公告/发布日期:2019/01/28

mile米乐集团 开发出具有高柔性、可成型性和可加工性的高性能复合绝缘材料的批量生产工艺

- 有望通过实现低成本、量产扩大汽车等应用领域-


作为 NEDO 项目的一部分,井上技术研究所与联合研究伙伴米乐m6官方网站 (AIST) 共同开发了一种兼具高柔韧性、成型性和可加工性的高性能复合绝缘材料的批量生产工艺,并成功生产出长度为 30 米的长卷状样品。

通过使用新开发的工艺,可以以低成本大批量生产具有高柔性、可成型性和可加工性的高性能复合绝缘材料。

未来,这种隔热材料将能够应用于汽车、住宅、家电、热力设备等广泛领域的复杂形状,预计将带来产品能源效率和安全性的提高。

图 1
图1 本次生产的高性能复合绝缘材料卷材(宽400mm x 长30m x 厚2mm)


1。概述

近年来,从汽车、住宅、电子设备等各个领域的节能、热管理、安全等角度出发,对高性能、高柔性绝缘材料的需求不断增加。真空绝热材料是典型的高性能绝热材料,但由于需要保持内部真空,因此不能用于薄板或包含曲面的形状。因此,硅胶的密度极低。二氧化硅气凝胶※1复合材料无纺布、聚合物等已经商业化,并且由于不需要真空且具有优异的加工性能而开始使用。然而,由于粉末脱落导致二氧化硅破碎,以及由于缺乏柔韧性而变脆等问题,它们尚未得到广泛应用。

正是在这样的背景下,井上技术研究所与米乐m6官方网站 (AIST) 于 2014 年联合开发了一种名为“柔性气凝胶”的非真空复合绝热材料,该材料由轻质、高强度的聚丙烯和导热系数低的二氧化硅气凝胶组成。该绝热材料的导热系数为0016W/(m·K),接近真空绝热材料的导热系数(导热系数为(001W/(m·K))。此外,可以切割加工成曲面,通过在聚丙烯内部浸渍二氧化硅气凝胶,解决了粉末脱落的问题。从2017财年起,已获得国家研究开发机构新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的认可。机构。战略节能技术创新计划※2'',我们一直致力于开发大规模样品制备工艺,以实现柔性气凝胶的实际应用。

现在,我们开发了柔性气凝胶的量产工艺,并成功生产出长度为30米的长卷状样品。

通过使用新开发的工艺,可以以低成本大批量生产具有高柔性、可成型性和可加工性的高性能复合绝缘材料。

未来,这种隔热材料将能够应用于汽车、家居、家电、热力设备等广泛领域的复杂形状,预计将带来产品能源效率和安全性的提高。

图2
图2高性能隔热材料的导热系数和柔韧性

该结果的详细信息将于 1 月 30 日起在东京国际展示场(东京江东区)举行的 ENEX 2019 第 43 届全球环境与能源和谐展览会和 nano tech 2019 国际纳米技术展览与技术大会上进行展示和解释。
https://wwwnedogojp/news/press/AA5_101056html

2。复合绝缘材料制造中的问题和当前结果

用于生产二氧化硅气凝胶和聚合物复合绝缘材料超临界干燥※3的进程使用高压批处理※4然而,这种复合绝缘材料的柔韧性不够,必须以平板的形式进行超临界干燥。因此,问题是样品尺寸受到容器的限制,高压容器的使用效率低下,增加了生产成本。

这次,INOAC技术研究所有限公司和AIST开发了超临界干燥装置内的CO22通过气体流体分析模拟,优化了卷筒卷绕方式和干燥工艺,提取了可以在短时间内干燥卷筒样品的压力和温度等工艺条件,从而开发了长卷筒状绝缘材料样品的制造技术(图3)。这使得生产高性能绝缘材料的大面积样品成为可能,这将导致针对特定应用的产品开发。通过这样的制造工艺优化,我们实现了批量生产,降低了制造成本。

图3
图3 新开发的量产工艺要点

我们还使用通过该批量生产过程生产的样品板验证了是否可以使用压力机进行热成型,并且我们能够将它们成型为图4所示的精细形状。它可以通过热粘合在一起,并且我们能够证明它具有良好的成型性和可加工性,并且我们还确认了即使成型后绝缘性能也几乎没有劣化。

图4
图4 使用新开发的批量生产工艺生产的样品表的样品
(左:食品托盘,右:设备运输托盘)

3。未来计划

未来,我们将继续开发使用更便宜的原材料制造样品的技术,建立用于批量生产的制造测试设施,并开始向用户公司提供样品,直至实际应用。



注释

※1 二氧化硅气凝胶
硅胶的总称,具有多孔结构,空隙与体积之比非常高(一般超过90%),尺寸为几十纳米。除了通过固体部件传导产生的热量较少外,内部空气成分分子的运动也受到阻碍,因此通过气体的传导和对流较少。虽然它在不使用真空的材料中具有最低的导热率(0015W/(m·K)),但它存在缺乏灵活性、机械强度低和制造成本高等问题。[返回来源]
※2战略节能技术创新计划
主题名称:柔性高性能保温材料柔性气凝胶实际应用工艺开发
实施期限:2017-2018年
预算:8400万日元[返回来源]
※3 超临界干燥
一种干燥含有溶剂的湿多孔材料同时避免干燥过程中收缩和破裂的方法。当多孔材料干燥时,气相(空气)和液相(溶剂)之间会在孔内产生界面,施加到该界面的应力会导致收缩和破裂。超临界干燥是将对象物放入压力容器中,使内部的溶剂达到超临界状态(无法区分气体和液体的状态),然后逐渐除去溶剂并进行干燥。在超临界状态下,气相和液相之间不存在界面,不施加应力,因此可以在收缩极小的情况下进行干燥。[返回来源]
※4 批量处理
在容器中使用一定量的溶剂或试剂进行化学反应和萃取等操作的过程。也称为批量操作。虽然易于控制,但由于涉及打开和关闭容器,因此在提高效率和产量方面存在问题。[返回来源]



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