的比例如果在所述上限值以下，則能夠抑制由纖維導(dǎo)致的固體傳熱的增加，因此容易抑制隔熱性能的降低。

成形體10的密度優(yōu)選為0.15～0.35g/cm³，更優(yōu)選為0.17～0.21g/cm³。成形體10的密度如果在所述下限值以上，則成形體容易操作，而且減壓封入時(shí)粉體不易從成形體飛散。如果成形體10的密度在所述上限值以下，則容易穩(wěn)定地獲得優(yōu)良的隔熱性能。

(外袋)

外袋12具有氣密性、能夠?qū)⒊尚误w10減壓封入即可。作為外袋12，例如可例舉由阻氣膜構(gòu)成的袋等?？蔁o(wú)限制地使用用于真空隔熱材料的公知的阻氣膜。

外袋12的大小和形狀無(wú)特別限定，按照作為目的的真空隔熱材料1的大小和形狀適當(dāng)決定即可。

從可得到優(yōu)良的隔熱性、且真空隔熱材料1的壽命變長(zhǎng)的角度考慮，真空隔熱材料1的外袋12內(nèi)的真空度優(yōu)選在1×10³Pa以下，更優(yōu)選在5×10²Pa以下，進(jìn)一步優(yōu)選在1×10²Pa以下。從容易降低外袋內(nèi)的氣壓的角度考慮，外袋12內(nèi)的真空度優(yōu)選在1Pa以上，更優(yōu)選在10Pa以上。

本發(fā)明的真空隔熱材料的彎曲強(qiáng)度優(yōu)選在5kPa以上，更優(yōu)選在10kPa以上，進(jìn)一步優(yōu)選在20kPa以上。彎曲強(qiáng)度如果在所述下限值以上，則成形體容易操作。

本發(fā)明的真空隔熱材料的瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度優(yōu)選在5kPa以上，更優(yōu)選在10kPa以上。瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度如果在所述下限值以上，則操作性良好。

(制造方法)

作為真空隔熱材料1的制造方法，例如可例舉具有下述工序(x)和工序(y)的方法。

(x)對(duì)包含含有氣相二氧化硅的粉體、粘合劑、纖維的芯材加壓來(lái)得到成形體10的工序。

(y)將成形體10減壓密封入外袋12內(nèi)來(lái)得到真空隔熱材料1的工序。

(工序(x))

將含有氣相二氧化硅的粉體、粘合劑、纖維混合而得到芯材后，通過(guò)對(duì)該芯材進(jìn)行加壓成形來(lái)得到成形體10。

作為將含有氣相二氧化硅的粉體、粘合劑、纖維混合的方法，例如可例舉使用V型混合機(jī)、具有攪拌機(jī)的混合機(jī)等的方法。其中，從各成分的分散性良好的角度考慮，優(yōu)選使用如具有攪拌機(jī)的混合機(jī)的高速攪拌裝置的方法。

工序(x)中，特別是在組合使用多孔質(zhì)二氧化硅的情況下，優(yōu)選在與氣相二氧化硅以外的成分混合前，在氣相二氧化硅上附加粘合劑來(lái)得到帶有粘合劑的氣相二氧化硅。藉此，粘合劑被多孔質(zhì)二氧化硅吸收而導(dǎo)致難以獲得效果的情況能夠被抑制，因此能夠減少粘合劑的使用量。

另外，混合粘合劑的時(shí)機(jī)無(wú)特別限制，例如可將氣相二氧化硅、多孔質(zhì)二氧化硅、纖維和粘合劑同時(shí)混合。

優(yōu)選將粘合劑溶解于溶劑，作為粘合液進(jìn)行混合。作為用于粘合液的溶劑，無(wú)特別限定，例如可例舉水、乙醇等。其中，優(yōu)選水。氣相二氧化硅和多孔質(zhì)二氧化硅的帶電通過(guò)添加水而得到抑制，粉體不易附著于模具等。另外，粉體的流動(dòng)性變高，從而粉體變得容易操作。

作為粘合液，特別優(yōu)選作為硅酸鈉的水溶液的水玻璃。

粘合液(100質(zhì)量％)中的作為粘合劑的固體成分的比例優(yōu)選0.2～40質(zhì)量％，更優(yōu)選3～10質(zhì)量％。粘合劑的比例如果在所述范圍內(nèi)，則容易向粉體附加粘合劑。

相對(duì)于粉體的總質(zhì)量100質(zhì)量份，芯材中水的添加量?jī)?yōu)選為5～50質(zhì)量份，更優(yōu)選為10～30質(zhì)量份。水的添加量如果在所述下限值以上，則粉體更難附著于模具等，而且粉體的流動(dòng)性變高，從而粉體的操作變得容易。如果水的添加量在所述上限值以下，則容易降低成形體的密度，因此容易得到隔熱性能優(yōu)良的真空隔熱材料。

也可通過(guò)噴霧涂布等將粘合液涂布于粉體和纖維。

在工序(y)中將成形體10減壓密封入外袋12內(nèi)之前，優(yōu)選使與粉體混合的粘合液的溶劑揮發(fā)。藉此，通過(guò)粘合劑使粉體之間以及粉體和纖維之間更為良好地粘接。作為使溶劑揮發(fā)的方法，例如可例舉使用恒溫干燥機(jī)、電爐等進(jìn)行加熱的方法等。

作為形成芯材來(lái)得到成形體10的方法，可采用公知的方法，例如可例舉將芯材投入模具、進(jìn)行加壓成形的方法等。

(工序(y))

例如，將由工序(x)而得的成形體10收納于外袋12內(nèi)，在減壓條件下將該外袋12密封后，將外袋12的外部恢復(fù)至大氣壓條件，得到真空隔熱材料1。具體而言，在將2片膜重疊并將3邊預(yù)先密封而得的外袋12內(nèi)收納成形體10，設(shè)置于具有熱封功能的真空腔室內(nèi)，對(duì)該真空腔室的內(nèi)部進(jìn)行減壓。將腔室內(nèi)減壓至規(guī)定的壓力后，通過(guò)熱封將外袋12的開(kāi)放的剩余1邊密封，之后將腔室內(nèi)恢復(fù)至大氣壓條件。

另外，工序(y)中，也可采用以下方法：將成形體10收納于外袋12內(nèi)后，抽出外袋12內(nèi)的空氣，對(duì)外袋12的內(nèi)部持續(xù)減壓并通過(guò)熱封等將外袋12密封，藉此將成形體10減壓密封入外袋12內(nèi)。

以上說(shuō)明的本發(fā)明的真空隔熱材料使用了對(duì)以特定的比例包含含有氣相二氧化硅粉末、粘合劑、具有特定的纖維長(zhǎng)的纖維的芯材進(jìn)行成形而得的成形體，因此具有充分的強(qiáng)度，操作性良好，不易發(fā)生搬運(yùn)時(shí)斷裂等不良情況。

另外，本發(fā)明的真空隔熱材料不限于所述的真空隔熱材料1。例如，本發(fā)明的真空隔熱材料也可以是在成形體收納于具有通氣性的內(nèi)袋內(nèi)的狀態(tài)下減壓密封入外袋內(nèi)的真空隔熱材料。即，也可使用由芯材構(gòu)成的成形體收納于內(nèi)袋內(nèi)的材料。

作為上述內(nèi)袋，只要是具有通氣性且形成芯材的粉體在減壓密封時(shí)不泄露的內(nèi)袋即可，例如由紙材、無(wú)紡布等構(gòu)成的袋等。

內(nèi)袋的大小和形狀無(wú)特別限定，按照作為目的的真空隔熱材料的大小和形狀適當(dāng)決定即可。

作為使用內(nèi)袋時(shí)的真空隔熱材料的制造方法，除了在工序(y)中將成形體以收納于內(nèi)袋內(nèi)的狀態(tài)減壓密封入外袋內(nèi)之外，能夠采用與所述真空隔熱材料1中說(shuō)明的方法相同的方法。

實(shí)施例

下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明，但本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施例。

[纖維長(zhǎng)的測(cè)定]

在用光學(xué)顯微鏡觀(guān)察的照片中隨機(jī)抽取50根以上的纖維并測(cè)定其長(zhǎng)度，根據(jù)從其頻率分布和累積個(gè)數(shù)分布曲線(xiàn)以個(gè)數(shù)基準(zhǔn)求出的纖維長(zhǎng)分布算出了作為原料使用的纖維的纖維長(zhǎng)D30和D90。

[彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度的測(cè)定]

由各例而得的真空隔熱材料的彎曲強(qiáng)度和瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度通過(guò)用精密萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)オートグラフAGS-J(島津制作所株式會(huì)社(島津製作所社)制)實(shí)施3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)進(jìn)行了測(cè)定。

3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的應(yīng)力的最大值作為彎曲強(qiáng)度。另外，達(dá)到所述彎曲強(qiáng)度的應(yīng)變之后，在隨著應(yīng)變的增加而應(yīng)力持續(xù)逐漸減小的范圍內(nèi)的應(yīng)力的最大值作為瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度。

[熱傳導(dǎo)率的測(cè)定]

由各例而得的真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率使用熱傳導(dǎo)率測(cè)定裝置HC-110(英弘精機(jī)株式會(huì)社(英弘精機(jī)社)制)進(jìn)行了測(cè)定。

[成形體的密度]

成形體的密度根據(jù)該成形體的尺寸和質(zhì)量算出。

[操作性]

成形體的干燥和朝向膜的插入等各工序中，將用單手僅撐住成形體的一邊而未斷裂的成形體記為良好，將斷裂的成形體記為不充分。

[實(shí)施例1]

使用混合機(jī)將氣相二氧化硅(商品名“アエロジル300”、比表面積300m²/g、日本AEROSIL株式會(huì)社制，以下相同)40質(zhì)量份、和用離子交換水22.9質(zhì)量份將硅酸鈉3號(hào)(日文：けい酸ソーダ3號(hào))(AGC硅技術(shù)株式會(huì)社制)3.4質(zhì)量份(以固體成分換算則為1.3質(zhì)量份)稀釋而得的粘合液進(jìn)行了混合。之后，加入氣相二氧化硅40質(zhì)量份和作為多孔質(zhì)二氧化硅的M.S.GEL(AGC硅技術(shù)株式會(huì)社制)20質(zhì)量份，進(jìn)一步追加作為無(wú)機(jī)纖維的二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維(商品名“スーパーウール(Superwool(注冊(cè)商標(biāo))Plus)バルク”、D30：227μm、D90：902μm、新日本熱陶瓷株式會(huì)社(新日本サーマルセラミックス社)制)2質(zhì)量份，通過(guò)混合機(jī)混合而得到了芯材。

將所得芯材投入模具，施加壓力成形為長(zhǎng)40mm×寬20mm×厚5mm的平板狀后，以200℃加熱1小時(shí)，制作了成形體。對(duì)所得成形體測(cè)定了彎曲強(qiáng)度和瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度。之后，將所得成形體放入僅熱封了三邊的市售的阻氣膜(ADY-134、ADY株式會(huì)社(エーディーワイ社)制)，設(shè)置于具有熱封功能的真空腔室內(nèi)。之后，將腔室內(nèi)減壓至30Pa，以該狀態(tài)對(duì)外袋的開(kāi)口部進(jìn)行熱封來(lái)密封，將外袋外部恢復(fù)至大氣壓條件，得到了真空隔熱材料。

另外，使用所述芯材得到長(zhǎng)80mm×寬80mm×厚5mm的成形體后，將該成形體放入僅熱封了三邊的市售的阻氣膜(ADY-134、ADY株式會(huì)社制)來(lái)作為試料，在減壓至30Pa的腔室內(nèi)測(cè)定了熱傳導(dǎo)率。之后，設(shè)置于具有熱封功能的真空腔室內(nèi)。將腔室內(nèi)減壓至30Pa，以該狀態(tài)對(duì)外袋的開(kāi)口部進(jìn)行熱封來(lái)密封，將外袋外部恢復(fù)至大氣壓條件，得到了真空隔熱材料。

[實(shí)施例2～7、10]

除了如表1所示分別改變芯材的組成以外，與實(shí)施例1同樣地得到了芯材。之后，使用所得芯材，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定了所得成形體的彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度、真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率。另外評(píng)價(jià)了操作性。

[實(shí)施例8]

使用混合機(jī)將氣相二氧化硅37.5質(zhì)量份、和用離子交換水19.1質(zhì)量份將硅酸鈉3號(hào)(AGC硅技術(shù)株式會(huì)社制)2.8質(zhì)量份(以固體成分換算則為1.1質(zhì)量份)稀釋而得的粘合液進(jìn)行了混合。之后，加入氣相二氧化硅37.5質(zhì)量份和作為多孔質(zhì)二氧化硅的M.S.GEL(AGC硅技術(shù)株式會(huì)社制)8.3質(zhì)量份，進(jìn)一步追加作為無(wú)機(jī)纖維的二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維(商品名“スーパーウール(Superwool(注冊(cè)商標(biāo))Plus)バルク”、D30：227μm、D90：902μm、新日本熱陶瓷株式會(huì)社制)4.2質(zhì)量份和作為輻射抑制材料的石墨(商品名“CP.B”、日本黑鉛工業(yè)株式會(huì)社(日本黒鉛工業(yè))制)16.7質(zhì)量份，通過(guò)混合機(jī)混合而得到了芯材。

之后，使用所得芯材，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定了所得成形體的彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度、真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率。

[實(shí)施例9]

除了使用碳化硅(商品名“ニッソランダムMSU”、大平洋藍(lán)登株式會(huì)社(大平洋ランダム社)制)16.7質(zhì)量份作為輻射抑制材料以外，如表1所示，與實(shí)施例8同樣地得到了芯材。之后，使用所得芯材，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定了所得成形體的彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度、真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率。

[實(shí)施例11]

除了如表1所示改變了芯材的組成(未添加硅酸鈉)以外，與實(shí)施例9同樣地得到了芯材。之后，使用所得芯材，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定了所得成形體的彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度、真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率。

[實(shí)施例12]

之后，向氣相二氧化硅90質(zhì)量份中追加作為無(wú)機(jī)纖維的二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維(商品名“スーパーウール(Superwool(注冊(cè)商標(biāo))Plus)バルク”、D30：227μm、D90：902μm、新日本熱陶瓷株式會(huì)社制)10質(zhì)量份和作為輻射抑制材料的石墨(商品名“CP.B”、日本黑鉛工業(yè)株式會(huì)社制)10質(zhì)量份，通過(guò)混合機(jī)混合而得到了芯材。

之后，使用所得芯材，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定了所得成形體的彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度、真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率。

[比較例1～4]

除了如表1所示改變芯材的組成以外，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定了所得成形體的彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度、真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率。

[表1]

單位：質(zhì)量份

另外，表1中的縮寫(xiě)表示以下含義。

A-1：氣相二氧化硅(商品名“アエロジル300”、比表面積300m²/g、日本AEROSIL株式會(huì)社制。)。

A-2：多孔質(zhì)二氧化硅(商品名“M.S.GEL”、AGC硅技術(shù)株式會(huì)社制)。

A-3：石墨(商品名“CP.B”、日本黑鉛工業(yè)株式會(huì)社制)。

A-4：碳化硅(商品名“ニッソランダムMSU”、大平洋藍(lán)登株式會(huì)社制)。

B-1：二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維(商品名“スーパーウール(Superwool(注冊(cè)商標(biāo))Plus)バルク”、D30：227μm、D90：902μm、平均纖維徑：3μm、新日本熱陶瓷株式會(huì)社制)。

B-2：巖棉(商品名“ミネラルファイバー原棉NM8600”、D30：253μm、D90：668μm、平均纖維徑：7μm(JIS 9504)、太平洋材料株式會(huì)社(太平洋マテリアル社)制)。

B-3：二氧化硅·氧化鎂·氧化鈣纖維(商品名“スーパーウール(Superwool(注冊(cè)商標(biāo))Plus)バルク、D30：75μm、D90：629μm、平均纖維徑：3μm)。

D-1：硅酸鈉3號(hào)(AGC硅技術(shù)株式會(huì)社制)。

各例的彎曲強(qiáng)度、瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度的測(cè)定結(jié)果以及熱傳導(dǎo)率的測(cè)定結(jié)果示于表2。

另外，表2的“瞬間斷裂”是指，在3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中，在觀(guān)測(cè)到應(yīng)力的最大值的應(yīng)變之后，未觀(guān)察到伴隨著應(yīng)變?cè)黾拥膽?yīng)力逐漸減小的區(qū)域，即成形體產(chǎn)生斷裂后應(yīng)力立即變?yōu)?。

[表2]

如表2所示，實(shí)施例1～12的成形體不僅彎曲強(qiáng)度高，而且觀(guān)測(cè)到了足夠高的瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度，操作性良好。另外，實(shí)施例1～12的真空隔熱材料的熱傳導(dǎo)率低，具有優(yōu)良的隔熱性能。

另一方面，氣相二氧化硅的比例少的比較例1的成形體未得到充分的彎曲強(qiáng)度。

芯材不含纖維的比較例2、4的成形體雖然具有充分的彎曲強(qiáng)度，但是產(chǎn)生即時(shí)斷裂時(shí)未觀(guān)測(cè)到瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度，操作性不充分。

所用芯材的纖維長(zhǎng)D30低于100μm的比較例3的成形體雖然具有充分的彎曲強(qiáng)度，但是產(chǎn)生即時(shí)斷裂時(shí)未觀(guān)測(cè)到瞬間斷裂后彎曲強(qiáng)度，操作性不充分。

產(chǎn)業(yè)上利用的可能性

由本發(fā)明而得的真空隔熱材料能夠在長(zhǎng)期內(nèi)維持優(yōu)良的隔熱性能，能夠適用于對(duì)節(jié)能化存在要求的需要保溫和保冷、隔熱的部位。具體而言，例如能夠適用于住宅以及建筑物的墻壁·屋頂·地板·配管、太陽(yáng)光·熱設(shè)備等住宅設(shè)備領(lǐng)域，恒溫槽、熱水器、溫水箱、電飯鍋、冷藏庫(kù)、冷凍庫(kù)、保冷庫(kù)·保冷箱、自動(dòng)售貨機(jī)、冷藏箱、保冷罩、防寒服等保溫·保冷領(lǐng)域，筆記本電腦、液晶投影儀、復(fù)印機(jī)、電池、燃料電池等電·電子設(shè)備、半導(dǎo)體制造裝置等工業(yè)機(jī)器領(lǐng)域，汽車(chē)、巴士、卡車(chē)、保冷車(chē)、列車(chē)、貨車(chē)、船舶、飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具領(lǐng)域。

另外，這里引用2014年5月30日提出申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2014-113179號(hào)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、附圖和摘要的全部?jī)?nèi)容作為本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)的揭示。

符號(hào)說(shuō)明

1 真空隔熱材料

10 成形體

12 外袋