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JP2013001596A - Molding, capsuled body, method for producing molding, and method of manufacturing cutting element - Google Patents

Molding, capsuled body, method for producing molding, and method of manufacturing cutting element Download PDF

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JP2013001596A
JP2013001596A JP2011133315A JP2011133315A JP2013001596A JP 2013001596 A JP2013001596 A JP 2013001596A JP 2011133315 A JP2011133315 A JP 2011133315A JP 2011133315 A JP2011133315 A JP 2011133315A JP 2013001596 A JP2013001596 A JP 2013001596A
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particles
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silica
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Chihiro Iizuka
ちひろ 飯塚
Hideaki Niino
英明 新納
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Asahi Kasei Chemicals Corp
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Asahi Kasei Chemicals Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】圧縮時に崩壊や変形が生じにくく、崩壊することなく切断等の形状加工が可能であり、且つ断熱性を有する成形体、被包体、成形体の製造方法及び切削体の製造方法を提供する。
【解決手段】シリカとゲルマニウムとを含有し、ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下であり、圧縮率0〜5%における最大荷重が0.7MPa以上であり、30℃における熱伝導率が0.05W/m・K以下である、成形体。
【選択図】なし
Disclosed is a molded body, an encapsulated body, a manufacturing method of a molded body, and a manufacturing method of a cutting body, which are less likely to be collapsed or deformed during compression, can be shaped without cutting, and have heat insulation properties. provide.
SOLUTION It contains silica and germanium, the germanium content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, the maximum load at a compression rate of 0 to 5% is 0.7 MPa or more, and the heat conduction at 30 ° C. A molded product having a rate of 0.05 W / m · K or less.
[Selection figure] None

Description

本発明は、成形体、被包体、成形体の製造方法及び切削体の製造方法に関する。   The present invention relates to a molded body, an encapsulated body, a molded body manufacturing method, and a cutting body manufacturing method.

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。   The mean free path of air molecules at room temperature is about 100 nm. Therefore, in a porous body having voids with a diameter of 100 nm or less, convection due to air and heat transfer due to conduction are suppressed, and such a porous body exhibits an excellent heat insulating action.

この断熱作用の原理に従い、微細多孔構造により熱伝導率が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、下記非特許文献1には、低熱伝導度の物質としてフュームドシリカを選び、これにセラミックファイバーと、赤外線の透過を減少させるため、赤外線不透明化剤として特別な粒径と粒度分布の耐熱性の金属酸化物を配合し、空孔を設けて熱の通過路の断面積を小さくするように成型する方法が開示されている。   It is known that a heat insulating material having a very low thermal conductivity can be obtained by the microporous structure in accordance with the principle of the heat insulating action. For example, in Non-Patent Document 1 below, fumed silica is selected as a material having low thermal conductivity, and ceramic fiber and heat resistance having a special particle size and particle size distribution as an infrared opacifier are used to reduce infrared transmission. A method is disclosed in which a functional metal oxide is blended and holes are provided so as to reduce the cross-sectional area of the heat passage.

工業加熱 Vol.20 No.4 新しい断熱材「マイクロサーム」 江口隆之 著Industrial heating Vol. 20 No. 4 New thermal insulation material “Microtherm” by Takayuki Eguchi 独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 (委託先)株式会社日鉄技術情報センター、平成19年度調査委託成果報告書 ナノ多孔体構造をもつセラミックスの材料技術に関する調査報告書(平成20年3月)New Energy and Industrial Technology Development Organization (Contractor) Nippon Steel Technology Information Center, 2007 Survey Results Report Research Report on Material Technology of Ceramics with Nano Porous Structure (March 2008) Moon)

確かに微細多孔構造は、断熱材の熱伝導を小さくするのに寄与するが、空孔の比率を上げることは、断熱材の強度を小さくすることに繋がる。一方、断熱材の使用目的を分析したところ、用途によっては、複雑な形状に加工することが望ましいのに対し、断熱材の強度が十分でないと、切断、穴あけ、くり抜き等の加工に耐えられないという問題がある。本発明者が検討したところによると、切断等の加工をする場合には、5%圧縮時の耐荷重が大きいことが必要であり、具体的には、圧縮率0〜5%における最大荷重が0.7MPa以上であることが必要と分かった。   Certainly, the microporous structure contributes to reducing the heat conduction of the heat insulating material, but increasing the ratio of pores leads to reducing the strength of the heat insulating material. On the other hand, when analyzing the purpose of use of the heat insulating material, it is desirable to process it into a complicated shape depending on the application, but if the strength of the heat insulating material is not sufficient, it cannot withstand processing such as cutting, drilling, punching, etc. There is a problem. According to a study by the present inventor, when processing such as cutting, it is necessary that the load resistance at the time of 5% compression is large. Specifically, the maximum load at a compression rate of 0 to 5% is required. It was found necessary to be 0.7 MPa or more.

しかしながら、非特許文献1に記載のマイクロサーム(商品名、日本マイクロサーム株式会社製)は、パネル型で密度が200〜275kg/mのタイプにおいて、圧縮率5%における荷重は2kg/cmである。また、同じタイプの断熱材に関して、掲載されているグラフ(上記非特許文献1中「図4 マイクロサームの耐圧縮性」)から、約4.5kg/cmの荷重で約10%圧縮変形することが示されており、本発明者が検討したところ、非特許文献1に記載の断熱材は十分な強度を有しておらず、切断しようとすると崩壊し易かった。 However, the microtherm described in Non-Patent Document 1 (trade name, manufactured by Nippon Microtherm Co., Ltd.) is a panel type with a density of 200 to 275 kg / m 3 , and the load at a compression rate of 5% is 2 kg / cm 2. It is. Further, for the same type of insulation from the graph listed (Non-Patent Document # 1 "compression resistant FIG Microtherm"), to about 10% compressive deformation at a load of about 4.5 kg / cm 2 When the inventor studied, the heat insulating material described in Non-Patent Document 1 did not have sufficient strength, and it was easy to collapse when trying to cut.

非特許文献2には、マイクロサームについて、固形またはフレキシブルな板状の成形体であり、5%圧縮時の圧縮強度は密度により75〜600kN/mであると記載されている。また、マイクロサームは破壊点が明確でなく変形が起きるような材料であることから、強度試験の方法としては、圧縮荷重と変形率の関係を測定すると記載されている。 Non-Patent Document 2 describes that a microtherm is a solid or flexible plate-like molded body, and the compression strength at 5% compression is 75 to 600 kN / m 2 depending on the density. In addition, since microtherm is a material whose deformation point is not clear and deformation occurs, the strength test method is described as measuring the relationship between compressive load and deformation rate.

非特許文献2には、ASTM(米国材料試験協会;American Society for Testing and Materials)の圧縮強度の標準化されている測定規格による断熱材の強度測定事例(ASTM Test Method C 165)が紹介されている。これによると、断熱材を通常の試験機で測定しているが、ある応力で崩壊するようなパターンを示さないので、荷重−変形曲線を描いてある変形率における荷重で比較等すると記載されている。このように、断熱材が荷重により大きく圧縮変形すると、断熱性能が低下しやすくなることや、圧縮変形によって隙間が生じ、その箇所の強度が低下し、崩壊しやすくなることなど、実用上好ましくない問題が生じる場合がある。   Non-Patent Document 2 introduces a strength measurement example (ASTM Test Method C 165) of an insulation material according to a standardized measurement standard of compressive strength of ASTM (American Society for Testing and Materials). . According to this, although the insulation is measured with a normal testing machine, it does not show a pattern that collapses with a certain stress, so it is described that a load-deformation curve is drawn and compared with a load at a certain deformation rate. Yes. As described above, when the heat insulating material is greatly compressed and deformed by the load, the heat insulating performance is likely to be deteriorated, and a gap is generated due to the compressive deformation, the strength of the portion is decreased, and the material is easily collapsed. Problems may arise.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、圧縮時に崩壊や変形が生じにくく、崩壊することなく切断等の形状加工が可能であり、且つ断熱性を有する成形体、被包体、成形体の製造方法及び切削体の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, is not easily collapsed or deformed at the time of compression, and can be shaped and processed without breaking, and has heat insulation. It aims at providing the manufacturing method of a body, a covering body, a molded object, and the manufacturing method of a cutting body.

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、シリカとゲルマニウムを含み、特定の圧縮強度を示すものは、荷重が大きい用途においても高い断熱性を示すことを発見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has discovered that a material including silica and germanium and exhibiting a specific compressive strength exhibits a high heat insulating property even in a heavy load application. The invention has been completed. That is, the present invention is as follows.

本発明の成形体は、シリカとゲルマニウムとを含有し、ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下であり、圧縮率0〜5%における最大荷重が0.7MPa以上であり、30℃における熱伝導率が0.05W/m・K以下である。   The molded article of the present invention contains silica and germanium, the germanium content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, the maximum load at a compression rate of 0 to 5% is 0.7 MPa or more, and 30 ° C. The thermal conductivity at is 0.05 W / m · K or less.

上記本発明の成形体は、赤外線不透明化粒子をさらに含有し、800℃における熱伝導率が0.2W/m・K以下であることが好ましい。   The molded article of the present invention further contains infrared opaque particles and preferably has a thermal conductivity at 800 ° C. of 0.2 W / m · K or less.

上記本発明の成形体に含まれる赤外線不透明化粒子は、平均粒子径が0.5μm以上30μm以下であって、赤外線不透明化粒子の含有率が、成形体の質量を基準として、0.1質量%以上39.5質量%以下であることが好ましい。   The infrared opaque particles contained in the molded article of the present invention have an average particle diameter of 0.5 μm or more and 30 μm or less, and the content of the infrared opaque particles is 0.1 mass based on the mass of the molded article. % Or more and 39.5% by mass or less is preferable.

上記本発明の成形体は、鉄(Fe)を含有し、鉄(Fe)の含有率が0.005質量%以上6質量%以下であることが好ましい。   The molded article of the present invention contains iron (Fe), and the content of iron (Fe) is preferably 0.005 mass% or more and 6 mass% or less.

上記本発明の成形体は、無機繊維をさらに含有し、無機繊維の含有率が0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。   The molded article of the present invention further contains inorganic fibers, and the content of the inorganic fibers is preferably 0.1% by mass or more and 50% by mass or less.

上記本発明の成形体に含まれる無機繊維は、生体溶解性を有することが好ましい。   The inorganic fibers contained in the molded article of the present invention preferably have biosolubility.

本発明の被包体は、上記成形体と、成形体を収容する外被材と、を備える。   The enveloping body of this invention is provided with the said molded object and the outer covering material which accommodates a molded object.

上記本発明の被包体において、外被材は無機繊維を含むことが好ましい。   In the envelope according to the present invention, the outer covering material preferably contains inorganic fibers.

上記本発明の被包体において、外被材は樹脂フィルムであることが好ましい。   In the envelope according to the present invention, the outer covering material is preferably a resin film.

上記本発明の成形体を得るための製造方法は、シリカとゲルマニウムとを含有し、ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を600℃以上の温度で加熱処理する工程を備えることが好ましい。   The manufacturing method for obtaining the molded article of the present invention includes a step of heat-treating an inorganic mixture containing silica and germanium and having a germanium content of 10 mass ppm to 1000 mass ppm at a temperature of 600 ° C. or higher. It is preferable to provide.

上記本発明の成形体の製造方法は、シリカとゲルマニウムとを含有し、ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を、成形型に収容する収容工程と、無機混合物を成形する成形工程と、を備え、成形工程は、下記の工程(a)又は工程(b)を有することが好ましい。
(a)成形型により無機混合物を加圧しながら600℃以上に加熱する工程。
(b)加圧により前記無機混合物を成形した後、600℃以上の温度で加熱処理を施す工程。
The method for producing a molded article of the present invention includes a housing step of containing an inorganic mixture containing silica and germanium, and having a germanium content of 10 mass ppm to 1000 mass ppm in a mold, and an inorganic mixture. It is preferable that the forming step includes the following step (a) or step (b).
(A) The process of heating to 600 degreeC or more, pressurizing an inorganic mixture with a shaping | molding die.
(B) A step of performing heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher after forming the inorganic mixture by pressurization.

上記成形工程において、成形体のかさ密度が0.25g/cm以上2.0g/cm以下になるように成形圧力を設定することが好ましい。 In the molding step, the molding pressure is preferably set so that the bulk density of the molded body is 0.25 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less.

上記本発明の成形体の製造方法は、シリカを含む平均粒子径Dが5nm以上30nm未満である小粒子と、ゲルマニウム及びシリカを含む平均粒子径Dが40nm以上50μm以下である大粒子とを混合し、無機混合物を得る工程をさらに備えることが好ましい。 Method for producing a molded article of the present invention, a small particle average particle diameter D S containing silica is less than 30nm or more 5 nm, and large particles having an average particle diameter D L is at 40nm or more 50μm or less containing germanium and silica It is preferable to further comprise a step of mixing the above to obtain an inorganic mixture.

上記本発明の成形体の製造方法は、シリカを含む平均粒子径Dが5nm以上30nm未満である小粒子と、ゲルマニウム及びシリカを含む平均粒子径Dが40nm以上50μm以下である大粒子と、金属酸化物ゾルとを混合し、無機混合物を得る工程をさらに備えることが好ましい。 Method for producing a molded article of the present invention, a small particle average particle diameter D S containing silica is less than 30nm or more 5 nm, and large particles having an average particle diameter D L is at 40nm or more 50μm or less containing germanium and silica It is preferable to further comprise a step of mixing the metal oxide sol to obtain an inorganic mixture.

上記本発明の成形体の一部を切削して得られる切削体の製造方法は、シリカとゲルマニウムとを含有し、ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を成形型に収容する収容工程と、無機混合物を成形する成形工程と、成形工程により得られた成形体の一部を切削する切削工程と、を備え、成形工程が下記の工程(c)又は工程(d)を有する。
(c)成形体のかさ密度が0.25g/cm以上2.0g/cm以下になるように成形型により前記無機混合物を加圧しながら加熱する工程。
(d)成形型で加圧することにより無機混合物を成形した後、600℃以上の温度で加熱処理を施す工程。
The manufacturing method of the cutting body obtained by cutting a part of the molded body of the present invention includes a molding die containing an inorganic mixture containing silica and germanium and having a germanium content of 10 mass ppm to 1000 mass ppm. A housing step, a molding step for molding the inorganic mixture, and a cutting step for cutting a part of the molded body obtained by the molding step, wherein the molding step is the following step (c) or step (d) ).
(C) heating while pressurizing the inorganic mixture by the mold as the bulk density of the molded body is less than 0.25 g / cm 3 or more 2.0 g / cm 3.
(D) A step of applying a heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher after forming the inorganic mixture by pressurizing with a mold.

本発明によれば、圧縮時に崩壊や変形が生じにくく、崩壊することなく切断等の形状加工が可能であり、且つ断熱性能を有する成形体、被包体、成形体の製造方法及び切削体の製造方法を提供することが可能である。   According to the present invention, a molded body, an encapsulated body, a method for manufacturing a molded body, and a cutting body that can hardly be collapsed or deformed during compression, can be shaped without cutting, and have heat insulation performance. It is possible to provide a manufacturing method.

本発明の一実施形態に係る被包体の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the envelope which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る成形体が含有する小粒子及び大粒子の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the small particle and large particle which the molded object which concerns on one Embodiment of this invention contains.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.

[1]成形体
[1−1]シリカ
本実施形態の成形体はシリカを含有する。成形体中のシリカの含有率が50質量%以上であると、固体伝導による伝熱が小さいため、断熱材用途の場合は好ましい。シリカの含有率が成形体の75質量%以上であると、シリカ粒子同士の付着力が増して、成形体の原料である無機混合物の飛散が少なくなるためより好ましい。なお、本明細書中シリカとは、組成式SiOで表される成分からなる粒子の他、SiOを含む粒子を指し、SiOに加えて金属成分等、他の無機化合物を含有する粒子を包含し、これらの粒子をシリカ粒子という場合がある。シリカ粒子は、純粋な二酸化ケイ素に加えて、Si及び種々の他元素との塩や複合酸化物を含有してもよいし、水酸化物のような含水酸化物を含有してもよいし、シラノール基を有していてもよい。成形体中のシリカは、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、断熱材用途の場合は非晶質であると、断熱材中の固体伝導による伝熱が小さく、断熱性能が向上するため、好ましい。
[1] Molded body [1-1] Silica The molded body of the present embodiment contains silica. When the content of silica in the molded body is 50% by mass or more, heat transfer due to solid conduction is small, which is preferable for use as a heat insulating material. It is more preferable that the silica content is 75% by mass or more of the molded body because the adhesion between the silica particles increases and the scattering of the inorganic mixture as the raw material of the molded body is reduced. Note that the present specification silica, other particles comprised of component represented by the composition formula SiO 2, refers to particles comprising SiO 2, a metal component or the like in addition to SiO 2, contain other inorganic compound particles These particles are sometimes referred to as silica particles. In addition to pure silicon dioxide, the silica particles may contain salts and complex oxides with Si and various other elements, or may contain hydrated oxides such as hydroxides. It may have a silanol group. Silica in the molded body may be crystalline, amorphous, or a mixture thereof. In the case of a heat insulating material, the silica in the heat insulating material It is preferable because heat transfer by solid conduction is small and heat insulation performance is improved.

成形体の用途によっては、成形体がシリカ粒子以外の材料を含有してもよい。シリカ粒子以外の材料については後で詳述するが、無機混合物がシリカ粒子以外の材料を含有する場合、シリカ粒子の含有率は、成形体の全質量を基準として50質量%以上99.9質量%以下であることが好ましい。シリカ粒子の含有率が50質量%以上97.5質量%以下で無機繊維や赤外線不透明化粒子を含有する成形体は、高い温度での断熱性能の向上といった効果がより好適にあらわれ、より好ましい。含有率が60質量%以上97.5質量%以下であると、成形体のかさ密度がより小さいため、さらに好ましい。   Depending on the use of the molded body, the molded body may contain materials other than silica particles. Although materials other than silica particles will be described in detail later, when the inorganic mixture contains materials other than silica particles, the content of silica particles is 50% by mass or more and 99.9% by mass based on the total mass of the molded body. % Or less is preferable. A molded product containing a silica particle content of 50 mass% or more and 97.5 mass% or less and containing inorganic fibers or infrared opaque particles is more preferable because the effect of improving the heat insulation performance at a high temperature appears more suitably. It is more preferable that the content is 60% by mass or more and 97.5% by mass or less because the bulk density of the molded body is smaller.

[1−2]無機繊維
本実施形態の成形体は無機繊維を含有するのが好ましい。無機繊維を含有すると、加圧成形において、成形体からの粒子の脱落が少なく、生産性が高いという利点を有する。本明細書中、無機繊維とは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)が10以上であるものをいう。アスペクト比は10以上であることが好ましく、成形体の作製時において、小さい圧力で成形を可能とし、成形体の生産性を向上させる観点から50以上がより好ましく、成形体の曲げ強度の観点から100以上がさらに好ましい。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。無機繊維は成形体中で単分散して混合されていることが好ましいが、無機繊維が互いに絡まった状態や、複数の無機繊維が同一方向で揃った束の状態で混合されていてもかまわない。また、単分散状態において、無機繊維の向きが同一方向で揃った状態であってもかまわないが、熱伝導率を小さくする観点から、無機繊維は、伝熱方向に対して垂直方向に配向していることが好ましい。例えば伝熱方向と同じ方向で加圧することにより、伝熱方向に配向していた無機繊維を、伝熱方向に対して垂直方向へ配向させやすい。
[1-2] Inorganic fiber It is preferable that the molded body of this embodiment contains an inorganic fiber. When the inorganic fiber is contained, there is an advantage that in the pressure molding, there is little dropout of particles from the molded body, and the productivity is high. In the present specification, the term “inorganic fiber” means that the ratio of the average length of the inorganic fiber to the average thickness (aspect ratio) is 10 or more. The aspect ratio is preferably 10 or more, and more preferably 50 or more from the viewpoint of enabling molding with a small pressure and improving the productivity of the molded body at the time of producing the molded body, from the viewpoint of bending strength of the molded body. 100 or more is more preferable. The aspect ratio of the inorganic fiber can be determined from the average value of the thickness and length of 1000 inorganic fibers measured by FE-SEM. It is preferable that the inorganic fibers are monodispersed and mixed in the molded body, but the inorganic fibers may be mixed in a state where the inorganic fibers are entangled with each other or a bundle in which a plurality of inorganic fibers are aligned in the same direction. . In the monodispersed state, the inorganic fibers may be aligned in the same direction, but from the viewpoint of reducing the thermal conductivity, the inorganic fibers are oriented in a direction perpendicular to the heat transfer direction. It is preferable. For example, by applying pressure in the same direction as the heat transfer direction, the inorganic fibers oriented in the heat transfer direction can be easily oriented in a direction perpendicular to the heat transfer direction.

無機繊維の例を示すと、ガラス長繊維(フィラメント)(SiO−Al−B−CaO)、グラスファイバー、グラスウール(SiO−Al−CaO−NaO)、耐アルカリガラス繊維(SiO−ZrO−CaO−NaO)、ロックウール(バサルトウール)(SiO−Al−Fe−MgO−CaO)、スラグウール(SiO−Al−MgO−CaO)、セラミックファイバー(ムライト繊維)(Al−SiO)、シリカ繊維(SiO)、アルミナ繊維(Al−SiO)、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−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、ブルーサイトを挙げることができる。 Examples of inorganic fibers include long glass fibers (filaments) (SiO 2 —Al 2 O 3 —B 2 O 3 —CaO), glass fibers, glass wool (SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO—Na 2 O). , Alkali-resistant glass fiber (SiO 2 —ZrO 2 —CaO—Na 2 O), rock wool (basalt wool) (SiO 2 —Al 2 O 3 —Fe 2 O 3 —MgO—CaO), slag wool (SiO 2 — Al 2 O 3 —MgO—CaO), ceramic fiber (mullite fiber) (Al 2 O 3 —SiO 2 ), silica fiber (SiO 2 ), alumina fiber (Al 2 O 3 —SiO 2 ), potassium titanate fiber, Alumina whisker, silicon carbide whisker, silicon nitride whisker, calcium carbonate whisker, basic magnesium sulfate whisker Car, calcium sulfate whisker (gypsum fiber), zinc oxide whisker, zirconia fiber, carbon fiber, graphite whisker, phosphate fibers, AES (Alkaline Earth Silicate) fiber (SiO 2 -CaO-MgO), natural mineral wollastonite, Sepiolite, attapulgite, and blue sight.

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−CaO−MgO系の無機質のガラス(無機高分子)が挙げられる。 Among inorganic fibers, it is preferable to use biosoluble AES fiber (Alkaline Earth Silicate Fiber) that is safe for the human body. Examples of the AES fiber include SiO 2 —CaO—MgO-based inorganic glass (inorganic polymer).

無機繊維の平均太さは、飛散を防ぐ観点で1μm以上が好ましい。断熱材の場合は、固体伝導による伝熱を押さえる観点で20μm以下であることが好ましい。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。   The average thickness of the inorganic fibers is preferably 1 μm or more from the viewpoint of preventing scattering. In the case of a heat insulating material, the thickness is preferably 20 μm or less from the viewpoint of suppressing heat transfer due to solid conduction. The average thickness of the inorganic fibers can be determined by obtaining the thickness of 1000 inorganic fibers by FE-SEM and averaging the thicknesses.

断熱用途の場合、成形体中の無機繊維の含有率は、成形体からの粉体の脱離抑制の観点で成形体全体の質量に対して0.1質量%以上が好ましく、成形体のBET比表面積を10m/g以上とし、30℃における熱伝導率が0.05W/m・K以下とする観点で50質量%以下であることが好ましい。 In the case of heat insulation, the content of the inorganic fibers in the molded body is preferably 0.1% by mass or more based on the total mass of the molded body from the viewpoint of suppressing the detachment of the powder from the molded body. From the viewpoint of setting the specific surface area to 10 m 2 / g or more and the thermal conductivity at 30 ° C. to 0.05 W / m · K or less, it is preferably 50% by mass or less.

シリカ粒子、赤外線不透明化粒子との混合の容易さの観点から、無機繊維の含有率は0.2質量%以上40質量%以下であることがより好ましく、かさ密度が小さくなる観点から0.2質量%以上20質量%以下であることがさらに好ましい。   From the viewpoint of easy mixing with silica particles and infrared opaque particles, the content of the inorganic fibers is more preferably 0.2% by mass or more and 40% by mass or less, and 0.2% from the viewpoint of reducing the bulk density. More preferably, it is at least 20% by mass.

無機繊維はGeを含んでいてもかまわないが、その場合、成形体におけるGeの含有率が1000質量ppm以下にできるGe含有率の無機繊維を選択した上で、無機繊維の混合量も、成形体におけるGeの含有率が1000質量ppm以下を満たすように決定する。その場合、もちろんシリカ粒子が含有しうるGe量は、無機繊維のGe含有率に応じて少なくなる。従って、シリカ粒子、無機繊維におけるGeの含有率を予め測定しておくことが好ましい。無機繊維がGeを含有しない場合は、シリカ粒子(又はシリカ粒子と赤外線不透明化粒子の混合物)が、Ge含有率10質量ppm以上1000質量ppm以下(成形体の全質量基準)を満たすようにすればよい。   The inorganic fiber may contain Ge, but in that case, after selecting the inorganic fiber having a Ge content that allows the Ge content in the molded body to be 1000 mass ppm or less, the mixing amount of the inorganic fiber is also molded. It determines so that the content rate of Ge in a body may satisfy | fill 1000 mass ppm or less. In that case, of course, the amount of Ge that the silica particles can contain decreases depending on the Ge content of the inorganic fibers. Therefore, it is preferable to previously measure the Ge content in the silica particles and the inorganic fibers. When the inorganic fiber does not contain Ge, the silica particles (or a mixture of silica particles and infrared opaque particles) should satisfy the Ge content of 10 mass ppm to 1000 mass ppm (based on the total mass of the molded product). That's fine.

[1−3]赤外線不透明化粒子
本実施形態の成形体は、赤外線不透明化粒子を含有することが、高い温度での断熱性能を要する場合は、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高い。
[1-3] Infrared opacifying particles The molded article of the present embodiment preferably contains infrared opacifying particles when heat insulation performance at a high temperature is required. The infrared opaque particles refer to particles made of a material that reflects, scatters, or absorbs infrared rays. When infrared opaque particles are mixed in the heat insulating material, heat transfer due to radiation is suppressed, so that the heat insulating performance is particularly high in a high temperature region of 200 ° C. or higher.

赤外線不透明化粒子の例として、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、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種類以上を併用してもよい。   Examples of infrared opaque particles include zirconium oxide, zirconium silicate, titanium dioxide, iron titanium oxide, iron oxide, copper oxide, silicon carbide, gold ore, chromium dioxide, manganese dioxide, graphite and other carbonaceous materials, carbon fibers , Spinel pigments, aluminum particles, stainless steel particles, bronze particles, copper / zinc alloy particles, and copper / chromium alloy particles. Conventionally, the above metal particles or nonmetal particles known as infrared opaque materials may be used alone or in combination of two or more.

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が好ましい。赤外線不透明化粒子の組成はFE−SEM EDXにより求められる。   As the infrared opaque particles, zirconium oxide, zirconium silicate, titanium dioxide or silicon carbide is particularly preferable. The composition of the infrared opaque particles is determined by FE-SEM EDX.

赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、200℃以上での断熱性能の観点で0.5μm以上が好ましく、固体伝導の抑制による200℃未満での断熱性能の観点で30μm以下であることが好ましい。なお、赤外線不透明化粒子の平均粒子径は、シリカ粒子と同じ方法により求められる。無機繊維やシリカ粒子のサイズにもよるが、シリカ粒子が5nm〜50μmの場合、シリカ粒子との混合の容易さの観点で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、より好ましい。   The average particle diameter of the infrared opaque particles is preferably 0.5 μm or more from the viewpoint of heat insulation performance at 200 ° C. or more, and preferably 30 μm or less from the viewpoint of heat insulation performance at less than 200 ° C. due to suppression of solid conduction. The average particle size of the infrared opaque particles is determined by the same method as that for silica particles. Depending on the size of the inorganic fibers and silica particles, when the silica particles are 5 nm to 50 μm, the average particle diameter of the infrared opaque particles is 0.5 μm or more and 10 μm or less from the viewpoint of easy mixing with the silica particles. It is more preferable.

成形体中の赤外線不透明化粒子の含有率は、0.1質量%以上39.5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39.5質量%より大きいと、固体伝導による伝熱が大きいため、200℃未満での断熱性能が低い傾向がある。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量は、0.5質量%以上35質量%以下がより好ましく、1質量%以上30質量%以下がさらに好ましい。シリカとゲルマニウム及び赤外線不透明化粒子とを含有する成形体は、熱収縮が小さい傾向があり、例えば突発的に過剰な熱にさらされた場合に、形状が変化したり成形体が崩壊したりするのを遅らせる効果がある。   The content of the infrared opaque particles in the molded body is preferably 0.1% by mass or more and 39.5% by mass or less. If the content of the infrared opaque particles is larger than 39.5% by mass, heat transfer by solid conduction is large, so that the heat insulation performance at less than 200 ° C. tends to be low. In order to improve the heat insulation performance at 200 ° C. or higher, the content of the infrared opaque particles is more preferably 0.5% by mass or more and 35% by mass or less, and further preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less. Molded bodies containing silica, germanium, and infrared opaque particles tend to have low thermal shrinkage, for example when suddenly exposed to excessive heat, the shape changes or the molded body collapses. It has the effect of delaying.

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組成をFE−SEM EDXで測定し、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。   The content of the infrared opaque particles can be determined, for example, by measuring the composition of the infrared opaque particles with FE-SEM EDX and quantifying the elements contained only in the infrared opaque particles by fluorescent X-ray analysis. it can.

赤外線不透明化粒子はGeを含んでいてもかまわない。赤外線不透明化粒子がGeを含有する場合、成形体全体におけるGe含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下となるように、シリカ粒子や、含有する場合は無機繊維のGe量を差し引いて赤外線不透明化粒子のGe含有率や混合量を調整する。従って、シリカ粒子、無機繊維におけるGeの含有率を予め測定しておくことが好ましい。   The infrared opaque particles may contain Ge. When the infrared opaque particles contain Ge, silica particles and, if contained, the infrared content is opaque by subtracting the Ge amount of inorganic fibers so that the Ge content in the entire molded product is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less. The Ge content and mixing amount of the particles are adjusted. Therefore, it is preferable to previously measure the Ge content in the silica particles and the inorganic fibers.

[1−4]ゲルマニウム(Ge)の含有率
本実施形態の成形体は、Geを含む。Geの含有率は、成形体の全質量を基準として10質量ppm以上1000質量ppmである。Geの含有率が10質量ppm未満であると圧縮強度が小さい傾向があり、1000質量ppm超であると断熱性能が低い傾向がある。この理由は定かではないが、以下のように推定される。後述するように、成形体の製造においては、成形体を加熱処理する工程を有する。この加熱処理工程において、成形体にGeが含まれていることにより、成形体の主要な構成成分であるシリカの融点が低下し、成形体の硬化に寄与すると本発明者は推定している。Geの含有率は、成形体を十分に硬化させ、圧縮強度を高める観点から、成形体の全質量を基準として20質量ppm以上900質量ppm以下が好ましく、20質量ppm以上800質量ppm以下がより好ましく、20質量ppm以上700質量ppm以下がさらに好ましい。粉体におけるGeの含有率は、XRF(蛍光X線分析)により定量することができる。
[1-4] Content of germanium (Ge) The molded body of the present embodiment contains Ge. The content rate of Ge is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm based on the total mass of the molded body. If the Ge content is less than 10 mass ppm, the compressive strength tends to be small, and if it exceeds 1000 mass ppm, the heat insulation performance tends to be low. The reason for this is not clear, but is estimated as follows. As will be described later, the production of a molded body includes a step of heat-treating the molded body. In this heat treatment step, the present inventors estimate that the inclusion of Ge in the compact lowers the melting point of silica, which is the main component of the compact, and contributes to the curing of the compact. The content of Ge is preferably 20 mass ppm or more and 900 mass ppm or less, more preferably 20 mass ppm or more and 800 mass ppm or less, based on the total mass of the molded product, from the viewpoint of sufficiently curing the molded product and increasing the compressive strength. Preferably, 20 mass ppm or more and 700 mass ppm or less are more preferable. The content of Ge in the powder can be quantified by XRF (fluorescence X-ray analysis).

成形体にGeが含まれていると、加熱処理を施した場合に成形体の主要な構成成分であるシリカの融点が低下すると推定される。その結果、シリカ粒子が互いに粒子界面で融着し、強固な接合箇所を形成すると考えられる。また、SiとGeは周期表において同属元素であり、酸化物はそれぞれSiO、GeOのように、いずれも4価であるため、互いに結晶構造に取り込まれやすく、強固な構造が形成されると考えられる。このような強固な接合箇所や構造の形成が、シリカ粒子により形成される構造の安定化に作用する結果、成形体全体として硬化し、圧縮強度が向上すると考えられる。なお、ゲルマニウムの含有率を1000質量ppm以下とすることで、シリカ粒子の界面において必要以上に融着しないため、成形体中に固体伝導の大きい伝熱経路が存在せず、成形体全体の熱伝導率を低くすることが可能であると考えられる。 If the molded body contains Ge, it is presumed that the melting point of silica, which is the main component of the molded body, is lowered when heat treatment is performed. As a result, it is considered that the silica particles are fused to each other at the particle interface to form a strong joint. In addition, Si and Ge are the same element in the periodic table, and the oxides are tetravalent, such as SiO 2 and GeO 2 , respectively, so that they are easily incorporated into the crystal structure and form a strong structure. it is conceivable that. It is considered that the formation of such a strong joint location or structure acts on the stabilization of the structure formed by the silica particles, so that the entire molded body is cured and the compressive strength is improved. In addition, since the germanium content is set to 1000 ppm by mass or less, it is not fused more than necessary at the interface of the silica particles, so there is no heat transfer path with large solid conduction in the molded body, and the heat of the entire molded body It is thought that the conductivity can be lowered.

複数の種類のシリカ粒子、例えば小粒子と大粒子を混合して成形体の原料である無機混合物を調製する際は、各々のGeの含有率を予め測定し、混合後の無機混合物のGeの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下になるように、混合量を調整することが好ましい。例えば、Geの含有率がそれぞれ0質量ppmの小粒子と1700質量ppmの大粒子を混合する場合、大粒子の質量/(小粒子の質量+大粒子の質量)が0.006〜0.58の範囲であることが好ましい。無機繊維、赤外線不透明化粒子を使用する場合も、各々のGeの含有率を予め測定し、混合量を決定することが好ましい。例えば、Geの含有率が800質量ppmのシリカにGeの含有率が0質量ppmの無機繊維を混合する場合、無機繊維の混合量は任意に決定することが可能である。例えば、Geの含有率が800質量ppmのシリカにGeの含有率が30質量ppmの赤外線不透明化粒子を混合する場合、赤外線不透明化粒子の混合量は任意に決定することが可能である。   When preparing an inorganic mixture that is a raw material of a molded body by mixing a plurality of types of silica particles, for example, small particles and large particles, the content of each Ge is measured in advance, and the Ge content of the inorganic mixture after mixing is measured. It is preferable to adjust the mixing amount so that the content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less. For example, when small particles each having a Ge content of 0 mass ppm and large particles of 1700 mass ppm are mixed, the mass of the large particles / (the mass of the small particles + the mass of the large particles) is 0.006 to 0.58. It is preferable that it is the range of these. Even when using inorganic fibers and infrared opaque particles, it is preferable to measure the Ge content in advance and determine the mixing amount. For example, when an inorganic fiber having a Ge content of 0 mass ppm is mixed with silica having a Ge content of 800 mass ppm, the mixing amount of the inorganic fibers can be arbitrarily determined. For example, when the infrared opaque particles having a Ge content of 30 mass ppm are mixed with silica having a Ge content of 800 ppm by mass, the mixing amount of the infrared opaque particles can be arbitrarily determined.

[1−5]BET比表面積
成形体は、BET比表面積が10m/g以上350m/g以下であるのが好ましい。この範囲にBET比表面積を有する成形体は、熱伝導率が小さい傾向がある。しかしながら、圧縮率0〜5%における最大荷重が0.7MPa以上であるとは限らない。ところが、前記範囲にBET比表面積を有し、さらにGeの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下であると、荷重による圧縮変形が小さい傾向がある。この理由は定かではないが、上述したように、Geが成形体の主要な構成成分であるシリカの融点低下に寄与すると推定されることから、BET比表面積が10m/g以上350m/g以下であり、且つGeの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下であると圧縮強度が大きくなる傾向があり、その結果荷重による圧縮変化が小さく、断熱性能に優れた成形体を得られると推定される。BET比表面積は10m/g以上250m/g以下がより好ましく、10m/g以上200m/g以下がさらに好ましい。
[1-5] BET specific surface area The molded body preferably has a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more and 350 m 2 / g or less. A molded body having a BET specific surface area in this range tends to have a low thermal conductivity. However, the maximum load at a compression rate of 0 to 5% is not always 0.7 MPa or more. However, when the BET specific surface area is in the above range and the Ge content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, compressive deformation due to load tends to be small. The reason for this is not clear, but as described above, it is estimated that Ge contributes to lowering the melting point of silica, which is the main component of the molded body, and therefore, the BET specific surface area is 10 m 2 / g or more and 350 m 2 / g. When the Ge content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, the compression strength tends to increase. As a result, the compression change due to the load is small, and a molded article having excellent heat insulation performance can be obtained. Presumed. The BET specific surface area is more preferably 10 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less, and further preferably 10 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less.

複数の種類のシリカ粒子、例えば後述する小粒子と大粒子を混合して無機混合物を得、それから成形体を調製する際は、各々のBET比表面積を測定し、BET比表面積が10m/g以上350m/g以下になるように、混合量を調整することが好ましい。例えば、BET比表面積がそれぞれ200m/gの小粒子と0.3m/g大粒子を混合する場合、大粒子の質量/(小粒子の質量+大粒子の質量)が0〜0.88の範囲であることが好ましい。無機繊維、赤外線不透明化粒子を使用する場合も、各々のBET比表面積を予め測定し、混合量を決定することが好ましい。例えば、BET比表面積が200m/gのシリカにBET比表面積が0.15m/gの無機繊維を混合する場合、無機繊維の混合量は0.1質量%〜90質量%であることが好ましい。例えばBET比表面積が200m/gのシリカにBET比表面積が2m/gの赤外線不透明化粒子を混合する場合、赤外線不透明化粒子の混合量は0質量%超〜95質量%であることが好ましい。後述するように、成形体の製造においては、成形体に加熱処理を施す工程を有するが、加熱処理を施した成形体は、加熱処理を施す前の成形体に比較してBET比表面積が小さくなる傾向があることから、加熱処理を施した後の成形体のBET比表面積を測定し、シリカ粒子や無機繊維、赤外線不透明化粒子の混合量を調整することも可能である。 When a plurality of types of silica particles, for example, small particles and large particles described later are mixed to obtain an inorganic mixture and a molded body is prepared therefrom, the BET specific surface area is measured, and the BET specific surface area is 10 m 2 / g. It is preferable to adjust the mixing amount so as to be 350 m 2 / g or less. For example, if the BET specific surface area of mixed small particles and 0.3 m 2 / g large particles of 200 meters 2 / g, respectively, of the large particle mass / (mass of small particles of mass + large particles) is from 0 to 0.88 It is preferable that it is the range of these. Also when using inorganic fibers and infrared opaque particles, it is preferable to measure the BET specific surface area in advance and determine the mixing amount. For example, when an inorganic fiber having a BET specific surface area of 0.15 m 2 / g is mixed with silica having a BET specific surface area of 200 m 2 / g, the mixing amount of the inorganic fibers may be 0.1% by mass to 90% by mass. preferable. For example, when the infrared opaque particles having a BET specific surface area of 2 m 2 / g are mixed with silica having a BET specific surface area of 200 m 2 / g, the mixing amount of the infrared opaque particles may be more than 0% by mass to 95% by mass. preferable. As will be described later, in the production of a molded body, the molded body has a step of subjecting the molded body to heat treatment. However, the molded body subjected to the heat treatment has a smaller BET specific surface area than the molded body before the heat treatment. Therefore, it is possible to measure the BET specific surface area of the molded body after the heat treatment and adjust the mixing amount of silica particles, inorganic fibers, and infrared opaque particles.

[1−6]圧縮強度
本実施形態の成形体は、圧縮率が0〜5%の範囲における最大荷重が0.7MPa以上である。0.8MPaであることがより好ましく、0.9MPaであることが更に好ましい。
[1-6] Compressive strength The molded body of the present embodiment has a maximum load of 0.7 MPa or more in a range where the compression rate is 0 to 5%. 0.8 MPa is more preferable, and 0.9 MPa is still more preferable.

圧縮率は、圧縮強度測定時のサンプル厚み、すなわちサンプルの圧縮方向長さに対するストローク(押し込み距離)から算出することが可能である。例えば、成形体を1cm×1cm×1cmの立方体形状にしたサンプルを用いて圧縮強度を測定する場合、ストロークが0.5mmとなる状態を圧縮率が5%であると定義する。圧縮率は、下記数式(1)で算出される。
圧縮率=100×ストローク(押し込み距離)/サンプルの圧縮方向長さ (1)
The compression rate can be calculated from the sample thickness at the time of compressive strength measurement, that is, the stroke (push-in distance) with respect to the length of the sample in the compression direction. For example, when the compression strength is measured using a sample in which the molded body has a cubic shape of 1 cm × 1 cm × 1 cm, a state where the stroke is 0.5 mm is defined as a compression rate of 5%. The compression rate is calculated by the following mathematical formula (1).
Compression rate = 100 × stroke (push-in distance) / length in sample compression direction (1)

圧縮強度測定時に描かれる荷重−圧縮率曲線のパターンは、特に限定されない。すなわち、上記圧縮率が0〜5%の範囲において、サンプルである成形体が崩壊し明確な破壊点を示しても、崩壊しなくてもかまわない。圧縮率が0〜5%の範囲においてサンプルである成形体が崩壊し破壊点を示す場合、その成形体の最大荷重は破壊点における荷重と定義する。その破壊点における荷重が0.7MPa以上であることが好ましく、0.8MPaであることがより好ましく、0.9MPaであることが更に好ましい。サンプルが崩壊しない場合は、圧縮率が0〜5%の範囲で示す最大荷重の値を使用して評価する。   The pattern of the load-compression rate curve drawn at the time of compressive strength measurement is not specifically limited. That is, when the compression ratio is in the range of 0 to 5%, the molded body as the sample may collapse and show a clear breaking point, or may not collapse. When the compact that is a sample collapses and exhibits a breaking point when the compression rate is in the range of 0 to 5%, the maximum load of the compact is defined as the load at the breaking point. The load at the breaking point is preferably 0.7 MPa or more, more preferably 0.8 MPa, and even more preferably 0.9 MPa. When the sample does not collapse, evaluation is performed using the value of the maximum load indicated by the compression ratio in the range of 0 to 5%.

圧縮強度は、後述する方法で測定することが可能である。   The compressive strength can be measured by a method described later.

[1−7]熱伝導率
成形体は、30℃における熱伝導率が0.05W/m・K以下である。断熱性能の観点から、熱伝導率は0.045W/m・K以下が好ましく、0.040W/m・K以下がより好ましく、0.037W/m・K以下がさらに好ましい。成形体が赤外線不透明化粒子を含む場合は、800℃における熱伝導率が0.2W/m・K以下であることが好ましく、0.19W/m・K以下であることがより好ましく、0.18W/m・K以下であることがさらに好ましい。熱伝導率の測定方法は、後述する。
[1-7] Thermal conductivity The molded body has a thermal conductivity at 30 ° C. of 0.05 W / m · K or less. From the viewpoint of heat insulation performance, the thermal conductivity is preferably 0.045 W / m · K or less, more preferably 0.040 W / m · K or less, and even more preferably 0.037 W / m · K or less. When the molded body contains infrared opaque particles, the thermal conductivity at 800 ° C. is preferably 0.2 W / m · K or less, more preferably 0.19 W / m · K or less, and More preferably, it is 18 W / m · K or less. A method for measuring the thermal conductivity will be described later.

複数の種類のシリカ粒子、例えば小粒子と大粒子を混合して無機混合物を調製する際は、上述のようにGeの含有率を10質量ppm以上1000質量ppm以下、BET比表面積を10m/g以上350m/g以下にした上で熱伝導率を測定することが好ましい。熱伝導率が0.05W/m・K超である場合は、Geの含有率10質量ppm以上1000質量ppm以下、BET比表面積10m/g以上350m/g以下を維持する範囲で混合量を変えるのが好ましい。無機繊維、赤外線不透明化粒子を使用する場合も同様に混合量を決定することができる。小粒子と大粒子を混合して成形体の原料となる無機混合物を調製すると、無機混合物が大粒子のみで構成される場合に比較して熱伝導率が小さくなる傾向が見られる。例えば、10nm程度の小粒子と5μm程度の大粒子を混合する場合、大粒子の質量/(小粒子の質量+大粒子の質量)を0.02〜0.95とするのが好ましい。無機繊維、赤外線不透明化粒子の混合量は、過剰であると断熱性が低下する場合があるため、熱伝導率を測定し、確認しながら適宜調製することが好ましい。例えば、シリカに平均繊維径が12μm、平均長さが5mmの無機繊維を混合する場合、無機繊維の混合量は30質量%以下であることが好ましい。例えば、シリカに平均粒子径が2μmの赤外線不透明化粒子を混合する場合、赤外線不透明化粒子の混合量は23質量%以下であることが好ましい。また、熱伝導率の小さい材料からなる無機繊維や赤外線不透明化粒子を選択して使用すると、熱伝導率が0.05W/m・K以下の成形体を得やすい傾向がある。 When an inorganic mixture is prepared by mixing a plurality of types of silica particles, for example, small particles and large particles, the Ge content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, and the BET specific surface area is 10 m 2 / It is preferable to measure the thermal conductivity after setting it to g or more and 350 m 2 / g or less. When the thermal conductivity is more than 0.05 W / m · K, the mixing amount is within the range of maintaining the Ge content of 10 mass ppm to 1000 mass ppm and the BET specific surface area of 10 m 2 / g to 350 m 2 / g. Is preferably changed. In the case of using inorganic fibers and infrared opaque particles, the mixing amount can be similarly determined. When an inorganic mixture that is a raw material of a molded body is prepared by mixing small particles and large particles, a tendency is seen that the thermal conductivity is smaller than when the inorganic mixture is composed of only large particles. For example, when mixing small particles of about 10 nm and large particles of about 5 μm, the mass of large particles / (the mass of small particles + the mass of large particles) is preferably 0.02 to 0.95. If the mixing amount of the inorganic fibers and the infrared opaque particles is excessive, the heat insulating property may be lowered. Therefore, it is preferable to appropriately prepare while measuring and confirming the thermal conductivity. For example, when inorganic fibers having an average fiber diameter of 12 μm and an average length of 5 mm are mixed with silica, the mixing amount of the inorganic fibers is preferably 30% by mass or less. For example, when infrared opaque particles having an average particle diameter of 2 μm are mixed with silica, the amount of infrared opaque particles to be mixed is preferably 23% by mass or less. Further, when inorganic fibers or infrared opaque particles made of a material having a low thermal conductivity are selected and used, a molded product having a thermal conductivity of 0.05 W / m · K or less tends to be obtained.

[1−8]Fe、その他の元素の含有率
本実施形態の粉体は、成形性に優れ、粉体の飛散を少なくする観点から、粉体の全質量を基準としてFeの含有率が0.005質量%以上6質量%以下であることが好ましく、0.005質量%以上3質量%以下であることがより好ましく、0.005質量%以上2質量%以下であることが更に好ましく、0.005質量%以上1質量%以下であることが特に好ましい。また、粉体はGe、Feの他に、カリウム(K)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、リン(P)、硫黄(S)を含んでいてもかまわない。各元素の含有率は、Kの含有率が0.003質量%以上2質量%以下、Mgの含有率が0.002質量%以上2質量%以下、Caの含有率が0.002質量%以上0.5質量%以下、Pの含有率が0.003質量%以上0.3質量%以下、Sの含有率が0.003質量%以上0.3質量%以下であることが好ましく、Kの含有率が0.003質量%以上1.5質量%以下、Mgの含有率が0.002質量%以上1.8質量%以下、Caの含有率が0.002質量%以上0.4質量%以下、Pの含有率が0.003質量%以上0.25質量%以下、Sの含有率が0.003質量%以上0.0.2質量%以下であることがより好ましく、Kの含有率が0.003質量%以上1.0質量%以下、Mgの含有率が0.002質量%以上1.6質量%以下、Caの含有率が0.002質量%以上0.2質量%以下、Pの含有率が0.003質量%以上0.2質量%以下、Sの含有率が0.003質量%以上0.1質量%以下であることがさらに好ましい。
[1-8] Content of Fe and Other Elements The powder of the present embodiment has excellent moldability and has a Fe content of 0 based on the total mass of the powder from the viewpoint of reducing powder scattering. 0.005% by mass to 6% by mass is preferable, 0.005% by mass to 3% by mass is more preferable, 0.005% by mass to 2% by mass is further preferable, and 0% by mass. It is particularly preferable that the content is 0.005% by mass or more and 1% by mass or less. The powder may contain potassium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca), phosphorus (P), and sulfur (S) in addition to Ge and Fe. As for the content of each element, the K content is 0.003 to 2% by mass, the Mg content is 0.002 to 2% by mass, and the Ca content is 0.002% by mass or more. 0.5 mass% or less, P content is preferably 0.003 mass% or more and 0.3 mass% or less, and S content is preferably 0.003 mass% or more and 0.3 mass% or less. The content is 0.003% by mass to 1.5% by mass, the Mg content is 0.002% by mass to 1.8% by mass, and the Ca content is 0.002% by mass to 0.4% by mass. Hereinafter, it is more preferable that the P content is 0.003% by mass or more and 0.25% by mass or less, the S content is 0.003% by mass or more and 0.02% by mass or less, and the K content is 0.003% by mass or more and 1.0% by mass or less, and the Mg content is 0.002% by mass or more and 1.6% by mass or less. The Ca content is 0.002 mass% to 0.2 mass%, the P content is 0.003 mass% to 0.2 mass%, and the S content is 0.003 mass% to 0.003 mass%. More preferably, it is 1 mass% or less.

[2]成形体の製造方法
本実施形態の成形体の製造方法は、シリカとゲルマニウムを含有し、ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を加熱処理する工程を備える。上記製造方法は、上記無機混合物を成形型に収容する収容工程と、無機混合物を成形する成形工程とを備え、成形工程は(a)成形型により無機混合物を加圧しながら600℃以上に加熱する工程、又は、(b)加圧により無機混合物を成形した後、600℃以上の温度で加熱処理を施す工程を有することが好ましい。以下、成形体の製造に用いる原料及び各工程を説明する。
[2] Manufacturing method of molded body The manufacturing method of the molded body of the present embodiment includes a step of heat-treating an inorganic mixture containing silica and germanium and having a germanium content of 10 mass ppm to 1000 mass ppm. . The manufacturing method includes a housing step of housing the inorganic mixture in a mold and a molding step of molding the inorganic mixture, and the molding step (a) heats the inorganic mixture to 600 ° C. or higher while pressurizing the inorganic mixture with the mold. It is preferable to have the process or (b) the process of heat-processing at the temperature of 600 degreeC or more, after shape | molding an inorganic mixture by pressurization. Hereinafter, the raw material used for manufacture of a molded object and each process are demonstrated.

[2−1]シリカ粒子 [2-1] Silica particles

シリカ粒子の具体例としては、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。
Specific examples of the silica particles include the following.
An oxide of silicon called “silica” or “quartz”.
Partial oxide of silicon.
Silicon complex oxide such as silica alumina and zeolite.
Any one of silicate (glass) of Na, Ca, K, Mg, Ba, Ce, B, Fe and Al.
A mixture of an oxide, partial oxide, salt or composite oxide (alumina, titania, etc.) of an element other than silicon and an oxide, partial oxide, salt or composite oxide of silicon.
SiC and SiN oxides.

成形体を断熱材とする場合、使用される温度においてシリカ粒子が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、シリカ粒子の重量が10%以上減少しないことが好ましい。また、シリカ粒子は断熱材として使用する場合に断熱性能を維持する観点や、成形体の形状保持の観点から、耐水性を有することが好ましい。具体的には、25℃の水100gに対するシリカ粒子の溶解量が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。   When using a molded object as a heat insulating material, the silica particles are preferably thermally stable at the temperature used. Specifically, it is preferable that the weight of the silica particles does not decrease by 10% or more when held for 1 hour at the maximum use temperature of the heat insulating material. Silica particles preferably have water resistance from the viewpoint of maintaining heat insulating performance when used as a heat insulating material and from the viewpoint of maintaining the shape of the molded body. Specifically, the amount of silica particles dissolved in 100 g of water at 25 ° C. is preferably less than 0.1 g, and more preferably less than 0.01 g.

シリカ粒子の比重は、成形体を断熱材とする場合、2.0以上4.0以下であることが好ましい。2.0以上3.0以下であると、成形体のかさ密度が小さいためより好ましく、2.0以上2.5以下であるとさらに好ましい。ここで、シリカ粒子の比重は、ピクノメーター法により求まる真比重を指す。   The specific gravity of the silica particles is preferably 2.0 or more and 4.0 or less when the molded body is a heat insulating material. It is more preferable that it is 2.0 or more and 3.0 or less because the bulk density of the molded body is small, and it is more preferable that it is 2.0 or more and 2.5 or less. Here, the specific gravity of the silica particles refers to the true specific gravity determined by the pycnometer method.

本実施形態の成形体は、シリカ粒子を一種のみ含有してもよいし、2種類以上を含んでもよい。特に粒子径の異なる2種類の粒子、すなわちシリカからなる小粒子と大粒子を含有する場合、小粒子又は大粒子のみで存在する場合とはBET比面積や熱伝導率が異なるので、適当な割合で2種類の粒子を混合することでBET比面積及び/又は熱伝導率を調整することができる。例えば、ある平均粒子径Dが30nm以上50μm以下の大粒子は、BET比表面積が10m/g未満の場合があるが、これに5nm以上30nm未満の小粒子を混合すると、BET比表面積を10m/g以上にし易い。また、大粒子は固体熱伝導が大きいので、熱伝導率が0.05W/m・K超の場合があるが、これに小粒子を混合することで、固体熱伝導を抑制し、0.05W/m・K以下にしやすくなる傾向がある。圧縮強度については、小粒子のみからなるものは小さすぎる場合があるが、小粒子に対して大粒子を添加することにより、圧縮率0〜5%における最大荷重を0.7MPa以上に調整しやすくなる傾向がある。 The molded body of this embodiment may contain only one kind of silica particles, or may contain two or more kinds. In particular, when containing two types of particles with different particle sizes, ie, small particles and large particles made of silica, the BET specific area and thermal conductivity are different from those when only small particles or large particles are present. By mixing two kinds of particles, the BET specific area and / or the thermal conductivity can be adjusted. For example, a large particle having an average particle diameter DL of 30 nm or more and 50 μm or less may have a BET specific surface area of less than 10 m 2 / g, but when a small particle of 5 nm or more and less than 30 nm is mixed with this, the BET specific surface area is reduced. It is easy to make it 10 m 2 / g or more. Moreover, since the large particles have large solid heat conduction, the heat conductivity may be more than 0.05 W / m · K. By mixing small particles with this, the solid heat conduction is suppressed, and 0.05 W / M · K or less. As for the compressive strength, those consisting only of small particles may be too small, but it is easy to adjust the maximum load at a compression rate of 0 to 5% to 0.7 MPa or more by adding large particles to small particles. Tend to be.

本実施形態の成形体が2種類以上のシリカ粒子を含有するようにする場合、成形体のBET比表面積を10m/g以上350m/g以下とし、熱伝導率を0.05W/m・K以下とするように大粒子と小粒子の含有率を調整すればよく、例えば10nm程度の小粒子と5μm程度の大粒子を混合する場合、好ましくは大粒子の質量/(小粒子の質量+大粒子の質量)を0.02〜0.95、より好ましくは0.10〜0.90、特に好ましくは0.15〜0.85とすると、BET比表面積が250m/g程度〜40m/g程度になり、BET比表面積を調整することができる。これらの粒子によって形成される空隙が空間の熱伝導のボトルネックとなり、空間の熱伝導が抑制されやすい。上述したように、直径100nm以下の空隙を有する多孔質体は、熱伝導率が低く断熱材に適していることが知られている。このような粉体を得たい場合、粒子径100nm以下の超微粒子を加圧等によって成形するのが単純である。これに対して、従来は断熱材原料として適していないとみなされていた、例えばマイクロメートルオーダーのそれほど粒子径が小さくない粒子を原料にしても、適切な量で超微粒子(小粒子)と混合することにより優れた断熱性能を発現させることが可能であることが発見された。この発見を利用するのが、本発明の好ましい態様の1つである。加熱処理によって成形体の圧縮強度、熱伝導率は大きくなる傾向があり、BET表面積は小さくなる傾向があるので、成形体に加熱処理を施す場合は、加熱処理を施した後に圧縮強度、熱伝導率及びBET比表面積を測定する。 When the molded body of the present embodiment contains two or more types of silica particles, the molded body has a BET specific surface area of 10 m 2 / g to 350 m 2 / g and a thermal conductivity of 0.05 W / m · The content ratio of large particles and small particles may be adjusted so as to be not more than K. For example, when mixing small particles of about 10 nm and large particles of about 5 μm, preferably the mass of large particles / (the mass of small particles + When the mass of the large particles is 0.02 to 0.95, more preferably 0.10 to 0.90, and particularly preferably 0.15 to 0.85, the BET specific surface area is about 250 m 2 / g to 40 m 2. / B, and the BET specific surface area can be adjusted. The void formed by these particles becomes a bottleneck for heat conduction in the space, and heat conduction in the space is easily suppressed. As described above, it is known that a porous body having voids with a diameter of 100 nm or less has a low thermal conductivity and is suitable for a heat insulating material. When such a powder is desired, it is simple to form ultrafine particles having a particle diameter of 100 nm or less by pressing or the like. On the other hand, it was conventionally considered not suitable as a heat-insulating material, for example, even if particles with a particle size not so small on the order of micrometers are used as raw materials, they are mixed with ultrafine particles (small particles) in an appropriate amount. It has been discovered that it is possible to develop excellent heat insulation performance. Utilizing this discovery is one of the preferred embodiments of the present invention. The heat treatment tends to increase the compressive strength and thermal conductivity of the molded product, and the BET surface area tends to decrease. Therefore, when heat-treating the molded product, the compressive strength and thermal conductivity after the heat treatment are performed. The rate and BET specific surface area are measured.

シリカ粒子の粒子径は、成形体のBET比表面積に影響し、成形体がシリカのみからなる場合、シリカ粒子のBET比表面積は10m/g以上350m/g以下であるのが好ましいが、無機混合物がシリカ粒子以外の成分を含有する場合、その成分のBET比表面積に鑑みてシリカの粒子径を設定するのが好ましい。具体的には、無機混合物が無機繊維を含有する場合、一般的な無機繊維のBET比表面積はシリカのBET比表面積よりも小さいので、シリカのBET比表面積は50m/g程度〜400m/g程度とするのが好ましく、シリカ粒子の粒子径は7nm程度〜50nm程度とするのが好ましい。無機混合物が赤外線不透明化粒子を含有する場合、一般的な赤外線不透明化粒子のBET比表面積はシリカのBET比表面積よりも小さいので、シリカのBET比表面積は70m/g程度〜450m/g程度とするのが好ましく、シリカ粒子の粒子径は5nm程度〜40nm程度とするのが好ましい。シリカ粒子の粒子径は、電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)で観察することにより測定できる。小粒子の平均粒子径D、大粒子の平均粒子径Dは、小粒子、大粒子各1000個をFE−SEMで観察し、その等面積円相当径を求めて数平均を算出することにより、確認することができる。シリカ粒子の固体伝導の観点から、シリカ粒子の平均粒子径は10nm以上80μm未満であることが好ましく、10nm以上50μm未満であることがより好ましく、10nm以上30μm未満であることがさらに好ましい。 The particle diameter of the silica particles affects the BET specific surface area of the molded body, and when the molded body is composed only of silica, the BET specific surface area of the silica particles is preferably 10 m 2 / g or more and 350 m 2 / g or less, When the inorganic mixture contains a component other than silica particles, it is preferable to set the particle size of silica in view of the BET specific surface area of the component. Specifically, when the inorganic mixture contains inorganic fibers, the BET specific surface area of general inorganic fibers is smaller than the BET specific surface area of silica, so the BET specific surface area of silica is about 50 m 2 / g to 400 m 2 / It is preferable to be about g, and the particle diameter of the silica particles is preferably about 7 nm to about 50 nm. When the inorganic mixture contains infrared opaque particles, the BET specific surface area of general infrared opaque particles is smaller than the BET specific surface area of silica, so the BET specific surface area of silica is about 70 m 2 / g to 450 m 2 / g. The particle diameter of the silica particles is preferably about 5 nm to 40 nm. The particle diameter of the silica particles can be measured by observing with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The average particle diameter D S of the small particles and the average particle diameter D L of the large particles are obtained by observing 1000 small particles and 1000 large particles, respectively, with an FE-SEM, calculating the equivalent area circle equivalent diameter, and calculating the number average. Can be confirmed. From the viewpoint of solid conduction of the silica particles, the average particle size of the silica particles is preferably 10 nm or more and less than 80 μm, more preferably 10 nm or more and less than 50 μm, and even more preferably 10 nm or more and less than 30 μm.

大粒子と小粒子を原料に含む成形体において、小粒子の平均粒子径Dは、5nm以上30nm未満であることが好ましい。Dが5nm以上であると、Dが上記の数値範囲外である場合に比べて、小粒子が化学的に安定である傾向があり、断熱性能が安定しやすい傾向がある。Dが30nm未満であると、Dが上記の数値範囲外である場合に比べて、小粒子同士の接触面積が小さく、成形体の固体伝導による伝熱が少なく、熱伝導率が小さい傾向がある。 In the molded body containing the large particles and small particles in the raw material, the average particle diameter D S of the small particles is preferably less than or more 5 nm 30 nm. If D S is in 5nm or more, compared to the case D S is outside the above numerical range, they tend small particles are chemically stable, heat-insulating performance may stable tendency. If D S is less than 30 nm, compared with the case D S is outside the above numerical range, small contact area between the small particles, less heat transfer by solid conduction molded body tends low thermal conductivity There is.

は、5nm以上25nm以下であると、熱伝導率を小さくする観点からより好ましく、5nm以上15nm以下であるとさらに好ましい。 D S is, if it is 5nm or 25nm or less, more preferably from the viewpoint of reducing the thermal conductivity and further preferably 5nm or 15nm or less.

大粒子の平均粒子径Dは、D<Dを満たし、40nm以上50μm以下であることが好ましい。Dは、前述のDと同じ方法により求められる。Dが40nm以上であると、成形体におけるスプリングバックが小さい傾向がある。ここでスプリングバックとは、超微粒子を主成分とする断熱材前駆体を加圧成形した後、圧力を開放した時に、成形体が大きく膨張する現象を言う。Dが50μm以下であると、熱伝導率が小さい傾向にある。 The average particle size D L of the large particles preferably satisfies D S <D L and is 40 nm or more and 50 μm or less. D L is obtained by the same method as D S described above. When DL is 40 nm or more, the spring back in the molded product tends to be small. Here, the term “springback” refers to a phenomenon in which the molded body expands greatly when the pressure is released after pressure-molding a heat insulating material precursor containing ultrafine particles as a main component. When DL is 50 μm or less, the thermal conductivity tends to be small.

大粒子の平均粒子径Dは、40nm以上10μm以下であると、成形体が無機繊維や赤外線不透明化粒子を含む場合に、成形体の原料である無機混合物の調製時にこれらとの均一な混合が容易であるため、より好ましい。Dは、40nm以上5μm以下であると、粒子の付着力が大きく、成形体の原料である無機混合物からの粒子の脱落が少ないため、さらに好ましい。 The average particle diameter D L of the larger particles, if it is 40nm or more 10μm or less, when the molded body containing the inorganic fibers and the infrared opacifying particles, uniform mixing of these in the preparation of an inorganic mixture which is the raw material of the molded body Is more preferable because it is easy. D L is, if it is 40nm or more 5μm or less, increase adhesion of the particles, for separation of particles from the inorganic mixture is small, which is a raw material of the molded body, further preferred.

がDの2倍以上であると、成形体のスプリングバックが小さくなるため、好ましい。DはDの3倍以上であると、小粒子と大粒子からなる成形体のかさ比重が大きく、成形体体積が小さいと作業性が高いので、より好ましい。DはD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、小粒子と大粒子を混合した際に大粒子の小粒子に対する分散が容易であるので、さらに好ましい。成形体が断熱材用途の場合、粒子の凝集による固体伝熱の観点から、各々の粒子が分散していることが好ましい。 When D L is at least twice the D S, because the spring back of the molded body is reduced, preferably. D L is the is more than three times D S, large bulk specific gravity of the molded article comprising the small particles and large particles, due to its high workability and compact volume is small, more preferred. D L is the is more than 4 times the D S, large difference in particle size of the small particles and large particles, since it is easy to disperse for small particles of large particles when mixed with small particles and large particles, further preferable. When the molded body is used for a heat insulating material, each particle is preferably dispersed from the viewpoint of solid heat transfer due to aggregation of the particles.

水が成形体に浸み込んだ場合にハンドリング性の低下や成形体の変形、ひび割れ等が起こるのを抑制する観点から、成形体が撥水剤を含むことが好ましい。撥水剤としては、例えば、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、アクリル・エチレン共重合体ワックス等のワックス系撥水剤;シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、アルキルアルコキシシラン等のシリコン系撥水剤;パーフロロアルキルカルボン酸塩、パーフロロアルキルリン酸エステル、パーフロロアルキルトリメチルアンモニウム塩等のフッ素系撥水剤、アルキル基やパーフルオロ基を含むアルコキシシラン等のシランカップリング剤、トリメチルシリルクロライドや1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン等のシリル化剤等が挙げられる。これらは1種または2種以上で使用することができる。これらはそのまま用いてもよいし、溶液やエマルジョンの形態で用いることも可能である。また、撥水剤をそのまま、もしくは溶液やエマルジョンの形態としたものを、無機混合物を加圧成形して得られた成形体に塗布して使用することも可能である。塗布する方法は特に限定されないが、例えばハケ塗り、ローラー塗り、噴霧、吹付、エアレススプレー、ロールコーター、浸漬等が挙げられる。撥水剤を成形体の原料である粉体に添加し、撥水処理を施した粉体を用いて成形体を作製した場合も、撥水効果を得ることができる。粉体への撥水剤の添加方法は特に限定されないが、例えば、これらの撥水剤を水又はアルコール等の溶媒で希釈したものを添加しながら粉体を攪拌後乾燥する方法、粉体を水又はアルコール等の溶媒に分散させてスラリーとし、そこへ撥水剤を添加して攪拌及び濾過後、乾燥する方法や、クロロトリメチルシラン等での蒸気処理が挙げられる。本実施形態においてはワックス系撥水剤、シリコン系撥水剤が好ましく用いられる。無機混合物中の撥水剤の含有率は、十分な撥水効果を付与する観点から、無機混合物全体の質量/撥水剤の質量比は100/30〜100/0.1が好ましく、100/20〜100/0.5がより好ましく、100/10〜100/1がさらに好ましい。   It is preferable that the molded body contains a water repellent from the viewpoint of suppressing deterioration of handling properties, deformation of the molded body, cracking, and the like when water penetrates into the molded body. Examples of the water repellent include wax-based water repellents such as paraffin wax, polyethylene wax, and acrylic / ethylene copolymer wax; silicon-based water repellents such as silicone resin, polydimethylsiloxane, and alkylalkoxysilane; Fluorine-based water repellents such as carboxylates, perfluoroalkyl phosphates, perfluoroalkyltrimethylammonium salts, silane coupling agents such as alkoxysilanes containing alkyl or perfluoro groups, trimethylsilyl chloride, 1,1,1 And silylating agents such as 3,3,3-hexamethyldisilazane. These can be used alone or in combination of two or more. These may be used as they are, or in the form of a solution or an emulsion. Moreover, it is also possible to apply the water repellent as it is or in the form of a solution or an emulsion to a molded body obtained by pressure molding an inorganic mixture. Although the method of apply | coating is not specifically limited, For example, brush coating, roller coating, spraying, spraying, airless spray, roll coater, immersion, etc. are mentioned. A water repellent effect can also be obtained when a water repellent is added to the powder as a raw material of the molded body and a molded body is produced using the water-repellent treated powder. The method of adding the water repellent to the powder is not particularly limited. For example, a method in which the powder is stirred and dried while adding a solution obtained by diluting these water repellents with a solvent such as water or alcohol. Examples include a method of dispersing in a solvent such as water or alcohol to form a slurry, adding a water repellent thereto, stirring and filtering, and drying, and steaming with chlorotrimethylsilane. In the present embodiment, a wax-based water repellent and a silicon-based water repellent are preferably used. The content ratio of the water repellent in the inorganic mixture is preferably 100/30 to 100 / 0.1 in terms of the mass ratio of the entire inorganic mixture / the mass of the water repellent from the viewpoint of imparting a sufficient water repellent effect. 20-100 / 0.5 is more preferable, and 100 / 10-100 / 1 is still more preferable.

シリカ粒子としては、従来の製法で製造されるシリカ成分を有する粒子を原料とし、ゲルマニウムの含有率、熱伝導率を調整したものとすることができる。例えば、シリカ粒子は、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。シリカを含む無機化合物粒子は、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。シリカ粒子は、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。シリカを含む無機化合物粒子は、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。シリカ粒子は、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。シリカ粒子は、ケイ石などを溶融して製造されたものでもよい。   As silica particles, particles having a silica component produced by a conventional production method are used as raw materials, and the germanium content and thermal conductivity can be adjusted. For example, the silica particles may be particles produced by condensing silicate ions by a wet method under acidic or alkaline conditions. The inorganic compound particles containing silica may be produced by hydrolyzing and condensing alkoxysilane by a wet method. The silica particles may be produced by firing a silica component produced by a wet method. The inorganic compound particles containing silica may be produced by burning a silicon compound such as chloride in the gas phase. The silica particles may be produced by oxidizing and burning silicon gas obtained by heating a raw material containing silicon metal or silicon. The silica particles may be produced by melting silica or the like.

シリカ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、シリカの製造プロセス中に添加してもよい。   As components other than the silica component contained in the silica particles, those present as impurities in the raw material in the above production method may be used. Components other than the silica component may be added during the silica production process.

公知のシリカの製法には以下のものがある。
<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。
Known methods for producing silica include the following.
<Silica synthesized by wet method>
Gel silica made from sodium silicate and made acidic.
Precipitated silica made from sodium silicate and made alkaline.
Silica synthesized by hydrolysis and condensation of alkoxysilanes.

<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。
<Silica synthesized by dry method>
Fumed silica made by burning silicon chloride.
Silica produced by burning silicon metal gas.
Silica fume by-produced during ferrosilicon production.
Silica produced by the arc method or plasma method.
Fused silica made by melting silica.

2種類以上のシリカ粒子、例えば小粒子と大粒子を混合して成形体の原料を調製する場合、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。   When preparing the raw material of a molded object by mixing two or more types of silica particles, for example, small particles and large particles, it is more preferable to use fumed silica as the small particles among the above silicas. As the large particles, fumed silica, silica produced by burning silicon metal gas, silica fume, or fused silica is more preferably used.

シリカ粒子として、天然のケイ酸塩鉱物を使用することが可能である。天然の鉱物としては、例えばカンラン石類、緑簾石類、石英、長石類、沸石類等が挙げられる。天然のケイ酸塩鉱物に粉砕等の処理を施すことでBET比表面積が調整されて、シリカ粒子として使用することが可能である。Geの含有率が不十分もしくは過剰である場合、後述する方法でGeの添加又は除去処理を施してGeの含有率を任意の値に調整し、無機混合物を構成するシリカ粒子として使用することが可能である。   As silica particles, it is possible to use natural silicate minerals. Examples of natural minerals include olivine, chlorite, quartz, feldspar, zeolite and the like. By subjecting natural silicate minerals to treatment such as grinding, the BET specific surface area can be adjusted and used as silica particles. When the Ge content is insufficient or excessive, the addition or removal treatment of Ge is performed by the method described later to adjust the Ge content to an arbitrary value, and it can be used as silica particles constituting the inorganic mixture. Is possible.

[2−2]Ge
シリカ粒子が小粒子と大粒子を含む場合、小粒子又は大粒子の少なくとも一方はGeを含んでもよい。また、Geを含まない小粒子、大粒子、又は、小粒子及び大粒子に、Geを含む化合物を添加してもよい。また、小粒子又は大粒子は、粉体におけるGeの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下となるように、Geを含むことが好ましい。由来によっては、10〜1000質量ppmのGeを含有するシリカもあり得るが、一般的にはシリカのGe濃度は10質量ppm未満であるので、Ge濃度をこの範囲にするように調整するのが好ましい。シリカの製造プロセスや粉体の製造プロセスにおいて、Geを含む化合物を10〜1000質量ppmとなるように添加することで、Geを含むシリカ粒子を得ることができる。Geを含む化合物としては、特に限定されないが、例えばGeの酸化物、複合酸化物、窒化物、炭化物等の無機ゲルマニウム化合物、ゲルマニウムアルコキシドとしてのゲルマニウムテトラエトキシド[Ge(CO)]、ゲルマニウムテトラ−n−ブトキシド[Ge(CO)]、ゲルマニウムテトライソプロポキシド[Ge(CO)]等や、カルボキシエチルゲルマニウムセスキオキサイド[(GeCHCHCOOH)]、テトラエチルゲルマニウム[Ge(C]、テトラブチルゲルマニウム[Ge(C]、トリブチルゲルマニウム[Ge(C]等の有機ゲルマニウム化合物が挙げられる。これらは単独で添加してもよいし、これらの混合物を添加してもよい。濃度が10〜1000質量ppmであれば、Geを不純物として含有するシリカを含む無機化合物粒子を、熱伝導率等を調整した上で粉体の原料とするのは、生産性、コスト、作業性の観点から、好ましい態様である。
[2-2] Ge
When the silica particles include small particles and large particles, at least one of the small particles and the large particles may include Ge. Further, a compound containing Ge may be added to small particles, large particles, or small particles and large particles that do not contain Ge. Moreover, it is preferable that a small particle or a large particle contains Ge so that the content rate of Ge in powder may be 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less. Depending on the origin, there may be silica containing 10 to 1000 ppm by mass of Ge. However, since the Ge concentration of silica is generally less than 10 ppm by mass, the Ge concentration should be adjusted within this range. preferable. In a silica production process or a powder production process, a Ge-containing silica particle can be obtained by adding a Ge-containing compound to 10 to 1000 ppm by mass. As the compound containing Ge, but are not limited to, for example, oxides of Ge, composite oxide, nitride, inorganic germanium compounds such as carbide, germanium tetraethoxide as germanium alkoxide [Ge (C 2 H 5 O ) 4 ], Germanium tetra-n-butoxide [Ge (C 4 H 9 O) 4 ], germanium tetraisopropoxide [Ge (C 3 H 7 O) 4 ], and carboxyethyl germanium sesquioxide [(GeCH 2 CH 2 Organic germanium such as COOH) 2 O 3 ], tetraethyl germanium [Ge (C 2 H 5 ) 4 ], tetrabutyl germanium [Ge (C 4 H 9 ) 4 ], tributyl germanium [Ge (C 4 H 9 ) 3 ] Compounds. These may be added alone or a mixture thereof may be added. If the concentration is 10 to 1000 ppm by mass, it is possible to use inorganic compound particles containing silica containing Ge as an impurity as a raw material for powder after adjusting the thermal conductivity, etc., in terms of productivity, cost, workability From the viewpoint of, this is a preferred embodiment.

Geを含む化合物を添加する方法は、特に限定されない。例えば、上記湿式法や乾式法で得られたシリカに添加してもよいし、シリカの上記各製造工程において添加してもよい。Geを含む化合物は、水溶性であっても水に不溶であってもよい。Geを含む化合物の水溶液及び/又はスラリーとして添加し、必要に応じて乾燥させてもよいし、Geを含む化合物を固形物もしくは液状物の状態で添加してもよい。Geを含む化合物は、予め所定の粒子径まで粉砕しておいてもよく、また、予備的に粗粉砕しておいてもよい。   The method for adding the compound containing Ge is not particularly limited. For example, you may add to the silica obtained by the said wet method or the dry method, and may add in each said manufacturing process of a silica. The compound containing Ge may be water-soluble or insoluble in water. It may be added as an aqueous solution and / or slurry of a compound containing Ge, and may be dried as necessary, or the compound containing Ge may be added in a solid or liquid state. The compound containing Ge may be previously pulverized to a predetermined particle diameter, or may be coarsely pulverized in advance.

シリカ粒子が過剰な量のGeを含んでいる場合は、シリカ粒子に何らかの処理を施して、Geの含有率を10〜1000質量ppmに調整するのが好ましい。過剰な量のGeを10〜1000質量ppmに調整する方法は特に限定されない。例えば、酸性物質またはアルカリ性物質、または他の元素による置換、抽出、除去方法等が挙げられ、シリカを含む無機化合物粒子を王水や過酸化ナトリウム水溶液等で処理した後、乾燥し、粉体の原料として用いることが可能である。過剰な量のGeの低減は、シリカを含む無機化合物粒子を予め所望の粒子径まで粉砕した後に行ってもよいし、Geを所定範囲に調整した後に、シリカ粒子を粉砕してもかまわない。   In the case where the silica particles contain an excessive amount of Ge, it is preferable to adjust the Ge content to 10 to 1000 mass ppm by applying some treatment to the silica particles. The method for adjusting the excess amount of Ge to 10 to 1000 ppm by mass is not particularly limited. For example, a method of substitution, extraction, removal, etc. with an acidic substance or an alkaline substance, or other elements is mentioned. After treating inorganic compound particles containing silica with aqua regia or sodium peroxide aqueous solution, etc., they are dried, It can be used as a raw material. The excessive amount of Ge may be reduced after the inorganic compound particles containing silica are pulverized to a desired particle size in advance, or the silica particles may be pulverized after adjusting Ge to a predetermined range.

[2−3]Fe、その他の元素
FeやK、Mg、Ca、P、Sは、シリカの製造プロセスや粉体の製造プロセス中に、FeやK、Mg、Ca、P、Sを含む化合物としてそれぞれ添加してもよいが、十分な量のFeやK、Mg、Ca、P、Sを予め含有しているシリカ粒子を使用してもよい。FeやK、Mg、Ca、P、Sを含む化合物としては、特に限定されないが、例えばFeやK、Mg、Ca、P、Sの酸化物、複合酸化物、水酸化物、窒化物、炭化物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、難溶性の塩、及びアルコキシド等が挙げられる。これらは単独で添加してもよく、もしくはこれらの混合物を添加してもよい。FeやK、Mg、Ca、P、Sを不純物として含有するシリカを含む無機化合物粒子を粉体の原料とするのは、生産性、コスト、作業性の観点から、好ましい態様である。このようなシリカを含む無機化合物粒子は、例えば沈殿法で作られたシリカゲル由来の粒子やフェロシリコン製造時などに複製するシリカヒュームとして得ることができる。
[2-3] Fe and other elements Fe, K, Mg, Ca, P, and S are compounds containing Fe, K, Mg, Ca, P, and S during the silica manufacturing process and the powder manufacturing process. However, silica particles containing a sufficient amount of Fe, K, Mg, Ca, P, or S in advance may be used. Although it does not specifically limit as a compound containing Fe, K, Mg, Ca, P, S, For example, the oxide of Fe, K, Mg, Ca, P, S, complex oxide, hydroxide, nitride, carbide , Carbonates, acetates, nitrates, sparingly soluble salts, and alkoxides. These may be added alone or a mixture thereof may be added. The use of inorganic compound particles containing silica containing Fe, K, Mg, Ca, P, and S as impurities is a preferred embodiment from the viewpoint of productivity, cost, and workability. Such inorganic compound particles containing silica can be obtained, for example, as silica fume that replicates during the production of silica gel-derived particles or ferrosilicon produced by a precipitation method.

FeやK、Mg、Ca、P、Sをそれぞれ含む化合物をシリカ粒子に添加する方法は、特に限定されない。例えば、これらの金属を含まないシリカ粒子に添加してもよいし、シリカの製造工程においてこれらの金属を添加してもよい。FeやK、Mg、Ca、P、Sをそれぞれ含む化合物は、水溶性であっても水に不溶であってもよい。FeやK、Mg、Ca、P、Sをそれぞれ含む化合物の水溶液として添加し、必要に応じて乾燥させてもよいし、FeやK、Mg、Ca、P、Sをそれぞれ含む化合物を固形物もしくは液状物の状態で添加してもよい。FeやK、Mg、Ca、P、Sをそれぞれ含む化合物は、予め所定の粒子径まで粉砕しておいてもよく、また、予備的に粗粉砕しておいてもよい。   The method of adding a compound containing each of Fe, K, Mg, Ca, P, and S to the silica particles is not particularly limited. For example, you may add to the silica particle which does not contain these metals, and may add these metals in the manufacturing process of a silica. The compound containing each of Fe, K, Mg, Ca, P, and S may be water-soluble or insoluble in water. It may be added as an aqueous solution of a compound containing Fe, K, Mg, Ca, P, or S, and may be dried as necessary, or a compound containing Fe, K, Mg, Ca, P, or S may be solid. Alternatively, it may be added in a liquid state. The compound containing Fe, K, Mg, Ca, P, and S may be previously pulverized to a predetermined particle diameter, or may be preliminarily coarsely pulverized.

シリカ粒子が過剰な量のFeやK、Mg、Ca、P、Sを含んでいる場合は、シリカの製造プロセスや粉体の製造プロセス中に何らかの処理を施して、前記元素の含有率を所定範囲に調整してもよい。過剰な量のFeやK、Mg、Ca、P、Sを所定範囲に調整する方法は特に限定されない。例えば、Feの含有率の調整方法としては、酸性物質または他の元素による、置換、抽出、除去方法等が挙げられ、シリカを含む無機化合物粒子を王水等で処理した後、乾燥し、粉体の原料として用いることが可能である。過剰な量のFeやK、Mg、Ca、P、Sの調整は、シリカを含む無機化合物粒子を予め好ましい粒子径まで粉砕した後に行ってもよいし、FeやK、Mg、Ca、P、Sを好ましい範囲に調整した後に、シリカ粒子を粉砕してもかまわない。   If the silica particles contain an excessive amount of Fe, K, Mg, Ca, P, or S, some processing is performed during the silica manufacturing process or the powder manufacturing process to determine the content of the element. You may adjust to the range. A method for adjusting an excessive amount of Fe, K, Mg, Ca, P, and S to a predetermined range is not particularly limited. For example, the method for adjusting the Fe content includes substitution, extraction, removal, etc. with an acidic substance or other elements. After treating inorganic compound particles containing silica with aqua regia etc., they are dried and powdered. It can be used as a raw material for the body. Adjustment of an excessive amount of Fe, K, Mg, Ca, P, and S may be performed after previously pulverizing inorganic compound particles containing silica to a preferable particle diameter, or Fe, K, Mg, Ca, P, Silica particles may be pulverized after adjusting S to a preferred range.

[2−4]混合方法
シリカ粒子、赤外線不透明化粒子及び無機繊維は、公知の粉体混合機、例えば、改訂六版 化学工学便覧(丸善)に掲載されているもので混合することができる。この時、シリカ粒子を2種類以上混合したり、Na、K、Mg、Ca、Fe、P、Sをそれぞれ含む化合物やその水溶液を混合することも可能である。公知の粉体混合機としては、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。
[2-4] Mixing method Silica particles, infrared opacifying particles and inorganic fibers can be mixed using a known powder mixer, for example, those described in the revised sixth edition Chemical Engineering Handbook (Maruzen). At this time, it is also possible to mix two or more types of silica particles, or a compound containing Na, K, Mg, Ca, Fe, P, and S or an aqueous solution thereof. Known powder mixers include a horizontal cylindrical type, a V type (which may be equipped with a stirring blade), a double cone type, a cubic type, and a shaking type as a container rotating type (the container itself rotates, vibrates and swings). Dynamic rotation type, mechanical agitation type (container is fixed and agitated with blades), single axis ribbon type, double axis paddle type, rotary saddle type, biaxial planetary agitation type, conical screw type, high speed agitation type, rotation Examples of the disk type, the rotating container type with roller, the rotating container type with stirring, the high-speed elliptical rotor type, and the fluid stirring type (stirring by air and gas) include an airflow stirring type and a non-stirring type by gravity. You may use combining these mixers.

シリカ粒子、赤外線不透明化粒子及び無機繊維の混合は、粉砕機として公知のもの、例えば、改訂六版 化学工学便覧(丸善)に掲載されているものを使用して、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。この時、シリカを含む無機化合物粒子を2種類以上粉砕、分散させたり、Na、K、Mg、Ca、Fe、P、Sをそれぞれ含む化合物やその水溶液を粉砕、分散させたりすることも可能である。公知の粉砕機としては、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。   Mixing of silica particles, infrared opacifying particles and inorganic fibers is known as a pulverizer, such as those listed in the revised 6th edition, Chemical Engineering Handbook (Maruzen). You may carry out, cutting a fiber or improving the dispersibility of particle | grains and an inorganic fiber. At this time, it is also possible to pulverize and disperse two or more kinds of inorganic compound particles containing silica, or pulverize and disperse a compound containing Na, K, Mg, Ca, Fe, P, and S or an aqueous solution thereof. is there. Known mills include roll mills (high-pressure compression roll mills, roll rotating mills), stamp mills, edge runners (fret mills, Chillian mills), cutting / shear mills (cutter mills, etc.), rod mills, self-pulverizing mills (erofall mills, Cascade mills), vertical roller mills (ring roller mills, rollerless mills, ball race mills), high-speed rotary mills (hammer mills, cage mills, disintegrators, screen mills, disc pin mills), high-speed rotary mills with built-in classifiers (fixed) Impact plate mill, turbo mill, centrifugal classification mill, annular mill, container drive media mill (rolling ball mill (pot mill, tube mill, conical mill)), vibration ball mill (circular vibration mill, rotational vibration mill, centrifugal mill) ), Planetary mill, centrifugal fluidization mill), medium Stirring mill (tower crusher, stirring tank mill, horizontal flow tank mill, vertical flow tank mill, annular mill), airflow grinder (airflow suction type, nozzle passage type, collision type, fluidized bed) Jet blow type), compaction shear mill (high-speed centrifugal roller mill, inner piece type), mortar, stone mill and the like. You may use combining these grinders.

これらの混合機と粉砕機のうち、撹拌羽根を有する粉体混合機、高速回転ミル、分級機内蔵型高速回転ミル、容器駆動媒体ミル、圧密せん断ミルが、粒子や無機繊維の分散性が向上するため、好ましい。粒子や無機繊維の分散性を向上させるには、撹拌羽根、回転板、ハンマープレート、ブレード、ピン等の先端の周速を100km/h以上にするのが好ましく、200km/h以上がより好ましく、300km/h以上がさらに好ましい。   Among these mixers and pulverizers, powder mixers with stirring blades, high-speed rotary mills, high-speed rotary mills with built-in classifiers, container drive medium mills, and compaction shear mills improve the dispersibility of particles and inorganic fibers. Therefore, it is preferable. In order to improve the dispersibility of the particles and inorganic fibers, it is preferable to set the peripheral speed of the tip of the stirring blade, rotating plate, hammer plate, blade, pin, etc. to 100 km / h or more, more preferably 200 km / h or more, More preferably, it is 300 km / h or more.

複数の種類のシリカ粒子を混合する場合、かさ比重が小さい順にシリカ粒子を攪拌機もしくは粉砕機に投入することが好ましい。無機繊維や赤外線不透明化粒子を含む場合は、シリカ粒子を混合した後に赤外線不透明化粒子を添加して混合し、さらにその後無機繊維を添加して混合するのが好ましい。   When mixing a plurality of types of silica particles, it is preferable to introduce the silica particles into a stirrer or a pulverizer in order of increasing bulk specific gravity. In the case where inorganic fibers or infrared opaque particles are included, it is preferable to add and mix infrared opaque particles after mixing silica particles, and then add and mix inorganic fibers.

無機繊維や赤外線不透明化粒子に加えて又は変えて、金属酸化物ゾルをシリカ粒子に添加してもよい。金属酸化物ゾルが無機バインダーとなり、高い圧縮強度を有する成形体を得ることができ易い。複数の種類のシリカ粒子を混合する場合、金属酸化物ゾルを成形体全体に高分散させる観点から、例えば小粒子と大粒子を予め上述の方法で混合した後に、金属酸化物ゾルを添加して混合するのが好ましい。金属酸化物ゾルを混合する際も、小粒子と大粒子を混合する場合と同様に、公知の攪拌羽根を備えた粉砕機を使用して、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、攪拌羽根先端の周速を100km/hとして混合することが好ましい。金属酸化物ゾルの分散性を向上させるには、撹拌羽根を有する粉体混合機を使用し、撹拌羽根先端の周速を100km/h以上にすることが好ましく、大粒子同士の接触をより少なくする観点で200km/h以上がより好ましく、300km/h以上がさらに好ましい。   A metal oxide sol may be added to the silica particles in addition to or instead of the inorganic fibers and the infrared opaque particles. The metal oxide sol becomes an inorganic binder, and a molded article having high compressive strength can be easily obtained. When mixing a plurality of types of silica particles, from the viewpoint of highly dispersing the metal oxide sol throughout the molded body, for example, after mixing small particles and large particles in advance by the above-described method, the metal oxide sol is added. It is preferable to mix. When mixing the metal oxide sol, as in the case of mixing small particles and large particles, using a pulverizer equipped with a known stirring blade, pulverize the particles, cut the inorganic fiber, While improving the dispersibility of the particles and inorganic fibers, it is preferable to mix with the peripheral speed at the tip of the stirring blade being 100 km / h. In order to improve the dispersibility of the metal oxide sol, it is preferable to use a powder mixer having a stirring blade, and the peripheral speed at the tip of the stirring blade is preferably 100 km / h or more, and there is less contact between large particles. In view of the above, 200 km / h or more is more preferable, and 300 km / h or more is more preferable.

金属酸化物ゾルの例としては、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、セリアゾル、チタニアゾルが挙げられる。熱伝導率を小さくする観点及び耐熱性の観点から、シリカゾル、アルミナゾルが好ましい。金属酸化物ゾルの粒子径は、熱伝導率を小さくする観点から2nm〜450nmが好ましく、4nm〜300nmがより好ましく、4nm〜200nmがさらに好ましい。   Examples of the metal oxide sol include silica sol, alumina sol, zirconia sol, ceria sol, and titania sol. Silica sol and alumina sol are preferable from the viewpoint of reducing thermal conductivity and heat resistance. The particle diameter of the metal oxide sol is preferably 2 nm to 450 nm, more preferably 4 nm to 300 nm, and even more preferably 4 nm to 200 nm from the viewpoint of reducing the thermal conductivity.

シリカや無機繊維、赤外線不透明化粒子との混合時に、攪拌槽の内壁に混合物が付着し、攪拌が不均一になるのを抑制する観点から、金属酸化物ゾルの添加量は、成形体の質量全体に対する金属酸化物ゾルの固形分の含有率が0.5質量%〜30質量%が好ましく、1質量%〜25質量%がより好ましく、2質量%〜25質量%がさらに好ましい。   From the viewpoint of preventing the mixture from adhering to the inner wall of the stirring tank and mixing from becoming uneven when mixing with silica, inorganic fibers, and infrared opaque particles, the amount of metal oxide sol added is the mass of the molded body. The solid content of the metal oxide sol is preferably 0.5% by mass to 30% by mass, more preferably 1% by mass to 25% by mass, and even more preferably 2% by mass to 25% by mass.

[2−5]成形方法
本実施形態の成形体は、原料である無機混合物を加圧成形して得ることができ、成形工程と後述の加熱工程とは、(a)同時に行ってもよいし、(b)成形工程の後に加熱工程を行ってもよい。すなわち、(a)無機化合物を充填(収容)した金型(成形型)を加熱しながら加圧する方法でもよいし、(b)無機化合物を充填した状態で金型を加圧することにより無機化合物を成形した後、得られた成形体を金型から取り出すか金型に入れたままの状態で加熱する方法でもよい。両態様において、好ましい加圧の圧力及び加熱温度はほぼ同じである。
[2-5] Molding Method The molded body of the present embodiment can be obtained by pressure-molding an inorganic mixture as a raw material, and the molding step and the heating step described later may be performed simultaneously with (a). (B) You may perform a heating process after a formation process. That is, (a) a method in which a mold (molding die) filled (accommodated) with an inorganic compound is pressurized while being heated, or (b) an inorganic compound is formed by pressurizing the mold in a state filled with the inorganic compound. After molding, a method may be used in which the obtained molded body is taken out of the mold or heated in a state of being put in the mold. In both embodiments, the preferred pressure and heating temperature are approximately the same.

加圧成形方法としては、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。   As the pressure molding method, molding may be performed by a conventionally known ceramic pressure molding method such as a die press molding method (ram type pressure molding method), a rubber press method (hydrostatic pressure molding method), or an extrusion molding method. it can. From the viewpoint of productivity, a die press molding method is preferable.

金型プレス成形法やラバープレス法において無機混合物を型に充填するときには、成形体の原料である無機混合物に振動を与えるなどして、均一に充填することが、成形体の厚みが均一となるため、好ましい。型内を減圧・脱気しながら無機混合物を型に充填すると、短時間で充填できるため、生産性の観点から好ましい。   When filling the mold with an inorganic mixture in the mold press molding method or the rubber press method, the thickness of the molded body becomes uniform by uniformly filling the mold by, for example, applying vibration to the inorganic mixture that is the raw material of the molded body. Therefore, it is preferable. Filling the mold with the inorganic mixture while decompressing and degassing the inside of the mold is preferable from the viewpoint of productivity because it can be filled in a short time.

圧縮率0〜5%における最大荷重及び/又は熱伝導率を所望の大きさにする観点で加圧成形の条件を設定する場合、得られる成形体のかさ密度が0.25g/cm以上2.0g/cm以下になるように設定するのが好ましい。成形の条件を加圧圧力で制御しようとすると、使用する粉体のすべり性、粉体の粒子間や細孔への空気の取り込み量等によって、加圧した状態で保持する時間の経過に伴って圧力値が変化してしまうため、生産管理が困難になる傾向がある。これに対し、かさ密度を制御する方法は、時間の制御を要することなく、得られる成形体の荷重を目標値にし易い点で好ましい。成形体のかさ密度は運搬時の負担を軽減する観点から、0.25g/cm以上1.7g/cm以下がより好ましく、0.25g/cm以上1.5g/cm以下がさらに好ましい。なお、成形体のかさ密度が0.25g/cm以上2.0g/cm以下になる成形圧力としては例えば0.01MPa以上50MPa以下の圧力であり、0.25g/cm以上1.7g/cm以下になる成形圧力としては例えば0.01MPa以上40MPa以下の圧力であり、0.25g/cm以上1.5g/cm以下になる成形圧力としては例えば0.01MPa以上30MPaの圧力である。 When the conditions of pressure molding are set from the viewpoint of making the maximum load and / or the thermal conductivity at a compression rate of 0 to 5% as desired, the bulk density of the resulting molded body is 0.25 g / cm 3 or more 2 It is preferable to set it to 0.0 g / cm 3 or less. When trying to control the molding conditions with pressurized pressure, with the passage of time to hold in the pressurized state due to the slipperiness of the powder used, the amount of air taken in between the powder particles and into the pores, etc. Because the pressure value changes, production management tends to be difficult. On the other hand, the method of controlling the bulk density is preferable in that the load of the obtained molded body can be easily set to the target value without requiring time control. The bulk density of the molded body from the viewpoint of reducing the burden during transportation, 0.25 g / cm 3 or more 1.7 g / cm 3 or less, more preferably, 0.25 g / cm 3 or more 1.5 g / cm 3 or less is more preferable. The molding pressure at which the bulk density of the molded body is 0.25 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less is, for example, 0.01 MPa or more and 50 MPa or less, and 0.25 g / cm 3 or more and 1.7 g. / cm 3 the molding pressure equal to or less than a pressure of less than 40MPa example 0.01MPa or more, 0.25 g / cm 3 or more 1.5 g / cm 3 pressure 30MPa, for example 0.01MPa or more as the molding pressure equal to or less than It is.

得られる成形体のかさ密度が所定の大きさになるように、成形体を製造する方法の一例を説明すると、まず成形体の体積及びかさ密度から必要な無機混合物の重量を求める。次いで、秤量した無機混合物を成形型に充填し、所定の厚みになるように加圧して成形する。具体的には、縦30cm、横30cm、厚み20mmでかさ密度が0.5g/cmである成形体を製造する場合、目的とするかさ密度に製造する成形体の体積をかけることで、成形体の製造に必要な粉体の重量を求めることが可能である。すなわち、上述した成形体の例では、0.5[g/cm]×30[cm]×30[cm]×2[cm]=900[g]となり、必要な粉体は900gとなる。 An example of a method for producing a molded body will be described so that the bulk density of the obtained molded body has a predetermined size. First, the weight of the necessary inorganic mixture is obtained from the volume and bulk density of the molded body. Next, the weighed inorganic mixture is filled in a mold and pressed to a predetermined thickness and molded. Specifically, in the case of producing a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm and a bulk density of 0.5 g / cm 3 , the molded body is multiplied by the volume of the molded body to be manufactured to the target bulk density. It is possible to determine the weight of the powder necessary for the production. That is, in the example of the molded body described above, 0.5 [g / cm 3 ] × 30 [cm] × 30 [cm] × 2 [cm] = 900 [g], and necessary powder is 900 g.

一般化すると、体積αcmで、かさ密度がβg/cm(ただし、βは粉体のかさ密度より大きい)の成形体を製造する場合、αβgだけ、粉体を秤量し、体積αまで粉体を圧縮することによって、成形するのが好ましい。 In general, when producing a molded body having a volume αcm 3 and a bulk density of βg / cm 3 (where β is larger than the bulk density of the powder), the powder is weighed by αβg and the powder is made up to the volume α. It is preferably formed by compressing the body.

[2−6]加熱処理方法
加圧成形中又は加圧成形後の成形体を、成形体の耐熱性が十分である温度や時間の条件の範囲内で、加熱乾燥し、成形体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。さらに、加熱処理を施してもよい。
[2-6] Heat treatment method The molded body during or after pressure molding is heat-dried within the range of temperature and time sufficient for the heat resistance of the molded body to adsorb water on the molded body. It is preferable to put it to practical use after removing the heat resistance because the thermal conductivity is lowered. Furthermore, you may heat-process.

本実施形態の成形体の製造方法は、シリカとゲルマニウムとを含み、使用状況に応じて赤外線不透明化粒子や無機繊維を添加して形成した成形体を加熱処理する工程を有するのが好ましい。寸法安定性の観点から、加熱処理温度は、その成形体の使用最高温度より高温が好ましい。成形体の用途により様々であるが、具体的には600〜1200℃が好ましく、より好ましくは700〜1200℃、更に好ましくは800〜1200℃である。   It is preferable that the manufacturing method of the molded object of this embodiment has the process of heat-processing the molded object formed by adding an infrared opaque particle and inorganic fiber according to a use condition including a silica and germanium. From the viewpoint of dimensional stability, the heat treatment temperature is preferably higher than the maximum use temperature of the molded body. Although it changes with use of a molded object, specifically 600-1200 degreeC is preferable, More preferably, it is 700-1200 degreeC, More preferably, it is 800-1200 degreeC.

圧縮率0〜5%における最大荷重を0.7MPa以上とするために、成形体は上述のように金属酸化物ゾルを含むことが可能である。成形体が金属酸化物ゾルを含む場合は、より低い加熱処理温度で成形体が硬化しやすい傾向があることから、具体的には200〜1200℃が好ましく、より好ましくは300〜1200℃、更に好ましくは400〜1200℃である。   In order to set the maximum load at a compression rate of 0 to 5% to 0.7 MPa or more, the molded body can contain the metal oxide sol as described above. When the molded body contains a metal oxide sol, the molded body tends to be hardened at a lower heat treatment temperature, and thus, specifically, 200 to 1200 ° C is preferable, more preferably 300 to 1200 ° C, and further Preferably it is 400-1200 degreeC.

加熱処理の雰囲気は、空気中(又は大気中)、酸化性雰囲気中(酸素、オゾン、窒素酸化物、二酸化炭素、過酸化水素、次亜塩素酸、無機・有機過酸化物等)、及び不活性ガス雰囲気中(ヘリウム、アルゴン、窒素等)が挙げられる。加熱処理時間は、加熱処理温度及び成形体の量に応じて適宜選択すればよい。   Heat treatment can be performed in air (or in the air), in oxidizing atmospheres (oxygen, ozone, nitrogen oxides, carbon dioxide, hydrogen peroxide, hypochlorous acid, inorganic / organic peroxides, etc.) Examples include an active gas atmosphere (helium, argon, nitrogen, etc.). What is necessary is just to select heat processing time suitably according to heat processing temperature and the quantity of a molded object.

加熱処理は、成形体の原料である無機混合物を使用する箇所に充填した後に施してもよいし、無機混合物を加圧成形したものに施してもよい。   The heat treatment may be performed after filling the portion where the inorganic mixture, which is the raw material of the molded body, is used, or may be applied to a pressure-molded inorganic mixture.

[2−7]切削体の製造方法
本実施形態の成形体は、その一部を切削することによって、切削体を得ることができる。切削体の製造方法としては、例えば、シリカとゲルマニウムとを含有し、ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を金型に収容する収容工程と、無機混合物を成形する成形工程と、成形工程により得られた成形体の一部を切削する切削工程とを含む。成形体の切削手段としては、特に限定されないが、カッター、丸のこ、ジグソー、糸のこ盤、ドリル、グラインダー、バンドソー、サイドカッター、汎用旋盤、卓上旋盤やNC旋盤等の旋盤、汎用フライス、縦型マシニングセンタ、横型マシニングセンタ、5軸加工機等のフライス盤等を用いることができ、特にハンドソー、旋盤、フライス盤を用いることが好ましい。
[2-7] Manufacturing method of cutting body The cutting body of this embodiment can obtain a cutting body by cutting a part. As a manufacturing method of a cutting body, for example, an accommodation step of containing an inorganic mixture containing silica and germanium and having a germanium content of 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less in a mold, and molding the inorganic mixture are performed. A molding step and a cutting step of cutting a part of the molded body obtained by the molding step. The cutting means of the molded body is not particularly limited, but cutters, circular saws, jigsaws, yarn saws, drills, grinders, band saws, side cutters, general-purpose lathes, lathes such as table lathes and NC lathes, general-purpose milling machines, A vertical machining center, a horizontal machining center, a milling machine such as a 5-axis processing machine can be used, and a hand saw, a lathe, and a milling machine are particularly preferably used.

ここで、上記切削体の製造方法における成形工程においては、切削・加工時に崩壊しにくくする観点から、(c)成形体のかさ密度が0.25g/cm以上2.0g/cm以下になるように成形型に加圧しながら加熱する工程を備えることが好ましく、(d)成形型を加圧することにより無機混合物を成形した後、600℃以上の温度で加熱処理を施す工程を備えることも好ましい。 Here, in the forming step in the method for manufacturing a cut body, from the viewpoint of making it difficult to collapse during cutting and processing, (c) the bulk density of the formed body is set to 0.25 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less. It is preferable to include a step of heating while pressing the mold so that (d) a step of performing heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher after forming the inorganic mixture by pressurizing the mold. preferable.

[3]被包体
被包体は、成形体と、それを収容する外被材とを有する。被包体は成形体と比較して取扱が容易で、施工もしやすいという利点を有する。図1は、本実施形態に係る被包体の断面模式図の一例である。また、図2は本実施形態に係る小粒子及び大粒子の断面模式図の一例である。図1及び図2に示すように、本実施形態の被包体1は、複数の小粒子Sと、小粒子Sよりも粒子径が大きい複数の大粒子Lと、を含有する成形体2と、成形体2を収容する外被材3から構成される。成形体2内において、小粒子S及び大粒子Lは混合しており、大粒子Lの周囲に小粒子Sが存在している。なお、成形体をコア材という場合がある。
[3] Encapsulant The encapsulant includes a molded body and a jacket material that accommodates the molded body. The encapsulated body has the advantage that it is easier to handle and easier to construct than the molded body. FIG. 1 is an example of a schematic cross-sectional view of an enveloping body according to the present embodiment. FIG. 2 is an example of a schematic cross-sectional view of small particles and large particles according to the present embodiment. As shown in FIG.1 and FIG.2, the envelope 1 of this embodiment is a molded body 2 containing a plurality of small particles S and a plurality of large particles L having a particle diameter larger than that of the small particles S. The outer casing 3 is configured to accommodate the molded body 2. In the molded body 2, the small particles S and the large particles L are mixed, and the small particles S exist around the large particles L. In addition, a molded object may be called core material.

[3−1]外被材
外被材は、コア材である成形体を収容可能な限り、特に限定されないが、例として、ガラスクロス、アルミナ繊維クロス、シリカクロス等の無機繊維織物、無機繊維編物、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、フッ素系樹脂フィルム等の樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔等の金属箔、セラミックペーパー、無機繊維不織布、有機繊維不織布、ガラス繊維紙、炭素繊維紙、ロックウール紙、無機充填紙、有機繊維紙、セラミックコーティング、フッ素樹脂コーティング、シロキサン樹脂コーティング等の樹脂コーティング等を挙げることができる。被包体を断熱材とする場合、外被材の熱容量を小さくする観点から、外被材の厚みは薄い方が好ましいが、使用状況や必要な強度等に応じて適宜選択することが可能である。外被材が、コア材を使用する温度で安定なものからなる場合、使用時においても、外被材がコア材である無機混合物もしくは成形体を収容した状態である。高温で使用される被包体の場合は、使用後のコア材の取扱いがし易い観点で、耐熱性の高い外被材は好ましいが、本明細書中、「外被材」はコア材の使用時にコア材を収容しているものの他、コア材の運搬や施工の工程でコア材を収容しているものを包含する。つまり、外被材は運搬時や施工時にのみコア材を保護し、使用時には溶融及び/又は揮発してしまうものを包含するので、外被材そのものや外被材に含まれる有機成分は、コア材の使用温度で溶融や消失をしてもよい。
[3-1] Cover Material The cover material is not particularly limited as long as it can accommodate a molded body as a core material. Examples thereof include inorganic fiber fabrics such as glass cloth, alumina fiber cloth, and silica cloth, and inorganic fibers. Knitted fabric, polyester film, polyethylene film, polypropylene film, nylon film, polyethylene terephthalate film, resin film such as fluororesin film, plastic-metal film, metal foil such as aluminum foil, stainless steel foil, copper foil, ceramic paper, inorganic fiber Nonwoven fabric, organic fiber nonwoven fabric, glass fiber paper, carbon fiber paper, rock wool paper, inorganic filler paper, organic fiber paper, ceramic coating, fluororesin coating, siloxane resin coating, and other resin coatings can be exemplified. When the encapsulant is a heat insulating material, it is preferable that the thickness of the outer covering material is thin from the viewpoint of reducing the heat capacity of the outer covering material, but it can be appropriately selected according to the use situation, required strength, etc. is there. When the jacket material is made of a material that is stable at the temperature at which the core material is used, the jacket material is in a state of containing an inorganic mixture or molded body that is the core material even during use. In the case of an envelope to be used at a high temperature, a highly heat-resistant outer covering material is preferable from the viewpoint of easy handling of the core material after use. In addition to what contains the core material at the time of use, the thing which accommodates the core material in the process of conveyance and construction of the core material is included. In other words, the jacket material protects the core material only during transportation and construction, and includes those that melt and / or volatilize during use, so that the organic material contained in the jacket material itself or the jacket material is the core. It may melt or disappear at the use temperature of the material.

外被材は、被覆工程が容易である観点から、ガラスクロス、アルミナ繊維クロス、シリカクロス等の無機繊維織物、無機繊維編物、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、フッ素系樹脂フィルム等の樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔等の金属箔、セラミックペーパー、無機繊維不織布、有機繊維不織布、ガラス繊維紙、炭素繊維紙、ロックウール紙、無機充填紙、有機繊維紙のようなシート形状が好ましい。   From the viewpoint that the coating process is easy, inorganic fiber fabrics such as glass cloth, alumina fiber cloth, silica cloth, inorganic fiber knitted fabric, polyester film, polyethylene film, polypropylene film, nylon film, polyethylene terephthalate film, fluorine Resin film such as plastic resin film, plastic-metal film, aluminum foil, stainless steel foil, metal foil such as copper foil, ceramic paper, inorganic fiber nonwoven fabric, organic fiber nonwoven fabric, glass fiber paper, carbon fiber paper, rock wool paper, inorganic Sheet shapes such as filled paper and organic fiber paper are preferred.

被包体が高温で使用される場合、外被材は、熱的な安定性の観点から、ガラスクロス、アルミナ繊維クロス、シリカクロス等の無機繊維織物、無機繊維編物、セラミックペーパー、無機繊維不織布がより好ましい。外被材は、強度の観点から無機繊維織物がさらに好ましい。   When the enveloping body is used at high temperature, the covering material is made of inorganic fiber woven fabric such as glass cloth, alumina fiber cloth, silica cloth, inorganic fiber knitted fabric, ceramic paper, inorganic fiber non-woven fabric from the viewpoint of thermal stability. Is more preferable. The jacket material is more preferably an inorganic fiber fabric from the viewpoint of strength.

[3−2]外被材で被覆する方法
本実施形態の成形体は、シリカ粒子を含み、使用状況に応じて大粒子、赤外線不透明化粒子や無機繊維を添加し形成した無機混合物を原料とし、この無機混合物を加圧成形してコア材とし、外被材で被覆したものでもよい。成形体をコア材とする場合は、後述するように、成形体の原料である無機混合物と外被材を共に加圧成形してもよいし、無機混合物を加圧成形した後に外被材で被覆することも可能である。
[3-2] Method of coating with outer jacket material The molded body of the present embodiment contains silica particles, and an inorganic mixture formed by adding large particles, infrared opaque particles and inorganic fibers according to the usage conditions is used as a raw material. The inorganic mixture may be pressure-molded to form a core material, which may be covered with a jacket material. When the molded body is used as the core material, as described later, the inorganic mixture that is the raw material of the molded body and the jacket material may be pressure-molded together, or after the inorganic mixture is pressure-molded, It is also possible to coat.

コア材を外被材で被覆する方法は特に限定されず、コア材の調製や成形と外被材での被覆を同時に実施してもよいし、コア材を調製又は成形後に外被材で被覆してもよい。   The method of coating the core material with the jacket material is not particularly limited, and the core material may be prepared or molded and coated with the jacket material at the same time, or the core material may be coated with the jacket material after preparation or molding. May be.

外被材が無機繊維織物、樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、金属箔、セラミックペーパー、無機繊維不織布、有機繊維不織布、ガラス繊維紙、炭素繊維紙、ロックウール紙、無機充填紙、有機繊維紙等のシート状の形態である場合、例えば無機繊維糸や樹脂繊維糸等での縫合、外被材の接着固定、縫合と接着の両方で被覆することが可能である。   Cover material is inorganic fiber fabric, resin film, plastic-metal film, metal foil, ceramic paper, inorganic fiber nonwoven fabric, organic fiber nonwoven fabric, glass fiber paper, carbon fiber paper, rock wool paper, inorganic filler paper, organic fiber paper, etc. In the case of the sheet-like form, for example, it is possible to cover with stitching with inorganic fiber yarn or resin fiber yarn, adhesion fixing of the jacket material, and both stitching and adhesion.

シート状の外被材が樹脂フィルム、プラスチック−金属フィルム、金属箔等の場合は、被覆工程の容易さの観点から、真空パックやシュリンクパックが好ましい。   When the sheet-like outer covering material is a resin film, a plastic-metal film, a metal foil or the like, a vacuum pack or a shrink pack is preferable from the viewpoint of ease of the coating process.

外被材がセラミックコーティング、樹脂コーティング等の場合は、コア材に刷毛やスプレーで塗布することにより、コア材を外被材で被覆することが可能である。   When the jacket material is ceramic coating, resin coating, or the like, the core material can be covered with the jacket material by applying the core material with a brush or spray.

加圧成形したコア材と外被材から構成される成形体に線状のくぼみを設け、成形体に柔軟性を付与することも可能である。線の形態は、成形体の使用状況に応じて直線状、曲線状、破線状等を選ぶことができ、これらのうち2種類以上を組み合わせてもよい。線の太さ、くぼみの深さは成形体の厚み、強度、使用状況に応じて決定される。   It is also possible to provide linear recesses in a molded body composed of a pressure-molded core material and a jacket material, thereby imparting flexibility to the molded body. The form of the line can be selected from a straight line shape, a curved line shape, a broken line shape and the like according to the usage state of the molded body, and two or more of these may be combined. The thickness of the line and the depth of the dent are determined according to the thickness, strength, and usage of the molded body.

外被材は、コア材の表面全体を被覆していてもよいし、コア材を部分的に被覆していてもよい。   The jacket material may cover the entire surface of the core material, or may partially cover the core material.

[4]用途
本実施形態のシリカ粒子とGeを含む成形体及び被包体は、断熱材の他、吸音材、防音材、遮音材、反響防止材、消音材、研磨剤、触媒担体、吸着剤、芳香剤や殺菌剤などの薬剤を吸着する担体、脱臭剤、消臭剤、調湿材、充填剤、顔料等に好適に用いることもできる。
[4] Applications The molded body and encapsulant containing silica particles and Ge according to the present embodiment include a heat-absorbing material, a sound-absorbing material, a sound-insulating material, a sound-insulating material, an anti-reflection material, a sound-deadening material, an abrasive, a catalyst carrier, and an adsorption It can also be suitably used for carriers that adsorb chemicals such as fragrances, fragrances and bactericides, deodorants, deodorants, humidity control materials, fillers, pigments and the like.

[5]パラメータの測定
無機混合物のGeの含有率の測定、BET比表面積測定、圧縮強度の測定、熱伝導率の測定は、次の方法により実施する。
[5] Measurement of parameters Measurement of the Ge content of the inorganic mixture, measurement of the BET specific surface area, measurement of compressive strength, and measurement of thermal conductivity are carried out by the following methods.

[Geの含有率の測定]
成形体をメノー乳鉢で粉砕し、30mmφ塩ビリングに充填してXRF錠剤成型器で加圧成形してタブレットを作成し、測定試料とする。これを株式会社リガク製蛍光X線分析装置RIX−3000で測定する。
[Measurement of Ge Content]
The molded body is pulverized with a menor mortar, filled into a 30 mmφ polyvinyl chloride ring, and pressure-molded with an XRF tablet molding machine to prepare a tablet, which is used as a measurement sample. This is measured with a fluorescent X-ray analyzer RIX-3000 manufactured by Rigaku Corporation.

[圧縮強度]
成形体を縦2cm、横2cm、厚み2cmに加工し、株式会社島津製作所製 精密万能試験機オートグラフAG−100KNを使用して、押し込み速度0.5mm/分で圧縮強度を測定する。
[Compressive strength]
The molded body is processed to a length of 2 cm, a width of 2 cm, and a thickness of 2 cm, and the compressive strength is measured at an indentation speed of 0.5 mm / min using a precision universal testing machine Autograph AG-100KN manufactured by Shimadzu Corporation.

[熱伝導率の測定]
縦30cm、横30cm、厚み20mmの形状にした成形体を測定試料とし、30℃での熱伝導率を、ヒートフローメーター HFM 436 Lambda(商品名、NETZSCH社製)を使用して熱伝導率を測定する。較正は、JISA1412−2に従い、密度163.12kg/m、厚さ25.32mmのNIST SRM 1450c校正用標準板を使用して、高温側と低温側の温度差が20℃の条件において、15、20、24、30、40、50、60、65℃で予め実施する。800℃における熱伝導率は、JIS A 1421−1の方法に準拠して測定する。直径30cm、厚み20mmの円板状にした成形体2枚を測定試料とし、測定装置として、保護熱板法熱伝導率測定装置(英弘精機株式会社製)を使用する。
[Measurement of thermal conductivity]
A molded body having a shape of 30 cm in length, 30 cm in width, and 20 mm in thickness is used as a measurement sample, and heat conductivity at 30 ° C. is measured using a heat flow meter HFM 436 Lambda (trade name, manufactured by NETZSCH). taking measurement. Calibration is performed according to JIS A1412-2 using a NIST SRM 1450c calibration standard plate having a density of 163.12 kg / m 3 and a thickness of 25.32 mm under the condition that the temperature difference between the high temperature side and the low temperature side is 20 ° C. 20, 24, 30, 40, 50, 60, and 65 ° C. in advance. The thermal conductivity at 800 ° C. is measured according to the method of JIS A 1422-1. Two compacts having a disk shape of 30 cm in diameter and 20 mm in thickness are used as measurement samples, and a protective hot plate method thermal conductivity measuring device (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.) is used as a measuring device.

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。当業者は、以下に示す実施例のみならず様々な変更を加えて実施することが可能であり、かかる変更も本発明の特許請求の範囲に包含される。なお、実施例及び比較例における無機混合物のGeの含有率の測定、熱伝導率の測定、圧縮強度の測定は、それぞれ上述のとおりとした。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples. Those skilled in the art can implement various modifications as well as the following embodiments, and such modifications are also included in the scope of the claims of the present invention. In addition, the measurement of the content rate of Ge of the inorganic mixture in an Example and a comparative example, the measurement of thermal conductivity, and the measurement of compressive strength were as above-mentioned respectively.

[実施例1]
Ge含有率が0質量ppmのシリカ粉体をゲルマニウム(IV)イソプロポキシドのエタノール溶液に添加し、完全に乾燥するまで攪拌した。得られた粉体に100℃で24時間加熱処理を施した後、さらに700℃で24時間加熱した。縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.25g/cmの成形体を得られるように、内寸が縦30cm、横30cmの金型にシリカ粉体450gを充填し、加圧成形をした結果、かさ密度が0.25g/cmの成形体を得た。この成形体に1000℃で24時間加熱処理を施し、実施例1の成形体とした。実施例1の成形体のGeの含有率は21質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0201W/m・Kであった。成形体を垂直方向に切断して縦6cm、横6cm、厚み20mmの切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、この縦6cm、横6cm、厚み20mmの切削体を切断して縦2cm、横2cm、厚み2cmに加工し、圧縮強度を測定した結果、圧縮率=3.9%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が0.7MPaであった。
[Example 1]
Silica powder having a Ge content of 0 mass ppm was added to an ethanol solution of germanium (IV) isopropoxide and stirred until it was completely dried. The obtained powder was heat-treated at 100 ° C. for 24 hours, and further heated at 700 ° C. for 24 hours. In order to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.25 g / cm 3, a mold having an inner dimension of 30 cm in length and 30 cm in width is filled with 450 g of silica powder and subjected to pressure molding. As a result, a molded body having a bulk density of 0.25 g / cm 3 was obtained. This molded body was subjected to a heat treatment at 1000 ° C. for 24 hours to obtain a molded body of Example 1. The Ge content of the molded body of Example 1 was 21 ppm by mass, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0201 W / m · K. The molded body was cut in the vertical direction to produce 25 cutting bodies having a length of 6 cm, a width of 6 cm, and a thickness of 20 mm. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Further, the cutting body having a length of 6 cm, a width of 6 cm, and a thickness of 20 mm was cut and processed into a length of 2 cm, a width of 2 cm, and a thickness of 2 cm, and the compressive strength was measured. As a result, the sample collapsed at a compression rate of 3.9%. The fracture point was indicated, and the load at this time was 0.7 MPa.

[実施例2]
Ge含有率が0質量ppmのシリカ粉体(小粒子)50質量%と、Ge含有率が571質量ppmのシリカ粉体(大粒子)50質量%をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体594gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.33g/cmの成形体を得た後、1000℃で5時間加熱処理を施し、実施例2の成形体を得た。実施例2の成形体のGeの含有率は286質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0198W/m・Kであった。実施例2の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=5.0%における最大荷重は0.8MPaだった。
[Example 2]
A silica powder obtained by uniformly mixing 50% by mass of silica powder (small particles) with a Ge content of 0 mass ppm and 50% by mass of silica powder (large particles) with a Ge content of 571 mass ppm by a hammer mill. Obtained. Using 594 g of this silica powder, pressure molding was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.33 g / cm 3 , and then at 1000 ° C. The molded body of Example 2 was obtained by performing a heat treatment for 5 hours. The Ge content of the molded body of Example 2 was 286 ppm by mass, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0198 W / m · K. The molded body of Example 2 was cut in the same manner as in Example 1 to prepare 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the maximum load at a compression rate of 5.0% was 0.8 MPa.

また、上記のシリカ粉体を使用して、縦30cm、横30cm、厚み20mmになるようにホットプレス機を使用して1000℃で5時間加圧及び加熱を施した。得られた成形体の30℃における熱伝導率は0.0199W/m・Kであった。実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=5.0%における最大荷重は0.9MPaだった。なお、小粒子の平均粒子径Dは7.5nmであり、大粒子の平均粒子径Dは80nmであった。 Further, using the above silica powder, pressurization and heating were performed at 1000 ° C. for 5 hours using a hot press machine so that the length was 30 cm, the width was 30 cm, and the thickness was 20 mm. The obtained molded body had a thermal conductivity of 0.0199 W / m · K at 30 ° C. Although 25 cut bodies were prepared by cutting in the same manner as in Example 1, none of these cut bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the maximum load at a compression rate of 5.0% was 0.9 MPa. The average particle diameter D S of the small particles was 7.5 nm, the average particle diameter D L of the large particles was 80 nm.

[実施例3]
Ge含有率が0質量ppmのシリカ粉体(小粒子)25質量%と、Ge含有率が0質量ppmのシリカ粉体(大粒子)75質量%をハンマーミルで均一に混合したシリカ粉体を得た。このシリカ粉体を、ゲルマニウム(IV)イソプロポキシドのエタノール溶液に添加し、完全に乾燥するまで攪拌した。得られた粉体に100℃で24時間加熱処理を施した後、さらに700℃で24時間加熱した。この粉体1260gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.70g/cmの成形体を得た後、1000℃で5時間加熱処理を施し、実施例3の成形体を得た。実施例3の成形体のGeの含有率は897質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0314W/m・Kであった。実施例3の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=2.8%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が1.6MPaだった。なお、小粒子の平均粒子径Dは14nmであり、大粒子の平均粒子径Dは10μmであった。
[Example 3]
A silica powder obtained by uniformly mixing 25% by mass of silica powder (small particles) having a Ge content of 0 mass ppm and 75% by mass of silica powder (large particles) having a Ge content of 0 mass ppm by a hammer mill. Obtained. This silica powder was added to an ethanol solution of germanium (IV) isopropoxide and stirred until it was completely dried. The obtained powder was heat-treated at 100 ° C. for 24 hours, and further heated at 700 ° C. for 24 hours. Using 1260 g of this powder, pressure molding was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.70 g / cm 3 , and 5 ° C. at 1000 ° C. The heat treatment was performed for a time, and the molded body of Example 3 was obtained. The Ge content of the molded body of Example 3 was 897 mass ppm, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0314 W / m · K. The molded body of Example 3 was cut in the same manner as in Example 1 to produce 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the sample collapsed to show a breaking point at a compression rate of 2.8%, and the load at this time was 1.6 MPa. The average particle diameter D S of the small particles is 14 nm, the average particle diameter D L of the large particles was 10 [mu] m.

[実施例4]
Ge含有率が0質量ppmのシリカ粉体(小粒子)22.5質量%と、Ge含有率が571質量ppmのシリカ粉体(大粒子)67.5質量%をハンマーミルで均一に混合した後、平均繊維径が11μm、平均繊維長が6.4mm、耐熱温度が1050℃のグラスファイバー10質量%を添加して高速せん断ミキサーで混合して均一にしてシリカ粉体を得た。この粉体864gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.48g/cmの成形体を得た後、1000℃で24時間加熱処理を施し、実施例4の成形体を得た。実施例4の成形体のGeの含有率は385質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0263W/m・Kであった。実施例4の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=3.0%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が1.7MPaだった。なお、小粒子の平均粒子径Dは7.5nmであり、大粒子の平均粒子径Dは80nmであった。
[Example 4]
22.5% by mass of silica powder (small particles) having a Ge content of 0 mass ppm and 67.5% by mass of silica powder (large particles) having a Ge content of 571 mass ppm were uniformly mixed with a hammer mill. Thereafter, 10% by mass of glass fiber having an average fiber diameter of 11 μm, an average fiber length of 6.4 mm, and a heat resistant temperature of 1050 ° C. was added and mixed with a high-speed shear mixer to obtain a silica powder. Using 864 g of this powder, pressure molding was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.48 g / cm 3 , and then 24 ° C. at 24 ° C. The heat treatment was performed for a time, and the molded body of Example 4 was obtained. The Ge content of the molded body of Example 4 was 385 mass ppm, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0263 W / m · K. The molded body of Example 4 was cut in the same manner as in Example 1 to prepare 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the sample collapsed to show a breaking point at a compression rate of 3.0%, and the load at this time was 1.7 MPa. The average particle diameter D S of the small particles was 7.5 nm, the average particle diameter D L of the large particles was 80 nm.

[実施例5]
Ge含有率が0質量ppmのシリカ粉体(小粒子)19質量%と、Ge含有率が571質量ppmのシリカ粉体(大粒子)57質量%をハンマーミルで均一に混合した後、平均粒子径が1μmの、赤外線不透明化粒子であるケイ酸ジルコニウム14質量%、平均繊維径が11μm、平均繊維長が6.4mm、耐熱温度が1050℃のグラスファイバー10質量%を添加して高速せん断ミキサーで混合して均一にしてシリカ粉体を得た。この粉体972gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.54g/cmの成形体を得た後、1000℃で24時間加熱処理を施し、実施例5の成形体を得た。実施例5の成形体のGeの含有率は325質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0273W/m・Kであった。実施例5の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=3.4%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が1.9MPaだった。なお、小粒子の平均粒子径Dは7.5nmであり、大粒子の平均粒子径Dは80nmであった。
[Example 5]
After uniformly mixing 19% by mass of silica powder (small particles) having a Ge content of 0 mass ppm and 57% by mass of silica powder (large particles) having a Ge content of 571 mass ppm with a hammer mill, average particles High-speed shear mixer with the addition of 14% by mass of zirconium silicate which is an infrared opaque particle having a diameter of 1 μm, an average fiber diameter of 11 μm, an average fiber length of 6.4 mm and a heat-resistant temperature of 1050 ° C. To obtain a silica powder. Using 972 g of this powder, pressure molding was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.54 g / cm 3. The heat processing for time was performed and the molded object of Example 5 was obtained. The Ge content of the molded body of Example 5 was 325 ppm by mass, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0273 W / m · K. The molded body of Example 5 was cut in the same manner as in Example 1 to produce 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the sample collapsed to show a breaking point when the compression rate was 3.4%, and the load at this time was 1.9 MPa. The average particle diameter D S of the small particles was 7.5 nm, the average particle diameter D L of the large particles was 80 nm.

[実施例6]
Ge含有率が571質量ppmで平均粒子径が80nmのシリカ粉体1170gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.65g/cmの成形体を得た後、1000℃で5時間加熱処理を施し、実施例6の成形体を得た。実施例5の成形体のGeの含有率は571質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0387W/m・Kであった。実施例5の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=2.8%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が1.3MPaだった。
[Example 6]
Using 1170 g of silica powder having a Ge content of 571 ppm by mass and an average particle size of 80 nm, pressure molding was performed in the same manner as in Example 1, and the length was 30 cm, the width was 30 cm, the thickness was 20 mm, and the bulk density was 0.65 g / After obtaining a molded product of cm 3 , heat treatment was performed at 1000 ° C. for 5 hours to obtain a molded product of Example 6. The Ge content of the molded body of Example 5 was 571 ppm by mass, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0387 W / m · K. The molded body of Example 5 was cut in the same manner as in Example 1 to produce 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the sample collapsed to show a breaking point at a compression rate of 2.8%, and the load at this time was 1.3 MPa.

[実施例7]
0.5%のカルボキシエチルゲルマニウムセスキオキサイド水溶液を、15℃に保持した攪拌状態のコロイド粒子径10〜20nmのシリカゾル溶液(日産化学社製、商品名「スノーテックス 40」、SiO含有率:40質量%)中へ徐々に滴下し、シリカゾル、カルボキシエチルゲルマニウムセスキオキサイドの混合スラリーを得た。その後、出口温度を130℃に設定したスプレードライヤー装置で混合スラリーを噴霧乾燥し固形物を得た。次いで、得られた固形物を電気炉中で室温から300℃まで2時間かけて昇温後、300℃で3時間保持した。さらに550℃まで2時間で昇温後、550℃で3時間保持して焼成した後、徐冷し実施例7のシリカ粉体を得た。この粉体990gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.55g/cmの成形体を得た後、1000℃で24時間加熱処理を施し、実施例7の成形体を得た。実施例7の成形体のGeの含有率は53質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0341W/m・Kであった。実施例7の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=2.6%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が0.8MPaだった。
[Example 7]
A 0.5% carboxyethyl germanium sesquioxide aqueous solution, a silica sol solution having a colloidal particle diameter of 10 to 20 nm kept at 15 ° C. (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., trade name “Snowtex 40”, SiO 2 content: 40 (Mass%) was gradually added dropwise to obtain a mixed slurry of silica sol and carboxyethyl germanium sesquioxide. Thereafter, the mixed slurry was spray-dried with a spray dryer apparatus whose outlet temperature was set to 130 ° C. to obtain a solid. Next, the obtained solid was heated in an electric furnace from room temperature to 300 ° C. over 2 hours and then held at 300 ° C. for 3 hours. Further, the temperature was raised to 550 ° C. in 2 hours, held at 550 ° C. for 3 hours, calcined, and then gradually cooled to obtain the silica powder of Example 7. Using 990 g of this powder, pressure molding was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.55 g / cm 3 , and then 24 ° C. at 1000 ° C. The heat processing for time was performed and the molded object of Example 7 was obtained. The Ge content of the molded body of Example 7 was 53 ppm by mass, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0341 W / m · K. The molded body of Example 7 was cut in the same manner as in Example 1 to produce 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the sample collapsed to show a breaking point at a compression rate of 2.6%, and the load at this time was 0.8 MPa.

[実施例8]
バーナーに酸素ガスと水素ガスを供給することで形成される火炎中に四塩化ケイ素と四塩化ゲルマニウムを供給し、ターゲットロッドに多孔質のガラス微粒子を堆積させた。このガラス微粒子を採取し、Geの含有量が357質量ppm、BET比表面積が117m/gのシリカ粉体を得た。この粉体450gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.25g/cmの成形体を得た後、1000℃で5時間加熱処理を施し、実施例8の成形体を得た。実施例8の成形体のGeの含有率は473質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0215W/m・Kであった。実施例8の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=3.1%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が1.0MPaだった。
[Example 8]
Silicon tetrachloride and germanium tetrachloride were supplied into a flame formed by supplying oxygen gas and hydrogen gas to the burner, and porous glass particles were deposited on the target rod. The glass fine particles were collected to obtain a silica powder having a Ge content of 357 ppm by mass and a BET specific surface area of 117 m 2 / g. Using 450 g of this powder, pressure molding was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.25 g / cm 3 , and then 5 ° C. at 1000 ° C. The heat processing for time was performed and the molded object of Example 8 was obtained. The Ge content of the molded body of Example 8 was 473 mass ppm, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0215 W / m · K. The molded body of Example 8 was cut in the same manner as in Example 1 to produce 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the sample collapsed to show a breaking point when the compression rate was 3.1%, and the load at this time was 1.0 MPa.

[実施例9]
Ge含有率が0質量%のシリカ粉体(小粒子)21質量%と、Ge含有率が571質量ppmのシリカ粉体(大粒子)64質量%をハンマーミルで均一に混合した後、平均粒子径が1μmの、赤外不透明化粒子であるケイ酸ジルコニウム15質量%を添加して引き続き均一に混合し、実施例9のシリカ粉体を得た。この粉体918gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.51g/cmの成形体を得た後、1000℃で5時間加熱処理を施し、実施例9の成形体を得た。実施例9の成形体のGeの含有率は365質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0273W/m・Kであった。また、このシリカ粉体721gずつ使用して、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。この2枚の成形体を用いて、800℃における熱伝導率を測定したところ、0.0633W/m・Kであった。実施例9の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=4.4%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が0.8MPaだった。なお、小粒子の平均粒子径Dは14nmであり、大粒子の平均粒子径Dは80nmであった。
[Example 9]
After uniformly mixing 21% by mass of silica powder (small particles) with a Ge content of 0% by mass and 64% by mass of silica powder (large particles) with a Ge content of 571 ppm by mass using a hammer mill, average particles The silica powder of Example 9 was obtained by adding 15% by mass of zirconium silicate, which is an infrared opaque particle having a diameter of 1 μm, and then mixing uniformly. Using 918 g of this powder, pressure molding was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.51 g / cm 3 , and then 5 ° C. at 1000 ° C. The heat processing for time was performed and the molded object of Example 9 was obtained. The Ge content of the molded body of Example 9 was 365 ppm by mass, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0273 W / m · K. Further, each of the 721 g of the silica powder was used, and pressure molding was performed using a cylindrical mold having an inner diameter of 30 cm to obtain two disk-shaped molded bodies having a diameter of 30 cm and a thickness of 20 mm. Using these two molded bodies, the thermal conductivity at 800 ° C. was measured to be 0.0633 W / m · K. The molded body of Example 9 was cut in the same manner as in Example 1 to prepare 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the sample collapsed to show a breaking point at a compression rate of 4.4%, and the load at this time was 0.8 MPa. The average particle diameter D S of the small particles is 14 nm, the average particle diameter D L of the large particles was 80 nm.

[実施例10]
Ge含有率が0質量ppmのシリカ粉体(小粒子)21質量%と、Ge含有率が571質量ppmのシリカ粉体(大粒子)63質量%をハンマーミルで均一に混合した後、平均粒子径が1μmの、赤外線不透明化粒子であるケイ酸ジルコニウム15質量%、平均繊維径が11μm、平均繊維長が6.4mm、耐熱温度が1050℃のグラスファイバー1質量%を添加して高速せん断ミキサーで混合して均一にしてシリカ粉体を得た。この粉体864gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.48g/cmの成形体を得た後、1000℃で5時間加熱処理を施し、実施例10の成形体を得た。実施例10の成形体のGeの含有率は357質量ppmであり、30℃における熱伝導率は0.0246W/m・Kであった。実施例10の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成したが、これらのいずれの切削体にも欠けや破損はなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=5.0%における最大荷重は0.9MPaだった。なお、小粒子の平均粒子径Dは14nmであり、大粒子の平均粒子径Dは80nmであった。
[Example 10]
After uniformly mixing 21% by mass of silica powder (small particles) having a Ge content of 0 mass ppm and 63% by mass of silica powder (large particles) having a Ge content of 571 mass ppm with a hammer mill, average particles High-speed shear mixer with the addition of 15% by mass of zirconium silicate which is an infrared opaque particle having a diameter of 1 μm, an average fiber diameter of 11 μm, an average fiber length of 6.4 mm and a heat-resistant temperature of 1050 ° C. To obtain a silica powder. Using 864 g of this powder, pressure molding was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.48 g / cm 3 , and 5 ° C. at 1000 ° C. The heat processing for time was performed and the molded object of Example 10 was obtained. The Ge content of the molded body of Example 10 was 357 ppm by mass, and the thermal conductivity at 30 ° C. was 0.0246 W / m · K. The molded body of Example 10 was cut in the same manner as in Example 1 to prepare 25 cutting bodies. None of these cutting bodies were chipped or damaged. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, the maximum load at a compression rate of 5.0% was 0.9 MPa. The average particle diameter D S of the small particles is 14 nm, the average particle diameter D L of the large particles was 80 nm.

[比較例1]
Geを添加しなかった以外は、実施例1と同様にして比較例1の成形体を得た。比較例1の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成しようとしたが、欠けや破損がひどく、縦6cm、横6cm、厚み20mmの切削体を得ることはできなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=0〜5%の範囲では圧縮に伴いサンプルが変形して明確な破壊点を示さず、圧縮率=5%における荷重は0.1MPaだった。
[Comparative Example 1]
A molded article of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as Example 1 except that Ge was not added. An attempt was made to cut the molded body of Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1 to create 25 cutting bodies, but chipping and breakage were severe, and a cutting body having a length of 6 cm, a width of 6 cm, and a thickness of 20 mm could not be obtained. It was. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, in the range of compression rate = 0 to 5%, the sample was deformed with compression and showed no clear breaking point, and the load at the compression rate = 5% was It was 0.1 MPa.

[比較例2]
加熱処理を施さなかった以外は、実施例6と同様にして比較例2の成形体を得た。比較例2の成形体を実施例1と同様に切断して切削体を25枚作成しようとしたが、欠けや破損がひどく、縦6cm、横6cm、厚み20mmの切削体を得ることはできなかった。さらに、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=0〜5%の範囲では圧縮に伴いサンプルが変形して明確な破壊点を示さず、圧縮率=5%における荷重は0.3MPaだった。
[Comparative Example 2]
A molded body of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 6 except that the heat treatment was not performed. The molded body of Comparative Example 2 was cut in the same manner as in Example 1 to create 25 cutting bodies. However, chipping and breakage were severe, and a cutting body having a length of 6 cm, a width of 6 cm, and a thickness of 20 mm could not be obtained. It was. Furthermore, as a result of measuring the compressive strength in the same manner as in Example 1, in the range of compression rate = 0 to 5%, the sample was deformed with compression and showed no clear breaking point, and the load at the compression rate = 5% was It was 0.3 MPa.

[比較例3]
Ge含有率が571質量ppmのシリカ粉体を、ゲルマニウム(IV)イソプロポキシドのエタノール溶液に添加し、完全に乾燥するまで攪拌した。得られた粉体に100℃で24時間加熱処理を施した後、さらに700℃で24時間加熱した。この粉体1170gを使用して実施例1と同様に加圧成形を行い、縦30cm、横30cm、厚み20mm、かさ密度が0.65g/cmの成形体を得た後、1000℃で5時間加熱処理を施したところ、成形体に割れが発生し、熱伝導率の測定はできなかった。なお、比較例3の成形体のGeの含有率は1107質量ppmであり、実施例1と同様にして圧縮強度を測定した結果、圧縮率=1.9%においてサンプルが崩壊して破壊点を示し、この時の荷重が2.1MPaだった。
[Comparative Example 3]
Silica powder having a Ge content of 571 mass ppm was added to an ethanol solution of germanium (IV) isopropoxide and stirred until it was completely dried. The obtained powder was heat-treated at 100 ° C. for 24 hours, and further heated at 700 ° C. for 24 hours. Using 1170 g of this powder, pressure molding was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body having a length of 30 cm, a width of 30 cm, a thickness of 20 mm, and a bulk density of 0.65 g / cm 3 , and 5 ° C. at 1000 ° C. When the heat treatment was performed for a time, cracks occurred in the molded body, and the thermal conductivity could not be measured. In addition, the content rate of Ge of the compact | molding | casting of the comparative example 3 is 1107 mass ppm, As a result of measuring compressive strength like Example 1, a sample collapse | disintegrates and a fracture point is obtained in compression rate = 1.9%. As shown, the load at this time was 2.1 MPa.

1…被包体(断熱材)、2…コア材(成形体)、3…外被材、S…小粒子、L…大粒子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Enveloping body (heat insulating material), 2 ... Core material (molded body), 3 ... Outer covering material, S ... Small particle, L ... Large particle.

Claims (15)

シリカとゲルマニウムとを含有し、
前記ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下であり、圧縮率0〜5%における最大荷重が0.7MPa以上であり、30℃における熱伝導率が0.05W/m・K以下である、成形体。
Containing silica and germanium,
The germanium content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, the maximum load at a compression rate of 0 to 5% is 0.7 MPa or more, and the thermal conductivity at 30 ° C. is 0.05 W / m · K or less. There is a molded body.
赤外線不透明化粒子をさらに含有し、800℃における熱伝導率が0.2W/m・K以下である、請求項1に記載の成形体。 The molded article according to claim 1, further comprising infrared opaque particles and having a thermal conductivity at 800 ° C of 0.2 W / m · K or less. 前記赤外線不透明化粒子の平均粒子径が0.5μm以上30μm以下であって、赤外線不透明化粒子の含有率が、成形体の質量を基準として、0.1質量%以上39.5質量%以下である、請求項2に記載の成形体。   The average particle diameter of the infrared opaque particles is 0.5 μm or more and 30 μm or less, and the content of the infrared opaque particles is 0.1 mass% or more and 39.5 mass% or less based on the mass of the molded body. The molded product according to claim 2, wherein 鉄を含有し、前記鉄の含有率が0.005質量%以上6質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の成形体。   The molded object as described in any one of Claims 1-3 which contains iron and the content rate of the said iron is 0.005 mass% or more and 6 mass% or less. 無機繊維をさらに含有し、前記無機繊維の含有率が0.1質量%以上50質量%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の成形体。   The molded product according to any one of claims 1 to 4, further comprising inorganic fibers, wherein the content of the inorganic fibers is 0.1% by mass or more and 50% by mass or less. 前記無機繊維が生体溶解性を有する、請求項5に記載の成形体。   The molded body according to claim 5, wherein the inorganic fiber has biosolubility. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の成形体と、前記成形体を収容する外被材と、を備える、被包体。   An enveloping body comprising: the molded body according to any one of claims 1 to 6; and an outer jacket material that houses the molded body. 前記外被材が無機繊維を含む、請求項7に記載の被包体。   The enveloping body of Claim 7 in which the said jacket material contains an inorganic fiber. 前記外被材が樹脂フィルムである、請求項7に記載の被包体。   The encapsulant according to claim 7, wherein the covering material is a resin film. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であって、
シリカとゲルマニウムとを含有し、前記ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を、600℃以上の温度で加熱処理する工程を備える、成形体の製造方法。
It is a manufacturing method of the fabrication object according to any one of claims 1 to 6,
The manufacturing method of a molded object provided with the process of heat-processing the inorganic mixture which contains a silica and germanium and whose content rate of the said germanium is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less at the temperature of 600 degreeC or more.
シリカとゲルマニウムとを含有し、前記ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を、成形型に収容する収容工程と、
前記無機混合物を成形する成形工程と、を備え、
前記成形工程は、下記の工程(a)又は工程(b)を有する、成形体の製造方法。
(a)前記成形型により前記無機混合物を加圧しながら600℃以上に加熱する工程。
(b)加圧により前記無機混合物を成形した後、600℃以上の温度で加熱処理を施す工程。
Containing an inorganic mixture containing silica and germanium, wherein the germanium content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less; and
A molding step of molding the inorganic mixture,
The said formation process is a manufacturing method of a molded object which has the following process (a) or process (b).
(A) The process of heating to 600 degreeC or more, pressing the said inorganic mixture with the said shaping | molding die.
(B) A step of performing heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher after forming the inorganic mixture by pressurization.
前記成形工程において、前記成形体のかさ密度が0.25g/cm以上2.0g/cm以下になるように成形圧力を設定する、請求項11に記載の成形体の製造方法。 In the forming step, the bulk density of the molded body is set the molding pressure to be less than 0.25 g / cm 3 or more 2.0 g / cm 3, the process for producing a molded article of claim 11. シリカを含む平均粒子径Dが5nm以上30nm未満である小粒子と、ゲルマニウム及びシリカを含む平均粒子径Dが40nm以上50μm以下である大粒子とを混合し、前記無機混合物を得る工程をさらに備える、請求項11に記載の成形体の製造方法。 And small particles having an average particle diameter D S containing silica is less than 30nm or more 5 nm, the average particle diameter D L containing germanium and silica were mixed with large particles, which are 40nm or more 50μm or less, a step of obtaining the inorganic mixture Furthermore, the manufacturing method of the molded object of Claim 11 provided. シリカを含む平均粒子径Dが5nm以上30nm未満である小粒子と、ゲルマニウム及びシリカを含む平均粒子径Dが40nm以上50μm以下である大粒子と、金属酸化物ゾルとを混合し、前記無機混合物を得る工程をさらに備える、請求項11に記載の成形体の製造方法。 And small particles having an average particle diameter D S containing silica is less than 30nm or more 5 nm, and large particles having an average particle diameter D L containing germanium and silica is 40nm or more 50μm or less, and a metal oxide sol are mixed, the The manufacturing method of the molded object of Claim 11 further equipped with the process of obtaining an inorganic mixture. シリカとゲルマニウムとを含有し、前記ゲルマニウムの含有率が10質量ppm以上1000質量ppm以下である無機混合物を、成形型に収容する収容工程と、
前記無機混合物を成形する成形工程と、
前記成形工程により得られた成形体の一部を切削する切削工程と、を備え、
前記成形工程が下記の工程(c)又は工程(d)を有する、切削体の製造方法。
(c)成形体のかさ密度が0.25g/cm以上2.0g/cm以下になるように前記成形型により前記無機混合物を加圧しながら加熱する工程。
(d)前記成形型で加圧することにより前記無機混合物を成形した後、600℃以上の温度で加熱処理を施す工程。
Containing an inorganic mixture containing silica and germanium, wherein the germanium content is 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less; and
A molding step of molding the inorganic mixture;
A cutting step of cutting a part of the molded body obtained by the molding step,
The manufacturing method of the cutting body in which the said formation process has the following process (c) or process (d).
(C) A step of heating the inorganic mixture while applying pressure by the mold so that the bulk density of the molded body is 0.25 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less.
(D) A step of performing heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher after the inorganic mixture is molded by pressurizing with the molding die.
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