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JP6487494B2 - Flexible insulating structure and method for making and using the same - Google Patents

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JP6487494B2 JP2017099740A JP2017099740A JP6487494B2 JP 6487494 B2 JP6487494 B2 JP 6487494B2 JP 2017099740 A JP2017099740 A JP 2017099740A JP 2017099740 A JP2017099740 A JP 2017099740A JP 6487494 B2 JP6487494 B2 JP 6487494B2
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Description

多くの適用は、比較的軽量であり、かつ良好な断熱材である材料の使用から恩恵を受ける。例えばエアロゲルは、通常、非常に低い密度および非常に低い熱伝導率を示し、様々な絶縁物品内に見出される。例えばエアロゲル・ブランケットを、パイプ、航空機、自動車、建築物、衣類、履物、および他のタイプの絶縁体に利用できる。   Many applications benefit from the use of materials that are relatively lightweight and are good insulation materials. For example, airgel typically exhibits very low density and very low thermal conductivity and is found in various insulating articles. For example, airgel blankets can be used for pipes, aircraft, automobiles, buildings, clothing, footwear, and other types of insulation.

Lee et al.により2008年7月15日に発行され、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許第7,399,439号は、ゾルおよびゲルの誘発剤を継続的に組み合わせて触媒ゾルを形成する、溶剤が充填されたゲルシート材料を継続的に成形するためのプロセスを使用して、形成されるエアロゲル・ブランケットを説明している。ゲルシートは、触媒ゾルを移動要素上に所定の割合で分注することによって生成されて、移動要素上の触媒ゾルにゲル化を有効に起こすことができる。触媒は、超臨界流体の乾燥によって抽出される。   Lee et al. US Pat. No. 7,399,439, issued July 15, 2008, incorporated herein by reference in its entirety, forms a catalytic sol by continuously combining sols and gel inducers. An airgel blanket that is formed using a process for continuously forming a gel sheet material filled with a solvent is described. The gel sheet is generated by dispensing the catalyst sol on the moving element at a predetermined ratio, and can effectively cause gelation of the catalyst sol on the moving element. The catalyst is extracted by drying the supercritical fluid.

Lee et al.により2006年1月24日に発行され、参照することによって本明細書にその全体が組み込まれる、米国特許第6,989,123号は、ゲルシートを成形するためのプロセスを使用して形成されるエアロゲル・ブランケットを説明しており、該プロセスは、大量の繊維状バッティング材料を提供すること、大量の繊維状バッティング材料を複数の繊維層を有する繊維ロール母材に分離するために、大量の不透過性材料を導入すること、大量の触媒ゾルを繊維ロール母材に注入すること、触媒ゾルを繊維ロール母材内でゲル化すること、ゲル材料をそのまま残すために不透過性材料を取り除くこと、ゲル材料を複数の層に分離するために大量の透過性材料を導入することを含む。侵入型溶媒相は、通常、超臨界流体抽出によって取り除かれる。   Lee et al. US Pat. No. 6,989,123, issued January 24, 2006, which is incorporated herein by reference in its entirety, is formed using a process for forming gel sheets. The airgel blanket is described, and the process involves providing a large amount of fibrous batting material and separating a large amount of fibrous batting material into a fiber roll matrix having multiple fiber layers. Introducing a permeable material, injecting a large amount of catalyst sol into the fiber roll matrix, gelling the catalyst sol in the fiber roll matrix, and removing the impermeable material to leave the gel material intact Introducing a large amount of permeable material to separate the gel material into multiple layers. The interstitial solvent phase is usually removed by supercritical fluid extraction.

Rouanet et al.により2009年12月22日に発行され、参照することによって本明細書にその全体が組み込まれる、米国特許第7,635,411号は、水性スラリーを調製することによって生成されたブランケットを説明しており、水性スラリーは、疎水性エアロゲル粒子、繊維、および少なくとも1つの浸潤剤を含む。好ましくは、疎水性エアロゲル粒子は、少なくとも一時的に繊維との均質混合物を形成する。次いで混合物を実質的に脱水し、圧縮し、乾燥させて、ウェブを形成でき、ウェブを、例えばカレンダリングによってさらに処理して、ブランケットを形成することができる。   Rouanet et al. US Pat. No. 7,635,411, issued Dec. 22, 2009, which is incorporated herein by reference in its entirety, describes a blanket produced by preparing an aqueous slurry. The aqueous slurry includes hydrophobic airgel particles, fibers, and at least one infiltrant. Preferably, the hydrophobic airgel particles form a homogeneous mixture with the fibers at least temporarily. The mixture can then be substantially dehydrated, compressed and dried to form a web, which can be further processed, for example by calendering, to form a blanket.

断熱を必要とする莫大な数の適用を考えると、魅力的な特性を有する可撓性絶縁物品、およびそれらを生成し使用する方法が引き続き必要とされている。   Given the vast number of applications that require thermal insulation, there is a continuing need for flexible insulating articles having attractive properties, and methods for producing and using them.

一実施形態では、可撓性絶縁構造体は、バッティングおよびエアロゲル含有粒子とバインダの混合物を含む。エアロゲル含有粒子は、少なくとも1層のバッティングに含浸する。   In one embodiment, the flexible insulating structure includes a mixture of batting and airgel-containing particles and a binder. The airgel-containing particles are impregnated into at least one layer of batting.

別の実施形態では、可撓性絶縁構造体を調製するための方法は、エアロゲル含有粒子およびバインダを含む混合物を1つまたは複数のバッティング層を有するバッティングに塗布すること、ならびにバインダを乾燥させることまたは乾燥させることができること、それによって可撓性絶縁構造体を形成することを含む。   In another embodiment, a method for preparing a flexible insulating structure comprises applying a mixture comprising airgel-containing particles and a binder to a batting having one or more batting layers, and drying the binder. Or it can be dried, thereby forming a flexible insulating structure.

本明細書に記載された物品は、低い熱伝導率を有し、多くの利点を提供する。例えば、可撓性絶縁構造体は、改良された火炎特性を有することができ、昇温に耐えることができる。多くの実装形態では、構造体は、圧縮荷重下で良好な性能を示し、防音特性および/または電気的絶縁特徴を有することができる。   The articles described herein have low thermal conductivity and provide many advantages. For example, a flexible insulating structure can have improved flame characteristics and can withstand elevated temperatures. In many implementations, the structure can perform well under compressive loads and have soundproofing properties and / or electrical insulation characteristics.

本明細書に記載された可撓性絶縁構造体を製造する方法は、広く利用可能な材料を使用し、例えば、エアレイドおよび/またはロールツーロール技術を使用して、比較的直接的に工業生産プロセスを拡大する傾向がある。既製のエアロゲル粒子の使用により、エアロゲル・ブランケットを調製するための多くの既存の方法によって必要とされる、その場でゲル化する必要性をなくす。バッティング選択は、熱伝導率、昇温での挙動、圧縮荷重下での挙動、引張強度および厚さなどの特性を微調整する機会および可撓性を提供する。   The method of manufacturing the flexible insulating structure described herein uses widely available materials, such as industrial production relatively directly using airlaid and / or roll-to-roll technology. There is a tendency to expand the process. The use of off-the-shelf airgel particles eliminates the need for in-situ gelling that is required by many existing methods for preparing airgel blankets. Batting options provide the opportunity and flexibility to fine tune properties such as thermal conductivity, elevated temperature behavior, behavior under compressive load, tensile strength and thickness.

本発明の態様に関連した他の利点は、火炎特性、高温および/または低温例えば極低温での断熱性能、水ならびに水蒸気吸着特性などを修正、例えば改良するための、他の添加物を追加する柔軟性に関する。   Other advantages associated with embodiments of the present invention include the addition of other additives to modify, eg improve, flame properties, high and / or low temperature, eg, thermal insulation performance at cryogenic temperatures, water and water vapor adsorption properties, etc. Regarding flexibility.

添付図面では、参照文字は異なる図全体を通して同じ部分を指す。図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、その代わりに本発明の原理を示すことに重点が置かれている。   In the accompanying drawings, reference characters refer to the same parts throughout the different views. The drawings are not necessarily to scale, emphasis instead being placed upon illustrating the principles of the invention.

本発明の一態様による、絶縁の可撓性材料の写真である。3 is a photograph of an insulating flexible material according to one aspect of the present invention. 2つの繊維層のすべてを含むサンドイッチ構造体の形成を示す図である。FIG. 3 shows the formation of a sandwich structure that includes all two fiber layers. 2つの繊維層のすべてを含むサンドイッチ構造体の形成を示す図である。FIG. 3 shows the formation of a sandwich structure that includes all two fiber layers. 2つの繊維層のすべてを含むサンドイッチ構造体の形成を示す図である。FIG. 3 shows the formation of a sandwich structure that includes all two fiber layers. 4つの繊維層のすべてを含むサンドイッチ構造体の形成を示す図である。FIG. 5 shows the formation of a sandwich structure including all four fiber layers. 4つの繊維層のすべてを含むサンドイッチ構造体の形成を示す図である。FIG. 5 shows the formation of a sandwich structure including all four fiber layers. 4つの繊維層のすべてを含むサンドイッチ構造体の形成を示す図である。FIG. 5 shows the formation of a sandwich structure including all four fiber layers.

次に構造体の様々な詳細および部分の組合せを含む本発明の上記および他の特徴、ならびに他の利点を、添付図面を参照することにより具体的に説明し、特許請求の範囲に指摘する。本発明を具現化する具体的な方法およびデバイスは、例示として示されており、本発明の限定として示されていないことが理解されよう。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な多数の実施形態に利用されてもよい。   These and other features and other advantages of the present invention, including various details and combinations of parts of the structure, will now be more particularly described with reference to the accompanying drawings and pointed out in the claims. It will be understood that the specific methods and devices embodying the invention are shown by way of illustration and not as limitations of the invention. The principles and features of the invention may be utilized in a number of different embodiments without departing from the scope of the invention.

本発明は、概して、繊維成分を概して1つまたは複数の層の形で、またナノポーラス材料、例えばエアロゲル含有粒子を含む絶縁物品(構造体)、物品または構造体の生成方法、および使用方法に関する。   The present invention relates generally to an insulating article (structure) comprising a fibrous component, generally in the form of one or more layers, and comprising nanoporous material, such as airgel-containing particles, a method for producing the article or structure, and a method for using the same.

概して層は、ロフト性の(lofty)繊維構造体(すなわちバッティング)の形をとり、多くの場合不織布である。不織布材料において、繊維はランダムウェブ(メッシュ)またはマット内で機械的にかみ合うことにより一緒に保持され、結合は、例えば、でんぷん、接着剤、ガゼイン、ゴム、ラテックス、合成樹脂、セルロース誘導体などの媒体を使用して、繊維の溶解により、かつ/または例えば当技術分野に公知であるような他の手段によって達成できる。場合によっては、不織布層は、約0.75〜約4.5インチの長さの範囲が可能な捲縮繊維から作成される。繊維の直径は、約0.1〜約10,000ミクロンの範囲内であることが可能である。他の繊維の寸法を選択することが可能である。 Generally, the layer takes the form of a lofty fibrous structure (ie, batting) and is often a nonwoven fabric. In non-woven materials, the fibers are held together by mechanical engagement in a random web (mesh) or mat, and the bond is a medium such as starch, adhesives, casein, rubber, latex, synthetic resins, cellulose derivatives, etc. Can be achieved by dissolving the fibers and / or by other means such as are known in the art. In some cases, the nonwoven layer is made from crimped fibers that can range in length from about 0.75 to about 4.5 inches. The diameter of the fibers can be in the range of about 0.1 to about 10,000 microns. Other fiber dimensions can be selected.

また織布繊維層も、絡み織り、平織または、例えば当技術分野に公知である他の織物技術を使用して利用できる。   Woven fiber layers can also be utilized using entangled weave, plain weave or other textile techniques known in the art, for example.

一部の実施形態では、バッティングは絶縁特性を有する。例えば、バッティングは、23℃で約80mW/m−K以下、例えば約20mW/m−K〜約60mW/m−Kの範囲内、多くの場合、約25mW/m−K〜約50mW/m−Kの範囲内の熱伝導率を有することができる。   In some embodiments, the batting has an insulating property. For example, the batting is about 80 mW / m-K or less at 23 ° C., for example in the range of about 20 mW / m-K to about 60 mW / m-K, often about 25 mW / m-K to about 50 mW / m- It can have a thermal conductivity in the range of K.

他の実施形態では、バッティングは、高温の適用に適切である。例えば、利用されるバッティングは、約200℃を超える、例えば、約300℃を超える、また約600℃を超える温度でも劣化せずに耐えることができる。他の実施形態では、バッティングは、難燃性および/または耐火性、低い火炎伝播および望ましい表面燃焼特徴などを有する。   In other embodiments, batting is suitable for high temperature applications. For example, the batting utilized can withstand without degradation at temperatures above about 200 ° C., eg, above about 300 ° C., and above about 600 ° C. In other embodiments, the batting has flame retardancy and / or fire resistance, low flame propagation and desirable surface combustion characteristics.

バッティングは、可撓性であることが可能であり、具体例では、バッティングは、巻き上げた形で提供される。   The batting can be flexible, and in particular embodiments the batting is provided in a rolled up form.

バッティングは、あらゆる適切な材料、例えばガラス繊維などの金属酸化物繊維、鉱物綿繊維、例えば石もしくはスラグ繊維、生体溶解性セラミック繊維、炭素繊維、高分子系繊維、例えばポリエステル、アラミド、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリマーブレンドおよびコポリマーなど、金属繊維、セルロース繊維、植物由来の繊維、他の適切な繊維または繊維の組合せなどから作成することができる。   Batting can be any suitable material such as metal oxide fibers such as glass fibers, mineral cotton fibers such as stone or slag fibers, biosoluble ceramic fibers, carbon fibers, polymeric fibers such as polyester, aramid, polyolefin, polyethylene It can be made from metal fibers, cellulose fibers, plant-derived fibers, other suitable fibers or combinations of fibers, such as terephthalate, polymer blends and copolymers.

具体的な実装形態では、バッティングは、全体または一部がガラス繊維で、例えば、A−ガラス(25%のソーダおよび石灰を含む高アルカリガラス、化学物質に良好な耐性を供給するが電気特性が比較的低い)、C−ガラス(高い耐化学性をもつ特定の混合物)、E−ガラス(アルカリ含有量が低い電気グレード)、S−ガラス(E−ガラスより33%高い引張強度をもつ高い強度のガラス)、D−ガラス(優れた電気特性をもつが機械的特性がE−ガラスもしくはS−ガラスに比べて少ない、低誘電率の材料)、または例えば当技術分野に公知であるような他のタイプのガラス繊維を使用して作成される。   In a specific implementation, the batting is entirely or partially glass fiber, for example A-glass (high alkali glass with 25% soda and lime, provides good resistance to chemicals but has electrical properties. Relatively low), C-glass (a specific mixture with high chemical resistance), E-glass (electric grade with low alkali content), S-glass (high strength with 33% higher tensile strength than E-glass) Glass), D-glass (a low dielectric constant material with superior electrical properties but less mechanical properties than E-glass or S-glass), or others as known in the art, for example Created using the type of glass fiber.

他の具体的な実装形態では、バッティングは、例えば3M Corporationによって製造され、ダックダウンの絶縁性の1〜1.5倍を提供すると宣伝されているThinsulate(商標)、または合成超極細繊維に基づいて、グースダウンの実現可能な代替であることが多い材料である、PrimaLoft(登録商標)(Albany International Corporationの登録商標)などの絶縁剛性高分子材料からなる、基本的に絶縁剛性高分子材料からなる、または絶縁剛性高分子材料を含む。多くの場合、バッティングに使用される高分子材料は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンテレフタレートとポリプレピレンの混合物を含む。他の場合、バッティング高分子材料は、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレンイソフタレートコポリマーおよび/またはアクリルを含む。他の高分子、例えば、ポリエステル、ポリマーブレンドおよびコポリマーなどを利用してバッティングを形成することができる。   In other specific implementations, batting is based on, for example, Thinsulate ™ manufactured by 3M Corporation and advertised to provide 1 to 1.5 times the duck down insulation, or synthetic microfiber. A material that is often a viable alternative to goose down, consisting essentially of an insulating rigid polymeric material, such as PrimaLoft® (registered trademark of Albany International Corporation). Or comprises an insulating rigid polymeric material. In many cases, the polymeric material used for batting comprises polyethylene terephthalate or a mixture of polyethylene terephthalate and polypropylene. In other cases, the batting polymeric material comprises a polyethylene terephthalate-polyethylene isophthalate copolymer and / or acrylic. Other macromolecules such as polyesters, polymer blends and copolymers can be utilized to form the batting.

バッティング材料は、その密度によって特徴付けられることが可能である。適切なバッティング材料は、約1kg/m〜約20kg/mの範囲内、例えば4kg/mの濃度を有することができる。ウェブまたはメッシュ状のバッティング、例えば繊維ガラスから作成されるバッティングなどは、当技術分野に公知であるようなメッシュ数によって、またはウェブ内に存在する(平均)開口サイズの説明に適切な他の方法で特徴付けられることが可能である。通常、より大きいメッシュ数はより小さい開口を示し、より小さいメッシュ数はより大きい開口を示す。 A batting material can be characterized by its density. Suitable batting materials can have a concentration in the range of about 1 kg / m 3 to about 20 kg / m 3 , for example 4 kg / m 3 . Web or mesh-like batting, such as batting made from fiberglass, is another method suitable by the number of meshes as known in the art or for describing the (average) opening size present in the web Can be characterized by: Usually, a larger mesh number indicates a smaller opening and a smaller mesh number indicates a larger opening.

厚さおよび重量は、通常特定のバッティングに対して指定された他の特性である。例えば、バッティング層は、所望の適用に適切な厚さを有することができる。具体例では、バッティングは、約0.5mmの薄さ、または約110mmの厚さであることが可能である。具体例では、バッティングは、4、8、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100または102mmである。より薄いバッティングは、より容易に巻くことができ、例えば、より薄いバッティングは、より小さい半径の周囲に巻き付けることができる一方で、より厚いバッティングは、引張強度および他の特性などの機械的強度を追加することができる。適切なバッティング層は、例えば、少なくとも50g/m、例えば、100g/m、150g/m、200g/m、250g/mまたはそれ以上の重量でさえも有することができる。 Thickness and weight are other characteristics that are usually specified for a particular batting. For example, the batting layer can have a thickness appropriate for the desired application. In a specific example, the batting can be as thin as about 0.5 mm, or as thick as about 110 mm. In specific examples, the batting is 4, 8, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or 102 mm. Thinner batting can be wound more easily, for example, thinner batting can be wrapped around a smaller radius, while thicker batting provides mechanical strength such as tensile strength and other properties. Can be added. Suitable batting layers can have, for example, a weight of at least 50 g / m 2 , such as 100 g / m 2 , 150 g / m 2 , 200 g / m 2 , 250 g / m 2 or even higher.

説明用の例として提示すると、表1はThinsulate(商標)Ultra Lite Loftの数個のコマーシャルグレードの特性を示す。   Presented as an illustrative example, Table 1 shows the characteristics of several commercial grades of Thinsulate ™ Ultra Lite Loft.

バッティングは、2つ以上の層から、例えば多数重なった形で配置されて、作成することができる。多くの実装形態では、多層は基本的にすべて同じ材料から作成され、層の厚さ、密度、メッシュ数、および/または他のバッティングに関連したパラメータに関して同じである、または異なることが可能である。また異なる材料から製造された層も利用することができ、このような層は、同じまたは異なる層の厚さ、密度、メッシュ数、および/または他のバッティングに関連したパラメータを有することができる。   The batting can be made from two or more layers, for example arranged in multiple layers. In many implementations, the multilayers are essentially all made from the same material, and can be the same or different with respect to layer thickness, density, number of meshes, and / or other parameters related to batting. . Layers made from different materials can also be utilized, and such layers can have the same or different layer thickness, density, mesh number, and / or other parameters related to batting.

本明細書に記載された構造体に存在する層の少なくとも1つは、ナノポーラス材料を含む。本明細書で使用される場合、用語「ナノポーラス」は、約1ミクロン未満、例えば0.1ミクロン未満の孔を有する材料を指す。適切なナノポーラス材料の例には、金属酸化物、例えば、シリコン、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、ハフニウム、バナジウムおよびイットリウムなど、および/またはそれらの混合物が含まれるが、これに限定されない。   At least one of the layers present in the structures described herein comprises a nanoporous material. As used herein, the term “nanoporous” refers to a material having pores less than about 1 micron, such as less than 0.1 microns. Examples of suitable nanoporous materials include, but are not limited to, metal oxides such as silicon, aluminum, zirconium, titanium, hafnium, vanadium and yttrium, and / or mixtures thereof.

例示的実施形態では、ナノポーラス材料はエアロゲルである。エアロゲルは、大きい粒子内細孔容積を有する低い密度の多孔質体であり、通常、湿潤ゲルから細孔液を取り除くことによって生成される。しかし、乾燥プロセスをゲル孔内の毛細管力によって複雑にする可能性があり、ゲル孔内の毛細管力はゲルの縮小または高密度化を引き起こす可能性がある。1つの製造手法では、三次元構造の崩壊は、基本的に超臨界乾燥を使用することによって除去される。また湿潤ゲルは環境気圧を使用して乾燥されることも可能であり、非超臨界乾燥プロセスとも呼ばれる。例えばシリカ系湿潤ゲルに適用する際、乾燥前に実行された表面改質、例えばエンドキャッピングは、乾燥生成物における縮小を恒久的に防止する。ゲルは、乾燥中も依然として縮小する可能性があるが、押し戻してゲルの以前の気孔率を回復させる。   In an exemplary embodiment, the nanoporous material is an airgel. Aerogels are low density porous bodies with large intraparticle pore volume and are usually produced by removing pore fluid from wet gels. However, the drying process can be complicated by capillary forces within the gel pores, which can cause gel shrinkage or densification. In one manufacturing approach, the collapse of the three-dimensional structure is essentially eliminated by using supercritical drying. Wet gels can also be dried using ambient pressure and are also referred to as non-supercritical drying processes. For example, when applied to silica-based wet gels, surface modifications performed prior to drying, such as end capping, permanently prevent shrinkage in the dried product. Although the gel may still shrink during drying, it is pushed back to restore the previous porosity of the gel.

また「キセロゲル」と呼ばれる生成物は、それから液体が取り除かれた湿潤ゲルから得られる。この用語は、乾燥中に毛細管力によって圧縮された乾燥ゲルを指すことが多く、恒久的な変化および固体の網状の崩壊を特徴とする。   Products called “xerogels” are also obtained from wet gels from which the liquid has been removed. The term often refers to a dried gel that has been compressed by capillary forces during drying, and is characterized by permanent changes and solid reticulation.

便宜上、用語「エアロゲル」は、本明細書では一般的な意味で使用され、「エアロゲル」および「キセロゲル」の両方を指す。   For convenience, the term “aerogel” is used herein in a generic sense and refers to both “aerogel” and “xerogel”.

エアロゲルは、通常低いかさ密度(約0.15g/cm以下、多くの場合約0.03〜0.3g/cm)、非常に高い表面積(概して1グラム当たり約300〜約1,000平方メートル(m/g)以上、例えば約600〜約1000m/g)、高い気孔率(約90%以上、例えば約95%を超える)、および比較的大きい細孔容積(例えば1グラム当たり約3ミリメートル(mL/g)、例えば約3.5mL/g以上、例えば7mL/g)を有する。エアロゲルは、1ミクロン(μm)未満の孔をもつナノポーラス構造を有することができる。しばしば、エアロゲルは、約20ナノメートル(nm)の平均孔径を有する。不定型の構造におけるこれらの特性の組合せは、あらゆる密着性の固体材料に対して最低熱伝導率値(例えば、平均温度37℃で1気圧において9〜16mW/m・K)を与える。エアロゲルは、青色光を散乱する、ほぼ透明もしくは半透明であることが可能であり、または不透明であることが可能である。 Aerogels usually have a low bulk density (about 0.15 g / cm 3 or less, often about 0.03 to 0.3 g / cm 3 ), a very high surface area (typically about 300 to about 1,000 square meters per gram). (M 2 / g) or more, eg, about 600 to about 1000 m 2 / g), high porosity (about 90% or more, eg, greater than about 95%), and relatively large pore volume (eg, about 3 per gram Millimeter (mL / g), such as about 3.5 mL / g or more, such as 7 mL / g. The airgel can have a nanoporous structure with pores less than 1 micron (μm). Often, airgel has an average pore size of about 20 nanometers (nm). The combination of these properties in an amorphous structure gives the lowest thermal conductivity value (e.g., 9-16 mW / m · K at 1 atmosphere at an average temperature of 37 ° C.) for any coherent solid material. The airgel can be substantially transparent or translucent, which scatters blue light, or can be opaque.

一般的なタイプのエアロゲルは、シリカ系である。シリコン以外の金属酸化物に基づくエアロゲル、例えば、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、ハフニウム、バナジウムおよびイットリウムなど、またはそれらの混合物も利用できる。   A common type of airgel is silica-based. Airgels based on metal oxides other than silicon, such as aluminum, zirconium, titanium, hafnium, vanadium and yttrium, or mixtures thereof can also be utilized.

また有機エアロゲル、例えば、ホルムアルデヒドと組み合わせたレゾルシノールまたはメラミンおよびデンドリティックポリマーなども公知であり、本発明もこれらの材料を使用して実施することができる。   Also known are organic aerogels such as resorcinol or melamine in combination with formaldehyde and dendritic polymers, and the present invention can also be practiced using these materials.

適切なエアロゲル材料およびそれらの調製のためのプロセスは、例えば、Schwertfegerらにより2001年10月25日に公開された米国特許出願第2001/0034375A1号に記載されており、その教示は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。   Suitable airgel materials and processes for their preparation are described, for example, in US Patent Application No. 2001 / 0034375A1, published Oct. 25, 2001 by Schwertfeger et al., The teachings of which are incorporated herein by reference. The entirety of which is incorporated herein.

多くの実装形態では、利用されるエアロゲルは疎水性である。本明細書で使用される場合、用語「疎水性」および「疎水化された」は、一部ならびに完全に疎水化されたエアロゲルを指す。一部が疎水化されたエアロゲルの疎水性は、さらに増やすことができる。完全に疎水化されたエアロゲルでは、網羅の程度が最高に達し、基本的にすべての化学的に到達可能な群を改質する。   In many implementations, the airgel utilized is hydrophobic. As used herein, the terms “hydrophobic” and “hydrophobized” refer to partially and fully hydrophobized aerogels. The hydrophobicity of the partially hydrophobized airgel can be further increased. A fully hydrophobized aerogel has the highest degree of coverage and basically modifies all chemically accessible groups.

疎水性は、当技術分野に公知の方法、例えば、接触角測定によって、またはメタノール(MeOH)ウェッタビリティによって決定することができる。エアロゲルに関する疎水性の検討は、例えば、Hrubesh et al.により2004年3月23日に発行された米国特許第6,709,600B2号に見出され、その教示は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。   Hydrophobicity can be determined by methods known in the art, such as by contact angle measurement or by methanol (MeOH) wettability. Hydrophobic studies on aerogels are described, for example, in Hrubesh et al. In US Pat. No. 6,709,600B2, issued Mar. 23, 2004, the teachings of which are hereby incorporated by reference in their entirety.

疎水性エアロゲルは、疎水化剤、例えば、シリル化剤、ハロゲン含有化合物および特にフッ素含有アルコキシランまたはアルコキシロキサンなどのフッ素含有化合物、例えばトリフルオロプロピルトリメトキシシラン(TEPTMOS)、ならびに当技術分野に公知の他の疎水化化合物を使用することによって生成されることが可能である。   Hydrophobic aerogels are hydrophobizing agents such as silylating agents, halogen-containing compounds and fluorine-containing compounds such as fluorine-containing alkoxylanes or alkoxyloxanes, such as trifluoropropyltrimethoxysilane (TEPTMOS), and in the art. It can be produced by using other known hydrophobizing compounds.

シリル化化合物、例えば、シラン、ハロシラン、ハロアルキルシラン、アルコキシシラン、アルコキシアルキルシラン、アルコキシハロシラン、ジシロキサンおよびジシラザンなどを利用することが多い。適切なシリル化剤の例には、ジエチルジクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、エチルフェニルジクロロシラン、フェニルエチルジエトキシシラン、トリメチルアルコキシシラン、例えば、トリメチルブトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルメチルジクロロシラン、シムジフェニルテトラメチルジシロキサン、トリビニルトリメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、ペンチルメチルジクロロシラン、ジビニルジプロポキシシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキセニルメチルジクロロシラン、ヘキセニルジメチルクロロシラン、ジメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}テトラスルフィド、ヘキサメチルジシラザンおよびそれらの組合せが含まれるが、これに限定されない。   Silylated compounds such as silane, halosilane, haloalkylsilane, alkoxysilane, alkoxyalkylsilane, alkoxyhalosilane, disiloxane and disilazane are often utilized. Examples of suitable silylating agents include diethyldichlorosilane, allylmethyldichlorosilane, ethylphenyldichlorosilane, phenylethyldiethoxysilane, trimethylalkoxysilane, such as trimethylbutoxysilane, 3,3,3-trifluoropropylmethyl Dichlorosilane, shimdiphenyltetramethyldisiloxane, trivinyltrimethylcyclotrisiloxane, hexaethyldisiloxane, pentylmethyldichlorosilane, divinyldipropoxysilane, vinyldimethylchlorosilane, vinylmethyldichlorosilane, vinyldimethylmethoxysilane, trimethylchlorosilane, hexa Methyldisiloxane, hexenylmethyldichlorosilane, hexenyldimethylchlorosilane, dimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane Mercaptopropylmethyldimethoxysilane, bis {3- (triethoxysilyl) propyl} tetrasulfide, including but hexamethyldisilazane and their combinations, but is not limited thereto.

親水化剤は、エアロゲルの形成中および/または後続の処理ステップ、例えば表面処理に使用することができる。   The hydrophilizing agent can be used during airgel formation and / or in subsequent processing steps, such as surface treatment.

一部の例では、エアロゲルは、親水性表面、または例えば親水性エアロゲルを表面活性薬剤で処理することによって得たシェルを有し、本明細書では界面活性剤、分散剤または湿潤剤とも呼ばれる。   In some examples, the airgel has a hydrophilic surface, or shell obtained, for example, by treating the hydrophilic airgel with a surface active agent, also referred to herein as a surfactant, dispersant, or wetting agent.

界面活性剤の量を増加させることは、水相が浸透できる深さ、ひいては親水性エアロゲルのコアを包囲する親水性コーティングの厚さを増加させる傾向がある。   Increasing the amount of surfactant tends to increase the depth that the aqueous phase can penetrate, and thus the thickness of the hydrophilic coating that surrounds the core of the hydrophilic airgel.

本明細書に記載された絶縁構造体は、繊維、乳白剤、着色顔料、染料または混合物などの添加物を含むことができ、場合によっては、これらの添加物はエアロゲル化合物内に存在する。例えば、シリカエアロゲルは、繊維および/または1つもしくは複数の金属またはその化合物を含むために調製することができる。具体例には、アルミニウム、スズ、チタニウム、ジルコニウムまたは他の非石英金属およびそれらの酸化物が含まれる。乳白剤の非限定的例には、カーボンブラック、チタニウム酸化物、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、およびそれらの混合物が含まれる。添加物を、あらゆる適切な量で、例えば所望の特性および/または特定の適用に依存して提供することが可能である。   The insulating structures described herein can include additives such as fibers, opacifiers, color pigments, dyes or mixtures, and in some cases, these additives are present in the airgel compound. For example, silica aerogels can be prepared to contain fibers and / or one or more metals or compounds thereof. Specific examples include aluminum, tin, titanium, zirconium or other non-quartz metals and their oxides. Non-limiting examples of opacifiers include carbon black, titanium oxide, silicon carbide, zirconium silicate, and mixtures thereof. Additives can be provided in any suitable amount, for example depending on the desired properties and / or specific application.

概して、利用されるナノポーラス材料、例えば本明細書に記載されたシリカエアロゲルは、その場で形成されるのとは対照的に、絶縁構造体の製造中に予め製造される。特定の実施形態は、例えばエアロゲル含有粒子、例えば顆粒、ペレット、ビード、粉末または他のタイプのエアロゲル含有粒子材料を利用する。適切な粒子材料は、エアロゲル、例えば石英系エアロゲルからなる、基本的にエアロゲルからなる、またはエアロゲルを含む。   In general, the nanoporous materials utilized, such as the silica aerogels described herein, are pre-manufactured during the manufacture of the insulating structure as opposed to being formed in situ. Certain embodiments utilize, for example, airgel-containing particles, such as granules, pellets, beads, powders, or other types of airgel-containing particulate materials. Suitable particulate materials consist of aerogels, for example quartz-based aerogels, consist essentially of aerogels or comprise aerogels.

粒子は、企図された適用に適切なあらゆる粒子サイズを有することができる。例えば、エアロゲル粒子は、約0.01ミクロン(μm)〜約10.0ミリメートル(mm)の範囲であることが可能であり、例えば0.3〜5.0mmの範囲で平均粒子サイズを有することができる。多くの例では、平均粒子サイズは、約1ミクロン〜100μmの範囲内、例えば8〜10μmの範囲内である。他の適切な粒子サイズは、約0.3〜約1μm、約1〜約3、5または8μm、約10〜約15または約20μm、約20〜約35μm、または約35〜約50μmの範囲内である。また粒子サイズの組合せも使用できる。具体例では、粒子サイズは、バッティングを通して浸透の所望の程度、利用されるバッティングのタイプ、バッティング層(複数可)内のメッシュ開口のサイズおよびバッティングまたはバッシング層の厚さなどの、要因を考慮して選択される。   The particles can have any particle size suitable for the intended application. For example, the airgel particles can range from about 0.01 microns (μm) to about 10.0 millimeters (mm), for example having an average particle size in the range of 0.3 to 5.0 mm. Can do. In many instances, the average particle size is in the range of about 1 micron to 100 μm, such as in the range of 8 to 10 μm. Other suitable particle sizes are in the range of about 0.3 to about 1 μm, about 1 to about 3, 5 or 8 μm, about 10 to about 15 or about 20 μm, about 20 to about 35 μm, or about 35 to about 50 μm. It is. A combination of particle sizes can also be used. In a specific example, the particle size takes into account factors such as the desired degree of penetration through the batting, the type of batting utilized, the size of the mesh openings in the batting layer (s) and the thickness of the batting or bashing layer. Selected.

特定の形の市販のエアロゲル材料の例は、米国マサチューセッツ州BillericaのCabot CorporationによりNanogel(登録商標)の商品名で供給されているものである。Nanogel(登録商標)エアロゲル顆粒は、高い表面積を有し、約90%を超える多孔質であり、広範囲の粒子サイズ、例えば上に記載された範囲などで利用可能である。半透明のNanogel(登録商標)エアロゲルの具体的なグレードは、例えば、TLD302、TLD301、TLD201またはTLD100という名称のものを含み、IR不透明Nanogel(登録商標)エアロゲルの具体的なグレードは、例えば、RGD303またはCBTLD103の名称のものを含み、不透明のNanogel(登録商標)エアロゲルの具体的なグレードは、例えばOGD303の名称のものを含む。   An example of a particular form of commercially available airgel material is that supplied by the Cabot Corporation of Billerica, Mass., USA under the trade name Nanogel®. Nanogel® airgel granules have a high surface area, are more than about 90% porous, and are available in a wide range of particle sizes, such as the ranges described above. Specific grades of translucent Nanogel® airgel include, for example, those named TLD302, TLD301, TLD201, or TLD100, and specific grades of IR opaque Nanogel® airgel include, for example, RGD303. Or a specific grade of opaque Nanogel® airgel, including the name of CBTLD103, includes, for example, the name of OGD303.

またエアロゲル含有材料は、好ましくは粒子の形で、モノリシックエアロゲルまたはエアロゲル系組成物、シートおよびブランケットなどからも抽出できる。例えば、このようなエアロゲル材料の片を、破壊する、刻む、粉砕することにより、またはそれを通してエアロゲル粒子がエアロゲルモノリス、組成物、ブランケット、シートおよび他のこのような前駆体から獲得することができる、他の適切な技法によって獲得できる。   The airgel-containing material can also be extracted from monolithic airgel or airgel-based compositions, sheets and blankets, preferably in the form of particles. For example, airgel particles can be obtained from airgel monoliths, compositions, blankets, sheets and other such precursors by breaking, chopping, grinding or through such pieces of airgel material. Can be obtained by other appropriate techniques.

エアロゲル含有材料の粒子または片を生成するために処理できる材料の例には、エアロゲルおよび繊維(例えば繊維を補強したエアロゲル)、ならびに任意選択で少なくとも1つのバインダを含有するエアロゲル系組成物などの、エアロゲル系組成物が含まれる。繊維はあらゆる適切な構造を有することができる。例えば、繊維を、平行方向に、垂直方向に、共通方向に、またはランダム方向に配向することができる。繊維は、繊維の組成物、サイズまたは構造に関して異なることが可能である。組成物内で、繊維の1つのタイプは、異なる寸法(長さおよび直径)であることが可能であり、繊維の配向は異なることが可能である。例えば長い繊維は、面内に位置合わせされる一方で、より短い繊維はランダムに分布される。具体例は、例えばFrank et al.により2005年5月3日に発行された米国特許第6,887,563号に記載されており、その教示は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。他の例には、少なくとも1つのエアロゲルおよび少なくとも1つのシンタクチックフォームが含まれる。例えば、その教示は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、エアロゲル系組成物という名称の国際公開第WO2007047970号に説明されたように、エアロゲルを被覆して、高分子がエアロゲルの孔の中に侵入するのを防止することができる。さらに他の例では、エアロゲルは、例えば、ブランケットシートを一緒に積層して多層構造体を形成する配置におけるブランケットから抽出できる。割れたモノリスは、その教示が参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、Frank et al.により1998年8月4日に発行された米国特許第5,789,075号に説明されており、これらはまた、本明細書に開示された自立型剛性組成物の生成において、適切な前駆体として働くこともできる。さらなる例では、利用されるエアロゲルは、例えば、その教示が参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、Frank et al.により2005年5月3日に発行された米国特許第6,887,563号に説明されたように、エアロゲル材料、バインダおよび少なくとも1つの繊維材料の組成物を含む。使用可能なエアロゲル材料の他の適切な例は、その教示が参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、Frank et al.により1998年7月28日に発行された米国特許第5,786,059号に開示されたような複合繊維を含む、繊維ウェブ/エアロゲル組成物である。またエアロゲル粒子は、例えば、その教示が参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、どちらもLee et al.により公開された、2005年3月3日に公開された米国特許出願公開第2005/0046086A1号、および2005年8月4日に公開された米国特許出願公開第2005/0167891A1号に記載されたように、湿潤ゲル構造体から生成されたシートまたはブランケットから抽出できる。市場では、エアロゲルタイプのブランケットまたはシートは、米国マサチューセッツ州BillericaのCabot Corporationから、または米国マサチューセッツ州NorthboroughのAspen Aerogels,Inc.から入手可能である。   Examples of materials that can be processed to produce particles or pieces of airgel-containing material include aerogels and fibers (e.g., fiber reinforced aerogels), and optionally airgel-based compositions containing at least one binder. An airgel composition is included. The fibers can have any suitable structure. For example, the fibers can be oriented in a parallel direction, a vertical direction, a common direction, or a random direction. The fibers can vary with respect to the composition, size or structure of the fibers. Within the composition, one type of fiber can be of different dimensions (length and diameter) and the fiber orientation can be different. For example, long fibers are aligned in-plane while shorter fibers are randomly distributed. Specific examples include, for example, Frank et al. In US Pat. No. 6,887,563, issued May 3, 2005, the teachings of which are hereby incorporated by reference in their entirety. Other examples include at least one airgel and at least one syntactic foam. For example, the teachings may be coated with an airgel as described in WO2007047970, named airgel-based composition, which is incorporated herein by reference in its entirety, so that the polymer is pores of the airgel. Can be prevented from entering. In yet another example, airgel can be extracted from a blanket, for example, in an arrangement where blanket sheets are laminated together to form a multilayer structure. Cracked monoliths are described in Frank et al., The teachings of which are incorporated herein in their entirety by reference. In U.S. Pat. No. 5,789,075 issued Aug. 4, 1998, which are also suitable precursors in the production of the free-standing rigid compositions disclosed herein. Can also work as. In a further example, the airgel utilized is described by Frank et al., For example, the teachings of which are incorporated herein by reference in their entirety. As described in US Pat. No. 6,887,563, issued May 3, 2005, comprising an airgel material, a binder and a composition of at least one fiber material. Other suitable examples of airgel materials that can be used are described by Frank et al., The teachings of which are incorporated herein in their entirety by reference. Is a fiber web / aerogel composition comprising a composite fiber as disclosed in US Pat. No. 5,786,059, issued July 28, 1998 to the United States. Airgel particles can also be incorporated, for example, by reference to the teachings of Lee et al. As described in US Patent Application Publication No. 2005 / 0046086A1 published March 3, 2005, and US Patent Application Publication No. 2005 / 0167891A1 published August 4, 2005. Or from a sheet or blanket produced from the wet gel structure. On the market, airgel-type blankets or sheets are available from Cabot Corporation, Billerica, Mass., USA, or Aspen Aerogels, Inc., Northborough, Massachusetts. Is available from

またエアロゲル含有材料の組合せも利用できる。例えば、異なるタイプのエアロゲル含有材料、例えば、異なる粒子サイズ、音響および/もしくは光伝達特性を有する粒状エアロゲルの組合せまたは混合物。これに限定されないが、ヒュームドシリカ、コロイドシリカまたは沈降シリカ、カーボンブラック、酸化チタン、パーライト、ガラス、セラミックまたは高分子マイクロスフェアなどのマイクロスフェア、ケイ酸塩、コポリマー、テンシド、鉱物粉末および繊維などを含む、例えば非エアロゲルナノポーラス金属酸化物、例えばシリカなどの、他の材料とエアロゲルとの混合も使用できる。   Combinations of airgel-containing materials can also be used. For example, different types of aerogel-containing materials, eg, combinations or mixtures of particulate airgels having different particle sizes, acoustic and / or light transmission properties. Examples include, but are not limited to, microspheres such as fumed silica, colloidal silica or precipitated silica, carbon black, titanium oxide, perlite, glass, ceramic or polymeric microspheres, silicates, copolymers, tensides, mineral powders and fibers, etc. Mixtures of airgel with other materials, such as non-aerogel nanoporous metal oxides, such as silica, can also be used.

ナノポーラス材料は、例えば予め製造されたエアロゲル粒子の形で、通常他の成分と組み合わせて提供される。多くの実施形態では、ナノポーラス材料、例えば、予め調製されたエアロゲル含有材料は、バインダと組み合わせて提供される。多くの例では、バインダは、ある特定の条件下で、固まり、硬くなり、または硬化する材料である。便宜上、これらおよび同様のこのようなプロセスは、本明細書では「乾燥」と言う。好ましくは、これらの「乾燥」プロセスは不可逆である。   Nanoporous materials are usually provided in combination with other components, for example in the form of pre-manufactured airgel particles. In many embodiments, a nanoporous material, such as a pre-prepared airgel-containing material, is provided in combination with a binder. In many instances, the binder is a material that hardens, hardens, or hardens under certain conditions. For convenience, these and similar such processes are referred to herein as “drying”. Preferably, these “drying” processes are irreversible.

多くの実装形態では、バインダは、硫酸カルシウム半水和物(CaSO4・0.5H20)に基づいた材料、石膏を含む、基本的に石膏からなる、または石膏からなる。通常、焼石膏(硫酸カルシウム)は、水性スラリーの形で使用され、乾燥に誘起された結晶化は、硫酸カルシウムの結晶が機械的特性をバインダに提供するために組み合わさる、硫酸カルシウムの結晶の形成をもたらす。石灰プラスタ(酸化カルシウムに基づく)の場合、水性スラリーは、大気中の二酸化炭素の影響を受けて炭酸カルシウムを形成する、水酸化カルシウムを形成する。   In many implementations, the binder comprises a material based on calcium sulfate hemihydrate (CaSO4 · 0.5H20), including gypsum, consisting essentially of gypsum, or consisting of gypsum. Usually calcined gypsum (calcium sulfate) is used in the form of an aqueous slurry, and the drying-induced crystallization combines the crystals of calcium sulfate with which the calcium sulfate crystals combine to provide mechanical properties to the binder. Bring about formation. In the case of lime plaster (based on calcium oxide), the aqueous slurry forms calcium hydroxide that forms calcium carbonate under the influence of carbon dioxide in the atmosphere.

他の適切なバインダは、例えば、セメント、石灰、混合マグネシウム塩、ケイ酸塩、例えば、ケイ酸ナトリウム、プラスタおよび/または他の無機物もしくは無機物含有組成物などの、1つまたは複数の材料を含む、基本的に1つまたは複数の材料からなる、または1つまたは複数の材料からなる。例えば、セメントは、石灰石、粘土および他の成分、例えばアルミナの含水ケイ酸塩を含むことが多い。例えば、水硬セメントは、混合水との化学反応の結果として、水と組み合わせた後、固まり硬化する材料であり、硬化後、水中でさえも強度および安定性を維持する。この強度および安定性のための重要要件は、水との即時反応で形成される水和物が、基本的に水に溶けないことである。水硬セメントを固め硬化することは、含水化合物の形成によってもたらされ、含水化合物は、セメント成分と水との間の反応の結果として生成される。反応および反応生成物は、それぞれ水和、および水和物または水和相と呼ばれる。反応を即座に開始する結果として、硬化は、最初はわずかだが時間とともに増加して観察することができる。硬直がある特定レベルに達する点は、凝結の開始と呼ばれる。さらなる圧密は凝結と呼ばれ、凝結後、硬化相が始まる。次いで材料の圧縮強度は着実に増し、「超速硬」セメントの場合数日から普通のセメントの場合数年の範囲の期間に亘る。   Other suitable binders include one or more materials such as, for example, cement, lime, mixed magnesium salts, silicates such as sodium silicate, plaster and / or other minerals or mineral-containing compositions. Essentially consisting of one or more materials or consisting of one or more materials. For example, cement often contains hydrated silicates of limestone, clay and other components such as alumina. For example, hydraulic cement is a material that hardens and hardens after combination with water as a result of a chemical reaction with mixed water and maintains strength and stability even in water after hardening. An important requirement for this strength and stability is that the hydrate formed in the immediate reaction with water is essentially insoluble in water. Hardening and hardening of the hydraulic cement is effected by the formation of a hydrous compound, which is produced as a result of the reaction between the cement component and water. The reaction and reaction product are called hydration and hydrate or hydrated phase, respectively. As a result of starting the reaction immediately, curing can be observed with a slight initial increase but with time. The point at which stiffness reaches a certain level is called the start of condensation. Further compaction is called condensation, and after setting, the curing phase begins. The compressive strength of the material then increases steadily, ranging from a few days for “superfast” cements to a few years for ordinary cements.

またバインダは、例えばアクリレート、他のラテックス組成物、エポキシ重合体、ポリウレタン、ポリエチレンポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエチレン重合体(例えば、Teflon(商標)の名称で市販されている)などの1つまたは複数の有機材料からなる、基本的に1つまたは複数の有機材料からなる、または1つまたは複数の有機材料を含む。多くの有機バインダは、重合化または例えば、当技術分野に公知であるような硬化プロセスを通して固まるまたは硬化することができる。   The binder may also include one or more of, for example, acrylates, other latex compositions, epoxy polymers, polyurethanes, polyethylene polypropylene, and polytetrafluoroethylene polymers (eg, commercially available under the name Teflon ™). It consists of an organic material, consists essentially of one or more organic materials, or contains one or more organic materials. Many organic binders can harden or cure through polymerization or a curing process such as is known in the art.

バインダを、エアロゲル成分とあらゆる適切な割合で組み合わせることができる。例には、エアロゲルとバインダの重量比が100:5〜100:30の範囲が含まれるが、これに限定されない。エアロゲルとバインダの他の割合を選択することができる。具体例では、エアロゲルとバインダの重量比は、100:10、100:15、100:20、または100:25である。   The binder can be combined with the airgel component in any suitable proportion. Examples include, but are not limited to, an airgel to binder weight ratio in the range of 100: 5 to 100: 30. Other ratios of airgel and binder can be selected. In specific examples, the weight ratio of airgel to binder is 100: 10, 100: 15, 100: 20, or 100: 25.

本発明の一部の態様は、1つまたは複数の界面活性剤を利用する。エアロゲル(例えばエアロゲル粒子)およびバインダとともに使用できる適切な界面活性剤は、イオン性(陰イオン性および陽イオン性)界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、高分子界面活性剤および高分子化合物などであることが可能である。また異なるタイプの界面活性剤の組合せも利用できる。   Some embodiments of the present invention utilize one or more surfactants. Suitable surfactants that can be used with airgel (eg airgel particles) and binders are ionic (anionic and cationic) surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, polymeric surfactants And a polymer compound. Combinations of different types of surfactants can also be used.

陰イオン性界面活性剤は、例えば、アルキル硫酸塩および高級アルキルエーテル硫酸塩、より具体的には、ラウリル硫酸アンモニウムおよびポリオキシエチレンラウリエーテル硫酸ナトリウムを含むことができる。陽イオン性界面活性剤は、例えば、脂肪族アンモニウム塩およびアミン塩、より具体的には、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム、およびポリオキシエチレンアルキルアミンを含む。両性界面活性剤は、例えば、アルキルジメチルベタインなどのベタイン型、またはアルキルジメチルアミンオキシドなどのオキシド型であってもよい。非イオン性界面活性剤は、グリセロール脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビトール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、高級脂肪酸アルコールエステルおよび多価アルコール脂肪酸エステルなどを含む。   Anionic surfactants can include, for example, alkyl sulfates and higher alkyl ether sulfates, and more specifically ammonium lauryl sulfate and sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate. Cationic surfactants include, for example, aliphatic ammonium salts and amine salts, more specifically, for example, alkyl trimethyl ammonium and polyoxyethylene alkyl amines. The amphoteric surfactant may be, for example, a betaine type such as alkyldimethylbetaine or an oxide type such as alkyldimethylamine oxide. Nonionic surfactants include glycerol fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol tetraoleate, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, It includes oxyethylene polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, polyethylene glycol fatty acid ester, higher fatty acid alcohol ester, polyhydric alcohol fatty acid ester and the like.

利用できる界面活性剤の具体例には、すべてBASF製のPluronic P84、PE6100、PE6800、L121、Emulan EL、Lutensol FSA10、Lutensol XP89、Michelmann製のMP5490、AEROSOL OT(ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)、BORLOX 12i(分岐アルキルジメチルアミンオキシド)、LAS(直鎖型アルキルベンゼンスルホン酸塩)およびTRITON 100(オクチルフェノキシポリエトキシ(9−10)エタノール)、TWEEN 100界面活性剤のようなTWEEN界面活性剤、ならびにBASFプルロニック界面活性剤などが含まれるが、これに限定されない。一般部類は、グリコール、ポリオキシエチレン脂肪エーテルなどのアルコキシレートポリオキシアルキレン脂肪エーテル、ソルビタンエステル、モノおよびジグリセリド、ポリオキシエチレンソルビトールエステル、Hypermenポリマー界面活性剤のような高分子界面活性剤、ヤシ油アルキルPGジモニウムクロリドリン酸ナトリウムおよびコアミドプロピルPGジモニウムクロリドリン酸、リン酸エステル、ポリオキシエチレン(POE)脂肪酸エステル、Renex非イオン性界面活性剤(エチレンオキシドおよび不飽和脂肪酸およびヘテロ環式樹脂酸の反応によって形成される非イオン性エステル)、アルコールエトキシレート、アルコールアルコキシレート、エチレンオキシド/プロピレンオキシドブロックコポリマー、ソルビタンエステルのポリオキシエチレン誘導体またはそれらの組合せである。   Specific examples of the surfactants that can be used include Pluronic P84, PE6100, PE6800, L121, Emulan EL, Lutensol FSA10, Lutensol XP89, Michelman MP5490, and AEROSOL OT (di-2-ethylhexylsulfosuccinate) manufactured by BASF. TWEEN surfactants such as BORLOX 12i (branched alkyl dimethylamine oxide), LAS (linear alkylbenzene sulfonate) and TRITON 100 (octylphenoxypolyethoxy (9-10) ethanol), TWEEN 100 surfactant, As well as, but not limited to, BASF pluronic surfactants. General classes include glycols, alkoxylate polyoxyalkylene fatty ethers such as polyoxyethylene fatty ethers, sorbitan esters, mono and diglycerides, polyoxyethylene sorbitol esters, polymeric surfactants such as Hypermen polymeric surfactants, coconut oil Alkyl PG dimonium sodium chloride and coamidopropyl PG dimonium chloride, phosphoric acid esters, polyoxyethylene (POE) fatty acid esters, Renex nonionic surfactants (ethylene oxide and unsaturated fatty acids and heterocyclic resins) Nonionic esters formed by the reaction of acids), alcohol ethoxylates, alcohol alkoxylates, ethylene oxide / propylene oxide block copolymers, sols Polyoxyethylene derivatives or combinations thereof of sorbitan esters.

界面活性剤の具体的な量は、粒子サイズ、界面活性剤のタイプおよび/または他の適切な基準などの要因を考慮することによって選択することができる。多くの場合、エアロゲル含有粒子およびバインダの量に対する界面活性剤の重量比は、少なくとも約1:100、例えば約10:100〜約30:100である。利用できる例示的割合は、5:100、15:100、20:100または25:100、35:100を含む。   The specific amount of surfactant can be selected by considering factors such as particle size, surfactant type and / or other suitable criteria. In many cases, the weight ratio of surfactant to the amount of airgel-containing particles and binder is at least about 1: 100, such as from about 10: 100 to about 30: 100. Exemplary ratios that can be utilized include 5: 100, 15: 100, 20: 100 or 25: 100, 35: 100.

他の含有物が存在することは可能である。本明細書で使用される場合、用語「別の含有物」、「他の含有物」または「追加の含有物(複数可)」は、利用される予め調製されたナノポーラス材料(例えば、エアロゲル含有粒子)の外側にある化合物または材料を指す。例えば、Nanogel(登録商標)エアロゲル粒子を利用する場合、用語「他の含有物」は、Nanogel(登録商標)エアロゲル粒子内または表面にすでに存在する含有物より、むしろ使用されるNanogel(登録商標)エアロゲル粒子と組み合わせることができる含有物を指す。これらの他の含有物を、最終生成物に補強を提供するため、エアロゲル粒子の外表面を湿らせるため、接着をバッティング基板に増加させるため、特定のバッティング材料により粘着するように組成物をレンダリングして、組成物または完成した絶縁物品内の所望された他の特徴を提供するもしくは高めるため、または他の理由のために使用できる。   It is possible that other inclusions are present. As used herein, the term “another inclusion”, “other inclusion” or “additional inclusion (s)” refers to a pre-prepared nanoporous material (eg, airgel containing) Compound or material outside the particle). For example, when utilizing Nanogel® airgel particles, the term “other inclusions” is used to refer to Nanogel® rather than the inclusions already present in or on the Nanogel® airgel particles. Refers to inclusions that can be combined with airgel particles. Render the composition to stick with a particular batting material to provide these other inclusions to provide reinforcement to the final product, to wet the outer surface of the airgel particles, to increase adhesion to the batting substrate Can be used to provide or enhance the desired other characteristics in the composition or finished insulating article, or for other reasons.

利用できる他の含有物の例には、乳白剤、粘性調節剤、硬化剤、バインダが硬化する速度を上げるまたは下げる薬剤、機械的強度を高める薬剤または材料、粘性調節剤、pH調節剤、可塑剤、潤滑剤、強化剤、難燃剤(例えば、ハロゲン含有化合物、臭素酸塩、ホウ酸塩、アルミニウムトリヒドロキシド、マグネシウムヒドロキシド、他の酸化物および/または繊維、プラスチックおよび組成物の分野で公知の他の化合物)などが含まれるが、これに限定されない。また他の含有物の組合せも利用できる。   Examples of other inclusions that may be used include opacifiers, viscosity modifiers, curing agents, agents that increase or decrease the rate at which the binder cures, agents or materials that increase mechanical strength, viscosity modifiers, pH modifiers, plasticizers Agents, lubricants, reinforcing agents, flame retardants (eg halogen-containing compounds, bromates, borates, aluminum trihydroxide, magnesium hydroxide, other oxides and / or fibers, plastics and compositions) Other known compounds) are included, but are not limited thereto. Other combinations of inclusions can also be used.

具体例では、他の含有物は、繊維、ヒュームドシリカ、コロイドシリカまたは沈降シリカ、カーボンブラックおよび二酸化チタンを含むがこれに限定されない乳白剤、パーライト、ガラスまたは高分子マイクロスフェアなどのマイクロスフェア、シリカ、例えば、ケイ酸カルシウム、コポリマー、テンシド、鉱物粉末、フィルム構築成分、界面活性剤、およびそれらのあらゆる組合せから選択される。   In specific examples, other inclusions include microspheres such as fibers, fumed silica, colloidal silica or precipitated silica, opacifiers including but not limited to carbon black and titanium dioxide, perlite, glass or polymeric microspheres, Silica, such as calcium silicate, copolymer, tenside, mineral powder, film building ingredient, surfactant, and any combination thereof.

例えば、繊維は、通常、長さと直径の縦横比が、1を超える、好ましくは5を超える、より好ましくは8を超える細長い、例えば円筒の形状を有する。多くの例では、適切な繊維は、少なくとも20の長さと直径の比を有する。繊維は、織布、不織布、短繊維、または長繊維であることが可能である。繊維は、単一成分、複合成分、例えば、1つの材料から作成されたコア、および別の材料から作成されたシースを含む、または多成分であることが可能である。繊維は、中空または中実であってもよく、平坦、長方形、円筒形または不規則の断面を有してもよい。繊維は、弛緩している、刻まれている、束になっている、またはウェブもしくはスクリム内で一緒に連結されていてもよい。   For example, the fibers typically have an elongated, eg cylindrical shape, with an aspect ratio of length to diameter of greater than 1, preferably greater than 5, more preferably greater than 8. In many instances, suitable fibers have a length to diameter ratio of at least 20. The fibers can be woven, non-woven, short fibers, or long fibers. The fibers can comprise a single component, a composite component, eg, a core made from one material, and a sheath made from another material, or can be multicomponent. The fibers may be hollow or solid and may have a flat, rectangular, cylindrical or irregular cross section. The fibers may be relaxed, chopped, bundled, or connected together in a web or scrim.

追加できる繊維の例には、鉱物綿繊維、例えば、ガラス、石もしくはスラグ繊維、生体溶解性セラミック繊維、または織布、不織布もしくは連続して作成されたガラスもしくは石の繊維の刻まれた形が含まれる。炭素繊維、高分子系繊維、金属繊維、例えば鋼繊維、セルロース繊維、植物由来繊維、例えば綿、木材または麻繊維。また繊維の組合せも使用できる。   Examples of fibers that can be added include mineral cotton fibers, such as glass, stone or slag fibers, biosoluble ceramic fibers, or engraved forms of woven, non-woven or continuously made glass or stone fibers. included. Carbon fiber, polymer fiber, metal fiber such as steel fiber, cellulose fiber, plant-derived fiber such as cotton, wood or hemp fiber. A combination of fibers can also be used.

追加される他の含有物の量は、特定の適用および他の要因に依存してもよい。したがって他の含有物は、混合物の総重量の0重量%を超える、例えば2重量%を超える、例えば5重量%を超える、10重量%を超える、15重量%を超える、20重量%を超えるまたは25重量%を超える量で存在することができる。他の含有物は、約90重量%未満、例えば約75重量%未満または50重量%未満の量で成分内に存在することができる。   The amount of other inclusions added may depend on the particular application and other factors. Accordingly, other content is greater than 0%, such as greater than 2%, such as greater than 5%, such as greater than 5%, greater than 10%, greater than 15%, greater than 20% by weight of the total weight of the mixture or It can be present in an amount greater than 25% by weight. Other inclusions can be present in the component in an amount of less than about 90% by weight, such as less than about 75% by weight or less than 50% by weight.

乾式混合または湿式混合技法を利用して、ナノポーラス材料(予め調製されたエアロゲル含有粒子など)、バインダ、ならびに使用される場合、界面活性剤および/または他の含有物を組み合わせることができる。2つ以上またはすべての成分を同時に追加することができる。また、含有物をあらゆる適切な順番を使用して、連続して組み合わせることもできる。   Dry mixing or wet mixing techniques can be utilized to combine nanoporous materials (such as pre-prepared airgel-containing particles), binders, and surfactants and / or other ingredients, if used. Two or more or all components can be added simultaneously. The inclusions can also be combined sequentially using any suitable order.

多くの実施形態では、1つまたは複数の出発物質は液体を含み、混合によりスラリーが生成される。他の実施形態では、乾燥出発物質を液体とあらゆる適切な順番で組み合わせることができ、混合を使用してスラリーを生成することができる。   In many embodiments, the one or more starting materials include a liquid and mixing produces a slurry. In other embodiments, the dry starting material can be combined with the liquid in any suitable order, and mixing can be used to produce a slurry.

混合は手動で(例えば、手動撹拌または振動によって)実行できる。具体的な実装形態では、スラリーは、混合器またはミキサー、例えば、セメントミキサー、手持ち式もしくは工業用羽根車などの支援により形成される。リボン混合器、ダブルリボンブレード、遊星型ミキサー、および例えば当技術分野に公知であるような他の適切な混合装置も利用できる。場合によっては、刃の設計および/または特性、例えば刃の鋭さを増したものは、混合プロセスを、場合によっては、最終生産物の特性を完了させるために必要な時間を低減することができる。具体例では、軽粒子、例えばエアロゲル粒子は、液相の中に押し込められる。他の例では、液滴はより軽量の粒子に移動される。   Mixing can be performed manually (eg, by manual stirring or vibration). In a specific implementation, the slurry is formed with the aid of a mixer or mixer, such as a cement mixer, handheld or industrial impeller. Ribbon mixers, double ribbon blades, planetary mixers, and other suitable mixing devices such as are known in the art can also be utilized. In some cases, increased blade design and / or characteristics, such as increased blade sharpness, can reduce the time required to complete the mixing process and, in some cases, the final product characteristics. In a specific example, light particles, such as airgel particles, are forced into the liquid phase. In other examples, the droplets are moved to lighter particles.

混合速度、温度、せん断の程度、液体および/もしくは固体物質の順番ならびに/または添加速度などのパラメータを調節することができ、作動の規模、成分の物理的および/または化学的性質などに依存してもよい。   Parameters such as mixing speed, temperature, degree of shear, liquid and / or solid material order and / or addition rate can be adjusted, depending on the scale of operation, the physical and / or chemical nature of the components, etc. May be.

混合技法を選択して、エアロゲル粒子の実寸を変更する(通常低減する)ことができる。具体例では、選択された混合技法は、エアロゲル粒子の少なくとも一部のサイズを低減するために、例えば、利用されるバッティングの中にかつ/または利用されるバッティングを通るエアロゲル材料の浸透を向上させるために、充分な剪断力を提供する。他の例では、例えば、出発エアロゲル粒子が特定のバッティングに適切な粒子サイズを有する場合、より緩やかな混合技法を利用することができる。さらに他の例では、混合技法は、エアロゲル粒子のサイズ分布を修正するために選択される。次いで粒子のサイズ分布における変化を利用して、粒子の充填効率を改善させることができる。   A mixing technique can be selected to change (usually reduce) the actual size of the airgel particles. In a specific example, the selected mixing technique improves, for example, the penetration of the airgel material into and / or through the utilized batting to reduce the size of at least a portion of the airgel particles. In order to provide sufficient shear force. In other examples, a slower mixing technique can be utilized, for example, where the starting airgel particles have a particle size appropriate for a particular batting. In yet another example, a mixing technique is selected to modify the size distribution of the airgel particles. The change in particle size distribution can then be used to improve particle packing efficiency.

混合は、室温または他の適切な温度で行うことができる。通常、成分は環境大気内で組み合わせられるが、特定のガス雰囲気および/または圧力を提供することができる。   Mixing can occur at room temperature or other suitable temperature. Normally, the components are combined in the ambient atmosphere, but can provide a specific gas atmosphere and / or pressure.

多くの場合、スラリーは水性である、すなわちその液相は、50体積%を超える水を含む。また非水性スラリーも使用できる。このような非水性スラリーは、1つまたは複数の有機化合物、例えば、有機溶剤、界面活性剤および希釈剤などを含むことができる。非水性スラリーは、約0〜約50体積%、例えば5、10、15、20、25、30、35、40、45または49体積%の量の水を含むことができる。   In many cases, the slurry is aqueous, ie its liquid phase contains more than 50% by volume of water. Nonaqueous slurries can also be used. Such non-aqueous slurries can include one or more organic compounds such as organic solvents, surfactants and diluents. The non-aqueous slurry can include water in an amount of about 0 to about 50% by volume, such as 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, or 49% by volume.

スラリー粘度は、例えば、利用されるバッティング材料のタイプ、バッティングの厚さ、スラリーで処理されるバッティング層の数、スラリーでバッティングを処理するために利用される技法などの、要因を考慮して選択される。例えば、より濃密なかつ/またはより厚いウェブは、低い粘度のスラリーの使用から恩恵を得てもよい一方で、より粘度のあるスラリーを薄いかつ/またはオープンウェブとともに使用できる。多くの場合、スラリーは、約2,000センチポイズ(cP)〜約100,000cP、例えば、10,000cP、20,000cP、30,000cP、40,000cP、50,000cP、60,000cP、70,000cP、80,000cP、または90,000cPの範囲内の粘度を有する。   The slurry viscosity is selected taking into account factors such as the type of batting material utilized, the thickness of the batting, the number of batting layers treated with the slurry, and the technique used to treat the batting with the slurry. Is done. For example, a thicker and / or thicker web may benefit from the use of a low viscosity slurry, while a thicker slurry can be used with a thin and / or open web. In many cases, the slurry is from about 2,000 centipoise (cP) to about 100,000 cP, such as 10,000 cP, 20,000 cP, 30,000 cP, 40,000 cP, 50,000 cP, 60,000 cP, 70,000 cP. , 80,000 cP, or 90,000 cP.

バッティングを様々なプロセスによりスラリーで処理できる。多くの実施形態では、1つまたは複数のバッティング層は、スラリーで含浸される。一部の実装形態では、選択されたプロセスは、利用される少なくとも1つのバッティング層の浸透を提供する。他の実装形態では、プロセスは、2つ以上のバッティング層の浸透を提供する。一例では、スラリーは第1のバッティング層に塗布され、次いで第1のバッティング層は第2のバッティング層によって被覆される。次いでスラリーは第2のバッティング層に塗布され、プロセスは所望の数の層に対して続けられる。さらなる実装形態では、選択された方法は、拡大または工業プロセス、例えばエアレイドおよび/またはロールツーロール製造に適切である。   Batting can be treated with the slurry by various processes. In many embodiments, one or more batting layers are impregnated with the slurry. In some implementations, the selected process provides penetration of at least one batting layer utilized. In other implementations, the process provides penetration of two or more batting layers. In one example, the slurry is applied to a first batting layer, and then the first batting layer is covered by a second batting layer. The slurry is then applied to the second batting layer and the process is continued for the desired number of layers. In further implementations, the selected method is suitable for expansion or industrial processes such as airlaid and / or roll-to-roll manufacturing.

スラリーをバッティングに塗布するために企図された具体的技法には、バッティングをスラリー内に例えば浴撹拌で、または浴撹拌なしで液浸することまたは浸漬すること、バッティングに亘ってスラリーを注ぐこと、注入、バッティングにスラリーを噴霧または塗ること、かつ/または例えば当技術分野に公知であるような他のプロセスが含まれるが、これに限定されない。スラリー内にバッティングを漬けることは、複数(2つ以上)の層のバッティングに浸透させるのに特に有益であることが発見された。具体的な実装形態では、漬けることは、振動させること、かき混ぜること、または漬ける全期間に対して、またはより少ないインターバルに対して別の適切な形の撹拌の存在下で行われた。また浸漬浴の断続的な撹拌も利用できる。   Specific techniques contemplated for applying the slurry to the batting include immersing or immersing the batting in the slurry, for example with or without bath agitation, pouring the slurry over the batting, Injecting, batting or spraying the slurry to and / or batting and / or other processes such as are known in the art. It has been discovered that soaking batting in the slurry is particularly beneficial for penetrating multiple (two or more) layers of batting. In a specific implementation, soaking was performed in the presence of another suitable form of agitation for the entire period of shaking, stirring, or soaking, or for fewer intervals. Also, intermittent stirring of the immersion bath can be used.

スラリーをバッティングに塗布することを、環境条件、例えば、室温および/もしくは大気圧で、または他の適切な条件で実行することができる。例えば、バッティングを室温より高温で処理することができる。例えば、圧力差を使用して、バッティング内のウェブ開口を通るスラリーの浸透を向上させることができる。   Applying the slurry to the batting can be performed at ambient conditions, such as room temperature and / or atmospheric pressure, or other suitable conditions. For example, the batting can be processed above room temperature. For example, a pressure differential can be used to improve slurry penetration through the web opening in the batting.

多くの実装形態では、エアロゲル含有粒子は、単一または複数の層のバッティングの厚さ全体に分布される。利用される全バッティング層(複数可)の厚さ全体に分布されるエアロゲル(または他のナノポーラス材料)を含む絶縁構造体を、「含浸」構造体または物質と呼ぶことができる。「部分的な」含浸構造において、エアロゲル(または他のナノポーラス材料)は、利用されるバッティング層のすべてではないが一部を通って分布される。「塗られた」絶縁構造において、エアロゲル(または他のナノポーラス材料)は、構造体の一面に存在するが、塗られた層の反対側の面、例えば、複数層の配置におけるバッティングの外層の内側の面に浸透しない。   In many implementations, the airgel-containing particles are distributed throughout the thickness of the single or multiple layers of batting. Insulating structures comprising airgel (or other nanoporous material) distributed throughout the thickness of the entire batting layer (s) utilized can be referred to as “impregnated” structures or materials. In a “partial” impregnated structure, the airgel (or other nanoporous material) is distributed through some but not all of the batting layer utilized. In a “painted” insulating structure, the airgel (or other nanoporous material) is present on one side of the structure, but on the opposite side of the painted layer, eg, inside the outer layer of the batting in a multi-layer arrangement Does not penetrate the surface.

処理されたバッティングを、例えば室温または室温より高温で、空気または特別な環境、例えば不活性ガスを使用して乾燥することができる。乾燥は、単にスラリーを乾燥できることによって、またはオーブン、乾燥室、スラリーを含むバッティングに向けた気体流、処理されたバッティングを通って真空を引き込むこと、もしくは例えば当技術分野に公知であるようなあらゆる他の適切な乾燥装置を使用することによって実行できる。具体例では、乾燥ステップは、拡大もしくは工業製造プロセスに適切な機器および/または技法を使用して行われる。   The treated batting can be dried using air or a special environment such as an inert gas, for example at or above room temperature. Drying can be simply by drying the slurry or by drawing a vacuum through an oven, drying chamber, gas stream directed to the batting containing the slurry, the treated batting, or any such as is known in the art, for example. This can be done by using other suitable drying equipment. In a specific example, the drying step is performed using equipment and / or techniques appropriate for the expansion or industrial manufacturing process.

構造は追加の要素を含むことができる。例えば、本明細書に記載された構造の外部(外側)面の片方または両方を、フィルム、フォイル、コーティングまたは保護用の別のタイプの外層で被覆して、多数に重なった配置を形成するために反射コーティング、水バリアまたは水蒸気バリアを提供することができる。   The structure can include additional elements. For example, to coat one or both of the outer (outer) surfaces of the structures described herein with another type of outer layer for film, foil, coating or protection to form a multi-layered arrangement Can be provided with a reflective coating, water barrier or water vapor barrier.

このような構造を生成するために、例えばフィルム、フォイル、または他の適切な材料から作成した1つまたは複数のカバー層を、構造の外面の片方または両方に、製造プロセス中または製造プロセス後のあらゆる適切なときに貼り付けることができる。例えば、混合物(スラリー)を塗布する前に、カバーをバッティングの外層の外面に提供することができる。他の場合には、カバーを完成した構造の外面に取り付けることができる。構造の両(外)面が被覆される際、カバー層は同じであることも異なっていることも可能である。例えば、コーティングを、どちらも同じ水バリアまたは水蒸気バリアの材料から作成することができる。他の場合には、一方のカバー層を、ロールを解く間に保護を提供するように設計できるが、他方は反射フィルムであることが可能である。   To produce such a structure, one or more cover layers made of, for example, a film, foil, or other suitable material are applied to one or both of the outer surfaces of the structure during or after the manufacturing process. Can be pasted at any appropriate time. For example, a cover can be provided on the outer surface of the outer layer of the batting before applying the mixture (slurry). In other cases, the cover can be attached to the outer surface of the completed structure. The cover layer can be the same or different when both (outer) surfaces of the structure are coated. For example, the coatings can both be made from the same water barrier or water vapor barrier material. In other cases, one cover layer can be designed to provide protection while unrolling, while the other can be a reflective film.

カバーをあらゆる適切な手段によって取り付けることができる。例えば、カバーを積層する、接着する、塗る、噴霧する、ステープルおよび締結具などの機械的手段によって固定する、または別法としてバッティングの外面もしくは完成した構造に付着することができる。   The cover can be attached by any suitable means. For example, the cover can be laminated, glued, painted, sprayed, secured by mechanical means such as staples and fasteners, or alternatively attached to the outer surface of the batting or the finished structure.

また追加要素を、バッティング材料以外の材料から作成された、1つまたは複数の内層の形で提供できる。このような構造を製造するための1つの手法では、1つまたは複数の非バッティング層はバッティング層を散りばめられ、プロセスは、1つまたは複数のバッティング層が確実にスラリーを含浸されるように適合されることが可能である。浸漬技法、スラリーを各バッティング層に連続塗布する、または他の適切な方法を利用できる。   Additional elements can also be provided in the form of one or more inner layers made from materials other than the batting material. In one approach to making such a structure, one or more non-batting layers are interspersed with the batting layer, and the process is adapted to ensure that one or more batting layers are impregnated with the slurry. Can be done. Dipping techniques, continuous application of slurry to each batting layer, or other suitable methods can be utilized.

構造は、少なくとも1つの内側の非バッティング層および少なくとも1つのカバー層を含むことができる。   The structure can include at least one inner non-batting layer and at least one cover layer.

得られる構造(物品)は、ブランケット、マット、シートおよび可撓性の板などの形であることが可能である。構造は、少なくとも一部が可撓性を有し、多くの場合、構造が対象の周囲を包む、構造を巻き付けるまたは巻き付きを解く、折り曲げる、折り畳む、およびエアロゲル含有ブランケットまたは可撓性の組成物に所望の他の作動を可能にさせるのに充分な可撓性がある。本明細書に記載された実施形態による、可撓性のある絶縁材料の写真が図1に示されている。   The resulting structure (article) can be in the form of a blanket, mat, sheet, flexible board, and the like. The structure is at least partially flexible and often wraps around the object, wraps or unwraps the structure, folds, folds, and into an airgel-containing blanket or flexible composition There is enough flexibility to allow other actuations as desired. A photograph of a flexible insulating material according to an embodiment described herein is shown in FIG.

多くの場合、本明細書に記載された可撓性のある絶縁構造は、約50ミリワット割るメートル掛ける度ケルビン(mW/(m・K)以下、例えば約30以下、例えば約25以下、および多くの場合、約23mW/(m・K)以下である、熱伝導率(23℃で1気圧における)を有する。   In many cases, the flexible insulating structure described herein is about 50 milliwatts divided by meters per degree Kelvin (mW / (m · K) or less, such as about 30 or less, such as about 25 or less, and many In this case, it has a thermal conductivity (at 23 ° C. and 1 atm) of about 23 mW / (m · K) or less.

構造は、特定の光透過特性、例えば、少なくとも一部の可視光を通す、防音特性、例えば、吸音性および/または音響反射特徴などの他の特性を有することができる。また本明細書に記載された可撓性のある絶縁構造は、電気絶縁特性を有することもできる。   The structure can have specific light transmission characteristics, for example, other properties such as soundproofing characteristics, eg sound absorption and / or acoustic reflection characteristics, that allow at least some visible light to pass through. The flexible insulating structure described herein can also have electrical insulating properties.

また防火設備に関連した特性、例えば、総熱含有量、火炎伝播指数、表面燃焼特徴、可燃性なども提供できる。   It can also provide properties related to fire protection equipment, such as total heat content, flame propagation index, surface combustion characteristics, flammability and the like.

多くの実装形態では、構造は、少なくとも150℃、しばしば少なくとも300℃、例えば、約100℃〜約800℃の範囲内、例えば約200℃〜約600℃の範囲内の温度に著しく劣化することなく耐えることができる。   In many implementations, the structure is at least 150 ° C., often at least 300 ° C., for example, in the range of about 100 ° C. to about 800 ° C., for example, in the range of about 200 ° C. to about 600 ° C. without significant degradation. Can withstand.

多くの場合、構造は疎水性特性を有する。   In many cases, the structure has hydrophobic properties.

構造は、圧縮荷重下で、例えば耐荷重特性を有して良好に実行できる。   The structure can perform well under compressive load, for example with load bearing properties.

可撓性のある絶縁構造を、例えばパイプインパイプ配置における絶縁パイプ、容器または他の工業機器、建築物内、自動車、船舶、航空機および他の適用、衣類内、履物、ならびに運動用品などに使用できる。多くの実装形態では、構造は高温の適用、例えば、約150℃〜約800℃の範囲内で使用される。一例では、対象を絶縁する方法には、対象を含む物品において請求項1の可撓性のある絶縁構造を組み込むこと、および物品を少なくとも150℃の温度に曝すことが含まれる。   Use flexible insulation structures, for example, in insulation pipes, containers or other industrial equipment in pipe-in-pipe arrangements, in buildings, automobiles, ships, aircraft and other applications, in clothing, footwear, and sporting goods it can. In many implementations, the structure is used in high temperature applications, such as in the range of about 150 ° C to about 800 ° C. In one example, a method for insulating an object includes incorporating the flexible insulating structure of claim 1 in an article including the object, and exposing the article to a temperature of at least 150 ° C.

例1
300gの脱イオン水、0.33gの50%溶液のPluronicP84(BASF)、16.7gの硫酸カルシウム半水和物(Sigma Aldrich)および33gのTLD302グレードのNanogel(登録商標)エアロゲルを米国コネティカット州のWaring Products製のWaring Commercial 7010G Blenderミキサーを使用して3分間Low設定で混合して、混合物(またはスラリー)を形成した。
Example 1
300 g of deionized water, 0.33 g of a 50% solution of Pluronic P84 (BASF), 16.7 g of calcium sulfate hemihydrate (Sigma Aldrich) and 33 g of TLD 302 grade Nanogel® airgel in Connecticut, USA The mixture (or slurry) was formed using a Waring Commercial 7010G Blender mixer from Waring Products, mixing for 3 minutes at the Low setting.

混合物を2種類の超極細合成繊維断熱材、すなわち、Thinsulate(商標)100(3M製)およびPrimaLoft(登録商標)1.8ozに(背部を取り除いて)流し込んだ。45分後、試料の検査で、PrimaLoft(登録商標)絶縁体を通って浸透したのは水のみで、Thinsulate(商標)材料を通って浸透するものはなかったことが明らかになった。Thinsulate(商標)絶縁体内のバッティングはエアロゲル粒子の浸透を妨げたと考えられる。   The mixture was poured (with the back removed) into two types of ultrafine synthetic fiber insulation, namely Thinsulent ™ 100 (made by 3M) and PrimaLoft® 1.8 oz. After 45 minutes, inspection of the sample revealed that only water penetrated through the PrimaLoft® insulator, and none penetrated through the Thinsulate ™ material. It is believed that batting within the Thinsulate ™ insulator prevented airgel particle penetration.

例2
500gの脱イオン水、0.33gの50%溶液のPluronic P84(BASF)、16.7gの硫酸カルシウム半水和物(Sigma Aldrich)および33gのTLD302グレードのNanogel(登録商標)エアロゲルをWaring Commercial 7010G Blenderを使用して3分間「Low」設定で混合した。
Example 2
Waring Commercial 7010G with 500 g deionized water, 0.33 g 50% solution Pluronic P84 (BASF), 16.7 g calcium sulfate hemihydrate (Sigma Aldrich) and 33 g TLD302 grade Nanogel® airgel. Blended using Blender for 3 minutes at “Low” setting.

混合物をPrimaLoft(登録商標)の試料に支持材を取り除いて流し込んだ。PrimaLoft(登録商標)材料は4層の繊維から構成されていた。数個の群の試料を検討した。試料における各層はPrimaLoft(登録商標)繊維の4分の1に対応する。第1群の試料は1層を有し、第2群の試料は1層のサンドイッチの形であり、第3群の試料は2層を有し、第4群の試料は2層のサンドイッチ配置を有していた。   The mixture was poured into a PrimaLoft® sample with the support removed. The PrimaLoft® material was composed of four layers of fibers. Several groups of samples were studied. Each layer in the sample corresponds to a quarter of PrimaLoft® fiber. The first group of samples has one layer, the second group of samples is in the form of a single layer sandwich, the third group of samples has two layers, the fourth group of samples has a two layer sandwich configuration Had.

「サンドイッチ」配置において、1つまたは2つの層は下に置かれ、混合物は底層(複数可)の上面の上に流し込まれ、1つまたは2つの層は頂部上に置かれた。   In the “sandwich” configuration, one or two layers were placed below, the mixture was poured over the top surface of the bottom layer (s), and one or two layers were placed on the top.

説明のために、例えば、底部繊維層12が図2Aに示されている。混合物14は、エアロゲルおよびバインダを含み、図2Bに示されたように層12の上面に加えられた。次いで層16は混合物14の頂部上に置かれ、図2Cに示されたように2層(12および16)を含むサンドイッチ構造がもたらされた。   For illustration, for example, the bottom fiber layer 12 is shown in FIG. 2A. Mixture 14 contained airgel and binder and was added to the top surface of layer 12 as shown in FIG. 2B. Layer 16 was then placed on top of mixture 14 resulting in a sandwich structure comprising two layers (12 and 16) as shown in FIG. 2C.

3層以上を有するサンドイッチ構造体は、図3A〜3Cに示されたように準備することができる。2つの積層された底部繊維層、具体的には繊維層22および24が図3Aに示されている。混合物14(エアロゲルおよびバインダを含む)を、図3Bに示されたように繊維層24の上面に加える(流し込む)。構造体は、層26および28を備える混合物14の頂部を被覆することによって完成され、図3Cに示されたように3層以上(この場合は計4層)を含むサンドイッチ構造体がもたらされる。   Sandwich structures having more than two layers can be prepared as shown in FIGS. Two stacked bottom fiber layers, specifically fiber layers 22 and 24, are shown in FIG. 3A. Mixture 14 (including aerogel and binder) is added (cast) to the top surface of the fiber layer 24 as shown in FIG. 3B. The structure is completed by coating the top of the mixture 14 comprising layers 26 and 28, resulting in a sandwich structure comprising 3 or more layers (in this case a total of 4 layers) as shown in FIG. 3C.

24時間後、1層の試料(第1群)のそれぞれに対して、混合物がその層を通して底部に浸透した。分解すると、サンドイッチにされた1層の試料(第2群)は、両側に同量の乾燥した混合物を有していた。2層の試料(第3群)については、混合物は底部に浸透していなかった。分解すると、2層のサンドイッチ型の試料(第4群)は、乾燥した混合物がない清浄な頂上層を提示した。   After 24 hours, for each one layer sample (Group 1), the mixture penetrated through the layer to the bottom. Upon decomposition, one layer of the sandwiched sample (second group) had the same amount of dry mixture on both sides. For the two layer sample (Group 3), the mixture did not penetrate the bottom. Upon decomposition, the two-layer sandwich type sample (Group 4) presented a clean top layer with no dry mixture.

例3
500gの脱イオン水、0.33gの50%溶液のPluronic P84(BASF)、16.7gの硫酸カルシウム半水和物(Sigma Aldrich)および33gのTLD302グレードのNanogel(登録商標)エアロゲル(粒子サイズは1.2〜3.2mmの範囲)を米国コネティカット州のWaring Products製のWaring Commercial 7010G Blenderミキサーを使用して3分間Low設定で混合した。
Example 3
500 g deionized water, 0.33 g 50% solution Pluronic P84 (BASF), 16.7 g calcium sulfate hemihydrate (Sigma Aldrich) and 33 g TLD302 grade Nanogel® airgel (particle size is (Range 1.2-3.2 mm) using a Waring Commercial 7010G Blender mixer from Waring Products, Connecticut, USA for 3 minutes at the Low setting.

混合物の一部を以下のようにプラスチックスクリューの頂部容器内に置いた。第1の容器には、混合物が1層のPrimaLoft(登録商標)2片とともに含まれ、第2の容器には、混合物が2cmx2cmの1層の厚さのPrimaLoft(登録商標)45片とともに含まれた。どちらの容器も1時間振動させた。試料を取り除き、型内に平らに置き、一晩乾燥させることができた。どちらの手法も、Nanogel(登録商標)エアロゲル混合物を充分に含浸したPrimaLoft(登録商標)の試料をもたらした。   A portion of the mixture was placed in the top container of a plastic screw as follows. The first container contains the mixture with 2 layers of 1 layer of PrimeLoft®, and the second container contains the mixture with 1 layer of PrimeLoft® 45 pieces of 2 cm × 2 cm. It was. Both containers were shaken for 1 hour. The sample was removed and laid flat in the mold and allowed to dry overnight. Both approaches resulted in a sample of PrimaLoft® that was fully impregnated with the Nanogel® airgel mixture.

例4
混合物には、グレードTLD201(粒子サイズは1〜30ミクロン、8〜10ミクロンのd50)のNanogel(登録商標)タイプのエアロゲル(例3のTLD302グレードではない)の使用以外は、上記の例3に使用したのと同じ含有物および量が含まれた。混合は手動によって行われ、混合物を1層の大きい片および1層の2cmx2cmの片とともに振動させ、一晩乾燥した。試料はエアロゲル含有混合物を充分に含浸していることが見出された。
Example 4
Except for the use of grade TLD201 (gel size 1-30 microns, d50 of 8-10 microns) Nanogel® type airgel (not the TLD302 grade of Example 3) in the mixture, The same contents and amounts used were included. Mixing was done manually and the mixture was shaken with one large piece and one 2 cm x 2 cm piece and dried overnight. The sample was found to be fully impregnated with the airgel-containing mixture.

TLD201グレードのNanogel(登録商標)エアロゲルは、8〜10ミクロンの粒子サイズを有し、8〜10ミクロンの粒子サイズは、TLD302グレードのNanogel(登録商標)タイプのエアロゲルおよび機械的混合を使用して獲得される、せん断された粒子サイズとほぼ同じであったと考えられる。この結果は、どちらの手法も試料に充分に含浸させたことを示した。   TLD201 grade Nanogel® aerogels have a particle size of 8-10 microns, 8-10 micron particle size using TLD302 grade Nanogel® type airgel and mechanical mixing It is believed that it was approximately the same as the sheared particle size obtained. This result indicated that both approaches were sufficient to impregnate the sample.

例5
500gの脱イオン水、0.33gの50%溶液のPluronic P84(BASF)、16.7gの硫酸カルシウム半水和物(Sigma Aldrich)および33gのTLD302グレードのNanogel(登録商標)エアロゲルを米国コネティカット州のWaring Products製のWaring Commercial 7010G Blenderミキサーを使用して3分間Low設定で混合した。
Example 5
500 g of deionized water, 0.33 g of a 50% solution of Pluronic P84 (BASF), 16.7 g of calcium sulfate hemihydrate (Sigma Aldrich) and 33 g of TLD 302 grade Nanogel® airgel, Connecticut, USA 3 minutes using a Waring Commercial 7010G Blender mixer from Waring Products.

混合物を1ガロンのプラスチック容器内に置いた。完全に積層された(全部で4層のPrimaLoft(登録商標))材料を(背部を取り除いて)6インチx6インチ(試料A)に切断した。完全に積層されたPrimaLoft(登録商標)材料の別の片を、試料すなわち4cmx2cm(試料B)に切断した。これらのすべての試料を混合物内に5分間浸し、その後これらの試料を金網漏斗上に置いた。余分な液体を、真空を適用することによって取り除いた。別の試料(試料C)は、完全に積層された6インチx6インチのPrimaLoft(登録商標)2片からなり、その2片を浸し、次いで互い(全部で8層)の頂部上に置き、乾燥させることができた。すべての試料を80℃のオーブン内で16時間引き続き乾燥させた。   The mixture was placed in a 1 gallon plastic container. Fully laminated (a total of 4 layers of PrimaLoft®) material was cut into 6 inches x 6 inches (sample A) (with the back removed). Another piece of fully laminated PrimaLoft® material was cut into a sample, ie 4 cm x 2 cm (Sample B). All these samples were immersed in the mixture for 5 minutes, after which these samples were placed on a wire mesh funnel. Excess liquid was removed by applying a vacuum. Another sample (Sample C) consists of 2 pieces of 6 inch x 6 inch PrimaLoft (R) fully stacked, dipped in the two pieces, then placed on top of each other (total 8 layers) and dried I was able to. All samples were subsequently dried in an 80 ° C. oven for 16 hours.

熱伝導率測定は、米国マサチューセッツ州のLasercomp製のLasercomp Model FOX200上でASTM C518方法に従って行われた。   Thermal conductivity measurements were performed according to the ASTM C518 method on a Lasercomp Model FOX200 manufactured by Lasercomp, Massachusetts, USA.

試料Aは25.57mW/m・Kの熱伝導率を有し、試料Cは23.46mW/m・Kの熱伝導率を有した。複数のより小さい片から作成した試料(試料B)は、熱伝導率測定ができるほど平坦ではなかった。   Sample A had a thermal conductivity of 25.57 mW / m · K, and Sample C had a thermal conductivity of 23.46 mW / m · K. A sample (Sample B) made from multiple smaller pieces was not flat enough to allow thermal conductivity measurements.

試料AおよびCのどちらも、折り曲げ可能であり切断可能であった。試料Bはより剛性であった。   Both Samples A and C were foldable and severable. Sample B was more rigid.

他の考察
真空を引くことは、乾燥プロセスの役に立つことがわかったが、PrimaLoft(登録商標)などの絶縁材料を通してスラリーを引くには無効であると思われた。
Other Considerations Drawing a vacuum has been found useful for the drying process, but it seemed ineffective to pull the slurry through an insulating material such as PrimaLoft®.

撹拌および振動は、どちらもPrimaLoft(登録商標)材料を含浸するのに有利であると思われ、完全に積層されたPrimaLoft(登録商標)の処理の際に特に有効であった。   Both agitation and vibration appeared to be advantageous for impregnating the PrimeLoft® material and were particularly effective when processing fully laminated PrimeaLoft®.

本発明は特に発明の好ましい実施形態を参照に示され説明されたが、形式および詳細の様々な変更が、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲から逸脱することなくその中でなされ得ることが、当業者には理解されよう。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
(1)(a)バッティングと、
(b)エアロゲル含有粒子およびバインダの混合物であって、前記エアロゲル含有粒子は、少なくとも1層の前記バッティングに含浸する、混合物と、
を備える、可撓性絶縁構造体。
(2)前記構造の熱伝導率は、23℃で1気圧において約23mW/m・K以下である、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(3)前記バッティング全体は、前記エアロゲル含有粒子を含浸される、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(4)前記バインダは無機バインダである、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(5)前記バインダは石膏である、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(6)前記混合物は界面活性剤をさらに含む、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(7)前記バッティングは織布または不織布であり、高分子繊維バッティング、ガラス繊維バッティング、鉱物綿繊維バッティング、炭素繊維およびそれらのあらゆる組合せからなる群から選択される、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(8)前記バッティングはポリエステル繊維バッティングである、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(9)前記構造は難燃特性、防音特性、電気的絶縁特性、疎水性、光伝達特性または耐火性の1つまたは複数を有する、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(10)前記構造は耐荷重特性を有する、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(11)保護を提供する少なくとも1つのカバー層、反射コーティング、水バリアまたは水蒸気バリアをさらに備える、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(12)1つまたは複数の非バッティング内層をさらに備える、(1)に記載の可撓性絶縁構造体。
(13)可撓性絶縁構造体を調製するための方法であって、
エアロゲル含有粒子およびバインダを含む混合物を1つまたは複数のバッティング層を有するバッティングに塗布することと、
前記バインダを乾燥させることまたは乾燥させることができ、それによって前記可撓性絶縁構造体を形成することと、
を含む、方法。
(14)前記混合物は界面活性剤をさらに含む、(13)に記載の方法。
(15)前記混合物はスラリーである、(13)に記載の方法。
(16)前記バッティングを前記スラリー内に浸漬する、または液浸する、(15)に記載の方法。
(17)前記浸漬または液浸は、撹拌の存在下で行われる、(16)に記載の方法。
(18)前記撹拌はかき混ぜることまたは振動させることによる、(17)に記載の方法。
(19)前記撹拌は、前記浸漬または液浸を行うために使用される時間以下の時間間隔で行われる、(17)に記載の方法。
(20)前記混合物は、前記バッティングに注ぐ、噴霧する、塗る、液浸するまたはそれらのあらゆる組合せによって塗布される、(13)に記載の方法。
(21)前記可撓性絶縁構造体全体は、エアロゲル含有粒子を含浸される、(13)に記載の方法。
(22)前記可撓性絶縁構造体は、エアロゲル含有粒子を部分的に含浸される、または塗られる、(13)に記載の方法。
(23)カバー層を前記バッティングの外面に塗布することをさらに含む、(13)に記載の方法。
(24)カバー層を前記可撓性絶縁構造体の外面に塗布することをさらに含む、(13)に記載の方法。
(25)前記可撓性絶縁構造体は、少なくとも1つの非バッティング内層をさらに含む、(13)に記載の方法。
(26)(1)の可撓性絶縁構造体を備える物品。
(27)(13)の方法によって調整された可撓性絶縁構造体を備える物品。
(28)対象を絶縁するための方法であって、
前記対象を含む物品において(1の可撓性絶縁構造体を組み込むことと、
前記物品を少なくとも150℃の温度に曝すことと
を含む、方法。
(29)前記可撓性絶縁構造体は、前記対象の表面を被覆する、(28)に記載の方法。
(30)前記物品は、衣類、履物、パイプインパイプ配置、絶縁容器、建築物、自動車、船舶、航空機および運動用品の物品からなる群から選択される、(28)に記載の方法。
Although the invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the invention as encompassed by the appended claims. Those skilled in the art will understand that this can be done.
The present invention includes the following aspects.
(1) (a) batting,
(B) a mixture of airgel-containing particles and a binder, wherein the airgel-containing particles impregnate at least one layer of the batting;
A flexible insulating structure comprising:
(2) The flexible insulating structure according to (1), wherein the thermal conductivity of the structure is about 23 mW / m · K or less at 23 ° C. and 1 atm.
(3) The flexible insulating structure according to (1), wherein the entire batting is impregnated with the airgel-containing particles.
(4) The flexible insulating structure according to (1), wherein the binder is an inorganic binder.
(5) The flexible insulating structure according to (1), wherein the binder is gypsum.
(6) The flexible insulating structure according to (1), wherein the mixture further includes a surfactant.
(7) The flexibility according to (1), wherein the batting is a woven fabric or a non-woven fabric, and is selected from the group consisting of polymer fiber batting, glass fiber batting, mineral cotton fiber batting, carbon fiber, and any combination thereof. Insulating structure.
(8) The flexible insulating structure according to (1), wherein the batting is a polyester fiber batting.
(9) The flexible insulating structure according to (1), wherein the structure has one or more of flame retardancy, soundproofing properties, electrical insulation properties, hydrophobicity, light transmission properties, or fire resistance.
(10) The flexible insulating structure according to (1), wherein the structure has load bearing characteristics.
(11) The flexible insulating structure according to (1), further comprising at least one cover layer that provides protection, a reflective coating, a water barrier, or a water vapor barrier.
(12) The flexible insulating structure according to (1), further comprising one or more non-batting inner layers.
(13) A method for preparing a flexible insulating structure comprising:
Applying a mixture comprising airgel-containing particles and a binder to a batting having one or more batting layers;
The binder can be dried or dried, thereby forming the flexible insulating structure;
Including a method.
(14) The method according to (13), wherein the mixture further comprises a surfactant.
(15) The method according to (13), wherein the mixture is a slurry.
(16) The method according to (15), wherein the batting is immersed or immersed in the slurry.
(17) The method according to (16), wherein the immersion or immersion is performed in the presence of stirring.
(18) The method according to (17), wherein the stirring is performed by stirring or vibrating.
(19) The method according to (17), wherein the stirring is performed at time intervals equal to or less than a time used for performing the immersion or immersion.
(20) The method of (13), wherein the mixture is applied by pouring, spraying, painting, dipping or any combination thereof into the batting.
(21) The method according to (13), wherein the entire flexible insulating structure is impregnated with airgel-containing particles.
(22) The method according to (13), wherein the flexible insulating structure is partially impregnated or coated with airgel-containing particles.
(23) The method according to (13), further comprising applying a cover layer to the outer surface of the batting.
(24) The method according to (13), further comprising applying a cover layer to an outer surface of the flexible insulating structure.
(25) The method according to (13), wherein the flexible insulating structure further includes at least one non-batting inner layer.
(26) An article comprising the flexible insulating structure according to (1).
(27) An article comprising a flexible insulating structure adjusted by the method of (13).
(28) A method for insulating an object,
In an article comprising said object (incorporating one flexible insulating structure;
Exposing the article to a temperature of at least 150 ° C;
Including a method.
(29) The method according to (28), wherein the flexible insulating structure covers a surface of the object.
(30) The method according to (28), wherein the article is selected from the group consisting of clothes, footwear, pipe-in-pipe arrangements, insulating containers, buildings, automobiles, ships, aircraft and exercise equipment.

Claims (17)

可撓性断熱ブランケットを調製するための方法であって、
予め製造されたエアロゲル含有粒子およびバインダを含む混合物を1つまたは複数のバッティング層を有するバッティングに塗布することと、
前記バインダを乾燥させることまたは乾燥させることができ、それによって前記可撓性断熱ブランケットを形成することと、
を含み、前記バッティングの厚さが4mm〜50mmであり、重量が50g/m2〜250g/m2である、方法。
A method for preparing a flexible insulating blanket comprising:
And applying a mixture comprising a prefabricated airgel-containing particles and a binder on one or more have a batting layer Luba potting,
The binder can be dried or dried, thereby forming the flexible thermal blanket ;
Wherein the said the thickness of the batting is 4Mm~50mm, a weight of 50g / m 2 ~250g / m 2 , method.
前記混合物は界面活性剤をさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the mixture further comprises a surfactant. 前記混合物はスラリーである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the mixture is a slurry. 前記バッティングを前記スラリー内に浸漬する、または液浸する、請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the batting is immersed or immersed in the slurry. 前記浸漬または液浸は、撹拌の存在下で行われる、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the immersion or immersion is performed in the presence of stirring. 前記撹拌はかき混ぜることまたは振動させることによる、請求項5に記載の方法。   The method of claim 5, wherein the agitation is by stirring or shaking. 前記撹拌は、前記浸漬または液浸を行うために使用される時間以下の時間間隔で行われる、請求項5に記載の方法。   The method according to claim 5, wherein the stirring is performed at a time interval equal to or less than a time used for performing the immersion or immersion. 前記混合物は、前記バッティングに注ぐ、噴霧する、塗る、液浸するまたはそれらのあらゆる組合せによって塗布される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the mixture is applied by pouring, spraying, painting, dipping or any combination thereof on the batting. 前記可撓性断熱ブランケット全体は、エアロゲル含有粒子を含浸される、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the entire flexible insulating blanket is impregnated with airgel-containing particles. 前記可撓性断熱ブランケットは、エアロゲル含有粒子を部分的に含浸される、または塗られる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the flexible thermal blanket is partially impregnated or painted with airgel-containing particles. カバー層を前記バッティングの外面に塗布することをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising applying a cover layer to an outer surface of the batting. カバー層を前記可撓性断熱ブランケットの外面に塗布することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising applying a cover layer to an outer surface of the flexible thermal blanket . 前記可撓性断熱ブランケットは、少なくとも1つの非バッティング内層をさらに含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the flexible thermal blanket further comprises at least one non-batting inner layer. 前記可撓性断熱ブランケットは、前記ブランケットを巻き付けるおよび/または巻き付きを解くことにより、前記ブランケットが物品の周囲を包むことを可能にさせるのに充分な可撓性がある、請求項1に記載の方法。 It said flexible insulation blanket solves the and / or the winding wrapping the blanket, the blanket has sufficient flexibility to cause it possible to wrap the circumference of the article, according to claim 1 Method. 前記エアロゲル含有粒子が、以下の特性:
(1)0.15g/cm3以下のかさ密度、
(2)300〜1,000m2/gの表面積、
(3)90%以上の気孔率、
(4)3mL/g以上の細孔容積、および
(5)1ミクロン未満の孔をもつナノポーラス構造
の組み合わせを有する、請求項1に記載の方法。
The airgel-containing particles have the following characteristics:
(1) Bulk density of 0.15 g / cm 3 or less,
(2) 300-1,000 m 2 / g surface area,
(3) a porosity of 90% or more,
The method of claim 1, comprising a combination of (4) a pore volume of 3 mL / g or more, and (5) a nanoporous structure having pores less than 1 micron.
前記バッティングが、23℃において熱伝導率80mW/m・K以下を有する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the batting has a thermal conductivity of 80 mW / m · K or less at 23 ° C. 前記バインダが、石膏、セメント、石灰、混合マグネシウム塩、ケイ酸塩、又はプラスタバインダである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the binder is gypsum, cement, lime, mixed magnesium salt, silicate, or plaster binder.
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