专利名称：绝热材料及其制造方法、绝热部件、绝热用细径纤维的制造方法
技术领域：
本发明涉及绝热材料、绝热部件、绝热用细径纤维的制造方法以及绝热材料的制
造方法。
背景技术：
已知有各种方式的绝热部件，例如已知有日本特开平6-252074号公报(文献1)、 日本特开2000-203855号公报(文献2)、日本特许第3513142号公报(文献3)所述方式的绝热材料、绝热部件。在上述文献1中，作为现有技术记载有在石英玻璃框中填充有石英玻璃棉并且在对该石英玻璃框的内部进行了减压的状态下对该石英玻璃框进行封固的绝热部件。此外， 在文献1公开了由非晶质的高纯度石英玻璃发泡体构成的绝热材料，该高纯度石英玻璃发泡体由分别被减压的独立气泡形成。在上述文献2中，公开了在由石英玻璃构成的中空外壳内填充有粒状的二氧化硅多孔体并且该外壳被真空封固的绝热部件。在上述文献3中，公开了以阻气性被覆材覆盖由无机纤维集合体构成的芯材并且该被覆材的内部被减压的状态的绝热部件。发明人研究上述现有的绝热部件，结果发现了下述的技术问题。S卩，在上述文献1作为现有技术记载的绝热部件中，构成为填充有石英玻璃棉的石英玻璃框在减压状态被封固。因此，随着石英玻璃框的大型化，由石英玻璃框的内部与外部之间的气压差引起的石英玻璃框损坏的可能性在增加。因而，该绝热部件的大型化是很困难的。上述文献1所公开的绝热部件在向外壳封入石英玻璃发泡体的情况下，需要与该外壳的形状相对应地加工石英玻璃发泡体。然而，该石英玻璃发泡体的加工困难，形状的自由度低。上述文献2所公开的绝热部件在中空外壳内填充了硅多孔体的状态下，对该外壳内进行真空封固。因此，该绝热部件的形状由外壳形状而决定，形状的自由度低。在上述文献3所公开的绝热部件的情况下，如果使用具有柔软性的材料作为阻气性的被覆材，则形状的自由度增加。而另一方面，若被覆材破损，则存在因真空破坏引起绝热性能劣化的危险性，因此，形状的自由度与绝热性能之间存在折衷的关系。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题而做出，其目的在于提供能够具有优良绝热性能的绝热材料及包含有该绝热材料的绝热部件。此外，目的在于提供一种能够容易地制造尺寸及形状的自由度较高且绝热性能优良的绝热材料及绝热用细径纤维的方法。本实施方式所涉及的绝热材料的一例中，绝热材料也可以是由上述制造方法得到的多个细径纤维的集合体。在该情况下，优选的是，各细径纤维的平均外径为Iym以上且10 μ m以下，在其截面上各细径纤维存在有平均外径500nm以下的多个空孔，并且各空孔的内部压力低于大气压。在本实施方式所涉及的绝热材料的其他例子中，包含有在内部具有多个空孔、且平均外径为ΙΟμπι以下的细径纤维。在该情况下，各空孔的两端或者被所述两端夹着的中间区间的多个部位被封固，被封固的各空孔各自的内部压力与大气压相比被减压。在本实施方式所涉及的绝热材料的各例子中，优选的是，各空孔的内部压力为 IOkPa以下。此外，构成绝热材料的细径纤维优选由玻璃形成。本实施方式所涉及的绝热部件的一例中，包含有分别与具有上述构造的绝热材料 (本实施方式所涉及的绝热材料)相同构造的多个构材的集合体。进而，该绝热部件优选具备下述构造中的至少任意一种构造由被覆材覆盖集合体的外部的构造、以及构成集合体的部件间由粘接剂填充的构造。在本实施方式所涉及的绝热用细径纤维的制造方法的一例中，利用通过捆束多根管而构成的、具有第一端和与该第一端对向的第二端的母材。该母材的第一端侧被封固， 通过从第二端侧吸引各管的内部气体，将各管的内部压力设定成与大气压相比被减压的状态。该制造方法中，开始各管的内部压力被减压的母材的第一端侧的软化，在使软化区域向第二端侧移动的同时进行纺纱加工，从而由该母材生成细径纤维。此外，纺纱加工期间(纺纱加工本身仍在继续)，在细径纤维中间歇地(每隔一定间隔)形成多个封固部。该封固部的形成，例如通过在纺纱加工中的细径纤维的软化部分间歇地改变温度、捻次数、张力、各管的内部压力以及外部压力中的至少任意一种来进行。其结果，制造出通过封固部固定且被减压的多个空孔被间歇地设置在各管的内部而成的绝热用细径纤维。此外，本实施方式所涉及的绝热用细径纤维的制造方法中，也可以是制造如下得到的绝热用细径纤维准备具有多个在长轴方向上延伸的空孔的母材，在使该母材软化的同时沿着长轴方向进行纺纱加工而得到该绝热用细径纤维。在该情况下，该绝热材料制造方法中，具备封固工序和非封固工序，在非封固工序的前后进行封固工序。另外，在封固工序中，在对母材进行纺纱加工的同时，对于纺纱加工而成的细径纤维，形成封固各空孔的封固端(封固部)。此外，在非封固工序中，在各空孔的内部压力与大气压相比被减压的条件下，且在残留有各空孔的条件下，对母材进行纺纱加工。在封固工序中，在纺纱加工中的细径纤维的软化部分间歇地改变温度、捻次数、张力、各空孔的内部压力以及外部压力中的至少任意一种，从而在各空孔的内部间歇地形成多个封固部。此外，在形成封固部的下游侧，细径纤维固化，其结果，通过封固部被固定且被减压的多个封固区域间歇地设置在各空孔内部。进而，本实施方式所涉及的绝热材料制造方法另外其他例子中，利用包含通过加热而膨胀的多个微小的发泡区域的母材。该制造方法中，通过加热母材使发泡区域膨胀，生成与上述微小的发泡区域对应的多个空孔，然后，在低于大气压的压力下对发泡区域膨胀且通过加热软化的母材进行纺纱加工，从而生成细径纤维。并且，在对母材进行纺纱加工的下游侧，细径纤维冷却并固化。在对母材进行纺纱加工时，通过调整发泡时的母材的加热温度、压力，来生成发泡所产生的各空孔的内部压力被控制成在固化的状态下的细径纤维中低于大气压的细径纤维。另外，本实施方式所涉及的绝热用细径纤维的制造方法的各例中所使用的母材，优选由玻璃形成。并且，本实施方式所涉及的绝热材料的制造方法的一例中，使如上所述制造的绝热用细径纤维为绝热材料的一部分或者全部。
图1是表示母材的截面构造的图。图2是表示母材的侧面构造的图。图3是表示用于由母材制作细径纤维的装置的结构的图。图4A及4B是表示通过图3的装置制造的细径纤维的截面构造的图。图5A及5B是表示包含有发泡材料的母材的侧面构造、和利用该母材得到的细径纤维的截面构造的图。图6A及6B是表示包含有多个细径纤维的绝热构材的结构例的图。
具体实施例方式以下，参照图1 3及4A 6B详细地说明本发明所涉及的绝热用细径纤维的制造方法等的各实施方式。另外，在附图的说明中，对同一要素赋予同一附图标记而省略其重复说明。在本实施方式所涉及的制造方法的一例中，首先，如图1所示，捆束多根(例如400 根)的中空管1，将捆束后的管1进一步插入中空管2，然后，使这些管1、2通过加热相互熔接，由此得到母材3。在此使用的各管1的内径大致相同，外径也大致相同，并且长度也大致相同。管1及管2分别由石英玻璃形成。另外，也可以是不使用管2，而在以截面形状成为大致圆形的方式对多根管1进行捆束的状态下，使这些管1通过加热而相互熔接，由此来制造母材。对如上所述那样制造的母材3的第一端3a侧一边进行加热一边进行拉伸，由此如图2所示，得到第一端3a侧被封固的母材3A。在母材3A的第二端北侧，管1的各空孔开口。如图3所示，母材3A的第二端北与第一减压部11连接，通过第一减压部11从该第二端北侧吸引各管1的内部气体(空气)。由此，管1的各内部成为与大气压相比被减压的状态。并且，母材3A的第一端3a侧通过第二减压部13被设定在减压环境下，由此，在管1 的各内部与大气压相比被减压的状态下也能够保持不被压溃。在该状态下，通过加热部12 对母材3A的第一端3a侧进行加热。对通过该加热而软化的母材3A的第一端3a进行纺纱加工，由此由该母材3A精加工出细径纤维4。此时，施加在母材3A的软化的第一端3a上的张力通过张力施加部14来设定。在该纺纱加工(延伸)时，间歇性地控制下述要素中的至少任意一种通过第一减压部11被减压的各管1的内部压力；通过加热部12被加热的母材3A的第一端3a侧的温度；通过第二减压部13被减压的母材3A的第一端3a侧的细径纤维4的周围压力；通过张力施加部14在母材3A的第一端3a侧的软化部分对细径纤维4施加的张力；以及在母材3A 的第一端3a侧的软化部分对细径纤维4施加的捻次数。通过进行下述控制动作中的任意一种以上的控制动作，在细径纤维4内的各空孔形成封固部通过提高第一减压部11进行的减压的程度使各管1内进一步成为负压；使加热部12的加热温度上升而进一步使细径纤维软化；通过提高第二减压部13的压力来提高在第一端3a侧的周围对细径纤维4施加的压力从而提高对各管1作用的压差；通过提高张力施加部14施加的张力来使在母材3A的第一端3a侧的前端的软化部分对细径纤维4施加的张力上升；以及通过对细径纤维4施加捻绕来向母材3A的第一端3a侧的软化部分传
递抢绕ο成为最软化状态的、靠近母材3a前端的部分的细径纤维受到该控制的影响。由此，得到空孔在纺纱加工方向(延伸方向)上间歇性地被封固的细径纤维4。沿着细径纤维4的长度方向，在多个空孔被封固的封固部之间形成残留有空孔的非封固部。细径纤维 4在例如外径5 μ m的圆形截面上具有与400根管1相当的多个非封固部的空孔。另外，对细径纤维4沿着其长度方向间歇性地封固空孔的方法(封固部的形成) 不限于上述方法。例如可以是，将处于两端被封固的状态的纺纱加工后的一长串的细径纤维集合成束状态，对束的一部分进行局部加热，使束状态的细径纤维群一并软化。对这样软化的状态的细径纤维群，从侧方施加压力或者在长度方向上施加张力，将该细径纤维群的空孔压溃，由此也能够间歇性地对空孔进行封固。在利用母材3A生成细径纤维4时，加热部12对母材3A进行加热的部分(第一端3a侧)，在长度方向上设有间歇性的封固构造，并且在达到以不会因大气压使空孔部分压溃的程度使玻璃纤维硬化的温度之后，将该加热的部分暴露在大气压环境下。以减压状态被封固的空洞部分(非封固部)原样保持其体积地被冷却至常温，结果，空孔部分的内压进一步降低。通常来讲，能够将其内压减压至大气压的约十分之一即IOKpa以下。此外，由于在外径5 μ m的纤维截面中存在有与400根管1相当的空孔，所以如图4A所示，细径纤维 4的截面(与垂直于细径纤维4的长度方向的平面一致)上的平均空孔110的直径能够为 250nm左右。此外，图4B是细径纤维4的截面(与包含有细径纤维4的长度方向的平面一致)，如上所述，在细径纤维4中，沿着其长度方向间歇性地(隔开一定间隔而周期地)形成有封固了各空孔110的封固部420，在封固部420之间存在有各空孔110以空洞状态残留的非封固部。集合如上述那样制造的、分别由石英玻璃形成的多个细径纤维4，来制造绝热材料。优选的是，在这样集合细径纤维4而成的绝热材料中，细径纤维4的平均外径为1 μ m 以上且10 μ m以下，在其截面上存在有各细径纤维4的平均外径500nm以下的多个空孔，并且，各空孔110的内部压力优选为大气压以下例如为IOkPa以下。将细径纤维4的平均外径设定为10 μ m以下的原因在于，在内部没有空孔的现有的玻璃棉的外径范围为ΙΟμπι以下，一旦空孔110被压溃的情况下最起码也能够维持与现有的玻璃棉同等的绝热性能。空孔110的平均外径设定为500nm以下，由此能够高效地抑制因空孔110内的对流引起的热传递。各空孔110的内部压力值IOkPa以下是与仅通过从延伸温度向常温的冷却能够实现的压力相比有意地较低的值。通过该设定，能够有效地抑制因各空孔110内的对流引起的热传递。另外，在上述实施方式的例子中，示出了由使用了多根石英玻璃制的管1的母材3 来制造细径纤维4的情况。然而，作为其他例子也可以是，在具有多个空孔的母材的周围及多个空孔的内部中的至少一个与大气压相比被减压的状态下，准备母材，然后，一边对该母材进行加热一边进行纺纱加工(延伸)，由此，制造多个空孔的至少一部分残留的细径纤维。另外，这样的细径纤维(绝热材料)的制造例如也能够通过图3所示的装置来实施。
具体而言，在该制造方法中，具备封固工序和非封固工序，在非封固工序的前后进行封固工序。在封固工序中，对通过对母材进行纺纱加工而得的细径纤维，形成封固各空孔的封固端(封固部)。此外，在非封固工序中，在各空孔的内部压力与大气压相比被减压的条件下，且在各空孔残留的条件下，对母材进行纺纱加工。此外，作为另外的其他例子，在本实施方式所涉及的制造方法中，也可以利用包含有通过加热而发泡的发泡材料(准确地说是发泡领域，以下使用该词语)的母材。在此所说的发泡领域的一例是指构成母材的石英玻璃中强行产生的各个独立的气泡。并且，作为在母材中产生独立气泡的手段有如下的方法对玻璃微粒(77)体进行烧结以形成透明石英玻璃的母材时，以在一部分残留未烧结部分(在玻璃微粒间残留空间)的方式调整条件来形成。在图5A中示出了包含有发泡区域300且具有第一端31a和第二端31b的母材 :3B。该母材;3B通过图3的制造装置被进行纺纱加工，得到具有图5B所示的截面构造的细径纤维4A。在该细径纤维4A内，存在有母材加热时因膨胀而明显化的各自独立的多个空孔 310，各空孔310的内部压力被压力控制成大气压以下。另外，作为利用图3所示的装置进行纺纱加工时的设定条件，例如，在由第二减压部13与大气压相比进行了减压的环境下设置母材:3B的第一端31a侧。在加热部12对母材3B的第一端31a侧进行了加热的状态下，张力施加部14对母材3B (例如相当于上述文献1所公开的石英玻璃发泡体)进行纺纱加工，由此，生成具有图5B所示的截面构造的细径纤维4A。在这样制造成的细径纤维4A中，因膨胀而明显化的空孔310通过纺纱加工成为沿着该细径纤维4A的长度方向延伸的形状，其内部压力为大气压以下。此外，在该纺纱加工时，控制母材3B的加热温度、压力。作为母材:3B的材料，不限于石英玻璃，只要是能够通过适当地控制温度、压力、张力来制作具有空孔的细径纤维的材料即可。通过集合如上所述那样制造的多个石英玻璃製细径纤维而构成的本实施方式的绝热部件的一例中，绝热部件直接设置在需要进行绝热处理的部分，例如，如果需要进行绝热处理的部分是封闭空间，则绝热部件填入该部分。或者，本实施方式的绝热部件的其他例子中，制造通过适当的粘接剂使多个细径纤维4 一体化的绝热部件，该绝热部件设置在需要进行绝热处理的部分。或者，在本实施方式中作为绝热部件的其他例子，制作多个细径纤维4被收纳并封固在适当的被覆材内的绝热部件，绝热部件设置在需要进行绝热处理的部分。这样，本实施方式的绝热部件(或绝热构材)的尺寸、形态、设置方法的自由度高。图6是表示本实施方式所涉及的绝热部件的各种结构例的图。例如，在图6A的结构中，绝热部件100A包含有如上所述那样制造的多个细径纤维4 (4A)，这些细径纤维4 (4A) 的集合体在被捆束的状态下由被覆材500覆盖。另一方面，在图6B的结构中，绝热部件100B 包含有如上所述那样制造的多个细径纤维4 (4A)，这些细径纤维4 (4A)之间由粘接剂510充填。另外，在将细径纤维4的集合体收纳在被覆材500内并进行封固的情况下(图 6A)，通过对被覆材500内进行减压，不仅使各细径纤维4内的空孔被减压，使细径纤维4之间的空间也被减压。根据该结构，能够进一步提高绝热性能。在万一被覆材500破损而被覆材500内的压力上升的情况下，各细径纤维4内的空孔仍然处于减压状态，因此，能够维持一定水平的绝热性能。进而，在因冲击等使各细径纤维4内的空孔壁面的一部分损坏而导致空孔内的压力上升的情况下，由于各细径纤维4内的空孔沿着各细径纤维4的长度方向间歇性地被封固，因此，一个空孔的压力上升所引起的绝热性能的劣化是非常有限的。
如上所述，根据本发明，能够容易地制造尺寸和形状的自由度高且绝热性能优良的绝热用细径纤维、绝热材料。
权利要求
1.一种绝热材料，该绝热材料是细径纤维的集合体，其中， 所述细径纤维的平均外径为ι μ m以上且10 μ m以下，在所述各细径纤维的截面上，在所述各细径纤维中存在有平均外径500nm以下的多个空孔，所述各空孔的内部压力低于大气压。
2.一种绝热材料，该绝热材料包含有在内部具有多个空孔、且平均外径为IOym以下的细径纤维，其中，所述各空孔的两端或者被所述两端夹着的中间区间的多个部位被封固，被封固的所述各空孔的内部压力与大气压相比被减压。
3.如权利要求1或2所述的绝热材料，其中， 所述空孔各自的内部压力为IOkPa以下。
4.如权利要求1或2所述的绝热材料，其中， 所述细径纤维由玻璃形成。
5.一种绝热部件，包含有分别与权利要求1或2所述的绝热材料相同构造的多个构材的集合体，该绝热部件具备下述构造中的至少任意一种构造由被覆材覆盖所述集合体的外部的构造、以及构成所述集合体的部件间由粘接剂填充的构造。
6.一种绝热用细径纤维的制造方法，其中，利用通过捆束多根管而构成的、具有第一端和与所述第一端对向的第二端的母材， 将所述母材的第一端侧封固，通过从所述母材的第二端侧吸引所述各管的内部气体，将所述各管的内部压力设定成与大气压相比被减压的状态，开始所述各管的内部压力被减压的所述母材的第一端侧的软化，在使软化区域向所述第二端侧移动的同时进行纺纱加工，从而由所述母材生成所述多根管一体化而成的细径纤维，在纺纱加工中的所述细径纤维的软化部分，间歇地改变温度、捻次数、张力、所述各管的内部压力以及外部压力中的至少任意一种，从而在所述各管的内部对于细径纤维间歇地形成多个封固部，在形成所述封固部的下游侧，将所述细径纤维固化，其结果，制造出通过所述封固部固定且被减压的多个空孔被间歇地设置在所述各管的内部而成的绝热用细径纤维。
7.一种绝热用细径纤维的制造方法，该绝热用细径纤维通过如下方式得到准备具有多个在长轴方向上延伸的空孔的母材，在使所述母材软化的同时沿着所述长轴方向进行纺纱加工，该绝热用细径纤维的制造方法包括封固工序，在对所述母材进行纺纱加工的同时，对于纺纱加工得到的所述细径纤维形成将所述各空孔封固的封固部；和非封固工序，在所述各空孔的内部压力与大气压相比被减压的条件下，且在残留有所述各空孔的条件下，对所述母材进行纺纱加工，在所述非封固工序的前后具有所述封固工序。
8.如权利要求7所述的绝热用细径纤维的制造方法，在所述封固工序中，在纺纱加工中的细径纤维的软化部分间歇地改变温度、捻次数、张力、所述各空孔的内部压力以及外部压力中的至少任意一种，从而在所述各空孔的内部间歇地形成多个封固部，在形成所述封固部的下游侧，将所述细径纤维固化，其结果，通过所述封固部被固定且被减压的多个封固区域被间歇地设置在所述各空孔的内部。
9.一种绝热用细径纤维的制造方法，其中，准备包含通过加热而膨胀的多个微小的发泡区域的母材，通过加热所述母材使所述发泡区域膨胀，生成与所述微小的发泡区域对应的多个空孔，在低于大气压的压力下对所述发泡区域膨胀且通过所述加热软化的母材进行纺纱加工，生成细径纤维，在对所述母材进行纺纱加工的下游侧，将所述细径纤维冷却并固化， 在对所述母材进行纺纱加工时，通过调整发泡时的所述母材的所述加热的温度、所述压力，来生成发泡所产生的各空孔的内部压力被控制成在所述固化的状态下的细径纤维中低于大气压的细径纤维。
10.如权利要求6 9中任一项所述的绝热用细径纤维的制造方法，其中， 所述母材由玻璃形成。
11.一种绝热材料的制造方法，其中，将权利要求6 10中任一项所述的绝热用细径纤维作为绝热材料的一部分或全部。
全文摘要
本发明能够容易地制造尺寸和形状的自由度高且绝热性能优良的绝热用细径纤维等。本发明所涉及的制造方法中，对捆束多根管(1)而成的母材的第一端进行封固，从母材的第二端侧吸引各管的内部气体。这样，通过对各管的内部压力被减压的状态的母材从第一端侧一边进行加热一边进行纺纱加工，由母材生成细径纤维。此外，在纺纱加工时，在细径纤维中间歇地形成封固细径纤维内的空孔的封固部，由此制造绝热用细径纤维。
文档编号F16L59/02GK102234179SQ201110112588
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者笹冈英资 申请人:住友电气工业株式会社