绝热片及其制造方法、电子设备和电池单元
技术领域
本发明涉及绝热片及其制造方法和电子设备。尤其涉及高强度的绝热片及其制造方法、电子设备和电池单元。
背景技术
在车载/产业设备领域中，为了确保对于来自狭小空间内的发热部件的热流进行控制、制品的安全性、防延烧性而要求压缩特性优异的高性能绝热片。期待这种绝热片在例如锂离子电池模块的电池单元之间的间隔件中的应用。
在锂离子电池的安全标准中，进行耐延烧试验。耐延烧试验是检验当电池模块内的一个电池单元发生热失控时，是否会因向包括相邻电池单元在内的其它电池单元的热连锁(熱連鎖)而导致起火、破裂的方法。
为了阻止向相邻电池单元的热失控，存在将热绝缘性优异的材料夹在电池单元之间的安全设计的想法。在理论上，即使是热导率高至某种程度的材料，通过增加厚度，也能够在某种程度上防止热连锁、延烧。
然而，由于电池模块设置在设备内，因而实际上铺设空间有限。因此，电池模块存在尺寸限制。
进而，即使想要将电池模块进行高容量化，也存在必须兼顾防延烧、小型化的难处。
为了兼顾它们，对于电池单元间的间隔件期望薄且具有高绝热性的材料。此外，若设想在电池的充放电循环过程中活性物质发生劣化、膨胀而导致电池单元膨胀，则期望绝热片还兼具不易压扁(潰れる)的特性。
即，虽然在电池模块的初始组装时，对作为电池单元间的间隔件的绝热片施加的载荷比较小，为1MPa以下，但若电池发生膨胀，则有时最大承载5MPa左右的载荷。因此，重要的是考虑到压缩特性的绝热片的材料设计。
作为热导率小的物质，已知二氧化硅气凝胶。二氧化硅气凝胶包含由数10nm数量级的二氧化硅粒子以点接触的形式连接而成的网络结构，平均细孔直径为空气的平均自由程68nm以下。
因此，二氧化硅气凝胶的热导率小于静止空气的热导率。因此，二氧化硅气凝胶作为优异的绝热材料而备受关注。但是，二氧化硅气凝胶对于压缩、弯曲、剪切等各种变形模式的强度极低这一点被视作实用上的一个课题。
专利文献1发明了一种将二氧化硅气凝胶与无纺布纤维进行复合化而改善了处理性的薄且均质的片状绝热材料。该薄型绝热片的处理性优异，弯曲性较强。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第6064149号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在将以往的绝热片夹持于电池单元等来使用的情况下，尤其是在高载荷下，气凝胶被压缩而压扁，与低载荷时相比绝热效果大幅降低。
因而，本申请的课题是提供即使在高载荷下也能够使用的绝热片及其制造方法、电子设备和电池单元。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题而使用如下绝热片的制造方法，其包括：复合体生成工序，使向水玻璃组合物中添加碳酸酯而制作的溶胶浸渗至上述无纺布纤维结构体，从而生成水凝胶-无纺布纤维的复合体；表面修饰工序，将上述复合体与甲硅烷基化剂混合而进行表面修饰；以及干燥工序，通过以低于临界温度和压力的条件进行干燥而去除上述复合体中所含的液体。
进而，通过将碳酸酯用作胶凝剂，从而在气凝胶中作为副产生成碳酸钠，在甲硅烷基化的过程中产生二氧化碳，成为压缩率的性能降低的主要因素，但通过利用水洗工序将该二氧化碳以纵型的方式进行处理而能够有效地去除。
此外，使用一种绝热片，其包含气凝胶和无纺布纤维，且0.30～5.0MPa下的压缩率为40％以下、压缩时的热阻为0.01m2K/W以上。
进而，使用一种电子设备，其在壳体与伴有发热的电子部件之间配置有上述绝热片。
此外，使用一种电池单元，其在电池之间配置有上述绝热片。
发明效果
本实施方式的高强度绝热片在5MPa下的压缩率为40％以下而不易被压扁，且在5MPa下的热阻为0.01m2K/W以上，因此，即使在高温压缩环境下也发挥出有效的导热延迟效果。
附图说明
图1是说明基于实施方式的碳酸酯而进行的水玻璃的凝胶化机理的化学式的图。
图2是实施方式的高强度绝热片的制造方法的流程图。
图3是表示实施方式的绝热片的水洗中的片材配置的图。
图4是表示实施方式的绝热片的盐酸水溶液浸渍中的片材配置的图。
图5是表示实施方式的绝热片的甲硅烷基化处理中的片材配置的图。
图6是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与绝热片的压缩率的关系的图。
图7是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与绝热片的热阻的关系的图。
图8是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与绝热片的热导率的关系的图。
图9是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与绝热片的体积密度的关系的图。
图10是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与气凝胶的比表面积的关系的图。
图11是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与气凝胶的细孔容积的关系的图。
图12是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与气凝胶的平均细孔直径的关系的图。
图13是表示实施方式的水玻璃的SiO2浓度与绝热片的各加压压力下的压缩率的关系的图。
图14是表示实施方式的绝热片的应用例1的截面图。
图15是表示实施方式的绝热片的应用例2的截面图。
附图标记说明
10 绝热片
11 壳体
12 电子部件
13 基板
15 电池
51 绝热片
52 碳酸钠
53 二氧化碳
54 盐酸
55 水洗槽
56 水
57 盐酸槽
58 盐酸
59 甲硅烷基化槽
60 甲硅烷基化剂
101 硅酸钠
102 羟基离子
103 碳酸亚乙酯
104 碳酸根离子
105 乙二醇
106 水凝胶
107 碳酸钠
具体实施方式
以下列举出优选发明的实施方式来说明本实施方式。
<高强度绝热片的设计构思>
至今为止已知若干种包含二氧化硅气凝胶和无纺布纤维的气凝胶复合绝热片。其中大多数的处理性逐渐得到改善。但是，尚未兼具可耐受5MPa压缩的强度和压缩时的0.01m2K/W以上的高热阻值。
本实施方式的高强度绝热片是包含高密度气凝胶和无纺布纤维结构体这至少两种成分的绝热片。此处，本实施方式的绝热片的强度高。这是源于在连续的无纺布纤维体的空隙中致密且无间隙地进行了复合化的“高密度气凝胶”。
一般而言，二氧化硅气凝胶是指低密度二氧化硅多孔体，体积密度大致小于0.3g/cm3。其合成中通常使用烷氧基硅烷、水玻璃等低浓度二氧化硅原料和胶凝剂的无机酸、碱。此处，在水玻璃的情况下，存在气凝胶的合成所使用的二氧化硅浓度为6重量％以下的制约。这是因为：若作为胶凝剂而添加无机酸、有机酸，则急剧地进行硅酸钠的水解和脱水缩合，在7重量％以上的二氧化硅浓度下，反应速度过快而诱发不均匀的核生成，从而无法获得均匀的凝胶。
此处，胶凝剂是指用于将溶胶制成水凝胶的催化剂。
因此，在现有的气凝胶合成方法中，无法提高二氧化硅浓度，无法获得高密度气凝胶。此外，也无法使气凝胶高密度化来提高气凝胶的强度。
<高强度绝热片的压缩特性>
作为以0.30MPa～5MPa进行加压时的本实施方式的绝热片的压缩率，优选为40％以下、进一步优选为30％以下。
<高强度绝热片的热阻>
以0.30MPa～5MPa进行加压时的本实施方式的绝热片的热阻优选为0.010m2K/W以上、进一步优选为0.015m2K/W以上。
<绝热片的热导率>
本实施方式的绝热片的热导率根据压缩率的大小而不能一概而论，只要为100mW/mK以下即可。
<绝热片的体积密度>
本实施方式的绝热片的体积密度优选为0.3g/cm3～0.5g/cm3。
<气凝胶的细孔特性>
本实施方式的高密度气凝胶的比表面积优选为300m2/g～600m2/g。高密度气凝胶的平均细孔直径优选为10～70nm。
<气凝胶的原料种类和二氧化硅浓度>
作为高密度气凝胶的原料，可以使用烷氧基硅烷、水玻璃等通用的二氧化硅原料。以达到期望二氧化硅浓度的方式添加水，制备分散液或溶液来使用。
可以认为Na离子会对高密度气凝胶中的多孔结构的致密化、高密度化造成影响，因此适合使用包含Na离子的水玻璃。原料分散液或溶液中的二氧化硅浓度对于合成高密度的气凝胶而言越高越好，优选为14～20重量％。
<用于合成气凝胶的胶凝剂及其浓度>
本发明人等为了合成能够将8重量％以上的高浓度二氧化硅原料均匀凝胶化的新型气凝胶而深入进行了胶凝剂的探索研究。其结果发现：碳酸酯类会使高浓度水玻璃原料均匀地凝胶化，适合于合成高密度气凝胶。
本实施方式的高密度气凝胶使用碳酸酯作为胶凝剂。已知碳酸酯类通常酸性强，但在碱性条件下水解成碳酸和醇。本实施方式中，将通过该水解而生成的碳酸利用于凝胶化。
针对基于碳酸酯而进行的水玻璃的凝胶化机理，以碳酸亚乙酯为例，用图1的化学结构的图进行说明。
作为第一步骤，在向pH为10以上的碱性的硅酸钠101的水溶液中添加碳酸亚乙酯103而使其溶解时，原料中的羟基离子102亲核性地进攻碳酸亚乙酯103的羰基碳，从而进行碳酸亚乙酯103的水解。
其结果，在体系中生成碳酸根离子104和乙二醇105。
在第二步骤中，硅酸钠101与碳酸根离子104发生反应，进行硅酸的脱水缩合反应。此时，作为副产生成碳酸钠107。若包含硅氧烷键的网络结构加以扩展，则水玻璃的流动性消失而发生凝胶化。如此操作而得到水凝胶106。碳酸钠107大多残留在水凝胶106中。
如上所述，在将碳酸酯用于胶凝剂的情况下，分两个阶段进行反应，因此特征是能够控制硅酸钠101的水解和脱水缩合反应的反应速度，能够实现均匀的凝胶化。
作为碳酸酯的种类，可以使用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。任意碳酸酯均能够使高浓度二氧化硅原料均匀地进行凝胶化，但若碳酸酯的烷基链变长，则疏水性变强，难以溶解于水玻璃水溶液。因此，从碳酸酯在水中的溶解性和水解反应速度的观点出发，优选使用较容易溶解于水的碳酸二甲酯、碳酸亚乙酯。
作为碳酸酯的添加量，相对于二氧化硅原料的总量(100重量份)，如果碳酸酯为0.5～10.0重量份，则能够制作均匀的凝胶。凝胶化时间因二氧化硅浓度、胶凝剂浓度而异，从生产率(原料液体向无纺布中浸渗的速度等)、胶凝剂成本的关系出发，优选为3.0～6.0重量份。
需要说明的是，碳酸酯是胶凝剂，而非溶剂。
<绝热片的厚度>
实施方式的绝热片的厚度处于0.03mm～3.0mm的范围内，优选处于0.05mm～1.5mm的范围内。在绝热片的厚度比0.03mm薄的情况下，厚度方向的绝热效果降低。因此，如果绝热片的热导率未实现接近真空这一水平的非常低的热导率，就无法降低从其一面向另一面的厚度方向的导热。若绝热片的厚度厚至0.05mm以上，则能够确保厚度方向的绝热效果。另一方面，如果绝热片比1.5mm厚，则难以组装至车载/产业设备中。尤其是，在车载领域中，若比3.0mm厚，则更难以组装至设备中。
<绝热片中的高密度二氧化硅干凝胶的含有率>
高密度二氧化硅气凝胶在绝热片重量中所占的比例的最佳范围因无纺布纤维的单位面积重量、体积密度、厚度而异，因此无法一概而论。但是，高密度二氧化硅气凝胶在绝热片重量中所占的比例至少为50重量％以上即可。在比例小于50重量％的情况下，在热阻变小的同时，无法维持绝热片的强度。另外，只要比例为80重量％以下即可。在比例高于80重量％的情况下，虽然热阻上升，但柔软性不足，反复使用可能导致发生二氧化硅气凝胶的脱落。
<无纺布纤维的单位面积重量>
作为在实施方式的绝热片的制造中使用的无纺布纤维的单位面积重量，为了维持作为高密度气凝胶的支承体而必要最低限度的刚性，优选为5～200g/m2。单位面积重量是每单位面积的纤维重量。
<无纺布纤维的体积密度>
从提高实施方式的绝热片中的二氧化硅干凝胶的含有率、进一步降低热导率的观点出发，无纺布纤维的体积密度优选为100～500kg/m3的范围。
为了以连续体的形式形成具有机械强度的无纺布，体积密度必须至少为100kg/m3。此外，在无纺布的体积密度大于500kg/m3的情况下，无纺布中的空间体积变少，因此能够填充的二氧化硅干凝胶相对减少，热阻值变小。关于数值，在以下的实施例中也进行说明。
<无纺布纤维的材质>
作为在实施方式的绝热片的制造中使用的无纺布纤维的材质，可以利用无机纤维系的玻璃棉、玻璃纸、石棉、树脂系的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然系的羊毛、纤维素等。
<高强度绝热片的制造方法>
将实施方式的绝热片的制造方法的概略示于图2。作为基本的合成步骤，包含(a)～(c)这三个步骤。
(a)复合体生成工序：
使向作为二氧化硅原料的水玻璃组合物中添加碳酸酯和蒸馏水并混合而制作的溶胶浸渗至无纺布纤维结构体中，进行凝胶化。并且，在用膜夹持的状态下使用双轴辊等进行厚度限制，生成水凝胶-无纺布纤维的复合体。
例如，在使用水玻璃原料的情况下，若作为胶凝剂而添加碳酸酯，则会有在硅酸的脱水缩合的同时生成碳酸钠，且碳酸钠进入至凝胶中，得到碱性非常强的水凝胶的情况。
(b)表面修饰工序：
将步骤(a)中生成的水凝胶-无纺布纤维的复合体进行水洗。其后，将水凝胶-无纺布纤维的复合体进行盐酸浸渍，其后，与甲硅烷基化剂混合而进行表面修饰。需要说明的是，利用盐酸进行处理的原因在于，为了有效地进行后续的甲硅烷基化处理而提前处理。
甲硅烷基化和甲硅烷基化剂可以使用公知的方法和公知的材料，但使水凝胶-无纺布纤维的复合体浸渍于盐酸水溶液后，再利用硅氧烷与醇的混合液作为甲硅烷基化剂进行处理的方法能够迅速地进行甲硅烷基化处理，故而优选。
此外，表面修饰工序是浸渍于水、盐酸水溶液、甲硅烷基化剂的工序，优选增大水凝胶-无纺布纤维的面与浸渍液体的接触面积。为此，优选在槽内将水凝胶-无纺布纤维的面方向竖立起来进行处理。
在本实施例的高密度气凝胶中，通过提高二氧化硅浓度，水凝胶-无纺布纤维的强度增加，不会折弯，因此能够自立性地竖立起来。
<(b)表面修饰工序中的水洗工序>
在工序b中，若将该水凝胶浸渍于盐酸，则发生盐酸与碳酸钠的中和反应，急剧地产生二氧化碳。在使用如玻璃纸那样地与面方向平行地排列大量纤维且纤维彼此的缠绕少的无纺布纤维结构体的情况下，有时因该二氧化碳的产生而导致纤维片内产生大量气泡，因此，在浸渍于盐酸之前进行水洗而去除碳酸钠。
图3示出了水洗中的绝热片51的碳酸钠52的去除。绝热片51的面相对于水洗槽55的底面沿着纵向进行配置。
由此，碳酸钠52的比重大，因此溶出后朝向槽的下方。进而，在槽内的上下方向产生浓度差，在槽内发生对流以使浓度均匀化。
另一方面，绝热片51在横向上难以产生槽内的浓度差，不太发生对流。因此，与纵向配置相比，碳酸钠向水56中的溶出也慢。
由于需要用于引起对流的空间，因此，此时的绝热片51的面相对于底面的角度为90度±45度，更优选为90度±20度。
<(b)表面修饰工序中的盐酸浸渍工序>
图4示出了从浸渍在盐酸58的水溶液中的绝热片51去除二氧化碳53。
绝热片51的面相对于盐酸槽57的底面沿着纵向进行配置。由此，二氧化碳53的比重小，因此，溶出后朝向槽的上方，主要是从工件上方/上端脱除。另一方面，绝热片51在横放时玻璃纤维存在疏密(密度不均)，致密的部位表现出如膜那样的性能而妨碍气体的脱除，从而发生膨胀。
由于需要释放所产生的气体，因此，此时的绝热片51的面相对于底面的角度为90度±30度，更优选为90度±20度。
<(b)表面修饰工序中的甲硅烷基化工序>
图5示出了甲硅烷基化处理中的绝热片51和盐酸54的去除。甲硅烷基化槽59中装有甲硅烷基化剂60。绝热片51的面相对于甲硅烷基化槽59的底面沿着纵向进行配置。由此，盐酸54的比重大，因此朝向下方，主要是从工件下面/下端脱除。另一方面，绝热片51在横放时玻璃纤维存在疏密(密度不均)，致密的部位表现出如膜那样的性能而妨碍盐酸的排出，从而发生膨胀。
由于需要排出所产生的盐酸，因此，此时的绝热片51的面相对于底面的角度为90度±45度，更优选为90度±30度。
(c)干燥工序：
通过以低于临界温度和压力的条件进行干燥而去除在步骤(b)中得到的经表面修饰的水凝胶-无纺布纤维的复合体中所含的液体。
实施例
以下，基于实施例来说明本实施方式。其中，本实施方式不限定于下述实施例。所有反应均在大气下进行。
<评价>
需要说明的是，在实施例中，作为胶凝剂而使用碳酸亚乙酯，变更水玻璃原料的二氧化硅浓度来制作绝热片，评价热导率、压缩率、热阻值。
热导率测定使用了热流计HFM 436Lamda(NETZCH公司制)。
压缩率的测定使用了台式精密万能试验机AUTOGRAPH AGS-X(SHIMADZU公司制)。
热阻值通过由加压压力为5MPa时的压缩率求出的绝热片的厚度除以热导率来算出。
进而，二氧化硅气凝胶的微细结构使用高精度气体/蒸气吸附量测定装置BELSORP-max42N-VP-P(MICROTRAC-BEL公司制)进行评价。
以下说明各实施例、比较例的详细条件。此外，将结果示于表1。
[表1]
针对实施例1～实施例9、比较例1～比较例7的结果进行记载。
WG：水玻璃，ECaq.：碳酸亚乙酯水溶液，HClaq.：盐酸水溶液，NH3aq.：氨水，GP：玻璃纸
<合格基准>
(1)体积密度评价
绝热片的体积密度为0.3g/cm3以上且0.5g/cm3以下时记作合格。若绝热片的体积密度小于0.3g/cm3，则施加载重时容易压扁。若体积密度大于0.5g/cm3，则对于载重不易被压扁，但热导率变高并且热阻变小。因此，在压缩时，绝热片容易发生热连锁。
(2)热导率评价
绝热片的热导率为100mW/mK以下时记作合格。若绝热片的热导率高于100mW/mK，则热阻变小，因此，在压缩时也容易发生热连锁。
(3)凝胶填充率
绝热片中的气凝胶填充率为50重量％以上且80％重量以下时记作合格。在气凝胶的填充率小于50重量％的情况下，容易压扁，且压缩时的热阻变小。在气凝胶的填充率大于80重量％的情况下，不易压扁，但固体的导热成分增加，因此压缩时的热阻有时变小。
(4)比表面积评价
绝热片的比表面积为300m2/g以上且600m2/g以下时记作合格。
若绝热片的比表面积小于300m2/g，则构成多孔体的粒子的粒径大，因此，热导率变高并且热阻变小，因此在压缩时也容易发生热连锁。
在绝热片的比表面积大于600m2/g的情况下，构成多孔体的粒子的粒径小，压缩时容易压扁，因此，热阻变小，容易发生热连锁。
(5)细孔容积评价
绝热片的细孔容积为0.15ml/g以下时记作合格。若绝热片的细孔容积大于0.15ml/g，则压缩时容易压扁，因此，热阻变小，容易发生热连锁。
(6)压缩特性评价
5.0MPa下的绝热片的压缩率为40％以下时记作合格。为了即使在高负荷时也有效地抑制热连锁，需要使绝热片在某种程度上耐受压缩，并抑制固体的导热成分的增加。若5.0MPa下的绝热片的压缩率高于40％，则相对于以往的绝热片的优势性受损。
(7)热阻值评价
5.0MPa下的绝热片的热阻值为0.01m2K/W以上时记作合格。
只要实际上施加载荷来测定热导率即可。但是，尤其在载荷高的情况下，因压缩而被压扁，难以测定压缩时的热导率。
根据由压缩率求出的绝热片的厚度和利用热流计HFM而测定的热导率的实测值来算出热阻值，并进行对比评价。
5.0MPa下的热阻值小于0.01m2K/W时，在压缩时容易发生热连锁。
(8)综合评价
将满足所有评价的条件作为综合评价为合格。
<实施例1>
向将水玻璃原料用蒸馏水稀释而制备的水玻璃水溶液(二氧化硅浓度为14％、20.5g)中添加作为胶凝剂的碳酸亚乙酯(白色结晶)6重量份(1.23g)，并充分搅拌使其溶解，从而制备溶胶液。
接着，通过将溶胶溶液注入至无纺布纤维(材质：玻璃纸，厚度为0.63mm、单位面积重量为100g/m2、尺寸为12cm见方)，从而使溶胶溶液均匀地浸渗至无纺布纤维。将浸渗有溶胶溶液的无纺布夹持于PP膜(厚度50um×2片)，在室温23℃下放置3分钟而使溶胶发生凝胶化。在确认凝胶化后，使浸渗无纺布连同膜一起通过将间隙设定为1.00mm(包括膜厚)的双轴辊，从无纺布中挤出多余的凝胶，以厚度1.00mm作为目标进行限制。
接着，剥掉膜并将凝胶片浸渍于6当量盐酸后，在常温23℃下放置10分钟而使盐酸进入至凝胶片中。接着，使凝胶片浸渍于作为甲硅烷基化剂的八甲基三硅氧烷与2-丙醇(IPA)的混合液中，放入55℃的恒温槽并使其反应2小时。若开始形成三甲基硅氧烷键，则盐酸水从凝胶片中被排出，呈现二液分离的状态(上层为硅氧烷，下层为盐酸水、2-丙醇)。将凝胶片转移至设定为150℃的恒温槽，在大气气氛下干燥2小时，由此得到绝热片。
针对该绝热片评价热导率、压缩特性的结果是，压缩率为35.8％、热阻值为0.02m2K/W，综合评价为合格。
<实施例2>
将二氧化硅浓度变更为16％、且将碳酸亚乙酯的添加量变更为3重量份，除此之外，利用与实施例1相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为30.1％、热阻值为0.017m2K/W，综合评价为合格。
<实施例3>
将二氧化硅浓度变更为18％，除此之外，利用与实施例2相同的工艺条件来制作片材。
评价该绝热片的结果是，压缩率为23.3％、热阻值为0.015m2K/W，综合评价为合格。
<实施例4>
将二氧化硅浓度变更为20％，除此之外，利用与实施例2相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为21.3％、热阻值为0.015m2K/W，综合评价为合格。
<实施例5>
将玻璃纸的厚度变更为1.03mm，除此之外，利用与实施例4相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为21.0％、热阻值为0.026m2K/W，综合评价为合格。
<实施例6>
将碳酸亚乙酯的添加量变更为4重量份，除此之外，利用与实施例5相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为14.1％、热阻值为0.025m2K/W，综合评价为合格。
<实施例7>
将碳酸亚乙酯的添加量变更为5重量份，除此之外，利用与实施例5相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为13.8％、热阻值为0.022m2K/W，综合评价为合格。
<实施例8>
将碳酸亚乙酯的添加量变更为6重量份，除此之外，利用与实施例5相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为10.4％、热阻值为0.023m2K/W，综合评价为合格。
<比较例1>
将二氧化硅浓度变更为6％，除此之外，利用与实施例1相同的工艺条件来制作片材。
评价该绝热片的结果是，压缩率为72.5％、热阻值为0.013m2K/W，综合评价为不合格。
<比较例2>
将二氧化硅浓度变更为8％，除此之外，利用与实施例1相同的工艺条件来制作片材。
评价该绝热片的结果是，压缩率为67.3％、热阻值为0.015m2K/W，综合评价为不合格。
<比较例3>
将二氧化硅浓度变更为10％，除此之外，利用与实施例1相同的工艺条件来制作片材。
评价该绝热片的结果是，压缩率为63.8％、热阻值为0.015m2K/W，综合评价为不合格。
<比较例4>
将二氧化硅浓度变更为12％，除此之外，利用与实施例1相同的工艺条件来制作片材。
评价该绝热片的结果是，压缩率为52.4％、热阻值为0.016m2K/W，综合评价为不合格。
<比较例5>
将二氧化硅浓度变更为6％，并将12当量盐酸用作胶凝剂，除此之外，利用与实施例1相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为71.9％、热阻值为0.013m2K/W，综合评价为不合格。
<比较例6>
在利用离子交换树脂去除二氧化硅浓度为6％的水玻璃水溶液中的Na离子而制备的溶胶中，将1当量的氨水溶液用作胶凝剂，除此之外，利用与实施例1相同的工艺条件来制作片材。评价该绝热片的结果是，压缩率为74.6％、热阻值为0.013m2K/W，综合评价为不合格。
<高强度绝热片的压缩特性>
作为以0.30～5MPa进行加压时的本实施方式的绝热片的压缩率，优选为40％以下、进一步优选为30％以下。图6是将以5MPa进行加压时的绝热片的压缩率相对于水玻璃的二氧化硅浓度进行标绘而得的图。若压缩率大于40％，则难以抑制压缩时的热连锁。如果压缩率为30％以下，则能够有效地抑制压缩时的热连锁。
<高强度绝热片的热阻>
以0.30～5MPa进行加压时的本实施方式的绝热片的热阻优选为0.010m2K/W以上、进一步优选为0.015m2K/W以上。图7是将以5MPa进行加压时的绝热片的热阻相对于水玻璃的二氧化硅浓度进行标绘而得的图。热阻小于0.010m2K/W时，难以抑制压缩时的热连锁。如果热阻为0.015m2K/W以上，则能够有效地抑制压缩时的热连锁。
<高强度绝热片的热导率>
本实施方式的绝热片的热导率根据压缩率的大小而不能一概而论，只要为100mW/mK以下即可。图8是将绝热片的热导率相对于水玻璃的二氧化硅浓度进行标绘而得的图。热导率大于100mW/mK时，难以抑制压缩时的热连锁。
<高强度绝热片的体积密度>
本实施方式的绝热片的体积密度优选为0.3～0.5g/cm3。图9是在横轴标绘出制作绝热片时的原料水玻璃的二氧化硅浓度、且在纵轴标绘出绝热片的体积密度而得的图。根据图9，在使用碳酸亚乙酯的情况下，具有在二氧化硅浓度增加的同时、绝热片的体积密度增加的倾向。在使用盐酸、氨水的情况下，在二氧化硅浓度为6％的条件下，体积密度为0.2g/cm3。在体积密度小于0.3g/cm3的情况下，若施加高载荷则容易压扁。因此，压缩率变大，热阻变小。此外，在体积密度大于0.5g/cm3的情况下，发生二氧化硅一次粒子的显著粗大化、气凝胶自身的收缩，在无负荷时也得不到期待的热阻值。
<高密度气凝胶的比表面积>
本实施方式的高密度气凝胶的比表面积优选为300～600m2/g。图10是在横轴标绘出制作绝热片时的原料水玻璃的二氧化硅浓度、且在纵轴标绘出气凝胶的比表面积而得的图。
根据图10可知：在使用碳酸亚乙酯的情况下，存在如下倾向：在二氧化硅浓度增加的同时，气凝胶的比表面积逐渐减少，在二氧化硅浓度为14％附近时呈现极小值。
在使用盐酸、氨水的情况下，在二氧化硅浓度为6％时分别为500m2/g、750m2/g左右。此时，比表面积小于300m2/g时，发生二氧化硅一次粒子的显著粗大化、气凝胶自身的收缩，在无负荷时也得不到期待的热阻值。
此外，在比表面积大于600m2/g的情况下，发生二氧化硅一次粒子的显著微细化、气凝胶的低密度化，在高负荷时得不到期待的热阻值。需要说明的是，一般的低密度气凝胶的比表面积大于600m2/g，但这是反映出二氧化硅的一次粒子非常小并且生成的气凝胶的体积密度小的结果。
<高密度气凝胶的细孔容积>
图11是在横轴标绘出制作绝热片时的原料水玻璃的二氧化硅浓度、且在纵轴标绘出气凝胶的细孔容积而得的图。由图11可知：在使用碳酸亚乙酯的情况下，存在如下倾向：在二氧化硅浓度增加的同时，气凝胶的细孔容积逐渐减少，在二氧化硅浓度为14％附近时呈现极小值。在使用盐酸的情况下，在二氧化硅浓度为6％时细孔容积为2.0ml/g，在使用氨水的情况下，在二氧化硅浓度为6％时细孔容积为4.4ml/g。此时，在细孔容积为1.5ml/g以上的情况下，若施加高载荷则容易压扁，压缩率变大、热阻变小。
高密度气凝胶的平均细孔直径优选为10～70nm。
<高密度气凝胶的平均细孔直径>
图12是在横轴标绘出制作绝热片时的原料水玻璃的二氧化硅浓度、且在纵轴标绘出气凝胶的平均细孔直径而得的图。由图12可知：在使用碳酸亚乙酯的情况下，二氧化硅浓度为10％以下时，平均细孔直径约为60nm，二氧化硅浓度为14％以上时，平均细孔直径约为30～40nm。在使用盐酸的情况下，在二氧化硅浓度为6％时平均细孔直径约为40nm，在使用氨水的情况下，在二氧化硅浓度为6％时平均细孔直径约为30nm。此时，在平均细孔直径小于10nm的情况下，发生二氧化硅一次粒子的显著粗大化、气凝胶自身的收缩，在无负荷时也得不到期待的热阻值。此外，在平均细孔直径大于70nm的情况下，难以抑制空气的对流，因此热阻变小。
<二氧化硅浓度和压缩率>
图13中示出实施例和比较例的二氧化硅浓度与压缩率的关系。对各试样施加了5MPa～0.3MPa的压力。
在压力为5MPa的情况下，实施例1～4中，作为压缩率为40％以下，为优选。
在压力为2MPa的情况下，实施例1～4中，作为压缩率为30％以下，为更优选。
在压力为1MPa的情况下，实施例1～4中，作为压缩率为20％以下，为进一步优选。
需要说明的是，压缩时的热阻也存在同样的倾向。实施例1～4在0.30～5.0MPa下为0.010m2K/W以上。
<结果>
在实施例1～4中，使用二氧化硅浓度为14％～20％的水玻璃和碳酸亚乙酯来制作绝热片。其结果，5.0MPa下的压缩率均小至40％以下，且热阻值均为0.01m2K/W以上。
在比较例1～4中，使用二氧化硅浓度为6％～12％的水玻璃和碳酸亚乙酯来制作绝热片。其结果，5.0MPa下的压缩率均大于40％。
在比较例5、6中，对于二氧化硅浓度为6％的水玻璃分别使用盐酸水溶液和氨水来制作绝热片，但呈现与比较例1大致相同的结果。对于除了碳酸亚乙酯之外的胶凝剂而言，若将二氧化硅浓度提升至8％以上，则不能均匀地凝胶化而无法制作绝热片。
由上述结果可以明确：包含使用二氧化硅浓度为14％～20％的水玻璃水溶液和碳酸酯而合成的高密度气凝胶-无纺布纤维的绝热片作为高强度绝热片是优异的，即使在高负荷条件下对于抑制热连锁而言也有效。
(作为整体)
绝热片包含气凝胶和无纺布纤维作为主成分，且不包含其它化合物作为主成分。气凝胶与无纺布纤维的合计为整体重量的90％以上。
图14是表示实施方式的绝热片的应用例1的截面图。
实施方式的绝热片10可以在电子设备中配置在伴有发热的电子部件12与壳体11之间。不使电子部件12的热向壳体11传导。电子部件12安装在基板13上。绝热片10可以用覆盖表面的盖罩进行覆盖。绝热片10可以用导热性材料、例如石墨片进行层叠。
图15是表示实施方式的绝热片的应用例2的截面图。
如果制成在汽车的电池15之间配置有上述实施方式的任意绝热片10的电池单元，则不仅能够实现电池15间的绝热，还能够防止延烧，故而优选。
电池15不限定于汽车用途。电池15可以是各种移动体的电池、自家蓄电装置的电池。
绝热片10可以与其它片材等进行复合化。
<基于处理方法的影响度评价>
需要说明的是，厚度的测定使用了数字显示器ID-H0530(MITUTOYO公司制)。
<实施例9>
向将水玻璃原料用蒸馏水稀释而制备的水玻璃水溶液(二氧化硅浓度为20％、20.5g)中添加碳酸亚乙酯(白色结晶)5重量份(1.025g)并充分搅拌，使其溶解而制备溶胶液。
接着，通过将溶胶溶液注入至无纺布纤维(材质：玻璃纸，厚度：1.03mm、单位面积重量：140g/m2、尺寸：12cm见方)而使溶胶溶液均匀地浸渗至无纺布纤维中。将浸渗有溶胶溶液的无纺布夹持于PP膜(厚度50um×2片)，在室温23℃下放置3分钟而使溶胶凝胶化。在确认凝胶化后，使浸渗无纺布连同膜一起通过将间隙设定为1.00mm(包括膜厚)的双轴辊，从无纺布中挤出多余的凝胶，以厚度1.00mm作为目标进行限制。
接着，剥掉膜并将凝胶片沿着纵向(角度相对于水平方向约为90度)浸渍于纯水后，放置5分钟，去除碳酸钠。其后，沿着纵向浸渍于6当量盐酸后，在常温23℃下放置10分钟而使盐酸进入凝胶片中。接着，使凝胶片沿着纵向浸渍于作为甲硅烷基化剂的八甲基三硅氧烷与2-丙醇(IPA)的混合液，并放入55℃的恒温槽中使其反应2小时。若开始形成三甲基硅氧烷键，则从凝胶片中排出盐酸水，呈现二液分离的状态(上层为硅氧烷，下层为盐酸水、2-丙醇)。将凝胶片转移至设定为150℃的恒温槽，在大气气氛下干燥2小时，由此得到绝热片。
针对该绝热片评价热导率、压缩特性的结果是，热导率为49.02mW/mK、压缩率为12.4％、厚度偏差(标准偏差)为0.029mm。
厚度偏差(标准偏差)可以至少达到0.040mm以下。通过使其倾斜而能够实现均质化。
需要说明的是，实施例1～7中，厚度偏差(标准偏差)大于约0.040mm。
<基于处理方法的影响度的结果>
在实施例9中，沿着纵向进行纯水、6当量盐酸、作为甲硅烷基化剂的八甲基三硅氧烷与2-丙醇(IPA)的混合液的浸渍处理，制作绝热片。其结果，5.0MPa下的压缩率小至12.4％，厚度偏差也小至0.029mm。厚度偏差的原因是由气泡造成的影响。
由实施例9和实施例1～8的结果可以明确：在水洗、盐酸水溶液浸渍、甲硅烷基化处理中，通过以纵向进行处理，从而实现更高强度的绝热片，即使在高负荷条件下对于抑制热连锁而言也有效。换言之，通过沿着纵向使其倾斜来进行处理，能够得到偏差少、特性更好的产品。
产业上的可利用性
本实施方式的使压缩强度得以提高的、包含高密度气凝胶和无纺布纤维结构体这至少两种成分的绝热片在电子设备、车载设备、产业设备内的狭小空间内也能够充分发挥出绝热效果，因此可广泛利用。可应用于信息设备、便携设备、显示器、电气组件等与热相关的所有制品。
