KR102550885B1 - 축열 시트, 축열 부재, 전자 디바이스, 및 축열 시트의 제조 방법 - Google Patents

축열 시트, 축열 부재, 전자 디바이스, 및 축열 시트의 제조 방법 Download PDF

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아야 나카야마
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Abstract

본 발명은, 우수한 축열성을 발현하는 축열 시트, 축열 부재, 전자 디바이스 및 축열 시트의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 축열 시트는, 축열재를 포함하는 축열 시트이며, 축열 시트는, 축열재의 적어도 일부를 내포하는 마이크로 캡슐을 포함하고, 축열 시트의 전체 질량에 대한 축열재의 함유 비율이 65질량% 이상이다.

Description

축열 시트, 축열 부재, 전자 디바이스, 및 축열 시트의 제조 방법
본 개시는, 축열 시트, 축열 부재, 전자 디바이스, 및 축열 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 마이크로 캡슐은, 향료, 염료, 축열재, 및 의약품 성분 등의 기능성 재료를 내포하여 보호하는 것 등의 점에서, 새로운 가치를 고객에게 제공할 수 있는 가능성이 있는 점에서 주목되고 있다.
예를 들면, 파라핀류 등을 상변화 물질(PCM; Phase Change Material)로서 포함하는 마이크로 캡슐이 알려져 있다. 구체적으로는, 축열재를 내포하는 마이크로 캡슐을 이용하여 형성되는 축열성 아크릴계 수지 시트상 성형체가 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또, 축열재를 내포하는 마이크로 캡슐이 소정량 함유된 축열성 아크릴계 수지 조성물을 시트상으로 성형 및 경화시켜 이루어지는 축열성 시트상 성형체가 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2009-029985호 일본 공개특허공보 2007-031610호
그러나, 특허문헌 1~2에 기재된 발명은, 모두 시트상 성형체에 포함되는 마이크로 캡슐의 양, 및 축열재의 존재량이 만족할 수 있는 양까지 도달해 있지 않아, 열을 발하는 발열체의 열량 제어 또는 열이용 등을 행하기 위해서는, 잠열 용량이 보다 큰 재료가 요구된다.
본 개시는, 상기를 감안하여 이루어진 것이다.
본 개시의 실시형태가 해결하고자 하는 과제는, 우수한 축열성을 발현하는 축열 시트를 제공하는 것에 있다.
또, 본 개시의 실시형태가 해결하고자 하는 과제는, 축열 부재, 전자 디바이스, 및 축열 시트의 제조 방법을 제공하는 것에도 있다.
과제를 해결하기 위한 구체적 수단에는, 이하의 양태가 포함된다.
(1) 축열재를 포함하는 축열 시트로서,
축열 시트는, 축열재의 적어도 일부를 내포하는 마이크로 캡슐을 포함하고,
축열 시트의 전체 질량에 대한 축열재의 함유 비율이 65질량% 이상인, 축열 시트.
(2) 바인더를 더 포함하는 (1)에 기재된 축열 시트.
(3) 바인더가, 수용성 폴리머인 (2)에 기재된 축열 시트.
(4) 수용성 폴리머가, 폴리바이닐알코올인 (3)에 기재된 축열 시트.
(5) 바인더의 함유 비율이, 마이크로 캡슐의 전체 질량에 대하여, 15질량% 이하인 (2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 축열 시트.
(6) 축열재가, 잠열 축열재를 포함하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(7) 축열 시트의 전체 질량에 대한 마이크로 캡슐의 함유 비율이 75질량% 이상인 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(8) 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량이, 축열재의 질량에 대하여, 12질량% 이하인 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(9) 마이크로 캡슐의 캡슐벽이, 폴리우레탄우레아, 폴리우레탄, 및 폴리우레아로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(10) 마이크로 캡슐이 식 (1)의 관계를 충족시키는, (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
식 (1) δ/Dm≤0.010
δ는, 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 두께(μm)를 나타낸다. Dm은, 마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경(μm)을 나타낸다.
(11) 공극률이, 15체적% 이하인 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(12) 축열 시트의 전체 질량에 대한 축열재의 함유 비율이 80질량% 이상인 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(13) 열전도성 재료를 더 포함하는 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(14) 열전도성 재료의 함유 비율이, 축열 시트의 전체 질량에 대하여 2질량% 이상인 (13)에 기재된 축열 시트.
(15) 열전도성 재료의 열전도율이, 50Wm-1K-1 이상인 (13) 또는 (14)에 기재된 축열 시트.
(16) 축열재의 전체 질량에 대하여, 융점이 0℃ 이상인 직쇄상의 지방족 탄화 수소의 함유량이, 98질량% 이상인 (1) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(17) 잠열 용량이, 135J/ml 이상인 (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(18) 잠열 용량이, 160J/g 이상인 (1) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트.
(19) (1) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트와, 기재를 갖는 축열 부재.
(20) 기재의, 축열 시트를 갖는 측과는 반대 측에 밀착층을 갖는 (19)에 기재된 축열 부재.
(21) 기재와 축열 시트의 사이에, 이(易)접착층을 갖는 (19) 또는 (20)에 기재된 축열 부재.
(22) 보호층을 더 갖는 (19) 내지 (21)에 기재된 축열 부재.
(23) 축열 시트의 두께가, 축열 부재의 두께에 대하여 80% 이상인 (19) 내지 (22) 중 어느 하나에 기재된 축열 부재.
(24) (1) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 축열 시트, 또는 (19) 내지 (23) 중 어느 하나에 기재된 축열 부재를 포함하는, 전자 디바이스.
(25) 발열체를 더 포함하는, (24)에 기재된 전자 디바이스.
(26) 축열재와, 폴리아이소사이아네이트와, 폴리올 및 폴리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 활성 수소 함유 화합물과, 유화제를 혼합하여, 축열재의 적어도 일부를 내포한 마이크로 캡슐을 포함하는 분산액을 제작하는 공정과,
분산액에 대하여 실질적으로 바인더를 첨가하지 않고, 분산액을 이용하여 축열 시트를 제작하는 공정을 갖는 축열 시트의 제조 방법.
(27) 마이크로 캡슐이 식 (1)의 관계를 충족시키는, (26)에 기재된 축열 시트의 제조 방법.
식 (1) δ/Dm≤0.010
δ는, 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 두께(μm)를 나타낸다. Dm은, 마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경(μm)을 나타낸다.
(28) 유화제가, 폴리아이소사이아네이트와 결합할 수 있는, (26) 또는 (27)에 기재된 축열 시트의 제조 방법.
본 개시의 실시형태에 의하면, 우수한 축열성을 발현하는 축열 시트, 축열 부재, 전자 디바이스, 및 축열 시트의 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 개시의 축열 시트 및 축열 부재에 대하여, 상세하게 설명한다.
또한, 본 개시의 실시형태에 관한 구성 요건의 설명은, 본 개시의 대표적인 실시형태에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 개시는 그와 같은 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "~"를 이용하여 나타난 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 나타낸다. 본 개시에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정의 수치 범위로 기재된 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 또, 본 개시에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정의 수치 범위로 기재된 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 하나의 수치 범위로 기재된 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 또, 본 명세서 중에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
또, 본 개시에 있어서, "질량%"와 "중량%"는 동일한 의미이며, "질량부"와 "중량부"는 동일한 의미이다.
또한, 본 개시에 있어서, 2 이상의 바람직한 양태의 조합은, 보다 바람직한 양태이다.
본 개시에 있어서, 조성물 또는 층 중의 각 성분의 양은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우, 특별히 설명하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 상기 복수의 물질의 합계량을 의미한다.
<축열 시트>
본 개시의 축열 시트는, 축열재를 포함하는 축열 시트이며, 축열 시트는, 축열재의 적어도 일부를 내포하는 마이크로 캡슐을 포함하고, 축열 시트의 전체 질량에 대한 축열재의 함유 비율이 65질량% 이상이다.
종래부터, 예를 들면 상기 특허문헌 1~2에 기재되는 바와 같이, 마이크로 캡슐을 포함하는 축열성이 있는 시트는 제안되어 있다. 그러나, 최근 스마트폰의 소형화 및 박막화가 진행되고, 또 방진 기능 또는 방수 기능의 탑재에 수반하여, 종래보다 많은 열량을 축열할 수 있는 축열 시트가 요구되고 있다.
본 개시의 축열 시트는, 축열 시트에 포함된 축열재(특히, 마이크로 캡슐의 코어부에 포함된 축열재)의, 고체-액체 간에서의 상변화에 따르는 열의 수수(授受)에 의하여 축열 기능을 발현한다. 이로써, 예를 들면 열을 발하는 발열체에 있어서의 열의 흡방출이 가능하다. 그리고, 본 개시의 축열 시트는, 종래 달성할 수 없었던 축열재의 존재량을, 종래에 비하여 큰 폭으로 증가한 구조로 함으로써, 보다 우수한 축열 기능을 발현한다. 이로써, 종래 기술보다 많은 열량을 축열할 수 있는 축열 시트를 제공할 수 있다.
또, 축열재로서 잠열 축열재를 이용한 경우는, 예를 들면 발열체에 있어서의 열을 축열재가 잠열 대신에 흡방출하는 것이 가능하다.
또한, 후술하는 바와 같이, 본 개시의 축열 시트의 제조 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 소정의 축열 시트를 제조할 때에, 마이크로 캡슐의 분산액에 바인더를 첨가하지 않고, 축열 시트를 제작함으로써, 축열 시트 중의 마이크로 캡슐의 함유 비율을 늘릴 수 있으며, 결과적으로 축열 시트 중의 축열재의 함유 비율을 늘릴 수 있다. 즉, 축열 시트 중에 있어서의 바인더양을 저감시킴으로써, 축열 시트 중의 축열재의 함유 비율을 늘릴 수 있다.
또, 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 벽두께를 얇게 함(바꾸어 말하면, 마이크로 캡슐 중의 캡슐벽의 질량 비율을 저하시킴)으로써, 축열 시트 중에 있어서의 축열재의 함유 비율을 늘릴 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명에 있어서는, 축열 시트 중의 바인더양을 저감시키고, 또한 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 벽두께를 얇게 함으로써, 보다 효과가 우수한 축열 시트가 얻어진다.
[마이크로 캡슐]
본 개시의 마이크로 캡슐은, 코어부와, 코어부를 이루는 코어재(내포되는 것(내포 성분이라고도 한다.))를 내포하기 위한 벽부를 갖고, 벽부를 "캡슐벽"이라고도 한다.
[[코어재]]
본 개시에 있어서의 마이크로 캡슐은, 코어재(내포 성분)로서, 축열재를 내포한다.
축열재의 적어도 일부가 마이크로 캡슐에 내포되어 존재하므로, 축열재는 온도에 따른 상(相) 상태에서 안정적으로 존재할 수 있다.
-축열재-
축열재로서는, 온도 변화에 따른 융해와 응고의 상태 변화를 수반하는 고상-액상 간의 상변화를 반복할 수 있는 재료로부터, 열량 제어 혹은 열 이용 등의 피대상물(예를 들면 발열체) 또는 목적 등에 따라, 적절히 선택할 수 있다.
축열재의 상변화는, 축열재 자체가 갖는 융점에 근거하는 것이 바람직하다.
축열재로서는, 예를 들면 축열 시트의 외부에서 발생한 열을 현열(顯熱)로서 축적할 수 있는 재료, 및 축열 시트의 외부에서 발생한 열을 잠열로서 축적할 수 있는 재료(이하, "잠열 축열재"라고도 한다.) 중 어느 것이어도 된다. 축열재는, 축적한 열을 방출할 수 있는 것인 것이 바람직하다.
그중에서도, 수수 가능한 열량의 제어, 열의 제어 속도, 및 열량의 크기의 관점에서, 축열재는 잠열 축열재가 바람직하다.
(잠열 축열재)
잠열 축열재란, 축열 시트의 외부에서 발생한 열을 잠열로서 축열하고, 재료에 의하여 정해진 융점을 상변화 온도로 하여 융해와 응고의 사이의 변화를 반복함으로써 잠열에 의한 열의 수수가 행해지는 재료를 가리킨다.
잠열 축열재는, 융점에서의 융해열 및 응고점에서의 응고열을 이용하여, 고체-액체 간의 상변화를 수반하여 축열하고, 또 방열할 수 있다.
잠열 축열재는, 융점을 가져 상변화가 가능한 화합물로부터 선택할 수 있다.
잠열 축열재로서는, 예를 들면 얼음(물); 파라핀(예를 들면, 아이소파라핀, 노멀 파라핀) 등의 지방족 탄화 수소; 무기염; 트라이(카프릴·카프르산)글리세릴, 미리스트산 메틸(융점 16℃~19℃), 미리스트산 아이소프로필(융점 167℃), 및 프탈산 다이뷰틸(융점 -35℃) 등의 유기산 에스터계 화합물; 다이아이소프로필나프탈렌(융점 67℃~70℃) 등의 알킬나프탈렌계 화합물, 1-페닐-1-자일릴에테인(융점 -50℃ 미만) 등의 다이아릴알케인계 화합물, 4-아이소프로필바이페닐(융점 11℃) 등의 알킬바이페닐계 화합물, 트라이아릴메테인계 화합물, 알킬벤젠계 화합물, 벤질나프탈렌계 화합물, 다이아릴알킬렌계 화합물, 아릴인데인계 화합물 등의 방향족 탄화 수소; 동백유, 대두유, 옥수수유, 면실유(綿實油), 채종유(菜種油), 올리브유, 야자유, 피마자유, 어유(魚油) 등의 천연 동식물유; 광물유 등의 천연물 고비점 유분 등을 들 수 있다.
잠열 축열재 중에서도, 우수한 축열성을 발현하는 관점에서, 파라핀이 바람직하다.
파라핀으로서는, 융점이 0℃ 이상인 직쇄상의 지방족 탄화 수소가 바람직하고, 융점이 0℃ 이상이며, 또한 탄소수 14 이상의 직쇄상의 지방족 탄화 수소가 보다 바람직하다.
융점이 0℃ 이상인 직쇄상의 지방족 탄화 수소로서는, n-테트라데케인(융점 6℃), n-펜타데케인(융점 10℃), n-헥사데케인(융점 18℃), n-헵타데케인(융점 22℃), n-옥타데케인(융점 28℃), n-노나데케인(융점 32℃), n-에이코세인(융점 37℃), n-헨이코세인(융점 40℃), n-도코세인(융점 44℃), n-트라이코세인(융점 48℃~50℃), n-테트라코세인(융점 52℃), n-펜타코세인(융점 53℃~56℃), n-헥사코세인(융점 55~58℃), n-헵타코세인(융점 60℃), n-옥타코세인(융점 62℃), n-노나코세인(융점 63℃~66℃), 및 n-트라이아콘테인(융점 66℃) 등을 들 수 있다. 그중에서도, n-헵타데케인(융점 22℃), n-옥타데케인(융점 28℃), n-노나데케인(융점 32℃), n-에이코세인(융점 37℃), n-헨이코세인(융점 40℃), n-도코세인(융점 44℃), n-트라이코세인(융점 48~50℃), n-테트라코세인(융점 52℃), n-펜타코세인(융점 53~56℃), n-헥사코세인(융점 60℃), n-헵타코세인(융점 60℃), 또는 n-옥타코세인(융점 62℃)이 바람직하게 이용된다.
축열재로서, 융점이 0℃ 이상인 직쇄상의 지방족 탄화 수소를 사용하는 경우, 융점이 0℃ 이상인 직쇄상의 지방족 탄화 수소의 함유량은, 축열재의 함유량에 대하여, 80질량% 이상이 바람직하고, 90질량% 이상이 보다 바람직하며, 95질량% 이상이 더 바람직하고, 98질량% 이상이 특히 바람직하다. 상한으로서는, 100질량%를 들 수 있다.
무기염으로서는, 무기 수화염이 바람직하고, 예를 들면 알칼리 금속의 염화물의 수화물(예: 염화 나트륨 이수화물 등), 알칼리 금속의 아세트산염의 수화물(예: 아세트산 나트륨 수화물 등), 알칼리 금속의 황산염의 수화물(예: 황산 나트륨 수화물 등), 알칼리 금속의 싸이오 황산염의 수화물(예: 싸이오 황산 나트륨 수화물 등), 알칼리 토류 금속의 황산염의 수화물(예: 황산 칼슘 수화물 등), 및 알칼리 토류 금속의 염화물의 수화물(예: 염화 칼슘 수화물 등) 등을 들 수 있다.
축열재의 융점은, 열을 발하는 발열체의 종류, 발열체의 발열 온도, 냉각 후의 온도 또는 유지 온도, 및 냉각하는 방법 등의 목적 등에 따라 선택하면 된다. 융점을 적절히 선택함으로써, 예를 들면 열을 발하는 발열체의 온도를, 과하게 냉각되지 않을 정도의 적당한 온도로 안정적으로 유지할 수 있다.
축열재는, 목적으로 하는 온도 영역(예를 들면 발열체의 동작 온도; 이하, "열제어 영역"이라고도 한다.)의 중심 온도에 융점을 갖는 재료를 중심으로 선택되는 것이 바람직하다.
축열재의 선택은, 축열재의 융점에 따라 열제어 영역에 맞추어 선택할 수 있다. 열제어 영역은, 용도(예를 들면, 발열체의 종류)에 따라 설정된다.
구체적으로는, 선택하는 축열재의 융점은 열제어 영역에 따라 다르지만, 축열재로서, 예를 들면, 이하의 융점을 갖는 것을 적합하게 선택할 수 있다. 용도가, 예를 들면 전자 디바이스(특히, 소형 혹은 휴대용 또는 핸디형 전자 디바이스)인 경우에 적합하다.
(1) 상기한 축열재(바람직하게는 잠열 축열재) 중에서는, 융점이 0℃ 이상 80℃ 이하인 축열재가 바람직하다.
융점이 0℃ 이상 80℃ 이하인 축열재를 이용하는 경우, 융점이 0℃ 미만 또는 80℃ 초과인 재료는 축열재에는 포함되지 않는다. 융점이 0℃ 미만 또는 80℃ 초과인 재료 중, 액체의 상태에 있는 재료는, 용매로서 축열재와 병용되어도 된다.
(2) 상기 중에서는, 융점이 10℃ 이상 70℃ 이하인 축열재가 바람직하다.
융점이 10℃ 이상 70℃ 이하인 축열재를 이용하는 경우, 융점이 10℃ 미만 또는 70℃ 초과인 재료는 축열재에는 포함되지 않는다. 융점이 10℃ 미만 또는 70℃ 초과인 재료 중, 액체의 상태에 있는 재료는, 용매로서 축열재와 병용되어도 된다.
(3) 나아가서는, 융점이 15℃ 이상 50℃ 이하인 축열재가 바람직하다.
융점이 15℃ 이상 50℃ 이하인 축열재를 이용하는 경우, 융점이 15℃ 미만 또는 50℃ 초과인 재료는 축열재에는 포함되지 않는다. 융점이 15℃ 미만 또는 50℃ 초과인 재료 중, 액체의 상태에 있는 재료는, 용매로서 축열재와 병용되어도 된다. (4) 또한, 상기 (2) 중에서는, 융점이 20~62℃인 축열재도 바람직하다.
특히, 박형 또는 휴대용 노트북 컴퓨터, 태블릿, 및 스마트폰 등의 전자 디바이스의 발열체는, 작동 온도가 20~65℃인 경우가 많아, 융점이 20~62℃인 축열재를 이용하는 것이 적합하다. 융점이 20~62℃인 축열재를 이용하는 경우, 융점이 20℃ 미만 또는 62℃ 초과인 재료는 축열재에는 포함되지 않는다. 융점이 20℃ 미만 또는 62℃ 초과인 재료 중, 액체의 상태에 있는 재료는, 용제로서 축열재와 병용되어도 되지만, 실질적으로 용제를 포함하지 않는 것이 발열체가 발하는 열을 많이 흡열하는 점에서 바람직하다.
축열재는, 1종 단독으로 포함되어도 되고, 복수의 종류를 혼합하여 포함되어도 된다. 축열재를 1종 단독으로 또는 융점이 다른 복수를 사용함으로써, 용도에 따라 축열성을 발현하는 온도 영역 및 축열량을 조절할 수 있다.
축열재의 축열 작용을 얻고자 하는 중심 온도에 융점을 갖는 축열재를 중심으로, 그 전후에 융점을 갖는 축열재를 혼합함으로써, 축열 가능한 온도 영역을 넓힐 수 있다. 축열재로서 파라핀을 이용하는 경우를 예로 구체적으로 설명하면, 축열재의 축열 작용을 얻고자 하는 중심 온도에 융점을 갖는 파라핀 a를 중심 재료로서 이용하여, 파라핀 a와, 파라핀 a의 전후에 탄소수를 갖는 다른 파라핀을 혼합함으로써, 넓은 온도 영역(열제어 영역)을 갖도록 재료 설계할 수도 있다. 또, 축열 작용을 얻고자 하는 중심 온도에 융점을 갖는 파라핀의 함유 비율은, 축열재 전체 질량에 대하여, 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 95질량% 이상인 것이 더 바람직하다.
본 개시에 있어서의 잠열 축열재로서 예를 들면 파라핀을 이용하는 경우, 파라핀을 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종류 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 융점이 다른 파라핀을 복수 이용하는 경우, 축열성을 발현하는 온도 영역을 넓게 할 수 있다.
복수의 파라핀을 이용하는 경우에는, 흡열성을 저하시키지 않기 위하여, 분기쇄상의 파라핀을 실질적으로 포함하지 않고, 직쇄상의 파라핀만의 혼합물이 바람직하다. 여기에서, 분기쇄상의 파라핀을 실질적으로 포함하지 않는다란, 분기쇄상의 파라핀의 함유량이, 파라핀의 전체 질량에 대하여, 5질량% 이하인 것을 의미하고, 2질량% 이하가 바람직하며, 1질량% 이하가 더 바람직하다. 축열성을 발현하는 온도 영역 및 축열량의 관점에서, 파라핀 전체 질량에 대한 주된 파라핀의 함유 비율은, 80질량%~100질량%인 것이 바람직하고, 90질량%~100질량%인 것이 보다 바람직하며, 95질량%~100질량%인 것이 더 바람직하다. 또한, "주된 파라핀"이란, 함유되는 복수의 파라핀 중, 가장 함유량이 많은 파라핀을 가리킨다. 주된 파라핀의 함유량은, 복수의 파라핀의 합계량의 50질량% 이상인 것이 바람직하다.
또, 축열재(바람직하게는 잠열 축열재)의 전체량에 대한 파라핀의 함유 비율로서는, 80질량%~100질량%인 것이 바람직하고, 90질량%~100질량%인 것이 보다 바람직하며, 95질량%~100질량%인 것이 더 바람직하다.
본 개시의 축열 시트에서는, 적어도 마이크로 캡슐에 내포된 축열재를 포함하지만, 축열재가 마이크로 캡슐의 외부에 존재하고 있어도 된다. 즉, 본 개시의 축열 시트는, 마이크로 캡슐에 내포된 축열재와, 축열 시트 내이며 마이크로 캡슐 외에 있는 축열재를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 축열 시트에 포함되는 축열재의 전체량 중, 95질량% 이상의 축열재가 마이크로 캡슐에 내포되어 있는 상태에 있는 것이 바람직하다. 즉, 축열 시트에 포함되는 축열재의 전체량 중, 마이크로 캡슐에 내포되는 축열재의 함유 비율(내포율)은 95질량% 이상이 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 100질량%를 들 수 있다.
축열 시트 중의 축열재는, 전체량의 95질량% 이상에 상당하는 축열재가 마이크로 캡슐에 내포되어 있음으로써, 고온 시에 액체가 된 축열재가 축열 시트 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있어, 축열 시트가 이용되고 있는 주변의 부재 등을 오염시키지 않고, 또한 축열 시트로서의 축열능을 유지할 수 있는 등의 관점에서 유리하다.
축열재의 축열 시트에 있어서의 함유 비율은, 축열 시트의 축열성의 관점에서, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 65질량% 이상이며, 그중에서도, 75질량% 이상인 것이 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 축열재의 축열 시트에 있어서의 함유 비율은, 축열 시트의 축열성의 관점에서, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 99.9질량% 이하인 것이 바람직하고, 99질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 98질량% 이하인 것이 더 바람직하다.
축열 시트 중에 있어서의 축열재의 함유 비율의 측정은, 이하의 방법에 의하여 실시한다.
먼저, 축열 시트로부터 축열재를 취출하여, 축열재의 종류를 동정(同定)한다. 또한, 축열재가 복수 종으로 구성되는 경우에는, 그 혼합비도 동정한다. 동정하는 방법으로서는, NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 측정 및 IR(infrared spectroscopy) 측정 등의 공지의 방법을 들 수 있다. 또, 축열 시트로부터 축열재를 취출하는 방법으로서는, 축열 시트를 용매(예를 들면, 유기 용매)에 침지하여 축열재를 추출하는 방법을 들 수 있다.
다음으로, 상기 절차에 의하여 동정된 축열 시트 중에 포함되어 있던 축열재를 별도 준비하여, 그 축열재 단독의 흡열량(J/g)을 시차 주사 열량 측정(DSC)을 이용하여 측정한다. 얻어진 흡열량을, 흡열량 A로 한다. 또한, 상술한 바와 같이, 축열재가 복수 종으로 구성되는 경우는, 그 혼합 비율의 축열재를 별도 준비하여, 상기 흡열량의 측정을 실시한다.
다음으로, 축열 시트의 흡열량을 상기와 동일한 방법으로 측정한다. 얻어진 흡열량을, 흡열량 B로 한다.
다음으로, 흡열량 A에 대한 흡열량 B의 비율 X(%){(B/A)×100}를 산출한다. 이 비율 X는, 축열 시트 중의 축열재의 함유 비율(축열 시트의 전체 질량에 대한, 축열재의 함유량의 비율)에 해당한다. 예를 들면, 만일, 축열 시트가 축열재만으로 구성되는 경우는, 흡열량 A와 흡열량 B는 동일한 값이 되어, 상기 비율 X(%)는 100%가 된다. 그에 대하여, 축열 시트 중에 있어서의 축열재의 함유 비율이 소정 비율인 경우, 흡열량은 그 비율에 따른 값이 된다. 즉, 흡열량 A와 B를 비교함으로써, 축열 시트 중에 있어서의 축열재의 함유 비율을 구할 수 있다.
-다른 성분-
마이크로 캡슐에 코어재로서 내포할 수 있는 다른 성분으로서는, 예를 들면 용매, 및 난연제 등의 첨가제를 들 수 있다.
마이크로 캡슐에는 코어재로서 다른 성분을 내포할 수 있지만, 축열성의 관점에서, 코어재에서 차지하는 축열재의 함유 비율은, 코어재의 전체량에 대하여, 80질량%~100질량%인 것이 바람직하고, 100질량%인 것이 보다 바람직하다.
(용매)
마이크로 캡슐은, 코어재로서, 본 개시에 있어서의 효과를 현저히 저해하지 않는 범위에서, 오일 성분으로서 용매를 포함하고 있어도 된다.
용매로서는, 융점이, 축열 시트가 사용되는 온도 영역(열제어 영역; 예를 들면, 발열체의 동작 온도)으로부터 벗어나 있는 앞서 설명한 축열재를 들 수 있다. 즉, 용매는, 열제어 영역에 있어서 액체의 상태이며 상변화 등 하지 않는 것을 가리키고, 열제어 영역 내에 있어서 상전이를 일으켜 흡방열 반응이 발생하는 축열재와 구별된다.
내포 성분 중에 있어서의 용매의 함유 비율은, 내포 성분의 전체 질량에 대하여 30질량% 미만이 바람직하고, 10질량% 미만인 것이 보다 바람직하며, 1질량% 이하인 것이 더 바람직하다. 하한은 특별히 제한되지 않지만, 0질량%를 들 수 있다.
또한, 용매는 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
(첨가제)
마이크로 캡슐에 있어서의 코어재에는, 상기 성분 외에, 필요에 따라, 예를 들면 자외선 흡수제, 광안정화제, 산화 방지제, 왁스, 및 악취 억제제 등의 첨가제를 내포할 수 있다.
~마이크로 캡슐의 함유 비율~
마이크로 캡슐의 축열 시트 중에 있어서의 함유 비율은, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 70질량% 이상인 경우가 많다. 그중에서도, 75질량% 이상이 바람직하다. 마이크로 캡슐의 함유 비율을 75질량% 이상으로 함으로써, 축열 시트의 전체 질량에 대한 축열재의 존재량을 증가시킬 수 있으며, 결과적으로 우수한 축열성을 나타내는 축열 시트가 된다.
마이크로 캡슐의 축열 시트 중에 있어서의 함유 비율은, 축열성의 관점에서 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 마이크로 캡슐의 축열 시트 중에 있어서의 함유 비율은, 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 85질량%~99질량%인 것이 보다 바람직하며, 90질량%~99질량%인 것이 더 바람직하다.
마이크로 캡슐은 1종류여도 되고 2종류 이상 혼합하여 사용해도 된다.
[[벽부(캡슐벽)]]
본 개시에 있어서의 마이크로 캡슐은, 코어재를 내포하는 벽부(캡슐벽)를 갖는다.
마이크로 캡슐이 캡슐벽을 가짐으로써, 캡슐 입자를 형성하고, 코어부를 이루는 앞서 설명한 코어재를 내포할 수 있다.
-캡슐벽 형성 재료-
마이크로 캡슐에 있어서의 캡슐벽을 형성하는 재료로서는, 폴리머이면 특별히 제한은 없고, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리우레탄우레아, 멜라민 수지, 및 아크릴 수지 등을 들 수 있다. 캡슐벽을 얇게 하여 우수한 축열성을 부여하는 관점에서, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리우레탄우레아 또는 멜라민 수지가 바람직하고, 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 폴리우레탄우레아가 보다 바람직하다. 또, 벽재와 축열재의 계면에서 축열재의 상변화 또는 구조 변화 등이 발생하기 어려워지는 일이 있는 경우를 방지하는 관점에서도, 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 폴리우레탄우레아가 보다 바람직하다.
또, 마이크로 캡슐은, 변형되는 입자로서 존재하고 있는 것이 바람직하다.
마이크로 캡슐이 변형되는 입자인 경우, 부서지지 않고 변형될 수 있어, 마이크로 캡슐의 충전율을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 축열 시트에 있어서의 축열재의 양을 늘리는 것이 가능해져, 보다 우수한 축열성을 실현할 수 있다. 이러한 관점에서는, 캡슐벽을 형성하는 재료로서는, 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 폴리우레탄우레아가 바람직하다.
마이크로 캡슐이 부서지지 않고 변형된다는 것은, 변형량의 정도는 불문하고, 개개의 마이크로 캡슐에 외압이 주어지지 않은 상태에서의 형상으로부터 변형이 확인되면 변형된 상태라고 파악할 수 있다. 예를 들면, 시트 내에 마이크로 캡슐을 조밀하게 존재시키고자 한 경우 등에 있어서, 시트 내에서 마이크로 캡슐끼리가 서로 눌려 각 캡슐이 압력을 받아도 파괴되지 않고, 캡슐에 가해지는 압력을 변형에 의하여 완화하여, 코어재의 내포 상태를 유지하는 성질을 말한다.
마이크로 캡슐에 발생하는 변형에는, 시트 내에 있어서 마이크로 캡슐끼리가 서로 눌린 경우에, 예를 들면 구면끼리가 접촉하여 평면상의 접촉면이 발생하는 변형 등이 포함된다.
상기의 관점에서, 마이크로 캡슐의 변형률은, 10% 이상이 바람직하고, 30% 이상이 보다 바람직하다. 또, 마이크로 캡슐의 변형률의 상한은, 캡슐의 물리적인 강도, 내구성의 관점에서, 80% 이하로 해도 된다.
~폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리우레탄우레아~
본 개시에 있어서의 마이크로 캡슐의 캡슐벽은, 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 폴리우레탄우레아를 포함하는 것이 바람직하다.
폴리우레탄, 폴리우레아 및 폴리우레탄우레아는, 보존 안정성의 관점에서, 폴리아이소사이아네이트에서 유래하는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 폴리우레탄, 폴리우레아 및 폴리우레탄우레아는, 보존 안정성의 관점에서, 폴리아이소사이아네이트를 이용하여 얻어지는 폴리머인 것이 바람직하다.
또한, 폴리우레탄이란 우레탄 결합을 복수 갖는 폴리머이며, 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 반응 생성물인 것이 바람직하다.
또, 폴리우레아란 우레아 결합을 복수 갖는 폴리머이며, 폴리아민과 폴리아이소사이아네이트의 반응 생성물인 것이 바람직하다.
또, 폴리우레탄우레아란 우레탄 결합 및 우레아 결합을 갖는 폴리머이며, 폴리올과, 폴리아민과, 폴리아이소사이아네이트의 반응 생성물인 것이 바람직하다. 또한, 폴리올과 폴리아이소사이아네이트를 반응시킬 때에, 폴리아이소사이아네이트의 일부가 물과 반응하여 폴리아민이 되어, 결과적으로 폴리우레탄우레아가 얻어지는 경우가 있다.
폴리우레탄, 폴리우레아 및 폴리우레탄우레아는, 유리 전이 온도가 낮기 때문에, 폴리우레탄, 폴리우레아 또는 폴리우레탄우레아를 캡슐벽으로서 갖는 마이크로 캡슐은, 부서지지 않고 변형될 수 있다. 그 결과, 마이크로 캡슐의 충전율을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 축열 시트에 있어서의 축열재의 양을 늘리는 것이 가능해져, 보다 우수한 축열성을 실현할 수 있다.
폴리우레탄, 폴리우레아, 및 폴리우레탄우레아를 형성하는 재료는, 방향족 폴리아이소사이아네이트 및 지방족 폴리아이소사이아네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 그중에서도, 형성되는 캡슐벽은, 방향족 폴리아이소사이아네이트에서 유래하는 구조 부분 및 지방족 폴리아이소사이아네이트에서 유래하는 구조 부분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 구조 부분을 갖는, 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 폴리우레탄우레아를 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 벽두께를 얇게 해도 안정된 마이크로 캡슐이 얻어지기 쉽다.
또한, "구조 부분"이란, 우레탄 반응 또는 우레아 반응시킴으로써 얻어지는 구조를 가리킨다.
또, 상술한 바와 같이, 폴리우레탄, 폴리우레아, 및 폴리우레탄우레아를 형성하는 재료로서는, 폴리아이소사이아네이트(예를 들면, 방향족 폴리아이소사이아네이트 및 지방족 폴리아이소사이아네이트) 이외에, 폴리올 및 폴리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물(활성 수소 함유 화합물)을 들 수 있다.
방향족 폴리아이소사이아네이트로서는, 예를 들면 m-페닐렌다이아이소사이아네이트, p-페닐렌다이아이소사이아네이트, 2,6-톨릴렌다이아이소사이아네이트, 2,4-톨릴렌다이아이소사이아네이트, 나프탈렌-1,4-다이아이소사이아네이트, 다이페닐메테인-4,4'-다이아이소사이아네이트, 3,3'-다이메톡시-바이페닐다이아이소사이아네이트, 3,3'-다이메틸다이페닐메테인-4,4'-다이아이소사이아네이트, 자일릴렌-1,4-다이아이소사이아네이트, 자일릴렌-1,3-다이아이소사이아네이트, 4-클로로자일릴렌-1,3-다이아이소사이아네이트, 2-메틸자일릴렌-1,3-다이아이소사이아네이트, 4,4'-다이페닐프로페인다이아이소사이아네이트, 및 4,4'-다이페닐헥사플루오로프로페인다이아이소사이아네이트 등을 들 수 있다.
지방족 폴리아이소사이아네이트로서는, 예를 들면 트라이메틸렌다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트, 프로필렌-1,2-다이아이소사이아네이트, 뷰틸렌-1,2-다이아이소사이아네이트, 사이클로헥실렌-1,2-다이아이소사이아네이트, 사이클로헥실렌-1,3-다이아이소사이아네이트, 사이클로헥실렌-1,4-다이아이소사이아네이트, 다이사이클로헥실메테인-4,4'-다이아이소사이아네이트, 1,4-비스(아이소사이아네이트메틸)사이클로헥세인, 1,3-비스(아이소사이아네이트메틸)사이클로헥세인, 아이소포론다이아이소사이아네이트, 라이신다이아이소사이아네이트, 및 수소화 자일릴렌다이아이소사이아네이트 등을 들 수 있다.
이상에서는 2관능인 지방족 폴리아이소사이아네이트 및 방향족 폴리아이소사이아네이트로서 다이아이소사이아네이트 화합물을 예시했지만, 폴리아이소사이아네이트로서는, 지방족 폴리아이소사이아네이트 및 방향족 폴리아이소사이아네이트로서 다이아이소사이아네이트 화합물로부터 유추되는 3관능의 트라이아이소사이아네이트 화합물, 및 4관능의 테트라아이소사이아네이트 화합물도 포함된다.
또, 상기 폴리아이소사이아네이트와, 에틸렌글라이콜계 화합물 또는 비스페놀계 화합물 등의 2관능 알코올 또는 페놀과의 부가물도 사용할 수 있다.
폴리아이소사이아네이트를 이용한 축합체, 중합체 또는 부가체의 예로서는, 상기의 2관능 아이소사이아네이트 화합물의 3량체인 뷰렛체 또는 아이소사이아누레이트체, 트라이메틸올프로페인 등의 폴리올과 2관능 아이소사이아네이트 화합물의 부가체로서 다관능으로 한 화합물, 벤젠아이소사이아네이트의 포말린 축합물, 메타크릴로일옥시에틸아이소사이아네이트 등의 중합성기를 갖는 폴리아이소사이아네이트의 중합체, 및 라이신트라이아이소사이아네이트 등을 들 수 있다.
폴리아이소사이아네이트에 대해서는, "폴리우레탄 수지 핸드북"(이와타 게이지 편, 닛칸 고교 신분샤 발행(1987))에 기재되어 있다.
상기 중에서도, 마이크로 캡슐의 캡슐벽은, 3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트의 중합물을 포함하는 양태가 바람직하다.
3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트로서는, 예를 들면 3관능 이상의 방향족 폴리아이소사이아네이트, 및 3관능 이상의 지방족 폴리아이소사이아네이트 등을 들 수 있다. 3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트의 예로서는, 2관능의 폴리아이소사이아네이트(분자 중에 2개의 아이소사이아네이트기를 갖는 화합물)와 분자 중에 3개 이상의 활성 수소기를 갖는 화합물(예를 들면, 3관능 이상의 폴리올, 폴리아민, 또는 폴리싸이올 등)의 어덕트체(부가물)로서 3관능 이상으로 한 폴리아이소사이아네이트(어덕트형), 또는 2관능의 폴리아이소사이아네이트의 3량체(뷰렛형 또는 아이소사이아누레이트형)도 바람직하다.
3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트의 구체적인 예로서는, 2,6-톨릴렌다이아이소사이아네이트, 2,4-톨릴렌다이아이소사이아네이트 또는 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트와 트라이메틸올프로페인의 부가물, 뷰렛체, 아이소사이아누레이트체 등을 들 수 있다.
어덕트형의 3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트는, 출시되어 있는 시판품을 이용해도 되고, 시판품의 예로서는, 타케네이트(등록 상표) D-102, D-103, D-103H, D-103M2, P49-75S, D-110N, D-120N(아이소사이아네이트값=3.5mmol/g), D-140N, D-160N(이상, 미쓰이 가가쿠 주식회사제), 데스모듈(등록 상표) L75, UL57SP(스미카 바이엘 우레탄 주식회사제), 코로네이트(등록 상표) HL, HX, L(닛폰 폴리우레탄 주식회사제), P301-75E(아사히 가세이 주식회사제), 버노크(등록 상표) D-750(DIC 주식회사제) 등을 들 수 있다.
그중에서도, 어덕트형의 3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트로서, 미쓰이 가가쿠 주식회사제의 타케네이트(등록 상표) D-110N, D-120N, D-140N, D-160N, 및 DIC 주식회사제의 버노크(등록 상표) D-750으로부터 선택되는 적어도 1종이 보다 바람직하다.
아이소사이아누레이트형의 3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트는, 출시되어 있는 시판품을 이용해도 되고, 예를 들면 타케네이트(등록 상표) D-127N, D-170N, D-170HN, D-172N, D-177N, D-204(미쓰이 가가쿠 주식회사제), 스미듈 N3300, 데스모듈(등록 상표) N3600, N3900, Z4470BA(스미카 바이엘 우레탄), 코로네이트(등록 상표) HX, HK(닛폰 폴리우레탄 주식회사제), 듀라네이트(등록 상표) TPA-100, TKA-100, TSA-100, TSS-100, TLA-100, TSE-100(아사히 가세이 주식회사제) 등을 들 수 있다.
뷰렛형의 3관능 이상의 폴리아이소사이아네이트는, 출시되어 있는 시판품을 이용해도 되고, 예를 들면 타케네이트(등록 상표) D-165N, NP1100(미쓰이 가가쿠 주식회사제), 데스모듈(등록 상표) N3200(스미카 바이엘 우레탄), 듀라네이트(등록 상표) 24A-100(아사히 가세이 주식회사제) 등을 들 수 있다.
폴리올이란, 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 화합물이며, 예를 들면 저분자 폴리올(예: 지방족 폴리올, 방향족 폴리올), 폴리에터계 폴리올, 폴리에스터계 폴리올, 폴리락톤계 폴리올, 피마자유계 폴리올, 폴리올레핀계 폴리올, 및 수산기 함유 아민계 화합물을 들 수 있다.
또한, 저분자 폴리올이란, 분자량이 300 이하인 폴리올을 의미하고, 예를 들면 에틸렌글라이콜, 다이에틸렌글라이콜, 및 프로필렌글라이콜 등의 2관능의 저분자 폴리올, 및 글리세린, 트라이메틸올프로페인, 헥세인트라이올, 펜타에리트리톨, 및 소비톨 등의 3관능 이상의 저분자 폴리올을 들 수 있다.
또한, 수산기 함유 아민계 화합물로서는, 예를 들면 아미노 화합물의 옥시알킬화 유도체 등으로서, 아미노알코올 등을 들 수 있다. 아미노알코올로서는, 예를 들면 에틸렌다이아민 등의 아미노 화합물의 프로필렌옥사이드 또는 에틸렌옥사이드 부가물인, N,N,N',N'-테트라키스[2-하이드록시프로필]에틸렌다이아민, N,N,N',N'-테트라키스[2-하이드록시에틸]에틸렌다이아민 등을 들 수 있다.
폴리아민이란, 2개 이상의 아미노기(제1급 아미노기 또는 제2급 아미노기)를 갖는 화합물이며, 다이에틸렌트라이아민, 트라이에틸렌테트라민, 1,3-프로필렌다이아민, 및 헥사메틸렌다이아민 등의 지방족 다가 아민; 지방족 다가 아민의 에폭시 화합물 부가물; 피페라진 등의 지환식 다가 아민; 3,9-비스-아미노프로필-2,4,8,10-테트라옥사스파이로-(5,5)운데케인 등의 복소환식 다이아민을 들 수 있다.
[[캡슐벽과 축열재의 비율]]
마이크로 캡슐에 있어서의 캡슐벽의 질량으로서는, 코어부에 포함되는 축열재의 질량에 대하여, 12질량% 이하인 것이 바람직하다. 캡슐벽의 질량이 내포 성분인 축열재에 대하여 12질량% 이하인 것은, 캡슐벽이 박벽(薄壁)인 것을 나타낸다. 캡슐벽을 박벽으로 함으로써, 축열 시트 중에 차지하는 축열재를 내포한 마이크로 캡슐의 함량이 높아지며, 그 결과, 축열성이 보다 우수한 것이 된다.
캡슐벽의 질량은, 축열재의 질량에 대하여, 10질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
또, 캡슐벽의 질량의 하한에 대해서는, 제한은 없지만, 마이크로 캡슐의 내압성을 유지하는 관점에서, 코어부에 포함되는 축열재의 질량에 대하여, 1질량% 이상인 것이 바람직하고, 2질량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 3질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 캡슐벽의 질량의 특히 바람직한 범위는, 2질량%~12질량%이다.
[[마이크로 캡슐의 물성]]
마이크로 캡슐의 입자경으로서는, 체적 기준의 메디안 직경(D50)으로 1μm~80μm인 것이 바람직하고, 10μm~70μm인 것이 보다 바람직하며, 15μm~50μm인 것이 더 바람직하다.
마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경은, 분산의 조건을 변경하는 것 등에 의하여, 바람직하게 제어할 수 있다.
여기에서, 마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경이란, 마이크로 캡슐 전체를 체적 누계가 50%가 되는 입자경을 임곗값으로 하여 2개로 나눈 경우에, 대경 측과 소경 측에서의 입자의 체적의 합계가 등량이 되는 직경을 말한다. 마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경은, 마이크로트랙 MT3300EXII(닛키소 주식회사제)를 이용하여 측정된다. 또한, 마이크로 캡슐의 분취 방법으로서는, 축열 시트를 예를 들면 2cm×2cm로 잘라내어, 물 등의 마이크로 캡슐이 용해되지 않는 용매 중에 24시간 이상 침지하고, 얻어진 용매 분산액을 원심분리함으로써 얻는다.
마이크로 캡슐의 입자경 분포는, 마이크로 캡슐이 가장 간극 없이 조밀하게 나열될 수 있도록 분포가 존재하고 있는 것이 바람직하다.
마이크로 캡슐이 변형하기 어려운 경우는, 큰 마이크로 캡슐 사이에 형성되는 간극을 메우도록, 작은 마이크로 캡슐이 존재하는 양태가 바람직하다. 즉, 입도 분포에 따라서는, 다분산인 분포 쪽이 양호한 경우가 있다.
한편, 마이크로 캡슐이 변형되어 간극이 메워지는 경우는, 마이크로 캡슐이 큰 쪽이, 보다 두꺼운 벽두께로 보다 많은 축열재를 내포할 수 있다. 따라서, 큰 마이크로 캡슐을 중심으로 한 입자경 분포, 즉, 큰 마이크로 캡슐의 분포가 샤프한 양태가 바람직하다.
입자경의 제어는, 예를 들면 마이크로 캡슐 형성 시의, 유상(油相) 성분의 입자경 분포를 제어하거나, 또는 유상의 안정성을 향상시킴으로써 행할 수 있다. 또, 입자경 분포를 좁게 하기 위해서는, 실린드리컬 밀 등의 유화 방법을 행하는 것을 생각할 수 있고, 원하는 유화 상태, 또는 유상의 입자경을 유지하기 위하여, 계면활성재 등의 설계를 고안할 수도 있다.
마이크로 캡슐의 캡슐벽의 두께(벽두께)로서는, 0.010μm~10μm가 바람직하고, 0.050μm~10μm가 보다 바람직하다. 마이크로 캡슐의 벽두께가 0.010μm 이상인 것으로, 코어재의 누출을 방지할 수 있다. 마이크로 캡슐의 벽두께가 10μm 이하인 것으로, 축열 시트에 있어서의 마이크로 캡슐, 즉 축열재의 존재량을 많게 할 수 있는 이점이 있다.
상기와 동일한 관점에서, 마이크로 캡슐의 벽두께는, 0.050μm~5μm가 더 바람직하고, 0.100μm~2μm가 특히 바람직하다.
벽두께는, 20개의 마이크로 캡슐의 개개의 벽두께(μm)를 주사형 전자 현미경(SEM)에 의하여 구하여 평균한 평균값을 말한다. 구체적으로는, 축열 시트의 단면 절편을 제작하고, SEM을 이용하여 그 단면을 관찰하며, 상술한 측정 방법에 의하여 산출한 메디안 직경±10%의 크기의 마이크로 캡슐에 대하여, 20개의 마이크로 캡슐을 선택하여, 그들 개개의 마이크로 캡슐의 단면을 관찰하여 벽두께를 측정하고 평균값을 산출함으로써 구해진다.
상술한 마이크로 캡슐은, 식 (1)의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다. 마이크로 캡슐이 식 (1)을 충족시키는 경우, 축열 시트 중에 있어서의 축열재의 함유 비율을 보다 늘릴 수 있다.
식 (1) δ/Dm≤0.010
δ는, 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 두께(μm)를 나타낸다. Dm은, 마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경(μm)을 나타낸다.
δ/Dm의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 0.001 이상인 경우가 많다.
[[마이크로 캡슐의 제조 방법]]
본 개시에 있어서의 마이크로 캡슐은, 예를 들면 이하의 방법으로 제조할 수 있다.
본 개시에 있어서의 마이크로 캡슐의 제조는, 캡슐벽이 폴리우레탄, 폴리우레아 또는 폴리우레탄우레아에 의하여 형성되어 있는 경우, 축열재와 캡슐벽재를 포함하는 유상을, 유화제를 포함하는 수상(水相)에 분산하여 유화액을 조제하는 공정(유화 공정)과, 캡슐벽재를 유상과 수상의 계면에서 중합시켜 캡슐벽을 형성하고, 축열재를 내포하는 마이크로 캡슐을 형성하는 공정(캡슐화 공정)을 포함하는 계면 중합법을 적용하여 행할 수 있다.
또한, 상기 캡슐벽재로서는, 예를 들면 폴리아이소사이아네이트와, 폴리올 및 폴리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 캡슐벽재를 들 수 있다. 또한, 폴리아이소사이아네이트의 일부는, 반응계 내에 있어서 물과 반응하여, 폴리아민이 되어도 된다. 따라서, 캡슐벽재가 적어도 폴리아이소사이아네이트를 포함하고 있으면, 그 일부를 폴리아민으로 변환시켜, 폴리아이소사이아네이트와 폴리아민이 반응하여, 폴리우레아를 합성할 수 있다.
캡슐벽이 멜라민 폼알데하이드 수지에 의하여 형성되는 경우는, 축열재를 포함하는 유상을, 유화제를 포함하는 수상에 분산하여 유화액을 조제하는 공정(유화 공정)과, 캡슐벽재를 수상에 첨가하여, 유화 액적의 표면에 캡슐벽재에 의한 고분자층을 형성하고, 축열재를 내포하는 마이크로 캡슐을 형성하는 공정(캡슐화 공정)을 포함하는 코어 셀베이션법을 적절히 사용할 수 있다.
(유화 공정)
유화 공정에서는, 캡슐벽이 폴리우레탄, 폴리우레아 또는 폴리우레탄우레아에 의하여 형성되어 있는 경우, 축열재와 캡슐벽재를 포함하는 유상을, 유화제를 포함하는 수상에 분산하여 유화액을 조제한다.
또, 캡슐벽이 멜라민 폼알데하이드 수지에 의하여 형성되는 경우는, 축열재를 포함하는 유상을, 유화제를 포함하는 수상에 분산하여 유화액을 조제한다.
~유화액~
본 개시에 있어서의 유화액은, 축열재와, 필요에 따라 캡슐벽재를 포함하는 유상을, 유화제를 포함하는 수상에 분산시킴으로써 형성된다.
(1) 유상
유상에는, 적어도 축열재가 포함되고, 필요에 따라 추가로 캡슐벽재, 용매, 및/또는 첨가제 등의 성분이 더 포함되어도 된다.
용매는, 융점이, 축열 시트가 사용되는 온도 영역(열제어 영역; 예를 들면, 발열체의 동작 온도)으로부터 벗어나 있는 앞서 설명한 축열재를 들 수 있다.
(2) 수상
본 개시의 수상은, 적어도 수성 매체 및 유화제를 포함할 수 있다.
-수성 매체-
수성 매체로서는, 물, 및 물과 수용성 유기 용제의 혼합 용매를 들 수 있으며, 바람직하게는 물이다. 수용성 유기 용제의 "수용성"이란, 25℃의 물 100질량%에 대한 대상 물질의 용해량이 5질량% 이상인 것을 의미한다.
수성 매체는, 유상과 수상의 혼합물인 유화액의 전체 질량에 대하여, 20질량%~80질량%가 바람직하고, 30질량%~70질량%가 보다 바람직하며, 40질량%~60질량%가 더 바람직하다.
-유화제-
유화제에는, 분산제 혹은 계면활성제 또는 이들의 조합이 포함된다.
분산제로서는, 예를 들면 후술하는 바인더를 들 수 있으며, 폴리바이닐알코올이 바람직하다.
폴리바이닐알코올은, 출시되어 있는 시판품을 이용해도 되고, 예를 들면 주식회사 구라레제의 구라레 포발 시리즈(예: 구라레 포발 PVA-217E, 구라레 포발 KL-318 등) 등을 들 수 있다.
또, 마이크로 캡슐의 분산성의 관점에서, 폴리바이닐알코올의 중합도는, 500~5000이 바람직하고, 1000~3000이 보다 바람직하다.
계면활성제로서는, 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 및 양성 계면활성제 등을 들 수 있다. 계면활성제는, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
유화제는, 막 강도가 향상되는 점에서, 상술한 폴리아이소사이아네이트와 결합할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리아이소사이아네이트를 포함하는 캡슐벽재를 이용하여 마이크로 캡슐을 제조하는 경우에 있어서, 유화제인 폴리바이닐알코올은 폴리아이소사이아네이트와 결합할 수 있다. 즉, 폴리바이닐알코올 중의 수산기는, 폴리아이소사이아네이트와 결합할 수 있다.
유화제의 농도는, 유상과 수상의 혼합물인 유화액의 전체 질량에 대하여, 0질량% 초과 20질량% 이하가 바람직하고, 0.005질량%~10질량%가 보다 바람직하며, 0.01질량%~10질량%가 더 바람직하고, 1질량%~5질량%가 특히 바람직하다.
또한, 후술하는 바와 같이, 유화제를 이용하여 제작한 마이크로 캡슐이 분산한 분산액을 사용하여 축열 시트를 제작하는 경우, 유화제가 축열 시트 중에 바인더로서 잔존하는 경우가 있다. 후술하는 바와 같이, 축열 시트 중에 있어서의 바인더의 함유 비율을 낮게 하기 위해서는, 유화제의 사용량도, 유화 성능을 저해하지 않는 범위에서, 적은 쪽이 바람직하다.
수상은, 필요에 따라, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 및 방부제 등의 다른 성분을 포함하고 있어도 된다.
~분산~
분산은, 유상을 유적(油滴)으로서 수상에 분산시키는 것(유화)을 말한다. 분산은, 유상과 수상의 분산에 통상 이용되는 수단, 예를 들면 호모지나이저, 맨톤고리, 초음파 분산기, 디졸버, 케디 밀, 또는 그 외의 공지의 분산 장치를 이용하여 행할 수 있다.
유상의 수상에 대한 혼합비(유상 질량/수상 질량)는, 0.1~1.5가 바람직하고, 0.2~1.2가 보다 바람직하며, 0.4~1.0이 더 바람직하다. 혼합비가 0.1~1.5의 범위 내이면, 적당한 점도로 유지할 수 있고, 제조 적성이 우수하며, 유화액의 안정성이 우수하다.
(캡슐화 공정)
캡슐화 공정에서는, 캡슐벽재를 유상과 수상의 계면에서 중합시켜 캡슐벽을 형성하고, 용매를 내포하는 마이크로 캡슐을 형성한다.
~중합~
중합은, 유화액 중의 유상에 포함되는 캡슐벽재를 수상과의 계면에서 중합시키는 공정이며, 캡슐벽이 형성된다. 중합은, 바람직하게는 가열하에서 행해진다. 중합에 있어서의 반응 온도는, 통상은 40℃~100℃가 바람직하고, 50℃~80℃가 보다 바람직하다. 또, 중합의 반응 시간은, 통상은 0.5시간~10시간 정도가 바람직하고, 1시간~5시간 정도가 보다 바람직하다. 중합 온도가 높을수록, 중합 시간은 짧아지지만, 고온에서 분해될 우려가 있는 내포물이나 캡슐벽재를 사용하는 경우에는, 저온에서 작용하는 중합 개시제를 선택하여, 비교적 저온에서 중합시키는 것이 바람직하다.
중합 공정 중에, 마이크로 캡슐끼리의 응집을 방지하기 위해서는, 수성 용액(예를 들면, 물, 아세트산 수용액 등)을 더 첨가하여 마이크로 캡슐끼리의 충돌 확률을 낮추는 것이 바람직하고, 충분한 교반을 행하는 것도 바람직하다. 중합 공정 중에 다시 응집 방지용의 분산제를 첨가해도 된다. 또한, 필요에 따라 나이그로신 등의 하전 조절제, 또는 그 외 임의의 보조제를 첨가할 수 있다. 이들 보조제는, 캡슐벽의 형성 시, 또는 임의의 시점에서 첨가할 수 있다.
본 개시에 있어서는, 후술하는 바와 같이 축열 시트를 제조할 때에는, 마이크로 캡슐과 분산매를 혼합하여 얻어지는 마이크로 캡슐 함유 조성물을 이용해도 된다. 분산매를 포함함으로써, 마이크로 캡슐 함유 조성물을 다양한 용도로 이용할 때에 용이하게 배합할 수 있다.
분산매는, 마이크로 캡슐의 사용 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 분산매로서는, 마이크로 캡슐의 벽재에 영향을 주지 않는 액상 성분인 것이 바람직하고, 예를 들면 수계 용매, 점도 조정제, 및 안정화제 등을 들 수 있다. 안정화제의 예로서는, 상기의 수상에 사용 가능한 유화제를 들 수 있다.
수계 용매로서는, 물 및 알코올 등을 들 수 있으며, 이온 교환수 등을 이용할 수 있다.
또한, 마이크로 캡슐 함유 조성물에 있어서의 분산매의 함유 비율은, 용도에 따라 적절히 선택하면 된다.
[바인더]
본 개시의 축열 시트는, 마이크로 캡슐 이외에, 마이크로 캡슐의 외부에 바인더를 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 축열 시트가 바인더를 함유함으로써, 내구성을 부여할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 마이크로 캡슐을 제조할 때에는, 폴리바이닐알코올 등의 유화제를 이용해도 된다. 그 때문에, 유화제를 이용하여 형성된 마이크로 캡슐 함유 조성물을 이용하여 축열 시트를 제작할 때에는, 축열 시트 중에 유화제 유래의 바인더가 포함되는 경우가 있다.
바인더로서는, 막을 형성할 수 있는 폴리머이면 특별히 제한은 없고, 수용성 폴리머, 및 유용성 폴리머 등을 들 수 있다.
수용성 폴리머에 있어서의 "수용성"이란, 25℃의 물 100질량%에 대한 대상 물질의 용해량이 5질량% 이상인 것을 의미하고, 보다 적합한 수용성 폴리머는, 용해량이 10질량% 이상인 것을 의미한다.
또, 후술하는 "유용성 폴리머"란, 상기 "수용성 폴리머" 이외의 폴리머를 의미한다.
수용성 폴리머로서는, 폴리바이닐알코올 및 그 변성물, 폴리아크릴산 아마이드 및 그 유도체, 스타이렌-아크릴산 공중합체, 폴리스타이렌설폰산 나트륨, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 스타이렌-무수 말레산 공중합체, 에틸렌-무수 말레산 공중합체, 아이소뷰틸렌-무수 말레산 공중합체, 폴리바이닐피롤리돈, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 아세트산 바이닐-아크릴산 공중합체, 카복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 카제인, 젤라틴, 전분 유도체, 아라비아검 및 알진산 나트륨 등을 들 수 있고, 폴리바이닐알코올이 바람직하다.
유용성 폴리머로서는, 예를 들면 국제 공개공보 제2018/207387호 및 일본 공개특허공보 2007-031610호에 기재된, 축열성을 갖는 폴리머를 들 수 있다. 구체적으로는, 탄소수 12~30 등의 장쇄 알킬기를 갖는 폴리머가 바람직하고, 탄소수 12~30 등의 장쇄 알킬기를 갖는 아크릴 수지가 보다 바람직하다.
또, 상기 이외에도, 유용성 폴리머로서는, 폴리바이닐알코올의 변성물, 폴리아크릴산 아마이드의 유도체, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 스타이렌-무수 말레산 공중합체, 에틸렌-무수 말레산 공중합체, 아이소뷰틸렌-무수 말레산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 아세트산 바이닐-아크릴산 공중합체, 및 스타이렌-아크릴산 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 중에서도, 바람직한 바인더는, 축열 시트 중에 있어서의 마이크로 캡슐의 함유 비율을 70질량% 이상(바람직하게는 75질량% 이상)으로 하는 관점에서, 수용성 폴리머가 바람직하고, 폴리올이 보다 바람직하며, 폴리바이닐알코올이 더 바람직하다. 수용성 폴리머를 이용함으로써, 코어재를 파라핀 등의 유용성 재료로 한 유/수형(O/W(Oil in Water)형)의 마이크로 캡슐액을 조제할 때의 분산성을 유지한 채, 시트를 형성하는 데에 적합하다. 이로써, 축열 시트 중에 있어서의 마이크로 캡슐을 70질량% 이상의 함유 비율로 조정하기 쉽다.
폴리바이닐알코올은, 출시되어 있는 시판품을 이용해도 되고, 예를 들면 주식회사 구라레제의 구라레 포발 시리즈(예: 구라레 포발 PVA-217E, 구라레 포발 KL-318 등) 등을 들 수 있다.
또, 바인더가 폴리바이닐알코올인 경우, 마이크로 캡슐의 분산성 및 막 강도의 관점에서, 폴리바이닐알코올의 중합도는, 500~5000이 바람직하고, 1000~3000이 보다 바람직하다.
바인더의 축열 시트에 있어서의 함유 비율은, 축열 시트의 막 강도를 유지한 채, 축열 시트 중에 있어서의 마이크로 캡슐의 함유 비율을 70질량% 이상으로 조정하기 쉬운 관점에서, 0.1질량%~20질량%인 것이 바람직하고, 1질량%~11질량%인 것이 보다 바람직하다.
바인더의 함유 비율은, 적을수록 전체 질량에 차지하는 마이크로 캡슐량을 많게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 바인더의 함유 비율이 과하게 낮아지지 않는 범위이면, 마이크로 캡슐을 보호하고, 마이크로 캡슐을 포함하는 층을 형성하는 능력을 유지하기 쉽기 때문에, 물리 강도를 갖는 마이크로 캡슐이 얻어지기 쉽다.
축열 시트 중에 있어서, 마이크로 캡슐의 전체 질량에 대한, 바인더의 함유 비율은 특별히 제한되지 않지만, 축열 시트의 축열성이 보다 우수한 점에서, 15질량% 이하가 바람직하고, 11질량% 이하가 보다 바람직하다. 하한은 특별히 제한되지 않지만, 0.1질량% 이상이 바람직하다.
~분자량~
바인더는, 막 강도의 관점에서, 수평균 분자량(Mn)이 20,000~300,000인 것이 바람직하고, 20,000~150,000인 것이 보다 바람직하다.
분자량의 측정은, 젤 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의하여 측정되는 값이다.
젤 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의한 측정은, 측정 장치로서, HLC(등록 상표)-8020GPC(도소(주))를 이용하고, 칼럼으로서, TSKgel(등록 상표) Super Multipore HZ-H(4.6mmID×15cm, 도소(주))를 3개 이용하며, 용리액으로서, THF(테트라하이드로퓨란)를 이용한다. 또, 측정 조건으로서는, 시료 농도를 0.45질량%, 유속을 0.35ml/min, 샘플 주입량을 10μl, 및 측정 온도를 40℃로 하고, RI(시차 굴절) 검출기를 이용하여 행한다.
검량선은, 도소(주)의 "표준 시료 TSK standard, polystyrene": "F-40", "F-20", "F-4", "F-1", "A-5000", "A-2500", "A-1000", 및 "n-프로필벤젠"의 8샘플로부터 제작한다.
[다른 성분]
본 개시의 축열 시트는, 필요에 따라, 마이크로 캡슐의 외부에, 열전도성 재료, 난연제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 및 방부제 등의 다른 성분을 포함해도 된다.
마이크로 캡슐의 외부에 가져도 되는 다른 성분의 함유 비율은, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 5질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 마이크로 캡슐과 바인더의 합계량은, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량%~100질량%인 것이 보다 바람직하며, 98질량%~100질량%인 것이 더 바람직하다.
-열전도성 재료-
본 개시의 축열 시트는, 마이크로 캡슐의 외부에, 열전도성 재료를 더 포함하는 것이 바람직하다. 열전도성 재료를 포함함으로써, 축열 후의 축열 시트로부터의 방열성이 우수한 것이 되어, 열을 발하는 발열체의 냉각 효율, 냉각 속도, 및 온도 유지 등을 양호하게 행하기 쉬워진다.
열전도성 재료의 "열전도성"이란, 열전도율이 10Wm-1K-1 이상인 재료를 말한다. 그중에서도, 열전도성 재료의 열전도율은, 축열 시트의 방열성이 양호해지는 관점에서, 50Wm-1K-1 이상인 것이 바람직하다.
열전도율(단위: Wm-1K-1)은, 플래시법으로 25℃의 온도하, 일본공업규격(JIS) R1611에 준거한 방법에 의하여 측정되는 값이다.
열전도성 재료로서는, 예를 들면 탄소(인조 흑연, 카본 블랙 등; 100~250), 카본 나노 튜브(3000~5500), 금속(예를 들면, 은: 420, 구리: 398, 금: 320, 알루미늄: 236, 철: 84, 백금: 70, 스테인리스강: 16.7~20.9, 니켈: 90.9), 및 규소(Si; 168) 등을 들 수 있다.
또한, 상기의 괄호 내의 수치는, 각 재료의 열전도율(단위: Wm-1K-1)을 나타낸다.
열전도성 재료의 축열 시트 중에 있어서의 함유 비율로서는, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 2질량% 이상인 것이 바람직하다. 열전도성 재료의 함유 비율은, 축열 시트의 축열과 방열의 밸런스의 관점에서, 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 5질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
-난연제-
본 개시의 축열 시트는, 난연제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 난연제는, 마이크로 캡슐의 내부, 벽부, 및 외부 중 어느 하나에 포함되어 있어도 상관없지만, 마이크로 캡슐의 축열성 등의 특성, 마이크로 캡슐벽부의 강도 등의 특성을 변화시키지 않는 관점에서, 마이크로 캡슐의 외부에 포함되는 것이 바람직하다.
난연제로서는, 특별히 제한은 없고, 공지의 재료를 이용할 수 있다. 예를 들면, "난연제·난연 재료의 활용 기술"(씨엠씨 슛판)에 기재된 난연제 등을 이용할 수 있으며, 일반적으로, 할로젠계 난연제, 인계 난연제, 및 무기계 난연제가 바람직하게 이용된다. 전자 용도에서 할로젠의 혼입이 억제되는 것이 바람직한 경우 등은, 인계 난연제 및 무기계 난연제가 바람직하게 이용된다.
인계 난연제로서는, 트라이페닐포스페이트, 트라이크레실포스페이트, 트라이자일렌일포스페이트, 크레실페닐포스페이트 및 2-에틸헥실다이페닐포스페이트 등의 포스페이트계 재료, 그 외 방향족 인산 에스터, 방향족 축합 인산 에스터, 폴리 인산염류, 포스핀산 금속염, 및 적린(赤燐) 등을 들 수 있다.
난연제의 축열 시트 중에 있어서의 함유 비율로서는, 축열성 및 난연성의 관점에서, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 0.1질량%~20질량%인 것이 바람직하고, 1질량%~15질량%인 것이 보다 바람직하며, 1질량%~5질량%인 것이 더 바람직하다.
또, 난연제와 병용하여 난연 조제를 포함하는 것도 바람직하다. 난연 조제로서는, 예를 들면 펜타에리트리톨, 아인산, 및 이십이산화 사아염 십이붕소 칠수화물 등을 들 수 있다.
[축열 시트의 물성]
(두께)
축열 시트의 두께로서는, 1μm~1000μm인 것이 바람직하고, 1μm~500μm인 것이 보다 바람직하다.
두께는, 축열 시트를 두께 방향과 평행하게 재단한 재단면을 SEM으로 관찰하고, 임의의 점을 5점 측정하여, 5점의 두께를 평균한 평균값으로 한다.
(잠열 용량)
본 개시의 축열 시트의 잠열 용량으로서는, 축열성이 높고, 열을 발하는 발열체의 온도 조절에 적합한 관점에서, 110J/ml 이상이 바람직하고, 135J/ml 이상이 보다 바람직하며, 145J/ml 이상이 더 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 400J/ml 이하인 경우가 많다.
잠열 용량은, 시차 주사 열량 측정(DSC; Differential scanning calorimetry)의 결과와 축열 시트의 두께로부터 산출되는 값이다.
또한, 한정된 공간 내에서 높은 축열량을 발현한다는 관점에서 생각한 경우, 축열량은 "J/ml(단위 체적당 축열량)"로 파악하는 것이 적절하다고 생각되지만, 전자 디바이스 등의 용도를 고려한 경우는, 전자 디바이스의 무게도 중요해진다. 그 때문에, 한정된 질량 내에 있어서 높은 축열성을 발현한다는 파악법으로 하면, "J/g(단위 질량당 축열량)"으로 파악하는 것이 적당한 경우가 있다. 이 경우에는, 잠열 용량으로서는, 140J/g 이상이 바람직하고, 150J/g 이상이 보다 바람직하며, 160J/g 이상이 더 바람직하고, 190J/g 이상이 특히 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 450J/g 이하인 경우가 많다.
(공극률)
축열 시트 내에 공극이 있는 경우, 공극에 상당하는 체적이, 마이크로 캡슐량이 동일한 경우에 비하여 커지기 때문에, 축열 시트가 차지하는 스페이스를 적게 하고자 하는 경우에는, 축열 시트는 공극을 갖지 않는 것이 바람직하다. 축열 시트의 체적 중에 차지하는 마이크로 캡슐의 체적의 비율은, 40체적% 이상인 것이 바람직하고, 60체적% 이상인 것이 보다 바람직하며, 80체적% 이상인 것이 더 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 100체적%를 들 수 있다.
이러한 관점에서, 축열 시트 중에 차지하는 공극의 체적의 비율(공극률)로서는, 50체적% 이하인 것이 바람직하고, 40체적% 이하인 것이 보다 바람직하며, 20체적% 이하인 것이 더 바람직하고, 15체적% 이하인 것이 특히 바람직하며, 10체적% 이하인 것이 가장 바람직하다. 하한은 특별히 제한되지 않지만, 0체적%를 들 수 있다.
[축열 시트의 제조 방법]
축열 시트의 제조 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 축열재를 내포한 마이크로 캡슐과 필요에 따라 이용되는 바인더를 포함하는 분산액을, 기재 상에 도포하고, 건조시킴으로써 제작할 수 있다. 그리고, 건조 후의 도포막을 기재로부터 박리함으로써, 축열 시트의 단체(單體)를 얻을 수 있다.
도포 방법으로서는, 예를 들면 다이 코트법, 에어 나이프 코트법, 롤 코트법, 블레이드 코트법, 그라비어 코트법, 및 커튼 코트법 등을 들 수 있으며, 블레이드 코트법, 그라비어 코트법, 또는 커튼 코트법이 바람직하다. 또, 축열재를 내포한 마이크로 캡슐과 바인더를 포함하는 분산액을 캐스팅하여 층 형성하는 방법도 행할 수 있다.
건조는, 수용매의 경우, 60℃~130℃의 범위에서 행하는 것이 바람직하다.
건조를 행하는 공정에서는, 마이크로 캡슐을 포함하는 층(예를 들면, 단층으로 이루어지는 축열 시트)에 대하여, 롤러를 이용하여 평탄화하는 공정을 마련해도 된다. 또, 닙 롤러, 캘린더 등으로 마이크로 캡슐을 포함하는 층(예를 들면, 단층으로 이루어지는 축열 시트)에 압력을 가하여 막 중의 마이크로 캡슐의 충전율을 높이는 조작을 행해도 된다.
또, 축열 시트 중의 공극률을 적게 하기 위해서는, 변형하기 쉬운 마이크로 캡슐을 이용하는 것, 마이크로 캡슐을 포함하는 층을 형성할 때의 건조를 천천히 행하는 것, 또는 한 번에 후막(厚膜)인 도포층을 형성하지 않고, 복수 회로 분할하여 도포하는 것 등의 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
축열 시트의 제조 방법의 적합 양태의 하나로서, 축열재와, 폴리아이소사이아네이트와, 폴리올 및 폴리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 활성 수소 함유 화합물과, 유화제를 혼합하여, 상기 축열재의 적어도 일부를 내포한 마이크로 캡슐을 포함하는 분산액을 제작하는 공정 A와, 분산액에 대하여 실질적으로 바인더를 첨가하지 않고, 분산액을 이용하여 축열 시트를 제작하는 공정 B를 갖는 양태를 들 수 있다.
상기 방법에 의하면, 바인더를 사용하지 않고, 축열 시트를 제작하고 있기 때문에, 축열 시트 중에 있어서의 마이크로 캡슐의 함유 비율을 증가시킬 수 있으며, 결과적으로, 축열 시트 중에 있어서의 축열재의 함유 비율을 높일 수 있다.
또한, 공정 A에서 사용되는 축열재의 전체량 중, 마이크로 캡슐에 내포되는 축열재의 함유 비율(내포율)은 95질량% 이상이 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 100질량%를 들 수 있다.
공정 A에서 사용되는 재료(축열재, 폴리아이소사이아네이트, 폴리올과 폴리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 활성 수소 함유 화합물, 및 유화제)의 설명은, 상술한 바와 같다.
또, 공정 A의 마이크로 캡슐을 제조하는 절차에 관해서도, 상술한 방법을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 공정 A의 구체적인 절차로서는, 축열재와 캡슐벽재(폴리아이소사이아네이트, 활성 수소 함유 화합물)를 포함하는 유상을, 유화제를 포함하는 수상에 분산하여 유화액을 조제하는 공정(유화 공정)과, 캡슐벽재를 유상과 수상의 계면에서 중합시켜 캡슐벽을 형성하고, 축열재를 내포하는 마이크로 캡슐을 포함하는 분산액을 형성하는 공정(캡슐화 공정)을 실시하는 것이 바람직하다.
공정 B의 절차에 있어서는, 상기에서 제작한 마이크로 캡슐을 포함하는 분산액에 실질적으로 바인더를 첨가하지 않는다. 즉, 공정 A에서 얻어진 분산액에 대하여, 바인더를 실질적으로 추가하지 않고, 축열 시트의 제작에 이용한다. 여기에서 "실질적으로 바인더를 첨가하지 않는다"란, 분산액 중의 마이크로 캡슐 전체 질량에 대하여, 바인더의 추가량이 1질량% 이하, 바람직하게는 0.1질량% 이하인 것을 의미한다. 그중에서도, 바인더의 추가량은 0질량%인 것이 바람직하다.
공정 B에 있어서, 분산액을 이용하여 축열 시트를 제작하는 절차로서는, 상술한 바와 같이, 기재 상에 도포하고, 건조시킴으로써 제작할 수 있다.
공정 B의 제조 절차·제조 조건의 적합 양태는, 상술한 [축열 시트의 제조 방법]에서 설명한 바와 같다.
<축열 부재>
본 개시의 축열 부재는, 앞서 설명한 본 개시의 축열 시트와, 기재를 갖고 있다. 본 개시의 축열 부재는, 본 개시의 축열 시트를 가지므로, 축열성이 우수하다.
축열 부재는, 롤 형태여도 된다. 또, 롤 형태 또는 시트 형태의 축열 부재로부터, 원하는 크기나 형태로 잘라내거나, 펀칭하거나 하여 제작되어 있어도 된다.
[축열 시트]
본 개시의 축열 시트의 상세에 대해서는, 앞서 설명한 바와 같으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
축열 부재에 있어서의 축열 시트의 두께는, 축열량의 관점에서, 축열 부재의 두께 전체에 대하여, 50% 이상이 바람직하고, 70% 이상이 보다 바람직하며, 80% 이상이 더 바람직하고, 90% 이상이 특히 바람직하다. 또, 축열 부재에 있어서의 축열 시트의 두께의 상한은, 축열량의 관점에서, 99.9% 이하가 바람직하고, 99% 이하가 보다 바람직하다.
[기재]
기재로서는, 예를 들면 폴리에스터(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트), 폴리올레핀(예: 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 폴리우레탄 등의 수지 기재, 유리 기재, 및 금속 기재 등을 적절히 선택할 수 있다. 또, 기재에 대하여, 면방향 또는 막두께 방향의 열전도성을 향상시키고, 발열 부분으로부터 축열 부위로 신속하게 열확산시키는 기능을 추가하는 것도 바람직하다. 그 경우, 금속 기재, 및 그래파이트 시트, 그래핀 시트 등의 열전도성 재료를 기재로 하는 것이 바람직하다.
기재의 두께에 대해서는, 특별히 제한은 없고, 목적 및 경우에 따라 적절히 선택하면 된다. 기재의 두께는, 핸들링성의 관점에서, 어느 정도 두꺼운 것이 바람직하고, 축열량(마이크로 캡슐의 축열 시트 중의 함유 비율)의 관점에서는, 보다 얇은 것이 바람직하다.
기재의 두께는, 1μm~100μm가 바람직하고, 1μm~25μm가 보다 바람직하며, 3μm~15μm가 더 바람직하다.
본 개시의 기재는, 축열 시트와의 밀착성을 향상시킬 목적으로, 기재의 표면을 처리하는 것이 바람직하다. 표면 처리 방법으로서는, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 및 이접착층의 부여 등을 들 수 있다.
본 개시에 있어서의 기재는, 기재와 축열 시트의 밀착성이 향상되는 점에서, 이접착층을 갖는 것이 바람직하다. 이접착층은, 폴리머를 갖는 수지층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 개시의 축열 시트와 기재의 사이에 이접착층이 마련된 축열 부재는, 기재와 축열 시트의 밀착성이 향상될 뿐만 아니라, 후술하는 발열체 등의 피착체와 첩합했을 때에, 기재와 피착체의 밀착성도 향상된다. 이것은 이하의 이유에 의한 것이라고 추측하고 있다.
본 개시의 축열 시트는, 축열재의 함유 비율이 65질량% 이상이기 때문에, 대조적으로 축열 시트가 갖는 바인더의 비율이 적다. 그 때문에, 축열 부재와 피착체를 첩합한 양태로 하면, 외부 응력을 축열 시트의 바인더가 흡수하기 어려워, 축열 시트와 기재의 계면에 집중해 버린다고 생각된다. 이에 대하여, 축열 시트와 기재의 사이에 이접착층을 마련하면, 외부 응력을 이접착층이 흡수할 수 있으므로 축열 부재와 피착체의 밀착력이 향상된다고 추측하고 있다.
이접착층은, 축열 시트 및 기재의 쌍방의 소재와 친소수성 및 친화성을 갖고 있어 양호하게 밀착하는 것이 바람직하고, 축열 시트의 소재에 따라 바람직한 재료는 다르다. 기재와 축열 시트의 밀착력이 향상되는 점에서, 이접착층이 갖는 폴리머는, 기재가 갖는 폴리머와 다른 폴리머를 갖는 것이 바람직하다.
이접착층을 구성하는 폴리머로서는, 특별히 제한은 없지만, 스타이렌-뷰타다이엔 고무, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 또는 폴리바이닐 수지가 바람직하다. 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하고, 축열 시트가 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리우레탄, 및 폴리우레아로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하거나 또는 폴리바이닐알코올을 포함하는 경우, 이접착층을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 스타이렌-뷰타다이엔 고무, 또는 우레탄 수지가 바람직하게 이용된다.
이접착층은, 막 강도 및 밀착성의 관점에서, 가교제를 도입하는 것이 바람직하다. 막 자체가 응집 파괴하여 박리되기 쉬워지는 것을 방지하고, 또한 밀착성의 관점에서 막을 과하게 딱딱하지 않게 하기 위하여, 가교제는 적당한 양이 존재한다고 생각된다.
이접착층은, 기재 측에 기재와 밀착하기 쉬운 재료, 축열 시트 측에 축열 시트와 밀착하기 쉬운 재료로서, 2종 이상의 재료를 혼합하거나, 2층 이상의 적층 구성으로 할 수도 있다.
이접착층의 두께는, 기재와 축열 시트의 밀착성, 및 축열 부재와 피착체의 밀착력이 보다 향상되는 관점에서 두꺼운 것이 바람직하지만, 과하게 두꺼우면 축열 부재 전체적으로의 축열량이 저하된다. 따라서, 이접착층의 두께는, 0.1μm~5μm가 바람직하고, 0.5μm~2μm가 보다 바람직하다.
[밀착층]
기재의, 축열 시트를 갖는 측과 반대 측에는, 밀착층을 갖고 있는 양태로 할 수 있다. 밀착층은, 후술하는 발열체 등의 피착체에, 축열 시트를 밀착시키기 위하여 마련할 수 있다.
밀착층으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 공지의 점착제를 포함하는 층(점착층이라고도 한다) 또는 접착제(접착층이라고도 한다)를 포함하는 층을 들 수 있다.
점착제의 예로서는, 아크릴계 점착제, 고무계 점착제, 및 실리콘계 점착제 등을 들 수 있다. 또, 점착제의 예로서 "박리지·박리 필름 및 점착 테이프의 특성 평가와 그 제어 기술", 조호키코, 2004년, 제2장에 기재된 아크릴계 점착제, 자외선(UV) 경화형 점착제, 및 실리콘 점착제 등을 들 수 있다.
또한, 아크릴계 점착제란, (메트)아크릴 모노머의 중합체((메트)아크릴 폴리머)를 포함하는 점착제를 말한다.
또한, 점착층에는 점착 부여제가 포함되어 있어도 된다.
접착제로서는, 예를 들면 우레탄 수지 접착제, 폴리에스터 접착제, 아크릴 수지 접착제, 에틸렌 아세트산 바이닐 수지 접착제, 폴리바이닐알코올 접착제, 폴리아마이드 접착제, 및 실리콘 접착제 등을 들 수 있다. 접착 강도가 보다 높다는 관점에서, 우레탄 수지 접착제 또는 실리콘 접착제가 바람직하다.
~밀착층의 형성 방법~
밀착층의 형성 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 기재 상에 밀착층을 전사하여 형성하는 방법, 점착제 또는 접착제를 포함하는 조성물을 기재 상에 도포하여 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
밀착층의 두께로서는, 점착력, 핸들링성, 및 축열량의 관점에서, 0.5μm~100μm가 바람직하고, 1μm~25μm가 보다 바람직하며, 1μm~15μm가 더 바람직하다.
밀착층의, 기재와 대향하는 측과는 반대 측의 면에는, 박리 시트가 첩합되어 있어도 된다. 박리 시트가 첩합되어 있음으로써, 예를 들면 기재 상에 마이크로 캡슐 분산액을 도포할 때에 있어서, 기재와 밀착층의 두께가 얇은 경우의 핸들링성을 향상시킬 수 있다.
박리 시트로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면 PET 또는 폴리프로필렌 등의 지지체 상에 실리콘 등의 이형제가 부설된 형태의 것을 적합하게 이용할 수 있다.
(보호층)
본 개시의 축열 부재는, 축열 시트의, 기재를 갖는 측과는 반대 측에, 보호층을 갖고 있는 양태로 할 수 있다.
보호층을 마련함으로써, 축열 부재를 제조하는 과정에 있어서의 흠집과 절곡의 방지, 핸들링성, 및 난연성 등을 부여할 수 있다.
보호층으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 일본 공개특허공보 2018-202696호, 일본 공개특허공보 2018-183877호, 일본 공개특허공보 2018-111793호에 기재된, 공지의 하드 코트제를 포함하는 층 또는 하드 코트 필름을 들 수 있다.
또, 축열성의 관점에서, 보호층은, 국제 공개공보 제2018/207387호 및 일본 공개특허공보 2007-031610호에 기재된, 축열성을 갖는 폴리머를 갖는 것도 바람직하다.
보호층의 두께는, 축열량의 관점에서 얇은 것이 바람직하며, 50μm 이하가 바람직하고, 0.01μm~25μm가 보다 바람직하며, 0.5μm~15μm가 더 바람직하다.
보호층은, 공지의 방법으로 형성할 수 있다.
보호층의 형성은, 예를 들면 기재와 동일한 소재로 이루어지는 보호 기재와 축열 시트를 점착제를 개재하여 첩합해도 되고, 축열 시트 상에 바인더를 포함하는 보호층 형성용 조성물을 도포하여 도포막을 형성함으로써 행해도 된다. 후자의 경우, 바인더를 포함하는 보호층 형성용 조성물에는, 막을 형성하는 재료 이외에 용매를 포함하는 것이 바람직하다. 그 경우, 용매는, 건조 공정을 마련하여 도포 후에 휘발시키는 것이 바람직하다. 또, 바인더를 포함하는 보호층 형성용 조성물에는, 도포성 및 난연성을 향상시키는 관점에서, 계면활성제 및 난연제 등의 첨가제를 포함해도 된다. 또, 보호층은, 균열되기 어려운 플렉시블성, 및 흠집이 나기 어려운 하드 코트성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서는, 보호층 형성용 조성물은, 열 혹은 방사선으로 경화하는 반응성 모노머, 올리고머 및 폴리머(예를 들면, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 고무 등), 가교제, 열 혹은 광개시제 등을 포함하는 것이 바람직하다.
보호층은, 마이크로 캡슐을 포함하는 층을 형성할 때에, 동시 다층 도포에 의하여 형성해도 된다.
(난연층)
본 개시의 축열 시트는, 난연층을 갖는 것이 바람직하다. 난연층의 위치는 특별히 한정되지 않고, 보호층과 일체로 되어 있어도 되고, 다른 층으로 하여 마련하고 있어도 된다. 다른 층으로 하여 마련하는 경우에는, 상기 보호층과 상기 축열 시트의 사이에 적층되어 있는 것이 바람직하다.
또, 보호층과 일체로 되어 있는 경우에는, 상기 보호층이 난연성의 기능을 갖고 있는 것을 의미한다. 특히, 축열재가 파라핀과 같은 타기 쉬운 재료인 경우에는, 난연성의 보호층 또는 난연층을 가짐으로써, 축열 부재 전체를 난연성으로 할 수 있다.
난연성의 보호층 및 난연층으로서는, 난연성이면 특별히 한정되지 않지만, 폴리에터에터케톤 수지, 폴리카보네이트 수지, 실리콘 수지, 불소 함유 수지 등의 난연성 유기 수지, 및 유리막 등의 무기 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 여기에서, 유리막은, 예를 들면 실레인 커플링제나 실록세인 올리고머를 축열 시트 상에 도포하고, 가열, 건조하여 형성할 수 있다.
난연성의 보호층을 형성하는 방법으로서는, 상기 보호층의 수지 중에, 난연제를 혼합하여 형성해도 된다. 난연제로서는, 상술한, 축열 시트에 포함되는 난연제나, 실리카 등의 무기 입자를 바람직하게 들 수 있다. 무기 입자의 양, 종류는, 면상이나 막질에 따라, 수지의 종류를 포함시켜 조정할 수 있다. 무기 입자의 사이즈는, 0.01μm~1μm가 바람직하고, 0.05μm~0.2μm가 보다 바람직하며, 0.1μm~0.1μm가 더 바람직하다. 무기 입자의 함유 비율은, 보호층 전체 질량에 대하여, 0.1질량%~50질량%가 바람직하고, 1질량%~40질량%가 보다 바람직하다.
난연제의 보호층 중에 있어서의 함유 비율로서는, 축열량 및 난연성의 관점에서, 보호층의 전체 질량에 대하여, 0.1질량%~20질량%인 것이 바람직하고, 1질량%~15질량%인 것이 보다 바람직하며, 1질량%~5질량%인 것이 더 바람직하다.
또, 난연성의 보호층의 두께는, 축열량 및 난연성의 관점에서, 0.1μm~20μm가 바람직하고, 0.5μm~15μm가 보다 바람직하며, 0.5μm~10μm가 더 바람직하다.
(잠열 용량)
본 개시의 축열 부재의 잠열 용량으로서는, 축열성이 높으며, 열을 발하는 발열체의 온도 조절에 적합한 관점에서, 105J/ml 이상이 바람직하고, 120J/ml 이상이 보다 바람직하며, 130J/ml 이상이 더 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만 400J/ml 이하인 경우가 많다.
잠열 용량은, 시차 주사 열량 측정(DSC; Differential scanning calorimetry)의 결과와 축열 부재의 두께로부터 산출되는 값이다.
또한, 한정된 공간 내에서 높은 축열량을 발현한다는 관점에서 생각한 경우, 축열량은 "J/ml(단위 체적당 축열량)"로 파악하는 것이 적절하다고 생각되지만, 전자 디바이스 등의 용도를 고려한 경우는, 전자 디바이스의 무게도 중요해진다. 그 때문에, 한정된 질량 내에 있어서 높은 축열성을 발현한다는 파악법으로 하면, "J/g(단위 무게당 축열량)"으로 파악하는 것이 적당한 경우가 있다. 이 경우에는, 잠열 용량으로서는, 축열 부재로서, 120J/g 이상이 바람직하고, 140J/g 이상이 보다 바람직하며, 150J/g 이상이 더 바람직하고, 160J/g 이상이 특히 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 450J/g 이하인 경우가 많다.
<전자 디바이스>
본 개시의 전자 디바이스는, 상술한 축열 시트, 또는 축열 부재를 포함한다.
전자 디바이스는, 상기 축열 시트 및 축열 부재 이외의 다른 부재를 포함하고 있어도 된다. 다른 부재로서는, 발열체, 열전도 재료, 접착제, 및 기재 등을 들 수 있다. 전자 디바이스는, 발열체, 및 열전도 재료 중 적어도 1개를 포함하는 것이 바람직하다.
전자 디바이스의 적합 양태의 하나로서는, 축열 부재와, 축열 부재 상에 배치된 열전도 재료와, 열전도 재료에 있어서의 축열 부재와는 반대의 면측에 배치된 발열체를 갖는 양태를 들 수 있다.
상술한 축열 부재가 보호층을 갖는 경우에 있어서, 본 개시의 전자 디바이스의 적합 양태의 하나로서는, 상술한 축열 부재와, 상기 축열 부재에 있어서의 상기 보호층과는 반대의 면측에 배치된 금속판과, 상기 금속판에 있어서의 상기 축열 부재와는 반대의 면측에 배치된 발열체를 갖는 양태를 들 수 있다. 환언하면, 보호층, 축열 시트, 금속판, 및 발열체가 이 순서로 적층되어 있는 양태가 바람직하다.
축열 부재(축열 시트 및 보호층)에 대해서는, 상술한 바와 같다.
[발열체]
발열체는, 전자 디바이스에 있어서의 발열하는 경우가 있는 부재이며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), SRAM(Static Random Access Memory), 및 RF(Radio Frequency) 디바이스 등의 SoC(Systems on a Chip), 카메라, LED 패키지, 파워 일렉트로닉스, 및 배터리(특히 리튬 이온 이차 전지)를 들 수 있다.
발열체는, 축열 부재와 접촉하도록 배치되어 있어도 되고, 다른 층(예를 들면, 후술하는 열전도 재료)을 개재하여 축열 부재에 배치되어 있어도 된다.
[열전도 재료]
전자 디바이스는, 열전도 재료를 더 갖는 것이 바람직하다.
열전도 재료란, 발열체로부터 발생한 열을 다른 매체에 전도하는 기능을 갖는다.
열전도 재료의 "열전도성"이란, 열전도율이 10Wm-1K-1 이상인 재료인 것이 바람직하다. 열전도율(단위: Wm-1K-1)은, 플래시법으로 25℃의 온도하, 일본공업규격(JIS) R1611에 준거한 방법에 의하여 측정되는 값이다.
열전도 재료로서는, 금속판, 방열 시트, 및 실리콘 그리스 등을 들 수 있으며, 금속판, 또는 방열 시트가 바람직하다.
-금속판-
금속판은, 발열체의 보호, 및 발열체로부터 발생한 열을 축열 시트에 전도하는 기능을 갖는다.
금속판에 있어서의 발열체가 마련된 면과는 반대 측의 면은, 축열 시트와 접촉하고 있어도 되고, 다른 층(예를 들면, 방열 시트, 밀착층, 또는 기재)을 개재하여 축열 시트가 배치되어 있어도 된다.
금속판을 구성하는 재료로서는, 알루미늄, 구리, 및 스테인리스를 들 수 있다.
-방열 시트-
방열 시트는, 발열체로부터 발생한 열을 다른 매체에 전도하는 기능을 갖는 시트이며, 방열재를 갖는 것이 바람직하다. 방열재로서는, 카본, 금속(예를 들면, 은, 구리, 알루미늄, 철, 백금, 스테인리스, 니켈), 및 규소 등을 들 수 있다.
방열 시트의 구체예로서는, 구리박 시트, 금속 피막 수지 시트, 금속 함유 수지 시트 및 그래핀 시트를 들 수 있으며, 그래핀 시트가 바람직하게 이용된다. 방열 시트의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 10~500μm가 바람직하고, 20~300μm가 보다 바람직하다.
[다른 부재]
전자 디바이스는, 보호층, 축열 시트, 금속판, 및 발열체 이외의 다른 부재를 포함하고 있어도 된다. 다른 부재로서는, 방열 시트, 기재, 및 밀착층을 들 수 있다. 기재 및 밀착층에 대해서는, 상술한 바와 같다.
전자 디바이스는, 축열 시트와 금속판과의 사이에, 방열 시트, 기재, 및 밀착층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 부재를 갖고 있어도 된다. 축열 시트와 금속판의 사이에, 방열 시트, 기재, 및 밀착층 중, 2개 이상의 부재가 배치되는 경우에는, 축열 시트측으로부터 금속판 측을 향하여, 기재, 밀착층, 및 방열 시트가 이 순서가 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
또, 전자 디바이스는, 금속판과 발열체의 사이에, 방열 시트를 갖고 있어도 된다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 주지를 벗어나지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특별히 설명하지 않는 한, "부" 및 "%"는 질량 기준이다.
또한, 마이크로 캡슐의 입자경 D50 및 벽두께의 측정은, 앞서 설명한 방법에 의하여 행했다.
(실시예 1~2)
-마이크로 캡슐 분산액의 조제-
헥사데케인(잠열 축열재; 융점 18℃, 탄소수 16의 지방족 탄화 수소) 100질량부를 60℃로 가열 용해하여, 용액 A를 얻었다.
다음으로, 아세트산 에틸 1질량부에 용해한 에틸렌다이아민의 프로필렌옥사이드 부가물(N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민, 아데카 폴리에터 EDP-300, 주식회사 ADEKA) 1질량부를, 교반하고 있는 용액 A에 첨가하여 용액 B를 얻었다. 또한 메틸에틸케톤 3질량부에 용해한 톨릴렌다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가물(버노크 D-750, DIC 주식회사) 10질량부를, 교반하고 있는 용액 B에 첨가하여, 용액 C를 얻었다.
그리고, 물 150질량부에 유화제로서 폴리바이닐알코올(구라레 포발(등록 상표) PVA-217E(주식회사 구라레제, 중합도 1700; PVA) 6질량부를 용해한 용액 중에, 상기의 용액 C를 첨가하여, 유화 분산했다. 유화 분산 후의 유화액에 물 300질량부를 첨가하여, 교반하면서 70℃까지 가온하고, 1시간 교반을 계속한 후, 30℃로 냉각했다. 냉각 후의 액에 추가로 물을 첨가하여 농도를 조정하고, 폴리우레탄우레아의 캡슐벽을 갖는 헥사데케인 내포 마이크로 캡슐 분산액을 얻었다.
헥사데케인 내포 마이크로 캡슐 분산액의 고형분 농도는, 21질량%였다.
또, 헥사데케인 내포 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량은, 내포된 헥사데케인의 질량에 대하여, 11질량%였다.
얻어진 헥사데케인 내포 마이크로 캡슐 분산액을 마이크로 캡슐액 1로 했다. 마이크로 캡슐액 1에 있어서의 마이크로 캡슐의 체적 기준에서의 메디안 직경 D50은, 15μm였다.
상기에서 얻은 헥사데케인 내포 마이크로 캡슐 분산액과 카본 블랙(덴카 블랙(등록 상표), 덴카 주식회사제; 열전도성 재료) 3질량부를 혼합하여, 마이크로 캡슐액 2를 얻었다.
-축열 시트 및 축열 부재의 제작-
상기와 같이 하여 얻은 마이크로 캡슐액 1 또는 마이크로 캡슐액 2를 각각, 두께 5μm의 PET 기재 상에, 건조 후의 질량이 100g/m2가 되도록, 바 코터에 의하여 도포하고, 건조시켜, PET 기재 상에 축열 시트 1 또는 축열 시트 2를 갖는 축열 부재 1, 2를 제작했다.
제작한 축열 부재 1, 2의 각 PET 기재를 박리하여, 축열 시트 1 및 축열 시트 2를 얻었다.
또한, 상기 절차에 있어서는, 분산액에 대하여 실질적으로 바인더를 첨가하지 않고, 분산액을 이용하여 축열 시트를 제작하고 있다.
얻어진 축열 시트 1 및 축열 시트 2의 각각에 차지하는 헥사데케인(잠열 축열재)의 함유 비율은, 각 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 각각 85질량%, 83질량%였다. 또, 얻어진 축열 시트 1 및 축열 시트 2의 각각에 차지하는 마이크로 캡슐의 함유 비율은, 각 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 각각 95질량%, 92.5질량%였다.
또, 얻어진 축열 시트 2 중에 있어서의 카본 블랙의 함유 비율은, 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 2.5질량%이다.
또, 축열 시트 1 및 축열 시트 2에 있어서는, 각각 바인더로서 폴리바이닐알코올이 포함된다. 이 폴리바이닐알코올은, 유화제로서 이용한 화합물이다. 얻어진 축열 시트 1 및 축열 시트 2의 각각에 차지하는 폴리바이닐알코올의 함유 비율은, 각 축열 시트의 전체 질량에 대하여, 각각 5질량%, 5질량%였다.
-잠열 용량의 측정-
상기와 같이 하여 얻어진 축열 시트 1 및 축열 시트 2의 잠열 용량을, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 결과와 축열 시트의 두께로부터 각각 산출했다.
그 결과, 얻어진 축열 시트 1 및 축열 시트 2의 잠열 용량은, 각각 155J/ml(197J/g) 및 150J/ml(190J/g)였다.
또, 얻어진 축열 시트는, 별도 준비한 다른 기재에 부설하여 축열 부재로서 이용했다.
(실시예 3~4)
-마이크로 캡슐 분산액의 조제-
에이코세인(잠열 축열재; 융점 37℃, 탄소수 20의 지방족 탄화 수소) 100질량부를 60℃로 가열 용해하고, 아세트산 에틸 120질량부를 첨가한 용액 A2를 얻었다.
다음으로, N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민(아데카 폴리에터 EDP-300, 주식회사 ADEKA) 0.1질량부를, 교반하고 있는 용액 A2에 첨가하여, 용액 B2를 얻었다. 또한 메틸에틸케톤 1질량부에 용해한 톨릴렌다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가물(버노크 D-750, DIC 주식회사) 10질량부를, 교반하고 있는 용액 B2에 첨가하여, 용액 C2를 얻었다.
그리고, 물 140질량부에 유화제로서 폴리바이닐알코올(구라레 포발(등록 상표) KL-318(주식회사 구라레제; PVA) 10질량부를 용해한 용액 중에, 상기의 용액 C2를 첨가하여, 유화 분산했다. 유화 분산 후의 유화액에 물 250부를 첨가하여, 교반하면서 70℃까지 가온하고, 1시간 교반을 계속한 후, 30℃로 냉각했다. 냉각 후의 액에 추가로 물을 첨가하여 농도를 조정하고, 폴리우레탄우레아의 캡슐벽을 갖는 에이코세인 내포 마이크로 캡슐 분산액을 얻었다.
에이코세인 내포 마이크로 캡슐 분산액의 고형분 농도는, 19질량%였다.
또, 에이코세인 내포 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량은, 내포된 에이코세인의 질량에 대하여, 10질량%였다.
얻어진 에이코세인 내포 마이크로 캡슐액 분산액을 마이크로 캡슐액 3으로 했다. 마이크로 캡슐의 체적 기준에서의 메디안 직경 D50은, 20μm였다.
이어서, 마이크로 캡슐 분산액 3과 카본 블랙(덴카 블랙(등록 상표), 덴카 주식회사제; 열전도성 재료) 3질량부를 혼합하여, 마이크로 캡슐액 4를 조제했다.
-축열 시트 및 축열 부재의 제작-
얻어진 마이크로 캡슐액 3 또는 마이크로 캡슐액 4를 각각, 일방 면에 점착층 및 박리 필름을 갖는 PET 기재(GL-10, 니치에이 가코사제)의 타방 면에, 건조 후의 질량이 200g/m2가 되도록, 바 코터에 의하여 도포하고, 건조시켜, PET 기재 상에 축열 시트 3 또는 축열 시트 4를 갖는 축열 부재 3, 4를 제작했다.
제작한 축열 부재 3, 4의 각 PET 기재를 박리하여, 축열 시트 3 및 축열 시트 4를 얻었다.
-잠열 용량의 측정-
얻어진 축열 시트 3, 축열 시트 4, 축열 부재 3 및 축열 부재 4의 잠열 용량을, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 결과와 축열 시트 및 축열 부재의 두께로부터 산출했다.
결과를 후술하는 표에 나타낸다.
또, 얻어진 축열 부재는, 별도 준비한 다른 기재에 부설하여 이용했다.
(실시예 5~6)
실시예 3에 있어서, 에이코세인의 양을 100질량부로부터 72질량부로 변경하고, N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민(아데카 폴리에터 EDP-300)의 양을 0.1질량부로부터 0.05질량부로 변경하며, 버노크 D-750(톨릴렌다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가물)의 양을 10질량부로부터 4.0질량부로 변경하고, 또한 폴리바이닐알코올(구라레 포발 KL-318)의 양을 10질량부로부터 7.4질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여, 에이코세인 내포 마이크로 캡슐 분산액을 조제했다.
이때, 에이코세인 내포 마이크로 캡슐 분산액의 고형분 농도는, 14질량%였다.
또, 에이코세인 내포 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량은, 내포된 에이코세인의 질량에 대하여, 6질량%였다.
얻어진 마이크로 캡슐액 분산액을 마이크로 캡슐액 5로 했다. 마이크로 캡슐의 체적 기준에서의 메디안 직경 D50은, 20μm였다.
이어서, 마이크로 캡슐 분산액 5와 카본 블랙(덴카 블랙(등록 상표), 덴카 주식회사제; 열전도성 재료) 3질량부를 혼합하여, 마이크로 캡슐액 6을 조제했다.
-축열 시트 및 축열 부재의 제작-
얻어진 마이크로 캡슐액 5 또는 마이크로 캡슐액 6을 각각, 1000질량부에 대하여, 측쇄 알킬벤젠설폰산 아민염(네오겐 T, 다이이치 고교 세이야쿠)을 1.5질량부, 나트륨=비스(3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로헥실)=2-설피네이토옥시석시네이트(W-AHE, 후지필름 주식회사제)를 0.15질량부, 폴리옥시알킬렌알킬에터(노이겐 LP-90, 다이이치 고교 세이야쿠) 0.15질량부를 첨가하고, 일방 면에 점착층 및 박리 필름을 갖는 PET 기재(GL-10, 니치에이 가코사제)의 타방 면에, 건조 후의 질량이 133g/m2가 되도록, 바 코터에 의하여 도포하고, 건조시켜, PET 기재 상에 축열 시트 5 또는 축열 시트 6을 갖는 축열 부재 5, 6을 제작했다.
제작한 축열 부재 5, 6의 각 PET 기재를 박리하여, 축열 시트 5 및 축열 시트 6을 얻었다.
-잠열 용량의 측정-
얻어진 축열 시트 5, 축열 시트 6, 축열 부재 5 및 축열 부재 6의 잠열 용량을, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 결과와 축열 시트의 두께로부터 산출했다.
결과를 후술하는 표에 나타낸다.
또, 얻어진 축열 부재는, 별도 준비한 다른 기재에 부설하여 이용했다.
(실시예 7)
실시예 5에서 얻어진 마이크로 캡슐액 5에, 추가로 폴리뷰틸스타이렌 고무 3.8질량부를 메틸에틸케톤 30질량부에 용해한 용액을 첨가하여, 마이크로 캡슐액 7로 했다. 마이크로 캡슐의 체적 기준에서의 메디안 직경 D50은, 20μm였다.
또, 에이코세인 내포 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량은, 내포된 에이코세인의 질량에 대하여, 6질량%였다.
-축열 시트 및 축열 부재의 제작-
얻어진 마이크로 캡슐액 7을, 일방 면에 점착층 및 박리 필름을 갖는 PET 기재(GL-10, 니치에이 가코사제)의 타방 면에, 건조 후의 질량이 133g/m2가 되도록, 바 코터에 의하여 도포하고, 건조시켜, PET 기재 상에 축열 시트 7을 갖는 축열 부재 7을 제작했다.
제작한 축열 부재 7의 PET 기재를 박리하여, 축열 시트 7을 얻었다.
-잠열 용량의 측정-
얻어진 축열 시트 7 및 축열 부재 7의 잠열 용량을, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 결과와 축열 시트의 두께로부터 산출했다. 결과를 후술하는 표에 나타낸다.
얻어진 축열 부재 7은, 별도 준비한 다른 기재에 부설하여 이용했다.
(비교예 1~2)
실시예 3에 있어서, 에이코세인의 양을 100질량부로부터 75질량부로 변경하고, N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민(아데카 폴리에터 EDP-300)의 양을 0.1질량부로부터 0.31질량부로 변경하여, 버노크 D-750(톨릴렌다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가물)의 양을 10질량부로부터 24.7질량부로 변경하고, 또한 폴리바이닐알코올(구라레 포발 KL-318)의 양을 10질량부로부터 40질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여, 마이크로 캡슐액을 조제했다.
이때, 에이코세인 내포 마이크로 캡슐 분산액의 고형분 농도는, 22질량%였다.
또, 에이코세인 내포 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량은, 내포하는 에이코세인의 질량에 대하여, 33질량%였다.
얻어진 마이크로 캡슐액 분산액을 마이크로 캡슐액 C1로 했다. 마이크로 캡슐의 체적 기준에서의 메디안 직경 D50은, 20μm였다.
이어서, 마이크로 캡슐 분산액 C1과 카본 블랙(덴카 블랙(등록 상표), 덴카 주식회사제) 3질량부를 혼합하여, 마이크로 캡슐액 C2를 조제했다.
-축열 시트 및 축열 부재의 제작-
얻어진 마이크로 캡슐액 C1 또는 마이크로 캡슐액 C2를 각각, 실시예 5와 동일한 조액을 행하고, 일방 면에 점착층 및 박리 필름을 갖는 PET 기재(GL-10, 니치에이 가코사제)의 타방 면에, 건조 후의 질량이 133g/m2가 되도록, 바 코터에 의하여 도포하고, 건조시켜, PET 기재 상에 축열 시트 C1 또는 축열 시트 C2를 갖는 축열 부재 C1, C2를 제작했다.
제작한 축열 부재 C1, C2의 각 PET 기재를 박리하여, 축열 시트 C1 및 축열 시트 C2를 얻었다.
-잠열 용량의 측정-
얻어진 축열 시트 C1, 축열 시트 C2, 축열 부재 C1 및 축열 부재 C2의 잠열 용량을, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 결과와 축열 시트의 두께로부터 산출했다. 결과를 후술하는 표에 나타낸다.
또, 얻어진 축열 부재는, 별도 준비한 다른 기재에 부설하여 이용했다.
(비교예 3)
일본 공개특허공보 2001-200247호의 단락 0020~0021에 기재된 방법에 근거하여, 축열재로서 에이코세인을 이용하여, 캡슐벽재가 멜라민 수지인 마이크로 캡슐(입자경 3μm)을 포함하는 고형분 농도 40질량%의 마이크로 캡슐 분산액을 조제하고, 조제한 마이크로 캡슐 분산액 100질량부와, 아크릴-스타이렌계 바인더 20질량부로 이루어지는 마이크로 캡슐액 C3을 제작했다. 마이크로 캡슐 분산액의 고형분 농도는, 50질량%였다.
또, 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량은, 내포된 에이코세인의 질량에 대하여, 22질량%였다.
얻어진 마이크로 캡슐액 C3을, 일방 면에 점착층 및 박리 필름을 갖는 PET 기재(GL-10, 니치에이 가코사제)의 타방 면에, 건조 후의 질량이 133g/m2가 되도록, 바 코터에 의하여 도포하고, 건조시켜, PET 기재 상에 축열 시트 C3을 갖는 축열 부재 C3을 제작했다.
제작한 축열 부재 C3의 PET 기재를 박리하여, 축열 시트 C3을 얻었다.
-잠열 용량의 측정-
얻어진 축열 시트 C3의 잠열 용량을, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 결과와 축열 시트의 두께로부터 산출했다. 결과를 후술하는 표에 나타낸다.
또, 얻어진 축열 부재는, 별도 준비한 다른 기재에 부설하여 이용했다.
후술하는 표 중, "마이크로 캡슐의 함유 비율(체적%)"은, 축열 시트 전체 질량에 대한 마이크로 캡슐의 함유 비율(체적%)을 나타낸다.
후술하는 표 중, "마이크로 캡슐의 함유 비율(질량%)"은, 축열 시트 전체 질량에 대한 마이크로 캡슐의 함유 비율(질량%)을 나타낸다.
후술하는 표 중, "카본 블랙(질량%)"은, 축열 시트 전체 질량에 대한 카본 블랙의 함유 비율(질량%)을 나타낸다.
후술하는 표 중, "그 외(질량%)"는, 축열 시트 중에 있어서의 마이크로 캡슐, 바인더, 카본 블랙 이외의 성분의 축열 시트 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%)을 나타낸다.
[표 1]
Figure 112021052565909-pct00001
(실시예 8)
실시예 5에 있어서, 냉각 후의 액에 추가로 물을 첨가하여 농도를 조정할 때의 물 대신에, 물과 타이엔 E(다이헤이 가가쿠 산교(주)제, 난연제)를 20질량% 분산한 수용액을 이용하여 농도 조정하고, 또한 타이엔 E가, 타이엔 E 및 에이코세인 내포 마이크로 캡슐을 포함하는 분산액 중의 전고형분에 대하여 5질량%가 되도록 농도 조정을 행한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여, 축열 시트 8을 제작했다.
(실시예 9~11)
실시예 8에 있어서, 타이엔 E 대신에, 타이엔 K(다이헤이 가가쿠 산교(주)제, 난연제; 실시예 9), 타이엔 N(다이헤이 가가쿠 산교(주)제, 난연제; 실시예 10), 또는 타이엔 E와 APA100(다이헤이 가가쿠 산교(주)제, 난연제)의 2:1 혼합 재료(실시예 11)를 이용한 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 하여, 축열 시트 9~11을 제작했다.
(실시예 12)
린텍 주식회사제의 광학 점착 시트 MO-3015(두께: 5μm)를 두께 12μm의 PET 기재에 첩부하여 점착층을 형성하고, PET 기재의 점착층을 갖는 측과는 반대 측의 면에, Nippol Latex LX407C4E(닛폰 제온 주식회사제)와 Nippol Latex LX407C4C(닛폰 제온 주식회사제)와 아쿠아브리드 EM-13(다이셀 파인켐 주식회사)을 고형분 농도로 22:77.5:0.5[질량 기준]가 되도록 혼합 용해한 수용액을 도포하고, 115℃에서 2분간 건조하여, 두께 1.3μm의 스타이렌-뷰타다이엔 고무계 수지로 이루어지는 이접착층을 형성한 점착층 부착 PET 기재 (A)를 준비했다.
실시예 5에 있어서, PET 기재를, 상기의 점착층 부착 PET 기재 (A)로 변경한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여, 축열 부재 12를 제작했다.
(실시예 13)
실시예 11에 있어서, PET 기재를, 상기의 점착층 부착 PET 기재 (A)로 변경한 것 이외에는, 실시예 11과 동일하게 하여, 축열 부재 13을 제작했다.
(실시예 14)
순수 22.3질량부, 에탄올 32.5질량부, 아세트산 3.3질량부, 및 KR-516(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제, 실록세인 올리고머) 41.9질량부를 용해하고, 12시간 교반함으로써, 보호층 형성용 조성물 A를 조제했다. 이어서, 실시예 12에서 제작한 축열 부재 12에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측에 보호층 형성용 조성물 A를 도포하고, 100℃에서 10분간 건조시켜 두께 8μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 14를 제작했다.
(실시예 15)
KYNAR Aquatec ARC(Arkema사제, 고형분 농도 44질량%; 불소 함유 수지) 35.8질량부에, 에포크로스 WS-700(닛폰 쇼쿠바이 주식회사제, 고형분 농도 25%; 경화제) 31.6질량부, 타이엔 E(다이헤이 가가쿠 산교(주)제; 난연제) 29.6질량부, 및 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠(주)제(고형분 농도 2질량% 수용액에 희석); 계면활성제) 3.0질량부를 용해, 분산함으로써 보호층 형성용 조성물 B를 조제했다.
이어서, 실시예 12에서 제작한 축열 부재 12에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측에 보호층 형성용 조성물 B를 도포하고, 100℃에서 3분간 건조시켜 두께 8μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 15를 제작했다.
(실시예 16)
순수 68.0질량부에 X-12-1098(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제; 실레인 커플링제) 30.0질량부, 및 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠 주식회사제(고형분 농도 2% 수용액에 희석); 계면활성제) 2.0질량부를 용해하여 보호층 형성용 조성물 C를 조제했다.
실시예 12에서 제작한 축열 부재 12에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측에 보호층 형성용 조성물 C를 도포하고, 100℃에서 3분간 건조시켜 두께 1μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 16을 제작했다.
(실시예 17)
순수 68.0질량부에 X-12-1098(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제) 30.0질량부, 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠 주식회사제(고형분 농도 2질량%로 희석하여 사용); 계면활성제) 2.0질량부를 용해한 후, 1mol/L의 수산화 나트륨 수용액을 첨가하여 pH 9.0으로 조정 후, 1시간 교반했다. 그 후, 1mol/L의 염산수를 첨가하여 pH 3.2로 함으로써, 보호층 형성용 조성물 D를 조제했다.
실시예 12에서 제작한 축열 부재 12에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측에 보호층 형성용 조성물 D를 도포하고, 100℃에서 3분간 건조시켜 두께 3μm의 난연성 보호층을 형성하고, 축열 부재 17을 제작했다.
(실시예 18)
실시예 15에 있어서, 난연성 보호층을 2μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 18을 제작했다.
(실시예 19)
실시예 15에 있어서, 난연성 보호층을 5μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 19를 제작했다.
(실시예 20)
실시예 15에 있어서, 난연성 보호층을 15μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 20을 제작했다.
(실시예 21)
순수 68.1질량부에, 아세트산 0.4질량부, X-12-1098(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제) 27.0질량부, KBE-04(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제; 실레인 커플링제) 3.0질량부, 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠 주식회사제(고형분 농도 2질량%로 희석하여 사용); 계면활성제) 1.5질량부를 용해한 후, 2시간 교반하여 보호층 형성용 조성물 E를 제작했다. 실시예 12에서 제작한 축열 부재에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)와는 반대 측의 면에, 보호층 형성 조성물 E를 도포, 100℃에서 3분 건조하고, 3μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 21을 제작했다.
(실시예 22)
실시예 21에 있어서, 보호층을 6μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 22를 제작했다.
(실시예 23)
순수 68.1질량부에, 아세트산 0.4질량부, X-12-1098(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제) 24.0질량부, KBE-04(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제; 실레인 커플링제) 6.0질량부, 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠 주식회사제(고형분 농도 2질량%로 희석하여 사용); 계면활성제) 1.5질량부를 용해한 후, 2시간 교반하여 보호층 형성용 조성물 F를 제작했다. 실시예 12에서 제작한 축열 부재에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측의 면에, 보호층 형성 조성물 F를 도포, 100℃에서 3분 건조하고, 3μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 23을 제작했다.
(실시예 24)
실시예 23에 있어서, 난연성 보호층을 6μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 24를 제작했다.
(실시예 25)
순수 68.1질량부에, 아세트산 0.4질량부, X-12-1098(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제) 21.0질량부, KBE-04(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제; 실레인 커플링제) 9.0질량부, 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠 주식회사제(고형분 농도 2질량%로 희석하여 사용); 계면활성제) 1.5질량부를 용해한 후, 2시간 교반하여 보호층 형성용 조성물 G를 제작했다. 실시예 12에서 제작한 축열 부재에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측의 면에, 보호층 형성 조성물 G를 도포, 100℃에서 3분 건조하고, 3μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 25를 제작했다.
(실시예 26)
실시예 25에 있어서, 난연성 보호층을 6μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 26을 제작했다.
(실시예 27)
순수 68.1질량부에, 아세트산 0.4질량부, X-12-1098(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제) 15.0질량부, KBE-04(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제; 실레인 커플링제) 15.0질량부, 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠 주식회사제(고형분 농도 2질량%로 희석하여 사용); 계면활성제) 1.5질량부를 용해한 후, 2시간 교반하여 보호층 형성용 조성물 H를 제작했다. 실시예 12에서 제작한 축열 부재에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측의 면에, 보호층 형성 조성물 H를 도포, 100℃에서 3분 건조하고, 3μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 27을 제작했다.
(실시예 28)
실시예 27에 있어서, 난연성 보호층을 6μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 26을 제작했다.
(실시예 29)
순수 68.1질량부에, 아세트산 0.4질량부, X-12-1098(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제) 24.0질량부, KBE-04(신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제; 실레인 커플링제) 6.0질량부, 노이겐 LP-70(다이이치 고교 세이야쿠 주식회사제(고형분 농도 2질량%로 희석하여 사용); 계면활성제) 1.5질량부를 용해한 후, 2시간 교반하여 제작하여 액 J로 하고, 순수 8질량부와, 액 J를 67질량부, 스노텍스 OYL(닛산 가가쿠 고교제, 실리카 입자) 25질량부를 혼합하여 제작한 도포액을 보호층 형성용 조성물 K로 했다. 실시예 12에서 제작한 축열 부재에 있어서, 축열 시트의 점착층 부착 PET 기재 (A)를 갖는 측과는 반대 측의 면에, 보호층 형성 조성물 K를 도포, 100℃에서 3분 건조하고, 3μm의 난연성 보호층을 형성하여, 축열 부재 29를 제작했다.
(실시예 30)
실시예 29에 있어서, 난연성 보호층을 6μm로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 축열 부재 30을 제작했다.
축열 부재 5, 8~30, 비교예 1~3에 대하여, 축열 부재로서의 난연성과 점착력과 축열량을 평가했다.
(난연성)
축열 부재 5, 8~30에 있어서의 박리 필름을 박리하고, 점착층 측의 면을 0.3mm 두께의 알루미늄판에 첩부하여, 축열 부재 측으로부터 접염(接炎)한 것 이외에는, UL94HB 규격(Underwriters Laboratories Inc.)에 의하여 시험을 행하여, 합격 여부를 판정했다.
또한, 표 2~표 5에 있어서, "Pass"는 합격을 나타내고, "Fail"은 불합격을 나타낸다.
(밀착력(점착력))
축열 부재 5, 8~30에 있어서의 박리 필름을 박리하고, 점착층 측의 면을 SUS304에 첩부하여, 일본공업규격(JIS)-Z0237의 규격에 따라, SUS304 기재에 대한 밀착력을, 첩부 1분 후, 180° 필, 300mm/min의 조건으로 측정했다.
[표 2]
Figure 112021052565909-pct00002
[표 3]
Figure 112021052565909-pct00003
[표 4]
Figure 112021052565909-pct00004
[표 5]
Figure 112021052565909-pct00005
표 1로부터, 축열재의 함유 비율을 65질량% 이상으로 한 실시예 1~7이, 비교예 1~3보다 축열량이 우수한 것을 알 수 있다.
표 2~표 5로부터, 난연제, 난연성 보호층의 도입에 의하여 축열 부재에 난연성을 부여할 수 있는 것을 알 수 있다.
실시예 5, 8~30에서 제작한 축열 부재에 대하여, PET 기재에 인접하는 점착층을 CPU의 금속 커버면에 첩착한 결과, CPU가 발열해도 축열 시트면은 뜨거워지지 않는 것을 확인했다.
n-에이코세인을 n-헵타데케인(융점 22℃, 탄소수 17의 지방족 탄화 수소), n-옥타데케인(융점 28℃, 탄소수 18의 지방족 탄화 수소), n-노나데케인(융점 32℃, 탄소수 19의 지방족 탄화 수소), n-헨이코세인(융점 40℃, 탄소수 21의 지방족 탄화 수소), n-도코세인(융점 44℃, 탄소수 22의 지방족 탄화 수소), n-트라이코세인(융점 48~50℃, 탄소수 23의 지방족 탄화 수소), n-테트라코세인(융점 52℃, 탄소수 24의 지방족 탄화 수소), n-펜타코세인(융점 53~56℃, 탄소수 25의 지방족 탄화 수소), n-헥사코세인(융점 60℃, 탄소수 26의 지방족 탄화 수소)으로 각각 변경하고, 실시예 1과 동일하게 축열 부재를 제작하여, 상기와 동일하게 시험해도, 동일한 효과가 얻어진다.
산업상 이용가능성
본 개시의 축열 시트 및 축열 부재는, 예를 들면 전자기기 내의 발열부의 표면 온도를 임의의 온도역으로 유지시킴으로써, 안정 작동시키기 위한 축열 방열 부재로 하여 이용할 수 있으며, 나아가서는, 낮동안의 급격한 온도 상승 또는 실내에서의 냉난방 시의 온도 조절에 적절한 예를 들면 바닥재, 지붕재, 벽재 등의 건재(建材); 환경 온도의 변화 또는 운동 시 혹은 안정 시의 체온 변화 등에 따른 조온(調溫)에 적절한 예를 들면 속옷, 상의, 방한복, 장갑 등의 의류; 침구; 불필요한 배출열을 축적하여 열에너지로서 이용하는 배열 이용 시스템 등의 용도에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (22)

  1. 축열재를 포함하는 축열 시트로서,
    상기 축열 시트는, 상기 축열재의 적어도 일부를 내포하는 마이크로 캡슐을 포함하고,
    상기 축열 시트의 전체 질량에 대한 상기 축열재의 함유 비율이 75질량% 이상이고,
    SoC (Systems on a Chip), 카메라, LED 패키지, 파워 일렉트로닉스, 및 배터리로 이루어지는 군에서 선택되는 발열체로부터의 열을 축열하기 위해서 사용되는, 축열 시트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    바인더를 더 포함하는 축열 시트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 바인더가, 수용성 폴리머인 축열 시트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 수용성 폴리머가, 폴리바이닐알코올인 축열 시트.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 바인더의 함유 비율이, 상기 마이크로 캡슐의 전체 질량에 대하여, 15질량% 이하인 축열 시트.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    축열 시트의 전체 질량에 대한 상기 마이크로 캡슐의 함유 비율이 75질량% 이상인 축열 시트.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 질량이, 상기 축열재의 질량에 대하여, 12질량% 이하인 축열 시트.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐의 캡슐벽이, 폴리우레탄우레아, 폴리우레탄, 및 폴리우레아로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 축열 시트.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐이 식 (1)의 관계를 충족시키는, 축열 시트.
    식 (1) δ/Dm≤0.010
    δ는, 상기 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 두께(μm)를 나타낸다. Dm은, 상기 마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경(μm)을 나타낸다.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 축열 시트의 전체 질량에 대한 상기 축열재의 함유 비율이 80질량% 이상인 축열 시트.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    열전도성 재료를 더 포함하는 축열 시트.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 축열재의 전체 질량에 대하여, 융점이 0℃ 이상인 직쇄상의 지방족 탄화 수소의 함유량이, 98질량% 이상인 축열 시트.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    잠열 용량이, 135J/ml 이상인 축열 시트.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    잠열 용량이, 160J/g 이상인 축열 시트.
  15. 청구항 1에 기재된 축열 시트와, 기재를 갖는 축열 부재.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 기재의, 상기 축열 시트를 갖는 측과는 반대 측에 밀착층을 갖는 축열 부재.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 기재와 상기 축열 시트의 사이에, 이접착층을 갖는 축열 부재.
  18. 청구항 15에 있어서,
    보호층을 더 갖는 축열 부재.
  19. 청구항 15에 기재된 축열 부재를 포함하는, 전자 디바이스.
  20. 축열재와, 폴리아이소사이아네이트와, 폴리올 및 폴리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 활성 수소 함유 화합물과, 유화제를 혼합하여, 상기 축열재의 적어도 일부를 내포한 마이크로 캡슐을 포함하는 분산액을 제작하는 공정과,
    상기 분산액 중의 마이크로 캡슐 전체 질량에 대하여 바인더를 1 질량% 이하로 첨가하거나, 상기 분산액에 대하여 바인더를 첨가하지 않고, 상기 분산액을 기재 상에 도포하고 건조시켜 축열 시트를 제작하는 공정을 갖는 축열 시트의 제조 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐이 식 (1)의 관계를 충족시키는, 축열 시트의 제조 방법.
    식 (1) δ/Dm≤0.010
    δ는, 상기 마이크로 캡슐의 캡슐벽의 두께(μm)를 나타낸다. Dm은, 상기 마이크로 캡슐의 체적 기준의 메디안 직경(μm)을 나타낸다.
  22. 청구항 20 또는 청구항 21에 있어서,
    상기 유화제가, 상기 폴리아이소사이아네이트와 결합할 수 있는, 축열 시트의 제조 방법.
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