TW202202597A - 蓄熱體、蓄熱體的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種處理時之缺陷的產生得到抑制之蓄熱體、蓄熱體的製造方法。本發明的蓄熱體係包含內含蓄熱材料之微膠囊及樹脂之蓄熱體,蓄熱材料的含量相對於蓄熱體的總質量為65質量%以上,空隙率小於10體積%。
Description
本發明係有關一種蓄熱體及蓄熱體的製造方法。
近年來,內含蓄熱材料、香料、染料及藥劑成分等功能性材料之微膠囊受到關注。
例如,在專利文獻1中揭示了一種蓄熱性片狀成型體,其係藉由使含有既定量的內含蓄熱材料之微膠囊之蓄熱性丙烯酸系樹脂組成物成型為片狀並硬化而製成者。
[專利文獻1]日本特開2007-031610號公報
一方面,近年來,為了提高蓄熱性而期望增加內含蓄熱材料之微膠囊的使用量。亦即,期望增加蓄熱體中的上述微膠囊(尤其,蓄熱材料)的含量。
本發明人等發現,當增加了如專利文獻1中記載之內含蓄熱材料之微膠囊的使用量之結果,在處理所獲得之蓄熱體時(尤其,拉伸蓄熱體時),蓄熱體變得容易產生缺陷(例如,裂縫及裂紋)。尤其,蓄熱體的厚度厚之情況下,蓄熱體容易產生缺陷。
鑑於上述實際情況,本發明的課題為提供一種處理時之缺陷的產生得到抑制之蓄熱體。
又,本發明的課題為還提供一種蓄熱體的製造方法。
本發明人等對上述課題進行深入研究之結果,發現了由以下結構能夠解決上述課題。
(1)一種蓄熱體,其包含內含蓄熱材料之微膠囊及樹脂,其中,
蓄熱材料的含量相對於蓄熱體的總質量為65質量%以上,
空隙率小於10體積%。
(2)如(1)所述之蓄熱體,其中,樹脂的含量相對於蓄熱體的總質量為20質量%以下。
(3)如(1)或(2)所述之蓄熱體,其中,樹脂的彈性模數為15MPa以下。
(4)如(1)至(3)之任一項所述之蓄熱體,其中,樹脂的玻璃轉移溫度為50℃以下。
(5)如(1)至(4)之任一項所述之蓄熱體,其中,樹脂的斷裂伸長率為300%以上。
(6)如(1)至(5)之任一項所述之蓄熱體,其中,微膠囊的膠囊壁的厚度相對於微膠囊的體積基準的中值粒徑之比例為0.0075以下。
(7)如(1)至(6)之任一項所述之蓄熱體,其中,微膠囊的膠囊壁的厚度為0.20μm以下。
(8)如(1)至(7)之任一項所述之蓄熱體,其中,微膠囊的變形率為35%以上。
(9)如(1)至(8)之任一項所述之蓄熱體,其中,微膠囊的膠囊壁及樹脂具有相同的官能基。
(10)如(1)至(9)之任一項所述之蓄熱體,其中,樹脂包含選自包括聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之群組中之至少一種。
(11)如(1)至(10)之任一項所述之蓄熱體,其中,樹脂及微膠囊的膠囊壁雙方包含選自包括聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之群組中之至少一種。
(12)如(1)至(11)之任一項所述之蓄熱體,其空隙率為5體積%以下。
(13)如(1)至(12)之任一項所述之蓄熱體,其厚度為0.5mm以上。
(14)一種蓄熱體的製造方法,其為(1)至(13)之任一項所述之蓄熱體的製造方法,其使用包含微膠囊、樹脂及水之蓄熱體形成用組成物來製造蓄熱體。
(15)如(14)所述之蓄熱體的製造方法,其中,蓄熱體形成用組成物中的樹脂為粒子狀。
[發明效果]
依本發明,能夠提供一種處理時之缺陷的產生得到抑制之蓄熱體。
又,依本發明還能夠提供一種蓄熱體的製造方法。
以下,對本發明進行詳細說明。
在本說明書中,使用“~”示出之數值範圍表示將“~”的前後中記載之數值分別作為最小值及最大值包含之範圍。在本揭示中階段性記載之數值範圍中,在某一數值範圍內記載之上限值或下限值可以替換為另一階段性記載之數值範圍的上限值或下限值。又,在本揭示中記載之數值範圍中,在某一數值範圍內記載之上限值或下限值可以替換為實施例中所示出之值。
後述各種成分可以單獨使用一種,或者可以混合兩種以上而使用。例如,後述聚異氰酸酯可以單獨使用一種,或者可以混合兩種以上而使用。
本發明的蓄熱體包含既定量的蓄熱材料,並且空隙率小於10體積%。
依本發明的蓄熱體,能夠抑制處理時之缺陷的產生。這可推測為基於以下理由。
若內含蓄熱材料之微膠囊的使用量增加,則蓄熱體變得容易產生缺陷。認為藉由降低這種蓄熱材料的空隙率,蓄熱體中的微膠囊彼此的接觸面積變寬,並且蓄熱體的強度得以提高。其結果,推測為藉由蓄熱體的脆性變高而能夠抑制蓄熱體的處理時之缺陷(例如,裂縫及裂紋)的產生。
本發明的蓄熱體包含內含蓄熱材料之微膠囊及樹脂,蓄熱材料相對於蓄熱體的總質量之含有比率為65質量%以上,空隙率小於10體積%。
以下,首先,對蓄熱體中所包含之材料進行詳述,然後,對蓄熱體的特性進行詳述。
<微膠囊>
微膠囊具有芯部和用於內含形成芯部之芯材(被內含者(亦稱為內含成分。))的膠囊壁。
微膠囊內含蓄熱材料作為芯材(內含成分)。由於蓄熱材料內含於微膠囊中,因此蓄熱材料能夠與溫度相應之相狀態穩定地存在。
(蓄熱材料)
蓄熱材料的種類並不受特別限制,能夠使用與溫度變化相應地進行相變之材料,伴隨與溫度相應之熔化與凝固的狀態變化而能夠重複進行固相-液相之間的相變之材料為較佳。
蓄熱材料的相變基於蓄熱材料本身所具有之相變溫度為較佳,在固相-液相之間的相變的情況下,基於熔點為較佳。
作為蓄熱材料,例如,可以係能夠將在蓄熱體的外部產生之熱作為顯熱而儲存之材料及能夠將在蓄熱體的外部產生之熱作為潛熱而儲存之材料(以下,亦稱為“潛熱蓄熱材料”。)、能夠伴隨可逆化學變化而發生相變之材料等中之任一種。蓄熱材料係能夠釋放所儲存之熱者為較佳。
其中,從可授受熱量的控制容易度及熱量大小的觀點考慮,作為蓄熱材料,潛熱蓄熱材料為較佳。
潛熱蓄熱材料係指,將在蓄熱體的外部產生之熱作為潛熱進行蓄熱之材料。例如,係指如下材料:在固相-液相之間的相變的情況下,將依據材料確定之熔點作為相變溫度而重複熔化與凝固之間的變化,藉此進行基於潛熱之熱授受。
在固相-液相之間的相變的情況下,潛熱蓄熱材料能夠利用熔點下的熔化熱及凝固點下的凝固熱,伴隨固體-液體之間的相變進行蓄熱或散熱。
潛熱蓄熱材料的種類並不受特別限制,能夠從具有熔點而相變之化合物中選擇。
作為潛熱蓄熱材料,例如,可列舉冰(水);無機鹽;石蠟(例如,異鏈烷烴、正烷烴)等脂肪族烴;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℃)及酞酸二丁酯(熔點-35℃)等脂肪酸酯系化合物;二異丙基萘(熔點67~70℃)等烷基萘系化合物、1-苯基-1-二甲苯基乙烷(熔點小於-50℃)等二芳基烷烴系化合物、4-異丙基聯苯(熔點11℃)等烷基聯苯系化合物、三芳基甲烷系化合物、烷基苯系化合物、芐基萘系化合物、二芳基伸烷基系化合物及芳基茚烷系化合物等芳香族烴;茶花油、大豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油、橄欖油、椰子油、蓖麻油及魚油等天然動植物油;礦物油;二乙醚類;脂肪族二醇;糖;糖醇等。
蓄熱材料的相變溫度並不受特別限制,只要與發熱之發熱體的種類、發熱體的發熱溫度、冷卻後的溫度或保持溫度及冷卻方法等相應地適當選擇即可。
蓄熱材料選擇在目標溫度區域(例如,發熱體的工作溫度;以下,亦稱為“熱控制區域”。)具有相變溫度(較佳為熔點)之材料為較佳。
蓄熱材料的相變溫度依據熱控制區域而不同,0~80℃為較佳,10~70℃為更佳。
適用於電子器件(尤其,小型或可攜式電子器件)之情況下,作為蓄熱材料具有以下熔點之蓄熱材料為較佳。
(1)作為蓄熱材料(較佳為潛熱蓄熱材料),熔點為0~80℃的蓄熱材料為較佳。
使用熔點為0~80℃的蓄熱材料之情況下,熔點小於0℃或超過80℃的材料不包括在蓄熱材料中。熔點小於0℃或超過80℃的材料中,處於液體狀態之材料作為溶劑可以與蓄熱材料一併使用。
(2)上述(1)中,熔點為10~70℃的蓄熱材料為較佳。
使用熔點為10~70℃的蓄熱材料之情況下,熔點小於10℃或超過70℃的材料不包括在蓄熱材料中。熔點小於10℃或超過70℃的材料中,處於液體狀態之材料作為溶劑可以與蓄熱材料一併使用。
(3)再者,上述(2)中,熔點為15~50℃的蓄熱材料為較佳。
使用熔點為15~50℃的蓄熱材料之情況下,熔點小於15℃或超過50℃的材料不包括在蓄熱材料中。熔點小於15℃或超過50℃的材料中,處於液體狀態之材料作為溶劑可以與蓄熱材料一併使用。
(4)再者,上述(2)中,熔點為20~62℃的蓄熱材料亦較佳。
尤其,薄型或可攜式筆記型計算機、平板電腦及智慧手機等電子器件的發熱體的工作溫度通常為20~65℃,適合使用熔點為20~62℃的蓄熱材料。使用熔點為20~62℃的蓄熱材料之情況下,熔點小於20℃或超過62℃的材料不包括在蓄熱材料中。在熔點小於20℃或超過62℃的材料中,處於液體狀態之材料可以作為溶劑而與蓄熱材料一併使用,但從較多吸收由發熱體發出之熱量之觀點考慮,實質上不包含溶劑為較佳。
其中,從蓄熱體的蓄熱性更優異之觀點及降低微膠囊的空隙率之觀點考慮,作為潛熱蓄熱材料,脂肪族烴為較佳,石蠟為更佳。
脂肪族烴(較佳為石蠟)的熔點並不受特別限制,從適用於蓄熱構件的各種用途之觀點考慮,0℃以上為較佳,15℃以上為更佳,20℃以上為進一步較佳。上限並不受特別限制,80℃以下為較佳,70℃以下為更佳,60℃以下為進一步較佳,50℃以下為特佳。
從蓄熱構件的蓄熱性更優異之觀點考慮,作為脂肪族烴,直鏈狀的脂肪族烴為較佳。直鏈狀的脂肪族烴的碳數並不受特別限制,14以上為較佳,16以上為更佳,17以上為進一步較佳。上限並不受特別限制,但26以下為較佳。
作為脂肪族烴,熔點為0℃以上的支鏈狀脂肪族烴為較佳,熔點為0℃以上並且碳數14以上的直鏈狀的脂肪族烴為更佳。
作為熔點為0℃以上的直鏈狀的脂肪族烴(支鏈狀的石蠟),例如,可列舉正十四烷(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57℃)、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℃)。
其中,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℃)為較佳。
在將直鏈狀脂肪族烴用作蓄熱材料之情況下,直鏈狀脂肪族烴的含量相對於蓄熱材料的含量為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,可列舉100質量%。
作為無機鹽,例如,無機水合鹽為較佳,可列舉鹼金屬的氯化物的水合物(例如:氯化鈉2水合物等)、鹼金屬的乙酸鹽的水合物(例如:乙酸鈉水合物等)、鹼金屬硫酸鹽的水合物(例如:硫酸鈉水合物等)、鹼金屬的硫代硫酸鹽的水合物(例如:硫代硫酸鈉水合物等)、鹼土類金屬硫酸鹽的水合物(例如:硫酸鈣水合物等)及鹼土類金屬的氯化物的水合物(例如:氯化鈣水合物等)。
作為脂肪族二醇,可列舉1,6-己二醇及1,8-辛二醇。
作為糖及糖醇,可列舉木糖醇、赤藻糖醇、半乳糖醇及二羥基丙酮。
蓄熱材料可以單獨使用一種,亦可以混合兩種以上而使用。藉由單獨使用一種或使用複數種熔點不同之蓄熱材料,能夠依據用途調節顯現蓄熱性之溫度區域及蓄熱量。
以在慾獲得蓄熱材料的蓄熱作用之中心溫度下具有熔點之蓄熱材料為中心,將在其前後具有熔點之蓄熱材料進行混合,藉此能夠擴展能夠蓄熱之溫度區域。若以將石蠟用作蓄熱材料之情況為例具體地進行說明,則將在欲獲得蓄熱材料的蓄熱作用之中心溫度下具有熔點之石蠟a用作中心材料,並將石蠟a和在石蠟a的前後具有碳數之其他石蠟進行混合,藉此能夠設計成使蓄熱體具有寬的溫度區域(熱控制區域)。
又,在慾獲得蓄熱作用之中心溫度下具有熔點之石蠟的含量並不受特別限制,但相對於蓄熱材料總質量,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,可列舉100質量%。
在將石蠟用作蓄熱材料之情況下,可以單獨使用一種石蠟,亦可以混合兩種以上而使用。在使用熔點不同之複數種石蠟之情況下,能夠擴展顯現蓄熱性之溫度區域。在使用複數種熔點不同之石蠟之情況下,為了不降低吸熱性,期望實質上不包含支鏈狀石蠟而僅包含直鏈狀石蠟之混合物。在此,實質上不包含支鏈狀石蠟係指,支鏈狀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。
另一方面,作為用於適用於電子器件之蓄熱材料,石蠟實質上為一種亦較佳。若實質上為一種,則石蠟以高純度填充於蓄熱體中,因此對電子器件的發熱體之吸熱性變得良好。在此,實質上為一種的石蠟係指,主石蠟含量相對於石蠟總質量為95~100質量%,98~100質量%為較佳。
在使用複數種石蠟之情況下,主石蠟的含量並不受特別限制,從顯現蓄熱性之溫度區域及蓄熱量之觀點考慮,相對於石蠟總質量,80~100質量%為較佳,90~100質量%為更佳,95~100質量%為進一步較佳。
再者,“主石蠟”係指,在所含有之複數種石蠟中含量最多的石蠟。主石蠟的含量相對於石蠟總質量為50質量%以上為較佳。
又,石蠟的含量並不受特別限制,但相對於蓄熱材料(較佳為潛熱蓄熱材料)總質量,80~100質量%為較佳,90~100質量%為更佳,95~100質量%為進一步較佳,98~100質量%為特佳。
又,石蠟係直鏈狀石蠟為較佳,實質上不包含支鏈狀石蠟為更佳。這是因為,藉由包含直鏈狀石蠟且實質上不包含支鏈狀石蠟,蓄熱性進一步得以提高。作為該理由,推測為能夠抑制直鏈狀石蠟的分子彼此的締合受到支鏈狀石蠟的阻礙。
蓄熱體中的蓄熱材料的含量相對於蓄熱體的總質量為65質量%以上。
其中,從本發明的效果更優異之觀點考慮,70質量%以上為較佳,75質量%以上為更佳。蓄熱材料的含量的上限並不受特別限制,從蓄熱體的強度的觀點考慮,相對於蓄熱體的總質量為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。
(其他成分)
作為微膠囊的芯材,可以內含除了上述蓄熱材料以外的其他成分。作為可內含於微膠囊中作為芯材之其他成分,例如可列舉溶劑及阻燃劑等添加劑。
芯材中所佔之蓄熱材料的含量並不受特別限制,從蓄熱體的蓄熱性更優異之觀點考慮,相對於芯材總質量,80~100質量%為較佳,90~100質量%為更佳。
微膠囊可以內含溶劑作為芯材。
作為該情況的溶劑,可列舉熔點偏離使用蓄熱體之溫度區域(熱控制區域;例如,發熱體的工作溫度)之上述蓄熱材料。亦即,溶劑係指在熱控制區域中不以液體狀態進行相變者,區別於在熱控制區域內引起相轉移而產生吸熱/散熱反應之蓄熱材料。
芯材中所佔之溶劑的含量並不受特別限制,但相對於芯材總質量,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。下限並不受特別限制,可列舉0質量%。
作為可內含於微膠囊中作為芯材之其他成分,例如可列舉紫外線吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑、石蠟及抑臭劑等添加劑。
(膠囊壁(壁部))
微膠囊具有內含芯材之膠囊壁。
微膠囊中之形成膠囊壁之材料並不受特別限制,例如可列舉聚合物,具體而言,可列舉聚胺酯脲、聚胺酯、聚脲、三聚氰胺樹脂及丙烯酸樹脂。
從可減薄膠囊壁且蓄熱體的蓄熱性更優異之觀點考慮,膠囊壁包含聚胺酯、聚脲、聚胺酯脲或三聚氰胺樹脂為較佳,包含聚胺酯、聚脲或聚胺酯脲為更佳。
另外,聚胺酯係具有複數個胺酯鍵之聚合物,多元醇與聚異氰酸酯的反應生成物為較佳。
又,聚脲係具有複數個脲鍵之聚合物,多胺與聚異氰酸酯的反應生成物為較佳。
又,聚胺酯脲係具有胺酯鍵及脲鍵之聚合物,多元醇、多胺及聚異氰酸酯的反應生成物為較佳。另外,當使多元醇與聚異氰酸酯反應時,聚異氰酸酯的一部分與水反應而成為多胺,其結果,可獲得聚胺酯脲。
微膠囊的膠囊壁具有胺酯鍵為較佳。具有胺酯鍵之膠囊壁例如可以使用上述聚胺酯脲或聚胺酯而得到。
胺酯鍵由於係運動性高的鍵,因此能夠對膠囊壁賦予熱塑性。又,容易調節膠囊壁的柔軟性。因此,例如,若延長製造蓄熱體時的乾燥時間,則微膠囊容易一邊變形,一邊彼此鍵合。其結果,由於微膠囊容易形成細密填充結構,因此能夠更容易減小蓄熱體的空隙率。
又,微膠囊以變形粒子存在為較佳。
在微膠囊係變形粒子之情況下,微膠囊能夠不破裂而變形,並能夠提高蓄熱體中之微膠囊的填充率。其結果,能夠增加蓄熱體中之蓄熱材料的量,能夠實現更優異之蓄熱性。
另外,微膠囊不破裂而變形係指,無論變形量的程度如何,從對各個微膠囊未施加外壓之狀態下的形狀發生變形。作為在微膠囊中發生之變形,包括如下變形:在蓄熱體內微膠囊彼此相互擠壓之情況下,因球面彼此接觸而呈平面狀,或者一方為凸狀且另一方為凹狀之接觸面。
從微膠囊可以成為變形粒子之觀點考慮,作為形成膠囊壁之材料,聚胺酯脲、聚胺酯或聚脲為較佳,聚胺酯脲或聚胺酯為更佳,聚胺酯脲為進一步較佳。
如上所述,聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲使用聚異氰酸酯形成為較佳。
聚異氰酸酯係具有兩個以上異氰酸酯基之化合物,可列舉芳香族聚異氰酸酯及脂肪族聚異氰酸酯。
作為芳香族聚異氰酸酯,例如可列舉間苯二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、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-甲基二甲苯基-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。
作為脂肪族聚異氰酸酯,例如可列舉三亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、丙烯-1,2-二異氰酸酯、丁烯-1,2-二異氰酸酯、伸環己基-1,2-二異氰酸酯、伸環己基-1,3-二異氰酸酯、伸環己基-1,4-二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、1,4-雙(異氰酸酯甲基)環己烷、1,3-雙(異氰酸酯甲基)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基二異氰酸酯。
另外,上述中例示出2官能的芳香族聚異氰酸酯及脂肪族聚異氰酸酯,但作為聚異氰酸酯,亦可列舉3官能以上的聚異氰酸酯(例如,3官能的三異氰酸酯、及4官能的四異氰酸酯)。
更具體而言,作為聚異氰酸酯,亦可列舉上述2官能的聚異氰酸酯的三聚體亦即滴定管體或異氰脲酸酯體、三羥甲基丙烷等多元醇和2官能的聚異氰酸酯的加成物、苯異氰脲酸酯的福爾馬林縮合物、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及賴胺酸三異氰酸酯。
關於聚異氰酸酯,記載於“聚胺酯樹脂手冊”(岩田敬治編著、日刊工業新聞社發行(1987))。
其中,作為聚異氰酸酯,3官能以上的聚異氰酸酯為較佳。
作為3官能以上的聚異氰酸酯,例如可列舉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。
作為3官能以上的聚異氰酸酯,2官能的聚異氰酸酯和在分子中具有三個以上的活性氫基團之化合物(例如,3官能以上的多元醇、多胺或多硫醇等)的加合物(加成物)亦即3官能以上的聚異氰酸酯(加合物型3官能以上的聚異氰酸酯)及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。
作為加合物型3官能以上的聚異氰酸酯,例如可列舉TAKENATE(註冊商標)D-102、D-103、D-103H、D-103M2、P49-75S、D-110N、D-120N、D-140N、D-160N(以上,Mitsui Chemicals,Inc.製造)、Desmodur(註冊商標)L75、UL57SP(Sumika Bayer Urethane Co.,Ltd.製造)、Coronate(註冊商標)HL、HX、L(Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.製造)、P301-75E(Asahi Kasei Corporation製造)及Barnock(註冊商標)D-750(DIC Corporation製造)。
其中,作為加合物型3官能以上的聚異氰酸酯,Mitsui Chemicals,Inc.製的TAKENATE(註冊商標)D-110N、D-120N、D-140N、D-160N、或、DIC Corporation製的Barnock(註冊商標)D-750為較佳。
作為異氰脲酸酯型3官能以上的聚異氰酸酯,例如可列舉TAKENATE(註冊商標)D-127N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N、D-204(Mitsui Chemicals, Inc.製造)、SUMIDUR N3300、Desmodur(註冊商標)N3600、N3900、Z4470BA(Sumika Bayer Urethane Co.,Ltd.)、Coronate(註冊商標)HX、HK(Nippon Polyurethane Industry 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)。
作為縮二脲型3官能以上的聚異氰酸酯,例如可列舉TAKENATE(註冊商標)D-165N、NP1100(Mitsui Chemicals,Inc.製造)、Desmodur(註冊商標)N3200(Sumika Bayer Urethane Co.,Ltd.)、Duranate(註冊商標)24A-100(Asahi Kasei Corporation製造)。
多元醇係具有兩個以上的羥基之化合物,例如可列舉低分子多元醇(例如:脂肪族多元醇、芳香族多元醇)、聚醚系多元醇、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胺系化合物。
另外,低分子多元醇係指分子量為300以下的多元醇,例如可列舉乙二醇、二乙二醇及丙二醇等2官能的低分子多元醇、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。
從微膠囊容易變形之觀點考慮,作為上述多元醇,低分子多元醇為較佳。
另外,作為含羥基胺系化合物,例如作為胺基化合物的氧烷基化衍生物等,可列舉胺醇。作為胺醇,例如可列舉乙二胺等胺基化合物的環氧丙烷或環氧乙烷加成物亦即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。
多胺係具有兩個以上的胺基(一級胺基或二級胺基)之化合物,可列舉二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、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;及3,9-雙-胺基丙基-2,4,8,10-四氧雜螺-(5,5)十一烷等雜環式二胺。
微膠囊中之膠囊壁的質量並不受特別限制,但相對於芯部中所包含之蓄熱材料總質量,12質量%以下為較佳,10質量%以下為更佳。膠囊壁的質量相對於作為內含成分之蓄熱材料為12質量%以下表示膠囊壁係薄壁。藉由將膠囊壁設為薄壁,蓄熱體中所佔之內含蓄熱材料之微膠囊的含量提高,其結果,蓄熱構件的蓄熱性變得更優異。
又,膠囊壁的質量的下限並不受特別限制,但從確保微膠囊的耐壓性之觀點考慮,相對於蓄熱材料總質量,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。
(微膠囊的物性)
-粒徑-
微膠囊的粒徑並不受特別限制,以體積基準的中值粒徑(Dm)計,1~80μm為較佳,10~70μm為更佳,15~50μm為進一步較佳。若微膠囊的粒徑小,則能夠進而減小微膠囊之間的空隙,並能夠擴展微膠囊彼此的接觸面積,因此進而能夠抑制處理時之缺陷的產生。在這一點上,微膠囊的粒徑以體積基準的中值粒徑(Dm)計40μm以下為較佳,30μm以下為更佳,20μm以下為進一步較佳。
微膠囊的體積基準的中值粒徑能夠藉由變更關於後述微膠囊的製造方法進行說明之方法的乳化製程中之分散條件來控制。
在此,微膠囊的體積基準的中值粒徑係指,當以粒徑作為臨界值將整個微膠囊分成兩部分之情況下,在大徑側和小徑側的粒子的體積之和相等之粒徑。微膠囊的體積基準的中值粒徑使用Microtrac MT3300EXII(Nikkiso Co.,Ltd.製造)並藉由雷射衍射/散射法而測定。
另外,作為微膠囊的分取方法,將蓄熱體在水中浸漬24小時以上,並將所獲得之水分散液進行離心分離,藉此可獲得分離之微膠囊。
-粒徑分佈-
微膠囊的粒徑分佈並不受特別限制,但由以下式算出之微膠囊的體積基準的中值粒徑的CV(Coefficient of Variation:變異係數)值(相關係數)為10~100%為較佳。
CV值=標準偏差σ/中值粒徑×100
另外,標準偏差σ依據按照上述中值粒徑的測定方法而測定之微膠囊的體積基準的粒徑而算出。
-壁的厚度-
微膠囊的膠囊壁的厚度(壁厚)並不受特別限制,但是由於更薄的膠囊壁容易變形且減少空隙,和/或容易擴展微膠囊彼此的接觸面積,因此能夠進而抑制處理時之缺陷的產生。具體而言,10μm以下為較佳,從本發明的效果更優異之觀點考慮,0.20μm以下為更佳,0.15μm以下為進一步較佳,0.11μm以下為特佳。另一方面,由於具有一定程度的厚度,因此能夠保持膠囊壁的強度,壁厚為0.01μm以上為較佳,0.05μm以上為更佳。
壁厚係指由掃描型電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)求出任意20個微膠囊各自的壁厚(μm)並進行平均之平均值。
具體而言,製作蓄熱體的截面切片,並使用SEM觀察該截面,關於藉由上述之測定方法算出之中值粒徑±10%大小的微膠囊,選擇20個微膠囊。對該等每個被選擇之微膠囊觀察截面並測定壁厚,並算出20個微膠囊的壁厚的平均值,藉此求出微膠囊的壁厚。
在將上述微膠囊的體積基準的中值粒徑設為Dm[單位:μm],且將上述微膠囊的膠囊壁的厚度設為δ[單位:μm]之情況下,微膠囊的膠囊壁的厚度相對於微膠囊的體積基準的中值粒徑之比例(δ/Dm)為0.02以下為較佳,0.0075以下為更佳,0.006以下為進一步較佳,0.005以下為特佳。若δ/Dm為0.0075以下,則在製造蓄熱體時微膠囊容易變形,因此尤其能夠降低蓄熱體的空隙率且/或能夠提高後述微膠囊的相鄰比。
從能夠維持微膠囊的強度之觀點考慮,δ/Dm的下限值為0.001以上為較佳,0.0015以上為更佳,0.0025以上為進一步較佳。
-變形率-
微膠囊的變形率並不受特別限制,但從能夠降低膠囊的空隙率之觀點及能夠提高膠囊相鄰比之觀點考慮,變形率大為較佳。在此,微膠囊的變形率係指,藉由以下方法測定之值。
藉由從蓄熱體形成用組成物中直接取出微膠囊、或者用溶劑從蓄熱體溶出,取出15個粒徑在平均值的±10%以內的微膠囊。將該微膠囊在設定為內含成分熔融之溫度+5℃之加熱板上進行加熱,從而使內含成分熔融。使用壓入硬度計使0.1mm見方的平面壓頭接觸於內含成分為熔融狀態的微膠囊,然後用最大壓入荷重1mN進行抵壓,藉此測定平面壓頭下沉距離的最大值(最大壓入深度)。
由上述測定結果算出(最大壓入深度(單位:μm))/(微膠囊的中值粒徑Dm(單位:μm))×100值,並將所測定之15個值進行平均之平均值設為微膠囊的變形率。變形率愈大,表示微膠囊變形得愈大。另外,作為壓入硬度計,能夠使用FISCHER INSTRUMENTS製造的HM2000型微小硬度計。
從本發明的效果更優異之觀點考慮,作為微膠囊的變形率,30%以上為較佳、35%以上為更佳,40%以上為進一步較佳,50%以上為特佳。尤其,若變形率為35%以上,則效果更優異。上限並不受特別限制,例如為100%以下,從製造時等的處理容易度考慮,60%以下為較佳。
微膠囊的變形率例如能夠依據微膠囊的膠囊壁的厚度、微膠囊的膠囊壁的厚度相對於微膠囊的體積基準的中值粒徑之比例(δ/Dm)及形成膠囊壁之材料來調整。
蓄熱體中的微膠囊的含量並不受特別限制,從蓄熱體的蓄熱性更優異之觀點考慮,相對於蓄熱體的總質量為80質量%以上為較佳,85~99質量%為更佳,90~99質量%為進一步較佳。
(微膠囊的製造方法)
微膠囊的製造方法並不受特別限制,能夠採用公知的方法。
例如,可列舉包括如下製程之界面聚合法:在膠囊壁包含聚胺酯脲、聚胺酯或聚脲之情況下,將包含蓄熱材料和膠囊壁材料之油相分散於包含乳化劑之水相中而製備乳化液之製程(乳化製程);及使膠囊壁材料在油相與水相的界面上聚合而形成膠囊壁,從而形成內含蓄熱材料之微膠囊之製程(膠囊化製程)。
在膠囊壁包含三聚氰胺樹脂之情況下,可列舉包括如下製程之凝聚法:將包含蓄熱材料之油相分散於包含乳化劑之水相中而製備乳化液之製程(乳化製程);及將膠囊壁材料添加到水相中,在乳化液滴的表面形成由膠囊壁材料形成之高分子層,從而形成內含蓄熱材料之微膠囊之製程(膠囊化製程)。
另外,膠囊壁材料係指可形成膠囊壁之材料。
以下,對界面聚合法的各製程進行詳述。
在界面聚合法的乳化製程中,將包含蓄熱材料和膠囊壁材料之油相分散於包含乳化劑之水相中而製備乳化液。另外,在膠囊壁材料中至少包含選自包括聚異氰酸酯和多元醇及多胺之群組中之至少一種化合物。
乳化液藉由使包含蓄熱材料和膠囊壁材料之油相分散於包含乳化劑之水相中而形成。
油相至少包含蓄熱材料及膠囊壁材料,依據需要,可以進而包含溶劑和/或添加劑等其他成分。從分散穩定性優異之觀點考慮,作為可以包含於油相中之溶劑,非水溶性有機溶劑為較佳,乙酸乙酯、甲基乙基酮或甲苯為更佳。
水相能夠至少包含水性介質及乳化劑。
作為水性介質,可列舉水及水與水溶性有機溶劑的混合溶劑,水為較佳。“水溶性”係指對象物質相對於25℃的水100質量%之溶解量為5質量%以上。
水性介質的含量並不受特別限制,相對於作為油相與水相的混合物之乳化液總質量,20~80質量%為較佳,30~70質量%為更佳,40~60質量%為進一步較佳。
作為乳化劑,可列舉分散劑、界面活性劑及該等的組合。
作為分散劑,能夠使用公知的分散劑,聚乙烯醇為較佳。
作為界面活性劑,可列舉非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑及兩性界面活性劑。界面活性劑可以單獨使用一種,亦可以混合兩種以上而使用。
乳化劑的含量相對於油相與水相的混合物亦即乳化液總質量,超過0質量%且20質量%以下為較佳,0.005~10質量%為更佳,0.01~10質量%為進一步較佳,1~5質量%為特佳。
依據需要,水相可以包含紫外線吸收劑、抗氧化劑及防腐劑等其他成分。
分散係指使油相作為油滴分散於水相中(乳化)。分散能夠使用在油相與水相的分散中通常使用之方法(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)及其他公知的分散裝置)進行。
油相與水相的混合比(油相質量/水相質量),0.1~1.5為較佳,0.2~1.2為更佳,0.4~1.0為進一步較佳。
-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上聚合而形成膠囊壁,藉此形成內含蓄熱材料之微膠囊。
聚合在加熱下進行為較佳。聚合中的反應溫度為40~100℃為較佳,50~80℃為更佳。又,聚合的反應時間為0.5~10小時左右為較佳,1~5小時左右為更佳。
在聚合中,為了防止微膠囊彼此凝聚,進而加入水性溶液(例如,水、乙酸水溶液等)來減小微膠囊彼此的碰撞機率為較佳。
又,進行充分之攪拌亦較佳。
再者,亦可在聚合中將凝聚防止用分散劑添加於反應體系中。
再者,依據需要,亦可在聚合中將苯胺黑等電荷調節劑或其他任意的輔助劑添加於反應體系中。
<樹脂>
蓄熱體包含樹脂。樹脂位於上述微膠囊之間,並作為確保微膠囊之間的密合性之黏合劑而發揮作用。
樹脂的種類並不受特別限制,可列舉公知的樹脂。
作為樹脂,例如,可列舉聚胺酯、聚脲、聚胺酯脲及聚(甲基)丙烯酸酯。
其中,從本發明的效果更優異之觀點考慮,樹脂包含選自包括聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之群組中之至少1種樹脂為較佳。
另外,從本發明的效果更優異之觀點考慮,微膠囊的膠囊壁及樹脂具有相同的官能基為較佳。其中,微膠囊的膠囊壁及樹脂具有相同極性的官能基為較佳。作為極性官能基,例如,可列舉羥基、羧基、醯胺基、胺基甲酸酯基及脲基。
又,從本發明的效果更優異之觀點考慮,微膠囊的膠囊壁及樹脂雙方包含選自包括聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之群組中之至少一種為較佳,包含聚胺酯脲為更佳。
樹脂的玻璃轉移溫度並不受特別限制,從本發明的效果更優異之觀點考慮,50℃以下為較佳,40℃以下為更佳,20℃以下為進一步較佳。下限並不受特別限制,從處理性的觀點考慮,-100℃以上為較佳,-60℃以上為更佳,-40℃以上為進一步較佳。
樹脂的玻璃轉移溫度的測定方法如下。
樹脂的玻璃轉移溫度使用差示掃描測熱計DSC(裝置名稱:DSC-60A Plus、SHIMADZU CORPORATION)並使用密閉鍋,以5℃/min的升溫速度且在25℃~(熱分解溫度(℃)-5℃)的範圍內進行測定。作為樹脂的玻璃轉移溫度,使用第二次循環的升溫時的值。
另外,當將市售品用作樹脂時,作為該市售品的目錄值而記載有玻璃轉移溫度之情況下,可以將該值用作樹脂的玻璃轉移溫度。
樹脂的彈性模數(拉伸彈性模數)並不受特別限制,從本發明的效果更優異之觀點考慮,100MPa以下為較佳,15MPa以下為更佳。下限並不受特別限制,從處理性的觀點考慮,0.1MPa以上為較佳,1MPa以上為更佳,6MPa以上為進一步較佳。
樹脂的彈性模數(拉伸彈性模數)的測定方法依據JIS7161,並使用靜態引伸計,在溫度25℃且濕度40%下,測定拉伸彈性模數(楊氏模數)。
另外,當將市售品用作樹脂時,作為該市售品的目錄值而記載有彈性模數之情況下,可以將該值用作樹脂的彈性模數。
樹脂的斷裂伸長率並不受特別限制,從本發明的效果更優異之觀點考慮,300%以上為較佳,500%以上為更佳。上限並不受特別限制,從處理性的觀點考慮,5000%以下為較佳,2000%以下為更佳。
樹脂的斷裂伸長率的測定方法依據JIS-C-2151而測定。具體而言,使用拉伸試驗機以200mm/min的速度進行拉伸,並由試樣切斷(斷裂)時的伸長率來算出。
斷裂伸長率(%)=100×(L-Lo)/Lo
Lo:試驗前的試樣長度,L:斷裂時的試樣長度
另外,當將市售品用作樹脂時,作為該市售品的目錄值而記載有斷裂伸長率之情況下,可以將該值用作樹脂的斷裂伸長率。
樹脂在處理時可以用作將樹脂分散於溶劑中而得之分散液。作為溶劑,可列舉水及水與有機溶劑的混合液。
樹脂分散於分散液中時,樹脂可以係粒子狀。亦即,樹脂可以用作將粒子狀的樹脂分散於水中而成之膠乳。
分散液中的粒子狀的樹脂(樹脂粒子)的直徑並不受特別限制,從本發明的效果更優異之觀點考慮,0.001~10μm為較佳,0.01~1μm為更佳。
蓄熱體中的樹脂的含量並不受特別限制,從蓄熱體的蓄熱性更優異之觀點考慮,相對於蓄熱體的總質量為20質量%以下為較佳,1~15質量%為更佳,5~15質量%為進一步較佳。
<水>
蓄熱體可以含有水,但若蓄熱體中所包含之水分蒸發,則有時水分蒸發之部分會成為蓄熱體的空隙。因此,從抑制空隙的產生之觀點考慮,蓄熱體中的水的含量少為較佳。具體而言,從更抑制蓄熱體中的空隙的產生之觀點考慮,蓄熱體中的水的含量相對於蓄熱體的總質量為5質量%以下為較佳,2質量%以下為更佳,1質量%以下為進一步較佳。
蓄熱體中的水的含量的下限並不受特別限制,可列舉0質量%。
蓄熱體中的水的含量的測定方法如下。首先,將蓄熱體在25%RH、40℃的恆溫恆濕槽內保存24小時,獲得蓄熱體A。將從恆溫恆濕槽取出之蓄熱體A在100℃下乾燥3小時,獲得蓄熱體B。以這種方式測定所獲得之蓄熱體A及蓄熱體B的質量,將依據以下式而獲得之值作為蓄熱體中的水的含量。
蓄熱體中的水的含量(質量%)=100×{(蓄熱體A的質量)-(蓄熱體B的質量)}/(蓄熱體A的質量)
<其他成分>
蓄熱體可以包含除了微膠囊及樹脂以外的其他成分。作為其他成分,可列舉導熱性材料、阻燃劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑及防腐劑。
上述其他成分的含量相對於蓄熱體的總質量為10質量%以下為較佳,5質量%以下為更佳。下限並不受特別限制,可列舉0質量%。
另外,關於導熱性材料的“導熱性”,導熱係數為10Wm-1
K-1
以上之材料為較佳。其中,作為導熱性材料的導熱係數,從蓄熱體的散熱性良好之觀點考慮,50Wm-1
K-1
以上為更佳。
導熱係數(單位:Wm-1
K-1
)係利用閃光法在25℃的溫度下藉由依據日本工業標準(JIS)R1611之方法測定之值。
<蓄熱體的物性>
蓄熱體的形狀並不受特別限制,不僅可以為片狀、膜狀及板狀,亦可以為圓筒狀、球狀及塊狀等任意的形狀(立體形狀)。
本發明的效果在蓄熱體厚時變得顯著,蓄熱體的厚度為0.5mm以上為較佳,1mm以上為更佳,2mm以上為進一步較佳,3mm以上為特佳。上限並不受特別限制,但1000mm以下為較佳,100mm以下為更佳。另外,上述厚度係指,在用兩個平行之面夾持蓄熱體時的最短距離。
然而,在蓄熱體為板狀、片狀或膜狀之情況下,蓄熱體的厚度設為用SEM觀察與厚度方向平行地裁切蓄熱體之裁切面測定任意5個點,並將5個點的厚度進行平均之平均值。
(潛熱容量(吸熱量))
蓄熱體的潛熱容量並不受特別限制,蓄熱體的蓄熱性高且適於調節發熱之發熱體的溫度之觀點考慮,115J/cc以上為較佳,120J/cc以上為更佳,130J/cc以上為進一步較佳。上限並不受特別限制,300J/cc以下為較佳。
潛熱容量係由示差掃描量熱法(DSC;Differential scanning calorimetry)的測定結果與蓄熱體的密度(g/cm3
)算出之值。
另外,密度由樣品的質量及體積來測定。樣品的質量用電子秤來測定。又,在樣品為片狀之情況下,用卡尺及接觸式厚度測定機等來測定面積和厚度,從而計算樣品的體積,在樣品為塊狀之情況下,浸漬於不溶解及不膨潤之溶劑(水、醇等)中,並由增加之體積求出樣品的體積。
再者,在考慮到在有限之空間內顯現高蓄熱量之情況下,認為蓄熱量適合以“J/cc(每單位體積的蓄熱量)”來掌握,但在考慮到電子器件等的用途之情況下,電子器件的重量亦變得重要。因此,若採用在有限之質量內顯現高蓄熱性之掌握方法,則有時適合以“J/g(每單位質量的蓄熱量)”來掌握。此時,作為潛熱容量,150J/g以上為較佳,160J/g以上為更佳。上限並不受特別限制,但300J/g以下為較佳。
(微膠囊的體積率)
蓄熱體中所佔之微膠囊的體積率並不受特別限制,相對於蓄熱體的總體積為60體積%以上為較佳,80體積%以上為更佳,90體積%以上為進一步較佳。上限並不受特別限制,可列舉100體積%以下。
(空隙率)
蓄熱體的空隙率係指,在蓄熱體中所佔之空隙的體積率。在此,空隙係指在蓄熱體的內部不存在構成蓄熱體之材料(固體及液體),而由構成蓄熱體之材料包圍之區域,通常充滿有氣體(主要為空氣)。
蓄熱體的空隙率相對於蓄熱體的總體積,小於10體積%,從能夠更抑制處理時蓄熱體缺陷的產生之觀點考慮,6體積%以下為較佳,5體積%以下為更佳。蓄熱體的空隙率的下限並不受特別限制,可列舉0體積%。
又,藉由蓄熱體的空隙率小於10體積%,能夠更提高每單位體積的蓄熱量。
將蓄熱體的空隙率設為小於10體積%之方法並不受特別限制,可列舉使用壁厚薄且變形率高之微膠囊,並且調整為微膠囊的膠囊壁的材料與樹脂具有相同官能基之方法。
蓄熱體的空隙率係基於藉由以X射線CT(X-ray Computed Tomography(X-射線電腦斷層攝影))法作為測量原理之公知的X射線CT裝置而獲得之影像資料來算出。
具體而言,關於蓄熱體的面內方向的1mm×1mm的任意區域,藉由X射線CT法沿著蓄熱體的膜厚方向進行掃描,以區分為氣體(空氣)與其他(固體及液體)。然後,從對沿著膜厚方向進行掃描而獲得之複數個掃描層進行圖像處理而獲得之三維圖像資料中,求出存在於掃描區域之氣體(空隙部分)的體積和掃描區域的總體積(氣體、固體及液體的總體積)。然後,將氣體體積相對於掃描區域的總體積之比例設為蓄熱體的空隙率(體積%)。
(微膠囊的縱橫比)
如上所述,蓄熱體中所包含之微膠囊變形為較佳。其中,微膠囊的縱橫比為1.2以上為較佳,1.5以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。
若微膠囊的縱橫比在上述範圍內,則微膠囊的填充率得以提高,藉此微膠囊彼此的接觸面積變寬、能夠提高蓄熱體的強度且更抑制處理時之蓄熱體的缺陷的產生。又,藉由微膠囊的填充率的提高,蓄熱材料的量增加,能夠實現更優異之蓄熱性。
微膠囊的縱橫比的上限並不受特別限制,例如,可以為10以下。
微膠囊的縱橫比藉由以下方法從蓄熱體的SEM截面圖像求出。使用SEM觀察蓄熱體的截面,得到SEM截面圖像之後,從所獲得之圖像中選擇20個微膠囊。在與所選擇之各微膠囊的外周外切之平行之兩條切線中,將以切線間距最大之方式選擇之平行之兩條切線的距離設為長邊的長度L。又,在與賦予長度L之平行之兩條切線正交且與微膠囊的外周外切之平行之兩條切線中,將以切線間距最大之方式選擇之切線間距設為短邊的長度S。由所獲得之長邊的長度L(μm)及短邊的長度S(μm),使用下式算出縱橫比,求出20個微膠囊的縱橫比的平均值,將所獲得之平均值設為微膠囊的縱橫比。
縱橫比=L(μm)/S(μm)
作為將微膠囊的縱橫比設在上述範圍內之方法的一例,可列舉作為降低蓄熱體的空隙率之方法而記載之方法。
(微膠囊的形狀)
又,蓄熱體中所包含之微膠囊具有藉由與其他微膠囊的接觸等而形成之平坦部或凹部為較佳。
具體而言,藉由以下方法被觀察之蓄熱體中的微膠囊具有兩處以上的平坦部及凹部為較佳。在藉由與上述縱橫比的算出方法相同之方法得到SEM截面圖像之後,選擇20個微膠囊。接著,確認是否滿足如下條件:從SEM截面圖像選擇之微膠囊形成有至少兩個以上的微膠囊相鄰而成之部分,並且在所選擇之微膠囊的外形中具有兩處以上沿著相鄰微膠囊的外形形成之直線狀或凹狀的部分。在所選擇之20個微膠囊中,滿足上述條件之微膠囊的數量為5個以上為較佳,10個以上為更佳,20個為進一步較佳。
(彈性模數)
蓄熱體的彈性模數(拉伸彈性模數)並不受特別限制,50MPa以上為較佳,100MPa以上為更佳,500MPa以上為進一步較佳,1000MPa以上為特佳。
蓄熱體的彈性模數的上限並不受特別限制,10000MPa以下為較佳。
另外,蓄熱體的彈性模數(拉伸彈性模數)依據JIS K 7161-1:2014來測定。
<蓄熱體的製造方法>
蓄熱體的製造方法並沒有特別限制,可列舉公知的方法。例如,可列舉使用包含上述微膠囊、樹脂及水之蓄熱體形成用組成物來製造蓄熱體之方法。更具體而言,例如,可列舉將上述蓄熱體形成用組成物塗佈於既定的基材上並使其乾燥而製造蓄熱體之方法、在構件與構件之間的間隙填充上述蓄熱體形成用組成物並使其乾燥而製造蓄熱體之方法、在基材上滴加蓄熱體形成用組成物以成形為塊狀之方法、以及將蓄熱體形成用組成物放入模具中進行成形之方法。
另外,依據需要,藉由從所獲得之基材與蓄熱體的體積體剝離基材,能夠獲得蓄熱體的單體。
蓄熱體形成用組成物中所包含之微膠囊及樹脂如上所述。
蓄熱體形成用組成物的製備方法並不受特別限制,例如,可列舉將分散有微膠囊之分散液(例如,水分散液)與分散有粒子狀的樹脂之分散液(例如,水分散液。所謂的膠乳。)進行混合之方法、以及將粉體狀的微膠囊與分散有粒子狀的樹脂之分散液進行混合之方法。
作為獲得粉體狀微膠囊的方法,可列舉從分散有上述微膠囊之分散液中除去溶劑以回收微膠囊之方法。回收微膠囊之方法並不受特別限制,例如,可列舉藉由傾析來回收分散有微膠囊之分散液中的微膠囊之方法。
作為基材,例如,可列舉樹脂基材、玻璃基材及金屬基材。作為樹脂基材中所包含之樹脂,可列舉聚酯(例:聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯)、聚烯烴(例:聚乙烯、聚丙烯)及聚胺酯。又,在基材中追加提高面內方向或膜厚方向的導熱性並使熱量從發熱部分向蓄熱部位快速地擴散之功能為較佳。作為基材,將金屬基材和石墨片或石墨烯片等導熱性材料組合而成之基材為更佳。
基材的厚度並不受特別限制,1~100μm為較佳,1~25μm為更佳,3~15μm為進一步較佳。
關於基材,為了提高與蓄熱體的密合性,對基材的表面進行處理為較佳。作為表面處理方法,例如,可列舉電暈處理、電漿處理及賦予作為易黏合層之薄層等。
構成易黏合層之材料並不受特別限制,可列舉樹脂,更具體而言,可列舉苯乙烯-丁二烯橡膠、胺酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚矽氧樹脂及聚乙烯樹脂。
易黏合層的厚度並不受特別限制,0.01~5μm為較佳,0.5~2μm為更佳。
另外,作為基材,可以使用能夠剝離之臨時基材。
作為塗佈方法,例如,可列舉模塗法、氣刀塗佈法、輥塗法、刮塗法、凹版塗佈法及簾塗法。
乾燥溫度的較佳範圍還取決於乾燥時之水分量,但在蓄熱體形成用組成物中含有水之情況下,從能夠更降低蓄熱體的空隙率之觀點考慮,20~130℃為較佳,30~120℃為更佳,33~100℃為進一步較佳。
關於乾燥時間,在膜中的水分即將完全乾燥之前結束為較佳,但在其範圍內,能夠更降低蓄熱體的空隙率之觀點考慮,30秒鐘以上為較佳,1分鐘以上為更佳。從蓄熱體的生產效率的觀點考慮,乾燥時間的上限越短越佳。
在進行乾燥之製程中,可以對塗佈膜實施平坦化處理。作為平坦化處理的方法,可列舉藉由輥、壓料輥及壓延輥等來對塗佈膜施加壓力以提高膜中的微膠囊的填充率之方法。
又,為了減少蓄熱體中的空隙率,使用容易變形之(變形率大之)微膠囊、形成塗佈膜時緩慢地進行乾燥,或者並不一次性形成厚的塗佈膜而分成多次進行塗佈等方法為較佳。
[蓄熱體的用途]
本發明的蓄熱體能夠適用於各種用途,例如,能夠用於電子器件(例如,移動電話(尤其,智慧手機)、便攜資訊終端、個人電腦(尤其,可攜式個人電腦)、遊戲機及遙控器等);汽車(例如,電池(尤其,鋰離子電池)、功率IC(Integrated Circuit:積體電路)等控制裝置、汽車導航、液晶顯示器、LED(Light Emitting Diode:發光二極體)燈及罐的保溫等);適合於白天氣溫急劇上升或室內取暖或製冷時溫度調節之建築材料(例如,地板材料、屋頂材料及墻壁材料等);適合於與環境溫度的變化或運動時或者安靜時的體溫變化等相應地調溫之服裝類(例如,內衣、上衣、防寒服及手套等);空調機;床上用品;儲存不需要之排出熱而將其用作熱能之排熱利用系統等用途。
其中,用於電子器件(尤其,可攜式電子器件)為較佳。該理由為如下。
作為抑制由電子器件的發熱引起之溫度上升之方法,一直以來使用了如下方法:藉由空氣流動將熱排出到電子器件的外部之方法;以及藉由熱管或散熱器等而使熱擴散到電子器件的整個殼體之方法。然而,近年來,從電子器件的薄型化及防水性的觀點考慮,由於電子器件的氣密性提高,難以採用藉由空氣流動排出熱之方法,因此在上述方法中採用使熱擴散到電子器件的整個殼體之方法。因此,在抑制電子器件的溫度上升中存在限制。
針對該問題,藉由將上述蓄熱體導入到電子器件內,能夠保持電子器件的氣密性及防水性之同時,抑制電子器件的溫度上升。亦即,藉由蓄熱體在電子器件內能夠形成可以儲熱一定時間之部分,因此能夠將電子器件內的發熱體的表面溫度保持在任意溫度範圍內。
[蓄熱構件]
本發明的蓄熱構件具有上述蓄熱體。
蓄熱體為片狀、板狀及膜狀之情況下,如後所述,蓄熱構件進一步具有其他層(例如,保護層)為較佳。又,蓄熱體為片狀、板狀及膜狀之情況下,從處理的觀點考慮,蓄熱構件可以在蓄熱體上具有基材。
<保護層>
蓄熱體為片狀、板狀及膜狀之情況下,蓄熱構件可以具有保護層。保護層係配置於蓄熱體上之層,在蓄熱構件具有基材之情況下,配置於與蓄熱體中之基材相反側的面側。保護層具有保護蓄熱體之功能。
保護層既可以配置成與蓄熱體接觸,亦可經由其他層配置在蓄熱體上。
構成保護層之材料並不受特別限制,樹脂為較佳,從耐水性及阻燃性更良好之觀點考慮,選自包括氟樹脂及矽氧烷樹脂之群組中之樹脂為較佳。
作為氟樹脂,可列舉公知的氟樹脂。作為氟樹脂,例如可列舉聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯及聚四氟丙烯。
氟樹脂可以係將單獨的單體聚合而成之均聚物,亦可以係將兩種以上單體共聚而成者。再者,可以係該等單體與其他單體的共聚物。
作為共聚物,例如可列舉四氟乙烯與四氟丙烯的共聚物、四氟乙烯與偏二氟乙烯的共聚物、四氟乙烯與乙烯的共聚物、四氟乙烯與丙烯的共聚物、四氟乙烯與乙烯醚的共聚物、四氟乙烯與全氟乙烯醚的共聚物、三氟氯乙烯與乙烯醚的共聚物及三氟氯乙烯與全氟乙烯醚的共聚物。
作為氟樹脂,例如可列舉AGC COAT-TECH Co.,Ltd.製的Obbligato(註冊商標)SW0011F、SIFCLEAR-F101、F102(JSR Corporation製造)、KYNAR AQUATEC(註冊商標)ARC、FMA-12(均為Arkema公司製造)。
矽氧烷樹脂係具有包含矽氧烷骨架之重複單元之聚合物,由下述式(1)表示之化合物的水解縮合物為較佳。
式(1) Si(X)n
(R)4-n
X表示水解性基。作為水解性基,例如可列舉烷氧基、鹵素基、乙醯氧基及異氰酸酯基。
R表示非水解性基。作為非水解性基,例如可列舉烷基(例如,甲基、乙基及丙基)、芳基(例如,苯基、甲苯基及均三甲苯基)、烯基(例如,乙烯基及烯丙基)、鹵烷基(例如,γ-氯丙基)、胺基烷基(例如,γ-胺基丙基及γ-(2-胺基乙基)胺基丙基)、環氧烷基(例如,γ-環氧丙氧基丙基及β-(3,4-環氧環己基)乙基)、γ-巰基烷基、(甲基)丙烯醯氧基烷基(γ-甲基丙烯醯氧基丙基)及羥烷基(例如,γ-羥丙基)。
n表示1~4的整數,3或4為較佳。
上述水解縮合物表示對由式(1)表示之化合物中的水解性基進行水解並對所獲得之水解物進行縮合來獲得之化合物。再者,作為上述水解縮合物,可以為所有水解性基被水解且水解物全部被縮合者(完全水解縮合物),亦可以為一部分水解性基被水解且一部分水解物被縮合者(部分水解縮合物)。亦即,上述水解縮合物可以為完全水解縮合物、部分水解縮合物或該等的混合物。
作為保護層,例如亦可以使用日本特開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,從蓄熱性的觀點考慮,可以使用在國際公開第2018/207387號及日本特開2007-031610號公報中記載之具有具備蓄熱性之聚合物之保護層。
保護層亦可包含除了樹脂以外的其他成分。作為其他成分,可列舉導熱性材料、阻燃劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑及防腐劑。
作為阻燃劑並不受特別限制,能夠使用公知的材料。例如,能夠使用“阻燃劑/阻燃材料的應用技術”(CMC出版)中記載之阻燃劑等,鹵素系阻燃劑、磷系阻燃劑或無機系阻燃劑為較佳。當期望在電子用途中抑制鹵素的混入等時,磷系阻燃劑或無機系阻燃劑為較佳。
作為磷系阻燃劑,可列舉磷酸三苯酯、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、多磷酸鹽、膦酸金屬鹽以及紅磷等。
又,與阻燃劑一併包含阻燃助劑亦較佳。作為阻燃助劑,例如,可列舉新戊四醇、亞磷酸及22氧4鋅12硼7水合物等。
保護層的厚度並不受特別限制,但50μm以下為較佳,0.01~25μm為更佳,0.5~15μm為進一步較佳。
用SEM觀察與厚度方向平行地裁切了保護層之裁切面,測定任意5個點,並將5個點的厚度進行平均之平均值設為厚度。
保護層的形成方法並不受特別限制,可列舉公知的方法。例如,可列舉藉由使包含樹脂或其前驅物之保護層形成用組成物與蓄熱體接觸而依據需要對形成於蓄熱體上之塗膜實施硬化處理之方法及將保護層貼合於蓄熱體上之方法。
以下,對使用保護層形成用組成物之方法進行詳述。
保護層形成用組成物中所包含之樹脂如上所述。
另外,樹脂的前驅物係指藉由硬化處理而成為樹脂之成分,例如,可列舉由上述式(1)表示之化合物。
保護層形成用組成物可以依據需要包含溶劑(例如,水及有機溶劑)。
使保護層形成用組成物與蓄熱體接觸之方法並不受特別限制,可列舉在蓄熱體上塗佈保護層形成用組成物之方法及在保護層形成用組成物中浸漬蓄熱體之方法。
另外,作為塗佈保護層形成用組成物之方法,可列舉使用浸塗機、模塗機、狹縫塗佈機、棒塗佈機、擠壓塗佈機、幕流塗佈機及噴塗機等公知的塗佈裝置、以及凹版印刷、網版印刷、平版印刷及噴墨印刷等印刷裝置之方法。
<密合層>
蓄熱體為片狀、板狀及膜狀之情況下,為了提高後述發熱體與蓄熱體的密合性,可以在與基材的蓄熱體相反的面側配置密合層。作為密合層,可列舉黏著層及黏合層。
黏著層的材料並不受特別限制,可列舉公知的黏著劑。
作為黏著劑,例如,可列舉丙烯酸系黏著劑、橡膠系黏著劑及聚矽氧系黏著劑。又,作為黏著劑的例子,可列舉“剝離紙/剝離薄膜及膠帶的特性評價及其控制技術”、資訊機構、2004年、第2章中記載之丙烯酸系黏著劑、紫外線硬化型黏著劑及聚矽氧黏著劑等。
另外,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。
黏合層的材料並不受特別限制,可列舉公知的黏合劑。
作為黏合劑,例如,可列舉胺基甲酸酯樹脂黏合劑、聚酯黏合劑、丙烯酸樹脂黏合劑、乙烯乙酸乙烯樹脂黏合劑、聚乙烯醇黏合劑、聚醯胺黏合劑及聚矽氧黏合劑。
密合層的形成方法並不受特別限制,例如,可列舉在蓄熱體上轉印密合層之方法及在蓄熱體上塗佈包含黏著劑或黏合劑之組成物而形成密合層之方法。
密合層的厚度並不受特別限制,0.5~100μm為較佳,1~25μm為更佳,1~15μm為進一步較佳。
<阻燃層>
蓄熱體為片狀、板狀及膜狀之情況下,蓄熱構件可以具有阻燃層。又,在蓄熱體中可以具有阻燃成分。阻燃層的位置並不受特別限制,即使與保護層成為一體,亦可設為另一層。在設為另一層之情況下,積層於上述保護層與上述蓄熱體之間為較佳。又,在與保護層成為一體之情況下,係指上述保護層具有阻燃性功能。尤其,在潛熱蓄熱材料係如石蠟般易燃材料之情況下,藉由具有阻燃性的保護層或阻燃層,能夠將蓄熱構件整體設為阻燃性。
作為阻燃性的保護層及阻燃層,若具有阻燃性,則並不受特別限制,但由聚醚醚酮樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚矽氧樹脂及含氟樹脂等阻燃性有機樹脂以及玻璃膜等無機素材形成為較佳。在此,玻璃膜例如能夠藉由將矽烷偶合劑或矽氧烷寡聚物塗佈於蓄熱體上並進行加熱或乾燥而形成。
作為形成具有阻燃性之保護層之方法,可以在上述保護層中混合阻燃劑而形成。作為阻燃劑,上述阻燃劑及二氧化矽等無機粒子為較佳。無機粒子的量及種類能夠依據面狀和/或膜質(包括樹脂種類在內)來調整。無機粒子的尺寸係0.01~1μm為較佳,0.05~0.3μm為更佳,0.1~0.2μm為進一步較佳。
無機粒子的含量相對於保護層的總質量為0.1~50質量%為較佳,1~40質量%為更佳。
從蓄熱量及阻燃性的觀點考慮,阻燃劑的含量相對於保護層的總質量為0.1~20質量%為較佳,1~15質量%為更佳,1~5質量%為進一步較佳。又,從蓄熱量及阻燃性的觀點考慮,阻燃性保護層的厚度為0.1~20μm為較佳,0.5~15μm為更佳,0.5~10μm為進一步較佳。
<著色層>
蓄熱體為片狀、板狀及膜狀之情況下,蓄熱構件可以具有著色層。又,在蓄熱體中可以具有著色成分。藉由設置著色層,在蓄熱體的色調變化時,亦能夠抑制蓄熱構件外觀的色調變化。又,能夠抑制處理時之摩擦或水等滲入蓄熱體中,並能夠抑制微膠囊的物理變化或化學變化,其結果,亦能夠抑制蓄熱體本身的色調變化。
著色層可以與保護層成為一體,亦可以配置為與蓄熱體接觸之另一層。
著色層包含著色劑以獲得目標色相為較佳。
作為著色劑,可列舉顏料及染料,從耐候性優異且能夠進而抑制蓄熱構件外觀的色調變化之觀點考慮,顏料為較佳,黑色顏料為更佳,碳黑為進一步較佳。另外,在使用碳黑之情況下,著色層的導熱性進一步得以提高。
作為顏料,可列舉以往公知的各種無機顏料及有機顏料。
作為具體的無機顏料,例如可列舉二氧化鈦、氧化鋅、鋅鋇白、輕質碳酸鈣、白碳、氧化鋁、氫氧化鋁及硫酸鋇等白色顏料,以及碳黑、鈦黑、鈦碳、氧化鐵及石墨等黑色顏料。
作為有機顏料,例如可列舉日本特開2009-256572號公報的0093段中所記載之有機顏料。
作為有機顏料,例如可列舉C.I.Pigment Red 177、179、224、242、254、255、264等紅色顏料、C.I.Pigment Yellow 138、139、150、180、185等黃色顏料、C.I.Pigment Orange 36、38、71等橙色顏料、C.I.Pigment Green 7、36、58等綠色顏料、C.I.Pigment Blue 15:6等藍色顏料及C.I.Pigment Violet 23等紫色顏料。
著色劑可以單獨使用一種,亦可以使用兩種以上。
著色層中之著色劑(例如,黑色顏料)的含量並不受特別限制,但從能夠進而抑制蓄熱構件外觀的色調變化之觀點考慮,相對於著色層總體積,2~30體積%為較佳,5~25體積%為更佳。
著色層可以包含黏合劑。
黏合劑的種類並不受特別限制,可列舉公知材料,樹脂為較佳。
從耐水性及阻燃性更良好之觀點考慮,作為樹脂,選自包括氟樹脂及矽氧烷樹脂之群組中之樹脂為較佳。由於著色層包含耐水性良好之選自包括氟樹脂及矽氧烷樹脂之群組中之樹脂,藉此能夠抑制微膠囊的化學變化,並能夠抑制蓄熱體的色調變化。
氟樹脂及矽氧烷樹脂的具體例如上所述。
著色層中之黏合劑的含量並不受特別限制,但從能夠進而抑制蓄熱構件外觀的色調變化之觀點考慮,相對於著色層總體積,50~98體積%為較佳,75~95體積%為更佳。
著色層中之黏合劑可以單獨使用一種,亦可以使用兩種以上。
著色層可以包含除了著色劑及黏合劑以外的其他成分。作為其他成分,可列舉導熱性材料、阻燃劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑及防腐劑。
著色層的厚度並不受特別限制,但0.1~100μm為較佳,0.5~10μm為更佳。
用SEM觀察與厚度方向平行地裁切了著色層之裁切面,測定任意5個點的厚度,並將5點的厚度進行平均之平均值設為厚度。
作為著色層的較佳形態之一,可列舉著色層的膜厚為15μm以下,著色層的光學濃度為1.0以上之形態。若光學濃度在上述範圍內,則在著色層薄的情況下,亦能夠進而抑制蓄熱構件外觀的色調變化。
上述光學濃度為1.2以上為較佳。上限並不受特別限制,但6.0以下為較佳。
作為上述光學濃度的測定方法,使用X-rite eXact(X-Rite Inc.製造),在無濾光片、濃度狀態為ISO狀態T、D50/2°下進行測定。另外,作為光學濃度,在Xrite的OD值中採用K值。
著色層的形成方法並不受特別限制,可列舉公知的方法。例如,可列舉使包含著色劑及黏合劑或其前驅物之著色層形成用組成物與蓄熱體接觸、並依據需要對形成於蓄熱體上之塗膜實施硬化處理之方法。
以下,對上述方法進行詳述。
著色層形成用組成物中所包含之著色劑及黏合劑如上所述。
著色層形成用組成物中所包含之黏合劑的前驅物係指,藉由硬化處理而成為黏合劑之成分,例如,可列舉上述由式(1)所表示之化合物。
著色層形成用組成物可以依據需要包含溶劑(例如,水及有機溶劑)。
使著色層形成用組成物與蓄熱體接觸之方法並不受特別限制,可列舉在蓄熱體上塗佈著色層形成用組成物之方法及在著色層形成用組成物中浸漬蓄熱體之方法。
另外,作為塗佈著色層形成用組成物之方法,與在塗佈保護層形成用組成物之方法中列舉之方法相同。
著色層可以設置於蓄熱體的整個表面,亦可以在其一部分設置成圖案狀。
<其他構件>
在蓄熱體為片狀、板狀及膜狀之情況下,蓄熱構件可以具有配置於與蓄熱體中的保護層相反的面側之基材、配置於與上述基材中的蓄熱體相反的面側之密合層及配置於與上述密合層中的上述基材相反的面側之臨時基材。藉此,在蓄熱構件的保管時及搬送時等,能夠抑制蓄熱體的損傷等。
關於基材及密合層,如上所述。又,臨時基材的具體例與基材的具體例相同。具有剝離面之基材為較佳。
在使用蓄熱構件時,從蓄熱構件剝離臨時基材。
[電子器件]
本發明的電子器件具有上述蓄熱構件或蓄熱體及發熱體。
關於蓄熱構件如上所述。
<發熱體>
發熱體係在電子器件中之存在發熱情況之構件,例如可列舉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)器件等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(尤其鋰離子二次電池)。
發熱體可以配置成與蓄熱構件接觸,亦可以經由其他層(例如,後述導熱性材料)配置於蓄熱構件。
<導熱性材料>
電子器件進一步具有導熱性材料為較佳。
導熱性材料係指具有將從發熱體產生之熱傳遞到其他介質之功能之材料。
作為導熱性材料的“導熱性”,導熱係數為10Wm-1
K-1
以上為較佳。亦即,導熱性材料係導熱係數為10Wm-1
K-1
以上之材料為較佳。導熱係數(單位:Wm-1
K-1
)係利用閃光法在25℃的溫度下藉由依據日本工業標準(JIS)R1611之方法測定之值。
作為電子器件可以具有之導熱性材料,例如,可列舉金屬板、散熱片及矽脂,較佳地使用金屬板或散熱片。
電子器件具有上述蓄熱構件、配置於蓄熱構件上之導熱性材料、配置於與導熱性材料中的蓄熱構件相反的面側之發熱體為較佳。又,電子器件具有上述蓄熱構件、配置於蓄熱構件上之金屬板及配置於與金屬板中的蓄熱構件相反的面側之發熱體為更佳。
上述蓄熱構件具有保護層之情況下,作為電子器件的較佳態樣之一,可列舉具有上述蓄熱構件、配置於與上述蓄熱構件中的上述保護層相反的面側之金屬板及配置於與上述金屬板中的上述蓄熱構件相反的面側之發熱體。換言之,依序積層有保護層、蓄熱體、金屬板及發熱體之態樣為較佳。
(金屬板)
金屬板具有保護發熱體、以及將從發熱體生成之熱傳遞至蓄熱體之功能。
金屬板中之與設置有發熱體之面相反的一側的面可以與蓄熱體接觸,亦可以經由其他層(例如,散熱片、密合層或基材)配置有蓄熱體。
作為構成金屬板之材料,可列舉鋁、銅及不銹鋼。
(散熱片)
散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,具有散熱材料為較佳。作為散熱材料,例如可列舉碳、金屬(例如,銀、銅、鋁、鐵、鉑、不鏽鋼及鎳)以及矽。
作為散熱片的具體例,可列舉銅箔片、金屬覆膜樹脂片、含金屬樹脂片及石墨烯片,使用石墨烯片為較佳。散熱片的厚度並不受特別限制,但10~500μm為較佳,20~300μm為更佳。
<熱管、均溫板>
電子器件還具有選自包括熱管及均溫板之群組中之熱傳輸構件為較佳。
熱管及均溫板均由金屬等形成,並且至少具備具有中空結構之構件和封入於其內部空間之熱傳遞介質亦即工作流體,在高溫部(蒸發部)中工作流體蒸發(氣化)而吸收熱,在低溫部(冷凝部)中經氣化之工作流體冷凝而釋放熱。熱管及均溫板具有如下功能:藉由在其內部的工作流體的相變,將熱從與高溫部接觸之構件傳輸到與低溫部接觸之構件。
在電子器件具有蓄熱構件和選自由熱管及均溫板組成之群組中之熱傳輸構件之情況下,蓄熱構件與熱管或均溫板接觸為較佳,蓄熱構件與熱管或均溫板的低溫部接觸為更佳。
又,在電子器件具有蓄熱構和選自包括熱管及均溫板之群組中之熱傳輸構件之情況下,蓄熱構件具有之本發明的蓄熱體中所包含之蓄熱材料的相變溫度與熱管或均溫板工作之溫度區域重複為較佳。作為熱管或均溫板工作之溫度區域,例如可列舉在各自的內部,工作流體可以發生相變之溫度範圍。
熱管至少具有管狀構件和封入於其內部空間之工作流體。熱管在管狀構件的內壁上具有基於毛細管現象之成為工作流體的流路之吸液芯結構,在其內側具有設置有成為氣化工作流體的通道之內部空間之截面結構為較佳。作為管狀構件的形狀,可列舉圓管狀、角管狀及扁平橢圓管狀等。管狀構件可以具有彎曲部。又,熱管可以係具有管狀構件以迴路狀連結之結構之迴路式熱管。
均溫板至少具有具備中空結構之平板狀構件和封入於其內部空間之工作流體。均溫板在平板狀構件的內表面上具有與熱管相同的吸液芯結構為較佳。在均溫板中,從大致與平板狀構件的一個主表面接觸之構件吸收熱,並將熱釋放到與另一個主表面接觸之構件,藉此傳輸熱。
構成熱管及均溫板之材料若係導熱性高的材料,則並不受特別限制,可列舉銅及鋁等金屬。
作為封入於熱管及均溫板的內部空間之工作流體,例如可列舉水、甲醇、乙醇及氟氯烷(CFC)替代物,可以與所適用之電子器件的溫度範圍相應地適當選擇使用。
<其他構件>
電子器件可以包括保護層、蓄熱體、導熱性材料、發熱體及除了上述熱傳輸構件以外的其他構件。作為其他構件,可列舉基材及密合層。關於基材及密合層,如上所述。
電子器件可以在蓄熱體與金屬板之間具有選自包括散熱片、基材及密合層之群組中之至少一種構件。在蓄熱體與金屬板之間配置有散熱片、基材及密合層中的2個以上的構件之情況下,配置成從蓄熱體側朝向金屬板側依序配置有基材、密合層及散熱片為較佳。
又,電子器件可以在金屬板與發熱體之間具有散熱片。
電子器件的具體例如上所述,因此省略其說明。
[實施例]
以下,藉由實施例更具體地說明本發明,但本發明只要不超出其主旨,則並不受以下實施例的限制。
<實施例1>
(微膠囊分散液的製備)
在60℃下加熱溶解二十烷(潛熱蓄熱材料;熔點37℃、碳數為20的脂肪族烴)100質量份,從而得到加入乙酸乙酯120質量份之溶液A。
接著,將N,N,N’,N’-四(2-羥丙基)乙二胺(ADEKA聚醚EDP-300,ADEKA CORPORATION)0.1質量份加入到正在攪拌之溶液A中而得到了溶液B。
再者,將溶解於甲基乙基酮1質量份之甲苯二異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物(Barnock D-750、DIC CORPORATION)10質量份加入到正在攪拌之溶液B中,得到了溶液C。
然後,在水140質量份中作為乳化劑溶解了聚乙烯醇(KURARAY POVAL(註冊商標)KL-318(KURARAY CO.,LTD製;PVA(Polyvinyl alcohol:聚乙烯醇))10質量份之溶液中加入上述溶液C進行乳化並分散。在乳化分散後的乳化液中加入水250質量份,一邊攪拌所獲得之溶液,一邊加溫至70℃,一邊繼續攪拌1小時之後,冷卻至30℃。在冷卻後的溶液中進而加入水以調整濃度,從而得到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%。微膠囊的體積基準的中值粒徑為20μm。又,微膠囊的膠囊壁的厚度為0.1μm。
又,作為壓入硬度計而使用FISCHER INSTRUMENTS製造的HM2000型微小硬度計,並藉由上述方法測定從所獲得之分散液中取出之微膠囊的變形率之結果,微膠囊的變形率為41%。
(微膠囊粉體的製備)
在內含二十烷之微膠囊分散液(100質量份)中加入水(800質量份),攪拌30分鐘之後,在80℃下靜置4小時,藉此分離成凝聚了微膠囊之上層和作為水相之下層。未吸附到微膠囊上之乳化劑亦即聚乙烯醇溶解於作為水相之下層中。
然後,在除去作為水相之下層之後,對殘留固體成分(微膠囊凝聚物)中加入水(800質量份),攪拌30分鐘,在80℃下靜置4小時,從而分離成微膠囊所凝聚之上層和作為水相之下層之後,重複了4次除去作為水相之下層的操作。用不織布包裹所獲得之微膠囊凝聚物,一邊使其鬆散,一邊施加冷風以使其乾燥,獲得了微膠囊粉體。
(蓄熱體形成用組成物的製備)
在微膠囊粉體(13.3質量份)中加入Super flex E2000(3.9質量份)及水(1.3質量份),並用攪拌轉子攪拌了4小時。然後,在所獲得之溶液中加入Cellogen EP水溶液(Cellogen EP相對於水溶液總質量之濃度:1質量%)(1.2質量份)及1,2-(雙(3,3,4,4,5,5,6,6,6-奈米氟己基羰基))乙磺酸鈉(以下,亦稱為“化合物A”。)水溶液(化合物A相對於水溶液的總質量的濃度:2質量%)(0.23質量份),並用攪拌轉子攪拌4小時,獲得了蓄熱體形成用組成物1。
然後,在剝離膜上滴加所獲得之蓄熱體形成用組成物1(5cc),作為直徑30mm的大小,在85℃下乾燥2小時而製造了無裂縫裂紋之蓄熱體(厚度:5400μm)。
所獲得之蓄熱體的空隙率為5體積%。又,蓄熱體的吸熱量為160J/cc。
<實施例2~3、比較例1>
將所使用材料的種類變更為如表1所示,除此以外,按照與實施例1相同的順序製作出蓄熱體。
<評價>
對在實施例及比較例中所獲得之蓄熱體實施了以下評價。
(空隙率的測定)
使用X射線CT裝置按照上述方法算出了蓄熱體的空隙率。
另外,空隙率係藉由剝離剝離膜,並用X線CT裝置僅對蓄熱體部分進行了分析。
(吸熱量的測定)
藉由示差掃描熱量測定法測定而算出了所獲得之蓄熱體的吸熱量。
另外,蓄熱體的潛熱容量係測定了剝離了剝離膜之蓄熱體本身的吸熱量。
(處理性評價)
將蓄熱體切斷成15mm×25mm而準備了測定用樣品。目視觀察了把持測定用樣品的長邊兩側的1cm份,並沿著測定樣品的長邊方向拉伸0.5cm時之缺陷(裂縫及缺口)在蓄熱體中的產生。依據以下基準進行了評價。實際應用上“0”或“1”為較佳。
將未產生缺陷之情況設為“0”、將產生非常輕微的裂縫之情況設為“1”、將產生裂縫及缺口的缺陷之情況設為“2”。
表1中,“樹脂”欄的“固體成分(%)”欄表示記載於“樹脂”欄的“種類”欄中之各市售品中的固體成分濃度(質量%)。
表1中的“樹脂”欄的“Tg(℃)”欄表示所使用之市售品中的樹脂的玻璃轉移溫度(℃)。
表1中的“樹脂”欄的“斷裂伸長率”欄表示所使用之市售品中的樹脂的斷裂伸長率(%)。
表1中的“樹脂含量(質量%)”欄表示相對於蓄熱體的總質量的樹脂的含量(質量%)。
表1中的“蓄熱材料含量(質量%)”欄表示相對於蓄熱體的總質量的蓄熱材料的含量(質量%)。
記載於表1中之Super flex E2000係由DKS Co.Ltd.出售之市售品,Super flex E2000中所包含之樹脂係聚胺酯。
記載於表1中之Super flex 300係由DKS Co.Ltd.出售之市售品,Super flex 300中所包含之樹脂係聚胺酯。
記載於表1中之Super flex E4800係由DKS Co.Ltd.出售之市售品,Super flex E4800中所包含之樹脂係聚胺酯。
記載於表1中之KURARAY POVAL KL-318係由DKS Co.Ltd.出售之市售品,KURARAY POVAL KL-318中所包含之樹脂係聚乙烯醇。
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 比較例1 | ||
材料 | 微膠囊粉體 (質量份) | 13.33 | 12.53 | 12.71 | 12.53 |
樹脂 | 種類 | Super flex E2000 | Super flex 300 | Super flex E4800 | KURARAY POVAL KL-318 |
固體成分(%) | 50 | 30 | 40 | 30 | |
質量份 | 3.9 | 6.1 | 4.7 | 6.1 | |
Tg(℃) | -38 | -42 | -65 | 65 | |
彈性模數(MPa) | 10 | 5 | 4 | 20 | |
斷裂伸長率(%) | 1350 | 1500 | 720 | 190 | |
水 (質量份) | 1.3 | 0.0 | 1.3 | 0.0 | |
Cellogen EP水溶液 (質量份) | 1.2 | 1.1 | 1.2 | 1.1 | |
化合物A水溶液 (質量份) | 0.23 | 0.22 | 0.22 | 0.22 | |
評價 | 空隙率(體積%) | 5 | 7 | 8 | 25 |
樹脂含量(質量%) | 13 | 13 | 13 | 13 | |
蓄熱材料含量(質量%) | 78 | 78 | 78 | 78 | |
吸熱量(J/cc) | 160 | 157 | 155 | 126 | |
處理性評價 | 0 | 1 | 1 | 2 |
如表1所示,確認到本發明的蓄熱體顯示出所期望的效果。
其中,在空隙率為5體積%以下之情況下,確認到處理性更優異。
無。
Claims (15)
- 一種蓄熱體,其包含內含蓄熱材料之微膠囊及樹脂,其中 前述蓄熱材料的含量相對於蓄熱體的總質量為65質量%以上, 空隙率小於10體積%。
- 如請求項1所述之蓄熱體,其中 前述樹脂的含量相對於前述蓄熱體的總質量為20質量%以下。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述樹脂的彈性模數為15MPa以下。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述樹脂的玻璃轉移溫度為50℃以下。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述樹脂的斷裂伸長率為300%以上。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述微膠囊的膠囊壁的厚度相對於前述微膠囊的體積基準的中值粒徑之比例為0.0075以下。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述微膠囊的膠囊壁的厚度為0.20μm以下。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述微膠囊的變形率為35%以上。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述微膠囊的膠囊壁及前述樹脂具有相同的官能基。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述樹脂包含選自包括聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之群組中之至少一種。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述樹脂及前述微膠囊的膠囊壁雙方包含選自包括聚胺酯、聚脲及聚胺酯脲之群組中之至少一種。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其中 前述空隙率為5體積%以下。
- 如請求項1或請求項2所述之蓄熱體,其厚度為0.5mm以上。
- 一種蓄熱體的製造方法,其為如請求項1至請求項13之任一項所述之蓄熱體的製造方法,其使用包含前述微膠囊、前述樹脂及水之蓄熱體形成用組成物來製造前述蓄熱體。
- 如請求項14所述之蓄熱體的製造方法,其中 前述蓄熱體形成用組成物中的前述樹脂為粒子狀。
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