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公開番号2024167644
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023083858
出願日2023-05-22
発明の名称断熱材
出願人イソライト工業株式会社
代理人個人
主分類F16L 59/02 20060101AFI20241127BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】所望の断熱性を有することに加えて適度な可撓性を有する断熱材を提供する。
【解決手段】主材としての金属酸化物の無機微粒子1と、耐火繊維2と、赤外線散乱材3と、融着した有機繊維4とが混在した成形体からなり、該成形体は、その厚み方向に対して垂直な方向に耐火繊維2及び有機繊維が4ランダムに配向しており、且つかさ密度が200kg/m³以上500kg/m³以下の範囲内にあり、試験片として厚さ5mmに成形したものをスパン100mmで曲げ強さ測定を行なったときの破断時の撓み量が15mm以上であり、好適には耐熱温度が1000℃以上1200℃以下であって、600℃での熱伝導率が0.05W/(m・K)以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
主材としての金属酸化物の無機微粒子と、耐火繊維と、赤外線散乱材と、融着した有機繊維とが混在した成形体からなり、前記成形体は、その厚み方向に対して垂直な方向に前記耐火繊維及び有機繊維がランダムに配向しており、且つかさ密度が２００ｋｇ／ｍ
３
以上５００ｋｇ／ｍ
３
以下の範囲内にあり、試験片として厚さ５ｍｍに成形したものをスパン１００ｍｍで曲げ強さ測定を行なったときの破断時の撓み量が１５ｍｍ以上であることを特徴とする断熱材。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
耐熱温度が１０００℃以上１２００℃以下であって、６００℃での熱伝導率が０.０５Ｗ／(ｍ・Ｋ）以下であることを特徴とする、請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】
前記有機繊維が少なくとも前記無機微粒子に融着していることを特徴とする、請求項１又は２項に記載の断熱材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた断熱性と可撓性とを兼ね備えた断熱材に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
産業機器や電子機器には、熱源を有するものや稼働に伴って発熱するものがあり、また、限られた狭いスペース内に設置されるものもある。このような特定の状況下で使用される産業機器や電子機器の断熱に用いる断熱材には、例えば厚さ数ｍｍで所定の断熱性や耐熱性の要件を満たすことのみならず、熱膨張による圧縮応力に応じて自在に変形できる可撓性を有していることが求められる場合が多い。
【０００３】
例えば、充電を行なうことで繰り返し使用することが可能な二次電池のうち、エネルギー密度が高く小型化が可能なため電気自動車やハイブリッドカーの駆動用電源、産業用又は家庭用の蓄電池として近年広く利用されているリチウムイオン二次電池は、複数個の電池セルをスタックした状態で使用することが多いが、個々の電池セルは充放電に伴って発熱するため、互いに隣接する電池セル同士の間の数ｍｍ程度の隙間に断熱材を設けることが必要になる。また、充放電時の加熱冷却に伴って電池セルの外装缶は膨張と収縮とを繰り返すので、上記の断熱材にはこれに追従して変形する可撓性も必要になる。
【０００４】
更に、リチウムイオン二次電池は、過充電等により電解液が酸化分解したり、機械的な要因で短絡したりすることで電池セルが過度に昇温することがある。この電池セルの過度の昇温が他の電池セルに連鎖すると熱暴走に至り、最終的に発火して約１０００℃まで昇温することがある。従って、断熱材には、電池セルの過度の昇温が隣接する電池セルに連鎖するのを防ぐことが可能な断熱性と、上記発火時の約１０００℃程度の温度での耐熱性とを有していることも求められている。
【０００５】
上記のように、二次電池に代表される産業機器等の断熱に用いる断熱材は、所望の断熱性を有していることに加えて適度な可撓性を有していることが求められており、これら条件を満たした種々の断熱材が提案されている。例えば特許文献１には、好適には多孔体からなる断熱部と、該断熱部よりも圧縮変形しやすい、繊維体、エラストマー成形体、又は金属バネからなる緩衝部とで構成される断熱材が提案されている。この断熱材は、隣接する電池セル同士の間のように、圧縮応力がかかる条件下での使用に適していると記載されている。
【０００６】
特許文献２には、例えば管状チューブの断熱材として用いる際に外側に沿って曲げることが可能な可撓性を有する断熱材料を提供する技術が提案されている。この断熱材料は、低熱伝導率材料であるヒュームドシリカ及び炭化ケイ素を溶媒として例えばヘキサンに懸濁させることで混合物を調製した後、該混合物を断熱生地のテキスタイル生地層に充填してから該溶媒を除去することで作製すると記載されている。
【０００７】
特許文献３には、熱分解により結晶水を放出することで吸熱作用を発揮する材料である例えば水酸化アルミニウム等の無機水和物を断熱材に用いる技術が提案されている。この断熱材を隣接する電池セル同士の間に介在させることにより、電池セルの熱暴走によって生じた熱によって該無機水和物が熱分解してその結晶水が放出するので、吸熱作用を発揮させることができると記載されている。更に、この断熱材は、結晶水の放出後に形成される多孔質構造によって持続的に断熱作用を発揮させることができるので、一方の電池セルから他方の電池セルに熱暴走が波及するのを抑制できると記載されている。
【０００８】
特許文献４には、ナノ粒子を主材とする低熱伝導率材料の成形体と、その少なくとも片方の面に接着された強化材とからなる可撓性を有する複合断熱材が提案されている。この複合断熱材は、熱膨張による圧縮圧力で損壊しない圧縮強さと優れた断熱性を兼ね備えており、曲面を有する容器等に断熱施工する際に曲げても破損することがないと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０２１-１４０９６８号公報
特公表２０２２-５０８７２７号公報
特開２０２０-１１９８４０号公報
特開２０１６-２０５７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の特許文献１～４の技術を採用することで、所望の断熱性と適度な可撓性とを有する断熱材を提供することができると考えられるが、特許文献１の断熱材は、ある程度高い圧縮応力がかかる拘束状態下において、更に圧縮応力が加わったときでも柔軟に弾性変形できるようにするためには、断熱材に占める緩衝部の体積割合を増やしておく必要がある。これは断熱材に占める断熱部の体積割合が相対的に小さくなるため、高い断熱性を維持することが困難になる。
（【００１１】以降は省略されています）

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