(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の断熱シートに比べて優れた難燃性を発揮する断熱シートを提供する。【解決手段】断熱シート１は、両表面の内の一方の表面を構成する第１表面層１１と、他方の表面を構成する第２表面層１２との２つの表面層を備えている。また、前記第１表面層１１と前記第２表面層１２との間に挟まれたシート本体１３とを備えている。前記シート本体１３と各表面層１１，１２とはそれぞれ接着剤層１４によって接着されている。そして、表面層は、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱性を有するシート本体と、該シート本体の少なくとも片面側に設けられた表面層と、を備えている断熱シートであって、
前記表面層は、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体で構成されている断熱シート。
【請求項２】
前記表面層を構成している無機多孔質体は、前記表面層の厚さ方向に複数の層が重なる層状構造を有している請求項１記載の断熱シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家屋やビルなどの建築現場においてボード状の断熱材が広く用いられている。
この種の断熱材の多くは、ポリスチレン樹脂発泡体、ポリウレタン樹脂発泡体などといった樹脂発泡体である。
【０００３】
ところで、近年、電子部品の周辺においても断熱シートが用いられるようになってきており、例えば、下記特許文献１に示すように動作時に発熱を伴う電子部品から発生する熱が他の電子部品に伝わることを断熱シートによって防止する対策が施されたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８６３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気・電子機器を構成する部材には、耐熱性や難燃性が求められることがある。
例えば、電子機器の構成部材となるプリント基板などについては、ＵＬの認証が必要になることが多く、ＵＬ９４に規定の難燃規格に合格することが求められる場合がある。
このようなことから断熱シートに対しても難燃性が求められるようになってきている。
しかしながら、従来の断熱シートは、樹脂発泡シートなどの可燃性のものが多く、上記のような要望に応えることが難しい。
なお、従来、ガラス不織布などが断熱シートとして用いられたりもしている。
樹脂に比べるとガラスの方が難燃性に優れることから、ガラス不織布製の断熱シートは、樹脂発泡シート製の断熱シートに比べると高い難燃性を示す傾向にある。
しかしながら、ガラス不織布製の断熱シートも必ずしも高度な難燃性を示すものではない。
そこで本発明は、このような状況に鑑み、従来の断熱シートに比べて優れた難燃性を発揮する断熱シートを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、従来断熱シートとして使用されているシート材の表面に特定の表面層を設けることで上記課題が解決されることを見出して本発明を完成させるに至った。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、断熱性を有するシート本体と、該シート本体の少なくとも片面側に設けられた表面層と、を備えている断熱シートであって、前記表面層は、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体で構成されている断熱シートを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の断熱シートは、表面層を有している。
そして、本発明における前記表面層は、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体で構成されている。
アルミナナノファイバーが１０００℃近い熱を加えても変質し難いため、本発明の断熱シートは、シート本体にガラス不織布や樹脂発泡シートなどを採用しても優れた難燃性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る断熱シートの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態について具体例を示して説明する。
図１に示すように本実施形態に係る断熱シート１は、断熱性を有するシート本体と、該シート本体の少なくとも片面側に設けられた表面層とを備えている。
本実施形態に係る断熱シート１は、両表面の内の一方の表面（以下「第１の表面１ａ」ともいう）を構成する第１表面層１１と、他方の表面（以下「第２の表面１ｂ」ともいう）を構成する第２表面層１２との２つの表面層を備えている。
本実施形態に係る断熱シート１は、前記第１表面層１１と前記第２表面層１２との間に挟まれたシート本体１３とを備えている。
前記シート本体１３と各表面層（１１，１２）とはそれぞれ接着剤層１４によって接着されている。
【００１１】
前記第１表面層１１と前記第２表面層１２との２つの前記表面層は、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体で構成されている。
前記第１表面層１１と前記第２表面層１２との２つの前記表面層を構成している無機多孔質体は、図には示されていないが前記表面層の厚さ方向に複数の層が重なる層状構造を有している。
【００１２】
前記表面層を構成するアルミナナノファイバーは、Ａｌ２Ｏ３の化学式で表記されるアルミナによって形成されていても、Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏの化学式で表記されるアルミナによって形成されていてもよい。
即ち、本明細書における「アルミナ」との用語は、スピネル型アルミナ［γ−Ａｌ２Ｏ３］やコランダム型アルミナ［α−Ａｌ２Ｏ３］といったＡｌ２Ｏ３の化学式で表記される物質のみを意図した狭義な意味ではなく、ベーマイト［α−ＡｌＯ（ＯＨ）］、ダイアスポア［β−ＡｌＯ（ＯＨ）］、ギブサイト［α−Ａｌ（ＯＨ）３］などのＡｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏの化学式で表記される「水和アルミナ」をも包含した広義な意味で用いている。
【００１３】
本実施形態のアルミナナノファイバーは、ベーマイトファイバーであってもベーマイトファイバーに脱水開始温度（５００℃）以上の熱処理が加えられて作製されたものであってもよい。
また、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体としては、ゾルゲル法によって形成されたものを採用することが好ましい。
前記無機多孔質体としては、太さが１ｎｍ〜１００ｎｍで、アスペクト比（長さ／太さ）が１０〜１００００のアルミナナノファイバーを水中に分散させたアルミナゾルに塩基性化合物を混合し、得られた混合物を基体の上に塗布・乾燥し、さらに得られた乾燥物に熱処理を加えたものを採用することが好ましい。
より詳しくは、前記第１表面層１１や前記第２表面層１２を構成する無機多孔質体は、次のようにして作製され得る。
【００１４】
（無機多孔質体の作製方法）
塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物、炭酸アルミニウムアンモニウム塩、酢酸アルミニウム等のカルボン酸塩、アルミニウムアルコキシド等の有機アルミニウム化合物といった加水分解性アルミニウム化合物を水中で無機酸や有機酸を使って加水分解し、析出物を解膠して繊維状のアルミナが分散されたゾルを調製し、該ゾルにアンモニア、有機アミン類といった塩基性化合物を混合し、得られた混合液を表面が平滑な基体の上に塗布し、乾燥により成膜する。
そして、得られた乾燥膜には、例えば、５００℃〜１１００℃の温度での熱処理を加えてもよい。
【００１５】
上記のようなゾルゲル法によって得られる熱処理前の乾燥膜は、通常、多孔質なベーマイトナノファイバー層が幾重にも重なり合った層状構造を有し、ベーマイトナノファイバー層と空隙層とが交互に重なり合った層状構造を有する。
そして、乾燥膜が熱処理されることでベーマイトがより安定なスピネル型アルミナ［γ−Ａｌ２Ｏ３］や更に安定なコランダム型アルミナ［α−Ａｌ２Ｏ３］へと変化し、層状構造がより安定化するとともに空隙層の割合が増大して断熱性がより顕著に発揮されるようになる。
一方で断熱シート１に対して難燃性を付与することを考慮すると無機多孔質体を構成するアルミナナノファイバーは、ベーマイトナノファイバーであることが好ましい。
より具体的に説明すると、前記第１表面層１１や前記第２表面層１２がベーマイトナノファイバーで形成され、該第１表面層１１や該第２表面層１２が接炎した場合には、ベーマイトの脱水反応によって表面温度が低下するとともに発生した水蒸気が炎を遠ざけるように作用し、当該断熱シート１に自己消火性が発現され得ることから前記のように難燃性を考慮するとアルミナナノファイバーはベーマイトナノファイバーであることが好ましい。
【００１６】
上記のようなことから、ゾルゲル法によって得られる無機多孔質体は、前記第１表面層１１や前記第２表面層１２を構成する無機多孔質体として好適なものである。
該無機多孔質体は、層状構造を有することで、例えば、断熱シート１の第１の表面１ａや第２の表面１ｂを炎に晒した際に当該炎から受ける熱を平面方向に伝達し易くなる。
即ち、前記第１表面層１１及び前記第２表面層１２は、層状構造を有することで層間の空隙層が厚さ方向への熱の伝達を抑制するため、厚さ方向への熱伝導性が平面方向に比べて相対的に低くなり、優れた断熱性を発揮する。
【００１７】
前記第１表面層１１や前記第２表面層１２は、厚さ方向に切断した際に現れる断面に占める前記空隙層の面積割合（以下「空隙率」ともいう）が高いほど上記のような断熱効果を強く発揮する。
そのようなことから前記空隙率は、３０％以上１００％未満であることが好ましい。
前記空隙率は、例えば、４０％以上８０％以下であってもよい。
該空隙率は、前記断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡を使って写真撮影し、得られる顕微鏡写真に対する画像解析を行うなどして求めることができる。
【００１８】
前記第１表面層１１や前記第２表面層１２の厚さ方向における熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましく、０．０８Ｗ／ｍＫ以下であることがより好ましい。
なお、前記第１表面層１１や前記第２表面層１２の厚さ方向における熱伝導率は、通常、０．０４Ｗ／ｍＫ以上である。
前記第１表面層１１や前記第２表面層１２を構成する無機多孔質体の厚さ方向における熱伝導率は、定常熱流法などによって求めることができる。
【００１９】
前記第１表面層１１や前記第２表面層１２の厚さは、断熱シート１の用途などによっても異なるが、通常、１０μｍ以上１０００μｍ以下とされる。
前記第１表面層１１や前記第２表面層１２の厚さは、断熱シート１の軽量化、及び、薄肉化、並びに、断熱シート１への優れた断熱性、及び、可とう性の付与を勘案すると、２０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。
前記第１表面層１１や前記第２表面層１２の厚さは、空隙率と同様に顕微鏡写真などによって求めることができ、無作為に選択した複数箇所（例えば、１０箇所）における測定値の算術平均値として求めることができる。
なお、後述するシート本体１３の厚さや、接着剤層１４の厚さも第１表面層１１や第２表面層１２と同様の方法で測定することができる。
【００２０】
前記第１表面層１１と前記第２表面層１２とは、厚さが共通している必要はなく、異なる厚さを有していてもよい。
また、前記第１表面層１１と前記第２表面層１２とは、空隙率や熱伝導率が異なっていてもよい。
さらに、前記第１表面層１１と前記第２表面層１２とは、構成材料であるアルミナナノファイバーの材質や太さなどが異なっていてもよい。
【００２１】
第１表面層１１と第２表面層１２との間に配された前記シート本体１３は、本実施形態においては、ガラス不織布や樹脂発泡シートで構成される。
なお、要すれば、ガラスクロスや樹脂不織布などでシート本体１３を形成してもよい。
シート本体１３は、前記第１表面層１１や前記第２表面層１２よりも熱伝導率の低い素材で構成されることが好ましく、０．０４Ｗ／ｍＫ未満の素材によって構成されることが好ましい。
【００２２】
第１の表面１ａや第２の表面１ｂが接炎した際には、第１表面層１１や第２表面層１２によってシート本体１３に熱が伝わることが抑制されるもののシート本体１３がある程度の温度にまで達することが予測される。
このためシート本体１３を構成する樹脂発泡シートが含有する樹脂は、耐熱性に優れていることが好ましい。
前記樹脂発泡シートの原材料として採用するのに好適な樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。
また、その他に樹脂発泡シートの原材料に採用するのに好適な樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
なかでも、耐熱性に優れるとともに高い倍率での発泡が容易で、前記第１表面層１１や前記第２表面層１２よりも低い熱伝導率のものが得られ易い点において前記樹脂発泡シートは、フェノール樹脂発泡シートであることが好ましい。
【００２３】
前記シート本体１３の厚さは、断熱シート１の用途などによっても異なるが、通常、０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされる。
【００２４】
このようなシート本体１３と第１表面層１１とを接着する接着剤層１４（以下「第１接着剤層１４ａ」ともいう）や、シート本体１３と前記第２表面層１２とを接着する接着剤層１４（以下「第２接着剤層１４ｂ」ともいう）は、一般的な接着剤によって形成することができる。
第１接着剤層１４ａ及び第２接着剤層１４ｂは、例えば、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤などによって構成させることができる。
【００２５】
第１接着剤層１４ａ及び第２接着剤層１４ｂの厚さは、断熱シート１の用途などによっても異なるが、通常、１０μｍ以上２００μｍ以下とされる。
第１接着剤層１４ａと第２接着剤層１４ｂとは、厚さや材質が共通していても異なっていてもよい。
なお、本実施形態においては、第１表面層１１や第２表面層１２とシート本体１３との接着に第１接着剤層１４ａや第２接着剤層１４ｂといった接着剤層を利用しているが、表面層（１１，１２）とシート本体１３とを接着剤層１４を介することなく直接接着させてもよい。
例えば、第１表面層１１や第２表面層１２とシート本体１３とは、熱融着によって直接接着されていてもよい。
また、シート本体１３をガラス不織布などの熱処理によって過度な影響を受けないもので構成させる場合、例えば、シート本体１３を構成させるためのシート材に前記のゾルを塗布・乾燥して、シート材の表面にベーマイトナノファイバーによる乾燥膜を形成させ、該シート材ごと乾燥膜を熱処理して表面層（１１，１２）を形成させてもよい。
なお、樹脂発泡シートのように熱処理によって影響を大きな受けるおそれのあるシート材でシート本体１３を形成させる場合でも、表面層（１１，１２）を熱処理せずに形成させるようであれば、樹脂発泡シートの表面にゾルを塗布・乾燥し、該乾燥によって得られるベーマイトナノファイバーによる乾燥膜で表面層（１１，１２）を形成させるようにしてもよい。
このような場合でも、例えば、表面層（１１，１２）を瞬間的に加熱するなどすれば、シート本体１３に大きな影響が加わらないように熱処理を施すことができる。
【００２６】
本実施形態の断熱シート１は、用途などによっても異なるが、通常、全体厚さが０．０５ｍｍ以上１５ｍ以下とされる。
断熱シート１の厚さは、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。
本実施形態の断熱シート１は、ＵＬ９４に規定の難燃性を有していることが好ましく、Ｖ−２以上の難燃性を有していることがより好ましく、Ｖ−１以上の難燃性を有していることがさらに好ましく、Ｖ−０以上の難燃性を有していることがとりわけ好ましい。
【００２７】
本実施形態の断熱シート１は、電気絶縁性を有することが好ましく、１×１０１２Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有することが好ましく、１×１０１３Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有することがより好ましい。
断熱シート１の体積抵抗率は、通常、１×１０１６Ω・ｃｍ以下である。
断熱シート１の体積抵抗率は、ＪＩＳ  Ｋ６９１１によって求めることができる。
【００２８】
本実施形態の断熱シート１は、ＡＣ７ｋＶｒｍｓ以上の絶縁破壊電圧を有することが好ましく、ＡＣ８ｋＶｒｍｓ以上の絶縁破壊電圧を有することがより好ましい。
断熱シート１の絶縁破壊電圧は、通常、ＡＣ２０ｋＶｒｍｓ以下である。
断熱シート１の絶縁破壊電圧は、ＪＩＳ  Ｃ２１１０−１に規定の「短時間（急速昇圧）試験」によって求めることができる。
【００２９】
本実施形態の断熱シート１は、例えば、電子機器内の電子部品に取り付けられて当該電子部品が発する熱を他の電子部品に伝えないようにしたり、或いは、他の電子部品から熱が伝えられることを防止したりするような用途に利用され得る。
本実施形態の断熱シート１は、車両においてエンジンやモーターの発する熱が周囲に伝達されるのを抑制するような用途に利用され得る。
さらに本実施形態の断熱シート１は、燃料電池、リチウムイオン電池などが発する熱が周囲に伝達されるのを抑制するような用途に利用され得る。
【００３０】
本実施形態の断熱シートの用途は上記のようなものに限定されない。
本実施形態においては、断熱シートに優れた難燃性を発揮させるべく、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体で構成されている表面層がシート本体の両面に積層されている態様を例に挙げているが、前記無機多孔質で構成されている表面層は片面側のみとし、他方の表面層はアルミナナノファイバー以外の無機繊維で構成させてもよい。
また、本実施形態においては、シート本体の両面に表面層が設けられている場合を例に挙げているが、表面層がシート本体の片面にしか設けられておらず、表面層が設けられている側とは逆側ではシート本体を表面露出させるようにしてもよい。
さらに、本発明の断熱シートは、以上のような例示にも何等限定されるものではなく、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において種々の変更が加えられてもよい。
【実施例】
【００３１】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１の断熱シートは以下のようにして作製した。
シート本体となる厚さ１ｍｍのガラス不織布（オリベスト社製、商品名「ＭＸ１０００Ｎ」）を用意し、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体によって前記ガラス不織布の両面に表面層を形成した。
該表面層は、何れも、アルミナナノファイバー層と空隙層とが交互に重なり合った層状構造を有する無機多孔質体で形成した。
また、表面層は、無機多孔質体における積層方向が当該表面層の厚さ方向となるように形成した。
表面層はそれぞれ厚さが０．１ｍｍとなるように形成した。
２つの表面層と断熱シートとは、図１と同様に接着剤層を介して接着した。
各接着剤層の厚さは、０．１７ｍｍとした。
接着剤層は、シリコーン系接着剤を含浸したガラスクロスで形成した。
このようにして総厚さ約１．５ｍｍの断熱シートを実施例１の断熱シートとして作製した。
【００３２】
（難燃性評価）
断熱シートから長さ１２５ｍｍ、幅１３ｍｍの短冊状のテストピースを採取し、ＵＬ９４に係る燃焼試験を実施したところ実施例１の断熱シートは、Ｖ−１クラスの難燃性を有していることが確認できた。
そして、実施例１の断熱シートのシート本体として利用した厚さ１ｍｍのガラス不織布を比較例１の断熱シートとし、同様にＵＬ９４に係る燃焼試験を実施した。
その結果、比較例１の断熱シートは、ＵＬ９４規格には不合格となることが確認できた。
【００３３】
（断熱性評価）
ＪＩＳ  Ａ１４１２−２：１９９９に規定されている方法で実施例１及び比較例１の断熱シートのそれぞれの厚さ方向における熱伝導率を測定した。
【００３４】
（実施例２）
実施例２の断熱シートは以下のようにして作製した。
シート本体となる厚さ２．５ｍｍのフェノール樹脂発泡シート（旭化成社製、商品名「ネオマフォーム」）を用意し、アルミナナノファイバーが堆積した無機多孔質体によって前記フェノール樹脂発泡シートの両面に表面層を形成した。
該表面層は、何れも、アルミナナノファイバー層と空隙層とが交互に重なり合った層状構造を有する無機多孔質体で形成した。
また、表面層は、無機多孔質体における積層方向が当該表面層の厚さ方向となるように形成した。
表面層はそれぞれ厚さが０．１ｍｍとなるように形成した。
２つの表面層と断熱シートとは、図１と同様に接着剤層を介して接着した。
各接着剤層の厚さは、０．０４ｍｍとした。
接着剤層は、難燃剤入りのアクリル系接着剤で形成した。
このようにして総厚さ約２．８ｍｍの断熱シートを実施例２の断熱シートとして作製した。
【００３５】
実施例２の断熱シートを実施例１と同様にＵＬ９４に係る燃焼試験を実施したところ、当該断熱シートがＶ−０クラスの難燃性を有していることが確認できた。
そして、実施例２の断熱シートのシート本体として利用した厚さ２．５ｍｍのフェノール樹脂発泡シートを比較例２の断熱シートとし、同様にＵＬ９４に係る燃焼試験を実施した。
その結果、比較例２の断熱シートは、ＵＬ９４規格には不合格となることが確認できた。
【００３６】
実施例２及び比較例２の断熱シートの熱伝導率を実施例１と同様に測定した。
結果を、ＵＬ９４規格の試験結果とともに下記表に示す。
【００３７】
【表１】
2019032027.tif 000003
【００３８】
以上のようなことから従来の断熱シートに比べて優れた難燃性を発揮する断熱シートが本発明によって提供され得ることがわかる。
【符号の説明】
【００３９】
１：断熱シート、１１：（第１）表面層、１２：（第２）表面層、１３：シート本体、１４：接着剤層
【図１】
2019032027.tif 000004