專利名稱：多孔片材及其制造方法以及隔熱片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多孔片材及其制造方法以及隔熱片。
背景技術：
隔熱材料被應用于溫度變化給其功能帶來較大影響的精密儀器、冰箱等家電制 品、潔凈室的墻壁或天花板等各種制品中。以往，作為隔熱材料，可以使用例如聚氨酯 泡沫等聚合物的發(fā)泡體、玻璃棉。這些材料的隔熱性優(yōu)良，而且輕量且廉價，因此在廣 泛的領域中作為隔熱材料使用。此外，作為高強度的隔熱材料，還提出了通過使基體樹 脂浸漬到織物或無紡布中而形成的纖維強化塑料隔熱材料(參照專利文獻1)等。但是，這些隔熱材料存在產(chǎn)生靜電的問題。因此，作為防止產(chǎn)生靜電的隔熱 材料，提出了例如在隔熱層之間插入了金屬板的隔熱材料、涂布有防靜電劑的隔熱材料 (參照專利文獻2和專利文獻3)。然而，在為在隔熱層之間插入了金屬板的隔熱材料的 情況下，為了插入金屬板而需要粘接工序，進而還需要強化層間的粘接強度。因此，存 在制造工序數(shù)增加的問題。另一方面，在為使用了防靜電劑的隔熱材料的情況下，由于 需要防靜電劑的涂布工序，因此存在制造工序數(shù)增加的問題。此外，還存在防靜電能力 發(fā)生經(jīng)時性變化的問題。專利文獻1 日本專利第2709371號公報專利文獻2:日本特公平3-8248號公報專利文獻3 日本特公平5-25668號公報

發(fā)明內(nèi)容
如以上所述，以往難以通過簡便的方法提供能夠抑制靜電的產(chǎn)生的隔熱材料。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種可用作能夠抑制靜電的產(chǎn)生且具有充分的 隔熱性的隔熱材料的片材。本發(fā)明的多孔片材的制造方法，包括⑴準備多個含有聚四氟乙烯(以下，記載為PTFE)和碳粒子的片狀成形體的工 序；禾口(II)將多個所述片狀成形體疊合后進行軋制的工序。本發(fā)明的多孔片材含有PTFE和碳粒子，其在厚度方向的熱導率為0.05w/mK以 上且O.lw/mK以下，且在厚度方向的體積電阻率為0.5 Ω · cm以上且2 Ω · cm以下。本發(fā)明還提供使用通過上述本發(fā)明的多孔片材的制造方法得到的多孔片材或使 用上述本發(fā)明的多孔片材制作而成的隔熱片。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的多孔片材的制造方法，能夠得到熱導率低、且具有高導電性的多 孔片材。此外，本發(fā)明的多孔片材具有充分的隔熱性和高導電性。因此，根據(jù)本發(fā)明， 能夠通過簡便的方法提供可用作能夠抑制靜電的產(chǎn)生、且具有充分的隔熱性的隔熱材料的多孔片材。
具體實施例方式以下，對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，以下的記載并非是對本發(fā)明的限定。本實施方式的多孔片材的制造方法，包括⑴準備多個含有PTFE和碳粒子的 片狀成形體的工序，和(II)將多個所述片狀成形體疊合后進行軋制的工序。對工序⑴的例子進行說明。首先，對工序⑴中準備的片狀成形體的一個例子進行說明。將PTFE細粉、碳 粒子和成形助劑混合，制作糊狀的混合物。該混合優(yōu)選在盡可能抑制PTFE的纖維化的 條件下進行。具體而言，優(yōu)選的是通過減小轉(zhuǎn)速、縮短混合時間而不混煉地進行混合。 通過如此地進行混合，以PTFE為基體的片狀物的加工變得容易。碳粒子只要能夠負載 于PTFE基體而不發(fā)生脫落、且能夠賦予所得的多孔片材充分的導電性即可，因此沒有特 別的限制，但優(yōu)選粒徑20 60nm的碳粒子。另外，這里的粒徑是通過用SEM(掃描電 子顯微鏡，ScanningElectronMicroscope)觀察任意10個位置、并測定各個位置處的10個 (共計100個)粒徑、從而算出平均值的方法而得到的值。作為碳粒子，可以使用例如炭 黑。碳粒子的添加量為例如60 90重量％。成形助劑可以使用例如十二烷、癸烷等飽 和烴。成形助劑的添加量為例如相對于固體成分的1 1.4倍(重量比)。通過擠出和 軋制將這樣的混合物成形為片狀而得到的母片材，能夠用作本發(fā)明的片狀成形體(片狀 成形體的第一個例子)。這樣得到的片狀成形體的厚度為例如0.5 10mm。此外，作為工序⑴中準備的片狀成形體的另一個例子，也可以列舉出通過將多 個上述母片材疊合后進行軋制而得到的層疊片(片狀成形體的第二個例子)。層疊片的層 疊數(shù)沒有特別的限制，可以考慮想要制造的多孔片材的構成層數(shù)(構成多孔片材的層的 數(shù)量)而適當決定?？上褚陨夏菢訙蕚淦瑺畛尚误w。接著，對工序(II)的例子進行說明。工序(II)中，將工序⑴中準備的多個片狀成形體疊合后進行軋制。具體而言， 將工序⑴中準備的多個片狀成形體層疊，對該層疊物進行軋制，從而得到層疊片。如 上所述，片狀成形體可以是上述母片材(第一個例子的片狀成形體)，也可以是通過將多 個母片材疊合后進行軋制而得到的層疊片(第二個例子的片狀成形體)。工序(II)中疊 合的片狀成形體的數(shù)量沒有特別的限制，可以為例如2 6張左右。為了實現(xiàn)較高的強 度，優(yōu)選每疊合1張片狀成形體后進行軋制。在本實施方式的多孔片材的制造方法中，可以交替地重復進行工序⑴和工序 (II)。以下說明這種情況下的具體例子。首先，準備多個(例如2 6張)母片材(工序⑴)。接著，層疊多個母片材， 對該層疊物進行軋制，從而得到層疊片(第一層疊片)(工序(II))。準備多個(例如2 6張)這樣得到的第一層疊片，將該第一層疊片用作工序⑴中的片狀成形體。接著，層 疊多個(例如2 6張)第一層疊片，對該層疊物進行軋制，從而得到層疊片(第二層疊 片)(工序(II))。此外，制備多個(例如2 6張)所得到的第二層疊片，將該第二層疊片用作工序⑴中的片狀成形體。接著，層疊多個(例如2 6張)第二層疊片，對 該層疊物進行軋制，從而得到層疊片(第三層疊片)(工序(II))?？梢赃@樣交替地重復 進行工序⑴和工序(II)，直到達到作為目標的多孔片材的構成層數(shù)為止。另外，在這里 說明的例子中，可以將層疊數(shù)相同的層疊片之間(第一層疊片之間、第二層疊片之間等) 疊合后進行軋制，也可以將層疊數(shù)互不相同的層疊片之間疊合后進行軋制。在重復進行工序(II)時，優(yōu)選變更軋制方向。例如，在為了得到第二層疊片而 進行的軋制中，可以將其軋制方向從為了得到第一層疊片而進行的軋制方向變更90度。 這樣通過一邊改變方向一邊進行軋制，PTFE的網(wǎng)狀物向縱橫延伸，能夠提高片材強度和 使碳粒子牢固地固定在PTFE基體上。在用該多孔片材所含的母片材的總數(shù)表示多孔片材的構成層數(shù)時，構成層數(shù)可 以為例如100 800層。為了提高片材強度，層數(shù)優(yōu)選為100層以上。此外，為了實現(xiàn) 薄膜化(例如制成Imm以下的片材)，層數(shù)優(yōu)選為800層以下。構成層數(shù)越多，所得的 片材的強度越高。軋制初期(所含的母片材的總數(shù)少的階段)難以承受強度低且高倍率的軋制，但 隨著片狀成形體的反復層疊和軋制，軋制倍率提高，可以提高片材強度和使碳粒子牢固 地固定在PTFE基體上。此外，層疊結構(構成層數(shù))還與所得的片材的隔熱性和耐壓縮 性有關。因此，為了得到具有充分的隔熱性和耐壓縮性的片材，構成層數(shù)優(yōu)選為200 600 層。最終制成厚度為0.5 2mm左右的片材，然后，通過加熱除去成形助劑，可以 得到本發(fā)明的多孔片材。根據(jù)本實施方式的制造方法，能夠制作在厚度方向的熱導率為0.05w/mK以上且 0.1w/mK以下，且在厚度方向的體積電阻率為0.5Ω · cm以上且2Ω · cm以下的多孔 片材。此外，根據(jù)本實施方式的制造方法，能夠制作具有70 80體積％的氣孔率的多 孔片材。進而，通過適當調(diào)節(jié)該多孔片材的片狀成形體的層疊數(shù)等，可以使其在厚度方 向的5%應變時的壓縮彈性模量為0.5MPa以上且2MPa以下的范圍。通常使用的隔熱材 料，由于壓縮變形而隔熱性容易降低。但是，通過本實施方式的方法制作的多孔片材， 能夠?qū)崿F(xiàn)如上所述的高壓縮彈性模量，因此，由壓縮引起的變形小，能夠抑制由于壓縮 變形而導致的隔熱性的降低。此外，這樣的多孔片材即使被壓縮也具有復原力，因此即 使在厚度方向施加壓縮力后，熱導率也不易變化。作為能夠防止由于壓縮引起的隔熱性 的降低的隔熱材料，例如在日本專利第2709371號(專利文獻1)中提出了通過將浸漬有 基體樹脂的織物或無紡布與未浸漬基體樹脂的織物或無紡布交替層疊后進行加壓而制成 的纖維強化塑料隔熱材料。但是，這樣的隔熱材料存在不具有導電性、以及制造工序繁 雜、撓性低等問題。與此相對，通過本實施方式的方法制作的多孔片材，能夠通過層疊 及軋制含有PTFE和碳粒子的片狀成形體而制作，因此，制造工序簡便。此外，該多孔 片材由于撓性高因而還具有抗彎性強的特性。本實施方式的多孔片材還具有自粘接性，因此，例如在作為隔熱片設置在機器 等的預定位置時，不易發(fā)生片材偏離預定位置的問題。如以上所述，通過本實施方式的方法制作的多孔片材，是通過使含有PTFE和碳粒子的片狀成形體層疊而形成的，因此，在厚度方向的熱導率、體積電阻率和壓縮彈性 模量能夠滿足上述范圍。通過本實施方式得到的多孔片材，可以作為隔熱片使用。如上所述，該多孔 片材具有良好的隔熱性和良好的導電性，因此使用該多孔片材制作的本實施方式的隔熱 片，不僅具有良好的隔熱性，而且還能抑制靜電的產(chǎn)生。此外，本實施方式的隔熱片還 能夠具有高的壓縮彈性模量，因此即使在厚度方向施加壓縮力，隔熱性也不易降低。實施例以下，用實施例對本發(fā)明的多孔片材的制造方法及多孔片材進行具體地說明。(實施例1)用混合機將PTFE細粉(商品名“F104”，大金工業(yè)株式會社制)15質(zhì)量份、 乙炔黑(商品名“DENKA BLACK(粉狀物)”，電氣化學工業(yè)株式會社制)85質(zhì)量份、 作為成形助劑的飽和烴(商品名“NSCLEAN 220”，日本能源公司制)140質(zhì)量份混合。 混合條件為轉(zhuǎn)速lOOrpm、溫度20°C、混合時間2分鐘。將混合物在壓力0.3MPa下壓縮 而預成形。接著，在約IOMPa下擠出該預成形體，成形為直徑15mm的圓棒。進而使 該圓棒在一對金屬制軋輥(表面溫度40°C)之間通過并進行軋制，得到厚5mm、寬25mm 的母片材(片狀成形體)。首先，層疊2張母片材，對該層疊物進行軋制，制作成層疊片(第一層疊片)。 接著，準備2張所得的第一層疊片作為片狀成形體。將這2張第一層疊片疊合層疊，對 該層疊物進行軋制，制作成新的層疊片(第二層疊片)。接著，準備2張所得的第二層 疊片作為片狀成形體。將這2張第二層疊片疊合層疊，對該層疊物進行軋制，制作成新 的層疊片(第三層疊片)。這樣，使用所得的層疊片作為片狀成形體，將其疊合后進行 軋制，重復8次上述工序，由此制作成層疊數(shù)為256層的片材。在本實施例中，重復了 8次本發(fā)明的工序(II)的軋制工序，各軋制工序的軋制方向為從前一軋制工序中的軋制方 向變更90度后的方向。另外，在重復軋制工序時變更軋制方向、并且其變更角度為90 度這一操作，并非是對本發(fā)明的主旨的限制。最終得到的片材為厚1mm、寬250_、長 2m。接著，將該片材加熱到150°C，除去成形助劑。對于如上制成的實施例1的多孔片材，測定了熱導率、體積電阻率和壓縮彈性 模量。測定方法如以下所述。此外，測定結果如表1所示。<熱導率的測定>使用熱線法熱導率測定裝置(商品名“QTM-500”，京都電子工業(yè)株式會社 制)，測定厚度方向的熱導率。<體積電阻率的測定>用四端子法進行測定。在多孔片材的厚度方向通入IOOmA的電流，通過測定電 壓，求得體積電阻率。將電極探針以0.2MPa的壓力放在多孔片材上進行測定。<壓縮彈性模量的測定>使用TENSILON萬能試驗機(日本愛安德株式會社制)，在厚度方向以0.5mm/ 分鐘的速度壓縮多孔片材，測定位移和應力。以20kPa應力載荷點為0位移，使用5%應 變時的應力(S)的測定值，用以下公式算出壓縮彈性模量(E)。E = δ /0.05
(實施例2)用混合機將PTFE細粉(商品名“F104”，大金工業(yè)株式會社制)30質(zhì)量份、 乙炔黑(商品名“DENKA BLACK(粉狀物)，，，電氣化學工業(yè)株式會社制)70質(zhì)量份、 作為成形助劑的飽和烴(商品名“NSCLEAN 220”，日本能源公司制)100質(zhì)量份混合。 除此以外，使用與實施例1同樣的方法，制作成實施例2的多孔片材。對于所得的實施例2的多孔片材，采用與實施例1同樣的方法測定了熱導率、體積電阻率和壓縮彈性模量。測定結果如表1所示。(比較例1)用混合機將PTFE細粉(商品名“F104”，大金工業(yè)株式會社制)15質(zhì)量份、乙 炔黑(商品名“DENKA BLACK(粉狀物)”，電氣化學工業(yè)株式會社制)85質(zhì)量份、作 為成形助劑的飽和烴(商品名“NSCLEAN 220”，日本能源公司制)140質(zhì)量份混合。混 合條件為轉(zhuǎn)速lOOrpm、溫度20°C、混合時間2分鐘。將混合物在壓力0.3MPa下壓縮而 預成形。接著，將該預成形體在約IOMPa下擠出成形為厚5mm、寬30mm的板狀。進 而使該板狀成形體在一對金屬制軋輥(表面溫度40°C )之間通過并在擠出方向?qū)ζ溥M行軋 制，得到厚1mm、寬50mm的片材。接著，將該片材加熱到150°C，除去成形助劑。對于所得的比較例1的多孔片材，采用與實施例1同樣的方法測定了熱導率、體 積電阻率和壓縮彈性模量。測定結果如表1所示。表 權利要求
1.一種多孔片材的制造方法，其包括⑴準備多個含有聚四氟乙烯和碳粒子的片狀成形體的工序；和 (II)將多個所述片狀成形體疊合后進行軋制的工序。
2.根據(jù)權利要求1所述的多孔片材的制造方法，其中，交替地重復進行所述工序⑴ 和所述工序(II)。
3.根據(jù)權利要求2所述的多孔片材的制造方法，其中，在重復進行所述工序(II)時變 更軋制方向。
4.一種隔熱片，其使用由權利要求1所述的方法得到的多孔片材制作而成。
5.—種多孔片材，其含有聚四氟乙烯和碳粒子，該多孔片材在厚度方向的熱導率為0.05w/mK以上且O.lw/mK以下，且在厚度方向 的體積電阻率為0.5 Ω · cm以上且2 Ω · cm以下。
6.根據(jù)權利要求5所述的多孔片材，其在厚度方向的5%應變時的壓縮彈性模量為 0.5MPa以上且2MPa以下。
7.一種隔熱片，其使用權利要求5所述的多孔片材制作而成。
全文摘要
本發(fā)明的多孔片材的制造方法，包括(I)準備多個含有聚四氟乙烯和碳粒子的片狀成形體的工序和(II)使多個所述片狀成形體疊合后進行軋制的工序。在本發(fā)明的多孔片材的制造方法中，可交替地重復進行工序(I)和工序(II)。此外，作為本發(fā)明的制造方法中使用的片狀成形體，例如，可以使用將含有聚四氟乙烯和碳粒子的混合物成形為片狀的母片材，也可以使用通過將多個母片材疊合后進行軋制而得到的層疊片。
文檔編號C08J9/26GK102015855SQ20098011547
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權日2008年4月30日
發(fā)明者和野隆司, 山下浩一郎, 山本佳位, 松島良一, 樋口浩之, 河邊雅義 申請人:豐田自動車株式會社, 日東電工株式會社