ウレタン発泡成形体およびその製造方法
【課題】 物性をできるだけ変化させずに、熱伝導性が高いウレタン発泡成形体を提供する。また、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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有する。熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなる。また、ウレタン発泡成形体の製造方法を、発泡ウレタン樹脂原料と、該熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする原料混合工程と、該混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する発泡成形工程と、を有するように構成する。
【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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有する。熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなる。また、ウレタン発泡成形体の製造方法を、発泡ウレタン樹脂原料と、該熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする原料混合工程と、該混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する発泡成形工程と、を有するように構成する。
【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１参照）。ウレタン発泡成形体は、内部に多数のセル（気泡）を有する。このため、ウレタン発泡成形体の熱伝導率は小さい。したがって、発熱を伴うエンジン、モーター等の周囲に配置した場合、ウレタン発泡成形体に熱が蓄積され、エンジン、モーター等の温度上昇を招くおそれがある。このような問題を解消するためには、ウレタン発泡成形体の放熱性を向上させる必要がある。例えば、特許文献２、３には、配向した磁性粒子を有するウレタン発泡成形体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９７６４５号公報
【特許文献２】特開２００７−２３０５４４号公報
【特許文献３】特開２００９−５１１４８号公報
【特許文献４】特開２００６−２１９５６２号公報
【特許文献５】特開２００７−４４９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２、３に開示されているウレタン発泡成形体のように、ポリウレタンフォーム中に、磁性粒子を互いに連接した状態で配向させると、磁性粒子の配向方向に熱の伝達経路が形成される。これにより、ウレタン発泡成形体の放熱性を、向上させることができる。特許文献２、３のウレタン発泡成形体においては、磁場中における磁性粒子の配向を利用する。このため、磁性粒子には、磁化特性に優れた鉄、ステンレス鋼等が用いられる。しかし、鉄やステンレス鋼の熱伝導率は小さい。このため、これら磁性粒子を配向させても、放熱性の向上効果は小さい。
【０００５】
一方、熱伝導性の向上を図るという観点から、ウレタン発泡成形体中に、熱伝導率の大きなフィラーを含有させることもできる。熱伝導率の大きなフィラーとしては、例えば、炭素繊維が挙げられる。しかし、単に炭素繊維を配合しただけでは、互いを連接させて、熱の伝達経路を形成することは難しい。例えば、熱の伝達経路の形成のために、炭素繊維を多量に配合すると、発泡成形に影響を及ぼしたり、吸音特性等の物性が低下するおそれがある。また、ウレタン発泡成形体の質量が増加する、コストがかさむといった問題も生じる。また、炭素繊維は非磁性体である。したがって、磁性粒子を配向させたように、磁場中で発泡成形を行ったとしても、炭素繊維を配向させることはできない。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、物性をできるだけ変化させずに、熱伝導性が高いウレタン発泡成形体を提供することを課題とする。また、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】
【０００７】
（１）上記課題を解決するため、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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有し、該熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなることを特徴とする。
【０００８】
熱伝導性フィラーは、熱伝導性粒子と磁性粒子とを有する複合粒子からなる。複合粒子のコアをなす熱伝導性粒子は、大きな熱伝導率を有するが、非磁性体からなる。しかし、熱伝導性粒子の表面には、磁性粒子が付着している。このため、発泡成形時に磁場を作用させると、磁性粒子は磁力線に沿って配向しようとする。これにより、複合粒子が、磁力線に沿って配向する。すなわち、表面に付着した磁性粒子の磁場配向を利用して、熱伝導性粒子を配向させることができる。
【０００９】
その結果、複合粒子（熱伝導性フィラー）は、互いに連接した状態で、基材中に配置される。これにより、基材中に熱の伝達経路が形成される。すなわち、本発明のウレタン発泡成形体の一端に加わった熱は、熱伝導性フィラーを介して配向方向の他端に伝達され、他端から速やかに放出される。このように、本発明のウレタン発泡成形体は、熱伝導性に優れる。したがって、本発明のウレタン発泡成形体によると、発熱源となる吸音対象物の温度上昇を、効果的に抑制することができる。
【００１０】
例えば、発泡を伴わない樹脂やゴム中で磁性粒子を配向させると、成形時における樹脂やゴムの熱収縮や、熱硬化時の樹脂やゴムの熱揺らぎにより、所望の配向状態を実現しにくい。この点、本発明のウレタン発泡成形体によると、製造過程において、液状の発泡ウレタン樹脂原料が発泡により成長する。したがって、発泡ウレタン樹脂原料が成長する方向に、熱伝導性フィラーを配向させると、発泡ウレタン樹脂原料の成長と共に熱伝導性フィラーの移動が促され、所望の配向状態を実現しやすい。
【００１１】
また、熱伝導性フィラーを配向させても、ポリウレタンフォームの骨格形成に対する影響は小さい。つまり、ウレタン発泡成形体において、セル構造が変化しにくい。さらに、熱伝導率の小さな磁性粒子を配向させた場合と比較して、より少量のフィラーにより、熱伝導性を向上させることができる。したがって、ウレタン発泡成形体における引張り強さ、伸び、吸音特性等の物性が変化しにくい。また、フィラーの配合量が低減されることにより、ウレタン発泡成形体の軽量化や、コスト削減が可能になる。
【００１２】
なお、本発明のウレタン発泡成形体において、基材中の熱伝導性フィラーは、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。
【００１３】
（２）本発明のウレタン発泡成形体の製造方法は、上記（１）の構成のウレタン発泡成形体の製造方法であって、発泡ウレタン樹脂原料と、前記熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする原料混合工程と、該混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する発泡成形工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の製造方法によると、熱伝導性フィラーを磁場配向させて、ウレタン発泡成形体を製造する。発泡成形工程において、キャビティ内の磁束密度が略均一な磁場中で発泡成形を行う。これにより、磁束密度の違いによる熱伝導性フィラーの偏在を抑制することができ、所望の配向状態を得ることができる。また、熱伝導性フィラーの配合量が比較的少量でも、熱伝導性フィラーを略均一に分散させた状態で配向させることができる。したがって、本発明の製造方法によると、熱伝導性フィラーの配合量が比較的少量でも、熱伝導性の高い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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、ウレタン発泡成形体本来の物性が損なわれることなく、熱伝導性が向上したウレタン発泡成形体を提供することができる。また、その簡便な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の複合粒子のＳＥＭ写真である（倍率２００倍）。
【図２】実施例２の複合粒子のＳＥＭ写真である（倍率２００倍）。
【図３】実施例において、ウレタン発泡成形体の製造に使用した第一磁気誘導発泡成形装置の斜視図である。
【図４】同装置の断面図である。
【図５】実施例１、２および比較例のウレタン発泡成形体の熱伝導率の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例において、ウレタン発泡成形体の製造に使用した第二磁気誘導発泡成形装置の斜視図である。
【図７】同装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
＜ウレタン発泡成形体＞
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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有する。
【００１９】
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。
【００２０】
熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなる。
【００２１】
熱伝導性粒子は、非磁性体であって、熱伝導率が大きいものであればよい。本明細書では、強磁性体および反強磁性体以外の、反磁性体および常磁性体を、非磁性体と称す。例えば、熱伝導性粒子の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが望ましい。熱伝導性粒子の材質としては、例えば、黒鉛、炭素繊維等の炭素材料が好適である。また、アルミニウム、金、銀、銅、およびこれらを母材とする合金等であってもよい。熱伝導性粒子としては、一種類の粒子を用いても、二種類以上の粒子を併用してもよい。
【００２２】
熱伝導性粒子の形状は、磁性粒子と複合化できれば、特に限定されるものではない。例えば、薄片状、繊維状、柱状、球状、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）等の種々の形状を採用することができる。後述する磁性粒子の形状にもよるが、熱伝導性粒子が球以外の形状をなす場合には、複合粒子（熱伝導性フィラー）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。なお、通常、アルミニウム、金、銅等の金属粒子の形状は、球状である。このため、アスペクト比を大きくしようとすると、加工費が高くなる。これに対して、黒鉛は、アスペクト比が大きい形状のものでも、比較的安価に入手できる。このような観点から、熱伝導性粒子の材質としては、黒鉛が好適である。
【００２３】
黒鉛としては、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛や、人造黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛は、鱗片状になりにくい。このため、鱗片状であり、熱伝導率の向上効果が高いという理由から、天然黒鉛が好適である。また、黒鉛として、鱗片状の黒鉛の層間に、加熱によりガスを発生する物質が挿入された膨張黒鉛を用いてもよい。膨張黒鉛は、例えば、特許文献４、５に開示されているように、難燃剤として用いられる。膨張黒鉛に熱が加わると、発生したガスにより、層間が広がると共に、熱や化学品に対して安定した層が形成される。形成された層が断熱層となり、熱の移動を妨げることにより、難燃効果がもたらされる。
【００２４】
通常、難燃性が付与されているウレタン発泡成形体は、炎に晒されても火種を落下させて延焼を抑制するドロッピング作用を有する。しかし、磁性粒子を含有する場合には、ドロッピング作用が損なわれ、ウレタン発泡成形体の自己消化性が低下するおそれがある。本発明のウレタン発泡成形体において、複合粒子（熱伝導性フィラー）は配向されている。このため、ウレタン発泡成形体に加わった熱は、熱伝導性粒子に伝達されやすい。よって、熱伝導性粒子が膨張黒鉛からなる場合、膨張黒鉛が、膨張開始温度に早く到達する。これにより、膨張黒鉛による難燃効果が、速やかに発揮される。したがって、熱伝導性粒子として膨張黒鉛を用いることにより、ウレタン発泡成形体の自己消化性の低下を抑制し、難燃性を維持することができる。
【００２５】
熱伝導性粒子として膨張黒鉛を用いる場合、公知の膨張黒鉛粉末の中から、膨張開始温度や膨張率等を考慮して、好適なものを選択すればよい。例えば、膨張黒鉛の膨張開始温度は、ウレタン発泡成形体の成形時の発熱温度よりも、高くなければならない。具体的には、膨張開始温度が１５０℃以上の膨張黒鉛が好適である。
【００２６】
熱伝導性粒子として、膨張黒鉛のみを用いる場合、ウレタン発泡成形体の難燃性を向上させることができる。例えば、膨張黒鉛の含有量を、ウレタン発泡成形体全体の質量を１００質量％とした場合の５質量％以上とすることが望ましい。
【００２７】
一方、ウレタン発泡成形体において、膨張黒鉛の含有量が多くなると、膨張黒鉛の層間の酸成分により、ウレタンの硬化反応が阻害されるおそれがある。膨張黒鉛の含有量の増加に伴う成形性の低下については、配合する触媒の配合量を増加することにより、抑制することも可能である。しかし、ウレタン発泡成形体の成形性を考慮して、熱伝導性粒子として膨張黒鉛を用いる場合には、膨張黒鉛以外の黒鉛等、他の非磁性体材料を併用することが望ましい。すなわち、複合粒子として、膨張黒鉛粒子の表面に磁性粒子を付着させた複合粒子と、膨張黒鉛以外の非磁性体材料からなる粒子の表面に磁性粒子を付着させた複合粒子と、の両方を含む態様が望ましい。各々の複合粒子の配合比率は、難燃性、成形性等を考慮して適宜決定すればよい。
【００２８】
また、熱伝導性粒子の大きさは、分散性や、発泡成形に使用する装置等を考慮して決定すればよい。例えば、熱伝導性粒子の平均粒子径を、５００μｍ以下とすることが望ましい。２５０μｍ以下がより好適である。なお、本明細書においては、熱伝導性粒子の最大長さを、粒子径として採用する。また、後に詳しく説明するが、ウレタン発泡成形体の製造方法において、衝突攪拌法を採用する場合には、熱伝導性粒子として、最大長さが５００μｍ以下のものを使用することが望ましい。
【００２９】
磁性粒子は、磁化特性に優れたものであればよく、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、ステンレス鋼、マグネタイト、マグヘマイト、マンガン亜鉛フェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の強磁性体、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＦｅＣｌ２、ＭｎＡｓ等の反強磁性体、およびこれらを用いた合金類の粒子が好適である。なかでも、微細な粒子として入手しやすく、飽和磁化が高いという観点から、鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらの鉄系合金（ステンレス鋼を含む）の粉末が好適である。
【００３０】
磁性粒子は、熱伝導性粒子の表面に付着されており、複合粒子（熱伝導性フィラー）を配向させる役割を果たす。磁性粒子は、熱伝導性粒子の表面の一部のみに付着していてもよく、表面全体を被覆するように付着していてもよい。また、磁性粒子の大きさは、熱伝導性粒子の大きさ、複合粒子の配向性、および複合粒子間の熱伝導性等を考慮して、適宜決定すればよい。例えば、磁性粒子の大きさが小さくなると、磁性粒子の飽和磁化が低下する傾向がある。したがって、より少量の磁性粒子により、複合粒子を配向させるためには、磁性粒子の平均粒子径を、１００ｎｍ以上とする必要がある。１μｍ以上、さらには５μｍ以上とするとより好適である。なお、本明細書においては、磁性粒子の最大長さを、粒子径として採用する。
【００３１】
磁性粒子の形状は、特に限定されるものではない。例えば、磁性粒子の形状が扁平の場合には、隣接する熱伝導性粒子間の距離が短くなる。これにより、隣接する複合粒子間における熱伝導性が向上する。その結果、ウレタン発泡成形体の熱伝導率が向上する。また、磁性粒子の形状が扁平の場合には、磁性粒子と熱伝導性粒子とが面で接触する。つまり、両者の接触面積が大きくなる。これにより、磁性粒子と熱伝導性粒子との接着力が向上する。よって、磁性粒子が剥離しにくくなる。加えて、磁性粒子と熱伝導性粒子との間の熱伝導性も向上する。このような理由から、磁性粒子としては、薄片状の粒子を採用することが望ましい。
【００３２】
熱伝導性粒子として、黒鉛を採用した場合、複合粒子の配向性と、熱伝導性の向上効果と、を考慮すると、複合粒子における黒鉛と磁性粒子との体積割合は、７：３〜５：５であることが望ましい。磁性粒子の体積割合が３割未満の場合には、配向に必要な磁性が不足するおそれがある。また、黒鉛の体積割合が５割未満の場合には、熱伝導性の向上効果が小さくなる。
【００３３】
複合粒子は、湿式での静電吸着法や、乾式での粉砕混合法、攪拌造粒法、メカノケミカル法等により製造することができる。例えば、攪拌造粒法においては、熱伝導性粒子の粉末、磁性粒子の粉末、および両者を接着するためのバインダーを含む原料を、高速攪拌して造粒する。攪拌造粒法によると、熱伝導性粒子と磁性粒子とを、バインダーによりソフトに接着させることができる。このため、熱伝導性粒子が、熱伝導性が高い形状（アスペクト比が大きな形状）を有する場合でも、その形状を崩すことなく、磁性粒子と複合化することができる。バインダーの種類は、熱伝導性粒子および磁性粒子の種類、発泡成形への影響等を考慮して、適宜選択すればよい。複合粒子の製造時には、高速攪拌により摩擦熱が生じる。このため、バインダーとしては、揮発性の無いものが望ましい。また、環境面を考慮すると、水系のバインダーが好適である。水系のバインダーとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００３４】
電子部品の放熱用途等、本発明のウレタン発泡成形体に絶縁性が要求される場合がある。このような要求に対して、複合粒子が導電性を有する場合には、熱伝導性フィラーとして、表面が絶縁層で被覆された複合粒子を用いることが望ましい。複合粒子の表面、すなわち熱伝導性粒子および磁性粒子の表面を、絶縁層で被覆することにより、磁場配向性を損なうことなく、複合粒子に絶縁性を付与することができる。
【００３５】
絶縁層の材質としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、絶縁層の形成方法としては、樹脂を溶剤、水等の溶媒に溶解した樹脂溶液に複合粒子を浸漬する方法、樹脂溶液を複合粒子にスプレー噴霧する方法等が挙げられる。また、熱伝導性を損なわずに、絶縁性を付与するという観点から、絶縁層の厚さは、１μｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
複合粒子の表面を絶縁層で被覆すると、磁性粒子と熱伝導性粒子との結合力が大きくなる。よって、機械的な攪拌、高圧噴射による原料の混合工程や、高圧発泡工程等において、熱伝導性粒子と磁性粒子との分離が抑制される。また、絶縁層がエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の水酸基を有する樹脂からなる場合には、基材のポリウレタンフォームと複合粒子との接着性が向上する。よって、基材から複合粒子（熱伝導性フィラー）が脱落しにくく、良好な配向状態を維持することができる。また、基材と複合粒子との接着性が向上することにより、ウレタン発泡成形体の引張り強さ、伸び等の物性が向上する効果も期待できる。
【００３７】
ウレタン発泡成形体中の熱伝導性フィラー（複合粒子）の配合量は、発泡反応に対する影響、熱伝導性の向上効果等を考慮して、決定すればよい。例えば、発泡反応を阻害せず、所望の物性を有するウレタン発泡成形体を得るためには、熱伝導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、１０体積％以下とすることが望ましい。５体積％以下とするとより好適である。一方、熱伝導性の向上効果を得るためには、熱伝導性フィラーの配合量を、０．５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。
【００３８】
＜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、原料混合工程と発泡成形工程とを有する。以下、各工程について説明する。
【００３９】
（１）原料混合工程
本工程は、発泡ウレタン樹脂原料と、熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする工程である。
【００４０】
発泡ウレタン樹脂原料は、ポリオール、ポリイソシアネート等の既に公知の原料から調製すればよい。ポリオールとしては、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。また、ポリイソシアネートとしては、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。
【００４１】
発泡ウレタン樹脂原料には、さらに、触媒、発泡剤、整泡剤、可塑剤、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、フロン類、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。
【００４２】
熱伝導性フィラーの構成、配合量については、上記本発明の発泡ウレタン成形体の説明において述べた通りである。よって、ここでは説明を省略する。
【００４３】
混合原料は、例えば、発泡ウレタン樹脂原料および熱伝導性フィラーを、プロペラ等を用いて機械的に攪拌して製造することができる。また、発泡ウレタン樹脂原料の二つの成分（ポリオール原料、ポリイソシアネート原料）の少なくとも一方に、熱伝導性フィラーを添加して、二種類の原料を調製した後、両原料を混合して製造してもよい。後者の場合、例えば、本工程を、発泡ウレタン樹脂原料として、ポリオール、触媒、および発泡剤を含むポリオール原料と、ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート原料と、を調製し、該ポリオール原料および該ポリイソシアネート原料の少なくとも一方に、熱伝導性フィラーを配合する原料調製工程と、該ポリオール原料と該ポリイソシアネート原料とを各々圧送してミキシングヘッドへ供給し、両原料を該ミキシングヘッド内で混合して混合原料とする混合工程と、により構成することができる。
【００４４】
本構成によると、ミキシングヘッド内において、ポリオール原料とポリイソシアネート原料とを、各々高圧で噴射して衝突させることにより混合する衝突攪拌法を採用することができる。衝突攪拌法によると、連続生産が可能になる。よって、衝突攪拌法は、大量生産に好適である。また、衝突攪拌法によると、機械的に攪拌する方法と比較して、混合するごとに必要であった容器の洗浄工程が不要となり、歩留まりも向上する。よって、製造コストを低減することができる。
【００４５】
衝突攪拌法では、熱伝導性フィラーが予め配合されたポリオール原料、ポリイソシアネート原料を、各々、高圧発泡装置のミキシングヘッドに設けられた噴射孔から高圧で噴射させて衝突させる。仮に、熱伝導性フィラーの大きさが、噴射孔の孔径よりも大きいと、熱伝導性フィラーの接触により、噴射孔に傷が付きやすい。これにより、ミキシングヘッドの耐久性が低下するおそれがある。また、熱伝導性フィラーの大きさが大きい程、熱伝導性フィラーが、ポリオール原料等において沈降しやすくなる。このため、均一な混合が難しい。よって、衝突攪拌法を採用する場合には、熱伝導性フィラーの最大長さは、ポリオール原料およびポリイソシアネート原料が噴射される噴射孔の孔径よりも、小さいことが望ましい。こうすることで、ミキシングヘッドに対する負荷を低減し、高圧発泡装置の高寿命化を図ることができる。また、熱伝導性フィラーの沈降が抑制されると共に、ポリオール原料等における粘度の上昇も低減することができる。例えば、熱伝導性フィラーの最大長さは、５００μｍ以下であることが望ましい。
【００４６】
（２）発泡成形工程
本工程は、先の原料混合工程にて得られた混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する工程である。
【００４７】
磁場は、熱伝導性フィラーを配向させる方向に形成すればよい。例えば、熱伝導性フィラーを直線状に配向させる場合、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。このような磁場を形成するためには、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。よって、発泡成形を制御しやすい。
【００４８】
また、磁場を構成する磁力線は閉ループを形成していることが望ましい。こうすることで、磁力線の漏洩が抑制され、キャビティ内に安定した磁場を形成することができる。なお、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には、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、磁性材料からなる発泡型を使用してもよい。
【００４９】
本工程において、磁場は、キャビティ内の磁束密度が略均一になるように形成される。例えば、キャビティ内の磁束密度の差が、±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、熱伝導性フィラーの偏在を抑制することができ、所望の配向状態を得ることができる。また、発泡成形は、１５０ｍＴ以上３５０ｍＴ以下の磁束密度で行うとよい。こうすることで、混合原料中の熱伝導性フィラーを、確実に配向させることができる。
【００５０】
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、熱伝導性フィラーが配向しにくいため、所望の熱伝導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。
【００５１】
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、表皮層が形成される。当該表皮層は、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】
【００５２】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５３】
（１）熱伝導性
＜複合粒子の製造＞
次のようにして、二種類の複合粒子を製造した。まず、熱伝導性粒子としての天然黒鉛粉末（日本黒鉛工業（株）製「Ｆ♯２」、薄片状、平均粒子径１３０μｍ、熱伝導率２５０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、磁性粒子としてのステンレス鋼粉末（大同特殊鋼（株）製「ＤＡＰ４１０Ｌ」、ＳＵＳ４１０、球状、平均粒子径１０μｍ）と、バインダーとしてのヒドロキシプロピルメチルセルロース（信越化学工業（株）製「ＴＣ−５」）と、を準備した。次に、天然黒鉛粉末、ステンレス鋼粉末、およびヒドロキシプロピルメチルセルロースを、高速攪拌型混合造粒機（（株）奈良機械製作所製「ＮＭＧ−１Ｌ」）の容器内へ投入して、約３分間混合した。天然黒鉛粉末とステンレス鋼粉末との配合割合は、体積比で６：４とした。また、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの配合割合は、天然黒鉛粉末およびステンレス鋼粉末の合計質量を１００質量％とした場合の、２質量％とした。その後、水を添加して、さらに２０分間混合した。得られた粉末を乾燥した後、目開き５００μｍの篩いにより篩い分けして、最大長さが５００μｍ以下の粒子を回収した。このようにして、実施例１の複合粒子を製造した。
【００５４】
また、磁性粒子としての上記ステンレス鋼粉末を、次のようにして扁平化した粉末（薄片状、平均粒子径２０μｍ）に変更した以外は、上記同様にして、実施例２の複合粒子を製造した。すなわち、ステンレス鋼粉末（同上）を、遊星ボールミル（Ｇｏｋｉｎ Ｐｌａｎｅｔａｒｉｎｇ社製「Ｐｌａｎｅｔ−Ｍ」）に、直径５ｍｍのジルコニア製ボールと共に充填して、３００ｒｐｍで１時間、処理を行った。
【００５５】
製造した実施例１、２の複合粒子を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。図１に、実施例１の複合粒子のＳＥＭ写真を示す（倍率２００倍）。図２に、実施例２の複合粒子のＳＥＭ写真を示す（倍率２００倍）。図１、２に示すように、いずれの複合粒子においても、天然黒鉛粒子の表面に、ステンレス鋼粒子が付着していることが確認できた。
【００５６】
＜ウレタン発泡成形体の製造＞
［実施例１、２］
製造した二種類の複合粒子を、各々、熱伝導性フィラーとして配合して、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、次のようにして調製した。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（株）製「Ｓ−０２４８」、平均分子量６０００、官能基数３、ＯＨ価２８ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００質量部と、架橋剤のジエチレングリコール（三菱化学（株）製）２質量部と、発泡剤の水２質量部と、テトラエチレンジアミン系触媒（花王（株）製「カオーライザー（登録商標）Ｎｏ．３１」）１質量部と、シリコーン系整泡剤（東レ・ダウコーニング（株）製「ＳＺ−１３１３」）０．５質量部と、を混合して、ポリオール原料を調製した。調製したポリオール原料に、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（株）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、両者の合計質量を１００％として、ＰＯ：ＩＳＯ＝７８．５：２１．５とした。
【００５７】
次に、調製した発泡ウレタン樹脂原料に、実施例１、２の複合粒子を各々混合して、二種類の混合原料を調製した。実施例１の複合粒子については、製造するウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の３．８９体積％となるように、実施例２の複合粒子については、３．４２体積％となるように、各々配合した。
【００５８】
続いて、各混合原料を、アルミニウム製の発泡型（後述する図３、図４参照。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、発泡型を第一磁気誘導発泡成形装置に設置して、発泡成形を行った。図３に、第一磁気誘導発泡成形装置の斜視図を示す。図４に、同装置の断面図を示す。図３、図４に示すように、第一磁気誘導発泡成形装置１は、一対の電磁石部２Ｕ、２Ｄと、ヨーク部３と、を備えている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、混合原料が充填されている。
【００６３】
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４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。
【００６４】
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。具体的には、キャビティ４１内の磁束密度は、約２００ｍＴであった。また、キャビティ４１内における磁束密度の差は、±３％以内であった。発泡型４を第一磁気誘導発泡成形装置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。発泡成形が終了した後、脱型して、円柱状のウレタン発泡成形体を得た。得られたウレタン発泡成形体を、複合粒子（熱伝導性フィラー）の番号と対応させて、実施例１、２のウレタン発泡成形体とした。両ウレタン発泡成形体の断面を、目視で観察したところ、熱伝導性フィラーが互いに連接して配向していた。
【００６５】
［比較例］
実施例１の複合粒子の製造に使用した天然黒鉛粉末（熱伝導性粒子）と、ステンレス鋼粉末（球状の磁性粒子）と、を複合化せずに、各々単体として配合した点以外は、上記実施例１、２と同様にして、ウレタン発泡成形体を製造した。天然黒鉛粉末については、製造するウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の２．３４体積％、ステンレス鋼粉末については、１．７８体積％、となるように配合した。得られたウレタン発泡成形体を、比較例のウレタン発泡成形体とした。
【００６６】
＜熱伝導率の測定＞
製造した実施例１、２および比較例のウレタン発泡成形体の熱伝導率を測定した。熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ２６１６（２００１）に準拠した熱線法（プローブ法）により測定した。測定には、京都電子工業（株）製「ＱＴＭ−Ｄ３」を使用した。図５に、各ウレタン発泡成形体における熱伝導率の測定結果を示す。図５中、各曲線は、フィラーを配合しない場合（配合量０体積％）のウレタン発泡成形体の熱伝導率（約０．０４Ｗ／ｍＫ）と、実施例等の各ウレタン発泡成形体の熱伝導率と、を結んだ近似曲線である。各ウレタン発泡成形体の熱伝導率は、実施例１については０．２０４Ｗ／ｍＫ（熱伝導性フィラーの配合量３．８９体積％）、実施例２については０．２０７Ｗ／ｍＫ（同配合量３．４２体積％）、比較例については０．１９８Ｗ／ｍＫ（天然黒鉛粉末およびステンレス鋼粉末の合計配合量４．１２体積％）であった。
【００６７】
図５に示すように、同じフィラーの配合量において比較すると、実施例１、２のウレタン発泡成形体の熱伝導率は、比較例のウレタン発泡成形体の熱伝導率よりも、大きくなることがわかる。すなわち、実施例１、２のウレタン発泡成形体によると、より少量のフィラーにより、熱伝導性が向上することがわかる。特に、複合粒子に薄片状の磁性粒子を用いた実施例２のウレタン発泡成形体によると、熱伝導性フィラーの配合量が少ないにも関わらず、熱伝導率が大きくなった。この理由は、磁性粒子と熱伝導性粒子との接触面積が大きくなったこと、および隣接する熱伝導性粒子間の距離が短くなったこと、により、隣接する複合粒子間における熱伝導性が向上したためと考えられる。
【００６８】
（２）難燃性
＜複合粒子の製造＞
次のようにして、Ａ〜Ｄの四種類の複合粒子を製造した。
【００６９】
［複合粒子Ａ］
熱伝導性粒子として、膨張黒鉛粉末（三洋貿易（株）から購入した「ＳＹＺＲ５０２ＦＰ」）、および天然黒鉛粉末（同上）を用い、磁性粒子として、ステンレス鋼粉末（同上）を用いて、複合粒子を製造した。まず、膨張黒鉛粉末と、天然黒鉛粉末と、ステンレス鋼粉末と、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（同上）と、を高速攪拌型混合造粒機（同上）の容器内へ投入して、約３分間混合した。次に、水を添加して、さらに２０分間混合した。得られた粉末を乾燥して、複合粒子Ａを得た。なお、使用した材料の配合割合については、下記表１に示す（以下の複合粒子Ｂ〜Ｄについても同じ）。
【００７０】
［複合粒子Ｂ］
磁性粒子、バインダーの配合割合を、各々変更した以外は、上記複合粒子Ａと同様にして、複合粒子Ｂを製造した。
【００７１】
［複合粒子Ｃ］
膨張黒鉛粉末を用いずに、複合粒子Ｃを製造した。すなわち、天然黒鉛粉末、ステンレス鋼粉末、およびバインダーを用いて、上記複合粒子Ａと同様にして、複合粒子Ｃを製造した。熱伝導性粒子として膨張黒鉛粒子を含まないという点において、複合粒子Ｃは、上記実施例１の複合粒子と同じである。
【００７２】
［複合粒子Ｄ］
天然黒鉛粉末を用いずに、複合粒子Ｄを製造した。すなわち、膨張黒鉛粉末、ステンレス鋼粉末、およびバインダーを用いて、上記複合粒子Ａと同様にして、複合粒子Ｄを製造した。
【表１】
【００７３】
＜ウレタン発泡成形体の製造＞
［実施例３］
製造した複合粒子Ａを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ａのうち、膨張黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％、天然黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％である。まず、ポリエーテルポリオール（同上）１００質量部と、架橋剤のジエチレングリコール（同上）２質量部と、発泡剤の水２質量部と、テトラエチレンジアミン系触媒（同上）１．５質量部と、シリコーン系整泡剤（同上）０．５質量部と、を混合して、ポリオール原料を調製した。また、ポリイソシアネート原料として、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（同上）を準備した。
【００７４】
次に、ポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ａ１２９．７質量部を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。続いて、プレミックスポリオール１００．６ｇと、ポリイソシアネート原料１３．７ｇと、を混合して、混合原料とした。
【００７５】
それから、混合原料を、アルミニウム製の発泡型（後述する図６、図７参照。キャビティは縦１３０ｍｍ×横１３０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの直方体。）に注入し、発泡型を密閉した。そして、発泡型を第二磁気誘導発泡成形装置に設置して、発泡成形を行った。図６に、第二磁気誘導発泡成形装置の斜視図を示す。図７に、同装置の断面図を示す。図７においては、説明の便宜上、ヨーク部および芯部のハッチングを省略して示す。図６、図７に示すように、第二磁気誘導発泡成形装置５は、架台６と、電磁石部７と、発泡型８と、を備えている。
【００７６】
電磁石部７は、架台６の上面に載置されている。電磁石部７と架台６とは、各々にブラケット６１をねじ止めすることにより、固定されている。電磁石部７は、ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄと、コイル部７１Ｌ、７１Ｒと、ポールピース７２Ｕ、７２Ｄと、を備えている。
【００７７】
ヨーク部７０Ｕは、鉄製であり、平板状を呈している。ヨーク部７０Ｄも同様に、鉄製であり、平板状を呈している。ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄは、上下方向に対向して配置されている。
【００７８】
コイル部７１Ｌは、ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄの間に介装されている。コイル部７１Ｌは、発泡型８の左側に配置されている。コイル部７１Ｌは、上下方向に二つ重ねて配置されている。コイル部７１Ｌは、各々、芯部７１０Ｌと導線７１１Ｌとを備えている。芯部７１０Ｌは、鉄製であって、上下方向に延びる柱状を呈している。導線７１１Ｌは、芯部７１０Ｌの外周面に巻装されている。導線７１１Ｌは、電源（図略）に接続されている。
【００７９】
コイル部７１Ｒは、ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄの間に介装されている。コイル部７１Ｒは、発泡型８の右側に配置されている。コイル部７１Ｒは、上下方向に二つ重ねて配置されている。コイル部７１Ｒは、各々、コイル部７１Ｌと同様の構成を備えている。すなわち、コイル部７１Ｒは、芯部７１０Ｒと導線７１１Ｒとを備えている。導線７１１Ｒは、芯部７１０Ｒの外周面に巻装されている。導線７１１Ｒは、電源（図略）に接続されている。
【００８０】
ポールピース７２Ｕは、鉄製であり、平板状を呈している。ポールピース７２Ｕは、ヨーク部７０Ｕの下面中央に配置されている。ポールピース７２Ｕは、ヨーク部７０Ｕと発泡型８との間に介装されている。ポールピース７２Ｄは、鉄製であり、平板状を呈している。ポールピース７２Ｄは、ヨーク部７０Ｄの上面中央に配置されている。ポールピース７２Ｄは、ヨーク部７０Ｄと発泡型８との間に介装されている。
【００８１】
発泡型８は、コイル部７１Ｌとコイル部７１Ｒとの間に、配置されている。発泡型８は、上型８０Ｕと下型８０Ｄとを備えている。上型８０Ｕは、角柱状を呈している。上型８０Ｕの下面には、凹部が形成されている。同様に、下型８０Ｄは、角柱状を呈している。下型８０Ｄの上面には、凹部が形成されている。上型８０Ｕと下型８０Ｄ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８０Ｕと下型８０Ｄとの間には、上記凹部同士が合体することにより、直方体状のキャビティ８１が区画されている。キャビティ８１には、上述したように、混合原料が充填されている。
【００８２】
導線７１１Ｌに接続された電源および導線７１１Ｒに接続された電源を、共にオンにすると、コイル部７１Ｌの芯部７１０Ｌの上端がＮ極に、下端がＳ極に磁化される。このため、芯部７１０Ｌに、下方から上方に向かって磁力線Ｌ（図７に点線で示す）が発生する。同様に、コイル部７１Ｒの芯部７１０Ｒの上端がＮ極に、下端がＳ極に磁化される。このため、芯部７１０Ｒに、下方から上方に向かって磁力線Ｌが発生する。
【００８３】
コイル部７１Ｌの芯部７１０Ｌ上端から放射された磁力線Ｌは、ヨーク部７０Ｕ、ポールピース７２Ｕを通って、発泡型８のキャビティ８１内に流入する。その後、ポールピース７２Ｄ、ヨーク部７０Ｄを通って、芯部７１０Ｌ下端に流入する。同様に、コイル部７１Ｒの芯部７１０Ｒ上端から放射された磁力線Ｌは、ヨーク部７０Ｕ、ポールピース７２Ｕを通って、発泡型８のキャビティ８１内に流入する。その後、ポールピース７２Ｄ、ヨーク部７０Ｄを通って、芯部７１０Ｒ下端に流入する。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の漏洩は抑制される。また、発泡型８のキャビティ８１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る。具体的には、キャビティ８１内の磁束密度は、約２００ｍＴであった。また、キャビティ８１内における磁束密度の差は、±３％以内であった。
【００８４】
発泡成形は、最初の約２分間は磁場をかけながら行い、続く約５分間は磁場をかけないで行った。発泡成形が終了した後、脱型して、ウレタン発泡成形体を得た。得られたウレタン発泡成形体を、実施例３のウレタン発泡成形体とした。実施例３のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ａ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の４体積％であった。
【００８５】
［実施例４］
製造した複合粒子Ｂを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ｂのうち、膨張黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％、天然黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％である。まず、上記実施例３で使用したポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ｂ２６１．５質量部と、可塑剤２０質量部と、を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。次に、プレミックスポリオール３８１ｇと、上記実施例３で使用したポリイソシアネート原料１５．１ｇと、を混合して、混合原料とした。そして、混合原料を発泡型（同上）に注入し、発泡型を密閉して、上記実施例３と同様に、磁場中で発泡成形を行った。得られたウレタン発泡成形体を、実施例４のウレタン発泡成形体とした。実施例４のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ｂ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の１９．３体積％であった。
【００８６】
［実施例５］
製造した複合粒子Ｄを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ｄを構成する熱伝導性粒子は、全て膨張黒鉛粒子である。まず、上記実施例３で使用したポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ｄ１２９．７質量部を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。次に、プレミックスポリオール１００．６ｇと、上記実施例３で使用したポリイソシアネート原料１３．７ｇと、を混合して、混合原料とした。そして、混合原料を発泡型（同上）に注入し、発泡型を密閉して、上記実施例３と同様に、磁場中で発泡成形を行った。得られたウレタン発泡成形体を、実施例５のウレタン発泡成形体とした。実施例５のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ｄ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の４体積％であった。
【００８７】
［参考例］
製造した複合粒子Ｃを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ｃを構成する熱伝導性粒子は、全て天然黒鉛粒子である。まず、上記実施例３で使用したポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ｃ１２９．７質量部を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。次に、プレミックスポリオール１００．６ｇと、上記実施例３で使用したポリイソシアネート原料１３．７ｇと、を混合して、混合原料とした。そして、混合原料を発泡型（同上）に注入し、発泡型を密閉して、上記実施例３と同様に、磁場中で発泡成形を行った。得られたウレタン発泡成形体を、参考例のウレタン発泡成形体とした。参考例のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ｃ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の４体積％であった。
【００８８】
＜難燃性の評価＞
実施例および参考例の各ウレタン発泡成形体について、難燃性を評価した。難燃性の評価は、米国のＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．により制定された燃焼試験規格（ＵＬ９４）に基づいて、行った。そして、「Ｖ−０」の判定基準を満たした場合を合格（表２中○印で示す）、満たさなかった場合を不合格（表２中×印で示す）と評価した。評価結果を、各ウレタン発泡成形体における原料の配合量と共に、表２に示す。
【表２】
【００８９】
表２に示すように、実施例の各ウレタン発泡成形体については、ＵＬ９４のＶ−０基準をクリアした。一方、熱伝導性粒子として膨張黒鉛粒子を含まない参考例のウレタン発泡成形体は、Ｖ−０基準の難燃性を達成することはできなかった。このように、熱伝導性粒子として膨張黒鉛粒子を用いた場合、本発明のウレタン発泡成形体は、磁性粒子を含有していても、難燃性に優れることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明のウレタン発泡成形体は、自動車、電子機器、建築等の幅広い分野において用いることができる。また、放熱性に加えて、高い難燃性を要求される用途にも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、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、太陽光発電システムのパワーコンディショナ用リアクトルに用いられる防振材等に好適である。
【符号の説明】
【００９１】
１：第一磁気誘導発泡成形装置
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
５：第二磁気誘導発泡成形装置
６：架台 ６１：ブラケット ７：電磁石部 ７０Ｄ、７０Ｕ：ヨーク部 ７１Ｌ、７１Ｒ：コイル部 ７２Ｄ、７２Ｕ：ポールピース ７１０Ｌ、７１０Ｒ：芯部 ７１１Ｌ、７１１Ｒ：導線 ８：発泡型 ８０Ｕ：上型 ８０Ｄ：下型 ８１：キャビティ
Ｌ：磁力線
【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１参照）。ウレタン発泡成形体は、内部に多数のセル（気泡）を有する。このため、ウレタン発泡成形体の熱伝導率は小さい。したがって、発熱を伴うエンジン、モーター等の周囲に配置した場合、ウレタン発泡成形体に熱が蓄積され、エンジン、モーター等の温度上昇を招くおそれがある。このような問題を解消するためには、ウレタン発泡成形体の放熱性を向上させる必要がある。例えば、特許文献２、３には、配向した磁性粒子を有するウレタン発泡成形体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９７６４５号公報
【特許文献２】特開２００７−２３０５４４号公報
【特許文献３】特開２００９−５１１４８号公報
【特許文献４】特開２００６−２１９５６２号公報
【特許文献５】特開２００７−４４９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２、３に開示されているウレタン発泡成形体のように、ポリウレタンフォーム中に、磁性粒子を互いに連接した状態で配向させると、磁性粒子の配向方向に熱の伝達経路が形成される。これにより、ウレタン発泡成形体の放熱性を、向上させることができる。特許文献２、３のウレタン発泡成形体においては、磁場中における磁性粒子の配向を利用する。このため、磁性粒子には、磁化特性に優れた鉄、ステンレス鋼等が用いられる。しかし、鉄やステンレス鋼の熱伝導率は小さい。このため、これら磁性粒子を配向させても、放熱性の向上効果は小さい。
【０００５】
一方、熱伝導性の向上を図るという観点から、ウレタン発泡成形体中に、熱伝導率の大きなフィラーを含有させることもできる。熱伝導率の大きなフィラーとしては、例えば、炭素繊維が挙げられる。しかし、単に炭素繊維を配合しただけでは、互いを連接させて、熱の伝達経路を形成することは難しい。例えば、熱の伝達経路の形成のために、炭素繊維を多量に配合すると、発泡成形に影響を及ぼしたり、吸音特性等の物性が低下するおそれがある。また、ウレタン発泡成形体の質量が増加する、コストがかさむといった問題も生じる。また、炭素繊維は非磁性体である。したがって、磁性粒子を配向させたように、磁場中で発泡成形を行ったとしても、炭素繊維を配向させることはできない。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、物性をできるだけ変化させずに、熱伝導性が高いウレタン発泡成形体を提供することを課題とする。また、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】
【０００７】
（１）上記課題を解決するため、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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有し、該熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなることを特徴とする。
【０００８】
熱伝導性フィラーは、熱伝導性粒子と磁性粒子とを有する複合粒子からなる。複合粒子のコアをなす熱伝導性粒子は、大きな熱伝導率を有するが、非磁性体からなる。しかし、熱伝導性粒子の表面には、磁性粒子が付着している。このため、発泡成形時に磁場を作用させると、磁性粒子は磁力線に沿って配向しようとする。これにより、複合粒子が、磁力線に沿って配向する。すなわち、表面に付着した磁性粒子の磁場配向を利用して、熱伝導性粒子を配向させることができる。
【０００９】
その結果、複合粒子（熱伝導性フィラー）は、互いに連接した状態で、基材中に配置される。これにより、基材中に熱の伝達経路が形成される。すなわち、本発明のウレタン発泡成形体の一端に加わった熱は、熱伝導性フィラーを介して配向方向の他端に伝達され、他端から速やかに放出される。このように、本発明のウレタン発泡成形体は、熱伝導性に優れる。したがって、本発明のウレタン発泡成形体によると、発熱源となる吸音対象物の温度上昇を、効果的に抑制することができる。
【００１０】
例えば、発泡を伴わない樹脂やゴム中で磁性粒子を配向させると、成形時における樹脂やゴムの熱収縮や、熱硬化時の樹脂やゴムの熱揺らぎにより、所望の配向状態を実現しにくい。この点、本発明のウレタン発泡成形体によると、製造過程において、液状の発泡ウレタン樹脂原料が発泡により成長する。したがって、発泡ウレタン樹脂原料が成長する方向に、熱伝導性フィラーを配向させると、発泡ウレタン樹脂原料の成長と共に熱伝導性フィラーの移動が促され、所望の配向状態を実現しやすい。
【００１１】
また、熱伝導性フィラーを配向させても、ポリウレタンフォームの骨格形成に対する影響は小さい。つまり、ウレタン発泡成形体において、セル構造が変化しにくい。さらに、熱伝導率の小さな磁性粒子を配向させた場合と比較して、より少量のフィラーにより、熱伝導性を向上させることができる。したがって、ウレタン発泡成形体における引張り強さ、伸び、吸音特性等の物性が変化しにくい。また、フィラーの配合量が低減されることにより、ウレタン発泡成形体の軽量化や、コスト削減が可能になる。
【００１２】
なお、本発明のウレタン発泡成形体において、基材中の熱伝導性フィラーは、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。
【００１３】
（２）本発明のウレタン発泡成形体の製造方法は、上記（１）の構成のウレタン発泡成形体の製造方法であって、発泡ウレタン樹脂原料と、前記熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする原料混合工程と、該混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する発泡成形工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の製造方法によると、熱伝導性フィラーを磁場配向させて、ウレタン発泡成形体を製造する。発泡成形工程において、キャビティ内の磁束密度が略均一な磁場中で発泡成形を行う。これにより、磁束密度の違いによる熱伝導性フィラーの偏在を抑制することができ、所望の配向状態を得ることができる。また、熱伝導性フィラーの配合量が比較的少量でも、熱伝導性フィラーを略均一に分散させた状態で配向させることができる。したがって、本発明の製造方法によると、熱伝導性フィラーの配合量が比較的少量でも、熱伝導性の高い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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、ウレタン発泡成形体本来の物性が損なわれることなく、熱伝導性が向上したウレタン発泡成形体を提供することができる。また、その簡便な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の複合粒子のＳＥＭ写真である（倍率２００倍）。
【図２】実施例２の複合粒子のＳＥＭ写真である（倍率２００倍）。
【図３】実施例において、ウレタン発泡成形体の製造に使用した第一磁気誘導発泡成形装置の斜視図である。
【図４】同装置の断面図である。
【図５】実施例１、２および比較例のウレタン発泡成形体の熱伝導率の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例において、ウレタン発泡成形体の製造に使用した第二磁気誘導発泡成形装置の斜視図である。
【図７】同装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
＜ウレタン発泡成形体＞
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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有する。
【００１９】
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。
【００２０】
熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなる。
【００２１】
熱伝導性粒子は、非磁性体であって、熱伝導率が大きいものであればよい。本明細書では、強磁性体および反強磁性体以外の、反磁性体および常磁性体を、非磁性体と称す。例えば、熱伝導性粒子の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが望ましい。熱伝導性粒子の材質としては、例えば、黒鉛、炭素繊維等の炭素材料が好適である。また、アルミニウム、金、銀、銅、およびこれらを母材とする合金等であってもよい。熱伝導性粒子としては、一種類の粒子を用いても、二種類以上の粒子を併用してもよい。
【００２２】
熱伝導性粒子の形状は、磁性粒子と複合化できれば、特に限定されるものではない。例えば、薄片状、繊維状、柱状、球状、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）等の種々の形状を採用することができる。後述する磁性粒子の形状にもよるが、熱伝導性粒子が球以外の形状をなす場合には、複合粒子（熱伝導性フィラー）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。なお、通常、アルミニウム、金、銅等の金属粒子の形状は、球状である。このため、アスペクト比を大きくしようとすると、加工費が高くなる。これに対して、黒鉛は、アスペクト比が大きい形状のものでも、比較的安価に入手できる。このような観点から、熱伝導性粒子の材質としては、黒鉛が好適である。
【００２３】
黒鉛としては、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛や、人造黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛は、鱗片状になりにくい。このため、鱗片状であり、熱伝導率の向上効果が高いという理由から、天然黒鉛が好適である。また、黒鉛として、鱗片状の黒鉛の層間に、加熱によりガスを発生する物質が挿入された膨張黒鉛を用いてもよい。膨張黒鉛は、例えば、特許文献４、５に開示されているように、難燃剤として用いられる。膨張黒鉛に熱が加わると、発生したガスにより、層間が広がると共に、熱や化学品に対して安定した層が形成される。形成された層が断熱層となり、熱の移動を妨げることにより、難燃効果がもたらされる。
【００２４】
通常、難燃性が付与されているウレタン発泡成形体は、炎に晒されても火種を落下させて延焼を抑制するドロッピング作用を有する。しかし、磁性粒子を含有する場合には、ドロッピング作用が損なわれ、ウレタン発泡成形体の自己消化性が低下するおそれがある。本発明のウレタン発泡成形体において、複合粒子（熱伝導性フィラー）は配向されている。このため、ウレタン発泡成形体に加わった熱は、熱伝導性粒子に伝達されやすい。よって、熱伝導性粒子が膨張黒鉛からなる場合、膨張黒鉛が、膨張開始温度に早く到達する。これにより、膨張黒鉛による難燃効果が、速やかに発揮される。したがって、熱伝導性粒子として膨張黒鉛を用いることにより、ウレタン発泡成形体の自己消化性の低下を抑制し、難燃性を維持することができる。
【００２５】
熱伝導性粒子として膨張黒鉛を用いる場合、公知の膨張黒鉛粉末の中から、膨張開始温度や膨張率等を考慮して、好適なものを選択すればよい。例えば、膨張黒鉛の膨張開始温度は、ウレタン発泡成形体の成形時の発熱温度よりも、高くなければならない。具体的には、膨張開始温度が１５０℃以上の膨張黒鉛が好適である。
【００２６】
熱伝導性粒子として、膨張黒鉛のみを用いる場合、ウレタン発泡成形体の難燃性を向上させることができる。例えば、膨張黒鉛の含有量を、ウレタン発泡成形体全体の質量を１００質量％とした場合の５質量％以上とすることが望ましい。
【００２７】
一方、ウレタン発泡成形体において、膨張黒鉛の含有量が多くなると、膨張黒鉛の層間の酸成分により、ウレタンの硬化反応が阻害されるおそれがある。膨張黒鉛の含有量の増加に伴う成形性の低下については、配合する触媒の配合量を増加することにより、抑制することも可能である。しかし、ウレタン発泡成形体の成形性を考慮して、熱伝導性粒子として膨張黒鉛を用いる場合には、膨張黒鉛以外の黒鉛等、他の非磁性体材料を併用することが望ましい。すなわち、複合粒子として、膨張黒鉛粒子の表面に磁性粒子を付着させた複合粒子と、膨張黒鉛以外の非磁性体材料からなる粒子の表面に磁性粒子を付着させた複合粒子と、の両方を含む態様が望ましい。各々の複合粒子の配合比率は、難燃性、成形性等を考慮して適宜決定すればよい。
【００２８】
また、熱伝導性粒子の大きさは、分散性や、発泡成形に使用する装置等を考慮して決定すればよい。例えば、熱伝導性粒子の平均粒子径を、５００μｍ以下とすることが望ましい。２５０μｍ以下がより好適である。なお、本明細書においては、熱伝導性粒子の最大長さを、粒子径として採用する。また、後に詳しく説明するが、ウレタン発泡成形体の製造方法において、衝突攪拌法を採用する場合には、熱伝導性粒子として、最大長さが５００μｍ以下のものを使用することが望ましい。
【００２９】
磁性粒子は、磁化特性に優れたものであればよく、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、ステンレス鋼、マグネタイト、マグヘマイト、マンガン亜鉛フェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の強磁性体、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＦｅＣｌ２、ＭｎＡｓ等の反強磁性体、およびこれらを用いた合金類の粒子が好適である。なかでも、微細な粒子として入手しやすく、飽和磁化が高いという観点から、鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらの鉄系合金（ステンレス鋼を含む）の粉末が好適である。
【００３０】
磁性粒子は、熱伝導性粒子の表面に付着されており、複合粒子（熱伝導性フィラー）を配向させる役割を果たす。磁性粒子は、熱伝導性粒子の表面の一部のみに付着していてもよく、表面全体を被覆するように付着していてもよい。また、磁性粒子の大きさは、熱伝導性粒子の大きさ、複合粒子の配向性、および複合粒子間の熱伝導性等を考慮して、適宜決定すればよい。例えば、磁性粒子の大きさが小さくなると、磁性粒子の飽和磁化が低下する傾向がある。したがって、より少量の磁性粒子により、複合粒子を配向させるためには、磁性粒子の平均粒子径を、１００ｎｍ以上とする必要がある。１μｍ以上、さらには５μｍ以上とするとより好適である。なお、本明細書においては、磁性粒子の最大長さを、粒子径として採用する。
【００３１】
磁性粒子の形状は、特に限定されるものではない。例えば、磁性粒子の形状が扁平の場合には、隣接する熱伝導性粒子間の距離が短くなる。これにより、隣接する複合粒子間における熱伝導性が向上する。その結果、ウレタン発泡成形体の熱伝導率が向上する。また、磁性粒子の形状が扁平の場合には、磁性粒子と熱伝導性粒子とが面で接触する。つまり、両者の接触面積が大きくなる。これにより、磁性粒子と熱伝導性粒子との接着力が向上する。よって、磁性粒子が剥離しにくくなる。加えて、磁性粒子と熱伝導性粒子との間の熱伝導性も向上する。このような理由から、磁性粒子としては、薄片状の粒子を採用することが望ましい。
【００３２】
熱伝導性粒子として、黒鉛を採用した場合、複合粒子の配向性と、熱伝導性の向上効果と、を考慮すると、複合粒子における黒鉛と磁性粒子との体積割合は、７：３〜５：５であることが望ましい。磁性粒子の体積割合が３割未満の場合には、配向に必要な磁性が不足するおそれがある。また、黒鉛の体積割合が５割未満の場合には、熱伝導性の向上効果が小さくなる。
【００３３】
複合粒子は、湿式での静電吸着法や、乾式での粉砕混合法、攪拌造粒法、メカノケミカル法等により製造することができる。例えば、攪拌造粒法においては、熱伝導性粒子の粉末、磁性粒子の粉末、および両者を接着するためのバインダーを含む原料を、高速攪拌して造粒する。攪拌造粒法によると、熱伝導性粒子と磁性粒子とを、バインダーによりソフトに接着させることができる。このため、熱伝導性粒子が、熱伝導性が高い形状（アスペクト比が大きな形状）を有する場合でも、その形状を崩すことなく、磁性粒子と複合化することができる。バインダーの種類は、熱伝導性粒子および磁性粒子の種類、発泡成形への影響等を考慮して、適宜選択すればよい。複合粒子の製造時には、高速攪拌により摩擦熱が生じる。このため、バインダーとしては、揮発性の無いものが望ましい。また、環境面を考慮すると、水系のバインダーが好適である。水系のバインダーとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００３４】
電子部品の放熱用途等、本発明のウレタン発泡成形体に絶縁性が要求される場合がある。このような要求に対して、複合粒子が導電性を有する場合には、熱伝導性フィラーとして、表面が絶縁層で被覆された複合粒子を用いることが望ましい。複合粒子の表面、すなわち熱伝導性粒子および磁性粒子の表面を、絶縁層で被覆することにより、磁場配向性を損なうことなく、複合粒子に絶縁性を付与することができる。
【００３５】
絶縁層の材質としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、絶縁層の形成方法としては、樹脂を溶剤、水等の溶媒に溶解した樹脂溶液に複合粒子を浸漬する方法、樹脂溶液を複合粒子にスプレー噴霧する方法等が挙げられる。また、熱伝導性を損なわずに、絶縁性を付与するという観点から、絶縁層の厚さは、１μｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
複合粒子の表面を絶縁層で被覆すると、磁性粒子と熱伝導性粒子との結合力が大きくなる。よって、機械的な攪拌、高圧噴射による原料の混合工程や、高圧発泡工程等において、熱伝導性粒子と磁性粒子との分離が抑制される。また、絶縁層がエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の水酸基を有する樹脂からなる場合には、基材のポリウレタンフォームと複合粒子との接着性が向上する。よって、基材から複合粒子（熱伝導性フィラー）が脱落しにくく、良好な配向状態を維持することができる。また、基材と複合粒子との接着性が向上することにより、ウレタン発泡成形体の引張り強さ、伸び等の物性が向上する効果も期待できる。
【００３７】
ウレタン発泡成形体中の熱伝導性フィラー（複合粒子）の配合量は、発泡反応に対する影響、熱伝導性の向上効果等を考慮して、決定すればよい。例えば、発泡反応を阻害せず、所望の物性を有するウレタン発泡成形体を得るためには、熱伝導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、１０体積％以下とすることが望ましい。５体積％以下とするとより好適である。一方、熱伝導性の向上効果を得るためには、熱伝導性フィラーの配合量を、０．５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。
【００３８】
＜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、原料混合工程と発泡成形工程とを有する。以下、各工程について説明する。
【００３９】
（１）原料混合工程
本工程は、発泡ウレタン樹脂原料と、熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする工程である。
【００４０】
発泡ウレタン樹脂原料は、ポリオール、ポリイソシアネート等の既に公知の原料から調製すればよい。ポリオールとしては、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。また、ポリイソシアネートとしては、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。
【００４１】
発泡ウレタン樹脂原料には、さらに、触媒、発泡剤、整泡剤、可塑剤、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、フロン類、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。
【００４２】
熱伝導性フィラーの構成、配合量については、上記本発明の発泡ウレタン成形体の説明において述べた通りである。よって、ここでは説明を省略する。
【００４３】
混合原料は、例えば、発泡ウレタン樹脂原料および熱伝導性フィラーを、プロペラ等を用いて機械的に攪拌して製造することができる。また、発泡ウレタン樹脂原料の二つの成分（ポリオール原料、ポリイソシアネート原料）の少なくとも一方に、熱伝導性フィラーを添加して、二種類の原料を調製した後、両原料を混合して製造してもよい。後者の場合、例えば、本工程を、発泡ウレタン樹脂原料として、ポリオール、触媒、および発泡剤を含むポリオール原料と、ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート原料と、を調製し、該ポリオール原料および該ポリイソシアネート原料の少なくとも一方に、熱伝導性フィラーを配合する原料調製工程と、該ポリオール原料と該ポリイソシアネート原料とを各々圧送してミキシングヘッドへ供給し、両原料を該ミキシングヘッド内で混合して混合原料とする混合工程と、により構成することができる。
【００４４】
本構成によると、ミキシングヘッド内において、ポリオール原料とポリイソシアネート原料とを、各々高圧で噴射して衝突させることにより混合する衝突攪拌法を採用することができる。衝突攪拌法によると、連続生産が可能になる。よって、衝突攪拌法は、大量生産に好適である。また、衝突攪拌法によると、機械的に攪拌する方法と比較して、混合するごとに必要であった容器の洗浄工程が不要となり、歩留まりも向上する。よって、製造コストを低減することができる。
【００４５】
衝突攪拌法では、熱伝導性フィラーが予め配合されたポリオール原料、ポリイソシアネート原料を、各々、高圧発泡装置のミキシングヘッドに設けられた噴射孔から高圧で噴射させて衝突させる。仮に、熱伝導性フィラーの大きさが、噴射孔の孔径よりも大きいと、熱伝導性フィラーの接触により、噴射孔に傷が付きやすい。これにより、ミキシングヘッドの耐久性が低下するおそれがある。また、熱伝導性フィラーの大きさが大きい程、熱伝導性フィラーが、ポリオール原料等において沈降しやすくなる。このため、均一な混合が難しい。よって、衝突攪拌法を採用する場合には、熱伝導性フィラーの最大長さは、ポリオール原料およびポリイソシアネート原料が噴射される噴射孔の孔径よりも、小さいことが望ましい。こうすることで、ミキシングヘッドに対する負荷を低減し、高圧発泡装置の高寿命化を図ることができる。また、熱伝導性フィラーの沈降が抑制されると共に、ポリオール原料等における粘度の上昇も低減することができる。例えば、熱伝導性フィラーの最大長さは、５００μｍ以下であることが望ましい。
【００４６】
（２）発泡成形工程
本工程は、先の原料混合工程にて得られた混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する工程である。
【００４７】
磁場は、熱伝導性フィラーを配向させる方向に形成すればよい。例えば、熱伝導性フィラーを直線状に配向させる場合、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。このような磁場を形成するためには、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。よって、発泡成形を制御しやすい。
【００４８】
また、磁場を構成する磁力線は閉ループを形成していることが望ましい。こうすることで、磁力線の漏洩が抑制され、キャビティ内に安定した磁場を形成することができる。なお、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には、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、磁性材料からなる発泡型を使用してもよい。
【００４９】
本工程において、磁場は、キャビティ内の磁束密度が略均一になるように形成される。例えば、キャビティ内の磁束密度の差が、±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、熱伝導性フィラーの偏在を抑制することができ、所望の配向状態を得ることができる。また、発泡成形は、１５０ｍＴ以上３５０ｍＴ以下の磁束密度で行うとよい。こうすることで、混合原料中の熱伝導性フィラーを、確実に配向させることができる。
【００５０】
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、熱伝導性フィラーが配向しにくいため、所望の熱伝導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。
【００５１】
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、表皮層が形成される。当該表皮層は、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】
【００５２】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５３】
（１）熱伝導性
＜複合粒子の製造＞
次のようにして、二種類の複合粒子を製造した。まず、熱伝導性粒子としての天然黒鉛粉末（日本黒鉛工業（株）製「Ｆ♯２」、薄片状、平均粒子径１３０μｍ、熱伝導率２５０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、磁性粒子としてのステンレス鋼粉末（大同特殊鋼（株）製「ＤＡＰ４１０Ｌ」、ＳＵＳ４１０、球状、平均粒子径１０μｍ）と、バインダーとしてのヒドロキシプロピルメチルセルロース（信越化学工業（株）製「ＴＣ−５」）と、を準備した。次に、天然黒鉛粉末、ステンレス鋼粉末、およびヒドロキシプロピルメチルセルロースを、高速攪拌型混合造粒機（（株）奈良機械製作所製「ＮＭＧ−１Ｌ」）の容器内へ投入して、約３分間混合した。天然黒鉛粉末とステンレス鋼粉末との配合割合は、体積比で６：４とした。また、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの配合割合は、天然黒鉛粉末およびステンレス鋼粉末の合計質量を１００質量％とした場合の、２質量％とした。その後、水を添加して、さらに２０分間混合した。得られた粉末を乾燥した後、目開き５００μｍの篩いにより篩い分けして、最大長さが５００μｍ以下の粒子を回収した。このようにして、実施例１の複合粒子を製造した。
【００５４】
また、磁性粒子としての上記ステンレス鋼粉末を、次のようにして扁平化した粉末（薄片状、平均粒子径２０μｍ）に変更した以外は、上記同様にして、実施例２の複合粒子を製造した。すなわち、ステンレス鋼粉末（同上）を、遊星ボールミル（Ｇｏｋｉｎ Ｐｌａｎｅｔａｒｉｎｇ社製「Ｐｌａｎｅｔ−Ｍ」）に、直径５ｍｍのジルコニア製ボールと共に充填して、３００ｒｐｍで１時間、処理を行った。
【００５５】
製造した実施例１、２の複合粒子を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。図１に、実施例１の複合粒子のＳＥＭ写真を示す（倍率２００倍）。図２に、実施例２の複合粒子のＳＥＭ写真を示す（倍率２００倍）。図１、２に示すように、いずれの複合粒子においても、天然黒鉛粒子の表面に、ステンレス鋼粒子が付着していることが確認できた。
【００５６】
＜ウレタン発泡成形体の製造＞
［実施例１、２］
製造した二種類の複合粒子を、各々、熱伝導性フィラーとして配合して、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、次のようにして調製した。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（株）製「Ｓ−０２４８」、平均分子量６０００、官能基数３、ＯＨ価２８ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００質量部と、架橋剤のジエチレングリコール（三菱化学（株）製）２質量部と、発泡剤の水２質量部と、テトラエチレンジアミン系触媒（花王（株）製「カオーライザー（登録商標）Ｎｏ．３１」）１質量部と、シリコーン系整泡剤（東レ・ダウコーニング（株）製「ＳＺ−１３１３」）０．５質量部と、を混合して、ポリオール原料を調製した。調製したポリオール原料に、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（株）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、両者の合計質量を１００％として、ＰＯ：ＩＳＯ＝７８．５：２１．５とした。
【００５７】
次に、調製した発泡ウレタン樹脂原料に、実施例１、２の複合粒子を各々混合して、二種類の混合原料を調製した。実施例１の複合粒子については、製造するウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の３．８９体積％となるように、実施例２の複合粒子については、３．４２体積％となるように、各々配合した。
【００５８】
続いて、各混合原料を、アルミニウム製の発泡型（後述する図３、図４参照。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、発泡型を第一磁気誘導発泡成形装置に設置して、発泡成形を行った。図３に、第一磁気誘導発泡成形装置の斜視図を示す。図４に、同装置の断面図を示す。図３、図４に示すように、第一磁気誘導発泡成形装置１は、一対の電磁石部２Ｕ、２Ｄと、ヨーク部３と、を備えている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、混合原料が充填されている。
【００６３】
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４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。
【００６４】
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。具体的には、キャビティ４１内の磁束密度は、約２００ｍＴであった。また、キャビティ４１内における磁束密度の差は、±３％以内であった。発泡型４を第一磁気誘導発泡成形装置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。発泡成形が終了した後、脱型して、円柱状のウレタン発泡成形体を得た。得られたウレタン発泡成形体を、複合粒子（熱伝導性フィラー）の番号と対応させて、実施例１、２のウレタン発泡成形体とした。両ウレタン発泡成形体の断面を、目視で観察したところ、熱伝導性フィラーが互いに連接して配向していた。
【００６５】
［比較例］
実施例１の複合粒子の製造に使用した天然黒鉛粉末（熱伝導性粒子）と、ステンレス鋼粉末（球状の磁性粒子）と、を複合化せずに、各々単体として配合した点以外は、上記実施例１、２と同様にして、ウレタン発泡成形体を製造した。天然黒鉛粉末については、製造するウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の２．３４体積％、ステンレス鋼粉末については、１．７８体積％、となるように配合した。得られたウレタン発泡成形体を、比較例のウレタン発泡成形体とした。
【００６６】
＜熱伝導率の測定＞
製造した実施例１、２および比較例のウレタン発泡成形体の熱伝導率を測定した。熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ２６１６（２００１）に準拠した熱線法（プローブ法）により測定した。測定には、京都電子工業（株）製「ＱＴＭ−Ｄ３」を使用した。図５に、各ウレタン発泡成形体における熱伝導率の測定結果を示す。図５中、各曲線は、フィラーを配合しない場合（配合量０体積％）のウレタン発泡成形体の熱伝導率（約０．０４Ｗ／ｍＫ）と、実施例等の各ウレタン発泡成形体の熱伝導率と、を結んだ近似曲線である。各ウレタン発泡成形体の熱伝導率は、実施例１については０．２０４Ｗ／ｍＫ（熱伝導性フィラーの配合量３．８９体積％）、実施例２については０．２０７Ｗ／ｍＫ（同配合量３．４２体積％）、比較例については０．１９８Ｗ／ｍＫ（天然黒鉛粉末およびステンレス鋼粉末の合計配合量４．１２体積％）であった。
【００６７】
図５に示すように、同じフィラーの配合量において比較すると、実施例１、２のウレタン発泡成形体の熱伝導率は、比較例のウレタン発泡成形体の熱伝導率よりも、大きくなることがわかる。すなわち、実施例１、２のウレタン発泡成形体によると、より少量のフィラーにより、熱伝導性が向上することがわかる。特に、複合粒子に薄片状の磁性粒子を用いた実施例２のウレタン発泡成形体によると、熱伝導性フィラーの配合量が少ないにも関わらず、熱伝導率が大きくなった。この理由は、磁性粒子と熱伝導性粒子との接触面積が大きくなったこと、および隣接する熱伝導性粒子間の距離が短くなったこと、により、隣接する複合粒子間における熱伝導性が向上したためと考えられる。
【００６８】
（２）難燃性
＜複合粒子の製造＞
次のようにして、Ａ〜Ｄの四種類の複合粒子を製造した。
【００６９】
［複合粒子Ａ］
熱伝導性粒子として、膨張黒鉛粉末（三洋貿易（株）から購入した「ＳＹＺＲ５０２ＦＰ」）、および天然黒鉛粉末（同上）を用い、磁性粒子として、ステンレス鋼粉末（同上）を用いて、複合粒子を製造した。まず、膨張黒鉛粉末と、天然黒鉛粉末と、ステンレス鋼粉末と、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（同上）と、を高速攪拌型混合造粒機（同上）の容器内へ投入して、約３分間混合した。次に、水を添加して、さらに２０分間混合した。得られた粉末を乾燥して、複合粒子Ａを得た。なお、使用した材料の配合割合については、下記表１に示す（以下の複合粒子Ｂ〜Ｄについても同じ）。
【００７０】
［複合粒子Ｂ］
磁性粒子、バインダーの配合割合を、各々変更した以外は、上記複合粒子Ａと同様にして、複合粒子Ｂを製造した。
【００７１】
［複合粒子Ｃ］
膨張黒鉛粉末を用いずに、複合粒子Ｃを製造した。すなわち、天然黒鉛粉末、ステンレス鋼粉末、およびバインダーを用いて、上記複合粒子Ａと同様にして、複合粒子Ｃを製造した。熱伝導性粒子として膨張黒鉛粒子を含まないという点において、複合粒子Ｃは、上記実施例１の複合粒子と同じである。
【００７２】
［複合粒子Ｄ］
天然黒鉛粉末を用いずに、複合粒子Ｄを製造した。すなわち、膨張黒鉛粉末、ステンレス鋼粉末、およびバインダーを用いて、上記複合粒子Ａと同様にして、複合粒子Ｄを製造した。
【表１】
【００７３】
＜ウレタン発泡成形体の製造＞
［実施例３］
製造した複合粒子Ａを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ａのうち、膨張黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％、天然黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％である。まず、ポリエーテルポリオール（同上）１００質量部と、架橋剤のジエチレングリコール（同上）２質量部と、発泡剤の水２質量部と、テトラエチレンジアミン系触媒（同上）１．５質量部と、シリコーン系整泡剤（同上）０．５質量部と、を混合して、ポリオール原料を調製した。また、ポリイソシアネート原料として、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（同上）を準備した。
【００７４】
次に、ポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ａ１２９．７質量部を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。続いて、プレミックスポリオール１００．６ｇと、ポリイソシアネート原料１３．７ｇと、を混合して、混合原料とした。
【００７５】
それから、混合原料を、アルミニウム製の発泡型（後述する図６、図７参照。キャビティは縦１３０ｍｍ×横１３０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの直方体。）に注入し、発泡型を密閉した。そして、発泡型を第二磁気誘導発泡成形装置に設置して、発泡成形を行った。図６に、第二磁気誘導発泡成形装置の斜視図を示す。図７に、同装置の断面図を示す。図７においては、説明の便宜上、ヨーク部および芯部のハッチングを省略して示す。図６、図７に示すように、第二磁気誘導発泡成形装置５は、架台６と、電磁石部７と、発泡型８と、を備えている。
【００７６】
電磁石部７は、架台６の上面に載置されている。電磁石部７と架台６とは、各々にブラケット６１をねじ止めすることにより、固定されている。電磁石部７は、ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄと、コイル部７１Ｌ、７１Ｒと、ポールピース７２Ｕ、７２Ｄと、を備えている。
【００７７】
ヨーク部７０Ｕは、鉄製であり、平板状を呈している。ヨーク部７０Ｄも同様に、鉄製であり、平板状を呈している。ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄは、上下方向に対向して配置されている。
【００７８】
コイル部７１Ｌは、ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄの間に介装されている。コイル部７１Ｌは、発泡型８の左側に配置されている。コイル部７１Ｌは、上下方向に二つ重ねて配置されている。コイル部７１Ｌは、各々、芯部７１０Ｌと導線７１１Ｌとを備えている。芯部７１０Ｌは、鉄製であって、上下方向に延びる柱状を呈している。導線７１１Ｌは、芯部７１０Ｌの外周面に巻装されている。導線７１１Ｌは、電源（図略）に接続されている。
【００７９】
コイル部７１Ｒは、ヨーク部７０Ｕ、７０Ｄの間に介装されている。コイル部７１Ｒは、発泡型８の右側に配置されている。コイル部７１Ｒは、上下方向に二つ重ねて配置されている。コイル部７１Ｒは、各々、コイル部７１Ｌと同様の構成を備えている。すなわち、コイル部７１Ｒは、芯部７１０Ｒと導線７１１Ｒとを備えている。導線７１１Ｒは、芯部７１０Ｒの外周面に巻装されている。導線７１１Ｒは、電源（図略）に接続されている。
【００８０】
ポールピース７２Ｕは、鉄製であり、平板状を呈している。ポールピース７２Ｕは、ヨーク部７０Ｕの下面中央に配置されている。ポールピース７２Ｕは、ヨーク部７０Ｕと発泡型８との間に介装されている。ポールピース７２Ｄは、鉄製であり、平板状を呈している。ポールピース７２Ｄは、ヨーク部７０Ｄの上面中央に配置されている。ポールピース７２Ｄは、ヨーク部７０Ｄと発泡型８との間に介装されている。
【００８１】
発泡型８は、コイル部７１Ｌとコイル部７１Ｒとの間に、配置されている。発泡型８は、上型８０Ｕと下型８０Ｄとを備えている。上型８０Ｕは、角柱状を呈している。上型８０Ｕの下面には、凹部が形成されている。同様に、下型８０Ｄは、角柱状を呈している。下型８０Ｄの上面には、凹部が形成されている。上型８０Ｕと下型８０Ｄ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８０Ｕと下型８０Ｄとの間には、上記凹部同士が合体することにより、直方体状のキャビティ８１が区画されている。キャビティ８１には、上述したように、混合原料が充填されている。
【００８２】
導線７１１Ｌに接続された電源および導線７１１Ｒに接続された電源を、共にオンにすると、コイル部７１Ｌの芯部７１０Ｌの上端がＮ極に、下端がＳ極に磁化される。このため、芯部７１０Ｌに、下方から上方に向かって磁力線Ｌ（図７に点線で示す）が発生する。同様に、コイル部７１Ｒの芯部７１０Ｒの上端がＮ極に、下端がＳ極に磁化される。このため、芯部７１０Ｒに、下方から上方に向かって磁力線Ｌが発生する。
【００８３】
コイル部７１Ｌの芯部７１０Ｌ上端から放射された磁力線Ｌは、ヨーク部７０Ｕ、ポールピース７２Ｕを通って、発泡型８のキャビティ８１内に流入する。その後、ポールピース７２Ｄ、ヨーク部７０Ｄを通って、芯部７１０Ｌ下端に流入する。同様に、コイル部７１Ｒの芯部７１０Ｒ上端から放射された磁力線Ｌは、ヨーク部７０Ｕ、ポールピース７２Ｕを通って、発泡型８のキャビティ８１内に流入する。その後、ポールピース７２Ｄ、ヨーク部７０Ｄを通って、芯部７１０Ｒ下端に流入する。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の漏洩は抑制される。また、発泡型８のキャビティ８１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る。具体的には、キャビティ８１内の磁束密度は、約２００ｍＴであった。また、キャビティ８１内における磁束密度の差は、±３％以内であった。
【００８４】
発泡成形は、最初の約２分間は磁場をかけながら行い、続く約５分間は磁場をかけないで行った。発泡成形が終了した後、脱型して、ウレタン発泡成形体を得た。得られたウレタン発泡成形体を、実施例３のウレタン発泡成形体とした。実施例３のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ａ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の４体積％であった。
【００８５】
［実施例４］
製造した複合粒子Ｂを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ｂのうち、膨張黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％、天然黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は５０質量％である。まず、上記実施例３で使用したポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ｂ２６１．５質量部と、可塑剤２０質量部と、を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。次に、プレミックスポリオール３８１ｇと、上記実施例３で使用したポリイソシアネート原料１５．１ｇと、を混合して、混合原料とした。そして、混合原料を発泡型（同上）に注入し、発泡型を密閉して、上記実施例３と同様に、磁場中で発泡成形を行った。得られたウレタン発泡成形体を、実施例４のウレタン発泡成形体とした。実施例４のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ｂ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の１９．３体積％であった。
【００８６】
［実施例５］
製造した複合粒子Ｄを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ｄを構成する熱伝導性粒子は、全て膨張黒鉛粒子である。まず、上記実施例３で使用したポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ｄ１２９．７質量部を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。次に、プレミックスポリオール１００．６ｇと、上記実施例３で使用したポリイソシアネート原料１３．７ｇと、を混合して、混合原料とした。そして、混合原料を発泡型（同上）に注入し、発泡型を密閉して、上記実施例３と同様に、磁場中で発泡成形を行った。得られたウレタン発泡成形体を、実施例５のウレタン発泡成形体とした。実施例５のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ｄ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の４体積％であった。
【００８７】
［参考例］
製造した複合粒子Ｃを熱伝導性フィラーとして用いて、ウレタン発泡成形体を製造した。複合粒子Ｃを構成する熱伝導性粒子は、全て天然黒鉛粒子である。まず、上記実施例３で使用したポリオール原料１００質量部に、複合粒子Ｃ１２９．７質量部を添加、混合して、プレミックスポリオールを調製した。次に、プレミックスポリオール１００．６ｇと、上記実施例３で使用したポリイソシアネート原料１３．７ｇと、を混合して、混合原料とした。そして、混合原料を発泡型（同上）に注入し、発泡型を密閉して、上記実施例３と同様に、磁場中で発泡成形を行った。得られたウレタン発泡成形体を、参考例のウレタン発泡成形体とした。参考例のウレタン発泡成形体において、熱伝導性フィラー（複合粒子Ｃ）の含有量は、ウレタン発泡成形体の体積を１００体積％とした場合の４体積％であった。
【００８８】
＜難燃性の評価＞
実施例および参考例の各ウレタン発泡成形体について、難燃性を評価した。難燃性の評価は、米国のＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．により制定された燃焼試験規格（ＵＬ９４）に基づいて、行った。そして、「Ｖ−０」の判定基準を満たした場合を合格（表２中○印で示す）、満たさなかった場合を不合格（表２中×印で示す）と評価した。評価結果を、各ウレタン発泡成形体における原料の配合量と共に、表２に示す。
【表２】
【００８９】
表２に示すように、実施例の各ウレタン発泡成形体については、ＵＬ９４のＶ−０基準をクリアした。一方、熱伝導性粒子として膨張黒鉛粒子を含まない参考例のウレタン発泡成形体は、Ｖ−０基準の難燃性を達成することはできなかった。このように、熱伝導性粒子として膨張黒鉛粒子を用いた場合、本発明のウレタン発泡成形体は、磁性粒子を含有していても、難燃性に優れることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明のウレタン発泡成形体は、自動車、電子機器、建築等の幅広い分野において用いることができる。また、放熱性に加えて、高い難燃性を要求される用途にも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、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、太陽光発電システムのパワーコンディショナ用リアクトルに用いられる防振材等に好適である。
【符号の説明】
【００９１】
１：第一磁気誘導発泡成形装置
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
５：第二磁気誘導発泡成形装置
６：架台 ６１：ブラケット ７：電磁石部 ７０Ｄ、７０Ｕ：ヨーク部 ７１Ｌ、７１Ｒ：コイル部 ７２Ｄ、７２Ｕ：ポールピース ７１０Ｌ、７１０Ｒ：芯部 ７１１Ｌ、７１１Ｒ：導線 ８：発泡型 ８０Ｕ：上型 ８０Ｄ：下型 ８１：キャビティ
Ｌ：磁力線
【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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有し、
該熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなることを特徴とするウレタン発泡成形体。
【請求項２】
前記磁性粒子は、薄片状を呈している請求項１に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項３】
前記磁性粒子は、鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらの鉄系合金から選ばれる一種以上からなる請求項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】
前記磁性粒子の平均粒子径は、１μｍ以上である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項５】
前記熱伝導性粒子の平均粒子径は、５００μｍ以下である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項６】
前記複合粒子は、攪拌造粒法により製造されており、
前記熱伝導性粒子と前記磁性粒子とは、バインダーにより接着されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項７】
前記熱伝導性粒子は、黒鉛からなる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項８】
前記複合粒子における前記黒鉛と前記磁性粒子との体積割合は、７：３〜５：５である請求項７に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項９】
前記熱伝導性粒子は、膨張黒鉛粒子を含む請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１０】
前記熱伝導性粒子は、さらに膨張黒鉛以外の黒鉛粒子を含む請求項９に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１１】
前記膨張黒鉛粒子の含有量は、ウレタン発泡成形体全体の質量を１００質量％とした場合の５質量％以上である請求項９または請求項１０に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１２】
前記複合粒子の表面は、絶縁層で被覆されている請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のウレタン発泡成形体の製造方法であって、
発泡ウレタン樹脂原料と、前記熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする原料混合工程と、
該混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する発泡成形工程と、
を有することを特徴とする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互いに連接して配向している熱伝導性フィラーと、を有し、
該熱伝導性フィラーは、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面に付着された磁性粒子と、を有する複合粒子からなることを特徴とするウレタン発泡成形体。
【請求項２】
前記磁性粒子は、薄片状を呈している請求項１に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項３】
前記磁性粒子は、鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらの鉄系合金から選ばれる一種以上からなる請求項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】
前記磁性粒子の平均粒子径は、１μｍ以上である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項５】
前記熱伝導性粒子の平均粒子径は、５００μｍ以下である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項６】
前記複合粒子は、攪拌造粒法により製造されており、
前記熱伝導性粒子と前記磁性粒子とは、バインダーにより接着されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項７】
前記熱伝導性粒子は、黒鉛からなる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項８】
前記複合粒子における前記黒鉛と前記磁性粒子との体積割合は、７：３〜５：５である請求項７に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項９】
前記熱伝導性粒子は、膨張黒鉛粒子を含む請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１０】
前記熱伝導性粒子は、さらに膨張黒鉛以外の黒鉛粒子を含む請求項９に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１１】
前記膨張黒鉛粒子の含有量は、ウレタン発泡成形体全体の質量を１００質量％とした場合の５質量％以上である請求項９または請求項１０に記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１２】
前記複合粒子の表面は、絶縁層で被覆されている請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のウレタン発泡成形体。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のウレタン発泡成形体の製造方法であって、
発泡ウレタン樹脂原料と、前記熱伝導性フィラーと、を混合して混合原料とする原料混合工程と、
該混合原料を発泡型のキャビティ内に注入し、該キャビティ内の磁束密度が略均一になるように磁場をかけながら発泡成形する発泡成形工程と、
を有することを特徴とするウレタン発泡成形体の製造方法。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２２５８３３（Ｐ２０１１−２２５８３３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５４７６（Ｐ２０１１−６５４７６）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（０００２１９６６８）東海化成工業株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（０００２１９６６８）東海化成工業株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
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