专利名称：多孔片材及其制造方法以及隔热片的制作方法
技术领域：
本发明涉及多孔片材及其制造方法以及隔热片。
背景技术：
隔热材料被应用于温度变化给其功能带来较大影响的精密仪器、冰箱等家电制 品、洁净室的墙壁或天花板等各种制品中。以往，作为隔热材料，可以使用例如聚氨酯 泡沫等聚合物的发泡体、玻璃棉。这些材料的隔热性优良，而且轻量且廉价，因此在广 泛的领域中作为隔热材料使用。此外，作为高强度的隔热材料，还提出了通过使基体树 脂浸渍到织物或无纺布中而形成的纤维强化塑料隔热材料(参照专利文献1)等。但是，这些隔热材料存在产生静电的问题。因此，作为防止产生静电的隔热 材料，提出了例如在隔热层之间插入了金属板的隔热材料、涂布有防静电剂的隔热材料 (参照专利文献2和专利文献3)。然而，在为在隔热层之间插入了金属板的隔热材料的 情况下，为了插入金属板而需要粘接工序，进而还需要强化层間的粘接强度。因此，存 在制造工序数增加的问题。另一方面，在为使用了防静电剂的隔热材料的情况下，由于 需要防静电剂的涂布工序，因此存在制造工序数增加的问题。此外，还存在防静电能力 发生经时性变化的问题。专利文献1 日本专利第2709371号公报专利文献2:日本特公平3-8248号公报专利文献3 日本特公平5-25668号公报
发明内容
如以上所述，以往难以通过简便的方法提供能够抑制静电的产生的隔热材料。因此，本发明的目的在于，提供一种可用作能够抑制静电的产生且具有充分的 隔热性的隔热材料的片材。本发明的多孔片材的制造方法，包括⑴准备多个含有聚四氟乙烯(以下，记载为PTFE)和碳粒子的片状成形体的工 序；禾口(II)将多个所述片状成形体叠合后进行轧制的工序。本发明的多孔片材含有PTFE和碳粒子，其在厚度方向的热导率为0.05w/mK以 上且O.lw/mK以下，且在厚度方向的体积电阻率为0.5 Ω · cm以上且2 Ω · cm以下。本发明还提供使用通过上述本发明的多孔片材的制造方法得到的多孔片材或使 用上述本发明的多孔片材制作而成的隔热片。发明效果根据本发明的多孔片材的制造方法，能够得到热导率低、且具有高导电性的多 孔片材。此外，本发明的多孔片材具有充分的隔热性和高导电性。因此，根据本发明， 能够通过简便的方法提供可用作能够抑制静电的产生、且具有充分的隔热性的隔热材料的多孔片材。
具体实施例方式以下，对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的记载并非是对本发明的限定。本实施方式的多孔片材的制造方法，包括⑴准备多个含有PTFE和碳粒子的 片状成形体的工序，和(II)将多个所述片状成形体叠合后进行轧制的工序。对工序⑴的例子进行说明。首先，对工序⑴中准备的片状成形体的一个例子进行说明。将PTFE细粉、碳 粒子和成形助剂混合，制作糊状的混合物。该混合优选在尽可能抑制PTFE的纤维化的 条件下进行。具体而言，优选的是通过减小转速、缩短混合时间而不混炼地进行混合。 通过如此地进行混合，以PTFE为基体的片状物的加工变得容易。碳粒子只要能够负载 于PTFE基体而不发生脱落、且能够赋予所得的多孔片材充分的导电性即可，因此没有特 别的限制，但优选粒径20 60nm的碳粒子。另外，这里的粒径是通过用SEM(扫描电 子显微镜，ScanningElectronMicroscope)观察任意10个位置、并测定各个位置处的10个 (共计100个)粒径、从而算出平均值的方法而得到的值。作为碳粒子，可以使用例如炭 黑。碳粒子的添加量为例如60 90重量％。成形助剂可以使用例如十二烷、癸烷等饱 和烃。成形助剂的添加量为例如相对于固体成分的1 1.4倍(重量比)。通过挤出和 轧制将这样的混合物成形为片状而得到的母片材，能够用作本发明的片状成形体(片状 成形体的第一个例子)。这样得到的片状成形体的厚度为例如0.5 10mm。此外，作为工序⑴中准备的片状成形体的另一个例子，也可以列举出通过将多 个上述母片材叠合后进行轧制而得到的层叠片(片状成形体的第二个例子)。层叠片的层 叠数没有特别的限制，可以考虑想要制造的多孔片材的构成层数(构成多孔片材的层的 数量)而适当决定。可像以上那样准备片状成形体。接着，对工序(II)的例子进行说明。工序(II)中，将工序⑴中准备的多个片状成形体叠合后进行轧制。具体而言， 将工序⑴中准备的多个片状成形体层叠，对该层叠物进行轧制，从而得到层叠片。如 上所述，片状成形体可以是上述母片材(第一个例子的片状成形体)，也可以是通过将多 个母片材叠合后进行轧制而得到的层叠片(第二个例子的片状成形体)。工序(II)中叠 合的片状成形体的数量没有特别的限制，可以为例如2 6张左右。为了实现较高的强 度，优选每叠合1张片状成形体后进行轧制。在本实施方式的多孔片材的制造方法中，可以交替地重复进行工序⑴和工序 (II)。以下说明这种情况下的具体例子。首先，准备多个(例如2 6张)母片材(工序⑴)。接着，层叠多个母片材， 对该层叠物进行轧制，从而得到层叠片(第一层叠片)(工序(II))。准备多个(例如2 6张)这样得到的第一层叠片，将该第一层叠片用作工序⑴中的片状成形体。接着，层 叠多个(例如2 6张)第一层叠片，对该层叠物进行轧制，从而得到层叠片(第二层叠 片)(工序(II))。此外，制备多个(例如2 6张)所得到的第二层叠片，将该第二层叠片用作工序⑴中的片状成形体。接着，层叠多个(例如2 6张)第二层叠片，对 该层叠物进行轧制，从而得到层叠片(第三层叠片)(工序(II))。可以这样交替地重复 进行工序⑴和工序(II)，直到达到作为目标的多孔片材的构成层数为止。另外，在这里 说明的例子中，可以将层叠数相同的层叠片之间(第一层叠片之间、第二层叠片之间等) 叠合后进行轧制，也可以将层叠数互不相同的层叠片之间叠合后进行轧制。在重复进行工序(II)时，优选变更轧制方向。例如，在为了得到第二层叠片而 进行的轧制中，可以将其轧制方向从为了得到第一层叠片而进行的轧制方向变更90度。 这样通过一边改变方向一边进行轧制，PTFE的网状物向纵横延伸，能够提高片材强度和 使碳粒子牢固地固定在PTFE基体上。在用该多孔片材所含的母片材的总数表示多孔片材的构成层数时，构成层数可 以为例如100 800层。为了提高片材强度，层数优选为100层以上。此外，为了实现 薄膜化(例如制成Imm以下的片材)，层数优选为800层以下。构成层数越多，所得的 片材的强度越高。轧制初期(所含的母片材的总数少的阶段)难以承受强度低且高倍率的轧制，但 随着片状成形体的反复层叠和轧制，轧制倍率提高，可以提高片材强度和使碳粒子牢固 地固定在PTFE基体上。此外，层叠结构(构成层数)还与所得的片材的隔热性和耐压缩 性有关。因此，为了得到具有充分的隔热性和耐压缩性的片材，构成层数优选为200 600 层。最终制成厚度为0.5 2mm左右的片材，然后，通过加热除去成形助剂，可以 得到本发明的多孔片材。根据本实施方式的制造方法，能够制作在厚度方向的热导率为0.05w/mK以上且 0.1w/mK以下，且在厚度方向的体积电阻率为0.5Ω · cm以上且2Ω · cm以下的多孔 片材。此外，根据本实施方式的制造方法，能够制作具有70 80体积％的气孔率的多 孔片材。进而，通过适当调节该多孔片材的片状成形体的层叠数等，可以使其在厚度方 向的5%应变时的压缩弹性模量为0.5MPa以上且2MPa以下的范围。通常使用的隔热材 料，由于压缩变形而隔热性容易降低。但是，通过本实施方式的方法制作的多孔片材， 能够实现如上所述的高压缩弹性模量，因此，由压缩引起的变形小，能够抑制由于压缩 变形而导致的隔热性的降低。此外，这样的多孔片材即使被压缩也具有复原力，因此即 使在厚度方向施加压缩力后，热导率也不易变化。作为能够防止由于压缩引起的隔热性 的降低的隔热材料，例如在日本专利第2709371号(专利文献1)中提出了通过将浸渍有 基体树脂的织物或无纺布与未浸渍基体树脂的织物或无纺布交替层叠后进行加压而制成 的纤维强化塑料隔热材料。但是，这样的隔热材料存在不具有导电性、以及制造工序繁 杂、挠性低等问题。与此相对，通过本实施方式的方法制作的多孔片材，能够通过层叠 及轧制含有PTFE和碳粒子的片状成形体而制作，因此，制造工序简便。此外，该多孔 片材由于挠性高因而还具有抗弯性强的特性。本实施方式的多孔片材还具有自粘接性，因此，例如在作为隔热片设置在机器 等的预定位置时，不易发生片材偏离预定位置的问题。如以上所述，通过本实施方式的方法制作的多孔片材，是通过使含有PTFE和碳粒子的片状成形体层叠而形成的，因此，在厚度方向的热导率、体积电阻率和压缩弹性 模量能够满足上述范围。通过本实施方式得到的多孔片材，可以作为隔热片使用。如上所述，该多孔 片材具有良好的隔热性和良好的导电性，因此使用该多孔片材制作的本实施方式的隔热 片，不仅具有良好的隔热性，而且还能抑制静电的产生。此外，本实施方式的隔热片还 能够具有高的压缩弹性模量，因此即使在厚度方向施加压缩力，隔热性也不易降低。实施例以下，用实施例对本发明的多孔片材的制造方法及多孔片材进行具体地说明。(实施例1)用混合机将PTFE细粉(商品名“F104”，大金工业株式会社制)15质量份、 乙炔黑(商品名“DENKA BLACK(粉状物)”，电气化学工业株式会社制)85质量份、 作为成形助剂的饱和烃(商品名“NSCLEAN 220”，日本能源公司制)140质量份混合。 混合条件为转速lOOrpm、温度20°C、混合时间2分钟。将混合物在压力0.3MPa下压缩 而预成形。接着，在约IOMPa下挤出该预成形体，成形为直径15mm的圆棒。进而使 该圆棒在一对金属制轧辊(表面温度40°C)之间通过并进行轧制，得到厚5mm、宽25mm 的母片材(片状成形体)。首先，层叠2张母片材，对该层叠物进行轧制，制作成层叠片(第一层叠片)。 接着，准备2张所得的第一层叠片作为片状成形体。将这2张第一层叠片叠合层叠，对 该层叠物进行轧制，制作成新的层叠片(第二层叠片)。接着，准备2张所得的第二层 叠片作为片状成形体。将这2张第二层叠片叠合层叠，对该层叠物进行轧制，制作成新 的层叠片(第三层叠片)。这样，使用所得的层叠片作为片状成形体，将其叠合后进行 轧制，重复8次上述工序，由此制作成层叠数为256层的片材。在本实施例中，重复了 8次本发明的工序(II)的轧制工序，各轧制工序的轧制方向为从前一轧制工序中的轧制方 向变更90度后的方向。另外，在重复轧制工序时变更轧制方向、并且其变更角度为90 度这一操作，并非是对本发明的主旨的限制。最终得到的片材为厚1mm、宽250_、长 2m。接着，将该片材加热到150°C，除去成形助剂。对于如上制成的实施例1的多孔片材，测定了热导率、体积电阻率和压缩弹性 模量。测定方法如以下所述。此外，测定结果如表1所示。<热导率的测定>使用热线法热导率测定装置(商品名“QTM-500”，京都电子工业株式会社 制)，测定厚度方向的热导率。<体积电阻率的测定>用四端子法进行测定。在多孔片材的厚度方向通入IOOmA的电流，通过测定电 压，求得体积电阻率。将电极探针以0.2MPa的压力放在多孔片材上进行测定。<压缩弹性模量的测定>使用TENSILON万能试验机(日本爱安德株式会社制)，在厚度方向以0.5mm/ 分钟的速度压缩多孔片材，测定位移和应力。以20kPa应力载荷点为0位移，使用5%应 变时的应力(S)的测定值，用以下公式算出压缩弹性模量(E)。E = δ /0.05
(实施例2)用混合机将PTFE细粉(商品名“F104”，大金工业株式会社制)30质量份、 乙炔黑(商品名“DENKA BLACK(粉状物)，，，电气化学工业株式会社制)70质量份、 作为成形助剂的饱和烃(商品名“NSCLEAN 220”，日本能源公司制)100质量份混合。 除此以外，使用与实施例1同样的方法，制作成实施例2的多孔片材。对于所得的实施例2的多孔片材，采用与实施例1同样的方法测定了热导率、体积电阻率和压缩弹性模量。测定结果如表1所示。(比较例1)用混合机将PTFE细粉(商品名“F104”，大金工业株式会社制)15质量份、乙 炔黑(商品名“DENKA BLACK(粉状物)”，电气化学工业株式会社制)85质量份、作 为成形助剂的饱和烃(商品名“NSCLEAN 220”，日本能源公司制)140质量份混合。混 合条件为转速lOOrpm、温度20°C、混合时间2分钟。将混合物在压力0.3MPa下压缩而 预成形。接着，将该预成形体在约IOMPa下挤出成形为厚5mm、宽30mm的板状。进 而使该板状成形体在一对金属制轧辊(表面温度40°C )之间通过并在挤出方向对其进行轧 制，得到厚1mm、宽50mm的片材。接着，将该片材加热到150°C，除去成形助剂。对于所得的比较例1的多孔片材，采用与实施例1同样的方法测定了热导率、体 积电阻率和压缩弹性模量。测定结果如表1所示。表 权利要求
1.一种多孔片材的制造方法，其包括⑴准备多个含有聚四氟乙烯和碳粒子的片状成形体的工序；和 (II)将多个所述片状成形体叠合后进行轧制的工序。
2.根据权利要求1所述的多孔片材的制造方法，其中，交替地重复进行所述工序⑴ 和所述工序(II)。
3.根据权利要求2所述的多孔片材的制造方法，其中，在重复进行所述工序(II)时变 更轧制方向。
4.一种隔热片，其使用由权利要求1所述的方法得到的多孔片材制作而成。
5.—种多孔片材，其含有聚四氟乙烯和碳粒子，该多孔片材在厚度方向的热导率为0.05w/mK以上且O.lw/mK以下，且在厚度方向 的体积电阻率为0.5 Ω · cm以上且2 Ω · cm以下。
6.根据权利要求5所述的多孔片材，其在厚度方向的5%应变时的压缩弹性模量为 0.5MPa以上且2MPa以下。
7.一种隔热片，其使用权利要求5所述的多孔片材制作而成。
全文摘要
本发明的多孔片材的制造方法，包括(I)准备多个含有聚四氟乙烯和碳粒子的片状成形体的工序和(II)使多个所述片状成形体叠合后进行轧制的工序。在本发明的多孔片材的制造方法中，可交替地重复进行工序(I)和工序(II)。此外，作为本发明的制造方法中使用的片状成形体，例如，可以使用将含有聚四氟乙烯和碳粒子的混合物成形为片状的母片材，也可以使用通过将多个母片材叠合后进行轧制而得到的层叠片。
文档编号C08J9/26GK102015855SQ20098011547
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月28日 优先权日2008年4月30日
发明者和野隆司, 山下浩一郎, 山本佳位, 松岛良一, 樋口浩之, 河边雅义 申请人:丰田自动车株式会社, 日东电工株式会社