特表 2024-516494 エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-16

(54)【発明の名称】エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/02 20060101AFI20240409BHJP

【ＦＩ】

F16L59/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023555523

(86)(22)【出願日】2022-03-08

(85)【翻訳文提出日】2023-11-07

(86)【国際出願番号】 EP2022055895

(87)【国際公開番号】W WO2022189433

(87)【国際公開日】2022-09-15

(31)【優先権主張番号】21161398.9

(32)【優先日】2021-03-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513205477

【氏名又は名称】アーマセル エンタープライズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ａｒｍａｃｅｌｌ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132263

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 晴彦

(74)【代理人】

【識別番号】100221501

【弁理士】

【氏名又は名称】式見 真行

(74)【代理人】

【識別番号】100197583

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 健

(72)【発明者】

【氏名】ゾンベルク，パトリック

(72)【発明者】

【氏名】ホループ，パヴェル

(72)【発明者】

【氏名】メラー，シュテファン

(72)【発明者】

【氏名】ジェン，ジーチェン

【テーマコード（参考）】

3H036

【Ｆターム（参考）】

3H036AA09

3H036AB15

3H036AB18

3H036AB24

3H036AC03

3H036AD09

3H036AE01

(57)【要約】

本発明は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品の作製方法、ならびにこの方法によって得られる複合物品に関する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品の作製方法であって、
セラミック繊維を含む繊維状物品を提供すること、
エアロゲル粉末および有機溶媒を含むエアロゲル組成物を提供すること、
繊維状物品とエアロゲル組成物とを組み合わせること、および
有機溶媒を部分的にまたは完全に除去して複合物品を得ること
を含む、複合物品の作製方法。

【請求項2】

前記セラミック繊維が８０重量％以上のアルミナを含み、前記セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づき、シリカおよびアルミナ以外の成分を２重量％未満含む、請求項１に記載の複合物品の作製方法。

【請求項3】

前記セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づき、２重量％以上８０重量％未満のアルミナと、１０～９８重量％のシリカとを含む、請求項１に記載の複合物品の作製方法。

【請求項4】

前記セラミック繊維が、２重量％未満のアルミナを含み、５０～８５重量％のシリカおよび１５～５０重量％のアルカリ土類金属酸化物を含む、請求項１に記載の複合物品の作製方法。

【請求項5】

前記有機溶媒が、炭化水素溶媒、アルコール溶媒、またはこれらの混合物である、請求項１～４のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項6】

前記エアロゲルがシリカエアロゲルである、請求項１～５のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項7】

前記エアロゲルは、等温吸脱着での測定により８５％以上の気孔率を有する、請求項１～６のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項8】

前記エアロゲルが、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７ ２００３－０５（ＢＥＴ法を使用したガス吸着による固体の比表面積の測定）での測定により、３００ｍ^２／ｇ以上の比表面積を有する、請求項１～７のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項9】

前記エアロゲル組成物が有機溶媒中におけるエアロゲル粉末の分散物であり、エアロゲル組成物の総重量に基づき、エアロゲル組成物中のエアロゲル粉末と有機溶媒の合計含有量が９０重量％以上である、請求項１～８のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項10】

前記エアロゲル組成物を前記繊維状物品に注入するまたは含浸することによって、前記繊維状物品と前記エアロゲル組成物とが組み合わせられる、請求項１～９のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項11】

前記複合物品が、前記複合物品の総重量に基づき、１５～７０重量％のエアロゲルを含む、請求項１～１０のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項12】

前記複合物品中の繊維の少なくとも５０％が１０ｍｍ以上の長さを有する、請求項１～１１のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項13】

前記複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維との重量比（エアロゲル／繊維）が１：４以上である、請求項１～１２のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【請求項14】

エアロゲル粒子とセラミック繊維とを含む複合物品であって、以下の要件（ｉ）～（ｖｉ）のうちの１つ以上が満たされる、複合物品：
（ｉ）複合物品が１５重量％未満の有機化合物を含む；
（ｉｉ）複合物品中の繊維の少なくとも５０％が５ｍｍ以上の長さを有する；
（ｉｉｉ）複合物品が１０重量％未満のバインダーを含む；
（ｉｖ）複合物品は、窒素雰囲気中で３０℃～１１００℃で１０℃／分の温度上昇で加熱した際の熱重量分析（ＴＧＡ）で３５重量％未満の総重量損失を示す；
（ｖ）複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維の重量比（エアロゲル／繊維）は１：８以上である；
（ｖｉ）複合物品は６０分以上のバーンスルー時間を有し、耐バーンスルー性は、厚さ１～３ｍｍでＤＩＮ Ａ４シートの形態の複合物品を使用して、半田付けトーチを使用して温度１４００℃の火炎を用いて複合物品をその第１の主面の中心で処理することで測定され、バーンスルー時間は火炎処理の開始から第２の主面の中心が１０００℃の温度に到達するまでの時間である。

【請求項15】

請求項１～１３のいずれかに記載の方法により得られる複合物品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品（特に薄い複合物品）の作製方法、ならびにこの方法によって得られる複合物品に関する。

【背景技術】

【0002】

構造用鋼梁の受動的防火などの多くの産業および建設用途では、断熱能力と非常に高い温度での温度耐性が必要である。ＵＬ１７０９(構造用鋼の保護材料の急速上昇火災試験) では、１０９３℃の試験温度が必要で、ＩＳ０８３４(セルロース系火災曲線)では、１８０分の試験期間後に温度が１１１０℃に達することが必要である。断熱能力と１１００℃を超える高温での温度耐性を備えた新しい断熱材を開発する必要がある。

【0003】

特に、断熱能力と耐火性を備え、多くの場合厚さが３ｍｍを超えない非常に薄い断熱材を有することが望ましい。このような断熱材は、次のような多くの産業分野で必要とされる。
―オーブン、ストーブ、ヒーター、その他の電化製品用のガスケット
―非鉄インゴットモールドライナー
―溶融アルミニウム移送システム
―取鍋、ガラスタンク、高温炉での、ならびに熱シールド、ＥＶバッテリー、バッテリーパックおよびモジュールの火災および熱保護のためのセル間熱暴走伝播バリア等の自動車および航空宇宙分野での、耐火性（または耐熱性；refractory）バックアップ断熱材。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

現在、さまざまなグレードのセラミック繊維ペーパーが、１０００℃を超える用途の断熱材として使用されている。一方で、セラミック繊維ペーパーの化学組成の変化により、温度耐性が異なる。したがって、アルカリ土類ケイ酸塩(ＡＥＳ)ベースのセラミック繊維ペーパーは１２００℃までの動作温度に耐えることができるが、酸化アルミニウム（ＡＯ）ベースのセラミック繊維ペーパーは１６００℃まで耐えることができる。一方、さまざまな化学組成により、セラミック繊維ペーパーの材料コストに大きな差が生じる。酸化アルミニウムをベースとするセラミック繊維ペーパーのコストは、通常、アルカリ土類ケイ酸塩をベースとするセラミック繊維ペーパーのコストの約２０倍である。温度耐性要件の増加に伴い、材料コストの急激な増加が見られる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

従来技術を考慮すると、本発明は、コストを削減しながら、改善された断熱能力および温度耐性を備えたセラミック繊維ペーパーを提供するのに役立つ。本発明者らは、驚くべきことに、繊維ペーパーが形成された後にエアロゲルをセラミック繊維ペーパーに組み込むことによってこの問題を解決できることを発見した。これは、エアロゲル粉末と有機溶媒を含むエアロゲル組成物を調製し、それを繊維ペーパーに注入するまたは含浸することによって達成できる。このアプローチにより、エアロゲル粉末を繊維ペーパーの繊維に良好に付着させながら、バインダーの使用を減らすか、完全に回避することができる。

【0006】

したがって、第１の態様では、本発明は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品の作製方法に関し、この方法は、
エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品の作製方法であって、
セラミック繊維を含む繊維状物品を提供すること、
エアロゲル粉末および有機溶媒を含むエアロゲル組成物を提供すること、
繊維状物品とエアロゲル組成物とを組み合わせること、および
有機溶媒を部分的にまたは完全に除去して複合物品を得ること
を含む。

【0007】

本発明はさらに、この方法によって得られる複合物品に関する。

【0008】

さらに、本発明は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品に関し、当該複合物品は、エアロゲル粉末および有機溶媒、ならびに場合により無機不透明剤および／または鉱物充填剤を含むエアロゲル組成物をセラミック繊維を含む繊維状物品中に注入または含浸し、複合物品を得るために有機溶媒を部分的または完全に除去することによって得ることができる。

【0009】

さらに別の態様では、本発明は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品に関し、以下の要件（ｉ）～（ｖｉ）のうちの１つ以上が満たされる：
（ｉ）複合物品は１５重量％未満の有機化合物を含む；
（ｉｉ）複合物品中の繊維の少なくとも５０％が５ｍｍ以上の長さを有する；
（ｉｉｉ）複合物品が１０重量％未満のバインダーを含む；
（ｉｖ）複合物品は、窒素雰囲気中で３０℃～１１００℃で１０℃／分の温度上昇で加熱した際の熱重量分析（ＴＧＡ）で３５重量％未満の総重量損失を示す；
（ｖ）複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維の重量比（エアロゲル／繊維）は１：８以上である；
（ｖｉ）複合物品は６０分以上のバーンスルー時間（または焼付け時間または燃焼時間；burn-through time）を有し、耐バーンスルー性は、厚さ１～３ｍｍでＤＩＮ Ａ４シートの形態の複合物品を使用して、半田付けトーチを使用して温度１４００℃の火炎を用いて複合物品をその第１の主面の中心で処理することで測定される。バーンスルー時間は火炎処理の開始から第２の主面の中心が１０００℃の温度に到達するまでの時間である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ１ｍｍ)。(実施例１－１) ａ）上面図、ｂ）側面図。

【図2】エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー（未加工のペーパー厚さ３ｍｍ）。（実施例１－３）ａ）上面図、ｂ）側面図。

【図3】はんだ付けトーチ試験のセットアップ。

【図4】２０秒の燃焼後のブランクのセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ２ｍｍ)。ａ）正面図、ｂ）背面図。

【図5】６０分燃焼後のエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ１ｍｍ)。ａ）正面図、ｂ）背面図。

【図6】６０分燃焼後のエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ３ｍｍ)。ａ)正面図、ｂ)背面図。

【図7】ブランクのセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ２ｍｍ)とエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ１ｍｍおよび３ｍｍ)間の背面側中央部分の温度上昇の比較

【図8】１０秒燃焼した後のブランクのセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ１ｍｍ)。ａ)正面図；ｂ) バーンスルー（または燃え尽きた；burnt-through）火炎領域の拡大図（またはクローズアップ図；close-up view）。

【図9】８秒燃焼した後のブランクのセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ３ｍｍ)。ａ)正面図；ｂ)バーンスルー火炎部分の拡大図。

【図10】６０分燃焼した後のエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ２ｍｍ)。ａ)正面図；ｂ)火炎部分の拡大図。

【図11】ブランクのセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ１ｍｍ)とエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ１ｍｍ)との間の非露出側の温度上昇の比較。

【図12】ブランクのセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ２ｍｍ)とエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ２ｍｍ)との間の非露出側の温度上昇の比較。

【図13】ブランクのセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ３ｍｍ)とエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー(未加工のペーパー厚さ３ｍｍ)との間の非露出側の温度上昇の比較。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書で用いられる用語の定義
本発明の文脈において、「複合物品」という用語は、１つ以上のエアロゲル粒子と１つ以上のセラミック繊維とを含む任意の物品を指すものとして理解されるべきである。したがって、「複合材料」という用語は、一体で物品を形成するエアロゲル粒子およびセラミック繊維の存在以外の制限を意味するものではない。エアロゲル粒子とセラミック繊維は空間的に離れていないことを理解されたい。むしろ、エアロゲル粒子は通常セラミック繊維の間およびその周囲に存在する。好ましくは、１つまたは複数の繊維は織物または不織構造を形成し、その中および周囲にエアロゲル粒子が存在する。

【0012】

複合物品は、典型的には、中綿、不織布、マット、フェルト、または針状（またはニードルド；needled）繊維ブランケットなどのブランケットの形態である。複合物品は、エアロゲル粒子が存在する不織布繊維ブランケットまたは針状繊維ブランケットであることが好ましい。「不織布」という用語は、針状繊維ブランケットも含むものとして理解されるべきである。複合物品は、好ましくは３ｍｍ未満の範囲、好ましくは０．００１～３ｍｍ未満の範囲、より好ましくは０．０１～２．５ｍｍの範囲、さらにより好ましくは０．０１～２ｍｍの範囲の厚さを有する。他の２次元の延在部は、それぞれ厚さの少なくとも５倍であることが好ましい。本明細書で使用される「次元」という用語は、（「３次元」で理解されるような）互いに直交する３つの既知の空間次元を指すことが理解されるべきである。

【0013】

本明細書で使用される「中綿」という用語は、繊維状材料の層またはシートを指し、繊維状材料は典型的にはセラミック繊維を含む。

【0014】

「不織布」という用語は、織られても編まれてもいない繊維を含む任意の材料を指す。

【0015】

「不織繊維ブランケット」という用語は、織られても編まれてもいない繊維を含む任意の材料に関するものとして理解されるべきであり、その材料はブランケットの形態である。「針状繊維ブランケット」という用語は、繊維が針状に処理された（またはニードル処理された；needled）繊維を含む材料であって、ブランケットの形態である材料に関するものとして理解されるべきである。

【0016】

本明細書で使用される場合、用語「ブランケット」は、典型的には、他の２次元よりも小さく１次元に延在する物品を指す。好ましくは、ブランケットは、一次元においてのみ最大１０００ｍｍ、好ましくは最大５００ｍｍ、より好ましくは最大１００ｍｍまで延在するが、他の二次元のそれぞれにおいて少なくとも５倍延在する物品を指す。換言すれば、「ブランケット」という用語は、通常平らな物品、または長方形の物品を指す。好ましくは「ブランケット」という用語は、「ペーパー（または紙；paper）」とも時に呼ばれる、３ｍｍ未満の範囲の厚さを有する物品を指す。

【0017】

特に明記しない限り、単数形または複数形の使用は、単数形または複数形の名詞の「１つまたは複数」の存在を許容するものとして理解されるべきである。特に、「セラミック繊維を含む繊維状物品」という用語は、「１つ以上のセラミック繊維を含む繊維状物品」を指す。同様に、「エアロゲル粉末および有機溶媒を含むエアロゲル組成物」という用語は、２つ以上の（種類の）エアロゲル粉末および／または２つ以上の（種類の）有機溶媒がエアロゲル組成物に含まれる場合も含むものとして理解されるべきである。異なる種類のエアロゲル粉末の混合物および／または異なる種類の有機溶媒の混合物が使用されてもよい。

【0018】

本明細書で使用する「エアロゲル」という用語は、ゲルの液体成分が本質的にゲル構造を崩壊させることなく気体に置換されたゲル由来の多孔質材料を指す。好ましくは、「エアロゲル」はシリカエアロゲルである。このようなシリカエアロゲルは、典型的には０．１ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは０．０５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有し、周知のＳｔｏｂｅｒプロセスによって調製することができる。本発明において、「エアロゲル」は、好ましくは欧州特許第２７２２３１１Ａ２に記載されている方法、好ましくはその請求項２２に規定されている方法に従って得られるシリカエアロゲルである。

【0019】

本発明において、「エアロゲル粒子」という用語は、好ましくは欧州特許第２７２２３１１Ａ２に記載の方法、好ましくはその請求項２２に規定される方法に従って得られるシリカエアロゲル粒子を指す。本発明での使用に適したエアロゲル粒子は例えば「Ｊｉｏｓ ＡｅｒｏＶａ」として市販されており、「Ｄ２０グレード」が好ましい。「Ｊｉｏｓ ＡｅｒｏＶａ Ｄ２０グレード」は、Ｄ９５粒子サイズ範囲が２０μｍ未満であり、バルク密度が０．０３～０．１ｇ／ｃｍ^３、熱伝導率が０．０１７～０．０２２Ｗ／ｍ・ｋ、表面積が６００～８００ｍ^２／ｇ、および気孔率（または多孔率；porosity）が９０％よりも大きいことが記載されている。

【0020】

「異相反応」という用語は、好ましくは、２つ以上の相を含む系内にて、例えば２つの非混合の相、すなわち、水相と、水相と混合できない相、好ましくは非極性溶媒相とから構成される系内にて行われる任意の反応を指す。反応、つまり最初の構造の生成は、異なる相間の界面ではじまる。したがって、異相反応は、すべての反応物が同じ溶媒に溶解する反応には関しない。「異相反応」の例は、乳化反応、懸濁反応または分散反応である。

【0021】

「セラミック」という用語は、好ましくは、無機、非金属、好ましくは非晶質である任意の材料を指す。これは、典型的には、酸化物、窒化物、および炭化物（それらの任意の混合物を含む）から選択される１つまたは複数の無機材料に関する。好ましくは、「セラミック」材料は、１つ以上のケイ素の酸化物、窒化物および／もしくは炭化物、アルミニウム、セリウム、ジルコニウムならびに／またはアルカリ土類金属の合計の少なくとも９０重量％（好ましくは少なくとも９５重量％、より好ましくは９９重量％）を含む。

【0022】

本明細書で使用される「繊維」という用語は、好ましくは、第１次元において他の２つの次元のいずれよりも少なくとも１０倍延在する物品を指す。第１次元は、好ましくは繊維の長さ方向に対応する。

【0023】

「繊維状物品」という用語は、１つ以上の繊維を含む任意の物品を指す。したがって、例としては、繊維シート、中綿、不織布、マット、フェルト、針状の（またはニードル状の；needled）繊維ブランケットが挙げられる。好ましい例は、不織布繊維ブランケットまたは針状繊維ブランケットである。繊維状物品は、好ましくは３ｍｍ未満の範囲、好ましくは０．００１～３ｍｍ未満の範囲、より好ましくは０．０１～２．５ｍｍの範囲、さらにより好ましくは０．０１～２ｍｍの範囲の厚さを有し、他の２つの次元ではそれぞれ少なくとも５倍延在する。

【0024】

本明細書で使用する場合、「エアロゲル組成物」という用語は、エアロゲル粉末と有機溶媒を含む任意の混合物に関する。好ましくは、「エアロゲル組成物」は、エアロゲル粉末を有機溶媒に分散させたものを含む混合物である。換言すれば、「エアロゲル組成物」は、「エアロゲル分散物」であることが好ましい。

【0025】

本明細書で使用される「分散物」という用語は、好ましくは、ある材料の固体粒子が液体である別の材料の連続相中に分散している混合物に関する。本明細書で使用する固体および液体という用語は、温度２５℃、圧力１アトムにおける材料の状態を指す。「分散」とは、好ましくは粒子が液体の連続相に容易に沈降しない状態を表す。

【0026】

本明細書で使用する「有機溶媒」という用語は、温度２０℃、圧力１アトムで液体である任意の有機化合物を指す。有機溶媒の好ましい例としては、炭化水素溶媒およびアルコール（これらの任意の混合物を含む）が挙げられる。炭化水素は、炭素原子と水素原子からなる有機化合物であると理解されている。

【0027】

本明細書で使用される用語「有機化合物」は、少なくとも１つの炭素－水素結合を含む任意の化合物に関する。

【0028】

「ＡはＢを含む」などの「含む（comprise」または「含む（contain）」などの用語は、本明細書では組成物などのオープンな規定を表現するために使用される。したがって、「ＡはＢを含む」は、Ａが少なくともＢを含むが、任意の数および量の他の成分をさらに含み得ることを示すものとして理解されるべきである。対照的に、「ＡはＢから成る」などの「からなる（consists of）」という用語は、通常、ＡがＢ以外の成分を含まないことを示す。

【0029】

「好ましくは」などの用語は、特定の特徴が満たされる場合と満たされない場合があることを示す。したがって、そのような用語は任意の特徴の前に置かれる。一般に、この特徴が満たされると、さらなる有益な効果が生じることが期待される。

【0030】

本明細書で使用される「注入する」という用語は、流体（エアロゲル組成物など）を固体材料（繊維含有物品など）に（通常は力を用いて）導入する行為を指す。「注入」のための適切なアプローチは、例えば欧州特許第３０２３５２８Ａ１に記載されている。

【0031】

本明細書で使用される「含浸」または「浸漬」という用語は、流体（エアロゲル組成物など）を固体材料（特に繊維状物品などの固体多孔質材料）に（通常は力を加えずに）導入する行為を指す。「含浸」または「浸漬」は、例えば、含浸または浸漬される物品を、その物品が含浸される通常の液体材料を含む容器内に置くことによって、または含浸または浸漬される物品上に液体を注ぐ方法のいずれかによって達成することができる。

【0032】

本明細書で使用される「バインダー（または結合剤；binder）」という用語は、２つの固体材料間に接着を供することを目的とした任意の材料に関する。好ましくは、「バインダー」という用語は、エアロゲル粒子を互いに、および／またはセラミック繊維に結合するのに役立つ任意の材料に関する。バインダーは、有機または無機の性質のものであり得る。バインダーの特定の例としては、水ガラス、シリコーン系バインダー、およびフェノール樹脂系バインダーが挙げられるが、これらに限定されない。

【0033】

本発明の詳細な説明
本発明は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品の作製方法、ならびにこの方法によって得られる複合物品に関する。

【0034】

方法
本発明は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品の作製方法に関し、この方法は、
―セラミック繊維を含む繊維状物品を提供すること、
―エアロゲル粉末と有機溶媒を含むエアロゲル組成物を提供すること、
―繊維状物品とエアロゲル組成物とを組み合わせる（または混ぜ合わせるまたは混合する；combine）こと、および
―有機溶媒を部分的または完全に除去して、複合物品を得ること
を含む。

【0035】

この方法はこれらの工程に限定されず、これらの各工程の前、間、および後に任意の数の追加の工程を含んでよい。したがって、上記の工程は必ずしも連続した工程である必要はない。ただし、これらの工程は指定された順序で実施されることが好ましい。さらに、これらの工程は連続的であることが好ましい。

【0036】

本明細書に記載の方法の各工程には、追加のアクティビティが含まれる場合がある。例えば、エアロゲル粉末および有機溶媒を含むエアロゲル組成物を提供する工程は、エアロゲル粉末および有機溶媒以外の追加の成分を含むエアロゲル組成物を提供する工程を含み得る。さらに、繊維状物品とエアロゲル組成物とを組み合わせる工程は、繊維状物品とエアロゲル組成物だけでなく、さらなる物品、組成物なども組み合わせることを含み得る。

【0037】

繊維性物品とエアロゲル組成物は、好ましくはエアロゲル組成物を繊維状物品に注入、浸漬または含浸することによって、より好ましくは繊維状物品にエアロゲル組成物を含浸させることによって組み合わせる。このような組成物を注入するための適当な方法は当業者に知られており、例えば欧州特許第３０２３５２８Ａ１に記載されている。

【0038】

好ましくは、乾燥により有機溶媒を部分的にまたは完全に除去して複合物品を得る工程は、５０～１７０℃の温度で１～８時間乾燥すること、任意にはその後１７１℃～２３０℃で１～４８時間乾燥することを含む。

【0039】

この方法により得られる複合物品
本発明の方法によって得られる複合物品は、好ましくは複合物品の総重量に基づき１５～７０重量％のエアロゲルを含む。複合物品の総重量に基づいて、２５～６０重量％のエアロゲルがより好ましく、３５～５０重量％のエアロゲルがさらにより好ましい。

【0040】

複合物品の厚さは、典型的には３ｍｍ未満の範囲、好ましくは０．００１～３ｍｍ未満の範囲、より好ましくは０．０１～２．５ｍｍの範囲、さらにより好ましくは０．０１～２ｍｍの範囲である。

【0041】

複合物品の幅がＷであり、複合物品の長さがＬであり、複合物品の厚さがＴである際に、複合物品は次の要件を満たすことが好ましい：

Ｒは１００以上、好ましくは１０００以上、より好ましくは１００００以上であり、Ｗ／Ｌは好ましくは１０００／１～１／１０００の範囲であり、Ｗ／Ｔは好ましくは１０以上であり、およびＬ／Ｔは好ましくは１０以上である。

【0042】

優れた難燃性を達成するために、複合物品は、典型的には、複合物品の総重量に基づき、１５重量％未満の有機化合物、好ましくは１０重量％未満の有機化合物、より好ましくは５重量％未満の有機化合物、さらにより好ましくは２重量％未満の有機化合物、さらにより好ましくは１重量％未満の有機化合物、最も好ましくは０．５重量％未満の有機化合物を含む。有機化合物という用語は、通常、少なくとも１つの炭素－水素結合を含むあらゆる化合物に関する。

【0043】

本発明の方法により、複合物品中の繊維の少なくとも５０％が５ｍｍ以上の長さを有することを保証することが可能である。好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも５０％が１０ｍｍ以上の長さを有し、より好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％が５ｍｍ以上の長さを有し、さらにより好ましくは複合物品中の繊維の７５％は１０ｍｍ以上の長さを有し、さらにより好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％は１５ｍｍ以上の長さを有し、最も好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％は２０ｍｍ以上の長さを有する。

【0044】

難燃性およびコストを改善するために、複合物品は、典型的には、１０重量％未満のバインダー、好ましくは５重量％未満のバインダー、より好ましくは２重量％未満のバインダー、さらにより好ましくは１重量％未満のバインダー、さらに好ましくは０．５重量％未満のバインダー、最も好ましくは０．１重量％未満のバインダーを含む。さらに、バインダーの量の低減は、より多くの繊維および／またはエアロゲルを複合物品に組み込むことができるため、複合物品の耐燃性、凝集性および断熱特性にとって有益であり得る。従来技術で使用される方法は、一般に、繊維を互いに、かつ充填剤に結合させることによって複合物品の構造的完全性を確保するためにバインダーの使用を必要とする。本発明は、繊維と充填剤のスラリーの代わりに繊維状物品を出発材料として使用可能とするため、バインダーの量を大幅に減らすことができる。

【0045】

本発明の方法の使用により、熱重量分析前の複合物品の総重量に基づき、複合物品は、窒素雰囲気中で１０℃／分の温度勾配で３０℃～１１００℃で加熱される際に、熱重量分析（ＴＧＡ）にて、３５重量％未満、好ましくは３０重量％未満、より好ましくは２５重量％未満、さらにより好ましくは２０重量％未満、さらにより好ましくは１５重量％未満、最も好ましくは１０重量％未満の総重量損失を示し得る。

【0046】

さらに、複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維との重量比（エアロゲル／繊維）が１：８以上、好ましくは１：４以上、より好ましくは１：２以上、より好ましくは１：１以上であることを達成可能である。典型的には繊維の分散液の乾燥に基づく従来技術の方法では、かなりの量のバインダーを使用する必要があるため、繊維ブランケットに安定して含めることができる繊維の量および長さは厳しく制限されている。

【0047】

複合物品は、無機不透明剤および／または鉱物（または無機；mineral）充填剤をさらに含んでよい。したがって、エアロゲル粉末および有機溶媒を含むエアロゲル組成物を提供する工程は、エアロゲル粉末および有機溶媒、ならびに無機不透明剤および／または鉱物充填剤を含むエアロゲル組成物を提供する工程であることが好ましい。

【0048】

繊維状物品
繊維状物品は、好ましくは、エアレイまたはカーディングプロセスを介して作製される中綿、不織布、マット、フェルトおよび針状繊維ブランケットから選択されることが好ましい。繊維状物品は好ましくは不織繊維ブランケットまたは針状繊維ブランケットである。繊維状物品は、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、さらにより好ましくは９８重量％以上のセラミック繊維を含む。

【0049】

繊維状物品は、特に３ｍｍ以上の厚さを有する場合、２０～３００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは５０～２００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは８０～１５０ｋｇ／ｍ^３の密度を有することがさらに好ましい。

【0050】

特に繊維状物品が３ｍｍ未満の厚さを有する場合、繊維状物品は５０～３５０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは８０～３００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１００～２５０ｋｇ／ｍ^３の密度を有することが好ましい。

【0051】

典型的には３ｍｍをこえる厚さを有する繊維状物品の例は、重量％換算で以下のとおりである:
Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｆｒａｘ Ｄｕｒａｂａｃｋ：推奨動作温度が９８２℃であり、密度６４ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、３１～３５重量％のＡｌ_２Ｏ_３、５０～５４重量％のＳｉＯ_２、５重量％のＺｒＯ_２、１．３０重量％のＦｅ_２Ｏ_３、１．７０重量％のＴｉＯ_２、０．５０重量％のＭｇＯ、および７．５重量％以下のＣａＯを含む化学組成物を有する。）

【0052】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｆｒａｘ Ｄｕｒａｂｌａｎｋｅｔ Ｓ：推奨動作温度が１１７７℃であり、密度６４、９６および１２８ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、４３～４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３、５３～５７重量％のＳｉＯ_２、１重量％未満のＦｅ_２Ｏ_３、および１重量％未満のＴｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0053】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｆｒａｘ Ｄｕｒａｂｌａｎｋｅｔ ＨＰ－Ｓ：推奨動作温度が１２０４℃であり、密度６４、９６および１２８ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、４３～４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３、および５３～５７重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0054】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｆｒａｘ Ｄｕｒａｂｌａｎｋｅｔ ２６００：推奨動作温度が１３４３℃であり、密度９６および１２８ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、２９～３１重量％のＡｌ_２Ｏ_３、５３～５５重量％のＳｉＯ_２、および１５～１７重量％のＺｒＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0055】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｆｒａｘ ＰＨ ｂｌａｎｋｅｔ：推奨動作温度が１１７７℃であり、密度９６ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、４３～４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３、５３～５５重量％のＳｉＯ_２、１重量％未満のＦｅ_２Ｏ_３、および１重量％未満のＴｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0056】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｆｒａｘ Ｍｏｉｓｔ Ｐａｋ－Ｄ：推奨動作温度が１０１０℃であり、密度１９０～２９０ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、２３～３２重量％のＡｌ_２Ｏ_３および６８～７７重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0057】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｆｒａｘ Ｆｉｂｅｒｍａｔ Ｂｌａｎｋｅｔ：推奨動作温度が６７７℃であり、密度８８ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、２９～４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３、５２～５７重量％のＳｉＯ_２、および１８重量％未満のＺｒＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0058】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｍａｘ Ｍａｔ：推奨動作温度が１５６６℃であり、密度２４ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、７２重量％のＡｌ_２Ｏ_３、２７重量％のＳｉＯ_２、０．０２重量％のＦｅ_２Ｏ_３、０．００１重量％のＴｉＯ_２、０．０５重量％のＭｇＯ、および０．０５重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。)

【0059】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＦｉｂｅｒｍａｘ Ｎｅｅｄｌｅｄ Ｂｌａｎｋｅｔ：推奨動作温度が１６００℃であり、密度１００および１３０ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、７２重量％のＡｌ_２Ｏ_３、２７重量％のＳｉＯ_２、０．０２重量％のＦｅ_２Ｏ_３、０．００１重量％のＴｉＯ_２、０．０５重量％のＭｇＯ、および０．０５重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。)

【0060】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＩｎｓｕｌｆｒａｘ ＬＴＸ Ｂｌａｎｋｅｔ：推奨動作温度が１１００℃であり、密度６４、９６、１２８および１６０ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、１重量％未満のＡｌ_２Ｏ_３、６１～６７重量％のＳｉＯ_２、０．６重量％未満のＦｅ_２Ｏ_３、２．５～６．５重量％のＭｇＯ、および２７～３３重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。)

【0061】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＩｎｓｕｌｆｒａｘ Ｓ Ｂｌａｎｋｅｔ：推奨動作温度が１１００℃であり、密度６４、９６、および１２８ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、６１～６７重量％のＳｉＯ_２、２～７重量％のＭｇＯ、および２７～３３重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。)

【0062】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＩｓｏｆｒａｘ １４００ Ｂｌａｎｋｅｔ：推奨動作温度が１３００℃であり、密度９６、１２８、および１６０ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、７０～８０重量％のＳｉＯ_２および１８～２７重量％のＭｇＯを含む化学組成物を有する。)

【0063】

ＫＣＣ社のＣＥＲＡＫＷＯＯＬ Ｎｅｗ－ＢｉＯ：密度９６、１２８、および１６０ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、１重量％未満のＡｌ_２Ｏ_３、５８～６７重量％のＳｉＯ_２、２～８重量％のＭｇＯ、および２６～３４重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。)

【0064】

Ｎｅｗ Ｆｉｒｅ社のＳｕｐｅｒｗｏｏ ｐｌｕｓ ｂｌａｎｋｅｔ ＳＰＢ：推奨動作温度が１０５０℃であり、密度９６および１２８ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、６２～６８重量％のＳｉＯ_２、３～７重量％のＭｇＯ、および２６～３２重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。)

【0065】

Ｕｎｉｆｒａｘ社のＳａｆｆｉｌ Ｂｌａｎｋｅｔ＆Ｍａｔ：推奨動作温度が１６００℃であり、密度３５、９６ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、９５～９７重量％のＡｌ_２Ｏ_３および３～５重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。)

【0066】

Ｆｒｅｎｚｅｌｉｔ社のｉｓｏＴｈｅｒｍ Ｓ Ｖｌｉｅｓ：推奨動作温度が１１００℃であり、密度３５、９６ｋｇ／ｍ^３で利用可能(典型的には、９４重量％よりも高い重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。)

【0067】

典型的には３ｍｍ未満の厚さを有する繊維状物品の例は、重量％換算で以下のとおりである:
Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＰａｐｅｒ ＦＴ：推奨動作温度は１２５０℃であり、密度２００～２４０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４６～５０重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５０～５４重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0068】

Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＰａｐｅｒ ＤＳ：推奨動作温度は１２５０℃であり、密度１６０～２００ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４６～５０重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５０～５４重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0069】

Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＰａｐｅｒ Ｈ：推奨動作温度は１４００℃であり、密度１８０～２８０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４８～５８重量％のＡｌ_２Ｏ_３および４２～５２重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0070】

Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＤｕｒａｆｅｌｔ ＬＤ：推奨動作温度は１２５０℃であり、密度１１０～１９０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４６～５２重量％のＡｌ_２Ｏ_３および４８～５４重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0071】

Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＤｕｒａｆｅｌｔ ＨＤ：推奨動作温度は１２５０℃であり、密度２００～３００ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４２～５０重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５０～５８重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0072】

Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＤｕｒａｆｅｌｔ Ｚ：推奨動作温度は１４００℃であり、密度２００～３００ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、２８～３２重量％のＡｌ_２Ｏ_３、５２～５６重量％のＳｉＯ_２および１４～１８重量％のＺｒＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0073】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ １２６０ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１２６０℃であり、密度１９０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５２重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0074】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ ５００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１１７６℃であり、密度１９２～２２４ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５３重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0075】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ ７００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１１７６℃であり、密度１７６～２０８ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５３重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0076】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ ９００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１１７６℃であり、密度１６０～１９２ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５３重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0077】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ ２０００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１１７６℃であり、密度１７６～２２４ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、４７重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５３重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0078】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ ２６００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１３４３℃であり、密度１６０～２０８ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、３５重量％のＡｌ_２Ｏ_３、５１重量％のＳｉＯ_２および１４重量％のＺｒＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0079】

Ｉｎｓｕｌｆｒａｘ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１２００℃であり、密度１５０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、１重量％のＡｌ_２Ｏ_３、６１～６７重量％のＳｉＯ_２、２．５～６．５重量％のＭｇＯ、および２７～３３重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。）

【0080】

Ｆｌｅｘｉｌｉｔｅ－ＭＣ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１２６０℃であり、密度１５０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、７０～８０重量％のＳｉＯ_２および１８～２７重量％のＭｇＯを含む化学組成物を有する。）

【0081】

Ｉｓｏｆｒａｘ １２６０Ｃ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１２６０℃であり、密度１４０～１６０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、７０～８０重量％のＳｉＯ_２および１８～２７重量％のＭｇＯを含む化学組成物を有する。）

【0082】

Ｍｏｒｇａｎ社のＳｕｐｅｒｗｏｏｌ Ｐｌｕｓ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１０００℃であり、密度１８０～２５０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、６２～６８重量％のＳｉＯ_２、３～７重量％のＭｇＯおよび２６～３２重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。）

【0083】

Ｍｏｒｇａｎ社のＳｕｐｅｒｗｏｏｌ ＨＴ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１１５０℃であり、密度１８０～２５０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、７０～８０重量％のＳｉＯ_２および１８～２６重量％のＣａＯを含む化学組成物を有する。）

【0084】

Ｓａｆｆｉｌ １６００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１６００℃であり、密度１４０～２００ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、９０重量％よりも多いＡｌ_２Ｏ_３および８重量％未満のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0085】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ １６００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１６００℃であり、密度１５０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、８８重量％のＡｌ_２Ｏ_３および９重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0086】

Ｍｏｒｇａｎ社のＫａｏｗｏｏｌ ３０００ Ｐａｐｅｒ：推奨動作温度は１５３８℃であり、密度１１２～１６０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、９５重量％のＡｌ_２Ｏ_３および５重量％のＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0087】

Ｆｒｅｎｚｅｌｉｔ社のｉｓｏＴｈｅｒｍ Ｓ Ｖｌｉｅｓ：推奨動作温度は１１００℃であり、密度１１２～１６０ｋｇ／ｍ^３で利用可能（典型的には、９４重量％よりも多いＳｉＯ_２を含む化学組成物を有する。）

【0088】

これらの中でも、以下のものが好ましい。
Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＰａｐｅｒ ＤＳ、Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＰａｐｅｒ Ｈ、Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ社のＤｕｒａｆｅｌｔ ＬＤ、Ｋａｏｗｏｏｌ １２６０ Ｐａｐｅｒ、Ｋａｏｗｏｏｌ ９００ Ｐａｐｅｒ、Ｋａｏｗｏｏｌ ２６００ Ｐａｐｅｒ、Ｉｎｓｕｌｆｒａｘ Ｐａｐｅｒ、Ｉｓｏｆｒａｘ １２６０Ｃ Ｐａｐｅｒ、Ｓｕｐｅｒｗｏｏｌ Ｐｌｕｓ Ｐａｐｅｒ、Ｓｕｐｅｒｗｏｏｌ ＨＴ Ｐａｐｅｒ、Ｓａｆｆｉｌ １６００ Ｐａｐｅｒ、Ｋａｏｗｏｏｌ １６００ Ｐａｐｅｒ、Ｋａｏｗｏｏｌ ３０００ Ｐａｐｅｒ、およびＦｒｅｎｚｅｌｉｔ社のｉｓｏＴｈｅｒｍ Ｓ Ｖｌｉｅｓ。

【0089】

セラミック繊維
セラミック繊維は一般に、ａ）８０重量％以上のアルミナを含むセラミック繊維、ｂ）２重量％～（または以上）８０重量％未満のアルミナを含むセラミック繊維、およびｃ）２重量％未満のアルミナを含むセラミック繊維の３つの種類の繊維に構造化され得る。

【0090】

ａ）８０重量％以上のアルミナを含むセラミック繊維：
この第１のタイプのセラミック繊維は、典型的には、セラミック繊維の総重量に基づいて、８０重量％以上のアルミナ、好ましくは８５重量％以上のアルミナ、好ましくは９０重量％以上のアルミナ、または９５重量％以上もアルミナを含む。アルミナの含有量は、セラミック繊維の総重量に基づいて、好ましくは９９重量％以下、より好ましくは９８重量％以下、さらにより好ましくは９７重量％以下である。

【0091】

セラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づいて、０～２０重量％のシリカ、好ましくは１～２０重量％のシリカ、より好ましくは１～１５重量％のシリカ、さらにより好ましくは１～１０重量％のシリカ、さらにより好ましくは２～９重量％のシリカをさらに含み得る。

【0092】

これらのセラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づき、シリカおよびアルミナ以外の成分を３重量％未満、好ましくはシリカおよびアルミナ以外の成分を２重量％未満、またはシリカとアルミナ以外の成分を１または０．５重量％未満含むことが好ましい。

【0093】

ｂ）２重量％以上８０重量％未満のアルミナを含むセラミック繊維：
この第２のタイプのセラミック繊維は、典型的には、セラミック繊維の総重量に基づいて、２重量％以上８０重量％未満のアルミナ、好ましくは１５重量％以上８０重量％未満のアルミナ、より好ましくは２０～７５重量％のアルミナを含む。

【0094】

セラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づき、１０～９８重量％のシリカ、好ましくは１５～９０重量％のシリカ、より好ましくは２０～８５重量％のシリカ、さらにより好ましくは２５～８０重量％のシリカを更に含み得る。

【0095】

例えば、セラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づき、３０～３５重量％のアルミナ、５０～５５重量％のシリカ、ならびに合計で４～２０重量％のＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＭｇＯおよびＣａＯを含み得る。あるいは、セラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づいて、４２～４８重量％のアルミナおよび５２～５８重量％のシリカ、またはセラミック繊維の総重量に基づいて、４２～５８重量％のアルミナおよび５２～５８重量％のシリカを含み得る。さらに、セラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づき、２８～３２重量％のアルミナ、５２～５６重量％のシリカ、および１４～１８重量％のＺｒＯ_２を含み得る。セラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づいて、２２～３４重量％のアルミナおよび６６～７８重量％のシリカを含むことがさらに可能である。さらに別の例では、セラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づいて、６６～７８重量％のアルミナ、２２～３４重量％のシリカを含む。

【0096】

これらのセラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づき、上記に示したもの以外の成分を２重量％未満、上記に示したもの以外の成分を好ましくは１重量％未満、上記に示したもの以外の成分をさらにより好ましくは０．５重量％未満含むことが好ましい。

【0097】

ｃ）２重量％未満のアルミナを含むセラミック繊維
このタイプのセラミック繊維は、典型的には、セラミック繊維の総重量に基づいて、２重量％未満のアルミナ、好ましくは１重量％未満のアルミナ、より好ましくは０．５重量％未満のアルミナを含む。これらのセラミック繊維にはアルミナが存在しない場合もある。

【0098】

これらのセラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づいて、典型的には、５０～８５重量％のシリカおよび１５～５０重量％のアルカリ土類金属酸化物、好ましくは５５～８５重量％のシリカおよび１５～４５重量％のアルカリ土類金属酸化物、より好ましくは６０～８２重量％のシリカおよび１８～４０重量％のアルカリ土類金属酸化物を更に含む。あるいは、このタイプのセラミック繊維は、セラミック繊維の総重量に基づき、５５～７２重量％のシリカおよび２８～４５重量％のアルカリ土類金属酸化物、好ましくは６０～７０重量％のシリカおよび３０～４０重量％のアルカリ土類金属酸化物を含んでよい。これらのセラミック繊維の別のタイプは、セラミック繊維の総重量に基づき、６５～８５重量％のシリカおよび１５～３５重量％のアルカリ土類金属酸化物を、好ましくは７０～８０重量％のシリカおよび２０～３０重量％のアルカリ土類金属酸化物を含む。

【0099】

アルカリ土類金属酸化物はＭｇＯおよびＣａＯ、またはそれらの組合せから選択されることが好ましく、ある実施形態では、アルカリ土類金属酸化物中のＣａＯの割合は、アルカリ土類金属酸化物の総量に基づき、７５重量％以上、またはさらには８５重量％以上である。

【0100】

本明細書に記載されるセラミック繊維のいずれにおいても、示されたもの以外のセラミック繊維の任意の成分の含有量は、セラミック繊維の総重量に基づき、好ましくは
４重量％未満、より好ましくは３重量％未満、さらにより好ましくは２重量％、さらにより好ましくは１重量％未満または０．５重量％未満である。

【0101】

溶媒
本発明の方法で使用される有機溶媒は、典型的には炭化水素溶媒であり、好ましくはＣ３～１６の飽和、不飽和もしくは部分飽和炭化水素またはそれらの混合物から選択され、より好ましくはＣ３～１０の飽和直鎖、分岐鎖もしくは環状炭化水素またはそれらの混合物から選択され、さらに好ましくは、Ｃ３～１０の直鎖状もしくは分枝状アルカンまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくは、Ｃ５～７の直鎖状もしくは分枝状アルカンまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくは、ヘキサンもしくはヘプタンまたはそれらの混合物から選択され、最も好ましくはｎ－ヘキサンである。

【0102】

あるいは、本発明で使用される有機溶媒はアルコール溶媒であり、好ましくはＣ２～１２の飽和、不飽和もしくは部分飽和アルコールまたはそれらの混合物から選択され、より好ましくはＣ２～１２の飽和直鎖、分岐鎖もしくは環状アルコールまたはそれらの混合物から選択され、さらに好ましくはＣ２～１２の飽和直鎖、分枝鎖もしくは環状一価アルコールまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくは、Ｃ２６の飽和直鎖、分枝鎖もしくは環状一価アルコール（例えば、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、ブタノール、ペンタノール（シクロペンタノールを含む）またはヘキサノール（シクロヘキサノールを含む））、またはこれらの混合物、さらにより好ましくはプロパノールまたはこれらの混合物から選択され、最も好ましくは２－プロパノールである。

【0103】

さらに、有機溶媒は、上記の１つ以上の炭化水素溶媒と１つ以上のアルコール溶媒との混合物であってよい。

【0104】

エアロゲル
エアロゲルは、任意の無機エアロゲルであり得る。好ましくは、エアロゲルは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、および酸化イットリウムから選択される１種以上を含むか、またはその１種以上からなる。より好ましくは、エアロゲルは酸化ケイ素を含むか、酸化ケイ素からなる。さらにより好ましくは、エアロゲルはシリカエアロゲルである。

【0105】

エアロゲルは、等温吸着および等温脱着により測定して、典型的には８５％以上の気孔率、より好ましくは９０％以上の気孔率を有する。より具体的には、気孔率は、ＢＪＨ（バレット・ジョイナー・ハレンダ）吸脱着等温法を用いてエアロゲルの細孔（または気孔；pore）容積および細孔径分布を測定することによって決定される。

【0106】

エアロゲルの比表面積は通常３００ｍ^２／ｇ以上である。ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７ ２００３－０５（ＢＥＴ法を用いたガス吸着による固体の比表面積の測定）によって測定した際に、エアロゲルの比表面積は、好ましくは４００ｍ^２／ｇ以上、好ましくは５００ｍ^２／ｇ以上、好ましくは６００ｍ^２／ｇ以上、また好ましくは２０００ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１５００ｍ^２／ｇ以下、さらに好ましくは１０００ｍ^２／ｇ以下、さらにより好ましくは８００ｍ^２／ｇ以下である。

【0107】

本発明において、好ましくはＭａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒを使用して、レーザー回折により測定した際に、エアロゲルの粉末は、１～５０μｍ、好ましくは５～４０μｍ、より好ましくは１０～３０μｍ、さらにより好ましくは１５～２５μｍの範囲のメジアン粒径（ｄ５０）を有することが好ましい。

【0108】

エアロゲルの粉末は、例えば、異相反応から得ることができる。この場合、エアロゲルの粉末は、脱イオン水、水ガラス、有機シラン化合物、無機酸、および有機溶媒を混合して反応させて得られるシリカエアロゲル粉末であることが好ましく、有機溶媒はシリカヒドロゲル一次粒子を得るために非極性有機溶媒であることが好ましい。次いで、シリカヒドロゲル一次粒子を溶媒置換し、溶媒置換したゲル粒子を常圧下で乾燥させて、シリカエアロゲル粉末を得る。それ以上の粉砕または篩い分け処理は行わないことが好ましい。このような異相反応方法は当業者に知られており、例えばＥＰ２７２２３１１に記載されている。

【0109】

エアロゲル粉末は、モノリスではなく粒子の形態で調製されることが好ましい。したがって、本発明で使用されるエアロゲル粉末は、好ましくはエアロゲル材料の粉砕を含まないプロセスによって得られる。より好ましくは、エアロゲル粉末は一次粒子（場合により二次粒子を含む）の形態である。したがって、エアロゲル粉末を生成するために、粉砕またはふるい分け処理は必要としない。さらに、エアロゲル粉末は、従来技術によるエアロゲルの製造で時々使用される超臨界乾燥プロセスを使用する代わりに、常圧下で、例えば１気圧で乾燥されることが好ましい。

【0110】

エアロゲル組成物
エアロゲル組成物は、エアロゲル粉末と有機溶媒とを含む。エアロゲル組成物はさらなる成分を含むことができることを理解されたい。繊維状物品内でのエアロゲル粉末の効率的な分布を達成するために、エアロゲル組成物は、好ましくは有機溶媒中でのエアロゲル粉末の分散物である。

【0111】

エアロゲル組成物は、典型的には、エアロゲル組成物の総重量に基づき、２～２０重量％のエアロゲル、好ましくは４～１８重量％のエアロゲル、より好ましくは６～１８重量％のエアロゲル、さらにより好ましくは１０～１８重量％のエアロゲルを含む。残りは好ましくは有機溶媒である。

【0112】

エアロゲル組成物中のエアロゲル粉末と有機溶媒の合計含有量は、エアロゲル組成物の総重量に基づいて、９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上、より好ましくは９７重量％以上、さらにより好ましくは９８重量％以上、さらにより好ましくは９９重量％以上、最も好ましくは９９．５重量％以上、さらには９９．８重量％以上である。

【0113】

あるいは、方法が無機不透明剤および／または鉱物充填剤の使用を伴う場合、エアロゲル組成物は、好ましくは有機溶媒中におけるエアロゲル粉末、無機不透明剤および／または鉱物充填剤の分散物である。エアロゲル組成物には、他の成分が含まれていても含まれていない場合もある。

【0114】

無機不透明剤は、典型的には、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化チタン、炭化ケイ素およびグラファイトから選択される１つまたは複数を含むか、またはそれらからなる（グラファイトは、複合物品の総重量に基づいて、好ましくは複合物品中に５重量％未満、好ましくは２重量％未満、より好ましくは１重量％未満の量で含まれる）。これらの中でも、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化チタンおよび／または炭化ケイ素が好ましい。好ましくは、無機不透明剤は、酸化鉄、酸化ジルコニウムおよび炭化ケイ素から選択される１つ以上を含むか、またはそれらからなる。より好ましくは、無機不透明剤は酸化鉄または炭化ケイ素である。

【0115】

鉱物充填剤は、好ましくは金属水酸化物および水和炭酸塩から選択される１つまたは複数を含むか、またはそれらからなる。好ましくは、鉱物充填剤は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ハイドロマグネサイト（または水苦土石；hydromagnesites）およびハイドロカルサイト（または水方解石；hydrocalcites）から選択される１つ以上を含むか、またはそれらからなる。より好ましくは、鉱物充填剤は、二水酸化マグネシウムおよび三水酸化アルミニウムから選択される一方または両方である。

【0116】

無機不透明剤および鉱物充填剤はエアロゲルの形態ではないことが好ましい。無機不透明剤のかさ密度、またより好ましくは鉱物充填剤のかさ密度が、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ７８７－１１に従って試験して少なくとも０．１ｇ／ｃｍ^３であること、および／または無機不透明剤の比表面積、より好ましくは無機充填剤の比表面積が、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７ ２００３－０５（ＢＥＴ法）に従って試験すると、３００ｍ^２／ｇ以下であることが特に好ましい。あるいは、またはさらに、無機不透明剤、より好ましくは鉱物充填剤もエアロゲルとして使用される材料と化学的に異なることがさらに好ましい。本明細書に記載の無機不透明剤および鉱物充填剤の任意の組合せを用いることができることを理解されたい。

【0117】

無機不透明剤および／または鉱物充填剤を含む場合、エアロゲル組成物は好ましくは、エアロゲル組成物の総重量に基づいて、２～２０重量％のエアロゲル、好ましくは４～１８重量％のエアロゲル、より好ましくは６～１８重量％のエアロゲル、さらにより好ましくは１０～１８重量％のエアロゲルを含み、残りは、好ましくは有機溶媒、無機不透明剤および鉱物充填剤である。

【0118】

無機不透明剤および／または鉱物充填剤を含む場合、エアロゲル組成物中のエアロゲル粉末および有機溶媒の合計含有量は、典型的には５０重量％以上、好ましくは７５重量％以上、より好ましくは８５重量％以上である。さらに、エアロゲル組成物中の無機不透明剤と鉱物充填剤の合計含有量は、エアロゲル組成物の総重量に基づいて、典型的には５０重量％以下、好ましくは２５重量％以下、より好ましくは１５重量％以下である。

【0119】

この方法により得られる複合物品
本発明はさらに、本発明による方法によって得られる複合物品に関する。この複合物品は、本発明の方法から得られる特性を示すことが理解されるべきである。したがって、本発明の方法に関して本明細書に記載される特徴のいずれも、任意の好ましい範囲を含めて、本発明の複合物品にも適用される。

【0120】

例えば、複合物品は、好ましくは複合物品の総重量に基づいて１５～７０重量％のエアロゲルを含む。複合物品の厚さは、好ましくは０．０１ｍｍ～３ｍｍ未満の範囲である。しかしながら、本発明はまた３ｍｍ～５００ｍｍの範囲の厚さを有する複合物品に適用可能である。

【0121】

なお、本発明の複合物品には、任意の既知の充填剤が特に制限なく含まれ得る。しかしながら、複合物品は、好ましくは１５重量％未満の有機化合物、および好ましくは１０重量％未満のバインダーを含む。複合物品は、窒素雰囲気中で３０℃～１１００℃で１０℃／分の温度勾配で加熱したときの熱重量分析（ＴＧＡ）において、好ましくは３５重量％未満の総重量損失を示す。

【0122】

複合物品中の繊維の少なくとも５０％は好ましくは５ｍｍ以上の長さを有する。複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維との重量比（エアロゲル／繊維）が１：８以上であることがさらに好ましい。理解されるように、複合物品は、本明細書で特定される無機不透明剤および／または鉱物充填剤をさらに含み得る。

【0123】

複合物品は、その製造方法またはその特性を参照することによってさらなる手段で規定することができる。

【0124】

したがって、本発明の複合物品はエアロゲル粒子およびセラミック繊維を含むものとして規定することができ、複合物品はエアロゲル粉末および有機溶媒、ならびに場合により無機不透明剤および／または鉱物充填剤を含むエアロゲル組成物をセラミック繊維を含む繊維状物品に注入または含浸し、複合物品を得るために有機溶媒を部分的または完全に除去することによって得ることができる。

【0125】

加えて、または代わりに、複合物品は、エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含むものとして規定することができ、以下の要件（ｉ）～（ｖｉ）のうちの１つまたは複数が満たされる。

【0126】

（ｉ）複合物品は、複合物品の総重量に基づいて１５重量％未満の有機化合物を含む。有機化合物の含有量は、好ましくは１０重量％未満であり、より好ましくは２重量％未満であり、さらにより好ましくは５重量％未満である。有機化合物という用語は、少なくとも１つの炭素－水素結合を含むあらゆる化合物に関する。

【0127】

（ｉｉ）複合物品中の繊維の少なくとも５０％は５ｍｍ以上の長さを有する。好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも５０％は１０ｍｍ以上の長さを有する。より好ましくは、複合物品中の繊維の少なくとも７５％は５ｍｍ以上の長さを有する。さらにより好ましくは、複合物品中の繊維の少なくとも７５％が１０ｍｍ以上の長さを有する。さらにより好ましくは、複合物品中の繊維の少なくとも７５％は１５ｍｍ以上の長さを有する。最も好ましくは、複合物品中の繊維の少なくとも７５％が２０ｍｍ以上の長さを有する。

【0128】

（ｉｉｉ）複合物品は、複合物品の総重量に基づいて、１０重量％未満のバインダーを含む。複合物品中のバインダーの含有量は、１０重量％未満のバインダー、好ましくは５重量％未満のバインダー、より好ましくは２重量％未満のバインダー、さらにより好ましくは１重量％未満のバインダー、さらにより好ましくは０．５重量％未満のバインダー、最も好ましくは０．１重量％未満のバインダーを含む。

【0129】

（ｉｖ）複合物品は、窒素雰囲気中で３０℃～１１００℃で１０℃／分の温度上昇で加熱した場合の熱重量分析（ＴＧＡ）において、３５重量％未満の総重量損失を示す。熱重量分析における総重量損失は、熱重量分析前の複合物品の重量に基づいて、好ましくは３０重量％未満、より好ましくは２５重量％未満、さらにより好ましくは２０重量％未満、さらにより好ましくは１５重量％未満、最も好ましくは１０重量％未満である。

【0130】

（ｖ）複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維との重量比（エアロゲル／繊維）は１：８以上である。好ましくは、複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維との重量比（エアロゲル／繊維）は、１：８より高く、好ましくは１：４以上、より好ましくは１：２以上、更により好ましくは１：１以上である。

【0131】

（ｖｉ）複合物品は６０分以上のバーンスルー時間（または焼付け時間または燃焼時間；burn-through time）を有する。好ましくは、複合物品は、６０分以上、好ましくは１２０分以上、さらにより好ましくは１８０分以上、さらにより好ましくは２４０分以上のバーンスルー時間を有する。耐バーンスルー性は、厚さ１～３ｍｍでＤＩＮ Ａ４のシート形態の複合物品を使用し、半田付けトーチを使用して複合物品の第１主面の中心を温度１４００℃の火炎で処理して測定される。ここで、バーンスルー時間は、火炎処理の開始から第２主面の中心が１０００℃の温度に達するまでの時間である。

【0132】

複合物品は、要件（ｉ）～（ｖｉ）の１つまたは任意の数の可能な組合せを満たし得る。例えば、複合物品は、好ましくは、要件（ｉ）、または要件（ｉｉ）、または要件 （ｉｉｉ）、または要件（ｉｖ）、または要件（ｖ）、または要件（ｖｉ）を満たす。あるいは、次の２つの要件（（ｉ）および（ｉｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）、（ｉｉｉ）および（ｉｖ）、（ｉｖ）および（ｖ）、（ｖ）および（ｖｉ）、（ｉ）および（ｉｉｉ）、（ｉｉ）および（ｉｖ）、（ｉｉｉ）および（ｖ）、（ｉｖ）および（ｖｉ）、（ｉ）および（ｉｖ）、（ｉｉ）および（ｖ）、（ｉｉｉ）および（ｖｉ）、（ｉ）および（ｖ）、（ｉｉ）および（ｖｉ）、または（ｉ）および（ｖｉ）等）が満たされることが好ましい。あるいは、次の３つの要件（（ｉ）と（ｉｉ）と（ｉｉｉ）、（ｉ）と（ｉｉ）と（ｉｖ）、（ｉ）と（ｉｉ）と（ｖ）、（ｉ）と（ｉｉ）と（ｖｉ）、（ｉ）と（ｉｉｉ）と（ｉｖ）、（ｉ）と（ｉｉｉ）と（ｖ）、（ｉ）と（ｉｉｉ）と（ｖｉ）、（ｉ）と（ｉｖ）と（ｖ）、（ｉ）と（ｉｖ）と（ｖｉ）、（ｉ）と（ｖ）と（ｖｉ）、（ｉｉ）と（ｉｉｉ）と（ｉｖ）、（ｉｉ）と（ｉｉｉ）と（ｖ）、（ｉｉ）と（ｉｉｉ）と（ｖｉ）、（ｉｉ）と（ｉｖ）と（ｖ）、（ｉｉ）と（ｉｖ）と（ｖｉ）、（ｉｉ）と（ｖ）と（ｖｉ）、（ｉｉｉ）と（ｉｖ）と（ｖ）、（ｉｉｉ）と（ｉｖ）と（ｖｉ）、（ｉｉｉ）と（ｖ）と（ｖｉ）、または（ｉｖ）と（ｖ）と（ｖｉ）等）が満たされることが好ましい。あるいは、これらの要件のうち４つ、５つ、または６つが満たされることが好ましい。

【0133】

これらの代替の規定による複合物品も無機不透明剤および／または鉱物充填剤をさらに含み得ることを理解されたい。複合物品は、複合物品の総重量に基づいて、好ましくは、１５～７０重量％、より好ましくは２５～６０重量％、さらにより好ましくは３５～５０重量％のエアロゲルを含む。好ましくは、複合物品は、３ｍｍ未満の範囲、好ましくは０．００１～３ｍｍ未満の範囲、より好ましくは０．０１～２．５ｍｍの範囲、さらにより好ましくは０．０１～２ｍｍの範囲の厚さを有する。さらに、複合物品の幅がＷであり、複合物品の長さがＬであり、および複合物品の厚さがＴである際、下記の要件が好ましくは満たされる。

Ｒは１００以上、好ましくは１０００以上、より好ましくは１００００以上であり、
Ｗ／Ｌは好ましくは１０００／１～１／１０００の範囲であり、
Ｗ／Ｔは好ましくは１０以上であり、および
Ｌ／Ｔは好ましくは１０以上である。

【0134】

本発明の複合物品は、不活性充填剤または顔料、難燃剤、炎煙抑制剤、バインダーなどの更なる成分を含み得ることが理解されるべきである。これらは好ましくはエアロゲル組成物に含めることで追加される。

【0135】

本発明の複合物品はさらに、さらなる複合物を形成するために、様々な他の材料でコーティングされ、および／または織物またはラミネートなどの他の材料と組み合わせられ得る。

【0136】

本発明は、以下の項目１～６０により要約され得る。

【0137】

１．エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品の作製方法であって、
セラミック繊維を含む繊維状物品を提供すること、
エアロゲル粉末および有機溶媒を含むエアロゲル組成物を提供すること、
繊維状物品とエアロゲル組成物とを組み合わせること、および
有機溶媒を部分的または完全に除去して複合物品を得ること
を含む、複合物品の作製方法。

【0138】

２．複合物品が無機不透明剤および／または無機充填剤をさらに含み、エアロゲル粉末および有機溶媒を含むエアロゲル組成物を提供する工程が、エアロゲル粉末、有機溶媒、無機不透明剤および／または鉱物充填剤を含むエアロゲル組成物を提供する工程である、項目１に記載の複合物品の作製方法。

【0139】

３．繊維状物品が中綿、不織布、マット、フェルト、および針状の繊維ブランケットから選択され、好ましくは繊維状物品が不織布繊維ブランケットまたは針状繊維ブランケットである、項目１または２に記載の複合物品の作製方法。

【0140】

４．繊維状物品が５０～３５０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは８０～３００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１００～２５０ｋｇ／ｍ^３の密度を有する、項目１～３のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0141】

５．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、８０重量％以上のアルミナ、好ましくは８５重量％以上のアルミナ、好ましくは９０重量％のアルミナ、好ましくは９５重量％以上のアルミナを含み、アルミナの含有量は、セラミック繊維の総重量に基づいて、好ましくは９９重量％以下、より好ましくは９８重量％以下、さらにより好ましくは９７重量％以上である、項目１～４のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0142】

６．前記セラミック繊維がさらに、セラミック繊維の総重量に基づいて、０～２０重量％のシリカ、好ましくは１～２０重量％のシリカ、より好ましくは１～１５重量％のシリカ、さらにより好ましくは１～１０重量％のシリカ、さらにより好ましくは２～９重量％のシリカ、またはさらに２～６重量％のシリカを含む、項目５に記載の複合物品の作製方法。

【0143】

７．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、シリカおよびアルミナ以外の成分を３重量％未満、好ましくはシリカおよびアルミナ以外の成分を２重量％未満、さらにより好ましくはシリカおよびアルミナ以外の成分を１重量％未満含む、項目５に記載の複合物品の作製方法。

【0144】

８．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、２～８０重量％未満のアルミナ、好ましくは１５～８０重量％未満のアルミナ、より好ましくは２０～７５重量％のアルミナを含む、項目１～４のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0145】

９．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、１０～９８重量％のシリカ、好ましくは１５～９０重量％のシリカ、より好ましくは２０～８５重量％のシリカ、さらにより好ましくは２５～８０重量％のシリカをさらに含む、項目８に記載の複合物品の作製方法。

【0146】

１０．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、３０～３５重量％のアルミナ、５０～５５重量％のシリカ、ならびに合計で４～２０重量％のＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＭｇＯおよびＣａＯを含む、項目８または９に記載の複合物品の作製方法。

【0147】

１１．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、４２～５８重量％のアルミナおよび５２～５８重量％のシリカを含む、項目８または９に記載の複合物品の作製方法。

【0148】

１２．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、２８～３２重量％のアルミナ、５２～５６重量％のシリカ、および１４～１８重量％のＺｒＯ_２を含む、項目８または９に記載の複合物品の作製方法。

【0149】

１３．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、２２～３４重量％のアルミナ、６６～７８重量％のシリカを含む、項目８または９に記載の複合物品の作製方法。 。

【0150】

１４．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、６６～７８重量％のアルミナ、２２～３４重量％のシリカを含む、項目８または９に記載の複合物品の作製方法。

【0151】

１５．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、２重量％未満のアルミナ、好ましくは１重量％未満のアルミナ、より好ましくは０．５重量％未満のアルミナを含む、項目１～４のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0152】

１６．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、５０～８５重量％のシリカおよび１５～５０重量％のアルカリ土類金属酸化物を、好ましくは５５～８５重量％のシリカおよび１５～４５重量％のアルカリ土類金属酸化物を、より好ましくは６０～８２重量％のシリカおよび１８～４０重量％のアルカリ土類金属酸化物をさらに含む、項目１５に記載の複合物品の作製方法。

【0153】

１７．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づき、５５～７２重量％のシリカおよび２８～４５重量％のアルカリ土類金属酸化物を、好ましくは６０～７０重量％のシリカおよび３０～４０重量％のアルカリ土類金属酸化物を更に含む、項目１５に記載の複合物品の作製方法。

【0154】

１８．セラミック繊維が、セラミック繊維の総重量に基づいて、６５～８５重量％のシリカおよび１５～３５重量％のアルカリ土類金属酸化物を、好ましくは７０～８０重量％のシリカおよび２０～３０重量％のアルカリ土類金属酸化物を含む、項目１５に記載の複合物品の作製方法。

【0155】

１９．アルカリ土類金属酸化物が、ＭｇＯおよびＣａＯまたはそれらの組合せから選択され、アルカリ土類金属酸化物中のＣａＯの含有量が、アルカリ土類金属酸化物の総量に基づいて、好ましくは７５重量％以上、より好ましくは８５重量％以上である、項目１６～１８のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0156】

２０．項目８～１４、１６～１９の各項目に記載以外のセラミック繊維の成分の含有量が、セラミック繊維の総重量に基づいて、４重量％未満、好ましくは３重量％未満、さらにより好ましくは２重量％未満、さらにより好ましくは１重量％未満、またはさらには０．５重量％未満である、項目８～１４、１６～１９のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0157】

２１．有機溶媒が、炭化水素溶媒であり、好ましくはＣ３～１６の飽和、不飽和もしくは部分飽和炭化水素またはそれらの混合物から選択され、より好ましくはＣ３～１０の飽和直鎖、分岐鎖もしくは環状炭化水素またはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくはＣ３～１０の直鎖もしくは分岐鎖アルカンまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくはＣ５～７の直鎖もしくは分岐鎖アルカンまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくはヘキサンもしくはヘプタンまたはそれらの混合物から選択され、最も好ましくはｎ－ヘキサンである、項目１～２０のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0158】

２２．有機溶媒がアルコール溶媒であり、好ましくはＣ２～１２の飽和、不飽和もしくは部分飽和アルコールまたはそれらの混合物から選択され、より好ましくはＣ２～１２の飽和直鎖、分岐鎖、もしくは環状アルコールまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくは、Ｃ２～１２の飽和直鎖、分枝鎖もしくは環状一価アルコールまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくは、Ｃ２～６の飽和直鎖、分枝鎖もしくは環状一価アルコールまたはそれらの混合物から選択され、さらにより好ましくは、プロパノールまたはその混合物から選択され、最も好ましくは２－プロパノールである、項目１～２０のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0159】

２３．エアロゲルが、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウムおよび酸化イットリウムから選択される１つまたは複数を含む、またはそれらからなり、好ましくは、エアロゲルは酸化ケイ素を含むか、酸化ケイ素からなり、より好ましくはエアロゲルがシリカエアロゲルである、項目１～２２のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0160】

２４．等温吸脱着により測定した場合に、エアロゲルは、８５％以上の気孔率、より好ましくは９０％以上の気孔率を有する、項目１～２３のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0161】

２５．ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７ ２００３－０５（ＢＥＴ法を使用したガス吸着による固体の比表面積の測定）により測定して、エアロゲルが３００ｍ^２／ｇ以上、好ましくは４００ｍ^２／ｇ以上、好ましくは５００ｍ^２／ｇ以上、好ましくは６００ｍ^２／ｇ以上、および好ましくは２０００ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１５００ｍ^２／ｇ以下、さらにより好ましくは１０００ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する、項目１～２４のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0162】

２６．好ましくはＭａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒを使用したレーザー回折により測定した場合に、エアロゲルの粉末が、１～５０μｍ、好ましくは５～４０μｍ、より好ましくは１０～３０μｍ、さらにより好ましくは１５～２５μｍの範囲の範囲のメジアン粒径（ｄ５０）を有する、項目１～２５のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0163】

２７．エアロゲルの粉末が異相反応により得られる、項目１～２６のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0164】

２８．エアロゲルの粉末が、シリカヒドロゲル一次粒子を得るために脱イオン水、水ガラス、有機シラン化合物、無機酸、および有機溶媒、好ましくは非極性有機溶媒を混合反応させること、シリカヒドロゲル一次粒子を溶媒置換すること、および好ましくはさらなる粉砕またはふるい分け処理をすることなく、シリカエアロゲル粉末を得るために溶媒置換が完了したゲル粒子を常圧下で乾燥することにより得られる、シリカエアロゲル粉末である、項目１～２７のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0165】

２９．エアロゲル組成物が、有機溶媒中におけるエアロゲル粉末の分散物である、項目１または項目３～２８のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0166】

３０．エアロゲル組成物が、エアロゲル組成物の総重量に基づいて、２～２０重量％のエアロゲル、好ましくは４～１８重量％のエアロゲル、より好ましくは６～１８重量％のエアロゲル、さらにより好ましくは１０～１８重量％のエアロゲルを含み、残りは好ましくは有機溶媒である、項目１および項目３～２９のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0167】

３１．エアロゲル組成物中のエアロゲル粉末および有機溶媒の合計含有量が９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上、より好ましくは９７重量％以上、さらにより好ましくは９８重量％以上、さらにより好ましくは９９重量％以上、最も好ましくは９９．５重量％以上、またはさらには９９．８重量％以上である、項目１および項目３～３０のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0168】

３２．エアロゲル組成物が、有機溶媒中におけるエアロゲル粉末、無機不透明剤および／または鉱物充填剤の分散物である、項目２～２８のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0169】

３３．無機不透明剤が、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化チタン、炭化ケイ素およびグラファイトから選択される１つもしくは複数を含むか、またはその１つもしくは複数からなり、好ましくは、無機不透明剤は、酸化鉄、酸化ジルコニウム、および炭化ケイ素から選択される１つもしくは複数を含むか、またはその１つもしくは複数からなり、より好ましくは、無機不透明剤は、酸化鉄または炭化ケイ素である、項目２～２８および３２のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0170】

３４．鉱物充填剤が、金属水酸化物および水和炭酸塩から選択される１つもしくは複数を含むか、またはその１つもしくは複数からなり、好ましくは、鉱物充填剤が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ハイドロマグネサイト（または水苦土石；hydromagnesites）およびハイドロカルサイト（または水方解石；hydrocalcites）から選択される１つもしくは複数を含むか、またはその１つもしくは複数からなり、より好ましくは、鉱物充填剤は、二水酸化マグネシウムおよび三水酸化アルミニウムから選択される一方または両方である、項目２～２８、３２および３３のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0171】

３５．エアロゲル組成物が、エアロゲル組成物の総重量に基づいて、２～２０重量％のエアロゲル、好ましくは４～１８重量％のエアロゲル、より好ましくは６～１８重量％のエアロゲル、さらにより好ましくは１０～１８重量％のエアロゲルを含み、残りは好ましくは有機溶媒、無機不透明剤および鉱物充填剤である、項目２～２８および３２～３４のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0172】

３６．エアロゲル組成物中のエアロゲル粉末と有機溶媒との合計含有量が５０重量％以上、好ましくは７５重量％以上、より好ましくは８５重量％以上である、項目２～２８および３２～３５のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0173】

３７．エアロゲル組成物中の無機不透明剤と鉱物充填剤の合計含有量が５０重量％以下、好ましくは２５重量％以下、より好ましくは１５重量％以下である、項目２～２８および３２～３６のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0174】

３８．繊維状物品とエアロゲル組成物とが、エアロゲル組成物を繊維状物品に注入するまたは含浸することにより組み合わせられる、項目１～３７のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0175】

３９．乾燥により有機溶媒を部分的にまたは完全に除去して複合物品を得ることが、５０～１７０℃の温度で１～８時間乾燥し、任意にはその後に１７１℃～２３０℃で１～４８時間乾燥させることを含む、項目１～３８のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0176】

４０．複合物品が、複合物品の総重量に基づき、１５～７０重量％、好ましくは２５～６０重量％、より好ましくは３５～５０重量％のエアロゲルを含む、項目１～３９のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0177】

４１．複合物品が、３ｍｍ未満の範囲、好ましくは０．００１～３ｍｍ未満の範囲、より好ましくは０．０１～２．５ｍｍの範囲、さらにより好ましくは０．０１～２ｍｍの範囲の厚さを有する、項目１～４０のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0178】

４２．複合物品の幅がＷであり、複合物品の長さがＬであり、および複合物品の厚さがＴである際、下記の要件が満たされる。

Ｒは１００以上、好ましくは１０００以上、より好ましくは１００００以上であり、
Ｗ／Ｌは好ましくは１０００／１～１／１０００の範囲であり、
Ｗ／Ｔは好ましくは１０以上であり、および
Ｌ／Ｔは好ましくは１０以上である、
項目１～４１のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0179】

４３．複合物品が、１５重量％未満の有機化合物、好ましくは１０重量％未満の有機化合物、より好ましくは５重量％未満の有機化合物を含み、有機化合物という用語は少なくとも１つの炭素－水素結合を含む任意の化合物に関する、項目１～４２のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0180】

４４．複合物品中の繊維の少なくとも５０％は５ｍｍ以上の長さを有し、好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも５０％は１０ｍｍ以上の長さを有し、より好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％は５ｍｍ以上の長さを有し、さらにより好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％が１０ｍｍ以上の長さを有し、さらにより好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％は１５ｍｍ以上の長さを有し、最も好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％が２０ｍｍ以上の長さを有する、項目１～４３のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0181】

４５．複合物品は、１０重量％未満のバインダー、好ましくは５重量％未満のバインダー、より好ましくは２重量％未満のバインダー、さらにより好ましくは１重量％未満のバインダー、さらにより好ましくは０．５重量％未満のバインダー、最も好ましくは０．１重量％未満のバインダーを含む、項目１～４４のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0182】

４６．窒素雰囲気中で３０℃～１１００℃で１０℃／分の温度上昇で加熱した場合の熱重量分析（ＴＧＡ）において、複合物品は、３５重量％未満、好ましくは３０重量％未満、より好ましくは２５重量％未満、さらにより好ましくは２０重量％未満、さらにより好ましくは１５重量％未満、最も好ましくは１０重量％未満の総重量損失を示す、項目１～４５のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0183】

４７．複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維との重量比（エアロゲル／繊維）は、１：８以上、好ましくは１：４以上、より好ましくは１：２以上、更により好ましくは１：１以上である、項目１～４６のいずれかに記載の複合物品の作製方法。

【0184】

４８．項目１～４７のいずれかに記載の方法により得られる複合物品。

【0185】

４９．エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品であって、当該複合物品は、エアロゲル粉末および有機溶媒、ならびに場合により無機不透明剤および／または鉱物充填剤を含むエアロゲル組成物をセラミック繊維を含む繊維状物品中に注入しまたは含浸させ、複合物品を得るために有機溶媒を部分的または完全に除去することによって得ることができる、複合物品。

【0186】

５０．エアロゲル粒子およびセラミック繊維を含む複合物品であって、以下の要件（ｉ）～（ｖｉ）のうちの１つ以上が満たされる、複合物品：
（ｉ）複合物品は１５重量％未満の有機化合物を含む；
（ｉｉ）複合物品中の繊維の少なくとも５０％が５ｍｍ以上の長さを有する；
（ｉｉｉ）複合物品が１０重量％未満のバインダーを含む；
（ｉｖ）複合物品は、窒素雰囲気中で３０℃～１１００℃で１０℃／分の温度上昇で加熱した際の熱重量分析（ＴＧＡ）で３５重量％未満の総重量損失を示す；
（ｖ）複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維の重量比（エアロゲル／繊維）は１：８以上である；
（ｖｉ）複合物品は６０分以上のバーンスルー時間（または焼付け時間または燃焼時間；burn-through time）を有し、耐バーンスルー性は、厚さ１～３ｍｍでＤＩＮ Ａ４のシートの形態の複合物品を使用して、半田付けトーチを使用して温度１４００℃の火炎を用いて複合物品をその第１の主面の中心で処理することで測定され、バーンスルー時間は火炎処理の開始から第２の主面の中心が１０００℃の温度に到達するまでの時間である。

【0187】

５１．無機不透明剤および／または鉱物充填剤をさらに含む、項目５０に記載の複合物品。

【0188】

５２．複合物品が、１５重量％未満の有機化合物、好ましくは１０重量％未満の有機化合物、より好ましくは５重量％未満の有機化合物を含み、用語有機化合物は少なくとも１つの炭素－水素結合を含む任意の化合物に関する、項目５０または５１に記載の複合物品。

【0189】

５３．複合物品中の繊維の少なくとも５０％が５ｍｍ以上の長さを有し、好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも５０％が１０ｍｍ以上の長さを有し、より好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％が５ｍｍ以上の長さを有し、さらにより好ましくは複合物品中の繊維の少なくとも７５％が１０ｍｍ以上の長さを有し、さらにより好ましくは、複合物品中の繊維の少なくとも７５％が１５ｍｍ以上の長さを有し、最も好ましくは、複合物品中の繊維の少なくとも７５％が２０ｍｍ以上の長さを有する、項目５０～５２のいずれかに記載の複合物品。

【0190】

５４．複合物品が、１０重量％未満のバインダー、好ましくは５重量％未満のバインダー、より好ましくは２重量％未満のバインダー、さらにより好ましくは１重量％未満のバインダー、さらにより好ましくは０．５重量％未満のバインダー、最も好ましくは０．１重量％未満のバインダーを含む、項目５０～５３のいずれかに記載の複合物品。

【0191】

５５．窒素雰囲気下で３０℃～１１００℃で１０℃／分の温度上昇で加熱した際の熱重量分析（ＴＧＡ）で、複合物品は、３５重量％未満、好ましくは３０重量％未満、より好ましくは２５重量％未満、さらにより好ましくは２０重量％未満、さらにより好ましくは１５重量％未満、最も好ましくは１０重量％未満の総重量損失を示す、項目５０～５４のいずれかに記載の複合物品。

【0192】

５６．複合物品中の１つ以上のエアロゲルと１つ以上の繊維の重量比（エアロゲル／繊維）が１：８より高く、好ましくは１：４以上、より好ましくは１：２以上、さらにより好ましくは１：１以上である、項目５０～５５のいずれかに記載の複合物品。

【0193】

５７．複合物品が、複合物品の総重量に基づいて、１５～７０重量％、好ましくは２５～６０重量％、より好ましくは３５～５０重量％のエアロゲルを含む、項目５０～５６のいずれかに記載の複合物品。

【0194】

５８．複合物品が、３ｍｍ未満の範囲、好ましくは０．００１～３ｍｍ未満の範囲、より好ましくは０．０１～２．５ｍｍの範囲、さらにより好ましくは０．０１～２ｍｍの範囲の厚さを有する、項目５０～５７のいずれかに記載の複合物品。

【0195】

５９．複合物品が、６０分以上、好ましくは１２０分以上、より好ましくは１８０分以上、さらにより好ましくは２４０分以上のバーンスルー時間を有する、項目５０～５８のいずれかに記載の複合物品。

【0196】

６０． 複合物品の幅がＷであり、複合物品の長さがＬであり、および複合物品の厚さがＴである際、下記の要件が満たされる。

Ｒは１００以上、好ましくは１０００以上、より好ましくは１００００以上であり、
Ｗ／Ｌは好ましくは１０００／１～１／１０００の範囲であり、
Ｗ／Ｔは好ましくは１０以上であり、および
Ｌ／Ｔは好ましくは１０以上である、
項目５０～６０のいずれかに記載の複合物品。

【0197】

本出願は、エアロゲル粒子とセラミック繊維を含む複合物品というタイトルで欧州特許庁に２０２１年３月９日に出願されたＥＰ２１１６１３９８の優先権を主張し、その内容（特に実験例の内容）は参照により本明細書に組み込まれる。

【実施例】

【0198】

実施例１
材料
エアロゲル粉末 (ＪＩＯＳ ＡｅｒｏＶａ エアロゲル粉末、Ｄ２０グレード)
２－プロパノール(テクニカルグレード)
セラミック繊維ペーパーＡ(Ｕｎｉｆｒａｘ社により提供されたＩｎｓｕｌｆｒａｘペーパーは、５５～７２重量％のシリカと２８～４５重量％のアルカリ土類金属酸化物を含み、ペーパー密度は１５０ｋｇ／ｍ^３であり、未加工（原料のペーパー厚さは１ｍｍである。)
セラミック繊維ペーパーＢ(Ｕｎｉｆｒａｘ社により提供されたＩｎｓｕｌｆｒａｘペーパーは、５５～７２重量％のシリカと２８～４５重量％のアルカリ土類金属酸化物を含み、ペーパー密度は１５０ｋｇ／ｍ^３であり、未加工のペーパー厚さは２ｍｍである。)
セラミック繊維ペーパーＣ(Ｕｎｉｆｒａｘ社により提供されたＩｎｓｕｌｆｒａｘペーパーは、５５～７２重量％のシリカと２８～４５重量％のアルカリ土類金属酸化物を含み、ペーパー密度は１５０ｋｇ／ｍ^３であり、未加工のペーパー厚さは３ｍｍである。)

ガスカートリッジ(Ｒｏｔｅｎｂｅｒｇｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ、３０％プロパン／７０％ブタン)を備えたはんだ付けトーチ (Ｒｏｔｅｎｂｅｒｇｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ、タイプＲＯＦＩＲＥ Ｐｉｅｚｏ１９５０、３５４２９)

【0199】

実験
標準的な実験室用混合装置、より具体的にはプロペラミキサー(Ｈｅｉｄｏｌｐｈ オーバーヘッドスターラーＲＺＲ２０２０) を使用して、２－プロパノールにエアロゲルを分散させ、固形分の含量を１１重量％に到達させた。

【0200】

エアロゲルを組み入れたセラミック繊維ペーパーの作製:
未加工のペーパーをエアロゲル分散液に浸すことで、１Ｌのエアロゲル分散液(上記で調製した２－プロパノール中１１重量％のエアロゲル)を室温(２０℃)で２１×２９．７ｃｍ（ＤＩＮ Ａ４サイズ）のセラミック繊維ペーパーに含浸させた。サンプルは含浸直後に熱風オーブン中に１１０℃で４時間乾燥させ、続いて２００℃で１６時間後乾燥させた。

【0201】

【0202】

例１－１、１－３、１－４、１－５、１－６、および１－７は本発明に係るものであり、例１－２、１－８、および１－９は参照例である。

【0203】

結果および評価
図１および図２に示すように、均質なエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーが得られた。ペーパーは振っても粉塵の放出が少ないことがわかった。ペーパー内にポケットや層間剥離は観察されなかった。

【0204】

断熱能力と高温に対する耐性を調査するために、図３に示すように、エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーとブランクのセラミック繊維ペーパーをはんだ付けトーチの炎にさらした。はんだ付けトーチは、約１４００℃の炎の温度を有していた。ペーパーの裏側(燃えていない側)の温度上昇を熱電対によって記録した。

【0205】

例１－２、１－８、および１－９で用いられたブランクのセラミック繊維ペーパーは高温用途向けに設計されており、名目上１２００℃までの温度に耐えるが、図４、８および９に示すように、例１－８、１－２および１－９のブランクのセラミック繊維ペーパーでは、各セラミック繊維ペーパー上の炎上部分が急速に溶けてそれぞれ１０秒、２０秒、および８分後に完全に燃え尽きた。

【0206】

ブランクのセラミック繊維ペーパーとは対照的に、エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーはトーチフレームに対してはるかに優れた耐性を示した。図５、６および１０に示すように、エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー（例１－１、１－３および１－４）は、６０分間燃やした後もほとんど損傷を受けないままであった。炎上部分の色の変化は、未加工のセラミック繊維ペーパーの製造プロセスに起因するサイジング剤の分解および蒸発に起因すると考えられた。

【0207】

火炎領域の断面分析により、セラミック繊維ペーパーの(０．５ｍｍより薄い)最初の表面だけが硬くなったが、ペーパー全体は可撓性を有するままであることが分かった。火炎部分（または燃焼部分；flamed area）の裏側は試験前と同じ色を維持していた。

【0208】

ブランクのセラミック繊維ペーパー（例１－２、未加工のペーパー厚さ２ｍｍ）と２つのエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー（例１－１および１－３）の裏側中央部の温度上昇の比較を図７に示す。

【0209】

ブランクのセラミック繊維ペーパー（未加工のペーパー厚さ２ｍｍ）は、わずか２０秒の燃焼後に焼き切れたため、１３５０℃まで急激に温度上昇を示した。

【0210】

対照的に、エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパー（例１－１および１－３）は、はるかに優れた断熱能力および高温耐性を示した。裏面中間部の温度は、未加工のペーパー厚さ１ｍｍ、３ｍｍでエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーではそれぞれ８２０℃、５４０℃と測定された。エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーは、トーチの炎に長時間さらされても耐えた。

【0211】

ブランクのセラミック繊維ペーパーとエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーとの間の非露出側の温度上昇の比較を図１１、１２、および１３に示す（例１－８と例１－１の比較、例１－２と例１－４の比較、および例１－９と例１－３の比較に関する）。ブランクのセラミック繊維ペーパー（未加工のペーパー厚さ１および２ｍｍ）は、わずか１０秒および２０秒の燃焼後にそれぞれそのペーパーが焼き切れたため、１３５０℃まで急激な温度上昇を示した。ブランクのセラミック繊維ペーパー（未加工のペーパー厚さ３ｍｍ）は８分の燃焼後に焼き切れた。

【0212】

対照的に、エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーは、はるかに優れた断熱能力と高温耐性を示した。非露出側の温度は、未加工のペーパー厚さが１、２および３ｍｍのエアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーについて、それぞれ８２０℃、８００℃、５４０℃と測定された。エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーは、トーチの炎に長時間さらされても耐えた。

【0213】

エアロゲルが組み込まれたセラミック繊維ペーパーとブランクのセラミック繊維ペーパーの試作品の比較は、セラミック繊維ペーパーにエアロゲル粉末を組み込むことで２つのコンポーネント間の相乗効果が誘発され、断熱能力と非常に高い温度に対する耐性が大幅に向上することを示唆している。

【0214】

耐火試験
耐火性能を調べるために、ブランクのセラミックペーパーとエアロゲルが組み込まれたセラミックペーパーの両方に対してはんだ付けトーチ試験を実施した。試料をＡ４の寸法に切断し、ガスカートリッジ (Ｒｏｔｅｎｂｅｒｇｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ、３０％プロパン／７０％ブタン)を備えたはんだ付けトーチ (Ｒｏｔｅｎｂｅｒｇｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ、タイプ ＲＯＦＩＲＥ Ｐｉｅｚｏ１９５０、３５４２９)にさらした。その火炎温度は１３００～１４００℃の範囲であった。試料の裏側（燃えていない側）において、その中央位置に熱電対（タイプ Ｋ）を設置し、温度上昇を記録した。

【図1a)】

【図1b)】

【図2a)】

【図2b)】

【図3】

【図4a)】

【図4b)】

【図5a)】

【図5b)】

【図6a)】

【図6b)】

【図7】

【図8a)】

【図8b)】

【図9a)】

【図9b)】

【図10a)】

【図10b)】

【図11】

【図12】

【図13】

【国際調査報告】