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公開番号2021161421
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211011
出願番号2021058874
出願日20210330
発明の名称複合材料
出願人日東電工株式会社
代理人個人,個人
主分類C08J 9/26 20060101AFI20210913BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】無機粒子が熱伝導性以外の特性に及ぼす影響を緩和した新規な複合材料を提供する。
【解決手段】複合材料1は、無機粒子20及び樹脂30を含む固体部10を備えている。固体部10の内部に、複数の空隙40を含む多孔質構造が形成されている。複合材料1は、(i)及び/又は(ii)を満たす。(i)P2が500以上である。(ii)複合材料1の熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であり、複合材料1の厚さが0.5mm〜2.5mmであり、空隙40の平均径が50μm〜1500μmであり、P3が70%〜90%である。
P2=複合材料1の熱伝導率[W/(m・K)]×P3×100/無機粒子20の含有量[体積%]
P3[%]=(F0-F1)×100/F0
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
無機粒子及び樹脂を含む固体部を備えた複合材料であって、
前記固体部の内部に、複数の空隙を含む多孔質構造が形成され、
下記(i)及び(ii)から選ばれる少なくとも1つを満たす、複合材料。
(i)下記式(1)より決定される値P
2
が500以上である。

2
=前記複合材料の熱伝導率[W/(m・K)]×P
3
×100/前記無機粒子の含有量[体積%] ・・・(1)
(ii)前記複合材料の熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であり、前記複合材料の厚さが0.5mm〜2.5mmであり、前記空隙の平均径が50μm〜1500μmであり、下記式(2)により決定される値P
3
が70%〜90%である。

3
[%]=(F
0
−F
1
)×100/F
0
・・・(2)
式(1)及び(ii)の条件における前記熱伝導率は、米国材料試験協会規格(ASTM) D5470-01に準拠して、試験体1枚及び対称構成方式にて測定した値である。
式(2)において、F
0
は、水平に配置された支持板に90gの鉄球を400mmの高さから自由落下させたときの最大荷重を示し、F
1
は、前記支持板に前記複合材料を配置した構造体に前記鉄球を前記高さから自由落下させときの最大荷重を示す。
続きを表示(約 820 文字)【請求項2】
前記(i)において、前記式(1)により決定される値P
2
が600以上である、請求項1に記載の複合材料。
【請求項3】
前記(ii)において、前記複合材料の熱伝導率が0.8W/(m・K)以上であり、前記複合材料の厚さが1mm〜2.5mmである、請求項1に記載の複合材料。
【請求項4】
前記(ii)において、前記複合材料の熱伝導率が0.8W/(m・K)以上であり、前記複合材料の厚さが1mm〜2.5mmである、請求項2に記載の複合材料。
【請求項5】
前記無機粒子の少なくとも一部は、前記空隙に面する前記固体部の壁面に存在し、
前記複数の空隙は、直接又は前記無機粒子を介して互いに接し、
前記複数の空隙にわたって延びる伝熱路が互いに接する前記無機粒子により形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合材料。
【請求項6】
下記式(3)により決定される値P
0
が30以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合材料。

0
=(前記空隙の平均径[μm]/前記無機粒子の平均粒径[μm])×(空隙率[体積%]/100) ・・・式(3)
【請求項7】
前記複数の空隙は、実質的に相似である外形を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合材料。
【請求項8】
前記空隙の前記外形が実質的に球形である、請求項7に記載の複合材料。
【請求項9】
前記無機粒子の実質的にすべてが、前記壁面と前記空隙同士の接続部とに存在する、請求項5〜8のいずれか1項に記載の複合材料。
【請求項10】
当該複合材料は、非発泡体である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合材料。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、複合材料に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来、発泡材料などの複数の空隙を有する材料において熱伝導性を高める試みがなされている。
【0003】
例えば、特許文献1には、無機材料からなる鱗片状のフィラーと、そのフィラーを結合する熱硬化性樹脂からなる結合樹脂と、を備えた複合材料が開示されている。この複合材料は、複数のボイドが分散するように形成された発泡材料であり、ボイドの内壁には、フィラーの平坦面同士が重なるように、フィラーが集積されている(請求項1及び図1)。特許文献1には、フィラーの厚さに対するフィラーの平坦面の平均長さの比率、すなわちアスペクト比が50未満であると、フィラーの平坦面同士が重なり難いことが記載されている。
【0004】
無機フィラーを用いながらも断熱性に優れた複合材料も提案されている。特許文献2には、ポリオール、発泡剤、層状粘土鉱物等を含む組成物から得られるポリウレタンフォームが開示されている。この複合材料は、高い独立気泡率を有し、その内部では無機フィラーである層状粘土鉱物が均一に分散されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2018−109101号公報
特開2009−191171号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
無機粒子をフィラーとして含む複合材料では一般に、熱伝導性を向上させるために無機粒子をより多く配合するにつれて、無機粒子が熱伝導性以外の特性に及ぼす影響もより大きくなる。本発明は、この傾向を緩和した新規な複合材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
無機粒子及び樹脂を含む固体部を備えた複合材料であって、
前記固体部の内部に、複数の空隙を含む多孔質構造が形成され、
下記(i)及び(ii)から選ばれる少なくとも1つを満たす、複合材料、を提供する。
(i)下記式(1)より決定される値P
2
が500以上である。

2
=前記複合材料の熱伝導率[W/(m・K)]×P
3
×100/前記無機粒子の含有量[体積%] ・・・(1)
(ii)前記複合材料の熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であり、前記複合材料の厚さが0.5mm〜2.5mmであり、前記空隙の平均径が50μm〜1500μmであり、下記式(2)により決定される値P
3
が70%〜90%である。

3
[%]=(F
0
−F
1
)×100/F
0
・・・(2)
式(1)及び(ii)の条件における前記熱伝導率は、米国材料試験協会規格(ASTM) D5470-01に準拠して、試験体1枚及び対称構成方式にて測定した値である。
式(2)において、F
0
は、水平に配置された支持板に90gの鉄球を400mmの高さから自由落下させたときの最大荷重を示し、F
1
は、前記支持板に前記複合材料を配置した構造体に前記鉄球を前記高さから自由落下させときの最大荷重を示す。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、衝撃吸収性能と熱伝導性能とを両立する観点から有利な新規の複合材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1は、本実施形態に係る複合材料の一例を模式的に示す断面図である。
図2は、本実施形態に係る複合材料の別の一例を模式的に示す断面図である。
図3は、本実施形態に係る複合材料において、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型X線分光法による測定位置を説明する図である。
図4は、サンプル1に係る複合材料の断面を光学顕微鏡で観察した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明は、本発明の例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。
(【0011】以降は省略されています)

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