CN106457749A

CN106457749A - 一种绝热片、使用其的电子设备及绝热片的制造方法

Info

Publication number: CN106457749A
Application number: CN201680001196.3A
Authority: CN
Inventors: 及川摩; 及川一摩; 丰田庆; 冈田伸二; 酒谷茂昭
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: EP3159156A4; JPWO2016157784A1; US10710332B2; WO2016157784A1; EP3159156B1; CN106457749B; CN109177365A; US10543660B2; KR20170015288A; US20170266920A1; US20200122430A1; JP6064149B1; KR101855033B1; EP3159156A1; CN109177365B

Abstract

绝热片具有第1二氧化硅干凝胶层、第2二氧化硅干凝胶层和复合层。第1二氧化硅干凝胶层包含第1二氧化硅干凝胶，第2二氧化硅干凝胶层包含第2二氧化硅干凝胶。复合层位于第1二氧化硅干凝胶层与第2二氧化硅干凝胶层之间、且含有至少一种无纺布纤维和第3二氧化硅干凝胶。第3二氧化硅干凝胶位于无纺布纤维中的空间体积。

Description

一种绝热片、使用其的电子设备及绝热片的制造方法

技术领域

本发明涉及一种绝热片及其制造方法，另外，还涉及包含该绝热片的电子设备。

背景技术

现在，便携设备正在以非常快的速度普及。今后便携设备的小型化、薄型化及高性能化会更加进步。在此，便携设备大多情况下会由人长时间进行手持操作。因此，将便携设备的表面温度抑制得较低是至关重要的。

作为防止便携设备的表面温度上升的方法，有在便携设备中的发热部件的正上方敷设石墨片的方法。在该方法中，通过用石墨片使发热部件的热扩散，并使便携设备内的温度分布平均化，从而降低局部的温度上升(专利文献1)。然而，随着作为发热部件的半导体芯片的高性能化，表面到达温度比以往上升，在仅依赖石墨片的热对策中存在限制。

因此，可以想到石墨片与绝热材料的组合。作为绝热性能高的绝热材料，有二氧化硅气凝胶。

二氧化硅气凝胶已知是具有90％以上的空隙率的纳米多孔体。另外，从经年劣化、耐热性的观点出发，已知比已有的绝热材料优异且具有15mW/mK左右的优异的导热率。然而，二氧化硅气凝胶由于形成数10nm级的二氧化硅粒子以点接触连接的网络结构，因此机械强度并不那么大。因此，为了克服其脆弱性，正在研究通过将二氧化硅气凝胶与纤维、无纺布及树脂等复合化来提高强度。

专利文献2提出了如下方法：将二氧化硅气溶胶散布到由低熔点纤维和高熔点纤维这两个成分构成的纤维材料中，并利用加热加压制成绝热材料。在该方法中，通过将低熔点纤维以熔点以上进行加热压缩，从而二氧化硅气凝胶与纤维结合，使气凝胶的脱落得到缓和。

此外，关于二氧化硅气凝胶与纤维树脂的复合体，已知专利文献3、4。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5267439号

专利文献2：日本专利第4237253号

专利文献3：日本专利第4898435号

专利文献4：日本特开2013－100406号

发明内容

本发明提供厚度均质且绝热性高的绝热片、使用该绝热片的设备及该绝热片的制造方法。

本发明的一个方案的绝热片具有第1二氧化硅干凝胶层、第2二氧化硅干凝胶层和复合层。第1二氧化硅干凝胶层包含第1二氧化硅干凝胶，第2二氧化硅干凝胶层包含第2二氧化硅干凝胶。复合层位于第1二氧化硅干凝胶层与第2二氧化硅干凝胶层之间、且含有至少一种无纺布纤维和第3二氧化硅干凝胶。第3二氧化硅干凝胶位于无纺布纤维中的空间体积。

另外，本发明的一个方案的电子设备具有伴有发热的电子部件和容纳该电子部件的框体，并且在电子部件与框体之间配置有所述绝热片。

另外，本发明的一个方案为制造上述绝热片的方法。在该方法中，在无纺布纤维中含浸溶胶溶液而使其凝胶化，形成复合层。然后，将该复合层夹持于膜中，进行加压，在复合层的表面形成第1二氧化硅干凝胶层或第2二氧化硅干凝胶层。

根据本发明的绝热片，即使在电子设备的框体内的狭小空间内也能充分发挥绝热效果，并且可以有效地降低从发热部件向框体的传热。本发明的绝热片的导热率比以往的绝热片低，因此，即使薄也具有绝热效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的绝热片的剖面图。

图2为表示图1所示绝热片的制造方法的流程图。

图3为包含图1所示绝热片的电子设备的局部剖视图。

图4A为表示在绝热片中测定扫描型电子显微镜观察(SEM)的图像的场所的图。

图4B为表示绝热片的SEM图像的图。

图4C为表示绝热片的SEM图像的图。

图4D为表示绝热片的SEM图像的图。

具体实施方式

在对本发明的实施方式进行说明之前，对现有技术中的问题点进行简单说明。就上述的专利文献2的方法而言，在低熔点纤维熔解时，熔解的纤维树脂进入到二氧化硅气凝胶的纳米级的微孔中。其结果是，复合材料的导热率高达27mW/mK以上，有损绝热性。因此，在有限的空间内，难以利用该方法有效地隔绝从发热部件向弱耐热部件的热流。另外，专利文献3、4也存在同样的问题。

近年来，电子设备的小型化、薄型化更进一步取得进展，向框体内加入厚绝热材料的空间变得极小。像便携设备那样，在有限的空间体积内，为了有效地隔绝热，需要显著提高材料固有的绝热性，以便即使绝热材料本身的厚度薄，也能有效地绝热。

另外，需要降低厚度不均。然而，迄今为止并未提出即使薄也能有效地绝热的高性能的绝热片。此外，也并未研究假设将该绝热片装入狭小的框体内，而降低绝热片的厚度不均。

以下，参照附图对解决上述课题的本实施方式进行说明。

＜绝热片103＞

图1是本实施方式的绝热片103的剖视图。绝热片103由包含无纺布和二氧化硅干凝胶的复合层102以及位于其上表面及下表面的二氧化硅干凝胶层101构成。例如，上表面的二氧化硅干凝胶层101为第1二氧化硅干凝胶层，下表面的二氧化硅干凝胶层101为第2二氧化硅干凝胶层。

＜二氧化硅干凝胶层101＞

在复合层102的表面(双面)具有至少10nm以上的厚度的二氧化硅干凝胶层101。二氧化硅干凝胶层101为由二氧化硅干凝胶构成的单一层。单一层是指不含纤维等而仅由二氧化硅干凝胶构成的层。予以说明，也可以仅二氧化硅干凝胶层101的一方为由二氧化硅干凝胶构成的单一层。

在二氧化硅干凝胶层101中，形成10nm级的二氧化硅粒子以点接触连结的网络结构。由此可知：若二氧化硅干凝胶层101的厚度为10nm以上，则二氧化硅干凝胶层101的表面整体成为二氧化硅干凝胶。予以说明，也可以仅二氧化硅干凝胶层101的一方的厚度为10nm以下。

另外，若增厚二氧化硅干凝胶层101，则绝热性能提高，但是强度变弱。因此，二氧化硅干凝胶层101的厚度优选为100nm以下。予以说明，也可以仅二氧化硅干凝胶层101的一方的厚度为100nm以下。

＜复合层102＞

复合层102包含二氧化硅干凝胶和无纺布纤维。复合层102为绝热片103的主构成要素。在复合层102中，二氧化硅干凝胶位于无纺布纤维中的空间体积。

＜绝热片103的导热率＞

绝热片103的导热率为0.014～0.024W/mK。该导热率可以视为无纺布纤维的导热率与存在于无纺布的空隙的二氧化硅干凝胶的导热率的大致总和。

无纺布的导热率为0.030～0.060W/mK。二氧化硅干凝胶的导热率为0.010～0.015W/mK。通过将它们复合化，从而成为上述低导热率。

＜二氧化硅干凝胶＞

二氧化硅干凝胶存在于复合层102和其两面的二氧化硅干凝胶层101中。这三层中的二氧化硅干凝胶可以相同，也可以不同。予以说明，下述的例子中，三层中的二氧化硅干凝胶相同。即，二氧化硅干凝胶从复合层102向其两面的二氧化硅干凝胶层101连续地连接。

但是，可以另外将不同的二氧化硅干凝胶分别设置于两面的二氧化硅干凝胶层101。不同的二氧化硅干凝胶是指，在广泛而并非同一条件下制作的二氧化硅干凝胶，密度、组成等可以不同。

二氧化硅干凝胶为无机多孔体且具有90％以上的空隙。不含有CO₂、环戊烷等低导热率的发泡气体而具有空气的平均自由行程即68nm以下的微孔径。由此可知，具有优异的绝热效果。干凝胶由于形成数10nm级的二氧化硅粒子以点接触连结的网络结构，因此机械强度欠缺。在此，将通过超临界干燥得到的干凝胶作为“二氧化硅气凝胶”，通过常压干燥得到的干凝胶作为“二氧化硅干凝胶”，按照干燥方法的不同而分开使用。

＜绝热片103的厚度＞

绝热片103的厚度优选为0.03mm以上且1.5mm以下的范围内，更优选为0.05mm以上且1.0mm以下的范围内。此时，在绝热片103的上表面及下表面形成二氧化硅干凝胶层101，在复合层102的无纺布纤维的最外表面含有10nm以上的二氧化硅干凝胶层101的单一层。

在绝热片103的厚度薄于0.03mm的情况下，厚度方向的绝热效果降低。因此，若导热率未实现接近真空的水平的非常低的导热率，则不能良好地防止从其一面向另一面的厚度方向的热传递。

若绝热片103的厚度厚0.05mm以上，则可以确保厚度方向的绝热效果。

另一方面，若绝热片103比1.0mm厚，则难以装入近年来薄型化、小型化取得进展的便携设备内。尤其，在智能手机、平板等移动设备中，若厚度比1.5mm厚，则更难以装入设备中。

＜绝热片103中的二氧化硅干凝胶的含有率＞

二氧化硅干凝胶在绝热片103的重量中所占的比例(二氧化硅干凝胶层101与复合层102的合计)的最佳范围根据无纺布纤维的单位面积重量、体积密度、厚度而不同。因此，不能一概而论，但是，二氧化硅干凝胶的比例只要为至少30重量％以上即可。

在二氧化硅干凝胶的比例不足30重量％的情况下，难以低导热率化，同时无法吸收绝热片103的厚度不均。

在二氧化硅干凝胶的比例高于80重量％的情况下，导热率虽然下降，但是柔软性、强度不足，通过反复使用，有可能引起二氧化硅干凝胶的脱落。因此，二氧化硅干凝胶的比例只要为80重量％以下即可。

＜无纺布纤维的单位面积重量＞

作为在复合层102中使用的无纺布纤维的单位面积重量，使用5～120g/m²。关于单位面积重量，利用以下的实施例进行说明。予以说明，单位面积重量是指每单位面积的重量。

＜无纺布纤维的厚度＞

无纺布纤维的厚度根据无纺布纤维的制造方法而异，一般无纺布纤维的厚度不均较大。出于吸收(缓和)该厚度不均的目的，在无纺布纤维中的空间体积内填充二氧化硅干凝胶后，再在其上表面及下表面形成二氧化硅干凝胶层101。因此，优选选择相对于绝热片103的平均目标厚度为60～90％的范围的厚度的无纺布纤维。若为目标厚度的60～90％的范围内，则可以在保持无纺布纤维特有的柔软性的基础上缓和无纺布纤维的厚度不均。

＜无纺布纤维的体积密度＞

无纺布纤维的体积密度优选为100kg/m³以上且500kg/m³以下的范围内。在该范围的无纺布纤维的情况下，可以提高绝热片103中的二氧化硅干凝胶的含有率，进一步降低导热率。

由于使用伴有机械强度的无纺布纤维作为连续体，因此体积密度需要至少为100kg/m³。另外，在无纺布纤维的体积密度大于500kg/m³的情况下，无纺布纤维中的空间体积变小。因此，可以填充到无纺布纤维中的二氧化硅干凝胶相对减少，导热率变高。关于体积密度的值，在以下的实施例中也进行说明。

＜无纺布纤维的材质＞

作为在复合层102中使用的无纺布纤维的材质，可以利用无机纤维系的玻璃棉或石棉、有机纤维系的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然系的羊毛或纤维素等。即，复合层102中使用的无纺布纤维包含无机无纺布纤维或有机无纺布纤维作为主成分。

＜绝热片103的制造方法及使用原料＞

图2为表示绝热片103的制造方法的流程图。以下，参照图2示出制造绝热片103的方法的一例。

(1)原料混合

在高摩尔硅酸水溶液(东曹产业(株)、SiO₂浓度为14重量％)22.29重量份中添加作为催化剂的浓盐酸0.31重量份(1.4重量％)，进行搅拌，调合二氧化硅气溶胶溶液(以下为溶胶溶液)。

二氧化硅的原料种类并不限定于高摩尔硅酸钠，也可以使用烷氧基硅烷或水玻璃(低摩尔比)。高摩尔硅酸水溶液是指，SiO₂的一次粒子的粒度分布为大致2～20nm的范围且位于水玻璃与胶体二氧化硅的中间尺寸的二氧化硅原料，与通常的水玻璃相比，钠成分被降低至1重量％以下。

为了维持二氧化硅干凝胶的强度，SiO₂浓度优选为10重量％以上。为了减少固体的传热成分而减小导热率，优选为16重量％以下。为了促进高摩尔硅酸水溶液中的硅酸的水解反应，优选添加酸催化剂。

作为所使用的酸的种类，可列举：盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、亚硫酸、磷酸、亚磷酸、次磷酸、氯酸、亚氯酸、次氯酸等无机酸类；酸性磷酸铝、酸性磷酸镁、酸性磷酸锌等酸性磷酸盐类；乙酸、丙酸、草酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、己二酸、壬二酸等有机酸等。对所使用的酸催化剂的种类并无限制，从所得的二氧化硅干凝胶的凝胶骨架强度、疏水性的观点出发，优选盐酸。

例如在盐酸的情况下，酸的浓度优选为1～12N、更优选为6～12N。在浓度不足1N的情况下，在将高摩尔硅酸水溶液调整为所需的pH时，需要添加更大量的稀盐酸，因此有时硅酸浓度减少、无法有效地进行二氧化硅网络的构建。若为6N以上，则与例如添加1N盐酸的情况相比，添加量为6分之一的量即可，能够避免SiO₂浓度的降低。

酸催化剂的添加量也取决于所调节的pH值，在盐酸的情况下，相对于水凝胶的重量100重量份，在12N盐酸水溶液时，优选为0.5～6.0重量份，更优选为1.0～3.0重量份。

将上述的酸催化剂添加到高摩尔硅酸水溶液中而进行所制备的溶胶溶液的凝胶化。溶胶的凝胶化优选在不使液体溶剂挥发的密闭容器内进行。

在向高摩尔硅酸水溶液中添加酸而使其凝胶化的情况下，此时的pH值优选为4.0～8.0。在pH不足4.0的情况或大于8.0的情况下，根据此时的温度有时高摩尔硅酸水溶液不发生凝胶化。

溶胶的凝胶化温度在常压下的情况下优选为0～100℃、更优选为20～90℃。若凝胶化温度不足0℃，则不能传递作为反应的活性种的硅酸单体所需的热，不会促进二氧化硅粒子的生长，直至充分进行凝胶化为止需要很多时间。进而，有时所生成的湿润凝胶的强度低，在干燥时大幅地收缩。另外，有时也无法得到所需的二氧化硅干凝胶。

另外，若凝胶化温度超过100℃，则即使将容器密闭，在容器中也会出现水挥发而与凝胶分离的现象。由此，所得的湿润凝胶的体积减小，有时无法得到所需的二氧化硅干凝胶。

若凝胶化温度为20～90℃的范围，则不会损害生产率，可以促进二氧化硅粒子的适度的生长和由二氧化硅网络的形成所致的凝胶化。进而，不会使湿润凝胶的水分挥发，能够引发凝胶化，因此更优选。

予以说明，凝胶化时间根据凝胶化温度、后述的凝胶化后的养护时间而异。但是，凝胶化时间与后述的养护时间的合计时间优选为0.5～72小时，更优选为2～24小时。

这样，通过进行凝胶化及养护，从而凝胶壁的强度、刚性提高，可以得到在干燥时难以收缩的湿润凝胶。

若凝胶化时间与养护的合计时间为不足0.5小时，则有时凝胶壁的强度提高不充分。

另外，若凝胶化时间与养护的合计时间长于72小时，则提高凝胶壁的强度时的养护效果欠缺，有时反而会损害生产率。若凝胶化时间与养护的合计时间为2～24小时，则可以充分进行凝胶壁强度的提高而不会损害生产率，因此更优选。

(2)含浸

对无纺布(材质为PET，厚度规格为90μm、单位面积重量为12g/m²、体积密度为130kg/m³、尺寸为12cm见方)注入溶胶溶液。利用手持辊将溶胶溶液压入无纺布使其含浸溶胶溶液。关于溶胶溶液的含浸量，相对于无纺布纤维中的理论空间体积而过量地使用(100体积％以上)。无纺布中的理论空间体积由无纺布纤维的体积密度来计算。予以说明，如上述所示，无纺布材质、厚度、体积密度并不受上述的限定。另外，作为含浸方法，可以为使无纺布卷按照卷材浸渍于溶胶溶液的方法、以卷对卷(Roll to Roll)的方式边以一定速度送给无纺布，边由分配器或喷雾喷嘴涂布溶胶溶液的方法。从生产率的观点出发，优选卷对卷方式。

(3)膜夹持

将含浸有溶胶溶液的无纺布夹持于PP膜(聚丙烯膜、厚度为50μm×2片、尺寸为B6)，在室温23℃下放置约20分钟，使溶胶溶液凝胶化。由此形成含有无纺布纤维和位于无纺布纤维中的空间体积的二氧化硅干凝胶的复合层。关于夹持无纺布的膜的材质、厚度，并不受上述的限定。

膜的材质由于在养护工序中需要加热，因此适宜为聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。膜的材质优选使用最高温度为100℃以上且线性热膨胀系数为100(×10^－6/℃)以下的树脂原材。

作为膜，在使用线性热膨胀系数大于100(×10^－6/℃)的树脂原材的情况下，与无纺布纤维或凝胶的线膨胀系数之差变大。因此，在养护后将凝胶冷却至室温的过程中，有时在凝胶中带入褶皱。予以说明，即使在不将含浸有溶胶溶液的无纺布暂时夹持于膜等的情况下，以双轴辊或刮板等的任意方法实施厚度控制，凝胶也会大量附着在厚度控制夹具表面。

因此，无法进行目标厚度控制。进而，助长绝热材料的厚度不均，无法得到具有所需导热率的绝热材料。

(4)厚度控制

确认凝胶化后，连同整个膜将含浸无纺布通过间隙设定为190μm(包含膜厚在内)的双轴辊间。由此，将上述复合层与膜一起进行加压。然后，从无纺布挤出多余的凝胶，按照目标100μm控制厚度。予以说明，厚度控制的方法并不受上述的限定，也可以利用刮板或压制等方法控制厚度。

通过挤出该多余的凝胶，从而在复合层的两面形成成为二氧化硅干凝胶层101的层。通过溢出凝胶，从而在成为复合层102的无纺布部分的两面形成成为二氧化硅干凝胶层101的层。

厚度控制的时机优选为含浸于无纺布的溶胶溶液发生凝胶化后。优选在溶胶溶液刚发生凝胶化(丧失流动性的状态)后的90分钟以内进行厚度控制。若在凝胶化前进行厚度控制，则具有流动性，因此无法得到厚度控制的效果。另外，若经过90分钟以上，则促进固化，成为完全没有流动性的状态，因此因基于厚度控制的压力而破坏二氧化硅网络，使凝胶产生裂纹。另外，关于厚度控制时的间隙设定，优选为相对于目标厚度加上2片膜厚度的总厚度减少5～20％的厚度。

例如，在目标厚度为1.0mm、膜厚度为0.05mm的情况下，总厚度为1.1mm，作为间隙设定值，设为0.88～1.05mm。

使间隙设定值小于总厚度的理由为：由于在后续工序(养护、疏水化、干燥工序)中溶胀而变厚，因此预先减去溶胀厚度部分。

在间隙设定值不足总厚度的5％的情况下，有时绝热片103的厚度的结果厚于目标厚度。若间隙设定值大于厚度的20％，则最终得到的片的厚度偏离目标的±20％以内。

(5)养护

在容器中加入被保持于膜的凝胶，在设定为温度85℃、湿度85％的恒温恒湿槽中放置3小时。由此，使二氧化硅粒子生长(硅醇的脱水缩合反应)而形成多孔结构。

养护温度在常压下的情况下优选为50～100℃、更优选为60～90℃。

若养护温度不足50℃，则与凝胶化工序同样，不能传递作为反应的活性种的硅酸单体所需的热，不能促进二氧化硅粒子的生长。结果，直至充分进行养护为止需要很多时间，而且使所生成的湿润凝胶的强度变低。进而，有时在干燥时发生大幅收缩，有时无法得到所需的二氧化硅干凝胶。

另外，若养护温度超过100℃，则即使将容器密闭，在容器中也会出现水挥发而与凝胶分离的现象。由此，所得的湿润凝胶的体积减少，有时无法得到所需的二氧化硅干凝胶。

另一方面，若养护温度为60～90℃的范围，则不会损害生产率，可以适度地促进二氧化硅粒子的生长。另外，可以实现二氧化硅粒子彼此以点接触连结的颈部分的强化。并且，能够在不使湿润凝胶的水分挥发的情况下实施养护。

养护时间还取决于养护温度，但是优选为0.5～6小时，更优选为1～3小时。

若养护时间不足0.5小时，则有时凝胶壁的强度提高不充分。

若养护时间超过6小时，则提高凝胶壁的强度时的养护效果欠缺，反而有损生产率。

若养护时间为1～3小时，则可以在不损害生产率的情况下充分进行凝胶壁强度的提高。

作为养护条件，必要总体地考虑温湿度和时间。若考虑凝胶骨架强度的提高与生产率的平衡，则优选在85℃、85％条件下将养护时间设为1～3小时。

为了增大干凝胶的微孔容积或增大平均微孔径，优选在上述范围内提高凝胶化温度或养护温度、或者在上述范围内延长凝胶化时间与养护时间的合计时间。

另外，为了减小二氧化硅干凝胶的微孔容积或减小平均微孔径，优选在上述范围内降低凝胶化温度和养护温度、或者在上述范围内缩短凝胶化时间与养护时间的合计时间。

(6)膜剥离

从恒温槽取出养护容器，使其在室温自然冷却后，取出养护后的样品，将膜剥离。

(7)疏水化1(盐酸浸渍工序)

将凝胶在盐酸(6～12当量)中浸渍后，在常温23℃放置45分钟以上，使盐酸进入到凝胶中。

(8)疏水化2(硅氧烷处理工序)

使凝胶浸渍于例如作为甲硅烷基化剂的八甲基三硅氧烷与作为醇的2－丙醇(IPA)的混合液中，将其放置在55℃的恒温槽中，使其反应2小时。

一开始形成三甲基硅氧烷键，就从凝胶排出盐酸水，进行2液分离。上层主要分布硅氧烷，下层主要分布盐酸水和2－丙醇。

(9)干燥

将凝胶移入150℃的恒温槽中，使其干燥2小时。

予以说明，为了实现图1所示的结构，如(2)～(4)中所述那样，用2片膜夹持含浸有过量溶胶溶液的无纺布纤维，在凝胶化后，通过设定了一定Gap的双轴辊之间。

就上述制造方法而言，在图1的结构中，二氧化硅干凝胶从复合层102连续至两面的二氧化硅干凝胶层101。

但是，可以另外将不同的二氧化硅干凝胶分别设置于两面的二氧化硅干凝胶层101。例如，若在通过双轴辊之间以前使凝胶表面附着不同的二氧化硅干凝胶，则成为3层不同的二氧化硅干凝胶。

＜应用例＞

图3示出作为绝热片103的应用例的电子设备即便携设备的局部剖面。在便携设备的框体106，配置绝热片103、石墨片104、发热部件105、基板107。即，该便携设备具有作为伴有发热的电子部件的发热部件105、容纳发热部件105的框体106和配置于发热部件105与框体106之间的绝热片103。

利用石墨片104，来扩散发热部件105的热。但是，并不向框体106传热。因此，可以大幅地降低框体106的表面的局部温度上升。

实际上，在智能手机、平板中应用了该结构。可以降低从发热部件105向框体106的传热。

实施例

以下，基于实施例对本实施方式进行说明。但是，本实施方式并不受下述实施例的限定。所有的反应均在大气下进行。

＜评价＞

予以说明，在实施例中，改变无纺布的单位面积重量(每单位面积的无纺布纤维的重量[g/m²])或厚度而制作绝热片103，测定绝热片103的导热率、厚度。

在绝热片103的导热率测定中使用热流计HFM 436Lamda(NETZCH制)和TIM tester(Analysys Tech制)。

在厚度测定中使用Digimatic Indicator H0530(三丰株式会社制)。测定压力设为7.4kPa。关于测定部位，对于10片绝热片103，分别在面内测定15点(合计150点)，计算平均厚度和厚度不均3σ。

以下对各实施例、比较例的详细的条件进行说明。另外，结果和条件如表1所示。

[表1]

＜基准＞

将绝热片103的导热率为0.024W/mK以下、厚度不均为3σ20％以下设为合格。将满足两者的条件作为综合评价合格。

已知静止空气在常温下的导热率为0.026W/mK左右。因此，为了有效地隔绝热流，需要将绝热片103的导热率设为小于静止空气的导热率。因此，绝热片103的导热率的合格基准设为比静止空气的导热率低约10％的0.024W/mK以下。

若绝热片103的导热率大于0.024W/mK，则与静止空气的导热率相比不怎么变化，因此有损相对于空气绝热的优越性。

另外，在绝热片103面内的厚度偏差大于3σ20％的情况下，在绝热片103内局部地存在厚度薄的部位。因此，在该薄的部位，无法有效地减少热点。结果将绝热片103的厚度偏差的合格基准设为3σ20％以下。

在实施例1～3中，如图1所示，绝热片103由复合层102和二氧化硅干凝胶层101构成。

另一方面，在比较例1～3中，不含二氧化硅干凝胶层101而仅由无纺布纤维构成，并非图1的结构。

＜实施例1＞

在高摩尔硅酸水溶液(东曹产业(株)、SiO₂浓度14重量％)22.29重量份中添加作为催化剂的浓盐酸0.31重量份(1.4重量％)，进行搅拌，调合溶胶溶液。

接着，对无纺布(材质为PET、厚度为0.902mm、面积为12cm见方、单位面积重量为105g/m²)注入溶胶溶液，用手持辊将溶胶溶液压入无纺布而使其含浸溶胶溶液。

用PP膜(厚度50μm×2片)夹持含浸有溶胶溶液的无纺布，在室温23℃下放置20分钟而使溶胶凝胶化。

确认凝胶化后，连同整个膜将含浸无纺布通过将间隙设定为1.05mm(包含膜厚在内)的双轴辊间，从无纺布挤出多余的凝胶，按照目标1.00mm来控制厚度。

接着，将上述凝胶以带膜的状态放入容器中，在设定为温度85℃、湿度85％的恒温恒湿槽中放置3小时。由此使二氧化硅粒子生长(硅醇的脱水缩合反应)而形成多孔结构。

接着，将凝胶在盐酸12当量中浸渍后，在常温23℃放置60分钟，使盐酸进入到凝胶中。

接着，使凝胶浸渍到作为甲硅烷基化剂的八甲基三硅氧烷与2－丙醇(IPA)的混合液中，将其放置在55℃的恒温槽中，使其反应2小时。一开始形成三甲基硅氧烷键，就从凝胶排出盐酸水，成为2液分离的状态(上层为硅氧烷、下层为盐酸水、2－丙醇)。

将凝胶移入150℃的恒温槽中，使其在大气气氛下干燥2小时，得到片材。

其结果得到平均厚度为1.05mm、厚度偏差为3σ3.3％、导热率为0.0189W/mK的绝热片103。此时的二氧化硅干凝胶的填充率为63.1重量％。

所得的绝热片103的SEM图像如图4B～图4D所示。拍摄SEM图像的绝热片103的场所如图4A所示。图4B为从绝热片103的正上方观察到的图像。确认到整面被二氧化硅干凝胶覆盖。

另外，图4C、图4D为观察绝热片103的剖面的图像。确认到在无纺布纤维的空间体积密集地填充有二氧化硅干凝胶、且在无纺布纤维的最外表面也形成二氧化硅干凝胶的单一层。

＜实施例2＞

将无纺布的规格变成平均厚度为0.034mm、单位面积重量为12g/m²，随之，将原料的使用量变为1/5。除此以外，利用与实施例1同样的工艺条件制作片材。

其结果得到平均厚度为0.042mm、厚度偏差为3σ18％、导热率为0.0130W/mK的绝热片103。此时的二氧化硅干凝胶的填充率为30.0重量％。

＜实施例3＞

将无纺布的规格变成平均厚度为0.023mm、单位面积重量为8g/m²，随之，将原料的使用量变为1/5。除此以外，利用与实施例1同样的工艺条件制作片。

其结果得到平均厚度为0.040mm、厚度偏差为3σ13％、导热率为0.0120W/mK的绝热片103。此时的二氧化硅干凝胶的填充率为35.8重量％。

＜比较例1＞

使用厚度为0.902mm、单位面积重量为105g/m²、材质为PET的无纺布纤维。不使二氧化硅干凝胶与无纺布纤维复合化。对导热率进行测定的结果为0.0336W/mK。

＜比较例2＞

将无纺布纤维的规格变成平均厚度为0.034mm、单位面积重量为12g/m²。不使二氧化硅干凝胶与无纺布纤维复合化。对导热率进行测定的结果为0.0355W/mK。

＜比较例3＞

将无纺布纤维的规格变成平均厚度为0.023mm、单位面积重量为8g/m²。不使二氧化硅干凝胶与无纺布纤维复合化，对导热率进行测定的结果为0.0343W/mK。

＜结果＞

在实施例1～3中，面内厚度偏差为3σ20％以下，导热率为0.010～0.024W/mK。该结果可知：无纺布纤维的单位面积重量为5～120g/m²、无纺布纤维的体积密度为116～345kg/m³，考虑到偏差，需要为100～500kg/m³。

由该结果和图4B～图4D的绝热片103的SEM图像得出以下结论。即，可知需要形成在无纺布纤维的空间体积填充有二氧化硅干凝胶的复合层102和位于无纺布纤维的最外表面的二氧化硅干凝胶层101(单一层)。

予以说明，无纺布纤维的单位面积重量范围为由最小单位面积重量和最大单位面积重量规定的范围。考虑到偏差，无纺布纤维的有效体积密度的范围也为由最大体积密度和最小体积密度规定的范围。

＜附文＞

予以说明，二氧化硅干凝胶层101并非必须存在于复合层102的两面，只是优选的例子。

产业上的可利用性

本发明的绝热片被广泛利用在电子设备内。并且被用于在信息设备、便携设备、显示器、电装品等涉及热的全部制品中。

符号说明

101 二氧化硅干凝胶层

102 复合层

103 绝热片

104 石墨片

105 发热部件

106 框体

107 基板

Claims

1.一种绝热片，其具备：

包含第1二氧化硅干凝胶的第1二氧化硅干凝胶层、

包含第2二氧化硅干凝胶的第2二氧化硅干凝胶层、和

位于所述第1二氧化硅干凝胶层与所述第2二氧化硅干凝胶层之间且含有至少一种无纺布纤维和第3二氧化硅干凝胶的复合层，

所述第3二氧化硅干凝胶位于所述无纺布纤维中的空间体积。

2.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述第1二氧化硅干凝胶层和所述第2二氧化硅干凝胶层中的至少一者的厚度为10nm以上，

并且满足所述第1二氧化硅干凝胶层为所述第1二氧化硅干凝胶的单一层、或者所述第2二氧化硅干凝胶层为所述第2二氧化硅干凝胶的单一层中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述无纺布纤维的体积密度为100kg/m³以上且500kg/m³以下的范围内。

4.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述第1二氧化硅干凝胶层和所述第2二氧化硅干凝胶层中的至少一者的厚度为100nm以下。

5.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述第1二氧化硅干凝胶、所述第2二氧化硅干凝胶及所述第3二氧化硅干凝胶均为相同的二氧化硅干凝胶。

6.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述第1二氧化硅干凝胶、所述第2二氧化硅干凝胶及所述第3二氧化硅干凝胶连续地连接。

7.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述绝热片的厚度为0.03mm以上且1.5mm以下的范围内。

8.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述无纺布纤维包含无机无纺布纤维作为主成分。

9.根据权利要求1所述的绝热片，其中，所述无纺布纤维包含有机无纺布纤维作为主成分。

10.一种电子设备，其具备：

伴有发热的电子部件、

容纳所述电子部件的框体、和

配置于所述电子部件与所述框体之间的权利要求1～9中任一项所述的绝热片。

11.一种绝热片的制造方法，其具备：

在将含浸有二氧化硅气溶胶溶液的无纺布纤维夹持于膜中的状态下使所述二氧化硅气溶胶溶液凝胶化而形成含有所述无纺布纤维和位于所述无纺布纤维中的空间体积的二氧化硅干凝胶的复合层的步骤；和

通过将所述复合层与所述膜一起进行加压而在所述复合层的第1面形成包含所述二氧化硅干凝胶的第1二氧化硅干凝胶层、并且在所述第1面的相反侧的第2面形成包含所述二氧化硅干凝胶的第2二氧化硅干凝胶层的步骤。