TW202028316A - 具有受控熱傳導率分布的樹脂片及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

樹脂片具有單一的組成，且熱傳導率隨著面積而改變。該樹脂片包括熱傳導率比樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域。樹脂片的製造方法包括：將樹脂組成物形成為片狀的模製體，該樹脂組成物含有具有磁各向異性的填料；藉由在模製體的一或多個預定部分中使用塊狀超導磁體對填料進行磁場定向；及在一或多個預定部分中形成熱傳導率比樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域。

Description

具有受控熱傳導率分布的樹脂片及其製造方法
本發明關於具有受控之熱傳導率分布的樹脂片及其製造方法。 相關申請案之交互參照
根據35 USC§119(a)，此非臨時申請案主張於2018年10月3日在日本提出之專利申請案第2018-188049號的優先權，將其全部內容以引用方式併入本文。
近年來，已經要求改善用於汽車、飛機、電子部件等中之材料在各方面的性能。特別是，年復一年地要求提高用於輻射或隔離從電子部件、設備等發出的熱之材料的性能。最重要的是，需要一種用於將材料的熱傳導率控制在較高水平的技術，例如，以使得熱在特定部分中輻射並且熱在另一特定部分中絕緣的方式。
用於控制熱傳導率之方法的實例是使用磁場的方法(專利文獻1至3)。專利文獻1和專利文獻2的技術揭示了一種用於形成樹脂模製體的方法，其中藉由使用10 T之超導線圈磁體來定向各向異性填料。然而，在這些方法中，由於超導線圈的均勻磁場而使纖維均勻地定向，並且所獲得的片材具有穩定的熱傳導率。因此，難以將熱傳導率控制在較高水平。另外，在結構上，只有進入超導線圈磁體的孔之構件可以被定向。專利文獻3揭示了用於將樹脂材料中經鐵磁性材料塗覆的碳纖維定向之方法。然而，在未塗覆鐵磁性材料的情況下，填料無法被充分地定向，並且材料的成本和特性受到很大的限制。
另外，亦知使用由於熱所導致熱傳導率改變的材料(專利文獻4)。在該方法中，使用了由於熱所導致之液晶聚合物的熱傳導率之改變。然而，在該方法中，熱傳導率不能顯著改變，並且不能根據面積進行控制。
此外，亦已知使用樹脂流的方法(專利文獻5)。該方法是在注射時使用流動的方法。在該方法中，纖維在注射成型時根據模具內部的流動而定向。因此，難以完全控制特定形狀的定向。另外，要使用的樹脂限於具有高流動性的樹脂。
如上所述，根據位置控制用於樹脂片的材料之熱傳導率的技術鮮為人知，因此需要開發這樣的技術。
引證案清單 專利文獻1：JP-A 2004-255600 專利文獻2：JP-A 2006-335957 專利文獻3：JP-A 2000-141505 專利文獻4：JP-A 2016-56352 專利文獻5：JP-A 2014-124785
鑑於上述情況做出了本發明。本發明的目的是提供一種其中根據面積將熱傳導率控制在較高水平之樹脂片，及其製造方法。
為了實現上述目的，發明人進行了深入的研究，並且發現，可以藉由使用塊狀超導磁體，藉由對具有磁各向異性之樹脂組成物局部地進行磁場定向來形成在厚度方向上自由地包括具有高熱傳導率的部分之樹脂片。因此，發明人完成了本發明。
換句話說，本發明提供以下所述之樹脂片及其製造方法。 1. 一種樹脂片，其具有單一組成且熱傳導率隨著面積改變，其中存在熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區塊。 2. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中該熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域之最小單位面積為0.2 cm2 或以上。 3. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中該熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域之面積為該樹脂片整體面積的1至50%。 4. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中該熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域包括熱傳導率為5 W/mK或以上的部分。 5. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中同時包括熱傳導率為5 W/mK或以上的區域和熱傳導率為2 W/mK或以上的區域。 6. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中存在與該樹脂片之外周緣間隔開的一或多個區域，該區域被閉環圍繞且熱傳導率為5 W/mK或以上。 7. 根據上述第6項述之樹脂片，其中由該閉環圍繞的該一或多個區域之最小熱傳導率與該一或多個區域的外部區域之最大熱傳導率相差3 W/mK或以上。 8. 一種樹脂片，其係藉由將上述第6項所述之熱傳導率為5 W/mK或以上且被該閉環圍繞的一或多個區域切掉所得到。 9. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中該樹脂片包括含有具有磁各向異性之填料的樹脂組成物之固化產物。 10. 根據上述第9項所述之樹脂片，其中具有磁各向異性的填料已在該樹脂片的厚度方向上定向。 11. 根據上述第9項所述之樹脂片，其中具有磁各向異性的填料包括至少一種選自由以下所組成之群組的填料：碳纖維、氧化鋁纖維、氮化鋁晶鬚、金屬奈米線、碳奈米管、氮化硼奈米管、鱗片狀氮化硼、板狀聚集氮化硼、鱗片狀石墨、石墨烯和板狀氧化鋁。 12. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中該樹脂片的樹脂成分包括聚矽氧樹脂或環氧樹脂。 13. 根據上述第1項所述之樹脂片，其中該樹脂片的厚度為20mm或以下。 14. 一種樹脂片的製造方法，該方法包括：將樹脂組成物形成為片狀的模製體，該樹脂組成物含有具有磁各向異性的填料；藉由在模製體的一或多個預定部分中使用塊狀超導磁體對具有磁各向異性的填料進行磁場定向；和在一或多個預定部分中，形成熱傳導率比樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域。 15. 根據上述第14項所述之樹脂片的製造方法，其中該樹脂組成物包括液態樹脂組成物，將該液態樹脂組成物施加在膜上，在塗覆有液態樹脂組成物之物體的一或多個預定部分上進行磁場定向，並將液態樹脂組成物固化。 發明之有利功效
根據本發明，可以藉由使用集中在塊狀超導磁體中央的磁場來形成在厚度方向上自由地包括具有高熱傳導率的部分之樹脂片。根據本發明，可以提供具有單一組成並且熱傳導率隨著面積改變的樹脂片。該樹脂片的一個特徵在於，該樹脂片不是藉由使用黏合劑等將熱傳導率不同的樹脂片彼此接合所形成的，並且該樹脂片具有單一組成。如上所述，根據本發明，可以提供自由地包括具有高熱傳導率的部分之樹脂片。
以下更詳細地描述本發明。
將根據本發明的樹脂片有效地用作熱輻射片，並且該樹脂片包括熱傳導率比整體片材的平均熱傳導率高1 W/mK或以上的區域。如上所述，根據使用包括具有高熱傳導率的區域之樹脂片的情況，可以賦予根據本發明的樹脂片多種熱傳導率之特徵。
在本發明中，樹脂片的熱傳導率是指根據下述方法測定的樹脂片在厚度方向上的熱傳導率。 熱傳導率的測量方法
首先，如圖1所示，將樹脂片切成具有固定面積的正方形區域。在此，假定不能被切成正方形的末端部分或彎曲部分不是要被測量的目標。較佳的是經切割正方形的面積在從0.1至4 cm2 的範圍內。以易於測量的觀點來說，該面積較佳為1 cm2 。
藉由使用雷射閃光法(laser flash method)測量每個正方形區域在厚度方向上的熱傳導率。將所獲得的值(W/mK)四捨五入到小數點後一位。
已經根據上述方法測量的各個區域之熱傳導率的平均值是整體片材的平均熱傳導率。
在此，“包括熱傳導率比整體片材的平均值大1 W/mK或以上的區域”是指，至少一個經切割的正方形區域的熱傳導率比“整體片材的平均熱傳導率”大1 W/mK或以上。
較佳具有熱傳導率比整體片材的平均值大1 W/mK或以上的區域之最小單位面積為0.2 cm2 或以上。根據本發明之最小單位面積是指將上述區域測量為具有0.2 cm2 或以上之面積的正方形區域。在這種情況下，更佳的是最小單位面積為0.2至3 cm2 ，且特別是從0.5至1 cm2 。最重要的是，以僅特定部分熱輻射的觀點來說，較佳的是具有比整體片材的平均熱傳導率高1 W/mK或以上之熱傳導率的區域面積為該整體片材面積的1%至50%。更佳的是，該面積為5至45%。又更較佳的是，該面積為15至40%。另外，較佳的是熱傳導率比整體片材的平均值大1 W/mK或以上的區域具有熱傳導率為5 W/mK或以上的部分。更佳的是，該區域具有熱傳導率為7 W/mK或以上的部分。又較佳的是，該區域具有熱傳導率為10 W/mK或以上的部分。
較佳地，根據本發明之樹脂片包括一或多個區域，該一或多個區域與該樹脂片的外周緣間隔開並且被閉環圍繞，並且具有5 W/mK或以上的熱傳導率。具體而言，當X是5或以上的任意整數並且選擇一個X時，該樹脂片較佳包括一或多個以閉環作為邊界之熱傳導率為X W/mK或以上的區域。在本發明中，“樹脂片包括以閉環作為邊界之熱傳導率為X W/mK或以上的區域”是指已經測量了熱傳導率之每個正方形區域具有X W/mK或以上的熱傳導率，並且在垂直方向和橫向方向上彼此相鄰之連續正方形區域的邊界不與該片材的外周交叉或重疊，從而形成閉環(圖2A至2C)。在這種情況下，如圖2C所顯示，不是所有的連續正方形區域都可以具有X W/mK或以上的熱傳導率，且連續正方形區域內可以存在小於X W/mK之低熱導率的區域(此顯示為好像在顯示樹脂片的圖2C之概念圖中開孔)。也就是說，這意味著在片材內部存在如同斑點之具有高熱傳導率的區域。另一方面，圖2D至圖2F顯示其中熱傳導率高的部分與樹脂片的外周緣交叉或重疊的區域之實例。
另外，以進一步闡明絕熱性和熱輻射性的觀點來說，較佳的是，以閉環為邊界之區域內的最小熱傳導率與該區域外的最大熱傳導率相差3 W/mK或以上。
可以根據使用情況適當地切出並使用上述之熱傳導率為X W/mK或以上的的區域。樹脂片的厚度沒有特別限制。但是，以熱傳導的觀點來說，厚度較佳為不超過20mm，且更佳該厚度為不超過5mm。較佳地，樹脂片的厚度為至少0.05mm，且特佳地，厚度為至少0.1mm。
用於根據本發明之樹脂片的樹脂組成物可以選自熱硬化樹脂組成物、光可固化(UV可固化)樹脂組成物和電子束可固化樹脂組成物。這些樹脂組成物由於加熱或者諸如UV雷射、電子束雷射等的照射而藉由固化或轉變成B階段而被固化。
該樹脂組成物含有可固化樹脂和具有磁各向異性之填料。對可固化樹脂沒有特別限制。然而，可固化樹脂的說明實例包括熱硬化聚矽氧樹脂、熱硬化環氧樹脂、UV可固化環氧樹脂、UV可固化聚矽氧樹脂、和電子束可固化聚矽氧樹脂。這些樹脂中，較佳使用熱硬化聚矽氧樹脂。在這種情況下，可使用液態樹脂作為可固化樹脂。根據可固化樹脂的類型，可以將樹脂組成物與固化劑或添加劑摻合。可以採用塑膠態、橡膠態和凝膠態的任何特性，作為固化後之可固化樹脂的特性。
使用具有晶體磁各向異性和/或形狀磁各向異性並且藉由施加磁場而在一個方向上定向的填料，作為添加到樹脂組成物中之具有磁各向異性之填料。可以藉由將上述填料控制在一個方向上定向，來控制熱傳導率。
具有晶體磁各向異性的材料之說明性實例包括晶體無機材料和晶體有機材料，諸如有機單晶。另外，具有形狀磁各向異性的填料之說明性實例包括：纖維狀物質，諸如纖維素奈米纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、氮化鋁晶鬚或金屬奈米線；奈米管系物質，諸如碳奈米管或氮化硼奈米管；板狀或柱狀物質，諸如鱗片狀氮化硼、板狀聚集氮化硼、鱗片狀石墨、石墨烯或板狀氧化鋁。填料較佳為纖維狀物質或板狀或柱狀物質。以熱傳導率的觀點來說，填料特佳地為碳纖維。
最重要的是，較佳使用在軸向上具有500 W/mK或以上之熱傳導率的瀝青系碳纖維。並且，以熱傳導率的觀點來說，較佳使用長度為50μm或以上的碳纖維。
相對於每100重量份的可固化樹脂，具有磁各向異性的填料之摻合量較佳為50至300重量份，特別是75至200重量份。
為了例如提高樹脂固化物的強度，可以同時使用無磁各向異性的填料(諸如球形二氧化矽)作為填料。
參照以下圖 3至7詳細描述根據本發明之製造方法的實例。
較佳地，如上所述，藉由使用塊狀超導磁體，藉由在片材內部具有磁各向異性的填料上部分地進行磁場定向，來形成隨著面積而具有彼此不同的熱傳導率之樹脂片。
藉由在超導線圈等的磁場下磁化超導體，將塊狀超導磁體用作磁極。一旦被磁化，可獲得在冷卻狀態下半永久性地具有高磁通密度的磁體。磁化方法的實例包括脈衝磁化和使用超導線圈磁體的磁化。從捕獲的磁通密度之大小的觀點來看，較佳藉由使用超導線圈磁體來進行磁化。磁化中所使用的超導線圈磁體的磁通密度較佳為6T或以上。若磁通密度小於6 T，則磁化之後的塊狀超導磁體可能具有不足的磁通密度。
如圖3所示，通常，塊狀超導磁體的磁場只有在中央部分是強的，並且垂直於平面。因此，可以使用塊狀超導磁體，以便部分地定向樹脂片的目標部分並提高熱傳導率。
用於塊狀超導磁體的超導體沒有特別限制，但是使用RE-Ba-Cu-O系超導體(RE係選自Y、Sm、Nd、Yb、La、Gd、Eu和Er中的至少一者)、MgB2 系超導體、NbSn3 系超導體、鐵系超導體等是較佳的。考慮到價格、簡單的製造方法和高的磁通密度，更佳的是使用RE-Ba-Cu-O系超導體。
塊狀超導磁體的形狀和尺寸沒有特別限制，但是，以磁場強度的觀點來說，使用直徑為4 cm或以上，特別是直徑為5至12 cm的圓盤型塊狀超導磁體是較佳的。
首先，如圖4中所示，製備由上述樹脂組成物所製成的片狀樹脂模製體3。亦較佳的是，樹脂模製體3的至少上面以覆蓋材料2覆蓋。在圖4中，樹脂模製體3的上面和下面以覆蓋材料2和2覆蓋。如果樹脂組成物暴露而沒有覆蓋，則由於難以施加超音波振動，或者由於超音波振動而使樹脂表面波紋化，而導致厚度不均勻，此為不佳的。較佳使用選自樹脂膜或非鐵磁性金屬板的部件作為覆蓋材料。樹脂膜的說明性實例包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚乙烯膜、聚四氟乙烯(PTFE)膜和聚氯三氟乙烯(PCTFE)膜。非鐵磁性金屬板的說明性實例包括鋁板、非磁性不銹鋼板、銅板和鈦板。首先，從可操作性或價格的角度來看，較佳使用PET膜。可以在覆蓋材料的至少一個面上進行用於賦予剝離性(releasability)的處理。覆蓋材料的厚度較佳為2mm或以下，特別是0.5至0.05mm。若覆蓋材料的厚度為2mm或以下，則超音波振動充分地傳遞到中央部分，此為較佳的。
圖5是顯示作為本發明之實施態樣之定向中所使用的設備之總體構造的側視圖。在圖5中，塊狀超導磁體以參考符號1表示，且磁場可以施加到樹脂模製體3的一部分。超音波振動器以參考符號4表示，並且可以將振動施加至樹脂模製體。
如圖5和圖6所示，藉由使用塊狀超導磁體1將磁場施加到所製備之樹脂模製體3的一部分。以磁場強度的觀點來說，較佳地，將樹脂模製體3與塊狀超導磁體1之間的距離盡可能縮短。另外，當在片材內部產生高熱傳導率的部分時，較佳的是，磁體的中央部分與片材內部之片材的外周緣間隔開。
接下來，藉由使用超音波振動器4，將諸如超音波振動的振動施加到塊狀超導磁體1上方的樹脂模製體3的預定部分。
在此，使用振動以使樹脂組成物中具有磁各向異性的填料在狹窄的區域內定向，並形成使填料定向之熱傳導率高的樹脂區域5。在這種情況下，振動的實例包括由撞擊產生的振動、由空氣振動器產生的振動、超音波振動和空氣振動。較佳為使用頻率大於5,000Hz的振動。這些振動中，以易於獲得薄膜狀態之設備或定向的觀點來說，較佳為使用頻率為20kHz或以上的超音波振動。
超音波振動器可以在加熱樹脂模製體的狀態下施加振動。
磁場定向操作可以在改變要定向的部分時進行幾次(圖7)。
然後，可以藉由將經定向之樹脂模製體反應固化或將經定向之樹脂模製體轉變為B階段來形成經控制熱傳導率之樹脂片。
在這種情況下，如上所述，可以使用液態樹脂組成物作為樹脂組成物。在使用液態樹脂組成物的情況下，可以採用以下方法：將液體形成為片狀，在該狀態或半固化狀態下進行磁場定向，然後進行固化(完全固化)。 實例
以下說明實例和比較例，並且對本發明進行詳細說明。但是，本發明不限於下述實例。
注意，樹脂組成物的黏度是藉由使用 JIS K 7117-1:1999中所描述的旋轉黏度計所測量之在25°的測量值。
製備具有Gd-Ba-Cu-O之組成且直徑為6 cm的塊狀超導磁體。使用塊狀超導磁體，該磁體已藉由使用6.5 T的超導線圈磁體進行磁化，使得中央磁通密度為4.5 T，距中央1 cm半徑處的磁通密度為3 T，距中央2 cm半徑處的磁通密度為2 T，距中央2.5 cm半徑處的磁通密度為1T，並且距中央3 cm半徑處的磁通密度為不大於0.1T。作為實例中所使用的超音波振動器，通常其端子直徑為36mm，且其頻率為20kHz。 實例1
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s；加成可固化的(addition-curable)聚矽氧樹脂，其含有含乙烯基的聚有機矽氧烷和含氫矽基(hydrosilyl group)的聚有機矽氧烷；下文中，使用類似的聚矽氧)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為100 µm)摻合。將該樹脂組成物在5 cm×5 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為2.5 cm且寬度為2.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖8。樹脂片的平均熱傳導率為3.7 W/mK。在該圖中，每個方格的尺寸為1 cm×1 cm，並且每個方格中的數值表示熱傳導率(單位：W/mK)(在下文中，類似的適用於各個實例和比較例)。 實例2
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為100 µm)摻合。將該樹脂組成物在9 cm×9 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為4.5 cm且寬度為4.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖9。樹脂片的平均熱傳導率為1.8 W/mK。 實例3
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為200 µm)摻合。將該樹脂組成物在5 cm×5 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為2.5 cm且寬度為2.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖10。樹脂片的平均熱傳導率為6.2 W/mK。 實例4
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為200 µm)摻合。將該樹脂組成物在9 cm×9 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為4.5 cm且寬度為4.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖11。樹脂片的平均熱傳導率為2.6 W/mK。 實例5
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為200 µm)摻合。將該樹脂組成物在9 cm×9 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為2.5 cm且寬度為2.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。接下來，將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為6.5 cm且寬度為6.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖12。樹脂片的平均熱傳導率為4.2 W/mK。 實例6
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為400 µm)摻合。將該樹脂組成物在9 cm×9 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為2.5 cm且寬度為2.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。接下來，將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為6.5 cm且寬度為6.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖13。樹脂片的平均熱傳導率為4.2 W/mK。 實例7
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為200 µm)摻合。將該樹脂組成物在9 cm×9 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為3.5 cm且寬度為3.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。接下來，將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為5.5 cm且寬度為5.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖14。樹脂片的平均熱傳導率為3.7 W/mK。 實例8
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為100 µm)摻合。將該樹脂組成物在5 cm×5 cm的範圍內以1 mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為5 cm且寬度為5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖15。樹脂片的平均熱傳導率為2.2 W/mK。 實例9
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為150 µm)摻合。將該樹脂組成物在5 cm×5 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而製備樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為2.5 cm且寬度為2.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖16。樹脂片的平均熱傳導率為6 W/mK。 實例10
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為200 µm)摻合。將該樹脂組成物在5 cm×5 cm的範圍內以2mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而形成樹脂模製體。將樹脂模製體以樹脂模製體的長度為2.5 cm且寬度為2.5 cm的位置位於塊狀超導磁體之中央部分上方的方式配置。將超音波振動從厚度為100 μm的薄膜上方施加到磁體的中央部分。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖17。樹脂片的平均熱傳導率為6.3 W/mK。 比較例1
製備樹脂組成物，其中將100重量份之熱硬化液體聚矽氧樹脂組成物(黏度：0.4 Pa·s)與100重量份之軸向熱傳導率為900 W/mK的碳纖維(平均長度為200 µm)摻合。將該樹脂組成物在5 cm×5 cm的範圍內以1mm的厚度施加在具有剝離性且厚度為100 μm的PET膜上。在施用後，用厚度為100 μm的PET膜覆蓋該樹脂組成物，並用雙面膠帶將其周邊封閉，以防止樹脂漏出，從而形成樹脂模製體。將樹脂模製體配置在直徑為10 cm之6 T超導線圈磁體內部，並從厚度為100 μm的薄膜上方施加超音波振動。然後，使樹脂模製體固化，並得到樹脂片。將樹脂片切成1 cm2 的正方形，並且在每個部分中測量熱傳導率，其結果顯示於圖18。樹脂片的平均熱傳導率為12.5 W/mK。
關於在上述個別實例和比較例中所得到的樹脂片，下述表1指出個別項目：“碳纖維的長度”、“樹脂片的尺寸和厚度”、“定向中塊狀超導磁體之中央位置”、“磁場定向後固化樹脂片的平均熱傳導率”、“熱傳導率分布”、“熱傳導率比片材之平均熱傳導率高1 W/mK或以上的面積比率”、“X值為5或以上的整數，熱傳導率為X W/mK或以上的區域邊界形成閉環”、和“X值為5或以上的整數，熱傳導率為X W/mK或以上的區域邊界形成閉環，且以閉環為邊界之區域內的最小熱傳導率與外部區域的熱傳導率相差3 W/mK或以上”。
Figure 02_image001
如以上個別實例所述，根據本發明，在不使用黏合劑等來接合樹脂的情況下可自由地產生具有高熱傳導率的區域。如果纖維長度增加(如實例3和9)，則在具有高熱傳導率的區域內與該區域外之間，熱傳導率可以顯著改變3 W/mK或以上。藉由進行多次進行磁場定向(如實例5〜7)，可以使熱傳導率高的區域變寬或變形。如上所述，藉由採用本發明的技術，可以在單一個樹脂模製體中形成具有多種熱傳導率分布的樹脂模製體。相對的，在使用超導線圈磁體的情況下，如同比較例1所述，難以提高僅一部分片材之熱傳導率。
將日本專利申請案第2018-188049號藉由引用方式併入本文。
儘管已經描述了一些較佳實施態樣，但是鑒於以上的教示可對其進行許多修改和改變。因此，應當理解，在不背離所附申請專利範圍之範疇的情況下，可以用與所具體描述者不同的方式來實施本發明。
1:塊狀超導磁體 2:覆蓋材料 3:樹脂模製體 4:超音波振動器 5:高熱傳導率的樹脂區域
[圖1] 為顯示用於說明測定熱傳導率的方法之實例的概念圖，且該圖中虛線(參考標號L)以下之區域代表樹脂片； [圖2A]至[圖2C] 為顯示具有高熱傳導率的區域之實例的概念圖，該區域位於樹脂片的外周緣內並且被閉環圍繞，且[圖2D]至[圖2F]為顯示具有高熱傳導率的區域之實例的概念圖，該區域以其中一部分該區域與樹脂片的外周緣交叉或重疊的狀態被圍繞； [圖3] 為顯示塊狀超導磁體的磁通密度之狀態的概念圖； [圖4] 為片狀的樹脂模製體之側視圖； [圖5] 為顯示本發明中所使用的製造設備之實例的示意性側視圖； [圖6] 為顯示就根據本發明所進行之磁場定向而言的狀態之示意圖； [圖7] 為就對樹脂模製體施加磁場並且在片材上產生多個具有高熱傳導率之區域而言之概念圖； [圖8] 顯示實例1中所得到之片材在各位置於厚度方向上之熱傳導率分布圖； [圖9] 顯示實例2中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖10] 顯示實例3中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖11] 顯示實例4中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖12] 顯示實例5中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖13] 顯示實例6中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖14] 顯示實例7中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖15] 顯示實例8中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖16] 顯示實例9中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖； [圖17] 顯示實例10中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖；及 [圖18] 顯示比較例1中所得到之在片材各位置的熱傳導率分布圖。

Claims (15)

  1. 一種樹脂片，其具有單一組成且熱傳導率隨著面積改變，其中存在熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域。
  2. 根據請求項1所述之樹脂片，其中該熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域之最小單位面積為0.2 cm2 或以上。
  3. 根據請求項1所述之樹脂片，其中該熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域之面積為該樹脂片整體面積的1至50%。
  4. 根據請求項1所述之樹脂片，其中該熱傳導率比該樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域包括熱傳導率為5 W/mK或以上的部分。
  5. 根據請求項1所述之樹脂片，其中同時包括熱傳導率為5 W/mK或以上的區域和熱傳導率為2 W/mK或以上的區域。
  6. 根據請求項1所述之樹脂片，其中存在與該樹脂片之外周緣間隔開的一或多個區域，該一或多個區域被閉環圍繞且熱傳導率為5 W/mK或以上。
  7. 根據請求項6所述之樹脂片，其中由該閉環圍繞的該一或多個區域之最小熱傳導率與該一或多個區域的外部區域之最大熱傳導率相差3 W/mK或以上。
  8. 一種樹脂片，其係藉由將請求項6所述之一或多個區域切掉所得到，該一或多個區域的熱傳導率為5 W/mK或以上，且被該閉環圍繞。
  9. 根據請求項1所述之樹脂片，其中該樹脂片包括含有具有磁各向異性的填料之樹脂組成物之固化產物。
  10. 根據請求項9所述之樹脂片，其中該具有磁各向異性的填料已在該樹脂片的厚度方向上定向。
  11. 根據請求項9所述之樹脂片，其中該具有磁各向異性的該填料包括至少一種選自由以下所組成之群組的填料：碳纖維、氧化鋁纖維、氮化鋁晶鬚、金屬奈米線、碳奈米管、氮化硼奈米管、鱗片狀氮化硼、板狀聚集氮化硼、鱗片狀石墨、石墨烯和板狀氧化鋁。
  12. 根據請求項1所述之樹脂片，其中該樹脂片的樹脂成分包括聚矽氧樹脂或環氧樹脂。
  13. 根據請求項1所述之樹脂片，其中該樹脂片的厚度為20mm或以下。
  14. 一種樹脂片的製造方法，該方法包括： 將樹脂組成物形成為片狀的模製體，該樹脂組成物含有具有磁各向異性的填料； 藉由在該模製體的一或多個預定部分中使用塊狀超導磁體對該具有磁各向異性的填料進行磁場定向；和 在該一或多個預定部分中，形成熱傳導率比樹脂片整體之熱傳導率的平均值大1 W/mK或以上的區域。
  15. 根據請求項14所述之樹脂片的製造方法，其中該樹脂組成物包括液態樹脂組成物，將該液態樹脂組成物施加在膜上，在塗覆有該液態樹脂組成物之物體的一或多個預定部分上進行該磁場定向，並將該液態樹脂組成物固化。
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