JP3100856B2

JP3100856B2 - バルク状エアロゲルの製法

Info

Publication number: JP3100856B2
Application number: JP07031256A
Authority: JP
Inventors: 健二園田; 勝横山; 弘横川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH08224818A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルク状エアロゲルの
製法に関し、詳しくは、例えば、太陽光集熱に有用な透
光性断熱材、音響材料、触媒担体、チェレンコフカウン
ター媒体等の様々な用途に用いることができる採光性、
透光性及び断熱性並びに生産性及び施工性を同時に要求
される材料として有用なバルク状エアロゲルの製法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱伝導率が小さく、かつ、透光性
を有する材料として、シリカからなるエアロゲルが知ら
れている。このエアロゲルは、ＵＳＰ４４０２９２７
号、同４４３２９５６号、同４６１０８６３号に開示さ
れているように、アルコキシシラン（シリコンアルコキ
シド、アルキルシリケート等とも称される）を加水分
解、重合して得られる、シリカ骨格からなる湿潤状態の
ゲル状化合物をアルコ−ル、または液化二酸化炭素等の
溶媒（分散媒）の存在下で、この溶媒の臨界点以上の超
臨界状態で乾燥することにより製造することができる。
このような製造方法により得られるエアロゲルは、たと
えば、透光性を有する断熱材料等として有用である。こ
のようなエアロゲルを得るためには、その製造過程にお
いて、ゲル状化合物の構造を破壊することなく、その中
の溶媒を除去する必要があり、そのため、上記の方法の
ように、溶媒の超臨界状態でこれを除去する、いわゆる
超臨界乾燥法が用いられている。

【０００３】ところが、前記エアロゲル製造方法におい
てゲル状化合物の構造を破壊することなく寸法の大きな
バルク体を得るためには、一般的に製造設備も拡大する
必要があり、また、製造時間も非常に長くなるという問
題があった。これはゲル状化合物中の溶媒を急速に除去
した場合、ゲル状化合物中での溶媒の拡散や膨張に伴う
応力が大きくなり、クラックが発生するためである。こ
のことは、特に、ゲル状化合物の溶媒を二酸化炭素で置
換し、その後二酸化炭素の超臨界状態にてゲル状化合物
中の溶媒を除去する方法において顕著であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の事実に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多孔
質材料に特有の断熱性等の性能に優れ、透光性を有し、
ゲル状化合物の構造を破壊することなく寸法の大きなバ
ルク体を得ることができ、生産性及び施工性に優れるバ
ルク状エアロゲルの製法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
バルク状エアロゲルの製法は、縮重合性を有するアルコ
キシシランを加水分解し、縮重合反応によりゲル化させ
てゲル状化合物とし、このゲル状化合物を疎水化処理及
び超臨界乾燥を施して得たシリカの多孔質骨格からなる
疎水性のエアロゲルのブロック１の複数個を積層、接着
して一体化し、バルク状エアロゲル２を製造することを
特徴とする。

【０００６】本発明の請求項２に係るバルク状エアロゲ
ルの製法は、前記エアロゲルのブロック１同志の複数個
を直接当接し、積層圧着することを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項３に係るバルク状エアロゲ
ルの製法は、前記エアロゲルのブロック１の複数個を
０．００５〜０．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で加圧して接着
することを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項４に係るバルク状エアロゲ
ルの製法は、前記エアロゲルのブロック１の接着面１ａ
が凹凸形状で、互いに整合して積層することを特徴とす
る。

【０００９】本発明の請求項５に係るバルク状エアロゲ
ルの製法は、前記エアロゲルのブロック１の接着面１ａ
の凹凸形状が波形状、のこ刃形状又は歯形状であること
を特徴とする。

【００１０】本発明の請求項６に係るバルク状エアロゲ
ルの製法は、前記エアロゲルのブロック１の密度が０．
０１〜０．３ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする。

【００１１】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
係るバルク状エアロゲルの製法に用いるエアロゲルのブ
ロックは、次のようにして得られる。すなわち、縮重合
性を有するアルコキシシランに例えば、アルコ−ル、水
及び触媒を添加混合し、アルコキシシランを加水分解し
て反応溶液（ゾル）を得る。この際に用いられるアルコ
−ルは、例えば、メタノ−ル、エタノ−ル、イソプロパ
ノ−ル、ブタノ−ル等でよく、特には限定されない。次
いで、所定の形状の容器に前記反応溶液を入れる。この
反応溶液の縮重合反応が充分に進行すると、この反応溶
液はゲル化し、ゲル状化合物が得られる。次に、必要に
応じて、このゲル状化合物にアルコ−ルを添加する。こ
のゲル状化合物は、水や未反応物が除去され、溶媒部分
が完全にアルコ−ルに置換されたもの（アルコゲルとも
いう）となっていることが好ましい。さらに、このゲル
状化合物をアルコール等の溶媒に疎水化剤が溶解した疎
水化処理溶液内で必要に応じて加熱し、疎水化処理を行
う。次いで、アルコール等の超臨界乾燥を行う溶媒で洗
浄する。超臨界流体を疎水化剤の分散媒として疎水化処
理を行ってもよい。この場合の分散媒は容易に超臨界状
態を形成することから二酸化炭素が好ましい。次いで、
この状態のゲル状化合物を超臨界乾燥し、このゲル状化
合物から例えば、アルコ−ル又は二酸化炭素等の溶媒を
除去することにより、疎水性のエアロゲルのブロックが
得られる。

【００１２】本発明に係るバルク状エアロゲルの製法
は、例えば、図１（ａ−１）及び図１（ｂ−１）に示す
ように、シリカの多孔質骨格からなる疎水性のエアロゲ
ルのブロック１の複数個を積層して接着し、一体化する
ことにより、バルク状エアロゲル２を製造するものであ
る。本発明に係るバルク状エアロゲル２を構成するエア
ロゲルは、透光性を有するシリカの多孔質体である。エ
アロゲル（エ−ロゲル）とは、一般には、湿潤アルコゲ
ル等、乾燥前の溶媒を含んだ状態のゲル状化合物から溶
媒などを除去して得られる多孔質な材料を指し、超臨界
抽出により溶媒を除去して得られる乾燥多孔質ゲル等で
ある。

【００１３】本発明に用いるアルコキシシランとは、下
記の一般式で表されるアルコキシシランであり、より
具体的には、下記の一般式で表される２官能のアルコ
キシシラン、下記の一般式で表される３官能のアルコ
キシシラン、下記の一般式で表される４官能のアルコ
キシシラン及び下記の一般式で表されるアルコキシシ
ランのオリゴマー等である。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【化２】

【００１６】

【化３】

【００１７】

【化４】

【００１８】

【化５】

【００１９】本発明に係るゲル状化合物（湿潤アルコゲ
ル）は、例えば、前記の一般式〜一般式で表される
アルコキシシランからなる群から選択される少なくとも
１種、又は、前記の一般式及び一般式で表されるア
ルコキシシランからなる群から選択される少なくとも１
種と前記の一般式で表されるアルコキシシランとを含
有する混合物を加水分解し、縮重合することによって得
られる。

【００２０】本発明で用いられる前記の一般式〜一般
式で表されるアルコキシシランの具体例を挙げると、
２官能アルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジ
メトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニ
ルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メ
チルフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメト
キシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメ
トキシシラン等があり、３官能アルコキシシランとして
は、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリ
エトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニ
ルトリエトキシシラン等があり、４官能アルコキシシラ
ンとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエ
トキシシラン等があるが特に限定されない。

【００２１】前記の一般式で表されるアルコキシシラ
ンのオリゴマーとしては、重合度が１０（以下重合度が
ｎのものはｎ量体と記す。）以下であることが好ましい
が、無色透明な液状であれば、これに限定されない。前
記アルコキシシランのオリゴマーは、この重合度が均一
な化合物である必要はなく、重合度の分布が存在したり
分子構造が鎖状、分岐状及び環状で混在していても構わ
ない。物質としての安定性や、ゲル状化合物を作製する
ための反応時間を考慮すれば、２〜６量体のものが好ま
しい。前記アルコキシシランのオリゴマー内のＲはアル
キル基、フェニル基を表し、中でも、メチル基（−ＣＨ
₃）、エチル基（−Ｃ₂Ｈ₅）が好ましい。具体的には
メトキシシランのオリゴマーの場合には平均分子量が２
５０〜７００、エトキシシランのオリゴマーの場合には
平均分子量が３００〜９００のオリゴマーが好ましい。

【００２２】本発明で前記アルコキシシランを効率よく
加水分解し、縮重合を行うためには、このアルコキシシ
ランを含む反応溶液に予め触媒を添加しておくことが好
ましい。このような触媒としては、酸性触媒、塩基性触
媒等が挙げられる。具体的に述べると、酸性触媒として
は、塩酸、クエン酸、硝酸、硫酸、フッ化アンモニウム
等が用いられ、塩基性触媒としては、アンモニア、ピペ
リジン等が用いられるが、これらに限定されるものでは
ない。

【００２３】アルコキシシランの加水分解、縮重合に用
いられる溶媒としては、通常、原料となるアルコキシシ
ランと水とを均一に溶解混合するために、アルコ−ル、
アセトン等が用いられるが、これらに限定されるわけで
はなく、アルコキシシランと水との両方が溶解しやすい
溶媒であればよい。しかし、ゲル状化合物の生成過程の
加水分解反応でアルコ−ルが生成すること、また、超臨
界乾燥のことを考慮すると、溶媒としては、アルコール
が好ましい。

【００２４】この様にして得たゲル状化合物を、分散媒
の存在下で、この分散媒の臨界点以上の超臨界条件で乾
燥することによりエアロゲルのブロックを得る。ところ
が、この方法で得られたエアロゲルでは、骨格を形成す
るシリカが吸湿性を有する場合、雰囲気中の水分を吸着
し、光透過性や断熱性等の特性の低下や、収縮等の問題
が生じることがある。すなわち、骨格を形成するシリカ
の表面の大部分が親水基で覆われている場合、エアロゲ
ルに粘着性が無く加圧により接着することは困難であ
り、雰囲気中の水分を吸着し、透光性や断熱性等の特性
の低下や、寸法の変化等の問題が生じることがある。そ
こで、シリカ表面の親水基を疎水基で置換する、すなわ
ち、疎水化処理を行うことにより、エアロゲルの粘着性
を上げ、同時に水分吸着等による性能の経時変化を抑え
ることができる。疎水化処理剤は、シラノール基に対し
て反応する官能基と疎水基を有しているものを用いる。
シラノール基に対して反応する官能基としては、例え
ば、ハロゲン、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、
アルコキシル基及び水酸基が挙げられる。疎水基として
は、例えば、アルキル基、フェニル基、及びそれらのフ
ッ化物等が挙げられる。疎水化処理剤は上記官能基及び
疎水基を、それぞれ１種のみを有してもよいし、２種以
上を有してもよい。具体的には、ヘキサメチルジシラザ
ン、ヘキサメチルジシロキサン、トリメチルクロロシラ
ン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシ
ラン、トリエチルエトキシシラン、トリエチルメトキシ
シラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジメトキシ
シラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリクロロ
シラン、エチルトリクロロシラン等の有機シラン化合物
が挙げられ、これ以外にも、酢酸、ギ酸、コハク酸等の
カルボン酸や、メチルクロリド等のハロゲン化アルキル
等の有機化合物が挙げられる。疎水化処理剤は、１種の
みを用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

【００２５】ここで、疎水化処理は、超臨界乾燥する前
に予め液体を媒体として行うか、後述する超臨界乾燥時
に超臨界流体を媒体として行う。これらの媒体として
は、疎水化処理剤との反応性が低く、かつ、疎水化処理
剤を溶解するものであればよく、特に限定されない。

【００２６】この様にして得たゲル状化合物を、分散媒
の存在下で、この分散媒の臨界点以上の超臨界条件で乾
燥することによりエアロゲルを得る。

【００２７】超臨界乾燥を行う際に用いられる溶媒とし
ては、特に限定されないが、例えば、エタノ−ル、メタ
ノ−ル、ジクロロジフルオロメタン、二酸化炭素、水等
の単独系または２種以上の混合系を挙げることができ
る。

【００２８】混合系ではなく単一の溶媒で超臨界乾燥を
行う場合は、一般的にはオ−トクレ−ブ中に溶媒と、同
一の溶媒に溶媒置換を行ったゲル状化合物を一緒に入
れ、その溶媒の臨界点以上の温度、圧力まで上昇させた
後に溶媒を徐々に除き、最終的に常温常圧の状態に戻す
ことによって乾燥を終了する。また、２種以上の混合系
で超臨界乾燥を行う場合は、乾燥容器内でその混合系で
の超臨界状態になるよう設定した温度、圧力まで上昇さ
せる方法、乾燥容器内でゲル状化合物の第１の溶媒から
超臨界状態にしたい第２の溶媒に置換し、ほぼ溶媒置換
を完結させてから、第２の溶媒の超臨界状態で溶媒を除
去する方法等がなされている。

【００２９】前記エアロゲルのブロックは疎水化処理が
施されているために、このエアロゲルのブロックの表面
は粘着性を有するので、接着剤を用いることなく、図１
（ａ−１）及び図１（ｂ−１）に示すように、このエア
ロゲルのブロック１同志の複数個を直接当接し、積層圧
着することにより一体化され、バルク状エアロゲル２が
得られる。

【００３０】この複数のエアロゲルのブロック１・・・
を積層して、０．００５〜０．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で
加圧して接着することが好ましい。すなわち、加圧する
圧力が０．００５ｋｇ／ｃｍ²未満の場合には、複数の
エアロゲルのブロック１・・・が接着し難く、０．５ｋ
ｇ／ｃｍ²を越える場合には、エアロゲルのブロック１
・・・が壊れる傾向にある。

【００３１】図１（ａ）は、本発明に係るバルク状エア
ロゲルの斜視図であり、このＡ−Ａ断面が図１（ａ−
１）乃至図１（ａ−４）であり、Ｂ−Ｂ断面が図１（ｂ
−１）乃至図１（ｂ−４）である。本発明に係るバルク
状エアロゲルの製法に用いるエアロゲルのブロック１の
形状については、特に限定されないが、例えば、図１
（ａ−１）及び図１（ｂ−１）に示すような平板状等が
挙げられる。さらに、図１（ａ−２）乃至図１（ａ−
４）及び図１（ｂ−２）乃至図１（ｂ−４）に示すよう
に、エアロゲルのブロック１の接着面１ａが凹凸形状
で、互いに整合して積層することが好ましい。この凹凸
形状としては、波形状、のこ刃形状又は歯形状等が挙げ
られる。すなわち、エアロゲルのブロック１の接着面１
ａを凹凸形状にすることにより前後左右へのずれを防止
することができ、接着面積が大きくなり、さらに、接着
性が向上する。

【００３２】これらの形状のゲル状化合物を作製する方
法としては、特に限定されないが、前記反応溶液を入れ
てゲル化させるための容器の形状を予め必要とする形状
にしておき、その上に前記反応溶液を流し込み、ゲル化
する前に必要とする形状の蓋をかぶせ、その後にゲル化
させる方法等が挙げられる。また、本発明のバルク状エ
アロゲル２の厚みは必要とする透光性、断熱性等の性能
によって適宜選択されるものであり、特に限定はされな
い。

【００３３】本発明に係るバルク状エアロゲルの製法に
用いるエアロゲルのブロック１の密度は、特に限定され
ないが、０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ³であることが好ま
しく、さらには、０．０４〜０．２ｇ／ｃｍ³であるこ
とがより好ましい。すなわち、このエアロゲルのブロッ
ク１の密度が０．０１ｇ／ｃｍ³未満の場合には、エア
ロゲルの調製が困難となり、ゲル化させるのに多大の時
間を要するとともに、超臨界乾燥時の収縮が避けられな
いといった問題が生じ、現実的にこのようなエアロゲル
のブロック１を製造することは、不可能に近く、０．３
ｇ／ｃｍ³を越える場合には、断熱性や透光性等の性能
が低下するとともに、エアロゲルの調製も困難となる。

【００３４】なお、各エアロゲルのブロック１の密度は
全て同じでも良いし、異なっていても良い。

【００３５】本発明に係るバルク状エアロゲルの製法に
用いるエアロゲルは、非常に微細なシリカ粒子からなる
構造体で、その粒子径及び粒子間空隙は光の波長よりも
はるかに小さいために、多孔体であるにもかかわらず透
光性を有し、また、断熱性にも優れている。しかしなが
ら、ゲル状化合物の構造を破壊することなく寸法の大き
なバルク体を得ることは、製造設備及び製造時間の面か
ら非常に難しい。

【００３６】本発明に係るバルク状エアロゲルは、作製
が容易な比較的寸法の小さいエアロゲルのブロック１を
積層して成るものであり、しかも、このエアロゲルのブ
ロック１は疎水化処理を施しているために、このエアロ
ゲルのブロック１の表面の疎水基が粘着性を有し、わず
かな圧力でエアロゲルのブロック同志を接着することが
できる。

【００３７】本発明に係るバルク状エアロゲルは、一体
型のバルク状エアロゲルと同等の透光性と断熱性をも
ち、かつ、製造面及び施工面において優れている。ここ
で透光性とは、例えば、可視光波長領域等に対する視覚
的な透明性や、赤外領域に対する透過性であるが、これ
に限定されない。

【００３８】

【作用】本発明の請求項１に係るバルク状エアロゲルの
製法では、シリカの多孔質骨格からなる疎水性のエアロ
ゲルのブロック１の複数個を積層、接着して一体化し、
バルク状エアロゲル２を製造するので、多孔質材料に特
有の断熱性等の性能に優れ、透光性を有し、寸法の大き
なバルク状エアロゲルが容易に得られる。

【００３９】本発明の請求項２に係るバルク状エアロゲ
ルの製法は、疎水性のエアロゲルのブロック１が粘着性
を有するので、このエアロゲルのブロック１同志の複数
個を直接当接し、積層圧着するので、接着剤が不要であ
る。

【００４０】本発明の請求項３に係るバルク状エアロゲ
ルの製法では、エアロゲルのブロック１の複数個を０．
００５〜０．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で加圧して接着する
ので、複数のエアロゲルのブロック１・・・が壊れるこ
となく、確実に接着される。

【００４１】本発明の請求項４及び請求項５に係るバル
ク状エアロゲルの製法では、エアロゲルのブロック１の
接着面１ａが波形状、のこ刃形状又は歯形状等の凹凸形
状で、互いに整合して積層するので、前後左右へのずれ
を防止することができ、接着面積が大きくなり、さら
に、接着性が向上する。

【００４２】本発明の請求項６に係るバルク状エアロゲ
ルの製法では、前記エアロゲルのブロック１の密度が
０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ³であるので、エアロゲルの
調製が容易であり、ゲル化に要する時間が短くなるると
ともに、超臨界乾燥時の収縮が低減でき、断熱性や透光
性等の性能が良好である。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により具体的
に説明する。

【００４４】以下に、この発明の具体的な実施例及び比
較例を示すが、この発明は、下記実施例に限定されな
い。

【００４５】（実施例１）平均分子量４７０のテトラメ
トキシシランのオリゴマー〔コルコート株式会社製；商
品名メチルシリケート５１〕に、エタノール〔ナカライ
テスク株式会社製特級試薬〕と水と０．０１モル／リッ
トルのアンモニア水溶液とを混合したものを室温で徐々
に添加することにより、テトラメトキシシランのオリゴ
マー：エタノール：水：アンモニア水溶液＝１：１２
０：２０：２．１６（モル比）の混合比の反応溶液（以
下、ゾルと称する）を得た。

【００４６】前記ゾルを容器中に流し込み、室温で静置
することによりゲル化させた。得られたゲル状化合物の
寸法は、５４ｍｍ×３８ｍｍ×８ｍｍであった。

【００４７】次に、このゲル状化合物を１８℃、５５ｋ
ｇ／ｃｍ²の二酸化炭素中にいれ、ゲル内のエタノ−ル
を二酸化炭素に置換する操作を２〜３時間行った。その
後、容器内を二酸化炭素の超臨界条件である、８０℃、
１６０ｋｇ／ｃｍ² にし、超臨界乾燥( 溶媒除去) を１
０時間行った。次にこの超臨界状態の雰囲気に、疎水化
処理剤としてヘキサメチルジシラザンを０．３モル／リ
ットルの割合で添加し、２時間かけて疎水化処理剤を超
臨界流体中に拡散させ、この超臨界流体中にゲル状化合
物を放置し、疎水化処理を施した。その後、超臨界状態
の二酸化炭素を流通した後に減圧し、ゲル状化合物に含
まれるエタノールと疎水化処理剤を除去した。疎水化処
理剤投入から減圧まで１５時間要した。容器からエアロ
ゲルのブロックを取り出した。次に得られたエアロゲル
のブロックを６枚積み重ねて０．０５ｋｇ／ｃｍ²の圧
力で加圧し、接着してバルク状エアロゲルを得た。得ら
れたバルク状エアロゲルの厚みは４８ｍｍであり、エア
ロゲルのブロック１同志の接着性は良好であった。バル
ク状エアロゲルのかさ密度、熱伝導率及び光透過率を測
定し、バルク状エアロゲルの構成、厚み及び疎水化処理
の有無を含めて、表１に示した。

【００４８】（実施例２）実施例１で用いたゾルと同じ
組成のゾルを用いて、図２（ａ）に示すような、ゲル状
化合物３を１つ、図２（ｂ）に示すような、ゲル状化合
物４を４つ、図２（ｃ）に示すような、ゲル状化合物５
を１つ作製した以外は実施例１と同様にして、図２
（ｄ）に示すように、エアロゲルのブロック１からなる
バルク状エアロゲル２を得た。得られたバルク状エアロ
ゲルの厚みは４８ｍｍであり、エアロゲルのブロック１
同志の接着性は非常に良好であった。バルク状エアロゲ
ルのかさ密度、熱伝導率、及び光透過率を測定し、バル
ク状エアロゲルの構成、厚み及び疎水化処理の有無を含
めて、表１に示した。

【００４９】（実施例３）ゾルの配合比をテトラメトキ
シシランのオリゴマー：エタノール：水：アンモニア水
溶液＝１：７０：２０：０．６（モル比）としたこと以
外は実施例２と同様にして、図２（ｄ）に示すように、
エアロゲルのブロック１からなるバルク状エアロゲル２
を得た。得られたバルク状エアロゲルの厚みは４８ｍｍ
であり、エアロゲルのブロック１同志の接着性は非常に
良好であった。バルク状エアロゲルのかさ密度、熱伝導
率、及び光透過率を測定し、バルク状エアロゲルの構
成、厚み及び疎水化処理の有無を含めて、表１に示し
た。

【００５０】（実施例４）図２（ｂ）に示すような、ゲ
ル状化合物４を得るためのゾルの配合比をテトラメトキ
シシランのオリゴマー：エタノール：水：アンモニア水
溶液＝１：１２０：２０：２．１６（モル比）とし、図
２（ａ）に示すような、ゲル状化合物３及び図２（ｃ）
に示すような、ゲル状化合物５を得るためのゾルの配合
比をテトラメトキシシランのオリゴマー：エタノール：
水：アンモニア水溶液＝１：７０：２０：０．６（モル
比）としたこと以外は実施例２と同様にして、図２
（ｄ）に示すように、エアロゲルのブロック１からなる
バルク状エアロゲル２を得た。得られたバルク状エアロ
ゲルの厚みは４８ｍｍであり、エアロゲルのブロック１
同志の接着性は非常に良好であった。バルク状エアロゲ
ルのかさ密度、熱伝導率、及び光透過率を測定し、バル
ク状エアロゲルの構成、厚み及び疎水化処理の有無を含
めて、表１に示した。ここで、ゲル状化合物４に対応す
るエアロゲルのブロック１のかさ密度は０．０４ｇ／ｃ
ｃで、ゲル状化合物３及びゲル状化合物５に対応するエ
アロゲルのブロック１のかさ密度は０．０７ｇ／ｃｃで
あった。

【００５１】

【表１】

【００５２】（比較例１）ゲル状化合物の形状を５４ｍ
ｍ×３８ｍｍ×４８ｍｍとし、一体型のゲル状化合物を
得たこと以外は実施例１と同様にして、バルク状エアロ
ゲルを得ようとしたが、溶媒の除去が不十分であり、収
縮するとともに白濁してエアロゲルが完全に破壊されて
しまった。バルク状エアロゲルの構成及び疎水化処理の
有無を表１に示した。

【００５３】（比較例２）ゲル状化合物の疎水化処理を
施さなかったこと以外は実施例２と同様にして、、図２
（ｄ）に示すように、エアロゲルのブロック１からなる
バルク状エアロゲル２を得た。得られたバルク状エアロ
ゲルの厚みは４８ｍｍであった。ただし、エアロゲルの
ブロック１同志の接着性は、あまり良くなかった。バル
ク状エアロゲルのかさ密度、熱伝導率、及び光透過率を
測定し、バルク状エアロゲルの構成、厚み及び疎水化処
理の有無を含めて、表１に示した。

【００５４】なお、かさ密度は、各エアロゲルのブロッ
クの重量を測定し、体積を算出し、重量／体積を算出す
ることにより求めた。熱伝導率は、英弘精機株式会社製
の定常法による熱伝導率測定装置を使用して、ＡＳＴＭ
−Ｃ５１８に準拠した方法で、設定温度２０℃と４０℃
の条件で測定した。光透過率は、試料の透過光につい
て、可視光域の分光分布を測定し、可視光透過率をＪＩ
Ｓ−Ｒ３１０６に基づいて求めた。

【００５５】

【発明の効果】本発明の請求項１に係るバルク状エアロ
ゲルの製法によると、シリカの多孔質骨格からなる疎水
性のエアロゲルのブロックの複数個を積層、接着して一
体化し、バルク状エアロゲルを製造するので、多孔質材
料に特有の断熱性等の性能に優れ、透光性を有し、寸法
の小さなエアロゲルブロックを適宜組み合わせることが
できるので、生産性及び施工性に優れ、必要とする性能
に応じて密度の異なるエアロゲルのブロックを適宜組み
合わせたり、バルク状エアロゲルの厚みを変化させたり
することもでき、寸法の大きなバルク状エアロゲルが容
易に得られる等さまざまな要求に対応することができ
る。

【００５６】本発明の請求項２に係るバルク状エアロゲ
ルの製法によると、疎水性のエアロゲルのブロックが粘
着性を有するので、このエアロゲルのブロック同志の複
数個を直接当接し、積層圧着するので、接着剤が不要で
あるため、さらに、生産性及び施工性に優れる。

【００５７】本発明の請求項３に係るバルク状エアロゲ
ルの製法によると、エアロゲルのブロックの複数個を
０．００５〜０．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で加圧して接着
するので、複数のエアロゲルのブロックが壊れることな
く、確実に接着されるので、寸法の大きなバルク状エア
ロゲルが、より容易に得られる。

【００５８】本発明の請求項４及び請求項５に係るバル
ク状エアロゲルの製法によると、エアロゲルのブロック
の接着面が波形状、のこ刃形状又は歯形状等の凹凸形状
で、互いに整合して積層するので、前後左右へのずれを
防止することができ、接着面積が大きくなり、さらに、
接着性が向上するので、寸法の大きなバルク状エアロゲ
ルが、さらに、容易に得られる。

【００５９】本発明の請求項６に係るバルク状エアロゲ
ルの製法は、前記エアロゲルのブロック１の密度が０．
０１〜０．３ｇ／ｃｍ³であるので、エアロゲルの調製
が容易であり、ゲル化に要する時間が短くなるるととも
に、超臨界乾燥時の収縮が低減でき、断熱性や透光性等
の性能が良好であるため、生産性、施工性及び品質に優
れたバルク状エアロゲルが容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るバルク状エアロゲルの製
法の説明図であり、（ａ）は、バルク状エアロゲルの斜
視図であり、（ａ−１）乃至（ａ−４）は、（ａ）のＡ
−Ａ断面図であり、（ｂ−１）乃至（ｂ−４）は、
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ａ−１）及び（ｂ−
１）は、平板のエアロゲルのブロックを用いたバルク状
エアロゲルの断面図、（ａ−２）及び（ｂ−２）は、波
形状のエアロゲルのブロックを用いたバルク状エアロゲ
ルの断面図、（ａ−３）及び（ｂ−３）は、のこ刃形状
のエアロゲルのブロックを用いたバルク状エアロゲルの
断面図並びに（ａ−４）及び（ｂ−４）は、歯形状のエ
アロゲルのブロックを用いたバルク状エアロゲルの断面
図である。

【図２】本発明の他の実施例に係るバルク状エアロゲル
の製法の説明図であり、（ａ）は、バルク状エアロゲル
の最上層のエアロゲルのブロックに対応するゲル状化合
物、（ｂ）は、バルク状エアロゲルの中間層のエアロゲ
ルのブロックに対応するゲル状化合物及び（ｃ）は、バ
ルク状エアロゲルの最下層のエアロゲルのブロックに対
応するゲル状化合物の三面図（平面図、立面図、側面
図）であり、（ｄ）は、エアロゲルのブロックからなる
バルク状エアロゲルの斜視図である。

【符号の説明】

１エアロゲルのブロック１ａ接着面２バルク状エアロゲル

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−17942（ＪＰ，Ａ) 特開平４−198238（ＪＰ，Ａ) 特開平５−49910（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C01B 33/16 C08J 9/28 102

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】縮重合性を有するアルコキシシランを加
水分解し、縮重合反応によりゲル化させてゲル状化合物
とし、このゲル状化合物を疎水化処理及び超臨界乾燥を
施して得たシリカの多孔質骨格からなる疎水性のエアロ
ゲルのブロック（１）の複数個を積層、接着して一体化
し、バルク状エアロゲル（２）を製造することを特徴と
するバルク状エアロゲルの製法。
【請求項２】前記エアロゲルのブロック（１）同志の
複数個を直接当接し、積層圧着することを特徴とする請
求項１記載のバルク状エアロゲルの製法。
【請求項３】前記エアロゲルのブロック（１）の複数
個を０．００５〜０．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で加圧して
接着することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
バルク状エアロゲルの製法。
【請求項４】前記エアロゲルのブロック（１）の接着
面（１ａ）が凹凸形状で、互いに整合して積層すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３記載のバルク状エア
ロゲルの製法。
【請求項５】前記エアロゲルのブロック（１）の接着
面（１ａ）の凹凸形状が波形状、のこ刃形状又は歯形状
であることを特徴とする請求項４記載のバルク状エアロ
ゲルの製法。
【請求項６】前記エアロゲルのブロック（１）の密度
が０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする
請求項１乃至請求項５記載のバルク状エアロゲルの製
法。