碳放热组合物及碳放热体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及碳放热组合物及碳放热体。更详细而言，设及放热效率优异的碳放热 组合物及碳放热体。
【背景技术】
[0002] 作为W往的放热体，采用的是例如将儀铭耐热合金线安装于规定的绝缘基材并将 其用电绝缘板等覆盖夹持的构成等。另一方面，该构成的面状放热体为在儀铭耐热合金线 部分放热的局部加热类型，仅使配设成蛇形的儀铭耐热合金线及其外围呈高溫，另一方面， 除儀铭耐热合金线W外的部分不过是通过热传导等而放热，因此难W使放热体整体放热， 热效率差。而且，为了使面状的放热体整体放热，需要使儀铭耐热合金线本身处于高溫，因 此存在根据电绝缘板的材质不同而产生烧焦等、或者根据情况还具有火灾的危险性的问 题。
[0003] 为了解决该问题，考虑利用高电阻的碳成分。例如，使作为放热元件的粉末状碳成 分混合并分散到由规定的树脂材料等形成的粘合剂中制成涂料、墨液等的碳放热组合物、 将该组合物通过涂布、涂敷、印刷、烧结等在规定的基材形成覆膜而成的碳放热体，被认为 能够遍布整面地均匀放热等放热效率良好，并且与基材形状的对应性优异，对大量生产适 应性也高。而且，此种碳放热体除了在例如广泛用途中被用作加热器等的加热介质外，还使 用结晶性树脂作为基础聚合物，从而也对具有PTC特性的碳放热体进行研究(例如参照专利 文献1及专利文献2。）。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献1:日本特开2000-82571号公报
[0006] 专利文献2:日本特开2010-45025号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的技术问题
[000引另一方面，对于现在提供的碳放热体而言，有时会根据碳成分的种类等的不同而 无法发挥意想到程度的放热效率，需要对其进行改善。
[0009] 本发明鉴于上述技术问题而完成，其目的在于提供放热效率优异的碳放热组合物 及碳放热体。
[0010] 用于技术问题的手段
[0011] 为了解决上述的技术问题，本发明设及的碳放热组合物，其特征在于，其是使粉末 状的碳成分分散于粘合剂而成的碳放热组合物，上述碳成分包含石墨和碳纳米管，上述石 墨与上述碳纳米管的配合比为石墨/碳纳米管=2.5~5.4,上述碳放热组合物含有相对于 上述粘合剂100质量份合计为50~300质量份的上述石墨及上述碳纳米管。
[0012] 本发明设及的碳放热组合物的特征在于，在上述的本发明中，其还含有粉末状的 碳化娃。
[0013] 本发明设及的碳放热组合物的特征在于，在上述的本发明中，上述粘合剂为选自 聚氨醋系树脂、聚酷胺酷亚胺系树脂及氣橡胶中的至少1种。
[0014] 本发明设及的碳放热体的特征在于，其为由上述的本发明设及的碳放热组合物形 成的覆膜。
[0015] 本发明设及的碳放热体的特征在于，在上述的本发明中，其在规定的基材形成有 上述覆膜。
[0016] 本发明设及的碳放热体的特征在于，在上述的本发明中，其为在面状的上述基材 形成有上述覆膜的面状放热体。
[0017]发明效果
[0018] 本发明的碳放热组合物是W相对于粘合剂为规定量的含量含有规定配合比的石 墨和碳纳米管作为碳成分的碳放热组合物，因此能够将石墨和碳纳米管平衡良好地分散于 粘合剂中，将该组合物制膜而成的碳放热体的放热效率优异，并且能够广泛地使用在例如 供暖装置、调溫装置、融雪装置等的放热构件;汽车、二轮汽车等的部件等;安装于包含农耕 机、起重机、伊车等带车轮的机械、带履带的机械的机械设备那样的运输设备、运输车辆、机 械车辆等各种车辆等的部件等。
【附图说明】
[0019] 图1为表示试验例1的试验样品的构成的简图。
[0020] 图2为图1的A-A剖视图。
[0021] 图3为表示在试验例5中施加时间与上升溫度的关系的图。
[0022] 图4为表示在试验例8中施加时间与上升溫度的关系的图。
【具体实施方式】
[0023] W下，对本发明设及的碳放热组合物及碳放热体的构成进行说明。本发明的碳放 热组合物是使粉末状的碳成分分散于粘合剂而成的碳放热组合物，该碳成分包含碳纳米管 和石墨。予W说明，在本发明中，关于成分的含量、成分比(配合比）等，就粘合剂而言是有关 固体成分的值，石墨与碳纳米管(CNT)的配合比为质量比。
[0024] (a)碳成分：
[0025] 本发明的碳放热组合物含有石墨及碳纳米管作为粉末状(粒子状)的碳成分。
[0026] 在本发明中，如此将石墨和碳纳米管组合使用，在仅单独使用石墨的情况下，石墨 通常粒子的形状会比较大，能够使由碳放热组合物形成的覆膜(碳放热体)的电阻值本身大 幅地降低，大多无法得到对放热作用的效果。另一方面，认为:在仅单独使用碳纳米管的情 况下，有时在由碳放热组合物形成的覆膜中难W得到碳纳米管彼此的充分连接，为了得到 放热效果，需要添加过量的碳纳米管。在本发明中，通过将石墨和碳纳米管组和使用，从而 石墨使整体的电阻值降低，碳纳米管将石墨彼此或经由粘合剂进行连接，并在中央形成并 联电路，由此促进热的产生，提高放热效率。
[0027] 石墨（graphite)通常为由碳组成的元素矿物，其是碳六角网面（多个六碳环相连 构成1个层的面)层叠多个层状而成的层状结构物质，在本发明中还包括人造石墨、石墨被 覆金刚石、±状石墨等。
[0028] 石墨使用粉末状的石墨，作为具体的形状，可W使用例如球状、粒状、W及鱗片状、 鱗状等薄片状等的石墨，但并无特别限定。另外、可W单独使用共同形状的石墨，也可W将 各种形状的石墨组合使用。在本发明中，优选使用形状为鱗片状、鱗状等薄片状的石墨，通 过使用运些形状，可W提高放热效率。
[0029] 予W说明，通过使用人造石墨作为石墨，从而也可W提高放热效率。
[0030] 作为粉末状的石墨的尺寸，就较均匀地形成球状等石墨粒子的形状的石墨而言， 平均粒径(平均一次粒径)优选大致为0.1~30皿。通过使平均粒径为该范围，对粘合剂的分 散性也良好，并且可W有效地实施放热。石墨的平均粒径特别优选为大致1~15皿。予W说 明，就粉末状的石墨的平均粒径而言，可W采用的是例如：利用扫描型电子显微镜观察石 墨，对任意50个(或100个)测定粒径得到的结果的平均值等利用W往公知的手段测定得到 的平均粒径。
[0031] 另外，在石墨的形状为鱗片状、鱗状等薄片状时的平均粒径(平均一次粒径)优选 为大致0.1~30WI1。通过使平均粒径为该范围，对粘合剂的分散性也良好，并且能够有效地 实施放热。薄片状的石墨的平均粒径特别优选为大致1~15皿。予W说明，薄片状的石墨的 平均粒径例如可W利用扫描型电子显微镜观察薄片状的石墨，并由对任意50个(或100个） 测定长径得到的结果的平均值(平均长径)等求得。
[0032] 另外，碳纳米管(Carbon Nanotube:CNT)通常为由碳原子的六方晶格排列成笼形 的片状的高分子构成的纤维粒子，其形成伸长的微细中空圆筒。通常，在碳纳米管中，具有 碳原子配置成六边形的石墨结构，且由碳形成的片材料卷绕成圆筒形，将由1个片材构成的 管称作单层碳纳米管，将由数个（例如2~5个)左右的多个片材构成的管称作多层碳纳米 管。
[0033] 在本发明中，粉末状的碳纳米管的平均长度(纤维长度)优选为大致0.1~50WH，另 夕h碳纳米管的平均外径(纤维直径)优选为大致10~lOOOnm。通过使碳纳米管的平均长度、 平均外径为该范围，能够有效发挥碳纳米管的特征，能够提高放热效率的碳纳米管的平均 长度（纤维长度）特别优选为大致1~20m，平均外径（纤维直径）特别优选为大致50~ 3(K)nm。予W说明，本发明中的碳纳米管的平均长度、平均外径例如可W利用扫描型电子显 微镜观察碳纳米管，并由对任意50个(或100个)的长度、外径进行测定得到的结果的平均值 等求得。
[0034] 碳纳米管例如可W通过利用球磨研磨(ball milling)等机械处理对市售的长碳 纳米管在低溫进行处理而使其处于上述的平均长度(纤维长度)的范围内。
[0035] 另外，碳纳米管优选使用预先实施过分散处理的碳纳米管。通过实施分散处理，从 而可W大幅提高覆膜化时的放热作用。作为分散处理，并无特别限制，可W使用W往公知的 分散处理等，例如可W采用珠粒媒介分散，在将润湿剂添加于规定溶剂得到的的体系中混 合碳纳米管而制成混合体系后，将二氧化铁珠等珠粒投入到该混合体系并揽拌等，从而进 行珠粒媒介分散等。作为湿润分散剂的成分，通常可W使用高分子共聚物、嵌段共聚物、不 饱和聚簇酸聚合物、丙締酸系共聚物、憐酸醋盐的共聚物、烷基锭盐等。另外，作为溶剂，可 W使用例如MEK(甲乙酬）、IPA(异丙醇）、NMP(N-甲基化咯烧酬）、乙酸下醋、环己酬 (cyclohexanone)等。
[0036] 碳成分中的石墨与碳纳米管(CNT)的配合比为石墨/碳纳米管=2.5~5.4的范围 内。通过使配合比为该范围，从而石墨与碳纳米管的平衡也良好，并且使碳纳米管所具有的 电特性被石墨特异性地体现在面状等覆膜整体，因此能够使放热效率优异。配合比进一步 优选为石墨/碳纳米管=2.7~4.5的范围内，特别优选为2.8~3.7的范围内。
[0037] 在本发明的碳放热组合物中，作为碳成分的石墨及碳纳米管的总含量相对于粘合 剂100质量份为50~300质量份。若石墨及碳纳米管的总含量少于50质量份，则无法发挥放 热特性，或者有时为了发挥放热特性而需要高电压，另一方面，若含量多于300质量份，则有 时导致所得碳放热体的覆膜处于丧失平滑性的状态。石墨及碳纳米管的总含量优选相对于 粘合剂100质量份为80~200质量份，特别优选为90~180质量份。
[0038] 予W说明，为了维持上述的含量，作为碳成分的石墨优选相对于粘合剂100质量份 为10~200质量份，进一步优选为50~170质量份，特别优选为70~145质量份。同样地，碳纳 米管优选相对于粘合剂100质量份为1~100质量份，进一步优选为5~80质量份，特别优选 为15~45质量份。
[0039] (b)粘合剂(粘合剂成分）：
[0040] 构成本发明的碳放热组合物的粘合剂，为使上述碳成分分散(例如碳成分在粘合 剂中尽量不凝聚而均匀遍布的状态。）的介质。作为粘合剂，并无特别限制，可W使用溶剂系 树脂、水系树脂等公知的树脂，但优选使用溶剂系树脂，可W使用例如聚氨醋系树脂、聚