TW202026393A - 儲熱片、儲熱構件、電子元件以及儲熱片的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種顯現優異的儲熱性之儲熱片、儲熱構件、電子元件及儲熱片之製造方法。本發明的儲熱片包含儲熱材料,並且包含內含儲熱材料的至少一部分之微膠囊,儲熱材料相對於儲熱片的總質量之含有比率為65質量%以上。
Description
本發明有關一種儲熱片、儲熱構件、電子元件以及儲熱片之製造方法。
近年來,從內含香料、染料、儲熱材料及藥劑成分等功能性材料而進行保護等觀點考慮,微膠囊由於有可能能夠為客戶提供新的價值而備受關注。
例如,已知作為相變材料(PCM;Phase Change Material)而包含石蠟類等的微膠囊。具體而言,揭示了一種使用內含儲熱材料之微膠囊而形成的儲熱性丙烯酸系樹脂片狀成型體(例如,參閱專利文獻1)。又,揭示了一種將含有規定量的內含儲熱材料之微膠囊之儲熱性丙烯酸系樹脂組成物成型及硬化為片狀而成的儲熱性片狀成型體(例如,參閱專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-029985號公報
[專利文獻2]日本特開2007-031610號公報
然而,專利文獻1~2中記載之發明中,片狀成型體中所包含之微膠囊的量及儲熱材料的存在量均未達到能夠滿足的量,為了進行散熱之發熱體的熱量控制或熱利用等而要求潛熱容量更大的材料。
本發明係鑑於上述內容而完成者。
本發明的實施形態所要解決之課題在於提供一種顯現優異的儲熱性之儲熱片。
又,本發明之實施形態所要解決之課題還在於提供一種儲熱構件、電子元件及儲熱片之製造方法。
用於解決課題之具體機構包含以下形態。
(1)一種儲熱片,包含儲熱材料,其中
儲熱片包含內含儲熱材料的至少一部分之微膠囊,
儲熱材料相對於儲熱片的總質量之含有比率為65質量%以上。
(2)如(1)所述之儲熱片,其進一步包含黏合劑。
(3)如(2)所述之儲熱片,其中
黏合劑係水溶性聚合物。
(4)如(3)所述之儲熱片,其中
水溶性聚合物係聚乙烯醇。
(5)如(2)至(4)中任一項所述之儲熱片,其中
黏合劑的含有比率相對於微膠囊的總質量為15質量%以下。
(6)如(1)至(5)中任一項所述之儲熱片,其中
儲熱材料包含潛熱儲熱材料。
(7)如(1)至(6)中任一項所述之儲熱片,其中
微膠囊相對於儲熱片的總質量之含有比率為75質量%以上。
(8)如(1)至(7)中任一項所述之儲熱片,其中
微膠囊的膠囊壁的質量相對於儲熱材料的質量為12質量%以下。
(9)如(1)至(8)中任一項所述之儲熱片,其中
微膠囊的膠囊壁包含選自包括聚胺酯脲、聚胺酯、及聚脲之群組中的至少一種。
(10)如(1)至(9)中任一項所述之儲熱片,其中
微膠囊滿足式(1)的關係。
式(1) δ/Dm≤0.010
δ表示微膠囊的膠囊壁的厚度(μm)。Dm表示微膠囊的體積基準的中值徑(μm)。
(11)如(1)至(10)中任一項所述之儲熱片,其中
為15體積%以下。
(12)如(1)至(11)中任一項所述之儲熱片,其中
儲熱材料相對於儲熱片的總質量之含有比率為80質量%以上。
(13)如(1)至(12)中任一項所述之儲熱片,其進一步包含導熱性材料。
(14)如(13)所述之儲熱片,其中
導熱性材料的含有比率相對於儲熱片的總質量為2質量%以上。
(15)如(13)或(14)所述之儲熱片,其中
導熱性材料的導熱率為50 Wm-1
K-1
以上。
(16)如(1)至(15)中任一項所述之儲熱片,其中
相對於儲熱材料的總質量,熔點為0℃以上的直鏈狀脂肪族烴的含量為98質量%以上。
(17)如(1)至(16)中任一項所述之儲熱片,其中
潛熱容量為135 J/ml以上。
(18)如(1)至(17)中任一項所述之儲熱片,其中
潛熱容量為160 J/g以上。
(19)一種儲熱構件,其具有(1)至(18)中任一項所述之儲熱片及基材。
(20)如(19)所述之儲熱構件,其在基材的與具有儲熱片的一側相反的一側具有密合層。
(21)如(19)或(20)所述之儲熱構件,其在基材與儲熱片之間具有易黏合層。
(22)如(19)至(21)所述之儲熱構件,其進一步具有保護層。
(23)如(19)至(22)中任一項所述之儲熱構件,其中
儲熱片的厚度相對於儲熱構件的厚度為80%以上。
(24)一種電子元件,其包含(1)至(18)中任一項所述之儲熱片或(19)至(23)中任一項所述之儲熱構件。
(25)如(24)所述之電子元件,其進一步包含發熱體。
(26)一種儲熱片之製造方法,其具有:
將儲熱材料、多異氰酸酯、選自包括多元醇及聚胺之群組中的至少一種含有活性氫之化合物及乳化劑進行混合來製作包含內含儲熱材料的至少一部分之微膠囊的分散液之製程;以及
實質上不向分散液添加黏合劑,而使用分散液來製作儲熱片之製程。
(27)如(26)所述之儲熱片之製造方法,其中
微膠囊滿足式(1)的關係。
式(1) δ/Dm≤0.010
δ表示微膠囊的膠囊壁的厚度(μm)。Dm表示微膠囊的體積基準的中值徑(μm)。
(28)如(26)或(27)所述之儲熱片之製造方法,其中
乳化劑能夠與聚異氰酸酯鍵結。
[發明效果]
根據本發明的實施形態,能夠提供一種顯現優異的儲熱性之儲熱片、儲熱構件、電子元件以及儲熱片之製造方法。
以下,對本發明的儲熱片及儲熱構件進行詳細說明。
此外,有關本發明的實施形態的構成必要條件的說明有時基於本發明的代表性實施形態而完成,但本發明並不限定於該種實施形態。
本說明書中,使用“~”而表示之數值範圍表示將“~”前後中所記載之數值作為各自的最小值及最大值而包含的範圍。本發明中階段性地記載之數值範圍中,在某一數值範圍中記載之上限值或下限值可以替換為其他階段性地記載之數值範圍的上限值或下限值。又,在本發明中記載之數值範圍中,在某一數值範圍中記載之上限值或下限值可以替換為實施例中示出之值。
在本說明書中階段性地記載之數值範圍中,一個數值範圍中所記載之上限值或下限值可以替換為其他階段性地記載之數值範圍的上限值或下限值。又,在本說明書中記載之數值範圍中,其數值範圍的上限值或下限值可以替換為實施例中示出之值。
又,在本發明中,“質量%”與“重量%”的含義相同,“質量份”與“重量份”的含義相同。
進而,在本發明中,2個以上的較佳形態的組合為更佳的形態。
在本發明中,關於組成物或層中的各成分的量,在組成物中存在複數個相當於各成分的物質的情況下,只要沒有特別指定,則表示組成物中存在之上述複數個的物質的總量。
<儲熱片>
本發明的儲熱片為包含儲熱材料之儲熱片,儲熱片包含內含儲熱材料的至少一部分之微膠囊,儲熱材料相對於儲熱片的總質量之含有比率為65質量%以上。
以往,例如,如上述專利文獻1~2中的記載,提出了包含微膠囊之具有儲熱性之片材。然而,近年來,隨著智慧手機的小型化及薄膜化的進展並且防塵功能或防水功能的搭載,要求一種能夠比以往儲存更多的熱量的儲熱片。
本發明的儲熱片藉由儲熱片中所包含之儲熱材料(尤其,微膠囊的芯部中所包含之儲熱材料)的、伴隨固體-液體間的相變化之熱傳遞而顯現儲熱功能。藉此,例如,能夠吸收並釋放散熱之發熱體中的熱。而且,本發明的儲熱片通過設為比以往大幅度增加以往無法實現的儲熱材料的存在量之結構,從而顯現更加優異的儲熱功能。藉此,能夠提供一種能夠比以往的技術儲存更多的熱量之儲熱片。
又,使用潛熱儲熱材料作為儲熱材料之情況下,例如,儲熱材料能夠代替潛熱而吸收並釋放發熱體中的熱量。
此外,如後述那樣,本發明的儲熱片之製造方法並沒有特別限制,例如,在製造規定的儲熱片時,藉由不向微膠囊的分散液添加黏合劑而製作儲熱片,能夠增加儲熱片中的微膠囊的含有比率,其結果,能夠增加儲熱材料在儲熱片中的含有比率。亦即,藉由降低儲熱片中的黏合劑量,能夠增加儲熱材料在儲熱片中的含有比率。
又,還能夠藉由減小微膠囊的膠囊壁的壁厚(換言之,降低微膠囊中的膠囊壁的質量比例)來增加儲熱材料在儲熱片中的含有比率。
如上所述,在本發明中,藉由降低儲熱片中的黏合劑量以及減小微膠囊的膠囊壁的壁厚,可以獲得效果更加優異的儲熱片。
[微膠囊]
本發明的微膠囊具有芯部及用於內含形成芯部之芯材料(內含者(亦稱為內含成分。))之壁部,壁部亦稱為“膠囊壁”。
[[芯材料]]
本發明中的微膠囊內含儲熱材料以作為芯材料(內含成分)。
由於儲熱材料的至少一部分內含於微膠囊而存在,因此儲熱材料能夠以對應於溫度之相狀態穩定地存在。
-儲熱材料-
作為儲熱材料,能夠根據熱量控制或者熱利用等目標對象物(例如,發熱體)或目的等而從能夠反覆進行伴隨對應於溫度變化之溶解與凝固的狀態變化之固相-液相間的相變化之材料進行適當選擇。
儲熱材料的相變化基於儲熱材料本身所具有之熔點為較佳。
作為儲熱材料,例如,可以係能夠將在儲熱片的外部產生之熱量作為顯熱儲存之材料、及能夠將在儲熱片的外部產生之熱量作為潛熱儲存之材料(以下,亦稱為“潛熱儲熱材料”。)中的任一種。儲熱材料係能夠釋放儲存之熱量者為較佳。
其中,從能夠傳遞之熱量的控制、熱量的控制速度及熱量的大小的觀點考慮,儲熱材料係潛熱儲熱材料為較佳。
(潛熱儲熱材料)
潛熱儲熱材料係指,儲存在儲熱片的外部產生之熱量作為潛熱,將依材料而確定之熔點作為相變化溫度,並且藉由反覆進行溶解和凝固之間的變化,從而可進行基於潛熱之熱量的傳遞之材料。
潛熱儲熱材料能夠利用熔點下的溶解熱及凝固點下的凝固熱,伴隨固體-液體間的相變化進行儲熱並進行放熱。
潛熱儲熱材料能夠從具有熔點並且能夠相變化之化合物中進行選擇。
作為潛熱儲熱材料,例如,可以舉出冰(水);石蠟(例如,異鏈烷烴、正構石蠟)等脂肪族烴;無機鹽;三(辛酸/癸酸)甘油酯、肉荳蔻酸甲酯(熔點16℃~19℃)、肉荳蔻酸異丙酯(熔點167℃)及酞二丁酯(熔點-35℃)等有機酸酯系化合物;二異丙基萘(熔點67℃~70℃)等烷基萘類化合物、1-苯基-1-二甲苯基乙烷(熔點小於-50℃)等二芳基烷烴類化合物、4-異丙基聯苯(熔點11℃)等烷基聯苯類化合物、三芳基甲烷類化合物、烷基苯類化合物、芐基萘類化合物、二芳基伸烷基類化合物、芳基茚滿類化合物等芳香族烴;茶花油、大豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油、橄欖油、椰子油、蓖麻油、魚油等天然動植物油;礦物油等天然產物高沸點餾分等。
在潛熱儲熱材料中,從顯現優異的儲熱性之觀點考慮,石蠟為較佳。
作為石蠟,熔點為0℃以上的直鏈狀脂肪族烴為較佳,熔點為0℃以上,並且碳數14以上的直鏈狀脂肪族烴為更佳。
作為熔點為0℃以上的直鏈狀脂肪族烴,可以舉出正十四烷(熔點6℃)、正十五烷(熔點10℃)、正十六烷(熔點18℃)、正十七烷(熔點22℃)、正十八烷(熔點28℃)、正十九烷(熔點32℃)、正二十烷(熔點37℃)、正二十一烷(熔點40℃)、正二十二烷(熔點44℃)、正二十三烷(熔點48℃~50℃)、正二十四烷(熔點52℃)、正二十五烷(熔點53℃~56℃)、正二十六烷(熔點55~58℃)、正二十七烷(熔點60℃)、正二十八烷(熔點62℃)、正二十九烷(熔點63℃~66℃)及正三十烷(熔點66℃)等。其中,可以較佳地使用正十七烷(熔點22℃)、正十八烷(熔點28℃)、正十九烷(熔點32℃)、正二十烷(熔點37℃)、正二十一烷(熔點40℃)、正二十二烷(熔點44℃)、正二十三烷(熔點48~50℃)、正二十四烷(熔點52℃)、正二十五烷(熔點53~56℃)、正二十六烷(熔點60℃)、正二十七烷(熔點60℃)、或、正二十八烷(熔點62℃)。
作為儲熱材料,在使用熔點為0℃以上的直鏈狀脂肪族烴之情況下,熔點為0℃以上的直鏈狀脂肪族烴的含量相對於儲熱材料的含量為80質量%以上為較佳,90質量%以上為更佳,95質量%以上為進一步較佳,98質量%以上為特佳。作為上限,可以舉出100質量%。
作為無機鹽,無機水合物鹽為較佳,例如,可以舉出鹼金屬的氯化物的水合物(例:氯化鈉2水合物等)、鹼金屬的乙酸鹽的水合物(例:乙酸鈉水合物等)、鹼金屬的硫酸鹽的水合物(例:硫酸鈉水合物等)、鹼金屬的硫代硫酸鹽的水合物(例:硫代硫酸鈉水合物等)、鹼土類金屬的硫酸鹽的水合物(例:硫酸鈣水合物等)、及鹼土類金屬的氯化物的水合物(例:氯化鈣水合物等)等。
儲熱材料的熔點只要依據用於散熱之發熱體的種類、發熱體的發熱溫度、冷卻後之溫度或保持溫度、及冷卻方法等目的等而進行選擇即可。藉由適當地選擇熔點,例如,能夠將用於散熱之發熱體的溫度穩定地保持在不過度冷卻之適當的溫度。
儲熱材料以在目標溫度區域(例如,發熱體的工作溫度;以下,亦稱為“熱控制區域”。)的中心溫度具有熔點之材料為中心進行選擇為較佳。
儲熱材料的選擇能夠依據儲熱材料的熔點結合熱控制區域來進行選擇。熱控制區域依據用途(例如,發熱體的種類)進行設定。
具體而言,所選擇之儲熱材料的熔點依據熱控制區域而不同,作為儲熱材料,例如,能夠適當地選擇具有以下熔點者。例如,在用途為電子元件(尤其,小型或者便攜式或手持式電子元件)的情況下,是適用的。
(1)在上述儲熱材料(較佳為潛熱儲熱材料)中,熔點為0℃以上且80℃以下的儲熱材料為較佳。
在使用熔點為0℃以上且80℃以下的儲熱材料之情況下,熔點小於0℃或大於80℃的材料不包含於儲熱材料中。在熔點小於0℃或大於80℃的材料中,處於液體狀態之材料可以與儲熱材料併用來作為溶劑。
(2)在上述中,熔點為10℃以上且70℃以下的儲熱材料為較佳。
在使用熔點為10℃以上且70℃以下的儲熱材料之情況下,熔點小於10℃或大於70℃的材料不包含於儲熱材料中。在熔點小於10℃或大於70℃的材料中,處於液體狀態之材料可以與儲熱材料併用來作為溶劑。
(3)進而,熔點為15℃以上且50℃以下的儲熱材料為較佳。
在使用熔點為15℃以上且50℃以下的儲熱材料之情況下,熔點小於15℃或大於50℃的材料不包含於儲熱材料中。在熔點小於15℃或大於50℃的材料中,處於液體狀態之材料可以與儲熱材料併用來作為溶劑。
(4)進而,在上述(2)中,熔點為20~62℃的儲熱材料亦較佳。
尤其,薄型或便攜式膝上型電腦、平板電腦、及智慧手機等的電子元件的發熱體中,工作溫度為20~65℃者較多,適合使用熔點為20~62℃的儲熱材料。在使用熔點為20~62℃的儲熱材料之情況下,熔點小於20℃或大於62℃的材料不包含於儲熱材料中。熔點小於20℃或大於62℃之材料中,處於液體狀態之材料可以與儲熱材料併用來作為溶劑,從吸收多的發熱體所散發之熱量之觀點考慮,實質上不包含溶劑為較佳。
儲熱材料可以單獨包含一種,亦可以混合包含複數種。藉由單獨使用一種儲熱材料或使用複數種熔點不同之儲熱材料,能夠依據用途而調節顯現儲熱性之溫度區域及儲熱量。
藉由以在期望獲得儲熱材料的儲熱效果之中心溫度具有熔點之儲熱材料為中心,並且將在其前後具有熔點之儲熱材料進行混合,從而能夠擴大能夠儲熱之溫度區域。作為儲熱材料,若以使用石蠟之情況為例具體地進行說明,則將期望獲得儲熱材料的儲熱效果之中心溫度具有熔點之石蠟a用作中心材料,並且藉由將石蠟a及在石蠟a的前後具有碳數之其他石蠟進行混合,還能夠將材料設計成具有寬的溫度區域(熱控制區域)。又,在期望獲得儲熱效果之中心溫度具有熔點之石蠟的含有比率相對於儲熱材料的總質量為80質量%以上為較佳,90質量%以上為更佳,95質量%以上為進一步較佳。
作為本發明的潛熱儲熱材料,例如,在使用石蠟之情況下,可以單獨使用一種石蠟,亦可以混合使用兩種以上。在使用複數種熔點不同之石蠟之情況下,能夠擴大顯現儲熱性之溫度區域。
在使用複數個石蠟之情況下,為了不降低吸熱性,實質上不包含支鏈狀的石蠟,僅為直鏈狀的石蠟的混合物為較佳。其中,實質上不包含支鏈狀的石蠟係指,支鏈狀的石蠟的含量相對於石蠟的總質量為5質量%以下,2質量%以下為較佳,1質量%以下為進一步較佳。從顯現儲熱性之溫度區域及儲熱量的觀點考慮,主要的石蠟相對於石蠟總質量的含有比率為80質量%~100質量%為較佳,90質量%~100質量%為更佳,95質量%~100質量%為進一步較佳。此外,“主石蠟”係指,在所含有之複數種石蠟中,含量最多之石蠟。主石蠟的含量為複數種石蠟的總量的50質量%以上為較佳。
又,作為石蠟相對於儲熱材料(較佳為潛熱儲熱材料)的總量的含有比率,80質量%~100質量%為較佳,90質量%~100質量%為更佳,95質量%~100質量%為進一步較佳。
在本發明的儲熱片中,至少包含微膠囊中所內含之儲熱材料,但儲熱材料可以存在於微膠囊的外部。亦即,本發明的儲熱片可以包含微膠囊中所內含之儲熱材料以及位於儲熱片內且微膠囊外之儲熱材料。在該情況下,儲熱片中所包含之儲熱材料的總量中,95質量%以上的儲熱材料處於微膠囊中所內含之狀態為較佳。亦即,儲熱片中所包含之儲熱材料的總量中,微膠囊中所內含之儲熱材料的含有比率(內含率)為95質量%以上為較佳。上限並沒有特別限制,可以舉出100質量%。
儲熱片中的儲熱材料藉由相當於總量的95質量%以上的儲熱材料內含於微膠囊中,從而從能夠防止高溫時成為液體之儲熱材料向儲熱片外洩漏,並不污染儲熱片所使用之周邊的構件等,並且,能夠維持作為儲熱片的儲熱能等觀點考慮是有利的。
從儲熱片的儲熱性的觀點考慮,儲熱材料在儲熱片中的含有比率相對於儲熱片的總質量為65質量%以上,其中,75質量%以上為較佳,80質量%以上為更佳。又,從儲熱片的儲熱性的觀點考慮,儲熱材料在儲熱片中的含有比率相對於儲熱片的總質量為99.9質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,98質量%以下為進一步較佳。
利用以下方法來實施儲熱材料在儲熱片中的含有比率的測量。
首先,從儲熱片中取出儲熱材料,並且鑑定儲熱材料的種類。此外,在儲熱材料由複數種構成之情況下,還鑑定其混合比。作為鑑定的方法,可以舉出NMR(核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance))測量及IR(紅外光譜(infrared spectroscopy))測量等公知的方法。又,作為從儲熱片取出儲熱材料之方法,可以舉出將儲熱片浸漬於溶劑(例如,有機溶劑)中並抽取儲熱材料之方法。
接著,另外準備藉由上述步驟鑑定之儲熱片中所包含之儲熱材料,使用微差掃描熱量測定(DSC),對其儲熱材料單獨的吸熱量(J/g)進行測量。將所獲得之吸熱量作為吸熱量A。此外,如上所述,在儲熱材料由複數種構成之情況下,另外準備該混合比率的儲熱材料,實施上述吸熱量的測量。
接著,以與上述相同的方法測量儲熱片的吸熱量。將所獲得之吸熱量作為吸熱量B。
接著,計算吸熱量B相對於吸熱量A的比例X(%){(B/A)×100}。該比例X相當於儲熱材料在儲熱片中的含有比率(儲熱材料的含量相對於儲熱片的總質量之比例)。例如,假設儲熱片僅由儲熱材料構成之情況下,吸熱量A與吸熱量B成為相同值,上述比例X(%)成為100%。與此相對,儲熱材料在儲熱片中的含有比率為規定比例之情況下,吸熱量成為與其比例對應之值。亦即,藉由將吸熱量A與B進行比較,能夠求出儲熱材料在儲熱片中的含有比率。
-其他成分-
作為在微膠囊中能夠作為芯材料而內含之其他成分,例如,可以舉出溶劑及阻燃劑等添加劑。
在微膠囊中,可以內含其他成分作為芯材料,但從儲熱性的觀點考慮,芯材料中所佔的儲熱材料的含有比率相對於芯材料的總量,80質量%~100質量%為較佳,100質量%為更佳。
(溶劑)
微膠囊作為芯材料,在不明顯損害本發明的效果之範圍內,作為油成分可以包含溶劑。
作為溶劑,可以舉出熔點脫離儲熱片所使用之溫度區域(熱控制區域;例如,發熱體的工作溫度)之已敘述之儲熱材料。亦即,溶劑係指,在熱控制區域中不以液體狀態進行相變化等者,並且被區分為在熱控制區域內引起相轉移而產生吸熱和放熱反應之儲熱材料。
內含成分中的溶劑的含有比率相對於內含成分的總質量小於30質量%為較佳,小於10質量%為更佳,1質量%以下為進一步較佳。下限並沒有特別限制,可以列舉0質量%。
此外,溶劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
(添加劑)
在微膠囊中的芯材料中,除了上述成分以外,例如,能夠根據需要內含紫外線吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑、石蠟、及抑臭劑等添加劑。
~微膠囊的含有比率~
微膠囊在儲熱片中的含有比率相對於儲熱片的總質量為70質量%以上的情況較多。其中,75質量%以上為較佳。藉由將微膠囊的含有比率設為75質量%以上,能夠增加儲熱材料相對於儲熱片的總質量之存在量,其結果,成為顯示優異的儲熱性之儲熱片。
從儲熱性的觀點考慮,微膠囊在儲熱片中的含有比率高為較佳。具體而言,微膠囊在儲熱片中的含有比率為80質量%以上為較佳,85質量%~99質量%為更佳,90質量%~99質量%為進一步較佳。
微膠囊可以使用1種,亦可以混合使用2種以上。
[[壁部(膠囊壁)]]
本發明的微膠囊具有內含芯材料之壁部(膠囊壁)。
藉由微膠囊具有膠囊壁,從而能夠形成膠囊粒子,並且內含形成芯部之已敘述之芯材料。
-膠囊壁形成材料-
作為形成微膠囊的膠囊壁之材料,只要係聚合物,則並沒有特別限制,可以舉出聚胺酯、聚脲、聚胺酯脲、三聚氰胺樹脂及丙烯酸樹脂等。從藉由薄化膠囊壁而賦予優異的儲熱性之觀點考慮,聚胺酯、聚脲、聚胺酯脲或三聚氰胺樹脂為較佳,聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲為更佳。又,從防止在壁材料與儲熱材料之界面存在難以產生儲熱材料的相變化或結構變化等之情況之觀點考慮,聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲為更佳。
又,微膠囊以進行變形之粒子存在為較佳。
微膠囊係進行變形之粒子之情況下,能夠變形而不破裂,並且提高微膠囊的填充率。結果,能夠增加儲熱片中的儲熱材料的量,能夠實現更加優異的儲熱性。從這種觀點考慮,作為形成膠囊壁之材料,聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲為較佳。
微膠囊變形而不破裂係指,與變形量的程度無關,只要從沒有對各個微膠囊施加外壓之狀態下的形狀確認到變形,就能夠被認為係已變形之狀態。例如,係指如下性質:在試圖使微膠囊緻密地存在於片材內之情況等中,即使微膠囊在片材內彼此相互擠壓而各膠囊受到壓力,亦不會被破壞,藉由變形而緩解施加到膠囊之壓力,並且維持芯材料的內含狀態之性質。
在片材內微膠囊彼此相互擠壓之情況下,微膠囊中產生之變形中,例如,包括球面彼此接觸而形成平面狀的接觸面之變形等。
從上述觀點考慮,微膠囊的變形率為10%以上為較佳,30%以上為更佳。又,從膠囊的物理強度、耐久性的觀點考慮,微膠囊的變形率的上限亦可以設為80%以下。
~聚胺酯、聚脲、聚胺酯脲~
本發明的微膠囊的膠囊壁包含聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲為較佳。
從保存穩定性的觀點考慮,聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲具有來自於聚異氰酸酯之結構為較佳。亦即,從保存穩定性的觀點考慮,聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲係使用聚異氰酸酯而獲得之聚合物為較佳。
此外,聚胺酯係指,具有複數個胺基甲酸酯鍵之聚合物,多元醇與聚異氰酸酯之反應產物為較佳。
又,聚脲係指,具有複數個脲鍵之聚合物,聚胺與聚異氰酸酯之反應產物為較佳。
又,聚胺酯脲係指,具有胺基甲酸酯鍵及脲鍵之聚合物,多元醇和聚胺和聚異氰酸酯之反應產物為較佳。此外,在使多元醇和聚異氰酸酯進行反應時,聚異氰酸酯的一部分與水反應而成為聚胺,結果,有時可獲得聚胺酯脲。
由於聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲的玻璃轉移溫度低,因此作為膠囊壁而具有聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲之微膠囊能夠變形而不破裂。其結果,能夠提高微膠囊的填充率。結果,能夠增加儲熱片中的儲熱材料的量,能夠實現更加優異的儲熱性。
形成聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之材料選自包括芳香族聚異氰酸酯及脂肪族聚異氰酸酯中的群組為較佳。其中,所形成之膠囊壁具有選自包括來自於芳香族聚異氰酸酯之結構部分及來自於脂肪族聚異氰酸酯之結構部分中的群組之結構部分,包含聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲為較佳。藉此,即使薄化壁厚亦容易獲得穩定的微膠囊。
此外,“結構部分”係指,藉由胺基甲酸酯反應或脲反應而獲得之結構。
又,如上所述,作為形成聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之材料,除了聚異氰酸酯(例如,芳香族聚異氰酸酯及脂肪族聚異氰酸酯)以外,可以舉出選自包括多元醇及聚胺中的群組中之化合物(含有活性氫之化合物)。
作為芳香族聚異氰酸酯,例如,可以舉出間亞苯基二異氰酸酯、對亞苯基二異氰酸酯、2,6-甲苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯基二異氰酸酯、萘-1,4-二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、3,3’-二甲氧基-聯苯二異氰酸酯、3,3’-二甲基二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、二甲苯-1,4-二異氰酸酯、二甲苯-1,3-二異氰酸酯、4-氯二甲苯-1,3-二異氰酸酯、2-甲基二甲苯-1,3-二異氰酸酯、4,4’-二苯基丙烷二異氰酸酯及4,4’-二苯基六氟丙烷二異氰酸酯等。
作為脂肪族聚異氰酸酯,例如,可以舉出三亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、1,2-二異氰酸丙烯酯、伸丁基-1,2-二異氰酸酯、環己烯-1,2-二異氰酸酯、環己烯-1,3-二異氰酸酯、環己烯-1,4-二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、1,4-雙(異氰酸甲酯基)環己烷、1,3-雙(異氰酸甲酯基)環己烷、異佛爾酮二異氰酸酯、賴胺酸二異氰酸酯及氫化二甲苯二異氰酸酯等。
以上,作為2官能的脂肪族聚異氰酸酯及芳香族聚異氰酸酯,例示出二異氰酸酯化合物,但作為聚異氰酸酯還包含脂肪族聚異氰酸酯及作為芳香族聚異氰酸酯而從二異氰酸酯化合物中類推之3官能三異氰酸酯化合物、及4官能四異氰酸酯化合物。
又,還能夠使用上述聚異氰酸酯與乙二醇類化合物或雙酚類化合物等2官能醇或苯酚的加成物。
作為使用了聚異氰酸酯之濃縮物、聚合物或加成物的例子,可以舉出上述2官能異氰酸酯化合物的三聚體之縮二脲體或異氰脲酸酯體、作為三羥甲基丙烷等多元醇與2官能異氰酸酯化合物的加成物而成為多官能之化合物、苯異氰酸酯的福馬林縮合物、甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯等具有聚合性基之聚異氰酸酯的聚合物、及賴胺酸三異氰酸酯等。
關於聚異氰酸酯,記載於“聚胺酯樹脂手冊”(岩田敬治編輯、NIKKAN KOGYO SHIMBUN,LTD.發行(1987))。
在上述中,微膠囊的膠囊壁為包含3官能以上的聚異氰酸酯的聚合物之形態為較佳。
作為3官能以上的聚異氰酸酯,例如,可以舉出3官能以上的芳香族聚異氰酸酯及3官能以上的脂肪族聚異氰酸酯等。作為3官能以上的聚異氰酸酯的例子,作為2官能的聚異氰酸酯(分子中具有2個異氰酸酯基之化合物)和分子中具有3個以上的活性氫基之化合物(例如,3官能以上的多元醇、聚胺、或多硫醇等)之加成體(加成物)而設為3官能以上的聚異氰酸酯(加成型)或2官能的聚異氰酸酯的三聚體(縮二脲型或異氰脲酸酯型)亦較佳。
作為3官能以上的聚異氰酸酯的具體例,可以舉出2,6-甲苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯基二異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物、縮二脲體、異氰脲酸酯體等。
加成型3官能以上的聚異氰酸酯可以使用市售之市售品,作為市售品的例子,可以舉出TAKENATE(註冊商標)D-102、D-103、D-103H、D-103M2、P49-75S、D-110N、D-120N(異氰酸酯價=3.5 mmol/g)、D-140N、D-160N(以上,Mitsui Chemicals, Inc.製造)、DEATH MODULE(註冊商標)L75、UL57SP(Covestro Japan Ltd.製造)、CORONATE(註冊商標)HL、HX、L(Nippon Polyurethane Co.,Ltd.製造)、P301-75E(Asahi Kasei Corporation製造)、BARNOCK(註冊商標)D-750(DIC CORPORATION製造)等。
其中,作為加成型3官能以上的聚異氰酸酯,選自Mitsui Chemicals, Inc.製造之TAKENATE(註冊商標)D-110N、D-120N、D-140N、D-160N、及DIC CORPORATION製造之BARNOCK(註冊商標)D-750中的至少一種為更佳。
異氰脲酸酯型的3官能以上的聚異氰酸酯可以使用市售之市售品,例如,可以舉出TAKENATE(註冊商標)D-127N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N、D-204(Mitsui Chemicals, Inc.製造)、SUMIDURN3300、DEATH MODULE(註冊商標)N3600、N3900、Z4470BA(Sumika Bayer Urethane Co.,Ltd.)、CORONATE(註冊商標)HX、HK(Nippon Polyurethane Co.,Ltd.製造)、DURANATE(註冊商標)TPA-100、TKA-100、TSA-100、TSS-100、TLA-100、TSE-100(Asahi Kasei Corporation製造)等。
縮二脲型的3官能以上的聚異氰酸酯可以使用市售之市售品,例如,可以舉出TAKENATE(註冊商標)D-165N、NP1100(Mitsui Chemicals, Inc.製造)、DEATH MODULE(註冊商標)N3200(Sumika Bayer Urethane Co.,Ltd.)、DURANATE(註冊商標)24A-100(Asahi Kasei Corporation製造)等。
多元醇係指,具有2個以上的羥基之化合物,例如,可以舉出低分子多元醇(例:脂肪族多元醇、芳香族多元醇)、聚醚係多元醇、聚酯系多元醇、聚內酯系多元醇、蓖麻油系多元醇、聚烯烴系多元醇、及含羥基之胺系化合物。
此外,低分子多元醇係指,分子量為300以下的多元醇,例如,可以舉出乙二醇、二乙二醇及丙二醇等2官能的低分子多元醇、以及甘油、三羥甲基丙烷、己三醇、新戊四醇、及山梨糖醇等3官能以上的低分子多元醇。
此外,作為含有羥基之胺系化合物,例如,作為胺化合物的烷氧基化衍生物等,可以舉出胺醇等。作為胺醇,例如,可以舉出作為乙二胺等胺化合物的環氧丙烷或環氧乙烷加成物之N,N,N’,N’-四[2-羥丙基]乙二胺、N,N,N’,N’-四[2-羥乙基]乙二胺等。
聚胺係指,具有2個以上的胺基(第一級胺基或第二級胺基)之化合物,可以舉出二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、1,3-丙二胺及六亞甲基二胺等脂肪族多胺;脂肪族多胺的環氧化合物加成物;哌口井等脂環式多胺;3,9-雙-胺基丙基-2,4,8,10-四氧六環-(5,5)十一烷等雜環式二胺。
[[膠囊壁與儲熱材料的比率]]
作為微膠囊的膠囊壁的質量,相對於芯部所包含之儲熱材料的質量為12質量%以下為較佳。膠囊壁的質量相對於作為內含成分的儲熱材料為12質量%以下,表示膠囊壁為薄壁。藉由將膠囊壁設為薄壁,內含儲熱片中所佔的儲熱材料之微膠囊的含量被提高,結果,因儲熱性而成為優異者。
膠囊壁的質量相對於儲熱材料的質量為10質量%以下為更佳。
又,關於膠囊壁的質量的下限,並沒有限制,但從確保微膠囊的耐壓性之觀點考慮,相對於芯部所包含之儲熱材料的質量為1質量%以上為較佳,2質量%以上為更佳,3質量%以上為進一步較佳。膠囊壁的質量的特佳範圍為2質量%~12質量%。
[[微膠囊的物性]]
作為微膠囊的粒徑,以體積基準的中值徑(D50)計,1 μm~80 μm為較佳,10 μm~70 μm為更佳,15 μm~50 μm為進一步較佳。
微膠囊的體積基準的中值徑能夠藉由改變分散的條件等來較佳地進行控制。
其中,微膠囊的體積基準的中值徑係指,將微膠囊整體以體積累計成為50%的粒徑為閾值分為2個之情況下,大直徑側與小直徑側的粒子的體積合計成為相等量之直徑。微膠囊的體積基準的中值徑利用Microtrac MT3300EXII(NIKKISO CO.,LTD.製造)來測量。此外,作為微膠囊的分取方法,例如將儲熱片切成2 cm×2 cm,在水等微膠囊不溶解之溶劑中浸漬24小時以上,並且對所獲得之溶劑分散液進行離心分離而獲得。
關於微膠囊的粒徑分佈,以微膠囊能夠最無間隙地緻密排列的方式存在分佈為較佳。
微膠囊不易變形之情況下,為了填充在大微膠囊之間形成之間隙,存在小微膠囊之形態為較佳。亦即,依據粒度分佈有時多分散式分佈為較佳。
另一方面,微膠囊變形而填充間隙之情況下,微膠囊大者能夠以更厚的壁厚內含更多的儲熱材料。因此,以大微膠囊為中心的粒徑分佈,亦即,大微膠囊的分佈為尖銳形態為較佳。
例如,可藉由控制形成微膠囊時之油相成分的粒徑分佈或者使油相的穩定性提高來進行粒徑的控制。又,為了使粒徑分佈變窄,可考慮到進行圓筒磨機等乳化方法,還能夠對界面活性材料等進行設計以維持所希望的乳化狀態或油相的粒徑。
作為微膠囊的膠囊壁的厚度(壁厚),0.010 μm~10 μm為較佳,0.050 μm~10 μm為更佳。藉由微膠囊的壁厚設為0.010 μm以上,能夠防止芯材料的洩漏。藉由微膠囊的壁厚為10 μm以下,具有能夠增加儲熱片中的微膠囊,亦即儲熱材料的存在量之優點。
從與上述相同之觀點考慮,微膠囊的壁厚為0.050 μm~5 μm為進一步較佳,0.100 μm~2 μm為特佳。
壁厚係指,藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)來求出20個微膠囊的各個壁厚(μm)並進行平均之平均值。具體而言,以如下方式求出:製作儲熱片的截面切片,使用SEM觀察其截面,並且針對利用上述測量方法計算之中值徑±10%的大小的微膠囊選擇20個微膠囊,並且觀察這些各個微膠囊的截面並測量壁厚而計算平均值。
上述微膠囊滿足式(1)的關係為較佳。微膠囊滿足式(1)之情況下,能夠更加增加儲熱材料在儲熱片中的含有比率。
式(1) δ/Dm≤0.010
Δ表示微膠囊的膠囊壁的厚度(μm)。Dm表示微膠囊的體積基準的中值徑(μm)。
δ/Dm的下限並沒有特別限制,0.001以上的情況較多。
[[微膠囊之製造方法]]
本發明的微膠囊例如能夠藉由以下方法來製造。
關於本發明的微膠囊的製造,在膠囊壁由聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲形成之情況下,可應用包括如下製程之界面聚合法來進行,該界面聚合法包括:將包含儲熱材料和膠囊壁材料之油相分散於包含乳化劑之水相而製備乳化液之製程(乳化製程);及在油相與水相界面使膠囊壁材料聚合而形成膠囊壁,並且形成內含儲熱材料之微膠囊之製程(膠囊化製程)。
此外,作為上述膠囊壁材料,例如,可以舉出包含聚異氰酸酯及選自包括多元醇及聚胺之群組中的至少一種之膠囊壁材料。此外,聚異氰酸酯的一部分可以在反應體系中與水進行反應而成為聚胺。故,只要膠囊壁材料至少包含聚異氰酸酯,則能夠將其一部分變更為聚胺,並且聚異氰酸酯與聚胺進行反應而合成聚脲。
膠囊壁由三聚氰胺甲醛樹脂形成之情況下,能夠適當使用凝膠法,該凝膠法包括:將包含儲熱材料之油相分散於包含乳化劑之水相來製備乳化液之製程(乳化製程);以及將膠囊壁材料添加到水相中,並且在乳化液滴的表面形成基於膠囊壁材料之高分子層而形成內含儲熱材料之微膠囊之製程(膠囊化製程)。
(乳化製程)
膠囊壁由聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲形成之情況下,在乳化製程中,將包含儲熱材料及膠囊壁材料之油相分散於包含乳化劑之水相來製備乳化液。
又,膠囊壁由三聚氰胺甲醛樹脂形成之情況下,將包含儲熱材料之油相分散於包含乳化劑之水相而製備乳化液。
~乳化液~
本發明的乳化液藉由將包含儲熱材料及根據需要之膠囊壁材料之油相分散於包含乳化劑之水相而形成。
(1)油相
油相中至少包含儲熱材料,亦可以根據需要進一步包含膠囊壁材料、溶劑及/或添加劑等成分。
關於溶劑,可以舉出熔點在儲熱片所使用之溫度區域(熱控制區域;例如,發熱體的工作溫度)之外之已敘述之儲熱材料。
(2)水相
本發明的水相能夠至少包含水性介質及乳化劑。
-水性介質-
作為水性介質,可以舉出水、及水與水溶性有機溶劑之混合溶劑,較佳為水。水溶性有機溶劑的“水溶性”係指,相對於25℃的100質量%水之對象物質的溶解量為5質量%以上。
水性介質相對於油相與水相的混合物亦即乳化液的總質量,20質量%~80質量%為較佳,30質量%~70質量%為更佳,40質量%~60質量%為進一步較佳。
-乳化劑-
乳化劑中包含分散劑或者界面活性劑或該等組合。
作為分散劑,例如,能夠舉出後述之黏合劑,聚乙烯醇為較佳。
聚乙烯醇可以使用市售之市售品,例如,能夠舉出KURARAY CO.,LTD性之KURARAY POVAL系列(例:KURARAY POVALPVA-217E、KURARAY POVALKL-318等)等。
又,從微膠囊的分散性的觀點考慮,聚乙烯醇的聚合度為500~5000為較佳,1000~3000為更佳。
作為界面活性劑,可以舉出非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、及、兩性界面活性劑等。界面活性劑可以單獨使用,亦可以組合使用2種以上。
從提高膜強度之觀點考慮,乳化劑能夠與上述聚異氰酸酯鍵結為較佳。例如,在使用包含聚異氰酸酯之膠囊壁材料來製造微膠囊之情況下,作為乳化劑之聚乙烯醇能夠與聚異氰酸酯鍵結。亦即,聚乙烯醇中的羥基能夠與聚異氰酸酯鍵結。
乳化劑的濃度相對於油相與水相之混合物亦即乳化液的總質量,大於0質量%且20質量%以下為較佳,0.005質量%~10質量%為更佳,0.01質量%~10質量%為進一步較佳,1質量%~5質量%為特佳。
此外,如後述那樣,在使用分散有使用乳化劑製作之微膠囊的分散液來製作儲熱片之情況下,存在乳化劑作為黏合劑而殘留於儲熱片中之情況。如後述那樣,為了降低儲熱片中的黏合劑的含有比率,在不損害乳化性能之範圍內,乳化劑的使用量越少為較佳。
水相亦可以根據需要而包含紫外線吸收劑、抗氧化劑及防腐劑等其他成分。
~分散~
分散係指,將油相作為油滴而分散於水相(乳化)。能夠使用在分散油相與水相時通常使用之機構,例如,均質器、高壓乳化機(Menton Gorley)、超音波分散機、溶解器、卡迪磨(Keddy Mill)或其他公知的分散裝置來進行分散。
油相相對於水相之混合比(油相質量/水相質量)為0.1~1.5為較佳,0.2~1.2為更佳,0.4~1.0為進一步較佳。若混合比在0.1~1.5的範圍內,則能夠保持為適度的黏度,製造適性優異,乳化液的穩定性優異。
(膠囊化製程)
在膠囊化製程中,使膠囊壁材料在油相與水相的界面聚合而形成膠囊壁,並且形成內含溶劑之微膠囊。
~聚合~
聚合係在水相與界面使乳化液中的油相中所包含之膠囊壁材料聚合之製程,形成膠囊壁。較佳為在加熱下進行聚合。聚合時之反應溫度通常為40℃~100℃為較佳,50℃~80℃為更佳。又,聚合的反應時間通常為約0.5小時~10小時為較佳,約1小時~5小時為更佳。聚合溫度越高,則聚合時間越短,在使用在高溫下可能分解之內含物或膠囊壁材料之情況下,希望選擇在低溫下作用之聚合起始劑,並且在較低溫下進行聚合。
在聚合製程中,為了防止微膠囊彼此的凝聚,進一步加入水性溶液(例如,水、乙酸水溶液等)來降低微膠囊彼此的碰撞概率為較佳,進行充分攪拌亦較佳。亦可以在聚合製程中再次添加凝聚防止用分散劑。進而,能夠根據需要添加苯胺黑等電荷調節劑或其他任意輔助劑。該等輔助劑能夠在形成膠囊壁時,或任意時點進行添加。
在本發明中,如後述在製造儲熱片時,可以使用混合微膠囊和分散介質而獲得之含有微膠囊之組成物。藉由包含分散介質,在將含有微膠囊之組成物使用於各種用途時,容易進行配合。
分散介質能夠依據微膠囊的使用目的而適當選擇。作為分散介質,不對微膠囊的壁材料造成影響之液狀成分為較佳,例如,水系溶劑、黏度調整劑及穩定化劑等。作為穩定化劑的例子,能夠舉出能夠使用於上述水相之乳化劑。
作為水系溶劑,可以舉出水及醇等,能夠使用離子交換水等。
此外,含有微膠囊之組成物中的分散介質的含有比率只要依據用途而適當選擇即可。
[黏合劑]
本發明的儲熱片除了微膠囊以外,在微膠囊的外部含有至少一種黏合劑為較佳。儲熱片藉由含有黏合劑,能夠賦予耐久性。
此外,如上所述,在製造微膠囊時,可以使用聚乙烯醇等乳化劑。因此,在利用使用乳化劑而形成之含有微膠囊之組成物來製作儲熱片時,存在儲熱片中包含來自乳化劑之黏合劑之情況。
作為黏合劑,只要係能夠形成膜之聚合物,則並沒有特別限制,可以舉出水溶性聚合物及油溶性聚合物等。
水溶性聚合物中的“水溶性”係指,相對於25℃的100質量%水之對象物質的溶解量為5質量%以上,並且更適當的水溶性聚合物為溶解量為10質量%以上。
又,後述之“油溶性聚合物”係指,除了上述“水溶性聚合物”以外之聚合物。
作為水溶性聚合物,可以舉出聚乙烯醇及其變性物、聚丙烯酸醯胺及其衍生物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚苯乙烯磺酸鈉、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-馬來酸酐共聚物、異丁烯-馬來酸酐共聚物、聚乙烯吡咯啶酮、乙烯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯基-丙烯酸共聚物、羧甲基纖維素、甲基纖維素、乾酪素、明膠、澱粉衍生物、阿拉伯膠及藻酸鈉等,聚乙烯醇為較佳。
作為油溶性聚合物,例如,可以舉出國際公開第2018/207387號及日本特開2007-031610號公報中記載之具有儲熱性之聚合物。具體而言,具有碳數12~30等長鏈烷基之聚合物為較佳,具有碳數12~30等長鏈烷基之丙烯酸樹脂為更佳。
又,除了上述以外,作為油溶性聚合物,可以舉出聚乙烯醇的變性物、聚丙烯酸醯胺的衍生物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-馬來酸酐共聚物、異伸丁基-馬來酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯基-丙烯酸共聚物、及苯乙烯-丙烯酸共聚物等。
在上述中,從將儲熱片中之微膠囊的含有比率設為70質量%以上(較佳為75質量%以上)之觀點考慮,較佳黏合劑為水溶性聚合物為較佳,多元醇為更佳,聚乙烯醇為進一步較佳。藉由使用水溶性聚合物,適合在維持製備將芯材料設為石蠟等油溶性材料之油/水型(O/W(Oil in Water)型)的微膠囊液時之分散性之狀態下形成片材。藉此,容易將儲熱片中的微膠囊調整為70質量%以上的含有比率。
聚乙烯醇可以使用市售之市售品,例如,可以舉出KURARAY CO.,LTD性之KURARAY POVAL系列(例:KURARAY POVALPVA-217E、KURARAY POVALKL-318等)等。
又,黏合劑係聚乙烯醇之情況下,從微膠囊的分散性及膜強度的觀點考慮,聚乙烯醇的聚合度為500~5000為較佳,1000~3000為更佳。
從容易在維持儲熱片的膜強度之狀態下將儲熱片中的微膠囊的含有比率調整為70質量%以上之觀點考慮,黏合劑在儲熱片中的含有比率為0.1質量%~20質量%為較佳,1質量%~11質量%為更佳。
由於黏合劑的含有比率越小,越能夠增加總質量中所佔的微膠囊量,因此為較佳。又,若黏合劑的含有比率在不過低之範圍,則保護微膠囊,並且容易保持形成包含微膠囊之層之能力,因此容易獲得具有物理強度之微膠囊。
在儲熱片中,黏合劑相對於微膠囊的總質量之含有比率並沒有特別限制,從儲熱片的儲熱性更加優異之觀點考慮,15質量%以下為較佳,11質量%以下為更佳。下限並沒有特別限制、0.1質量%以上為較佳。
~分子量~
從膜強度的觀點考慮,黏合劑的數量平均分子量(Mn)為20,000~300,000為較佳,20,000~150,000為更佳。
分子量的測量係藉由凝膠滲透層析法(GPC)測量之值。
基於凝膠滲透層析法(GPC)之測量中,作為測量裝置使用HLC(註冊商標)-8020GPC(TOSOH CORPORATION),作為管柱,使用3根TSKgel(註冊商標)Super Multipore HZ-H(4.6 mmID×15 cm、TOSOH CORPORATION),作為洗提液,使用THF(四氫呋喃)。又,作為測量條件,將試樣濃度設為0.45質量%、將流速設為0.35 ml/min、將樣品注入量設為10 μl、及將測量溫度設為40℃,並且使用RI(微分折射)檢測器進行。
校準曲線由TOSOH CORPORATION的“標準試樣TSK standard,polystyrene”:“F-40”,“F-20”,“F-4”,“F-1”,“A-5000”,“A-2500”,“A-1000”、及“正丙基苯”這8個樣品來製作。
[其他成分]
本發明的儲熱片亦可以根據需要在微膠囊的外部包含導熱性材料、阻燃劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑及防腐劑等其他成分。
可以在微膠囊的外部具有之其他成分的含有比率相對於儲熱片的總質量為10質量%以下為較佳,5質量%以下為更佳。又,微膠囊和黏合劑的總量相對於儲熱片的總質量為80質量%以上為較佳,90質量%~100質量%為更佳,98質量%~100質量%為進一步較佳。
-導熱性材料-
本發明的儲熱片在微膠囊的外部進一步包含導熱性材料為較佳。藉由包含導熱性材料,成為從儲熱後的儲熱片之放熱性優異者,並且成為容易良好地進行散熱之發熱體的冷卻效率、冷卻速度及溫度保持等。
導熱性材料的“導熱性”係指,導熱率為10 Wm-1
K-1
以上之材料。其中,從儲熱片的放熱性成為良好之觀點考慮,導熱性材料的導熱率為50 Wm-1
K-1
以上為較佳。
導熱率(單位:Wm-1
K-1
)係利用閃光法在25℃的溫度下,利用依據日本工業標準(JIS)R1611之方法測量之值。
作為導熱性材料,例如,可以舉出碳(人造石墨、碳黑等;100~250)、碳奈米管(3000~5500)、金屬(例如,銀:420、銅:398、金:320、鋁:236、鐵:84、鉑:70、不鏽鋼:16.7~20.9、鎳:90.9)、及矽(Si:168)等。
此外,上述括號內的數值表示各材料的導熱率(單位:Wm-1
K-1
)。
作為導熱性材料在儲熱片中的含有比率,相對於儲熱片的總質量為2質量%以上為較佳。從儲熱片的儲熱與放熱的平衡之觀點考慮,導熱性材料的含有比率為10質量%以下為較佳,5質量%以下為更佳。
-阻燃劑-
本發明的儲熱片進一步包含阻燃劑為較佳。阻燃劑可以包含於微膠囊的內部、壁部及外部中的任一部分,從不使微膠囊的儲熱性等特性、微膠囊壁部的強度等特性變化之觀點考慮,包含於微膠囊的外部為較佳。
作為阻燃劑,並沒有特別限制,能夠使用公知的材料。例如,能夠使用“阻燃劑·阻燃材料的活用技術”(CMC Publishing Co.,Ltd.出版)中記載之阻燃劑等,一般而言,可以較佳地使用鹵素系阻燃劑、磷系阻燃劑及無機系阻燃劑。在電子用途中期望抑制鹵素的混入之情況等時,可以較佳地使用磷系阻燃劑及無機系阻燃劑。
作為磷系阻燃劑,可以舉出磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、三(二甲苯基)磷酸酯、磷酸甲苯基苯基酯及2-乙基己基二苯基磷酸酯等磷酸酯系材料、其他芳香族磷酸酯、芳香族縮合磷酸酯、苯環鹽類、膦酸金屬鹽、以及紅磷等。
從儲熱性及阻燃性的觀點考慮,作為阻燃劑在儲熱片中的含有比率,相對於儲熱片的總質量為0.1質量%~20質量%為較佳,1質量%~15質量%為更佳,1質量%~5質量%為進一步較佳。
又,與阻燃劑併用而包含阻燃助劑亦較佳。作為阻燃助劑,例如,可以舉出新戊四醇、亞磷酸及22氧化4亞鹽12硼7水合物等。
[儲熱片的物性]
(厚度)
作為儲熱片的厚度,1 μm~1000 μm為較佳,1 μm~500 μm為更佳。
厚度設為用SEM觀察與厚度方向平行地切割儲熱片而得之橫斷面,測量5個任意的點,並將5個點的厚度進行平均而得之平均值。
(潛熱容量)
作為本發明的儲熱片的潛熱容量,從儲熱性高、適於散熱之發熱體的溫度調節之觀點考慮,110 J/ml以上為較佳,135 J/ml以上為更佳,145 J/ml以上為進一步較佳。上限並沒有特別限制,400 J/ml以下的情況較多。
潛熱容量係根據微差掃描熱量測定(DSC;Differential scanning calorimetry)之結果及儲熱片的厚度計算之值。
此外,在有限的空間內顯現高儲熱量之觀點考慮之情況下,認為儲熱量以“J/ml(每單位體積的儲熱量)”捕捉係適合的,在考慮電子元件等用途之情況下,電子元件的重量亦變得重要。因此,若在有限的質量內顯現高儲熱性,則有時以“J/g(每單位質量的儲熱量)”來捕捉係合適的。在該情況下,作為潛熱容量,140 J/g以上為較佳,150 J/g以上為更佳,160 J/g以上為進一步較佳,190 J/g以上為特佳。上限並沒有特別限制,450 J/g以下的情況較多。
(孔隙率)
儲熱片中存在空隙之情況下,由於相當於空隙之體積變得比微膠囊量相同時大,因此在試圖減小儲熱片所佔的間隙之情況下,儲熱片不具有空隙為較佳。儲熱片的體積中所佔的微膠囊的體積的比例為40體積%以上為較佳,60體積%以上為更佳,80體積%以上為進一步較佳。上限並沒有特別限制,可以舉出100體積%。
從這種觀點考慮,作為儲熱片中所佔的空隙的體積的比例(孔隙率),50體積%以下為較佳,40體積%以下為更佳,20體積%以下為進一步較佳,15體積%以下為特佳,10體積%以下為最佳,下限並沒有特別限制,可以舉出0體積%。
[儲熱片之製造方法]
儲熱片之製造方法並沒有特別限制,例如,能夠藉由將包含內含儲熱材料之微膠囊及根據需要使用之黏合劑之分散液塗佈於基材上,並使其乾燥來製作。而且,藉由將乾燥後的塗佈膜從基材剝離,能夠獲得儲熱片的單體。
作為塗佈方法,例如,可以舉出模塗法、氣刀塗佈法、輥塗法、刮塗法、凹版塗佈法及簾塗法等,刮塗法、凹版塗佈法或簾塗法為較佳。又,還能夠進行澆鑄包含內含儲熱材料之微膠囊及黏合劑之分散液來形成層之方法。
在水性溶劑之情況下,在60℃~130℃的溫度範圍下進行乾燥為較佳。
在進行乾燥之製程中,可以設置使用輥來對包含微膠囊之層(例如,由單層構成之儲熱片)進行平坦化。又,還可以進行使用壓輥、壓延機等來對包含微膠囊之層(例如,由單層構成之儲熱片)施加壓力來提高膜中的微膠囊的填充率之操作。
又,為了減小儲熱片中的孔隙率,採用如下方法為較佳,亦即,使用容易變形之微膠囊、緩慢地進行形成包含微膠囊之層時之乾燥、或者分割複數次進行塗佈而不一次性形成厚膜的塗佈層等。
作為儲熱片之製造方法的較佳形態之一,可以舉出具有如下製程之形態,亦即,將儲熱材料、多異氰酸酯、選自包括多元醇及聚胺之群組中的至少一種含有活性氫之化合物和乳化劑進行混合,製作包含內含上述儲熱材料的至少一部分之微膠囊之分散液之製程A、以及實質上不向分散液添加黏合劑,並且使用分散液來製作儲熱片之製程B。
根據上述方法,由於在不使用黏合劑之情況下製作儲熱片,因此能夠增加儲熱片中的微膠囊的含有比率,作為結果,能夠提高儲熱材料在儲熱片中的含有比率。
此外,製程A中所使用之儲熱材料的總量中,內含於微膠囊之儲熱材料的含有比率(內含率)為95質量%以上為較佳。上限並沒有特別限制,可以舉出100質量%。
關於製程A中所使用之材料(選自包括儲熱材料、聚異氰酸酯、多元醇及聚胺之群組中的至少一種含有活性氫之化合物以及乳化劑)的說明如上所述。
又,關於製造製程A的微膠囊之製程,可以舉出上述方法。更具體而言,作為製程A的具體製程,實施如下製程為較佳,亦即,將包含儲熱材料和膠囊壁材料(聚異氰酸酯、含有活性氫之化合物)之油相分散於包含乳化劑之水相來製備乳化液之製程(乳化製程)、以及使膠囊壁材料在油相與水相的界面進行聚合而形成膠囊壁,並且形成包含內含儲熱材料之微膠囊之分散液之製程(膠囊化製程)。
在製程B的製程中,實質上不向包含上述所製作之微膠囊之分散液中加入黏合劑。亦即,實質上不對在製程A中獲得之分散液追加黏合劑,並且使用於儲熱片的製作。其中“實質上不加入黏合劑”係指,相對於分散液中的微膠囊總質量,黏合劑的追加量為1質量%以下,較佳為0.1質量%以下。其中,黏合劑的追加量為0質量%為較佳。
在製程B中,作為使用分散液來製作儲熱片之製程,如上所述,能夠藉由在基材上進行塗佈、並使其乾燥來製作。
製程B的製造製程·製造條件的較佳形態如上述[儲熱片之製造方法]所述。
<儲熱構件>
本發明的儲熱構件具有已敘述之本發明的儲熱片及基材。由於本發明的儲熱構件具有本發明的儲熱片,因此儲熱性優異。
儲熱構件可以為卷形態。又,可以從卷形態或片形態的儲熱構件切成所希望的大小或形狀,或者進行沖壓來製作。
[儲熱片]
關於本發明的儲熱片的詳細內容,如已敘述,因此在此省略說明。
從儲熱量的觀點考慮,儲熱構件中的儲熱片的厚度相對於儲熱構件的整體厚度為50%以上為較佳,70%以上為更佳,80%以上為進一步較佳,90%以上為特佳。又,從儲熱量的觀點考慮,儲熱構件中的儲熱片的厚度的上限為99.9%以下為較佳,99%以下為更佳。
[基材]
作為基材,例如,能夠從聚酯(例:聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯)、聚烯烴(例:聚乙烯、聚丙烯)、聚胺酯等樹脂基材、玻璃基材及金屬基材等中適當選擇。又,對於基材,提高面方向或膜厚方向的導熱性,並且追加從發熱部分向儲熱部位迅速進行熱擴散之功能亦較佳。在這種情況下,將金屬基材及石墨片、石墨烯片等導熱性材料作為基材為較佳。
關於基材的厚度,並沒有特別限制,只要根據目的及情況而適當選擇即可。從操作性的觀點考慮,基材的厚度厚到一定程度為較佳,從儲熱量(微膠囊在儲熱片中的含有比率)的觀點考慮,更薄為較佳。
基材的厚度為1 μm~100 μm為較佳,1 μm~25 μm為更佳,3 μm~15 μm為進一步較佳。
本發明的基材,以提高與儲熱片的密合性為目的,對基材的表面進行處理為較佳。作為表面處理方法,可以舉出電暈處理、電漿處理及賦予易黏合層等。
從提高基材與儲熱片的密合性之觀看考慮,本發明的基材具有易黏合層為較佳。易黏合層由具有聚合物之樹脂層構成為較佳。在本發明的儲熱片於基材之間設置有易黏合層之儲熱構件不僅提高基材與儲熱片的密合性,而且在與後述之發熱體等黏附體進行黏接時,亦提高基材與黏附體的密合性。推測其係由以下原因引起。
關於本發明的儲熱片,由於儲熱材料的含有比率為65質量%以上,因此相對地儲熱片所具有的黏合劑的比率少。因此,認為若設為將儲熱構件與黏附體黏接之形態,則儲熱片的黏合劑不易吸收外部應力,導致集中於儲熱片與基材的界面。與此相對,推測如下:若在儲熱片與基材之間設置易黏合層,則由於易黏合層能夠吸收外部應力,因此提高儲熱構件與黏附體的密合力。
易黏合層與儲熱片及基材這兩者的原材料具有親水-疏水性及親和性並良好地密合為較佳,較佳材料根據儲熱片的原材料而不同。從提高基材與儲熱片的密合力之觀點考慮,易黏合層所具有之聚合物具有與基材所具有之聚合物不同之聚合物為較佳。
作為構成易黏合層之聚合物,並無特別限制,苯乙烯-丁二烯橡膠、胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、矽樹脂或聚乙烯基樹脂為較佳。基材包含聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),儲熱片包含選自包括聚胺酯、聚脲、聚胺酯、及聚脲之群組中的至少一種或包含聚乙烯醇之情況下,作為構成易黏合層之材料,例如,可以較佳地使用苯乙烯-丁二烯橡膠或胺基甲酸酯樹脂。
從膜強度及密合性的觀點考慮,易黏合層導入交聯劑為較佳。膜本身防止變得容易凝聚破壞而剝離,並且,從密合性的觀點考慮,由於不使膜過硬,因此認為存在適當量的交聯劑。
作為在基材側容易與基材密合之材料、在儲熱片側容易與儲熱片密合之材料,易黏合層還能夠混合2種以上的材料,或者形成為2層以上的積層結構。
從更加提高基材與儲熱片的密合性及儲熱構件與黏附體的密合力的觀點考慮,易黏合層的厚度厚為較佳,若過厚,則作為儲熱構件整體之儲熱量降低。因此,易黏合層的厚度為0.1 μm~5 μm為較佳,0.5 μm~2 μm為更佳。
[密合層]
基材的與具有儲熱片之一側相反的一側,能夠設為具有密合層之形態。為了使儲熱片密合於後述之發熱體等黏附體上,能夠設置密合層。
作為密合層,並沒有特別限制,能夠根據目的而適當選擇,例如,可以舉出包含公知的黏著劑之層(亦稱為黏著層)或黏合劑(亦稱為黏合層)之層。
作為黏著劑的例子,可以舉出丙烯酸系黏著劑、橡膠系黏著劑、及聚矽氧系黏著劑等。又,作為黏著劑的例子,可以舉出在“剝離紙·剝離薄膜及黏著膠帶的特性評價及其控制技術”、訊息機構、2004年、第2章中記載之丙烯酸系黏著劑、紫外線(UV)硬化型黏著劑、及矽黏著劑等。
此外,丙烯酸系黏著劑係指,包含(甲基)丙烯酸單體的聚合物((甲基)丙烯聚合物)之黏著劑。
黏著層可以進一步包含黏著賦予劑。
作為黏合劑,例如,可以舉出胺基甲酸酯樹脂黏合劑、聚酯黏合劑、丙烯酸樹脂黏合劑、乙烯乙酸乙烯基樹脂黏合劑、聚乙烯醇黏合劑、聚醯胺黏合劑及矽黏合劑等。從黏合強度更高之觀點考慮,胺基甲酸酯樹脂黏合劑或矽黏合劑為較佳。
~密合層的形成方法~
作為密合層的形成方法,並無特別限定,可以舉出在基材上轉印密合層而形成之方法、在基材上塗佈包含黏著劑或黏合劑之組成物而形成之方法等。
作為密合層的厚度,從黏著力、操作性及儲熱量的觀點考慮,0.5 μm~100 μm為較佳,1 μm~25 μm為更佳,1 μm~15 μm為進一步較佳。
在密合層的與基材對向之一側相反的一側面上可以貼合有剝離片。藉由貼合有剝離片,例如,在基材上塗佈微膠囊分散液時,能夠提高基材與密合層的厚度薄時之操作性。
作為剝離片並沒有特別限制,例如,能夠適當使用在PET或聚丙烯等支撐體上附設有矽等剝離材料之形態者。
(保護層)
本發明的儲熱構件能夠設為在儲熱片的與具有基材之側的相反一側具有保護層之形態。
藉由設置保護層,能夠賦予在製造儲熱構件之過程中防止劃痕及破損、操作性以及阻燃性等。
作為保護層,並沒有特別限制,能夠根據目的適當選擇,例如,可以舉出日本特開2018-202696號公報、日本特開2018-183877號公報、日本特開2018-111793號公報中記載之包含公知的硬塗劑之層或硬塗膜。
又,從儲熱性的觀點考慮,保護層具有國際公開第2018/207387號及日本特開2007-031610號公報中記載之、具有儲熱性之聚合物亦較佳。
從儲熱量的觀點考慮,保護層的厚度薄者為較佳,50 μm以下為較佳,0.01 μm~25 μm為更佳,0.5 μm~15 μm為進一步較佳。
保護層能夠利用公知的方法來形成。
關於保護層的形成,例如,可以藉助黏著劑來貼合由與基材相同的原材料構成之保護基材與儲熱片,亦可以藉由在儲熱片上塗佈包含黏合劑之保護層形成用組成物來形成塗佈膜來進行。在後者之情況下,包含黏合劑之保護層形成用組成物中,除了形成膜之材料以外,包含溶劑為較佳。在這種情況下,溶劑在設置乾燥製程並塗佈後使其揮發為較佳。又,從提高塗佈性及阻燃性之觀點考慮,包含黏合劑之保護層形成用組成物可以包含界面活性劑及阻燃劑等添加劑。又,保護層具有難以產生裂紋之可撓性、及難以產生劃痕之硬塗性為較佳。從這種觀點考慮,保護層形成用組成物包含由熱或放射線進行硬化之反應性單體、寡聚物及聚合物(例如,丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、橡膠等)、交聯劑、熱或者光起始劑等為較佳。
在形成包含微膠囊之層時,保護層可以藉由同時多層塗佈來形成。
(阻燃層)
本發明的儲熱片具有阻燃層為較佳。阻燃層的位置並無特別限定,可以與保護層成為一體,亦可以作為其他層而設置。作為其他層而設置之情況下,積層於上述保護層與上述儲熱片之間為較佳。
又,在與保護層成為一體之情況下,表示上述保護層具有阻燃性的功能。尤其,儲熱材料係如石蠟那樣的易燃材料之情況下,藉由具有阻燃性的保護層或阻燃層,能夠將儲熱構件整體設為阻燃性。
作為阻燃性的保護層及阻燃層,只要係阻燃性,則並無特別限定,聚醚醚酮樹脂、聚碳酸酯樹脂、矽樹脂、含氟樹脂等阻燃性有機樹脂及玻璃膜等由無機原材料形成為較佳。其中,玻璃膜例如能夠在儲熱片上塗佈矽烷偶合劑或矽氧烷寡聚物並進行加熱、乾燥來形成。
作為形成阻燃性保護層之方法,可以在上述保護層的樹脂中混合阻燃劑來形成。作為阻燃劑,可以較佳地舉出上述之包含於儲熱片之阻燃劑、二氧化矽等無機粒子。關於無機粒子的量、種類,能夠根據表面形態或膜質而與樹脂的種類一同進行調整。無機粒子的尺寸為0.01 μm~1 μm為較佳,0.05 μm~0.2 μm為更佳,0.1 μm~0.1 μm為進一步較佳。無機粒子的含有比率相對於保護層總質量為0.1質量%~50質量%為較佳,1質量%~40質量%為更佳。
作為阻燃劑在保護層中的含有比率,從儲熱量及阻燃性的觀點考慮,相對於保護層的總質量為0.1質量%~20質量%為較佳,1質量%~15質量%為更佳,1質量%~5質量%為進一步較佳。
又,從儲熱量及阻燃性的觀點考慮,阻燃性的保護層的厚度為0.1 μm~20 μm為較佳,0.5 μm~15 μm為更佳,0.5 μm~10 μm為進一步較佳。
(潛熱容量)
作為本發明的儲熱構件的潛熱容量,從儲熱性高、適於散熱之發熱體的溫度調節之觀點考慮,105 J/ml以上為較佳,120 J/ml以上為更佳,130 J/ml以上為進一步較佳。上限並沒有特別限制,400 J/ml以下的情況較多。
潛熱容量係根據微差掃描熱量測定(DSC;Differential scanning calorimetry)的結果及儲熱構件的厚度計算之值。
此外,在有限的空間內顯現高儲熱量之觀點考慮之情況下,認為儲熱量以“J/ml(每單位體積的儲熱量)”捕捉係適合的,在考慮電子元件等用途之情況下,電子元件的重量亦變得重要。因此,若在有限的質量內顯現高儲熱性,則有時認為以“J/g(每單位重量的儲熱量)”來捕捉係合適的。在該情況下,作為潛熱容量、作為儲熱構件為120 J/g以上為較佳,140 J/g以上為更佳,150 J/g以上為進一步較佳,160 J/g以上為特佳。上限並沒有特別限制,450 J/g以下的情況較多。
<電子元件>
本發明的電子元件包含上述儲熱片或儲熱構件。
電子元件可以包含除了上述儲熱片及儲熱構件以外之其他構件。作為其他構件,可以舉出發熱體、導熱材料、黏合劑及基材等。電子元件包含發熱體及導熱材料中的至少一個為較佳。
作為電子元件的較佳形態之一,可以舉出具有儲熱構件、儲熱構件上所配置之導熱材料、在與導熱材料中的儲熱構件相反的面側配置之發熱體之形態。
上述儲熱構件具有保護層之情況下,作為本發明的電子元件的較佳形態之一,可以舉出具有上述儲熱構件、在與上述儲熱構件中的上述保護層相反的側配置之金屬板及在與上述金屬板中的上述儲熱構件相反的面側配置之發熱體之形態。換言之,依次積層有保護層、儲熱片、金屬板及發熱體之形態為較佳。
關於儲熱構件(儲熱片及保護層),如上所述。
[發熱體]
發熱體係在電子元件中的有時會發熱之構件,例如,CPU(Central Processing Unit:中央處理單元)、GPU(Graphics Processing Unit:圖形處理單元)、SRAM(Static Random Access Memory:靜態隨機存取記憶體)及RF(Radio Frequency:射頻)元件等SoC(Systems on a Chip:單晶片系統)、相機、LED封裝、電力電子設備以及電池(尤其係鋰離子二次電池)。
發熱體可以配置成與儲熱構件接觸,亦可以隔著其他層(例如,後述之導熱材料)而配置於儲熱構件。
[導熱材料]
電子元件進一步具有導熱材料為較佳。
導熱材料具有將從發熱體產生之熱傳遞到其他介質之功能之材料。
導熱材料的“導熱性”係導熱率為10 Wm-1
K-1
以上之材料為較佳。導熱率(單位:Wm-1
K-1
)係利用閃光法在25℃的溫度下,並且利用依據日本工業標準(JIS)R1611之方法測量之值。
作為導熱材料,可以舉出金屬板、放熱片及矽氧脂等,金屬板或放熱片為較佳。
-金屬板-
金屬板具有保護發熱體及將從發熱體產生之熱傳遞至儲熱片之功能。
金屬板的與設置有發熱體之面相反一側的面可以與儲熱片接觸,亦可以隔著其他層(例如,放熱片、黏合層或基材)配置有儲熱片。
作為構成金屬板之材料,可以舉出鋁、銅及不鏽鋼。
-放熱片-
放熱片係具有將從發熱體產生之熱傳遞至其他介質之功能之片材,具有放熱材料為較佳。作為放熱材料,可以舉出碳、金屬(例如,銀、銅、鋁、鐵、鉑、不鏽鋼、鎳)及矽等。
作為放熱片的具體例,可以舉出銅箔片、金屬覆膜樹脂片、含金屬之樹脂片及石墨烯片,可以較佳地使用石墨烯片。放熱片的厚度並沒有特別限制,10~500 μm為較佳,20~300 μm為更佳。
[其他構件]
電子元件可以包含除了保護層、儲熱片、金屬板及發熱體以外之其他構件。作為其他構件,可以舉出放熱片、基材及密合層。關於基材及密合層,如上所述。
電子元件可以在儲熱片與金屬板之間具有選自包括放熱片、基材及密合層之群組中的至少一種構件。在儲熱片與金屬板之間配置有放熱片、基材及密合層中的2個以上構件之情況下,從儲熱片側向金屬板側依次配置基材、密合層及放熱片為較佳。
又,電子元件可以在金屬板與發熱體之間具有放熱片。
[實施例]
以下,藉由實施例進一步對本發明進行具體說明,本發明只要不超過其宗旨,則並不限定於以下實施例。此外,只要沒有特別指定,“份”及“%”為質量基準。
此外,利用已敘述之方法進行了微膠囊的粒徑D50及壁厚的測量。
(實施例1~2)
-微膠囊分散液的製備-
在60℃下加熱溶解十六烷(潛熱儲熱材料;熔點18℃、碳數16的脂肪族烴)100質量份,獲得了溶液A。
接著,將溶解於乙酸乙酯1質量份之乙二胺的環氧丙烷加成物(N,N,N’,N’-四(2-羥丙基)乙二胺、ADEKA聚醚EDP-300、ADEKA CORPORATION)1質量份加入到進行攪拌之溶液A中而獲得了溶液B。進一步將溶解於甲乙酮3質量份之甲苯二異氰酸酯的三羥甲基丙烷加成物(BARNOCKD-750、DIC CORPORATION)10質量份加入到進行攪拌之溶液B中,獲得了溶液C。
而且,在水150質量份中溶解有聚乙烯醇(KURARAY POVAL(註冊商標)PVA-217E(KURARAY CO.,LTD製造、聚合度1700;PVA)6質量份作為乳化劑之溶液中加入上述溶液C,進行了乳化分散。乳化分散後的乳化液中加入水300質量份,一邊攪拌一邊加溫至70℃,持續攪拌1小時之後,冷卻至30℃。在冷卻後的液體中進一步加入水來調整濃度,獲得了具有聚胺酯脲的膠囊壁之內含十六烷之微膠囊分散液。
內含十六烷之微膠囊分散液的固體成分濃度為21質量%。
又,內含十六烷之微膠囊的膠囊壁的質量相對於所內含之十六烷的質量為11質量%。
將所獲得之內含十六烷之微膠囊分散液作為微膠囊液1。微膠囊液1中的以微膠囊的體積基準計之中值徑D50為15 μm。
將在上述獲得之內含十六烷之微膠囊分散液與碳黑(Denka Black(註冊商標)、DENKA CORPORATION製造;導熱性材料)3質量份進行混合,獲得了微膠囊液2。
-儲熱片及儲熱構件的製作-
使用棒塗佈機以乾燥後的質量成為100 g/m2
之方式將以上述方式獲得之微膠囊液1或微膠囊液2分別塗佈於厚度為5 μm的PET基材上,並使其乾燥,製作了在PET基材上具有儲熱片1或儲熱片2之儲熱構件1、2。
剝離所製作之儲熱構件1、2的各PET基材,獲得了儲熱片1及儲熱片2。
此外,在上述製程中,實質上不向分散液加入黏合劑,而使用分散液來製作儲熱片。
所獲得之儲熱片1及儲熱片2各自所佔的十六烷(潛熱儲熱材料)的含有比率相對於各儲熱片的總質量,分別為85質量%、83質量%。又,所獲得之儲熱片1及儲熱片2各自所佔的微膠囊相對於各儲熱片的總質量之含有比率分別為95質量%、92.5質量%。
又,所獲得之儲熱片2中的碳黑的含有比率相對於儲熱片的總質量為2.5質量%。
又,儲熱片1及儲熱片2中,分別含有聚乙烯醇作為黏合劑。該聚乙烯醇係用作乳化劑之化合物。所獲得之儲熱片1及儲熱片2各自中所佔的聚乙烯醇的含有比率相對於各儲熱片的總質量,分別為5質量%、5質量%。
-潛熱容量的測量-
從微差掃描熱量測定(DSC)的結果和儲熱片的厚度分別計算出如上述方式獲得之儲熱片1及儲熱片2的潛熱容量。
結果,所獲得之儲熱片1及儲熱片2的潛熱容量分別為155 J/ml(197 J/g)及150 J/ml(190 J/g)。
又,所獲得之儲熱片附設於另外準備的其他基材中,並用作儲熱構件。
(實施例3~4)
-微膠囊分散液的製備-
將二十烷(潛熱儲熱材料;熔點37℃、碳數20的脂肪族烴)100質量份在60℃下進行加熱並溶解,獲得了加入乙酸乙酯120質量份之溶液A2。
接著,將N,N,N’,N’-四(2-羥丙基)乙二胺(ADEKA聚醚EDP-300、ADEKA CORPORATION)0.1質量份加入到進行攪拌之溶液A2中,獲得了溶液B2。進而,將溶解於甲乙酮1質量份之甲苯二異氰酸酯的三羥甲基丙烷加成物(BARNOCKD-750、DIC CORPORATION)10質量份加入到進行攪拌之溶液B2中,獲得了溶液C2。
而且,在水140質量份中溶解有聚乙烯醇(KURARAY POVAL(註冊商標)KL-318(KURARAY CO.,LTD製造;PVA)10質量份作為乳化劑之溶液中,加入上述溶液C2,進行了乳化分散。在乳化分散後的乳化液中加入250份的水,一邊攪拌一邊加溫至70℃,持續攪拌1小時之後,冷卻至30℃。在冷卻後的液體中進一步加入水來調整濃度,獲得了具有聚胺酯脲的膠囊壁之內含二十烷之微膠囊分散液。
內含二十烷之微膠囊分散液的固體成分濃度為19質量%。
又,內含二十烷之微膠囊的膠囊壁的質量相對於所內含之二十烷的質量為10質量%。
將所獲得之內含二十烷之微膠囊液分散液作為微膠囊液3。微膠囊的以體積基準計之中值徑D50為20 μm。
接著,混合微膠囊分散液3和碳黑(Denka Black(註冊商標)、DENKA CORPORATION製造;導熱性材料)3質量份,製備了微膠囊液4。
-儲熱片及儲熱構件的製作-
使用棒塗佈機以乾燥後的質量成為200 g/m2
之方式將所獲得之微膠囊液3或微膠囊液4分別塗佈於在一側的面具有黏著層及剝離薄膜之PET基材(GL-10、NICHIEI KAKOH CO., LTD.製造)的另一側的面,並使其乾燥,製作了在PET基材上具有儲熱片3或儲熱片4之儲熱構件3、4。
剝離所製作之儲熱構件3、4的各PET基材,獲得了儲熱片3及儲熱片4。
-潛熱容量的測量-
根據微差掃描熱量測定(DSC)的結果和儲熱片及儲熱構件的厚度計算出所獲得之儲熱片3、儲熱片4、儲熱構件3及儲熱構件4的潛熱容量。
將結果示於後述表中。
又,所獲得之儲熱構件附設於另外準備之其他基材中來使用。
(實施例5~6)
在實施例3中,除了將二十烷的量從100質量份變更為72質量份、將N,N,N’,N’-四(2-羥丙基)乙二胺(ADEKA聚醚EDP-300)的量從0.1質量份變更為0.05質量份、將BARNOCK D-750(甲苯二異氰酸酯的三羥甲基丙烷加成物)的量從10質量份變更為4.0質量份,並且將聚乙烯醇(KURARAY POVALKL-318)的量從10質量份變更為7.4質量份以外,以與實施例3相同地方式製備了內含二十烷之微膠囊分散液。
此時,內含二十烷之微膠囊分散液的固體成分濃度為14質量%。
又,內含二十烷之微膠囊的膠囊壁的質量相對於所內含之二十烷的質量為6質量%。
將所獲得之微膠囊液分散液作為微膠囊液5。微膠囊的以體積基準計之中值徑D50為20 μm。
接著,混合微膠囊分散液5和碳黑(Denka Black(註冊商標)、DENKA CORPORATION製造;導熱性材料)3質量份,製備了微膠囊液6。
-儲熱片及儲熱構件的製作-
將所獲得之微膠囊液5或微膠囊液6分別相對於1000質量份,加入側鏈烷基苯磺酸胺鹽(NEOGENT、DKS Co. Ltd.)1.5質量份、鈉=雙(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基)=2-磺胺基氧基琥珀酸酯(W-AHE、FUJIFILM Corporation製造)0.15質量份、聚氧乙烯烷基醚(Neugen LP-90、DKS Co. Ltd.)0.15質量份,使用棒塗佈機以乾燥後的質量成為133 g/m2
的方式塗佈於在一側的面具有黏著層及剝離薄膜之PET基材(GL-10、NICHIEI KAKOH CO., LTD.製造)的另一側的面,並使其乾燥,製作了在PET基材上具有儲熱片5或儲熱片6之儲熱構件5、6。
剝離所製作之儲熱構件5、6的各PET基材,獲得了儲熱片5及儲熱片6。
-潛熱容量的測量-
根據微差掃描熱量測定(DSC)結果和儲熱片的厚度計算出所獲得之儲熱片5、儲熱片6、儲熱構件5及儲熱構件6的潛熱容量。
將結果示於後述表中。
又,所獲得之儲熱構件附設於另外準備之其他基材中來使用。
(實施例7)
向實施例5中所獲得之微膠囊液5中進一步加入將聚丁基苯乙烯橡膠3.8質量份溶解於甲乙酮30質量份而得之溶液中,作為微膠囊液7。微膠囊的以體積基準計之中值徑D50為20 μm。
又,內含二十烷之微膠囊的膠囊壁的質量相對於所內含之二十烷的質量為6質量%。
-儲熱片及儲熱構件的製作-
使用棒塗佈機以乾燥後的質量成為133 g/m2
之方式將所獲得之微膠囊液7塗佈於在一側的面具有黏著層及剝離薄膜之PET基材(GL-10、NICHIEI KAKOH CO., LTD.製造)的另一側的面,並使其乾燥,製作了在PET基材上具有儲熱片7之儲熱構件7。
剝離所製作之儲熱構件7的PET基材,獲得了儲熱片7。
-潛熱容量的測量-
根據微差掃描熱量測定(DSC)結果和儲熱片的厚度計算出所獲得之儲熱片7及儲熱構件7的潛熱容量。將結果示於後述表中。
所獲得之儲熱構件7附設於另外準備之其他基材中來使用。
(比較例1~2)
在實施例3中,除了將二十烷的量從100質量份變更為75質量份、將N,N,N’,N’-四(2-羥丙基)乙二胺(ADEKA聚醚EDP-300)的量從0.1質量份變更為0.31質量份、將BARNOCKD-750(甲苯二異氰酸酯的三羥甲基丙烷加成物)的量從10質量份變更為24.7質量份,並且將聚乙烯醇(KURARAY POVAL KL-318)的量從10質量份變更為40質量份以外,以與實施例3相同的方式製備了微膠囊液。
此時,內含二十烷之微膠囊分散液的固體成分濃度為22質量%。
又,內含二十烷之微膠囊的膠囊壁的質量相對於所內含之二十烷的質量為33質量%。
將所獲得之微膠囊液分散液作為微膠囊液C1。微膠囊的以體積基準計之中值徑D50為20 μm。
接著,將微膠囊分散液C1和碳黑(Denka Black(註冊商標)、DENKA CORPORATION製造)3質量份進行混合,製備了微膠囊液C2。
-儲熱片及儲熱構件的製作-
以與實施例5相同的方式分別調液了所獲得之微膠囊液C1或微膠囊液C2,使用刮棒塗佈機以乾燥後的質量成為133 g/m2
之方式塗佈於在一側的面具有黏著層及剝離薄膜之PET基材(GL-10、NICHIEI KAKOH CO.,LTD.製造)的另一側的面,並使其乾燥,製作了在PET基材上具有儲熱片C1或儲熱片C2之儲熱構件C1、C2。
剝離所製作之儲熱構件C1、C2的各PET基材,獲得了儲熱片C1及儲熱片C2。
-潛熱容量的測量-
根據微差掃描熱量測定(DSC)的結果和儲熱片的厚度計算出所獲得之儲熱片C1、儲熱片C2、儲熱構件C1及儲熱構件C2的潛熱容量。將結果示於後述表中。
又,所獲得之儲熱構件附設於另外準備之其他基材中來使用。
(比較例3)
基於日本特開2001-200247號公報的0020~0021段中記載之方法,使用二十烷作為儲熱材料,製備包含膠囊壁材料為三聚氰胺樹脂之微膠囊(粒徑3 μm)之固體成分濃度40質量%的微膠囊分散液,製作了包含所製備之微膠囊分散液100質量份、丙烯酸-苯乙烯系黏合劑20質量份之微膠囊液C3。微膠囊分散液的固體成分濃度為50質量%。
又,微膠囊的膠囊壁的質量相對於所內含之二十烷的質量為22質量%。
使用棒塗佈機以乾燥後的質量成為133 g/m2
的方式,將所獲得之微膠囊液C3塗佈於在一側的面具有黏著層及剝離薄膜之PET基材(GL-10、NICHIEI KAKOH CO.,LTD.製造)的另一側的面,並使其乾燥,製備了在PET基材上具有儲熱片C3之儲熱構件C3。
剝離所製作之儲熱構件C3的PET基材,獲得了儲熱片C3。
-潛熱容量的測量-
根據微差掃描熱量測定(DSC)的結果和儲熱片的厚度計算出所獲得之儲熱片C3的潛熱容量。將結果示於後述表中。
又,所獲得之儲熱構件附設於另外準備之其他基材中來使用。
後述表中,“微膠囊的含有比率(體積%)”表示微膠囊相對於儲熱片的總質量之含有比率(體積%)。
後述表中,“微膠囊的含有比率(質量%)”表示微膠囊相對於儲熱片的總質量之含有比率(質量%)。
後述表中,“碳黑(質量%)”表示碳黑相對於儲熱片的總質量之含有比率(質量%)。
後述表中,“其他(質量%)”表示除了儲熱片中的除了微膠囊、黏合劑、碳黑以外的成分相對於儲熱片的總質量之含有比率(質量%)。
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | |||||
微膠囊液 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | C1 | C2 | C3 | ||||
儲熱片 | 組成 | 微膠囊 | 粒子直徑D50(μm) | 15 | 15 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 3 | |
壁厚(μm) | 0.126 | 0.126 | 0.156 | 0.156 | 0.097 | 0.097 | 0.097 | 0.404 | 0.404 | 0.045 | ||||
壁厚/粒子直徑 | 0.008 | 0.008 | 0.008 | 0.008 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.020 | 0.020 | 0.015 | ||||
含有比率(體積%) | 89 | 89 | 87 | 87 | 86 | 87 | 74 | 71 | 72 | 64 | ||||
含有比率(質量%) | 95 | 92.5 | 92 | 89.5 | 90 | 87 | 87 | 71 | 69 | 67 | ||||
膠囊壁材料 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 三聚氰胺 | ||||
黏合劑 | 種類 | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 油溶性/水溶性 | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 油溶性 | |||
含有比率(質量%) | 5 | 5 | 8 | 8.1 | 9 | 8 | 13 | 28 | 28 | 33 | ||||
碳黑(質量%) | 無 | 2.5 | 無 | 2.4 | 無 | 3.4 | 無 | 無 | 2.1 | 無 | ||||
其他(質量%) | 無 | 無 | 無 | 無 | 1 | 1.6 | 無 | 1 | 0.9 | 無 | ||||
物性 | 儲熱材料相對於儲熱片的總質量之含有比率(質量%) | 85 | 83 | 83 | 81 | 85 | 82 | 83 | 53 | 52 | 55 | |||
膠囊壁的質量相對於儲熱材料的質量的含有比率(質量%) | 11 | 11 | 10 | 10 | 6 | 6 | 6 | 33 | 33 | 22 | ||||
儲熱材料在微膠囊中的內含率(質量%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||||
厚度(μm) | 138 | 138 | 281 | 281 | 190 | 190 | 226 | 166 | 166 | 237 | ||||
質量(g/m2 ) | 100 | 100 | 200 | 200 | 133 | 133 | 133 | 133 | 133 | 133 | ||||
相對於總厚度之比率(%) | 97 | 97 | 97 | 97 | 95 | 95 | 96 | 94 | 94 | 96 | ||||
孔隙率(體積%) | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 16 | 7 | 7 | 10 | ||||
評價 | 潛熱容量(J/ml) | 155 | 150 | 147 | 143 | 149 | 143 | 128 | 106 | 104 | 104 | |||
潛熱容量(J/g) | 197 | 190 | 190 | 183 | 194 | 185 | 182 | 122 | 119 | 125 | ||||
儲熱構件 | 儲熱片 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | C1 | C2 | C3 | |||
基材 | 厚度(μm) | 5 | 5 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |||
種類 | PET | PET | PET6μm/ 黏著層4μm | PET6μm/ 黏著層4μm | PET6μm/ 黏著層4μm | PET6μm/ 黏著層4μm | PET6μm/ 黏著層4μm | PET6μm/ 黏著層4μm | PET6μm/ 黏著層4μm | PET6μm/ 黏著層4μm | ||||
評價 | 儲熱構件的潛熱容量(J/ml) | 147 | 142 | 147 | 144 | 142 | 140 | 124 | 100 | 98 | 95 | |||
儲熱構件的潛熱容量(J/g) | 186 | 178 | 186 | 186 | 179 | 174 | 148 | 112 | 109 | 111 | ||||
(實施例8)
在實施例5中,在冷卻後的液體中進一步加入水,使用分散了水和TAIEN E(Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.製造、阻燃劑)20質量%之水溶液來代替調整濃度時的水來調整濃度,並且,除了以使TAIEN E成為相對於包含TAIEN E及內含二十烷之微膠囊之分散液中的總固體成分成為5質量%的方式進行濃度調整以外,以與實施例5相同的方式製作了儲熱片8。
(實施例9~11)
在實施例8中,除了使用TAIEN K(Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.製造、阻燃劑;實施例9)、TAIEN N(Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.製造、阻燃劑;實施例10)、或TAIEN E與APA100(Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.製造、阻燃劑)的2:1混合材料(實施例11)來代替TAIEN E以外,以與實施例8相同的方式製作了儲熱片9~11。
(實施例12)
將LINTEC Corporation製造之光學黏著片MO-3015(厚度:5 μm)黏貼至厚度為12 μm的PET基材而形成黏著層,在PET基材的與具有黏著層側相反一側的面塗佈將Nippol Latex LX407C4E(Zeon Corporation製造)和Nippol Latex LX407C4C(Zeon Corporation製造)和AQUA BRID EM-13(DAICEL FINECHEM LTD.)以固體成分濃度成為22:77.5:0.5[質量基準]的方式混合並溶解之水溶液,並且在115℃下乾燥2分鐘,準備了形成有厚度為1.3 μm的包含苯乙烯-丁二烯橡膠系樹脂之易黏合層之帶黏著層之PET基材(A)。
在實施例5中,除了將PET基材變更為上述帶黏著層之PET基材(A)以外,以與實施例5相同的方式製作了儲熱構件12。
(實施例13)
在實施例11中,除了將PET基材變更為上述帶黏著層之PET基材(A)以外,以與實施例11相同的方式製作了儲熱構件13。
(實施例14)
藉由將純水22.3質量份、乙醇32.5質量份、乙酸3.3質量份及KR-516(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造、矽氧烷寡聚物)41.9質量份進行溶解,並且攪拌12小時,製備了保護層形成用組成物A。接著,在實施例12中製作之儲熱構件12中,儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側塗佈保護層形成用組成物A,在100℃下乾燥10分鐘,形成厚度為8 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件14。
(實施例15)
藉由在KYNAR Aquatec ARC(Arkema公司製造、固體成分濃度44質量%;含氟樹脂)35.8質量份中溶解並分散EPOCROS WS-700(NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.製造、固體成分濃度25%;硬化劑)31.6質量份、TAIEN E(Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.製造;阻燃劑)29.6質量份及Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2質量%水溶液);界面活性劑)3.0質量份,從而製備了保護層形成用組成物B。
接著,在實施例12中製作之儲熱構件12中,在儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側塗佈保護層形成用組成物B,在100℃下使其乾燥3分鐘,形成厚度為8 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件15。
(實施例16)
在純水68.0質量份中溶解X-12-1098(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造;矽烷偶合劑)30.0質量份及Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2%的水溶液);界面活性劑)2.0質量份,製備了保護層形成用組成物C。
在實施例12中製作之儲熱構件12中,在儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側塗佈保護層形成用組成物C,在100℃下使其乾燥3分鐘,形成厚度為1 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件16。
(實施例17)
在純水68.0質量份中溶解X-12-1098(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)30.0質量份、Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2質量%而使用);界面活性劑)2.0質量份之後,添加1 mol/L的氫氧化鈉水溶液並調整為pH 9.0之後,攪拌了1小時。然後,藉由添加1 mol/L的鹽酸水並設為pH 3.2,從而製備了保護層形成用組成物D。
實施例12中製作之儲熱構件12中,在儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側塗佈保護層形成用組成物D,在100℃下使其乾燥3分鐘,形成厚度為3 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件17。
(實施例18)
在實施例15中,除了將阻燃性保護層設為2 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件18。
(實施例19)
在實施例15中,除了將阻燃性保護層設為5 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件19。
(實施例20)
在實施例15中,除了將阻燃性保護層設為15 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件20。
(實施例21)
在純水68.1質量份中溶解乙酸0.4質量份、X-12-1098(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)27.0質量份、KBE-04(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造;矽烷偶合劑)3.0質量份、Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2質量%而使用);界面活性劑)1.5質量份之後,攪拌2小時製作了保護層形成用組成物E。在實施例12中製作之儲熱構件中,儲熱片的與帶黏著層之PET基材(A)相反一側的面塗佈保護層形成組成物E,在100℃下乾燥3分鐘,形成了3 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件21。
(實施例22)
在實施例21中,除了將保護層設為6 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件22。
(實施例23)
在純水68.1質量份中溶解乙酸0.4質量份、X-12-1098(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)24.0質量份、KBE-04(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造;矽烷偶合劑)6.0質量份、Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2質量%而使用);界面活性劑)1.5質量份之後,攪拌2小時製作了保護層形成用組成物F。在實施例12中製作之儲熱構件中,儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側的面塗佈保護層形成用組成物F,在100℃下乾燥3分鐘,形成了3 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件23。
(實施例24)
在實施例23中,除了將阻燃性保護層設為6 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件24。
(實施例25)
在純水68.1質量份中溶解乙酸0.4質量份、X-12-1098(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)21.0質量份、KBE-04(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造;矽烷偶合劑)9.0質量份、Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2質量%而使用);界面活性劑)1.5質量份之後,攪拌2小時製作了保護層形成用組成物G。在實施例12中製作之儲熱構件中,儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側的面塗佈保護層形成用組成物G,在100℃下乾燥3分鐘,形成3 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件25。
(實施例26)
在實施例25中,除了將阻燃性保護層設為6 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件26。
(實施例27)
在純水68.1質量份中溶解乙酸0.4質量份、X-12-1098(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)15.0質量份、KBE-04(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造;矽烷偶合劑)15.0質量份、Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2質量%而使用);界面活性劑)1.5質量份之後,攪拌2小時製作了保護層形成用組成物H。在實施例12中製作之儲熱構件中,儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側的面塗佈保護層形成用組成物H,在100℃下乾燥3分鐘,形成了3 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件27。
(實施例28)
在實施例27中,除了將阻燃性保護層設為6 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件26。
(實施例29)
在純水68.1質量份中溶解乙酸0.4質量份、X-12-1098(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)24.0質量份、KBE-04(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造;矽烷偶合劑)6.0質量份、Neugen LP-70(DKS Co.Ltd.製造(稀釋成固體成分濃度為2質量%而使用);界面活性劑)1.5質量份之後,攪拌2小時而作成並作為液J,將純水8質量份、67質量份的液J、Snowtex OYL(Nissan Chemical Industries,LTD.製造、二氧化矽粒子)25質量份進行混合而製作之塗佈液作為保護層形成用組成物K。在實施例12中製作之儲熱構件中,儲熱片的與具有帶黏著層之PET基材(A)之一側相反的一側的面塗佈保護層形成用組成物K,在100℃下乾燥3分鐘,形成3 μm的阻燃性保護層,製作了儲熱構件29。
(實施例30)
在實施例29中,除了將阻燃性保護層設為6 μm以外,以相同的方式製作了儲熱構件30。
關於儲熱構件5、8~30、比較例1~3,評價了作為儲熱構件之阻燃性、黏著力及儲熱量。
(阻燃性)
除了剝離儲熱構件5、8~30中的剝離薄膜、將黏著層側的面黏貼於厚度為0.3 mm的鋁板上以及從儲熱構件側接觸火焰以外,依據UL94HB標準(Underwriters Laboratories Inc.)進行試驗,並判定了是否合格。
此外,在表2~表5中,“Pass”表示合格,“Fail”表示不合格。
(密合力(黏著力))
剝離儲熱構件5、8~30中的剝離薄膜,將黏著層側的面黏貼至SUS304,按照日本工業標準(JIS)-Z0237的標準,並且在黏貼1分鐘之後、180°剝離及300 mm/min的條件下測量了對SUS304基材的密合力。
[表2]
實施例5 | 實施例8 | 實施例9 | 實施例10 | 實施例11 | 實施例12 | 實施例13 | ||||
微膠囊液 | 5 | 8 | 9 | 10 | 11 | 5 | 11 | |||
儲熱片 | 組成 | 微膠囊 | 粒子直徑D50(μm) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
壁厚(μm) | 0.097 | 0.097 | 0.097 | 0.097 | 0.097 | 0.097 | 0.097 | |||
壁厚/粒子直徑 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | |||
含有比率(體積%) | 86 | 87 | 87 | 87 | 87 | 86 | 87 | |||
含有比率(質量%) | 90 | 86 | 86 | 86 | 86 | 90 | 86 | |||
膠囊壁材料 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | 聚胺酯脲 | |||
黏合劑 | 種類 | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | 水溶性 (分散能力) | ||
含有比率 (質量%) | 9 | 8 | 8 | 8 | 8 | 9 | 8 | |||
阻燃劑 | 無 | TAIEN E5% | TAIEN K5% | TAIEN N5% | (TAIEN E:APA100=2:1)5% | 無 | (TAIEN E:APA100=2:1)5% | |||
碳黑(質量%) | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | |||
其他(質量%) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||
物性 | 儲熱材料相對於儲熱片的總質量之含有比率(質量%) | 85 | 81 | 81 | 81 | 81 | 85 | 81 | ||
膠囊壁的質量相對於儲熱材料的質量的含有比率(質量%) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |||
儲熱材料在微膠囊中的內含率(質量%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |||
厚度(μm) | 190 | 190 | 190 | 190 | 190 | 190 | 190 | |||
質量(g/m2 ) | 133 | 133 | 133 | 133 | 133 | 133 | 133 | |||
相對於總厚度之比率(%) | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 92 | 92 | |||
孔隙率(體積%) | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | |||
評價 | 潛熱容量(J/ml) | 149 | 142 | 143 | 141 | 142 | 149 | 142 | ||
潛熱容量(J/g) | 194 | 182 | 181 | 182 | 183 | 194 | 183 | |||
儲熱構件 | 儲熱片 | 5 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||
易黏合層 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 | 有 | |||
基材 | 厚度(μm) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 17 | 17 | ||
種類 | GL-10 | GL-10 | GL-10 | GL-10 | GL-10 | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | |||
評價 | 儲熱構件的潛熱容量(J/ml) | 142 | 135 | 134 | 133 | 136 | 136 | 129 | ||
儲熱構件的潛熱容量(J/g) | 179 | 167 | 166 | 165 | 168 | 166 | 155 | |||
儲熱構件的阻燃性 | 不合格(Fail) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 不合格(Fail) | 合格(Pass) | |||
儲熱構件的密合力(N/mm) | 0.32 | 0.33 | 0.31 | 0.32 | 0.33 | 0.55 | 0.56 |
[表3]
實施例12 | 實施例14 | 實施例15 | 實施例16 | 實施例17 | ||
儲熱構件 | 儲熱片 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
易黏合層 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | |
基材 | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | |
阻燃性保護層 | 保護層形成用組成物 | 無 | A | B | C | D |
種類 | 硬化膜 (KR516) | 硬化膜 (KYNAR ARC/WS-700/TAIEN E) | 水解縮合膜 (X-12-1098) | 水解縮合膜 (X-12-1098) | ||
厚度(μm) | 8 | 8 | 1 | 3 | ||
評價 | 儲熱構件的潛熱容量(J/ml) | 136 | 130 | 132 | 135 | 133 |
儲熱構件的潛熱容量(J/g) | 166 | 154 | 156 | 164 | 161 | |
儲熱構件的阻燃性 | 不合格(Fail) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | |
儲熱構件的密合力(N/mm) | 0.55 | 0.57 | 0.57 | 0.55 | 0.56 |
[表4]
實施例18 | 實施例19 | 實施例20 | 實施例21 | 實施例22 | 實施例23 | 實施例24 | ||
儲熱構件 | 儲熱片 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
易黏合層 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | |
基材 | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | 帶黏著層之PET基材(A) | |
阻燃性保護層 | 保護層形成用組成物 | B | B | B | E | E | F | F |
種類 | 硬化膜 (KYNAR ARC/WS-700/TAIEN E) | 水解縮合膜 (X-12-1098/KBE-04=9/1) | 水解縮合膜 (X-12-1098/KBE-04=8/2) | |||||
厚度(μm) | 2 | 5 | 15 | 3 | 6 | 3 | 6 | |
評價 | 儲熱構件的潛熱容量(J/ml) | 134 | 132 | 124 | 134 | 131 | 134 | 132 |
儲熱構件的潛熱容量(J/g) | 163 | 159 | 145 | 162 | 157 | 162 | 158 | |
儲熱構件的阻燃性 | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | |
儲熱構件的密合力(N/mm) | 0.57 | 0.59 | 0.65 | 0.60 | 0.65 | 0.61 | 0.66 |
[表5]
實施例25 | 實施例26 | 實施例27 | 實施例28 | 實施例29 | 實施例30 | ||
儲熱構件 | 儲熱片 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
易黏合層 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | |
基材 | 帶黏著劑之PET基材(A) | 帶黏著劑之PET基材(A) | 帶黏著劑之PET基材(A) | 帶黏著劑之PET基材(A) | 帶黏著劑之PET基材(A) | 帶黏著劑之PET基材(A) | |
阻燃性保護層 | 保護層形成用組成物 | G | G | H | H | K | K |
種類 | 水解縮合膜 (X-12-1098/KBE-04=7/3) | 水解縮合膜 (X-12-1098/KBE-04=5/5) | 水解縮合膜 (X-12-1098/KBE-04=8/2、二氧化矽粒子) | ||||
厚度(μm) | 3 | 6 | 3 | 6 | 3 | 6 | |
評價 | 儲熱構件的熱容量(J/ml) | 134 | 131 | 133 | 130 | 135 | 133 |
儲熱構件的熱容量(J/g) | 162 | 157 | 161 | 156 | 161 | 157 | |
儲熱構件的阻燃性 | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | 合格(Pass) | |
儲熱構件的密合力(N/mm) | 0.61 | 0.66 | 0.62 | 0.67 | 0.63 | 0.68 |
從表1可知,將儲熱材料的含有比率設為65質量%以上之實施例1~7的儲熱量比比較例1~3優異。
從表2~表5可知,藉由導入阻燃劑、阻燃性保護層能夠對儲熱構件賦予阻燃性。
關於實施例5、8~30中製作之儲熱構件,當將與PET基材相鄰之黏著層黏附於CPU的金屬蓋面時,確定到即使CPU發熱,儲熱片面亦不會變熱。
將正二十烷分別變更為正十七烷(熔點22℃、碳數17的脂肪族烴)、正十八烷(熔點28℃、碳數18的脂肪族烴)、正十九烷(熔點32℃、碳數19的脂肪族烴)、正二十一烷(熔點40℃、碳數21的脂肪族烴)、正二十二烷(熔點44℃、碳數22的脂肪族烴)、正二十三烷(熔點48~50℃、碳數23的脂肪族烴)、正二十四烷(熔點52℃、碳數24的脂肪族烴)、正二十五烷(熔點53~56℃、碳數25的脂肪族烴)、正二十六烷(熔點60℃、碳數26的脂肪族烴),並且亦與實施例1相同的方式製作儲熱構件,即使以與上述相同之方式進行試驗,亦獲得相同的效果。
[產業上之可利用性]
本發明的儲熱片及儲熱構件例如能夠藉由將電子設備內的發熱部的表面溫度保持在任意溫度區域,從而用作用於穩定地工作之儲熱放熱構件,進而,能夠適當地使用於如下用途:適於白天溫度急速上升或者室內的冷暖房時之溫度調節之例如地板、頂棚材料、墻壁材料等建築材料;適於環境溫度的變化或根據運動時或休息時的體溫變化等而進行之溫度調節之例如,內衣、外套、防寒服、手套等服裝類;床上用品;儲存不必要排出熱而作為熱能進行利用之排熱利用系統;等。
Claims (22)
- 一種儲熱片,包含儲熱材料,其中 該儲熱片包含內含該儲熱材料的至少一部分之微膠囊, 該儲熱材料相對於該儲熱片的總質量之含有比率為65質量%以上。
- 如請求項1所述之儲熱片,其進一步包含黏合劑。
- 如請求項2所述之儲熱片,其中 該黏合劑係水溶性聚合物。
- 如請求項3所述之儲熱片,其中 該水溶性聚合物係聚乙烯醇。
- 如請求項2至4中任一項所述之儲熱片,其中 該黏合劑的含有比率相對於該微膠囊的總質量為15質量%以下。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 該微膠囊相對於儲熱片的總質量之含有比率為75質量%以上。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 該微膠囊的膠囊壁的質量相對於該儲熱材料的質量為12質量%以下。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 該微膠囊的膠囊壁包含選自包括聚胺酯脲、聚胺酯、及聚脲之群組中的至少一種。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 該微膠囊滿足式(1)的關係, 式(1) δ/Dm≤0.010 δ表示該微膠囊的膠囊壁的厚度(μm),Dm表示該微膠囊的體積基準的中值徑(μm)。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 該儲熱材料相對於該儲熱片的總質量之含有比率為80質量%以上。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其進一步包含導熱性材料。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 相對於該儲熱材料的總質量,熔點為0℃以上的直鏈狀脂肪族烴的含量為98質量%以上。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 潛熱容量為135 J/ml以上。
- 如請求項1至4中任一項所述之儲熱片,其中 潛熱容量為160 J/g以上。
- 一種儲熱構件,其具有如請求項1至14中任一項所述之儲熱片及基材。
- 一種如請求項15所述之儲熱構件,其在該基材的與具有該儲熱片的一側相反的一側具有黏合層。
- 如請求項15或16所述之儲熱構件,其在該基材與該儲熱片之間具有易黏合層。
- 如請求項15或16所述之儲熱構件,其進一步具有保護層。
- 一種電子元件,其包含如請求項1至14中任一項所述之儲熱片或如請求項15至18中任一項所述之儲熱構件。
- 一種儲熱片之製造方法,其具有: 將儲熱材料、聚異氰酸酯、選自包括多元醇及聚胺之群組中的至少一種含有活性氫之化合物及乳化劑進行混合來製作包含內含該儲熱材料的至少一部分之微膠囊的分散液之製程;以及 實質上不向該分散液添加黏合劑,而使用該分散液來製作儲熱片之製程。
- 如請求項20所述之儲熱片之製造方法,其中 該微膠囊滿足式(1)的關係, 式(1) δ/Dm≤0.010 δ表示該微膠囊的膠囊壁的厚度(μm),Dm表示該微膠囊的體積基準的中值徑(μm)。
- 如請求項20或21所述之儲熱片之製造方法,其中 該乳化劑能夠與該聚異氰酸酯鍵結。
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