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JP7590773B2 - Thermal insulation composition, thermal insulation article, and method for producing thermal insulation material - Google Patents

Thermal insulation composition, thermal insulation article, and method for producing thermal insulation material Download PDF

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JP7590773B2 JP2021207162A JP2021207162A JP7590773B2 JP 7590773 B2 JP7590773 B2 JP 7590773B2 JP 2021207162 A JP2021207162 A JP 2021207162A JP 2021207162 A JP2021207162 A JP 2021207162A JP 7590773 B2 JP7590773 B2 JP 7590773B2
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Description

本発明は、断熱用組成物、断熱物品、および上記断熱用組成物を用いた断熱材の製造方法に関する。 The present invention relates to a heat insulating composition, a heat insulating article, and a method for producing a heat insulating material using the heat insulating composition.

医薬品、食品などの冷蔵製品および冷凍製品は、輸送時の品質の劣化を防ぐため、冷蔵、冷凍条件以外の環境では、通常、断熱性を有する発泡スチロール容器や発泡ウレタン等の断熱材を付与した段ボール箱のような、断熱容器に収納されて運搬される(例えば、特許文献1)。 To prevent deterioration of quality during transportation, refrigerated and frozen products such as medicines and food are usually transported in insulated containers, such as polystyrene foam containers or cardboard boxes with insulating materials such as urethane foam, when not in refrigerated or frozen conditions (see, for example, Patent Document 1).

このような断熱容器は、収納される製品と比して嵩高であるため、製品の運送コストがかさむ、という問題があった。また、製品自体とは別に断熱容器を用意し、製品を収納・梱包することが必須であり、運送手順が煩雑化する要因となっていた。 Such insulated containers are bulky compared to the products they contain, which increases the cost of transporting the products. In addition, it is necessary to prepare an insulated container separate from the product itself and store and pack the product in it, which makes the transport process complicated.

一方、製品を高温状態で比較的長時間保つ容器が必要とされる場面も多い。このような容器は、通常、使用時に外部が高温とならず、使用者が素手で触れられることも同時に要求される場合が少なくない。このような容器としては、保温性を持たせるため、発泡スチロール等の嵩高の素材の容器や、側壁が積層構造を有する紙容器等が使用されている。側壁が積層構造を有する紙容器としては、例えば特許文献2のように、側壁の積層内部に空気の層を有するものが知られている。いずれにしても、内側の容積に比して、全体が嵩高であり、容器自体の運送時、収納時のスペースを多大に要するものであった。 On the other hand, there are many situations where a container that can keep a product at a high temperature for a relatively long period of time is required. Usually, such containers are required not to become hot on the outside during use, and at the same time, in many cases, the container must be able to be touched by the user with bare hands. To provide heat retention, containers made of bulky materials such as polystyrene foam, and paper containers with laminated side walls are used. Paper containers with laminated side walls are known to have an air layer inside the laminated side walls, as in Patent Document 2, for example. In either case, the overall container is bulky compared to the internal volume, and the container itself requires a large amount of space when transporting and storing.

また、他の分野において、設備関連(建築、プラント、車体等)では、内壁を構成する基材の裏面側に熱発泡性ポリマー等の断熱材層を設けることで基材内部の断熱性を向上させる技術が知られている(例えば特許文献3)。しかし、従来の断熱材層は、より高い断熱効果を持たせるために一定以上の厚みを持たせる必要があり、内部の容積が制限されたり、基材の運搬コストが増大したり、する問題があった。 In other fields, in the field of facilities (buildings, plants, car bodies, etc.), a technique is known in which an insulating layer such as a thermally foamable polymer is provided on the back side of the substrate that constitutes the inner wall to improve the thermal insulation inside the substrate (e.g., Patent Document 3). However, conventional insulating layers need to be thicker than a certain thickness to provide a higher insulating effect, which causes problems such as limited internal volume and increased costs for transporting the substrate.

上記のように、各分野における従来の断熱材は、多くが嵩高の形態であるため、運搬効率、収納効率を下げる要因となっていた。また、使用される素材も、ガラスウール、断熱ボード、発泡ウレタン、発泡スチロール等に限られており、その厚みと構造上の脆弱性により、微細な加工、成形が困難であり、ボックス状の断熱容器や、比較的大型の基材等、使用される対象が限られていた。 As mentioned above, most conventional insulation materials in various fields are bulky, which reduces transport and storage efficiency. In addition, the materials used are limited to glass wool, insulation boards, urethane foam, polystyrene foam, etc., and due to their thickness and structural fragility, they are difficult to process and mold finely, so their applications are limited to box-shaped insulation containers and relatively large base materials.

このような問題に対して、本発明者らは、従来よりも嵩が低く、かつ、加工性に優れ、微細構造にも適用可能な断熱材として、低密度粉末材料と水溶性高分子溶液とを所定の割合で含有する断熱用塗料、該断熱用塗料を用いる断熱方法および断熱シート材を提供している(例えば、特許文献4参照)。 In response to these problems, the inventors have provided a heat insulating paint containing a low-density powder material and a water-soluble polymer solution in a specific ratio as a heat insulating material that is less bulky than conventional materials, has excellent processability, and can be applied to fine structures, as well as a heat insulating method and heat insulating sheet material that use the heat insulating paint (see, for example, Patent Document 4).

特開平11-147577号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-147577 特開2000-247377号公報JP 2000-247377 A 特開平7-48881号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-48881 特開2013-100406号公報JP 2013-100406 A

上記のように、優れた断熱材が種々知られているが、さらに上記公知の材料とは異なる材料で形成され、良好な断熱性能を有する断熱材料があると、製品のバリエーションを豊富にすることができ好ましい。 As mentioned above, various excellent insulating materials are known, but if there were insulating materials made from materials other than the known materials mentioned above and with good insulating properties, this would be preferable as it would allow for a wider variety of products to be available.

そこで、本発明は、加工性に優れ、微細構造にも適用可能な断熱材であって、断熱性能が良好な断熱材を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide an insulating material that is easy to process and can be applied to microstructures, and has good insulating performance.

発明者らは、鋭意検討の結果、主に水溶性接着剤として使用される、水溶性高分子溶液と低密度粉末材料とを所定の割合で混合した組成物を用いることで、良好な断熱性を有する断熱材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 After extensive research, the inventors discovered that a heat insulating material with good thermal insulation properties can be obtained by using a composition in which a water-soluble polymer solution, which is mainly used as a water-soluble adhesive, is mixed with a low-density powder material in a specified ratio, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明の断熱用組成物は、多孔質粉末および中空粉末の少なくとも一方を含む低密度粉末材料と、水溶性高分子溶液とを含み、前記低密度粉末材料と前記水溶性高分子溶液との混合割合が、水溶性高分子溶液の体積をVa、低密度粉末材料の体積をVbとしたとき、Va:Vb=1:2~1:5である。
本発明の断熱物品は、上記断熱用組成物の凍結乾燥体を含む。
That is, the heat insulating composition of the present invention comprises a low-density powder material including at least one of a porous powder and a hollow powder, and a water-soluble polymer solution, and the mixing ratio of the low-density powder material to the water-soluble polymer solution is Va:Vb=1:2 to 1:5, where Va is the volume of the water-soluble polymer solution and Vb is the volume of the low-density powder material.
The thermal insulation article of the present invention comprises a freeze-dried product of the above-mentioned thermal insulation composition.

本発明の断熱材の製造方法は、上記断熱用組成物を、基体の表面に塗布または型に流し込む成形工程と、前記成形工程により得られた、前記断熱用組成物を凍結させる凍結工程と、前記凍結工程により得られた凍結された前記断熱用組成物を、真空乾燥させる真空乾燥工程と、を有する。 The method for producing a heat insulating material of the present invention includes a molding step of applying the heat insulating composition to the surface of a substrate or pouring the composition into a mold, a freezing step of freezing the heat insulating composition obtained by the molding step, and a vacuum drying step of vacuum drying the frozen heat insulating composition obtained by the freezing step.

本実施の形態の断熱用組成物および断熱材の製造方法によれば、加工性に優れ、断熱性能が良好な断熱材を提供できる。また、その厚みを抑えた断熱材とすることもでき、この場合、低嵩でありながら、断熱性の良好な断熱材を提供できる。 The heat insulating composition and the method for producing a heat insulating material according to the present embodiment can provide a heat insulating material that is easy to process and has good heat insulating performance. It is also possible to produce a heat insulating material with a reduced thickness, in which case a heat insulating material that is low in bulk but has good heat insulating properties can be provided.

本実施の形態の断熱物品によれば、本実施の形態の断熱材を有しているため、良好な断熱性能を奏することができる。 The insulating article of this embodiment has good insulating performance because it contains the insulating material of this embodiment.

実施例で用いた断熱容器の概略構成を示す側断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a heat-insulating container used in the examples. 実施例で用いた他の断熱容器の概略構成を示す(a)側断面図と(b)平面図である。1A and 1B are a side cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of another heat-insulating container used in the examples. 図1の断熱容器に、高温試験用の温度測定器を収容した図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which a temperature measuring device for high temperature testing is housed in the thermal insulation container of FIG. 1 . 実施例2および比較例1の測定温度の変化を示すグラフである。1 is a graph showing changes in measurement temperature in Example 2 and Comparative Example 1. 図2の断熱容器に、低温試験用の温度測定器を収容した図である。FIG. 3 is a diagram showing a state in which a temperature measuring device for low-temperature testing is housed in the thermal insulation container of FIG. 2 . 実施例2および比較例2の測定温度の変化を示すグラフである。1 is a graph showing changes in measurement temperature in Example 2 and Comparative Example 2. 実施例1および比較例3の測定温度の変化を示すグラフである。1 is a graph showing changes in measurement temperature in Example 1 and Comparative Example 3.

以下、本発明の断熱用組成物、断熱物品、および上記断熱用組成物を用いた断熱材の製造方法について、それぞれ一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。 The heat insulating composition, heat insulating article, and method for producing a heat insulating material using the heat insulating composition of the present invention will be described in detail below with reference to one embodiment of each.

<断熱用組成物>
本実施の形態の断熱用組成物は、多孔質粉末および中空粉末の少なくとも一方を含む低密度粉末材料と、水溶性高分子溶液とを含んでなる断熱用組成物である。以下、各成分について説明する。
<Thermal insulation composition>
The heat insulating composition of the present embodiment is a heat insulating composition comprising a low-density powder material containing at least one of a porous powder and a hollow powder, and a water-soluble polymer solution. Each component will be described below.

(水溶性高分子溶液)
本実施の形態において、使用される水溶性高分子溶液は、溶媒として精製水等を用い、その溶媒に溶質として水溶性高分子を溶解してなる溶液である。すなわち、この種の溶剤系塗料で従来よく使用されていた有機溶剤に高分子化合物を溶解したものとは異なる。
(Water-soluble polymer solution)
In the present embodiment, the water-soluble polymer solution used is a solution in which purified water or the like is used as a solvent and a water-soluble polymer is dissolved in the solvent as a solute. This differs from the conventional method of dissolving polymer compounds in organic solvents.

精製水や精製水にポリビニルアルコール(PVA)を溶解したPVA水溶液に、メチルシリケートや臨界乾燥ゲル等のシリカ等を投入すると、該シリカ等が液面上部に保持されたままとなり、この状態は1週間以上保たれる。したがって、低密度粉末材料は、水溶性高分子溶液中に溶解、懸濁等が生じにくい。そのため、水溶性高分子を使用することによって、低密度粉末材料の立体構造の崩壊等により断熱効果が低減することは抑制される。 When silica, such as methyl silicate or critical drying gel, is added to purified water or an aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA) dissolved in purified water, the silica remains above the liquid surface and this state is maintained for more than one week. Therefore, low-density powder materials are unlikely to dissolve or be suspended in a water-soluble polymer solution. Therefore, by using a water-soluble polymer, the reduction in the insulating effect due to the collapse of the three-dimensional structure of the low-density powder material is suppressed.

これに対して、後述の多孔質または中空の低密度粉末材料を有機溶剤と混合する場合、その低密度粉末材料の種類によっては、メチルシリケートや臨界乾燥ゲル等のシリカ等が溶剤中で粉末の存在が視認できなくなり(いわゆる溶解したような状態(透明)となり)、有機溶媒に低密度粉末材料を懸濁して生成した塗料においては、十分な断熱効果が見られないことを、本発明者らは既に確認している(上記特許文献4参照)。 In contrast, when a porous or hollow low-density powder material described below is mixed with an organic solvent, depending on the type of low-density powder material, the presence of the powder such as methyl silicate or silica such as critical drying gel cannot be visually confirmed in the solvent (it becomes in a dissolved state (transparent)), and the inventors have already confirmed that a paint produced by suspending the low-density powder material in an organic solvent does not have a sufficient heat insulating effect (see Patent Document 4 above).

また、低密度粉末としてゼオライトまたは炭酸カルシウムを使用して有機溶剤と混合した場合、溶剤が粉末中に浸潤しやすく、断熱用組成物として調製するためには、粉末含有量を減じなければならないことも確認している。この原因は明らかではないが、溶剤が、表面張力の低さ等の要因により、粉体の孔に入り込みやすいためと推察される。断熱用組成物中の低密度粒子の量を減じることとなれば、その断熱効果を十分に奏することは困難となってしまう。 It has also been confirmed that when zeolite or calcium carbonate is used as a low-density powder and mixed with an organic solvent, the solvent easily penetrates into the powder, and in order to prepare a heat insulating composition, the powder content must be reduced. The reason for this is unclear, but it is presumed that this is because the solvent easily penetrates into the pores of the powder due to factors such as low surface tension. If the amount of low-density particles in the heat insulating composition is reduced, it becomes difficult to fully achieve the heat insulating effect.

一方、PVA水溶液(5~20質量%)においてはこのような現象は見られず、ゼオライトまたは炭酸カルシウムの十分量との混合が可能であり、十分な断熱効果を奏することが可能である。 On the other hand, this phenomenon is not observed in aqueous PVA solutions (5-20% by mass), and it is possible to mix it with a sufficient amount of zeolite or calcium carbonate, which can provide sufficient insulating effect.

上記の事象より、低密度粉末を含有する断熱用組成物としての性能を十分に奏するためには、有機溶剤ではなく、水性溶液(特に後述の水溶性高分子溶液)の使用が特に適していることを既に見出しているが、本実施の形態は、その他の形態としても、良好な断熱材を形成し得る断熱用組成物を見出したものである。 In view of the above, it has already been found that in order to fully utilize the performance of a heat insulating composition containing a low-density powder, it is particularly suitable to use an aqueous solution (particularly the water-soluble polymer solution described below) rather than an organic solvent. In this embodiment, however, a heat insulating composition that can form a good heat insulating material in other forms has been found.

本実施の形態に使用される水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル、デンプン、水性ウレタンが挙げられる。特に、ポリビニルアルコールが、後述する紙、布、不織布等のシート材に対して広く親和性が高く、塗布が容易であること、塗布後の乾燥時間が比較的短いことから、好適に使用可能である。 Examples of water-soluble polymers that can be used in this embodiment include polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl acetate, starch, and water-based urethane. In particular, polyvinyl alcohol is suitable for use because it has a wide and high affinity for sheet materials such as paper, cloth, and nonwoven fabric, which will be described later, is easy to apply, and has a relatively short drying time after application.

水溶性高分子としてポリビニルアルコールを使用する場合、その分子量が10,000~200,000、特に50,000~150,000のものを使用することが好ましい。分子量が低すぎれば、安定した塗膜が形成しづらく、また、分子量が高すぎれば、所望の水溶液を調製することが困難となる。 When using polyvinyl alcohol as the water-soluble polymer, it is preferable to use one with a molecular weight of 10,000 to 200,000, especially 50,000 to 150,000. If the molecular weight is too low, it is difficult to form a stable coating film, and if the molecular weight is too high, it is difficult to prepare the desired aqueous solution.

また、水溶性高分子溶液における水溶性高分子の濃度は、0.5~50質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましく、0.5~5質量%がさらに好ましい。 The concentration of the water-soluble polymer in the water-soluble polymer solution is preferably 0.5 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and even more preferably 0.5 to 5% by mass.

(低密度粉末材料)
本実施の形態に使用する低密度粉末材料は、多孔質粉末および中空粉末の少なくとも一方を含むものであり、この低密度粉末材料は、断熱材における断熱効果を発揮させるための主要な材料である。なお、本明細書において「低密度粉末」とは、粉末の状態で、25℃、1気圧の条件下で0.5g/cm未満、特に0.15g/cm未満となるものを指す。
(Low density powder material)
The low-density powder material used in this embodiment includes at least one of a porous powder and a hollow powder, and this low-density powder material is a main material for exerting the heat insulating effect of the heat insulating material. In this specification, the "low-density powder" refers to a powder having a density of less than 0.5 g/ cm3 , particularly less than 0.15 g/ cm3 , under conditions of 25°C and 1 atmospheric pressure.

本実施の形態に使用する低密度粉末材料としては、例えば、シリカ、メチルシリケート、アルミナ、シリカ・アルミナ、セラミック、ゼオライト、炭酸カルシウム、ジルコニア等の公知の材質から成る多孔質または中空の粉末を使用できる。 The low-density powder material used in this embodiment may be, for example, a porous or hollow powder made of a known material such as silica, methyl silicate, alumina, silica-alumina, ceramic, zeolite, calcium carbonate, or zirconia.

特に、メチルシリケートモノマーを常圧乾燥または臨界乾燥でエアロゲル化したものが、低密度での製造が容易であること、ナノレベルでの多孔構造または中空構造を比較的容易に形成し得ること、水溶液中で崩壊しにくいこと、などから、好適に使用可能である。 In particular, aerogels made by drying methyl silicate monomer at normal pressure or critical drying are suitable for use because they are easy to manufacture at low density, can relatively easily form porous or hollow structures at the nano level, and are not easily disintegrated in aqueous solutions.

この低密度粉末材料は、多孔率の程度にかかわらず、素材自体の熱伝導率が0.15W/(m・K)以下、特に、0.1W/(m・K)以下、さらには0.06~0.018W/(m・K)のものを使用することが好ましい。 Regardless of the degree of porosity, it is preferable to use a low-density powder material whose thermal conductivity is 0.15 W/(m·K) or less, particularly 0.1 W/(m·K) or less, and even more preferably 0.06 to 0.018 W/(m·K).

低密度粉末材料として多孔質の低密度粉末を使用する場合、その多孔率は50.0~99.8%、特に70~99.8%、さらに86~99.8%とすることが好ましい。 When using a porous low-density powder as the low-density powder material, it is preferable that the porosity is 50.0 to 99.8%, particularly 70 to 99.8%, and even more preferably 86 to 99.8%.

また、低密度粉末材料の構造にかかわらず、その平均粒径は、2~25μm、特に5~23μm、さらには8~17μmとすることが好ましい。組成物に含まれる低密度粉末材料の粒径が25μm以上であると、断熱材の形成にあたって低密度粉末材料の分散状態を良好に維持できない場合があり、また、2μm以上であると、断熱材に包含される空気の量が少なくなってしまい、十分な断熱効果が得られなくなる場合がある。 Regardless of the structure of the low-density powder material, it is preferable that its average particle size is 2 to 25 μm, particularly 5 to 23 μm, and even more preferably 8 to 17 μm. If the particle size of the low-density powder material contained in the composition is 25 μm or more, the dispersion state of the low-density powder material may not be maintained well when forming the insulation material, and if it is 2 μm or more, the amount of air contained in the insulation material may be reduced, and sufficient insulation effect may not be obtained.

低密度粉末材料は、比表面積が400m/g以上、特に500~1000m/g、さらに600~1000m/gのものを使用することが好ましい。比表面積を上げることで、多孔質粉末を使用する場合には多孔率を高くすることができ、中空粒子を使用する場合は粒子内に内包される空気量を多くすることができる。また、比表面積が大きい低密度粉末材料を使用することで、断熱材全体の質量を軽減することもできる。 It is preferable to use a low-density powder material with a specific surface area of 400 m 2 /g or more, particularly 500 to 1000 m 2 /g, and more preferably 600 to 1000 m 2 /g. By increasing the specific surface area, it is possible to increase the porosity when using porous powder, and to increase the amount of air contained within the particles when using hollow particles. In addition, by using a low-density powder material with a large specific surface area, it is possible to reduce the mass of the entire insulation material.

本実施の形態の断熱用組成物は、上記の水溶性高分子溶液と、低密度粉末材料とを、体積比で1:2~1:5の割合、好ましくは1:3~1:4の割合で混合することで製造することができる。低密度粉末の配合量が多すぎれば、流動性が悪く、塗布や流し込みによる断熱材の形成がしづらくなり、また、少なすぎれば、本実施の形態の目的である断熱効果が十分に得られなくなってしまう。 The heat insulating composition of this embodiment can be produced by mixing the water-soluble polymer solution and the low-density powder material in a volume ratio of 1:2 to 1:5, preferably 1:3 to 1:4. If the amount of low-density powder is too high, the fluidity will be poor and it will be difficult to form the heat insulating material by coating or pouring, and if the amount is too low, the heat insulating effect that is the objective of this embodiment will not be fully achieved.

(繊維材料)
本実施の形態において、さらに、繊維材料を用いることもできる。この繊維材料は任意成分である。
(Textile materials)
In this embodiment, a fiber material may also be used. This fiber material is an optional component.

繊維材料としては、得られる断熱材の構造補強材として機能する繊維材料ものであれば特に限定されず、無機繊維および有機繊維のいずれも用いることができる。無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、アルミナ繊維、セラミック繊維、カーボン繊維等が挙げられる。有機繊維としては、例えば、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維等の樹脂繊維等が挙げられる。このような繊維材料を含有させることで、得られる断熱材の強度を向上させることができる。 The fiber material is not particularly limited as long as it functions as a structural reinforcement for the resulting insulation material, and both inorganic and organic fibers can be used. Examples of inorganic fibers include glass fibers, alumina fibers, ceramic fibers, and carbon fibers. Examples of organic fibers include resin fibers such as polyimide fibers and polyamide fibers. By including such fiber materials, the strength of the resulting insulation material can be improved.

ここで用いる繊維材料としては、例えば、その繊維の直径が1~5μmが好ましく、3~5μmがより好ましい。また、繊維の長さが、1~5mmが好ましく、3~5mmがより好ましい。なお、ここで繊維に関する直径および長さは、繊維材料に含まれる繊維の算術平均値である。 For example, the fiber material used here preferably has a fiber diameter of 1 to 5 μm, more preferably 3 to 5 μm. The fiber length is preferably 1 to 5 mm, more preferably 3 to 5 mm. Note that the diameter and length of the fiber here are the arithmetic average values of the fibers contained in the fiber material.

繊維の直径が小さすぎると、凝集しやすくなるため、断熱用組成物の粘度上昇を招き成膜性が低下するおそれがあり、直径が大きすぎると、補強効果が小さくなり、成膜性や耐熱性が低下したり、熱の伝達経路が形成されて熱伝導率が大きくなり断熱性が低下したり、するおそれがある。 If the fiber diameter is too small, it will be prone to aggregation, which may increase the viscosity of the insulating composition and reduce film-forming properties. If the diameter is too large, the reinforcing effect will be reduced, reducing film-forming properties and heat resistance, or a heat transfer path will be formed, increasing thermal conductivity and reducing insulating properties.

また、繊維が短すぎると、補強効果が小さくなり、成膜性や耐熱性が低下するおそれがあり、繊維が長すぎると、凝集しやすくなるため、断熱用組成物の粘度上昇を招き成膜性が低下するおそれがあり、また、熱の伝達経路が形成されて熱伝導率が大きくなり断熱性が低下するおそれがある。 Furthermore, if the fibers are too short, the reinforcing effect will be small, and film-forming properties and heat resistance may decrease. If the fibers are too long, they will be more likely to aggregate, which may increase the viscosity of the insulating composition and decrease film-forming properties. In addition, a heat transfer path may be formed, increasing thermal conductivity and decreasing insulating properties.

この繊維材料の含有量は、低密度粉末100質量部に対して、1~10質量部配合することが好ましく、2~8質量部がより好ましい。10質量部を超えると、凝集しやすくなるため、断熱用組成物の粘度上昇を招き成膜性が低下したり、熱の伝達経路が形成されて熱伝導率が大きくなり断熱性が低下したり、するおそれがあり、1質量部未満であると、補強効果が十分に発揮されないおそれがある。 The content of this fiber material is preferably 1 to 10 parts by mass, more preferably 2 to 8 parts by mass, per 100 parts by mass of the low-density powder. If it exceeds 10 parts by mass, it will be more likely to aggregate, which may increase the viscosity of the insulation composition and reduce film-forming properties, or a heat transfer path will be formed, increasing thermal conductivity and reducing insulation properties. If it is less than 1 part by mass, the reinforcing effect may not be fully exerted.

上記のように、本実施の形態における断熱用組成物は、上記した低密度粉末材料と水溶性高分子溶液とを所定の割合で混合し、必要に応じて繊維成分を配合することにより得ることができる。この断熱用組成物は、後述する方法で断熱材を形成するのに用いられるもので、通常、液状の組成物として調製される。 As described above, the heat insulating composition in this embodiment can be obtained by mixing the low-density powder material and the water-soluble polymer solution in a predetermined ratio and adding a fiber component as necessary. This heat insulating composition is used to form a heat insulating material by the method described below, and is usually prepared as a liquid composition.

液状の組成物として得られた断熱用組成物は、後述するように、例えば、基材への塗布や、型への流し込みにより、断熱材を形成できる。 The insulating composition obtained as a liquid composition can be used to form an insulating material, for example, by applying it to a substrate or pouring it into a mold, as described below.

この断熱用組成物の粘度は、断熱材を所望の形状に形成できるものであれば特に限定されない。例えば、断熱用組成物を塗料として用いる場合、その粘度は、500~100,000mPa・sとするのが好ましく、塗膜の膜厚が10μmのときの室温自然乾燥時の乾燥時間が、室温自然乾燥で2時間以下であることが好ましい。このような構成とすることで、当該塗料は、接着剤としても使用可能となる。なお、本明細書における「粘度」は、全て25℃での粘度を示すものとする。 The viscosity of the heat insulating composition is not particularly limited as long as it allows the heat insulating material to be formed into the desired shape. For example, when the heat insulating composition is used as a paint, the viscosity is preferably 500 to 100,000 mPa·s, and the drying time when naturally drying at room temperature when the coating film has a thickness of 10 μm is preferably 2 hours or less. With this configuration, the paint can also be used as an adhesive. Note that all "viscosity" in this specification refers to the viscosity at 25°C.

本実施の形態の断熱用組成物を塗料として用いる場合、目的とする物品に塗料層の厚さが2~200μmとなるように塗布することが好ましい。この塗料は、液状の水溶液であるため、目的物が微細な構造を有する場合であっても容易に塗布でき、断熱効果を付することができる。このとき、塗料層の厚さが2~200μmとなるようにシート材に塗布すると、断熱シート材を形成できる。この断熱シート材を、包装材としたり、目的の物品に貼付したりすることで、目的の物品に対して断熱効果を付与することができる。 When the heat insulating composition of this embodiment is used as a paint, it is preferable to apply it to the target article so that the paint layer is 2 to 200 μm thick. Since this paint is a liquid aqueous solution, it can be easily applied even to target objects with fine structures, and can provide a heat insulating effect. In this case, when the paint is applied to a sheet material so that the paint layer is 2 to 200 μm thick, a heat insulating sheet material can be formed. This heat insulating sheet material can be used as a packaging material or attached to the target article, and can provide a heat insulating effect to the target article.

本実施の形態の断熱用組成物は、上記した低密度粉末材料として、多孔質粉末及び中空粉末のうち少なくとも一方を含んでいる。断熱用組成物中にこのような粉末が含まれることで、形成される断熱材中に空気が含ませることができ、この内部の空気により断熱効果を生じさせることができる。 The heat insulating composition of this embodiment contains at least one of a porous powder and a hollow powder as the low-density powder material described above. By including such a powder in the heat insulating composition, air can be contained in the insulating material formed, and this internal air can provide an insulating effect.

また、本実施の形態の断熱用組成物は、このような低密度の粉末を使用することにより、塗料全体の質量を軽減させることもできる。この観点からは、多孔質粉末を使用した場合、より多孔性の高い粒子を使用することが好ましく、より比表面積の高いものを使用することが好ましい。 In addition, by using such a low-density powder, the heat insulating composition of this embodiment can also reduce the overall mass of the paint. From this perspective, when using a porous powder, it is preferable to use particles with higher porosity, and it is preferable to use particles with a higher specific surface area.

本実施の形態の断熱用組成物は、上記説明した性能面に加えて、有機溶剤を用いることなく得ることができるため、人体への影響が懸念されるものではなく、食品、医薬品の包装や、住宅用建材としての用途にも適用可能である。また、本実施の形態の塗料は、樹脂製品等に塗布してもその製品を腐食させることもなく、良好な断熱効果を奏することができる。すなわち、本実施の形態における断熱用組成物は、安全面、環境面でも有利な組成物である。 In addition to the performance aspects described above, the heat insulating composition of this embodiment can be obtained without using organic solvents, so there is no concern about its effects on the human body, and it can be used for packaging food and medicine, and as a building material for housing. Furthermore, the paint of this embodiment can provide good heat insulating effects even when applied to resin products, etc., without corroding the products. In other words, the heat insulating composition of this embodiment is a composition that is advantageous in terms of both safety and the environment.

<断熱材の製造方法>
次に、上記断熱用組成物を用いて断熱材を製造する方法について説明する。
<Method of manufacturing the heat insulating material>
Next, a method for producing a thermal insulating material using the above-mentioned heat insulating composition will be described.

まず、断熱用組成物を用いて、断熱性を付与する対象となる基体の表面に塗布したり、断熱材成形用の型に流し込んだりして、断熱材組成物を断熱材形状とする(成形工程)。 First, the heat insulating composition is applied to the surface of the substrate to which heat insulating properties are to be imparted, or poured into a mold for forming the heat insulating material, to give the heat insulating composition a shape for the heat insulating material (molding process).

この成形工程において、基体に塗布する際には、その塗膜の厚さは特に限定されないが、例えば、2~200μmが好ましく、5~50μmがより好ましく、5~25μmがさらに好ましい。 In this molding process, the thickness of the coating film applied to the substrate is not particularly limited, but is preferably 2 to 200 μm, more preferably 5 to 50 μm, and even more preferably 5 to 25 μm.

このとき、具体的には、断熱用組成物の粘度は、500~100,000mPa・s、特に10,000~30,000mPa・sとすることが好ましい。粘度が高すぎても低すぎても、上記の厚さの塗料層を形成することが困難となるためである。 Specifically, the viscosity of the heat insulating composition is preferably 500 to 100,000 mPa·s, and more preferably 10,000 to 30,000 mPa·s. If the viscosity is too high or too low, it will be difficult to form a paint layer of the above thickness.

また、成形用型に流し込む際には、用いる成形型は所望の形状に成形できるものであれば特に限定されるものではない。このとき、断熱性組成物の粘度は、成形型内に十分に充填可能な粘度であればよい。 When pouring into a mold, the mold to be used is not particularly limited as long as it can be molded into the desired shape. In this case, the viscosity of the heat insulating composition should be such that it can be sufficiently filled into the mold.

上記した基体および成形型は、そのまま、後述するような冷凍乾燥工程に付されるため、冷凍時に問題が生じないような材質で形成されたものが好ましく、例えば、金属製、樹脂製、木製等で形成された基体および成形型が使用できる。 The above-mentioned base and mold are directly subjected to the freeze-drying process described below, so they are preferably made of a material that will not cause problems during freezing. For example, bases and molds made of metal, resin, wood, etc. can be used.

次いで、塗布または流し込みにより断熱材形状にした断熱用組成物を、冷却により断熱用組成物を凍結させる(凍結工程)。この凍結は、水溶性高分子溶液の溶媒が凍結する温度まで冷却するものであり、溶媒は通常水が用いられ、例えば、-5~-80℃に冷却して行うことが好ましい。このとき、急速に冷却することが好ましく、例えば、温度が30分以内に最大氷結晶生成帯(マイナス5℃~マイナス1℃)を通過するように凍結することが好ましい。このように急速に冷凍することで、低密度粉末材料が分散状態を維持でき、また、断熱材の製造効率を向上できる。 Then, the insulating composition that has been applied or poured into the shape of an insulating material is frozen by cooling (freezing step). This freezing is performed by cooling to a temperature at which the solvent of the water-soluble polymer solution freezes. The solvent is usually water, and it is preferable to cool to, for example, -5 to -80°C. At this time, it is preferable to cool rapidly, for example, to pass the maximum ice crystal formation zone (-5°C to -1°C) within 30 minutes. By freezing rapidly in this way, the low-density powder material can be maintained in a dispersed state, and the manufacturing efficiency of the insulating material can be improved.

上記冷却により、溶媒において氷の結晶が生成する。氷の結晶は、最初に結晶の核が生成し、ついで、この核が成長して得られる。このとき、低密度粉末材料が均一に分散した状態で凍結されるのが好ましい。 The above cooling causes ice crystals to form in the solvent. The ice crystals are obtained by first forming crystal nuclei, which then grow. At this time, it is preferable for the low-density powder material to be frozen in a uniformly dispersed state.

次いで、凍結させた断熱用組成物を、減圧状態で乾燥(真空乾燥)させる(乾燥工程)。この乾燥工程において、断熱用組成物中の凍っている溶媒(水分)は、昇華して、断熱用組成物から除去され、低密度粉末材料同士は水溶性高分子により接着、結合される。そして、除去された溶媒(水分)の存在していた箇所は空間として残るため、低密度粉末材料間が多孔状となった断熱材(凍結乾燥体)が得られる。 The frozen insulating composition is then dried (vacuum dried) under reduced pressure (drying process). In this drying process, the frozen solvent (moisture) in the insulating composition sublimes and is removed from the insulating composition, and the low-density powder materials are bonded and joined together by the water-soluble polymer. Then, spaces remain in the areas where the removed solvent (moisture) was present, resulting in an insulating material (freeze-dried body) with porous spaces between the low-density powder materials.

乾燥工程における乾燥条件としては、公知の条件で行うことができ、通常、減圧下、常温または加熱して、凍結された断熱用組成物の乾燥を行う。例えば、4~100Paの減圧条件で、常温~60℃の温度となるようにする。また、このときの乾燥時間は、断熱用組成物の表面積や構造物の大きさにより適宜調整でき、所望の乾燥状態となるように設定すればよく、例えば、1分~48時間が好ましく、4時間~36時間がより好ましく、18時間~30時間がより好ましい。 The drying process can be carried out under known conditions, and the frozen heat insulating composition is usually dried under reduced pressure at room temperature or with heating. For example, the temperature is set to room temperature to 60°C under reduced pressure conditions of 4 to 100 Pa. The drying time can be adjusted appropriately depending on the surface area of the heat insulating composition and the size of the structure, and may be set so as to achieve the desired dry state; for example, 1 minute to 48 hours is preferred, 4 hours to 36 hours is more preferred, and 18 hours to 30 hours is even more preferred.

このようにして得られる断熱材は、低密度粉末材料自体と、上記した除去された水分に対応する多孔状の空間とが、共に断熱性に寄与するため、極めて良好な断熱性能を有するものとなる。 The insulating material obtained in this way has extremely good insulating properties because both the low-density powder material itself and the porous spaces corresponding to the moisture removed as described above contribute to the insulating properties.

本実施の形態の断熱用組成物および断熱材の製造方法によれば、微細な構造を有する物品や、耐溶剤性の低い物品に対しても適用可能であり、これらの物品にも断熱効果を付与することができる。 The heat insulating composition and the method for manufacturing a heat insulating material according to this embodiment can be applied to articles having fine structures and articles with low solvent resistance, and can provide heat insulating effects to these articles as well.

<断熱物品>
本実施の形態の断熱物品は、上記説明した断熱用組成物を用い、上記のように凍結乾燥して得られる断熱材(凍結乾燥体)を含むものである。
<Thermal insulation products>
The heat insulating article of the present embodiment includes a heat insulating material (freeze-dried body) obtained by freeze-drying the heat insulating composition described above as described above.

このようにして得られる断熱材は、上記したように、低密度粉末材料が水溶性高分子により結合され、かつ、上記除去された水分に対応した多孔状の構造を有し、良好な断熱性能を有する。 The insulating material obtained in this manner has, as described above, low-density powder material bound by a water-soluble polymer, a porous structure that corresponds to the moisture removed, and has good insulating properties.

この断熱物品は、全部が上記断熱材のみで構成されていてもよいし、その一部が上記断熱材で構成されていてもよい。一般には、目的の物品を包装したり、目的の物品に添付したりして、断熱物品の一部に上記断熱材(凍結乾燥体)を有するようにする。 The insulating article may be entirely or partially composed of the insulating material. In general, the insulating material (freeze-dried body) is included as part of the insulating article by packaging or attaching it to the desired article.

このような断熱物品としては、例えば、容器の内周または外周に断熱材を形成した構成である断熱容器、内容器と外容器とからなる容器であって、その内容器と外容器の間に上記断熱材を有する構成となる断熱容器や、シート材の上に所定の厚さの断熱材が形成されている積層構造の断熱シート、などが挙げられる。上記断熱材は、外部雰囲気と接触しないように設けられることが好ましい。 Examples of such insulating articles include an insulating container in which an insulating material is formed on the inner or outer periphery of the container, an insulating container consisting of an inner container and an outer container with the insulating material between the inner container and the outer container, and an insulating sheet having a laminated structure in which an insulating material of a predetermined thickness is formed on a sheet material. It is preferable that the insulating material is provided so as not to come into contact with the external atmosphere.

この断熱物品としては、例えば、従来、別途断熱容器に収納して運送されてきた冷蔵・冷凍製品について、製品自体に断熱性を付与することが可能となる。また、断熱容器に冷蔵・冷凍製品を収納して使用する場合においても、該断熱容器の嵩を減じることが可能であり、運送効率を上げることができる。 For example, this insulating article can provide insulation to refrigerated or frozen products that have traditionally been stored and transported in separate insulated containers. Even when storing refrigerated or frozen products in an insulated container, it is possible to reduce the bulk of the container, improving transportation efficiency.

また、保温性の包装容器として、内容物の容積に比して、従来よりも容器自体の嵩が低い断熱性包装容器を製造することが可能である。 In addition, it is possible to manufacture a thermal insulation packaging container that is less bulky than conventional containers compared to the volume of the contents.

また、例えば住宅用の壁紙裏面に本実施の形態の断熱用組成物を塗布することにより、低嵩の断熱材を裏面に設け、壁に断熱性を付与することができる。 In addition, for example, by applying the heat insulating composition of this embodiment to the back surface of wallpaper for residential use, a low-bulk insulating material can be provided on the back surface, providing heat insulation to the wall.

以下、本実施の形態の断熱用組成物について、実施例を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明がこの実施例の記載に限定して解釈されるものでないことは言うまでもない。 The heat insulating composition of this embodiment will be described in detail below with reference to examples. It goes without saying that the present invention is not limited to the description of these examples.

〔実施例1〕
1質量%のポリビニルアルコール(PVA)水溶液100mLと低密度粉末としてエアロゲル22.5g(300mL)とを、ミキサーを用いて均一に混合して断熱用組成物1を調製した(配合比率(体積比)は、水溶性高分子溶液:低密度粉末=1:3)。ここで、低密度粉末はシリカ粉末(英徳市埃力生亜太電子有限会社製、品名:エアロゲル、密度0.0125~0.018g/cm、平均粒径5μm、比表面積650m/g)、PVAはJC33(日本酢ビ・ポパール株式会社製、商品名)を使用した。調製した断熱用組成物1の粘度は10,000mPa・sであった。
Example 1
100 mL of 1% by mass polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution and 22.5 g (300 mL) of aerogel as low-density powder were uniformly mixed using a mixer to prepare heat insulating composition 1 (mixing ratio (volume ratio) was water-soluble polymer solution: low-density powder = 1:3). Here, the low-density powder was silica powder (manufactured by Yingde City Elite Asia-Pacific Electronics Co., Ltd., product name: aerogel, density 0.0125-0.018 g/cm 3 , average particle size 5 μm, specific surface area 650 m 2 /g), and the PVA was JC33 (manufactured by Nippon Vinyl Acetate Popal Co., Ltd., product name). The viscosity of the prepared heat insulating composition 1 was 10,000 mPa·s.

この断熱用組成物1を、直径が5cmの筒状容器の内壁部および内側底部と、筒状容器の蓋の内側に、それぞれ厚さが1cmとなるように型を配置して流し込み、断熱用組成物を備えた筒状容器を形成した。 This heat insulating composition 1 was poured into the inner wall and inner bottom of a cylindrical container with a diameter of 5 cm, and into the inside of the lid of the cylindrical container, with a mold placed so that the thickness was 1 cm, to form a cylindrical container equipped with the heat insulating composition.

これを冷凍庫で-15℃、2日間冷却し、断熱用組成物を凍らせた。その後、-0.1MPa(ゲージ圧)、常温の条件で、1週間真空乾燥させて、断熱材を有する断熱容器1Aを製造した。図1にこの断熱容器の概略構成を示す側断面図を表している。 This was cooled in a freezer at -15°C for two days to freeze the heat insulating composition. It was then vacuum dried for one week at -0.1 MPa (gauge pressure) and room temperature to produce the heat insulating container 1A with heat insulating material. Figure 1 shows a side cross-sectional view showing the schematic configuration of this heat insulating container.

ここで、断熱容器1Aは、断熱材2が形成された円筒状の容器3およびその蓋3aからなり、蓋を閉じると、断熱容器1Aの内部は、周囲を断熱材2で覆われた空間になっている。 Here, the insulated container 1A is composed of a cylindrical container 3 with insulating material 2 formed therein and its lid 3a. When the lid is closed, the inside of the insulated container 1A becomes a space surrounded by the insulating material 2.

さらに、断熱用組成物1を、内側の寸法が100mm×100mm×100mmの成形型に収容し、その中央に、上方から直径が65mmの円柱体を深さ75mmまで差し込むように配置した。 The heat insulating composition 1 was then placed in a mold with inner dimensions of 100 mm x 100 mm x 100 mm, and a cylinder with a diameter of 65 mm was inserted into the center from above to a depth of 75 mm.

これを冷凍庫で-15℃、2日間冷却し、断熱用組成物を凍らせた。その後、-0.1MPa(ゲージ圧)、常温の条件で、1週間真空乾燥させて、得られた凍結乾燥体を、上記成形型から取り出し、円柱体を外して、円柱状の収容部を有する断熱材のみからなる断熱容器1Bを製造した。 This was cooled in a freezer at -15°C for two days to freeze the heat insulating composition. It was then vacuum dried for one week at -0.1 MPa (gauge pressure) and room temperature, and the resulting freeze-dried product was removed from the mold, and the cylindrical body was removed to produce an insulating container 1B consisting only of the insulating material with a cylindrical container section.

ここで、図2に示したように、断熱容器1Bは、断熱材2のみで形成されており、その上部中央に開口した収容部を有している。 Here, as shown in FIG. 2, the insulated container 1B is made only of the insulating material 2 and has an opening in the center of the top.

〔実施例2〕
実施例1と同様に、1質量%のポリビニルアルコール(PVA)水溶液100mLと低密度粉末としてエアロゲル22.5g(300mL)とを混合し、さらに、ポリイミド繊維1gを加え、ミキサーを用いて均一に混合して断熱用組成物2を調製した(配合比率(体積比)は、水溶性高分子溶液:低密度粉末=1:3)。
ここで、ポリイミド繊維は、平均繊維長1cm、平均繊維径12μmを使用した。
Example 2
As in Example 1, 100 mL of a 1% by mass polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution was mixed with 22.5 g (300 mL) of aerogel as a low-density powder, and 1 g of polyimide fiber was added. The mixture was mixed uniformly using a mixer to prepare a heat insulating composition 2 (the mixing ratio (volume ratio) was water-soluble polymer solution: low-density powder = 1:3).
The polyimide fibers used herein had an average fiber length of 1 cm and an average fiber diameter of 12 μm.

この断熱用組成物2を、直径が5cmの筒状容器の内壁部および内側底部と、筒状容器の蓋の内側に、それぞれ厚さが2cmとなるように型を配置して流し込み、断熱用組成物を備えた実施例1と同一形状の筒状容器を形成した。 This heat insulating composition 2 was poured into the inner wall and inner bottom of a cylindrical container with a diameter of 5 cm, and into the inside of the lid of the cylindrical container, with a mold placed so that the thickness was 2 cm, to form a cylindrical container of the same shape as Example 1, equipped with the heat insulating composition.

これを冷凍庫で-15℃、2日間冷却し、断熱用組成物を凍らせた。その後、-0.1MPa(ゲージ圧)、常温の条件で、1週間真空乾燥させて、断熱材を有する断熱容器2Aを製造した。図1にこの断熱容器の概略構成を示す側断面図を表している。 This was cooled in a freezer at -15°C for two days to freeze the heat insulating composition. It was then vacuum dried for one week at -0.1 MPa (gauge pressure) and room temperature to produce the heat insulating container 2A with heat insulating material. Figure 1 shows a side cross-sectional view showing the schematic configuration of this heat insulating container.

さらに、断熱用組成物2を、内側の寸法が100mm×100mm×100mmの容器に収容し、その中央に、上方から直径が65mmの円柱体を深さ75mmとなるように配置した。 The heat insulating composition 2 was then placed in a container with inner dimensions of 100 mm x 100 mm x 100 mm, and a cylinder with a diameter of 65 mm was placed in the center from above to a depth of 75 mm.

これを冷凍庫で-15℃、2日間冷却し、断熱用組成物を凍らせた。その後、-0.1MPa(ゲージ圧)、常温の条件で、1週間真空乾燥させて、得られた凍結乾燥体を、上記容器から取り出し、円柱体を外して、円柱状の収容部を有する断熱材のみからなる断熱容器2Bを製造した。 This was cooled in a freezer at -15°C for two days to freeze the heat insulating composition. It was then vacuum dried for one week at -0.1 MPa (gauge pressure) and room temperature, and the resulting freeze-dried material was removed from the container, and the cylindrical body was removed to produce the heat insulating container 2B, which consists only of the heat insulating material and has a cylindrical container section.

ここで、図2に示したように、断熱容器2Bは、断熱材2のみで形成されており、その上部中央に開口した収容部を有している。 Here, as shown in FIG. 2, the insulated container 2B is formed only from the insulating material 2 and has a storage section that opens in the center of the top.

〔比較例1〕
比較例1として、上記断熱容器2Aの断熱材を設けなかった容器C1を用意した。
Comparative Example 1
As Comparative Example 1, a container C1 was prepared in which the insulating material of the above-mentioned insulated container 2A was not provided.

〔比較例2〕
比較例2として、断熱材として断熱容器2Bと同一形状のスタイルフォーム(発泡ポリスチル)製の断熱容器C2Bを用意した。
Comparative Example 2
As a comparative example 2, an insulated container C2B made of style foam (expanded polysteel) having the same shape as the insulated container 2B was prepared as a heat insulating material.

〔比較例3〕
比較例3として、上記実施例1とは、ポリビニルアルコール(PVA)水溶液と低密度粉末の配合比率(体積比)を、水溶性高分子溶液:低密度粉末=1:1とした以外は、同様の操作により得られる断熱用組成物C3を調製した。
Comparative Example 3
As Comparative Example 3, a heat insulating composition C3 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compounding ratio (volume ratio) of the polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution to the low-density powder was changed to water-soluble polymer solution:low-density powder = 1:1.

さらに、断熱用組成物C3を用いた以外は、断熱容器2Bの製造と同一の操作により、円柱状の収容部を有する断熱材のみからなる断熱容器C3Bを製造した。 Furthermore, an insulated container C3B consisting only of an insulating material with a cylindrical container portion was manufactured by the same procedure as in the manufacture of the insulated container 2B, except that the insulating composition C3 was used.

<試験例>
〔高温側試験〕
実施例2で製造した断熱容器2Aの内部に、温度計51を収容し、蓋をして内部を密閉した。温度計51が、土台52に固定され、断熱容器2Bの内部雰囲気の温度を計測できるようになっている(図3参照)。
<Test Example>
[High temperature side test]
A thermometer 51 was placed inside the insulated container 2A manufactured in Example 2, and the inside was sealed with a lid. The thermometer 51 was fixed to a base 52 so that the temperature of the internal atmosphere of the insulated container 2B could be measured (see FIG. 3).

これを、オートクレーブ(株式会社東邦技研製、商品名:SUN-1500)を用いて、室温(23℃)から20分かけて136℃に加熱し、136℃の加熱状態を20分間維持し、その後、100℃強の加熱状態とし、これを20分維持し、その後室温まで冷却するようにして、その温度変化を測定した。 This was heated from room temperature (23°C) to 136°C over 20 minutes using an autoclave (manufactured by Toho Giken Co., Ltd., product name: SUN-1500), and the heated state at 136°C was maintained for 20 minutes. After that, the heated state was raised to just over 100°C, which was maintained for 20 minutes, and then it was cooled to room temperature and the temperature change was measured.

上記試験における温度計の温度変化について、その結果を図4に示した。図4では、破線が比較例1、実線が実施例2を示している。 The results of the temperature change of the thermometer in the above test are shown in Figure 4. In Figure 4, the dashed line shows Comparative Example 1, and the solid line shows Example 2.

図4の結果からわかるように、比較例1は、上記オートクレーブの加熱温度に追従して温度が変動しているのに対し、実施例2の断熱材を用いた場合、上記オートクレーブの加熱温度に対して、温度変動が緩やかで、特に一旦加熱した後に室温まで戻しても、その加温状態を維持していることがわかる。この結果から、本実施の形態の断熱材組成物を用いて得られた断熱材が良好な断熱性能を有していることがわかった。 As can be seen from the results in Figure 4, in Comparative Example 1, the temperature fluctuated in accordance with the heating temperature of the autoclave, whereas when the insulating material of Example 2 was used, the temperature fluctuated more slowly in response to the heating temperature of the autoclave, and even when the material was returned to room temperature after being heated once, the heated state was maintained. From these results, it was found that the insulating material obtained using the insulating material composition of this embodiment had good insulating performance.

〔低温側試験1〕
実施例2で製造した断熱容器2Bの内部に、温度計の周囲を凍らせた試験用凍結体を収容し(図5参照)、これをクーラーボックスに収容、蓋をして内部を密閉した。図5は、断熱容器2Bの内部に、試験用凍結体を収容している状態を示した概略構成図である。ここで、試験用凍結体は缶容器を用い、この缶容器の内部に水を注ぎ、その中央に温度計51を配置した状態で凍らせ、温度計51の周囲に氷53を形成したものである。この試験用凍結体は、直径65mm、高さ75mmの円柱状である。
これを、常温(23℃)で放置して、その温度変化を測定した。
[Low temperature side test 1]
A test frozen body with the periphery of the thermometer frozen was placed inside the insulated container 2B produced in Example 2 (see FIG. 5), which was then placed in a cooler box and the inside was sealed with a lid. FIG. 5 is a schematic diagram showing the state in which the test frozen body is placed inside the insulated container 2B. Here, a can container was used as the test frozen body, and water was poured into the can container, and frozen with a thermometer 51 placed in the center, forming ice 53 around the thermometer 51. This test frozen body was cylindrical with a diameter of 65 mm and a height of 75 mm.
This was left at room temperature (23° C.) and the temperature change was measured.

上記試験における温度計の温度変化について、その結果を図6に示した。図6では、破線が比較例2、実線が実施例2を示している。 The results of the temperature change of the thermometer in the above test are shown in Figure 6. In Figure 6, the dashed line shows Comparative Example 2, and the solid line shows Example 2.

図6の結果からわかるように、比較例2は、氷が溶けるまで22時29分程度、常温になるまで46時間22分程度、かかって温度が変動しているのに対し、実施例2では、氷が溶けるまで31時間22分程度、常温になるまで50時間22分程度、かかって温度変動している。実施例2と比較例2では、氷が溶けるまでの差が8時間53分程度、常温になるまでの差が4時間程度と、本実施例の断熱材が、従来公知の断熱材と比べて良好な断熱性能を有していることがわかった。 As can be seen from the results in Figure 6, in Comparative Example 2, it took about 22:29 for the ice to melt and about 46 hours and 22 minutes for the temperature to reach room temperature, whereas in Example 2, it took about 31 hours and 22 minutes for the ice to melt and about 50 hours and 22 minutes for the temperature to reach room temperature. Between Example 2 and Comparative Example 2, the difference in time until the ice melted was about 8 hours and 53 minutes, and the difference in time until the temperature reached room temperature was about 4 hours, demonstrating that the insulation material of this example has better insulation performance than conventionally known insulation materials.

〔低温側試験2〕
比較例3で得られた断熱容器C3Bと、上記断熱容器1Bとに、上記低温側試験1と同様に、各容器の中央に試験用凍結体を収容し、これをクーラーボックスに収容し、蓋をして内部を密閉した。
[Low temperature side test 2]
As in the above-mentioned low-temperature side test 1, a test frozen body was placed in the center of each of the insulated containers C3B obtained in Comparative Example 3 and the insulated container 1B, which were then placed in a cooler box and the inside was sealed with a lid.

これを、常温(23℃)で放置して、その温度変化を測定した。その結果を図7に示した。図7では、破線が比較例3、実線が実施例1を示している。 This was left at room temperature (23°C) and the temperature change was measured. The results are shown in Figure 7. In Figure 7, the dashed line shows Comparative Example 3 and the solid line shows Example 1.

図7の結果からわかるように、比較例3は、氷が溶けるまで29時20分程度かかっているのに対し、実施例1では、氷が溶けるまで30時間48分程度かかっている。実施例1と比較例3では、氷が溶けるまでの差が1時間28分程度と、本実施例の断熱材が、比較例の断熱材と比べて良好な断熱性能を有していることがわかった。 As can be seen from the results in Figure 7, in Comparative Example 3, it took about 29 hours and 20 minutes for the ice to melt, whereas in Example 1, it took about 30 hours and 48 minutes for the ice to melt. The difference in time it took for the ice to melt between Example 1 and Comparative Example 3 was about 1 hour and 28 minutes, demonstrating that the insulation material of this example has better insulation performance than the insulation material of the comparative example.

また、比較例3では、PVAの割合が相対的に多いため、樹脂組成物の流動性は良好であったが、凍結乾燥体の加工性については、実施例1よりも劣っていた。一方、実施例1の断熱容器は、加工性も良好で、断熱性能も高いものであった。 In Comparative Example 3, the proportion of PVA was relatively high, so the fluidity of the resin composition was good, but the processability of the freeze-dried product was inferior to that of Example 1. On the other hand, the insulated container of Example 1 had good processability and high insulation performance.

以上より、本実施の形態で示した、断熱用組成物を用いた断熱物品は、断熱性能が極めて良好であり、また、その製造も容易であり、優れたものであることがわかった。 From the above, it has been found that the insulating article using the insulating composition shown in this embodiment has extremely good insulating performance, is easy to manufacture, and is excellent.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態または実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 The invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiment and examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiment or examples, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention.

本実施の形態に係る断熱用組成物、断熱物品および断熱材の製造方法は、医薬品(ワクチン等含む)、食品、建築等の安全・環境面での配慮を要する分野での温度管理や、電子基板、赤外線センサー、磁気センサー等の電気部品の熱対策など、幅広い分野に適用することができる。 The heat insulating composition, heat insulating article, and heat insulating material manufacturing method according to this embodiment can be applied to a wide range of fields, such as temperature control in fields requiring safety and environmental considerations, such as pharmaceuticals (including vaccines), food, and construction, and heat countermeasures for electrical components, such as electronic circuit boards, infrared sensors, and magnetic sensors.

1A,1B…断熱容器、2…断熱材、3…容器、3a…蓋、51…温度計、52…土台、53…氷 1A, 1B...insulating container, 2...insulating material, 3...container, 3a...lid, 51...thermometer, 52...base, 53...ice

Claims (8)

多孔質粉末および中空粉末の少なくとも一方を含む低密度粉末材料と、水溶性高分子溶液とを含み、
前記低密度粉末材料と前記水溶性高分子溶液との混合割合が、水溶性高分子溶液の体積をVa、低密度粉末材料の体積をVbとしたとき、Va:Vb=1:2~1:5であ
前記低密度粉末材料の平均粒径が2~25μmであり、かつ、比表面積が400m /g以上であり、
ここで、低密度粉末とは、25℃、1気圧の条件下で0.5g/cm 未満となる粉末である、断熱用組成物。
A low-density powder material including at least one of a porous powder and a hollow powder, and a water-soluble polymer solution,
a mixing ratio of the low-density powder material to the water-soluble polymer solution is Va:Vb=1:2 to 1:5, where Va is the volume of the water-soluble polymer solution and Vb is the volume of the low-density powder material;
The low-density powder material has an average particle size of 2 to 25 μm and a specific surface area of 400 m 2 /g or more;
Here, the low density powder is a powder having a density of less than 0.5 g/ cm3 under conditions of 25°C and 1 atmospheric pressure.
前記水溶性高分子溶液は、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、デンプン、水性ウレタンからなる群より選択される少なくとも1つの水溶性高分子を含み、その水溶性高分子の濃度が0.5~50質量%である、請求項1記載の断熱用組成物。 The heat insulating composition according to claim 1, wherein the water-soluble polymer solution contains at least one water-soluble polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, starch, and aqueous urethane, and the concentration of the water-soluble polymer is 0.5 to 50 mass %. 25℃での粘度が500~100,000mPa・sである、請求項1または2に記載の断熱用組成物。 3. The heat insulating composition according to claim 1, having a viscosity at 25° C. of 500 to 100,000 mPa·s. さらに、繊維材料を含有する、請求項1~のいずれか1項に記載の断熱用組成物。 The heat insulating composition according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a fibrous material. 前記繊維材料は、ガラス繊維、アルミナ繊維、セラミック繊維、カーボン繊維、ポリイミド繊維、およびポリアミド繊維の少なくとも1つ以上である、請求項4に記載の断熱用組成物。5. The heat insulating composition according to claim 4, wherein the fibrous material is at least one of glass fiber, alumina fiber, ceramic fiber, carbon fiber, polyimide fiber, and polyamide fiber. 前記繊維材料を、前記低密度粉末材料100質量部に対して、1~10質量部含有する、請求項4または5に記載の断熱用組成物。 6. The heat insulating composition according to claim 4 , wherein the fiber material is contained in an amount of 1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the low-density powder material. 請求項1~6のいずれか1項に記載の断熱用組成物の凍結乾燥体を含む、断熱物品。 A heat insulating article comprising a freeze-dried product of the heat insulating composition according to any one of claims 1 to 6. 請求項1~6のいずれか1項に記載の断熱用組成物を、基体の表面に塗布または型に流し込む成形工程と、
前記成形工程により得られた、前記断熱用組成物を凍結させる凍結工程と、
前記凍結工程により得られた凍結された前記断熱用組成物を、真空乾燥させる真空乾燥工程と、
を有する断熱材の製造方法。
A molding step of applying the heat insulating composition according to any one of claims 1 to 6 onto a surface of a substrate or pouring the composition into a mold;
a freezing step of freezing the heat insulating composition obtained by the molding step;
a vacuum drying step of vacuum drying the frozen heat insulating composition obtained by the freezing step;
A method for producing a heat insulating material having the above structure.
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