JPH11139819A - High strength lightweight silica aerogel molded body and its production - Google Patents
High strength lightweight silica aerogel molded body and its productionInfo
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- JPH11139819A JPH11139819A JP31772997A JP31772997A JPH11139819A JP H11139819 A JPH11139819 A JP H11139819A JP 31772997 A JP31772997 A JP 31772997A JP 31772997 A JP31772997 A JP 31772997A JP H11139819 A JPH11139819 A JP H11139819A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ水ガラス
を主剤成分として含有してなる水ガラス溶液組成物から
誘導された高強度軽量シリカエアロゲル成型体とその製
造方法に関する。詳しくはアルカリ水ガラス、水ガラス
硬化剤、水に対しいかなる割合にも相溶および/または
ミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機高分子、水
の4成分系からなる水ガラス溶液組成物が海相−島相か
らなる不均一相構造を成し、該水ガラス溶液組成物を1
ショット、1.5ショット、2ショットのいずれかの方
式で型の中に流し込んで5℃〜80℃未満の範囲でゲル
化・成型固化させてウェットゲルを生成せしめ、必要に
応じて一定時間養生硬化後該ウェットゲルを取りだし、
1000℃未満の温度下で脱水乾燥および/または有機
物を焼成除去する事で高強度軽量なシリカエアロゲルを
得る事を特徴とするいわゆる高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体とその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-strength lightweight silica airgel molded article derived from a water glass solution composition containing alkaline water glass as a main component and a method for producing the same. More specifically, a water glass solution composition comprising a quaternary system of alkali water glass, a water glass hardener, a water-soluble organic polymer exhibiting a property of being compatible with and / or stabilizing micro-dispersion in any proportion to water, and water. A water-glass solution composition having a heterogeneous phase structure composed of a sea phase and an island phase
Pour into a mold by one of the following methods: shot, 1.5 shot, or 2 shots, gel and solidify in the range of 5 ° C to less than 80 ° C to form a wet gel, and cure for a certain period of time if necessary. After curing, take out the wet gel,
The present invention relates to a so-called high-strength lightweight silica aerogel molded body characterized by obtaining a high-strength lightweight silica aerogel by dehydrating and drying and / or removing organic substances by baking at a temperature of less than 1000 ° C. and a method for producing the same.
【0002】ここで高強度軽量シリカエアロゲル成型体
とは圧縮変形しずらくみかけ密度が高くとも0.8以下
にある独立気泡を内包する多孔質シリカエアロゲル成型
体の事を言う。[0002] Here, the high-strength lightweight silica airgel molded body refers to a porous silica airgel molded body that is hardly compressed and deformed and contains closed cells having a bulk density of 0.8 or less at the highest.
【0003】なお、1ショット方式とは主剤と硬化剤と
を予め一括混合する形で調整して1液化し、その1液を
吐出させる方法であり、また1.5ショット方式とは主
剤と硬化剤とを別々に調整し、その2液をそれぞれべつ
べつに送液すると共に、吐出管入口附近で衝突混合させ
てその混合液を得て、所定の場所に吐出/流出させる方
法を言う。また更に2ショット方式とは主剤と硬化剤と
を別々に調整し、その2液を二重管や2本を束にした流
路を確保する形で別々に供給し、該送液管の先端部や成
型容器内で衝突混合させる方法を言う。[0003] The one-shot method is a method in which a main agent and a curing agent are adjusted and mixed together in advance to form one liquid, and the one liquid is discharged. A method in which the two liquids are separately adjusted, and the two liquids are fed separately from each other, and at the same time, they are mixed by collision near the inlet of the discharge pipe to obtain the mixed liquid and discharge / outflow to a predetermined place. Further, in the two-shot method, the main agent and the curing agent are separately adjusted, and the two liquids are separately supplied in a form that secures a double pipe or a flow path in which two bundles are bundled. Means a method of mixing by collision in a part or a molding container.
【0004】[0004]
【従来の技術】一般に無機質発砲硬化体(無機質軽量硬
化体とも言う)は軽量かつ耐火性や断熱性に優れるとさ
れ、広く建設資材として重宝されている。それら公知の
無機質発砲硬化体の代表的なものには、水硬性微粒子で
ある例えば、セメント、水砕スラグ、半水石膏、生石
灰、消石灰等の少なくとも1種を水と共に懸濁させ同時
に空気等の気泡を含有させた懸濁スラリー溶液を調整
し、そのまま型に流し込んで水和硬化させるなどの方法
で無機質発砲硬化体を得ているが、実用的な機械的強度
を満足する為の該硬化体のみかけ密度の現状は、市場に
出回っている建材用途向けの材料で判断すると、おおよ
そ0.7〜1.2g/cm3となっており、必ずしも十
分軽い素材とは言えない実体にある。すなわち、本来無
機質発砲硬化体はプラスチック発砲硬化体では得られな
い耐熱性、不燃性、耐火性等の性質を保有する半面、前
記した様に、まだより一層の軽量化が強く望まれる課題
を有している。2. Description of the Related Art In general, an inorganic foamed cured product (also referred to as an inorganic lightweight cured product) is considered to be lightweight and excellent in fire resistance and heat insulation, and is widely used as a construction material. Representative of these known inorganic foam hardened bodies include hydraulic fine particles such as cement, granulated slag, hemihydrate gypsum, quicklime, slaked lime and the like. An inorganic foamed cured product is obtained by preparing a suspension slurry solution containing bubbles and pouring it into a mold as it is to be hydrated and cured, but the cured product for satisfying practical mechanical strength is obtained. The current state of apparent density is about 0.7 to 1.2 g / cm 3 , judging from materials for building materials on the market, which is not necessarily a sufficiently light material. In other words, although the inorganic foamed cured product inherently has properties such as heat resistance, nonflammability, and fire resistance that cannot be obtained from a plastic foamed cured product, as described above, there is still a problem that further weight reduction is strongly desired. doing.
【0005】また無機質素材の究極的な軽量化を目的に
すでに提案された公知技術には、例えば1931年のN
atuer,vol.127、741ページの記載によ
ればKistler,S.Sによって溶媒置換したシリ
カウェットゲルをオートクレーブ中で超臨界状態で乾燥
することでようやくシリカエアロゲルの製造に初めて成
功した例があげられる。また1968年に至っては、B
ull.Soc.Chem.Fr.,の1906ページ
にNicolsonらとTeichnerらによるウェ
ットシリカゲルの製造方法に関する提案例が見られ、そ
の内容はオルトケイ酸アルキルエステル化合物を出発原
料としたゾルゲル化技術でウェットシリカゲルの製造す
る方法を開示している。なお該エアロゲル製造技術例等
によれば、気孔率がおおよそ85%〜98%の超軽量シ
リカ硬化体を製造可能であるとしている。すなわち、オ
ルトケイ酸アルキルエステル化合物を出発物質とする公
知のエアロゲル製造技術を駆使すれば、みかけ密度で
0.01〜0.3g/cm3の超軽量多孔質無機硬化体
を容易に製造する事が出来る事が判る。しかし、総じて
該エアロゲル製造公知技術で生成する超軽量多孔質硬化
体は高価でありかつその1軸圧縮強度特性は0.5kg
f/cm2に満たない非常に脆い素材である事が広く知
られており、したがって高強度を必要とする例えば建材
用の不燃ボード素材用などの素材としては全く不向きで
ある課題を持つ。特にオルトケイ酸アルキルエステルを
主要な原材料とするゾルゲル法による公知のシリカエア
ロゲルの製造では有機溶媒の大量使用が欠かせない課題
がある。[0005] In addition, known techniques already proposed for the purpose of ultimately reducing the weight of inorganic materials include, for example, N31 in 1931.
atuer, vol. According to the description on pages 127, 741, Kistler, S.M. There is an example in which silica aerogel was first successfully produced by drying a silica wet gel solvent-replaced by S in a supercritical state in an autoclave. In 1968, B
ull. Soc. Chem. Fr. On page 1906 of Nicholson et al. And Teichner et al., A proposal example of a method for producing wet silica gel can be found. I have. According to the aerogel production technology example and the like, it is said that an ultralight silica cured product having a porosity of approximately 85% to 98% can be produced. That is, if a well-known aerogel production technique using an alkyl orthosilicate compound as a starting material is used, it is possible to easily produce an ultralight porous inorganic cured product having an apparent density of 0.01 to 0.3 g / cm 3. You can see what you can do. However, the ultra-lightweight porous cured product produced by the known aerogel production technique is generally expensive and has a uniaxial compressive strength of 0.5 kg.
It is widely known that the material is a very brittle material less than f / cm 2 , and therefore has a problem that it is completely unsuitable as a material requiring high strength, for example, for a noncombustible board material for building materials. Particularly, in the production of a known silica airgel by a sol-gel method using an alkyl orthosilicate as a main raw material, there is a problem that a large amount of an organic solvent is indispensable.
【0006】また一方、水ガラスとジイソシアナート化
合物とから有機無機複合プラスチック素材を製造する事
が出来ることが古くから知られている。例えば特許公開
公報・昭50−78700号、特許公開公報・昭50−
87191号、同・昭50−87193号、同・昭50
−67194号、同・昭51−105393号、同・昭
51−119095号、同・昭55−65212号など
にその代表的な技術開示例が見られる。それらの公知技
術で得た有機無機複合硬化体は、総じて火炎抵抗性に富
むと同時に弾性や加熱寸法安定性に優れたフォーム等が
容易に形成出来るとしているが、理由は不明だが、具体
的に建設資材として国内で実用に供せられたと言う例は
全く知らない。On the other hand, it has long been known that an organic-inorganic composite plastic material can be produced from water glass and a diisocyanate compound. For example, Japanese Patent Publication No. 50-78700, Japanese Patent Publication No. 50-78700
Nos. 87191, 50-87193, 50
Representative technical disclosures can be found in JP-A-67194, JP-A-51-105393, JP-A-51-119095, and JP-A-55-65212. The organic-inorganic composite cured products obtained by those known techniques are said to be able to easily form foams and the like which are excellent in elasticity and heating dimensional stability at the same time as having high flame resistance, but the reason is unknown, but specifically I don't know of any examples that were put to practical use in Japan as construction materials.
【0007】前記した水ガラスと種々のイソシアナート
化合物等とからなる有機無機複合組成物を、近年に於い
ては、岩盤亀裂注入固結剤(単に岩盤固結薬剤とも言
う)として大いに利用している実体があり、該組成物群
からなる岩盤固結薬剤に関する公開技術例としては、例
えば特許公開公報・平4−283290号、同・平4−
309616号、同・平5−78667号、同・平5−
79278号、同・平5−320645号、同・平6−
207174号等が代表的な例である。In recent years, the above-mentioned organic-inorganic composite composition comprising water glass and various isocyanate compounds has been widely used as a rock-solid cracking filler (also referred to simply as a rock-solidifying agent). Examples of the publicly disclosed technology relating to a rock consolidation agent comprising the composition group include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-283290 and 4-283290.
No. 309616, No. 5-78667, No. 5-
No. 79278, No. 5-320645, No. 6
No. 207174 is a typical example.
【0008】ここで水ガラスとは一般にアルカリ珪酸ナ
トリウムやアルカリ珪酸カリウムで代表されるもので、
安価で入手出来、高アルカリ物質ではあるものの、人体
に対して安全性が高い物質である事が広く知られる。ま
た水ガラスは酸などの水ガラス硬化剤とあわさると直ち
に珪酸高分子となって珪酸コロイド含水硬化体を生成
し、基本的に不燃性の無機高分子ゲルを与えるとされ
る。よって水ガラスは工業用の重要な原材料製品の1つ
である。Here, the water glass is generally represented by sodium alkali silicate or potassium alkali silicate.
It is widely known that although it is available at low cost and is a highly alkaline substance, it is highly safe for the human body. It is said that water glass becomes a silicate polymer as soon as it mixes with a water glass hardener such as an acid to form a silicate colloid hydrate and basically gives a nonflammable inorganic polymer gel. Water glass is thus one of the important raw material products for industrial use.
【0009】次にその水ガラスを主原料として無機フォ
ームの製造を検討した報告例がある。水ガラスフォーム
の製造報告例としては、例えば、昭和57年5月25日
発行の化学工業時報(第1785号)に記載された「あ
たらしい工業材料として注目されるセラミックフォーム
の技術開発動向」の記事で明らかな様に、水ガラス濃厚
水溶液を釜の中で強加熱または高周波オーブン等で水を
激しく沸騰・蒸発させてフォーム状に固化させて製造す
る方法が知られている。そのフォーム密度は0.08〜
0.24g/cm3、可使最高温度は870℃の物を得
ることができるとされる、しかし全く耐水性に欠け、水
中で溶解または崩壊する課題を持つと述べている。[0009] Next, there is a report that studies the production of an inorganic foam using the water glass as a main material. As an example of a water glass foam production report, for example, an article of “Technological development trend of ceramic foam attracting attention as a new industrial material” described in the Chemical Industry Time Report (No. 1785) issued on May 25, 1982. As is evident from the above, a method is known in which a concentrated aqueous solution of water glass is solidified into a foam by vigorously boiling or evaporating the water in a kettle or in a high-frequency oven or the like. The foam density is 0.08 ~
It is said that a product having a maximum usable temperature of 0.24 g / cm 3 and a maximum usable temperature of 870 ° C. can be obtained, but it has no water resistance and has a problem of dissolving or disintegrating in water.
【0010】この様に見ていくと、安価な水ガラスから
ゾルゲル技術から誘導された軽量かつ高強度なシリカエ
アロゲルを建設資材用の素材として具体的に実用化した
例は全くみあたらない。Looking at the above, there is no concrete example of practical use of a lightweight and high-strength silica aerogel derived from sol-gel technology from inexpensive water glass as a material for construction materials.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従来に無く軽量でかつ
耐水性、断熱性、耐熱寸法安定性等に優れた高強度なシ
リカエアロゲル成型体の出現が建設資材分野で特に強く
切望されている事に鑑み、市場で安価に入手できるアル
カリ水ガラスを出発原料とし、市場の要望に適合する高
強度軽量シリカエアロゲル成型体とその製造技術を提供
する事にある。より詳しくは、みかけ密度が高くとも
0.8g/cm3の軽量かつその1軸圧縮強度特性が低
くとも3kg/cm2である高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体とその製造方法を提供する事にある。SUMMARY OF THE INVENTION The emergence of a high-strength silica airgel molded article, which has never before been light and has excellent water resistance, heat insulation properties, heat-resistant dimensional stability, etc., has been particularly strongly desired in the field of construction materials. In view of the above, it is an object of the present invention to provide a high-strength, lightweight silica airgel molded body that meets the needs of the market, using alkaline water glass that can be obtained at low cost in the market as a starting material, and a manufacturing technique therefor. More specifically, it is an object of the present invention to provide a high-strength lightweight silica aerogel molded article having a high apparent density of 0.8 g / cm 3 at the highest and a uniaxial compressive strength characteristic of 3 kg / cm 2 at the lowest, and a method for producing the same. .
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する為の
手段として、鋭意研究を行なった結果、水ガラス硬化剤
の存在下、アルカリ水ガラス含有水溶液と水溶性有機高
分子含有水溶液とを相分離状態で安定化させてなる、い
わゆる該水溶性有機高分子相を島相ならびにアルカリ水
ガラス液相を海相とした不均一溶液組成物をゲル化成型
し、取りだして後、該含水複相ゲルを1000℃未満の
温度下で乾燥および/または焼成させることで前記目的
が達成出来る事を見出し、本発明を達成した。Means for Solving the Problems As a means for solving the above-mentioned problems, as a result of intensive studies, an aqueous solution containing an alkaline water glass and an aqueous solution containing a water-soluble organic polymer were phased in the presence of a water glass curing agent. The so-called water-soluble organic polymer phase, which is stabilized in a separated state, is gelled and molded into a heterogeneous solution composition having an island phase and an alkaline water glass liquid phase as a sea phase. The present inventors have found that the object can be achieved by drying and / or baking the gel at a temperature of less than 1000 ° C., thereby achieving the present invention.
【0013】すなわち本発明の高強度軽量シリカエアロ
ゲル成型体の製造方法とは、離型可能な成型容器中に、
下記(イ)の水ガラス溶液組成物を流し込み、5℃〜8
0℃未満の温度で静置ゲル化させ、脱型したウェットゲ
ルを、1000℃未満の温度下で脱水乾燥および/また
は有機物を焼成除去して成る事を特徴とする高強度軽量
シリカエアロゲル成型体の製造方法である。 (イ)水ガラス溶液組成物として、アルカリ水ガラス、
水に対しいかなる割合にも相溶および/またはミクロ分
散安定化する性質を示す水溶性有機高分子、水ガラス硬
化剤、水とを含有してなり、その溶液が海相−島相から
なる不均一相構造を成すと同時に、該溶液中に配合され
た全アルカリ水ガラス成分の少なくとも60重量%以上
を海相に分配させてなる不均一溶液組成物。That is, the method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention comprises the steps of:
A water glass solution composition of the following (A) is poured thereinto, 5 ° C to 8
A high-strength lightweight silica aerogel molded article characterized by being formed into a gel by standing at a temperature of less than 0 ° C. and dehydrating and drying the demolded wet gel at a temperature of less than 1000 ° C. and / or baking off organic substances. It is a manufacturing method of. (B) alkaline water glass as a water glass solution composition,
It contains a water-soluble organic polymer exhibiting compatibility and / or micro-dispersion stabilizing properties in any proportion to water, a water glass hardener, and water, and the solution is composed of a sea phase-island phase. A heterogeneous solution composition having a homogeneous phase structure and at least 60% by weight or more of the total alkali water glass component blended in the solution being distributed to the sea phase.
【0014】好ましくは、その(イ)の水ガラス溶液組
成物がアルカリ水ガラスを含む水溶液である主剤液Aと
水ガラス硬化剤を含む水溶液である硬化剤液Bの2液型
からなり、水溶性有機高分子をそのいずれか一方の液に
または両方の液に事前に含有させると共に、かつその主
剤液Aと硬化剤液Bとを主剤液A:硬化剤液Bで表した
容積混合比率で10:100〜100:10の範囲で混
合してなる事を特徴とする前記の高強度軽量シリカエア
ロゲル成型体の製造方法が挙げられる。Preferably, the water glass solution composition (a) is of a two-part type consisting of a base liquid A which is an aqueous solution containing alkaline water glass and a hardener liquid B which is an aqueous solution containing a water glass hardener. The reactive organic polymer is contained in one or both of the liquids in advance, and the base liquid A and the curing liquid B are mixed in a volume mixing ratio represented by the main liquid A: curing liquid B. The method for producing a high-strength, lightweight silica airgel molded article described above, characterized by being mixed in the range of 10: 100 to 100: 10.
【0015】また本発明の高強度軽量シリカエアロゲル
成型体とは、前記の製造方法で得られ、1〜200μm
の独立気泡を多数内包してなる蜂の巣様のミクロ構造を
持つ事を特徴とする高強度軽量シリカエアロゲル成型体
である。より好ましくは角に丸みを持った10〜18多
面体からなる独立気泡を内蔵する構造を成して呈して成
る前記高強度軽量シリカエアロゲル成型体が良い。また
更により好ましくは、連続相を形成している硬化膜の厚
みが、0.1〜5μmの範囲にあることを特徴とする前
記の高強度軽量シリカエアロゲル成型体が挙げられる。
また特に最も好ましい本発明の高強度軽量シリカエアロ
ゲル成型体はみかけの密度が0.1〜0.5g/cm3
の範囲にあるのが最も好ましい。前記した高強度軽量シ
リカエアロゲル成型体のモルフォロジに関する特性値
は、公知の分析方法や観察方法などで求めて良く、特に
制約は無いが、例えば得られた高強度軽量シリカエアロ
ゲル成型体の小片の破断面や切削断面を光学顕微鏡、電
子顕微鏡、マイクロスコープのいずれかで拡大観察しそ
の結果で表されて良く、本発明の高強度軽量シリカエア
ロゲル成型体やその製造方法に関してはノナメーターサ
イズ(以下の記載では単にnmと略す)の相構造やその
1次構造に何等制約を受けない。The high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention is obtained by the above-mentioned production method and has a thickness of 1 to 200 μm.
This is a high-strength lightweight silica airgel molded body characterized by having a honeycomb-like microstructure containing a large number of closed cells. More preferably, the above-mentioned high-strength lightweight silica airgel molded body having a structure containing closed cells formed of 10 to 18 polyhedrons having rounded corners is provided. Still more preferably, the high-strength lightweight silica aerogel molded article described above, wherein the thickness of the cured film forming the continuous phase is in the range of 0.1 to 5 μm.
The most preferred high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention has an apparent density of 0.1 to 0.5 g / cm 3.
Is most preferably within the range. The characteristic value relating to the morphology of the high-strength lightweight silica airgel molded body may be obtained by a known analysis method or observation method, and there is no particular limitation. The cross section or the cut cross section may be enlarged and observed with any of an optical microscope, an electron microscope, and a microscope, and may be expressed as a result. There is no restriction on the phase structure or its primary structure in the description.
【0016】すなわち、本発明は以下の(1)〜(2
8)を提供するものである。That is, the present invention provides the following (1) to (2)
8).
【0017】(1)離型可能な成型容器中に、下記
(イ)の水ガラス溶液組成物を流し込み、5℃〜80℃
未満の温度でゲル化させ、脱型したウェットゲルを、
1,000℃未満の温度下で脱水乾燥および/または有
機物を焼成除去して成る事を特徴とする高強度軽量シリ
カエアロゲル成型体の製造方法。 (イ)水ガラス溶液組成物として、アルカリ水ガラス、
水に対しいかなる割合にも相溶および/またはミクロ分
散安定化する性質を示す水溶性有機高分子、水ガラス硬
化剤、水とを含有してなり、その溶液が海相−島相から
なる不均一相構造を成すと同時に、該溶液中に配合され
た全アルカリ水ガラス成分の少なくとも60重量%以上
を海相に分配させてなる不均一溶液組成物。(1) A water glass solution composition of the following (A) is poured into a mold container which can be separated from the mold.
Gelled at a temperature less than, the demolded wet gel,
A method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded body, comprising dehydration drying and / or baking off organic matter at a temperature of less than 1,000 ° C. (B) alkaline water glass as a water glass solution composition,
It contains a water-soluble organic polymer exhibiting compatibility and / or micro-dispersion stabilizing properties in any proportion to water, a water glass hardener, and water, and the solution is composed of a sea phase-island phase. A heterogeneous solution composition having a homogeneous phase structure and at least 60% by weight or more of the total alkali water glass component blended in the solution being distributed to the sea phase.
【0018】(2)(イ)水ガラス溶液組成物がアルカ
リ水ガラスを含む水溶液である主剤液Aと水ガラス硬化
剤を含む水溶液である硬化剤液Bの2液型からなり、水
溶性有機高分子をそのいずれか一方の液にまたは両方の
液に事前に含有させると共に、かつその主剤液Aと硬化
剤液Bとを主剤液A:硬化剤液Bで表した容積混合比率
で(10:100)〜(100:10)の範囲で混合し
てなる事を特徴とする(1)記載の高強度軽量シリカエ
アロゲル成型体の製造方法。(2) (a) The water glass solution composition is of a two-part type consisting of a base liquid A which is an aqueous solution containing alkaline water glass and a hardener liquid B which is an aqueous solution containing a water glass hardener. The polymer is preliminarily contained in one or both of the liquids, and the main liquid A and the hardening liquid B are mixed in a volume mixing ratio represented by the main liquid A: curing liquid B (10 : 100) to (100: 10). A method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to (1), characterized by being mixed in the range of (100) to (100: 10).
【0019】(3)水溶性有機高分子の全量が水ガラス
硬化剤を含む硬化剤液Bに事前に配合されてなる事を特
徴とする(1)または(2)記載の高強度軽量シリカエ
アロゲル成型体の製造方法。 (4)アルカリ水ガラスがSiO2/Na2Oおよび/ま
たはSiO2/K2Oで表されるモル比で1〜4.5の範
囲にある珪酸ナトリウムおよび/または珪酸カリウムと
する事を特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の
高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。 (5)アルカリ水ガラスが日本工業規格・JIS−3号
の珪酸ナトリウム溶液とする事を特徴とする(4)に記
載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。(3) The high-strength lightweight silica aerogel according to (1) or (2), wherein the whole amount of the water-soluble organic polymer is previously blended with the curing agent liquid B containing a water glass curing agent. Manufacturing method of molded body. (4) The alkali water glass is sodium silicate and / or potassium silicate in a molar ratio represented by SiO 2 / Na 2 O and / or SiO 2 / K 2 O in the range of 1 to 4.5. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of (1) to (3). (5) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to (4), wherein the alkali water glass is a sodium silicate solution according to Japanese Industrial Standards / JIS-3.
【0020】(6)水に対しいかなる割合にも相溶およ
び/またはミクロ分散安定化する性質を示す水性有機高
分子が以下の(a)〜(h)から選ばれた1種および/
または2種以上からなる事を特徴とする(1)〜(5)
のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体
の製造方法。 (a)水溶性ポリエーテルポリオール (b)水溶性ポリビニルアルコール (c)水溶性デンプン (d)水溶性セルロース誘導体 (e)水溶性ポリアルキレンオキサイド (f)水溶性アクリル (g)水溶性ポリエポキサイド (h)水溶性ウレタン(6) An aqueous organic polymer exhibiting the property of being compatible with water and / or stabilizing micro-dispersion at any ratio to water is one selected from the following (a) to (h) and / or
Or (1) to (5) characterized by comprising two or more types
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of the above. (A) water-soluble polyether polyol (b) water-soluble polyvinyl alcohol (c) water-soluble starch (d) water-soluble cellulose derivative (e) water-soluble polyalkylene oxide (f) water-soluble acryl (g) water-soluble polyepoxide ( h) Water-soluble urethane
【0021】(7)水に対しいかなる割合にも相溶およ
び/またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機
高分子が、加水分解によってシロキサン架橋する性質を
示す式I(7) A compound of the formula I wherein a water-soluble organic polymer exhibiting a property of being compatible with and / or stabilizing micro-dispersion at any ratio to water is siloxane-crosslinked by hydrolysis.
【化2】 式I; −Si(R1)n−(X)3-n (但し、R1は水素原子、クロル原子、メチル基、エチ
ル基およびプロピル基かなる群から選ばれた1種、Xは
炭素数が1〜5の整数で表されるアルコキシル基、オキ
シム基およびアセトキシル基からなる群から選ばれた一
種、nは0〜1をそれぞれ表す。)で表される活性シリ
ル基末端を1分子中に少なくとも平均0.7ケ以上導入
され、その活性シリル基を除く主鎖が水溶性の、アクリ
ル、ウレタン、ポリエーテル、ポリエーテルポリエステ
ルおよびポリエステルからなる群から選ばれた1種また
は2種以上であり、重量平均分子量が2,000〜5
0,000の範囲にある活性シリル基含有プレポリマー
および/またはその加水分解生成物である活性シラノー
ル基含有プレポリマーの1種とする事を特徴とする
(1)〜(6)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエ
アロゲル成型体の製造方法。Formula I; -Si (R 1 ) n- (X) 3-n (where R 1 is one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group and a propyl group) , X is a member selected from the group consisting of an alkoxyl group, an oxime group and an acetoxyl group each having an integer of 1 to 5 carbon atoms, and n represents 0 to 1). One or more selected from the group consisting of acryl, urethane, polyether, polyether polyester and polyester, wherein at least 0.7 or more are introduced in one molecule on average and the main chain excluding the active silyl group is water-soluble. Two or more kinds, having a weight average molecular weight of 2,000 to 5
(1) The active silyl group-containing prepolymer in the range of 000 and / or one of active silanol group-containing prepolymers which are hydrolysis products thereof. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded body according to the above.
【0022】(8)水に対しいかなる割合にも相溶およ
び/またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機
高分子が、前記(a)〜(b)の1種および/または2
種以上で表されるいわゆるアルカリ水ガラスと非反応性
の水溶性有機高分子と、前記活性シリル基含有プレポリ
マーとを併用する形で使用され、その配合比率を非反応
性水溶性有機高分子:活性シリル基含有プレポリマーで
表される重量比率で(1:100)〜(100:1)の
範囲で使用される事を特徴とする(1)〜(7)のいず
れかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造
方法。 (9)水ガラス硬化剤が水溶性の有機酸、アルカリ水中
で徐放性の酸を放出する水溶性有機単量硬化剤、無機質
硬化剤およびCO2からなる群から選ばれた少なくとも
1種または2種以上を用いる事を特徴とする(1)〜
(8)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル
成型体の製造方法。(8) The water-soluble organic polymer having the property of being compatible with water and / or stabilizing micro-dispersion at any ratio is one or more of the above-mentioned (a) and (b) and / or
Used in combination with a so-called alkaline water glass and a non-reactive water-soluble organic polymer represented by at least one kind and the active silyl group-containing prepolymer. : Used in a range of (1: 100) to (100: 1) in a weight ratio represented by an active silyl group-containing prepolymer, wherein A method for producing a strong lightweight silica airgel molded article. (9) The water glass curing agent is at least one selected from the group consisting of a water-soluble organic acid, a water-soluble organic monomeric curing agent that releases a sustained-release acid in alkaline water, an inorganic curing agent, and CO 2, or It is characterized by using two or more types (1) to
(8) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (8).
【0023】(10)アルカリ水中で徐放性の酸を放出
する水溶性有機単量硬化剤が、水溶性アルキレンカーボ
ネート類、水溶性ラクトン類、水溶性アルキレングリコ
ールジアセテート化合物および水溶性2塩基酸アルキル
エステル類等からなる群から選ばれた1種または2種以
上とする事を特徴とする(9)記載の高強度軽量シリカ
エアロゲル成型体の製造方法。 (11)(1)の水ガラス溶液組成物に更に高分子界面
活性剤を0.001〜5重量%の範囲で含有させてなる
事を特徴とする(1)〜(10)にいずれかに記載の高
強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。 (12)(1)の水ガラス溶液組成物をゲル化させる際
に更に均一分散可能な有機繊維および/または無機繊維
をそのゲル中に占める割合で0.1〜10重量%の範囲
で複合させる事を特徴とする(1)〜(11)のいずれ
かに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方
法。(10) A water-soluble organic monomeric curing agent which releases a sustained-release acid in alkaline water is a water-soluble alkylene carbonate, a water-soluble lactone, a water-soluble alkylene glycol diacetate compound and a water-soluble dibasic acid. (9) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to (9), wherein one or more selected from the group consisting of alkyl esters and the like are used. (11) The composition according to any one of (1) to (10), wherein the water glass solution composition of (1) further contains a polymer surfactant in a range of 0.001 to 5% by weight. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to the above. (12) When the water glass solution composition of (1) is gelled, organic fibers and / or inorganic fibers that can be more uniformly dispersed are combined in a proportion of 0.1 to 10% by weight in the gel. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of (1) to (11), characterized in that:
【0024】(13)2液型から成る(1)の水ガラス
溶液組成物に於いて、主剤と硬化剤の2液をそれぞれ主
剤液:硬化剤液で表した容積混合比率でほぼ1:1に近
似させて混合調整される事を特徴とする(1)〜(1
2)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成
型体の製造方法。 (14)主剤液A中のアルカリ水ガラス含有濃度が固形
分換算で5〜50重量%となる様に含有させる事を特徴
とする(2)〜(13)のいずれかに記載の高強度軽量
シリカエアロゲル成型体の製造方法。 (15)主剤液Aの全量と混合された時、その主剤液A
中のNa2Oおよび/またはK2Oで表されるアルカリ分
の50〜250モル%分に相当する水ガラス硬化剤と、
水に対しいかなる割合にも相溶および/またはミクロ分
散安定化する性質を示す水溶性有機高分子の硬化剤液中
に占める含有濃度で2.5〜50重量%とを含有してな
る水溶液を硬化剤液Bとして用いる事を特徴とする
(2)〜(14)のいずれかに記載の高強度軽量シリカ
エアロゲル成型体の製造方法。(13) In the water glass solution composition of (1), which is of a two-pack type, the two liquids of the base resin and the curing agent are each approximately 1: 1 in a volume mixing ratio represented by the base liquid: the curing agent liquid. (1)-(1)
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of 2). (14) The high-strength light weight according to any one of (2) to (13), wherein the alkaline water glass content in the main component liquid A is contained so as to be 5 to 50% by weight in terms of solid content. A method for producing a silica airgel molded body. (15) When mixed with the entire amount of the main solution A, the main solution A
A water glass hardener corresponding to 50 to 250 mol% of an alkali represented by Na 2 O and / or K 2 O therein;
An aqueous solution containing 2.5 to 50% by weight of a water-soluble organic polymer exhibiting the property of being compatible with and / or stabilizing micro-dispersion in water at any ratio in the curing agent liquid. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of (2) to (14), which is used as the curing agent liquid B.
【0025】(16)(イ)の水ガラス溶液組成物に於
いて主剤液Aが以下に記載の主剤液E、硬化剤液Bが以
下に記載の硬化剤液Fからなる事を特徴とする(2)〜
(15)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体の製造方法。主剤液Eとして、SiO2/Na2
Oのモル比が2.5〜3.5からなるアルカリ水ガラス
の固形分15〜40重量%とした水溶液。硬化剤液Fと
して、該主剤液Eの全量と混合された時、その硬化液E
中のNa2Oで表されるアルカリ分の50〜250モル
%分に相当するアルカリ水中で除放性の有機酸を放出す
る水溶性有機単量硬化剤と、水溶性有機高分子がエチレ
ングリコールおよび/またはグリセリンに対し付加変性
量を100とした割合でエチレンオキサイドの80〜9
9重量%、プロピレンオキサイドの20〜1重量%をラ
ンダム付加またはブロック付加させて得られた重量平均
分子量が2,000〜30,000の範囲にあるポリエ
ーテルジオールおよび/またはポリエーテルトリオール
の1種または2種以上の硬化剤F液中に占める含有濃度
で5〜35重量%とを配合してなる水溶液。(16) In the water glass solution composition of (a), the main component liquid A comprises the following main component liquid E, and the curing agent liquid B comprises the following curing agent liquid F. (2)-
(15) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (15). As the main agent liquid E, SiO 2 / Na 2
An aqueous solution in which the molar ratio of O is 2.5 to 3.5 and the solid content of alkali water glass is 15 to 40% by weight. When the curing agent liquid F is mixed with the entire amount of the main agent liquid E, the curing liquid E
A water-soluble organic monomeric curing agent that releases a sustained-release organic acid in alkaline water corresponding to 50 to 250 mol% of an alkali represented by Na 2 O in the water; And / or 80 to 9 of ethylene oxide at a ratio of the amount of addition modification to glycerin being 100.
One kind of polyether diol and / or polyether triol having a weight average molecular weight of 2,000 to 30,000 obtained by random addition or block addition of 9% by weight and 20 to 1% by weight of propylene oxide. Or, an aqueous solution comprising 5 to 35% by weight of the content of two or more curing agents F in the liquid.
【0026】(17)水ガラス硬化剤がグリオキザール
の単独または更に炭酸、硫酸および燐酸からなる群から
選ばれた1種および/または炭酸水素アルカリ金属塩ま
たは硫酸水素アルカリ金属塩との併用のいずれかからな
り、かつその合計量が系中のアルカリ水ガラスの(Na
2O+K2O)で表される全アルカリ分の70〜200モ
ル%分に相当する量を含有させる事を特徴とする(1)
〜(16)のいずれか記載の高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体の製造方法。 (18)水ガラス硬化剤としてエチレンカーボネートお
よびプロピレンカーボネートの何れか一方または両者を
用いかつその量が系中のアルカリ水ガラスの(Na2O
+K2O)で表される全アルカリ分の55〜110モル
%分に相当する量を含有させる事を特徴とする(1)〜
(16)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体の製造方法。 (19)水ガラス硬化剤としてγ−ブチロラクトンの単
独を用い、かつ混和されてなる系中のアルカリ水ガラス
の(Na2O+K2O)で表される全アルカリ分の110
〜210モル%分に相当する量を含有させる事を特徴と
する(1)〜(16)のいずれかに記載の高強度軽量シ
リカエアロゲル成型体の製造方法。 (20)水ガラス硬化剤としてアルキル鎖長部位が炭素
数1から3の整数で表される水溶性ジカルボン酸アルキ
ルエステル化合物の1種を用い、かつ混和されてなる系
中のアルカリ水ガラスの(Na2O+K2O)で表される
全アルカリ分の55〜110モル%分に相当する量を含
有させる事を特徴とする(1)〜(16)のいずれかに
記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。(17) The water glass curing agent may be glyoxal alone or in combination with one or more selected from the group consisting of carbonic acid, sulfuric acid and phosphoric acid and / or an alkali metal hydrogencarbonate or an alkali metal hydrogensulfate. And the total amount thereof is (Na) of the alkaline water glass in the system.
2 O + K 2 O), characterized in that it is contained in an amount corresponding to 70 to 200 mole% of the total alkali content expressed by (1)
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of-(16). (18) Either or both of ethylene carbonate and propylene carbonate are used as the water glass curing agent, and the amount thereof is (Na 2 O) of the alkali water glass in the system.
+ K 2 O), characterized in that it is contained in an amount corresponding to 55 to 110 mole% of the total alkali content expressed by (1) -
(16) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (16). (19) The use of γ-butyrolactone alone as a water glass hardener, and the total alkali content of (Na 2 O + K 2 O) 110 of the alkali water glass in the mixed system
The method for producing a high-strength, lightweight silica airgel molded article according to any one of (1) to (16), characterized by containing an amount corresponding to 210210 mol%. (20) One type of a water-soluble dicarboxylic acid alkyl ester compound in which an alkyl chain length portion is represented by an integer of 1 to 3 carbon atoms as a water glass curing agent, and a mixture of an alkali water glass in a mixed system ( High strength lightweight silica aerogel according to any one of (1) to (16), characterized by containing an amount corresponding to 55 to 110 mol% of the total alkali represented by (Na 2 O + K 2 O). Manufacturing method of molded body.
【0027】(21)鋼鉄製またはプラスチック製の離
型可能な成型容器中に、(イ)の水ガラス溶液組成物を
流し込んで静置ゲル化させ、生成するウェットゲルのゲ
ル1軸圧縮強度が低くとも2kg/cm2を越えた時点
で、型から取りだし、更に以下の(α)〜(δ)に示す
いずれか1つ以上の工程を経て、独立気泡を内包するみ
かけ密度が0.05〜0.8g/cm3の範囲のシリカ
エアロゲル成型体を製造する事を特徴とする(1)〜
(20)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体の製造方法。 (α)室温から180℃未満の脱水乾燥工程 (β)空気または不活性ガス中1000℃未満の焼成工
程 (γ)冷却・切削工程 (δ)シーラー・塗装工程(21) The water glass solution composition (a) is poured into a steel or plastic releasable molding container and allowed to stand for gelation, and the resulting wet gel has a gel uniaxial compressive strength. At least at the time when it exceeds 2 kg / cm 2, it is removed from the mold, and further through any one or more of the following steps (α) to (δ), the apparent density of containing closed cells is 0.05 to It is characterized by producing a silica airgel molded body in a range of 0.8 g / cm 3 (1) to (1).
(20) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (20). (Α) Dehydration drying process from room temperature to less than 180 ° C (β) Firing process in air or inert gas at less than 1000 ° C (γ) Cooling / cutting process (δ) Sealer / painting process
【0028】(22)(1)〜(21)記載のいずれか
の製造方法で得られ、1〜200μmの独立気泡を多数
内包してなる蜂の巣様のミクロ構造を持つ事を特徴とす
る高強度軽量シリカエアロゲル成型体。 (23)角に丸みを持った10〜18多面体からなる独
立気泡を内蔵する構造を形成してなる事を特徴とする
(22)記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。 (24)連続相を形成してなる硬化膜の厚みが、0.3
〜5μmの範囲にあることを特徴とする(22)または
(23)記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。 (25)みかけの密度が0.1〜0.5g/cm3の範
囲にある事を特徴とする(22)〜(24)のいずれか
に記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。 (26)片表面にシーラー組成物および/または塗料組
成物を塗付し、片面が化粧コートされた非透水性の性質
を有する事を特徴とする(22)〜(24)のいずれか
に記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。(22) High strength obtained by any one of the production methods described in (1) to (21), characterized by having a honeycomb-like microstructure including a large number of closed cells of 1 to 200 μm. Lightweight silica airgel molded body. (23) The high-strength lightweight silica aerogel molded article according to (22), wherein a structure is formed in which closed cells formed of 10 to 18 polyhedrons having rounded corners are incorporated. (24) The thickness of the cured film formed of the continuous phase is 0.3
The high-strength lightweight silica airgel molded article according to (22) or (23), which is in a range of from 5 μm to 5 μm. (25) The high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (22) to (24), wherein the apparent density is in the range of 0.1 to 0.5 g / cm 3 . (26) Any one of (22) to (24), characterized in that a sealer composition and / or a paint composition is applied to one surface, and one surface is cosmetically coated and has water-impermeable properties. High-strength lightweight silica airgel molded body.
【0029】(27)シーラー組成物がシリコンまたは
フッ素化合物を含有してなる溶液またはエマルション組
成物、アクリル樹脂組成物、ウレタン組成物およびエポ
キシ樹脂組成物からなる群から選ばれた少なくとも1種
とする事を特徴とする(26)記載の高強度軽量シリカ
エアロゲル成型体。 (28)塗料組成物がシリコンまたはフッ素化合物を含
有してなる溶液またはエマルション組成物、アクリル樹
脂組成物、ウレタン組成物およびエポキシ樹脂組成物か
らなる群から選ばれた少なくとも1種とする事を特徴と
する(26)記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体。(27) The sealer composition is at least one selected from the group consisting of a solution or emulsion composition containing a silicon or fluorine compound, an acrylic resin composition, a urethane composition and an epoxy resin composition. The high-strength lightweight silica airgel molded article according to (26), which is characterized in that: (28) The coating composition is characterized by being at least one selected from the group consisting of a solution or emulsion composition containing a silicon or fluorine compound, an acrylic resin composition, a urethane composition and an epoxy resin composition. (26) The high-strength lightweight silica airgel molded article according to (26).
【0030】以下に本発明をより詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
【0031】本発明の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体(以下の記載では高強度軽量シリカエアロゲル成型体
を単にシリカエアロゲルと呼ぶ。)の製造方法とは、よ
り詳しくは、特に制約する物では無く例えば鋼製または
強化プラスチック製などで代表される離型可能な成型容
器中に、下記に示す1液または2液型の(イ)水ガラス
溶液組成物を1ショット方式または1.5ショット方式
または2ショット法式のいずれかの方法で混和させて静
かに流し込み、5℃〜80℃未満の温度下で静置ゲル化
させて、少なくとも2kgf/cm2以上の1軸圧縮特
性を発揮する特殊な複相構造を持ったウェットゲルを脱
型製造し、そのウェットゲルを更に 室温〜1,000
℃の温度下で適宜脱水乾燥および/または有機物を焼成
除去する方法で高強度かつ軽量なシリカエアロゲルの成
型体を得る事を特徴とする製造方法である。なお、前記
(イ)の水ガラス溶液組成物は、(I)アルカリ水ガラ
ス(以下の記載ではアルカリ水ガラスを記号のWで表す
ことがある)、(II)水に対しいかなる割合にも相溶
および/またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性
有機高分子[以下単に(II)水溶性有機高分子と呼
び、記号では0で表すことがある]、(III)水ガラ
ス硬化剤、(IV)水とを含有してなり、その溶液が海
相−島相からなる不均一相構造を成すと同時に、該溶液
中に配合された全アルカリ水ガラス成分の少なくとも6
0重量%以上が海相に分配させてなるO/W型の不均一
組成物である。好ましくは、同時に、該溶液中に配合の
全水溶性有機高分子成分の少なくとも50重量%以上が
島相にそれざれ分配させてなるO/W型の該水ガラス溶
液組成物とする事がよい。The method for producing the high-strength lightweight silica aerogel molded article of the present invention (hereinafter, the high-strength lightweight silica aerogel molded article is simply referred to as silica aerogel) is described in more detail, for example, without limitation. In a releasable molding container represented by steel or reinforced plastic, etc., a one-liquid or two-liquid type (a) water glass solution composition shown below is subjected to a one-shot method, a 1.5-shot method or A special multiphase that mixes by any of the shot methods, gently pours in, and gels by standing at a temperature of 5 ° C to less than 80 ° C to exhibit at least 2 kgf / cm 2 or more uniaxial compression characteristics. Demolding and manufacturing a wet gel with a structure
This is a production method characterized by obtaining a high-strength and light-weight molded body of silica airgel by a method of appropriately dehydrating and drying and / or baking off organic matter at a temperature of ° C. In addition, the water glass solution composition of the above (A) is compatible with (I) alkali water glass (in the following description, the alkali water glass may be represented by a symbol W) and (II) water at any ratio. A water-soluble organic polymer exhibiting dissolution and / or micro-dispersion stabilizing properties [hereinafter simply referred to as (II) a water-soluble organic polymer, and may be represented by a symbol 0]; (III) a water glass curing agent; IV) water, and the solution forms a heterogeneous phase structure composed of a sea phase and an island phase, and at the same time, at least 6% of the total alkali water glass component blended in the solution.
An O / W type heterogeneous composition in which 0% by weight or more is distributed to the sea phase. Preferably, at the same time, an O / W-type water glass solution composition in which at least 50% by weight or more of the total water-soluble organic polymer component blended in the solution is individually distributed to the island phase. .
【0032】(イ)の水ガラス溶液組成物は、調製直後
からゲル化までの間の該溶液組成物は極く薄い白濁系を
成し、少なくとも2相以上のいわゆる海相−島相からな
る複相構造(以下単に海島構造と呼ぶ)を成している事
が肝要な点として挙げられる。ただし、その調製直後の
液組成物が一旦は均一透明な液系を経た後、水ガラスの
硬化反応の進行に伴ってまたは液温を徐々に下げる等の
操作によって、2つまたはそれ以上の複相が新たに発現
するケースを包含するものである。In the water glass solution composition (a), from immediately after preparation to gelation, the solution composition forms an extremely thin cloudy system and is composed of at least two or more so-called sea-island phases. An important point is that it has a multiphase structure (hereinafter simply referred to as a sea-island structure). However, after the liquid composition immediately after its preparation once passes through a homogeneous and transparent liquid system, it is subjected to two or more complex operations as the curing reaction of the water glass proceeds or by gradually lowering the liquid temperature. It includes the case where a phase newly appears.
【0033】2相またはそれ以上からなる海島構造を成
している事を確認する手段としては、すでに公知の相構
造観察法で判定して良く、特に制約は無いが、好ましく
は以下の方法で判別した結果で表される。その一つに
は、その混合溶液の1滴を透明なスライドガラス上面に
採取した後、すばやく生物顕微鏡または位相差型光学顕
微鏡で覗いて、2相またはそれ以上の液相の存在を示す
光透過画像を得た場合である。その際、肉眼で観察す
る、または静止画写真に取る、またはビデオテープや光
ディスク等にその光透過画像情報を記録すると同時にブ
ラウン管でその像を表示する等の方法を適宜採用して良
い。また別の判別方法の一つとしては、試験管内に一定
量を採取した後、そのまま静置状態ではすぐに上下2層
に分離しないが、毎分100〜50,000回転下に3
0秒〜数時間遠心分離器にかけることにより試験管内部
の液面が2つまたはそれ以上の複層分離が観察されれば
海島構造を成す系であると判別できる。As a means for confirming that a sea-island structure composed of two or more phases is formed, a known phase structure observation method may be used, and there is no particular limitation. Preferably, the following method is used. It is represented by the result of determination. One of them is that a drop of the mixed solution is collected on the top of a transparent glass slide, and then quickly observed with a biological microscope or a phase contrast optical microscope to indicate the presence of two or more liquid phases. This is when an image is obtained. At that time, a method of observing with the naked eye, taking a still picture, or recording the light transmission image information on a video tape or an optical disk and displaying the image with a cathode ray tube at the same time may be appropriately adopted. As another discrimination method, after a certain amount is collected in a test tube, it does not immediately separate into two upper and lower layers in a still state, but it is not possible to separate the two layers at 100 to 50,000 revolutions per minute.
If two or more liquid layers inside the test tube are observed by centrifugation in a centrifuge for 0 seconds to several hours, it can be determined that the system has a sea-island structure.
【0034】また前記の(イ)の水ガラス溶液組成物や
そのウェットゲルのO/W型の海島構造に於いて、特に
島相を形成する液滴の大きさ(島相のサイズ)や形には
特に限定は無い。好ましくは島相サイズとしては0.0
1μm〜1mmの範囲、より好ましくは0.1μm〜5
00μmの範囲、より最も好ましくは1μm〜200μ
mの範囲にある事が良い。またその島相の好ましい形状
には、例えば角に丸みを持つ多面体状、球状、フットボ
ール状、タマゴ状、円柱状、円盤状、ドーナツ状、角柱
状、ダンゴ状、糸状、ブドウの房状、落下途中の雨滴
状、アメーバ状などが挙げられる。特に好ましくは角に
丸みを持つ10〜18多面体状や球状またはフットボー
ル状並びらそれらの2次集合形などで存在している事が
好ましい事である。Further, in the O / W type sea-island structure of the water glass solution composition or the wet gel of the above (A), particularly, the size (size of the island phase) and the shape of the droplet forming the island phase Is not particularly limited. Preferably, the island phase size is 0.0
1 μm to 1 mm, more preferably 0.1 μm to 5
00 μm range, more preferably 1 μm to 200 μm
It is better to be within the range of m. The preferable shape of the island phase is, for example, a polyhedron having rounded corners, a sphere, a football, an egg, a column, a disk, a donut, a prism, a dango, a thread, a grape bunch, and a drop. Examples include raindrop-like and amoeba-like shapes on the way. It is particularly preferable that they exist in a 10-18 polyhedral shape with rounded corners, in a spherical shape or in a football shape, or in a secondary aggregate thereof.
【0035】本発明記載の(イ)の水ガラス溶液組成物
に於いては、その系中に含まれる全(I)アルカリ水ガ
ラス量を100とした時、その60〜100重量%相当
量が、より好ましくは80〜100%相当量が海相に分
配されてなるO/W型の溶液とする事が肝要なことであ
るとした。なお、好ましくはその系中に含まれる全(I
I)水溶性有機高分子量を100とした時、その60〜
100重量%相当量が、より好ましくは80〜100%
相当量が島相に多く分配されている事を前記した事と同
時に満足させてなる該組成物がより好ましいものとして
挙げられる。In the water glass solution composition (a) according to the present invention, when the total amount of the alkali water glass (I) contained in the system is 100, an amount corresponding to 60 to 100% by weight thereof is obtained. More preferably, it is important to provide an O / W type solution in which 80 to 100% equivalent is distributed to the sea phase. Preferably, all (I) contained in the system
I) When the water-soluble organic high molecular weight is 100,
100% by weight, more preferably 80 to 100%
Such a composition that satisfies the above-mentioned fact that a considerable amount is distributed to the island phase at the same time as above is mentioned as a more preferable one.
【0036】前記した要件を満足する(イ)の水ガラス
溶液組成物からは、1軸圧縮強度特性がおよそ2〜30
kgf/cm2の高強度で耐水性に富むウェットゲルが
生成され、本発明記載のO/W型(イ)水ガラス溶液組
成物の特徴の一つである。また更に、そのウェットゲル
を特定された条件下で適宜脱水乾燥および/または高温
で焼成して誘導されるシリカエアロゲルは、非常に軽量
でかつ1軸圧縮強度特性をおよそ3〜50kgf/cm
2程度とかなり超高強度な物とする事が出来、該ウェッ
トゲルの特徴のひとつである。From the water glass solution composition (A) satisfying the above requirements, the uniaxial compressive strength characteristic is about 2 to 30.
A wet gel having a high strength of kgf / cm 2 and high water resistance is produced, which is one of the features of the O / W type (a) water glass solution composition according to the present invention. Still further, silica aerogel derived by appropriately dehydrating and drying the wet gel under specified conditions and / or firing at a high temperature is very light and has a uniaxial compressive strength characteristic of about 3 to 50 kgf / cm.
It can be made to have a very high strength of about 2 and is one of the features of the wet gel.
【0037】前記した逆のW/O型の(イ)の水ガラス
溶液組成物では、しばしば得られるウェットゲルは軟弱
またはペースト状であり、一定の形に附形して取りだす
事が困難である。それ故、W/O型の(イ)の水ガラス
溶液組成物からは本発明目的に合うシリカエアロゲルは
製造出来ない。In the reverse W / O-type (a) water glass solution composition, the wet gel often obtained is soft or paste-like, and it is difficult to form and remove it in a fixed shape. . Therefore, a silica airgel suitable for the purpose of the present invention cannot be produced from the W / O-type (a) water glass solution composition.
【0038】ところで前記(I)〜(IV)の必須4成
分を含有してなる(イ)水ガラス溶液組成物が、前記し
た要件を満足してなるO/W型の溶液であるか否かを事
前に判別する方法としては、特に制約する物では無い
が、以下の方法が判別する事が好ましい。その判別方法
の一つは、水ガラス硬化剤を除いた3成分系、すなわ
ち、(I)アルカリ水ガラス−(II)水溶性有機高分
子−(IV)水の3成分系からなる相平衡図を事前に求
めておいて、その(I)アルカリ水ガラスの海相への分
配率をその相平衡図から概算する方法である。該3成分
からなる相平衡図からは、一般的にアルカリ水ガラスを
高率で分配含有してなる海相を安定的に形成する組成領
域、ならびに均一系しか形成しない組成領域等を知る事
が出来る。なお、(I)アルカリ水ガラス−(II)水
溶性有機高分子−(IV)水の3成分系からなる相平衡
図を作成するに際しては、その構成をかえてなりかつ不
均一溶液な3成分系組成物を一定温度下で数種類調整
し、その組成物をそれぞれ強制的に遠心分離して上下各
層を分別採取秤量する。分別採取した上層、下層の容量
または重量の測定結果からは、海相ならびに島相のそれ
ぞれの分配容積比率または各分配重量比率が判明する。
また採取した上層、下層の各試料を用いてそれぞれの相
中(層中)の(I)アルカリ水ガラス濃度や(II)水
溶性有機高分子濃度ならびに(IV)水濃度を求める事
で容易に作図できる。Incidentally, whether or not the (a) water glass solution composition containing the essential four components (I) to (IV) is an O / W type solution satisfying the above requirements Although there is no particular limitation on the method of determining in advance, it is preferable that the following method be used. One of the discrimination methods is a phase equilibrium diagram of a three-component system excluding a water glass hardener, that is, a three-component system of (I) alkali water glass- (II) water-soluble organic polymer- (IV) water. Is determined in advance, and the (I) distribution ratio of the alkali water glass to the sea phase is roughly estimated from the phase equilibrium diagram. From the phase equilibrium diagram composed of the three components, it is generally known that a composition region in which a sea phase formed by partitioning and containing alkali water glass at a high rate is stably formed, a composition region in which only a homogeneous system is formed, and the like. I can do it. In preparing a phase equilibrium diagram consisting of a three-component system of (I) alkali water glass- (II) water-soluble organic polymer- (IV) water, the composition is changed and the three-component heterogeneous solution is prepared. Several kinds of the system composition are adjusted at a constant temperature, and the composition is forcibly centrifuged, and the upper and lower layers are separately collected and weighed. From the measurement results of the volume or weight of the upper and lower layers collected separately, the distribution volume ratio or distribution weight ratio of each of the sea phase and the island phase is determined.
Further, it is easy to obtain the (I) alkali water glass concentration, (II) water-soluble organic polymer concentration and (IV) water concentration in each phase (in the layer) by using each sample of the upper layer and the lower layer collected. Can draw.
【0039】一般的に(I)のアルカリ水ガラス濃度を
求める分析方法としては、例えばJIS−K−1408
に準じた方法が良い。JIS−K−1408はいわゆる
メチルオレンジを指示薬とする既知濃度の塩酸溶液を用
いた中和滴定分析法であり、試料中の(Na2O+K
2O)で表される含有濃度として求められる。またJI
S−K−1408ではSiO2の分析法も開示されてお
り、その両方の測定値から系中(分離された各溶液層
中)のアルカリ水ガラス濃度が判明する。一般に市販の
アルカリ水ガラス溶液を購入して使用する場合では事前
に品質証明としてSiO2/Na2Oのモル比、SiO2
/K2Oのモル比、SiO2濃度、Na2O濃度、K2O濃
度等が明らかになっていることから、市販のアルカリ水
ガラスを用いた該3成分系の相平衡測定では、分離採取
した各層中の例えばSiO2濃度、Na2OまたはK2O
濃度のいずれか1つを求め、その値を元にアルカリ水ガ
ラス含有量(珪酸塩濃度)を容易に算出できる。また海
相を占める液層中のアルカリ水ガラス含有総量が求まれ
ば、次の計算式:海相を占めるアルカリ水ガラスの分配
率%=(海相中のアルカリ水ガラス含有総量値/グラウ
ト剤組成物中に配合したアルカリ水ガラス量)×10
0]が求まる。In general, as the analysis method for determining the alkali water glass concentration of (I), for example, JIS-K-1408
The method according to is good. JIS-K-1408 is a neutralization titration analysis method using a hydrochloric acid solution of a known concentration using so-called methyl orange as an indicator, and (Na 2 O + K
It is determined as the content concentration represented by 2 O). Also JI
SK-1408 also discloses a method for analyzing SiO 2 , and the measured values of both reveal the alkali water glass concentration in the system (in each separated solution layer). In general, when a commercially available alkaline water glass solution is purchased and used, the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O, SiO 2
/ K 2 O molar ratio, SiO 2 concentration, Na 2 O concentration, K 2 O concentration, etc. have been clarified. For example, the concentration of SiO 2 , Na 2 O or K 2 O in each collected layer
Any one of the concentrations is obtained, and the alkali water glass content (silicate concentration) can be easily calculated based on the obtained value. If the total content of alkaline water glass in the liquid layer occupying the sea phase is determined, the following formula is used: distribution ratio of alkali water glass occupying the sea phase% = (total value of alkali water glass content in sea phase / grout agent) Amount of alkaline water glass blended in composition) × 10
0] is obtained.
【0040】また一般的に(II)水溶性有機高分子濃
度を求める方法としては、公知の定量方法を適宜採用し
てよく、例えば吸光度定量法、有機炭素分析換算法、疎
水性有機溶媒抽出法などが挙げられる。また(IV)水
の濃度を求める一般的な方法としては、この系の場合、
たとえば蒸発乾固重量法で無機固形量と蒸発成分量(濃
度)とを求め、その蒸発減量値(濃度)から別に求めた
(II)水溶性有機高分子濃度を差し引いて求めること
でよい。In general, as the method for determining the concentration of the water-soluble organic polymer (II), a known quantitative method may be appropriately employed, such as an absorbance quantitative method, an organic carbon analysis conversion method, and a hydrophobic organic solvent extraction method. And the like. As a general method for determining (IV) water concentration, in the case of this system,
For example, the amount of inorganic solid and the amount of evaporated component (concentration) may be obtained by an evaporation to dry weight method, and the (II) water-soluble organic polymer concentration separately obtained may be subtracted from the evaporation loss value (concentration).
【0041】前記した方法で求めた相図より、海相中に
占める(I)アルカリ水ガラスの分配率として、仕込の
全アルカリ水ガラス量を100とした時、その60重量
%以上、好ましくは80〜100重量%の範囲となる様
な3成分組成を事前に知ってのち、その系に(III)
水ガラス硬化剤の必要量を加えて本発明記載の(イ)水
ガラス溶液組成物を調製する方法を特に推奨するもので
ある。From the phase diagram obtained by the method described above, the distribution ratio of (I) the alkali water glass in the sea phase is 60% by weight or more, preferably 100% by weight, assuming that the total amount of the alkali water glass charged is 100. After knowing the three-component composition in the range of 80 to 100% by weight in advance, (III)
Particularly recommended is a method for preparing the (a) water glass solution composition according to the present invention by adding a necessary amount of a water glass hardener.
【0042】ところで(イ)水ガラス溶液組成物に於け
る海相中に占める(I)アルカリ水ガラスの分配率を直
接求める分析方法は以下の方法が代表的である。例え
ば、ゲルタイムが3分以上あり、かつ(III)水ガラ
ス硬化剤としてアルカリ水中で徐々に酸を遊離放出する
性質を持つ水溶性有機単量硬化剤を用いた溶液系に於い
ては、直接その組成物を短時間内に半強制的に高速遠心
分離器にかけて2層に分離後、すばやく下相または上相
の構成容量や構成重量を実測すると共に、上下2層から
それぞれ一定量の試料を採取し、その秤量サンプルを用
いた500〜800℃焼却加熱残分を[Si2O+Na2
O+K2O]量とする事でアルカリ水ガラス分配相中に
対する全アルカリ水ガラスの分配比率を直接知る事が出
来る。By the way, the following method is representative of an analysis method for directly determining (I) the distribution ratio of (I) the alkali water glass in the sea phase in the water glass solution composition. For example, in a solution system using a water-soluble organic mono-curing agent having a gel time of 3 minutes or more and having a property of gradually releasing an acid in alkaline water as a water glass curing agent, The composition is semi-forced in a short period of time and separated into two layers by a high-speed centrifugal separator. The incineration heating residue at 500 to 800 ° C. using the weighed sample was taken as [Si 2 O + Na 2
O + K 2 O] content to that the distribution ratio of the total alkali water glass to an alkali water glass distribution phase medium directly know it is possible in.
【0043】また例えば、ゲルタイムが3分未満である
場合、またゲルタイムが3分以上ありかつ(III)水
ガラス硬化剤として無機質硬化剤を用いてなる(イ)水
ガラス溶液組成物とすめケースでは、前記3成分系の相
平衡概念図での値で代用しても良い。好ましくは該組成
物からなる直接ウェットゲル体を得て後、そのミクロな
構造形態観察と同時に同画像を用いた、炭素、Si、N
a、K等の構成要件からくる必須構成元素に着目した元
素分析解析図形から各複相を構成する成分構成比を各相
ごとに定量分析する方法で得た値としてよい。すなわ
ち、前記した方法やその他公知の組成分解析定量法のい
ずれかで求めた(I)アルカリ水ガラスの海相に対する
分配率の値が、前記した要件の範囲にあるものは本発明
記載の(イ)水ガラス溶液組成物として好ましく包含さ
れる。For example, when the gel time is less than 3 minutes, or when the gel time is 3 minutes or more and (III) an inorganic curing agent is used as a water glass curing agent, Alternatively, the values in the phase equilibrium conceptual diagram of the three-component system may be used instead. Preferably, after obtaining a direct wet gel body composed of the composition, carbon, Si, N
From the elemental analysis pattern focusing on the essential constituent elements derived from the constituent requirements such as a and K, the component constituent ratio constituting each multiple phase may be a value obtained by a quantitative analysis for each phase. That is, if the value of the partition ratio of (I) the alkali water glass to the sea phase obtained by any of the above-described methods or other known compositional analysis and quantification methods falls within the above-described requirements, the description of the present invention is based on ( B) It is preferably included as a water glass solution composition.
【0044】ところで、一般的に知られる均一系で取り
あつかわれる公知のアルカリ水ガラス溶液の硬化反応で
は、生成する珪酸コロイドの析出凝集を進めれば進める
ほど、その占有ゲル体積は元の溶液体積よりかなり減少
する事が知られ、その事は離漿水の発生で肉眼でしばし
ば観察される現象である。またその際生成する珪酸コロ
イドは通常数ノナメーターから数十ノナメーターサイズ
の範囲の1次粒子といわれ、その1次粒子が凝集および
/または結合して一定体積の含水ゲルを与える事が公知
である。Incidentally, in the hardening reaction of a known alkaline water glass solution which is generally used in a homogeneous system, the more the precipitation and aggregation of the formed silicate colloid, the more the occupied gel volume becomes the original solution volume. It is known to decrease much more, a phenomenon often observed with the naked eye in the production of syneresis water. The silicate colloid formed at that time is generally referred to as primary particles having a size of several to several tens of nanometers, and it is known that the primary particles aggregate and / or combine to give a fixed volume of hydrogel. .
【0045】本発明記載の(イ)水ガラス溶液組成物で
はアルカリ水ガラスの硬化挙動が主に海相に局在化され
て発生する点が極めて特徴的である。その為アルカリ水
ガラスの硬化反応の進行に伴う相構造変化は海相の占有
体積を減少しながら進行する硬化挙動を呈する。また島
相は膨張し占有体積を増大させる相構造変化が観察され
る。こうした相構造の変化によって本発明記載の(イ)
水ガラス溶液組成物から生成されるウェットゲルはみか
け蜂の巣様のミクロO/W型の構造を持つ。また該複相
含水ゲルを乾燥および/または焼結することで本発明の
目的の軽量で高強度かつ耐水性に富むシリカエアロゲル
が製造可能となる。The (a) water glass solution composition according to the present invention is extremely characterized in that the hardening behavior of the alkali water glass is mainly generated by being localized in the sea phase. For this reason, the phase structure change accompanying the progress of the curing reaction of the alkali water glass exhibits a curing behavior that proceeds while reducing the occupied volume of the sea phase. Further, a phase structure change in which the island phase expands to increase the occupied volume is observed. Due to such a change in phase structure, (a) of the present invention is described.
The wet gel produced from the water glass solution composition has an apparent honeycomb-like micro O / W type structure. Further, by drying and / or sintering the multi-phase hydrogel, it is possible to produce a lightweight, high-strength, water-resistant silica airgel intended for the present invention.
【0046】ところで(イ)水ガラス溶液組成物は、前
記した(I)〜(IV)の各成分を必須成分として構成
された1液型または2液型または3液混合型の組成物と
することで良く、特に制約はない。特に2液型が好まし
い。その2液型とする際には、例えば(I)と(IV)
から成る液、または(I)と(II)と(IV)とを含
む液、またさらには(I)と(II)と(IV)と30
分以内は全くゲルを呈さない範囲で更に(III)とを
含む液をそれぞれ主剤液として取り扱う事が出来る。ま
た一方、硬化剤液としては例えば、(III)と(I
V)からなる液、または(II)と(III)と(I
V)とからなる液、またさらには(II)と(III)
と(IV)と30分以内は全くゲルを呈さない範囲で更
に(I)とを含む液等をそれぞれ硬化剤液として取り扱
う事が出来、特にその調整方法や取扱形態などには制約
は無い。一般にゲルタイムが30分以上ある場合には1
液型の(イ)水ガラス溶液組成物として取り扱うことが
可能で、その際には1ショット方式で取り扱ってよく、
ゲル化しない時間内にすべての液が用意された成型容器
内に1ショットで供給吐出されることが好ましい。また
2液型からなる(イ)水ガラス溶液組成物では主剤液と
硬化剤液とを1.5ショット方式または2ショット方式
のいずれかで取扱、所定の成型容器内に送液すると共に
混和吐出されることが好ましい。Incidentally, (a) the water glass solution composition is a one-pack, two-pack or three-pack mixed composition composed of the above-mentioned components (I) to (IV) as essential components. There is no particular limitation. Particularly, a two-pack type is preferable. When the two-pack type is used, for example, (I) and (IV)
Or a liquid containing (I), (II) and (IV), or a liquid containing (I), (II), (IV) and 30
Within minutes, the liquid containing (III) can be handled as the base liquid, respectively, as long as no gel is formed. On the other hand, as the curing agent liquid, for example, (III) and (I
V) or (II), (III) and (I)
V), or even (II) and (III)
The liquid containing (I) can be handled as a curing agent liquid within the range that does not show any gel at all within (30 minutes), (IV) and (IV). Generally, if the gel time is 30 minutes or more, 1
It can be handled as a liquid-type (a) water glass solution composition, in which case it may be handled in a one-shot manner,
It is preferable that all the liquids be supplied and discharged in one shot into the prepared molding container within a time period during which no gelation occurs. In the two-part type (a) water glass solution composition, the base liquid and the curing agent liquid are handled by either the 1.5 shot method or the two shot method, and are fed into a predetermined molding container and mixed and discharged. Is preferably performed.
【0047】また(イ)水ガラス溶液組成物に於いて、
好ましくは(I)アルカリ水ガラスと(IV)水とから
なる水溶液を主剤液Aとし、一方下記の水溶性有機高分
子(II)と下記の水ガラス硬化剤(III)と(I
V)水とから成る硬化剤液Bとの2液を事前に用意し、
必要に際してその2液を主剤:硬化剤で表される混和容
量比率で(10:100)〜(100:10)の範囲、
より好ましくは1:1に出来る限り近似混合させて得ら
れる(イ)水ガラス溶液組成物とする事が良い。その理
由は主剤液Aと硬化剤液Bとの混合比率に準じて容易に
任意なゲルタイムおよびウェットゲル強度を任意に調整
可能で有るからである。また各2液自体の保存安定性に
優れていることもその理由の一つに加えられる。(A) In the water glass solution composition,
Preferably, an aqueous solution composed of (I) alkali water glass and (IV) water is used as the main component liquid A, while the following water-soluble organic polymer (II), the following water glass hardener (III) and (I)
V) A hardener liquid B consisting of water and two liquids are prepared in advance,
When necessary, the two liquids are mixed in a mixing volume ratio represented by the main agent: the curing agent in the range of (10: 100) to (100: 10),
More preferably, a water glass solution composition (a) obtained by mixing as close as possible to 1: 1 is preferred. The reason is that any gel time and wet gel strength can be easily adjusted arbitrarily according to the mixing ratio of the main agent liquid A and the curing agent liquid B. One of the reasons is that the storage stability of each of the two liquids is excellent.
【0048】次に(イ)水ガラス溶液組成物を構成する
上で必須成分の一つである(I)アルカリ水ガラスにつ
いて詳細に記述する。本発明記載の(I)アルカリ水ガ
ラスとは、詳しくは水溶性かつ非晶質な珪酸ナトリウム
および/または珪酸カリウムの事であり、すでに公知の
物を何等問題無く使用でき、特に制約する物では無い
が、具体例としては例えばSiO2/Na2Oおよび/ま
たはSiO2/K2Oで表されるモル比で1〜50で表さ
れる珪酸ナトリウムおよび/または珪酸カリウムがあげ
られる。また更に好ましく物に、SiO2/Na2Oおよ
び/またはSiO2/K2Oのモル比が1〜4.5で表さ
れるものをあげることができる。Next, (A) alkaline water glass, which is one of the essential components for constituting the water glass solution composition, will be described in detail. The alkali water glass (I) according to the present invention is specifically water-soluble and amorphous sodium silicate and / or potassium silicate, and any known materials can be used without any problem. no but specific examples include sodium silicate and / or potassium silicate represented by SiO 2 / Na 2 O and / or 1-50 in a molar ratio represented by SiO 2 / K 2 O and the like, for example. Still more preferably, those having a molar ratio of SiO 2 / Na 2 O and / or SiO 2 / K 2 O of 1 to 4.5 can be mentioned.
【0049】本発明記載の特に推奨される2液主剤型の
(イ)水ガラス溶液組成物に於いては、(I)アルカリ
水ガラスと(IV)水とからなる溶液を主剤液Aとして
用いる事が良い。その主剤液A中に占めるアルカリ水ガ
ラスの含有濃度は水溶液状態で送液できる最高粘度を限
界とし、特に制約は無いが、一般的には固形分換算濃度
で5〜50重量%の範囲、より好ましくは10〜35重
量%の範囲、最も経済的には10〜25重量%が適当で
ある。5重量%以下では1軸圧縮強度で3kgf/cm
2以上のシリカエアロゲルを再現性良く誘導出来ない事
があるので留意が必要である。In the particularly recommended two-part water type (a) water glass solution composition according to the present invention, a solution comprising (I) alkali water glass and (IV) water is used as the main part liquid A. Things are good. The concentration of the alkaline water glass in the main component liquid A is limited to the maximum viscosity that can be sent in an aqueous solution state, and is not particularly limited. It is preferably in the range of 10 to 35% by weight, most economically 10 to 25% by weight. At 5% by weight or less, 3 kgf / cm in uniaxial compressive strength
It should be noted that it may not be possible to induce two or more silica airgels with good reproducibility.
【0050】ここでSiO2/Na2Oのモル比が1〜
4.5で表される珪酸ソーダ系水ガラスとしては、例え
ばオルト珪酸ソーダの他、日本工業規格・JIS K−
1408に規定されている1号〜4号珪酸ソーダ等を挙
げることが出来る。特に3号珪酸ソーダは市場で最も入
手しやすい事から大いに好ましい例である。Here, the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O is 1 to
As the sodium silicate-based water glass represented by 4.5, for example, in addition to sodium orthosilicate, Japanese Industrial Standards / JIS K-
No. 1 to No. 4 sodium silicate specified in 1408. In particular, No. 3 sodium silicate is a very preferable example because it is most easily available on the market.
【0051】JIS3号珪酸ソーダは、SiO2含有量
が28〜30重量%、Na2O含有量が9〜10重量%
と日本工業規格に規定されており、その規定値から算出
されるSiO2/Na2Oのモル比は2.8〜3.33で
ある。JIS No. 3 sodium silicate has a SiO 2 content of 28 to 30% by weight and a Na 2 O content of 9 to 10% by weight.
The molar ratio of SiO 2 / Na 2 O calculated from the specified value is 2.8 to 3.33.
【0052】SiO2/K2Oのモル比が1〜5で表され
る珪酸カリも前記した珪酸ソーダ同様である。Potassium silicate having a SiO 2 / K 2 O molar ratio of 1 to 5 is the same as the sodium silicate described above.
【0053】またSiO2/Na2Oおよび/またはSi
O2/K2Oのモル比が5〜50のアルカリ水ガラスに
は、前記JIS適合水ガラスをすでに公知の処理法であ
る例えばイオン交換樹脂で脱アルカリと同時にポリ珪酸
反応を適宜進めて製造された弱アルカリ性のコロイド水
ガラス溶液などを列記できる。SiO2/Na2Oおよび
/またはSiO2/K2Oのモル比が1以下の物を選定使
用した場合、その(I)アルカリ水ガラスのアルカリ分
を中和または凝結活性するに必要な(III)水ガラス
硬化剤を、高濃度かつ大量に使用する必要がある事から
経済的に不利となる傾向がある。Further, SiO 2 / Na 2 O and / or Si
Alkaline water glass having a molar ratio of O 2 / K 2 O of 5 to 50 is prepared by subjecting the above-mentioned JIS-compatible water glass to a known treatment method, for example, deionization with an ion exchange resin and simultaneously appropriately proceeding a polysilicic acid reaction. Listed weak alkaline colloidal water glass solutions and the like. When a substance having a molar ratio of SiO 2 / Na 2 O and / or SiO 2 / K 2 O of 1 or less is selected and used, it is necessary to (I) neutralize or coagulate the alkali component of the alkali water glass ( III) The water glass hardener must be used in high concentration and in a large amount, which tends to be economically disadvantageous.
【0054】また前記(I)アルカリ水ガラスにはSi
O2/Na2Oおよび/またはSiO2/K2Oのモル比が
50以上からなるアルカリ水ガラスを選定使用する場
合、得られる(イ)水ガラス溶液組成物が高価格となる
傾向にあり不経済である。In the above (I) alkaline water glass, Si is used.
When an alkali water glass having a molar ratio of O 2 / Na 2 O and / or SiO 2 / K 2 O of 50 or more is selected and used, the resulting (a) water glass solution composition tends to be expensive. It is uneconomical.
【0055】次に本発明記載の(イ)水ガラス溶液組成
物を構成する上で必須成分の一つである(II)水溶性
有機高分子について詳細に記述する。その(II)水溶
性有機高分子とは、水に対しいかなる割合にも相溶およ
び/またはミクロ分散安定化する性質を示すとともに、
その含有水溶液はアルカリ水ガラス溶液と混和させると
相溶せずに不均一相を形成する性質を示す物であれば良
く、すでに公知の水溶性有機高分子やその機能を持って
いると確認される新規な水溶性有機高分子物質等を適宜
選択使用して良く、特に限定は無い。Next, the water-soluble organic polymer (II), which is one of the essential components for constituting the water glass solution composition of the present invention, will be described in detail. The (II) water-soluble organic polymer has the property of being compatible with and / or stabilizing microdispersion in water at any ratio,
The aqueous solution containing the aqueous solution may be any as long as it has the property of forming a heterogeneous phase without being incompatible when mixed with the alkaline water glass solution. New water-soluble organic polymer substances may be appropriately selected and used without any particular limitation.
【0056】好ましくはその(II)水溶性有機高分子
としては、例えば(a)水溶性ポリエーテルポリオー
ル、(b)水溶性ポリビニルアルコール、(c)水溶性
デンプン、(d)水溶性セルロース誘導体、(e)水溶
性ポリアルキレンオキサイド、(f)水溶性アクリル、
(g)水溶性ポリエポキサイド、(h)水溶性ウレタン
ポリビニルアルコール、(i)水溶性ポリビニルピロリ
ドン、(j)水溶性アクリルアミド、(k)水溶性ポリ
−N−ビニルアセトアミド、(l)水溶性アミノ樹脂な
どから選ばれた1種または2種以上の混合物が代表的で
ある。前記(a)〜(l)等はいわゆるアルカリ水ガラ
スと非反応性の水溶性有機高分子である。Preferably, the (II) water-soluble organic polymer includes, for example, (a) a water-soluble polyether polyol, (b) a water-soluble polyvinyl alcohol, (c) a water-soluble starch, (d) a water-soluble cellulose derivative, (E) a water-soluble polyalkylene oxide, (f) a water-soluble acrylic,
(G) water-soluble polyepoxide, (h) water-soluble urethane polyvinyl alcohol, (i) water-soluble polyvinylpyrrolidone, (j) water-soluble acrylamide, (k) water-soluble poly-N-vinylacetamide, (l) water-soluble amino One type or a mixture of two or more types selected from resins and the like is typical. (A) to (l) are water-soluble organic polymers which are non-reactive with alkali water glass.
【0057】(a)水溶性ポリエーテルポリオールとは
すでに公知のもので良く、特に制約は無い。一般的には
別名水溶性ポリアルキレングリコールまたは水溶性ポリ
オールとも言われ、炭素数2〜5の整数で表されるアル
キレン基のエーテル結合連鎖構造を持ち末端基がヒドロ
キシル基で安定化された水に相溶するポリオールであれ
ば好ましく包含され、好ましくはポリエーテル系ジオー
ルやポリエーテル系トリオールとする事が良い。 (b)水溶性ポリビニルアルコールとはすでに公知のも
ので良く、特に制約は無く、例えばポリ酢酸ビニル重合
体を一部および/または全部ケン化(脱酢酸反応)変性
して得た水に溶解またはミクロ分散安定なものとする事
が良い。 (c)水溶性デンプンとはすでに公知のもので良く、特
に制約は無く、カチオン化デンプン、酸化デンプンなど
であって良い。 (d)水溶性セルロース誘導体とはすでに公知のもので
良く、特に制約は無く、例えばメチルセルロース、カル
ボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース等であって良い。 (e)水溶性ポリアルキレンオキサイドとはすでに公知
のもので良く、特に制約は無く、例えばポリエチレンオ
キサイドで代表される。The water-soluble polyether polyol (a) may be a known one, and is not particularly limited. Generally referred to as a water-soluble polyalkylene glycol or a water-soluble polyol. Any compatible polyol is preferably included, and preferably a polyether diol or a polyether triol. (B) The water-soluble polyvinyl alcohol may be a known one, and there is no particular limitation. Micro-dispersion should be stable. (C) The water-soluble starch may be a known one, and is not particularly limited, and may be a cationized starch or an oxidized starch. (D) The water-soluble cellulose derivative may be a known one, and is not particularly limited, and may be, for example, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose and the like. (E) The water-soluble polyalkylene oxide may be a known one, and is not particularly limited, and is represented by, for example, polyethylene oxide.
【0058】(f)水溶性ポリアクリルすでに公知のも
ので良く、特に制約は無く、たとえば水溶性ポリヒドロ
キシアクリレート、水溶性ポリヒドロキシメタクリレー
ト、ヒドロキシアクリレートおよび/またはヒドロキシ
メタクリレートとアクリル酸および/またはメタアクリ
ル酸などの水溶性2元共重合体または更にその他の共重
合可能なアクリレート類との水溶性3元共重合体等で代
表される。 (g)水溶性ポリエポキサイドとはすでに公知のもので
良く、特に制約は無く、前記したポリアルキレングリコ
ールのモノエポキサイドを含む多価エポキサイド化合物
で代表される。 (h)水溶性ポリウレタンとはすでに公知のもので良
く、特に制約は無く、前記したポリアルキレングリコー
ルとジイソシアナート化合物から誘導された水溶性の樹
脂やその乳化樹脂溶液が代表的な例である。 (i)水溶性ポリビニルピロリドンとはすでに公知のも
ので良く、特に制約は無く、例えばN−ビニルピロリド
ンの高分子量体やその水溶性の2元共重合体樹脂等で代
表される。(F) Water-soluble polyacrylic Any known one may be used without particular limitation, for example, water-soluble polyhydroxyacrylate, water-soluble polyhydroxymethacrylate, hydroxyacrylate and / or hydroxymethacrylate and acrylic acid and / or methacrylic. It is represented by a water-soluble terpolymer such as an acid or a water-soluble terpolymer with other copolymerizable acrylates. (G) The water-soluble polyepoxide may be a known one, and is not particularly limited, and is represented by the polyvalent epoxide compound including the above-described polyalkylene glycol monoepoxide. (H) The water-soluble polyurethane may be a known one, and is not particularly limited, and a typical example is a water-soluble resin derived from the above-described polyalkylene glycol and diisocyanate compound, or an emulsified resin solution thereof. . (I) The water-soluble polyvinylpyrrolidone may be a known one, and is not particularly limited, and is represented by, for example, a high molecular weight N-vinylpyrrolidone or a water-soluble binary copolymer resin thereof.
【0059】(j)水溶性アクリルアミドとはすでに公
知のもので良く、特に制約は無く、例えばアクリルアミ
ド、メタクリルアミド、N−ジメチルアクリルアミド、
N−ジメチルメタクリルアミド等で代表される(メタ)
アクリルアミドモノマーのホモポリマーやコポリマー、
またはそのモノマーと共重合可能なビニル化合物との水
溶性コポリマーが代表的である。 (k)水溶性ポリ−N−ビニルアセトアミドとはすでに
公知のもので良く、特に制約は無く、N−ビニルアセト
アミドモノマーを用いたホモポリマーや水溶性コポリマ
ーが代表的である。(J) The water-soluble acrylamide may be a known one, and is not particularly limited. Examples thereof include acrylamide, methacrylamide, N-dimethylacrylamide,
(Meth) represented by N-dimethylmethacrylamide, etc.
Acrylamide monomer homopolymers and copolymers,
Alternatively, a water-soluble copolymer of the monomer and a copolymerizable vinyl compound is typical. (K) The water-soluble poly-N-vinylacetamide may be a known one, and is not particularly limited, and a homopolymer or a water-soluble copolymer using an N-vinylacetamide monomer is typical.
【0060】(l)水溶性アミノ樹脂とはすでに公知の
もので良く、特に制約は無く、エポキシ樹脂の常温硬化
剤として利用されている水溶性または自己乳化型ポリア
ミン樹脂(水溶性ポリアルキレンエーテルモノアミン、
水溶性ポリアルキレンエーテルジアミン、水溶性ポリア
ルキレンエーテルトリアミン等を含む意味である。)
や、また例えば尿素−ホルマリン樹脂、尿素−メラミン
−ホルマリン樹脂等であっても良い。(L) The water-soluble amino resin may be a known one, and is not particularly limited, and is a water-soluble or self-emulsifying polyamine resin (water-soluble polyalkylene ether monoamine) used as a room temperature curing agent for an epoxy resin. ,
It is meant to include water-soluble polyalkylene ether diamine, water-soluble polyalkylene ether triamine and the like. )
Alternatively, for example, urea-formalin resin, urea-melamine-formalin resin, or the like may be used.
【0061】特に好ましい(II)水ガラス有機高分子
としては、前記(a)〜(h)から選ばれた1種または
2種以上の混合物とすることが良い。また更に好ましく
は、平均重量平均分子量が2,000〜50,000の
範囲にあり、かつ(a)水溶性ポリエーテルポリオー
ル、(e)水溶性ポリアルキレンオキサイド、(h)水
溶性ウレタンから選ばれた1種または2種以上の混合物
であるとする事が良い。As the particularly preferred (II) water glass organic polymer, one or a mixture of two or more selected from the above (a) to (h) is preferable. Still more preferably, the average weight average molecular weight is in the range of 2,000 to 50,000, and is selected from (a) a water-soluble polyether polyol, (e) a water-soluble polyalkylene oxide, and (h) a water-soluble urethane. In addition, it is preferable to use one or a mixture of two or more.
【0062】また前記した以外で本発明の(II)水ガ
ラス有機高分子として適用出来る物の具体例としては、
加水分解によってシロキサン架橋する性質を示す式IIn addition to the above, specific examples of the (II) water-glass organic polymer of the present invention which can be used include:
Formula I exhibiting siloxane crosslinkability by hydrolysis
【化3】 式I; −Si(R1)n−(X)3-n (但し、R1は水素原子、クロル原子、メチル基、エチ
ル基、プロピル基から選ばれた1種、Xは炭素数が1〜
5の整数で表されるアルコキシル基、オキシム基、アセ
トキシル基から選ばれた一種、nは0〜1をそれぞれ表
す。)で表される活性シリル基末端を1分子中に少なく
とも平均0.7ケ以上導入され、その活性シリル基を除
く主鎖が水溶性の、アクリル、ウレタン、ポリエーテ
ル、ポリエーテルポリエステル、ポリエステルから選ば
れた1種または2種以上であり、重量平均分子量が2,
000〜50,000の範囲にある活性シリル基含有プ
レポリマー(II−1)および/またはその加水分解生
成物である活性シラノール基含有プレポリマー(II−
2)等が好ましく挙げられる。Formula I; -Si (R 1 ) n- (X) 3 -n (where R 1 is one selected from a hydrogen atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and X is Carbon number is 1
N is a kind selected from an alkoxyl group, an oxime group, and an acetoxyl group represented by an integer of 5; The active silyl group terminal represented by the formula (1) is introduced in an average of at least 0.7 or more in one molecule, and the main chain excluding the active silyl group is water-soluble, from acrylic, urethane, polyether, polyether polyester, polyester. One or more selected compounds having a weight average molecular weight of 2,
Active silyl group-containing prepolymer (II-1) in the range of 000 to 50,000 and / or an active silanol group-containing prepolymer (II-
2) and the like are preferred.
【0063】活性シリル基含有プレポリマー(II−
1)はすでに公知の方法で得て良く、製造方法等には制
約は無い。活性シリル基を分子末端に持つ高分子の製造
方法の代表的な公知製造例としては、例えば特開昭50
−156599号に代表されるポリエーテル骨格を持つ
シリル変性組成物の製造方法、または特開昭53−13
9695号に代表されるポリエステル骨格を持つシリル
変性組成物の製造方法等が良く知られている。本発明記
載の活性シリル基含有プレポリマーはその公知方法に準
じた方法で容易に製造可能である。The active silyl group-containing prepolymer (II-
1) may be obtained by a known method, and there is no restriction on the manufacturing method and the like. A typical known production method for a method for producing a polymer having an active silyl group at a molecular terminal is described in, for example,
For producing a silyl-modified composition having a polyether skeleton represented by JP-A-156599;
A method for producing a silyl-modified composition having a polyester skeleton represented by No. 9695 is well known. The active silyl group-containing prepolymer according to the present invention can be easily produced by a method according to the known method.
【0064】活性シリル基含有プレポリマー(II−
1)のより詳細な具体的例を挙げる。例えば、グリセリ
ン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミン、エチレンジアミン、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトール、炭素数1〜8の整数で表
される脂肪族およびまたは芳香族または脂環族のモノア
ルコール類等から選ばれた1種である活性水素基含有低
分子化合物に対し、その全付加変性量を100として算
出されたエチレンオキサイドの60〜100重量%とプ
ロピレンオキサイドおよびまたはブチレンオキサイドの
40〜0重量%の付加変性誘導体であるポリアルキレン
グリコール骨格(以下ではポリエーテル骨格とも呼ぶ)
を成す前記一般式Iで示された末端シリル基変性のポリ
エーテル系プレポリマー、および/または、例えば分子
量が低くとも1,000以上のポリエチレングリコール
と琥珀酸、マレイン酸、アジピン酸等の脂肪族二塩基酸
とから誘導された水溶性のポリエーテルポリエステル骨
格を成す前記式Iで示された末端シリル基変性のポリエ
ーテルポリエステル系プレポリマー、および/または、
例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、テトラエチレングリコール等の
高くとも重量平均分子量が1,000以下のグリコール
類と、琥珀酸、マレイン酸、アジピン酸等の脂肪族二塩
基酸から選ばれた1種または2種以上とをエステル化し
て得た、いわゆるポリエステル骨格を成す前記一般式I
で示された末端シリル基変性のポリエステル系プレポリ
マー、または重量平均分子量が400〜3,000以内
のポリエチレングリコールとヘキサメチレンジイソシア
ネートやノルボルナンジイソシアネートで代表される脂
肪属ジイソシアネート化合物とから誘導される水溶性ポ
リウレタンポリオール骨格を成す前記一般式Iで示され
た末端シリル基変性のポリウレタン系プレポリマー等の
例が挙げられる。特に経済性の点で水溶性の末端シリル
基変性のポリエーテル系プレポリマーまたはポリウレタ
ン系プレポリマーのいずれかとする事が特に好ましい。The active silyl group-containing prepolymer (II-
A more specific example of 1) will be described. For example, selected from glycerin, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, trimethylolpropane, pentaerythritol, and aliphatic and / or aromatic or alicyclic monoalcohols represented by an integer having 1 to 8 carbon atoms. The addition of 60 to 100% by weight of ethylene oxide and 40 to 0% by weight of propylene oxide and / or butylene oxide calculated on the basis of the total addition modification amount as 100 to the one kind of the active hydrogen group-containing low molecular weight compound. Polyalkylene glycol skeleton which is a modified derivative (hereinafter also referred to as polyether skeleton)
And / or a polyether prepolymer modified with a terminal silyl group represented by the above general formula I and / or a polyethylene glycol having a molecular weight of at least 1,000 or more and an aliphatic such as succinic acid, maleic acid, adipic acid and the like. A terminal silyl group-modified polyether polyester-based prepolymer represented by the above formula I, which forms a water-soluble polyether polyester skeleton derived from dibasic acid, and / or
For example, glycols having a weight average molecular weight of at most 1,000 such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol, and aliphatic dibasic acids such as succinic acid, maleic acid, and adipic acid. The above-mentioned general formula I which forms a so-called polyester skeleton obtained by esterifying a seed or two or more kinds
Water-soluble derived from a polyester prepolymer modified with a terminal silyl group or a polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 400 to 3,000 and an aliphatic diisocyanate compound represented by hexamethylene diisocyanate or norbornane diisocyanate. Examples thereof include a terminal silyl group-modified polyurethane-based prepolymer represented by the general formula I, which forms a polyurethane polyol skeleton. It is particularly preferable to use either a water-soluble terminal silyl group-modified polyether-based prepolymer or polyurethane-based prepolymer from the viewpoint of economy.
【0065】本発明記載の活性シリル基含有プレポリマ
ー(II−1)では、前記式IのR1がメチル基、エチ
ル基、プロピル基から選ばれた1種、Xが炭素数が1〜
5の整数で表されるアルコキシル基、アセトキシル基か
ら選ばれた一種とする活性シリル基末端を1分子中に少
なくとも平均1.2〜6ケ導入され、その活性シリル基
を除く主鎖が水溶性のポリエーテルであり、重量平均分
子量が2,000〜20,000の範囲にある活性シリ
ル基含有プレポリマーとする事がよい更に好ましい。ま
たより得な最も好ましくは、その活性シリル基末端を1
分子中に少なくとも平均2〜3ケ導入されてなるものが
挙げられる。In the active silyl group-containing prepolymer (II-1) according to the present invention, R 1 in the above formula I is one selected from a methyl group, an ethyl group and a propyl group, and X is a group having 1 to 1 carbon atoms.
An average of at least 1.2 to 6 active silyl groups at one end of an active silyl group selected from an alkoxyl group and an acetoxyl group represented by an integer represented by 5 are introduced into one molecule, and the main chain excluding the active silyl group is water-soluble. It is more preferable to use an active silyl group-containing prepolymer having a weight average molecular weight in the range of 2,000 to 20,000. Most preferably, the terminal of the active silyl group is 1
Those having at least 2 to 3 molecules introduced into the molecule on average.
【0066】次に、活性活性シラノール基含有プレポリ
マー(II−2)とは、下記の式−IIINext, an active silanol group-containing prepolymer (II-2) is represented by the following formula-III
【化4】 −Si(R1)n−(Y)3-n 式−III (但し、R1は塩素原子、水素原子、メチル基、エチル
基、プロピル基から選ばれた1種、Yは−Oー・Hー基、
−Oー・Naー基、−Oー・Kー基、−Oー・Liー基から選
ばれた1種、nは0〜1をそれぞれ表す。)で表される
活性シラノール基末端を1分子中少なくとも平均0.7
ケ以上導入され、かつその活性シラノール基導入部分を
除く主鎖有機高分子の重量平均分子量が2,000〜5
0,000の範囲の1種または2種以上から成る組成物
の事であり、その製造方法などに制約は無い。R1とし
て好ましくはメチル基、エチル基のいずれかであり、ま
た好ましいY基には−Oー・Hー基および/または−Oー
・Naー基が挙げられる。Embedded image —Si (R 1 ) n — (Y) 3-n Formula III (where R 1 is one selected from a chlorine atom, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and Y is -O over · H over group,
-O chromatography · Na over group, -O chromatography · K over group, one selected from -O over · Li chromatography radical, n represents each 0-1. ) Of the active silanol group at least 0.7 per molecule on average.
And the weight average molecular weight of the main chain organic polymer excluding the active silanol group-introduced portion is from 2,000 to 5
It is a composition comprising one or more kinds in the range of 0000, and there is no limitation on the production method and the like. Preferably a methyl group as R 1, is either an ethyl group, also preferably -O over · H over groups and / or -O over the Y group
· Na over group.
【0067】活性シラノール基含有プレポリマー(II
−2)を事前に得る方法では、例えば前記した活性シリ
ル基含有プレポリマー(II−1)を水で加水分解する
方法等で容易に得ることが出来る。またその際、遊離生
成する加水分解遊離揮発性成分は適宜系外に除去精製す
る方法が特に好ましい。An active silanol group-containing prepolymer (II)
In the method of obtaining -2) in advance, for example, the active silyl group-containing prepolymer (II-1) can be easily obtained by hydrolyzing it with water. In this case, it is particularly preferable to remove and purify the hydrolyzed free volatile components which are liberated to the outside of the system as appropriate.
【0068】本発明記載の(II)水溶性有機高分子の
1種として特に活性シラノール基含有プレポリマー(I
I−2)を使用する事の利点としては以下の点を挙げる
ことができる。水に基本的に非相溶の活性シリル基含有
プレポリマー(II−1)ではそのまま(II)成分の
1種として使用できないが、その水に基本的に非相溶の
活性シリル基含有プレポリマー(II−1)を加水分解
して前記式−IIIに改質すると、そのものは水に相溶
および/またはミクロに懸濁する性質とする事が出来る
利点を示す。すなわち、水に難溶またはすぐ2層分離し
てしまう非相溶性の有機ポリオール類を高分子骨格とす
る活性シリル基含有プレポリマー(II−1)前駆体は
(II)の1成分とは成りえないが、該前駆体を更に加
水分解して製造された活性シラノール基含有プレポリマ
ー(II−2)は(II)の好ましい1種として有効に
使用出来る利点を持つ。As one type of the water-soluble organic polymer (II) according to the present invention, in particular, an active silanol group-containing prepolymer (I)
Advantages of using I-2) include the following. The active silyl group-containing prepolymer (II-1) which is basically incompatible with water cannot be used as a component (II) as it is, but the active silyl group-containing prepolymer which is basically incompatible with water When the compound (II-1) is hydrolyzed and modified into the above-mentioned formula-III, there is an advantage that the compound itself can be made compatible with water and / or microsuspended. That is, a precursor of an active silyl group-containing prepolymer (II-1) having a polymer skeleton of an incompatible organic polyol which is hardly soluble in water or immediately separates into two layers is formed as one component of (II). However, the active silanol group-containing prepolymer (II-2) produced by further hydrolyzing the precursor has an advantage that it can be effectively used as a preferable one of (II).
【0069】活性シラノール基含有プレポリマー(II
−2)は、活性シラノール基末端を1分子中に好ましく
は2〜6ケ有してなる物が良く、特に好ましくは2〜3
ケである。またその重量平均分子量は2,000〜3
0,000の範囲がより好ましいと言える。また活性シ
ラノール基含有プレポリマー(II−2)を液状で安定
に取り扱う目的でアルカリ水希釈溶液の形態で取り扱う
事は大いに好ましい。そして該アルカリ度はpH値で9
〜14で良く、より好ましくは10〜13.8の範囲が
より好ましい。また前記したpH値を達成する手段とし
て水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム
などから選ばれた1種を溶存させることで達成すること
が良い。一方、該活性シラノール基含有プレポリマー
(II−2)のpH値で0.1〜6の酸性水希釈溶液と
する事でも良く特に制約は無い。例えば公知の無機酸や
水溶性の有機酸を少量共存させて該pH値領域下の水希
釈溶液とすることで良い。The active silanol group-containing prepolymer (II)
-2) is preferably a compound having preferably 2 to 6 active silanol group terminals in one molecule, particularly preferably 2 to 3
It is que. Its weight average molecular weight is 2,000-3.
It can be said that the range of 000 is more preferable. In order to stably handle the active silanol group-containing prepolymer (II-2) in a liquid state, it is highly preferable to handle it in the form of a diluted solution of alkaline water. The alkalinity is 9 at pH value.
To 14, more preferably 10 to 13.8. As a means for achieving the above-mentioned pH value, it is preferable to achieve this by dissolving one selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like. On the other hand, the active silanol group-containing prepolymer (II-2) may be prepared as a diluted solution of acidic water having a pH value of 0.1 to 6 without any particular limitation. For example, a small amount of a known inorganic acid or water-soluble organic acid may coexist to form a water-diluted solution in the pH range.
【0070】また(II)水溶性有機高分子では、前記
(a)〜(h)の1種および/または2種以上で表され
るいわゆるアルカリ水ガラスと非反応性の水溶性有機高
分子と、前記活性シリル基含有プレポリマー(II−
1)とを併用する形で使用されて何等問題無く、その配
合比率を非反応性水溶性有機高分子:活性シリル基含有
プレポリマーで表される重量比率で(1:100)〜
(100:1)の範囲で使用されて良い。In the (II) water-soluble organic polymer, a water-soluble organic polymer that is non-reactive with so-called alkaline water glass represented by one and / or two or more of the above (a) to (h) is used. The active silyl group-containing prepolymer (II-
It is used without any problem when used in combination with 1), and its compounding ratio is from (1: 100) to the weight ratio represented by non-reactive water-soluble organic polymer: active silyl group-containing prepolymer.
(100: 1).
【0071】また(II)水溶性有機高分子成分として
は、それ自体の水溶液安定性からして、活性シラノール
基含有プレポリマー(II−2)よりも活性シリル基含
有プレポリマー(II−1)の方が、活性シリル基含有
プレポリマー(II−1)よりも非反応性の水溶性有機
高分子の方がより優位である。As the water-soluble organic polymer component (II), the active silyl group-containing prepolymer (II-1) is more preferable than the active silanol group-containing prepolymer (II-2) because of the stability of the aqueous solution itself. Is more advantageous in the non-reactive water-soluble organic polymer than in the active silyl group-containing prepolymer (II-1).
【0072】(II)水溶性有機高分子の最小使用配合
量としては、(イ)水ガラス溶液組成物が海島のO/W
型複相溶液を成す量(範囲)で表され、一方最大配合量
は系の粘度がB型粘度計測定値で50ポイズを越えない
配合量で用いる事が肝要な事である。特に制約するもの
では無いが、(イ)水ガラス溶液組成物を特に2液主剤
型とした際の主剤液Aおよび/または硬化剤液B中に
は、おおよそ含有濃度が2.5〜50重量%の範囲、よ
り好ましくは5〜35重量%の範囲とする事が良い。そ
の理由は、2.5重量%以下では不均一相を形成しずら
い傾向にあるからであり、50重量%以上では経済的に
不利となる傾向にあるからである。なお、(II)の含
有濃度2.5〜50重量%の範囲は本発明を何等特に制
約するものでは無い。(II) The minimum compounding amount of the water-soluble organic polymer is as follows.
It is expressed by the amount (range) that forms the mold multiphase solution, while it is important to use the maximum blending amount so that the viscosity of the system does not exceed 50 poise as measured by a Brookfield viscometer. Although not particularly limited, (a) when the water glass solution composition is made into a two-part main component type, the content of the main component liquid A and / or the curing agent liquid B is approximately 2.5 to 50% by weight. %, More preferably 5 to 35% by weight. The reason is that when the content is 2.5% by weight or less, it is difficult to form a heterogeneous phase, and when the content is 50% by weight or more, it tends to be economically disadvantageous. The content of (II) in the range of 2.5 to 50% by weight does not particularly limit the present invention.
【0073】次に本発明記載の(イ)水ガラス溶液組成
物の必須構成成分の一つである(III)水ガラス硬化
剤について詳細に記述する。その(III)水ガラス硬
化剤とは、すでに公知のアルカリ水ガラスの硬化剤やそ
の機能を持っている水溶性物質であれば好ましく包含さ
れ、特に制約は無く、以下に代表的な例を列記する。例
えば、塩酸、硝酸、硫酸、ホウ酸、燐酸などで代表され
る無機酸類、水溶性重硫酸塩類、水溶性重炭酸塩類、水
溶性酸性硫酸塩類、水溶性酸性燐酸塩類等で代表される
無機酸塩類、水溶性有機酸類、アルカリ水中で徐放性の
酸を放出する水溶性有機単量硬化剤等が挙げられ、それ
らの1種または2種以上を併用してなる物が好ましい例
である。Next, the water glass hardener (III), which is one of the essential components of the water glass solution composition according to the present invention, will be described in detail. The (III) water glass curing agent is preferably included as long as it is a known alkali water glass curing agent or a water-soluble substance having the function, and there is no particular limitation. Representative examples are listed below. I do. For example, inorganic acids represented by hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, boric acid, phosphoric acid, etc., inorganic acids represented by water-soluble bisulfates, water-soluble bicarbonates, water-soluble acid sulfates, water-soluble acid phosphates Examples thereof include salts, water-soluble organic acids, and a water-soluble organic monomeric curing agent that releases a sustained-release acid in alkaline water. A preferable example is one obtained by combining one or more of these.
【0074】前記の硫酸とは工業的に入手可能なもので
あれば良く、粗硫酸であったり、精製硫酸、濃硫酸、希
薄硫酸溶液、無水硫酸などであって良い。また前記燐酸
についても同様に、燐鉱石と硫酸と水から誘導されかつ
脱石膏、脱フッ素化工程を経て産出される粗燐酸または
精製燐酸またはそれらの希薄溶液であって良い。また水
溶性重硫酸塩類の具体例には例えば重硫酸ナトリウム、
重硫酸カリウム、重硫酸リチウム等が挙げられる。また
水溶性重炭酸塩には例えば重炭酸ナトリウム、重炭酸カ
リウム、重炭酸リチウム等を例示できる。また更に水溶
性酸性硫酸塩には例えば硫酸マグネシウム等の具体例が
あげられる。また水溶性酸性燐酸塩には例えば燐酸2水
素ナトリウム塩、燐酸2水素カリウム塩、酸性ピロ燐酸
ナトリウム塩、酸性ピロ燐酸カリウム塩、メタ燐酸ナト
リウム、メタ燐酸カリウム等を例示できる。The above sulfuric acid may be any commercially available one, and may be crude sulfuric acid, purified sulfuric acid, concentrated sulfuric acid, dilute sulfuric acid solution, sulfuric anhydride, or the like. Similarly, the phosphoric acid may be crude phosphoric acid or purified phosphoric acid derived from phosphate rock, sulfuric acid, and water and produced through a decalcification and defluorination step, or a dilute solution thereof. Specific examples of water-soluble bisulfates include, for example, sodium bisulfate,
Examples thereof include potassium bisulfate and lithium bisulfate. Examples of the water-soluble bicarbonate include sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, lithium bicarbonate and the like. Specific examples of the water-soluble acidic sulfates include, for example, magnesium sulfate. Examples of the water-soluble acidic phosphate include sodium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, sodium acid pyrophosphate, potassium acid pyrophosphate, sodium metaphosphate and potassium metaphosphate.
【0075】また前記水溶性有機酸の例としては例えば
蟻酸、無水酢酸または酢酸、グリコール酸、グリオキシ
ル酸、乳酸、リンゴ酸、ソルビン酸、フィチン酸、アビ
エチン酸等やそれら水溶性の酸性塩類等を例示でき、よ
り最も好ましい水溶性有機酸の例には無水酢酸または酢
酸、フィチン酸とその酸性塩類を例示出来る。Examples of the water-soluble organic acids include formic acid, acetic anhydride or acetic acid, glycolic acid, glyoxylic acid, lactic acid, malic acid, sorbic acid, phytic acid, abietic acid and the like, and water-soluble acidic salts thereof. Examples of the most preferable water-soluble organic acids include acetic anhydride or acetic acid, phytic acid and acid salts thereof.
【0076】また前記したアルカリ水中で徐放性の酸を
放出する水溶性有機単量硬化剤には、例えばグリオキザ
ールで代表される水溶性アルデヒド化合物類、エチレン
カーボネートやプロピレンカーボネートの如きアルキレ
ンカーボネート化合物類、γ−ブチロラクトンで代表さ
れる環状ラクトン類、2酢酸エチレン(以下の記載では
エチレングリコールジアセテートとも言う)で代表され
る低分子グリコール類のアセテート化合物類、コハク酸
ジメチルエステル、コハク酸ジエチルエステル、コハク
酸ジプロピルエステル、アジピン酸ジメチルエステル、
アジピン酸ジエチルエステル、アジピン酸ジプロピルエ
ステル、マレイン酸ジメチルエステル、マレイン酸ジエ
チルエステル、マレイン酸ジプロピルエステル、イタコ
ン酸ジメチルエステル、イタコン酸ジエチルエステル、
イタコン酸ジプロピルエステル等で代表される2塩基酸
アルキルエステル類(以下の記載では別名:ジカルボン
酸アルキルエステル類とも言う)などが例示出来る。Examples of the water-soluble organic monomeric curing agent which releases a sustained-release acid in alkaline water include water-soluble aldehyde compounds represented by glyoxal, and alkylene carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate. , Cyclic lactones represented by γ-butyrolactone, acetate compounds of low molecular weight glycols represented by ethylene diacetate (hereinafter also referred to as ethylene glycol diacetate), dimethyl succinate, diethyl succinate, Dipropyl succinate, dimethyl adipic ester,
Diethyl adipate, dipropyl adipate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dipropyl maleate, dimethyl itaconate, diethyl itaconate,
Examples include alkyl esters of dibasic acid represented by dipropyl ester of itaconic acid (also referred to as alkyl esters of dicarboxylic acids in the following description).
【0077】(III)水ガラス硬化剤としてより好ま
しくは、アルカリ水中で徐放性の酸を放出する水溶性有
機単量硬化剤が水溶性アルキレンカーボネート類、水溶
性ラクトン類、水溶性アルキレングリコールジアセテー
ト化合物、水溶性ジカルボン酸アルキルエステル類等か
ら選ばれた1種または2種以上とする態様例、また前記
した無機酸の1種とアルカリ水中で徐放性の酸を放出す
る水溶性有機単量硬化剤の1種とを必ず併用してなる態
様例、また塩酸、水溶性の重炭酸塩類、硫酸、水溶性の
重硫酸塩類、燐酸および/またはその水溶性酸性塩類か
ら選ばれた1種または2種以上から成る態様例、高圧炭
酸ガスまたは液化炭酸水とする態様例、水溶性酸性塩類
から選ばれた1種とアルカリ水中で徐放性の酸を放出す
る水溶性有機単量硬化剤の1種とを必ず併用してなる態
様例等がそれぞれ好ましい事として挙げられる。(III) More preferably, as a water glass curing agent, a water-soluble organic monomeric curing agent which releases a sustained-release acid in alkaline water is a water-soluble alkylene carbonate, a water-soluble lactone, or a water-soluble alkylene glycol diene. An embodiment in which one or more selected from an acetate compound, a water-soluble dicarboxylic acid alkyl ester and the like, and a water-soluble organic compound which releases a slow-release acid in alkaline water with one of the above-mentioned inorganic acids An embodiment in which one kind of curing agent is always used in combination, and one kind selected from hydrochloric acid, water-soluble bicarbonates, sulfuric acid, water-soluble bisulfates, phosphoric acid and / or water-soluble acid salts thereof Or an embodiment comprising two or more kinds, an embodiment using high-pressure carbon dioxide or liquefied carbonated water, one kind selected from water-soluble acidic salts, and a water-soluble organic monomer which releases a sustained-release acid in alkaline water Always combination aspect examples and the like formed by the one agent may be mentioned as it preferable, respectively.
【0078】ここで(III)をグリオキザールの単独
とした場合には、その使用割合の割に、ゲル化が一般的
にゆっくりと進行する特徴を持つ。すなわち、中結〜超
長結型のゲルタイム特性を与えやすい。一方、(II
I)が水溶性アルキレングリコールジアセテート化合物
であり、それらの内、炭素数が2から4の整数で表され
るアルキレングリコールのモノおよび/またはジアセチ
ル化物またはグリセリンのジおよび/またはトリアセテ
ートから選ばれた少なくとも1種である場合、その使用
割合の割にゲルタイムが比較的早い特徴を持つ。言換え
れば、(イ)水ガラス溶液組成物中に含有される(II
I)の含有モル濃度を一定とした比較で、その作用効果
が比較的緩やかである(III)にはグリオキザールが
挙げられ、その作用効果が強く働く(III)に水溶性
アルキレングリコールジアセテート化合物、アルキレン
カーボネート類、ジカルボン酸アルキルエステル類があ
げられる。環状ラクトン類はそれらの中間的な位置付け
がされる。Here, when glyoxal is used alone for (III), gelation generally has a characteristic that it progresses slowly in proportion to its use ratio. In other words, it is easy to give a gel time characteristic of a medium to ultra-long type. On the other hand, (II
I) is a water-soluble alkylene glycol diacetate compound, among which mono- and / or diacetylated alkylene glycol represented by an integer of 2 to 4 carbon atoms or di- and / or tri-acetate of glycerin. When at least one kind is used, the gel time is relatively fast for its use ratio. In other words, (A) (II) contained in the water glass solution composition
In the comparison in which the molar concentration of I) is constant, glyoxal is mentioned as (III) whose action and effect are relatively moderate, and a water-soluble alkylene glycol diacetate compound is shown as (III) whose action and effect are strong. Examples thereof include alkylene carbonates and dicarboxylic acid alkyl esters. Cyclic lactones are positioned between them.
【0079】2酢酸エチレン以外の水溶性アルキレング
リコールジアセテート化合物の例には、例えば、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタン
ジオ−ル、1,5−ペンタンジオールなどのモノおよび
/またはジアセチル化物が好ましい例として挙げられ
る。Examples of the water-soluble alkylene glycol diacetate compounds other than ethylene diacetate include, for example, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol and the like. Preferred examples include mono- and / or di-acetylated products.
【0080】また本発明記載の(III)の更に好まし
い物質としては、エチレンカーボネートまたはプロピレ
ンカーボネートの単独系とする事や、γ−ブチロラクト
ンの単独系とする事がより更に好ましい。その理由の1
つには、それ自体純度の良い物が容易に入手出来、本発
明の記載の硬化剤液Bの溶液保存安定性をより一層確保
出来る点にある。その理由の2つ目には、(イ)水ガラ
ス溶液組成物に於いて前記(I)アルカリ水ガラスを多
く含む液相を海相とするに適した(III)成分と言え
るからである。Further, as the more preferable substance (III) according to the present invention, it is more preferable to use a single system of ethylene carbonate or propylene carbonate or a single system of γ-butyrolactone. One of the reasons
One of the advantages is that a product having a high purity can be easily obtained, and the storage stability of the curing agent liquid B according to the present invention can be further secured. The second reason is that it can be said that in the water glass solution composition, the liquid phase containing a large amount of the above (I) alkali water glass is a component (III) suitable for a sea phase.
【0081】本発明記載の(イ)水ガラス溶液組成物中
に占める(III)水ガラス硬化剤の配合割合は、該組
成物中に存在する(I)アルカリ水ガラスの全アルカリ
分、すなわち(Na2O+K2O)で表される全アルカリ
分の全モル当量に対してその5〜400モル%相当分、
好ましくは10〜300モル%相当分、更により好まし
くは50〜250モル%相当分のモル当量で配合されて
なる事が良い。The mixing ratio of the (III) water glass curing agent in the (a) water glass solution composition described in the present invention is the total alkali content of the (I) alkali water glass present in the composition, ie, ( Na 2 O + K 2 O), corresponding to 5 to 400 mol% of the total molar equivalent of the total alkali content,
Preferably, it is blended in a molar equivalent of 10 to 300 mol%, and even more preferably 50 to 250 mol%.
【0082】また特に本発明記載の(イ)水ガラス溶液
組成物を2液主剤型とする態様例の場合には、主剤液A
の全量と一括混合された時、そのA液中に含有される
(Na2O+K2O)で表されるアルカリ成分の合計モル
当量に対して前記した割合、好ましくは50〜250モ
ル%分に相当する量とすることが好ましい態様例として
記述出来る。5モル%以下とした場合では、強固なウェ
ットゲルを生成しずらい傾向となる事、主剤の一定量に
対し大量の硬化剤を必要とする等性能と価格がアンバラ
ンスとなりやすい。400モル%以上とした場合では、
生成するゲルの強度や耐久性にそれ以上顕著な優位点を
引出せない事およびコスト面で不利となる傾向にある。In particular, in the case of the embodiment in which the (a) water glass solution composition described in the present invention is of a two-component type, the main component solution A
When mixed with the total amount of the above, the above ratio, preferably 50 to 250 mol%, relative to the total molar equivalent of the alkali component represented by (Na 2 O + K 2 O) contained in the solution A A corresponding amount can be described as a preferred embodiment. When the content is 5 mol% or less, a strong wet gel tends to be hardly generated, and a large amount of a hardening agent is required for a certain amount of the base material, and the performance and the price tend to be unbalanced. In the case of 400 mol% or more,
This tends to be disadvantageous in that it cannot bring out any more significant advantages in the strength and durability of the gel to be produced, and in terms of cost.
【0083】次に(IV)水成分には特に制約は無く、
例えば地下水、湧き水、雨水、河川水、湖水、イオン交
換水、純水、水道水、海水などが好ましく使用できる。Next, (IV) the water component is not particularly limited.
For example, groundwater, spring water, rainwater, river water, lake water, ion exchange water, pure water, tap water, seawater, etc. can be preferably used.
【0084】本発明の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体の製造方法は、(1)として、前記の(イ)水ガラス
溶液組成物を離型可能な成型容器内に注ぎ込み、5℃〜
80℃未満の温度雰囲気下で静置ゲル化させ、少なくと
も2kgf/cm2以上のゲル強度にあるウェットゲル
を脱型して得た後、該ウェットゲルを1,000℃未満
の温度下で脱水乾燥および/または有機物を焼結除去す
る方法で高強度軽量なシリカエアロゲル成型体を得ると
する製造方法である。The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention comprises, as (1), pouring the water glass solution composition (a) into a moldable mold container;
The gel is allowed to stand for gelation at a temperature of less than 80 ° C., and a wet gel having a gel strength of at least 2 kgf / cm 2 or more is obtained by demolding the wet gel. This is a manufacturing method for obtaining a high-strength and lightweight silica airgel molded body by a method of drying and / or removing organic substances by sintering.
【0085】離型可能な成型容器には特に限定は無い。
一般的には寸法安定性に富む物とする事が良く、鋼製容
器や硬質なプラステック容器などとすることが良い。該
容器内面には成型に際し事前に公知の離型剤を塗付する
など、本発明記載の(イ)水ガラス溶液組成物から誘導
される高強度なウェットゲルを容易に脱型する事が出来
る様に表面加工されている物を使用する事が好ましい。The mold container that can be released is not particularly limited.
Generally, it is preferable to use a material having high dimensional stability, such as a steel container or a hard plastic container. By applying a known release agent in advance to the inner surface of the container during molding, a high-strength wet gel derived from the (a) water glass solution composition according to the present invention can be easily removed from the container. It is preferable to use a material that has been surface-treated as described above.
【0086】本発明の高強度軽量シリカエアロゲルの製
造方法では、(イ)水ガラス溶液組成物を前記型に流し
込み、静置ゲル化させる事が重要であるが、静置とは連
続攪伴をしないと言う意味であり、またその際のゲル化
温度を5℃〜80℃の範囲とする事が肝要な点である。
5℃未満の低温下では著しくゲル化時間が長くなり、生
産性と経済性に欠ける傾向にからである。また80℃を
超えると逆にゲル化が極端に早くなり過ぎて均一なO/
W型の複相構造を持つウェットゲルからなる大型成型体
が得られにくい傾向にあるからである。より好ましいゲ
ル化熟成温度としては、10〜50℃の範囲、より最も
好ましくは15〜35℃の範囲とする事が再現性の点で
良い。In the method for producing a high-strength lightweight silica airgel of the present invention, it is important that (a) the water glass solution composition is poured into the mold and gelled by standing. It is important to keep the gelation temperature in the range of 5 ° C. to 80 ° C.
At a low temperature of less than 5 ° C., the gelation time is remarkably prolonged, and productivity and economy tend to be lacking. On the other hand, when the temperature exceeds 80 ° C., on the contrary, the gelation becomes extremely fast, and the uniform O /
This is because it tends to be difficult to obtain a large molded body made of a wet gel having a W-type multiphase structure. A more preferable gelling aging temperature is in the range of 10 to 50 ° C, and most preferably in the range of 15 to 35 ° C, from the viewpoint of reproducibility.
【0087】本発明の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体の製造方法では、脱型する際のウェットゲルの強度は
低くとも2kgf/cm2以上、好ましくは5kgf/
cm2以上、最も好ましくは7kgf/cm2から最終到
達強度の範囲となっていることが肝要な事として挙げら
れる、すなわち、生成するウェットゲル強度が前記値に
達するまで、一定時間内の養生または塾成工程を経る事
が次に重要な点として挙げられる。2kgf/cm2に
至らないウェットゲルでは脱型時に割れたり欠けたりす
ることが多く好ましく無いからである。In the method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention, the strength of the wet gel at the time of demolding is at least 2 kgf / cm 2 or more, preferably 5 kgf / cm 2.
It is important that the final strength is in the range of not less than 2 cm 2 , most preferably 7 kgf / cm 2 , that is, curing within a certain period of time until the strength of the generated wet gel reaches the above value. The next important point is going through the training course. This is because a wet gel that does not reach 2 kgf / cm 2 is often undesirably cracked or chipped during demolding.
【0088】前記の養生または熟成工程(以下総称して
養生工程と言う)には、特に制約は無いが、例えば(I
II)水ガラス硬化剤にアルカリ水中で徐放性の酸を放
出する水溶性有機単量硬化剤の単独からなる本発明記載
の(イ)水ガラス溶液組成物から製造されたウェットゲ
ルの養生工程では、特に制約する物では無いが、例えば
室温で3時間〜28日間程度、また例えば80℃では1
0分間〜10日間程度とすることが代表的である。また
例えば(III)水ガラス硬化剤に無機酸とアルカリ水
中で徐放性の酸を放出する水溶性有機単量硬化剤の併用
系からなる本発明記載の(イ)水ガラス溶液組成物から
製造されたウェットゲルの養生工程では、特に制約する
物では無いが、例えば室温で1時間〜120時間程度と
することが好ましい。また養生の方法としては、オート
クレーブ容器中で高圧下で加熱養生促進する方法、温水
浴に浸漬して養生促進する方法、有機溶剤を温めた浴槽
に一定時間浸漬促進する方法などを適宜採用しても本発
明の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法に好
ましく包含される。The curing or aging step (hereinafter referred to collectively as the curing step) is not particularly limited.
II) Curing step of the wet gel produced from the (a) water glass solution composition according to the present invention, which comprises a water-soluble organic monomeric curing agent that releases a sustained-release acid in alkaline water to the water glass curing agent. Although it is not particularly limited, for example, at room temperature for about 3 hours to 28 days,
Typically, it is about 0 minute to 10 days. In addition, for example, it is produced from the (a) water glass solution composition according to the present invention comprising a combined system of (III) a water glass curing agent and an inorganic acid and a water-soluble organic monomeric curing agent which releases a sustained release acid in alkaline water. Although there is no particular limitation in the curing step of the wet gel, the time is preferably, for example, about 1 hour to 120 hours at room temperature. As a curing method, a method of promoting heat curing under high pressure in an autoclave container, a method of promoting curing by immersing in a hot water bath, a method of immersing in an organic solvent warm bath for a certain time, and the like are appropriately adopted. Are also preferably included in the method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention.
【0089】また(1)のより好ましい高強度軽量シリ
カエアロゲル成型体の製造例としては以下の(2)〜
(21)があり、記載順により好ましい製造方法であ
る。 (2)(イ)水ガラス溶液組成物がアルカリ水ガラスを
含む水溶液を主剤液Aと水ガラス硬化剤を含む水溶液を
硬化剤液Bの2液型からなり、水溶性有機高分子をその
いずれか一方の液にまたは両方の液に事前に含有させる
と共に、かつその主剤液Aと硬化剤液Bとを主剤液A:
硬化剤液Bで表した容積混合比率で(10:100)〜
(100:10)の範囲で混合してなる事を特徴とする
(1)記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造
方法。Examples of the more preferable high-strength lightweight silica airgel molded article (1) include the following (2) to (2).
(21), which is a more preferable production method in the order of description. (2) (a) The water glass solution composition is of a two-part type consisting of an aqueous solution containing alkaline water glass and a base liquid A and an aqueous solution containing a water glass hardener as a hardener liquid B. One or both of the liquids are contained in advance, and the main liquid A and the hardener liquid B are mixed with the main liquid A:
(10: 100) ~ by volume mixing ratio represented by hardener liquid B
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to (1), wherein the molded article is mixed in the range of (100: 10).
【0090】(3)水溶性有機高分子の全量が水ガラス
硬化剤を含む硬化剤液Bに事前に配合されてなる事を特
徴とする(1)または(2)記載の高強度軽量シリカエ
アロゲル成型体の製造方法。 (4)アルカリ水ガラスがSiO2/Na2Oおよび/ま
たはSiO2/K2Oで表されるモル比で1〜4.5の範
囲にある珪酸ナトリウムおよび/または珪酸カリウムと
する事を特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の
高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。 (5)アルカリ水ガラスが日本工業規格・JIS−3号
の珪酸ナトリウム溶液とする事を特徴とする(4)記載
の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。(3) The high-strength lightweight silica aerogel according to (1) or (2), wherein the entire amount of the water-soluble organic polymer is previously blended with the curing agent liquid B containing a water glass curing agent. Manufacturing method of molded body. (4) The alkali water glass is sodium silicate and / or potassium silicate in a molar ratio represented by SiO 2 / Na 2 O and / or SiO 2 / K 2 O in the range of 1 to 4.5. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of (1) to (3). (5) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to (4), wherein the alkali water glass is a sodium silicate solution according to Japanese Industrial Standards, JIS-3.
【0091】(6)水に対しいかなる割合にも相溶およ
び/またはミクロ分散安定化する性質を示す水性有機高
分子が以下の(a)〜(h)から選ばれた1種および/
または2種以上からなる事を特徴とする(1)〜(5)
のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体
の製造方法。 (a)水溶性ポリエーテルポリオール (b)水溶性ポリビニルアルコール (c)水溶性デンプン (d)水溶性セルロース誘導体 (e)水溶性ポリアルキレンオキサイド (f)水溶性アクリル (g)水溶性ポリエポキサイド (h)水溶性ウレタン(6) An aqueous organic polymer exhibiting the property of being compatible with water and / or stabilizing microdispersion at any ratio with water is one selected from the following (a) to (h) and / or
Or (1) to (5) characterized by comprising two or more types
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of the above. (A) water-soluble polyether polyol (b) water-soluble polyvinyl alcohol (c) water-soluble starch (d) water-soluble cellulose derivative (e) water-soluble polyalkylene oxide (f) water-soluble acryl (g) water-soluble polyepoxide ( h) Water-soluble urethane
【0092】(7)水に対しいかなる割合にも相溶およ
び/またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機
高分子が、加水分解によってシロキサン架橋する性質を
示す式I(7) A compound of the formula I wherein a water-soluble organic polymer exhibiting a property of being compatible with and / or stabilizing the micro-dispersion in water at any ratio is crosslinked with siloxane by hydrolysis.
【化5】 式I; −Si(R1)n−(X)3-n (但し、R1は水素原子、クロル原子、メチル基、エチ
ル基、プロピル基から選ばれた1種、Xは炭素数が1〜
5の整数で表されるアルコキシル基、オキシム基、アセ
トキシル基から選ばれた一種、nは0〜1をそれぞれ表
す。)で表される活性シリル基末端を1分子中に少なく
とも平均0.7ケ以上導入され、その活性シリル基を除
く主鎖が水溶性の、アクリル、ウレタン、ポリエーテ
ル、ポリエーテルポリエステル、ポリエステルから選ば
れた1種または2種以上であり、重量平均分子量が2,
000〜50,000の範囲にある活性シリル基含有プ
レポリマーおよび/またはその加水分解生成物である活
性シラノール基含有プレポリマーの1種とする事を特徴
とする(1)〜(6)のいずれかに記載の高強度軽量シ
リカエアロゲル成型体の製造方法。Formula I; -Si (R 1 ) n- (X) 3-n (where R 1 is one selected from a hydrogen atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and X is Carbon number is 1
N is a kind selected from an alkoxyl group, an oxime group, and an acetoxyl group represented by an integer of 5; The active silyl group terminal represented by the formula (1) is introduced in an average of at least 0.7 or more in one molecule, and the main chain excluding the active silyl group is water-soluble, from acrylic, urethane, polyether, polyether polyester, polyester. One or more selected compounds having a weight average molecular weight of 2,
Any one of (1) to (6), wherein the active silyl group-containing prepolymer in the range of 000 to 50,000 and / or an active silanol group-containing prepolymer which is a hydrolysis product thereof is used. A method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded body according to the above-described item.
【0093】(8)水に対しいかなる割合にも相溶およ
び/またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機
高分子が、前記(a)〜(b)の1種および/または2
種以上で表されるいわゆるアルカリ水ガラスと非反応性
の水溶性有機高分子と、前記活性シリル基含有プレポリ
マーとを併用する形で使用され、その配合比率を非反応
性水溶性有機高分子:活性シリル基含有プレポリマーで
表される重量比率で(1:100)〜(100:1)の
範囲で使用される事を特徴とする(1)〜(7)のいず
れかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造
方法。 (9)水ガラス硬化剤が水溶性の有機酸、アルカリ水中
で徐放性の酸を放出する水溶性有機単量硬化剤、無機質
硬化剤、CO2などから選ばれた少なくとも1種または
2種以上を用いる事を特徴とする(1)〜(8)のいず
れかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造
方法。(8) The water-soluble organic polymer exhibiting a property of being compatible with and / or stabilizing micro-dispersion with water at any ratio is one of the above-mentioned (a) and (b) and / or
Used in combination with a so-called alkaline water glass and a non-reactive water-soluble organic polymer represented by at least one kind and the active silyl group-containing prepolymer. : Used in a range of (1: 100) to (100: 1) in a weight ratio represented by an active silyl group-containing prepolymer, wherein A method for producing a strong lightweight silica airgel molded article. (9) The water glass curing agent is at least one or two selected from a water-soluble organic acid, a water-soluble organic monocuring agent that releases a sustained-release acid in alkaline water, an inorganic curing agent, CO 2, and the like. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of (1) to (8), characterized by using the above.
【0094】(10)アルカリ水中で徐放性の酸を放出
する水溶性有機単量硬化剤が、水溶性アルキレンカーボ
ネート類、水溶性ラクトン類、水溶性アルキレングリコ
ールジアセテート化合物、水溶性2塩基酸アルキルエス
テル類等から選ばれた1種または2種以上とする事を特
徴とする(9)記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体の製造方法。 (11)(1)水ガラス溶液組成物に更に高分子界面活
性剤を0.001〜5重量%の範囲で添加含有させてな
る事を特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の
高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。 (12)(1)水ガラス溶液組成物をゲル化させる際に
更に均一分散可能な有機繊維および/または無機繊維を
そのゲル中に占める割合で0.1〜10重量%の範囲で
複合させる事を特徴とする(1)〜(11)のいずれか
に記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方
法。(10) Water-soluble organic monomeric hardeners that release a sustained-release acid in alkaline water include water-soluble alkylene carbonates, water-soluble lactones, water-soluble alkylene glycol diacetate compounds, and water-soluble dibasic acids. (9) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to (9), wherein one or more selected from alkyl esters and the like are used. (11) (1) The method according to any one of (1) to (10), wherein the water glass solution composition further contains a polymer surfactant in a range of 0.001 to 5% by weight. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to the above. (12) (1) When the water glass solution composition is gelled, organic fibers and / or inorganic fibers that can be more uniformly dispersed are compounded in a proportion of 0.1 to 10% by weight in the gel. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of (1) to (11), which is characterized in that:
【0095】(13)2液型から成る(1)水ガラス溶
液組成物に於いて、主剤と硬化剤の2液をそれぞれ主剤
液:硬化剤液で表した容積混合比率でほぼ1:1に近似
させて混合調整される事を特徴とする(1)〜(12)
のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体
の製造方法。 (14)主剤液A中のアルカリ水ガラス含有濃度が固形
分換算で5〜50重量%となる様に含有させる事を特徴
とする(2)〜(13)のいずれかに記載の高強度軽量
シリカエアロゲル成型体の製造方法。 (15)主剤液Aの全量と混合された時、その主剤液A
中のNa2Oおよび/またはK2Oで表されるアルカリ分
の50〜250モル%分に相当する水ガラス硬化剤と、
水に対しいかなる割合にも相溶および/またはミクロ分
散安定化する性質を示す水溶性有機高分子の硬化剤液中
に占める含有濃度で2.5〜50重量%とを含有してな
る水溶液を硬化剤液Bとして用いる事を特徴とする
(2)〜(14)のいずれかに記載の高強度軽量シリカ
エアロゲル成型体の製造方法。(13) In the (1) water glass solution composition of the two-liquid type, the two liquids of the main agent and the curing agent are each reduced to approximately 1: 1 in a volume mixing ratio represented by the main agent liquid: the curing agent liquid. (1)-(12) characterized by being mixed and adjusted by approximation.
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of the above. (14) The high-strength light weight according to any one of (2) to (13), wherein the alkaline water glass content in the main component liquid A is contained so as to be 5 to 50% by weight in terms of solid content. A method for producing a silica airgel molded body. (15) When mixed with the entire amount of the main solution A, the main solution A
A water glass hardener corresponding to 50 to 250 mol% of an alkali represented by Na 2 O and / or K 2 O therein;
An aqueous solution containing 2.5 to 50% by weight of a water-soluble organic polymer exhibiting the property of being compatible with and / or stabilizing micro-dispersion in water at any ratio in the curing agent liquid. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of (2) to (14), which is used as the curing agent liquid B.
【0096】(16)(イ)水ガラス溶液組成物に於い
て主剤液Aが以下に記載の主剤液E、硬化剤液Bが以下
に記載の硬化剤液Fからなる事を特徴とする(2)〜
(15)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体の製造方法。主剤液Eとして、SiO2/Na2
Oのモル比が2.5〜3.5からなるアルカリ水ガラス
の固形分15〜40重量%とした水溶液。硬化剤液Fと
して、該主剤液Eの全量と混合された時、その硬化液E
中のNa2Oで表されるアルカリ分の50〜250モル
%分に相当するアルカリ水中で徐放性の有機酸を放出す
る水溶性有機単量硬化剤と、水溶性有機高分子がエチレ
ングリコールおよび/またはグリセリンに対し付加変性
量を100とした割合でエチレンオキサイドの80〜9
9重量%、プロピレンオキサイドの20〜1重量%をラ
ンダム付加またはブロック付加させて得られた重量平均
分子量が2,000〜30,000の範囲にあるポリエ
ーテルジオールおよび/またはポリエーテルトリオール
の1種または2種以上の硬化剤F液中に占める含有濃度
で5〜35重量%とを配合してなる水溶液。(16) (a) In the water glass solution composition, the main agent liquid A comprises the following main agent liquid E and the curing agent liquid B comprises the following curing agent liquid F ( 2) ~
(15) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (15). As the main agent liquid E, SiO 2 / Na 2
An aqueous solution in which the molar ratio of O is 2.5 to 3.5 and the solid content of alkali water glass is 15 to 40% by weight. When the curing agent liquid F is mixed with the entire amount of the main agent liquid E, the curing liquid E
A water-soluble organic monomeric curing agent that releases a sustained-release organic acid in alkaline water corresponding to 50 to 250 mol% of an alkali component represented by Na 2 O in the water; And / or 80 to 9 of ethylene oxide at a ratio of the amount of addition modification to glycerin being 100.
One kind of polyether diol and / or polyether triol having a weight average molecular weight of 2,000 to 30,000 obtained by random addition or block addition of 9% by weight and 20 to 1% by weight of propylene oxide. Or, an aqueous solution comprising 5 to 35% by weight of the content of two or more curing agents F in the liquid.
【0097】(17)水ガラス硬化剤がグリオキザール
の単独または更に炭酸、硫酸、燐酸から選ばれた1種お
よび/または炭酸水素アルカリ金属塩または硫酸水素ア
ルカリ金属塩との併用のいずれかからなり、かつその合
計量が系中のアルカリ水ガラスの(Na2O+K2O)で
表される全アルカリ分の70〜200モル%分に相当す
る量を含有させる事を特徴とする(1)〜(16)のい
ずれか記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造
方法。 (18)水ガラス硬化剤としてエチレンカーボネートま
たはプロピレンカーボネートの単独を用い、かつその合
計量が系中のアルカリ水ガラスの(Na2O+K2O)で
表される全アルカリ分の55〜110モル%分に相当す
る量を含有させる事を特徴とする(1)〜(16)のい
ずれかに記載の高強度軽量多孔質成型体の製造方法。 (19)水ガラス硬化剤としてγ−ブチロラクトンの単
独を用い、かつ混和されてなる系中のアルカリ水ガラス
の(Na2O+K2O)で表される全アルカリ分の110
〜210モル%分に相当する量を含有させる事を特徴と
する(1)〜(16)のいずれかに記載の高強度軽量シ
リカエアロゲル成型体の製造方法。 (20)水ガラス硬化剤としてアルキル鎖長部位が炭素
数1から3の整数で表される水溶性ジカルボン酸アルキ
ルエステル化合物の1種を用い、かつ混和されてなる系
中のアルカリ水ガラスの(Na2O+K2O)で表される
全アルカリ分の55〜110モル%分に相当する量を含
有させる事を特徴とする(1)〜(16)のいずれかに
記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。(17) The water glass hardener comprises glyoxal alone or in combination with one or more selected from carbonic acid, sulfuric acid and phosphoric acid and / or an alkali metal hydrogencarbonate or an alkali metal hydrogensulfate, (1) to (1) to (1) to (1) to (1) to (1) to (1) to (1) to (3) that the total amount thereof contains 70 to 200 mol% of the total alkali represented by (Na 2 O + K 2 O) of the alkali water glass in the system. 16) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of the above items 16). (18) Either ethylene carbonate or propylene carbonate alone as a water glass curing agent, and the total amount is 55 to 110 mol% of the total alkali represented by (Na 2 O + K 2 O) of the alkali water glass in the system. The method for producing a high-strength, lightweight, porous molded article according to any one of (1) to (16), characterized by containing an amount corresponding to the amount of the molded product. (19) The use of γ-butyrolactone alone as a water glass hardener, and the total alkali content of (Na 2 O + K 2 O) 110 of the alkali water glass in the mixed system
The method for producing a high-strength, lightweight silica airgel molded article according to any one of (1) to (16), characterized by containing an amount corresponding to 210210 mol%. (20) One type of a water-soluble dicarboxylic acid alkyl ester compound in which an alkyl chain length portion is represented by an integer of 1 to 3 carbon atoms as a water glass curing agent, and a mixture of an alkali water glass in a mixed system ( High strength lightweight silica aerogel according to any one of (1) to (16), characterized by containing an amount corresponding to 55 to 110 mol% of the total alkali represented by (Na 2 O + K 2 O). Manufacturing method of molded body.
【0098】(21) 鋼鉄製またはプラスチック製の
離型可能な成型容器中に、(イ)水ガラス溶液組成物を
流し込んで静置ゲル化させ、生成するウェットゲルのゲ
ル1軸圧縮強度が低くとも2kg/cm2を越えた時点
で、型から取りだし、更に以下の(α)〜(δ)に示す
いずれか1つ以上の工程を経て、独立気泡を内包するみ
かけ密度が0.05〜0.8g/cm3の範囲のシリカ
エアロゲル成型体を製造する事を特徴とする(1)〜
(20)のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体の製造方法。 (α)室温から180℃未満の脱水乾燥工程 (β)空気または不活性ガス中1000℃未満の焼成工
程 (γ)冷却・切削工程 (δ)シーラー・塗装工程(21) A water glass solution composition is poured into a steel or plastic releasable mold container and allowed to stand for gelation, and the resulting wet gel has low gel uniaxial compressive strength. When both of them exceed 2 kg / cm 2, they are removed from the mold and further subjected to at least one of the following steps (α) to (δ) to have an apparent density of 0.05 to 0 containing closed cells. (1) to producing a silica airgel molded body in the range of 0.8 g / cm 3.
(20) The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (20). (Α) Dehydration drying process from room temperature to less than 180 ° C (β) Firing process in air or inert gas at less than 1000 ° C (γ) Cooling / cutting process (δ) Sealer / painting process
【0099】前記(α)室温から180℃未満の脱水乾
燥工程には、特に制約は無いが、例えば40℃で30日
〜1日程度、100〜120℃では10日〜30分程度
行う事で良く、シリカエアロゲル中の自由水の含有濃度
として30重量%以内、好ましくは15重量%以内、最
も好ましくは0.01〜5%の範囲内に至るまで脱水乾
燥する事が良く、特に制約は無い。またその乾燥の方法
には公知の乾燥方法を採用して良く、例えば天日乾燥、
電熱加熱乾燥、赤外線加熱乾燥、熱風加熱乾燥、電子線
照射加熱乾燥などであって良い。The (α) dehydration and drying step from room temperature to less than 180 ° C. is not particularly limited, but may be performed, for example, at 40 ° C. for about 30 days to 1 day, and at 100 to 120 ° C. for about 10 days to 30 minutes. It is preferable that the dewatering and drying be performed until the content of free water in the silica airgel reaches 30% by weight or less, preferably 15% by weight or less, and most preferably 0.01 to 5%. . Further, a known drying method may be adopted as the drying method, for example, solar drying,
Electrothermal heating drying, infrared heating drying, hot air heating drying, electron beam irradiation heating drying, and the like may be used.
【0100】また前記(β)空気中や不活性ガス中の
1,000℃未満の焼成工程には、すでに公知の焼結方
法や焼成方法を採用して良く、例えば電気炉焼成法、ガ
ス燃焼複写熱による焼成法などを好ましく採用出来る。
好ましくは800℃未満の低温焼成法とする事、より最
も好ましくは室温または120℃乾燥温度から引続き等
速昇温し800℃とする低温昇温焼成法を採用すること
が良い。 焼成中の温度は任意に昇温または下温させて
行って良い。特に最も好ましくは、(α)工程を経た後
引続き(β)の工程を経て本発明のシリカエアロゲルを
製造する方法が特に好ましい。また更に最もおおいに好
ましくは、(α)工程を経た後引続き(β)の工程を経
て製造されるシリカエアロゲル製造方法に際して、
(β)の焼成工程を120℃から徐々に昇温させて80
0℃とし、同温度で1〜48時間保つ焼成方法を経てな
るシリカエアロゲルの製造方法がおおいに好ましい方法
である。In the (β) sintering step in air or inert gas at a temperature lower than 1,000 ° C., known sintering methods and sintering methods may be adopted. A firing method using copying heat can be preferably employed.
Preferably, a low-temperature baking method of less than 800 ° C. is used, and most preferably, a low-temperature baking method in which the temperature is gradually increased from room temperature or a drying temperature of 120 ° C. to 800 ° C. The temperature during firing may be raised or lowered arbitrarily. Most preferably, the method for producing the silica airgel of the present invention through the step (β) after the step (α) is particularly preferable. Still more preferably, in the method for producing silica airgel, which is produced through the step (α) and subsequently through the step (β),
The temperature of the firing step (β) is gradually increased from 120 ° C. to 80
A method for producing silica airgel through a firing method in which the temperature is set to 0 ° C. and the temperature is maintained at the same temperature for 1 to 48 hours is a highly preferable method.
【0101】また前記(γ)冷却・切削工程には、特に
制約は無く、室温冷却法、冷風による強制冷却法、フロ
ン浴などによる浸漬冷却法など任意でよい。The cooling and cutting step (γ) is not particularly limited, and may be any method such as a room temperature cooling method, a forced cooling method using cold air, and a immersion cooling method using a Freon bath or the like.
【0102】また(ε)シーラー・塗装工程には、すで
に公知の各種発砲無機硬化体に用いられている有機高分
子および/または無機高分子からなる公知のシーラー組
成物や同塗料組成物をそのまま使用して目的を達成して
よく、特に制約は無い。好ましい例をあげれば、湿気硬
化型および/または熱硬化型のポリエステルウレタン樹
脂組成物、湿気硬化型および/または熱硬化型のアクリ
ル樹脂組成物、湿気硬化型および/または熱硬化型のシ
リコン樹脂組成物、湿気硬化型および/または熱硬化型
のフッ素樹脂組成物、熱硬化型のエポキシ樹脂組成物、
熱硬化型のメラミン樹脂組成物、熱硬化型のフェノール
樹脂組成物、熱硬化型の尿素樹脂組成物、水和硬化性セ
メント組成物、水和硬化性しっくい組成物、水和硬化性
スラグ組成物、それらの複合シーラー組成物および/ま
たは塗料組成物を用いることができる。塗付する際の制
約は無く、ハケ塗り、スプレー塗付、ロールコーター塗
付、バーコーター塗付などで行って良い。また特に制約
するものでは無いが、例えば0.01〜5kg/m2の
塗付量とすることが良い。In the (ε) sealer / coating step, a known sealer composition or a coating composition comprising an organic polymer and / or an inorganic polymer, which has been used for various known cured inorganic foams, is used as it is. It may be used to achieve the purpose, and there is no particular limitation. Preferred examples include a moisture-curable and / or thermosetting polyester urethane resin composition, a moisture-curable and / or thermosetting acrylic resin composition, a moisture-curable and / or thermosetting silicone resin composition. Object, moisture-curable and / or thermosetting fluororesin composition, thermosetting epoxy resin composition,
Thermosetting melamine resin composition, thermosetting phenol resin composition, thermosetting urea resin composition, hydration-hardening cement composition, hydration-setting plaster composition, hydration-setting slag composition , Their composite sealer compositions and / or coating compositions can be used. There are no restrictions on the application, and brush coating, spray coating, roll coater coating, bar coater coating, or the like may be used. In addition, although there is no particular limitation, a coating amount of, for example, 0.01 to 5 kg / m 2 is preferably used.
【0103】また本発明の高強度軽量シリカエアロゲル
成型体とは、前記した(1)〜(21)のいずれかに記
載の製造方法で得られ、その破断面や切削断面の光学顕
微鏡、電子顕微鏡、マイクロスコープのいずれかで観察
測定され、多数内蔵する独立気泡サイズがおよそ0.0
1μm〜1mm未満、好ましくは1〜250μmの範囲
にある多孔質構造体からなっていることを特徴とするシ
リカエアロゲル成型物である。The high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention is obtained by the production method according to any one of the above (1) to (21), and has a fractured or cut cross section of an optical microscope or an electron microscope. Observed and measured with one of the microscopes, and the number of closed cells built in
A silica airgel molded product comprising a porous structure in a range of 1 μm to less than 1 mm, preferably 1 to 250 μm.
【0104】また本発明の高強度軽量シリカエアロゲル
成型体のより好ましいものとしては、前記(1)〜(2
1)のいずれかに記載の製造方法で得られ、かつ1〜2
00μmサイズの独立気泡を多数内蔵すると共に角に丸
みを持つ10〜18多面体構造の該独立気泡を持つ構造
とすることが大いに好ましい態様例である。また更には
以下の(24)〜(28)で示す順により好ましい高強
度軽量シリカエアロゲル成型体の態様例である。 (24)連続相を形成している硬化膜の厚みが、0.1
μm〜5μmの範囲にあることを特徴とする(22)ま
たは(23)記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体。 (25)みかけの密度が0.1〜0.5g/cm3の範
囲にある事を特徴とする(22)〜(24)のいずれか
に記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。 (26)片表面にシーラー組成物および/または塗料組
成物を塗付し、片面が化粧コートされた非透水性の性質
を有する事を特徴とする(22)〜(24)のいずれか
に記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。[0104] More preferably, the high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention includes the above (1) to (2).
1) obtained by the method according to any one of 1) and
It is a highly preferred embodiment to incorporate a large number of closed cells having a size of 10 μm and have the closed cells having a 10-18 polyhedral structure with rounded corners. Furthermore, it is a more preferable embodiment of a high-strength lightweight silica airgel molded article in the order shown in the following (24) to (28). (24) The thickness of the cured film forming the continuous phase is 0.1
The high-strength lightweight silica airgel molded article according to (22) or (23), which is in a range of from μm to 5 μm. (25) The high-strength lightweight silica airgel molded article according to any of (22) to (24), wherein the apparent density is in the range of 0.1 to 0.5 g / cm 3 . (26) Any one of (22) to (24), characterized in that a sealer composition and / or a paint composition is applied to one surface, and one surface is cosmetically coated and has water-impermeable properties. High-strength lightweight silica airgel molded body.
【0105】(27)シーラー組成物が以下の、シリコ
ンまたはフッ素化合物を含有してなる溶液またはエマル
ション組成物、アクリル樹脂組成物、ウレタン組成物、
エポキシ樹脂組成物等から選ばれた少なくとも1種とす
る事を特徴とする(26)記載の高強度軽量シリカエア
ロゲル成型体。 (28)塗料組成物がシリコンまたはフッ素化合物を含
有してなる溶液またはエマルション組成物、アクリル樹
脂組成物、ウレタン組成物、エポキシ樹脂組成物から選
ばれた少なくとも1種とする事を特徴とする(26)記
載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。(27) A solution or emulsion composition, an acrylic resin composition, a urethane composition, wherein the sealer composition contains the following silicon or fluorine compound:
The high-strength lightweight silica airgel molded article according to (26), wherein the molded article is at least one selected from an epoxy resin composition and the like. (28) The coating composition is characterized by being at least one selected from a solution or emulsion composition containing a silicon or fluorine compound, an acrylic resin composition, a urethane composition, and an epoxy resin composition ( 26) The molded article of high-strength lightweight silica airgel according to the above.
【0106】ここで本発明を特に限定するものでは無い
が、(イ)水ガラス溶液組成物の室温下での好ましい溶
液粘度は、BL型粘度計による4番ローターを用いた6
0回転測定値で200psを超える物はあまり最適では
ない。200psを越える物では粘性抵抗で高すぎて型
投入時のフロー性や附形再現性に著しく欠ける傾向にあ
るからであり、より好ましくは1cps〜100psの
範囲、最も好ましくは1cps〜1psの範囲とする事
が良い。Although the present invention is not particularly limited hereto, (a) a preferable solution viscosity of the water glass solution composition at room temperature is 6 using a No. 4 rotor by a BL viscometer.
Those that exceed 200 ps at zero rotation measurements are not very optimal. This is because a material having a viscosity exceeding 200 ps is too high in viscous resistance and tends to have a remarkable lack of flowability and molding reproducibility at the time of injection of a mold. Good to do.
【0107】本発明の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体の用途には特に限定が無く、例えば、建設資材向けの
パネル強化芯材としての用途、断熱パネル芯材への用
途、遮音材への用途、農医薬製品の固定化材への用途な
どで代表され多孔質無機成型体の特徴を活かした各種の
用途に使用されて良い。The use of the high-strength lightweight silica airgel molded article of the present invention is not particularly limited. For example, use as a panel reinforcing core for construction materials, use as a heat insulating panel core, use as a sound insulation material, It may be used in various applications utilizing the characteristics of a porous inorganic molded product, such as the use as an immobilizing material for agricultural and pharmaceutical products.
【0108】[0108]
【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示すが
記載の部または%はそれぞれ重量部、重量%を意味する
と共に、記載の実施例によって本発明が特に限定される
ものでは無い。また例中に相構造を表す記号として、O
/Wとの表示記号はアルカリ水ガラスを多く含む液相が
連続した相すなわち海相を成し一方水溶性有機高分子を
多く含む液相が非連続な液滴分離相すなわち島相を成し
た状態で不均一安定な混合溶液を形成している状態の相
構造形態を意味する。またW/Oとの表示記号は水ガラ
スを多く含む液相が非連続相すなわち島相を成し一方水
溶性有機高分子をおおく含む液相が連続した相すなわち
海相を成す状態で不均一安定な混合溶液を形成している
状態の相構造形態を意味するものである。EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be shown below, but the parts or percentages described herein mean parts by weight and weight%, respectively, and the present invention is not particularly limited by the examples described. In the examples, O is used as a symbol representing the phase structure.
The symbol / W indicates that the liquid phase containing a large amount of alkali water glass formed a continuous phase, ie, a sea phase, while the liquid phase containing a large amount of a water-soluble organic polymer formed a discontinuous droplet separation phase, ie, an island phase. A phase structure in a state where a heterogeneous and stable mixed solution is formed in the state. The symbol W / O indicates that the liquid phase containing a large amount of water glass forms a discontinuous phase, ie, an island phase, while the liquid phase containing a water-soluble organic polymer forms a continuous phase, ie, a sea phase. This means a phase structure in a state where a stable mixed solution is formed.
【0109】なお実施例や比較例に供したアルカリ水ガ
ラス成分には以下の物を使用した。すなわち市販されて
いるJIS−2号珪酸ソーダ系水ガラス(2号水ガラス
と表示)、JIS−3号珪酸ソーダ系水ガラス(3号水
ガラスと表示)、JIS−4号珪酸ソーダ系水ガラス
(4号水ガラスと表示)をそれぞれ用いた。The following alkaline water glass components used in Examples and Comparative Examples were used. That is, commercially available JIS-2 sodium silicate water glass (displayed as No.2 water glass), JIS-3 sodium silicate water glass (displayed as No.3 water glass), and JIS-4 sodium silicate water glass (Indicated as No. 4 water glass).
【0110】次に実施例や比較例に供した水溶性有機高
分子成分については以下の記号で表される各成分を用い
た。(記号とその水溶性有機高分子の内容説明) PEG−2,000 GPC測定でポリスチレン換算値で表される重量平均分
子量が1,980のポリエチレングリコール。水に可
溶。 PEG−3,000 GPC測定でポリスチレン換算値で表される重量平均分
子量が3,060のポリエチレングリコール。水に可
溶。 PEG−20,000 GPC測定でポリスチレン換算値で表される重量平均分
子量が20,000のポリエチレングリコール。水に可
溶。Next, the components represented by the following symbols were used as the water-soluble organic polymer components used in Examples and Comparative Examples. (Symbols and Description of Water-Soluble Organic Polymers) PEG-2,000 Polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 1,980 in terms of polystyrene measured by GPC. Soluble in water. PEG-3,000 Polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 3,060 expressed in terms of polystyrene by GPC measurement. Soluble in water. PEG-20,000 Polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 20,000 expressed in terms of polystyrene by GPC measurement. Soluble in water.
【0111】トリオール1 グリセリンを出発原料としエチレンオキサイド(EO)
とプロピレンオキサイド(PO)のランダム付加重量比
率で75:25で付加変性して得たヒドロキシル価が5
5mgKOH/g のポリエーテルトリオール。OH価から換算
した分子量が3,060、水に可溶。 トリオール2 トリエタノールアミンを出発原料としエチレンオキサイ
ド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)のランダム
付加モル比率で80:20で付加変性して得たヒドロキ
シル価が57mgKOH/g のポリエーテルトリオール。ただ
しOH価から換算した分子量が2,950、水に可溶。 PEO ポリアルキレンオキサイド樹脂の事であり、黒金化成社
製品の商品名:「アルコックスR−150」を用いた。
該樹脂の重量平均分子量はGPC測定で約13万。水に
可溶。 デンプン カチオン化デンプン(試薬品)、水に可溶。 HEC GPC測定による重量平均分子量が約8〜9万程度のヒ
ドロキシエチルセルロース。水に可溶。Triol 1 Using glycerin as a starting material, ethylene oxide (EO)
And propylene oxide (PO) are added at a random addition weight ratio of 75:25 to give a hydroxyl value of 5
5 mg KOH / g polyether triol. The molecular weight calculated from the OH value is 3,060, and it is soluble in water. Triol 2 A polyether triol having a hydroxyl value of 57 mgKOH / g obtained by adding and modifying ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) at a random addition molar ratio of 80:20 using triethanolamine as a starting material. However, the molecular weight calculated from the OH value is 2,950 and is soluble in water. PEO It is a polyalkylene oxide resin, and a trade name of a product of Kurokin Kasei Co., Ltd .: "Alcox R-150" was used.
The weight average molecular weight of the resin is about 130,000 as measured by GPC. Soluble in water. Starch Cationized starch (reagent product), soluble in water. Hydroxyethyl cellulose having a weight average molecular weight of about 80 to 90,000 as measured by HEC GPC. Soluble in water.
【0112】PVA ポリビニルアルコールであり、電気化学社製品である商
品名「デンカポバールK−17」を用いた。該樹脂の重
量平均分子量はGPC測定で約7.5万、かつケン化度
は99モル%。水に可溶。 水溶性アクリル ヒドロキシメタクリレートとメタクリル酸の重量配合比
で8:2からなるアクリルモノマーの30部とイオン交
換水の67部からなる80℃の溶液に、pH値を9〜1
1に保持しつつ過硫酸カリウムの3部を加えて5時間重
合反応をおこなって、最終的にGPCによる重量平均分
子量が3,640のアクリル樹脂30重量%からなる水
溶液を得て、それを水溶性アクリルとして用いた。 水溶性ウレタン OH価から求められた重量平均分子量が9,200のポ
リエチレングリコールの100部に対し、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートの1.83部を窒素気流中120℃
で60分作用させてGPC測定でその重量平均分子量が
29万の水に相溶するウレタン樹脂を得た。PVA Polyvinyl alcohol, trade name "DENKA POVAL K-17" manufactured by Denki Kagaku was used. The resin has a weight average molecular weight of about 75,000 as measured by GPC and a degree of saponification of 99 mol%. Soluble in water. A solution at 80 ° C. consisting of 30 parts of an acrylic monomer consisting of 8: 2 by weight of water-soluble acrylic hydroxy methacrylate and methacrylic acid and 67 parts of ion-exchanged water was adjusted to pH 9-1.
While maintaining at 1, 3 parts of potassium persulfate was added and a polymerization reaction was carried out for 5 hours. Finally, an aqueous solution composed of 30% by weight of an acrylic resin having a weight average molecular weight of 3,640 by GPC was obtained. It was used as hydrophilic acrylic. Water-soluble urethane 1.83 parts of hexamethylene diisocyanate was added to 100 parts of polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 9,200 determined from the OH value at 120 ° C. in a nitrogen stream.
For 60 minutes to obtain a water-compatible urethane resin having a weight average molecular weight of 290,000 as measured by GPC.
【0113】エマルゲン840S 水溶性高分子界面活性剤(ノニオン界面活性剤)の1種
として花王社製品:商品名「エマルゲン840S」を使
用。なお、エマルゲン840Sとはポリオキシエチレン
アルキルエーテル系高分子海面活性剤の1種で、HLB
(Hydrophiie Lipophile Bal
ance)値17.9である。Emulgen 840S A product of Kao Corporation: trade name "Emulgen 840S" is used as one kind of water-soluble polymer surfactant (nonionic surfactant). Emulgen 840S is a type of polyoxyethylene alkyl ether polymer surfactant, and
(Hydrophie Lipophile Bal
ance) value 17.9.
【0114】また水溶性の活性シリル基含有有機高分子
には以下の物を用いた。 プレポリマー1 環流冷却器付きの1リットル容量の4ツ口反応フラスコ
を用意し、ポリエーテルポリオールとして、重量平均分
子量が6,000のポリエチレングリコールの500部
(0.0833モル)とγ−イソシアナートプロピルト
リメトキシシランの35部(0.167モル/活性NC
O当量)および触媒として0.1部のアセチルアセトン
アルミ錯体とを仕込、窒素気流中、110℃で5時間反
応させた後冷却し、ジブチルアミン溶液法によるNCO
基含有定量分析結果で0%を確認し、結果として、分子
量6,000ポリエーテル主鎖の末端に加水分解活性シ
リル基が平均2ケ導入された活性シリル基含有のプレポ
リマー1を得た。該活性シリル基含有のプレポリマー1
は水溶性の溶液型樹脂であり、その5〜30重量%含有
水希釈溶液は数時間は安定であるが燐酸などの無機酸触
媒を1重量%存在させると数分で含水ゲルを与える性質
を示す樹脂であった。The following water-soluble organic polymers containing active silyl groups were used. Prepolymer 1 A 1-liter four-necked reaction flask equipped with a reflux condenser was prepared. As a polyether polyol, 500 parts (0.0833 mol) of polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 6,000 and γ-isocyanate were used. 35 parts of propyltrimethoxysilane (0.167 mol / active NC
O equivalent) and 0.1 part of an acetylacetone aluminum complex as a catalyst, reacted at 110 ° C. for 5 hours in a nitrogen stream, cooled, and cooled with NCO by a dibutylamine solution method.
0% was confirmed by the group-containing quantitative analysis result, and as a result, an active silyl group-containing prepolymer 1 having an average of two hydrolytically active silyl groups introduced into the terminal of the polyether main chain having a molecular weight of 6,000 was obtained. The active silyl group-containing prepolymer 1
Is a water-soluble solution type resin, and a water-diluted solution containing 5 to 30% by weight thereof is stable for several hours, but has the property of giving a hydrogel in a few minutes when 1% by weight of an inorganic acid catalyst such as phosphoric acid is present. It was the indicated resin.
【0115】プレポリマー2 環流冷却器付きの1リットル容量の4ツ口反応フラスコ
を用意し、トリオール1の500部(0.163モル)
とγ−イソシアナートプロピルトリエトキシシランの1
22.5部(0.490モル/活性NCO当量)および
触媒としてジブチルチンオキサイドの0.01部とを仕
込、窒素気流中、80℃で2時間反応させた後冷却し、
ほぼ定量的に分子量3,060/ポリエーテル主鎖に加
水分解活性シリル基末端を3ケ持つ活性シリル基含有の
プレポリマー2を得た。該活性シリル基含有のプレポリ
マー2は水溶性の溶液型樹脂であり、その5〜30重量
%含有水希釈溶液は数時間は安定であるが燐酸などの無
機酸触媒を1重量%存在させると数分で含水ゲルを与え
る性質を示す樹脂であった。Prepolymer 2 A 1-liter four-necked reaction flask equipped with a reflux condenser was prepared, and 500 parts (0.163 mol) of triol 1 was prepared.
And γ-isocyanatopropyltriethoxysilane
22.5 parts (0.490 mol / active NCO equivalent) and 0.01 part of dibutyltin oxide as a catalyst were charged, reacted in a nitrogen stream at 80 ° C. for 2 hours, and then cooled.
Almost quantitatively, an active silyl group-containing prepolymer 2 having a molecular weight of 3,060 / polyether main chain having three hydrolytically active silyl group terminals was obtained. The active silyl group-containing prepolymer 2 is a water-soluble solution-type resin, and a water-diluted solution containing 5 to 30% by weight thereof is stable for several hours. It was a resin showing the property of giving a hydrogel in a few minutes.
【0116】プレポリマー3 前記のプレポリマー2に於いて、γ−イソシアナートプ
ロピルトリエトキシシランの仕込量を147部とした以
外は同様にして、ほぼ定量的に分子量3,060/ポリ
エーテル主鎖に加水分解活性シリル基末端3ケを持つ樹
脂前駆体96.2%と未反応γ−イソシアナートプロピ
ルトリエトキシシラン3.8%とを含むプレポリマー液
3を得た。その末端シリル基含有水溶性有機高分子の1
種であるプレポリマー3は水溶性を示し、5〜30重量
%水溶液は長時間安定に取り扱うことが出来た。またそ
の5〜30重量%水溶液は燐酸や硫酸などの無機強酸溶
液を1重量%添加すると数分以内に透明な含水ゲルを生
成する性質を有していた。Prepolymer 3 In the same manner as in the above prepolymer 2, except that the amount of γ-isocyanatopropyltriethoxysilane was changed to 147 parts, the molecular weight was almost quantitatively 3,060 / polyether main chain. To obtain a prepolymer solution 3 containing 96.2% of a resin precursor having three hydrolytically active silyl group terminals and 3.8% of unreacted γ-isocyanatopropyltriethoxysilane. One of the water-soluble organic polymers containing a terminal silyl group
The seed prepolymer 3 showed water solubility, and the 5 to 30% by weight aqueous solution could be handled stably for a long time. Further, the 5 to 30% by weight aqueous solution had a property of producing a transparent hydrogel within several minutes when 1% by weight of an inorganic strong acid solution such as phosphoric acid or sulfuric acid was added.
【0117】プレポリマー4 前記のプレポリマー1に於いて、γ−イソシアナートプ
ロピルトリメトキシシランの0.167モルを同モル量
のγ−イソシアナートプロピルトリアセトキシシランに
した以外は同様にして、プレポリマー4を得た。その末
端シリル基含有水溶性有機高分子の1種であるプレポリ
マー4は水溶性を示し、5〜30重量%水溶液は長時間
安定に取り扱うことが出来た。またその5〜30重量%
水溶液は燐酸や硫酸などの無機強酸溶液を1重量%添加
すると数分以内に透明な含水ゲルを生成する性質を有し
ていた。Prepolymer 4 In the same manner as in the above prepolymer 1, except that 0.167 mol of γ-isocyanatopropyltrimethoxysilane was replaced with the same molar amount of γ-isocyanatopropyltriacetoxysilane. Polymer 4 was obtained. The prepolymer 4, which is one of the terminal silyl group-containing water-soluble organic polymers, exhibited water solubility, and a 5 to 30% by weight aqueous solution could be stably handled for a long time. 5-30% by weight
The aqueous solution had a property of forming a transparent hydrogel within several minutes when 1% by weight of an inorganic strong acid solution such as phosphoric acid or sulfuric acid was added.
【0118】プレポリマー5 前記のプレポリマー1に於いて、γ−イソシアナートプ
ロピルトリメトキシシランを31部とした以外は同様に
して、プレポリマーの一分子中平均1.8ケ活性トリメ
チルシラン基が分子末端に導入されたプレポリマー5を
得た。その末端シリル基含有水溶性有機高分子の1種で
あるプレポリマー5は水溶性を示し、5〜30重量%水
溶液は長時間安定に取り扱うことが出来た。またその5
〜30重量%水溶液は燐酸や硫酸などの無機強酸溶液を
1重量%添加すると10分以内に透明な含水ゲルを生成
する性質を有していた。Prepolymer 5 In the same manner as in Prepolymer 1 except that 31 parts of γ-isocyanatopropyltrimethoxysilane were used, an average of 1.8 active trimethylsilane groups in one molecule of the prepolymer was obtained. The prepolymer 5 introduced at the molecular terminal was obtained. Prepolymer 5, one of the water-soluble organic polymers containing a terminal silyl group, showed water solubility, and a 5 to 30% by weight aqueous solution could be handled stably for a long time. Also 5
The 30 wt% aqueous solution had a property of forming a transparent hydrogel within 10 minutes when 1 wt% of an inorganic strong acid solution such as phosphoric acid or sulfuric acid was added.
【0119】また例中の各種試験方法は以下のとおりで
ある。The various test methods in the examples are as follows.
【0120】ゲルタイム 一定温度下で、水ガラス溶液組成物の溶液流動性が完全
になくなるまでに要した時間でり、その時間が59秒以
内の物を[瞬結]と表示、1〜5分以内を[中結]と表
示、5〜30分以内を[中長結]と表示、30分以上1
時間未満のものを[長結]とした。また1時間〜1昼夜
かかる物を[超長結]と表示した。Gel time The time required for the liquidity of the water glass solution composition to completely disappear at a constant temperature. The time within 59 seconds is indicated as [flashing], and 1 to 5 minutes. Within 30 minutes is displayed as [medium], within 5 to 30 minutes is displayed as [medium long], 30 minutes or more and 1
Those that were shorter than the time were designated as [long-lasting]. In addition, an item that takes one hour to one day and night is indicated as [ultra long-lasting].
【0121】ウェットゲル強度 水ガラス溶液組成物の静置ゲル化して、厚さ15mm×
50mm×50mm大の板状のウェットゲル成型硬化体
を得た後、1軸圧縮強度試験器にかけて破壊に至る単位
面積当りの強度値を求め、その値をウェットゲル強度と
した。1軸圧縮試験はJIS−A−1216に準じた方
法で実施し、測定機器としては丸東製作所のSG−20
33B型電動式1軸圧縮試験器を用い、圧縮速度1mm
/分でおこなった。Wet Gel Strength The water glass solution composition was allowed to stand for gelation, and was 15 mm thick.
After obtaining a 50 mm × 50 mm plate-shaped wet gel molded cured product, it was subjected to a uniaxial compressive strength tester to determine a strength value per unit area leading to breakage, and the value was defined as wet gel strength. The uniaxial compression test was performed by a method in accordance with JIS-A-1216, and the measuring equipment used was SG-20 manufactured by Maruto Seisakusho.
Using a 33B electric single-axis compression tester, compression speed 1 mm
/ Min.
【0122】ゲル化時の体積収縮率 測定に際しては、直径50mm,100mm高さの円柱
状のモールド中に水ガラス溶液組成物を180ml流し
込み、室温でゲル化させて後、24時間内後のゲル容積
を求め、水ガラス溶液組成物の容積180mlからゲル
容積値を引いて得られた数値を180mlで割って10
0をかけた値を体積収縮率とした。In measuring the volumetric shrinkage during gelation, 180 ml of the water glass solution composition was poured into a cylindrical mold having a diameter of 50 mm and a height of 100 mm, gelled at room temperature, and gelated within 24 hours. The volume was determined, and the value obtained by subtracting the gel volume value from the volume of 180 ml of the water glass solution composition was divided by 180 ml to obtain 10
The value multiplied by 0 was defined as the volume shrinkage.
【0123】エアロゲル1の外観、同密度、同強度 各例で得られた厚さ15mm×50mm×50mm大の
板状に成型されてなるウェットゲル硬化体を用いて、例
中に記載された条件下で脱水乾燥して得られた未焼成な
シリカエアロゲル1をエアロゲル1と表し、そのシリカ
エアロゲル1の外観を肉眼で観察し、ミクロクラックや
異常な反りなどの変化の無いものを○の記号で、また顕
著なヒビ割れは無いが、1mm以内のごく僅かな反りが
ある場合を△の記号で、1mmを超える反りや多数のミ
クロクラックの発生や割れが観察された場合を×の記号
で表示した。またそのシリカエアロゲル1のみかけ密度
測定結果を、各表中では単にエアロゲル1密度として表
示。また該シリカエアロゲル1の1軸圧縮強度試験結果
を、各表中では単にエアロゲル1強度として表示した。The appearance, the same density, and the same strength of the airgel 1 were measured using the wet gel cured product molded into a plate having a thickness of 15 mm × 50 mm × 50 mm obtained in each example, under the conditions described in the examples. The unfired silica aerogel 1 obtained by dehydration and drying under the conditions is referred to as aerogel 1, and the appearance of the silica aerogel 1 is visually observed. Also, there is no remarkable crack, but there is a very small warpage within 1 mm, and a symbol of △ is shown. If there is more than 1 mm of warpage and a lot of micro cracks are observed or cracked, it is shown with a symbol of x. did. The apparent density measurement result of the silica airgel 1 is simply indicated as the density of the airgel 1 in each table. Further, the results of the uniaxial compressive strength test of the silica airgel 1 are simply indicated as the airgel 1 strength in each table.
【0124】エアロゲル2の外観、同密度、同強度 各例で得られた厚さ15mm×50mm×50mm大の
板状に成型されてなるウェットゲル硬化体を用いて、例
中に記載された条件下で有機物を焼成除去して製造され
たシリカエアロゲル2を単にエアロゲル2と表し、その
シリカエアロゲル2の外観を肉眼で観察し、ミクロクラ
ックや異常な反りなどの変化の無いものを○の記号で、
また顕著なヒビ割れは無いが、1mm以内のごく僅かな
反りがある場合を△の記号で、1mmを超える反りや多
数のミクロクラックの発生や割れが観察された場合を×
の記号で表示した。 またそのシリカエアロゲル2のみ
かけ密度測定結果を、各表中では単にエアロゲル2密度
として表示。また該シリカエアロゲル2の1軸圧縮強度
試験結果を、各表中では単にエアロゲル2強度として表
示した。The appearance, the same density and the same strength of the aerogel 2 were measured using the cured wet gel obtained in each example and molded into a plate having a size of 15 mm × 50 mm × 50 mm. The silica aerogel 2 produced by baking and removing the organic material below is simply referred to as aerogel 2, and the appearance of the silica aerogel 2 is visually observed. ,
In addition, there is no remarkable crack, but the case where there is a very small warpage within 1 mm is indicated by the symbol △, and the case where the warp exceeding 1 mm and generation and cracks of many micro cracks are observed are indicated by x.
The symbol was used. The apparent density measurement result of the silica airgel 2 is simply indicated as the density of the airgel 2 in each table. Further, the results of the uniaxial compressive strength test of the silica airgel 2 are simply indicated as the airgel 2 strength in each table.
【0125】エアロゲルの耐水性 各例で得られた厚さ15mm×50mm×50mm大の
板状ウェットゲルを室温から800℃まで昇温する方法
で有機物を焼成除去して得られたシリカエアロゲル3を
冷却して取りだし、厚さ15mm×25mm×50mm
と半分に切削した。その内の1つから試験前の圧縮強度
値を測定しその値を耐水試験前の基準値100とする。
一方、もう一つの試料片を40℃温水に30日間浸漬し
て後取り出し、再び40℃で3日間乾燥させた試料の1
軸圧縮試験を実施し、水浸漬後の外観変化ならびに強度
保持率が90%以上確保されている場合には◎の記号
で、外観変化がほとんど無くかつ強度保持率が70〜8
9.9%にある場合には○の記号で、強度保持率が50
〜79.9%の範囲にある場合には△の記号で、それ以
下の場合では×の記号で表す。Water resistance of aerogel The silica aerogel 3 obtained by calcining and removing organic substances by heating the plate-like wet gel having a thickness of 15 mm × 50 mm × 50 mm obtained in each example from room temperature to 800 ° C. Cool and take out, thickness 15mm x 25mm x 50mm
And cut in half. The compressive strength value before the test is measured from one of them, and the value is set as the reference value 100 before the water resistance test.
On the other hand, another sample piece was immersed in warm water at 40 ° C. for 30 days, then taken out, and dried again at 40 ° C. for 3 days.
When the axial compression test was carried out and the change in appearance and the strength retention after water immersion were secured by 90% or more, the symbol 記号 showed almost no change in appearance and the strength retention was 70 to 8
When it is at 9.9%, the symbol “O” indicates that the strength retention rate is 50%.
If it is within the range of 7979.9%, it is represented by the symbol △, and if it is less than that, it is represented by the symbol x.
【0126】混和液の粘度 300ml容量のビーカーに20℃に調整した試料20
0mlを採り、、BLまたはBM型粘度計を用いて測定
した値で表示。Sample 20 adjusted to 20 ° C. in a beaker of 300 ml capacity
Take 0 ml and display with the value measured using a BL or BM viscometer.
【0127】Na2Oに対する理論中和率 なお各表中に記載のNa2Oに対する理論中和率 (%)とは主
剤液A液の全量とあわさった時その主剤液A液中に含ま
れるNa2Oで表されるアルカリ分に対する硬化剤B液
中の水ガラス硬化剤が100%作用したと仮定した際の
理論中和率を意味する。[0127] Na 2 contained in the base material liquid A fluid when theoretical neutralization rate for Na2O described in theoretical neutralization ratio Incidentally tables for Na 2 O (%) and is that together with the entire amount of the base material liquid A solution It means the theoretical neutralization rate when it is assumed that the water glass curing agent in the curing agent B liquid has acted 100% with respect to the alkali represented by O.
【0128】実施例1〜実施例5 主剤液Aとして比重1.41のJIS−3号珪酸ソーダ
系水ガラスの50〜65mlと残り水道水からなる液を
表1記載の様にそれぞれ用意し、一方硬化剤液Bとして
はそれぞれ水溶性有機高分子の1種であるPEG−3,
000、PEG−20,000、ポリオール1と水ガラ
ス硬化剤として純度75%の精製燐酸、純度40%のグ
リオキザール溶液、γ−ブチロラクトン、エチレンカー
ボネート、2酢酸エチレンのいずれかを用いて表1記載
の各硬化剤液Bを用意した。なお、表1の硬化剤B液に
於いて、合計容量と各成分の配合部との関係は、各実施
例の硬化剤B液の調整方法として、まず水以外の各成分
をメスシリンダー中に採取し、残り水を加えて合計容量
となる様に調整されてなる事を表す。Examples 1 to 5 As main agent liquid A, 50 to 65 ml of JIS-3 sodium silicate water glass having a specific gravity of 1.41 and remaining tap water were prepared as shown in Table 1, respectively. On the other hand, as the curing agent liquid B, PEG-3, which is one of water-soluble organic polymers,
000, PEG-20,000, Polyol 1 and water glass hardener as purified phosphoric acid having a purity of 75%, a glyoxal solution having a purity of 40%, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, and ethylene acetic acid. Each hardener liquid B was prepared. In addition, in the curing agent B liquid of Table 1, the relationship between the total volume and the blending part of each component is as follows. First, each component other than water is placed in a measuring cylinder as a method of adjusting the curing agent B liquid in each embodiment. It indicates that the sample was collected and the remaining water was added to adjust the total volume.
【0129】それらの主剤液Aと硬化剤液Bとを23℃
雰囲気下で表1記載の容量比率に従って2ショット方式
で混和させて成型容器中に流し込み、それぞれ水ガラス
溶液組成物番号GU1(実施例1)、水ガラス溶液組成
物番号GU2(実施例2)、水ガラス溶液組成物番号G
U3(実施例3)、水ガラス溶液組成物番号GU4(実
施例4)、水ガラス溶液組成物番号GU5(実施例5)
とその溶液を静置ゲル化させて24時間程放置して各例
のウェットゲル成型体をそれぞれ調製した。The main agent liquid A and the curing agent liquid B were heated at 23 ° C.
Under an atmosphere, they were mixed in a two-shot system according to the volume ratio described in Table 1 and poured into a molding container, and each was mixed with a water glass solution composition number GU1 (Example 1), a water glass solution composition number GU2 (Example 2), Water glass solution composition number G
U3 (Example 3), water glass solution composition number GU4 (Example 4), water glass solution composition number GU5 (Example 5)
And the resulting solution was allowed to stand for gelation and left for about 24 hours to prepare a wet gel molded body of each example.
【0130】また各水ガラス溶液組成物の1滴をスライ
ドガラスに取り、カバーグラスを載せ、位相差型光学顕
微鏡で覗いて、該混和液が不均一な海島構造を有する液
であるか否かの観察を行った。その結果を表1の混和液
の観察結果の欄に記載した。またその顕微鏡観察を水ガ
ラス溶液組成物のゲル化まで観察を継続し、析出する不
透明な珪酸コロイドゲルがどの相に発生するかを観察
し、海相が濃く不透明化(ゲル化網目構造を形成相)す
る観察結果をアルカリ水ガラス含有相が海相を形成して
なるウェットゲルを与える性質の該組成物であると判断
した場合はO/W型の相構造を持つものとして、表1に
O/W型と表示した。A drop of each water glass solution composition was placed on a slide glass, a cover glass was placed on the slide glass, and the mixture was examined with a phase-contrast optical microscope to determine whether or not the admixture had a non-uniform sea-island structure. Was observed. The results are shown in the column of the observation results of the mixture in Table 1. The microscopic observation is continued until the gelation of the water glass solution composition, and the opaque silicate colloid gel that precipitates is observed in which phase, and the sea phase becomes dense and opaque (forming a gelled network structure). In the case where it is determined from the observation result that the composition has the property of giving a wet gel in which the alkali water glass-containing phase forms a sea phase, the composition is determined to have an O / W type phase structure, and is shown in Table 1. It was indicated as O / W type.
【0131】また各水ガラス溶液組成物の溶液粘度結果
やゲル化後24時間経過した段階で取りだしたウェット
ゲルに関するゲル物性を表1に記載した。またウェット
ゲル物性測定用と並んでシリカエアロゲル1の物性測定
用に、ウェットゲル物性測定用と同様に、実施例1〜実
施例5の各水ガラス溶液組成物を20±2℃の温度下で
厚さ15mm×50mm×50mmの板状に複数個ゲル
化させ、更に室温で3日間養生後、取りだした各ウェッ
トゲル体を以下の脱水乾燥試験と有機物の焼成除去試験
に供した。Table 1 shows the solution viscosity results of the water glass solution compositions and the gel physical properties of the wet gels taken out 24 hours after gelation. In addition, for the measurement of the physical properties of the silica aerogel 1 along with the measurement of the physical properties of the wet gel, similarly to the measurement of the physical properties of the wet gel, the respective water glass solution compositions of Examples 1 to 5 were heated at a temperature of 20 ± 2 ° C. A plurality of gels were gelled into a plate having a thickness of 15 mm x 50 mm x 50 mm. After curing at room temperature for 3 days, each of the removed wet gel bodies was subjected to the following dehydration and drying test and the baking and removing test of organic substances.
【0132】実施例1〜実施例5の各ウェットゲル成型
体(厚さ15mm×50mm×50mmの板状型から取
りだした含水ゲル成型体)の1ケを用いて、40℃の乾
燥器中に3〜5日間放置してなる脱水乾燥試験に供し、
その結果得られたシリカエアロゲル−1の外観、みかけ
密度、1軸圧縮強度特性をそれぞれ測定し、表1のエア
ロゲル−1の物性覧に合せて記載した。また別個に用意
した実施例1〜実施例5の各ウェットゲル成型体(厚さ
15mm×50mm×50mmの板状型から取りだした
含水ゲル成型体)の1〜2ケを用いて、それぞれ毎分3
℃の等速昇温可能な電気炉中で800℃まで昇温焼成
し、引続き800℃一定温度下で約2〜3時間焼成を継
続して後、加熱を止め室温まで放冷する、有機物の焼成
除去試験を行った。その試験後で得られたシリカエアロ
ゲル−2の外観、みかけ密度、1軸圧縮強度特性をそれ
ぞれ測定し、表1のエアロゲル−2の物性覧に合せて記
載した。Using one of the wet gel molded bodies of Examples 1 to 5 (a hydrogel molded body taken out from a plate mold having a thickness of 15 mm × 50 mm × 50 mm), the mixture was placed in a drier at 40 ° C. Subjected to a dehydration drying test left for 3-5 days,
The appearance, apparent density, and uniaxial compressive strength characteristics of the resulting silica airgel-1 were measured and described according to the physical properties of the airgel-1 in Table 1. Each of the wet gel molded bodies of Examples 1 to 5 (water-containing gel molded bodies taken out from a plate-shaped mold having a thickness of 15 mm × 50 mm × 50 mm) prepared in Examples 1 to 5 was separately prepared, and each minute was used. 3
The temperature is raised to 800 ° C. in an electric furnace capable of raising the temperature at a constant rate of 800 ° C., and then the firing is continued at a constant temperature of 800 ° C. for about 2 to 3 hours. A firing removal test was performed. The appearance, apparent density, and uniaxial compressive strength of the silica airgel-2 obtained after the test were measured, and the results were described in accordance with the physical properties of the airgel-2 in Table 1.
【0133】なお、実施例1記載の水ガラス溶液組成物
に於いて、水ガラス硬化剤を除きアルカリ水ガラスと水
溶性有機高分子の含有濃度を同一とした、アルカリ水ガ
ラス−水溶性有機高分子−水の3成分系からなるの組成
物を別個に調製した。その組成物は実施例1とほぼ同一
の海島構造を持つものであった。そしてまたその組成物
の200分を試験管に取り、毎分5000回転の遠心分
離器で1時間強制的に2層分離させて各上層と下層に分
離採取して、その占有体積を計測した結果、上層が35
容量%、下層が65容量%と判明した。またその上層ま
たは下層の1gを秤量採取してJIS−K−1408
(1966年)に準じてメチルオレンジ指示薬の存在下
に、およそ0.1モル/リットルの既知濃度の塩酸溶液
で中和滴定して試料中のアルカリ量(Na2O)濃度を
求めた結果、上層液中のアルカリ水ガラス濃度が6.5
%、下層液中のアルカリ水ガラス濃度が21%程度と計
算された。すなわち系中の全アルカリ水ガラスを100
とするとその33%が上層に、またその67%が下層に
分配されていると判明した。また各層のアルカリ分析結
果と採取した各層分配平衡の結果および光学顕微鏡観察
によるミクロ相構造観察等を総合判断し、実施例1の水
ガラス溶液組成物は何等疑問を呈することなくO/W型
の複相溶液であった。In the water glass solution composition described in Example 1, the content of the alkali water glass and the water-soluble organic polymer was the same except that the alkali glass and the water-soluble organic polymer were excluded except for the water glass hardener. A composition consisting of a molecule-water ternary system was prepared separately. The composition had almost the same sea-island structure as in Example 1. Then, 200 minutes of the composition was taken into a test tube, and the two layers were forcibly separated for 1 hour by a centrifuge at 5,000 rpm, and each upper layer and lower layer were separated and collected, and the occupied volume was measured. , Upper layer is 35
% By volume and 65% by volume in the lower layer. In addition, 1 g of the upper layer or lower layer was weighed and collected, and JIS-K-1408 was obtained.
(1966) In the presence of a methyl orange indicator, a neutralization titration was performed with a hydrochloric acid solution having a known concentration of about 0.1 mol / liter to determine the alkali amount (Na 2 O) concentration in the sample. Alkaline water glass concentration in the upper layer liquid is 6.5
%, And the alkaline water glass concentration in the lower layer solution was calculated to be about 21%. That is, the total alkali water glass in the system is reduced to 100
It turned out that 33% of the water was distributed to the upper layer and 67% to the lower layer. The results of alkali analysis of each layer, the results of the distribution equilibrium of each layer collected, and the observation of the microphase structure by optical microscopy were comprehensively determined. The water glass solution composition of Example 1 was of the O / W type without any questions. It was a biphasic solution.
【0134】また更に、実施例1の水ガラス溶液組成物
(B型粘度計測定値で20mpa・sec)で使用した
水ガラス硬化剤を100として時、その25モル%相当
量を配合した以外は全く同様にした作成された水ガラス
溶液組成物(数時間はゲルしない系)を用意し、その組
成物を毎分5000回転の遠心分離器で1時間強制的に
2層分離させた結果、上層(島相)が前記同様35容量
%、下層(海相)が65容量%と判明し、その分配比率
は前記実施例1で示した基本3成分系からなる組成物、
すなわちアルカリ水ガラス−水溶性有機高分子−水の3
成分系の結果となんら大差が無いことが判明した。Further, when the water glass curing agent used in the water glass solution composition of Example 1 (20 mpa · sec measured by a B-type viscometer) was taken as 100, except that an amount equivalent to 25 mol% thereof was added. A water glass solution composition (a system that does not gel for several hours) prepared in the same manner was prepared, and the composition was forcibly separated into two layers by a centrifugal separator at 5,000 rpm for 1 hour. The island phase) was 35% by volume as described above, and the lower layer (sea phase) was 65% by volume, and the distribution ratio was the composition comprising the basic three-component system shown in Example 1 above.
That is, alkaline water glass-water-soluble organic polymer-water 3
It turned out that there was no great difference from the result of the component system.
【0135】また実施例1組成物の混合後30秒前後の
位相差光学顕微鏡観察写真を用いた海島の画像解析で海
相の占有面積が66〜68%、島相の占有面積が34〜
32%と判明した。以上の総合結果から、実施例1の水
ガラス溶液組成物は連続相(海相)が調製時におよそ約
67容量%を占めかつその海相はアルカリ水ガラスを6
7%以上分配されてなる液相から成っていることが判明
した。また実施例1のウェットゲルの小片を一部採取
し、光学顕微鏡またはマイクロスコープの50〜100
0倍に拡大した硬化体のゲル断面観察結果は、蜂の巣構
造の複相構造からなっていることが観察された。また画
像解析値よりおおよそ島相部分が約77容量%、連続相
部分が約23容量%を占める有機無機複合複相ゲルと判
明した。Further, in the image analysis of the sea island using a phase contrast optical microscope observation photograph about 30 seconds after mixing of the composition of Example 1, the occupied area of the sea phase is 66 to 68%, and the occupied area of the island phase is 34 to 68%.
It turned out to be 32%. Based on the above overall results, the water glass solution composition of Example 1 had a continuous phase (sea phase) occupying about 67% by volume at the time of preparation, and the sea phase contained 6% alkali water glass.
It was found that it consisted of a liquid phase distributed more than 7%. In addition, a small piece of the wet gel of Example 1 was partially collected, and 50 to 100 of an optical microscope or a microscope.
Observation of the gel cross section of the cured product magnified to 0 times revealed that the cured product had a biphasic structure having a honeycomb structure. Further, from the image analysis values, it was found that the organic-inorganic composite multiphase gel occupied approximately 77% by volume of the island phase portion and approximately 23% by volume of the continuous phase portion.
【0136】また実施例1(ガラス溶液組成物番号GU
1)の脱水乾燥試験後のシリカエアロゲル1の小片を、
走査型電子顕微鏡で100倍から50,000倍の任意
に拡大して観察した結果、珪酸質コロイド凝結相が蜂の
巣様の連続相を成し、主に10〜100ミクロンサイ
ズ、平均38ミクロンの角に丸みを持つ12面体〜16
面体からなる独立した気泡を数多く内包構造が観察され
た。また同画像観察結果からは、連続した無機質固結相
の気泡面と接する界面近傍の構造を見ると、およそ2〜
5nmの範囲にある超微粒子珪酸質コロイド粒子が高密
度に凝結した硬化体構造から成っていた。またその固結
層中心部にあるコロイド粒子はやや大きい20〜30n
mサイズの珪酸質コロイド粒子が高密度に強凝結してな
る硬化構造とそれぞれ判明した。Example 1 (Glass solution composition number GU)
A small piece of silica airgel 1 after the dehydration and drying test of 1) is
As a result of observation at an arbitrary magnification of 100 to 50,000 times with a scanning electron microscope, the silicic colloid coagulated phase forms a honeycomb-like continuous phase, mainly having a size of 10 to 100 microns and an average size of 38 microns. Dodecahedron with roundness to 16
A large number of independent bubbles consisting of facepieces were observed to have a structure including the inside. Also, from the same image observation results, it can be seen that the structure near the interface in contact with the cell surface of the continuous inorganic solidified phase is approximately 2 to 2.
The ultrafine siliceous colloidal particles in the range of 5 nm consisted of a cured product having a high-density aggregation. The colloidal particles in the center of the consolidation layer are slightly larger 20 to 30 n.
The cured structure was found to consist of m-size siliceous colloidal particles which were strongly coagulated at high density.
【0137】すなわち3次元的に連続かつ蜂の巣様に広
がってなる硬化層の芯層部が主に20〜30nm大の無
機コロイド粒子凝集構造、独立気泡境界面部へ向かって
その硬化層の構造は、無機コロイド粒子サイズが2〜5
nmへと微小化し、かつより一層高密度と成っているシ
リカエアロゲル1であった。That is, the core layer of the hardened layer, which is three-dimensionally continuous and spreads like a honeycomb, mainly has an aggregated structure of inorganic colloid particles of 20 to 30 nm in size, and the structure of the hardened layer toward the closed cell boundary surface is as follows: Inorganic colloid particle size 2-5
The silica airgel 1 was miniaturized to nm and had a higher density.
【0138】実施例1の有機物の焼成除去試験後のシリ
カエアロゲル2の小片についても前記同様走査型電子顕
微鏡で100倍から50,000倍の任意に拡大して観
察した結果、平均35ミクロンサイズの独立気泡が内蔵
されてなる空隙気泡占有体積率がおよそ77%を占める
シリカエアロゲル2であると判明した。またその連続相
の破断面の形状がまるで蜂の巣状のシリカエアロゲル2
であり、独立気泡膜を内包する硬化膜の肉厚は細い所で
0.7ミクロン厚い所で6ミクロン、平均すると4ミク
ロンであった。シリカエアロゲル2の断熱性能は電冷用
途に使用されている硬質ウレタンフォームと比較し遜色
の無い(ほぼ同等)高断熱特性を示す高強度軽量シリカ
エアロゲル成型体であった。A small piece of silica airgel 2 after the baking removal test of the organic matter in Example 1 was observed at an arbitrary magnification of 100 to 50,000 times with a scanning electron microscope in the same manner as described above. It was found that the silica airgel 2 had a void cell occupation volume ratio of about 77% containing closed cells. Moreover, the shape of the fracture surface of the continuous phase is almost like a honeycomb silica aerogel 2.
The thickness of the cured film enclosing the closed-cell film was 0.7 μm at a thin portion, 6 μm at a thick portion, and 4 μm on average. The heat insulating performance of the silica airgel 2 was a high-strength, lightweight silica airgel molded body exhibiting high heat insulation properties comparable to (almost the same as) hard urethane foam used for electric cooling.
【0139】また実施例1で示される水ガラス溶液組成
物(GU1組成物)のゲル化挙動は、調製直後の相構造
を全くそのまま保持してなるウェットゲル体を与えるの
では無く、アルカリ水ガラスの硬化が進行するに伴いそ
の相構造は次の様に変化した。調製直後に連続相が約6
7容量%、島相が約33容量%であったものが、硬化完
了段階ではほぼその比率が連続相22容量%、島相78
容量%と大きく変化減少した。(光学顕微鏡観察を配合
時からゲル化までの過程を継続観察しても同様な結果に
至った。)Further, the gelation behavior of the water glass solution composition (GU1 composition) shown in Example 1 is not to give a wet gel body having the phase structure immediately after preparation as it is, but to use an alkali water glass. As the curing progressed, the phase structure changed as follows. About 6 continuous phases immediately after preparation
7% by volume and about 33% by volume of the island phase, but when the curing is completed, the ratio is almost 22% by volume of the continuous phase and 78% by the island phase.
The change greatly decreased to% by volume. (Continuous observation of the process from compounding to gelation by optical microscopy resulted in similar results.)
【0140】また実施例2〜実施例6の水ガラス溶液組
成物に於いても、前記実施例1のケースと同様に、調製
直後の海/島の体積占有比と硬化体となってからの海/
島の体積構成比率の変化挙動現象は減少し、そのいずれ
のゲルもみかけ蜂の巣様の構造を持つウェットゲルなら
びにシリカエアロゲル1またはシリカエアロゲル2が生
成した。Also, in the water glass solution compositions of Examples 2 to 6, as in the case of Example 1, the sea / island volume occupancy ratio immediately after the preparation and the stiffness after forming the cured product were obtained. Sea/
The change behavior phenomenon of the volume composition ratio of the islands was reduced, and all of the gels produced a wet gel having an apparent honeycomb structure and silica airgel 1 or silica airgel 2.
【0141】次に、実施例2記載の水ガラス溶液組成物
では調製直後の液滴を採取して位相差型光学顕微鏡によ
る観察画像を解析すると、おおよそ海相が83容量%、
島相が17容量%から成るO/W型の溶液であり、生成
したウェットゲルでは5〜20ミクロンサイズの液滴島
相を内包する海相の占有容積率で20%前後、島相の占
有容積率で約80%のO/W型含水ゲルであった。また
その有機物を焼成除去してなるシリカエアロゲル2は無
機質硬化相の占有面積で20%前後、独立気泡の占有面
積で約80%と、前記ウェットゲル体とほぼ同じ値が得
られ、高強度かつ軽量なシリカエアロゲル成型体であっ
た。Next, in the water glass solution composition described in Example 2, droplets immediately after preparation were collected, and the images observed by a phase contrast optical microscope were analyzed.
The O / W type solution in which the island phase is 17% by volume, and in the generated wet gel, the occupied volume ratio of the sea phase containing the 5-20 micron size droplet island phase is about 20%, and the island phase is occupied. The O / W type hydrogel was about 80% by volume. In addition, the silica airgel 2 obtained by firing and removing the organic substance has about 20% of the area occupied by the inorganic hardened phase and about 80% of the area occupied by the closed cells, which are almost the same values as those of the wet gel body. It was a lightweight silica airgel molded body.
【0142】実施例3記載の水ガラス溶液組成物を別個
に調製して、直ちに位相差型光学顕微鏡を用いた画像写
真解析による海相分配容積率で68%、島相容積分配率
32%と判明。またその200容量部を用いて毎分3
0,000回転の遠心分離器で1〜2分間強制的に2層
分離させた上層および下層の5〜10gをそれぞれ秤量
採取してJIS−K−1408(1966年)に準じて
濃塩酸10〜20mlを加えて蒸発乾固させ、析出した
固体を純水で洗浄ロ過乾燥してSiO2分として定量し
た。SiO2濃度からそれぞれ上層液中のアルカリ水ガ
ラス含有濃度が約5%、下層液中のアルカリ水ガラス含
有濃度が約17%と計算された。すなわち位相差型光学
顕微鏡画像解析結果およびアルカリ水ガラス濃度分配分
析結果から、該系中の全アルカリ水ガラスを100とす
るとその12%弱が上層に、またその88%強が下層に
分配されていた事から、アルカリ水ガラスの海相への分
配率は88%と判明。The water glass solution composition described in Example 3 was separately prepared, and immediately, the volume distribution of the sea phase was 68% and the volume distribution of the island phase was 32% by image photograph analysis using a phase contrast optical microscope. It turns out. Also, using the 200 volume parts, 3
5 to 10 g of the upper layer and the lower layer, which were forcibly separated into two layers by a centrifugal separator of 000 rpm for 1 to 2 minutes, were weighed, and concentrated hydrochloric acid 10 to 10 g according to JIS-K-1408 (1966). 20 ml was added to evaporate to dryness, and the precipitated solid was washed with pure water, filtered and dried, and quantified as SiO 2 . From the SiO 2 concentration, it was calculated that the concentration of alkaline water glass in the upper layer liquid was about 5% and the concentration of alkaline water glass in the lower layer liquid was about 17%. That is, from the results of the phase-contrast optical microscope image analysis and the results of the alkali water glass concentration distribution analysis, assuming that the total alkali water glass in the system is 100, less than 12% is distributed to the upper layer and more than 88% is distributed to the lower layer. It was found that the distribution ratio of alkaline water glass to the sea phase was 88%.
【0143】また生成したウェットゲルを用いた脱水乾
燥試験後のシリカエアロゲル1は、みかけ蜂の巣状の無
機質硬化相を持つシリカエアロゲル1であり、光学顕微
鏡によるゲル化後の画像写真から解析した値で無機質硬
化連続相占有面積が17〜19容量%を占め、かつ気泡
サイズとしておよそ10〜150μmの範囲、平均する
と40μmサイズの独立気泡を数多く内蔵する高強度軽
量シリカエアロゲル成型体であった。また無機硬化膜の
厚みはおよそ0.5〜5μmの範囲、平均膜厚値では約
2.8μmな特性を持つ高強度軽量シリカエアロゲル成
型体であった。なお、実施例3のウェットゲルはO/W
型のゲルであり、海相がおよそ22容積%、島相がおよ
そ78容積%を占めるものとなっていた。The silica aerogel 1 after the dehydration and drying test using the formed wet gel is a silica aerogel 1 having an apparently honeycomb-like inorganic hardened phase, and is a value analyzed from an image photograph after gelation by an optical microscope. The molded article was a high-strength lightweight silica airgel molded article in which the area occupied by the inorganic hardened continuous phase occupied 17 to 19% by volume and contained therein a large number of closed cells having a bubble size in the range of about 10 to 150 μm, on average 40 μm. Further, the inorganic cured film was a high-strength lightweight silica airgel molded article having a characteristic in a range of about 0.5 to 5 μm and an average film thickness of about 2.8 μm. The wet gel of Example 3 was O / W
It was a gel of the type, with the sea phase occupying about 22% by volume and the island phase occupying about 78% by volume.
【0144】実施例4記載の水ガラス溶液組成物を別個
に調製して、直ちに位相差型光学顕微鏡を用いた画像写
真解析または遠心分離による分配容量比測定から海相分
配率80容量%、島相分配率20容量%なO/W型溶液
組成物であると判明。またその200容量部を用いて毎
分30,000回転の遠心分離器で1〜2分間強制的に
2層分離させ、その上層または下層の5〜10gを秤量
採取してJIS−K−1408(1966年)に準じて
濃塩酸10〜15mlを加えて加熱蒸発乾固させ、析出
した固体を純水で洗浄ロ過してSiO2分として定量し
た。SiO2濃度から、概略それぞれ上層液中のアルカ
リ水ガラス含有濃度で約6.4%、下層液中のアルカリ
水ガラス濃度が約16.5%と判明した。すなわち系中
の全アルカリ水ガラスを100とするとその10%弱が
上層(島相)に、またその90%強が下層(連続相・海
相)に分配されていた。The water glass solution composition described in Example 4 was separately prepared and immediately analyzed by image photograph analysis using a phase-contrast optical microscope or distribution volume ratio measurement by centrifugation, whereby the sea phase distribution ratio was 80% by volume and the island It turned out to be an O / W type solution composition having a phase distribution of 20% by volume. Also, using 200 parts by volume, a two-layer separation was forcibly performed for 1 to 2 minutes by a centrifuge at 30,000 rpm, and 5 to 10 g of the upper or lower layer was weighed and collected to JIS-K-1408 ( According to 1966), 10 to 15 ml of concentrated hydrochloric acid was added, and the mixture was evaporated to dryness by heating. The precipitated solid was washed and filtered with pure water and quantified as SiO 2 . From the SiO 2 concentration, it was found that the alkaline water glass content in the upper layer solution was about 6.4% and the alkaline water glass concentration in the lower layer solution was about 16.5%. That is, assuming that the total alkali water glass in the system is 100, slightly less than 10% was distributed to the upper layer (island phase) and more than 90% was distributed to the lower layer (continuous phase / sea phase).
【0145】実施例4の水ガラス溶液組成物の硬化養生
5日後のウェットゲルの約5mm大に破壊した小片を純
水で洗浄し更に40℃雰囲気下で乾燥したシリカエアロ
ゲルの小片試料を用いて、走査型電子顕微鏡の100倍
または50,000倍で観察した結果、珪酸質連続相が
平均70μmで比較的揃った独立気泡の存在が見られ、
その独立気泡体の形状は角が丸みを持った12〜18面
体様であった。連続相は蜂の巣状のマトリックス構造を
持つシリカエアロゲル1であった。またその脱水乾燥試
験後のシリカエアロゲル1のモルフォロジーは、およそ
1.5〜8nmの範囲にある超微粒子珪酸質コロイド粒
子が細密充填されて成る蜂の巣様構造の高強度軽量シリ
カエアロゲル硬化体と判明した。かつまたその断面膜中
心層部の珪酸質コロイド粒子はやや大きい10〜30n
mサイズの該コロイド粒子が密接に強凝集した網目構造
が観察された。なお実施例4で使用した水溶性有機単量
硬化剤(水ガラス硬化剤)の1種であるエチレンカーボ
ネートは、一般にアルカリ水中で適宜加水分解し、アル
カリ水ガラスを硬化可能なCO2(炭酸)を徐々に系中
に放出する物質として公知で、従って実施例4(水ガラ
ス溶液組成物番号GU−4)の組成物では実質炭酸ガス
によってアルカリ水ガラスが硬化している系であるとみ
なす事が出来る。[0145] Five days after curing and curing of the water glass solution composition of Example 4, a small piece of the wet gel broken into about 5 mm in size was washed with pure water, and further dried using a sample of silica aerogel at 40 ° C. As a result of observation with a scanning electron microscope at 100 times or 50,000 times, the existence of closed cells in which the siliceous continuous phase was relatively uniform with an average of 70 μm was observed,
The shape of the closed cell was a dodecahedron having a rounded corner. The continuous phase was silica airgel 1 with a honeycomb matrix structure. Further, the morphology of the silica airgel 1 after the dehydration and drying test was found to be a high-strength lightweight silica airgel having a honeycomb-like structure in which ultrafine siliceous colloidal particles having a size of about 1.5 to 8 nm were closely packed. . In addition, the silicic colloidal particles in the central layer of the cross-sectional film are slightly large 10 to 30 n
A network structure in which the m-size colloidal particles were closely and strongly aggregated was observed. In addition, ethylene carbonate, which is one kind of water-soluble organic monomeric curing agent (water glass curing agent) used in Example 4, is generally appropriately hydrolyzed in alkaline water to obtain CO 2 (carbonic acid) capable of curing alkaline water glass. Is known as a substance that gradually releases into the system. Therefore, the composition of Example 4 (water glass solution composition No. GU-4) is regarded as a system in which the alkali water glass is hardened by substantial carbon dioxide gas. Can be done.
【0146】なお実施例4のシリカエアロゲル1の同走
査型電子顕微鏡の100倍の観測画像写真では乾燥ゲル
の破断面形状はまるで蜂の巣状であると記載したが、よ
り詳しくは、ひとつひとつの独立気泡が角に丸みを持っ
た12面体〜18面体の球状多面体または楕円状の多面
体形状を持つ物であった。該シリカエアロゲル1の連続
相形成相の肉厚は細い所で0.7μm厚い所で5μm、
平均すると3μmであり、断面Y字状部の構造観察で
は、その所々に周辺のコア(島)サイズと明らかに違っ
た0.1〜5ミクロン程度の更に微小な独立気泡体を内
臓するミクロ相構造が観察された。In the observation image of the silica airgel 1 of Example 4 at a magnification of 100 times by the same scanning electron microscope, the fracture surface of the dried gel was described as a honeycomb shape. Was a dodecahedral to octahedral spherical polyhedron with rounded corners or an elliptical polyhedron. The thickness of the continuous phase forming phase of the silica airgel 1 is 0.7 μm at a thin place, 5 μm at a thick place,
On average, it is 3 μm. According to the structure observation of the Y-shaped cross section, the microphase containing finer closed cells of about 0.1 to 5 μm, which are clearly different from the surrounding core (island) size in some places, Structure was observed.
【0147】なお、実施例4記載のO/W型の水ガラス
溶液組成物では、海相が約80容量%一方島相が約20
%の溶液組成物であったものが、ゲル化後の段階ではほ
ぼその比率が逆転し連続硬化相占有率が約18容量%、
島相(液滴相)が約82容量%を示すウェットゲルが生
成した。In the O / W type water glass solution composition described in Example 4, the sea phase was about 80% by volume and the island phase was about 20% by volume.
% Of the solution composition, the ratio is almost reversed at the stage after gelation, and the continuous hardening phase occupancy is about 18% by volume.
A wet gel having an island phase (droplet phase) of about 82% by volume was produced.
【0148】実施例5記載の水ガラス溶液組成物を別個
に調製して、直ちに位相差型光学顕微鏡を用いた画像写
真解析の結果は、実施例4と同様、島相分配率18〜2
3容量%、海相分配率77〜82容量%であった。この
結果から、水ガラス硬化剤種を変更してもその溶液調整
時の海島分配比率に大差が無いことが判明した。またそ
の200容量部を用いて毎分30,000回転の遠心分
離器で1〜2分間強制的に2層分離させ、その上層また
は下層の5〜10gを秤量採取してJIS−K−140
8(1966年)に準じて濃塩酸10〜15mlを加え
て加熱蒸発乾固させ、析出した固体を純水で洗浄ロ過し
てSiO2分として定量した。SiO2濃度からそれぞれ
上層液中のアルカリ水ガラス含有濃度で約6.4%、下
層液中のアルカリ水ガラス濃度が約16.5%と計算さ
れた。すなわち系中の全アルカリ水ガラスを100とす
るとその10%弱が上層(島相)に、またその90%強
が下層(連続相・海相)に分配されていた。またそのウ
ェットゲル硬化体は蜂の巣状のミクロ構造を持つ事が判
明。また同様にその乾燥試験または焼結試験を経て誘導
されたシリカエアロゲルもウェットゲルと同様のミクロ
な蜂の巣様の構造を持ち、平均70ミクロンで比較的揃
った独立気泡を多数内蔵する軽量なシリカエアロゲルで
あった。The water glass solution composition described in Example 5 was separately prepared, and immediately the result of image photograph analysis using a phase-contrast optical microscope showed that the distribution of the island phase was 18 to 2 as in Example 4.
It was 3% by volume and the sea phase distribution was 77 to 82% by volume. From this result, it was found that even if the type of the water glass hardener was changed, there was no significant difference in the sea-island distribution ratio when the solution was adjusted. Also, using 200 parts by volume, a two-layer separation was forcibly performed for 1 to 2 minutes by a centrifuge at 30,000 revolutions per minute, and 5 to 10 g of the upper or lower layer was weighed and collected to JIS-K-140.
8 (1966), 10 to 15 ml of concentrated hydrochloric acid was added, and the mixture was evaporated to dryness by heating, and the precipitated solid was washed with pure water, filtered, and quantified as SiO 2 . From the SiO 2 concentration, it was calculated that the concentration of alkaline water glass in the upper layer liquid was about 6.4%, and the concentration of alkaline water glass in the lower layer liquid was about 16.5%. That is, assuming that the total alkali water glass in the system is 100, slightly less than 10% was distributed to the upper layer (island phase) and more than 90% was distributed to the lower layer (continuous phase / sea phase). It was also found that the cured wet gel had a honeycomb microstructure. Similarly, silica aerogel derived through its drying test or sintering test also has a micro honeycomb-like structure similar to a wet gel, and is a lightweight silica aerogel containing a large number of relatively uniform closed cells with an average of 70 microns. Met.
【0149】[0149]
【表1】 [Table 1]
【0150】実施例6〜実施例10 主剤液Aとして比重1.6のJIS−2号珪酸ソーダ系
水ガラスの50mlまたは比重1.41のJIS−3号
珪酸ソーダ系水ガラスの50mlまたは比重1.27の
JIS−4号珪酸ソーダ系水ガラスの50mlと残り水
道水からなる液を表2記載の様にそれぞれ用意し、一方
硬化剤液Bとしてはそれぞれ表2記載の水溶性有機高分
子およびアルカリ水中で徐放性の酸成分を遊離放出する
水溶性有機単量硬化剤を用いて表2記載の各硬化剤液B
を用意した。なお、表2の硬化剤B液に於いて、合計容
量と各成分の配合部との関係は、各実施例の硬化剤B液
の調整方法として、まず水以外の各成分をメスシリンダ
ー中に採取し、残り水を加えて合計容量となる様に調整
されてなる事を表す。それらの主剤液Aと硬化剤液Bと
をそれぞれ18℃前後の液温調製後に、表2記載の容量
比率に従って水ガラス溶液組成物番号GU6(実施例
6)、水ガラス溶液組成物番号GU7(実施例7)、水
ガラス溶液組成物番号GU8(実施例8)、水ガラス溶
液組成物番号GU9(実施例9)、水ガラス溶液組成物
番号GU10(実施例10)を調製した。Examples 6 to 10 50 ml of JIS-2 sodium silicate water glass having a specific gravity of 1.6 or 50 ml of JIS-3 sodium silicate water glass having a specific gravity of 1.41 or a specific gravity of 1 was used as the main component liquid A. A liquid consisting of 50 ml of JIS-4 sodium silicate based water glass of No. 27 and the remaining tap water was prepared as shown in Table 2, while the hardener liquid B was prepared as the water-soluble organic polymer shown in Table 2 and Each curing agent liquid B shown in Table 2 using a water-soluble organic monomeric curing agent which releases a sustained-release acid component in alkaline water
Was prepared. In addition, in the curing agent B liquid in Table 2, the relationship between the total volume and the blending part of each component is as follows. First, each component other than water is placed in a measuring cylinder as a method of adjusting the curing agent B liquid in each example. It indicates that the sample was collected and the remaining water was added to adjust the total volume. After adjusting the liquid temperatures of the main agent liquid A and the curing agent liquid B to about 18 ° C., respectively, the water glass solution composition No. GU6 (Example 6) and the water glass solution composition No. GU7 (Example 6) in accordance with the volume ratios shown in Table 2. Example 7) A water glass solution composition number GU8 (Example 8), a water glass solution composition number GU9 (Example 9), and a water glass solution composition number GU10 (Example 10) were prepared.
【0151】混合は30秒間すばやく行ってのち、その
1滴をスライドガラスに取りカバーグラスを載せ位相差
型光学顕微鏡で覗いて該混和液が不均一な海島構造を有
する液であるか否かの観察を行った。その結果を表2の
混和液の観察結果の欄に記載した。またその顕微鏡観察
をグラウト剤組成物のゲル化まで観察を継続し、析出す
る不透明な珪酸コロイドゲルがどの相に発生するかを観
察し、海相が濃く不透明化(ゲル化網目構造を形成相)
する観察結果をアルカリ水ガラス含有相が海相を形成し
て有機無機複合複相ゲルを与える性質の薬液組成物であ
ると判断し、表中ではO/W型のグラウト剤組成物であ
るとした。各水ガラス溶液組成物の溶液物性とシリカエ
アロゲル物性を合せて表2に記載した。なお、表2中記
載の島:海分配比率とは各水ガラス溶液組成物の混和時
点からおおよそ30秒前後の液滴を採取し、すばやく位
相差型光学顕微鏡観察しその画像を採取解析算出して海
相と島相の容積比率を求めた結果を表す。なお、各シリ
カエアロゲル物性測定用に、実施例6〜実施例10の各
水ガラス溶液組成物を1液化しすばやく離型可能な容器
中に流し込み、18℃の温度下で静置ゲル化させて、厚
さ15mm×50mm×50mmの板状に複数個ゲル化
・成型した。更に室温で3日間養生後、取りだした各ウ
ェットゲル体を以下の乾燥試験と焼結試験に供した。Mixing was carried out quickly for 30 seconds, and one drop of the mixture was placed on a slide glass, placed on a cover glass, and viewed with a phase-contrast optical microscope to determine whether or not the mixture was a liquid having an uneven sea-island structure. Observations were made. The results are shown in the column of the observation result of the mixture in Table 2. In addition, the observation of the microscope was continued until the grouting agent gelled, and the opaque silicate colloid gel precipitated was observed in which phase, and the sea phase was thickened and opaque (the phase forming the gelled network structure). )
From the observation result, it was judged that the alkaline water glass-containing phase was a chemical composition having a property of forming a sea phase to give an organic-inorganic composite double-phase gel. did. Table 2 shows the solution properties and silica airgel properties of each water glass solution composition. In addition, the island: sea distribution ratio described in Table 2 means that droplets approximately 30 seconds after the mixing of each water glass solution composition are collected, observed with a phase-contrast optical microscope, and the images are collected, analyzed and calculated. It shows the result of calculating the volume ratio between sea and island phases. For the measurement of the physical properties of each silica airgel, each of the water glass solution compositions of Examples 6 to 10 was liquefied and poured into a quickly releasable container, and allowed to stand for gelation at a temperature of 18 ° C. A plurality of gels were formed into a plate having a thickness of 15 mm x 50 mm x 50 mm. Further, after curing at room temperature for 3 days, each of the removed wet gel bodies was subjected to the following drying test and sintering test.
【0152】実施例6〜実施例10の各ウェットゲル成
型体(厚さ15mm×50mm×50mmの板状型から
取りだした含水ゲル成型体)の1ケを用いて、80℃の
乾燥器中に24時間入れて脱水乾燥乾燥試験に供した。
その結果得られたシリカエアロゲル1の外観、みかけ密
度、1軸圧縮強度特性をそれぞれ測定し、表2のシリカ
エアロゲル−1の物性覧に合せて記載した。また別個に
用意した実施例6〜実施例10の各ウェットゲル成型体
(厚さ15mm×50mm×50mmの板状型から取り
だした含水ゲル成型体)の1〜2ケを用いて、それぞれ
40℃で3日間脱水乾燥した後、毎分1℃の等速昇温可
能な電気炉中で窒素雰囲気下で800℃まで昇温焼成し
た後加熱を止め室温まで放冷する有機物の焼成除去試験
を行った。その焼成試験で得られたシリカエアロゲル−
2の外観、みかけ密度、1軸圧縮強度特性をそれぞれ測
定し、表2のシリカエアロゲル−2の物性覧に合せて記
載した。Using one of the wet gel molded bodies of Examples 6 to 10 (a hydrogel molded body taken out from a plate mold having a thickness of 15 mm × 50 mm × 50 mm), the mixture was placed in a dryer at 80 ° C. After 24 hours, it was subjected to a dehydration drying test.
The appearance, apparent density, and uniaxial compressive strength characteristics of the resulting silica airgel 1 were measured and described according to the physical properties of silica airgel-1 in Table 2. Each of the separately prepared wet gel molded bodies of Examples 6 to 10 (a hydrogel molded body taken out from a plate-shaped mold having a thickness of 15 mm × 50 mm × 50 mm) was prepared at 40 ° C. And then dehydrated and dried for 3 days in an electric furnace capable of raising the temperature at a constant rate of 1 ° C. per minute. Was. Silica airgel obtained in the firing test
The appearance, apparent density, and uniaxial compressive strength characteristics of Sample No. 2 were measured and described in accordance with the physical properties of silica airgel-2 in Table 2.
【0153】前記の実施例1〜実施例10の水ガラス溶
液組成物は瞬結型から長結型の特徴を持ち、1次的に誘
導されるウェットゲルを乾燥/または焼成すると驚愕的
なシリカエアロゲルが製造出来る事が明らかである。な
お実施例8で使用した水溶性有機単量硬化剤(水ガラス
硬化剤)の1種であるプロピレンカーボネートは、一般
にアルカリ水中で適宜加水分解し、アルカリ水ガラスを
硬化可能なCO2(炭酸)を徐々に系中に放出する物質
として公知で、従って実施例8(水ガラス溶液組成物番
号:GU−8)の組成物では実質炭酸ガスによってアル
カリ水ガラスが硬化している系であるとみなす事が出来
る。The water glass solution compositions of Examples 1 to 10 have characteristics of flash-setting type to long-setting type. It is clear that airgel can be produced. In addition, propylene carbonate, which is a kind of water-soluble organic monomeric curing agent (water glass curing agent) used in Example 8, is generally appropriately hydrolyzed in alkaline water to obtain CO 2 (carbonic acid) capable of curing alkaline water glass. Is known as a substance which gradually releases into the system. Therefore, the composition of Example 8 (water glass solution composition number: GU-8) is regarded as a system in which the alkali water glass is hardened by substantial carbon dioxide gas. I can do things.
【0154】[0154]
【表2】 [Table 2]
【0155】実施例11 表1、実施例3の水ガラス溶液組成物に於いて、γ−ブ
チロラクトンの12.6部(主剤液A中の全Na2Oに
対する仕込モル比で140モル%に相当する、またはN
a2Oに対する理論中和率では70%相当量)に替え
て、プロピレンカーボネートの7.5部(主剤液A中の
全Na2Oに対する仕込モル比で70モル%に相当す
る、またはNa2Oに対する理論中和率では70%相当
量)とした以外は全く実施例3と同様にして得た水ガラ
ス溶液組成物番号GU−11は、GU−3と同様10〜
12mpa・secと低粘度、その混和液の相構造がO
/W型、室温下で測定したゲルタイムで約1〜1.5分
と中結型の溶液組成物であった。なお、その1日養生し
てなるウェットゲルの1軸圧縮強度特性は6.3kgf
/cm2と超高強度特性を示した。また該ウェットゲル
を50℃で2日乾燥して得たシリカエアロゲル1は光学
顕微鏡観察で独立気泡サイズが35〜150ミクロン、
平均75ミクロンであり、ミクロな蜂の巣様の連続硬化
相をもち、みかけ密度が0.33g/cm3、1軸圧縮
強度は約10kgf/cm2を示し高強度な軽量多孔質
固結体であった。また該シリカエアロゲル1の走査型電
子顕微鏡観察では、シリカ質硬化膜が実施例3で得たシ
リカエアロゲル1の膜厚より0.15〜0.2μm程厚
くなっていた。また更に、該ウェットゲルを室温から8
00℃まで昇温し800℃で5時間焼結させて得たシリ
カエアロゲル2の1軸圧縮強度は18.5kgf/cm
2を示し、外観は○、みかけ密度が0.15g/cm3と
軽量かつ高強度な多孔質固結体であった。Example 11 In the water glass solution compositions of Table 1 and Example 3, 12.6 parts of γ-butyrolactone (corresponding to 140 mol% in the charged molar ratio to the total Na 2 O in the base solution A) Or N
instead of a 70% equivalent amount of a theoretical neutralization rate for 2 O), corresponding to 70 mol% in molar ratio to the total Na 2 O of 7.5 parts of propylene carbonate (in base material liquid A, or Na 2 Water glass solution composition No. GU-11 obtained in exactly the same manner as in Example 3 except that the theoretical neutralization ratio with respect to O was 70%) was 10 to 10 as in GU-3.
Low viscosity of 12 mpa · sec, the phase structure of the admixture is O
/ W type, a gel composition measured at room temperature of about 1 to 1.5 minutes. The uniaxial compressive strength characteristic of the wet gel cured for one day is 6.3 kgf.
/ Cm 2 and an ultrahigh strength characteristic. The silica airgel 1 obtained by drying the wet gel at 50 ° C. for 2 days has a closed cell size of 35 to 150 μm by observation with an optical microscope.
It is a high-strength, lightweight, porous compact with an average density of 75 microns, a micro-honeycomb continuous hardened phase, an apparent density of 0.33 g / cm 3 , and a uniaxial compressive strength of about 10 kgf / cm 2. Was. In addition, according to the scanning electron microscope observation of the silica airgel 1, the siliceous cured film was thicker by about 0.15 to 0.2 μm than the thickness of the silica airgel 1 obtained in Example 3. Still further, the wet gel is cooled from room temperature to 8
The uniaxial compressive strength of the silica airgel 2 obtained by raising the temperature to 00 ° C. and sintering at 800 ° C. for 5 hours is 18.5 kgf / cm.
2 and the external appearance was 、, and the apparent density was 0.15 g / cm 3, which was a lightweight and high-strength porous compact.
【0156】実施例12 表1、実施例3の水ガラス溶液組成物に於いて、γ−ブ
チロラクトンの12.6部(主剤液A中の全Na2Oに
対する仕込モル比で140モル%に相当する、またはN
a2Oに対する理論中和率では70%相当量)に替え
て、エチレンカーボネートの6.5部((主剤液A中の
全Na2Oに対する仕込モル比で70モル%に相当す
る、またはNa2Oに対する理論中和率では70%相当
量)とし、更にPEG−20,000の10部の内、そ
の半量の5部を両末端に活性なトリアルコキシシリル基
末端を有するプレポリマー1で代替した以外は全く実施
例3と同様にして得た水ガラス溶液組成物は、実施例3
と同様10〜11mpa・secと低粘度、その混和液
の相構造がO/W型、室温下で測定したゲルタイムで約
1.5〜2分を示し中結型の溶液組成物であった。な
お、その1日養生してなるウェットゲルの1軸圧縮強度
特性は8.5kgf/cm2と超高強度を持つものであ
った。また該ウェットゲルを50℃で2日乾燥して得た
シリカエアロゲル1は光学顕微鏡観察で独立気泡サイズ
が平均65ミクロンであり、ミクロな蜂の巣様の連続硬
化相をもち、みかけ密度が0.32g/cm2、1軸圧
縮強度は約13kgf/cm2を示し高強度な軽量多孔
質固結体であった。また更に、該ウェットゲルを室温か
ら800℃まで昇温し800℃で5時間焼結させて得た
シリカエアロゲル2の1軸圧縮強度は約20kgf/c
m2を示し、外観は○、みかけ密度が0.15g/cm3
と軽量かつ高強度な多孔質固結体であった。Example 12 In the water glass solution compositions of Table 1 and Example 3, 12.6 parts of γ-butyrolactone (corresponding to 140 mol% in the charged molar ratio to the total Na 2 O in the main solution A) Or N
6.5 parts of ethylene carbonate (equivalent to 70 mol% in terms of the charged molar ratio to the total Na 2 O in the main solution A, instead of the theoretical neutralization ratio for a 2 O of 70%) Equivalent to 70% in terms of the theoretical neutralization ratio to 2 O). Further, of 10 parts of PEG-20,000, half of the 5 parts were replaced with prepolymer 1 having active trialkoxysilyl group terminals at both terminals. A water glass solution composition obtained in exactly the same manner as in Example 3 except that
As in the above, the viscosity was as low as 10 to 11 mpa · sec, and the phase structure of the admixture was O / W type. The gel time measured at room temperature was about 1.5 to 2 minutes. The uniaxial compressive strength characteristics of the wet gel cured for one day were as high as 8.5 kgf / cm 2 . The silica aerogel 1 obtained by drying the wet gel at 50 ° C. for 2 days has an average closed cell size of 65 μm by observation with an optical microscope, has a microscopic honeycomb-like continuous hardened phase, and has an apparent density of 0.32 g. / Cm 2 , and the uniaxial compressive strength was about 13 kgf / cm 2 , indicating a high-strength lightweight porous compact. Further, the uniaxial compressive strength of the silica airgel 2 obtained by raising the temperature of the wet gel from room temperature to 800 ° C. and sintering at 800 ° C. for 5 hours is about 20 kgf / c.
indicates m 2, appearance ○, apparent density of 0.15 g / cm 3
And a lightweight and high-strength porous compact.
【0157】実施例13 表1、実施例5の水ガラス溶液組成物に於いて、硬化剤
液B中に配合された75%精製燐酸の2.75部に替え
て、75%濃度の硫酸2.8部とした以外は全く実施例
5と同様にした得た水ガラス溶液組成物は粘度20mp
a・sec未満と低粘度中結型ゲル特性を示した。そし
てそのウェットゲル強度は6kgf/cm2のものが得
られ、実施例5のGU−5ウェットゲル物性と大差無
く、ほとんど一緒であった。また該ウェットゲルを50
℃で2日乾燥して得たシリカエアロゲル1はミクロな蜂
の巣様の連続無機質硬化相をもち、みかけ密度が0.2
9g/cm3、1軸圧縮強度は約12kgf/cm2を示
し高強度な軽量多孔質固結体であった。Example 13 In the water glass solution compositions of Table 1 and Example 5, 75% sulfuric acid 2% was replaced by 2.75 parts of 75% purified phosphoric acid blended in the curing agent liquid B. The water glass solution composition obtained in the same manner as in Example 5 except that the amount was 0.8 parts, had a viscosity of 20 mp.
When it was less than a · sec, it exhibited low-viscosity medium-cured gel characteristics. The wet gel having a strength of 6 kgf / cm 2 was obtained, and was almost the same as the GU-5 wet gel of Example 5 with almost no difference in physical properties. In addition, 50 parts of the wet gel
The silica airgel 1 obtained by drying at 2 ° C. for 2 days has a continuous inorganic hardened phase like a micro honeycomb and has an apparent density of 0.2.
It was 9 g / cm 3 and the uniaxial compressive strength was about 12 kgf / cm 2 , indicating a high-strength, lightweight, porous compact.
【0158】実施例14 表1の実施例5で75%精製燐酸に替えてその2倍モル
当量に相当する量の酢酸を用いた以外は全く同様にした
得た水ガラス溶液組成物から誘導されたウェットゲルを
50℃で2日乾燥して得たシリカエアロゲル1はミクロ
な蜂の巣様の連続硬化相をもち、みかけ密度が0.30
g/cm3、1軸圧縮強度は約12kgf/cm2を示し
高強度な軽量多孔質固結体であり、実施例5で得たシリ
カエアロゲル1と大差無いことが判明した。Example 14 A water glass solution composition obtained in the same manner as in Example 5 of Table 1 except that 75% purified phosphoric acid was used in place of 75% purified phosphoric acid and acetic acid was used in an amount equivalent to twice the molar equivalent thereof. The silica aerogel 1 obtained by drying the wet gel at 50 ° C. for 2 days has a continuous hardened phase like a micro honeycomb and has an apparent density of 0.30.
g / cm 3 , and the uniaxial compressive strength was about 12 kgf / cm 2 , indicating that it was a high-strength, lightweight, porous compact, which was not much different from the silica airgel 1 obtained in Example 5.
【0159】実施例15 表1の実施例5で75%精製燐酸に替えてその2倍モル
当量に相当する量の重炭酸ナトリウムと重炭酸カリウム
の重量比1:1の混合してなる重炭酸塩を用いた以外は
全く同様にした得たシリカエアロゲル1は実施例5で得
たシリカエアロゲル1と何等ゲル強度、密度、耐水性な
どの特性はほとんど一緒で変らなかった。Example 15 Bicarbonate obtained by mixing sodium bicarbonate and potassium bicarbonate in a weight ratio of 1: 1 equivalent to twice the molar equivalent thereof in Example 5 of Table 1 in place of 75% purified phosphoric acid The silica aerogel 1 obtained in exactly the same manner except that the salt was used, had almost the same properties as the silica aerogel 1 obtained in Example 5, such as gel strength, density and water resistance.
【0160】実施例16 表1の実施例5で75%精製燐酸に替えて2倍モル当量
に相当する量の硫酸水素ナトリウムと硫酸水素カリウム
の重量比1:1の混合してなる重硫酸塩を用いた以外は
全く同様にした得たシリカエアロゲル1は実施例5で得
たシリカエアロゲル1と何等ゲル強度、密度、耐水性な
どの特性はほとんど一緒で変らなかった。Example 16 Bisulfate prepared by mixing sodium hydrogen sulfate and potassium hydrogen sulfate in a weight ratio of 1: 1 corresponding to twice the molar equivalent in Example 5 of Table 1 in place of 75% purified phosphoric acid The silica aerogel 1 obtained in exactly the same manner except that the silica aerogel 1 obtained in Example 5 had almost no change in properties such as gel strength, density and water resistance.
【0161】実施例17 表1の実施例5で75%精製燐酸に替えて2倍モル当量
に相当する量の1N−塩酸溶液を用いた以外は全く同様
にした得た水ガラス溶液組成物はゲルタイムが2分55
秒とやや早くなった以外は実施例5と何等溶液物性、ウ
ェットゲル強度特性、シリカエアロゲル1の強度、密
度、耐水性などの特性はほとんど一緒で変らなかった。Example 17 A water glass solution composition obtained in exactly the same manner as in Example 5 of Table 1 except that a 75% purified phosphoric acid was replaced by a 2N molar equivalent of a 1N hydrochloric acid solution was used. Gel time 2 minutes 55
Except for slightly faster seconds, the properties of the solution, the wet gel strength properties, and the properties of silica aerogel 1, such as strength, density and water resistance, were almost the same as in Example 5.
【0162】実施例18 表2の実施例6の水ガラス溶液組成物に於いて、使用し
たトリオール3の15部の替りに、トリオール1の15
部とした以外は全く実施例6と同様にして得た水ガラス
溶液組成物は、実施例6とほぼ同様に、その溶液粘度と
して20mpa・secに満たない低粘度なO/W型の
複相溶液であり、ゲルタイムが2分10秒、ウェットゲ
ルの1軸圧縮強度が13.8kgf/cm2を与える組
成物であった。得られたウェットゲルを、40℃で8時
間、120℃で8時間の2段階で脱水乾燥させて得たシ
リカエアロゲル1はみかけ密度が0.44g/cm3、
圧縮強度が16.5kg/cm2と高強度な軽量多孔質
固結体であった。また該シリカエアロゲル1の元素分析
マップ解析からは、実施例18の水ガラス溶液組成物に
於いてアルカリ水ガラスの分配率として概略88%以上
が海相に分配されてなる溶液組成物であると判明。実施
例18のウェットゲルならびにシリカエアロゲルの諸性
質は実施例6で得られたウェットゲルならびとシリカエ
アロゲル1とほぼ同様な高強度軽量シリカエアロゲル成
型体が製造される事が判明した。Example 18 In the water glass solution composition of Example 6 in Table 2, 15 parts of triol 1 were used instead of 15 parts of triol 3 used.
The water glass solution composition obtained in exactly the same manner as in Example 6 except that it was used as a part was a low-viscosity O / W-type double phase having a solution viscosity of less than 20 mpa · sec, almost in the same manner as in Example 6. The composition was a solution that gave a gel time of 2 minutes and 10 seconds and a uniaxial compressive strength of a wet gel of 13.8 kgf / cm 2 . The silica aerogel 1 obtained by dehydrating and drying the obtained wet gel at 40 ° C. for 8 hours and 120 ° C. for 8 hours has an apparent density of 0.44 g / cm 3 ,
It was a lightweight porous compact having a high compressive strength of 16.5 kg / cm 2 . From the elemental analysis map analysis of the silica airgel 1, the water glass solution composition of Example 18 was found to be a solution composition in which about 88% or more of the alkali water glass was distributed to the sea phase in terms of the distribution ratio of alkali water glass. It turns out. It was found that the properties of the wet gel and silica airgel of Example 18 were almost the same as the wet gel and silica airgel 1 obtained in Example 6, and a high-strength lightweight silica airgel molded article was produced.
【0163】実施例19 表2の実施例7の水ガラス溶液組成物に於いて、使用し
たPEOの3部の替りに、HECの2部とした以外は全
く実施例7と同様にして得た水ガラス溶液組成物は、実
施例7とほぼ同様の、溶液粘度として30mpa・se
cに満たない低粘度の粘性挙動を示し、ゲルタイムが5
分40秒、ウェットゲル強度が1.8kgf/cm2、
O/W型の複相構造を持った水ガラス溶液組成物である
事が判明し、そのウェットゲル物性がほとんど実施例7
で得たウェットゲル物性と同一であった。また実施例7
と同一条件下で製造されたシリカエアロゲル1の強度、
密度、耐水性などの特性も実施例7で得たシリカエアロ
ゲル1とほとんど一緒であった。Example 19 The water glass solution composition of Example 7 in Table 2 was obtained in exactly the same manner as in Example 7, except that 2 parts of HEC were used instead of 3 parts of PEO used. The water glass solution composition had a solution viscosity of 30 mpa · s
Low viscosity viscosity less than c, gel time of 5
Min. 40 seconds, wet gel strength is 1.8 kgf / cm 2 ,
It was found that the composition was a water glass solution composition having an O / W type double-phase structure, and its wet gel properties were almost the same as those of Example 7.
Were the same as the physical properties of the wet gel obtained in the above. Example 7
Strength of silica airgel 1 produced under the same conditions as
Properties such as density and water resistance were almost the same as those of the silica airgel 1 obtained in Example 7.
【0164】比較例1〜比較例5 表3記載の様に主剤液Aと硬化剤液Bの2液をそれぞれ
用意し、その主剤液Aと硬化剤液Bとを表3記載の配合
容量比率で混和して比較水ガラス溶液組成物E−1(比
較例1)、比較水ガラス溶液組成物E−2(比較例
2)、比較水ガラス溶液組成物E−3(比較例3)、比
較水ガラス溶液組成物E−4(比較例3)、比較水ガラ
ス溶液組成物E−5(比較例5)をそれぞれ調整した。
なお、表3の硬化剤B液に於いて、合計容量と各成分の
配合部との関係は、各硬化剤B液の調整方法として、ま
ず水以外の各成分をメスシリンダー中に採取し、残り水
を加えて合計容量となる様に調整されてなる事を表す。
各比較例1〜5の水ガラス溶液組成物を用いて溶液特性
試験に供し、その結果を表3の合せて記載した。比較例
1〜5の水ガラス溶液組成物を用いたシリカエアロゲル
製造可否適性試験を以下の様にして行い、その適性結果
を表3に合せて示した。Comparative Examples 1 to 5 As shown in Table 3, two liquids of the main liquid A and the hardening liquid B were prepared, and the main liquid A and the hardening liquid B were mixed in the proportions shown in Table 3. Comparative water glass solution composition E-1 (Comparative Example 1), comparative water glass solution composition E-2 (Comparative Example 2), comparative water glass solution composition E-3 (Comparative Example 3), and Water glass solution composition E-4 (Comparative Example 3) and Comparative water glass solution composition E-5 (Comparative Example 5) were each prepared.
In addition, in the curing agent B liquid of Table 3, the relationship between the total volume and the blending part of each component is as follows. First, each component other than water is collected in a measuring cylinder as a method of adjusting each curing agent B liquid. It indicates that the remaining water is added to adjust the total volume.
Each of the water glass solution compositions of Comparative Examples 1 to 5 was subjected to a solution property test, and the results are shown in Table 3. The suitability test for silica aerogel production using the water glass solution compositions of Comparative Examples 1 to 5 was performed as follows, and the suitability results are shown in Table 3.
【0165】シリカエアロゲル製造可否適性試験 高さ15mm×50mm×50mm成型容器中で型一杯
に直前に1液化して成る該溶液組成物をそれぞれすばや
く流し込み、静置ゲル化させた。その後、2日間養生さ
せて得られた脱型可能なウェットゲル成型体についての
み、引続いて脱型ウェットゲル成型体を50℃乾燥器中
に3日間入れてシリカエアロゲル1の製造試験を試み
た。なお、乾燥中に多数の崩壊に通じるクラックの発
生、または激しい日割れを伴う微細化などで代表される
いわゆる乾燥崩壊現象が著しく観察された場合にはシリ
カエアロゲル1の製造が不可と判定、また極く僅かなミ
クロクラックの発生はあるが全体の形状をそのまま保っ
ているシリカエアロゲル体が得られた場合を製造可と判
定し、表3中に記載した。Suitability test for silica aerogel production suitability Each of the solution compositions, which had been liquefied immediately before being fully filled in a molding container having a height of 15 mm × 50 mm × 50 mm, were quickly poured, and allowed to stand to gel. Thereafter, only the demoldable wet gel molded product obtained by curing for 2 days was placed in a 50 ° C. drier for 3 days, and then a production test of silica airgel 1 was attempted. . In addition, when the generation of cracks leading to a large number of collapses during drying, or the so-called dry collapse phenomenon typified by miniaturization accompanied by severe sun cracking is remarkably observed, it is determined that the production of the silica airgel 1 is impossible, The production was judged to be possible when a silica airgel body having very small microcracks but maintaining the overall shape as it was was determined to be possible, and is shown in Table 3.
【0166】比較例1と比較例2は本発明記載の水ガラ
ス溶液組成物と同様にアルカリ水ガラスと水ガラス硬化
剤と水溶性有機高分子と水とからなる組成物であるが、
その系が均一な混和液を呈し、ゲル化に至るまで光学顕
微鏡観察レベルで認識可能な不均一溶液を形成せずにゲ
ル化した。位相差透過型光学顕微鏡観察でも珪酸質コロ
イドゲルは全体に均一に生成している像がそれぞれ観察
された。したがって比較例1〜2の水ガラス溶液組成物
は低強度なウェットゲルしか生成せず、体積収縮率も実
施例2や実施例10の物と比較して大きく、成型時の寸
法安定性に欠ける課題がある事が判明。またシリカエア
ロゲル製造可否適性試験により、激しい乾燥崩壊が観察
された事からシリカエアロゲル製造は不可であることが
判明した。Comparative Examples 1 and 2 are compositions comprising an alkali water glass, a water glass hardener, a water-soluble organic polymer and water, like the water glass solution composition according to the present invention.
The system exhibited a homogeneous admixture and gelled without formation of a heterogeneous solution recognizable at the level of optical microscopy until gelling. Observation with a phase-contrast transmission optical microscope revealed that the siliceous colloidal gel was uniformly formed throughout. Therefore, the water glass solution compositions of Comparative Examples 1 and 2 produce only a low-strength wet gel, and have a larger volume shrinkage than those of Examples 2 and 10 and lack dimensional stability at the time of molding. It turns out that there is an issue. In addition, in the aerogel production suitability test, it was found that vigorous drying collapse was observed, so that silica aerogel production was not possible.
【0167】また比較例3と比較例4は本発明記載の水
ガラス溶液組成物と同様にアルカリ水ガラスと水ガラス
硬化剤と水溶性有機高分子と水とからなる組成物である
が、その系が不均一なW/O型の混和液を呈し、アルカ
リ水ガラスを主成分として多く含む液滴相が調製直後か
ら安定な島相を形成した状態のままゲル化に至る事か
ら、系がみかけ白く白濁増粘固化した様に硬化反応が更
に進行しても該系はペースト状になるだけであり、脱型
が不可であった。位相差透過型光学顕微鏡観察でも珪酸
質コロイドゲルは、みかけ200〜400ミクロンサイ
ズの固体凝結島相として析出する挙動が観察された。従
ってそれ以降のウェットゲル物性試験やシリカエアロゲ
ル製造適性試験は行えなかった。すなわち、比較例3と
比較例4に示される様に、アルカリ水ガラスと水ガラス
硬化剤と水溶性有機高分子と水とを含有してなるW/O
型の水ガラス溶液組成物では、本発明が目的とする高強
度かつ耐水性や断熱性に富む多孔質無機成型体を製造出
来なかった。Comparative Examples 3 and 4 are compositions comprising alkaline water glass, a water glass hardener, a water-soluble organic polymer and water, as in the water glass solution composition according to the present invention. Since the system presents a W / O-type admixture in which the system is heterogeneous, and the droplet phase containing a large amount of alkali water glass as a main component leads to gelation immediately after preparation while forming a stable island phase, Even if the curing reaction further proceeds as if it were apparently white and cloudy and the viscosity was solidified, the system merely turned into a paste and could not be removed. The behavior of the siliceous colloidal gel precipitated as a solid coagulated island phase having an apparent size of 200 to 400 microns was also observed by phase-contrast transmission optical microscope observation. Therefore, subsequent tests of the physical properties of the wet gel and the suitability of the silica aerogel were not performed. That is, as shown in Comparative Examples 3 and 4, a W / O containing alkali water glass, a water glass hardener, a water-soluble organic polymer, and water.
With the water glass solution composition of the mold type, a porous inorganic molded article having high strength, high water resistance, and excellent heat insulating properties, which is the object of the present invention, could not be produced.
【0168】また比較例5はアルカリ水ガラスと水ガラ
ス硬化剤と水とからなる水ガラス溶液組成物であるが、
水溶性有機高分子が当然含まれない事から混和時からゲ
ル化に至る系でほぼその液は調整時均一溶液であった。
比較例5の水ガラス溶液組成物から誘導されたウェット
ゲル強度は0.7kgf/cm2に満たない低強度な含
水ゲルであり、シリカエアロゲル製造適性試験に供した
結果、表3に示めした様に、製造適性不可と判明。尚該
シリカエアロゲル製造適性試験では割れに通じる崩壊が
多数観察され、成型形状を保持した軽量なシリカエアロ
ゲル1を得ることができなかった。Comparative Example 5 is a water glass solution composition comprising an alkali water glass, a water glass hardener, and water.
Since the water-soluble organic polymer was naturally not contained, the solution almost became a uniform solution at the time of preparation in a system from mixing to gelling.
The wet gel strength derived from the water glass solution composition of Comparative Example 5 was a low-strength water-containing gel of less than 0.7 kgf / cm 2 , and was subjected to a silica aerogel production suitability test. The results are shown in Table 3. Thus, it was determined that production suitability was not possible. Incidentally, in the silica aerogel production suitability test, many collapses leading to cracks were observed, and it was not possible to obtain a lightweight silica aerogel 1 maintaining a molded shape.
【0169】また更に、比較例5の室温下密閉して5日
養生後のウェットゲルを液体窒素で冷凍乾燥し、その1
mm大の粉末小片を採取し、走査型電子顕微鏡の30,
000倍でシリカエアロゲルのモルフォロジーを観察し
た結果、およそ20〜30nmの珪酸質コロイドが粗密
な状態に2次凝集してなる解析像を得た。従って比較例
5の含水してなるウェットゲル体のノナメーターサイズ
のミクロ構造はおよそ20〜30nmの珪酸質コロイド
粒子が粗密状態に凝集結合してなる含水珪酸コロイド質
ゲルと判明した。Further, the wet gel of Comparative Example 5, which was sealed at room temperature and cured for 5 days, was freeze-dried with liquid nitrogen.
A small piece of powder having a size of mm
As a result of observing the morphology of the silica airgel at a magnification of 000, an analytical image was obtained in which siliceous colloids of about 20 to 30 nm were secondarily aggregated in a coarse and dense state. Accordingly, the microstructure of the wet gel body containing water of Comparative Example 5 having a nonameter size was found to be a hydrous silicic acid colloidal gel in which silicate colloid particles of about 20 to 30 nm were cohesively bonded in a dense state.
【0170】[0170]
【表3】 [Table 3]
【0171】実施例20 3号水ガラスの100mlと水道水の100mlとから
なる主剤液を45℃に加温し用意し、一方硬化剤液とし
て、水溶性有機高分子の1種としてOH価から算出され
た分子量で約9,000のポリエチレングリコールの両
末端ヒドロキシル基に対して化学的理論量のエピクロル
ヒドリンを作用させて後、脱塩酸・精製してなる分子量
で約9,140のポリエチレングリコールジグリシジル
エーテル(別名;PEGのジエポキサイド変性物)の2
2部と、40%グリオキザールの49.5ml(アルカ
リ水ガラスのNa2Oに対するモル当量比率で210
%)と水の128mlとからなる45℃に加温調整して
なる溶液を用意した。その主剤液と硬化剤液を2ショッ
ト方式で容量比率が1:1で混和吐出して成る水ガラス
溶液組成物GU−20を調整した。Example 20 A main solution consisting of 100 ml of No. 3 water glass and 100 ml of tap water was heated to 45 ° C. and prepared. On the other hand, as a curing agent liquid, one of water-soluble organic polymers was used to determine the OH value. A chemically stoichiometric amount of epichlorohydrin is allowed to act on both terminal hydroxyl groups of polyethylene glycol having a calculated molecular weight of about 9,000, followed by dehydrochlorination and purification to obtain polyethylene glycol diglycidyl having a molecular weight of about 9,140. Ether (also known as a modified epoxide of PEG) 2
2 parts and 49.5 ml of 40% glyoxal (210 in molar equivalent ratio of alkaline water glass to Na 2 O)
%) And 128 ml of water and heated to 45 ° C. to prepare a solution. A water glass solution composition GU-20 was prepared by mixing and discharging the main agent liquid and the hardener liquid in a two-shot system at a volume ratio of 1: 1.
【0172】なお、事前に3号水ガラスの100mlと
分子量が約9,140のポリエチレングリコールジグリ
シジルエーテルの22部と水の288部とからなる3成
分で構成された溶液でアルカリ水ガラスの分配平衡と相
構造の関係を調査した。その結果該3成分系水ガラス溶
液組成物は不均一かつ安定な海島複相溶液を呈し、海相
の容積分配率が66%、島相の容積分配率が34%と判
明。また遠心分離した上または下層を採取し成分分析を
試みた結果から、海相を形成する液はアルカリ水ガラス
含有濃度が16.8〜17%、水として82〜82.5
%、残り0.5〜0.7%がポリエチレングリコールジ
グリシジルエーテルから成っている事が判明。また島相
を形成する液はアルカリ水ガラス濃度が約4.8〜5%
の範囲、水が82〜81.5%、残り16.5〜16.
7%がポリエチレングリコールジグリシジルエーテルの
組成物である事が判明した。Alkaline water glass was previously distributed in a solution composed of 100 ml of No. 3 water glass, 22 parts of polyethylene glycol diglycidyl ether having a molecular weight of about 9,140, and 288 parts of water. The relationship between equilibrium and phase structure was investigated. As a result, it was found that the three-component water glass solution composition exhibited a non-uniform and stable sea-island double-phase solution, and the volume distribution of the sea phase was 66% and the volume distribution of the island phase was 34%. Further, from the result of collecting the upper or lower layer separated by centrifugation and conducting component analysis, it was found that the liquid forming the sea phase had an alkaline water glass content of 16.8 to 17% and water of 82 to 82.5
% And the remaining 0.5-0.7% was found to consist of polyethylene glycol diglycidyl ether. The solution forming the island phase has an alkaline water glass concentration of about 4.8 to 5%.
82 to 81.5% of water, remaining 16.5 to 16.
It was found that 7% was a composition of polyethylene glycol diglycidyl ether.
【0173】したがって該3成分系からなる水ガラス溶
液組成物では、海相に分配されるアルカリ水ガラスの割
合は87〜89%であると求められた。また同様に、島
相に分配されるポリエチレングリコールジグリシジルエ
ーテルの割合は96〜97%であると求められる。また
なおGU−29の水ガラス溶液組成物を混和配合時の温
度として2℃の極低温とし、ゲルタイムを大幅に遅延さ
せて強制的に毎分数万回転下で5分間かけて遠心分離し
た結果、上層と下層の容量比は上層:下層で約31:6
9であり、前記3成分系での分配容量比率(上層:下層
で34:66の結果)とほぼ同じであった。また分離採
取した下層サンプル中のシリカ分分析値を基に算出され
たアルカリ水ガラス含有濃度も17%と求められ、結果
として該4成分系からなる水ガラス溶液組成物GU−2
0では海相に分配されるアルカリ水ガラスの割合は87
〜89%であると知れ、前記3成分の場合の分配率とほ
ぼ一緒であった。Therefore, in the water glass solution composition composed of the three-component system, the ratio of the alkali water glass distributed to the sea phase was determined to be 87 to 89%. Similarly, the proportion of polyethylene glycol diglycidyl ether distributed to the island phase is required to be 96 to 97%. In addition, the GU-29 water glass solution composition was mixed at an extremely low temperature of 2 ° C. as a temperature at the time of mixing and blending, and the gel time was greatly delayed, and the centrifugation was performed at tens of thousands of revolutions per minute for 5 minutes. The capacity ratio of the upper layer to the lower layer is about 31: 6 for the upper layer: the lower layer.
9, which was almost the same as the distribution capacity ratio of the three-component system (the upper layer: the lower layer: 34:66). The alkali water glass content calculated based on the silica content analysis value in the separated lower layer sample was also determined to be 17%, and as a result, the quaternary water glass solution composition GU-2 was obtained.
At 0, the proportion of alkaline water glass distributed to the sea phase is 87
8989%, which was almost the same as the partition ratio in the case of the three components.
【0174】水ガラス溶液組成物GU−20の45℃時
のゲルタイムは3分以内と早く、該温度下では中結型特
性を示した。また一方25℃時のゲルタイムは12〜1
5分と長く、室温下では中長結型特性を持つ事が判明。
また45℃でゲル化誘導されたウェットゲルはみかけ蜂
の巣状の珪酸コロイド高分子凝集層を連続層とし、容積
比率で17〜18%を占め、その45℃/1日養生後の
ウェットゲルの1軸圧縮強度が14.5Kgf/cm2
と超高強度特性を持つものが製造された。また該養生後
の体積収縮率は2%以下と低かった。該特性を持つGU
−20のウェットゲル成型体を更に50℃乾燥器に2日
間入れて製造されたシリカエアロゲル1は外観が○であ
り、みかけ密度0.22g/cm3、1軸圧縮強度が1
9kg/cm2と判明し、軽量かつ超高強度なシリカエ
アロゲル1が製造された事が判明した。The gel time at 45 ° C. of the water glass solution composition GU-20 was as early as 3 minutes or less, and showed a sintering property at the temperature. On the other hand, the gel time at 25 ° C. is 12 to 1
As long as 5 minutes, it has been found that it has medium-to-long-form characteristics at room temperature.
The wet gel induced to gel at 45 ° C. has an apparent honeycomb-like silicate colloid polymer aggregate layer as a continuous layer and occupies 17 to 18% in volume ratio. One of the wet gels after curing at 45 ° C./day. Axial compressive strength is 14.5Kgf / cm 2
And those with ultra-high strength properties were produced. The volume shrinkage after the curing was as low as 2% or less. GU with this property
The silica airgel 1 produced by further placing the -20 wet gel molded body in a dryer at 50 ° C. for 2 days has an O appearance, an apparent density of 0.22 g / cm 3 , and a uniaxial compressive strength of 1
It turned out to be 9 kg / cm 2, which proved that the silica airgel 1 having a light weight and an ultra-high strength was produced.
【0175】また更には、該特性を持つGU−20のウ
ェットゲル成型体を更に室温から800℃まで3℃/毎
分等速昇温下に空気中で焼成する有機物の燥成除去試験
に供した結果、外観は△であったが、およそみかけ密度
が0.15g/cm3、1軸圧縮強度が最大で27kg
/cm2、また断熱特性は公知の電冷用硬質ウレタン発
砲体並みのシリカエアロゲル2が製造された。Further, the wet gel molded body of GU-20 having the above characteristics is further subjected to a drying and removing test of organic substances, which is fired in air from room temperature to 800 ° C. at a rate of 3 ° C./minute at a constant speed. As a result, the appearance was Δ, but the apparent density was about 0.15 g / cm 3 , and the maximum uniaxial compressive strength was 27 kg.
/ Cm 2 , and a silica airgel 2 having a heat insulating property comparable to that of a known hard urethane foam for electric cooling.
【0176】比較例6 3号水ガラスの100mlと水道水の100mlとから
なる主剤液200mlを25℃に加温し用意し、一方、
40%グリオキザールの49.5ml(アルカリ水ガラ
スのNa2Oに対するモル当量比率で210%)と水の
150.5mlとからなる25℃に加温調整してなる硬
化剤溶液200mlをそれぞれ用意した。その主剤液と
硬化剤液を2ショット方式で容量比率が1:1で混和吐
出して成る均一系からなる比較水ガラス溶液組成物E−
6を得た。その25℃に加温されてなる比較水ガラス溶
液組成物E−6はゲルタイムが23分11秒(中長結
型)、溶液粘度が5mpa・secで示される溶液特性
を持っていた。またE−6のゲル化後1日密閉養生させ
て得たウェットゲルの1軸圧縮強度特性は0.62Kg
f/cm2(破壊歪は2%)であり、きわめて脆弱な含
水ゲルしか製造されなかった。養生を10日まで延長し
た製造されたE−6のウェットゲルについても、そのゲ
ル強度は最大で1Kgf/cm2程度であり、養生時間
を高めても何等脆弱性を改良する事は困難であった。該
特性を持つE−6のウェットゲル成型体を更に50℃乾
燥器に3日間入れて行ったシリカエアロゲル製造適性試
験の結果、乾燥途中で自己崩壊(割れ)性が顕著に観察
された為シリカエアロゲル製造は不可と判明した。Comparative Example 6 200 ml of a base solution composed of 100 ml of No. 3 water glass and 100 ml of tap water was heated to 25 ° C. and prepared.
200 ml of a curing agent solution prepared by heating at 25 ° C., comprising 49.5 ml of 40% glyoxal (210% in molar equivalent ratio of alkali water glass to Na 2 O) and 150.5 ml of water, were prepared. A comparative water glass solution composition E- composed of a uniform system formed by mixing and discharging the main agent liquid and the hardener liquid in a two-shot system at a volume ratio of 1: 1.
6 was obtained. The comparative water glass solution composition E-6 heated to 25 ° C. had solution properties such that the gel time was 23 minutes and 11 seconds (medium-long sintering) and the solution viscosity was 5 mpa · sec. The uniaxial compressive strength of the wet gel obtained by sealing and curing for one day after gelation of E-6 is 0.62 kg.
f / cm 2 (fracture strain 2%), and only a very fragile hydrogel was produced. The gel strength of the manufactured E-6 wet gel obtained by extending the curing up to 10 days is at most about 1 kgf / cm 2 , and it is difficult to improve the fragility at all even if the curing time is increased. Was. As a result of a silica aerogel production suitability test in which the wet gel molded body of E-6 having the above properties was further placed in a 50 ° C. drier for 3 days, self-disintegration (cracking) was remarkably observed during drying, so that silica Airgel production proved impossible.
【0177】実施例21〜実施例25 主剤液Aとして比重1.41のJIS−3号珪酸ナトリ
ウム系水ガラスの50mlと残り水道水からなる液を表
4記載の様にそれぞれ用意し、一方硬化剤液Bとしては
末端シリル基含有水溶性有機高分子と、水溶性有機単量
硬化剤ならびに必要に応じて水溶性有機界面活性剤等を
併用使用してなる表4記載配合からなる各硬化剤液Bを
用意した。なお、硬化剤B液の表5記載の合計容量(m
l)と各成分の配合部との関係は、末端シリル基含有水
溶性有機高分子と水溶性有機単量硬化剤また更に必要に
応じて有機界面活性剤等を表4記載の配合割合となる様
にそれぞれメスシリンダー中に秤量採取し、水道水を加
えて表4記載の硬化剤B液の合計容量に調整して成る組
成物である事を表す。Examples 21 to 25 A liquid consisting of 50 ml of JIS-3 sodium silicate-based water glass having a specific gravity of 1.41 and the remaining tap water was prepared as the main agent liquid A as shown in Table 4, and was cured. Each of the curing agents having the composition shown in Table 4 prepared by using a water-soluble organic polymer containing a terminal silyl group, a water-soluble organic monomeric curing agent, and, if necessary, a water-soluble organic surfactant as the solution B. Liquid B was prepared. In addition, the total capacity (m
The relationship between l) and the compounding part of each component is such that the water-soluble organic polymer having a terminal silyl group and the water-soluble organic monomeric curing agent, and if necessary, the organic surfactant and the like are in the compounding ratio shown in Table 4. Each sample was weighed and collected in a measuring cylinder, and tap water was added thereto to adjust the total volume of the curing agent B liquid shown in Table 4 to indicate that the composition was obtained.
【0178】その主剤液Aと硬化剤液Bとを20℃で表
4記載の配合比率ですばやく混和し、水ガラス溶液組成
物番号GU−21(実施例21)、水ガラス溶液組成物
番号GU−22(実施例22)、水ガラス溶液組成物番
号GU−23(実施例23)、水ガラス溶液組成物番号
GU−24(実施例24)、水ガラス溶液組成物番号G
U−25(実施例25)の各200mlを調整した。混
合は30秒間すばやく行って1液化したのち、その1滴
をスライドガラスに取りカバーガラスを静かにのせて位
相差透過型光学顕微鏡で覗いて該混和溶液が不均一な海
島構造を有する系であるか否かの観察を行った結果、実
施例21〜実施例25のすべて系で不均一な海島構造を
有する系であった為、表4ではその相構造の特徴のみを
記載し、その結果をO/W型(アルカリ水ガラス溶液が
連続相を形成する系)、W/O型(アルカリ水ガラス溶
液が島相を形成する系)のいずれかで記号で判定し記載
した。また混合は30秒間すばやく行って1液化した実
施例21〜実施例25の各水ガラス溶液組成物を所定の
ウェットゲル製造用の型容器中に静かに流し込んで静置
し、ゲル化させて1日養生させた。その後脱型し、その
ウェットゲル成型体を用いて下記の各脱水乾燥法で、各
実施例ごとに各シリカエアロゲル1の製造した。また更
に、その該シリカエアロゲル1を用い、更に下記の各焼
成方法を経て各シリカエアロゲル2をそれぞれ製造して
物性を評価検討した。なお、シリカエアロゲル1または
シリカエアロゲル2製造時の寸法安定性に関する観察結
果は、体積変化率で1%未満変化する場合を◎の記号
で、1.1〜5%の変化がある場合を○の記号で、それ
以下は場合は×の記号で表4に示した。The main component liquid A and the curing agent liquid B were quickly mixed at 20 ° C. in the mixing ratio shown in Table 4, and the water glass solution composition No. GU-21 (Example 21) and the water glass solution composition No. GU -22 (Example 22), water glass solution composition number GU-23 (Example 23), water glass solution composition number GU-24 (Example 24), water glass solution composition number G
200 ml of each of U-25 (Example 25) was prepared. Mixing is carried out quickly for 30 seconds to liquefy, and one drop is placed on a slide glass, the cover glass is gently placed, and the mixture solution has a nonuniform sea-island structure when viewed with a phase-contrast transmission optical microscope. As a result of observing whether or not it was a system having a non-uniform sea-island structure in all the systems of Examples 21 to 25, Table 4 describes only the characteristics of the phase structure, and the results are shown in Table 4. Judgment was made by the symbol of O / W type (a system in which an alkaline water glass solution forms a continuous phase) or W / O type (a system in which an alkaline water glass solution forms an island phase) and described. In addition, each water glass solution composition of Examples 21 to 25, which was quickly mixed for 30 seconds to be liquefied, was gently poured into a predetermined wet gel production mold container, allowed to stand, and gelled. Cured a day. Thereafter, the mold was removed, and each silica airgel 1 was manufactured for each example by the following dehydration and drying methods using the wet gel molded body. Further, using the silica airgel 1, each silica airgel 2 was produced through each of the following firing methods, and the physical properties were evaluated and examined. In addition, the observation result regarding the dimensional stability at the time of the production of the silica airgel 1 or the silica airgel 2 is indicated by the symbol ◎ when the volume change rate is less than 1%, and the symbol ○ when the change is 1.1 to 5%. The symbols are shown in Table 4 below, and those below are indicated by the symbol x.
【0179】実施例21の硬化剤液Bで、水ガラス硬化
剤であるエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンを
除き、その分を水道水とした以外は全く同様に配合して
なる3成分系混合液の200部を別個に調整した。その
溶液を試験管に採取し毎分500回転で1時間遠心分離
操作をして2層分離させた結果、上層として40容量
%、下層が60容量%と判明。またその上層または下層
のそれぞれ1g程度を採取・秤量してJIS−K−14
08に準じてNa2Oで表されるアルカリ分濃度を測定
した結果、上層で5.5%、下層で17.8%と判明。
すなわち別個に調製した該3成分系組成物では仕込アル
カリ水ガラスを100とした時、その18%が上層中に
またその82%が下層中に分配平衡が成立していること
が判明した。したがって水ガラス溶液組成物番号GU−
21の調整直後の溶液下ではO/W型の海島構造を持つ
組成物であることが判った。また実際に実施例21の水
ガラス溶液組成物番号GU−21の位相差透過型光学顕
微鏡観察による海島構造とそのゲル化過程の継続観察で
は、海相の占める体積を減少させながらも全く転相する
ことなくゲル化し、O/W型溶液組成物であることが明
らかであった。A three-component mixed solution prepared in exactly the same manner as in the curing agent liquid B of Example 21 except that ethylene carbonate and γ-butyrolactone, which are water glass curing agents, were replaced with tap water. 200 parts were adjusted separately. The solution was collected in a test tube and centrifuged at 500 rpm for 1 hour to separate the two layers. As a result, it was found that the upper layer was 40% by volume and the lower layer was 60% by volume. In addition, about 1 g of each of the upper and lower layers is collected and weighed, and is measured according to JIS-K-14.
As a result of measuring the alkali concentration represented by Na 2 O in accordance with 08, it was found to be 5.5% in the upper layer and 17.8% in the lower layer.
That is, it was found that, when the alkali water glass charged was 100 in the separately prepared ternary composition, 18% of the alkali water glass had a distribution equilibrium in the upper layer and 82% had a distribution equilibrium in the lower layer. Therefore, the water glass solution composition number GU-
Under the solution immediately after the preparation of No. 21, it was found that the composition had an O / W type sea-island structure. In addition, according to the continuous observation of the sea-island structure and the gelation process of the water glass solution composition No. GU-21 of Example 21 by phase contrast transmission optical microscopy, the phase inversion was achieved while reducing the volume occupied by the sea phase. It gelled without performing, and it was clear that it was an O / W type solution composition.
【0180】また実施例21の水ガラス溶液組成物番号
GU−21のゲル化養生1日後のウェットゲル物性を調
べた結果は表4のとおりであり、そのウェットゲルから
誘導するシリカエアロゲル1の製造方法として、50℃
で2日間乾燥させて製造されたシリカエアロゲル1は、
走査型電子顕微鏡の100倍および50,000倍で観
察した結果、およそ40〜100μmサイズの角に丸み
を持つ12〜18面体状の独立気泡を数多く内包する、
いわゆる破断面が蜂の巣様のシリカエアロゲル1が製造
され、それらのみかけ密度と強度は表4に記載の様に、
たいへん軽量かつ超高強度なシリカエアロゲル1であっ
た。また実施例21で製造され、あらかじめ高さ15m
m×幅50mm×長さ50mmに切削加工したウェット
ゲル成型体を用いて、室温から800℃まで毎分2℃で
昇温し800℃で12時間焼結させて製造されたシリカ
エアロゲル2のみかけ密度と同強度ならびに耐水性結果
も合せて表5に示した。The results of an examination of the wet gel properties of the water glass solution composition No. GU-21 of Example 21 one day after gelation and curing are shown in Table 4, and the production of silica aerogel 1 derived from the wet gel is shown in Table 4. As a method, 50 ℃
Silica airgel 1 produced by drying for 2 days in
As a result of observation with a scanning electron microscope at 100 times and 50,000 times, a large number of 12 to 18-hedral closed cells with rounded corners having a size of about 40 to 100 μm are included.
So-called silica aerogels 1 having a so-called broken surface in a honeycomb shape are produced, and their apparent densities and strengths are as shown in Table 4.
It was a very lightweight and ultra-high strength silica airgel 1. It is manufactured in Example 21 and has a height of 15 m in advance.
A silica aerogel 2 manufactured by raising the temperature from room temperature to 800 ° C. at 2 ° C. per minute and sintering at 800 ° C. for 12 hours using a wet gel molded body cut to mx 50 mm wide and 50 mm long. Table 5 also shows the results of the density, the same strength, and the water resistance.
【0181】実施例21で製造された該シリカエアロゲ
ル1は40〜100μmの独立気泡を内包する有機無機
ハイブリッド型の多孔質複相キセロゲルであり、特に走
査型電子顕微鏡による20,000〜50,000倍で
観察結果では、該複相シリカエアロゲル成型体の独立気
泡膜近傍の超ミクロ構造(図4参照)はおよそ2〜5n
mの超微粒子が緻密に凝集結合されてなる硬化膜構造か
らなっていた。また更にその硬化相の深層附近の超ミク
ロ構造はおよそ10〜45nmサイズの超微粒子が細密
に凝集結合されてなる多孔質硬化膜構造からなってい
た。すなわち気泡と接する表面境界部ほどより小さいサ
イズのコロイド粒子の局在化した高密度な超ミクロ構造
が観察された。また硬化膜の厚みは細い所で0.5μ
m、厚い所で3μm、平均1.5μmの厚みを有する
等、特殊かつ微細な多孔質成型体構造を持つシリカエア
ロゲル1が製造されていることが判明した。The silica airgel 1 produced in Example 21 is an organic-inorganic hybrid type porous double-phase xerogel containing closed cells of 40 to 100 μm, and particularly 20,000 to 50,000 by a scanning electron microscope. The observation result at × 2 shows that the ultra-microstructure (see FIG. 4) near the closed cell membrane of the molded article of the double-phase silica airgel was about 2 to 5 n.
m was formed into a cured film structure in which minute particles were densely cohesively bonded. Further, the ultramicrostructure near the deep layer of the hardened phase had a porous hardened film structure in which ultrafine particles of about 10 to 45 nm in size were finely cohesively bonded. In other words, a localized high-density ultramicrostructure of colloid particles having a smaller size was observed at the surface boundary portion in contact with the bubbles. The thickness of the cured film is 0.5μ
m, a thickness of 3 μm at a thick place, and an average thickness of 1.5 μm. It was found that a silica airgel 1 having a special and fine porous molded body structure was produced.
【0182】前記した様に、仕込アルカリ水ガラスの8
2%以上を分配してなるO/W型、かつ海相が60容量
%からなる実施例21の水ガラス溶液組成物番号GU−
21から誘導されるウェットゲルは、海相:島相で表さ
れる容積分配比率が19:81へと変化してなる複相ゲ
ルであった。19容積%と極めて低い海相容積占有率で
あるにもかかわらず転相する事O/W型の複相ウェット
ゲルを製造でき、よって該ウェットゲル成型体からは独
立気泡として占有する空隙体積占有比率が80%以上と
軽量で、シリカエアロゲル1の1軸圧縮強度特性値はお
よそ17〜19kgf/cm2と驚異的な高強度特性と
共に、耐水性に優れるシリカエアロゲル1が製造可能で
あった。のホモゲルの1軸圧縮強度特性値は12kgf
/cm2と驚異的な超高強度値が得られた。As described above, 8 of the charged alkaline water glass was used.
Water glass solution composition No. GU- of Example 21 in which the O / W type in which 2% or more is distributed and the sea phase is 60% by volume.
The wet gel derived from No. 21 was a multiphase gel in which the volume distribution ratio represented by the sea phase: the island phase was changed to 19:81. O / W-type multi-phase wet gel can be produced despite the extremely low sea phase volume occupancy of 19% by volume, so that the void gel occupies as closed cells from the wet gel molded body. The ratio was 80% or more, the silica airgel 1 was lightweight, and the uniaxial compressive strength characteristic value of the silica airgel 1 was about 17 to 19 kgf / cm 2, which was surprisingly high. The uniaxial compressive strength characteristic value of the homogel is 12 kgf
A surprisingly high strength value of / cm 2 was obtained.
【0183】[0183]
【表4】 [Table 4]
【0184】次に実施例22の水ガラス溶液組成物GU
−22の調製直後の溶液は、位相差型光学顕微鏡による
観察画像から、おおよそ海相が77容量%、島相が23
容量%を占め、かつ島相が15〜25μmの島相からな
る液滴相を安定的に含有するミクロ複相溶液であった。
また一方十分ゲル化に至ったGU−22のウットゲル成
型体を40℃で5日間乾燥して製造されたシリカエアロ
ゲル1は、およそ30〜125μmの範囲、平均すると
80μmの独立気泡を内包し、比較的無機質に富む連続
硬化膜(独立気泡シェル膜の厚み)の厚みが0.4〜4
μm、平均膜厚で約3.5μmにある有機無機ハイブリ
ッド複相ゲルからなるシリカエアロゲル1であった。ま
た該GU−22の水ガラス溶液組成物に於いては、全ア
ルカリ水ガラス成分の内、その17%弱が島相形成液
に、またその83%強が海相形成液にそれぞれ分配され
てなる組成物である事が、該GU−22溶液組成物を3
℃低温下で遠心分離し、分取した各液の組成分析結果か
ら前記結果が判明。また該GU−22のウットゲル成型
体を80℃で5時間、続いて450℃で20時間焼成す
る方法で製造されたシリカエアロゲル2の諸物性は表4
に示す通りであり、軽量かつ超高強度特性に富みかつ耐
水性に優れるシリカエアロゲル2が製造された。また該
シリカエアロゲル2の断熱性能は電冷用途に使用されて
いる硬質ウレタンフォームと遜色の無い高断熱特性を持
つことが判明した。またシリカエアロゲル1およびシリ
カエアロゲル2共にその破断面のミクロ構造はみかけ蜂
の巣様を呈しており、独立気泡の占める占有体積がおよ
そ80容量%と判明した。Next, the water glass solution composition GU of Example 22 was used.
The solution immediately after the preparation of -22 has a sea phase of approximately 77% by volume and an island phase of 23 based on the image observed with a phase contrast optical microscope.
The micro-multiphase solution occupied a volume% and stably contained a droplet phase composed of an island phase having an island phase of 15 to 25 μm.
On the other hand, silica aerogel 1 produced by drying a GU-22 molded gel of GU-22 which has sufficiently gelled at 40 ° C. for 5 days contains closed cells of about 30 to 125 μm, averaging 80 μm. The thickness of the continuous cured film (thickness of the closed-cell shell film) rich in natural mineral is 0.4 to 4
The silica aerogel 1 was composed of an organic-inorganic hybrid biphasic gel having a thickness of 3.5 μm and an average thickness of about 3.5 μm. In the GU-22 water glass solution composition, less than 17% of the total alkali water glass component is distributed to the island phase forming liquid, and more than 83% of the total alkali water glass component is distributed to the sea phase forming liquid. The GU-22 solution composition
The above results were found from the results of the compositional analysis of each liquid separated by centrifugation at a low temperature of ℃. Table 4 shows the physical properties of the silica airgel 2 produced by baking the GU-22 molded wet gel at 80 ° C. for 5 hours and then at 450 ° C. for 20 hours.
As shown in Fig. 5, a silica airgel 2 which is lightweight, rich in ultra-high strength properties and excellent in water resistance was produced. It was also found that the heat insulating performance of the silica airgel 2 had high heat insulating properties comparable to those of rigid urethane foam used for electric cooling. Further, the microstructure of the fractured surface of both the silica airgel 1 and the silica airgel 2 showed an apparent honeycomb shape, and the volume occupied by the closed cells was found to be about 80% by volume.
【0185】表4に示す実施例23の水ガラス溶液組成
物GU−23を別個に調製し海島分配比率を測定した結
果、O/W型溶液であり、海相分配容積率で78%、島
相容積分配率22%と判明。またその5℃に冷却してな
る200容量部を用いて毎分30,000回転の遠心分
離器で1〜2分間強制的に2層分離させた上層および下
層の5〜10gをそれぞれ秤量採取してJIS−K−1
408(1966年)に準じて濃塩酸10〜20mlを
加えて蒸発乾固させ、析出した固体を純水で洗浄ロ過乾
燥してSiO2分として定量した。SiO2濃度からそれ
ぞれ上層液中のアルカリ水ガラス含有濃度が約7%、下
層液中のアルカリ水ガラス含有濃度が約13.7%と計
算された。すなわち位相差型光学顕微鏡画像解析結果お
よびアルカリ水ガラス濃度分配分析結果から、該水ガラ
ス溶液組成物番号GU−23の溶液では全アルカリ水ガ
ラス量を100とするとその17%弱が上層(島相)
に、またその83%強が下層(海相)に分配されてなる
不均一溶液組成物であった。また実施例22と同様な方
法で製造されたシリカエアロゲル1とシリカエアロゲル
2の諸物性は表4にそれぞれ示した。なお、該シリカエ
アロゲル1およびシリカエアロゲル2共にその破断面の
ミクロ構造はみかけ蜂の巣様を呈しており、独立気泡の
占める占有体積がおよそ75容量%程度と判明。該シリ
カエアロゲル2の断熱性能は電冷用途に使用されている
硬質ウレタンフォームと遜色の無い高断熱特性を持つこ
とが判明した。As a result of separately preparing the water glass solution composition GU-23 of Example 23 shown in Table 4 and measuring the sea-island distribution ratio, it was an O / W type solution. The phase volume distribution was found to be 22%. Using 200 parts by volume cooled to 5 ° C., 5 to 10 g of the upper layer and 5 to 10 g of the lower layer, which were forcibly separated into two layers by a centrifuge at 30,000 rpm for 1 to 2 minutes, were weighed and collected. JIS-K-1
According to 408 (1966), 10 to 20 ml of concentrated hydrochloric acid was added to evaporate to dryness, and the precipitated solid was washed with pure water, filtered and dried, and quantified as SiO 2 . From the SiO 2 concentration, it was calculated that the concentration of alkaline water glass in the upper layer liquid was about 7% and the concentration of alkaline water glass in the lower layer liquid was about 13.7%. That is, from the results of the phase-contrast optical microscope image analysis and the results of the alkali water glass concentration distribution analysis, in the solution of the water glass solution composition No. GU-23, when the total alkali water glass amount is 100, less than 17% of the total amount of the alkali water glass is in the upper layer (island phase). )
And more than 83% of the solution was a heterogeneous solution composition distributed to the lower layer (sea phase). Table 4 shows various physical properties of the silica airgel 1 and the silica airgel 2 produced in the same manner as in Example 22. The microstructure of the fracture surface of each of the silica airgel 1 and the silica airgel 2 has an apparent honeycomb shape, and the volume occupied by the closed cells is found to be about 75% by volume. It has been found that the heat insulating performance of the silica airgel 2 has high heat insulating properties comparable to those of rigid urethane foam used for electric cooling.
【0186】実施例24の水ガラス溶液組成物GU−2
4を別個に調製し、直ちに位相差型光学顕微鏡を用いた
画像写真解析した結果、O/W型溶液であり、海相分配
容積率で78%、島相容積分配率22%と判明。またそ
の3℃に冷却してなる200容量部を用いて毎分30,
000回転の遠心分離器で1〜2分間強制的に2層分離
させた上層および下層の5〜10gをそれぞれ秤量採取
してJIS−K−1408(1966年)に準じて濃塩
酸10〜20mlを加えて蒸発乾固させ、析出した固体
を純水で洗浄ロ過乾燥してSiO2分として定量した。
SiO2濃度からそれぞれ上層液中のアルカリ水ガラス
含有濃度が約6.9%、下層液中のアルカリ水ガラス含
有濃度が約13.6%と判明。すなわち位相差型光学顕
微鏡画像解析結果およびアルカリ水ガラス濃度分配分析
結果から、該GU−23溶液組成物中の全アルカリ水ガ
ラスを100とするとその約16%が上層(島相)に、
またその約84%が下層(海相)に分配されてなる不均
一溶液系であった。また実施例22と同様な方法で製造
されたシリカエアロゲル1とシリカエアロゲル2の諸物
性は表5にそれぞれ示した。なお、該シリカエアロゲル
1およびシリカエアロゲル2共にその破断面のミクロ構
造はみかけ蜂の巣様を呈しており、独立気泡の占める占
有体積がおよそ70容量%程度と判明。該シリカエアロ
ゲル2の断熱性能は電冷用途に使用されている硬質ウレ
タンフォームと遜色の無い高断熱特性を持つことが判明
した。Water glass solution composition GU-2 of Example 24
4 was prepared separately, and immediately subjected to image photograph analysis using a phase-contrast optical microscope. As a result, it was determined that the solution was an O / W solution, with a sea phase distribution volume ratio of 78% and an island phase volume distribution ratio of 22%. Further, using 200 parts by volume cooled to 3 ° C.,
5 to 10 g of the upper layer and the lower layer which were forcibly separated into two layers by a centrifuge of 2,000 rpm for 1 to 2 minutes were respectively weighed, and 10 to 20 ml of concentrated hydrochloric acid was collected according to JIS-K-1408 (1966). In addition, the mixture was evaporated to dryness, and the precipitated solid was washed with pure water, filtered and dried, and quantified as SiO 2 .
The concentration of alkali water glass in the upper layer liquid was found to be about 6.9%, and the concentration of alkaline water glass in the lower layer liquid was about 13.6% from the SiO 2 concentration. That is, from the results of the phase-contrast optical microscope image analysis and the alkali water glass concentration distribution analysis, if the total alkali water glass in the GU-23 solution composition is 100, about 16% of the total alkali water glass is in the upper layer (island phase).
About 84% of the solution was a heterogeneous solution system which was distributed to the lower layer (sea phase). Table 5 shows various physical properties of the silica airgel 1 and the silica airgel 2 produced by the same method as in Example 22. The microstructure of the fracture surface of each of the silica airgel 1 and the silica airgel 2 has an apparent honeycomb shape, and the volume occupied by the closed cells is found to be about 70% by volume. It has been found that the heat insulating performance of the silica airgel 2 has high heat insulating properties comparable to those of rigid urethane foam used for electric cooling.
【0187】実施例25の水ガラス溶液組成物GU−2
5はその3℃の200容量部を用い、毎分30,000
回転の遠心分離器で1〜2分間強制的に2層分離させ、
その上層または下層の5〜10gを秤量採取してJIS
−K−1408(1966年)に準じて濃塩酸10〜1
5mlを加えて加熱蒸発乾固させ、析出した固体を純水
で洗浄ロ過してSiO2分として定量した。SiO2濃度
から、概略それぞれ上層液中のアルカリ水ガラス含有濃
度で約5.6%、下層液中のアルカリ水ガラス濃度が約
16%と判明した。すなわち系中の全アルカリ水ガラス
を100とするとその12%弱が上層(島相)に、また
その88%強が下層(海相)に分配されてなるO/W型
溶液組成物と判明した。また実施例22と同様な方法で
製造されたシリカエアロゲル1とシリカエアロゲル2の
諸物性は表4にそれぞれ示した。なお、該シリカエアロ
ゲル1およびシリカエアロゲル2共にその破断面のミク
ロ構造は平均100ミクロンと比較的揃ったサイズの角
が丸みを持った12〜18面体の独立気泡を数多く内包
するみかけ蜂の巣様のミクロ構造を持つゲル成型物であ
り、その独立気泡の占める占有体積がおよそ70容量%
程度と判明。該シリカエアロゲル2の断熱性能は電冷用
途に使用されている硬質ウレタンフォームと遜色の無い
高断熱特性を持つことが判明した。Water glass solution composition GU-2 of Example 25
No. 5, using 200 parts by volume at 3 ° C., and 30,000 / min
Forcibly separate the two layers with a rotating centrifuge for 1-2 minutes,
5 to 10 g of the upper or lower layer is weighed and collected and JIS
Concentrated hydrochloric acid 10-1 according to -K-1408 (1966)
5 ml was added, and the mixture was heated and evaporated to dryness, and the precipitated solid was washed and filtered with pure water and quantified as SiO 2 . From the SiO 2 concentration, it was found that the concentration of the alkali water glass in the upper layer solution was about 5.6%, and the concentration of the alkali water glass in the lower layer solution was about 16%. That is, assuming that the total alkali water glass in the system was 100, an O / W solution composition in which slightly less than 12% was distributed to the upper layer (island phase) and more than 88% was distributed to the lower layer (sea phase). . Table 4 shows various physical properties of the silica airgel 1 and the silica airgel 2 produced in the same manner as in Example 22. The silica aerogel 1 and the silica aerogel 2 both have a microstructure of a fractured surface having an average size of 100 μm and an apparent honeycomb structure containing a large number of 12 to 18-hedral closed cells having relatively rounded corners. It is a gel molded product with a structure, and the closed cell occupies about 70% by volume.
It turns out to be a degree. It has been found that the heat insulating performance of the silica airgel 2 has high heat insulating properties comparable to those of rigid urethane foam used for electric cooling.
【0188】また製造された実施例22のシリカエアロ
ゲル2の走査型電子顕微鏡観察からは気泡を取り巻く連
続硬化相の肉厚は細い所で0.3ミクロン厚い所で3ミ
クロン、平均すると約1.5ミクロンと判明。またY字
型硬化断面部の内部の所々には、周辺の気泡サイズと明
らかに違った0.5〜3ミクロン程度の更に微小な不定
形な気泡を内蔵することものであることが判明した。From the observation of the produced silica airgel 2 of Example 22 by scanning electron microscopy, the thickness of the continuous hardened phase surrounding the bubbles was 3 μm at a small thickness of 0.3 μm and 3 μm at an average thickness of about 1. It turned out to be 5 microns. It was also found that microscopic irregular bubbles of about 0.5 to 3 microns, which are clearly different from the surrounding bubble size, were incorporated in the inside of the Y-shaped cured cross section.
【0189】比較例7 表4の実施例22の水ガラス溶液組成物GU−22に於
いて、硬化剤液Bの液中に配合されているプレポリマー
2を全く使用せず、その分を水道水とした以外は全く同
様に調整された比較水ガラス溶液組成物E−7は、透明
均一な系を呈し、ゲル化に至るまでミクロな海島相構造
を取る溶液では無かった。その25℃に加温されてなる
比較水ガラス溶液組成物E−7は溶液粘度が5mpa・
secでゲルタイムが4分40秒(中長結型)であっ
た。またE−7から製造されたウェットゲルの1軸圧縮
強度特性は0.7Kgf/cm2(破壊歪は3%)と低
く、きわめて脆弱なウェットゲル成型体しか生成しなか
った。養生を10日まで延長して製造された該E−7の
ウェットゲルについても、そのゲル強度は最大で0.9
Kgf/cm2程度であり、養生時間を高めても何等脆
弱性を改良する事は困難であった。該特性を持つE−7
のウェットゲル成型体を更に50℃乾燥器に3日間入れ
て行ったシリカエアロゲル製造適性試験の結果、乾燥途
中の振動や内部応力の蓄積などが原因と思われる自己崩
壊(割れ)現象が顕著に観察された。従ってE−7の脆
弱なウェットゲルを用いた高強度かつ軽量なシリカエア
ロゲルの製造は不可と結論された。Comparative Example 7 In the water glass solution composition GU-22 of Example 22 in Table 4, the prepolymer 2 blended in the curing agent solution B was not used at all, and the portion was replaced with tap water. The comparative water glass solution composition E-7, which was prepared in exactly the same manner except that it was water, exhibited a transparent and uniform system, and was not a solution having a micro-sea-island phase structure until gelation. The comparative water glass solution composition E-7 heated to 25 ° C has a solution viscosity of 5 mpa ·
In sec, the gel time was 4 minutes and 40 seconds (medium-long knot type). Further, the uniaxial compressive strength characteristic of the wet gel produced from E-7 was as low as 0.7 kgf / cm 2 (the breaking strain was 3%), and only an extremely brittle wet gel molded product was produced. The gel strength of the E-7 wet gel manufactured by extending the curing up to 10 days also has a maximum gel strength of 0.9.
It was about Kgf / cm 2 , and it was difficult to improve any fragility even if the curing time was increased. E-7 with this property
As a result of the silica aerogel production suitability test in which the wet gel molded product was further placed in a dryer at 50 ° C. for 3 days, a self-disintegration (cracking) phenomenon, which is considered to be caused by vibration during drying and accumulation of internal stress, was remarkable. Was observed. Therefore, it was concluded that it was impossible to produce a high-strength and lightweight silica aerogel using the fragile wet gel of E-7.
【0190】実施例26〜実施例30 実施例6で製造されたシリカエアロゲル1と同様にした
得たシリカエアロゲル1成型体を5ケ用意し、それぞれ
その1ケづつの片面に以下のシーラー剤および/または
塗料組成物をそれぞれ合計10kg/cm2の塗工量と
なる様に塗付し、室温で/30分更に80℃/30分の
2段方式で乾燥焼き付け処理して、各実施例26〜実施
例30の各片面塗装シールして成るシリカエアロゲル成
型体を製造した。その結果得られた塗工シリカエアロゲ
ル1の塗工面の性質を表5に合せて記載した。Examples 26 to 30 Five silica airgel 1 moldings obtained in the same manner as the silica airgel 1 produced in Example 6 were prepared, and the following sealant was applied to one side of each of them. And / or a coating composition was applied so as to have a total application amount of 10 kg / cm 2 , and was dried and baked at room temperature for 30 minutes and then at 80 ° C. for 30 minutes. -A silica airgel molded body formed by sealing each one side of Example 30 was produced. The properties of the coated surface of the coated silica airgel 1 obtained as a result are also shown in Table 5.
【0191】[0191]
【表5】 [Table 5]
【0192】記号の説明 Em1;東レ・ダウコーニング社製品である#SH82
00(シリコンエマルション)。 Em2;水性ウレタン樹脂である三井東圧化学社製品
「ユーバン」を使用。 AEアルマテックス;溶剤型アクリルラッカー塗料組成
物である三井東圧化学社製品「アルマテックス」を使
用。 ポリクリート;2液エポキシ塗料組成物である三井東圧
化学社製品「ポリクリート」を使用。 MTエラスタイル;特殊アクリルゴム系エマルション塗
料組成物である三井東圧化学社製品の「MTエラスタイ
ル」を使用。 速硬化ウレタン;2液速硬化型ウレタン塗料組成物であ
る三井東圧化学社製品で商品名「リムスプレー」を使
用。 塗膜密着性の判定基準;セロテープを密着させてよ90
゜ピールで剥離が無い場合を記号◎で、また極く極く僅
かにセロテープに塗膜の付着が観察される場合を○の記
号で、下地が出る様な場合を×の記号で表した。 耐透水性付与効果の判定;透水係数が1×10-6cc/
sec以下と非透水材料となっている場合を○の記号
で、1×10-4〜0.9×10-6cc/secの範囲に
ある場合を△の記号で、0.9×10-4以上と悪い場合
は×の記号で表した。Explanation of symbols Em1; # SH82 manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.
00 (silicon emulsion). Em2: "Uban", a product of Mitsui Toatsu Chemicals, an aqueous urethane resin, is used. AE Almatex: Uses "Almatex", a product of Mitsui Toatsu Chemicals, a solvent-based acrylic lacquer coating composition. Polycleat: Uses "Polycleat", a product of Mitsui Toatsu Chemicals, a two-part epoxy coating composition. MT Era Style: Uses "MT Era Style" manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, a special acrylic rubber-based emulsion coating composition. Quick-curing urethane; “Rim Spray” is a product of Mitsui Toatsu Chemicals Co., Ltd., which is a two-part, quick-curing urethane coating composition. Criteria for judging the adhesion of the coating film;
゜ The symbol ◎ indicates that there was no peeling with a peel, the symbol 塗膜 indicates that the coating film was very slightly adhered to the cellophane tape, and the symbol x indicates that the undercoat appeared. Judgment of water permeation resistance imparting effect; water permeability coefficient is 1 × 10 −6 cc /
sec. or less and a non-permeable material is indicated by a symbol ○, and a symbol in a range of 1 × 10 −4 to 0.9 × 10 −6 cc / sec is indicated by a symbol Δ, and 0.9 × 10 − When it was bad as 4 or more, it was represented by the symbol x.
【0193】[0193]
【発明の効果】実施例1〜実施例25と比較例1〜比較
例7との対比から明らかな様に、不均一かつ安定なミク
ロ海島構造を有しかつアルカリ水ガラスを主成分とする
液相が海相に高分配率で含有されてなる本発明記載のO
/W型の水ガラス溶液組成物を用い、低温領域下に脱型
可能な成型容器中にそのO/W型の溶液を注いでゲル化
させ、必要に応じて養生するなどの工程を経て製造され
るウェットゲルは、高い寸法安定性と高強度圧縮特性な
どに富む事、また該ウェットゲル成型体を製造して後、
800℃未満の範囲で加熱脱水乾燥および/または焼結
させる方法で製造されたシリカエアロゲルは、新規な構
造を持ち、そのミクロ構造はおおむね蜂の巣様のミクロ
構造をもっといることが特徴と言える。また本発明の高
強度軽量多孔質成型体の製造方法により製造されたシリ
カエアロゲル体は、みかけ密度が0.5g/cm3に満
たない極めて軽量性と同時に超高強度な圧縮強度を有
し、耐水浸漬時の寸法安定性に優れ、また更に、ウレタ
ン発砲体と同等な断熱性を有するなどの優れた性能を持
つことが判明した。一方、各比較例からは従来公知のア
ルカリ水ガラス含有組成物や均一溶液系からなる水ガラ
ス溶液組成物では、本発明の目的の、非常に軽く、かつ
高い圧縮強度特性と耐水性が著しく向上した高強度軽量
多孔質成型体が製造困難であることが明らか。As is evident from the comparison between Examples 1 to 25 and Comparative Examples 1 to 7, a liquid having a non-uniform and stable micro-sea-island structure and containing alkaline water glass as a main component is provided. O according to the present invention, wherein the phase is contained in the sea phase at a high partition ratio.
Using a / W-type water glass solution composition, the O / W-type solution is poured into a mold container that can be removed under a low temperature range, gelled, and cured as necessary. The wet gel to be made is rich in high dimensional stability and high strength compression properties, etc. Also, after manufacturing the wet gel molded body,
Silica airgel produced by a method of heating, dehydrating, drying and / or sintering at a temperature of less than 800 ° C. has a novel structure, and its microstructure can be said to be characterized by a more honeycomb-like microstructure. In addition, the silica airgel body produced by the method for producing a high-strength lightweight porous molded body of the present invention has an ultra-lightweight with an apparent density of less than 0.5 g / cm 3 and an ultra-high strength compressive strength, It has been found that it has excellent dimensional stability when immersed in water and has excellent performance such as having the same heat insulation properties as urethane foam. On the other hand, from each comparative example, in the conventionally known alkaline water glass-containing composition and the water glass solution composition comprising a homogeneous solution system, the purpose of the present invention is to achieve a very light and high compressive strength property and a remarkably improved water resistance. It is clear that it is difficult to produce a high-strength lightweight porous molded body.
【図1】実施例2で製造されたシリカエアロゲル1の走
査型電子顕微鏡観察像の100倍拡大写真である。FIG. 1 is a scanning electron microscope observation image of a silica airgel 1 produced in Example 2 at a magnification of 100 times.
【図2】実施例21で製造されたシリカエアロゲル2の
走査型電子顕微鏡観察像の100倍拡大写真である。FIG. 2 is a scanning electron microscope observation image of the silica airgel 2 produced in Example 21 at a magnification of 100 times.
Claims (28)
水ガラス溶液組成物を流し込み、5℃〜80℃未満の温
度で静置ゲル化させ、脱型したウェットゲルを、100
0℃未満の温度下で脱水乾燥および/または有機物を焼
成除去して成る事を特徴とする高強度軽量シリカエアロ
ゲル成型体の製造方法。 (イ)水ガラス溶液組成物として、アルカリ水ガラス、
水に対しいかなる割合にも相溶および/またはミクロ分
散安定化する性質を示す水溶性有機高分子、水ガラス硬
化剤、水とを含有してなり、その溶液が海相−島相から
なる不均一相構造を成すと同時に、該溶液中に配合され
た全アルカリ水ガラス成分の少なくとも60重量%以上
を海相に分配させてなる不均一溶液組成物。1. A water glass solution composition of the following (A) is poured into a mold container capable of being separated from the mold and allowed to stand for gelation at a temperature of 5 ° C. to less than 80 ° C.
A method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded body, comprising dehydration drying and / or baking off organic matter at a temperature of less than 0 ° C. (B) alkaline water glass as a water glass solution composition,
It contains a water-soluble organic polymer exhibiting compatibility and / or micro-dispersion stabilizing properties in any proportion to water, a water glass hardener, and water, and the solution is composed of a sea phase-island phase. A heterogeneous solution composition having a homogeneous phase structure and at least 60% by weight or more of the total alkali water glass component blended in the solution being distributed to the sea phase.
水ガラスを含む水溶液である主剤液Aと水ガラス硬化剤
を含む水溶液である硬化剤液Bの2液型からなり、水溶
性有機高分子をそのいずれか一方の液にまたは両方の液
に事前に含有させると共に、かつその主剤液Aと硬化剤
液Bとを主剤液A:硬化剤液Bで表した容積混合比率で
(10:100)〜(100:10)の範囲で混合して
なる事を特徴とする請求項1記載の高強度軽量シリカエ
アロゲル成型体の製造方法。2. The water glass solution composition of (a) comprises a two-component type of a base liquid A which is an aqueous solution containing alkaline water glass and a hardener liquid B which is an aqueous solution containing a water glass hardener. The polymer is preliminarily contained in one or both of the liquids, and the main agent liquid A and the curing agent liquid B are mixed at a volume mixing ratio represented by main agent liquid A: curing agent liquid B of (10 The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded body according to claim 1, wherein the mixture is mixed in the range of (100) to (100: 10).
剤を含む硬化剤液Bに事前に配合されてなる事を特徴と
する請求項1または2記載の高強度軽量シリカエアロゲ
ル成型体の製造方法。3. The high-strength lightweight silica airgel molded article according to claim 1 or 2, wherein the whole amount of the water-soluble organic polymer is previously blended with the curing agent liquid B containing a water glass curing agent. Production method.
よび/またはSiO2/K2Oで表されるモル比で1〜
4.5の範囲にある珪酸ナトリウムおよび/または珪酸
カリウムとする事を特徴とする請求項1〜3のいずれか
に記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方
法。4. A method according to claim 1, wherein the alkaline water glass has a molar ratio represented by SiO 2 / Na 2 O and / or SiO 2 / K 2 O of 1 to 1.
The method for producing a high-strength, lightweight silica airgel molded body according to any one of claims 1 to 3, wherein sodium silicate and / or potassium silicate in the range of 4.5 are used.
S−3号の珪酸ナトリウム溶液とする事を特徴とする請
求項4に記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製
造方法。5. The alkaline water glass is made of Japanese Industrial Standard / JI
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded body according to claim 4, wherein the sodium silicate solution of S-3 is used.
またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機高分
子が、以下の(a)〜(h)から選ばれた1種および/
または2種以上からなる事を特徴とする請求項1〜5の
いずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の
製造方法。 (a)水溶性ポリエーテルポリオール (b)水溶性ポリビニルアルコール (c)水溶性デンプン (d)水溶性セルロース誘導体 (e)水溶性ポリアルキレンオキサイド (f)水溶性アクリル (g)水溶性ポリエポキサイド (h)水溶性ウレタン6. Compatible with water in any proportion and / or
Alternatively, the water-soluble organic polymer having the property of stabilizing microdispersion is one selected from the following (a) to (h) and / or
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 5, wherein the molded article comprises two or more kinds. (A) water-soluble polyether polyol (b) water-soluble polyvinyl alcohol (c) water-soluble starch (d) water-soluble cellulose derivative (e) water-soluble polyalkylene oxide (f) water-soluble acryl (g) water-soluble polyepoxide ( h) Water-soluble urethane
またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機高分
子が、加水分解によってシロキサン架橋する性質を示す
式I 【化1】 式I; −Si(R1)n−(X)3-n (但し、R1は水素原子、クロル原子、メチル基、エチ
ル基およびプロピル基からなる群から選ばれた1種、X
は炭素数が1〜5の整数で表されるアルコキシル基、オ
キシム基およびアセトキシル基からなる群から選ばれた
一種、nは0〜1をそれぞれ表す。) で表される活性シリル基末端を1分子中に少なくとも平
均0.7ケ以上導入され、その活性シリル基を除く主鎖
が水溶性の、アクリル、ウレタン、ポリエーテル、ポリ
エーテルポリエステルおよびポリエステルからなる群か
ら選ばれた1種または2種以上であり、重量平均分子量
が2,000〜50,000の範囲にある活性シリル基
含有プレポリマーおよび/またはその加水分解生成物で
ある活性シラノール基含有プレポリマーの1種とする事
を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の高強度軽
量シリカエアロゲル成型体の製造方法。7. Compatible with water in any proportion and / or
Alternatively, a water-soluble organic polymer having the property of stabilizing micro-dispersion is converted into a siloxane by hydrolysis. Formula I: Formula I; -Si (R 1 ) n- (X) 3-n (provided that , R 1 is one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group and a propyl group;
Is a kind selected from the group consisting of an alkoxyl group, an oxime group and an acetoxyl group each having an integer of 1 to 5 carbon atoms, and n represents 0 to 1, respectively. The active silyl group terminal represented by the formula (1) is introduced in an average of at least 0.7 or more per molecule, and the main chain excluding the active silyl group is water-soluble, and is made of acrylic, urethane, polyether, polyether polyester or polyester. One or more selected from the group consisting of an active silyl group-containing prepolymer having a weight average molecular weight in the range of 2,000 to 50,000 and / or an active silanol group-containing hydrolysis product thereof; The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 6, wherein the method is one of prepolymers.
またはミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機高分
子が、前記(a)〜(h)の1種および/または2種以
上で表されるアルカリ水ガラスと非反応性の水溶性有機
高分子と、前記活性シリル基含有プレポリマーとを併用
する形で使用され、その配合比率を非反応性水溶性有機
高分子:活性シリル基含有プレポリマーで表される重量
比率で(1:100)〜(100:1)の範囲で使用さ
れる事を特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の高
強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。8. Compatible with water in any proportion and / or
Alternatively, the water-soluble organic polymer exhibiting the property of stabilizing micro-dispersion is a water-soluble organic polymer that is non-reactive with alkali water glass represented by one and / or two or more of the above (a) to (h) And the active silyl group-containing prepolymer are used in combination, and the compounding ratio is from (1: 100) to the weight ratio represented by the non-reactive water-soluble organic polymer: active silyl group-containing prepolymer. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 7, wherein the molded article is used in the range of (100: 1).
カリ水中で徐放性の酸を放出する水溶性有機単量硬化剤
および無機質硬化剤および、CO2からなる群から選ば
れた少なくとも1種または2種以上を用いる事を特徴と
する請求項1〜8のいずれかに記載の高強度軽量シリカ
エアロゲル成型体の製造方法。9. The water glass curing agent is at least one selected from the group consisting of a water-soluble organic acid, a water-soluble organic monomeric curing agent which releases a slow-release acid in alkaline water, an inorganic curing agent, and CO 2. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 8, wherein one or more kinds are used.
水溶性有機単量硬化剤が、水溶性アルキレンカーボネー
ト類、水溶性ラクトン類、水溶性アルキレングリコール
ジアセテート化合物および水溶性2塩基酸アルキルエス
テル類からなる群から選ばれた1種または2種以上とす
る事を特徴とする請求項9記載の高強度軽量シリカエア
ロゲル成型体の製造方法。10. The water-soluble organic monomeric curing agent which releases a sustained-release acid in alkaline water is a water-soluble alkylene carbonate, a water-soluble lactone, a water-soluble alkylene glycol diacetate compound and a water-soluble alkyl dibasic acid. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded body according to claim 9, wherein one or more kinds selected from the group consisting of esters are used.
分子界面活性剤を0.001〜5重量%の範囲で含有さ
せてなる事を特徴とする請求項1〜10にいずれかに記
載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。11. The method according to claim 1, wherein the water glass solution composition of (1) further contains a polymer surfactant in a range of 0.001 to 5% by weight. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to the above.
させる際に更に有機繊維および/または無機繊維をその
ゲル中に占める割合で0.1〜10重量%の範囲で複合
させる事を特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載
の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。12. When the water glass solution composition of (1) is gelled, it is preferable that organic fibers and / or inorganic fibers be further compounded in a proportion of 0.1 to 10% by weight in the gel. A method for producing a high-strength, lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 11.
組成物に於いて、主剤と硬化剤の2液をそれぞれ主剤
液:硬化剤液で表した容積混合比率でほぼ1:1に近似
させて混合調整される事を特徴とする請求項1〜12の
いずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の
製造方法。13. In the water glass solution composition of (1), which is a two-pack type, the two liquids of the base resin and the curing agent are approximately 1: 1 in a volume mixing ratio represented by the base liquid: the curing agent liquid, respectively. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 12, wherein the mixture is adjusted by approximation.
度が固形分換算で5〜50重量%となる様に含有させる
事を特徴とする請求項2〜13のいずれかに記載の高強
度軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。14. The high-strength light weight according to any one of claims 2 to 13, wherein the content of the alkaline water glass in the base liquid A is 5 to 50% by weight in terms of solid content. A method for producing a silica airgel molded body.
主剤液A中のNa2Oおよび/またはK2Oで表されるア
ルカリ分の50〜250モル%分に相当する水ガラス硬
化剤と、水に対しいかなる割合にも相溶および/または
ミクロ分散安定化する性質を示す水溶性有機高分子の硬
化剤液中に占める含有濃度で2.5〜50重量%とを含
有してなる水溶液を硬化剤液Bとして用いる事を特徴と
する請求項2〜14のいずれかに記載の高強度軽量シリ
カエアロゲル成型体の製造方法。15. Hardening of water glass corresponding to 50 to 250 mol% of an alkali represented by Na 2 O and / or K 2 O in the base liquid A when mixed with the whole amount of the base liquid A. And 2.5 to 50% by weight of a water-soluble organic polymer exhibiting the property of being compatible with and / or stabilizing micro-dispersion in water at any ratio in the curing agent liquid. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 2 to 14, wherein the aqueous solution is used as the curing agent liquid B.
主剤液Aが以下に記載の主剤液E、硬化剤液Bが以下に
記載の硬化剤液Fからなる事を特徴とする請求項2〜1
5のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体の製造方法。主剤液Eとして、SiO2/Na2Oのモ
ル比が2.5〜3.5からなるアルカリ水ガラスの固形
分15〜40重量%とした水溶液。硬化剤液Fとして、
該主剤液Eの全量と混合された時、その硬化液E中のN
a2Oで表されるアルカリ分の50〜250モル%分に
相当するアルカリ水中で徐放性の有機酸を放出する水溶
性有機単量硬化剤と、水溶性有機高分子がエチレングリ
コールおよび/またはグリセリンに対し付加変性量を1
00とした割合でエチレンオキサイドの80〜99重量
%、プロピレンオキサイドの20〜1重量%をランダム
付加またはブロック付加させて得られた重量平均分子量
が2,000〜30,000の範囲にあるポリエーテル
ジオールおよび/またはポリエーテルトリオールの1種
または2種以上の硬化剤F液中に占める含有濃度で5〜
35重量%とを配合してなる水溶液。16. The water-glass solution composition according to (a), wherein the main liquid A comprises the following main liquid E and the curing liquid B comprises the following liquid F. Item 2-1
5. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of 5. An aqueous solution in which the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O is 2.5 to 3.5 and the solid content of alkali water glass is 15 to 40% by weight as the main agent liquid E. As the curing agent liquid F,
When mixed with the entire amount of the base liquid E, the N
a water-soluble organic monomeric curing agent that releases a sustained-release organic acid in alkaline water corresponding to 50 to 250 mol% of an alkali component represented by a 2 O; Alternatively, add 1 denaturation amount to glycerin.
Polyether having a weight average molecular weight in the range of 2,000 to 30,000 obtained by random addition or block addition of 80 to 99% by weight of ethylene oxide and 20 to 1% by weight of propylene oxide at a ratio of 00 One or more diols and / or polyether triols in the curing agent F liquid have a concentration of 5 to 5%.
An aqueous solution containing 35% by weight.
独または更に炭酸、硫酸および燐酸からなる群から選ば
れた1種および/または炭酸水素アルカリ金属塩または
硫酸水素アルカリ金属塩との併用のいずれかからなり、
かつその合計量が系中のアルカリ水ガラスの(Na2O
+K2O)で表される全アルカリ分の70〜200モル
%分に相当する量を含有させる事を特徴とする請求項1
〜16のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル
成型体の製造方法。17. The water glass curing agent may be glyoxal alone or in combination with one or more selected from the group consisting of carbonic acid, sulfuric acid and phosphoric acid and / or in combination with an alkali metal hydrogencarbonate or an alkali metal hydrogensulfate. Become
And the total amount of (Na 2 O) of the alkaline water glass in the system
+ K 2 O) according to claim, characterized in that to contain the amount corresponding to 70 to 200 mole% of the total alkali content expressed by 1
17. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of items 16 to 16.
ネートおよびプロピレンカーボネートの何れか一方また
は両者を用いかつその量が系中のアルカリ水ガラスの
(Na2O+K2O)で表される全アルカリ分の55〜1
10モル%分に相当する量を含有させる事を特徴とする
請求項1〜16のいずれかに記載の高強度軽量シリカエ
アロゲル成型体の製造方法。18. Either or both of ethylene carbonate and propylene carbonate are used as a water glass curing agent, and the amount thereof is 55% of the total alkali content represented by (Na 2 O + K 2 O) of the alkali water glass in the system. ~ 1
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 16, wherein an amount corresponding to 10 mol% is contained.
トンの単独を用い、かつ混和されてなる系中のアルカリ
水ガラスの(Na2O+K2O)で表される全アルカリ分
の110〜210モル%分に相当する量を含有させる事
を特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の高強度
軽量シリカエアロゲル成型体の製造方法。19. The use of γ-butyrolactone alone as a water glass curing agent and 110 to 210 mol% of the total alkali represented by (Na 2 O + K 2 O) of the alkali water glass in the mixed system. The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of claims 1 to 16, wherein an amount corresponding to the amount is contained.
位が炭素数1から3の整数で表される水溶性ジカルボン
酸アルキルエステル化合物の1種を用い、かつ混和され
てなる系中のアルカリ水ガラスの(Na2O+K2O)で
表される全アルカリ分の55〜110モル%分に相当す
る量を含有させる事を特徴とする請求項1〜16のいず
れかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体の製造
方法。20. Alkaline water glass in a system obtained by mixing and mixing a water-soluble dicarboxylic acid alkyl ester compound having an alkyl chain length represented by an integer of 1 to 3 as a water glass curing agent. of (Na 2 O + K 2 O ) in a high strength light weight silica airgel as claimed in any one of claims 1 to 16, characterized in that to contain the amount corresponding to 55 to 110 mole% of the total alkali content expressed Manufacturing method of molded body.
能な成型容器中に、(イ)の水ガラス溶液組成物を流し
込んで静置ゲル化させ、生成するウェットゲルのゲル1
軸圧縮強度が低くとも2kg/cm2を越えた時点で、
型から取りだし、更に以下の(α)〜(δ)に示すいず
れか1つ以上の工程を経て、独立気泡を内包するみかけ
密度が0.05〜0.8g/cm3の範囲のシリカエア
ロゲル成型体を製造する事を特徴とする請求項1〜20
のいずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体
の製造方法。 (α)室温から180℃未満の脱水乾燥工程 (β)空気または不活性ガス中1000℃未満の焼成工
程 (γ)冷却・切削工程 (δ)シーラー・塗装工程21. A wet gel gel 1 formed by pouring the water glass solution composition (a) into a steel or plastic releasable molding container and allowing it to stand for gelation.
When the axial compression strength exceeds 2 kg / cm 2 at least,
After being removed from the mold, silica aerogel molding having an apparent density of 0.05 to 0.8 g / cm 3 containing closed cells through one or more of the following steps (α) to (δ): 21. A body is manufactured.
The method for producing a high-strength lightweight silica airgel molded article according to any one of the above. (Α) Dehydration drying process from room temperature to less than 180 ° C (β) Firing process in air or inert gas at less than 1000 ° C (γ) Cooling / cutting process (δ) Sealer / painting process
方法で得られ、1〜200μmの独立気泡を多数内包し
てなる蜂の巣様のミクロ構造を持つ事を特徴とする高強
度軽量シリカエアロゲル成型体。22. A high-strength lightweight silica aerogel obtained by any one of the production methods according to claim 1 and having a honeycomb-like microstructure including a large number of closed cells of 1 to 200 μm. Molded body.
らなる独立気泡を内蔵する構造を形成してなる事を特徴
とする請求項22の高強度軽量シリカエアロゲル成型
体。23. The high-strength, lightweight silica airgel molded article according to claim 22, wherein a structure is formed in which closed cells made of 10 to 18 polyhedrons with rounded corners are incorporated.
が、0.1〜10μmの範囲にあることを特徴とする請
求項22または23記載の高強度軽量シリカエアロゲル
成型体。24. The molded article of high-strength lightweight silica airgel according to claim 22, wherein the thickness of the cured film formed by forming the continuous phase is in the range of 0.1 to 10 μm.
m3の範囲にある事を特徴とする請求項22〜24のい
ずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。25. An apparent density of 0.1 to 0.5 g / c.
high strength lightweight silica airgel molded body according to any one of claims 22 to 24, characterized in that the range of m 3.
は塗料組成物を塗付し、片面が化粧コートされた非透水
性の性質を有する事を特徴とする請求項22〜24のい
ずれかに記載の高強度軽量シリカエアロゲル成型体。26. The non-permeable material according to any one of claims 22 to 24, wherein a sealer composition and / or a coating composition is applied to one surface, and one surface is decoratively coated and has a water-impermeable property. High-strength lightweight silica airgel molded body.
素化合物を含有してなる溶液またはエマルション組成
物、アクリル樹脂組成物、ウレタン組成物およびエポキ
シ樹脂組成物からなる群から選ばれた少なくとも1種と
する事を特徴とする請求項26記載の高強度軽量シリカ
エアロゲル成型体。27. The sealer composition is at least one selected from the group consisting of a solution or emulsion composition containing a silicon or fluorine compound, an acrylic resin composition, a urethane composition and an epoxy resin composition. The high-strength lightweight silica airgel molded body according to claim 26, characterized in that:
合物を含有してなる溶液またはエマルション組成物、ア
クリル樹脂組成物、ウレタン組成物およびエポキシ樹脂
組成物からなる群から選ばれた少なくとも1種とする事
を特徴とする請求項26記載の高強度軽量シリカエアロ
ゲル成型体。28. A coating composition comprising at least one selected from the group consisting of a solution or emulsion composition containing a silicon or fluorine compound, an acrylic resin composition, a urethane composition and an epoxy resin composition. The high-strength lightweight silica airgel molded body according to claim 26, characterized in that:
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