ウレタン発泡成形体およびその製造方法
【課題】 所望の吸音特性を有すると共に放熱性の高いウレタン発泡成形体、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 ウレタン発泡成形体は、ポリウレタンフォームからなる基材と、該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有し、該磁性フィラーは、球以外の形状をなし、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により連接して配向している。このウレタン発泡成形体は、発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合した混合材料を、発泡型に注入し、磁場中で発泡させることにより製造される。
【解決手段】 ウレタン発泡成形体は、ポリウレタンフォームからなる基材と、該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有し、該磁性フィラーは、球以外の形状をなし、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により連接して配向している。このウレタン発泡成形体は、発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合した混合材料を、発泡型に注入し、磁場中で発泡させることにより製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば吸音材や振動吸収材等として用いられるウレタン発泡成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウレタン発泡成形体は、吸音材、振動吸収材等として、自動車等の様々な分野で用いられている。例えば、特許文献１には、ウレタン発泡成形体からなる吸音材を備えた防音タイヤが紹介されている。この吸音材は、基材となるポリウレタンフォームに、金属粉末等の熱伝導材が配合されてなる。熱伝導材により吸音材の放熱性を向上させて、走行時におけるタイヤと路面との摩擦熱によりタイヤが熱老化するのを抑制している。
【特許文献１】特開２００５−１０４３１４号公報
【特許文献２】特開２００２−３０１７２６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４６０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された吸音材のように、基材に熱伝導材を配合すると、熱伝導材同士の接触により熱の伝達経路が形成されて、放熱性が向上する。放熱性を高くするためには、多量の熱伝導材が必要となる。しかし、熱伝導材の配合量を多くすると、発泡成形に影響を及ぼすと共に、吸音特性が低下するおそれがある。また、例えば自動車のエンジンルーム等に搭載される吸音材については、特定の周波数領域において特に高い吸音性が要求される場合がある。このため、所望の吸音特性を維持しつつ、放熱性を向上させることが課題となる。
【０００４】
一方、特許文献２には、樹脂に導電性を付与する方法として、樹脂に導電性磁性体の粉末を配合させ、磁場中で成形する方法が開示されている。また、特許文献３には、樹脂やゴム中に、反磁性を有する熱伝導性繊維と非繊維状熱伝導性充填材とが配合されてなる高熱伝導性成形体が開示されている。しかし、特許文献２、３に開示された技術は、単に樹脂等の導電性や熱伝導性を向上させることだけを目的としたものである。このため、特許文献２、３においては、発泡成形や吸音特性について何も検討されていない。したがって、発泡成形を前提とし、上記特有の課題を有するウレタン発泡成形体に対して、特許文献２、３に開示された技術をそのまま適用することはできない。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、所望の吸音特性を有すると共に放熱性の高いウレタン発泡成形体、およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明のウレタン発泡成形体は、ポリウレタンフォームからなる基材と、該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有し、該磁性フィラーは、球以外の形状をなし、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により連接して配向していることを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００７】
本発明のウレタン発泡成形体において、基材中の磁性フィラーは、鎖状に繋がり配向している。すなわち、磁性フィラーは、ある規則性を持って所定の方向に配置されていればよい。例えば、ウレタン発泡成形体の一端と他端（一端に対して１８０°対向した端部でなくてもよい）との間に直線状に配置されていても、曲線状に配置されていてもよい。また、中心から外周に向かって放射状に配置されていてもよい。また、これらの形状を組み合わせた形状に配置されていてもよい。
【０００８】
磁性フィラーは熱伝導性が良好なため、本発明のウレタン発泡成形体の一端に加わった熱は、磁性フィラーを介して他端に伝達され、他端から速やかに放熱される。ここで、磁性フィラーは球以外の形状をなしている。このため、磁性フィラーが配向した場合、磁性フィラー同士は、点ではなく、線および面の少なくとも一方で接触する。よって、点で接触する場合と比較して、磁性フィラー同士の接触面積が大きくなる。これにより、熱の伝達経路が確保されやすくなると共に、伝達される熱量も大きくなる。また、球状の磁性フィラーを同量配合した場合と比較して、配向方向に嵩高くなる。したがって、本発明のウレタン発泡成形体によると、磁性フィラーの配合量が少量であっても、高い放熱性が発現される。また、磁性フィラーが配向しているため、配向方向と、配向方向に対して交差する方向と、において強度等の特性が異なる。つまり、本発明のウレタン発泡成形体は、異方性を有する。
【０００９】
本発明のウレタン発泡成形体によると、磁性フィラーの配合量を少なくすることができるため、発泡成形への影響、および製造コストを低減することができる。また、吸音特性の低下も抑制することができる。また、後述する実施例からも明らかなように、本発明のウレタン発泡成形体は、特定の周波数領域において高い吸音性を示すことも確認されている。このように、本発明のウレタン発泡成形体は、高い放熱性と所望の吸音特性との両方を備えている。
【００１０】
（２）また、本発明のウレタン発泡成形体の製造方法は、発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合し混合材料を調製する混合材料調製工程と、該混合材料を発泡型に注入し磁場中で発泡させる発泡工程と、を有することを特徴とする（請求項４に対応）。
【００１１】
発泡工程において、混合材料に磁場が加わると、発泡ウレタン樹脂原料中に分散していた磁性フィラーが磁界の方向に沿って連結し、鎖状のクラスターを形成する。ここで、磁性フィラーは球以外の形状をなしている。このため、形成されたクラスターにおいて、磁性フィラー同士は点ではなく、線および面の少なくとも一方で接触する。また、球状の磁性フィラーを同量配合した場合と比較して、配向方向に嵩高くなる。このように、本発明の製造方法によると、上記本発明のウレタン発泡成形体を簡便に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のウレタン発泡成形体およびその製造方法の実施形態について説明する。なお、本発明のウレタン発泡成形体およびその製造方法は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【００１３】
＜ウレタン発泡成形体＞
上述したように、本発明のウレタン発泡成形体は、ポリウレタンフォームからなる基材と、該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有する。ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分等の発泡ウレタン樹脂原料から製造される。詳細は、後述する本発明のウレタン発泡成形体の製造方法において説明する。
【００１４】
磁性フィラーとしては、いわゆる磁性材料を用いればよい。例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、ステンレス鋼等の強磁性体、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＦｅＣｌ２、ＭｎＡｓ等の反強磁性体、およびそれらを用いた合金類が好適である。なかでも、熱伝導率が高くフィラーとしての加工性に優れる点から、ステンレス鋼、銅鉄合金等が好適である。ここでいうステンレス鋼の表面は酸化皮膜に覆われているため、防錆性能に優れ、ポリウレタンフォームとの接合強度も高い。また、銅鉄合金は、銅および鉄の共晶合金であり、例えば特公平３−０６４５８３号公報に記載されているような半硬質磁性銅鉄合金が望ましい。このような銅鉄合金は、フィラーとして使用するために細かく粉砕しても、銅と鉄の剥離を生じない。このため、銅が有する高い熱伝導率と鉄が有する磁性との２つの特徴を合わせ持つ。よって、同じ含有量であっても他の磁性体と比較して、より高い放熱効果を得ることができる。
【００１５】
磁性フィラーは、球以外の形状をなす。ここで、「球」とは、真球または略真球を意味する。したがって、「球以外の形状」には、楕円球状、長円球状（一対の対向する半球を円柱で連結した形状）、水滴形状、柱状、薄板状、箔状、繊維状、針状等が含まれる。磁性フィラーの大きさ（最大長さ）は、分散性、配向性、製造するウレタン発泡成形体の大きさ等を考慮して決定すればよい。例えば、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下のものが入手しやすく好適である。
【００１６】
また、磁性フィラー同士の接触面積をより大きくし、配向方向に嵩高くするためには、磁性フィラーのアスペクト比は２以上であることが望ましい。本明細書では、アスペクト比を次式（１）により定義する。
アスペクト比＝ｂ２／（ａ・ａ’）・・・式（１）
式（１）において、ｂは磁性フィラーの最大長さ、ａは軸直方向断面横辺の長さ、ａ’は軸直方向断面縦辺の長さを示す。ここで、「軸直方向断面横辺の長さ」、「軸直方向断面縦辺の長さ」は次のようにして決定される。すなわち、磁性フィラーの最大長さｂを軸として、当該軸と垂直な方向（軸直方向）の断面形状が内接する四角形を定め、この四角形を平面視した時の横方向の長さを「軸直方向断面横辺の長さａ」とし、縦方向の長さを「軸直方向断面縦辺の長さａ’」とする。以下、具体的な形状を挙げて、説明する。
【００１７】
図１に、磁性フィラーの各形状における最大長さ、軸直方向断面横辺の長さ、軸直方向断面縦辺の長さを示す。図１において（ａ）は円柱状の場合を、（ｂ）は薄板状の場合を、（ｃ）は繊維状の場合を、各々示す。なお、図１（ａ）〜（ｃ）に示した形状は例示にすぎず、磁性フィラーはこれらの形状に限定されるものではない。まず、（ａ）に示す円柱状の場合には、軸方向の長さが最大長さｂとなる。軸直方向断面形状は円となる。当該円が内接する四角形の横方向の長さが「軸直方向断面横辺の長さａ」となり、縦方向の長さが「軸直方向断面縦辺の長さａ’」となる。次に、（ｂ）に示す薄板状の場合には、長手方向が軸方向となり、長手方向の長さが最大長さｂとなる。軸直方向断面形状は長方形となるため、この長方形の横方向の長さが「軸直方向断面横辺の長さａ」となり、縦方向の長さ（厚さに相当）が「軸直方向断面縦辺の長さａ’」となる。次に（ｃ）に示す繊維状の場合には、軸方向の長さが最大長さｂとなる。軸直方向断面形状は略楕円となる。しかしながら、（ｃ）の繊維状の場合、長手方向中央部が大きく両端部が小さい「細長い樽」のような形状を呈している。このため、長手方向全長において、軸直方向断面の大きさが一定ではない。すなわち、位置αと位置βと位置γとでは、楕円の断面積が異なる。この場合は、断面積が最大となる位置βの楕円が内接する四角形の横方向の長さが「軸直方向断面横辺の長さａ」となり、縦方向の長さが「軸直方向断面縦辺の長さａ’」となる。
【００１８】
磁性フィラーは、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により繋がっていればよい。つまり、磁性フィラー同士は、線接触しているだけでもよく、面接触しているだけでもよく、さらには線接触および面接触の両方であってもよい。
【００１９】
また、磁性フィラーの配合量は、放熱性の向上効果、吸音特性、コスト等を考慮して適宜決定すればよい。例えば、放熱性を向上させるという観点からは、磁性フィラーの配合量を、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の０．１体積％以上とすることが望ましい。１体積％以上とするとより好適である。一方、磁性フィラーの分散性、吸音特性への影響等を考慮して、磁性フィラーの配合量を２０体積％以下とすることが望ましい。３体積％以下とするとより好適である。次に、本発明のウレタン発泡成形体の好適な製造方法について詳述する。
【００２０】
＜ウレタン発泡成形体の製造方法＞
本発明のウレタン発泡成形体の製造方法は、混合材料調製工程と発泡工程とを有する。以下、各工程について説明する。
【００２１】
（１）混合材料調製工程
本工程は、発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合し混合材料を調製する工程である。発泡ウレタン樹脂原料は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分等の既に公知の原料から調製すればよい。ポリイソシアネート成分としては、例えば、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、およびこれらの誘導体（例えばポリオール類との反応により得られるプレポリマー類、変成ポリイソシアネート類等）等の中から適宜選択すればよい。また、ポリオール成分としては、多価ヒドロキシ化合物、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリマーポリオール類、ポリエーテルポリアミン類、ポリエステルポリアミン類、アルキレンポリオール類、ウレア分散ポリオール類、メラミン変性ポリオール類、ポリカーボネートポリオール類、アクリルポリオール類、ポリブタジエンポリオール類、フェノール変性ポリオール類等の中から適宜選択すればよい。
【００２２】
さらに、触媒、発泡剤、整泡剤、架橋剤、難燃剤、帯電防止剤、減粘剤、安定剤、充填剤、着色剤等を適宜配合してもよい。例えば、触媒としては、テトラエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン系触媒や、ラウリン酸錫、オクタン酸錫等の有機金属系触媒が挙げられる。また、発泡剤としては水が好適である。水以外には、塩化メチレン、フロン、ＣＯ２ガス等が挙げられる。また、整泡剤としてはシリコーン系整泡剤が、架橋剤としてはトリエタノールアミン、ジエタノールアミン等が好適である。
【００２３】
磁性フィラーの種類、形状、アスペクト比、配合量等については、上述したのでここでは説明を省略する。発泡ウレタン樹脂原料および磁性フィラーを、各々秤量し混合する。調製された混合材料は、速やかに次の発泡工程に供される。
【００２４】
（２）発泡工程
本工程は、上記混合材料調製工程にて調製した混合材料を発泡型に注入し磁場中で発泡させる工程である。例えば、磁場を直線状に形成する場合、発泡型のキャビティ内の磁力線が、キャビティの一端から、当該一端に対して１８０°対向する他端に向かって略平行になるよう形成することが望ましい。この場合、例えば発泡型を挟むように、発泡型の一端および他端の両面近傍に磁石を配置すればよい。磁石には、永久磁石または電磁石を用いればよい。電磁石を用いると、磁場形成のオン、オフを瞬時に切り替えることができ、磁場の強さの制御が容易である。このため、発泡成形を制御しやすい。この場合、発泡型の外部に配置した磁石により、発泡型の内部に磁場を形成させるため、発泡型としては透磁率の低い材質、つまり非磁性の材質のものを使用するとよい。例えば、通常ポリウレタンの発泡成形に使用されるアルミニウムやアルミニウム合金製の発泡型であれば問題ない。この場合、電磁石等の磁力源から発生する磁場、磁力線が影響を受けにくく、磁場状態のコントロールがしやすい。ただし、必要とする磁場、磁力線の状態に応じて適宜、磁性材料のものを使用してもよい。
【００２５】
磁場は、発泡ウレタン樹脂原料の粘度が比較的低い間にかけられることが望ましい。発泡ウレタン樹脂原料が増粘し、発泡成形がある程度終了した時に磁場をかけると、磁性フィラーが配向しにくいため、所望の放熱性、吸音特性を得ることが難しい。なお、発泡成形を行う時間のすべてにおいて磁場をかける必要はない。
【００２６】
また、発泡型に作用する磁場の磁束密度は、該発泡型のキャビティ内において略均一であることが望ましい。例えば、発泡型のキャビティ内における磁束密度の差が、±１０％以内であるとよい。±５％以内、さらには±３％以内であるとより好適である。発泡型のキャビティ内に一様な磁場を形成することで、ウレタン発泡成形体の全体において、磁性フィラーを同じように配向させることができる。
【００２７】
本工程にて発泡成形が終了した後、脱型して、本発明のウレタン発泡成形体を得る。この際、発泡成形の仕方により、ウレタン発泡成形体の一端および他端の少なくとも一方に、スキン層が形成される。当該スキン層は、用途に応じて切除してもよい（勿論切除しなくてもよい）。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
（１）ウレタン発泡成形体の製造
磁性フィラーの形状等が異なる三種類のウレタン発泡成形体を製造した。まず、発泡ウレタン樹脂原料を以下のように調製した。ポリオール成分のポリエーテルポリオール（住化バイエルウレタン社製「Ｓ−０２４８」、平均分子量６０００、官能基数３、ＯＨ価２８ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００重量部と、架橋剤のジエチレングリコール（三菱化学社製）２重量部と、発泡剤の水２重量部と、テトラエチレンジアミン系触媒（花王社製「Ｎｏ．３１」）１重量部と、シリコーン系整泡剤（日本ユニカ社製「ＳＺ−１３１３」）０．５重量部と、を配合し、プレミックスポリオールを調製した。調製したプレミックスポリオールに、ポリイソシアネート成分のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（ＢＡＳＦＩＮＯＡＣポリウレタン社製「ＮＥ１３２０Ｂ」、ＮＣＯ＝４４．８ｗｔ％）を加えて混合し、発泡ウレタン樹脂原料とした。ここで、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との配合比（ＰＯ：ＩＳＯ）は、両者の合計重量を１００％として、ＰＯ：ＩＳＯ＝７８．５：２１．５とした。
【００３０】
一方、三種類の磁性フィラーを準備した。すなわち、第一の磁性フィラーとして、ステンレス球（大同特殊鋼社製「ＤＡＰ４４０Ｃ −３０Ｍ」：直径３０μｍ以下、平均径約１０μｍ、球形）を、第二の磁性フィラーとして、ステンレスファイバー（虹技社製「ＫＣメタルファイバー ＳＵＳ４３０Ｆ」：直径約３０μｍ、長さ約２ｍｍ）を、第三の磁性フィラーとして、銅鉄合金粉末（銅鉄合金社製「ＣＦＡ９０」：縦約０．５ｍｍ×横約０．５ｍｍ×厚さ約０．１ｍｍの薄板状）を、使用した。各々のアスペクト比を求めたところ、第一の磁性フィラーは１、第二の磁性フィラーは４４４４、第三の磁性フィラーは５となった。
【００３１】
次に、調製した発泡ウレタン樹脂原料に、各々の磁性フィラーを混合し混合材料とした。磁性フィラーは、ポリオール成分のポリエーテルポリオール１００重量部に対して、第一および第二の磁性フィラーでは１２１重量部、第三の磁性フィラーでは１２９重量部配合した。
【００３２】
その後、混合材料をアルミニウム製の発泡型（後述する図２、図３参照。キャビティは直径１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍの円筒形。）に注入し、密閉した。続いて、発泡型を磁場発生装置に設置して、発泡成形を行った。図２に、磁場発生装置の斜視図を示す。図３に、磁場発生装置の部分断面図を示す。図２、図３に示すように、磁場発生装置１は、一対の電磁石部２Ｕ、２Ｄと、ヨーク部３と、を備えている。
【００３３】
電磁石部２Ｕは、芯部２０Ｕとコイル部２１Ｕとを備えている。芯部２０Ｕは、強磁性体製であって、上下方向に延びる円柱状を呈している。コイル部２１Ｕは、芯部２０Ｕの外周面に配置されている。コイル部２１Ｕは、芯部２０Ｕの外周面に巻装された導線２１０Ｕにより、形成されている。導線２１０Ｕは、電源（図略）に接続されている。
【００３４】
電磁石部２Ｄは、発泡型４を挟んで、上記電磁石部２Ｕの下方に配置されている。電磁石部２Ｄは、上記電磁石部２Ｕと同様の構成を備えている。すなわち、電磁石部２Ｄは、芯部２０Ｄとコイル部２１Ｄとを備えている。コイル部２１Ｄは、芯部２０Ｄの外周面に巻装された導線２１０Ｄにより、形成されている。導線２１０Ｄは、電源（図略）に接続されている。
【００３５】
ヨーク部３は、Ｃ字状を呈している。ヨーク部３のＣ字上端は、電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕ上端に接続されている。一方、ヨーク部３のＣ字下端は、電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄ下端に接続されている。
【００３６】
前記発泡型４は、上型４０Ｕと下型４０Ｄとを備えている。発泡型４は、電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕと電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄとの間に、介装されている。上型４０Ｕは、角柱状を呈している。上型４０Ｕの下面には、円筒状の凹部が形成されている。同様に、下型４０Ｄは、角柱状を呈している。下型４０Ｄの上面には、円筒状の凹部が形成されている。上型４０Ｕと下型４０Ｄとは、互いの凹部の開口同士が向き合うように配置されている。上型４０Ｕと下型４０Ｄとの間には、上記凹部同士が合体することにより、キャビティ４１が区画されている。キャビティ４１には、前述したように、混合材料が充填されている。
【００３７】
導線２１０Ｕに接続された電源および導線２１０Ｄに接続された電源を、共にオンにすると、上方の電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕの上端がＳ極に、下端がＮ極に磁化される。このため、芯部２０Ｕに、上方から下方に向かって磁力線Ｌ（図２に点線で示す）が発生する。また、下方の電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄの上端がＳ極に、下端がＮ極に磁化される。このため、芯部２０Ｄに、上方から下方に向かって磁力線Ｌが発生する。また、芯部２０Ｕ下端はＮ極であり、芯部２０Ｄ上端はＳ極である。このため、芯部２０Ｕと芯部２０Ｄとの間には、上方から下方に向かって磁力線Ｌが発生する。以上説明したように、電磁石部２Ｕ、２Ｄ間には、上方から下方に向かって磁力線Ｌが発生する。下方の電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄ下端から放射された磁力線Ｌは、ヨーク部３を通って、上方の電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕ上端に流入する。このように、磁力線Ｌは閉ループを構成するため、磁力線Ｌの漏洩を抑制することができる。
【００３８】
前述したように、発泡型４は、芯部２０Ｕと芯部２０Ｄとの間に介装されている。このため、発泡型４のキャビティ４１内には、上方から下方に向かって略平行な磁力線Ｌにより一様な磁場が形成されている。発泡型４を磁場発生装置１に設置した後、最初の約２分間は、磁場をかけながら発泡成形を行った。続く約５分間は、磁場をかけないで、発泡成形を行った。
【００３９】
発泡成形が終了した後、脱型して、三種類のウレタン発泡成形体を得た。第一の磁性フィラー（ステンレス球）を配合したウレタン発泡成形体を比較例１の発泡成形体、第二の磁性フィラー（ステンレスファイバー）を配合したウレタン発泡成形体を実施例１の発泡成形体、第三の磁性フィラー（銅鉄合金粉末）を配合したウレタン発泡成形体を実施例２の発泡成形体とした。また、上記同様の発泡ウレタン樹脂原料を、磁性フィラーを配合せず、磁場もかけずに発泡成形してウレタン発泡成形体を製造した。このウレタン発泡成形体を、比較例２の発泡成形体とした。ここで、実施例１、２および比較例１の発泡成形体における磁性フィラーの配合量は、いずれもウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の１体積％である。
【００４０】
（２）伝熱試験
製造した実施例１、２および比較例１、２の発泡成形体を下面側から加熱して、伝熱性能を評価した。図４に、加熱試験装置の断面図を示す。図４に示すように、加熱試験装置５は、支持体５０と加熱板５１と断熱材５２ａ、５２ｂ、５２ｃとを備えている。加熱板５１は、矩形板状を呈し、支持体５０により水平に支持されている。加熱板５１は、図示しない加熱装置により１００℃程度に温度調節されている。加熱板５１の上面には、測定対象の試料（ウレタン発泡成形体）５３が配置されている。試料５３の上面にはアルミニウム板５４が配置されている。断熱材５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、すべてポリウレタンフォーム製であり、支持体５０の上面に配置されている。断熱材５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、三分割されており、試料５３およびアルミニウム板５４が表出しないよう覆っている。
【００４１】
実施例および比較例の各発泡成形体を、加熱板５１上に約１５０分間保持し、上面温度の経時変化を測定した。ここでは、アルミニウム板５４の上面温度を熱電対により測定した値を、各発泡成形体の上面温度とした。図５に、各発泡成形体の上面温度の測定結果を示す。なお、図５には、外気温の影響を考慮して温度補正した結果を示す。図５に示すように、磁性フィラーを含まない比較例２の発泡成形体と比較すると、実施例１、２、および比較例１の発泡成形体の上面温度はいずれも高くなった。なかでも、球以外の形状の磁性フィラーを含む実施例１、２の発泡成形体では、球状の磁性フィラーを含む比較例１の発泡成形体と比較して、上面温度がより高くなった。この結果から、球以外の形状の磁性フィラーを配合した場合には、熱の伝達量が大きくなり、放熱性が向上することがわかる。
【００４２】
（３）吸音率測定
実施例１、２および比較例１の発泡成形体の吸音率を測定した。吸音率の測定は、ＪＩＳ Ａ １４０５の垂直入射吸音率法に準拠して行った。ここで、音波の入射方向は、磁性フィラーの配向方向と同じとした。図６に、吸音率の測定結果を示す。
【００４３】
図６に示すように、実施例１、２の発泡成形体では、比較例１の発泡成形体と比較して、１０００Ｈｚ以上の高周波数領域における吸音率が高くなった。つまり、実施例１、２の発泡成形体は、特定の周波数領域において高い吸音性を示す。このように、本発明のウレタン発泡成形体によると、吸音特性を低下させずに、放熱性の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のウレタン発泡成形体は、自動車等の分野において様々な用途に用いることができる。例えば、路面の凹凸に起因する騒音を低減するための防音タイヤ、エンジンの騒音を低減するために車両のエンジンルームに配置されるエンジンカバーやサイドカバー、車室内の天井やピラー部等の吸音材、ＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器や家電製品のモーター用吸音材、パソコン等の電子機器の放熱性吸音材、家屋の内外壁用吸音材等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】磁性フィラーの各形状における最大長さ、軸直方向断面横辺の長さ、軸直方向断面縦辺の長さについての説明図である。
【図２】実施例のウレタン発泡成形体の製造に使用した磁場発生装置の斜視図である。
【図３】同磁場発生装置の部分断面図である。
【図４】加熱試験装置の断面図である。
【図５】実施例および比較例の各発泡成形体の上面温度の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例および比較例の各発泡成形体における吸音率の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１：磁場発生装置
２Ｕ、２Ｄ：電磁石部 ２０Ｕ、２０Ｄ：芯部 ２１Ｕ、２１Ｄ：コイル部
２１０Ｕ、２１０Ｄ：導線 ３：ヨーク部 ４：発泡型 ４０Ｕ：上型 ４０Ｄ：下型
４１：キャビティ Ｌ：磁力線
５：加熱試験装置
５０：支持体 ５１：加熱板 ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ：断熱材 ５３：試料
５４：アルミニウム板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば吸音材や振動吸収材等として用いられるウレタン発泡成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウレタン発泡成形体は、吸音材、振動吸収材等として、自動車等の様々な分野で用いられている。例えば、特許文献１には、ウレタン発泡成形体からなる吸音材を備えた防音タイヤが紹介されている。この吸音材は、基材となるポリウレタンフォームに、金属粉末等の熱伝導材が配合されてなる。熱伝導材により吸音材の放熱性を向上させて、走行時におけるタイヤと路面との摩擦熱によりタイヤが熱老化するのを抑制している。
【特許文献１】特開２００５−１０４３１４号公報
【特許文献２】特開２００２−３０１７２６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４６０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された吸音材のように、基材に熱伝導材を配合すると、熱伝導材同士の接触により熱の伝達経路が形成されて、放熱性が向上する。放熱性を高くするためには、多量の熱伝導材が必要となる。しかし、熱伝導材の配合量を多くすると、発泡成形に影響を及ぼすと共に、吸音特性が低下するおそれがある。また、例えば自動車のエンジンルーム等に搭載される吸音材については、特定の周波数領域において特に高い吸音性が要求される場合がある。このため、所望の吸音特性を維持しつつ、放熱性を向上させることが課題となる。
【０００４】
一方、特許文献２には、樹脂に導電性を付与する方法として、樹脂に導電性磁性体の粉末を配合させ、磁場中で成形する方法が開示されている。また、特許文献３には、樹脂やゴム中に、反磁性を有する熱伝導性繊維と非繊維状熱伝導性充填材とが配合されてなる高熱伝導性成形体が開示されている。しかし、特許文献２、３に開示された技術は、単に樹脂等の導電性や熱伝導性を向上させることだけを目的としたものである。このため、特許文献２、３においては、発泡成形や吸音特性について何も検討されていない。したがって、発泡成形を前提とし、上記特有の課題を有するウレタン発泡成形体に対して、特許文献２、３に開示された技術をそのまま適用することはできない。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、所望の吸音特性を有すると共に放熱性の高いウレタン発泡成形体、およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明のウレタン発泡成形体は、ポリウレタンフォームからなる基材と、該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有し、該磁性フィラーは、球以外の形状をなし、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により連接して配向していることを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００７】
本発明のウレタン発泡成形体において、基材中の磁性フィラーは、鎖状に繋がり配向している。すなわち、磁性フィラーは、ある規則性を持って所定の方向に配置されていればよい。例えば、ウレタン発泡成形体の一端と他端（一端に対して１８０°対向した端部でなくてもよい）との間に直線状に配置されていても、曲線状に配置されていてもよい。また、中心から外周に向かって放射状に配置されていてもよい。また、これらの形状を組み合わせた形状に配置されていてもよい。
【０００８】
磁性フィラーは熱伝導性が良好なため、本発明のウレタン発泡成形体の一端に加わった熱は、磁性フィラーを介して他端に伝達され、他端から速やかに放熱される。ここで、磁性フィラーは球以外の形状をなしている。このため、磁性フィラーが配向した場合、磁性フィラー同士は、点ではなく、線および面の少なくとも一方で接触する。よって、点で接触する場合と比較して、磁性フィラー同士の接触面積が大きくなる。これにより、熱の伝達経路が確保されやすくなると共に、伝達される熱量も大きくなる。また、球状の磁性フィラーを同量配合した場合と比較して、配向方向に嵩高くなる。したがって、本発明のウレタン発泡成形体によると、磁性フィラーの配合量が少量であっても、高い放熱性が発現される。また、磁性フィラーが配向しているため、配向方向と、配向方向に対して交差する方向と、において強度等の特性が異なる。つまり、本発明のウレタン発泡成形体は、異方性を有する。
【０００９】
本発明のウレタン発泡成形体によると、磁性フィラーの配合量を少なくすることができるため、発泡成形への影響、および製造コストを低減することができる。また、吸音特性の低下も抑制することができる。また、後述する実施例からも明らかなように、本発明のウレタン発泡成形体は、特定の周波数領域において高い吸音性を示すことも確認されている。このように、本発明のウレタン発泡成形体は、高い放熱性と所望の吸音特性との両方を備えている。
【００１０】
（２）また、本発明のウレタン発泡成形体の製造方法は、発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合し混合材料を調製する混合材料調製工程と、該混合材料を発泡型に注入し磁場中で発泡させる発泡工程と、を有することを特徴とする（請求項４に対応）。
【００１１】
発泡工程において、混合材料に磁場が加わると、発泡ウレタン樹脂原料中に分散していた磁性フィラーが磁界の方向に沿って連結し、鎖状のクラスターを形成する。ここで、磁性フィラーは球以外の形状をなしている。このため、形成されたクラスターにおいて、磁性フィラー同士は点ではなく、線および面の少なくとも一方で接触する。また、球状の磁性フィラーを同量配合した場合と比較して、配向方向に嵩高くなる。このように、本発明の製造方法によると、上記本発明のウレタン発泡成形体を簡便に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のウレタン発泡成形体およびその製造方法の実施形態について説明する。なお、本発明のウレタン発泡成形体およびその製造方法は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【００１３】
＜ウレタン発泡成形体＞
上述したように、本発明のウレタン発泡成形体は、ポリウレタンフォームからなる基材と、該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有する。ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分等の発泡ウレタン樹脂原料から製造される。詳細は、後述する本発明のウレタン発泡成形体の製造方法において説明する。
【００１４】
磁性フィラーとしては、いわゆる磁性材料を用いればよい。例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、ステンレス鋼等の強磁性体、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＦｅＣｌ２、ＭｎＡｓ等の反強磁性体、およびそれらを用いた合金類が好適である。なかでも、熱伝導率が高くフィラーとしての加工性に優れる点から、ステンレス鋼、銅鉄合金等が好適である。ここでいうステンレス鋼の表面は酸化皮膜に覆われているため、防錆性能に優れ、ポリウレタンフォームとの接合強度も高い。また、銅鉄合金は、銅および鉄の共晶合金であり、例えば特公平３−０６４５８３号公報に記載されているような半硬質磁性銅鉄合金が望ましい。このような銅鉄合金は、フィラーとして使用するために細かく粉砕しても、銅と鉄の剥離を生じない。このため、銅が有する高い熱伝導率と鉄が有する磁性との２つの特徴を合わせ持つ。よって、同じ含有量であっても他の磁性体と比較して、より高い放熱効果を得ることができる。
【００１５】
磁性フィラーは、球以外の形状をなす。ここで、「球」とは、真球または略真球を意味する。したがって、「球以外の形状」には、楕円球状、長円球状（一対の対向する半球を円柱で連結した形状）、水滴形状、柱状、薄板状、箔状、繊維状、針状等が含まれる。磁性フィラーの大きさ（最大長さ）は、分散性、配向性、製造するウレタン発泡成形体の大きさ等を考慮して決定すればよい。例えば、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下のものが入手しやすく好適である。
【００１６】
また、磁性フィラー同士の接触面積をより大きくし、配向方向に嵩高くするためには、磁性フィラーのアスペクト比は２以上であることが望ましい。本明細書では、アスペクト比を次式（１）により定義する。
アスペクト比＝ｂ２／（ａ・ａ’）・・・式（１）
式（１）において、ｂは磁性フィラーの最大長さ、ａは軸直方向断面横辺の長さ、ａ’は軸直方向断面縦辺の長さを示す。ここで、「軸直方向断面横辺の長さ」、「軸直方向断面縦辺の長さ」は次のようにして決定される。すなわち、磁性フィラーの最大長さｂを軸として、当該軸と垂直な方向（軸直方向）の断面形状が内接する四角形を定め、この四角形を平面視した時の横方向の長さを「軸直方向断面横辺の長さａ」とし、縦方向の長さを「軸直方向断面縦辺の長さａ’」とする。以下、具体的な形状を挙げて、説明する。
【００１７】
図１に、磁性フィラーの各形状における最大長さ、軸直方向断面横辺の長さ、軸直方向断面縦辺の長さを示す。図１において（ａ）は円柱状の場合を、（ｂ）は薄板状の場合を、（ｃ）は繊維状の場合を、各々示す。なお、図１（ａ）〜（ｃ）に示した形状は例示にすぎず、磁性フィラーはこれらの形状に限定されるものではない。まず、（ａ）に示す円柱状の場合には、軸方向の長さが最大長さｂとなる。軸直方向断面形状は円となる。当該円が内接する四角形の横方向の長さが「軸直方向断面横辺の長さａ」となり、縦方向の長さが「軸直方向断面縦辺の長さａ’」となる。次に、（ｂ）に示す薄板状の場合には、長手方向が軸方向となり、長手方向の長さが最大長さｂとなる。軸直方向断面形状は長方形となるため、この長方形の横方向の長さが「軸直方向断面横辺の長さａ」となり、縦方向の長さ（厚さに相当）が「軸直方向断面縦辺の長さａ’」となる。次に（ｃ）に示す繊維状の場合には、軸方向の長さが最大長さｂとなる。軸直方向断面形状は略楕円となる。しかしながら、（ｃ）の繊維状の場合、長手方向中央部が大きく両端部が小さい「細長い樽」のような形状を呈している。このため、長手方向全長において、軸直方向断面の大きさが一定ではない。すなわち、位置αと位置βと位置γとでは、楕円の断面積が異なる。この場合は、断面積が最大となる位置βの楕円が内接する四角形の横方向の長さが「軸直方向断面横辺の長さａ」となり、縦方向の長さが「軸直方向断面縦辺の長さａ’」となる。
【００１８】
磁性フィラーは、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により繋がっていればよい。つまり、磁性フィラー同士は、線接触しているだけでもよく、面接触しているだけでもよく、さらには線接触および面接触の両方であってもよい。
【００１９】
また、磁性フィラーの配合量は、放熱性の向上効果、吸音特性、コスト等を考慮して適宜決定すればよい。例えば、放熱性を向上させるという観点からは、磁性フィラーの配合量を、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の０．１体積％以上とすることが望ましい。１体積％以上とするとより好適である。一方、磁性フィラーの分散性、吸音特性への影響等を考慮して、磁性フィラーの配合量を２０体積％以下とすることが望ましい。３体積％以下とするとより好適である。次に、本発明のウレタン発泡成形体の好適な製造方法について詳述する。
【００２０】
＜ウレタン発泡成形体の製造方法＞
本発明のウレタン発泡成形体の製造方法は、混合材料調製工程と発泡工程とを有する。以下、各工程について説明する。
【００２１】
（１）混合材料調製工程
本工程は、発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合し混合材料を調製する工程である。発泡ウレタン樹脂原料は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分等の既に公知の原料から調製すればよい。ポリイソシアネート成分としては、例えば、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、およびこれらの誘導体（例えばポリオール類との反応により得られるプレポリマー類、変成ポリイソシアネート類等）等の中から適宜選択すればよい。また、ポリオール成分としては、多価ヒドロキシ化合物、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリマーポリオール類、ポリエーテルポリアミン類、ポリエステルポリアミン類、アルキレンポリオール類、ウレア分散ポリオール類、メラミン変性ポリオール類、ポリカーボネートポリオール類、アクリルポリオール類、ポリブタジエンポリオール類、フェノール変性ポリオール類等の中から適宜選択すればよい。
【００２２】
さらに、触媒、発泡剤、整泡剤、架橋剤、難燃剤、帯電防止剤、減粘剤、安定剤、充填剤、着色剤等を適宜配合してもよい。例えば、触媒としては、テトラエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン系触媒や、ラウリン酸錫、オクタン酸錫等の有機金属系触媒が挙げられる。また、発泡剤としては水が好適である。水以外には、塩化メチレン、フロン、ＣＯ２ガス等が挙げられる。また、整泡剤としてはシリコーン系整泡剤が、架橋剤としてはトリエタノールアミン、ジエタノールアミン等が好適である。
【００２３】
磁性フィラーの種類、形状、アスペクト比、配合量等については、上述したのでここでは説明を省略する。発泡ウレタン樹脂原料および磁性フィラーを、各々秤量し混合する。調製された混合材料は、速やかに次の発泡工程に供される。
【００２４】
（２）発泡工程
本工程は、上記混合材料調製工程にて調製した混合材料を発泡型に注入し磁場中で発泡させる工程である。例えば、磁場を直線状に形成する場合、発泡型のキャビティ内の磁力線が、キャビティの一端から、当該一端に対して１８０°対向する他端に向かって略平行になるよう形成することが望ましい。この場合、例えば発泡型を挟むように、発泡型の一端および他端の両面近傍に磁石を配置すればよい。磁石には、永久磁石または電磁石を用いればよい。電磁石を用いると、磁場形成のオン、オフを瞬時に切り替えることができ、磁場の強さの制御が容易である。このため、発泡成形を制御しやすい。この場合、発泡型の外部に配置した磁石により、発泡型の内部に磁場を形成させるため、発泡型としては透磁率の低い材質、つまり非磁性の材質のものを使用するとよい。例えば、通常ポリウレタンの発泡成形に使用されるアルミニウムやアルミニウム合金製の発泡型であれば問題ない。この場合、電磁石等の磁力源から発生する磁場、磁力線が影響を受けにくく、磁場状態のコントロールがしやすい。ただし、必要とする磁場、磁力線の状態に応じて適宜、磁性材料のものを使用してもよい。
【００２５】
磁場は、発泡ウレタン樹脂原料の粘度が比較的低い間にかけられることが望ましい。発泡ウレタン樹脂原料が増粘し、発泡成形がある程度終了した時に磁場をかけると、磁性フィラーが配向しにくいため、所望の放熱性、吸音特性を得ることが難しい。なお、発泡成形を行う時間のすべてにおいて磁場をかける必要はない。
【００２６】
また、発泡型に作用する磁場の磁束密度は、該発泡型のキャビティ内において略均一であることが望ましい。例えば、発泡型のキャビティ内における磁束密度の差が、±１０％以内であるとよい。±５％以内、さらには±３％以内であるとより好適である。発泡型のキャビティ内に一様な磁場を形成することで、ウレタン発泡成形体の全体において、磁性フィラーを同じように配向させることができる。
【００２７】
本工程にて発泡成形が終了した後、脱型して、本発明のウレタン発泡成形体を得る。この際、発泡成形の仕方により、ウレタン発泡成形体の一端および他端の少なくとも一方に、スキン層が形成される。当該スキン層は、用途に応じて切除してもよい（勿論切除しなくてもよい）。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
（１）ウレタン発泡成形体の製造
磁性フィラーの形状等が異なる三種類のウレタン発泡成形体を製造した。まず、発泡ウレタン樹脂原料を以下のように調製した。ポリオール成分のポリエーテルポリオール（住化バイエルウレタン社製「Ｓ−０２４８」、平均分子量６０００、官能基数３、ＯＨ価２８ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００重量部と、架橋剤のジエチレングリコール（三菱化学社製）２重量部と、発泡剤の水２重量部と、テトラエチレンジアミン系触媒（花王社製「Ｎｏ．３１」）１重量部と、シリコーン系整泡剤（日本ユニカ社製「ＳＺ−１３１３」）０．５重量部と、を配合し、プレミックスポリオールを調製した。調製したプレミックスポリオールに、ポリイソシアネート成分のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（ＢＡＳＦＩＮＯＡＣポリウレタン社製「ＮＥ１３２０Ｂ」、ＮＣＯ＝４４．８ｗｔ％）を加えて混合し、発泡ウレタン樹脂原料とした。ここで、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との配合比（ＰＯ：ＩＳＯ）は、両者の合計重量を１００％として、ＰＯ：ＩＳＯ＝７８．５：２１．５とした。
【００３０】
一方、三種類の磁性フィラーを準備した。すなわち、第一の磁性フィラーとして、ステンレス球（大同特殊鋼社製「ＤＡＰ４４０Ｃ −３０Ｍ」：直径３０μｍ以下、平均径約１０μｍ、球形）を、第二の磁性フィラーとして、ステンレスファイバー（虹技社製「ＫＣメタルファイバー ＳＵＳ４３０Ｆ」：直径約３０μｍ、長さ約２ｍｍ）を、第三の磁性フィラーとして、銅鉄合金粉末（銅鉄合金社製「ＣＦＡ９０」：縦約０．５ｍｍ×横約０．５ｍｍ×厚さ約０．１ｍｍの薄板状）を、使用した。各々のアスペクト比を求めたところ、第一の磁性フィラーは１、第二の磁性フィラーは４４４４、第三の磁性フィラーは５となった。
【００３１】
次に、調製した発泡ウレタン樹脂原料に、各々の磁性フィラーを混合し混合材料とした。磁性フィラーは、ポリオール成分のポリエーテルポリオール１００重量部に対して、第一および第二の磁性フィラーでは１２１重量部、第三の磁性フィラーでは１２９重量部配合した。
【００３２】
その後、混合材料をアルミニウム製の発泡型（後述する図２、図３参照。キャビティは直径１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍの円筒形。）に注入し、密閉した。続いて、発泡型を磁場発生装置に設置して、発泡成形を行った。図２に、磁場発生装置の斜視図を示す。図３に、磁場発生装置の部分断面図を示す。図２、図３に示すように、磁場発生装置１は、一対の電磁石部２Ｕ、２Ｄと、ヨーク部３と、を備えている。
【００３３】
電磁石部２Ｕは、芯部２０Ｕとコイル部２１Ｕとを備えている。芯部２０Ｕは、強磁性体製であって、上下方向に延びる円柱状を呈している。コイル部２１Ｕは、芯部２０Ｕの外周面に配置されている。コイル部２１Ｕは、芯部２０Ｕの外周面に巻装された導線２１０Ｕにより、形成されている。導線２１０Ｕは、電源（図略）に接続されている。
【００３４】
電磁石部２Ｄは、発泡型４を挟んで、上記電磁石部２Ｕの下方に配置されている。電磁石部２Ｄは、上記電磁石部２Ｕと同様の構成を備えている。すなわち、電磁石部２Ｄは、芯部２０Ｄとコイル部２１Ｄとを備えている。コイル部２１Ｄは、芯部２０Ｄの外周面に巻装された導線２１０Ｄにより、形成されている。導線２１０Ｄは、電源（図略）に接続されている。
【００３５】
ヨーク部３は、Ｃ字状を呈している。ヨーク部３のＣ字上端は、電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕ上端に接続されている。一方、ヨーク部３のＣ字下端は、電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄ下端に接続されている。
【００３６】
前記発泡型４は、上型４０Ｕと下型４０Ｄとを備えている。発泡型４は、電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕと電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄとの間に、介装されている。上型４０Ｕは、角柱状を呈している。上型４０Ｕの下面には、円筒状の凹部が形成されている。同様に、下型４０Ｄは、角柱状を呈している。下型４０Ｄの上面には、円筒状の凹部が形成されている。上型４０Ｕと下型４０Ｄとは、互いの凹部の開口同士が向き合うように配置されている。上型４０Ｕと下型４０Ｄとの間には、上記凹部同士が合体することにより、キャビティ４１が区画されている。キャビティ４１には、前述したように、混合材料が充填されている。
【００３７】
導線２１０Ｕに接続された電源および導線２１０Ｄに接続された電源を、共にオンにすると、上方の電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕの上端がＳ極に、下端がＮ極に磁化される。このため、芯部２０Ｕに、上方から下方に向かって磁力線Ｌ（図２に点線で示す）が発生する。また、下方の電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄの上端がＳ極に、下端がＮ極に磁化される。このため、芯部２０Ｄに、上方から下方に向かって磁力線Ｌが発生する。また、芯部２０Ｕ下端はＮ極であり、芯部２０Ｄ上端はＳ極である。このため、芯部２０Ｕと芯部２０Ｄとの間には、上方から下方に向かって磁力線Ｌが発生する。以上説明したように、電磁石部２Ｕ、２Ｄ間には、上方から下方に向かって磁力線Ｌが発生する。下方の電磁石部２Ｄの芯部２０Ｄ下端から放射された磁力線Ｌは、ヨーク部３を通って、上方の電磁石部２Ｕの芯部２０Ｕ上端に流入する。このように、磁力線Ｌは閉ループを構成するため、磁力線Ｌの漏洩を抑制することができる。
【００３８】
前述したように、発泡型４は、芯部２０Ｕと芯部２０Ｄとの間に介装されている。このため、発泡型４のキャビティ４１内には、上方から下方に向かって略平行な磁力線Ｌにより一様な磁場が形成されている。発泡型４を磁場発生装置１に設置した後、最初の約２分間は、磁場をかけながら発泡成形を行った。続く約５分間は、磁場をかけないで、発泡成形を行った。
【００３９】
発泡成形が終了した後、脱型して、三種類のウレタン発泡成形体を得た。第一の磁性フィラー（ステンレス球）を配合したウレタン発泡成形体を比較例１の発泡成形体、第二の磁性フィラー（ステンレスファイバー）を配合したウレタン発泡成形体を実施例１の発泡成形体、第三の磁性フィラー（銅鉄合金粉末）を配合したウレタン発泡成形体を実施例２の発泡成形体とした。また、上記同様の発泡ウレタン樹脂原料を、磁性フィラーを配合せず、磁場もかけずに発泡成形してウレタン発泡成形体を製造した。このウレタン発泡成形体を、比較例２の発泡成形体とした。ここで、実施例１、２および比較例１の発泡成形体における磁性フィラーの配合量は、いずれもウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の１体積％である。
【００４０】
（２）伝熱試験
製造した実施例１、２および比較例１、２の発泡成形体を下面側から加熱して、伝熱性能を評価した。図４に、加熱試験装置の断面図を示す。図４に示すように、加熱試験装置５は、支持体５０と加熱板５１と断熱材５２ａ、５２ｂ、５２ｃとを備えている。加熱板５１は、矩形板状を呈し、支持体５０により水平に支持されている。加熱板５１は、図示しない加熱装置により１００℃程度に温度調節されている。加熱板５１の上面には、測定対象の試料（ウレタン発泡成形体）５３が配置されている。試料５３の上面にはアルミニウム板５４が配置されている。断熱材５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、すべてポリウレタンフォーム製であり、支持体５０の上面に配置されている。断熱材５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、三分割されており、試料５３およびアルミニウム板５４が表出しないよう覆っている。
【００４１】
実施例および比較例の各発泡成形体を、加熱板５１上に約１５０分間保持し、上面温度の経時変化を測定した。ここでは、アルミニウム板５４の上面温度を熱電対により測定した値を、各発泡成形体の上面温度とした。図５に、各発泡成形体の上面温度の測定結果を示す。なお、図５には、外気温の影響を考慮して温度補正した結果を示す。図５に示すように、磁性フィラーを含まない比較例２の発泡成形体と比較すると、実施例１、２、および比較例１の発泡成形体の上面温度はいずれも高くなった。なかでも、球以外の形状の磁性フィラーを含む実施例１、２の発泡成形体では、球状の磁性フィラーを含む比較例１の発泡成形体と比較して、上面温度がより高くなった。この結果から、球以外の形状の磁性フィラーを配合した場合には、熱の伝達量が大きくなり、放熱性が向上することがわかる。
【００４２】
（３）吸音率測定
実施例１、２および比較例１の発泡成形体の吸音率を測定した。吸音率の測定は、ＪＩＳ Ａ １４０５の垂直入射吸音率法に準拠して行った。ここで、音波の入射方向は、磁性フィラーの配向方向と同じとした。図６に、吸音率の測定結果を示す。
【００４３】
図６に示すように、実施例１、２の発泡成形体では、比較例１の発泡成形体と比較して、１０００Ｈｚ以上の高周波数領域における吸音率が高くなった。つまり、実施例１、２の発泡成形体は、特定の周波数領域において高い吸音性を示す。このように、本発明のウレタン発泡成形体によると、吸音特性を低下させずに、放熱性の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のウレタン発泡成形体は、自動車等の分野において様々な用途に用いることができる。例えば、路面の凹凸に起因する騒音を低減するための防音タイヤ、エンジンの騒音を低減するために車両のエンジンルームに配置されるエンジンカバーやサイドカバー、車室内の天井やピラー部等の吸音材、ＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器や家電製品のモーター用吸音材、パソコン等の電子機器の放熱性吸音材、家屋の内外壁用吸音材等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】磁性フィラーの各形状における最大長さ、軸直方向断面横辺の長さ、軸直方向断面縦辺の長さについての説明図である。
【図２】実施例のウレタン発泡成形体の製造に使用した磁場発生装置の斜視図である。
【図３】同磁場発生装置の部分断面図である。
【図４】加熱試験装置の断面図である。
【図５】実施例および比較例の各発泡成形体の上面温度の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例および比較例の各発泡成形体における吸音率の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１：磁場発生装置
２Ｕ、２Ｄ：電磁石部 ２０Ｕ、２０Ｄ：芯部 ２１Ｕ、２１Ｄ：コイル部
２１０Ｕ、２１０Ｄ：導線 ３：ヨーク部 ４：発泡型 ４０Ｕ：上型 ４０Ｄ：下型
４１：キャビティ Ｌ：磁力線
５：加熱試験装置
５０：支持体 ５１：加熱板 ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ：断熱材 ５３：試料
５４：アルミニウム板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンフォームからなる基材と、
該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有し、
該磁性フィラーは、球以外の形状をなし、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により連接して配向していることを特徴とするウレタン発泡成形体。
【請求項２】
前記磁性フィラーのアスペクト比は２以上である請求項１に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項３】
前記磁性フィラーの配合量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の０．１体積％以上２０体積％以下である請求項１または請求項２に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項４】
発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合し混合材料を調製する混合材料調製工程と、
該混合材料を発泡型に注入し磁場中で発泡させる発泡工程と、
を有するウレタン発泡成形体の製造方法。
【請求項５】
前記磁性フィラーのアスペクト比は２以上である請求項４に記載のウレタン発泡成形体の製造方法。
【請求項６】
前記発泡型に作用する前記磁場の磁束密度は、該発泡型のキャビティ内において略均一である請求項４または請求項５に記載のウレタン発泡成形体の製造方法。
【請求項１】
ポリウレタンフォームからなる基材と、
該基材中に配合されている磁性フィラーと、を有し、
該磁性フィラーは、球以外の形状をなし、互いに線接触および面接触の少なくとも一方により連接して配向していることを特徴とするウレタン発泡成形体。
【請求項２】
前記磁性フィラーのアスペクト比は２以上である請求項１に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項３】
前記磁性フィラーの配合量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の０．１体積％以上２０体積％以下である請求項１または請求項２に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項４】
発泡ウレタン樹脂原料と、球以外の形状をなす磁性フィラーと、を混合し混合材料を調製する混合材料調製工程と、
該混合材料を発泡型に注入し磁場中で発泡させる発泡工程と、
を有するウレタン発泡成形体の製造方法。
【請求項５】
前記磁性フィラーのアスペクト比は２以上である請求項４に記載のウレタン発泡成形体の製造方法。
【請求項６】
前記発泡型に作用する前記磁場の磁束密度は、該発泡型のキャビティ内において略均一である請求項４または請求項５に記載のウレタン発泡成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−５１１４８（Ｐ２００９−５１１４８Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２１７８８（Ｐ２００７−２２１７８８）
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
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