DE102018131025A1

DE102018131025A1 - Wärmeisolator

Info

Publication number: DE102018131025A1
Application number: DE102018131025.0A
Authority: DE
Inventors: Hirohisa Hino; Taichi Nakamura; Kazuma Oikawa; Shigeaki Sakatani
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-06-13
Also published as: CN109898332A; JP7029589B2; US20190177911A1; JP2019098713A; CN109898332B

Abstract

Es wird ein Wärmeisolator bereitgestellt, der eine Beschichtungsstruktur aufweist, die Trennung von Silica-Aerogel in einer Verbundfolie verhindert. Der Wärmeisolator umfasst: eine Verbundschicht mit Silica-Aerogel, das in einem Vliesstoff eingeschlossen ist; und einen Beschichtungsfilm, der ein hydrophiles Harz und ein lipophiles Harz enthält, und eine Oberfläche der Verbundschicht beschichtet. Der Vliesstoff befindet sich im Beschichtungsfilm. Im Beschichtungsfilm umfasst der Wärmeisolator das lipophile Harz, das im hydrophilen Harz in Form einer Mehrzahl von Inseln vorhanden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmeisolator, insbesondere einen Wärmeisolator mit einem Oberflächenbeschichtungsfilm.
HINTERGRUND
Es besteht ein anhaltender Trend zu leichteren und dünner Mobilvorrichtungen mit immer höherer Leistung. Ein Benutzer einer Mobilvorrichtung hält und bedient die Vorrichtung üblicherweise für längere Zeiträume mit der Hand. Es ist demnach wichtig, dass eine Mobilvorrichtung eine niedrige Oberflächentemperatur bewahrt.
Es ist ein Verfahren verfügbar, das Temperaturzunahme einer Oberfläche einer Mobilvorrichtung mit einem Wärmeisolator verhindert, der direkt über einer Wärme erzeugenden Komponente einer Mobilvorrichtung installiert ist. Silica-Aerogel, einer von vielen Wärmeisolatoren, die gegenwärtig verfügbar sind, ist ein Material mit einer hohen Wärmeisolierleistung.
Silica-Aerogel ist als ein nanoporöses Material mit einer Porosität von 90 % oder darüber bekannt. Hinsichtlich Alterung und Wärmewiderstand ist Silica-Aerogel wünschenswerter als andere Wärmeisolatoren und es weist eine wünschenswerte Wärmeleitfähigkeit von etwa 15 mW/m·K auf. Silica-Aerogel weist aufgrund seiner Netzwerkstruktur feiner Punktkontakt-Silica-Teilchen von mehreren Dutzend Nanometern jedoch keine hohe mechanische Festigkeit auf. Um die Schwäche von Silica-Aerogel zu überwinden haben Oikawa et al. vorgeschlagen, die Festigkeit durch Bilden einer Folie von Silica-Aerogel mit anderen Materialien, wie beispielsweise einer Faser, einem Vliesstoff und einem Harz, zu verbessern.
Die Netzwerkstruktur feiner Silica-Aerogel-Teilchen ist intrinsisch schwach, und es gibt Fälle, in welchen die einzelnen Teilchen von der Netzwerkstruktur des Silica-Aerogels wegbrechen. Diese freien Silica-Aerogel-Teilchen schweben innerhalb einer Mobilvorrichtung und verursachen Funktionsstörungen in der Vorrichtung.
Ein üblicher Ansatz zum Verhindern dieses Nachteils besteht darin, eine Silica-Aerogel-Verbundfolie zu umschließen und zu packen, indem sie mit Laminatfilmen abgedeckt wird (im Folgenden als „Laminatpackung“ bezeichnet), wie zum Beispiel im japanischen Patent Nummer 6064149 offenbart.
Das Verfahren des Standes der Technik bringt jedoch das folgende Problem mit sich. Laminatpacken ist im Wesentlichen ein kundenspezifischer Prozess, der für individuelle Formen und Größen durchgeführt wird und die Kosten beträchtlich erhöht. Dies treibt die Kosten für das Produkt Mobilvorrichtung in die Höhe, und das Produkt verliert etwas an Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung soll eine Lösung für das zuvor erwähnte Problem des Standes der Technik bereitstellen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Silicagel-Aerogel-haltigen Wärmeisolator ohne Verwenden von Laminatpackung bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Wärmeisolator verwendet, der umfasst: eine Verbundschicht mit Silica-Aerogel, das in einem Vliesstoff eingeschlossen ist; und einen Beschichtungsfilm, der ein hydrophiles Harz und ein lipophiles Harz enthält, und eine Beschichtung einer Oberfläche der Verbundschicht.
Mit der Beschichtungsstruktur der Vliesstoff-Silica-Aerogel-Verbundschicht des Aspekts der Erfindung kann durch Auftragen eines Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche der Silica-Aerogel-Verbundschicht ungeachtet der Form des Abschnitts, auf den die Beschichtung aufgetragen wird, ein Schutzfilm auf der Silica-Aerogel-Verbundschicht gebildet werden. Der Film weist eine gute Haftung auf und kann einen Wärmeisolator mit ausgezeichneter Wärmeisolierung bereitstellen. Außerdem sind eine Vorrichtung, die solch einen Wärmeisolator verwendet, und ein Verfahren zur Bildung einer Beschichtungsstruktur für solch einen Wärmeisolator bereitgestellt.
Figurenliste

1A ist eine Querschnittsansicht eines Wärmeisolators, der durch Auftragen eines Beschichtungsmaterial einer Ausführungsform ausgebildet ist.
1B ist eine Draufsicht eines Beschichtungsfilms der Ausführungsform.
2 ist eine grafische Darstellung, die das Aussehen des Beschichtungsfilms der Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1A stellt eine Querschnittsansicht eines Wärmeisolators 110 mit einer aufgetragenen Beschichtungsmaterial gemäß einer Ausführungsform dar. 1B ist eine Draufsicht eines Beschichtungsfilms der Ausführungsform. 2 ist eine grafische Darstellung, die das Aussehen des Beschichtungsfilms der Ausführungsform zeigt.
Der Wärmeisolator 110 weist eine Struktur auf, bei welcher ein Beschichtungsfilm 111 um eine Verbundschicht 102 aus einem Vliesstoff 106 und Silica-Aerogel 105 ausgebildet ist. Die Fasern des Vliesstoffs 106, die aus der Verbundschicht 102 herausragen, kleben an einem hydrophilen Harz 112 und einem reaktiven lipophilen Harz 113 im Beschichtungsfilm 111.
Verbundschicht 102
Die Verbundschicht 102 ist eine Folie, die Silica-Aerogel 105 einer nanometergroßen porösen Struktur im Vliesstoff 106 einschließt und eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm aufweist. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt 0,01 bis 0,1 W/m.K.
Die Wärmeleitfähigkeit des Vliesstoffs 106 beträgt typischerweise 0,030 bis 0,060 W/m·K, und dieser Wert wird als etwa gleich wie die Summe der Wärmeleitfähigkeit der Feststoffkomponente des Vliesstoffs 106 und der Wärmeleitfähigkeit der in den Zwischenräumen des Vliesstoffs 106 vorhandenen Luftkomponente (Stickstoffmoleküle) betrachtet.
Die oben angegebene niedrige Wärmeleitfähigkeit kann durch Einschließen von Silica-Aerogel 105 als ein geringfügig wärmeleitendes Material mit einer allgemein anerkannten Wärmeleitfähigkeit von 0,010 bis 0,015 W/m·K in diesen Zwischenräumen erreicht werden.
Die Wärmeleitfähigkeit von stillstehender Luft bei Normaltemperatur soll typischerweise etwa 0,026 W/m·K betragen, und ein Wert davon ist niedriger als die Wärmeleitfähigkeit des Vliesstoffs 106.
Ein Merkmal der Verbundschicht 102 ist, dass es sich dabei um eine Folie mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als stillstehende Luft handelt.
Die Verbundschicht 102 weist zusätzlich zur Wärmeisolierung Wasserabweisungsvermögen und Schallabsorptionsfähigkeit auf. Der Verbundschicht 102 kann durch entsprechendes Auswählen des Typs des Vliesstoffs 106 außerdem Wärmewiderstand und Flammhemmung verliehen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird oxidiertes Acryl als der Vliesstoff 106 zum Verleihen des Wärmewiderstands und der Flammhemmung verwendet. Es ist jedoch auch möglich, Glasfaserpapier zu verwenden.
Wärmeleitfähigkeit der Verbundschicht 102
Die in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Verbundschicht 102 weist eine Wärmeleitfähigkeit von 0,01 bis 0,1 W/m·K auf. Die Wärme isolierende Wirkung der Verbundschicht 102 nimmt mit abnehmender Wärmeleitfähigkeit zu, und die Dicke, die für die Verbundschicht 102 erforderlich ist, damit sie die Wärme isolierende Wirkung zeigt, kann reduziert werden, wenn die Wärmeleitfähigkeit niedriger ist.
Die Wärme isolierende Wirkung wird geringer, wenn die Wärmeleitfähigkeit über 0,1 W/m·K steigt. Dies ist nicht wünschenswert, da dies einer dickeren Verbundschicht 102 bedarf, um die notwendige Wärme isolierende Wirkung zu erzielen.
Dicke der Verbundschicht 102
Die Verbundschicht 102 weist eine Dicke von 0,05 mm bis 2 mm und vorzugsweise 0,5 mm bis 1 mm auf. Wenn die Verbundschicht 102 eine Dicke von weniger als 0,05 mm aufweist, wird die Wärme isolierende Wirkung in der Dickenrichtung niedrig, und die Wärmeleitung über die Dicke von einer Seite zur anderen Seite der Schicht kann nicht in wünschenswerter Weise reduziert werden, sofern nicht ein geringfügig wärmeleitendes Material mit extrem niedriger Wärmeleitfähigkeit (noch niedriger als die niedrigste derzeit verfügbare Wärmeleitfähigkeit) ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung der Verbundschicht 102
Im Folgenden wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung der Verbundschicht 102 beschrieben.
Mischen von Rohmaterialien
Eine Sol-Lösung wird durch Zugeben von 1,4 Gew% konzentrierter Chlorwasserstoffsäure (12 N) als Katalysator zu einem hochmolaren Natriumsilicat (wässrige Silicatlösung; Si-Konzentration von 14 %) und Rühren des Gemischs hergestellt.
Imprägnierung
Die Sol-Lösung wird auf den Vliesstoff 106 gegossen (das Material ist oxidiertes Acryl; die Dicke beträgt 0,4 µm; das Flächengewicht beträgt 50 g/m2; und die Abmessungen sind 12 mm × 12 mm), und der Vliesstoff 106 wird unter dem Druck von Walzen mit der Sol-Lösung imprägniert.
Der mit der Sol-Lösung imprägnierte Vliesstoff wird sandwichartig zwischen zwei PP-Filmen (jeweils mit einer Dicke von 40 µm) eingefügt und bei Raumtemperatur (23 °C) für etwa 20 Minuten stehengelassen, um das Sol in ein Gel umzuwandeln.
Dickenregelung
Nach Überprüfung, dass sich das Gel gebildet hat, wird der Vliesstoff 106 mit den Filmen durch einen voreingestellten Spalt von 650 µm (einschließlich der Filmdicke) zwischen Zweiachswalzen durchgeführt, um das überschüssige Gel aus dem Vliesstoff 106 herauszupressen und eine Zieldicke von 700 µm zu erreichen.
Härten
Die Gelfolie mit den Filmen wird in einem Behälter angeordnet und für 3 Stunden in einem Gefäß bei konstanter Temperatur und Feuchtigkeit von 85 °C/85 RH% gehalten, um Trocknen zu verhindern, und Silica-Teilchen werden (durch Dehydrokondensationsreaktion von Silanol) wachsen- und eine poröse Struktur bilden gelassen.
Entfernen der Filme
Die Folie wird aus dem Härtungsbehälter genommen, und die Filme werden entfernt.
Hydrophobisierung 1 (Eintauchen in Chlorwasserstoffsäure)
Die Gelfolie wird in Chlorwasserstoffsäure (6 bis 12 N) eingetaucht und bei Normaltemperatur (23 °C) für 1 Stunde stehengelassen, um Chlorwasserstoffsäure in die Gelfolie aufzunehmen.
Hydrophobisierung 2 (Siloxan-Behandlung)
Die Gelfolie wird zum Beispiel in ein Gemisch von Octamethyltrisiloxan (Silylierungsmittel) und 2-Propanol (IPA; amphiphatisches Lösungsmittel) eingetaucht und in einem Thermostatbad bei 55 °C angeordnet, um 2-stündige Reaktion zuzulassen. Sobald sich die Trimethylsiloxanbindung zu bilden beginnt, setzt die Gelfolie Chlorwasserstoffsäurewasser frei, und die Lösung teilt sich in zwei Schichten (das Silylierungsmittel oben, und die Chlorwasserstoffsäurewasser unten).
Trocknen
Die Gelfolie wird in ein Thermostatbad bei 150 °C überführt und für 2 Stunden getrocknet.
Beschichtung der Verbundschicht 102
Die Verbundschicht 102 ist ein Verbund aus dem Vliesstoff 106 und Silica-Aerogel 105, wobei einige der Fasern des Vliesstoffs 106 von den Oberflächen- und Endabschnitten hervorstehen. Es kann jedes Verfahren zum Bilden der Struktur verwendet werden, bei welcher die Fasern des Vliesstoffs 106 aus der Verbundschicht 102 herausragen, und das Verfahren ist nicht beschränkt.
Als ein Beispiel werden die Oberflächen- und Endabschnitte der Verbundschicht 102, die nach den vorstehenden Schritten (1) bis (9) zur Herstellung der Verbundschicht 102 erhalten wird, zum Beispiel mit einer Klebstoffwalze oder einer Bürste aufgeraut, um Fasern freizulegen.
Alternativ kann die Verbundschicht 102 mit herausragenden Fasern ohne Schleifen durch derartiges Optimieren der Dicken von Silica-Aerogel 105 und des Vliesstoffs 106 erhalten werden, dass Fasern des Vliesstoffs 106 in den Schritten zur Herstellung der Gelfolie freigelegt werden.
Beschichtungsmaterial
Das Beschichtungsmaterial, mit dem die Verbundschicht 102 beschichtet wird, ist aus mindestens einem hydrophilen Basisbeschichtungsmaterial und einem wärmehärtbaren lipophilen Harz 113 konfiguriert.
Das etablierte Basisbeschichtungsmaterial ist ein hydrophiles Beschichtungsmaterial, das in wässrigem Lösungsmittel dispergierte hydrophile Harzteilchen 112 enthält. Aufgrund der einzigartigen Struktur, die aus der Hydrophobisierung resultiert, vermischt sich das Silica-Aerogel 105 der vorliegenden Ausführungsform im Gegensatz zu seiner ursprünglichen Form gut mit dem lipophilen Harz, und die Netzwerkstruktur wird durch das Mischen mit dem lipophilen Harz zerstört. Es ist demgemäß notwendig, dass das Beschichtungsmaterial im Wesentlichen ein hydrophiles Material ist.
Das hydrophile Beschichtungsmaterial ist für eine gute Vermischung mit dem wässrigen Lösungsmittel erforderlich und kann in einen selbstemulgierenden Typ mit einer hydrophilen funktionellen Gruppe, die an die Hauptkette des hydrophilen Harzes 112 gebunden ist, und einen zwangsemulgierenden Typ eingeteilt werden, bei welchem das Harz mithilfe eines Emulgierungsmittels zwangsweise dispergiert wird. Beispiele für das hydrophile Harz 112 als Basismaterial umfassen Acrylharze, Polyurethanharze, Polyesterharze, Epoxidharze, Siliconharze und Fluorharze.
Im Hinblick auf die Charakteristiken jedes Typs von hydrophilem Harz 112 weisen Acrylharze typischerweise wünschenswerte Eigenschaften auf, die Lichtbeständigkeit, Wetterfestigkeit, Monomervielfalt, verhältnismäßig niedrige Kosten, Farblosigkeit und Transparenz sowie Glanz umfassen.
Polyurethanharze weisen verschiedene Typen von Bindungen innerhalb des Moleküls, wie beispielsweise Urethanbindungen und Harnstoffbindungen, auf und sind aus einem stark aggregierten harten Segment und einem flexiblen weichen Segment konfiguriert. Dies macht Polyurethanharze wünschenswert hinsichtlich ihrer Eigenschaften, wie beispielsweise Haftung für ein Substrat, Beschichtungshärte, Abriebfestigkeit bei hoher Elastizität, Haltbarkeit, Wasserbeständigkeit und chemischer Resistenz.
Die Polyesterharze, die in der Ausführungsformen verwendet werden, sind Alkydharze, die eine Fettsäureseitenkette aufweisen, die durch Esterbindung an die Hauptkette eines Copolyesters oder eines Polyesters reduzierter Kristallinität gebunden ist. Da das Rückgrat der Hauptkette die Esterbindung aufweist, die durch Reaktion einer Carboxylgruppe mit einer Hydroxylgruppe gebildet wird, weisen die Polyesterharze eine gute Haftung für ein Substrat, eine hohe Beschichtungsfestigkeit und einen wünschenswerten Wärmewiderstand auf.
Die Beschichtungsmaterialien, die das hydrophile Harz 112 als Basis enthalten, sind zum Beispiel in Bezug auf Folgendes schlechter als übliche lösungsmittelbasierte Beschichtungsmaterialien.

(1) Die Beschichtungseigenschaften sind aufgrund des verhältnismäßig niedrigen Molekulargewichts (Netzstruktur) schlecht.
(2) Aufgrund dessen, dass die Basis der Beschichtung eine hydrophile Gruppe ist, ist die Wasserbeständigkeit intrinsisch schlecht.
(3) Aufgrund des Fehlens einer Vernetzungsreaktion weist die Beschichtung eine niedrige Tg auf, und die Haftung ist schlecht.

Als Gegenmaßnahme zu diesen Mängeln weist das in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Beschichtungsmaterial eine einzigartige Struktur auf, wobei das wärmehärtende lipophile Harz 113 zugegeben und in Form von Inseln („Insel-im-Meer-Struktur“) im hydrophilen Harz 112 dispergiert wird.
Das wärmehärtbare lipophile Harz 113 vermischt sich gut mit Fasern des Wasser abstoßenden Vliesstoffs 106, und es wurde festgestellt, dass es bei Verbindung mit dem Vliesstoff 106 eine starke Haftung aufwies und thermisch aushärtete. Verschiedene Tenside und Alkohole, die zum Verbessern der Mischbarkeit sowohl des hydrophilen Harzes 112 als auch des lipophilen Harzes 113 imstande sind, erweisen sich beim feinen Dispergieren des wärmehärtbaren lipophilen (= Wasser abstoßenden) Harzes 113 im hydrophilen Harz 112 des Basisbeschichtungsmaterials als wirksam. 2-Propanol (IPA) ist ein solcher Alkohol. 2-Propanol, das ein amphiphatisches Lösungsmittel ist, erwies sich dazu imstande, die Teilchengröße des wärmehärtbaren lipophilen Harzes 113 zu regeln, und die Haftung für Fasern des Vliesstoffs 106 verbesserte sich, wenn das wärmehärtbare lipophile Harz 113 eine kleinere Teilchengröße aufwies.
Als hydrophiles Harz 112, das zum Dispergieren des lipophilen Harzes 113 der vorliegenden Ausführungsform in der Form von Inseln verwendet wird (im Folgenden wird solch eine Struktur als „Insel-im-Meer-Struktur“ bezeichnet), eignen sich Acrylharze, Urethanharze auf Wasserbasis und Polyesterharze auf Wasserbasis, von welchen Polyesterharze auf Wasserbasis sich am besten eignen.
Eine reaktives Einkomponenten-Epoxidharz erwies sich als ein geeignetes lipophiles Harz 113. Bei Zugabe eines lipophilen Harzes zu einem Beschichtungsmaterial auf Wasserbasis wird typischerweise ein hydrophiles Harz mit hoher Kompatibilität mit dem Beschichtungsmaterial auf Wasserbasis verwendet. Die vorliegende Ausführungsform soll jedoch die Haftung für den Beschichtungsfilm 111 dadurch verbessern, dass bewirkt wird, dass das lipophile Harz 113 an aus der Verbundschicht 102 herausragenden Fasern des Vliesstoffs 106 klebt, und zum Ermöglichen von Nadelpunktbindung und Faserverstärkung ist es wichtig, dass das lipophile Harz 113 sich nicht in das Beschichtungsmaterial auf Wasserbasis auflöst. Zu diesem Zweck muss ein lipophiles Einkomponenten-Epoxidharz ausgewählt und im Beschichtungsmaterial auf Wasserbasis in der Form einer Insel-im-Meer-Struktur fein dispergiert werden.
Insel-im-Meer-Struktur
Der Wärmeisolator 110, der bei Auftragen des Beschichtungsmaterials gebildet wird, weist eine Struktur auf, in welcher Fasern des Vliesstoffs 106 aus der Schichtoberfläche der Verbundschicht 102 herausragen, die durch Binden und Integrieren von Silica-Aerogel 105 in den Vliesstoff 106 durch Aggregation gebildet wurde.
Im Wärmeisolator 110 bindet der Vliesstoff 106 an den Beschichtungsfilm 111, und das lipophile Harz 113 ist im Beschichtungsfilm 111 durch Dispergierung gestreut in Form einer Insel-im-Meer-Struktur vorhanden. Der Beschichtungsfilm 111 weist eine Dicke von vorzugsweise 1 bis 100 µm und insbesondere 10 bis 30 µm auf. Bei einer Dicke von weniger als 1 µm wird die Filmfestigkeit schwächer, und der Film bricht leicht. Wenn der Beschichtungsfilm 111 dicker als 100 µm ist, verschlechtert sich die Wärmeisolierleistung.
Das lipophile Harz 113 weist eine Teilchengröße von vorzugsweise 0,1 µm bis 50 µm auf, und der Epoxidgehalt im Beschichtungsfilm beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Gewichts%.
Wenn die Teilchengröße kleiner als 0,1 µm ist, nimmt die Hydrophilie zu, und der Film wird schwächer. Wenn die Teilchengröße mehr als 50 µm beträgt, klebt das lipophile Harz 113 an weniger Punkten an Fasern des Vliesstoffs 106, und die Haftung wird schwächer.
Wenn der Epoxidgehalt (lipophiles Harz 113) im Beschichtungsfilm 111 niedriger als 5 Gewichts% ist, berührt das lipophile Harz 113 die Fasern des Vliesstoffs 106 an weniger Kontaktpunkten, und die Haftung wird schwächer.
Wenn der Epoxidgehalt höher als 50 Gewichts% ist, vermischt sich das lipophile Harz 113 leicht mit dem lipophilen Silica-Aerogel 105 und zerstört die feine Struktur des Silica-Aerogels 105. Dies führt zu einer schlechten Wärmeisolierung. Der Epoxidgehalt beträgt ferner vorzugsweise 10 bis 30 Gewichts%.
Beispiele
Im Folgenden werden Beispiele für das hydrophile Harz 112 und das wärmehärtbare lipophile Harz 113 beschrieben, die in der Ausführungsform verwendet werden. Es ist zu erwähnen, dass die in der Ausführungsform dargestellte Struktur des Wärmeisolators nicht auf die folgenden beispielhaften Materialien beschränkt ist.
Ein hydrophiles Polyesterharz Pluscoat Z-880 (Goo Chemical Co., Ltd.) wurde als das hydrophile Harz 112 verwendet. Ein Novacure HX3941HP (Asahi Kasei) wurde als das wärmehärtbare lipophile Harz 113 verwendet. 2-Propanol (IPA) (amphiphatisches Lösungsmittel) wurde als ein Kompatibilisierungsmittel verwendet.
Beispielhafte Zusammensetzung des die Insel-im-Meer-Struktur bildenden Beschichtungsmaterials
Hydrophiles Harz 112
Wasserbasiertes Polyesterharz Pluscoat Z-880 (Feststoffgehalt von 25 Gew%): 100 Teile
Lipophiles Harz 113
Einkomponenten-Epoxidharz Novacure HX3941HP (Imidazolfraktion = 1/3 Gew%, Epoxidfraktion = 2/3 Gew%): 10 Teile
Kompatibilisierungsmittel
2-Propanol (IPA): 10 Teile
Herstellung des Beschichtungsmaterials
Die Komponenten (a) bis (c) wurden gewogen und gemischt und mit einem Disperger 15 Minuten lang gerührt, um ein Beschichtungsmaterial zum Bilden einer Insel-im-Meer-Struktur herzustellen.
Auftragen des Beschichtungsmaterials
Das Beschichtungsmaterial wird durch Drucken unter Verwendung einer Druckmaske und einer Rakel auf die Verbundschicht 102 mit aus dem Oberflächenabschnitt herausragenden Fasern des Vliesstoffs 106 aufgetragen. Nach dem Auftragen wurde das Beschichtungsmaterial wärmegehärtet, um den Beschichtungsfilm 111 zu bilden.
Der Beschichtungsfilm 111 kann die gesamte Verbundschicht 102 bedecken, wobei das Beschichtungsmaterial nicht nur auf den Oberflächenabschnitt, sondern auch auf Endabschnitte der Verbundschicht 102 aufgetragen wird. Alle Oberflächen der Verbundschicht 102 können durch Auftragen des Beschichtungsmaterials sowohl auf die Oberflächen- als auch die Endanschnitte in der gleichen Weise beschichtet werden.
Wenn die zu beschichtende Fläche klein ist, kann die Verbundschicht 102 durch ein Tauchverfahren vollständig in das Beschichtungsmaterial eingetaucht werden.
Aushärten des Beschichtungsmaterials
Nachdem Auftragen des Beschichtungsmaterials auf beide Oberflächen wird die Verbundschicht 102 in einem Thermostatbad bei 120 °C 15 Minuten lang getrocknet. Dies bewirkt, dass Wasser verdampft und die Teilchen des Epoxidharzes (lipophiles Harz 113) in einer Härtungsreaktion aushärten und den Beschichtungsfilm 111 bilden.
Form des Beschichtungsfilms 111
Der Beschichtungsfilm 111 hatte eine Dicke von 30 µm, und das wärmehärtbare lipophile Harz 113 hatte eine Teilchengröße von 5 µm. Die Teilchenfraktion des wärmehärtbaren lipophilen Harzes 113 betrug etwa 20 %.
Struktur und Eigenschaften der mit dem Beschichtungsmaterial beschichteten Verbundschicht 102
Der Vliesstoff 106 der Verbundschicht 102 wies einige seiner Fasern so auf, dass sie aus der Oberflächenschicht der Verbundschicht 102 herausragten, und diese Fasern, die lipophil sind, vermischten sich gut mit dem lipophilen Harz 113 des Beschichtungsfilms 111 in der äußersten Schicht und banden sich stark an das lipophile Harz 113 in einer Reaktion, die eine ausgezeichnete Haftung bereitstellte.
Im Beschichtungsfilm 111 wird das reaktive lipophile Harz 113 in der Form von Inseln in einer Insel-im-Meer-Struktur dispergiert, und es findet eine starke Haftung statt, wenn das lipophile Harz 113 mit den Fasern des Vliesstoffs 106 chemisch reagiert.
In einigen Ausführungsformen wird die Wärme isolierende Wirkung des Wärmeisolators 110 durch Anordnen des Wärmeisolators 110 über einer gekrümmten Oberfläche einer Wärme erzeugenden Komponente genutzt. Hierbei ist das Basis-Polyesterharz flexibel, und die zuvor erwähnte Struktur stellt eine gute Haftung bereit. Dies verhindert Loslösen des Beschichtungsfilms 111 von der Verbundschicht 102, und der Wärmeisolator 110 kann eine wünschenswerte Wärmeisolierleistung aufweisen. Außerdem kann verhindert werden, dass die in der Verbundschicht 102 eingeschlossenen feinen Teilchen des Silica-Aerogels 105 auf der Oberfläche freigelegt werden.
Haftkraft zwischen der Verbundschicht 102 und dem Harzbeschichtungsfilm
Der Beschichtungsfilm 111, der 10 mm in der Breite und 30 µm in der Dicke misst, wurde auf der Verbundschicht 102 gebildet, und die Zugfestigkeit wurde unter Verwendung eines 90-Grad-Abziehverfahrens gemessen.

(a) 0,7 N ohne herausragenden Vliesstoff 106
(b) 5,5 N mit herausragendem Vliesstoff 106
(c) 2,3 N ohne wärmehärtbares Harz in (b)

Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolators 110
Der Wärmeisolator 110, der durch Auftragen eines 30 µm dicken Beschichtungsfilms 111 auf die Verbundschicht 102 gebildet wurde, wies eine Wärmeleitfähigkeit von 0,07 W/m·K auf, was bestätigt, dass der Wärmeisolator 110 eine ausgezeichnete Wärmeisolierleistung im Gegensatz zu der der Verbundschicht 102 allein aufwies.
Der Wärmeisolator der Ausführungsform kann Trennung von Silica-Aerogel-Teilchen verhindern, und, da die Wärmeisolierleistung aufrechterhalten wird, kann der Wärmeisolator zu Wärmeisolierzwecken in solchen Anwendungen wie Mobilvorrichtungen verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6064149 [0006]

Claims

Wärmeisolator, umfassend: eine Verbundschicht mit Silica-Aerogel, das in einem Vliesstoff eingeschlossen ist; und einen Beschichtungsfilm, der ein hydrophiles Harz und ein lipophiles Harz aufweist und eine Oberfläche der Verbundschicht beschichtet.
Wärmeisolator nach Anspruch 1, wobei sich der Vliesstoff im Beschichtungsfilm befindet.
Wärmeisolator nach Anspruch 1, wobei das lipophile Harz in Form einer Mehrzahl von Inseln im hydrophilen Harz vorhanden ist.
Wärmeisolator nach Anspruch 3, wobei der Vliesstoff lipophil ist und sich auf dem lipophilen Harz befindet, das in Form von Inseln vorhanden ist.
Wärmeisolator nach Anspruch 1, wobei das hydrophile Harz ein hydrophiles Beschichtungsmaterialbasisharz ist.
Wärmeisolator nach Anspruch 1, wobei das lipophile Harz ein wärmehärtbares Harz ist.
Wärmeisolator nach Anspruch 1, wobei das hydrophile Harz ein hydrophiles Polyesterharz ist, und das lipophile Harz ein Epoxidharz ist.
Wärmeisolator nach Anspruch 1, wobei der Beschichtungsfilm eine Dicke von 1 bis 100 µm aufweist.
Wärmeisolator nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von Inseln jeweils einen Durchmesser von 1 bis 50 µm aufweist.
Wärmeisolator nach Anspruch 1, wobei das lipophile Harz 5 bis 50 Gewichts% des Beschichtungsfilms beträgt.