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JP2019182728A - Heat insulation material and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2019182728A
JP2019182728A JP2018079498A JP2018079498A JP2019182728A JP 2019182728 A JP2019182728 A JP 2019182728A JP 2018079498 A JP2018079498 A JP 2018079498A JP 2018079498 A JP2018079498 A JP 2018079498A JP 2019182728 A JP2019182728 A JP 2019182728A
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heat insulating
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silica
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JP2018079498A
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坂口 茂樹
Shigeki Sakaguchi
茂樹 坂口
茂昭 酒谷
Shigeaki Sakatani
茂昭 酒谷
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

【課題】リベットを使用せず、シリカエアロゲルとコーティング層の密着性を向上させた断熱材およびその製造方法を提供すること。【解決手段】繊維とシリカエアロゲルを含む複合層と、上記複合層の表面を覆うコーティング層と、を含み、上記複合層の表面に亀裂が形成されている断熱材を用いる。繊維にシリカゾル液を用いて含浸させる含浸工程と、上記シリカゾルをシリカゲル化させるゲル工程と、上記シリカゲルを成長させる養生工程と、上記シリカゲルを疎水化する疎水化工程と、上記シリカゲル表面に亀裂を形成する亀裂工程と、上記シリカゲルを乾燥させる乾燥工程と、を含む断熱材の製造方法を用いる。【選択図】 図1An object of the present invention is to provide a heat insulating material which does not use rivets and has improved adhesion between silica airgel and a coating layer, and a method for manufacturing the same. The heat insulating material includes a composite layer containing fibers and silica airgel, and a coating layer covering the surface of the composite layer, wherein a crack is formed on the surface of the composite layer. An impregnation step of impregnating the fibers with a silica sol solution, a gel step of converting the silica sol to silica gel, a curing step of growing the silica gel, a hydrophobizing step of hydrophobizing the silica gel, and forming a crack on the surface of the silica gel And a drying step of drying the silica gel. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、断熱材およびその製造方法に関する。特に、本発明は、疎水性エアロゲルを用いた断熱材とその製造方法に関するものである   The present invention relates to a heat insulating material and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a heat insulating material using a hydrophobic airgel and a method for producing the same.

機器表面の温度上昇を防ぐ方法として、電子機器の筐体内の狭いスペースにおいても十分な断熱効果を発揮する断熱材を用いる方法がある。この断熱材は、シリカエアロゲルと不織布繊維とを複合化したものである。この断熱材は、取扱性を改善され、かつ、薄くて均質なシート状である(特許文献1)。シリカエアロゲルとは図2に示すように、1nm程度の径をもつシリカ1次粒子201が集合して形成された10nm前後の径を持つシリカ2次粒子202が、10〜60nm程度の粒子間距離の空隙203をもつ網目構造の集合体である。   As a method for preventing a temperature rise on the surface of the device, there is a method using a heat insulating material that exhibits a sufficient heat insulating effect even in a narrow space inside the casing of the electronic device. This heat insulating material is a composite of silica airgel and non-woven fiber. This heat insulating material has improved handling properties and is a thin and homogeneous sheet (Patent Document 1). As shown in FIG. 2, the silica aerogel is composed of silica primary particles 201 having a diameter of about 1 nm, and the silica secondary particles 202 having a diameter of about 10 nm are formed with an interparticle distance of about 10 to 60 nm. It is an aggregate of a network structure having a plurality of voids 203.

この粒子間距離が空気(窒素分子)の平均自由工程以下であるため、熱伝導率は0.015〜0.024W/mKと非常に低くなり、常温の静止空気の熱伝導率である0.026W/mK以下にすることができる。   Since this interparticle distance is less than the mean free path of air (nitrogen molecules), the thermal conductivity is as low as 0.015 to 0.024 W / mK, which is 0. 0 which is the thermal conductivity of still air at room temperature. 026 W / mK or less.

しかしながら、不織布にナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲルを坦持させたシリカエアロゲルシートは、シリカエアロゲルのシリカ2次粒子202同士の結合力が小さく極めて脆弱である。このため、外部から応力が加わると、シリカエアロゲルシート表面の不織布の開口部に存在している100μm〜200μm角のシリカエアロゲル片が電子機器内に脱離する。   However, a silica airgel sheet in which a silica airgel having a nano-sized porous structure is supported on a nonwoven fabric has a small bonding force between the silica secondary particles 202 of the silica airgel and is extremely fragile. For this reason, when a stress is applied from the outside, the 100 μm to 200 μm square silica airgel pieces present in the openings of the nonwoven fabric on the surface of the silica airgel sheet are detached into the electronic apparatus.

従って、エアロゲルシートの少なくとも片面、もしくは両面の表面において、不織布にナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲルを坦持させたものである不織布に外部応力が加わった際、シリカエアロゲルが脱離するのを抑制することが必要である。   Therefore, when at least one or both surfaces of the airgel sheet have an external stress applied to the nonwoven fabric in which the nonwoven fabric is supported by a silica airgel having a nano-sized porous structure, the silica airgel is detached. It is necessary to suppress this.

問題を解決する方法として、シリカエアロゲル粒子の脆弱からくるシリカエアロゲルによる発塵との密着性が悪いため、積層体を貫通させリベットによる固定例も示されている(例えば、特許文献2参照)。   As a method for solving the problem, an example of fixing with a rivet through the laminate is shown because the adhesion with dust generated by silica airgel resulting from the weakness of silica airgel particles is poor (see, for example, Patent Document 2).

特許第6064149号公報Japanese Patent No. 6064149 特開2010−167685号公報JP 2010-167585 A

しかしながら、特許文献2では、エアロゲルシートの一面にコーティングされた層に対し、機械的に貫通口を設け、リベットにて結合させている。しかしながら、発熱部の熱が貫通したリベットを通じて表面に熱伝導するため断熱性が悪化するといった課題がある。また、リベットを用いることでエアロゲルシートと一面にコーティングされた層の厚みが変動する。その結果、発熱部とエアロゲルシートとの密着性が低下することで断熱性を悪化させる課題がある。   However, in Patent Document 2, a through-hole is mechanically provided in a layer coated on one surface of an airgel sheet and bonded with a rivet. However, since the heat of the heat generating part is conducted to the surface through the rivet through which the heat passes, there is a problem that the heat insulating property is deteriorated. In addition, the thickness of the airgel sheet and the layer coated on one surface varies by using rivets. As a result, there is a problem that the heat insulation is deteriorated due to a decrease in adhesion between the heat generating portion and the airgel sheet.

そこで、本発明の課題は、リベットを使用せず、シリカエアロゲルとコーティング層の密着性を向上させた断熱材およびその製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a heat insulating material that improves the adhesion between the silica airgel and the coating layer without using rivets, and a method for producing the same.

上記課題を解決するために、繊維とシリカエアロゲルを含む複合層と、上記複合層の表面を覆うコーティング層と、を含み、上記複合層の表面に亀裂が形成されている断熱材を用いる。   In order to solve the above problems, a heat insulating material including a composite layer containing fibers and silica airgel and a coating layer covering the surface of the composite layer, in which a crack is formed on the surface of the composite layer, is used.

また、繊維にシリカゾル液を用いて含浸させる含浸工程と、上記シリカゾルをシリカゲル化させるゲル工程と、上記シリカゲルを成長させる養生工程と、上記シリカゲルを疎水化する疎水化工程と、上記シリカゲル表面に亀裂を形成する亀裂工程と、上記シリカゲルを乾燥させる乾燥工程と、を含む断熱材の製造方法を用いる。   In addition, an impregnation step for impregnating the fiber with a silica sol solution, a gel step for converting the silica sol to silica gel, a curing step for growing the silica gel, a hydrophobization step for hydrophobizing the silica gel, and a crack on the silica gel surface The manufacturing method of the heat insulating material containing the cracking process which forms and the drying process which dries the said silica gel is used.

以上のように、本願発明の断熱材およびその製造方法によれば、繊維にシリカエアロゲルを担持させた断熱材とコーティング層の密着性が向上する。このため、断熱材の表面付近のシリカエアロゲル片が脱離・破壊するのを抑制することができる。結果、低コストで断熱材の厚みバラツキが抑制できるとともに、熱伝導率が低くかつシリカ微粉の脱離量を大幅に抑制できる断熱材を実現できる。 As described above, according to the heat insulating material of the present invention and the manufacturing method thereof, the adhesion between the heat insulating material in which the silica airgel is supported on the fiber and the coating layer is improved. For this reason, it can suppress that the silica airgel piece near the surface of a heat insulating material detaches | leaves and destroys. As a result, it is possible to realize a heat insulating material that can suppress the thickness variation of the heat insulating material at a low cost and that has a low thermal conductivity and can significantly suppress the amount of silica fine powder desorption.

実施の形態の断熱材の図Figure of heat insulation material of embodiment 実施の形態のシリカエアロゲルの一部を拡大した模式図The schematic diagram which expanded a part of silica airgel of embodiment 実施の形態のシリカエアロゲルの亀裂表面の図Figure of crack surface of silica airgel of embodiment 実施の形態のシリカエアロゲルの断面の図Figure of cross section of silica airgel of embodiment 実施の形態の断熱材の製造フローチャート図Manufacturing flow chart of the heat insulating material of the embodiment (a)比較例の断熱材の表面図(b)実施の形態の断熱材の表面図(A) Surface view of the heat insulating material of the comparative example (b) Surface view of the heat insulating material of the embodiment

以下に、実施の形態について、図を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態における断熱材の断面図を示したものである。   Embodiments will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a heat insulating material in an embodiment of the present invention.

<断熱材100の構成>
図1において、断熱材100は、複合層101と、コーティング材105にて形成されたコーティング層106とで構成されている。
<Configuration of heat insulating material 100>
In FIG. 1, the heat insulating material 100 is composed of a composite layer 101 and a coating layer 106 formed of a coating material 105.

複合層101は、繊維103にナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲル102を坦持させている。任意のシリカエアロゲル102の表面には亀裂104があり、繊維103が露出しており、コーティング材105と接着されていることを特徴とする。   In the composite layer 101, the silica airgel 102 having a nano-sized porous structure is supported on the fibers 103. A surface of an arbitrary silica airgel 102 has a crack 104, the fiber 103 is exposed, and is bonded to the coating material 105.

亀裂104は、シリカエアロゲル102の表面に複数のラインが交差するように網目状に裂けた凹部である。この亀裂104は、その一部が、シリカエアロゲルの裏面まで到達してもよい。   The crack 104 is a recess that is split in a mesh shape so that a plurality of lines intersect the surface of the silica airgel 102. A part of the crack 104 may reach the back surface of the silica airgel.

<複合層101>
複合層101は、シリカエアロゲル102の製造過程で、ゲル原料を繊維103に含浸させる。その後、ゲル原料を反応させて湿潤ゲルを形成する。最後に湿潤ゲル表面を疎水化、熱風乾燥することにより得られる。繊維103は、樹脂系のPET(ポリエチレンテレフタレート)やポリプロピレン(PP)、また安全性の観点から繊維に難燃処理を施した酸化アクリル、グラスウール、ガラスペーパーなどの無機系繊維が好ましい。
<Composite layer 101>
The composite layer 101 impregnates the fiber 103 with a gel raw material in the process of manufacturing the silica airgel 102. Thereafter, the gel raw material is reacted to form a wet gel. Finally, the wet gel surface is hydrophobized and dried with hot air. The fibers 103 are preferably resin-based PET (polyethylene terephthalate) or polypropylene (PP), and inorganic fibers such as acrylic oxide, glass wool, and glass paper that are subjected to flame-retardant treatment from the viewpoint of safety.

繊維103の径は、0.1〜30umが望ましい。繊維103の径が30umより大きくなると繊維103を通じて熱が伝達しやすくなるため、熱伝導率が上昇し、断熱性が悪化する。   The diameter of the fiber 103 is desirably 0.1 to 30 um. When the diameter of the fiber 103 is larger than 30 μm, heat is easily transferred through the fiber 103, so that the thermal conductivity is increased and the heat insulating property is deteriorated.

<シリカエアロゲル102>
図2にシリカエアロゲルの構造について説明する。シリカエアロゲル102は、1nm程度の径をもつシリカ1次粒子201が集合して形成された10nm前後の径を持つシリカ2次粒子202が、10〜60nm程度の粒子間距離の空隙203をもつ網目構造の集合体である。
<Silica airgel 102>
FIG. 2 illustrates the structure of the silica airgel. The silica airgel 102 is a network in which silica secondary particles 202 having a diameter of about 10 nm formed by aggregating silica primary particles 201 having a diameter of about 1 nm have voids 203 having an interparticle distance of about 10 to 60 nm. A collection of structures.

シリカエアロゲル102は、水ガラスやテトラメトキシシランのような金属アルコキシドをゲル原料として、水やアルコールなどの溶媒と必要に応じて触媒を混合することで、溶媒中でゲル原料と反応させ湿潤ゲルを形成し、内部の溶媒を乾燥させたものである。   Silica airgel 102 uses water alkoxide such as water glass or tetramethoxysilane as a gel raw material, and mixes a solvent such as water or alcohol with a catalyst as necessary to react with the gel raw material in the solvent to form a wet gel. It is formed and the solvent inside is dried.

しかしながら、湿潤ゲルを普通に熱風乾燥させたものは、溶媒が乾燥するときの表面張力により、収縮してしまい空隙203を潰してしまい、断熱材として機能しない。従って、湿潤ゲルの表面のシラノール基をシリル化剤を用いてシリル化することにより疎水化した後に熱風乾燥することが必要になる。   However, when the wet gel is normally dried with hot air, it shrinks due to the surface tension when the solvent dries, crushes the gap 203 and does not function as a heat insulating material. Therefore, it is necessary to hydrolyze the silanol groups on the surface of the wet gel by silylation using a silylating agent and then dry with hot air.

<亀裂104>
図3にシリカエアロゲル102の亀裂104が入った状態の写真を示す。
図3は、断熱材100の複合層101を上面より見た状態である。複合層101を製造する乾燥工程において、複合層101に加重を掛け乾燥を行ったものである。すなわち、複合層101の乾燥段階で表面を覆い加重を掛けることで乾燥不足が発生し、複合層101の表面に亀裂104によって凹凸が形成される。亀裂104によって発生した凹凸部にコーティング材105を塗布、染み込ませることで複合層101の繊維103にコーティング材105を密着させることができる。
<Crack 104>
FIG. 3 shows a photograph of the silica airgel 102 with a crack 104.
FIG. 3 shows a state in which the composite layer 101 of the heat insulating material 100 is viewed from above. In the drying process for manufacturing the composite layer 101, the composite layer 101 is subjected to drying by applying a weight. That is, when the composite layer 101 is dried and the surface is covered and applied with a load, insufficient drying occurs, and irregularities are formed on the surface of the composite layer 101 by the cracks 104. The coating material 105 can be brought into close contact with the fibers 103 of the composite layer 101 by applying and soaking the coating material 105 into the uneven portions generated by the crack 104.

亀裂104は、シリカエアロゲルの表面に複数のラインが交差するように網目状に裂けた凹部である。亀裂104は、加重を掛けた部位とその近傍に亀裂104が発生する。加重により亀裂面積は変化する。加重が軽ければ加重を掛けた面積より亀裂は小さくなり、加重が重ければ加重面積より大きくなる。また、亀裂の深さは、シリカエアロゲルの裏面に到達させてもよい。   The crack 104 is a recess that is split in a mesh shape so that a plurality of lines intersect the surface of the silica airgel. As for the crack 104, the crack 104 arises in the site | part to which the weight was applied, and its vicinity. The crack area changes due to the load. If the weight is light, the crack will be smaller than the weighted area, and if the weight is heavy, the crack will be larger than the weighted area. Moreover, you may make the depth of a crack reach | attain the back surface of a silica airgel.

なお、亀裂104は、繊維103と同様の形状である。同様とは、相似を意味する。亀裂104は、コーティング材105を染み込ませるため、5um以上の幅が好ましく、その深さは繊維103の径より深い方が好ましい。つまり、表面の繊維103より深いところまでである。この結果、コーティング材105が繊維103を覆うことでコーティング材105が剥がれるのを防止することが出来るためである。亀裂104は、ライン状の凹部である。直線部、曲線部がある。   Note that the crack 104 has the same shape as the fiber 103. Similar means similarity. The crack 104 preferably has a width of 5 μm or more in order to soak the coating material 105, and the depth is preferably deeper than the diameter of the fiber 103. That is, it is to a place deeper than the surface fiber 103. As a result, it is possible to prevent the coating material 105 from peeling off by covering the fiber 103 with the coating material 105. The crack 104 is a line-shaped recess. There are straight and curved parts.

図4にシリカエアロゲルの亀裂104の断面構造を示す。
複合層101のシリカエアロゲルに入った亀裂104によって、繊維103の表面が現れる。この結果、コーティング材105が繊維103と接着することで密着強度が得られる。
単に、複合層101の表面であるシリカエアロゲル102表面に凹凸をつけても繊維103との密着性が無ければ効果はない。従って、亀裂104にて露出した繊維103の一部表面を覆うようにコーティング材105が存在することが望ましい。
FIG. 4 shows the cross-sectional structure of the silica airgel crack 104.
The surface of the fiber 103 appears due to the crack 104 in the silica airgel of the composite layer 101. As a result, the coating material 105 adheres to the fiber 103 to obtain adhesion strength.
Simply applying irregularities to the surface of the silica airgel 102, which is the surface of the composite layer 101, is ineffective if there is no adhesion to the fibers 103. Therefore, it is desirable that the coating material 105 exists so as to cover a part of the surface of the fiber 103 exposed by the crack 104.

また、加重は、0.8g/cm以上の加重が望ましい。重量が軽ければ乾燥工程にてシリル化剤が他の部位と同時に揮発するためである。すなわち、加重を掛けることでシリル化剤の揮発タイミングを遅延させる。この結果、加重を掛けた部位に亀裂104が発生する。 The weight is preferably 0.8 g / cm 2 or more. This is because if the weight is light, the silylating agent volatilizes simultaneously with other sites in the drying process. That is, the volatilization timing of the silylating agent is delayed by applying a weight. As a result, a crack 104 is generated at the portion to which the weight is applied.

亀裂104を発生させる場所は複数個所に発生させ、発熱部を避ける方が望ましい。発熱部上に亀裂104を発生させると亀裂104に入り込んだコーティング材105の固体熱伝導により熱特性が低下する可能性があるためである。   It is preferable to generate the crack 104 at a plurality of locations and avoid the heat generating portion. This is because if the crack 104 is generated on the heat generating portion, the thermal characteristics may be deteriorated due to the solid heat conduction of the coating material 105 entering the crack 104.

<コーティング材105>
断熱材100に外部応力が加わった際、シリカエアロゲル102が脱離するのを抑制するため、亀裂104を含めて、表面に、コーティング材105により、コーティング層106を形成する。
<Coating material 105>
In order to prevent the silica airgel 102 from being detached when an external stress is applied to the heat insulating material 100, a coating layer 106 is formed on the surface by the coating material 105 including the crack 104.

コーティング材105は、シリカエアロゲル102が脱離せず、耐熱性、難燃性、柔軟性、断熱性および厚みの均一性を考慮して、選定される。特に材料として、水性ポリエステル、フッ素樹脂などが望ましい。   The coating material 105 is selected in consideration of heat resistance, flame retardancy, flexibility, heat insulation, and thickness uniformity, without the silica airgel 102 being detached. In particular, water-based polyester, fluororesin, etc. are desirable as materials.

コーティング層106の厚みは数um〜50um程度がよい。厚みが薄いと曲げ加工時などに剥離し易く、厚みが厚いと熱伝導率が低下するためである。   The thickness of the coating layer 106 is preferably about several um to 50 um. This is because if the thickness is thin, it is easy to peel off during bending, and if the thickness is thick, the thermal conductivity is lowered.

<断熱材100の製造方法>
図5に断熱材の製造フローチャート図を示す。含浸工程にて繊維103にゾル液を均質に含浸させる。
<The manufacturing method of the heat insulating material 100>
FIG. 5 shows a manufacturing flowchart of the heat insulating material. The fiber 103 is uniformly impregnated with the sol solution in the impregnation step.

その後、ゾルをゲル化し、養生工程にて繊維103内でゲル(固体)を成長させる。   Thereafter, the sol is gelled and a gel (solid) is grown in the fiber 103 in a curing process.

その後、疎水化工程において、ウエットゲル内のシリカナノ粒子表面を疎水化する。   Thereafter, in the hydrophobizing step, the surface of the silica nanoparticles in the wet gel is hydrophobized.

疎水化処理した後、乾燥工程にて溶媒を加熱させることで除去する。本実施の形態では、乾燥工程の溶媒除去時に加重を掛けることで溶媒が揮発する過程で凝集破壊が生じることで亀裂104が発生する。   After the hydrophobization treatment, the solvent is removed by heating in the drying step. In this embodiment, a crack 104 is generated by causing a cohesive failure in the process of volatilization of the solvent by applying a weight when removing the solvent in the drying step.

次工程であるコーティング工程にて樹脂を塗布することで亀裂104より露出した繊維103とコーティング材105が密着する。   By applying the resin in the next coating process, the fiber 103 exposed from the crack 104 and the coating material 105 are brought into close contact with each other.

断熱材100の製造方法の一例を示す。   An example of the manufacturing method of the heat insulating material 100 is shown.

<含浸工程>
はじめに、繊維103(目付け量12g/m2、厚み0.07mm、寸法12cm□)にゾル液を用いて含浸させる。ここで、ゾル液は、高モル珪酸ソーダ(珪酸水溶液、Si濃度14%)に触媒として濃塩酸(12N)を1.4wt%添加し攪拌することにより調合する。
<Impregnation step>
First, the fiber 103 (weight per unit area 12 g / m 2, thickness 0.07 mm, dimension 12 cm □) is impregnated using a sol solution. Here, the sol solution is prepared by adding 1.4 wt% concentrated hydrochloric acid (12N) as a catalyst to high molar sodium silicate (silicic acid aqueous solution, Si concentration 14%) and stirring.

<ゲル化工程>
次に、室温23℃で約20分間放置し、ゾルをゲル化させる。このとき、ゲル化を促進し、時間短縮を行うため、ヒーター(約50℃〜130℃)で加熱させてもよい。
<Gelification process>
Next, the sol is allowed to gel at room temperature 23 ° C. for about 20 minutes. At this time, in order to promote gelation and shorten the time, heating may be performed with a heater (about 50 ° C. to 130 ° C.).

次に、2軸ロール等を用いて所望の厚みに形成する。   Next, it forms in desired thickness using a biaxial roll.

<養生工程>
次に、容器に、乾燥防止のために純水を注ぎ、80℃の恒温槽に12時間入れて、シラノールの脱水縮合反応を促進することにより、シリカ粒子を成長させ、多孔質構造を形成する。
<Curing process>
Next, pure water is poured into the container to prevent drying and placed in a thermostatic bath at 80 ° C. for 12 hours to promote silanol dehydration condensation reaction to grow silica particles to form a porous structure. .

<疎水化工程>
次に、ゲルシートを塩酸(6〜12規定)に浸漬後、常温23℃で1時間放置してゲルシートの中に塩酸を取り込む。
<Hydrophobicization process>
Next, after immersing the gel sheet in hydrochloric acid (6 to 12 N), the gel sheet is left at room temperature of 23 ° C. for 1 hour to incorporate hydrochloric acid into the gel sheet.

次に、ゲルシートを、例えばシリル化剤であるオクタメチルトリシロキサンと2−プロパノール(IPA)の混合液に浸漬させて、55℃の恒温槽に入れて2時間反応さをせる。トリメチルシロキサン結合が形成され始めると、ゲルシートから塩酸が排出され、上層がトリシロキサン、下層が塩酸水に2液分離する。   Next, the gel sheet is immersed in, for example, a mixed solution of octamethyltrisiloxane, which is a silylating agent, and 2-propanol (IPA), placed in a constant temperature bath at 55 ° C., and allowed to react for 2 hours. When the trimethylsiloxane bond starts to form, hydrochloric acid is discharged from the gel sheet, and the upper layer is separated into trisiloxane and the lower layer is separated into hydrochloric acid water.

<亀裂工程>
ゲルシートの表面を部分的に加圧して亀裂104を表面に形成する。なお、部分的に加圧とは、ゲルシートの表面の一部に加圧部材を押し当て、ゲルシートを圧縮することである。加圧部材は、金属板、ローラなどである。なお、加圧された部分に亀裂ができる。
<Crack process>
The surface of the gel sheet is partially pressurized to form a crack 104 on the surface. In addition, partial pressurization is pressing a pressurization member to a part of surface of a gel sheet, and compressing a gel sheet. The pressure member is a metal plate, a roller, or the like. In addition, a crack is made in the pressurized part.

<乾燥工程>
次に、ゲルシートを150℃の恒温槽に移して2時間乾燥させることにより、繊維103にナノサイズの多孔質構造を有する繊維にシリカエアロゲル102を坦持させた複合層101を有する断熱材100が出来る。
<Drying process>
Next, the heat insulating material 100 having the composite layer 101 in which the silica aerogel 102 is supported on the fiber 103 having a nano-sized porous structure by transferring the gel sheet to a constant temperature bath at 150 ° C. and drying for 2 hours. I can do it.

なお、亀裂工程と乾燥工程を分けず、乾燥工程中において、部分的に加圧して亀裂104を表面に形成してもよい。   Note that the crack 104 may be formed on the surface by partial pressurization during the drying process without dividing the cracking process and the drying process.

<実施例>
繊維にシリカエアロゲルを担持させた断熱材の製造工程において、ゲルシートを、シリル化剤であるオクタメチルトリシロキサンと2−プロパノール(IPA)の混合液に浸漬させて、55℃の恒温槽に入れて2時間反応させた。
<Example>
In the manufacturing process of the heat insulating material in which silica aerogel is supported on the fiber, the gel sheet is immersed in a mixed solution of octamethyltrisiloxane and 2-propanol (IPA) as a silylating agent and put in a constant temperature bath at 55 ° C. The reaction was performed for 2 hours.

トリメチルシロキサン結合が形成され始めると、ゲルシートから塩酸水が排出され、2液分離した状態となった(上層にシロキサン、下層に塩酸水、2−プロノール)。ゲルシートを150℃設定の恒温槽に移して大気雰囲気下2時間乾燥させることで断熱シートを得た。   When the trimethylsiloxane bond began to form, hydrochloric acid water was discharged from the gel sheet, and two liquids were separated (siloxane in the upper layer, hydrochloric acid in the lower layer, 2-pronol). The heat insulating sheet was obtained by moving the gel sheet to a thermostat set at 150 ° C. and drying it in an air atmosphere for 2 hours.

乾燥前に任意の場所に単位面積当たり1g/cmの錘を複合層101の上にセットする。
セットした状態にて150℃〜200℃に設定した恒温槽にて2時間乾燥させた。
Before drying, a weight of 1 g / cm 2 per unit area is set on the composite layer 101 at an arbitrary place.
It was made to dry for 2 hours in the thermostat set to 150 to 200 degreeC in the set state.

図6(a)、図6(b)に、乾燥後の表面状態の写真を示す。図6(a)は加重なし時の表面状態(錘なし)写真、図6(b)は加重後の表面状態の写真である。加重後の表面状態から表面に亀裂104が入っており、亀裂104の内部にはシリカエアロゲル中の繊維103が露出する。そこに疎水性のコーティング材105(例えば、水性ポリエステル、フッ素樹脂など)を用いて表面が均一になるようにコーティング材105を用いてコーティング層106を形成する。その後、コーティング層106を硬化するため、100℃から400℃にて恒温槽にて乾燥させる。   FIG. 6A and FIG. 6B show photographs of the surface state after drying. FIG. 6A is a photograph of the surface state without weight (no weight), and FIG. 6B is a photograph of the surface condition after weighting. A crack 104 is formed on the surface from the surface state after the load, and the fiber 103 in the silica airgel is exposed inside the crack 104. The coating layer 106 is formed using the coating material 105 so that the surface may become uniform using the hydrophobic coating material 105 (for example, aqueous | water-based polyester, a fluororesin etc.) there. Thereafter, in order to cure the coating layer 106, the coating layer 106 is dried at 100 to 400 ° C. in a thermostatic bath.

(全体として)
シリカエアロゲルは、別の種類のエアロゲルでもよい。
(as a whole)
The silica airgel may be another type of airgel.

本発明の断熱材およびその製造方法は、広く電子機器内に利用される。車載機器、情報機器、携帯電話、ディスプレイなど、熱に関わる製品へ利用される。 The heat insulating material and the manufacturing method thereof of the present invention are widely used in electronic devices. Used for products related to heat, such as in-vehicle devices, information devices, mobile phones, displays, etc.

100 断熱材
101 複合層
102 シリカエアロゲル
103 繊維
104 亀裂
105 コーティング材
106 コーティング層
201 シリカ1次粒子
202 シリカ2次粒子
203 空隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Heat insulating material 101 Composite layer 102 Silica airgel 103 Fiber 104 Crack 105 Coating material 106 Coating layer 201 Silica primary particle 202 Silica secondary particle 203 Void

Claims (11)

繊維とシリカエアロゲルを含む複合層と、
前記複合層の表面を覆うコーティング層と、を含み、
前記複合層の表面に亀裂が形成されている断熱材。
A composite layer comprising fibers and silica airgel;
A coating layer covering the surface of the composite layer,
A heat insulating material in which a crack is formed on the surface of the composite layer.
前記亀裂は、ライン状の凹部である請求項1記載の断熱材。 The heat insulating material according to claim 1, wherein the crack is a line-shaped recess. 前記亀裂は、5um以上の幅がある請求項1または2記載の断熱材。 The heat insulating material according to claim 1, wherein the crack has a width of 5 μm or more. 前記亀裂の深さは、前記繊維の径より深い請求項1〜3のいずれか1項に記載の断熱材。 The depth of the said crack is a heat insulating material of any one of Claims 1-3 deeper than the diameter of the said fiber. 前記亀裂は、前記繊維と相似形状である請求項1〜4のいずれか1項に記載の断熱材。 The heat insulating material according to any one of claims 1 to 4, wherein the crack has a shape similar to the fiber. 前記亀裂の一部に前記繊維が露出している請求項1〜5のいずれか1項に記載の断熱材。 The heat insulating material according to any one of claims 1 to 5, wherein the fiber is exposed at a part of the crack. 前記コーティング層は、前記亀裂を埋めて形成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の断熱材。 The heat insulating material according to claim 1, wherein the coating layer is formed by filling the crack. 前記亀裂は、表面の一部に存在し、前記亀裂は複数個存在する請求項1〜7のいずれか1項に記載の断熱材。 The heat insulating material according to any one of claims 1 to 7, wherein the crack exists in a part of a surface, and a plurality of the cracks exist. 繊維にシリカゾル液を用いて含浸させる含浸工程と、
前記シリカゾルをシリカゲル化させるゲル工程と、
前記シリカゲルを成長させる養生工程と、
前記シリカゲルを疎水化する疎水化工程と、
前記シリカゲルの表面に亀裂を形成する亀裂工程と、
前記シリカゲルを乾燥させる乾燥工程と、を含む断熱材の製造方法。
An impregnation step of impregnating the fiber with a silica sol solution;
A gel step for converting the silica sol to silica gel;
A curing process for growing the silica gel;
A hydrophobizing step of hydrophobizing the silica gel;
A cracking process for forming a crack in the surface of the silica gel;
And a drying step of drying the silica gel.
前記亀裂工程は、前記シリカゲルの表面を部分的に加圧し、前記加圧した部分に亀裂を生じさせる工程である請求項9記載の断熱材の製造方法。 The method for manufacturing a heat insulating material according to claim 9, wherein the cracking step is a step of partially pressing the surface of the silica gel to cause cracking in the pressed portion. 前記乾燥工程の中に、前記亀裂工程を行なう請求項9または10記載の断熱材の製造方法。 The manufacturing method of the heat insulating material of Claim 9 or 10 which performs the said crack process in the said drying process.
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