エアロゲル／ＰＴＦＥ複合絶縁材料
【課題】顕著な発塵又は絶縁特性の損失を伴わずに、屈曲、伸長又は折り曲げることができる複合体を提供する。
【解決手段】エアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーからなる組成物。該組成物は大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料を形成する。該材料は成型可能又は成形可能であり、フィラー粒子の脱落がほとんどないか又は全くなく、例えば二つの外層の間に該材料を接着することにより、テープのような構造体又は複合体を形成することができる。有利には、複合体は、顕著な発塵又は絶縁特性の損失を伴わずに、屈曲、伸長又は折り曲げることができる。
【解決手段】エアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーからなる組成物。該組成物は大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料を形成する。該材料は成型可能又は成形可能であり、フィラー粒子の脱落がほとんどないか又は全くなく、例えば二つの外層の間に該材料を接着することにより、テープのような構造体又は複合体を形成することができる。有利には、複合体は、顕著な発塵又は絶縁特性の損失を伴わずに、屈曲、伸長又は折り曲げることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衣服、容器、パイプ、電子デバイスなどの絶縁用途を含む、多くの用途に有用な材料に関する。中でも、エアロゲル粒子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む本発明の材料は成形可能であり、粒子脱落が少なく熱伝導率が低い。本材料から作られる複合体は屈曲し、伸張し及びねじることができ、その際にエアロゲル粒子の脱落又は熱伝導特性の損失がほとんどないか又は全くない。
【背景技術】
【０００２】
熱絶縁にエアロゲルを使用すること、及びエアロゲルが低熱伝導率であることはよく知られている。その好ましい熱伝導特性は、約９５％より大きい非常に高いエアロゲルの空隙率、及び大気圧における空気分子の平均自由工程より小さい、すなわち約１００ｎｍより小さいエアロゲル材料の空孔サイズに由来する。空孔サイズが小さいために、材料内部での空気分子の移動度が制限されて、伝熱における空気の効果が減少することにより低熱伝導率となる。大気圧において空気は約２５ｍＷ／ｍＫ（ミリワット／メートル・ケルビン）の熱伝導率を有する。より大きな空孔サイズを有する絶縁体、例えばフォーム、バット、ウール及びその他の一般的な熱絶縁材料は約４０ｍＷ／ｍＫの熱伝導率を有し、輻射及び固体熱伝導が寄与するため空気の熱伝導率より高い。エアロゲル粉末及びビーズは、約９〜２０ｍＷ／ｍＫの熱伝導率を有することが知られている。しかしながら、そのように高多孔性かつ低密度の材料は、粉末の形状では広い範囲に発塵して、設置、取り扱い、成型及び成形が特に難しくなり、さらには安全の問題も生じるため、多くの用途に有用ではない。
【０００３】
エアロゲルを製造する従来の方法は、通常超臨界流体を用いた抽出を含んでいる。この方法はしばしば、エアロゲルの前駆体液体を金型に注入し、種々の液体交換により高多孔性ゲル構造を形成するようにエアロゲル液体を乾燥し、及び超臨界流体抽出を使用してエアロゲルモノリスを形成する工程を含む。超臨界流体抽出を使用するような方法は非常に時間がかかり高価である。さらに、生成した構造は剛直で、機械強度が低く、エアロゲル材料を形成した後にさらに所望の形状に成型又は成形することに制約があった。これらの材料は、屈曲時にしばしばひび又は割れが生じ、微細なエアロゲル粒子が脱落又は「発塵」することで知られている。
【０００４】
エアロゲル材料の柔軟性及び強度を増加させる試みの中で、Ｓｔｅｐａｎｉａｎ他らの米国特許公開２００２／００９４４２６は、強化構造、特に高度に繊維質のバットと組み合わせたエアロゲル材料を教示している。好ましくは、不規則に配向したマイクロファイバー及び／又は伝導層と結合した繊維質のバットの構造により、エアロゲルは強化されている。エアロゲルシートを成形するためには、エアロゲルを形成する前駆体液体をバットに注ぎ、超臨界的に乾燥してエアロゲルを生成する。得られた強化エアロゲル構造は、ドレープ性があり、屈曲の際に割れにくく、微細なエアロゲル粒子の脱落もしにくいことが開示されている。しかしながら、このような材料の用途は、これらの構造の成型性及び成形性が不足しているために限られており、加えて超臨界流体抽出工程に伴うコストにも問題があった。
【０００５】
強化エアロゲルにしばしば関係する脆弱性を克服するために、米国特許第５７８６０５９号でＦｒａｎｋ他は、エアロゲル粉末を互いに接着することにより、連続した生成物を形成することを教示している。特に、ファイバーの網目とエアロゲル粒子からなる層を有するエアロゲル複合材料は、好ましくはマット又はパネルに成形される。ファイバーの網目は、エアロゲル粒子が中に点在している低温及び高温で溶融する領域を有する、強固に相互連結した２種類のポリマーからなる２成分ファイバー材料を含む。低い方の融点まで加熱した際に、網目のファイバーは互いに接着し、またエアロゲル粒子とも接着する。得られた複合体は、比較的堅固な構造体であり、機械的ストレスがかかる用途においては粒体が壊れ又はファイバーから脱離して、エアロゲルの断片が網目から剥がれ落ちることがある。
【０００６】
Ｓｍｉｔｈ他は、米国特許第６１７２１２０号で、モノリスのブロック又はシートの代わりにエアロゲルが粉末として形成されている、エアロゲルの製造方法を開示している。この製造方法は、超臨界流体抽出の工程を経ずにエアロゲルを形成する点で優れている。しかしながら、粉末の形状では、発塵が多く及び成形性が不足する問題があるため、多くの用途でエアロゲルは有用ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
絶縁材料については、エアロゲル粉末の成形性が不足し、複合体の柔軟性が低く、加えて機械的ストレスのかかる用途においてエアロゲル粒子が脱落し又は発塵することのような、エアロゲル粉末及び複合体に固有の問題を克服することが望まれている。絶縁材料の組成物を生成した後に任意の所望の形状に成型又は成形できる、低伝導率で低脱落の絶縁材料が必要とされており、そのような材料は広い範囲の用途に容易に適用できる。さらに、エアロゲル絶縁体にしばしば関係する高い製造コストを伴わずに製造できる絶縁材料も非常に望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、成形及び成型が可能で、低熱伝導率を有する低発塵材料を発明し、以下ここに開示する。これらの材料は、１以上の方向に曲線を有する柔軟な３次元構造体又は形状物を形成するのに十分な成型性を有する。さらに、これらの材料は必要に応じて、伸長時の発塵が最小限である伸長可能な構造体を形成する。
【０００９】
本発明の材料は、エアロゲル粒子及びバインダーとしてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。均一の又は組織化した粉末又はパテを有する好ましい材料を形成することができ、その材料は、良好な機械強度及び柔軟性を有する、ある形状の構造体を形成することもできる。形成された構造体の機械的強度及び熱伝導率のような特性は、エアロゲル及びＰＴＦＥの相対比に部分的に影響されることがある。例えば、エアロゲル粒子がより高い比率で配合されていれば、一般的により低い熱伝導率が得られ、ＰＴＦＥがより高い比率で配合されていれば、一般的により高い機械的強度が得られる。
【００１０】
使用時には、この材料は、二重壁のパイプ、ダクト又は容器の剛直な表面のような、物品の複数の表面の間に含ませることができ、例えば絶縁された物品を形成する。代わりに、ポリマー、紙又は金属の、柔軟な膜、フィルム又はホイルの外層のような、他の材料の間に本発明の材料を含ませることにより、複合構造体を形成することができる。必要に応じ弾力性の膜が使用され、複合構造体が伸長可能及び高いドレープ性を有するものとなる。同様に、外層は気体透過性、又は液体及び気体に対して不透過性であってもよく、それぞれ透過性複合構造体又は不透過性複合構造体を形成する。複合構造体が不透過性であれば、減圧した複合構造体を形成するために真空を用いて、熱伝導率をさらに低くすることができる。
【００１１】
熱絶縁として使用するのに加え、本発明の材料から作られる複合体は、非常に低い誘電率を有する構成要素を用いて構成した場合有用な誘電材料にもなりうる。例えば、エアロゲルの誘電率が約１．１で、ＰＴＦＥの誘電率が約２．１である実施態様の１つにおいては、これらの材料からなる好ましい複合体は約１．１８よりも小さい誘電率を有する。本発明の材料から作られる複合体は、音響バリアとしても用いることができる。特定の周波数で良好な吸音性を有する複合材料は、反射性の防音バリアとして機能する複数の外層の間に本発明の材料を用いて形成することができる。この用途における好ましい複合体は、広い範囲の周波数（約４００〜６３００Ｈｚ）にわたり、最大で約２０〜３０ｄＢの比較的高い音響透過損失を有し、約３５００Ｈｚの周波数において、最大で約０．５〜０．６の高い吸音係数を有している。
【００１２】
本発明の材料の好ましい用途には、グローブ及び履物の絶縁挿入体、衣服並びに衣服への挿入体のような衣料、パイプの絶縁、極低温絶縁、電子デバイス、調理器具、家庭用電化製品、食品及び医薬品の保存容器及び包装、イマーションスーツや、加えて音響及び熱の絶縁、電気及び熱の絶縁などのような二重機能を有する絶縁に使われる、本発明の材料から作られる絶縁材料及び絶縁複合体を形成することが含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁テープ材料を、１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図２】８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁テープ材料を、１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図３】８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁粉末材料を、１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図４】層間に絶縁材料を有する２つの膜層を有するテープの横断面図である。
【図５】層間に６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁材料を有する、２つの膜層を有するテープを、５０倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図６ａ】パイプの壁間に絶縁材料を有する二重壁のパイプを、半断面図で表現した図である。
【図６ｂ】パイプの壁間に絶縁材料を有する二重壁のパイプを、横断面図で表現した図である。
【図７】本発明のテープを巻きつけたパイプを、透視図で表現した図である。
【図８ａ】本発明の絶縁手袋挿入体を表現した図である。
【図８ｂ】本発明の絶縁された手袋を表現した図である。
【図９】本発明の絶縁された携帯電話デバイスの透視図である。
【図１０】本発明の絶縁された持ち運び可能なコンピュータデバイスの透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の低熱伝導材料は、エアロゲル粒子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む。有利には、材料は粉末又はパテとして成形される。「パテ」とは、成形又は成型可能で、フィラー粒子がほとんど脱落しない又は全く脱落しない、パン生地のような堅さの材料を意味する。そのため、本発明の材料では、他のエアロゲル含有材料と比較して微粒子の脱落又は発塵が減少している。この材料は、例えば２つの表面間の粉末もしくはパテとして、又は成型もしくは成形された形状の絶縁構造体として、又は複合体として有用である。好ましい複合体はテープのような絶縁構造体を含み、フィルム又は膜のような２つの外層の間に接着した本発明の材料を有する。有利には、顕著な発塵又は絶縁特性の損失を伴わずに、複合体を伸長可能、屈曲可能及び折り曲げ可能にすることができる。
【００１５】
エアロゲル粒子は好ましくはフィラー材料であり、並外れた低密度及び低熱伝導率で知られている。好ましいエアロゲルは、約１００ｋｇ／ｍ3より小さい粒子密度、及び大気条件（約２９８．１５Ｋ及び１０１．３ｋＰａ）において約２５ｍＷ／ｍＫ以下、より好ましくは約１５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する。本発明の材料に使用するのに適したエアロゲルは、無機及び有機エアロゲル並びにそれらの混合物を含む。有用な無機エアロゲルは、シリコン、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、バナジウムなどの無機酸化物から形成されたものを含み、シリカエアロゲルが特に好ましい。有機エアロゲルも本発明に使用するのに適しており、カーボン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリフルフラールアルコール、フェノールフルフリルアルコール、メラミンホルムアルデヒド、レゾルシナールホルムアルデヒド、クレゾール、ホルムアルデヒド、ポリシアヌレート、ポリアクリルアミド、エポキシド、寒天、アガロースなどから作ることができる。
【００１６】
粉末状のエアロゲルは簡単に市販のものを購入することができる。例えば、比較的低コストの製造工程で形成したシリカエアロゲルが、Ｓｍｉｔｈ他の米国特許第６１７２１２０号に記載されている。エアロゲル粒子の大きさは、ジェットミル又は大きさを減少させる他の手法により、所望の大きさに減少させるか又は分級することができる。本発明の絶縁材料を作るためには、約５μｍ〜約１ｍｍの範囲の粒径に粉砕されたエアロゲル粒子（エアロゲルビーズ）が好ましく、約１０μｍ以下に粉砕された粒子がより好ましい。エアロゲル粒子が小さいほど、絶縁材料の他の構成要素とより均一に混合した混合物を形成すると考えられている。それゆえ、より小さい空孔サイズ、例えば約１００ｎｍ以下の平均空孔サイズを有するエアロゲルは、より大きい空孔サイズを有するエアロゲルよりも好ましい。
【００１７】
エアロゲルは親水性及び疎水性の両方の状態で使用することができる。親水性エアロゲルは一般的に約１８ｍＷ／ｍＫ以上のより高い熱伝導率を有し、水の吸収があるために、ある種の熱及び／又は電気の絶縁用途にはあまり有用ではないことがある。疎水化処理がなされたエアロゲルは、親水性エアロゲルよりも低い、約１５ｍＷ／ｍＫより小さい熱伝導率を一般的に有し、良好な撥水性を有しているため、多くの熱絶縁用途に非常に適している。約１４ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する疎水性エアロゲルは、好ましくは本発明に記載されている絶縁材料に使用される。ミルなどの粒径を減少させる手法は、疎水性エアロゲル粒子の外部表面基のいくつかに影響することがあり、この場合粒子内部は疎水性が保持される一方、部分的に表面が親水性となる。しかしながら、部分的に表面親水性を有するエアロゲルは、他の化合物に対して強化された接着性を示すことがあり、接着性が望まれる用途においては好ましいことがある。
【００１８】
本発明の材料はさらにＰＴＦＥを含む。例えば約５０ｎｍ〜約６００μｍの範囲であるエアロゲル粒子よりも小さいＰＴＦＥ粒子を用いることがもっとも好ましいが、同様の大きさのＰＴＦＥ粒子もまた有用である。約５０ｎｍ以上のサイズを有するＰＴＦＥ１次粒子、及び約６００μｍ以下のＰＴＦＥ凝集体が好ましい。本発明に従って材料を形成するためには、好ましくは約４０質量％以上のエアロゲル、約６０質量％以上、又は約８０質量％以上のエアロゲルを含むエアロゲル／バインダー混合物を作製する。好ましい混合物は、約４０質量％〜９５質量％のエアロゲル、及び４０質量％〜約８０質量％のエアロゲルを含むエアロゲル／ＰＴＦＥ混合物を含む。ＰＴＦＥ粒子は好ましくはエアロゲル／ＰＴＦＥバインダー混合物の約６０質量％以下、約４０質量％以下、又は約２０質量％以下で含まれる。好ましい混合物は、約５質量％〜６０質量％のＰＴＦＥ、及び２０質量％〜約６０質量％のＰＴＦＥを含むエアロゲル／ＰＴＦＥ混合物を含む。熱伝導率、発塵、成形性及び強度のような特性は、混合物中のエアロゲルとＰＴＦＥの質量パーセントの比率を変えることにより、部分的に調節することができる。例えば、エアロゲルの割合が増加するにつれ、この材料から形成した構造体の強度は減少し、熱伝導率がより低くなることがある。同様に、より高い割合のＰＴＦＥを有する材料は、より高い機械的強度、より高い成形性を有し、発塵が最小限である構造体を提供しうる。
【００１９】
本発明の材料は、必要に応じて追加の構成要素を含むことができる。放射熱伝達を減少させ熱特性を改善するために、細かく分散した乳白化剤のような、任意の構成要素をエアロゲル／ＰＴＦＥバインダー混合物に添加することができ、任意の構成要素は例えばカーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄類、シリコンカーバイド、モリブデンシリサイド、酸化マンガン、アルキル基が１〜４個の炭素原子を含むポリジアルキルシロキサン類などを含む。さらに、例えば機械的強度を増大させ、色彩及び熱安定性、弾力性などのような特性を得るために、ポリマー、色素、可塑剤、増粘剤、様々の合成及び天然ファイバーを必要に応じて添加する。任意の構成要素は、本発明のエアロゲル／ＰＴＦＥバインダー材料を形成するために用いられる混合物の約１０％未満で好ましくは添加される。
【００２０】
本発明の材料は、エアロゲル及びＰＴＦＥ構成要素の凝固及び乾燥混合を含む、多くの方法によって形成することができる。ＰＴＦＥを含む構成要素の凝固及び乾燥混合は、本技術分野で既知であり、例えば米国特許第４９８５２９６号及び第６２１８０００号、及び本実施例において記載されている。本発明の材料を形成するのに特に有用な方法の１つは、エアロゲル粒子の水性分散とＰＴＦＥの分散の混合物を生成し、攪拌又は凝固剤の添加により混合物を凝固させる工程を含んでいる。エアロゲル粒子存在下でＰＴＦＥを共凝固した結果、ＰＴＦＥとエアロゲル粒子の密接な混合物が得られる。凝固物は液抜きをして、約４３３．１５Ｋの対流式オーブンの中で乾燥する。使用する湿潤剤の種類に応じて、乾燥した凝固物は、弱く結合した粉末状であってもよく、又は粉末状の絶縁材料を得るために後ほど冷却して粉砕することのできる、柔らかいケーキ状であってもよい。例えばパテ、成形された構造体、又は絶縁された物品を形成するために、この粉末をさらに加工してもよい。
【００２１】
好ましくは、ＰＴＦＥ分散は、乳化重合により生成した高分子量のＰＴＦＥ粒子の水性コロイド分散である。ＰＴＦＥの乳化重合法は既知であり、本発明に適した材料を製造するのに有用な方法は、広く文献の中に記載されている（例えば、Ｓ．Ｖ．Ｇａｎｇａｌ，”Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ”，Ｍａｒｋ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１６，ｐ５７７，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９８９）。適した水性分散は、約０．０５μｍ〜約０．５μｍの範囲の大きさの１次粒子を有する、約２０質量％〜７０質量％のＰＴＦＥを含む。現在購入可能な水性ＰＴＦＥ分散の例には、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）３０、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）３５（Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅより入手可）、及びＦｌｕｏｎ（商標）ＡＤ３００Ｓ、Ｆｌｕｏｎ（商標）ＡＤ７０４（Ａｓａｈｉ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ，Ｃｈａｄｄｓ Ｆｏｒｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａより入手可）のようなものが含まれる。したがって、本発明のさらなる実施態様の１つは、エアロゲル粒子の水性分散と、高分子量ＰＴＦＥ粒子の水性分散を含む分散を対象としている。
【００２２】
乳化重合から生成したＰＴＦＥ分散を凝固し、羊毛状に凝集した凝固物を微粉末に乾燥して得られる、微粉末ＰＴＦＥを含むＰＴＦＥ構成要素もまた有用である。好ましいＰＴＦＥ微粉末は、一般的に非常に高分子量で、凝集体の大きさが２００μｍ〜約６００μｍの範囲である、ＰＴＦＥ１次粒子の凝集体の形状をしている。好ましいＰＴＦＥ微粉末樹脂は、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）６０、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）６Ｃ，Ｔｅｆｌｏｎ（商標）６１０Ａ（Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）として、及びＦｌｕｏｎ（商標）ＣＤ１２３（Ａｓａｈｉ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ，Ｃｈａｄｄｓ Ｆｏｒｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）として入手することができる。乾燥混合法は、場合によっては潤滑剤を用いてエアロゲルとＰＴＦＥ粒子を乾燥混合する製造工程を含む。異なる剪断速度及び温度の設定で製造することにより、本発明の材料における混合された構成要素は様々な均一性を示すことがあり、また得られた絶縁構造体の機械的強度も異なることがある。より高い剪断速度及びより低い温度で乾燥混合する好ましい方法によれば、構成要素がより高い均一性を有する材料を生成し、より高い機械的強度を有する構造体を作り出すことがしばしばある。
【００２３】
本発明の材料はまた、構造体又は複合体に成型、成形又は他の加工をしている間に、剪断応力又は剪断力を受けることがあり、そのことが得られる材料の特性に影響することがある。実施態様の１つにおいては、約３０３．１５〜４５３．１５Ｋで剪断応力を与えた場合、本発明の材料はパテを形成する。理論に束縛されることを望むものではないが、ＰＴＦＥ１次粒子が互いに接触しながら変形を受けるとき、ＰＴＦＥ粒子は微細なフィブリルを形成することにより連結する（Ｓ．Ｍａｚｕｒ，”Ｐａｓｔｅ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ） Ｆｉｎｅ Ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐ４４１，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９９５）と考えられている。これらのフィブリルの大きさは、直径で約０．０２μｍ〜約０．１μｍの範囲であり、一般的には約０．０４μｍであると考えられている。またさらに、剪断又は伸長の変形により誘起されたＰＴＦＥ１次粒子のフィブリル化は、足場状又はかご状構造を形成するに至ると考えられている。好ましくは、ＰＴＦＥ粒子のフィブリルは、他のＰＴＦＥフィブリルと又はＰＴＦＥ粒子と相互に連結することで網を形成し、その内部又は周辺にエアロゲル粒子が位置して、そして互いに結合される。それゆえ、エアロゲル粒子とＰＴＦＥバインダーを含む本発明の材料については、ＰＴＦＥ相の相互連結した微細構造が特異であるために、エアロゲルは、より良好な取扱性、改善された成型性、より低い発塵性／粒子脱落、より良好な柔軟性などのような多くの有益な特徴をもたらす、改善された結合を有すると考えられている。
【００２４】
本発明の材料がエアロゲル粒子とＰＴＦＥバインダーを含む場合、「バインダー」、「結合」又は「結合している」とは、エアロゲルの粒子が互いに保持しあうか、他のエアロゲル粒子又はＰＴＦＥ構成要素による追加の任意の構成要素と凝集することを意味する。好ましくは、ＰＴＦＥ構成要素の少なくとも一部はフィブリル化していて、フィブリルの少なくとも一部は相互連結しており、他のＰＴＦＥフィブリル又はＰＴＦＥ粒子に付着し、エアロゲル粒子を保持し、及びエアロゲル／ＰＴＦＥ構造と一緒に結合している。それゆえ、本発明の好ましい材料は、エアロゲル粒子と、相互連結したフィブリルを含むフィブリル化したＰＴＦＥ構成要素を含む。
【００２５】
ＰＴＦＥ１次粒子のフィブリル化の程度は、かけた剪断力の大きさ、温度、１次粒子間の任意の潤滑流体の存在などのようないくつかの因子に左右されうる。ＰＴＦＥ粒子のフィブリル化の程度が高いと、得られる構造体又は複合体における、高い成形性、低い粒子脱落及び高い機械的強度を有する材料が得られると考えられている。本発明の好ましい材料は無発塵又は低発塵であり、エアロゲルの結合又はＰＴＦＥの相互連結の程度は、ＰＴＦＥの量やかけた剪断力の大きさのような因子に左右されて様々に変化しうるが、絶縁材料が成型、屈曲、伸長、ねじり、巻きつけ又はその他の操作を受けたときに、結合は有利にエアロゲルの発塵を減少させると考えられている。図１及び２に示すように、フィブリルはＰＴＦＥ粒子から他のＰＴＦＥフィブリル又は粒子へ延在している。図１は、６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む、好ましい絶縁テープを１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。図２は、８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む、本発明の好ましい絶縁テープを１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。図３は、８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む、凝固したエアロゲルとＰＴＦＥ粉末の混合物を１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。剪断力又は伸長力を加えて作られた図１及び２のテープでは、共凝固した粉末（図３）と比べて、より高い程度のＰＴＦＥフィブリル化が生じていることが分かる。
【００２６】
約４０質量％〜約８０質量％より多いエアロゲルを有する本発明の好ましい材料の熱伝導率は、大気条件において約２５ｍＷ／ｍＫ以下である。これらの材料は、好ましくは約１００〜４００ｋｇ／ｍ3の間の密度を有する。大気条件において、約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料がさらに好ましく、約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料がもっとも好ましい。実施態様の１つにおいては、絶縁材料は、疎水性エアロゲル粒子及び疎水性ＰＴＦＥ粒子を含むバインダーの混合物を含んで形成されている。絶縁材料は、大気条件において高度に疎水性及び耐水性に形成されており、このような材料はそのため多くの熱絶縁用途に適している。
【００２７】
本発明の材料は、絶縁された物品を形成するために、少なくとも２つの表面の間の空洞又は空間を占めることができる。表面はそれぞれ独立して柔軟又は剛直のいずれかであってよい。実施態様の１つは、少なくとも２つの表面を有する絶縁された物品と、物品の少なくとも第１及び第２表面の間に位置する本発明の材料を含む。好ましくは、表面の少なくとも１つが剛直な表面であり、より好ましくは表面は固体で無孔性である。例えば、少なくとも２つの表面を有する物品は、二重壁のパイプ、極低温デュワー、マニホールドなどのような二重壁の容器であってもよい。そのため、材料が二重壁の容器における２つの壁の間の空間をほぼ埋めることができる場合に、絶縁された物品が形成される。図６ａ及び６ｂは、環状のパイプの空洞６４、及び２つのパイプの壁の表面６２及び６３の間の空間の中にある本発明の材料６１を有する二重壁のパイプを含む、本発明の絶縁された物品の好ましい実施態様の１つの半断面及び横断面を、それぞれ図で表現したものである。これとは別に、グローブ、履物又は衣類用途のような衣料に使用するための絶縁挿入体を含む用途において、本発明の材料を、ゴム、ポリマー、薄い金属ホイル、布地などの柔軟な表面の間に含ませることもできる。
【００２８】
本発明の材料は、パテとして成形することができ、又は絶縁構造体を形成するために任意の所望の形状、例えば円筒状、球状、長方形などに成型もしくは成形することができる。本材料は、２又は３次元形状物を形成するために、ロール加工、カレンダー、圧縮成型、及びペースト押出などのような既知の方法により、ある構造体に成型又は成形することができる。大気圧における好ましい絶縁構造体の熱伝導率は、約２５ｍＷ／ｍＫ以下であり、さらに好ましくは約２０ｍＷ／ｍＫ以下であり、もっとも好ましくは約１７ｍＷ／ｍＫ以下である。好ましい構造体は約１００〜４００ｋｇ／ｍ3の比重を有している。本発明の絶縁構造体を形成する好ましい方法は、エアロゲル粒子とＰＴＦＥバインダーを含む材料を用意し、その材料に剪断力をかけ、その材料をある形状の絶縁構造体に形成することを含み、その絶縁構造体は大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する。
【００２９】
本発明の実施態様の１つは、テープに成形されている本発明の材料を含む、ある形状の絶縁構造体を対象としている。好ましいテープは、約０．５ｍｍ以上、好ましくは約０．５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する。好ましいテープ形成方法はペースト押出であり、この方法によれば、良好な機械的強度を有し、低発塵又は無発塵のテープが形成される。ＰＴＦＥのペースト押出の方法はよく知られており（「Ｆｉｎｅ ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｇｕｉｄｅ」２０２８０９Ａ（２／９１），Ｄｕｐｏｎｔ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）、本発明に使用するのに適している。この方法では、エアロゲルとＰＴＦＥを含む共凝固した粉末を潤滑剤を用いて均一に混合し、潤滑された粉末を作製する。ミネラルスピリット、ソルベントナフサなどのような、炭化水素系潤滑剤を含む潤滑剤を用いることができる。乾燥粉末中のエアロゲル含量に応じ、潤滑剤量は、１００質量部の乾燥粉末に対して約１００質量部〜約４００質量部の範囲でもよい。潤滑された粉末、又は予備成形された形状の潤滑された粉末は、ある形状の物品を形成するために、ペースト押出機の容器に充填してラムにより押し出すことができ、その後、必要に応じて、加圧ロールを用いて押出方向に沿ってロールすることができる。その後、潤滑剤は物品を乾燥することにより除去される。絶縁テープ構造体を形成する他の一般的な方法は、米国特許第２４０００９９号、第２５９３５８３号、第４１５３６６１号及び第４４６０６４２号のような先の特許で開示されているように、２本ロール加工を利用する。
【００３０】
さらに別の実施態様は、２層の間に配置されている本発明の材料を含む複合構造体を対象としている。本発明の材料は、膜、フィルムもしくはホイル、又はそれらの組み合わせのような２層の間のコアとして形成され、２層の構成要素は用途に応じ同じでも異なってもよい。それぞれの層は必要に応じて、ラミネート、コーティングなどのような多層の形状物を含んでもよい。少なくとも１層は、気体又は液体に対して透過性又は不透過性であってもよい。好ましくは、少なくとも１層が、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、ポリウレタン、シリコーン、ポリエチレン、ポリエステルなどのようなポリマー、ゴム、アルミニウムもしくは銅のような金属ホイル、又は金属化ポリマーホイルから選択される材料から形成されている。
【００３１】
コア材料は任意の所望の厚さに成型することができ、好ましくは１００〜４００ｋｇ／ｍ3の範囲の比重を有する。複合構造体は用途に応じて、約０．５ｍｍ以上、好ましくは約０．５ｍｍ〜５０ｍｍ以上の厚さを有する、テープ又は圧縮成型された部品として好ましくは形成される。好ましくは、エアロゲルはコア絶縁材料の約４０質量％以上、約６０質量％以上、又は約８０質量％以上を構成する。実施態様の１つにおいては、本発明の材料は、２つの外層の間に接着しているコアを形成する。実施態様の１つにおいては、例えば本発明に使用するのに適したフィルム又は膜のような表面に接着又は貼着することにより、コア材料が複合体の少なくとも１つの外層に接着している。複合構造体は、接着剤の助けを借りずにコア材料が外層に接着しているところに形成されうる。しかしながら、接着剤を使用しない接着に加えて、フッ素ポリマー、ウレタン、シリコーン、エポキシ及びその他適当な接着剤のような接着剤も使うことができる。図４は、２つの外層４１ａ及び４１ｂ、並びに外層の間の絶縁材料コア４２を有している本発明のテープの横断面図であり、外層はそれぞれ同じでも異なってもよい。図５は、膜間に６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁材料コアがある、２つの外側の延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜層を有するテープを５０倍に拡大したＳＥＭ像である。
【００３２】
本発明の実施態様の１つは、パイプ及び容器の絶縁用途を含む、巻きつける用途に使用される絶縁複合テープ構造体である。好ましい構造体は、約４０〜約８０質量％の範囲の割合のエアロゲル、及び必要に応じて約１０質量％より少ない量のカーボンブラック又は二酸化チタンのような乳白化剤を有するコア絶縁材料、並びに２層の延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜を含む。接着剤を用いると用いないとにかかわらず、コアが２層のｅＰＴＦＥの間に接着されていてもよいが、用途又は材料の選択によってより強い接着が必要とされる場合は、接着剤を好ましくは使用してもよい。テープ絶縁構造体は、例えば極低温、海底の石油及びガス移送パイプなどに使用される絶縁されたパイプを形成するためのパイプ類、様々な容器、長い反応容器及びデュワーのような物品に巻きつけるために使用することができる。巻きつける用途のための絶縁テープは非常に柔軟であり、発塵やひびを生じず熱伝導率の実質的な変化又は増加を伴わないで、約５ｍｍと小さい直径の物品の周りに巻きつけることができる。「実質的」とは、約±１〜３ｍＷ／ｍＫの熱特性における変化を意味する。図７は、本発明のテープ７１が巻きつけられているパイプ７２の透視図を描いて、本発明の絶縁された物品を図で表したものである。
【００３３】
さらに別の実施態様は、少なくとも１層が液体及び／又は気体に対して不透過性である複合構造体である。不透過性層は、例えば、最大で数百ｋＰａの圧力の液体の水に対して不透過性の構造体を提供するｅＰＴＦＥのような膜から選択することができる。その上、金属ホイル又は金属化ポリマーホイルを、気体拡散に対して抵抗性の複合体を形成するのに使用することができる。本発明に使用するのに適した金属ホイルはアルミニウム又は銅を含んでいる。金属化ポリエステルフィルムは、例えば、数年にわたって１０ｋＰａより小さい真空圧を維持する気体不透過性層として使用することができる。不透過性複合体は、軍用、産業用途などを含む、毒及び反応性気体に対して抵抗性を有する材料を必要とする用途において有用である。
【００３４】
実施態様の１つにおいては、本発明の材料はシールされた不透過性外層の間のコアであり、シールされた複合体の内部を、真空を用いて大気圧よりも低く減圧することにより、さらに低くなった熱伝導率を有するシールされた不透過性複合体を形成する。本発明の好ましい材料は、複合体が約１０-6ｋＰａ〜約１００ｋＰａの真空下に置かれる用途に使用する場合、約４０〜９５質量％のエアロゲルを有している。好ましい材料は、室温で測定したときにおよそ１．５ｋＰａの真空下、約１０ｍＷ／ｍＫ以下、より好ましくは約４〜約１０ｍＷ／ｍＫの熱伝導率を有していてもよい。その上、本発明の材料は、極低温用途に使用するのにさらに適しており、低温かつ減圧の極低温条件下で、材料の熱伝導率はさらに低くなる。例えば、約７７Ｋの極低温において、本発明の実施態様の１つでは、大気圧における熱伝導率は１３．７ｍＷ／ｍＫであり、１．３３×１０-4ｋＰａの真空下における熱伝導率は約１ｍＷ／ｍＫである。他の実施態様について、手袋用途においてしばしば実現される圧力水準である、最大で約１０ｋＰａの小さい圧力をかけた状態では、エアロゲルとＰＴＦＥ粒子の間のより大きい空孔の大きさが減少するため、好ましい複合体の熱伝導率が約１〜３ｍＷ／ｍＫ低下することがある。もっとも好ましいテープ構造体は約１０ｋＰａの１軸方向の圧力を受けたときに低い圧縮率を有しており、圧縮率は最大でも約２５％である。
【００３５】
他の実施態様においては、外層の少なくとも１層が気体及び蒸気透過性であるように複合体が形成される。透過性層はｅＰＴＦＥ又は他の微細孔性膜、織物又は不織物の布帛、紙などを含む層を含んでいてもよい。蒸気透過性の複合構造体は、蒸気透過性の外層及び蒸気拡散に対して透過性であるＰＴＦＥ−エアロゲルコア材料から形成してもよい。複合体の外層に使用される蒸気又は気体透過性膜の例には、ｅＰＴＦＥ、シリコーン、ポリウレタン、ポリカーボネート、紙並びに他の多孔性及び気体透過性の膜を含む層を含んでおり、「通気性」衣服及び履物、「通気性」毛布、及び他の種類の「通気性」絶縁のような、水蒸気透過性又は通気性が望まれる又は必要とされる用途において使用することができる。アウトドア衣服のようないくつかの用途においては、通気性と液体の水の不透過性が必要である。このことは、微細孔性膜もしくは連続したポリマーフィルムのいずれか、又は親水性ポリウレタン、ポリエステルなどのような水蒸気透過性ポリマーのコーティングを使用することにより実現できる。本発明の好ましい実施態様は、ｅＰＴＦＥ膜を含む２つの外層の間に接着したＰＴＦＥ−エアロゲル材料のコアを含む、蒸気透過性の複合構造体である。
【００３６】
弾性膜層及びその間に位置するコア材料から形成される、伸長可能な複合体はさらに好ましい。好ましい弾性層は熱可塑性弾性体であり、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド及びそれらの共重合体を含む層がさらに好ましい。好ましい伸長可能な絶縁テープは、ほぼ又は完全にもとの寸法に回復する能力を有し、熱特性の実質的な変化又は劣化を伴わずに、解放可能なように伸長することができる。「実質的」とは、約±１〜３ｍＷ／ｍＫの熱特性の変化を意味する。本発明に使用するのに適した弾性層は、ポリウレタン、シリコーンなど、及びそれらの共重合体を含む。伸長可能な絶縁複合体の用途には、衣料、特に手袋、靴下、帽子及び伸長可能な衣服、絶縁毛布、イマーションスーツ、絶縁ガスケット、絶縁包帯などが含まれる。
【００３７】
外側のフィルム層又は膜層の間にコア材料を有する複合体は、真空形成、連続ロール処理、押出、ラミネート、熱圧縮、接着剤による接着又は接着剤を使用しない接着などのような、多層複合体を形成するための本技術分野で既知である任意の方法によって作ることができ、絶縁構造体を形成する。組成に応じて、外層は強度、耐久性、弾力性、及びその他の特性をテープに付与する。
【００３８】
有利には、本発明の材料から作られるシート又はテープのような構造体又は複合構造体は切断するのに適しており、クーラー、水筒、デュワー、手、足又は他の体の領域、及びラップトップコンピューター、携帯電話などのような電子デバイスのようなものを絶縁するのに適当な形状に切り抜くことができる。絶縁構造体は絶縁挿入体を形成するために切断でき、その絶縁挿入体は、例えば、接着、縫合により、又は二重壁の容器の表面の間、多層の間、もしくは布地、金属、ボール紙などのような材料のスリーブに含ませることにより、物品に組み込まれる。複合テープは切断した表面に発塵がないことが好ましい。テープ又はシートは、不規則な形状の対象物を絶縁するために、３次元形状物に成型することができる。例えば、ブーツ又は手袋の絶縁挿入体又は絶縁ライナーを、例えば手袋に係る図８で図示するように構成することができる。図８ａは本発明の絶縁手袋挿入体８０を図で表したものであり、２つの外側の複合層８１ａ及び８１ｂ、並びに層８１ａ及び８１ｂの間の本発明の絶縁材料８２を含む複合体として描かれている。本発明の絶縁された物品は、１つ以上の挿入体を有していてもよい。例えば、絶縁挿入体を手袋の手のひら側の表面に配置してもよく、アウター及びインナー布地層の間（図８ｂの８４ａ及び８４ｂ）に取り付けてもよい。その代わりに、図８ｂに図示するように、絶縁挿入体８０を手の表面の上側８３ａ及び下側８３ｂの両方の上に配置してもよい。各挿入体は物品に組み込まれて、接着、縫合などのような、布地層又は他の絶縁体を固定するための本技術分野で既知の任意の方法により、インナー８４ａ布地層とアウター８４ｂ布地層の間で固定（８５）される。絶縁挿入体８０は本発明の絶縁材料を含む構造体であってよく、又は複合絶縁構造体であってもよい。同様に、ブーツの挿入体は、甲側のつま先のキャップ領域のような履物の甲側の表面上に配置してもよく、下側のソールの表面に配置してもよい。履物層と絶縁体を組み合わせるための本技術分野で既知の任意の方法により、挿入体を履物に組み込むことができ、縫合、接着などにより、挿入体を布地、革、プラスチックなどのようなインナー及びアウターの靴材料の間に固定することができる。
【００３９】
他の実施態様においては、絶縁構造体は、ノートブックコンピュータ、ＰＤＡ（個人用デジタル補助装置）、携帯電話などのような持ち運び可能な電子デバイスに有用である。デバイスの物理的な外装又は筐体の大きさが減少する、及び／又はデバイスの機能が増加するにつれて、熱管理が困難になる。機能が増加すると、電子デバイスのある構成部品においてより多くの熱がしばしば発生する。筐体の大きさが減少すると、発熱する構成部品を外側の筐体のより近傍に配置することになり、その構成部品が外側の筐体表面に熱を伝え易くなる。これらの場合、使用者と直接接触する外側の筐体表面が不快に熱くなることがある。絶縁材料は、発熱する構成部品とデバイスの筐体の間に有用なバリアを形成することができ、そのことにより、ある構成部品から使用者と直接接触するように設計されたデバイスの筐体表面の少なくとも一部へ熱が伝達することを削減し又は遅延させる。使用者と接触するデバイスの筐体表面の少なくとも一部の温度を減少させることができるため、デバイスを使用している最中の、使用者の身体的な快適さも改善される。また、デバイスの外側の筐体表面と使用者の間に絶縁材料でバリアを形成することもでき、そのことにより、熱くなったデバイスの外側表面と使用者の間における熱の伝達が削減又は遅延される。
【００４０】
図９に図示するような１つの例においては、少なくとも１つの絶縁構造体９１を有する携帯電話が描かれており、この中で、絶縁構造体９１は、発熱する構成部品９５（パワーアンプ、マルチメディアプロセッサなどのような）を備えたプリント回路基板９２と、使用者の顔（不図示）にしばしば接触する携帯電話のキーパッド筐体表面９６との間に配置されてもよい。絶縁構造体９１はまた、発熱する構成部品９５を備えたプリント回路基板９２と、使用者の手（不図示）に接触しうる携帯電話の背面筐体の表面９４との間に配置されてもよい。他の実施態様（不図示）においては、絶縁構造体９１は筐体表面９４又は９６の外部に位置してもよく、例えば絶縁構造体は、使用者の手と接触するように設計されている筐体外側の表面の少なくとも一部に位置してもよい。図１０では、絶縁構造体１０１を有するノートブックコンピュータが描かれており、ここでは絶縁構造体１０１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）又はＧＰＵ（画像処理装置）のような発熱する構成部品１０５を備えたプリント回路基板１０２と、しばしば使用者の膝（不図示）に接触するノートブックコンピュータの底面筐体の表面１０４との間に配置されている。他の実施態様（不図示）においては、絶縁構造体１０１は底面筐体の表面１０４の少なくとも一部の外側に位置していてもよい。好ましくは、絶縁構成要素は、使用者の膝と接触しうる筐体外側の表面の一部に取り付けられる。
【００４１】
他の実施態様における持ち運び可能な電子デバイスは、携帯電話又はコンピュータのような電子デバイス及びキャリーケースを含み、ここではキャリーケースは絶縁構造体を含んでいる。好ましくは、絶縁構造体をキャリーケースの複数層の間に位置させることができる。
【００４２】
有利には、低熱伝導率を有する絶縁構造体は、物理的筐体の全体の寸法を全く増大させないか又はほとんど増大させずに、このようなデバイスの内部又は外側に組み込むのに十分な程度に薄く形成することができる。電子デバイスに用いるのに好ましい絶縁構造体は、本発明の絶縁材料を含んでおり、デバイスの中の使用されていない空間に容易に適合するように、テープ状もしくはシート状であるか、ダイカットされているか、さもなくばある寸法の大きさに成形されている。ｅＰＴＦＥのような２つの外層の間に接着した本発明の絶縁材料を含む複合体が好ましいが、外層を有さない絶縁構造体もまた有用となりうる。高い熱伝導性材料のような、絶縁材料と共に機能する追加の材料を電子デバイスに組み込むこともできる。高い熱伝導性材料は、熱伝導を防止又は遅延させるのとは反対に、筐体表面から離れるように意図的に熱を伝達するために配置することができる。
【００４３】
本発明の実施態様の１つは、少なくとも１つの発熱する構成部品、筐体、及び発熱する構成部品と筐体の間に位置する少なくとも１つの絶縁構造体を含む、持ち運び可能な電子デバイスを対象としている。絶縁構造体は、発熱する構成部品及び筐体に直に隣接していてもよいが、熱絶縁とは関係しない追加の構成部品をこの配置の構成部品間に配置してもよいと考えられる。さらに、持ち運び可能な電子デバイスの使用者がより快適になるための方法を開示するが、その方法は、少なくとも１つの発熱する構成部品及び表面をもつ筐体を有する持ち運び可能な電子デバイスを用意し、発熱する構成部品と筐体の間に絶縁構造体を配置し、及び構成部品から筐体表面の少なくとも一部へ向かう発生した熱の伝達を防止又は遅延する段階を含んでいる。別の方法は、筐体外側の表面と使用者の間に絶縁構造体を配置し、少なくとも１つの構成部品から発生した熱の、使用者への伝達を防止又は遅延させる段階を含んでいる。
【００４４】
一般的に他の絶縁材料と比べて、本発明のエアロゲル／ＰＴＦＥ材料の最終構造体の特性は、成形性がより良好で、発塵が減少しており、機械的強度が増大し、及び熱伝導率がより低い点で有利であり、これらの特性は、混合物中のＰＴＦＥ及びエアロゲルの割合に部分的に左右されることがある。さらに、本材料の熱伝導率は、本発明の材料内部の空孔サイズの分布、エアロゲル及びＰＴＦＥ両方の粒径分布に加え、成型又はテープ形成時の圧縮、又は得られた絶縁構造体の密度に左右されることがある。絶縁材料又は絶縁構造体内部に約１００ｎｍより大きい空孔、すなわち空気分子の平均自由行程より大きい空孔が存在すると、構造体の熱伝導率が増大してしまうことがある。以下の実施例は、本発明の実施態様のいくつかによって得ることのできる複合体及び特性の範囲の実例となるが、これらに限定されることを意図したものではない。
【実施例】
【００４５】
試験１：絶縁構造体からの粒子脱落
絶縁構造体から脱落した粒子数は、注入物中の粒子状物質を測定するためのＵＳＰ７８８の方法を用いて決定した。絶縁材料の小さいサンプル（約０．６４ｃｍ×０．３２ｃｍ〜１．３ｃｍ×１．３ｃｍ）を、超音波を印加した水槽に漬けたビーカー中で、５０質量％の脱イオン水と５０質量％のイソプロピルアルコールの混合物１５０〜２００ｃｍ3の中に入れた。粒子は２分間超音波をかけて抽出した（Ｂｒａｎｓｏｎ ２２００ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｂａｔｈ）。試験の前に、イソプロピルアルコール／水の混合物を、０．２２μｍ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ メチルセルロースフィルターを通して濾過した。単位体積あたりの脱落粒子数は、レーザ粒子計測（ＬＰＣ）手法を用い、８０００Ａカウンタ及びＭＣ２００レーザを備えたＨＩＡＣ Ｒｏｙｃｏ 液体シリンジサンプラ３０００Ａにより、１００ｃｍ3／分で０．２〜５μｍの範囲で測定した。単位体積あたりの脱落粒子数は、絶縁材料を含むサンプル中の粒子数の読値から、ブランクサンプル中の粒子数（バックグラウンド計数）の読値を引くことで決定した。バックグラウンド計数は、全ての測定について、サンプル計数よりも少なくとも１０００倍は低かった。絶縁材料１グラムあたりの脱落粒子数は、式（サンプル計数［／ｃｍ3］−ブランク計数［／ｃｍ3］）×抽出体積［ｃｍ3］／抽出された領域［ｇ］を用いて計算した。絶縁材料単位面積あたりの脱落粒子数は、式（サンプル計数［／ｃｍ3］−ブランク計数［／ｃｍ3］）×抽出体積［ｃｍ3］／抽出された領域［ｃｍ2］を用いて計算した。値はサンプルの既知の形状及び体積密度から計算した。単位質量及び単位面積あたりの脱落粒子の総数は、０．２〜２．５μｍの範囲にわたって脱落した粒子の総数を合計して計算した。
【００４６】
試験２：熱伝導率測定
本発明のサンプルの熱伝導率は、大気条件（約２９８Ｋ及び１０１．３ｋＰａ）において、特注の熱流計型熱伝導率試験機を用いて測定した。試験機は、表面に埋め込まれた熱流計（Ｍｏｄｅｌ ＦＲ−０２５−ＴＨ４４０３３，Ｃｏｎｃｅｐｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｌｄ Ｓａｙｂｒｏｏｋ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）及び温度センサ（サーミスタ）を備えている加熱されたアルミニウム板、並びに室温に維持されておりその表面にも温度センサが埋め込まれている第２のアルミニウム板からなる。
【００４７】
加熱された板の温度は３０９．１５Ｋに維持し、一方「冷たい」板の温度は２９８．１５Ｋに保持した。熱流測定（Ｗ／ｍ2Ｋ）は、伝導率試験機の板を覆う、２層の薄いアルミニウムホイル（およそ０．０２ｍｍ厚）の間で行われた。板の直径は約１０ｃｍだった。サンプルの厚さは、デジタルマイクロメーター（ｍｏｄｅｌ ＩＤ−Ｆ１２５Ｅ，Ｍｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐ．，Ｊａｐａｎ）を用い、２つの薄くて剛直な表面の間で測定した。熱流測定は、サンプルを試験機の中に置いて定常状態に達した後、約２〜５分以内で正常に行われた。
【００４８】
熱伝導率は、式：ｋ＝Ｌ／（１／Ｑ−１／Ｑ0）に従い、測定した熱流及びサンプルの厚さから計算した。ここで、ｋは熱伝導率（ｍＷ／ｍＫ）、Ｌはサンプルの厚さ（ｍｍ）、Ｑは熱流（Ｗ／ｍ2Ｋ）、及びＱ0はサンプルを置かなかったときの熱流（Ｑ0＝１００Ｗ／ｍ2Ｋ）である。
【００４９】
実施例１：約８０質量％のエアロゲル粒子と約２０質量％のＰＴＦＥを含む、無発塵材料のパテを作製した。
【００５０】
疎水性で、表面処理がしてあり、ジェットミルで約７μｍの粒径にした粉末状の約０．８ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を含む４．３７質量％の分散液を、２５リットルの容器の中で、７５０ｒｐｍで約５分間攪拌しながら、約８．７５ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）及び８．７５ｋｇの脱イオン水を添加することにより作製した。その後、攪拌速度を１５００ｒｐｍまで上げた。分散した状態の約０．２ｋｇのＰＴＦＥ粒子を、０．８７５ｋｇの２３質量％ポリテトラフルオロエチレン水系分散液（ＴＥＦＲＭＳ １５３，ＤｕＰｏｎｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）として、急速に混合容器の中に注ぎ入れた。その直後に、約０．５ｋｇの０．４質量％Ｓｅｄｉｐｕｒｅ界面活性剤溶液（ＣＦ８０３、Ｔｅｎｓｉｄ−Ｃｈｅｍｉｅ Ｖｅｒｔｒｉｅｂｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ，ＢＡＳＦ Ｇｒｏｕｐ，Ｋｏｅｌｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を混合物に注いだ。スラリー中の固形物の合計は約５．１質量％であった。共凝固は約１．５分以内に完了した。
【００５１】
凝固物を含むスラリーを濾材の上から多孔板の上に注ぎ、約１時間以上かけて液相を排出した。流出物は約０．１質量％の固体を含み透明だった。凝固物は４３３．１５Ｋの対流式オーブンの中で４８時間乾燥した。材料はおよそ２０ｍｍの厚さのケーキに乾燥された。ケーキを約２６３．１５Ｋより低い温度に冷却し、材料の温度を約２６３．１５Ｋより低く維持しながら、小径の円形動作をしながら下方へ最小限の力をかけることにより、３．１７５ｍｍメッシュのステンレススクリーンを通して、手で粉砕した。絶縁材料は、体積密度が約１８１ｋｇ／ｍ3になるまで、円形の金型（およそ直径７６．２ｍｍ、６．３５ｍｍ厚）の中に手で圧縮してパテにした。パテの密度は、パテの質量を円形の金型の体積で割ることにより、容量的に決定した。
【００５２】
成型されたケーキの熱伝導率は、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に従い測定した。成型されたケーキの熱伝導率は約１３．５２ｍＷ／ｍＫだった。
【００５３】
実施例２：ｅＰＴＦＥ膜の封筒状体の内部に、８０質量％のエアロゲル及び２０質量％のＰＴＦＥを含むコア材料を有する、絶縁複合体を作製した。
【００５４】
実施例１の材料を、１２ｃｍ×１３．３ｃｍ×０．８ｃｍの寸法を有する長方形の金型に注ぎいれ、少々圧縮してパテにした。パテを含む金型を、アルミ化した２層のプラスチックホイルの間に配置した。金型を除去して２層のホイルの間に成型されたパテを残した。成型されたパテの周りのホイルの三辺を加熱したアイロンを用いてシールし、封筒状体を形成した。パテを含む封筒状体を真空パッケージ装置の中に移し、封筒状体の四番目の辺を１．５ｋＰａの真空下でシールした。
【００５５】
最後に得られた真空パックされた形状物は非常に柔軟であり、屈曲時にひびや角が生じず、全体が７．１２ｍｍの厚さで、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したところ、熱伝導率が９．５５ｍＷ／ｍＫだった。
【００５６】
実施例３：絶縁構造体を約８０質量％のエアロゲルと約２０質量％のＰＴＦＥを含む材料から作製した。
【００５７】
７５．７リットルの開放混合容器の中で、約２９．２ｋｇの脱イオン水を約２９．２ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）に添加した。そこへ、疎水性で、表面処理がしてある約２．６８ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ；約７μｍの粒径にジェットミルしてある）を添加した。標準的なプロペラ型の攪拌羽根を用い、全体の混合物を１５００ｒｐｍで４分攪拌し、その後１０００ｒｐｍでさらに４分攪拌して、均一なスラリーを得た。このスラリーに、約０．６８ｋｇのＰＴＦＥ固形物を、約２６．３質量％の固形物を含む分散液（ＴＥＦＲＭＳ １５３，ＤｕＰｏｎｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）の状態で添加した。混合物を１０００ｒｐｍで１分攪拌し、シリカエアロゲルの存在下でＰＴＦＥを凝固させた。凝固物は、実施例１のように濾過し、乾燥し、冷却し及び粒状粉になるようスクリーンを通した。
【００５８】
約０．８２ｋｇの上記粉末を、２．１ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋ（商標）液体（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と混合した。混合した材料は、少なくとも３．３ｋＰａの真空においた後で、約３２２．１５Ｋに保ったダイを通して、０．３３ｍ／分の速度でラム押出した。ダイは、測定値で１７８ｍｍ幅及び２ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。押し出されたシートは、約４７３．１５Ｋの対流式オーブンの中で乾燥し、Ｉｓｏｐａｒ Ｋの炭化水素液体を除去した。
【００５９】
絶縁構造体は、取り扱いが容易で、発塵がなく、約２．４ｍｍの厚さだった。前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したところ、熱伝導率は約１５．１ｍＷ／ｍＫだった。
【００６０】
試験１に記載された方法である、「絶縁構造体からの粒子脱落」は、絶縁構造体から脱落した粒子数を決定するのに使用した。実験に使われたサンプルは、１．３ｃｍ×１．３ｃｍ×０．２４５ｃｍの寸法の長方形の形状を有し、密度は２６１ｋｇ／ｍ3だった。サンプルの脱落は、２つの異なるＡｓｐｅｎエアロゲルブランケット（Ａｓｐｅｎ Ａｅｒｏｇｅｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ），Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００（カーボンブラックなし）及びＡｓｐｅｎ ＡＲ５２００（カーボンブラック含む）と比較した。Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００サンプルは、１．３ｃｍ×１．３ｃｍ×０．６４ｃｍの寸法であり、密度は１００ｋｇ／ｍ3だった。Ａｓｐｅｎ ＡＲ５２００サンプルは、０．６４ｃｍ×０．３２ｃｍ×０．３２ｃｍの寸法であり、１００ｋｇ／ｍ3の密度だった。表１に示された結果は、３つの絶縁サンプルについて測定した平均であり、サンプルの１ｃｍ2あたりの総粒子数及び１ｇあたりの総粒子数が記載してある。Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００及びＡＲ５２００と比べ、本発明の絶縁構造体からの粒子脱落はより低いことをこの結果は示している。表２では、Ａｓｐｅｎエアロゲルブランケットと実施例３の絶縁構造体の脱落した総粒子数の比率に基づいて比較してある。
表１：実施例３の絶縁構造体及びＡｓｐｅｎエアロゲルブランケット（Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００及びＡｓｐｅｎ ＡＲ５２００）から脱落した総粒子数の比較
【表１】
表２：Ａｓｐｅｎエアロゲルブランケットと実施例３の絶縁構造体の総脱落粒子数の比率
【表２】
【００６１】
実施例４：約５５質量％のエアロゲル及び４５質量％のＰＴＦＥを含む、絶縁材料を作製した。
【００６２】
約６５．３ｋｇの脱イオン水を、約２．２２ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）及び約０．４４ｋｇのＺｏｎｙｌ ＦＳＯ（商標）フッ素系界面活性剤（Ｄｕｐｏｎｔ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）と混合したものを、７５．７リットルの開放容器の中で、約６００ｒｐｍで約３０秒、標準的なプロペラ型の攪拌羽根を用いてその混合物を攪拌することにより作製した。ジェットミルで約７μｍの粒径にした約１．５４ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を、約２３００〜２６００ｒｐｍで攪拌しながら徐々に添加した。シリカエアロゲルの均一なスラリーが得られるまで、攪拌を約６分続けた。スラリーを１９０リットルの密閉容器に移し、プロペラ型の攪拌羽根を用いて約６００ｒｐｍで３分攪拌した後に、固形分含量が約２５．８質量％である約４．９２ｋｇのＰＴＦＥ分散液を添加した。攪拌を６００ｒｐｍで引き続き行い、ＰＴＦＥはシリカエアロゲルと共凝固した。約３分の攪拌の後、混合物を濾材の上から多孔板の上に注ぎ、液体を排出した。濾過した凝固物は、約４３８．１５Ｋで約２４時間乾燥した。乾燥した凝固物は、弱く結合した粉状であり、約２５３Ｋの冷凍庫で保管した。
【００６３】
実施例５：絶縁テープ構造体を約５５質量％のエアロゲルと約４５質量％のＰＴＦＥを含む材料から作製した。
【００６４】
実施例４の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（商標）（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、１ｋｇの固形材料に対して約２．５ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋ（商標）液体の比率で混合した。混合した材料を少なくとも２４時間、約３２２．１５Ｋに保持した。混合した材料を少なくとも約３．３ｋＰａの真空においた後、直径２５ｍｍの容器を通して０．２５ｍ／分でラム押出した。使用したダイは２５ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。
【００６５】
押出した絶縁テープは２５ｍｍ幅であり、４７３Ｋの対流式オーブンの中で６０分乾燥した。得られたテープは強靭で、取り扱いが容易で、屈曲でき、折り畳むことができ、及び発塵がなかった。絶縁テープは１．０８ｍｍの厚さであった。２５ｍｍ幅のテープの熱伝導率は、試験板の上に４本のテープを横に並べた第１層を置き、その後４本のテープからなる別の同様な層を第１層と直交する方向に配置したこと以外は、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定した。熱伝導率は約１７．９ｍＷ／ｍＫだった。
【００６６】
実施例６：絶縁構造体を約５５質量％のエアロゲルと約４５質量％のＰＴＦＥを含む材料から作製した。
【００６７】
実施例４の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、１ｋｇの固形材料に対して約２．５ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋ液体の比率で混合した。混合した材料は、実施例３に記載したのとほぼ同様にラム押出した。混合した材料を少なくとも約３．３ｋＰａの真空においた後、直径２５ｍｍの容器を通して約０．２５ｍ／分でラム押出した。使用したダイは約１７８ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。
【００６８】
押出した絶縁テープを４７３Ｋの対流式オーブンの中で６０分乾燥した。絶縁テープ構造体は厚さが約２．５ｍｍ、密度が約２５０ｋｇ／ｍ3、幅が約１４８ｍｍだった。前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したときのテープの熱伝導率は、約１８．９ｍＷ／ｍＫだった。
【００６９】
実施例７：約５５質量％のエアロゲル及び約４５質量％のＰＴＦＥを含むコア材料、並びにｅＰＴＦＥ膜の２つの外層を含む、絶縁複合テープを作製した。
【００７０】
実施例６の絶縁テープを、複合構造体を形成するために熱と圧力を用いて２層の延伸ｅＰＴＦＥ膜にラミネートした。第１層にｅＰＴＦＥ膜（Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｅｌｋｔｏｎ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）を有する層状構造体を用意した。ｅＰＴＦＥ膜の厚さは約２８μｍ、平均流孔径は約０．２１μｍ、及び単位面積あたりの質量は約１６．９ｇ／ｍ2であり、ｅＰＴＦＥ膜の上には、少量のフッ素系熱可塑性粉末（Ｄｙｎｅｏｎ（商標）ＴＨＶ（商標）２２０Ａ，Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ，Ｏａｋｄａｌｅ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）をまぶしてある。実施例６の絶縁テープを第１層の上に置き、続いてテープの上にＴＨＶ ２２０Ａをさらに振りかけ、第２層のｅＰＴＦＥ膜を置いた。全体の層状構造体を、Ｃａｒｖｅｒ Ｐｒｅｓｓを用いて、約４７３．１５Ｋ及びおよそ３００ｋＰａで約３分間プレスした。
【００７１】
得られた絶縁複合構造体は、厚さが約２．６ｍｍ、密度が約２５０ｋｇ／ｍ3、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したときの熱伝導率が約１８．４ｍＷ／ｍＫだった。
【００７２】
実施例８：約５５質量％のエアロゲル及び約４５質量％のＰＴＦＥを含むコア材料、並びにポリウレタン膜の２つの外層を含む、絶縁複合テープを作製した。
【００７３】
実施例６の絶縁テープを、複合構造体を形成するために熱と圧力を用いて２層の熱可塑性ポリウレタンフィルムにラミネートした。絶縁テープの両面に、厚さが約２５．４μｍのポリウレタン（Ｄｕｒｅｆｌｅｘ（登録商標）ＰＴ１７１０Ｓ，Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ Ｕｒｅｔｈａｎｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈ Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）フィルムを第１層と第２層に有する層状構造体を作製した。層状構造体は、Ｃａｒｖｅｒ Ｐｒｅｓｓを用いて、約４２３．１５Ｋ及びおよそ３４０ｋＰａの圧力で約２分間熱ラミネートして、絶縁複合構造体を形成した。得られた複合構造体は、厚さが約２．５６ｍｍ、密度が約２５０ｋｇ／ｍ3、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したときの熱伝導率が約１７．２ｍＷ／ｍＫだった。
【００７４】
実施例９：約７５質量％のエアロゲルと約２５質量％のＰＴＦＥを含む材料を作製した。
【００７５】
３．６リットルの容器の中で、約２．１ｋｇの脱イオン水と、０．０７ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）を、約０．０２１ｋｇのＺｏｎｙｌ ＦＳＯ（商標）フッ素系界面活性剤（Ｄｕｐｏｎｔ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）と混合した。ジェットミルで約７μｍの粒径にした約０．０７ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）を、２０００ｒｐｍで攪拌しながら徐々に混合物に添加して分散液を調製した。均一なスラリーが得られるまで、攪拌を６分間続けた。このスラリーに、固形分含量が約２６．６質量％である約０．０８７７ｋｇのＰＴＦＥ分散液を、１５００ｒｐｍで攪拌しながら添加した。攪拌を１５００ｒｐｍで約２分間引き続き行い、ＰＴＦＥはシリカエアロゲルと共凝固した。
【００７６】
凝固物を含む液体を多孔板の上に注ぎ濾過した。濾過した凝固物を４３８．１５Ｋで約２４時間乾燥した。乾燥した凝固物は弱く結合した粉末状だった。
【００７７】
実施例１０：約７５質量％のエアロゲルと約２５質量％のＰＴＦＥを含む材料から、絶縁テープ構造体を作製した。
【００７８】
実施例９の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、１ｋｇの絶縁材料に対して約３．０ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋの比率で混合した。混合した材料は、約３２２．１５Ｋで少なくとも２４時間保持した。混合した材料は、直径２５ｍｍの容器を通して０．２５ｍ／分でラム押し出しし、ダイは約２５ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。
【００７９】
押出した絶縁テープ構造体は約２５ｍｍ幅であり、４７３Ｋのオーブンで約６０分乾燥した。得られたテープは強靭で、取り扱いが容易で、発塵がなく、１．０７ｍｍの厚さだった。テープの熱伝導率は、実施例５に大体従って測定し、約１５．２ｍＷ／ｍＫだった。
【００８０】
実施例１１：約５５質量％のエアロゲル、４０質量％のＰＴＦＥ及び約５質量％のカーボンブラックを含む材料を形成した。
【００８１】
３．６リットルの容器の中で、２ｋｇの脱イオン水を約０．０１４２ｋｇの炭化水素系界面活性剤（Ｔｏｍａｄｏｌ １−５（商標）、Ｔｏｍａｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．，Ｍｉｌｔｏｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）と混合した。ジェットミルで約７μｍの粒径にした約０．０６４１ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を添加して分散液を調製した。分散液を２０００ｒｐｍで約３分攪拌して、均一なスラリーを得た。別の容器の中に、０．００６ｋｇのカーボンブラック（Ｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ（商標）ＥＣ３００Ｊ，Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）を、０．５ｋｇの脱イオン水の中に入れ、１５００ｒｐｍで約２分、混合物を攪拌することにより分散した。その後、カーボンブラックスラリーをシリカエアロゲルスラリーに添加し、１５００ｒｐｍで約２分混合した。このスラリー混合物に、固形分含量が約２６．６質量％である約０．１７５４ｋｇのＰＴＦＥ分散液を、１５００ｒｐｍで攪拌しながら添加した。
【００８２】
約２分間の攪拌の後、凝固物を含む液体を濾過し、凝固物を約４３８．１５Ｋで約２４時間乾燥した。乾燥した凝固物は自由に流動する微粉末状だった。
【００８３】
実施例１２：絶縁テープ構造体を、約５５質量％のエアロゲル、約４０質量％のＰＴＦＥ及び約５質量％のカーボンブラックを含む材料から作製した。
【００８４】
実施例１１の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、約１ｋｇの絶縁材料に対して約２．７９ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋの比率で混合した。混合した材料は、約３２２．１５Ｋで少なくとも２４時間保持した。混合した材料を少なくとも約３．３ｋＰａの真空においた後、直径２５ｍｍの容器を通して約０．２５ｍ／分でラム押し出しした。使用したダイは２５ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。押出したテープは、４７３Ｋの対流式オーブンで約６０分乾燥した。
【００８５】
押出した絶縁テープは強靭で、取り扱いが容易で、発塵がなかった。テープの厚さは１．０２ｍｍで、密度は２１０ｋｇ／ｍ3だった。熱伝導率は、実施例５に大体従って測定し、約１６．５ｍＷ／ｍＫだった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は衣服、容器、パイプ、電子デバイスなどの絶縁用途を含む、多くの用途に有用な材料に関する。中でも、エアロゲル粒子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む本発明の材料は成形可能であり、粒子脱落が少なく熱伝導率が低い。本材料から作られる複合体は屈曲し、伸張し及びねじることができ、その際にエアロゲル粒子の脱落又は熱伝導特性の損失がほとんどないか又は全くない。
【背景技術】
【０００２】
熱絶縁にエアロゲルを使用すること、及びエアロゲルが低熱伝導率であることはよく知られている。その好ましい熱伝導特性は、約９５％より大きい非常に高いエアロゲルの空隙率、及び大気圧における空気分子の平均自由工程より小さい、すなわち約１００ｎｍより小さいエアロゲル材料の空孔サイズに由来する。空孔サイズが小さいために、材料内部での空気分子の移動度が制限されて、伝熱における空気の効果が減少することにより低熱伝導率となる。大気圧において空気は約２５ｍＷ／ｍＫ（ミリワット／メートル・ケルビン）の熱伝導率を有する。より大きな空孔サイズを有する絶縁体、例えばフォーム、バット、ウール及びその他の一般的な熱絶縁材料は約４０ｍＷ／ｍＫの熱伝導率を有し、輻射及び固体熱伝導が寄与するため空気の熱伝導率より高い。エアロゲル粉末及びビーズは、約９〜２０ｍＷ／ｍＫの熱伝導率を有することが知られている。しかしながら、そのように高多孔性かつ低密度の材料は、粉末の形状では広い範囲に発塵して、設置、取り扱い、成型及び成形が特に難しくなり、さらには安全の問題も生じるため、多くの用途に有用ではない。
【０００３】
エアロゲルを製造する従来の方法は、通常超臨界流体を用いた抽出を含んでいる。この方法はしばしば、エアロゲルの前駆体液体を金型に注入し、種々の液体交換により高多孔性ゲル構造を形成するようにエアロゲル液体を乾燥し、及び超臨界流体抽出を使用してエアロゲルモノリスを形成する工程を含む。超臨界流体抽出を使用するような方法は非常に時間がかかり高価である。さらに、生成した構造は剛直で、機械強度が低く、エアロゲル材料を形成した後にさらに所望の形状に成型又は成形することに制約があった。これらの材料は、屈曲時にしばしばひび又は割れが生じ、微細なエアロゲル粒子が脱落又は「発塵」することで知られている。
【０００４】
エアロゲル材料の柔軟性及び強度を増加させる試みの中で、Ｓｔｅｐａｎｉａｎ他らの米国特許公開２００２／００９４４２６は、強化構造、特に高度に繊維質のバットと組み合わせたエアロゲル材料を教示している。好ましくは、不規則に配向したマイクロファイバー及び／又は伝導層と結合した繊維質のバットの構造により、エアロゲルは強化されている。エアロゲルシートを成形するためには、エアロゲルを形成する前駆体液体をバットに注ぎ、超臨界的に乾燥してエアロゲルを生成する。得られた強化エアロゲル構造は、ドレープ性があり、屈曲の際に割れにくく、微細なエアロゲル粒子の脱落もしにくいことが開示されている。しかしながら、このような材料の用途は、これらの構造の成型性及び成形性が不足しているために限られており、加えて超臨界流体抽出工程に伴うコストにも問題があった。
【０００５】
強化エアロゲルにしばしば関係する脆弱性を克服するために、米国特許第５７８６０５９号でＦｒａｎｋ他は、エアロゲル粉末を互いに接着することにより、連続した生成物を形成することを教示している。特に、ファイバーの網目とエアロゲル粒子からなる層を有するエアロゲル複合材料は、好ましくはマット又はパネルに成形される。ファイバーの網目は、エアロゲル粒子が中に点在している低温及び高温で溶融する領域を有する、強固に相互連結した２種類のポリマーからなる２成分ファイバー材料を含む。低い方の融点まで加熱した際に、網目のファイバーは互いに接着し、またエアロゲル粒子とも接着する。得られた複合体は、比較的堅固な構造体であり、機械的ストレスがかかる用途においては粒体が壊れ又はファイバーから脱離して、エアロゲルの断片が網目から剥がれ落ちることがある。
【０００６】
Ｓｍｉｔｈ他は、米国特許第６１７２１２０号で、モノリスのブロック又はシートの代わりにエアロゲルが粉末として形成されている、エアロゲルの製造方法を開示している。この製造方法は、超臨界流体抽出の工程を経ずにエアロゲルを形成する点で優れている。しかしながら、粉末の形状では、発塵が多く及び成形性が不足する問題があるため、多くの用途でエアロゲルは有用ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
絶縁材料については、エアロゲル粉末の成形性が不足し、複合体の柔軟性が低く、加えて機械的ストレスのかかる用途においてエアロゲル粒子が脱落し又は発塵することのような、エアロゲル粉末及び複合体に固有の問題を克服することが望まれている。絶縁材料の組成物を生成した後に任意の所望の形状に成型又は成形できる、低伝導率で低脱落の絶縁材料が必要とされており、そのような材料は広い範囲の用途に容易に適用できる。さらに、エアロゲル絶縁体にしばしば関係する高い製造コストを伴わずに製造できる絶縁材料も非常に望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、成形及び成型が可能で、低熱伝導率を有する低発塵材料を発明し、以下ここに開示する。これらの材料は、１以上の方向に曲線を有する柔軟な３次元構造体又は形状物を形成するのに十分な成型性を有する。さらに、これらの材料は必要に応じて、伸長時の発塵が最小限である伸長可能な構造体を形成する。
【０００９】
本発明の材料は、エアロゲル粒子及びバインダーとしてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。均一の又は組織化した粉末又はパテを有する好ましい材料を形成することができ、その材料は、良好な機械強度及び柔軟性を有する、ある形状の構造体を形成することもできる。形成された構造体の機械的強度及び熱伝導率のような特性は、エアロゲル及びＰＴＦＥの相対比に部分的に影響されることがある。例えば、エアロゲル粒子がより高い比率で配合されていれば、一般的により低い熱伝導率が得られ、ＰＴＦＥがより高い比率で配合されていれば、一般的により高い機械的強度が得られる。
【００１０】
使用時には、この材料は、二重壁のパイプ、ダクト又は容器の剛直な表面のような、物品の複数の表面の間に含ませることができ、例えば絶縁された物品を形成する。代わりに、ポリマー、紙又は金属の、柔軟な膜、フィルム又はホイルの外層のような、他の材料の間に本発明の材料を含ませることにより、複合構造体を形成することができる。必要に応じ弾力性の膜が使用され、複合構造体が伸長可能及び高いドレープ性を有するものとなる。同様に、外層は気体透過性、又は液体及び気体に対して不透過性であってもよく、それぞれ透過性複合構造体又は不透過性複合構造体を形成する。複合構造体が不透過性であれば、減圧した複合構造体を形成するために真空を用いて、熱伝導率をさらに低くすることができる。
【００１１】
熱絶縁として使用するのに加え、本発明の材料から作られる複合体は、非常に低い誘電率を有する構成要素を用いて構成した場合有用な誘電材料にもなりうる。例えば、エアロゲルの誘電率が約１．１で、ＰＴＦＥの誘電率が約２．１である実施態様の１つにおいては、これらの材料からなる好ましい複合体は約１．１８よりも小さい誘電率を有する。本発明の材料から作られる複合体は、音響バリアとしても用いることができる。特定の周波数で良好な吸音性を有する複合材料は、反射性の防音バリアとして機能する複数の外層の間に本発明の材料を用いて形成することができる。この用途における好ましい複合体は、広い範囲の周波数（約４００〜６３００Ｈｚ）にわたり、最大で約２０〜３０ｄＢの比較的高い音響透過損失を有し、約３５００Ｈｚの周波数において、最大で約０．５〜０．６の高い吸音係数を有している。
【００１２】
本発明の材料の好ましい用途には、グローブ及び履物の絶縁挿入体、衣服並びに衣服への挿入体のような衣料、パイプの絶縁、極低温絶縁、電子デバイス、調理器具、家庭用電化製品、食品及び医薬品の保存容器及び包装、イマーションスーツや、加えて音響及び熱の絶縁、電気及び熱の絶縁などのような二重機能を有する絶縁に使われる、本発明の材料から作られる絶縁材料及び絶縁複合体を形成することが含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁テープ材料を、１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図２】８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁テープ材料を、１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図３】８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁粉末材料を、１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図４】層間に絶縁材料を有する２つの膜層を有するテープの横断面図である。
【図５】層間に６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁材料を有する、２つの膜層を有するテープを、５０倍に拡大したＳＥＭ像である。
【図６ａ】パイプの壁間に絶縁材料を有する二重壁のパイプを、半断面図で表現した図である。
【図６ｂ】パイプの壁間に絶縁材料を有する二重壁のパイプを、横断面図で表現した図である。
【図７】本発明のテープを巻きつけたパイプを、透視図で表現した図である。
【図８ａ】本発明の絶縁手袋挿入体を表現した図である。
【図８ｂ】本発明の絶縁された手袋を表現した図である。
【図９】本発明の絶縁された携帯電話デバイスの透視図である。
【図１０】本発明の絶縁された持ち運び可能なコンピュータデバイスの透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の低熱伝導材料は、エアロゲル粒子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む。有利には、材料は粉末又はパテとして成形される。「パテ」とは、成形又は成型可能で、フィラー粒子がほとんど脱落しない又は全く脱落しない、パン生地のような堅さの材料を意味する。そのため、本発明の材料では、他のエアロゲル含有材料と比較して微粒子の脱落又は発塵が減少している。この材料は、例えば２つの表面間の粉末もしくはパテとして、又は成型もしくは成形された形状の絶縁構造体として、又は複合体として有用である。好ましい複合体はテープのような絶縁構造体を含み、フィルム又は膜のような２つの外層の間に接着した本発明の材料を有する。有利には、顕著な発塵又は絶縁特性の損失を伴わずに、複合体を伸長可能、屈曲可能及び折り曲げ可能にすることができる。
【００１５】
エアロゲル粒子は好ましくはフィラー材料であり、並外れた低密度及び低熱伝導率で知られている。好ましいエアロゲルは、約１００ｋｇ／ｍ3より小さい粒子密度、及び大気条件（約２９８．１５Ｋ及び１０１．３ｋＰａ）において約２５ｍＷ／ｍＫ以下、より好ましくは約１５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する。本発明の材料に使用するのに適したエアロゲルは、無機及び有機エアロゲル並びにそれらの混合物を含む。有用な無機エアロゲルは、シリコン、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、バナジウムなどの無機酸化物から形成されたものを含み、シリカエアロゲルが特に好ましい。有機エアロゲルも本発明に使用するのに適しており、カーボン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリフルフラールアルコール、フェノールフルフリルアルコール、メラミンホルムアルデヒド、レゾルシナールホルムアルデヒド、クレゾール、ホルムアルデヒド、ポリシアヌレート、ポリアクリルアミド、エポキシド、寒天、アガロースなどから作ることができる。
【００１６】
粉末状のエアロゲルは簡単に市販のものを購入することができる。例えば、比較的低コストの製造工程で形成したシリカエアロゲルが、Ｓｍｉｔｈ他の米国特許第６１７２１２０号に記載されている。エアロゲル粒子の大きさは、ジェットミル又は大きさを減少させる他の手法により、所望の大きさに減少させるか又は分級することができる。本発明の絶縁材料を作るためには、約５μｍ〜約１ｍｍの範囲の粒径に粉砕されたエアロゲル粒子（エアロゲルビーズ）が好ましく、約１０μｍ以下に粉砕された粒子がより好ましい。エアロゲル粒子が小さいほど、絶縁材料の他の構成要素とより均一に混合した混合物を形成すると考えられている。それゆえ、より小さい空孔サイズ、例えば約１００ｎｍ以下の平均空孔サイズを有するエアロゲルは、より大きい空孔サイズを有するエアロゲルよりも好ましい。
【００１７】
エアロゲルは親水性及び疎水性の両方の状態で使用することができる。親水性エアロゲルは一般的に約１８ｍＷ／ｍＫ以上のより高い熱伝導率を有し、水の吸収があるために、ある種の熱及び／又は電気の絶縁用途にはあまり有用ではないことがある。疎水化処理がなされたエアロゲルは、親水性エアロゲルよりも低い、約１５ｍＷ／ｍＫより小さい熱伝導率を一般的に有し、良好な撥水性を有しているため、多くの熱絶縁用途に非常に適している。約１４ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する疎水性エアロゲルは、好ましくは本発明に記載されている絶縁材料に使用される。ミルなどの粒径を減少させる手法は、疎水性エアロゲル粒子の外部表面基のいくつかに影響することがあり、この場合粒子内部は疎水性が保持される一方、部分的に表面が親水性となる。しかしながら、部分的に表面親水性を有するエアロゲルは、他の化合物に対して強化された接着性を示すことがあり、接着性が望まれる用途においては好ましいことがある。
【００１８】
本発明の材料はさらにＰＴＦＥを含む。例えば約５０ｎｍ〜約６００μｍの範囲であるエアロゲル粒子よりも小さいＰＴＦＥ粒子を用いることがもっとも好ましいが、同様の大きさのＰＴＦＥ粒子もまた有用である。約５０ｎｍ以上のサイズを有するＰＴＦＥ１次粒子、及び約６００μｍ以下のＰＴＦＥ凝集体が好ましい。本発明に従って材料を形成するためには、好ましくは約４０質量％以上のエアロゲル、約６０質量％以上、又は約８０質量％以上のエアロゲルを含むエアロゲル／バインダー混合物を作製する。好ましい混合物は、約４０質量％〜９５質量％のエアロゲル、及び４０質量％〜約８０質量％のエアロゲルを含むエアロゲル／ＰＴＦＥ混合物を含む。ＰＴＦＥ粒子は好ましくはエアロゲル／ＰＴＦＥバインダー混合物の約６０質量％以下、約４０質量％以下、又は約２０質量％以下で含まれる。好ましい混合物は、約５質量％〜６０質量％のＰＴＦＥ、及び２０質量％〜約６０質量％のＰＴＦＥを含むエアロゲル／ＰＴＦＥ混合物を含む。熱伝導率、発塵、成形性及び強度のような特性は、混合物中のエアロゲルとＰＴＦＥの質量パーセントの比率を変えることにより、部分的に調節することができる。例えば、エアロゲルの割合が増加するにつれ、この材料から形成した構造体の強度は減少し、熱伝導率がより低くなることがある。同様に、より高い割合のＰＴＦＥを有する材料は、より高い機械的強度、より高い成形性を有し、発塵が最小限である構造体を提供しうる。
【００１９】
本発明の材料は、必要に応じて追加の構成要素を含むことができる。放射熱伝達を減少させ熱特性を改善するために、細かく分散した乳白化剤のような、任意の構成要素をエアロゲル／ＰＴＦＥバインダー混合物に添加することができ、任意の構成要素は例えばカーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄類、シリコンカーバイド、モリブデンシリサイド、酸化マンガン、アルキル基が１〜４個の炭素原子を含むポリジアルキルシロキサン類などを含む。さらに、例えば機械的強度を増大させ、色彩及び熱安定性、弾力性などのような特性を得るために、ポリマー、色素、可塑剤、増粘剤、様々の合成及び天然ファイバーを必要に応じて添加する。任意の構成要素は、本発明のエアロゲル／ＰＴＦＥバインダー材料を形成するために用いられる混合物の約１０％未満で好ましくは添加される。
【００２０】
本発明の材料は、エアロゲル及びＰＴＦＥ構成要素の凝固及び乾燥混合を含む、多くの方法によって形成することができる。ＰＴＦＥを含む構成要素の凝固及び乾燥混合は、本技術分野で既知であり、例えば米国特許第４９８５２９６号及び第６２１８０００号、及び本実施例において記載されている。本発明の材料を形成するのに特に有用な方法の１つは、エアロゲル粒子の水性分散とＰＴＦＥの分散の混合物を生成し、攪拌又は凝固剤の添加により混合物を凝固させる工程を含んでいる。エアロゲル粒子存在下でＰＴＦＥを共凝固した結果、ＰＴＦＥとエアロゲル粒子の密接な混合物が得られる。凝固物は液抜きをして、約４３３．１５Ｋの対流式オーブンの中で乾燥する。使用する湿潤剤の種類に応じて、乾燥した凝固物は、弱く結合した粉末状であってもよく、又は粉末状の絶縁材料を得るために後ほど冷却して粉砕することのできる、柔らかいケーキ状であってもよい。例えばパテ、成形された構造体、又は絶縁された物品を形成するために、この粉末をさらに加工してもよい。
【００２１】
好ましくは、ＰＴＦＥ分散は、乳化重合により生成した高分子量のＰＴＦＥ粒子の水性コロイド分散である。ＰＴＦＥの乳化重合法は既知であり、本発明に適した材料を製造するのに有用な方法は、広く文献の中に記載されている（例えば、Ｓ．Ｖ．Ｇａｎｇａｌ，”Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ”，Ｍａｒｋ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１６，ｐ５７７，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９８９）。適した水性分散は、約０．０５μｍ〜約０．５μｍの範囲の大きさの１次粒子を有する、約２０質量％〜７０質量％のＰＴＦＥを含む。現在購入可能な水性ＰＴＦＥ分散の例には、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）３０、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）３５（Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅより入手可）、及びＦｌｕｏｎ（商標）ＡＤ３００Ｓ、Ｆｌｕｏｎ（商標）ＡＤ７０４（Ａｓａｈｉ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ，Ｃｈａｄｄｓ Ｆｏｒｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａより入手可）のようなものが含まれる。したがって、本発明のさらなる実施態様の１つは、エアロゲル粒子の水性分散と、高分子量ＰＴＦＥ粒子の水性分散を含む分散を対象としている。
【００２２】
乳化重合から生成したＰＴＦＥ分散を凝固し、羊毛状に凝集した凝固物を微粉末に乾燥して得られる、微粉末ＰＴＦＥを含むＰＴＦＥ構成要素もまた有用である。好ましいＰＴＦＥ微粉末は、一般的に非常に高分子量で、凝集体の大きさが２００μｍ〜約６００μｍの範囲である、ＰＴＦＥ１次粒子の凝集体の形状をしている。好ましいＰＴＦＥ微粉末樹脂は、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）６０、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）６Ｃ，Ｔｅｆｌｏｎ（商標）６１０Ａ（Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）として、及びＦｌｕｏｎ（商標）ＣＤ１２３（Ａｓａｈｉ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ，Ｃｈａｄｄｓ Ｆｏｒｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）として入手することができる。乾燥混合法は、場合によっては潤滑剤を用いてエアロゲルとＰＴＦＥ粒子を乾燥混合する製造工程を含む。異なる剪断速度及び温度の設定で製造することにより、本発明の材料における混合された構成要素は様々な均一性を示すことがあり、また得られた絶縁構造体の機械的強度も異なることがある。より高い剪断速度及びより低い温度で乾燥混合する好ましい方法によれば、構成要素がより高い均一性を有する材料を生成し、より高い機械的強度を有する構造体を作り出すことがしばしばある。
【００２３】
本発明の材料はまた、構造体又は複合体に成型、成形又は他の加工をしている間に、剪断応力又は剪断力を受けることがあり、そのことが得られる材料の特性に影響することがある。実施態様の１つにおいては、約３０３．１５〜４５３．１５Ｋで剪断応力を与えた場合、本発明の材料はパテを形成する。理論に束縛されることを望むものではないが、ＰＴＦＥ１次粒子が互いに接触しながら変形を受けるとき、ＰＴＦＥ粒子は微細なフィブリルを形成することにより連結する（Ｓ．Ｍａｚｕｒ，”Ｐａｓｔｅ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ） Ｆｉｎｅ Ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐ４４１，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９９５）と考えられている。これらのフィブリルの大きさは、直径で約０．０２μｍ〜約０．１μｍの範囲であり、一般的には約０．０４μｍであると考えられている。またさらに、剪断又は伸長の変形により誘起されたＰＴＦＥ１次粒子のフィブリル化は、足場状又はかご状構造を形成するに至ると考えられている。好ましくは、ＰＴＦＥ粒子のフィブリルは、他のＰＴＦＥフィブリルと又はＰＴＦＥ粒子と相互に連結することで網を形成し、その内部又は周辺にエアロゲル粒子が位置して、そして互いに結合される。それゆえ、エアロゲル粒子とＰＴＦＥバインダーを含む本発明の材料については、ＰＴＦＥ相の相互連結した微細構造が特異であるために、エアロゲルは、より良好な取扱性、改善された成型性、より低い発塵性／粒子脱落、より良好な柔軟性などのような多くの有益な特徴をもたらす、改善された結合を有すると考えられている。
【００２４】
本発明の材料がエアロゲル粒子とＰＴＦＥバインダーを含む場合、「バインダー」、「結合」又は「結合している」とは、エアロゲルの粒子が互いに保持しあうか、他のエアロゲル粒子又はＰＴＦＥ構成要素による追加の任意の構成要素と凝集することを意味する。好ましくは、ＰＴＦＥ構成要素の少なくとも一部はフィブリル化していて、フィブリルの少なくとも一部は相互連結しており、他のＰＴＦＥフィブリル又はＰＴＦＥ粒子に付着し、エアロゲル粒子を保持し、及びエアロゲル／ＰＴＦＥ構造と一緒に結合している。それゆえ、本発明の好ましい材料は、エアロゲル粒子と、相互連結したフィブリルを含むフィブリル化したＰＴＦＥ構成要素を含む。
【００２５】
ＰＴＦＥ１次粒子のフィブリル化の程度は、かけた剪断力の大きさ、温度、１次粒子間の任意の潤滑流体の存在などのようないくつかの因子に左右されうる。ＰＴＦＥ粒子のフィブリル化の程度が高いと、得られる構造体又は複合体における、高い成形性、低い粒子脱落及び高い機械的強度を有する材料が得られると考えられている。本発明の好ましい材料は無発塵又は低発塵であり、エアロゲルの結合又はＰＴＦＥの相互連結の程度は、ＰＴＦＥの量やかけた剪断力の大きさのような因子に左右されて様々に変化しうるが、絶縁材料が成型、屈曲、伸長、ねじり、巻きつけ又はその他の操作を受けたときに、結合は有利にエアロゲルの発塵を減少させると考えられている。図１及び２に示すように、フィブリルはＰＴＦＥ粒子から他のＰＴＦＥフィブリル又は粒子へ延在している。図１は、６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む、好ましい絶縁テープを１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。図２は、８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む、本発明の好ましい絶縁テープを１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。図３は、８０質量％のエアロゲルと２０質量％のＰＴＦＥを含む、凝固したエアロゲルとＰＴＦＥ粉末の混合物を１００００倍に拡大したＳＥＭ像である。剪断力又は伸長力を加えて作られた図１及び２のテープでは、共凝固した粉末（図３）と比べて、より高い程度のＰＴＦＥフィブリル化が生じていることが分かる。
【００２６】
約４０質量％〜約８０質量％より多いエアロゲルを有する本発明の好ましい材料の熱伝導率は、大気条件において約２５ｍＷ／ｍＫ以下である。これらの材料は、好ましくは約１００〜４００ｋｇ／ｍ3の間の密度を有する。大気条件において、約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料がさらに好ましく、約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料がもっとも好ましい。実施態様の１つにおいては、絶縁材料は、疎水性エアロゲル粒子及び疎水性ＰＴＦＥ粒子を含むバインダーの混合物を含んで形成されている。絶縁材料は、大気条件において高度に疎水性及び耐水性に形成されており、このような材料はそのため多くの熱絶縁用途に適している。
【００２７】
本発明の材料は、絶縁された物品を形成するために、少なくとも２つの表面の間の空洞又は空間を占めることができる。表面はそれぞれ独立して柔軟又は剛直のいずれかであってよい。実施態様の１つは、少なくとも２つの表面を有する絶縁された物品と、物品の少なくとも第１及び第２表面の間に位置する本発明の材料を含む。好ましくは、表面の少なくとも１つが剛直な表面であり、より好ましくは表面は固体で無孔性である。例えば、少なくとも２つの表面を有する物品は、二重壁のパイプ、極低温デュワー、マニホールドなどのような二重壁の容器であってもよい。そのため、材料が二重壁の容器における２つの壁の間の空間をほぼ埋めることができる場合に、絶縁された物品が形成される。図６ａ及び６ｂは、環状のパイプの空洞６４、及び２つのパイプの壁の表面６２及び６３の間の空間の中にある本発明の材料６１を有する二重壁のパイプを含む、本発明の絶縁された物品の好ましい実施態様の１つの半断面及び横断面を、それぞれ図で表現したものである。これとは別に、グローブ、履物又は衣類用途のような衣料に使用するための絶縁挿入体を含む用途において、本発明の材料を、ゴム、ポリマー、薄い金属ホイル、布地などの柔軟な表面の間に含ませることもできる。
【００２８】
本発明の材料は、パテとして成形することができ、又は絶縁構造体を形成するために任意の所望の形状、例えば円筒状、球状、長方形などに成型もしくは成形することができる。本材料は、２又は３次元形状物を形成するために、ロール加工、カレンダー、圧縮成型、及びペースト押出などのような既知の方法により、ある構造体に成型又は成形することができる。大気圧における好ましい絶縁構造体の熱伝導率は、約２５ｍＷ／ｍＫ以下であり、さらに好ましくは約２０ｍＷ／ｍＫ以下であり、もっとも好ましくは約１７ｍＷ／ｍＫ以下である。好ましい構造体は約１００〜４００ｋｇ／ｍ3の比重を有している。本発明の絶縁構造体を形成する好ましい方法は、エアロゲル粒子とＰＴＦＥバインダーを含む材料を用意し、その材料に剪断力をかけ、その材料をある形状の絶縁構造体に形成することを含み、その絶縁構造体は大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する。
【００２９】
本発明の実施態様の１つは、テープに成形されている本発明の材料を含む、ある形状の絶縁構造体を対象としている。好ましいテープは、約０．５ｍｍ以上、好ましくは約０．５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する。好ましいテープ形成方法はペースト押出であり、この方法によれば、良好な機械的強度を有し、低発塵又は無発塵のテープが形成される。ＰＴＦＥのペースト押出の方法はよく知られており（「Ｆｉｎｅ ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｇｕｉｄｅ」２０２８０９Ａ（２／９１），Ｄｕｐｏｎｔ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）、本発明に使用するのに適している。この方法では、エアロゲルとＰＴＦＥを含む共凝固した粉末を潤滑剤を用いて均一に混合し、潤滑された粉末を作製する。ミネラルスピリット、ソルベントナフサなどのような、炭化水素系潤滑剤を含む潤滑剤を用いることができる。乾燥粉末中のエアロゲル含量に応じ、潤滑剤量は、１００質量部の乾燥粉末に対して約１００質量部〜約４００質量部の範囲でもよい。潤滑された粉末、又は予備成形された形状の潤滑された粉末は、ある形状の物品を形成するために、ペースト押出機の容器に充填してラムにより押し出すことができ、その後、必要に応じて、加圧ロールを用いて押出方向に沿ってロールすることができる。その後、潤滑剤は物品を乾燥することにより除去される。絶縁テープ構造体を形成する他の一般的な方法は、米国特許第２４０００９９号、第２５９３５８３号、第４１５３６６１号及び第４４６０６４２号のような先の特許で開示されているように、２本ロール加工を利用する。
【００３０】
さらに別の実施態様は、２層の間に配置されている本発明の材料を含む複合構造体を対象としている。本発明の材料は、膜、フィルムもしくはホイル、又はそれらの組み合わせのような２層の間のコアとして形成され、２層の構成要素は用途に応じ同じでも異なってもよい。それぞれの層は必要に応じて、ラミネート、コーティングなどのような多層の形状物を含んでもよい。少なくとも１層は、気体又は液体に対して透過性又は不透過性であってもよい。好ましくは、少なくとも１層が、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、ポリウレタン、シリコーン、ポリエチレン、ポリエステルなどのようなポリマー、ゴム、アルミニウムもしくは銅のような金属ホイル、又は金属化ポリマーホイルから選択される材料から形成されている。
【００３１】
コア材料は任意の所望の厚さに成型することができ、好ましくは１００〜４００ｋｇ／ｍ3の範囲の比重を有する。複合構造体は用途に応じて、約０．５ｍｍ以上、好ましくは約０．５ｍｍ〜５０ｍｍ以上の厚さを有する、テープ又は圧縮成型された部品として好ましくは形成される。好ましくは、エアロゲルはコア絶縁材料の約４０質量％以上、約６０質量％以上、又は約８０質量％以上を構成する。実施態様の１つにおいては、本発明の材料は、２つの外層の間に接着しているコアを形成する。実施態様の１つにおいては、例えば本発明に使用するのに適したフィルム又は膜のような表面に接着又は貼着することにより、コア材料が複合体の少なくとも１つの外層に接着している。複合構造体は、接着剤の助けを借りずにコア材料が外層に接着しているところに形成されうる。しかしながら、接着剤を使用しない接着に加えて、フッ素ポリマー、ウレタン、シリコーン、エポキシ及びその他適当な接着剤のような接着剤も使うことができる。図４は、２つの外層４１ａ及び４１ｂ、並びに外層の間の絶縁材料コア４２を有している本発明のテープの横断面図であり、外層はそれぞれ同じでも異なってもよい。図５は、膜間に６０質量％のエアロゲルと４０質量％のＰＴＦＥを含む絶縁材料コアがある、２つの外側の延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜層を有するテープを５０倍に拡大したＳＥＭ像である。
【００３２】
本発明の実施態様の１つは、パイプ及び容器の絶縁用途を含む、巻きつける用途に使用される絶縁複合テープ構造体である。好ましい構造体は、約４０〜約８０質量％の範囲の割合のエアロゲル、及び必要に応じて約１０質量％より少ない量のカーボンブラック又は二酸化チタンのような乳白化剤を有するコア絶縁材料、並びに２層の延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜を含む。接着剤を用いると用いないとにかかわらず、コアが２層のｅＰＴＦＥの間に接着されていてもよいが、用途又は材料の選択によってより強い接着が必要とされる場合は、接着剤を好ましくは使用してもよい。テープ絶縁構造体は、例えば極低温、海底の石油及びガス移送パイプなどに使用される絶縁されたパイプを形成するためのパイプ類、様々な容器、長い反応容器及びデュワーのような物品に巻きつけるために使用することができる。巻きつける用途のための絶縁テープは非常に柔軟であり、発塵やひびを生じず熱伝導率の実質的な変化又は増加を伴わないで、約５ｍｍと小さい直径の物品の周りに巻きつけることができる。「実質的」とは、約±１〜３ｍＷ／ｍＫの熱特性における変化を意味する。図７は、本発明のテープ７１が巻きつけられているパイプ７２の透視図を描いて、本発明の絶縁された物品を図で表したものである。
【００３３】
さらに別の実施態様は、少なくとも１層が液体及び／又は気体に対して不透過性である複合構造体である。不透過性層は、例えば、最大で数百ｋＰａの圧力の液体の水に対して不透過性の構造体を提供するｅＰＴＦＥのような膜から選択することができる。その上、金属ホイル又は金属化ポリマーホイルを、気体拡散に対して抵抗性の複合体を形成するのに使用することができる。本発明に使用するのに適した金属ホイルはアルミニウム又は銅を含んでいる。金属化ポリエステルフィルムは、例えば、数年にわたって１０ｋＰａより小さい真空圧を維持する気体不透過性層として使用することができる。不透過性複合体は、軍用、産業用途などを含む、毒及び反応性気体に対して抵抗性を有する材料を必要とする用途において有用である。
【００３４】
実施態様の１つにおいては、本発明の材料はシールされた不透過性外層の間のコアであり、シールされた複合体の内部を、真空を用いて大気圧よりも低く減圧することにより、さらに低くなった熱伝導率を有するシールされた不透過性複合体を形成する。本発明の好ましい材料は、複合体が約１０-6ｋＰａ〜約１００ｋＰａの真空下に置かれる用途に使用する場合、約４０〜９５質量％のエアロゲルを有している。好ましい材料は、室温で測定したときにおよそ１．５ｋＰａの真空下、約１０ｍＷ／ｍＫ以下、より好ましくは約４〜約１０ｍＷ／ｍＫの熱伝導率を有していてもよい。その上、本発明の材料は、極低温用途に使用するのにさらに適しており、低温かつ減圧の極低温条件下で、材料の熱伝導率はさらに低くなる。例えば、約７７Ｋの極低温において、本発明の実施態様の１つでは、大気圧における熱伝導率は１３．７ｍＷ／ｍＫであり、１．３３×１０-4ｋＰａの真空下における熱伝導率は約１ｍＷ／ｍＫである。他の実施態様について、手袋用途においてしばしば実現される圧力水準である、最大で約１０ｋＰａの小さい圧力をかけた状態では、エアロゲルとＰＴＦＥ粒子の間のより大きい空孔の大きさが減少するため、好ましい複合体の熱伝導率が約１〜３ｍＷ／ｍＫ低下することがある。もっとも好ましいテープ構造体は約１０ｋＰａの１軸方向の圧力を受けたときに低い圧縮率を有しており、圧縮率は最大でも約２５％である。
【００３５】
他の実施態様においては、外層の少なくとも１層が気体及び蒸気透過性であるように複合体が形成される。透過性層はｅＰＴＦＥ又は他の微細孔性膜、織物又は不織物の布帛、紙などを含む層を含んでいてもよい。蒸気透過性の複合構造体は、蒸気透過性の外層及び蒸気拡散に対して透過性であるＰＴＦＥ−エアロゲルコア材料から形成してもよい。複合体の外層に使用される蒸気又は気体透過性膜の例には、ｅＰＴＦＥ、シリコーン、ポリウレタン、ポリカーボネート、紙並びに他の多孔性及び気体透過性の膜を含む層を含んでおり、「通気性」衣服及び履物、「通気性」毛布、及び他の種類の「通気性」絶縁のような、水蒸気透過性又は通気性が望まれる又は必要とされる用途において使用することができる。アウトドア衣服のようないくつかの用途においては、通気性と液体の水の不透過性が必要である。このことは、微細孔性膜もしくは連続したポリマーフィルムのいずれか、又は親水性ポリウレタン、ポリエステルなどのような水蒸気透過性ポリマーのコーティングを使用することにより実現できる。本発明の好ましい実施態様は、ｅＰＴＦＥ膜を含む２つの外層の間に接着したＰＴＦＥ−エアロゲル材料のコアを含む、蒸気透過性の複合構造体である。
【００３６】
弾性膜層及びその間に位置するコア材料から形成される、伸長可能な複合体はさらに好ましい。好ましい弾性層は熱可塑性弾性体であり、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド及びそれらの共重合体を含む層がさらに好ましい。好ましい伸長可能な絶縁テープは、ほぼ又は完全にもとの寸法に回復する能力を有し、熱特性の実質的な変化又は劣化を伴わずに、解放可能なように伸長することができる。「実質的」とは、約±１〜３ｍＷ／ｍＫの熱特性の変化を意味する。本発明に使用するのに適した弾性層は、ポリウレタン、シリコーンなど、及びそれらの共重合体を含む。伸長可能な絶縁複合体の用途には、衣料、特に手袋、靴下、帽子及び伸長可能な衣服、絶縁毛布、イマーションスーツ、絶縁ガスケット、絶縁包帯などが含まれる。
【００３７】
外側のフィルム層又は膜層の間にコア材料を有する複合体は、真空形成、連続ロール処理、押出、ラミネート、熱圧縮、接着剤による接着又は接着剤を使用しない接着などのような、多層複合体を形成するための本技術分野で既知である任意の方法によって作ることができ、絶縁構造体を形成する。組成に応じて、外層は強度、耐久性、弾力性、及びその他の特性をテープに付与する。
【００３８】
有利には、本発明の材料から作られるシート又はテープのような構造体又は複合構造体は切断するのに適しており、クーラー、水筒、デュワー、手、足又は他の体の領域、及びラップトップコンピューター、携帯電話などのような電子デバイスのようなものを絶縁するのに適当な形状に切り抜くことができる。絶縁構造体は絶縁挿入体を形成するために切断でき、その絶縁挿入体は、例えば、接着、縫合により、又は二重壁の容器の表面の間、多層の間、もしくは布地、金属、ボール紙などのような材料のスリーブに含ませることにより、物品に組み込まれる。複合テープは切断した表面に発塵がないことが好ましい。テープ又はシートは、不規則な形状の対象物を絶縁するために、３次元形状物に成型することができる。例えば、ブーツ又は手袋の絶縁挿入体又は絶縁ライナーを、例えば手袋に係る図８で図示するように構成することができる。図８ａは本発明の絶縁手袋挿入体８０を図で表したものであり、２つの外側の複合層８１ａ及び８１ｂ、並びに層８１ａ及び８１ｂの間の本発明の絶縁材料８２を含む複合体として描かれている。本発明の絶縁された物品は、１つ以上の挿入体を有していてもよい。例えば、絶縁挿入体を手袋の手のひら側の表面に配置してもよく、アウター及びインナー布地層の間（図８ｂの８４ａ及び８４ｂ）に取り付けてもよい。その代わりに、図８ｂに図示するように、絶縁挿入体８０を手の表面の上側８３ａ及び下側８３ｂの両方の上に配置してもよい。各挿入体は物品に組み込まれて、接着、縫合などのような、布地層又は他の絶縁体を固定するための本技術分野で既知の任意の方法により、インナー８４ａ布地層とアウター８４ｂ布地層の間で固定（８５）される。絶縁挿入体８０は本発明の絶縁材料を含む構造体であってよく、又は複合絶縁構造体であってもよい。同様に、ブーツの挿入体は、甲側のつま先のキャップ領域のような履物の甲側の表面上に配置してもよく、下側のソールの表面に配置してもよい。履物層と絶縁体を組み合わせるための本技術分野で既知の任意の方法により、挿入体を履物に組み込むことができ、縫合、接着などにより、挿入体を布地、革、プラスチックなどのようなインナー及びアウターの靴材料の間に固定することができる。
【００３９】
他の実施態様においては、絶縁構造体は、ノートブックコンピュータ、ＰＤＡ（個人用デジタル補助装置）、携帯電話などのような持ち運び可能な電子デバイスに有用である。デバイスの物理的な外装又は筐体の大きさが減少する、及び／又はデバイスの機能が増加するにつれて、熱管理が困難になる。機能が増加すると、電子デバイスのある構成部品においてより多くの熱がしばしば発生する。筐体の大きさが減少すると、発熱する構成部品を外側の筐体のより近傍に配置することになり、その構成部品が外側の筐体表面に熱を伝え易くなる。これらの場合、使用者と直接接触する外側の筐体表面が不快に熱くなることがある。絶縁材料は、発熱する構成部品とデバイスの筐体の間に有用なバリアを形成することができ、そのことにより、ある構成部品から使用者と直接接触するように設計されたデバイスの筐体表面の少なくとも一部へ熱が伝達することを削減し又は遅延させる。使用者と接触するデバイスの筐体表面の少なくとも一部の温度を減少させることができるため、デバイスを使用している最中の、使用者の身体的な快適さも改善される。また、デバイスの外側の筐体表面と使用者の間に絶縁材料でバリアを形成することもでき、そのことにより、熱くなったデバイスの外側表面と使用者の間における熱の伝達が削減又は遅延される。
【００４０】
図９に図示するような１つの例においては、少なくとも１つの絶縁構造体９１を有する携帯電話が描かれており、この中で、絶縁構造体９１は、発熱する構成部品９５（パワーアンプ、マルチメディアプロセッサなどのような）を備えたプリント回路基板９２と、使用者の顔（不図示）にしばしば接触する携帯電話のキーパッド筐体表面９６との間に配置されてもよい。絶縁構造体９１はまた、発熱する構成部品９５を備えたプリント回路基板９２と、使用者の手（不図示）に接触しうる携帯電話の背面筐体の表面９４との間に配置されてもよい。他の実施態様（不図示）においては、絶縁構造体９１は筐体表面９４又は９６の外部に位置してもよく、例えば絶縁構造体は、使用者の手と接触するように設計されている筐体外側の表面の少なくとも一部に位置してもよい。図１０では、絶縁構造体１０１を有するノートブックコンピュータが描かれており、ここでは絶縁構造体１０１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）又はＧＰＵ（画像処理装置）のような発熱する構成部品１０５を備えたプリント回路基板１０２と、しばしば使用者の膝（不図示）に接触するノートブックコンピュータの底面筐体の表面１０４との間に配置されている。他の実施態様（不図示）においては、絶縁構造体１０１は底面筐体の表面１０４の少なくとも一部の外側に位置していてもよい。好ましくは、絶縁構成要素は、使用者の膝と接触しうる筐体外側の表面の一部に取り付けられる。
【００４１】
他の実施態様における持ち運び可能な電子デバイスは、携帯電話又はコンピュータのような電子デバイス及びキャリーケースを含み、ここではキャリーケースは絶縁構造体を含んでいる。好ましくは、絶縁構造体をキャリーケースの複数層の間に位置させることができる。
【００４２】
有利には、低熱伝導率を有する絶縁構造体は、物理的筐体の全体の寸法を全く増大させないか又はほとんど増大させずに、このようなデバイスの内部又は外側に組み込むのに十分な程度に薄く形成することができる。電子デバイスに用いるのに好ましい絶縁構造体は、本発明の絶縁材料を含んでおり、デバイスの中の使用されていない空間に容易に適合するように、テープ状もしくはシート状であるか、ダイカットされているか、さもなくばある寸法の大きさに成形されている。ｅＰＴＦＥのような２つの外層の間に接着した本発明の絶縁材料を含む複合体が好ましいが、外層を有さない絶縁構造体もまた有用となりうる。高い熱伝導性材料のような、絶縁材料と共に機能する追加の材料を電子デバイスに組み込むこともできる。高い熱伝導性材料は、熱伝導を防止又は遅延させるのとは反対に、筐体表面から離れるように意図的に熱を伝達するために配置することができる。
【００４３】
本発明の実施態様の１つは、少なくとも１つの発熱する構成部品、筐体、及び発熱する構成部品と筐体の間に位置する少なくとも１つの絶縁構造体を含む、持ち運び可能な電子デバイスを対象としている。絶縁構造体は、発熱する構成部品及び筐体に直に隣接していてもよいが、熱絶縁とは関係しない追加の構成部品をこの配置の構成部品間に配置してもよいと考えられる。さらに、持ち運び可能な電子デバイスの使用者がより快適になるための方法を開示するが、その方法は、少なくとも１つの発熱する構成部品及び表面をもつ筐体を有する持ち運び可能な電子デバイスを用意し、発熱する構成部品と筐体の間に絶縁構造体を配置し、及び構成部品から筐体表面の少なくとも一部へ向かう発生した熱の伝達を防止又は遅延する段階を含んでいる。別の方法は、筐体外側の表面と使用者の間に絶縁構造体を配置し、少なくとも１つの構成部品から発生した熱の、使用者への伝達を防止又は遅延させる段階を含んでいる。
【００４４】
一般的に他の絶縁材料と比べて、本発明のエアロゲル／ＰＴＦＥ材料の最終構造体の特性は、成形性がより良好で、発塵が減少しており、機械的強度が増大し、及び熱伝導率がより低い点で有利であり、これらの特性は、混合物中のＰＴＦＥ及びエアロゲルの割合に部分的に左右されることがある。さらに、本材料の熱伝導率は、本発明の材料内部の空孔サイズの分布、エアロゲル及びＰＴＦＥ両方の粒径分布に加え、成型又はテープ形成時の圧縮、又は得られた絶縁構造体の密度に左右されることがある。絶縁材料又は絶縁構造体内部に約１００ｎｍより大きい空孔、すなわち空気分子の平均自由行程より大きい空孔が存在すると、構造体の熱伝導率が増大してしまうことがある。以下の実施例は、本発明の実施態様のいくつかによって得ることのできる複合体及び特性の範囲の実例となるが、これらに限定されることを意図したものではない。
【実施例】
【００４５】
試験１：絶縁構造体からの粒子脱落
絶縁構造体から脱落した粒子数は、注入物中の粒子状物質を測定するためのＵＳＰ７８８の方法を用いて決定した。絶縁材料の小さいサンプル（約０．６４ｃｍ×０．３２ｃｍ〜１．３ｃｍ×１．３ｃｍ）を、超音波を印加した水槽に漬けたビーカー中で、５０質量％の脱イオン水と５０質量％のイソプロピルアルコールの混合物１５０〜２００ｃｍ3の中に入れた。粒子は２分間超音波をかけて抽出した（Ｂｒａｎｓｏｎ ２２００ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｂａｔｈ）。試験の前に、イソプロピルアルコール／水の混合物を、０．２２μｍ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ メチルセルロースフィルターを通して濾過した。単位体積あたりの脱落粒子数は、レーザ粒子計測（ＬＰＣ）手法を用い、８０００Ａカウンタ及びＭＣ２００レーザを備えたＨＩＡＣ Ｒｏｙｃｏ 液体シリンジサンプラ３０００Ａにより、１００ｃｍ3／分で０．２〜５μｍの範囲で測定した。単位体積あたりの脱落粒子数は、絶縁材料を含むサンプル中の粒子数の読値から、ブランクサンプル中の粒子数（バックグラウンド計数）の読値を引くことで決定した。バックグラウンド計数は、全ての測定について、サンプル計数よりも少なくとも１０００倍は低かった。絶縁材料１グラムあたりの脱落粒子数は、式（サンプル計数［／ｃｍ3］−ブランク計数［／ｃｍ3］）×抽出体積［ｃｍ3］／抽出された領域［ｇ］を用いて計算した。絶縁材料単位面積あたりの脱落粒子数は、式（サンプル計数［／ｃｍ3］−ブランク計数［／ｃｍ3］）×抽出体積［ｃｍ3］／抽出された領域［ｃｍ2］を用いて計算した。値はサンプルの既知の形状及び体積密度から計算した。単位質量及び単位面積あたりの脱落粒子の総数は、０．２〜２．５μｍの範囲にわたって脱落した粒子の総数を合計して計算した。
【００４６】
試験２：熱伝導率測定
本発明のサンプルの熱伝導率は、大気条件（約２９８Ｋ及び１０１．３ｋＰａ）において、特注の熱流計型熱伝導率試験機を用いて測定した。試験機は、表面に埋め込まれた熱流計（Ｍｏｄｅｌ ＦＲ−０２５−ＴＨ４４０３３，Ｃｏｎｃｅｐｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｌｄ Ｓａｙｂｒｏｏｋ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）及び温度センサ（サーミスタ）を備えている加熱されたアルミニウム板、並びに室温に維持されておりその表面にも温度センサが埋め込まれている第２のアルミニウム板からなる。
【００４７】
加熱された板の温度は３０９．１５Ｋに維持し、一方「冷たい」板の温度は２９８．１５Ｋに保持した。熱流測定（Ｗ／ｍ2Ｋ）は、伝導率試験機の板を覆う、２層の薄いアルミニウムホイル（およそ０．０２ｍｍ厚）の間で行われた。板の直径は約１０ｃｍだった。サンプルの厚さは、デジタルマイクロメーター（ｍｏｄｅｌ ＩＤ−Ｆ１２５Ｅ，Ｍｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐ．，Ｊａｐａｎ）を用い、２つの薄くて剛直な表面の間で測定した。熱流測定は、サンプルを試験機の中に置いて定常状態に達した後、約２〜５分以内で正常に行われた。
【００４８】
熱伝導率は、式：ｋ＝Ｌ／（１／Ｑ−１／Ｑ0）に従い、測定した熱流及びサンプルの厚さから計算した。ここで、ｋは熱伝導率（ｍＷ／ｍＫ）、Ｌはサンプルの厚さ（ｍｍ）、Ｑは熱流（Ｗ／ｍ2Ｋ）、及びＱ0はサンプルを置かなかったときの熱流（Ｑ0＝１００Ｗ／ｍ2Ｋ）である。
【００４９】
実施例１：約８０質量％のエアロゲル粒子と約２０質量％のＰＴＦＥを含む、無発塵材料のパテを作製した。
【００５０】
疎水性で、表面処理がしてあり、ジェットミルで約７μｍの粒径にした粉末状の約０．８ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を含む４．３７質量％の分散液を、２５リットルの容器の中で、７５０ｒｐｍで約５分間攪拌しながら、約８．７５ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）及び８．７５ｋｇの脱イオン水を添加することにより作製した。その後、攪拌速度を１５００ｒｐｍまで上げた。分散した状態の約０．２ｋｇのＰＴＦＥ粒子を、０．８７５ｋｇの２３質量％ポリテトラフルオロエチレン水系分散液（ＴＥＦＲＭＳ １５３，ＤｕＰｏｎｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）として、急速に混合容器の中に注ぎ入れた。その直後に、約０．５ｋｇの０．４質量％Ｓｅｄｉｐｕｒｅ界面活性剤溶液（ＣＦ８０３、Ｔｅｎｓｉｄ−Ｃｈｅｍｉｅ Ｖｅｒｔｒｉｅｂｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ，ＢＡＳＦ Ｇｒｏｕｐ，Ｋｏｅｌｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を混合物に注いだ。スラリー中の固形物の合計は約５．１質量％であった。共凝固は約１．５分以内に完了した。
【００５１】
凝固物を含むスラリーを濾材の上から多孔板の上に注ぎ、約１時間以上かけて液相を排出した。流出物は約０．１質量％の固体を含み透明だった。凝固物は４３３．１５Ｋの対流式オーブンの中で４８時間乾燥した。材料はおよそ２０ｍｍの厚さのケーキに乾燥された。ケーキを約２６３．１５Ｋより低い温度に冷却し、材料の温度を約２６３．１５Ｋより低く維持しながら、小径の円形動作をしながら下方へ最小限の力をかけることにより、３．１７５ｍｍメッシュのステンレススクリーンを通して、手で粉砕した。絶縁材料は、体積密度が約１８１ｋｇ／ｍ3になるまで、円形の金型（およそ直径７６．２ｍｍ、６．３５ｍｍ厚）の中に手で圧縮してパテにした。パテの密度は、パテの質量を円形の金型の体積で割ることにより、容量的に決定した。
【００５２】
成型されたケーキの熱伝導率は、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に従い測定した。成型されたケーキの熱伝導率は約１３．５２ｍＷ／ｍＫだった。
【００５３】
実施例２：ｅＰＴＦＥ膜の封筒状体の内部に、８０質量％のエアロゲル及び２０質量％のＰＴＦＥを含むコア材料を有する、絶縁複合体を作製した。
【００５４】
実施例１の材料を、１２ｃｍ×１３．３ｃｍ×０．８ｃｍの寸法を有する長方形の金型に注ぎいれ、少々圧縮してパテにした。パテを含む金型を、アルミ化した２層のプラスチックホイルの間に配置した。金型を除去して２層のホイルの間に成型されたパテを残した。成型されたパテの周りのホイルの三辺を加熱したアイロンを用いてシールし、封筒状体を形成した。パテを含む封筒状体を真空パッケージ装置の中に移し、封筒状体の四番目の辺を１．５ｋＰａの真空下でシールした。
【００５５】
最後に得られた真空パックされた形状物は非常に柔軟であり、屈曲時にひびや角が生じず、全体が７．１２ｍｍの厚さで、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したところ、熱伝導率が９．５５ｍＷ／ｍＫだった。
【００５６】
実施例３：絶縁構造体を約８０質量％のエアロゲルと約２０質量％のＰＴＦＥを含む材料から作製した。
【００５７】
７５．７リットルの開放混合容器の中で、約２９．２ｋｇの脱イオン水を約２９．２ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）に添加した。そこへ、疎水性で、表面処理がしてある約２．６８ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ；約７μｍの粒径にジェットミルしてある）を添加した。標準的なプロペラ型の攪拌羽根を用い、全体の混合物を１５００ｒｐｍで４分攪拌し、その後１０００ｒｐｍでさらに４分攪拌して、均一なスラリーを得た。このスラリーに、約０．６８ｋｇのＰＴＦＥ固形物を、約２６．３質量％の固形物を含む分散液（ＴＥＦＲＭＳ １５３，ＤｕＰｏｎｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）の状態で添加した。混合物を１０００ｒｐｍで１分攪拌し、シリカエアロゲルの存在下でＰＴＦＥを凝固させた。凝固物は、実施例１のように濾過し、乾燥し、冷却し及び粒状粉になるようスクリーンを通した。
【００５８】
約０．８２ｋｇの上記粉末を、２．１ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋ（商標）液体（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と混合した。混合した材料は、少なくとも３．３ｋＰａの真空においた後で、約３２２．１５Ｋに保ったダイを通して、０．３３ｍ／分の速度でラム押出した。ダイは、測定値で１７８ｍｍ幅及び２ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。押し出されたシートは、約４７３．１５Ｋの対流式オーブンの中で乾燥し、Ｉｓｏｐａｒ Ｋの炭化水素液体を除去した。
【００５９】
絶縁構造体は、取り扱いが容易で、発塵がなく、約２．４ｍｍの厚さだった。前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したところ、熱伝導率は約１５．１ｍＷ／ｍＫだった。
【００６０】
試験１に記載された方法である、「絶縁構造体からの粒子脱落」は、絶縁構造体から脱落した粒子数を決定するのに使用した。実験に使われたサンプルは、１．３ｃｍ×１．３ｃｍ×０．２４５ｃｍの寸法の長方形の形状を有し、密度は２６１ｋｇ／ｍ3だった。サンプルの脱落は、２つの異なるＡｓｐｅｎエアロゲルブランケット（Ａｓｐｅｎ Ａｅｒｏｇｅｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ），Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００（カーボンブラックなし）及びＡｓｐｅｎ ＡＲ５２００（カーボンブラック含む）と比較した。Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００サンプルは、１．３ｃｍ×１．３ｃｍ×０．６４ｃｍの寸法であり、密度は１００ｋｇ／ｍ3だった。Ａｓｐｅｎ ＡＲ５２００サンプルは、０．６４ｃｍ×０．３２ｃｍ×０．３２ｃｍの寸法であり、１００ｋｇ／ｍ3の密度だった。表１に示された結果は、３つの絶縁サンプルについて測定した平均であり、サンプルの１ｃｍ2あたりの総粒子数及び１ｇあたりの総粒子数が記載してある。Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００及びＡＲ５２００と比べ、本発明の絶縁構造体からの粒子脱落はより低いことをこの結果は示している。表２では、Ａｓｐｅｎエアロゲルブランケットと実施例３の絶縁構造体の脱落した総粒子数の比率に基づいて比較してある。
表１：実施例３の絶縁構造体及びＡｓｐｅｎエアロゲルブランケット（Ａｓｐｅｎ ＡＲ３１００及びＡｓｐｅｎ ＡＲ５２００）から脱落した総粒子数の比較
【表１】
表２：Ａｓｐｅｎエアロゲルブランケットと実施例３の絶縁構造体の総脱落粒子数の比率
【表２】
【００６１】
実施例４：約５５質量％のエアロゲル及び４５質量％のＰＴＦＥを含む、絶縁材料を作製した。
【００６２】
約６５．３ｋｇの脱イオン水を、約２．２２ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）及び約０．４４ｋｇのＺｏｎｙｌ ＦＳＯ（商標）フッ素系界面活性剤（Ｄｕｐｏｎｔ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）と混合したものを、７５．７リットルの開放容器の中で、約６００ｒｐｍで約３０秒、標準的なプロペラ型の攪拌羽根を用いてその混合物を攪拌することにより作製した。ジェットミルで約７μｍの粒径にした約１．５４ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を、約２３００〜２６００ｒｐｍで攪拌しながら徐々に添加した。シリカエアロゲルの均一なスラリーが得られるまで、攪拌を約６分続けた。スラリーを１９０リットルの密閉容器に移し、プロペラ型の攪拌羽根を用いて約６００ｒｐｍで３分攪拌した後に、固形分含量が約２５．８質量％である約４．９２ｋｇのＰＴＦＥ分散液を添加した。攪拌を６００ｒｐｍで引き続き行い、ＰＴＦＥはシリカエアロゲルと共凝固した。約３分の攪拌の後、混合物を濾材の上から多孔板の上に注ぎ、液体を排出した。濾過した凝固物は、約４３８．１５Ｋで約２４時間乾燥した。乾燥した凝固物は、弱く結合した粉状であり、約２５３Ｋの冷凍庫で保管した。
【００６３】
実施例５：絶縁テープ構造体を約５５質量％のエアロゲルと約４５質量％のＰＴＦＥを含む材料から作製した。
【００６４】
実施例４の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（商標）（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、１ｋｇの固形材料に対して約２．５ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋ（商標）液体の比率で混合した。混合した材料を少なくとも２４時間、約３２２．１５Ｋに保持した。混合した材料を少なくとも約３．３ｋＰａの真空においた後、直径２５ｍｍの容器を通して０．２５ｍ／分でラム押出した。使用したダイは２５ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。
【００６５】
押出した絶縁テープは２５ｍｍ幅であり、４７３Ｋの対流式オーブンの中で６０分乾燥した。得られたテープは強靭で、取り扱いが容易で、屈曲でき、折り畳むことができ、及び発塵がなかった。絶縁テープは１．０８ｍｍの厚さであった。２５ｍｍ幅のテープの熱伝導率は、試験板の上に４本のテープを横に並べた第１層を置き、その後４本のテープからなる別の同様な層を第１層と直交する方向に配置したこと以外は、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定した。熱伝導率は約１７．９ｍＷ／ｍＫだった。
【００６６】
実施例６：絶縁構造体を約５５質量％のエアロゲルと約４５質量％のＰＴＦＥを含む材料から作製した。
【００６７】
実施例４の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、１ｋｇの固形材料に対して約２．５ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋ液体の比率で混合した。混合した材料は、実施例３に記載したのとほぼ同様にラム押出した。混合した材料を少なくとも約３．３ｋＰａの真空においた後、直径２５ｍｍの容器を通して約０．２５ｍ／分でラム押出した。使用したダイは約１７８ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。
【００６８】
押出した絶縁テープを４７３Ｋの対流式オーブンの中で６０分乾燥した。絶縁テープ構造体は厚さが約２．５ｍｍ、密度が約２５０ｋｇ／ｍ3、幅が約１４８ｍｍだった。前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したときのテープの熱伝導率は、約１８．９ｍＷ／ｍＫだった。
【００６９】
実施例７：約５５質量％のエアロゲル及び約４５質量％のＰＴＦＥを含むコア材料、並びにｅＰＴＦＥ膜の２つの外層を含む、絶縁複合テープを作製した。
【００７０】
実施例６の絶縁テープを、複合構造体を形成するために熱と圧力を用いて２層の延伸ｅＰＴＦＥ膜にラミネートした。第１層にｅＰＴＦＥ膜（Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｅｌｋｔｏｎ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）を有する層状構造体を用意した。ｅＰＴＦＥ膜の厚さは約２８μｍ、平均流孔径は約０．２１μｍ、及び単位面積あたりの質量は約１６．９ｇ／ｍ2であり、ｅＰＴＦＥ膜の上には、少量のフッ素系熱可塑性粉末（Ｄｙｎｅｏｎ（商標）ＴＨＶ（商標）２２０Ａ，Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ，Ｏａｋｄａｌｅ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）をまぶしてある。実施例６の絶縁テープを第１層の上に置き、続いてテープの上にＴＨＶ ２２０Ａをさらに振りかけ、第２層のｅＰＴＦＥ膜を置いた。全体の層状構造体を、Ｃａｒｖｅｒ Ｐｒｅｓｓを用いて、約４７３．１５Ｋ及びおよそ３００ｋＰａで約３分間プレスした。
【００７１】
得られた絶縁複合構造体は、厚さが約２．６ｍｍ、密度が約２５０ｋｇ／ｍ3、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したときの熱伝導率が約１８．４ｍＷ／ｍＫだった。
【００７２】
実施例８：約５５質量％のエアロゲル及び約４５質量％のＰＴＦＥを含むコア材料、並びにポリウレタン膜の２つの外層を含む、絶縁複合テープを作製した。
【００７３】
実施例６の絶縁テープを、複合構造体を形成するために熱と圧力を用いて２層の熱可塑性ポリウレタンフィルムにラミネートした。絶縁テープの両面に、厚さが約２５．４μｍのポリウレタン（Ｄｕｒｅｆｌｅｘ（登録商標）ＰＴ１７１０Ｓ，Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ Ｕｒｅｔｈａｎｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈ Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）フィルムを第１層と第２層に有する層状構造体を作製した。層状構造体は、Ｃａｒｖｅｒ Ｐｒｅｓｓを用いて、約４２３．１５Ｋ及びおよそ３４０ｋＰａの圧力で約２分間熱ラミネートして、絶縁複合構造体を形成した。得られた複合構造体は、厚さが約２．５６ｍｍ、密度が約２５０ｋｇ／ｍ3、前述の熱伝導率測定（試験２）の試験に大体従って測定したときの熱伝導率が約１７．２ｍＷ／ｍＫだった。
【００７４】
実施例９：約７５質量％のエアロゲルと約２５質量％のＰＴＦＥを含む材料を作製した。
【００７５】
３．６リットルの容器の中で、約２．１ｋｇの脱イオン水と、０．０７ｋｇのイソプロピルアルコール（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）を、約０．０２１ｋｇのＺｏｎｙｌ ＦＳＯ（商標）フッ素系界面活性剤（Ｄｕｐｏｎｔ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）と混合した。ジェットミルで約７μｍの粒径にした約０．０７ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）を、２０００ｒｐｍで攪拌しながら徐々に混合物に添加して分散液を調製した。均一なスラリーが得られるまで、攪拌を６分間続けた。このスラリーに、固形分含量が約２６．６質量％である約０．０８７７ｋｇのＰＴＦＥ分散液を、１５００ｒｐｍで攪拌しながら添加した。攪拌を１５００ｒｐｍで約２分間引き続き行い、ＰＴＦＥはシリカエアロゲルと共凝固した。
【００７６】
凝固物を含む液体を多孔板の上に注ぎ濾過した。濾過した凝固物を４３８．１５Ｋで約２４時間乾燥した。乾燥した凝固物は弱く結合した粉末状だった。
【００７７】
実施例１０：約７５質量％のエアロゲルと約２５質量％のＰＴＦＥを含む材料から、絶縁テープ構造体を作製した。
【００７８】
実施例９の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、１ｋｇの絶縁材料に対して約３．０ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋの比率で混合した。混合した材料は、約３２２．１５Ｋで少なくとも２４時間保持した。混合した材料は、直径２５ｍｍの容器を通して０．２５ｍ／分でラム押し出しし、ダイは約２５ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。
【００７９】
押出した絶縁テープ構造体は約２５ｍｍ幅であり、４７３Ｋのオーブンで約６０分乾燥した。得られたテープは強靭で、取り扱いが容易で、発塵がなく、１．０７ｍｍの厚さだった。テープの熱伝導率は、実施例５に大体従って測定し、約１５．２ｍＷ／ｍＫだった。
【００８０】
実施例１１：約５５質量％のエアロゲル、４０質量％のＰＴＦＥ及び約５質量％のカーボンブラックを含む材料を形成した。
【００８１】
３．６リットルの容器の中で、２ｋｇの脱イオン水を約０．０１４２ｋｇの炭化水素系界面活性剤（Ｔｏｍａｄｏｌ １−５（商標）、Ｔｏｍａｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．，Ｍｉｌｔｏｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）と混合した。ジェットミルで約７μｍの粒径にした約０．０６４１ｋｇのシリカエアロゲル（Ｎａｎｏｇｅｌ ａｅｒｏｇｅｌ，ｇｒａｄｅ ＯＪ０００８，Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を添加して分散液を調製した。分散液を２０００ｒｐｍで約３分攪拌して、均一なスラリーを得た。別の容器の中に、０．００６ｋｇのカーボンブラック（Ｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ（商標）ＥＣ３００Ｊ，Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）を、０．５ｋｇの脱イオン水の中に入れ、１５００ｒｐｍで約２分、混合物を攪拌することにより分散した。その後、カーボンブラックスラリーをシリカエアロゲルスラリーに添加し、１５００ｒｐｍで約２分混合した。このスラリー混合物に、固形分含量が約２６．６質量％である約０．１７５４ｋｇのＰＴＦＥ分散液を、１５００ｒｐｍで攪拌しながら添加した。
【００８２】
約２分間の攪拌の後、凝固物を含む液体を濾過し、凝固物を約４３８．１５Ｋで約２４時間乾燥した。乾燥した凝固物は自由に流動する微粉末状だった。
【００８３】
実施例１２：絶縁テープ構造体を、約５５質量％のエアロゲル、約４０質量％のＰＴＦＥ及び約５質量％のカーボンブラックを含む材料から作製した。
【００８４】
実施例１１の材料をＩｓｏｐａｒ Ｋ（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）と、約１ｋｇの絶縁材料に対して約２．７９ｋｇのＩｓｏｐａｒ Ｋの比率で混合した。混合した材料は、約３２２．１５Ｋで少なくとも２４時間保持した。混合した材料を少なくとも約３．３ｋＰａの真空においた後、直径２５ｍｍの容器を通して約０．２５ｍ／分でラム押し出しした。使用したダイは２５ｍｍ幅×０．８ｍｍ高さの長方形の開口を有していた。ダイ及び容器は両方とも約３２２．１５Ｋに保持した。押出したテープは、４７３Ｋの対流式オーブンで約６０分乾燥した。
【００８５】
押出した絶縁テープは強靭で、取り扱いが容易で、発塵がなかった。テープの厚さは１．０２ｍｍで、密度は２１０ｋｇ／ｍ3だった。熱伝導率は、実施例５に大体従って測定し、約１６．５ｍＷ／ｍＫだった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゲル粒子と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む材料であって、該材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料。
【請求項２】
該材料が大気条件において約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
該材料が大気条件において約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項４】
該エアロゲルが約１００ｎｍ以下の平均空孔サイズを有する、請求項１に記載の材料。
【請求項５】
該エアロゲルが約４０質量％以上存在する、請求項１に記載の材料。
【請求項６】
該エアロゲルが約６０質量％以上存在する、請求項１に記載の材料。
【請求項７】
該エアロゲルが約８０質量％以上存在する、請求項１に記載の材料。
【請求項８】
該エアロゲルが無機酸化物から形成されている、請求項１に記載の材料。
【請求項９】
該エアロゲルがシリカエアロゲルである、請求項１に記載の材料。
【請求項１０】
該材料が、約５０ｎｍから約６００μｍの粒径を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子から形成されている、請求項１に記載の材料。
【請求項１１】
乳白化剤、色素、ファイバー及びポリマーから選択される、少なくとも一種の追加の構成要素をさらに含む、請求項１に記載の材料。
【請求項１２】
該乳白化剤が、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄類、シリコンカーバイド、モリブデンシリサイド、酸化マンガン又はアルキル基が１〜４個の炭素原子を含むポリジアルキルシロキサン類である、請求項１１に記載の材料。
【請求項１３】
該材料が粉末である、請求項１に記載の材料。
【請求項１４】
該材料が成形可能又は成型可能である、請求項１に記載の材料。
【請求項１５】
該材料がパテである、請求項１に記載の材料。
【請求項１６】
該材料が二重壁の容器の二つの壁の間にある、請求項１に記載の材料。
【請求項１７】
該材料がテープである、請求項１に記載の材料。
【請求項１８】
二つの層及び該二つの層の間に接着した材料を含む構造体であって、該材料がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む構造体。
【請求項１９】
該層の少なくとも一つが液体に対して不透過性である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項２０】
該層の少なくとも一つが気体に対して不透過性である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項２１】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項１９に記載の構造体。
【請求項２２】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項２０に記載の構造体。
【請求項２３】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項１９に記載の構造体。
【請求項２４】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項２０に記載の構造体。
【請求項２５】
該不透過性層が延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項１９に記載の構造体。
【請求項２６】
該層の少なくとも一つが気体に対して透過性である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項２７】
該透過性層の少なくとも一つが水蒸気に対して透過性である、請求項２６に記載の構造体。
【請求項２８】
該透過性層の少なくとも一つが延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項２７に記載の構造体。
【請求項２９】
該透過性層の少なくとも一つが連続したポリマーフィルムを含む、請求項２６に記載の構造体。
【請求項３０】
該透過性層の少なくとも一つがポリウレタンを含む、請求項２９に記載の構造体。
【請求項３１】
該層の少なくとも一つが弾性体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３２】
該層の少なくとも一つが熱可塑性弾性体である、請求項３１に記載の構造体。
【請求項３３】
該層の少なくとも一つがポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド及びこれらの共重合体を含む、請求項３２に記載の構造体。
【請求項３４】
該絶縁材料が大気条件において約２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３５】
該絶縁材料が大気条件において約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３６】
該材料が大気条件において約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３７】
該エアロゲルが無機酸化物から形成されている、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３８】
該エアロゲルがシリカエアロゲルである、請求項３７に記載の構造体。
【請求項３９】
該エアロゲルが約４０質量％以上の該材料を構成する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４０】
該材料が少なくとも一種の追加の構成要素をさらに含む、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４１】
該材料が乳白化剤をさらに含む、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４２】
該材料が接着剤を使用しない接着によって二層の間に接着している、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４３】
該材料が接着剤によって二層の間に接着している、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４４】
該構造体がテープとして形成されている、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４５】
該構造体が熱伝導率における実質的な変化を伴わずに屈曲する又は巻きつくことができる、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４６】
該構造体がパイプの周りに巻きついて絶縁されたパイプを形成している、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４７】
該構造体が衣料において用いられる挿入体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４８】
該構造体が履物において用いられる挿入体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４９】
該構造体が手袋において用いられる挿入体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項５０】
該構造体が約０．５ｍｍ以上の厚さを有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項５１】
少なくとも二つの表面、及び少なくとも二つの表面の間の絶縁材料を含む物品であって、該絶縁材料がエアロゲル粒子及び相互連結したポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィブリルを含み、該絶縁材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する物品。
【請求項５２】
該絶縁材料がパテである、請求項５１に記載の絶縁構造体。
【請求項５３】
少なくとも一つの表面が剛直である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５４】
少なくとも一つの表面が柔軟である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５５】
該表面が無孔性である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５６】
該表面が二重壁のパイプの二つの壁である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５７】
該表面が二重壁の容器の二つの壁である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５８】
二つの層を用意し、及び該二つの層の間に絶縁材料を提供することを含む、構造体を形成する方法であって、該絶縁材料がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含み、該絶縁材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、構造体を形成する方法。
【請求項５９】
該構造体の少なくとも３辺をシールし、該構造体を真空にし、及び圧力を大気圧より低くするために該構造体の４番目の辺をシールする段階をさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
該構造体がテープである、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
エアロゲル粒子、及び相互連結したポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィブリルを含む材料であって、該材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料。
【請求項６２】
該相互連結したフィブリルが、他のポリテトラフルオロエチレンフィブリル又は粒子と相互連結している、請求項６１に記載の材料。
【請求項６３】
該エアロゲル粒子が該相互連結したフィブリルの内部又は周囲に位置している、請求項６２に記載の材料。
【請求項６４】
該材料が大気条件において約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６５】
該材料が大気条件において約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６６】
該エアロゲルが約４０質量％以上存在する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６７】
該エアロゲルが約６０質量％以上存在する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６８】
該エアロゲルが約８０質量％以上存在する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６９】
該エアロゲルがシリカである、請求項６１に記載の材料。
【請求項７０】
乳白化剤、色素、ファイバー及びポリマーから選択される、少なくとも一種の追加の構成要素をさらに含む、請求項６１に記載の材料。
【請求項７１】
該材料が二つの層の間にコア材料を形成して複合構造体を形成している、請求項６１に記載の材料。
【請求項７２】
該層の少なくとも一つが液体に対して不透過性である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項７３】
該層の少なくとも一つが気体に対して不透過性である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項７４】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項７２に記載の構造体。
【請求項７５】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項７３に記載の構造体。
【請求項７６】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項７４に記載の構造体。
【請求項７７】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項７５に記載の構造体。
【請求項７８】
該不透過性層が延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項７２に記載の構造体。
【請求項７９】
該層の少なくとも一つが気体に対して透過性である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項８０】
該透過性層の少なくとも一つが水蒸気に対して透過性である、請求項７９に記載の構造体。
【請求項８１】
該透過性層の少なくとも一つが延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項８０に記載の構造体。
【請求項８２】
該透過性層の少なくとも一つが連続したポリマーフィルムを含む、請求項７９に記載の構造体。
【請求項８３】
該透過性層の少なくとも一つがポリウレタンを含む、請求項７９に記載の構造体。
【請求項８４】
該層の少なくとも一つが弾性体である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項８５】
該層の少なくとも一つが熱可塑性弾性体である、請求項８４に記載の構造体。
【請求項８６】
該層の少なくとも一つがポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド及びこれらの共重合体を含む、請求項８５に記載の構造体。
【請求項８７】
該複合体が０．００１Ｐａから１０００００Ｐａの間の真空圧力下にある、請求項５１に記載の材料。
【請求項８８】
少なくとも一つの発熱する構成部品、筐体、及び該発熱する構成部品と該筐体の間に位置する絶縁構造体を含む、持ち運び可能な電子デバイス。
【請求項８９】
該絶縁構造体が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９０】
該絶縁構造体がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む絶縁材料を含む、請求項８９に記載のデバイス。
【請求項９１】
該絶縁材料が二つの追加層をさらに含む複合体である、請求項９０に記載のデバイス。
【請求項９２】
該筐体が表面を有し、該表面の少なくとも一部が使用者と直接接触するように設計されている、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９３】
該デバイスがコンピュータである、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９４】
該デバイスが携帯電話である、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９５】
該二つの層が延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）である、請求項９１に記載のデバイス。
【請求項９６】
少なくとも一つの発熱する構成部品と表面を有する筐体とを有する持ち運び可能な電子デバイスを用意し、絶縁構造体を該発熱する構成部品と該筐体の間に配置し、そのことにより発熱する構成部品から該筐体の表面の少なくとも一部へ発生した熱が伝達することを防止又は遅延させる段階を含む方法。
【請求項９７】
該絶縁構造体がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む材料を含み、該材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
該筐体の表面の少なくとも一部が使用者に直接接触するように設計されている、請求項９６に記載の方法。
【請求項１】
エアロゲル粒子と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む材料であって、該材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料。
【請求項２】
該材料が大気条件において約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
該材料が大気条件において約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項４】
該エアロゲルが約１００ｎｍ以下の平均空孔サイズを有する、請求項１に記載の材料。
【請求項５】
該エアロゲルが約４０質量％以上存在する、請求項１に記載の材料。
【請求項６】
該エアロゲルが約６０質量％以上存在する、請求項１に記載の材料。
【請求項７】
該エアロゲルが約８０質量％以上存在する、請求項１に記載の材料。
【請求項８】
該エアロゲルが無機酸化物から形成されている、請求項１に記載の材料。
【請求項９】
該エアロゲルがシリカエアロゲルである、請求項１に記載の材料。
【請求項１０】
該材料が、約５０ｎｍから約６００μｍの粒径を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子から形成されている、請求項１に記載の材料。
【請求項１１】
乳白化剤、色素、ファイバー及びポリマーから選択される、少なくとも一種の追加の構成要素をさらに含む、請求項１に記載の材料。
【請求項１２】
該乳白化剤が、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄類、シリコンカーバイド、モリブデンシリサイド、酸化マンガン又はアルキル基が１〜４個の炭素原子を含むポリジアルキルシロキサン類である、請求項１１に記載の材料。
【請求項１３】
該材料が粉末である、請求項１に記載の材料。
【請求項１４】
該材料が成形可能又は成型可能である、請求項１に記載の材料。
【請求項１５】
該材料がパテである、請求項１に記載の材料。
【請求項１６】
該材料が二重壁の容器の二つの壁の間にある、請求項１に記載の材料。
【請求項１７】
該材料がテープである、請求項１に記載の材料。
【請求項１８】
二つの層及び該二つの層の間に接着した材料を含む構造体であって、該材料がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む構造体。
【請求項１９】
該層の少なくとも一つが液体に対して不透過性である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項２０】
該層の少なくとも一つが気体に対して不透過性である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項２１】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項１９に記載の構造体。
【請求項２２】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項２０に記載の構造体。
【請求項２３】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項１９に記載の構造体。
【請求項２４】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項２０に記載の構造体。
【請求項２５】
該不透過性層が延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項１９に記載の構造体。
【請求項２６】
該層の少なくとも一つが気体に対して透過性である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項２７】
該透過性層の少なくとも一つが水蒸気に対して透過性である、請求項２６に記載の構造体。
【請求項２８】
該透過性層の少なくとも一つが延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項２７に記載の構造体。
【請求項２９】
該透過性層の少なくとも一つが連続したポリマーフィルムを含む、請求項２６に記載の構造体。
【請求項３０】
該透過性層の少なくとも一つがポリウレタンを含む、請求項２９に記載の構造体。
【請求項３１】
該層の少なくとも一つが弾性体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３２】
該層の少なくとも一つが熱可塑性弾性体である、請求項３１に記載の構造体。
【請求項３３】
該層の少なくとも一つがポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド及びこれらの共重合体を含む、請求項３２に記載の構造体。
【請求項３４】
該絶縁材料が大気条件において約２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３５】
該絶縁材料が大気条件において約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３６】
該材料が大気条件において約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３７】
該エアロゲルが無機酸化物から形成されている、請求項１８に記載の構造体。
【請求項３８】
該エアロゲルがシリカエアロゲルである、請求項３７に記載の構造体。
【請求項３９】
該エアロゲルが約４０質量％以上の該材料を構成する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４０】
該材料が少なくとも一種の追加の構成要素をさらに含む、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４１】
該材料が乳白化剤をさらに含む、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４２】
該材料が接着剤を使用しない接着によって二層の間に接着している、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４３】
該材料が接着剤によって二層の間に接着している、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４４】
該構造体がテープとして形成されている、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４５】
該構造体が熱伝導率における実質的な変化を伴わずに屈曲する又は巻きつくことができる、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４６】
該構造体がパイプの周りに巻きついて絶縁されたパイプを形成している、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４７】
該構造体が衣料において用いられる挿入体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４８】
該構造体が履物において用いられる挿入体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項４９】
該構造体が手袋において用いられる挿入体である、請求項１８に記載の構造体。
【請求項５０】
該構造体が約０．５ｍｍ以上の厚さを有する、請求項１８に記載の構造体。
【請求項５１】
少なくとも二つの表面、及び少なくとも二つの表面の間の絶縁材料を含む物品であって、該絶縁材料がエアロゲル粒子及び相互連結したポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィブリルを含み、該絶縁材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する物品。
【請求項５２】
該絶縁材料がパテである、請求項５１に記載の絶縁構造体。
【請求項５３】
少なくとも一つの表面が剛直である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５４】
少なくとも一つの表面が柔軟である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５５】
該表面が無孔性である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５６】
該表面が二重壁のパイプの二つの壁である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５７】
該表面が二重壁の容器の二つの壁である、請求項５１に記載の絶縁された物品。
【請求項５８】
二つの層を用意し、及び該二つの層の間に絶縁材料を提供することを含む、構造体を形成する方法であって、該絶縁材料がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含み、該絶縁材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、構造体を形成する方法。
【請求項５９】
該構造体の少なくとも３辺をシールし、該構造体を真空にし、及び圧力を大気圧より低くするために該構造体の４番目の辺をシールする段階をさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
該構造体がテープである、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
エアロゲル粒子、及び相互連結したポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィブリルを含む材料であって、該材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する材料。
【請求項６２】
該相互連結したフィブリルが、他のポリテトラフルオロエチレンフィブリル又は粒子と相互連結している、請求項６１に記載の材料。
【請求項６３】
該エアロゲル粒子が該相互連結したフィブリルの内部又は周囲に位置している、請求項６２に記載の材料。
【請求項６４】
該材料が大気条件において約２０ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６５】
該材料が大気条件において約１７ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６６】
該エアロゲルが約４０質量％以上存在する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６７】
該エアロゲルが約６０質量％以上存在する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６８】
該エアロゲルが約８０質量％以上存在する、請求項６１に記載の材料。
【請求項６９】
該エアロゲルがシリカである、請求項６１に記載の材料。
【請求項７０】
乳白化剤、色素、ファイバー及びポリマーから選択される、少なくとも一種の追加の構成要素をさらに含む、請求項６１に記載の材料。
【請求項７１】
該材料が二つの層の間にコア材料を形成して複合構造体を形成している、請求項６１に記載の材料。
【請求項７２】
該層の少なくとも一つが液体に対して不透過性である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項７３】
該層の少なくとも一つが気体に対して不透過性である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項７４】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項７２に記載の構造体。
【請求項７５】
層の少なくとも一つが金属ホイル及び金属化ポリマーフィルムから選択される、請求項７３に記載の構造体。
【請求項７６】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項７４に記載の構造体。
【請求項７７】
該層の少なくとも一つがアルミニウム又は銅である、請求項７５に記載の構造体。
【請求項７８】
該不透過性層が延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項７２に記載の構造体。
【請求項７９】
該層の少なくとも一つが気体に対して透過性である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項８０】
該透過性層の少なくとも一つが水蒸気に対して透過性である、請求項７９に記載の構造体。
【請求項８１】
該透過性層の少なくとも一つが延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む、請求項８０に記載の構造体。
【請求項８２】
該透過性層の少なくとも一つが連続したポリマーフィルムを含む、請求項７９に記載の構造体。
【請求項８３】
該透過性層の少なくとも一つがポリウレタンを含む、請求項７９に記載の構造体。
【請求項８４】
該層の少なくとも一つが弾性体である、請求項７１に記載の構造体。
【請求項８５】
該層の少なくとも一つが熱可塑性弾性体である、請求項８４に記載の構造体。
【請求項８６】
該層の少なくとも一つがポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド及びこれらの共重合体を含む、請求項８５に記載の構造体。
【請求項８７】
該複合体が０．００１Ｐａから１０００００Ｐａの間の真空圧力下にある、請求項５１に記載の材料。
【請求項８８】
少なくとも一つの発熱する構成部品、筐体、及び該発熱する構成部品と該筐体の間に位置する絶縁構造体を含む、持ち運び可能な電子デバイス。
【請求項８９】
該絶縁構造体が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９０】
該絶縁構造体がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む絶縁材料を含む、請求項８９に記載のデバイス。
【請求項９１】
該絶縁材料が二つの追加層をさらに含む複合体である、請求項９０に記載のデバイス。
【請求項９２】
該筐体が表面を有し、該表面の少なくとも一部が使用者と直接接触するように設計されている、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９３】
該デバイスがコンピュータである、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９４】
該デバイスが携帯電話である、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９５】
該二つの層が延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）である、請求項９１に記載のデバイス。
【請求項９６】
少なくとも一つの発熱する構成部品と表面を有する筐体とを有する持ち運び可能な電子デバイスを用意し、絶縁構造体を該発熱する構成部品と該筐体の間に配置し、そのことにより発熱する構成部品から該筐体の表面の少なくとも一部へ発生した熱が伝達することを防止又は遅延させる段階を含む方法。
【請求項９７】
該絶縁構造体がエアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを含む材料を含み、該材料が大気条件において２５ｍＷ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
該筐体の表面の少なくとも一部が使用者に直接接触するように設計されている、請求項９６に記載の方法。
【図４】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０７２４１（Ｐ２０１２−１０７２４１Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２５２９５５（Ｐ２０１１−２５２９５５）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【分割の表示】特願２００６−５３９４８９（Ｐ２００６−５３９４８９）の分割
【原出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２９５５（Ｐ２０１１−２５２９５５）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【分割の表示】特願２００６−５３９４８９（Ｐ２００６−５３９４８９）の分割
【原出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
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