JP2023516361A - 交絡または整列した繊維を含む熱伝導性物品、その作製方法、および電池モジュール - Google Patents

Abstract

本開示は、第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さと、を有するパッドを含む熱伝導性物品を提供する。厚さは、交絡した熱伝導性繊維で形成され、交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、第１の反対向きの主表面、反対向きの第２の主表面、またはその両方に少なくとも１つの終端を有する。パッドは、少なくとも部分的にポリマーで含浸されている。ａ）第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さをと、を有するパッド、ｂ）第１の熱伝導性スキン層、ならびに、ｃ）第２の熱伝導性スキン層を含む別の熱伝導性物品が提供される。パッドの厚さは、整列した熱伝導性繊維から形成され、熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面に終端を有する。第１および第２の熱伝導性スキン層は各々、パッドの第１および第２の主表面にあり、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の終端にそれぞれ少なくとも部分的に埋め込まれたポリマーマトリックスを含む。熱伝導性物品を製造する方法もまた、開示される。

Description

電池は、充電および放電中にかなりの量の熱を生成し得るが、熱暴走または性能の劣化を防ぐために温度を制御する必要がある。サーマルインターフェースマテリアル（ＴＩＭ）は、熱を電池から冷却システムに放散させるために、電池と冷却システムとの間のサーマルブリッジとして機能する。ＴＩＭの形状因子は様々であり得るが、最も一般的には、有機マトリックス（例えば、アクリル、シリコーン、エポキシ、油）および熱伝導性フィラー粒子（例えば、セラミック、炭素、または金属の粒子）を含む。こうした事例では、熱伝導性粒子は、有機マトリックス内にランダムに分布しており、有機マトリックスは、バインダーとして機能し、ＴＩＭの最終的な機械的特性の決定に大きく影響する。

本開示によって調製可能な例示的物品を作製する際に使用するための、不織ウェブの概略上面図である。

図１Ａの不織ウェブの概略側面図である。

本開示によって調製可と能な例示的物品を作製する際に使用するための、回旋部材の斜視図である。

本開示による例示的物品の斜視図である。

本開示によって調整可能な別の例示的物品の概略上面図である。

本開示によって調整可能な例示的物品の交絡した連続する繊維の概略側面図である。

本開示によって調整可能な更なる例示的物品の側面を示す光学顕微鏡写真である。

本開示によって調整可能な、追加の例示的物品の上面を示す光学顕微鏡写真である。

比較物品の上面を示す光学顕微鏡写真である。

本開示によって調整可能な、更に別の例示的物品の概略側面図である。

本開示によって調整可能な、更なる例示的物品の概略側面図である。

本開示によって調整可能な、パッドのアレイ（配列）を含んだ例示的物品の概略上面図である。

本開示によって調整可能な、追加の例示的物品の概略側面図である。

本開示によって調製された別の例示的物品の写真である。

図９Ａの物品の側面の写真である。

本開示によって調製された、更なる例示的物品の側面の写真である。

万力で圧縮した後の図１０Ａの物品の側面の写真である。

本開示によって調整可能な、更なる例示的物品の概略側面図である。

熱伝導性物品を作製する例示的方法のフローチャートである。

熱伝導性物品を作製する別の例示的方法のフローチャートである。

本開示によって調整可能な例示的電池モジュールの概略断面図である。

明細書および図面中の参照文字が繰り返して使用されている場合、本開示の同じまたは類似の特徴または要素を表すことを意図している。当業者は多くの他の修正形態および実施形態を考案することができ、それらは本開示の原理の範囲および趣旨に含まれることを理解されたい。図は、縮尺通りに描かれていないことがある。

熱管理は、例えば、電動ビークル（electric vehicle；ＥＶ）電池アセンブリ、電力電子機器、電子パッケージング、ＬＥＤ、太陽電池、電気グリッドなどの多くの電子機器用途において重要な役割を果たす。特定の熱伝導性材料（例えば、接着剤）は、良好な電気絶縁性、統合部品または複雑な幾何学的形状に対する加工における実現可能性、および異なる表面に対する良好な適合性／湿潤性、特に、アセンブリにおいて異なる基材に対して良好な接着性を有する一方で、熱を効率的に放散させる能力により、これらの用途において魅力的な選択肢であり得る。

ＥＶ電池アセンブリにおける用途に関して、現在、熱伝導性材料を利用する１つのそのような用途は、ギャップフィラー用途である。一般に、ギャップフィラー用途の要件には、高い熱伝導率、低密度、および高い圧縮率を有するサーマルインターフェースマテリアル（ＴＩＭ）が含まれる。しかしながら、高い熱伝導率を達成するために、典型的には、大量の無機熱伝導性フィラーが組成物に添加される。しかしながら、熱伝導性フィラーの添加量が多いと、密度、圧縮率、および靱性に対して悪影響を及ぼす。本開示による熱伝導性物品では、有利に、銅、アルミニウム、またはグラファイトなどの実質的に整列した熱伝導性繊維を用いる。いくつかの実施形態では、この熱伝導性物品はまた、高い値の有効熱伝導率および圧縮率を同時に達成するために、適切な量の空隙（すなわち、空隙体積分率または空隙体積百分率）を適切な位置に含む。

用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」、および「１つ以上の」は、互換的に用いられる。

用語「および／または」は、一方または両方を意味し、例えば、Ａおよび／またはＢという表現は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡとＢの両方を指す。

用語「本質的に」は、９５％以上を意味する。

「回旋」という用語は、例えば、ロールケーキまたはテープのロールなど、それ自体に巻き付いていることを意味する。

用語「硬化」および「硬化性」は、通常、架橋性分子または基を介した化学的共有結合によって、ポリマー鎖が結合されて、ネットワークポリマーが形成されることを指す。したがって、本開示において、用語「硬化」および「架橋」は、互換的に使用されることもある。硬化ポリマーまたは架橋ポリマーは、一般的に不溶性を特徴とするが、適切な溶媒が存在する場合には、膨潤性になることもある。

繊維に関して「交絡した」という用語は、複数の繊維が（例えば不織布として、または織布もしくは編地として、例えばランダムに）蛇行しながら相手の繊維と相互結合されていることを意味する。繊維は必ずしも一緒に融合（例えば、溶融）または結合されておらず、繊維の組成、デニール、捲縮指数、および他の特性によって決定される繊維の柔軟性によって、本質的に繊維の相互結合が可能になり、結果として得られたそのような交絡した繊維を含むウェブの強度が大幅に増加する。

熱伝導性および圧縮性の有利な特性を提供する熱伝導性物品を調製することが可能であることが予想外に見出された。

第１の態様では、熱伝導性物品が提供される。この熱伝導性物品は、第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さとを有するパッドを含み、厚さは複数の交絡した熱伝導性繊維で形成され、交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、第１の反対向きの主表面、反対向きの第２の主表面、またはその両方に少なくとも１つの終端を有し、パッドは少なくとも部分的にポリマーで含浸されている。

第２の態様では、熱伝導性物品の製造方法が提供される。この熱伝導性物品の製造方法は、
ａ）複数の交絡した熱伝導性繊維を含み、第１の主表面および反対向きの第２の主表面を有する少なくとも１つの不織ウェブを取得することと、
ｂ）少なくとも１つの不織ウェブをポリマー組成物または重合性組成物で含浸することと、
ｃ）ポリマー組成物を乾燥させるか、または重合性組成物を重合させることと、
ｄ１）不織ウェブの第１の主表面を不織ウェブの第２の主表面に対して巻き付けて、第１の端部および反対側の第２の端部を有する細長回旋部材を形成すること、および、
ｅ１）細長回旋部材の第１の端部からパッドを薄く切り出すこと、または、
ｄ２）複数のコーティングされた不織ウェブの積層体を一緒に接着すること、および、
ｅ２）複数の不織ウェブの積層体の第１の端部からパッドを薄く切り出すこと、のいずれかと、を含み、

それにより、第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さとを有するパッドを含み、厚さが複数の交絡した熱伝導性繊維で形成され、交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分が第１の反対向きの主表面、反対向きの第２の主表面、またはその両方に少なくとも１つの終端を有し、パッドが少なくとも部分的にポリマーで含浸されている熱伝導性物品を形成する。

下記の開示は、第１の態様および第２の態様の両方に関する。

本開示の第１の態様の熱伝導性物品は、自己支持性の骨格として機能する交絡した繊維（例えば、不織）ウェブを含み、ポリマーは熱伝導性繊維を互いに少なくとも部分的に接着させる役割を果たし、物品の機械的特性に寄与する。結果として、パッドの厚さを通る（例えば、本明細書では厚さ方向とも呼ばれる、最短軸であるｚ軸方向）連続的な熱経路が存在し、従来の熱伝導性複合物品よりもはるかに少ない熱伝導性材料の使用を可能にしながら、同様の熱伝導率の値を達成する。更に、加工中に熱伝導性物品に気泡が混入されることがあり、これは最終的なパッドの重要な成分となり得、観察された非常に低い密度および高い圧縮率に寄与する。したがって、従来のＴＩＭとは対照的に、低密度、適合性、および大きな熱伝導率の全てを１つの解決策で達成可能であり得る。本明細書において、この第１の態様では、ｉ）物品の厚さ内の熱伝導性繊維の交絡（例えば、ランダムな交絡）および空隙の設計要素と、ｉｉ）物品の一方または両方の主表面における熱伝導性繊維の末端（例えば、物品は、少なくともいくつかの熱伝導性繊維について、それぞれの第１および第２の熱伝導性繊維末端を物品の第１および第２の主表面に含む）の設計要素とを組み合わせることによって、物品（例えば、熱伝導性パッド）の熱伝導率、圧縮率、および圧縮ひずみ回復（本明細書ではスプリングバックとも呼ばれる）の有利な組み合わせが達成され得ることが見出された。物品はまた、少なくとも部分的にポリマーで含浸されていてもよい。ポリマーを少なくとも部分的に含浸させることは、熱伝導性繊維間の空間の少なくとも一部がポリマーによって占められることを意味する。熱伝導性繊維間の空間の少なくとも一部分がポリマーによって占められることの例として、熱伝導性繊維に塗布されたポリマーコーティング、熱伝導性繊維間の結合点（本明細書では接触点とも呼ばれる）に位置するポリマー、および、熱伝導性繊維間の複数の空間の少なくとも一部を埋める包含物として存在するポリマーが挙げられる。第１の態様のいくつかの実施形態では、物品（例えば、熱伝導性パッド）は、熱伝導性繊維に塗布されたポリマーコーティングの形態のポリマーで含浸されており、ポリマーは熱伝導性繊維間の結合点に位置する。熱伝導性繊維を含み、かつ物品の厚さ内のポリマーに含浸された物品の前述の形態は、いずれも、物品の厚さ内に空隙もまた存在するということと矛盾しない。言い換えれば、第１の態様の物品は、厚さ内の交絡した（例えば、ランダムに交絡した）熱伝導性繊維と共に、物品の厚さ内に含浸ポリマーおよび空隙を含み得る。実際、物品の主表面に位置する熱伝導性繊維の末端と共に、これら３つの要素が共存することが好ましい。

図１を参照すると、複数の交絡した熱伝導性繊維１１０を含む例示的物品の作製に使用するための不織ウェブ１００ａの概略上面図が示されている。この上面図では、ｘ軸（長さ方向）およびｙ軸（幅方向）の繊維を見ることができる。図１Ｂは、交絡した熱伝導性繊維１１０を含む図１Ａの不織ウェブ１００ａの概略側面図を示す。この側面図では、ｘ軸（長さ方向）およびｚ軸（高さ方向）の繊維を見ることができる。不織ウェブの繊維が、面内でランダムに配向されているにもかかわらず、好ましい面内（例えば、ｘ－ｙ平面）配向を主に有する傾向があることを考慮して、完成した物品（例えば、熱伝導性パッド）の平面を通る繊維を再配向して熱伝導性繊維の熱的利益を達成する方法が確立された。これは、２つの異なる技術のうち１つによって達成された。第１の技術では、手順は、交絡した熱伝導性繊維ウェブ（例えば不織ウェブ）をロール状に巻くことにより開始し、次いで、結果として得られたロールを、ロール軸に対してある角度（例えば９０度）で所望の厚さに薄く切り出し、その結果、平面通って、面内に、および、その間で様々な角度に配向された繊維を有する物品が得られ、このことは、繊維と繊維との接続性および、頂面から底面への連続ネットワークにおいて有益である。第２の技術では、手順は、交絡した熱伝導性繊維ウェブ（例えば不織ウェブ）の積層体を一緒に接着することにより開始し、次いで、ウェブの積層体の第１の端部から熱伝導性パッドを薄く切り出し、パッドは元のウェブの積層体から得られる縞状構造を有する。

図１Ｃを参照すると、第１の技術に関して、例示的物品を作製する際に使用するための回旋部材１００ｂが示されている。回旋部材１００ｂは、ポリマーを少なくとも部分的に注入した熱伝導性繊維１１０の不織ウェブをロール状に巻くことによって調製された。図１Ｄは、図１Ｃの回旋部材１００ｂからパッドに薄く切り出した後の、例示的物品１００ｃの斜視図である。第１の技術による選択された実施形態では、パッドは回旋状の層である。

有利なことに、熱伝導性物品を形成するそのような方法では、結果として、交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分が、第１の反対向きの主表面または反対向きの第２の主表面のうちの少なくとも一方に位置する終端を有する。例えば、図１Ｅは、第１の技術から得られた例示的物品１０００の概略上面図であり、コイル状に巻かれた不織ウェブ１１００および物品１０００の１つの主表面上に示された熱伝導性繊維の複数の終端１２００を有する。選択された実施形態では、第１および第２の反対向きの主表面の一方または両方は、１平方ミリメートル当たり少なくとも５個、少なくとも７個、少なくとも１０個、少なくとも１５個、または１平方ミリメートル当たり少なくとも２０個の熱伝導性繊維末端、例えば図１Ｅの物品１０００の領域１３００に示された繊維末端１２００の面密度を有する。繊維末端の最大面密度に関して制限があるわけではないが、第１の態様を含む、本開示による物品の主表面または表面は、熱伝導性繊維末端、例えば図１Ｅの物品１０００の領域１３００に示された繊維末端１２００または図５の物品５０００の領域５４００に示された繊維末端５２００を、１平方ミリメートル当たり最大１００個有し得る。いくつかの実施形態では、物品（例えば熱伝導性パッド）の第１の主表面もしくは第２の主表面、または第１および第２の主表面の両方は、１平方ミリメートル当たり１～１００個、いくつかの実施形態では１平方ミリメートル当たり５～５０個、更に他の実施形態では１平方ミリメートル当たり７～２０個の繊維末端、例えば図１Ｅの物品１０００の領域１３００に示される繊維末端１２００の面密度を有する。好ましくは、熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、パッドの第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面の各々に終端を有する。いくつかの実施形態では、熱伝導性繊維の少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、または少なくとも４０％、かつ最大７５％が、パッドの第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面の各々に終端を有する。

図２を参照すると、例示的物品２０００の交絡した繊維２２００の概略側面図が示され、物品２０００の反対向きの主表面の一方または両方に熱伝導性繊維の末端２２５０の一部分がある。繊維の少なくともいくつかは、単一の熱伝導性繊維によって提供される、パッドの一方の主表面からパッドの反対向きの主表面まで連続した熱伝導経路を提供する。繊維の少なくともいくつかは、互いに接触する２つの繊維の接続された経路を提供して、パッドの一方の主表面からパッドの反対向きの表面までの熱伝導経路を達成する。熱伝導性繊維は、例えば図２に見られるように、パッドの反対向きの主表面間で曲がりくねった経路を取り得る。本明細書に記載の熱伝導性物品のいくつかの実施形態では、連続した熱伝導経路および接続された熱伝導経路の両方がパッドの一方の主表面からパッドの反対向きの主表面に提供される。選択された実施形態では、連続した熱伝導経路のみがパッドの一方の主表面からパッドの反対向きの主表面に提供される。

図３を参照すると、複数の連続した熱伝導性繊維３２００を含む例示的物品３０００の側面図を示す光学顕微鏡写真が示されている。図３は、個々の熱伝導性物品の互いに対する方向および角度は実際にはいかに多様であるかを示す。

図４Ａは、例示的物品４０００の上面を示す光学顕微鏡写真であり、多数の熱伝導性繊維が主表面の上部で終端し、そのうち１組が繊維末端４２５０として示されている。３．４平方ミリメートルの検査領域にわたって、３４個の末端が見られた（すなわち、１平方ミリメートル当たり１０個の繊維末端の面密度）。対照的に、図４Ｂは、図１Ａの構造と同様の構造を有する不織ウェブを含む比較物品の上面を示す光学顕微鏡写真である。図４Ｂでは、好ましい面内繊維配向であるために、不織ウェブの主表面の上部で終端している繊維はない。

第２の技術に関して、図５は不織ウェブ５１００の帯部５３００を含む縞状構造を有する例示的物品５０００の概略上面図であり、熱伝導性繊維の複数の終端５２００が物品５０００の１つの主表面上に示されている。選択された実施形態では、第１および第２の反対向きの主表面の一方または両方は、１平方ミリメートル当たり少なくとも５個、少なくとも７個、少なくとも１０個、少なくとも１５個、または１平方ミリメートル当たり少なくとも２０個の熱伝導性繊維末端の面密度を有する。繊維末端の最大面密度に関して制限があるわけではないが、第１の態様を含む、本開示による物品の主表面または表面は、熱伝導性繊維末端、例えば図５の物品５０００の領域５４００内に示された繊維末端５２００を、１平方ミリメートル当たり最大１００個有し得る。いくつかの実施形態では、物品（例えば熱伝導性パッド）の第１の主表面もしくは第２の主表面、または第１および第２の主表面の両方は、１平方ミリメートル１～１００個、いくつかの実施形態では１平方ミリメートル当たり５～５０個、更に他の実施形態では１平方ミリメートル当たり７～２０個の繊維末端、例えば図５の物品５０００の領域５４００に示される繊維末端５２００の面密度を有する。好ましくは、熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、パッドの第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面の各々に終端を有する。いくつかの実施形態では、熱伝導性繊維の少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、または少なくとも４０％、かつ最大７５％が、パッドの第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面の各々に終端を有する。

図６を参照すると、不織ウェブの積層体を一緒に接着し、不織ウェブの積層体の第１の端部からパッドを薄く切り出す上記の第２の技術によって調製できる、例示的物品６０００の概略側面図が示されている。物品６０００は、相互に取り付けられた複数の熱伝導性帯部６０５０を備え、各帯部は、不織ウェブの積層体からパッドを薄く切り出す前に積層されたそれぞれの不織ウェブによって決定されるように、熱伝導性繊維のそれぞれの総数によって特徴付けられる。典型的には、不織ウェブは、図１Ａの構造と同様の構造を有し、したがって、積層され、積層体の端部で薄く切り出されると、不織端部の複数の部分が本質的に立った、パッドの厚さ方向（例えばｚ軸）に平行ないくつかの熱伝導性繊維の配向を有するパッドを提供する。

図６に示す実施形態では、物品６０００は、取り付けられたパッド６０５０の第１の主表面に取り付けられた任意選択の第１のスキン層６２５０、および、取り付けられたパッド６０５０の第２の主表面に取り付けられた任意選択の第２のスキン層６３５０を更に備える。物品６０００の第１のスキン層６２５０および第２のスキン層６３５０の各々は、ポリマーならびに、少なくとも１つの熱伝導性粒子６２６０および６３６０をそれぞれ含む複合材である。本明細書に記載の熱伝導性物品のいずれか、例えば、パッドが回旋状の層である物品にも、そのようなスキン層のうち１つ以上が組み込まれてもよい。スキン層を含むいくつかの実施形態では、パッドは、第１のスキン層内へ延びる少なくともいくつかの熱伝導性繊維、第２のスキン層内へ延びる少なくともいくつかの熱伝導性繊維、または両方を含む（図示せず）。スキン層を含むいくつかの実施形態では、パッドは、第１の末端が第１のスキン層内にまで延び、第２の末端が第２のスキン層内にまで延びる少なくともいくつかの熱伝導性繊維を含む（図示せず）。スキン層を含む更に他の実施形態では、パッドは、パッドの第１の主表面に達するまで第１のスキン層を完全に貫通して延びる少なくともいくつかの熱伝導性繊維、パッドの第２の主表面に達するまで第２のスキン層を完全に貫通して延びる少なくともいくつかの熱伝導性繊維、またはその両方を含む。スキン層を含む更に他の実施形態では、パッドは、第１の末端がパッドの第１の主表面に達するまで第１のスキン層を完全に貫通して延び、第２の末端がパッドの第２の主表面に達するまで第２のスキン層を完全に貫通して延びる少なくともいくつかの熱伝導性繊維を含み、よって、そのようなパッドは、第１の主表面から第２の主表面まで連続した熱伝導経路を提供する。任意選択のスキン層を含まないいくつかの実施形態では、パッドは、第１の末端がパッドの第１の主表面に達するまで延び、第２の末端がパッドの第２の主表面に達するまで延びる熱伝導性繊維を含み（図示せず）、よって、そのようなパッドは、第１の主表面から第２の主表面まで連続した熱伝導経路を提供する。

任意選択として、熱伝導性物品はパッドのアレイ（配列）を含む。例えば、図７は、各々が回旋状の層７３００の形態でタイル状に配置されて熱伝導性物品７０００を形成するパッドのアレイの、概略上面図である。パッドのアレイはどのような形状をとってもよく、回旋状の層間に開放された空間があるか、または、パッド間の全ての空隙を埋めるように回旋状の層が面内で圧縮されて完全なシートを形成する。あるいは、パッドは、図６に示されるような不織ウェブの積層体、またはパッド構造のいくつかの組み合わせの形態を有してもよい。

有利なことに、本開示による熱伝導性物品は低密度物品であり、これは、高密度の物品よりも必要な材料投入量が少ないことを意味する。熱伝導性物品は、典型的には、立方センチメートル当たり１．００グラム（ｇ／ｃｃ）未満、０．９０ｇ／ｃｃ以下、０．８０ｇ／ｃｃ以下、０．７０ｇ／ｃｃ以下、０．６０ｇ／ｃｃ以下、０．５０ｇ／ｃｃ以下、０．４０ｇ／ｃｃ以下、０．３０ｇ／ｃｃ以下、または０．２０ｇ／ｃｃ以下、かつ０．０５ｇ／ｃｃ以上の密度を呈する。そのような低密度熱伝導性物品を実現する要因の１つは、パッド全体またはパッドの厚さ内（例えば、存在する場合はスキン層間）における、かなりの量の空隙体積の存在である（例えば、周囲空気または選択されたガスを含有する）。いずれかの実施形態において、パッドの厚さ（例えば、存在する場合はスキン層間、またはパッドの断面の全体）について、パッドは、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９２％、少なくとも９５％、または少なくとも９７％、かつ１００％未満の空隙体積分率を有してもよい。いくつかの実施形態では、パッドの厚さ（例えば、存在する場合はスキン層間、またはパッドの断面の全体）について、パッドは、１０％～９７％、５０％～９５％、または７０％～９２％の空隙体積分率を有してもよい。

熱伝導性物品のパッドの厚さは特に限定されず、通常、物品の特定の用途のために埋める必要のあるサイズギャップに基づいて選択される。典型的には、パッドの厚さは、０．１ミリメートル（ｍｍ）以上、０．２５ｍｍ以上、０．５０ｍｍ以上、０．７５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以上、２．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以上、または１５．０ｍｍ以上、かつ、５０ｍｍ以下、４５ｍｍ以下、４０ｍｍ以下、３５ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２５ｍｍ以下、または２０ｍｍ以下である。

熱伝導性物品は、好ましくは、０．５Ｗ／ｍＫ超、１Ｗ／ｍＫ、２Ｗ／ｍＫ以上、３Ｗ／ｍＫ以上、４Ｗ／ｍＫ以上、５Ｗ／ｍＫ以上、６Ｗ／ｍＫ以上、７Ｗ／ｍＫ以上、または８Ｗ／ｍＫ以上の、厚さ（例えばパッドの厚さ）方向の熱伝導率を呈する。熱伝導性物品は、多くの場合、最大熱伝導率を示すことが好ましいが、典型的には、２５Ｗ／ｍＫ以下、２２Ｗ／ｍＫ以下、２０Ｗ／ｍＫ以下、１８Ｗ／ｍＫ以下、１６Ｗ／ｍＫ以下、１４Ｗ／ｍＫ以下、１２Ｗ／ｍＫ以下、または１０Ｗ／ｍＫ以下の、厚さ（例えばパッドの厚さ）方向の熱伝導率を呈する。いくつかの実施形態では、熱伝導性物品は、０．５～２５Ｗ／ｍＫ、いくつかの実施形態では１～１５Ｗ／ｍＫ、およびいくつかの実施形態では２～１０Ｗ／ｍＫの、厚さ（例えばパッドの厚さ）方向の熱伝導率を呈する。

圧縮率は、本開示による熱伝導性物品の有用な特徴であり得る。このことは、熱伝導性物品によって埋める必要のあるギャップの厚さのばらつきに部分的に起因し、かつ／または、熱伝導性物品の使用中のギャップの厚さの変化に部分的に起因する。いくつかの実施形態では、熱伝導性物品は、好ましくは、最大２メガパスカル（ＭＰａ）の圧力下で３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、または７０％以上の圧縮、かつ最大２ＭＰａの圧力下で８０％以下の圧縮を呈する。

本開示の物品で使用するための熱伝導性繊維は、特に限定されない。熱伝導性繊維の好適な材料としては、例えば、銅、アルミニウム、鋼、アルミニウム被覆鋼、鉄、青銅、黄銅、ニッケル、クロム、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、炭素、グラファイト、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、超高分子量ポリエチレン、金属被覆ポリマー繊維、熱伝導性粒子充填ポリマー繊維、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。典型的には、熱伝導性繊維は、５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する。いくつかの実施形態では、熱伝導性繊維は金属である。

不織ウェブは、広範な繊維タイプから作製することができ、それらには、ウェブの熱伝導率および機械的特性を制御するためのポリマー繊維と無機繊維とのブレンドも含まれる。任意選択として、パッドは、熱伝導性繊維と交絡した複数の第２の繊維を更に含む。いくつかの実施形態では、熱伝導性繊維は、金属（例えば、銅、アルミニウム、鋼、ニッケル、銀、または金属コーティングされたポリマー繊維）であり、第２の繊維は、ポリマーまたはセラミックである。好適なポリマー繊維としては、例えば、ポリオレフィン繊維（例えばポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル繊維、またはポリアミド繊維のうちの少なくとも１つが挙げられるが、これらに限定されない。更に、フェノール（例えば熱硬化性）繊維は、好適なポリマー繊維であり得、高レベルの圧縮を受ける熱伝導性物品の硬化および／またはスプリングバックの添加剤として有用である可能性がある。

パッドを少なくとも部分的に含浸するポリマーは、熱伝導性繊維の効果的な結合を提供するように選択されてもよい。多くの実施形態では、ポリマーは、２０℃未満のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する。好適なポリマーとしては、例えば、シリコーン、ゴム、ポリオレフィン、およびアクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。典型的には、ポリマーは、交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分上にコーティングとして存在する。ウェブは、物品の熱伝導率を高めるためにポリマー内に分散された、複数の熱伝導性粒子を更に含んでもよい。好適な熱伝導性粒子について、任意選択のスキン層に関して以下で詳細に説明する。熱伝導性物品は、任意選択として、第１のポリマーとは異なり、また、他の材料との接着性、スプリングバック／機械的応答などの１つ以上の異なる特性を最終物品にもたらすように選択され得る第２のポリマーで更に含浸される。例えば一実施形態では、第１のポリマーは、熱伝導性繊維を一緒に結合するために使用されてもよく、第２のポリマーは、スプリングバックを付与するために使用されてもよく、加えて、任意選択としてポリマーのうちの一方は熱伝導性粒子および／または難燃性材料を含有していてもよい。

繊維寸法は、ウェブの凝集性を調整して加工に役立つよう、変更可能である。好適な繊維長には、０．１センチメートル（ｃｍ）以上、０．２ｃｍ以上、０．３ｃｍ以上、０．４ｃｍ以上、０．５ｃｍ以上、０．６ｃｍ以上、０．７ｃｍ以上、０．８ｃｍ以上、０．９ｃｍ以上、１ｃｍ以上、２ｃｍ以上、３ｃｍ以上、または４ｃｍ以上の平均長さ、かつ、１０ｃｍ以下、９ｃｍ以下、８ｃｍ以下、７ｃｍ以下、６ｃｍ以下、または５ｃｍ以下の平均長さが含まれる。多くの場合、熱伝導性繊維は、０．５マイクロメートル以上、１マイクロメートル以上、２マイクロメートル以上、５マイクロメートル以上、７マイクロメートル以上、１０マイクロメートル以上、１２マイクロメートル以上、１５マイクロメートル以上、２０マイクロメートル以上、２５マイクロメートル以上、３０マイクロメートル以上、４０マイクロメートル以上、５０マイクロメートル以上、６０マイクロメートル以上、７０マイクロメートル以上、８０マイクロメートル以上、または９０マイクロメートル以上の平均直径、かつ、２５０マイクロメートル以下、２２５マイクロメートル以下、２００マイクロメートル以下、１７５マイクロメートル以下、１５０マイクロメートル以下、１２５マイクロメートル以下、または１００マイクロメートル以下の平均直径を有する。繊維に関する「直径」という用語は、繊維断面の最大寸法の平均長さを指す。例えば、矩形断面を有する繊維の場合、直径は、その断面に沿って測定可能な最長距離である。平均直径および平均長さは、２５本以上の個々の繊維の直径および長さをそれぞれ顕微鏡下で視認することによって求めることができる。

図１１を参照すると、熱伝導性物品を作製する例示的な方法のフローチャートが示されている。より具体的には、図１１は、複数の交絡した熱伝導性繊維を含み、第１の主表面および反対向きの第２の主表面を有する少なくとも１つの不織ウェブを取得するステップ１１１０と、少なくとも１つの不織ウェブをポリマー組成物または重合性組成物で含浸するステップ１１２０と、ポリマー組成物を乾燥させるか、または重合性組成物を重合させるステップ１１３０と、不織ウェブの第１の主表面を不織ウェブの第２の主表面に対して巻き付けて、第１の端部と反対側の第２の端部とを有する細長回旋部材を形成するステップ１１４０ａおよび細長回旋部材の第１の端部からパッドを薄く切り出すステップ１１５０ａ、または、複数のコーティングされた不織ウェブの積層体を一緒に接着するステップ１１４０ｂおよび複数不織ウェブの積層体の第１の端部からパッドを薄く切り出すステップ１１５０ｂのいずれかと、を含む。この方法は、任意選択として、例えばステップｄ１またはステップ１１４０ａで細長回旋部材を形成する前に、不織ウェブ（複数可）を第２のポリマーで含浸することを更に含む。

不織ウェブを得ることは、任意選択として、熱伝導性繊維を使用する任意の好適なウェブ形成プロセスを用いること含む。好適である可能性のあるウェブ成形プロセスには、例えば、エアレイド法、ウェットレイド法、カーディング法、メルトスピニング法、メルトブローン法、ステッチボンド法などが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、不織ウェブは、短繊維をエアレイドすることによって（例えばＲａｎｄｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍａｃｅｄｏｎ，Ｎ．Ｙ．）から市販されているいわゆるＲａｎｄｏ Ｗｅｂｂｅｒ装置を使用することで実施されるとおり）作成され得る。

いくつかの実施形態では、ウェブ成形プロセスで収集される多量の熱伝導性繊維を任意の好適な方法で加工して、ウェブの少なくともいくつかの繊維をウェブの他の繊維に結合してもよい。特定の実施形態では、そのような繊維は少なくともいくつかの結合繊維を含んでもよく、この場合、繊維の集合に熱を加え（炉の中もしくはホットロール上を繊維の集合を通過させること、または繊維の集合にいわゆるスルーエア接合を施すことのいずれかによって）、続いて冷却して、少なくともいくつかの繊維を結合することができる。こうした場合、そのような結合操作を行うためには、結合繊維の融点に近いか融点を超えるが、（第１の）熱伝導性繊維の融点より低い温度に繊維を加熱することが好都合であり得る。繊維の大規模な溶融および／または不織ウェブの繊維構造の崩壊を引き起こさないように、注意を払うべきである。不織ウェブは、自己支持性の繊維ウェブまたはパッドとして取り扱われるのに十分な機械的強度および完全性を有する。

多くの場合、ポリマー組成物または重合性組成物は、不織ウェブの熱伝導性繊維に適用される時点では、低固形分の組成物を含む。次いで、組成物を乾燥または硬化させて、組成物の全ての溶媒を本質的に除去し、ポリマーをもたらす。例えば、ポリマー組成物または重合性組成物は、ポリマー組成物または重合性組成物内の溶媒ならびにポリマー成分および重合性成分の総重量に基づいて、２重量パーセント（重量％）以上の固形分、３重量％以上の固形分、４重量％以上の固形分、５重量％以上の固形分、６重量％以上の固形分、７重量％以上の固形分、８重量％以上の固形分、９重量％以上の固形分、かつ、ポリマー組成物または重合性組成物内の溶媒ならびにポリマー成分および重合性成分の総重量に基づいて、または、１５重量％以下の固形分以下、１４重量％以下の固形分、１３重量％以下の固形分、１２重量％以下の固形分、１１重量％以下、固形分、または１０重量％以下の固形分を含有してもよい。例えば、この固形分には、ポリマー組成物または重合性組成物に含有される熱伝導性粒子は含まれない。

いくつかの実施形態では、方法は、パッドの第１の主表面に取り付けられた第１のスキン層を取り付け、任意選択としてパッドの第２の主表面に第２のスキン層を取り付けることを更に含む。熱伝導性物品は、パッドの第１の主表面に取り付けられた第１のスキン層を更に含んでもよい。同様に、熱伝導性物品は、パッドの第２の主表面に取り付けられた第２のスキン層を更に含んでもよい。有利なことに、任意選択のスキン層の一方または両方は、接着剤層、繊維封止層、表面湿潤層、またはそれらの組み合わせとして機能し得る。単数または複数のスキン層と、熱伝導性繊維（例えば熱伝導性繊維の末端）とは、互いに貫通していてもよい。更に、熱伝導性繊維（例えば熱伝導性繊維の末端）は、物品（例えば熱伝導性パッド）の主表面の一方または両方に現れるように、単数または複数のスキン層を貫通していてもよく、物品の主表面または表面は、単数または複数のスキン層によって部分的に画定されている。あるいは、熱伝導性繊維（例えば熱伝導性繊維の末端）は、物品（例えば熱伝導性パッド）の主表面の一方または両方に現れるように、単数または複数のスキン層を越えて突出してもよく、物品の主表面または表面は、単数または複数のスキン層によって部分的に画定されている。

スキン層のためのいくつかの好適なポリマーとしては、シリコーン、アクリレート、ポリウレタン、エラストマー、およびゴムが挙げられる。いくつかの実施形態では、例えば、米国特許第７，２２９，６８３号（Ｆｉｓｃｈｅｒら）に記載されているように２５，０００の数平均分子量を有する、アクリル接着剤、ポリアルファオレフィン接着剤、ゴム系接着剤、シリコーン接着剤、ゴム系接着剤とアクリル接着剤のブレンド、およびそれらの組み合わせなどの、ホットメルト加工可能な感圧接着剤組成物が好適である。更に、好適なアクリレートとしては、例えば、米国特許第７，８５１，５３４号（Ｙｏｄａら）、米国特許公開第２０１１／０２４５３７３号（Ｙｏｄａ）、ＥＰ公開番号０５６６０９３（Ｗｅｂｂら）、および／または米国公開第２０１１／００３１４３５号（Ｙｏｄａら）に記載されているようなアクリルポリマー成分が挙げられるが、これらに限定されない。好適なシリコーンとしては、例えば、米国特許出願公開第２０１９／０２９２３４９（Ｉｔｏ）に記載されているオルガノポリシロキサンが挙げられる。シリコーンゲルまたはウレタン樹脂、ならびに合成ゴム樹脂およびアクリル熱可塑性樹脂などの好適な２成分型ポリマーには、米国特許第６，７９４，０３０号（Ｏｋａｄａら）に記載されているものが含まれる。

いくつかの実施形態では、スキン層は、層内に分布した熱伝導性粒子を含む。一般に、任意の既知の熱伝導性フィラーを使用することができるが、ブレークスルー電圧が懸念される場合には、電気絶縁性フィラーが好ましい場合がある。好適な電気絶縁性熱伝導性フィラーとしては、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、ケイ酸塩、ホウ化物、炭化物、および窒化物などのセラミックが挙げられる。好適なセラミックフィラーとしては、例えば、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）、窒化ホウ素（例えば六方晶窒化ホウ素）、炭化ケイ素、および酸化ベリリウムが挙げられる。他の熱伝導性フィラーとしては、カーボンナノチューブ、グラフェン、およびグラファイトなどの炭素系材料、ならびにアルミニウムおよび銅などの金属が挙げられる。いくつかの代表的な無機材料の熱伝導率は、以下の表に記載される。

いくつかの実施形態では、熱伝導性粒子は、例えば米国特許出願公開第２０１１／０２４５３７３号（Ｙｏｄａ）に記載されているように、晶析法によって得られた、粉砕処理されていない水酸化アルミニウム粒子を含む。いくつかの実施形態では、熱伝導性粒子は、例えば米国特許出願公開第２０１８／０２１５９６４号（Ｗｉｅｎｅｋｅら）に記載されているように、窒化ホウ素粒子の混合物を含む。いくつかの実施形態では、熱伝導性粒子は、例えば米国特許出願公開第２０１９／０２９２３４９号（Ｉｔｏ）に記載されているように、窒化アルミニウム粒子と粉砕された酸化アルミニウム粒子との混合物を含む。いくつかの実施形態では、熱伝導性粒子は、例えば米国特許第７，８５１，５３４号（Ｙｅｄａら）に記載されているように、金属酸化物と金属水酸化物との混合物（例えば、水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムと混合した酸化アルミニウム）を含む。いくつかの実施形態では、熱伝導性粒子は、例えば米国特許第６，７９４，０３０号（Ｏｋａｄａら）に記載されているように、大きい粒径を有する炭化ケイ素粒子と小さな粒径を有する窒化ホウ素粒子の組み合わせの混合物を含む。

いくつかの実施形態では、好適な熱伝導性粒子は、少なくとも１５または２０Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する材料を含む。他の実施形態では、熱伝導性粒子は、少なくとも２５または３０Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する材料を含む。更に他の実施形態では、熱伝導性粒子は、少なくとも５０、７５、または１００Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する材料を含む。更に他の実施形態では、熱伝導性粒子は、少なくとも１５０Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する材料を含む。典型的な実施形態では、熱伝導性粒子は、約３５０または３００Ｗ／ｍＫ以下のバルク熱伝導率を有する材料を含む。

熱伝導性粒子は、ポリマー組成物もしくは重合性組成物の総重量に基づいて、４０重量％以上、４５重量％以上、５０重量％以上、５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、またはポリマー組成物もしくは重合性組成物の総重量に基づいて、８０重量％以上、かつ、ポリマー組成物もしくは重合性組成物の総重量に基づいて９５重量％以下、９０重量％以下、またはポリマー組成物もしくは重合性組成物の総重量に基づいて、８５重量％以下の量で、ポリマー組成物または重合性組成物中に任意選択として存在する。

いくつかの実施形態では、熱伝導性粒子は、ポリマー組成物または重合性組成物の総体積に基づいて、３０体積％（ｖｏｌ％）以上、３５体積％以上、４０体積％以上、４５体積％以上、または５０体積％以上、かつ、ポリマー組成物もしくは重合性組成物の総体積に基づいて７０体積％以下、６５体積％以下、６０体積％以下、またはポリマー組成物もしくは重合性組成物に基づいて、５５体積％以下の量で存在する。

熱伝導性粒子は、例えば、球形、不規則形状、板状、および針状などの、多くの形状で利用可能である。特定の用途では、面貫通熱伝導率が重要な場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、概ね対称の（例えば、球状または半球状の）フィラーが使用されてもよい。分散を促進し、フィラー添加量を増加させるために、いくつかの実施形態では、熱伝導性フィラーは表面処理またはコーティングされてもよい。一般に、シラン、チタン酸塩、ジルコン酸塩、アルミン酸塩、および有機酸化学薬品に基づくものを含む、任意の既知の表面処理およびコーティングが好適であり得る。粉末取り扱いの目的のために、多くのフィラーは、バインダーを含む、または含まない、多結晶粒塊または凝集体として入手可能である。いくつかの実施形態は、様々なサイズおよび調合の、粒子と粒塊との混合物を含んでもよい。理論に束縛されるものではないが、適切な粒径をもつ小さい粒子を十分な量含むことによって、大きい粒子間の熱伝導率が改善されると推測される。

小さい粒子に関して、粒子の少なくとも２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０体積％は、１０マイクロメートル以下の粒径を有する。いくつかの実施形態では、粒子の少なくとも１０、１５、２０、２５ ３０、３５、４０、４５、５０、５５、または６０体積％は、５マイクロメートル未満の粒径を有する。いくつかの実施形態では、粒子の少なくとも１０％は、１または２マイクロメートル未満の粒径を有する。いくつかの実施形態では、粒子の少なくとも２０、２５、または３０体積％は、１または２マイクロメートル未満の粒径を有する。他の実施形態では、粒子の１０体積％未満は、１または２マイクロメートル未満の粒径を有する。

大きい粒子に関して、粒子の少なくとも１０、１５、２０、２５、または３０体積％は、３０、４０、または５０マイクロメートル以上の粒径を有する。いくつかの実施形態では、大きい粒子は、少なくとも５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または１００マイクロメートルの粒径を有する。大きい粒子は、典型的には、２００、１９０、１８０マイクロメートル以下の粒径を有する。いくつかの実施形態では、大きい粒子は、１７０、１６０、１５０、１４０マイクロメートル以下の粒径を有する。いくつかの実施形態では、大きい熱伝導性粒子は、１３０、１２０、１１０マイクロメートル以下の粒径を有する。いくつかの実施形態では、大きい熱伝導性粒子は、１００、９０、８０マイクロメートル以下の粒径を有する。いくつかの実施形態では、粒子の５体積％は、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、または１００マイクロメートルを超える粒径を有する。いくつかの実施形態では、粒子の５体積％は、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６６、１７０、１７５、１８０、または１８５マイクロメートルを超える粒径を有する。

好ましくは、ポリマー組成物または重合性組成物は、３０マイクロメートル以上、４０マイクロメートル以上、または５０マイクロメートル以上の平均粒径を有する無機フィラーを、ポリマー材料の総重量に基づいて、１０重量％以上含んでもよい。

小さい粒子と大きい粒子との組み合わせは、粒径の二峰性分布を少なくとも有する、ある特定の（例えば、市販の）粒子を選択することによって得ることができる。小さい粒子と大きい粒子の組み合わせはまた、粒径の正規分布を有するが粒径の中央値が十分に異なる２つ以上の（例えば、市販されている）粒子を組み合わせることによっても得ることができる。

特に、粒子の組み合わせが、粒径の正規分布を有するが粒径の中央値が異なる粒子を組み合わせることによって得られる場合、粒子は、中間の粒径を有する粒子を更に含む。したがって、粒子は、１０超～３０マイクロメートル未満の範囲の粒子を更に含む。小さい粒子（すなわち、１０マイクロメートル以下）、大きい粒子（少なくとも３０マイクロメートル）、および中間の粒子の合計は、典型的には、熱伝導性粒子の９５、９６、９７、９８、９９、または１００％である。熱伝導性粒子には、任意選択として、２００マイクロメートルを超える粒径を有する（例えば、特大）粒子が、１、２、３、４、または５％含まれてもよい。

熱伝導性粒子の粒径は、動的光散乱法（ＤＬＳ）を利用して求めることができる。

典型的な実施形態では、粒径は、「一次粒子径」を指し、単一の（非凝集、非粒塊）粒子の直径を意味する。一次粒子は、「粒塊」、すなわち、電荷または極性によってまとめられ、また、より小さな実体に分解することのできる、一次粒子間の弱い会合を形成することができる。これらの弱く結合した粒塊は、典型的には高エネルギーの混合プロセスの間に分解する。いくつかの実施形態では、粒径は、凝集体、すなわち互いに結合した２つ以上の一次粒子の粒径であってもよい。凝集体は、粘度および混合技術に応じて、混合中に、より小さな存在に分解され得る。

パッドのアレイ（例えば、図７に示されるような）を有する熱伝導性物品が調製される方法では、第２の態様の方法は、パッドのアレイを構築することを更に含む。これは、複数のパッドをタイル状のアレイに配置し、それらを結合することを含み得る。

第３の態様では、別の熱伝導性物品が提供される。熱伝導性物品は、ａ）第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さと、を有するパッド、ｂ）第１の熱伝導性スキン層、ならびに、ｃ）第２の熱伝導性スキン層、を含む。パッドの厚さは、複数の整列した熱伝導性繊維で形成され、熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面に終端を有する。熱伝導性繊維は、０．５マイクロメートル～５００マイクロメートルの平均直径を有する。第１の熱伝導性スキン層は、パッドの第１の主表面にあり、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の終端に少なくとも部分的に埋め込まれた、ポリマーマトリックスを含む。第２の熱伝導性スキン層は、パッドの第２の主表面にあり、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の終端に少なくとも部分的に埋め込まれた、ポリマーマトリックスを含む。

第４の態様では、別の方法が提供される。この方法は、ａ）第１の終端、長さ、および反対向きの第２の終端を有する複数の熱伝導性繊維を整列させることと、ｂ）熱伝導性ポリマー材料または熱伝導性ポリマー材料を、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の第１の終端に埋め込むことと、ｃ）ポリマー材料を乾燥させるか、または重合性材料を重合させることと、を含む。熱伝導性繊維は、０．５マイクロメートル～５００マイクロメートルの平均直径を有し、熱伝導性繊維の長さの少なくとも一部分が互いに対して±２０度で平行であるように整列される。

下記の開示は、第３の態様および第４の態様の両方に関する。

図８を参照すると、例示的物品８０００の概略側面図が示されている。熱伝導性物品８０００は、複数の整列した熱伝導性繊維８１２０を含むパッド８１００を備える。この実施形態はまた、熱伝導性繊維８１２０の間に配置されて、整列した熱伝導性繊維８１２０の少なくとも一部分に接触した、任意選択のバインダー８１１０を含む。いくつかの実施形態では、バインダー８１１０は、熱伝導性のポリマーまたは複合材料である。選択された実施形態では、熱伝導性バインダー８１１０は、発泡体の形態である。

好適なバインダーおよびフィラーとして、例えば、第１の態様に関してスキン層について上記で詳細に説明した全てのポリマーおよび熱伝導性粒子材料が、それぞれ挙げられるが、これらに限定されない。

熱伝導性物品８０００は、パッド８１００の第１の主表面に取り付けられた第１のスキン層８２００を更に備える。図８に示す実施形態では、整列した熱伝導性繊維８２２０は、任意選択として第１のスキン層８２００を通って延び、熱伝導性物品８０００の厚さ（例えば、ｚ軸）を通る熱輸送の増加をもたらす。第１のスキン層８２００は、ポリマー材料８２１０を更に含み、これにより、多くの場合、熱伝導性物品８０００と、熱の伝導元または伝導先であることが所望される物品との間の表面接触の増加がもたらされる。図８に示す実施形態では、熱伝導性物品は、第２のスキン層８３００を任意選択として更に含む。第２のスキン層は、第１のスキン層８２００と同じ組成、または異なる組成を有してもよい。任意選択として、第１のスキン層および第２のスキン層のうち少なくとも１つは、０．１ミリメートル（ｍｍ）以上、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、または０．６ｍｍ以上、かつ、１ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、または０．７ｍｍ以下の厚さを有する。第１のスキン層および第２のスキン層の両方は、同じ範囲の厚さ（例えば、０．１ｍｍ～１ｍｍ）を有してもよい。

第１のスキン層または第２のスキン層のうち少なくとも１つは、好ましくは、シリコーン、エポキシ、ポリエーテル、アクリレート、またはポリブタジエンを含む。いくつかの実施形態では、第１のスキン層は、複合材料を含む。同様に、いくつかの実施形態では、第２のスキン層は、複合材料を含む。複合材料に含まれるのに好適な熱伝導性粒子として、例えば、第１の態様に関して上述した全ての熱伝導性粒子が挙げられる。

図９Ａを参照すると、本開示によって調製された例示的な熱伝導性物品９０００の写真が示されている。物品９０００は、エポキシスキン層９１００と、エポキシスキン層９１００に形成された複数の整列した銅繊維９２００と、を含む。図９Ｂは、図９Ａの物品の側面の写真である。銅繊維９２００の整列の程度が、図Ｂに見られる。概して、銅繊維９２００は、互いに対して±２０度以内に配向され、少数の銅繊維９２００がその範囲外にある。繊維の一方または両方の端部を湾曲させる場合には、繊維の（例えば本質的に直線状の）長さの少なくとも７０％または少なくとも４０％が、互いに対して±２０度以内に配向される。いくつかの実施形態では、熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、熱伝導性物品の第１の主表面から最大４５度の角度で傾斜した長さを有する。

図１０Ａを参照すると、本開示によって調製された例示的な熱伝導性物品１０，０００ａの側面の写真が示されている。銅繊維１０５０は、約４ミリメートルの物品の高さを提供する。図１０Ｂは、万力で圧縮した後の図１０Ａの物品の側面の写真であり、圧縮された熱伝導性物品１０，０００ｂは、１．５ミリメートル未満の高さを有する。熱伝導性物品１０，０００ａは、約６０％圧縮されている。熱伝導性物品を圧縮することの１つの利点は、例えば図１０Ｂの繊維１０６０などの、熱伝導性繊維の少なくとも一部分を湾曲させることであり得る。より一般的には、図１０Ｃを参照すると、熱伝導性繊維１０５０は、繊維端部１０６０の最大１０％、最大２０％、または最大３０％の長さが主たる繊維長さから離れるように、湾曲している。例えば、繊維１０６０の端部は、主たる繊維長さに直交する平面と、少なくとも４５度の角度アルファ（α）を形成してもよい。湾曲した端部を有することは、熱伝導性物品が接触している物品（例えば、電池パック）を穿刺することを防止するのに有利に役立ち得る。熱伝導性物品の選択された実施形態では、熱伝導性繊維の第１の終端または第２の終端の少なくとも一部分が湾曲している。

この第３の態様による熱伝導性物品のパッドは、好ましくは、第１の主表面から反対向きの第２の主表面まで連続した熱伝導経路を提供する。

熱伝導性物品の総平均厚さは特に限定されず、０．２５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、または１０ｍｍ以上、かつ２０ｍｍ以下、または１５ｍｍ以下であってもよい。

熱伝導性繊維の好適な材料としては、例えば、銅、アルミニウム、鋼、アルミニウム被覆鋼、鉄、青銅、黄銅、ニッケル、クロム、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、炭素、グラファイト、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、超高分子量ポリエチレン、金属被覆ポリマー繊維、熱伝導性粒子充填ポリマー繊維、ポリエチレン、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、熱伝導性繊維は、銅、アルミニウム、鋼、ニッケル、銀、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭素、グラファイト、超高分子量ポリエチレン、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、またはそれらの組み合わせを含む。

多くの場合、熱伝導性繊維は、０．５マイクロメートル以上、１マイクロメートル以上、２マイクロメートル以上、５マイクロメートル以上、７マイクロメートル以上、１０マイクロメートル以上、１２マイクロメートル以上、１５マイクロメートル以上、２０マイクロメートル以上、２５マイクロメートル以上、３０マイクロメートル以上、４０マイクロメートル以上、５０マイクロメートル以上、６０マイクロメートル以上、７０マイクロメートル以上、８０マイクロメートル以上、または９０マイクロメートル以上の平均直径、かつ、５００マイクロメートル以下、４００マイクロメートル以下、３００マイクロメートル以下、２００マイクロメートル以下、１５０マイクロメートル以下、１２５マイクロメートル以下、または１００マイクロメートル以下の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、熱伝導性繊維は、１マイクロメートル～２５０マイクロメートルの平均直径を有する。

熱伝導性物品は、好ましくは、１Ｗ／ｍＫ超、２Ｗ／ｍＫ以上、３Ｗ／ｍＫ以上、４Ｗ／ｍＫ以上、５Ｗ／ｍＫ以上、６Ｗ／ｍＫ以上、７Ｗ／ｍＫ以上、または８Ｗ／ｍＫ以上、かつ、２５Ｗ／ｍＫ以下、２２Ｗ／ｍＫ以下、２０Ｗ／ｍＫ以下、１８Ｗ／ｍＫ以下、１６Ｗ／ｍＫ以下、１４Ｗ／ｍＫ以下、１２Ｗ／ｍＫ以下、または１０Ｗ／ｍＫ以下の、厚さ方向（例えば、パッドの厚さ）の熱伝導率を呈する。

いくつかの実施形態では、熱伝導性物品は、好ましくは、最大２メガパスカル（ＭＰａ）の圧力下で３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、または７０％以上の圧縮、かつ最大２ＭＰａの圧力下で８０％以下の圧縮を呈する。

熱伝導性物品は、典型的には、１立方センチメートル当たり１．００グラム（ｇ／ｃｃ）未満、０．９０ｇ／ｃｃ以下、０．８０ｇ／ｃｃ以下、０．７０ｇ／ｃｃ以下、０．６０ｇ／ｃｃ以下、０．５０ｇ／ｃｃ以下、０．４０ｇ／ｃｃ以下、０．３０ｇ／ｃｃ以下、または０．２０ｇ／ｃｃ以下、かつ、０．０５ｇ／ｃｃ以上の密度を呈する。

図１２は、熱伝導性物品を作製する例示的方法のフローチャートである。より具体的には、図１２は、第１の終端、長さ、および反対向きの第２の終端を有する複数の熱伝導性繊維を整列させるステップであって熱伝導性繊維の長さの少なくとも一部分が互いに対して±２０度で平行であるように整列される、ステップ１２１０と、熱伝導性ポリマー材料または熱伝導性ポリマー材料を、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の第１の終端に埋め込むステップ１２２０と、ポリマー材料を乾燥させるか、または重合性材料を重合させるステップ１２３０と、を含む。この方法は、任意選択として、熱伝導性ポリマー材料または熱伝導性重合性材料を、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の第２の終端に埋め込むこと１２４０と、ポリマー材料を乾燥させるか、または重合性材料を重合させること１２５０と、を含む。

熱伝導性繊維を、典型的には、帯電、機械的操作、またはそれらの組み合わせを使用して整列させる。フロック加工プロセスが当該技術分野において知られている（例えば、米国特許第２，９０３，３７６号（Ｄｏｎａｈａｒｅ）、米国特許第６，２８６，２４６号（Ｒａｃｈａｌら）、米国特許公開第２００４／１１７９３０号（Ｔｏｗｎｌｅｙら）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，３０巻，１０２３３～１０２４３頁（２０１９）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２６巻，５８５７～５８６２頁（２０１４））、および、Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔ ｙａｒｎ，ｗｏｖｅｎ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１２章 Ｆｌｏｃｋｅｄ Ｆａｂｒｉｃｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，出版元：Ｗｏｏｄｈｅａｄ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，編集者：Ｒ Ｈ Ｇｏｎｇ，２８７～３１７頁。金属繊維を整列させる１つの好適な方法を、以下の実施例に記載する。

第５の態様では、本開示は電池モジュールを提供する。電池モジュールは、第１の態様または第２の態様のいずれかによる熱伝導性物品を、ギャップフィラーとして含む。

図１３は、例示的な電池モジュール２００の概略断面図である。電池モジュール２００は、電池トラフ内に配置されて複数の個々の電池セル２１０と冷却システム２５０との間のギャップフィラーの役割を果たす、（例えば、本明細書に記載される）少なくとも１つの熱伝導性物品２３０を含む。図１３の実施形態では、電池トラフ２６０と冷却システム２５０との間に（例えば、本明細書に記載されるような）任意選択のシステムレベルの熱伝導性物品２４０もまた含まれている。更に、電池モジュール２００は、任意選択として、個々の電池セル２１０の間に（例えば、本明細書に記載されるような）少なくとも１つの熱伝導性物品２２０を含む。

電池モジュールの他の構成もまた可能であり、例えば、電池モジュールの上部に追加的に位置するＴＩＭ材料を有するバスバー冷却を冷却システムと組み合わせて含める構成などがある。より単純なバージョンでは、液体冷却は使用されず、これにより、任意選択のシステムレベルの熱伝導性物品２４０および冷却システム２５０の使用が排除される。
更に、電池セルとトラフとの間に電気絶縁が必要なことがあり、この電気絶縁は、電池セルおよび／またはトラフ上の電気絶縁コーティングによって、または薄い電気絶縁フィルムの使用によって提供することもできる。

組み立てられた電池サブユニットを組み合わせて、更なる構造体を形成してもよい。例えば、知られているように、電池モジュールを電池制御ユニットなどの他の要素と組み合わせて、例えば電動ビークルに使用される電池システムなどの、電池システムを形成してもよい。いくつかの実施形態では、そのような電池システムのアセンブリ内に、本開示による熱伝導性物品が使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、本開示による熱伝導性ギャップフィラーは、電池制御ユニットを取り付けて冷却を補助するために使用されてもよい。

熱伝導性物品、電池モジュール、および熱伝導性物品を作製する方法を含む、様々な実施形態が提供される。

第１の実施形態では、本開示は熱伝導性物品を提供する。熱伝導性物品は、第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さと、を有するパッドを含む。厚さは、複数の交絡した熱伝導性繊維で形成され、交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、第１の反対向きの主表面、反対向きの第２の主表面、またはその両方に少なくとも１つの終端を有する。パッドは、少なくとも部分的にポリマーで含浸されている。

第２の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維が金属である、第１の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第３の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維が少なくとも５Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する、第１の実施形態または第２の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第４の実施形態では、本開示は、第１および第２の反対向きの主表面の一方または両方が、１平方ミリメートル当たり少なくとも５個、少なくとも１０個、少なくとも１５個、または１平方ミリメートル当たり少なくとも２０個の繊維末端の面密度を有する、第１～第３の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第５の実施形態では、本開示は、厚さが、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％の空隙率を有する、第１～第４の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第６の実施形態では、本開示は、パッドが回旋状の層である、第１～第５の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第７の実施形態では、本開示は、パッドがパッドの厚さ方向に直交する方向に縞状になっている、第１～第５の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第８の実施形態では、本開示は、パッドのアレイを含む、第６の実施形態または第７の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第９の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維が、銅、アルミニウム、鋼、ニッケル、銀、炭素、グラファイト、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、超高分子量ポリエチレン、またはそれらの組み合わせを含む、第１～第８の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１０の実施形態では、本開示は、繊維が０．５マイクロメートル～２５０マイクロメートルの平均直径を有する、第１～第９の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１１の実施形態では、本開示は、ポリマーが２０℃未満のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する、第１～第１０の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１２の実施形態では、本開示は、パッドが、熱伝導性繊維と交絡した複数の第２の繊維を更に含む、第１～第１１の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１３の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維が金属であり、第２の繊維がポリマーである、第１２の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第１４の実施形態では、本開示は、ポリマー繊維が、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、またはポリアミド繊維のうち少なくとも１つを含む、第１２の実施形態または第１３の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第１５の実施形態では、本開示は、パッドの平均厚さが０．１ミリメートル～５０ミリメートルの範囲である、第１～第４の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１６の実施形態では、本開示は、１Ｗ／ｍＫ超の厚さ方向の伝導率を呈する、第１～第１５の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１７の実施形態では、本開示は、最大２メガパスカル（ＭＰａ）の圧力下で５０％～８０％の圧縮を呈する、第１～第１６の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１８の実施形態では、本開示は、１立方センチメートル当たり１グラム（ｇ／ｃｃ）未満の密度を呈する、第１～第１７の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第１９の実施形態では、本開示は、パッドが第１の主表面から第２の主表面まで連続した熱伝導経路を提供する、第１～第１８の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第２０の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維の少なくとも一部分が、パッドの第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面の各々に終端を有する、第１～第１９の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第２１の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維の少なくとも２５％が、パッドの第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面の各々に終端を有する、第２０の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第２２の実施形態では、本開示は、ポリマー内に分散した複数の熱伝導性粒子を更に含む、第１～第２１の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第２３の実施形態では、本開示は、第２のポリマーによって更に含浸されている、第１～第２２の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第２４の実施形態では、本開示は、パッドの第１の主表面に取り付けられた第１のスキン層を更に含む、第１～第２３の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第２５の実施形態では、本開示は、パッドの第２の主表面に取り付けられた第２のスキン層を更に含む、第１～第２４の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第２６の実施形態では、本開示は、ポリマーが、交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分上にコーティングとして存在する、第１～第２５の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第２７の実施形態では、熱伝導性物品を作製する方法が提供される。本方法は、ａ）複数の交絡した熱伝導性繊維を含み、第１の主表面および反対向きの第２の主表面を有する少なくとも１つの不織ウェブを取得することと、ｂ）少なくとも１つの不織ウェブをポリマー組成物または重合性組成物で含浸することと、ｃ）ポリマー組成物を乾燥させるか、または重合性組成物を重合させることと、を含む。この方法は、ｄ１）不織ウェブの第１の主表面を不織ウェブの第２の主表面に対して巻き付けて、第１の端部および反対側の第２の端部を有する細長回旋部材を形成すること、および、ｅ１）細長回旋部材の第１の端部からパッドを薄く切り出すこと、または、ｄ２）複数のコーティングされた不織ウェブの積層体を一緒に接着すること、および、ｅ２）複数の不織ウェブの積層体の第１の端部からパッドを薄く切り出すこと、のいずれかを更に含む。それにより、この方法は、第１の態様による熱伝導性物品を形成する。

第２８の実施形態では、本開示は、不織ウェブが複数の第２の繊維を更に含む、第２７の実施形態による方法を提供する。

第２９の実施形態では、本開示は、ポリマー組成物または重合性組成物が、組成物中のポリマー成分および重合性成分ならびに溶媒の総重量に基づいて、２重量％～１５重量％の固形組成物を含む、第２７の実施形態または第２８の実施形態による方法を提供する。

第３０の実施形態では、本開示は、ステップｄ１）の前に、交絡した熱伝導性繊維を第２のポリマーで含浸することを更に含む、第２７～第２９の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

第３１の実施形態では、本開示は、第１のスキン層をパッドの第１の主表面に取り付けることを更に含む、第２７～第３０の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

第３２の実施形態では、本開示は、第２のスキン層をパッドの第２の主表面に取り付けることを更に含む、第２７～第３１の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

第３３の実施形態では、本開示は、熱伝導性物品が第３～第２５の実施形態のいずれかのものである、第２７～第３２の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

第３４の実施形態では、本開示は、パッドのアレイを構築することを含む、第２７～第３２の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

第３５の実施形態では、本開示は、熱伝導性物品を提供する。熱伝導性物品は、ａ）第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さとを有するパッド、ｂ）第１の熱伝導性スキン層、ならびに、ｃ）第２の熱伝導性スキン層、を含む。パッドの厚さは、複数の整列した熱伝導性繊維で形成され、熱伝導性繊維の少なくとも一部分は、第１の反対向きの主表面および反対向きの第２の主表面に終端を有する。熱伝導性繊維は、０．５マイクロメートル～５００マイクロメートルの平均直径を有する。第１の熱伝導性スキン層は、パッドの第１の主表面にあり、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の終端に少なくとも部分的に埋め込まれた、ポリマーマトリックスを含む。第２の熱伝導性スキン層は、パッドの第２の主表面にあり、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の終端に少なくとも部分的に埋め込まれた、ポリマーマトリックスを含む。

第３６の実施形態では、本開示は、第１のスキン層および第２のスキン層のうち少なくとも１つが、０．１ミリメートル～１ミリメートルの厚さを有する、第３５の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第３７の実施形態では、本開示は、第１のスキン層および第２のスキン層の両方が、０．１ミリメートル～１ミリメートルの厚さを有する、第３５の実施形態または第３６の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第３８の実施形態では、本開示は、第１のスキン層が複合材料を含む、第３５～第３７の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第３９の実施形態では、本開示は、第２のスキン層が複合材料を含む、第３５～第３８の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４０の実施形態では、本開示は、第１のスキン層または第２のスキン層のうち少なくとも１つがシリコーン、エポキシ、ポリエーテル、アクリレート、またはポリブタジエンを含む、第３５～第３９の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４１の実施形態では、本開示は、０．２５ミリメートル～２０ミリメートルの合計厚さを有する、第３５～第４０の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４２の実施形態では、本開示は、パッドが、整列した熱伝導性繊維の少なくとも一部分に接触した熱伝導性バインダーを更に含む、第３５～第４１の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４３の実施形態では、本開示は、熱伝導性バインダーが発泡体の形態である、第４２の実施形態による熱伝導性物品を提供する。

第４４の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維が、銅、アルミニウム、鋼、ニッケル、銀、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭素、グラファイト、超高分子量ポリエチレン、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、またはそれらの組み合わせを含む、第３５～第４３の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４５の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維が１マイクロメートル～２５０マイクロメートルの平均直径を有する、第３５～第４４の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４６の実施形態では、本開示は、１Ｗ／ｍＫ超、２Ｗ／ｍＫ超、５Ｗ／ｍＫ超、または８Ｗ／ｍＫ超の厚さ方向の伝導率を呈する、第３５～第４５の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４７の実施形態では、本開示は、最大２メガパスカル（ＭＰａ）の圧力下で３０％～８０％の圧縮を呈する、第３５～第４６の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４８の実施形態では、本開示は、１立方センチメートル当たり１グラム（ｇ／ｃｃ）未満の密度を呈する、第３５～第４７の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第４９の実施形態では、本開示は、パッドが第１の主表面から第２の主表面まで連続した熱伝導経路を提供する、第３５～第４８の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を提供する。

第５０の実施形態では、本開示は電池モジュールを提供する。電池モジュールは、第１～第２６または第３５～第４９の実施形態のいずれかによる熱伝導性物品を、ギャップフィラーとして含む。

第５１の実施形態では、本開示は熱伝導性物品を作製する方法を提供する。ａ）第１の終端、長さ、および反対向きの第２の終端を有する複数の熱伝導性繊維を整列させることと、ｂ）熱伝導性ポリマー材料または熱伝導性ポリマー材料を、熱伝導性繊維の少なくとも一部分の第１の終端に埋め込むことと、ｃ）ポリマー材料を乾燥させるか、または重合性材料を重合させることと、を含む。熱伝導性繊維は、０．５マイクロメートル～５００マイクロメートルの平均直径を有し、熱伝導性繊維の長さの少なくとも一部分が互いに対して±２０度で平行であるように整列する。

第５２の実施形態では、本開示は、ｆ）熱伝導性繊維の少なくとも一部分の第２の終端に、熱伝導性ポリマー材料または熱伝導性重合性材料を埋め込むことと、ｇ）ポリマー材料を乾燥させるか、または重合性材料を重合させることと、を更に含む、第５１の実施形態による方法を提供する。

第５３の実施形態では、本開示は、複数の熱伝導性繊維を、帯電、機械的操作、またはそれらの組み合わせを使用して整列させる、第５１の実施形態または第５２の実施形態による方法を提供する。

第５４の実施形態では、本開示は、熱伝導性物品が第３５～第４９の実施形態のいずれかによる物品である、第５１～第５３の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

第５５の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維の第１の終端または第２の終端の少なくとも一部分が湾曲している、第５１～第５４の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

第５６の実施形態では、本開示は、熱伝導性繊維の少なくとも一部分が、熱伝導性物品の第１の主表面から最大４５度の角度で傾斜した長さを有する、第５１～第５５の実施形態のいずれかによる方法を提供する。

別段の記載がない限り、または文脈から容易に明らかでない限り、実施例および本明細書のその他の箇所における全ての部分、百分率、比などは、重量によるものである。
このセクションでは、以下の略号を使用する：ｇ＝グラム、ｉｎ＝インチ、ｃｍ＝センチメートル、ｍ＝メートル、ｍｍ＝ミリメートル、ｍｉｌ＝１０００分の１インチ、ｗｔ．％＝重量パーセント、ｍｉｎ＝分、ｋＮ＝キロニュートン、Ｗ＝ワット、℃＝摂氏、Ｋ＝ケルビン、ＲＰＭ＝毎分回転数、ＭＰａ＝メガパスカル。

試験方法
有効熱伝導率の測定：有効熱伝導率を、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０の修正された手順に従って、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔｅｒ（ＡｎａｌｙｓｉｓＴｅｃｈ（Ｗａｋｅｆｉｅｌｄ，ＭＡ））を使用して求めた。直径３３ｍｍの試料を、実施例および比較例のパッドから打ち抜き、ＴＩＭ Ｔｅｓｔｅｒのボトムプレートに置いた。トッププレートをゆっくりと下ろして、試料の上面に接触させた。５０℃の平均試料温度で温度勾配が確立するまでトッププレートを加熱してボトムプレートを冷却し、熱インピーダンスを試料厚さで除算することによって、有効熱伝導率を計算した。重要事項として、報告された値には、各プレートと試料表面との界面からの接触抵抗が含まれる。

圧縮率の測定：１０ｋＮロードセルおよび半径１ｉｎ（２．５４ｃｍ）のステンレス鋼圧縮固定具を備えた、商品名ＣＲＩＴＥＲＩＯＮ Ｃ４３でＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｅｄｅｎ Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ，ＵＳＡ）から入手可能な試験システムを使用して、圧縮率曲線を収集した。試料を１００％／ｍｉｎの速度で圧縮した。試料の圧縮率を、８０％圧縮での試験片の応力として比較した。

密度の測定：ＭＳ２０４Ｓ秤（Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ））を使用して得られた質量を、パッドの直径および高さから計算されたエンベロープ体積で除算することによって、パッドの密度を求めた。

空隙率の測定：空隙率は、エンベロープパッド密度をコーティングされた不織ウェブの骨格密度で除算し、その値を１から減算し、１００を乗算して、空隙の百分率を得ることによって概算される。

実施例１（ＥＸ－１）：市販のＲａｎｄｏＷｅｂｂｅｒ（Ｒａｎｄｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用して、不織ウェブを作製した。このプロセスでは、アルミニウム繊維とポリエステル繊維を８０：２０の重量比で機械の供給部に連続的に供給し、供給部でスパイク付きエレベーターを使用してかき混ぜた。バキュームローラーが繊維を供給部からフィードマットへ引き込み、フィードマットを機械のウェバー部へ搬送した。このフィードマットを、４００ＲＰＭで回転しているリッカーインにゆっくりと供給した。リッカーインが個々の繊維を把持して空気流に投入し、繊維は有孔ドラム上に収集された。次いで、ウェブを１４６℃のオーブンに合計１分間入れ、ポリエステルを溶融してウェブを結合させた。

不織ウェブを約３ｉｎ（７．６ｃｍ）×１２ｉｎ（３０．５ｃｍ）のストリップに切断した。ストリップを、３．４％固形分のアクリレート接着剤の酢酸エチル溶液に飽和するまで浸漬した。次いで、ストリップを溶液から取り出し、余分な液体をウェブから排出させた後、室温で乾燥させた。次いで、ストリップを長手方向に沿って手で巻いて、細長回旋部材を形成した。細長回旋部材の円筒軸に垂直な平面に沿って、細長回旋部材から厚さ３ｍｍの熱伝導性パッドを電気ナイフを使用して薄く切り出した。空隙率は、８３％～９７％と概算された。

実施例２（ＥＸ－２）：ＥＸ－２を、アクリレート接着剤が２．９％固形分の酢酸エチル溶液であることを除いて、ＥＸ－１について記載したとおり調製した。空隙率は、８０％～９７％と概算された。

実施例３（ＥＸ－３）：ＥＸ－３を、アクリレート接着剤が４．４％固形分の酢酸エチル溶液であることを除いて、ＥＸ－１について記載したとおり調製した。空隙率は７７％～９７％と概算された。

実施例４（ＥＸ－４）：ＥＸ－４を、銅繊維Ａとポリエステル繊維を８０：２０の重量比で供給部に連続的に供給したことを除いて、ＥＸ－１について記載したとおり調製した。空隙率は、８５％～９７％と概算された。

実施例５（ＥＸ－５）：ＥＸ－５を、アルミニウム繊維を供給部に連続的に供給し、ウェブをオーブンに入れなかったことを除いて、ＥＸ－１について説明したとおり調製した。空隙率は、７８％～９７％と概算された。

実施例６（ＥＸ－６）：ＥＸ－６を、銅繊維Ａを供給部に連続的に供給し、ウェブをオーブンに入れなかったことを除いて、ＥＸ－１について記載したとおり調製した。空隙率は、８４％～９７％と概算された。

比較例１（ＣＥ－１）：ＣＥ－１を、圧縮および熱伝導率の試験のための試料を巻かずに、コーティングされたウェブから切り出したことを除いて、ＥＸ－１の説明に従って調製した。ウェブは、約０．０７７ｉｎ（０．２ｃｍ）の厚さを有した。

実施例７～９では、（ＥＸ－７～ＥＸ－９）、整列した金属繊維を含む熱伝導性物品を、以下のように、繊維の片面を基材層に成形することによって製造した。最初に、転写テープ（Ｍａｓｋｉｎｇ Ｔａｐｅ、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ ５５１４４ ＵＳＡ）から入手）に銅繊維Ｂをフロック加工した。フロックプロセスは、当該技術分野で知られている（例えば、米国特許第６，２８６，２４６号（Ｒａｃｈａｌら）、米国特許公開第２００４／１１７９３０号（Ｔｏｗｎｌｅｙら）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，３０巻，１０２３３－１０２４３頁（２０１９）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２６巻，５８５７－５８６２頁（２０１４）、および、米国特許第２，９０３，３７６号（Ｄｏｎａｈｕｅ））。この場合、使用される技術は、転写テープの振動を使用して繊維を転写テープ上にフロック加工することを含む。次いで、転写テープおよび、フロック加工の結果として転写テープに取り付けられた繊維を反転させ、繊維の自由端が硬化性材料（「スキン層」）に埋め込んだ。スキン層は、表３に示す組成および厚さの未硬化のスキン層を剥離材料上にコーティングすることによって形成された。整列した金属繊維を、未硬化のスキン層に取り付け、部分的に（全長の約５～２５％を）埋め込んだ。次に、スキン層を硬化させて固体材料を形成し、転写テープ表面から分離した後の繊維を保持した。

実施例１０および１１（ＥＸ－１０およびＥＸ－１１）を、以下を加えてＥＸ－７について説明したとおり調製した。ＥＸ－１０およびＥＸ－１１では、表３に示すコーティング層材料を、第１のスキン層の反対側の金属繊維の露出した端部に塗布し、繊維の端部間の空間に繊維の全長の約５～２５％まで浸透させた。結果として得られた熱伝導性物品は、３つの層、すなわち、第１のスキン層から第２のスキン層まで延びた金属繊維によって少なくとも部分的に貫通された２つのスキン層であって、その２つの固体材料スキン層がパッドの２つの主表面を画定している、２つのスキン層を、主表面間の方向に優位に配向され、かつコア層（すなわち、熱伝導性パッド）内で空隙空間（本明細書では細孔空間とも呼ばれる）によって分離された金属繊維を含むコア層と共に含み、コア層は、金属繊維の全長の約５０～９０％の厚さにわたって（材料外側層間に）延びる。ＥＸ－１１では、スキン層の２つの外面を、硬化後に、グリット４００サンドペーパー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）から入手）を使用して、繊維の端部が２つの表面上にはっきりと見えるまで手作業で研磨した。

実施例ＥＸ－１２を、ＥＸ－７について記載したとおりに調製し、更に、降圧器を使用してグリースをコーティングし、均一な表面を残しながら繊維間の空隙空間をほぼ埋めることによって、繊維間に残っている空間を放熱グリースで埋めた。

実施例ＥＸ－７～ＥＸ－１２の熱伝導率を、上記の手順に従って測定した。結果を表３に記録した。

本開示に対するその他の改変および変形は、当業者によって、本開示の趣旨および範囲から、より詳細には添付の特許請求の範囲に記載されている趣旨および範囲から逸脱することなく実施することができる。様々な実施形態の態様が、全体的にもしくは部分的に交換され得ること、または様々な実施形態のその他の態様と組み合わされ得ることが理解される。上記の特許出願において引用された全ての参考文献、特許文献、または特許出願は、一貫した形でその全文が参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれている参照文献の部分と本出願との間に不一致または矛盾がある場合、前述の説明における情報が優先される。前述の記載は、当業者が、特許請求の範囲に記載の開示を実践することを可能にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、本開示の範囲は特許請求の範囲およびその全ての等価物によって定義される。

Claims (24)

1. 第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さとを有するパッドを含み、前記厚さが、複数の交絡した熱伝導性繊維で形成され、前記交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分が、前記第１の反対向きの主表面、前記反対向きの第２の主表面、またはその両方に少なくとも１つの終端を有し、前記パッドが少なくとも部分的にポリマーで含浸されている、熱伝導性物品。
2. 前記第１および第２の反対向きの主表面の一方または両方が、１平方ミリメートル当たり少なくとも５個、少なくとも１０個、少なくとも１５個、または１平方ミリメートル当たり少なくとも２０個の繊維末端の面密度を有する、請求項１に記載の熱伝導性物品。
3. 前記厚さが、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％の空隙率を有する、請求項１または請求項２に記載の熱伝導性物品。
4. 前記パッドが回旋状の層である、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
5. 前記パッドが、前記パッドの厚さ方向に直交する方向に縞状になっている、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
6. パッドのアレイを含む、請求項４または請求項５に記載の熱伝導性物品。
7. 前記熱伝導性繊維が、銅、アルミニウム、鋼、ニッケル、銀、炭素、グラファイト、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、超高分子量ポリエチレン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
8. 前記ポリマーが、２０℃未満のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
9. 前記パッドが、前記熱伝導性繊維と交絡した複数の第２の繊維を更に含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
10. 最大２メガパスカル（ＭＰａ）の圧力下で５０％～８０％の圧縮を呈する、請求項１～９のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
11. 前記パッドが、前記第１の主表面から前記第２の主表面まで連続した熱伝導経路を提供する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
12. 前記熱伝導性繊維の少なくとも一部分が、前記パッドの前記第１の反対向きの主表面および前記反対向きの第２の主表面の各々に終端を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
13. 熱伝導性物品を製造する方法であって、
    ａ）複数の交絡した熱伝導性繊維を含み、第１の主表面および反対向きの第２の主表面を有する少なくとも１つの不織ウェブを取得することと、
    ｂ）前記少なくとも１つの不織ウェブをポリマー組成物または重合性組成物で含浸することと、
    ｃ）前記ポリマー組成物を乾燥させるか、または前記重合性組成物を重合させることと、
    ｄ１）前記不織ウェブの前記第１の主表面を前記不織ウェブの前記第２の主表面に対して巻き付けて、第１の端部および反対側の第２の端部を有する細長回旋部材を形成すること、および、
    ｅ１）前記細長回旋部材の前記第１の端部からパッドを薄く切り出すこと、または、
    ｄ２）複数のコーティングされた不織ウェブの積層体を一緒に接着すること、および、
    ｅ２）前記複数の不織ウェブの前記積層体の第１の端部からパッドを薄く切り出すこと、のいずれかと、を含み、
    それにより、第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さとを有するパッドを含み、前記厚さが複数の交絡した熱伝導性繊維で形成され、前記交絡した熱伝導性繊維の少なくとも一部分が、前記第１の反対向きの主表面、前記反対向きの第２の主表面、またはその両方に少なくとも１つの終端を有し、前記パッドが少なくとも部分的にポリマーで含浸されている熱伝導性物品を形成する、方法。
14. 前記熱伝導性物品が、請求項１～１２のいずれか一項に記載のものである、請求項１３に記載の方法。
15. （ａ）第１および第２の反対向きの主表面と、それらの間の厚さとを有するパッドであって、前記厚さが複数の整列した熱伝導性繊維で形成され、前記熱伝導性繊維の少なくとも一部分が、前記第１の反対向きの主表面および前記反対向きの第２の主表面の各々に終端を有し、前記熱伝導性繊維が０．５マイクロメートル～５００マイクロメートルの平均直径を有する、パッドと、
    ｂ）前記パッドの前記第１の主表面にあり、前記熱伝導性繊維の少なくとも一部分の前記終端に少なくとも部分的に埋め込まれたポリマーマトリックスを含む、第１の熱伝導性スキン層と、
    ｃ）前記パッドの前記第２の主表面にあり、前記熱伝導性繊維の少なくとも一部分の前記終端に少なくとも部分的に埋め込まれたポリマーマトリックスを含む、第２の熱伝導性スキン層と、
    を含む、熱伝導性物品。
16. 前記第１のスキン層が複合材料を含む、請求項１５に記載の熱伝導性物品。
17. 前記パッドが、前記整列した熱伝導性繊維の少なくとも一部分に接触した熱伝導性バインダーを更に備える、請求項１５または１６に記載の熱伝導性物品。
18. 前記熱伝導性繊維が、銅、アルミニウム、鋼、ニッケル、銀、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭素、グラファイト、超高分子量ポリエチレン、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１５～１７のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
19. 最大２メガパスカル（ＭＰａ）の圧力下で３０％～８０％の圧縮を呈する、請求項１５～１８のいずれか一項に記載の熱伝導性物品。
20. 請求項１～１２または１５～１９のいずれか一項に記載の熱伝導性物品をギャップフィラーとして含む、電池モジュール。
21. 熱伝導性物品を製造する方法であって、
    ａ）第１の終端、長さ、および反対向きの第２の終端を有する複数の熱伝導性繊維を整列させることであって、０．５マイクロメートル～５００マイクロメートルの平均直径を有し、前記熱伝導性繊維の前記長さの少なくとも一部分が互いに±２０度で平行であるように整列される、ことと、
    ｂ）熱伝導性ポリマー材料または熱伝導性重合性材料を、前記熱伝導性繊維の少なくとも一部の前記第１の末端に埋め込むことと、
    ｃ）前記ポリマー材料を乾燥させる、または前記重合性材料を重合させることと、
    を含む、方法。
22. ｄ）前記熱伝導性繊維の少なくとも一部の前記第２の終端に、熱伝導性ポリマー材料または熱伝導性重合性材料を埋め込むことと、
    ｅ）前記ポリマー材料を乾燥させる、または前記重合性材料を重合させることと、
    を更に含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記複数の熱伝導性繊維を、帯電、機械的操作、またはそれらの組み合わせを使用して整列させる、請求項２１または２２に記載の方法。
24. 前記熱伝導性繊維の前記第１の終端、前記第２の終端、またはその両方の少なくとも一部分が湾曲している、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の方法。

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