JP7253690B2

JP7253690B2 - 断熱シートおよびその製造方法

Info

Publication number: JP7253690B2
Application number: JP2019070007A
Authority: JP
Inventors: 一茂小山
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2039-04-01
Also published as: JP2020169657A

Description

本開示は、高い断熱性を有する断熱シートおよびその製造方法に関する。

各種電子機器の大電力化に伴い搭載される発熱部品の発熱量は大きくなる傾向にある。さらに、電子機器の小型化も相まって狭スペースで使用可能な熱対策シートが求められている。熱対策シートは、大別して熱を伝達する熱伝導シートあるいは熱の伝達を遮る断熱シートがあげられる。いずれの熱対策シートも高い熱特性とシートの薄型化が求められる。

特許文献１には、シリカキセロゲルを含む断熱シートが開示されている。

国際公開第２０１８／１００８９７号

しかしながら、特許文献１の断熱シートでは、断熱材１１の側面には、粘着材が形成されていないため、断熱材１１の側面と保護シート１４ａおよび１４ｂとは接合していない。なお、断熱材の表面１１４ａ、１１４ｂ上に設けた粘着材が断熱材１１の側面にまで回り込んだ場合にも、粘着材と断熱材１１とは接合しにくいため、断熱材１１の側面と保護シート１４ａおよび１４ｂとは十分接合していない。さらに、断熱材１１の厚みが大きくなると、その側面近傍では、保護シート１４ａおよび１４ｂに生じる段差が大きくなる。その結果、保護シート１４ａおよび１４ｂと断熱材１１との間の隙間が大きくなるため、保護シート１４ａおよび１４ｂが剥離しやすくなる。

本開示の断熱シートは、一方の主面と、一方の主面と反対側の他方の主面と、側面と、を有する断熱層とを備える。さらに断熱層の側面に設けられている側面保護層と、一方の主面側で断熱層と側面保護層とを覆う第１保護シートと、他方の主面側で断熱層と側面保護層とを覆う第２保護シートとを備える。断熱層の熱伝導率は、第１保護層、第２保護層および側面保護層のいずれの熱伝導率よりも低く、断熱層の側面における外周は、側面保護層に囲われており、第１保護シートおよび第２保護シートのそれぞれは、側面保護層に接着している。

本開示の断熱シートは、断熱層の側面を囲む側面保護層が第１保護シートおよび第２保護シートと接着しているため、断熱シートの端部において、第１保護シートおよび第２保護シートが剥離しにくい。その結果、断熱層を十分に封止することができる。

図１は、実施の形態１における断熱シートの上面図である。図２は、図１のｉｉ－ｉｉ線における断熱シートの断面図である。図３は、図２の端部近傍領域Ｐを示す断面図である。図４は、実施の形態１における断熱シートの製造工程を示す断面図である。図５は、実施の形態１における断熱シートの製造工程を示す断面図である。図６は、実施の形態１における断熱シートの製造工程を示す断面図である。図７は、図４の状態における断熱シートの上面図である。図８は、実施の形態２における断熱シートの断面図である。図９は、実施の形態２における断熱シートの製造工程を示す断面図である。図１０は、実施の形態２における断熱シートの製造工程を示す断面図である。

以下で説明する実施の形態は、いずれも一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、以下では、全ての図を通じて同一または相当する要素には同じ符号を付して、その重複する説明を省略する。
（実施の形態１）
＜断熱シートの構成の説明＞
図１は、本開示の断熱シート１の上面図である。図２は、断熱シート１のｉｉ－ｉｉ線における断面図である。図３は、断熱シートの端部近傍領域Ｐを示す断面図である。

また、図３を参照して、断熱シート１は、断熱層２の側面２ｓから繊維２ｆが露出しているとともに、露出した繊維２ｆは、側面保護層３の内部にも配置されている。これにより、断熱層２の側面２ｓと側面保護層３とは、強固に接合されている。この側面保護層３を構成するアクリル変性シリコーン樹脂は、断熱層２を構成するシリカキセロゲルとは接着し難いが、繊維２ｆの一部が側面保護層３の内部にも配置されることで断熱シート１は高い形状保持性を備える。

また、保護シート４は、断熱層２の一方の主面２ａと当接し、保護シート５は、断熱層２の他方（主面２ａとは反対側）の主面２ｂと当接している。

上述した通り、本開示の断熱シート１においては、保護シート４、５と断熱層２の外周を囲むように形成されている側面保護層３とがそれぞれ接着されているので、断熱層２を封止することができる。

また、側面保護層３を有する断熱シート１は、断熱層２の側面２ｓ近傍において、保護シート４、５に段差が生じにくいので、保護シート４、５と断熱層２との間に隙間が生じにくい。さらに、断熱層２の側面２ｓから露出している繊維２ｆが側面保護層３の内部にも配置されているので、断熱層２の側面２ｓと側面保護層３は、強固に接合されている。これにより、断熱シート１の端部において、保護シート４、５の剥離が生じにくい。その結果、断熱層２の封止性をさらに高めることができる。

また、保護シート４、５と側面保護層３との密着力は、１Ｎ／ｍｍ以上であれば良い。この密着力を１Ｎ／ｍｍ以上とすることで断熱層２の高い封止性を保持することができる。また、この密着力の上限値は特に限定されるものではないが、現実的には４Ｎ／ｍｍ以下程度である。

なお、断熱層２を構成する不織布の熱伝導率は０.０３０Ｗ／ｍＫ～０.０６０Ｗ／ｍＫであるが、シリカキセロゲルの熱伝導率は０．０１０Ｗ／ｍＫ～０．０１５Ｗ／ｍＫであり、これら不織布とシリカキセロゲルとからなる断熱層２の熱伝導率は、０．０１４Ｗ／ｍＫ～０．０３０Ｗ／ｍＫと非常に低い。シリカキセロゲルは、シリカキセロゲル微粒子の凝集体であり、内部に６８ｎｍ以下の細孔径を有する細孔を有する。シリカキセロゲル
微粒子は、この細孔によって内部における空気の流動を抑制するため、断熱層２の高い断熱性能を実現することができる。

ここで、断熱層２の厚みは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。断熱層２の厚みを０．１ｍｍ以上とすることで、高い断熱性能を実現することができる。また、断熱層２の厚みを５.０ｍｍ以下とすることで断熱層２内におけるキセロゲル微粒子の密度を高く保持することができ、断熱層２の厚みに対する断熱性能を高くすることができる。

また、保護シート４、５は、ＰＥＴ以外にポリイミド、ポリエチレンなどで構成してもよい。

また、側面保護層３を構成するアクリル変性シリコーン樹脂の熱伝導率は、０．２０Ｗ／ｍＫである。側面保護層３の熱伝導率が大きくなると、断熱シート１の断熱性能が低下するので、側面保護層３は、熱伝導率がアクリル変性シリコーン樹脂と同程度のシリル化ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂などであってもよい。

なお、断熱シート１は、複数の断熱層２を積層した構成であってもよい。断熱層２を複数重ね合せることで、より高い断熱性能を実現することができる。

このとき、複数の断熱層２どうしを接着材で接着してもよい。断熱層どうしを接着材で接着することで、断熱層どうしのずれを抑制することができる。接着材の主成分の樹脂材料としては、アクリル変性シリコーン樹脂、シリル化ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂等があげられる。

また、断熱層に含まれるシリカキセロゲル微粒子は、有機溶剤により溶出すると、上述したシリカキセロゲル微粒子の微細構造が破壊され、断熱層の断熱性能が低下する。このため、接着材としては、有機溶剤が含まれていないものが好ましいが、接着材中の有機溶剤の含有量が主成分の樹脂材料に対して１０％以下であれば、シリカキセロゲル微粒子の溶出を抑制することができる。この有機溶剤としては、アルコール、アセトンおよびヘキサン等があげられる。
＜断熱シートの製造方法の説明＞
次に、断熱シート１の製造方法について詳細に説明する。

図４～図６は、本開示の断熱シート１の製造方法を示すフロー図である。図７は、図４で示す状態における上面図である。なお、図４～図６は、図７のＶｉ－Ｖｉ線における断面を示す局所断面図である。

図４を参照して、まず、保護シート５を準備し、複数の断熱層２を保護シート４ａの上面に、格子状に配置する。なお、図７を上面視したときの上下左右に位置する断熱層２どうしの間隔は、３ｍｍである。

次に、図５を参照して、それぞれの断熱層２の間にアクリル変性シリコーン樹脂からなる充填材３ａを塗布する。このとき、断熱層２の側面２ｓに充填材３ａが当接するように塗布する。その後、空気中の水分により、充填材３ａを硬化させることにより、各断熱層２の外周を囲む側面保護層３を得る。

次に、図６を参照して、各断熱層２と側面保護層３との上面に、これらを覆う保護シート４を設け、加圧することにより、側面保護層３と保護シート４とを接着する。これにより、各断熱層２は、保護シート４、５および側面保護層３により封止される。

最後に、図６に示すように、側面保護層３が形成されている領域で、切断線Ｌに沿って、保護シート４、５および側面保護層３を切断する。これにより、図１、図２に示す断熱シート１を複数得ることができる。

この製造方法により、側面保護層３を断熱層２の外周を囲むように容易に形成することができ、保護シート４、５と側面保護層３とで断熱層２を封止した断熱シート１を容易に製造することができる。

また、断熱層２の側面２ｓ近傍において、保護シート４、５に段差が生じにくく、保護シート４、５と断熱層２との間に隙間が生じにくい断熱シート１の構成を容易に製造することができる。

また、断熱層２の側面２ｓから露出している繊維２ｆを側面保護層３の内部に容易に配置することができる。
（実施の形態２）
＜断熱シートの構成の説明＞
図８は、実施の形態２における断熱シート１１を示す断面図である。断熱シート１１は、保護シート４、５と側面保護層１３との間にアクリル変性シリコーン樹脂からなる接着材６を備える。保護シート４、５と側面保護層１３とは、それぞれ、この接着材６により接着されている。その他の構成は、実施の形態１の断熱シート１と同様の構成であり、同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

断熱シート１１では、保護シート４、５と側面保護層３とは、接着材６により接着されているので、側面保護層３自体が接着性を有する必要はない。従って、側面保護層１３の材料選択性が広がり、より封止性能に優れた、または、より熱伝導率の小さい材料を用いることができる。このような側面保護層３としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等があげられる。

また、接着材としては、アクリル変性シリコーン樹脂の他に、シリル化ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂等であってもよい。

また、断熱層２に含まれるシリカキセロゲル微粒子の有機溶剤による溶出を抑制するため、接着材としては、有機溶剤が含まれていないものが好ましいが、接着層中の有機溶剤の含有量が主成分の樹脂材料に対して１０％以下であれば、シリカキセロゲル微粒子の溶出を抑制することができる。この有機溶剤としては、アルコール、アセトンおよびヘキサン等があげられる。
＜断熱シートの製造方法の説明＞
次に、断熱シート１１の製造方法について詳細に説明する。図９、図１０は、本開示の断熱シート１１の製造方法の一部を示すフロー図である。

図４を参照して、保護シート４上に複数の断熱層２を格子状に配置する工程までは、実施の形態１と同様である。

次に、図９を参照して、それぞれの断熱層２の間で保護シート４上にアクリル変性シリコーン樹脂からなる接着材６を塗布した後、融点以上に加熱した溶融状態のポリエチレンからなる充填材１３ａを、接着材６上に充填、塗布する。このとき、断熱層２の側面２ｓに充填材１３ａが当接するように塗布する。その後、冷却することにより、充填材１３ａは硬化し、各断熱層２の外周を囲む側面保護層１３が形成される。さらに、各断熱層２の間の側面保護層１３上に接着材６を塗布する。

次に、図１０を参照して、各断熱層２と接着材６が形成された側面保護層１３との上面に、これらを覆う保護シート５を配置する。これにより、側面保護層１３上の接着材６により、側面保護層１３と保護シート５とが接着される。これにより、各断熱層２は、保護シート４、５および側面保護層１３により封止される。

最後に、側面保護層１３が形成されている領域で、切断線Ｌに沿って、保護シート４、５および側面保護層１３を切断する。これにより、図８に示す断熱シート１１を複数得ることができる。

この製造方法では、接着材６を側面保護層１３と保護シート４、５のそれぞれの間に配置している。これにより、実施の形態１で行った、加熱や加圧を行う工程が不要で、側面保護層１３と保護シート４、５とを容易に接着することができる。

その他の効果は、実施の形態１と同様である。

各種電子機器の発熱による熱伝導を遮断する断熱シートに関する。

１、１１断熱シート
２断熱層
２ｆ繊維
３、１３側面保護層
４、５保護シート
６接着材

Claims

繊維体を含み、一方の主面と、前記一方の主面と反対側の他方の主面と、側面と、を有する断熱層と、
前記断熱層の前記側面における外周を囲み、前記側面に設けられている側面保護層と、
前記一方の主面側で前記断熱層と前記側面保護層とを覆い、前記側面保護層と接合されている第１保護シートと、
前記他方の主面側で前記断熱層と前記側面保護層とを覆い、前記側面保護層と接合されている第２保護シートと、
を備え、
前記側面において、前記繊維体の繊維の一部が、前記側面保護層の内部に配されており、
前記断熱層の熱伝導率は、前記第１保護シート、前記第２保護シートおよび前記側面保護層のいずれの熱伝導率よりも低い、
断熱シート。
前記第１保護シートおよび前記第２保護シートのそれぞれと、前記側面保護層とは、前記側面保護層が有する接着力により接着している、
請求項１に記載の断熱シート。
前記第１保護シートと前記側面保護層との間および前記第２保護シートと前記側面保護層との間のそれぞれに接着材をさらに備え、
前記第１保護シートおよび前記第２保護シートとのそれぞれと、前記側面保護層とは、接着材を介して接着している、
請求項１に記載の断熱シート。
前記断熱層は、シリカキセロゲルをさらに含み、
前記繊維体の繊維の一部により、前記断熱層の前記側面と前記側面保護層とが接合されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載の断熱シート。
第１保護シートに第１断熱層と第２断熱層とを互いに間隔をあけて配置するステップと、
互いに対向する前記第１断熱層の側面と前記第２断熱層の側面との間に樹脂層を設けるステップと、
前記第１断熱層と前記第２断熱層と前記樹脂層とを覆う第２保護シートを配置するステップと、
前記樹脂層の領域を切断して、前記第１断熱層と、前記第２断熱層とを分離するステップを含む、
断熱シートの製造方法。
前記第１断熱層と前記第２断熱層とのそれぞれは、前記側面から露出する繊維体を含み、
前記樹脂層を設けるステップは、露出した前記繊維の一部を、前記樹脂層の内部に配するステップをさらに含む、
請求項５に記載の製造方法。
前記第１保護シートおよび前記第２保護シートのそれぞれと前記樹脂層とは、前記接着材を介して接着している、
請求項６に記載の断熱シートの製造方法。