DE112011100007B4

DE112011100007B4 - Urethanschaum-Formteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE112011100007B4
Application number: DE112011100007.3T
Authority: DE
Inventors: Koji Tomiyama; Naoki Katayama; Yasuo Suzuki; Shinji Yoshida; Katsutoshi Hashimoto
Original assignee: Tokai Chemical Industries Ltd; Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: DE112011100007T5; WO2011122441A1; US20130001460A1; US9034935B2; CN102341225A

Abstract

Urethanschaum-Formteil, umfassend: ein Basismaterial, das Polyurethanschaum umfasst, und wärmeleitfähige Füllstoffe, die in das Basismaterial einbezogen sind und in einer miteinander verbundenen Weise ausgerichtet sind, wobei die wärmeleitfähigen Füllstoffe aus Verbundteilchen bestehen, die wärmeleitfähige Teilchen, die aus nicht-magnetischen Körpern hergestellt sind, und magnetische Teilchen, die an der Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen haften, umfassen.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Urethanschaum-Formteil, das z. B. als Schallabsorbermaterial oder Vibrations- oder Schwingungsdämpfer verwendet wird, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Stand der Technik
Urethanschaum-Formteile werden als Schallabsorbermaterialien und Vibrations- oder Schwingungsdämpfer in verschiedenen Gebieten, wie z. B. auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge (beispielsweise im Patentdokument 1, der JP 2003-097645 A ), verwendet. Urethanschaum-Formteile enthalten viele Zellen (Luftblasen) im Inneren. Daher ist die Wärmeleitfähigkeit von Urethanschaum-Formteilen gering. Wenn sie sich z. B. im Bereich von exothermen (wärmeabstrahlenden) Arbeitsmaschinen und Motoren, usw., befinden, wird Wärme in dem Urethanschaum-Formteil akkumuliert und eine Temperaturzunahme in den Arbeitsmaschinen und Motoren, usw., kann verursacht werden. Zur Lösung eines solchen Problems ist es erforderlich, die Wärmeableitung in einem Urethanschaum-Formteil zu verbessern. Beispielsweise offenbaren die JP 2007-230544 A (Patentdokument 2) und die JP 2009-051148 A (Patentdokument 3) Urethanschaum-Formteile, die ausgerichtete magnetische Teilchen enthalten.
DE 3616507 C1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Polsterkörpern aus Formschaum mit zumindest zwei unterschiedlichen Härtebereichen, wobei ein aus wenigstens zwei unter Schaumbildung miteinander reagierenden Komponenten bestehender Kunststoff in gießfähiger Konsistenz in einer Form aufgeschäumt wird. Dabei setzt man dem Reaktionsgemisch magnetisierbare Teilchen zu, lässt die magnetisierbaren Teilchen mit aufschäumen und lässt auf das aufschäumende Reaktionsgemisch in zumindest einem ausgewählten Bereich ein Magnetfeld einwirken, um die magnetisierbaren Teilchen bereichsweise zu konzentrieren.
WO 2008/104491 A1 beschreibt Schaumstoffe mit magnetisch veränderbaren mechanischen Eigenschaften, bestehend aus einem elastischen Schaumstoff, der mit einem elastischen Material, enthaltend magnetisierbare Teilchen, imprägniert ist.
Das Patentdokument 4 (Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2006-219562 A ) und das Patentdokument 5 (Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2007-044919 A ) offenbaren weiteren Stand der Technik.
Zusammenfassung der Erfindung
Zu lösende Probleme und Aufgabe der Erfindung
Wenn magnetische Teilchen in einer miteinander verbundenen Weise in einem Polyurethanschaum ausgerichtet sind, wie in den Urethanschaum-Formteilen, die in den Patentdokumenten 2 und 3 offenbart sind, wird entlang der Ausrichtungsrichtung der magnetischen Teilchen ein Wärmeübertragungsweg erzeugt. Es ist daher möglich, die Wärmeableitung in einem Urethanschaum-Formteil zu verbessern. Die Urethanschaum-Formteile in den Patentdokumenten 2 und 3 nutzen die Ausrichtung von magnetischen Teilchen in einem Magnetfeld. Daher werden als magnetische Teilchen Eisen, rostfreier Stahl, usw., eingesetzt, die hervorragende magnetische Eigenschaften aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit von Eisen, rostfreiem Stahl, usw., ist jedoch gering. Folglich ist die Wirkung der Verbesserung der Wärmeableitung selbst dann gering, wenn diese magnetischen Teilchen ausgerichtet sind.
Andererseits ist es zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit möglich, Füllstoffe, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, in ein Urethanschaum-Formteil einzubeziehen. Als Füllstoffe, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, können Kohlefasern als ein Beispiel genannt werden. Durch einfaches Zusetzen von Kohlefasern ist es jedoch schwierig, die Kohlefasern miteinander zu verbinden und einen Wärmeübertragungsweg zu erzeugen. Beispielsweise kann das Zusetzen einer großen Menge von Kohlefasern zum Zweck der Erzeugung eines Wärmeübertragungswegs das Schaumformen beeinträchtigen und eine Verschlechterung von physikalischen Eigenschaften, wie z. B. der Schallabsorptionseigenschaften, verursachen. Darüber hinaus würden Probleme wie z. B. ein erhöhtes Gewicht eines Urethanschaum-Formteils und hohe Kosten resultieren. Ferner sind Kohlefasern nicht-magnetische Körper. Folglich ist es selbst dann, wenn ein Schaumformen in einem Magnetfeld in der gleichen Weise wie bei der Ausrichtung von magnetischen Teilchen durchgeführt wird, nicht möglich, die Kohlefasern auszurichten.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den vorstehend genannten Stand der Technik gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Urethanschaum-Formteil mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wobei Veränderungen von dessen physikalischen Eigenschaften minimiert sind, sowie ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe

(1) Zum Lösen der vorstehend genannten Aufgabe umfasst das Urethanschaum-Formteil bzw. -Formprodukt der vorliegenden Erfindung ein Basismaterial, das Polyurethanschaum umfasst, und wärmeleitfähige Füllstoffe, die in das Basismaterial einbezogen sind und in einer miteinander verbundenen Weise ausgerichtet sind, wobei die wärmeleitfähigen Füllstoffe aus Verbundteilchen bestehen, die wärmeleitfähige Teilchen, die aus nicht-magnetischen Körpern hergestellt sind, und magnetische Teilchen, die an der Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen haften, umfassen.

Die wärmeleitfähigen Füllstoffe bestehen aus Verbundteilchen, welche die wärmeleitfähigen Teilchen und die magnetischen Teilchen umfassen. Die wärmeleitfähigen Teilchen, die den Kern jedes Verbundteilchens bilden, weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und sind aus nicht-magnetischen Körpern hergestellt. Die magnetischen Teilchen haften jedoch an der Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen. Daher versuchen die magnetischen Teilchen dann, wenn ein Magnetfeld während des Schaumformens angelegt wird, sich selbst entlang der Magnetkraftlinien auszurichten, was zu einer Ausrichtung/fluchtenden Anordnung der Verbundteilchen entlang der Magnetkraftlinien führt. Mit anderen Worten: Die wärmeleitfähigen Teilchen können mittels der Magnetfeldausrichtung der magnetischen Teilchen, die auf deren Oberfläche haften, ausgerichtet werden.
Als Ergebnis werden die Verbundteilchen (wärmeleitfähigen Füllstoffe) in dem Basismaterial in einem miteinander verbundenen Zustand angeordnet. Dadurch wird in dem Basismaterial ein Wärmeübertragungsweg erzeugt. D. h., Wärme, die an einem Ende des Urethanschaum-Formteils der vorliegenden Erfindung eingebracht wird, wird durch die wärmeleitfähigen Füllstoffe zu dem anderen Ende der Ausrichtungsrichtung übertragen und dann von dem anderen Ende schnell abgeleitet. Auf diese Weise weist das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit auf. Folglich kann das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung einen Temperaturanstieg einer exothermen Quelle, für die es als Schallabsorbermaterial dient, wirksam hemmen.
Wenn die magnetischen Teilchen beispielsweise in einem nicht-schäumenden Harz, einem Kautschuk und dergleichen ausgerichtet sind, ist es aufgrund der Wärmekontraktion des Harzes, des Kautschuks und dergleichen während des Formens oder aufgrund der Wärmefluktuation des Harzes, des Kautschuks und dergleichen während des Wärmehärtens schwierig, einen gewünschten Ausrichtungszustand zu realisieren. Im Hinblick darauf vergrößert sich ein Urethanschaum-Harzausgangsmaterial in einem flüssigen Zustand während des Verfahrens der Herstellung des Urethanschaum-Formteils der vorliegenden Erfindung durch Schäumen. Wenn die wärmeleitfähigen Füllstoffe entlang der Vergrößerungsrichtung des Urethanschaum-Harzausgangsmaterials ausgerichtet werden, wird daher die Wanderung der wärmeleitfähigen Füllstoffe einhergehend mit der Vergrößerung des Urethanschaum-Harzausgangsmaterials gefördert, wodurch ein gewünschter Ausrichtungszustand einfach realisiert wird.
Wenn die wärmeleitfähigen Füllstoffe behandelt werden, um ausgerichtet zu werden, wird ferner die Bildung des Grundgerüsts des Polyurethanschaums nicht so stark beeinflusst. Mit anderen Worten: Die Zellenstruktur in dem Urethanschaum-Formteil wird nicht leicht verändert. Darüber hinaus kann verglichen mit dem Fall, bei dem magnetische Teilchen, die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen, ausgerichtet werden, die Wärmeleitfähigkeit mit einer geringeren Menge von Füllstoffen verbessert werden. Daher werden physikalische Eigenschaften, wie z. B. die Zugfestigkeit, die Dehnung und die Schallabsorptionseigenschaften nicht leicht verändert. Ferner kann durch Vermindern des Gehalts der Füllstoffe das Gewicht des Urethanschaum-Formteils vermindert werden und die Kosten können gesenkt werden.
In dem Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, wenn die wärmeleitfähigen Füllstoffe in dem Basismaterial in einer vorgegebenen Richtung mit einer bestimmten Regelmäßigkeit angeordnet sind. Beispielsweise können die Füllstoffe linear oder in einer gekrümmten Linie zwischen einem Ende und einem anderen Ende (das kein Ende sein muss, das dem anderen Ende 180° gegenüber liegt) des Urethanschaum-Formteils vorliegen/angeordnet sein. Ferner können die Füllstoffe radial vom Zentrum in der Richtung des Außenumfangs vorliegen.

(2) Zum Lösen der vorstehend genannten Aufgabe ist das Verfahren zur Herstellung des Urethanschaum-Formteils der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren des Urethanschaum-Formteils, des den Aufbau aufweist, wie er vorstehend in (1) beschrieben worden ist, und es ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Ausgangsmaterialmischschritt, bei dem ein Mischausgangsmaterial durch Mischen des Urethanschaumharz-Ausgangsmaterials und der vorstehend genannten wärmeleitfähigen Füllstoffe hergestellt wird, und einen Schaumformschritt umfasst, bei dem das Mischausgangsmaterial in einen Hohlraum einer Schäumform injiziert wird und ein Schaumformen durchgeführt wird, während ein Magnetfeld angelegt ist, so dass die magnetische Flussdichte innerhalb des Hohlraums im Wesentlichen homogen ist.

Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird das Urethanschaum-Formteil durch Ausrichten der wärmeleitfähigen Füllstoffe in einem Magnetfeld hergestellt. Während des Schaumformschritts wird das Schaumformen in einem Magnetfeld durchgeführt, in dem die magnetische Flussdichte innerhalb des Hohlraums im Wesentlichen homogen ist. Dadurch kann eine ungleichmäßige Verteilung der wärmeleitfähigen Füllstoffe aufgrund des Unterschieds der magnetischen Flussdichte gehemmt werden und ein gewünschter Ausrichtungszustand kann realisiert werden. Ferner können die wärmeleitfähigen Füllstoffe selbst dann, wenn der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe relativ gering ist, in einem Zustand ausgerichtet werden, bei dem die wärmeleitfähigen Füllstoffe im Wesentlichen gleichmäßig dispergiert sind. Daher kann gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe relativ gering ist, das vorstehend beschriebene Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, einfach hergestellt werden.
Effekt der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, ein Urethanschaum-Formteil mit einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit ohne Verschlechterung inhärenter physikalischer Eigenschaften des Urethanschaum-Formteils bereitzustellen. Darüber hinaus kann auch ein einfach anzuwendendes Herstellungsverfahren bereitgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine SEM-Photographie (Rasterelektronenmikroskop-Photographie) der Verbundteilchen von Beispiel 1 (200-fache Vergrößerung).
2 ist eine SEM-Photographie der Verbundteilchen von Beispiel 2 (200-fache Vergrößerung).
3 ist eine perspektivische Ansicht der ersten Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion, die bei der Herstellung von Urethanschaum-Formteilen in Beispielen verwendet wird.
4 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung.
5 ist ein Graph, der Messergebnisse der Wärmeleitfähigkeiten der Urethanschaum-Formteile der Beispiele 1, 2 und des Vergleichsbeispiels zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion, die bei der Herstellung des Urethanschaum-Formteils in Beispielen verwendet wird.
7 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung.
Erläuterung der Bezugszeichen

1: Erste Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion, 2U, 2D: Elektromagnetisches Bauteil, 20U, 20D: Kernbauteil, 21U, 21D: Spulenbauteil, 210U, 210D: Leitfähiger Draht, 3: Jochbauteil, 4: Schäumform, 40U: Oberes Formbauteil, 40D: Unteres Formbauteil, 41: Hohlraum, 5: Zweite Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion 6: Träger, 61: Klammer, 7: Elektromagnetisches Bauteil, 70D, 70U: Jochbauteil, 71L, 71R: Spulenbauteil, 72D, 72U: Polstück, 710L, 710R: Kernbauteil, 711L, 711R: Leitfähiger Draht, 8: Schäumform, 80U: Oberes Formbauteil, 80D: Unteres Formbauteil, 81: Hohlraum, L: Magnetkraftlinien.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Die Ausführungsformen des Urethanschaum-Formteils und des Herstellungsverfahrens dafür gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erläutert. Das Urethanschaum-Formteil und das Herstellungsverfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die nachstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern können in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden, die Änderungen, Verbesserungen, usw., umfassen, die von einem Fachmann durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Urethanschaum-Formteil
Das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung umfasst ein Basismaterial, das Polyurethanschaum umfasst, und wärmeleitfähige Füllstoffe, die in das Basismaterial einbezogen sind und in einer miteinander verbundenen Weise ausgerichtet sind.
Der Polyurethanschaum wird aus Urethanschaumharz-Ausgangsmaterialien, wie z. B. eine Polyisocyanatkomponente, eine Polyolkomponente, usw., hergestellt. Details werden nachstehend bezüglich des Herstellungsverfahrens des Urethanschaum-Formteils der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die wärmeleitfähigen Füllstoffe bestehen aus Verbundteilchen, die wärmeleitfähige Teilchen, die aus nicht-magnetischen Körpern hergestellt sind, und magnetische Teilchen, die an der Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen haften, umfassen.
Es ist ausreichend, wenn die wärmeleitfähigen Teilchen nicht-magnetische Körper sind und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. In der vorliegenden Beschreibung ist ein nicht-magnetischer Körper als ein diamagnetischer Körper und ein paramagnetischer Körper, ausschließlich ein ferromagnetischer Körper und ein antiferromagnetischer Körper, definiert. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Teilchen 200 W/m·K oder mehr beträgt. Als Materialien der wärmeleitfähigen Teilchen sind Kohlenstoffmaterialien, wie z. B. Graphit oder Kohlefasern, bevorzugt. Ferner können Materialien der wärmeleitfähigen Teilchen Aluminium, Gold, Silber, Kupfer oder eine Legierung und dergleichen, die ein Basismaterial davon aufweist, sein. Als wärmeleitfähige Teilchen kann eine Art von Teilchen verwendet werden oder zwei oder mehr Arten von Teilchen können auch zusammen verwendet werden.
Die Form der wärmeleitfähigen Teilchen ist nicht speziell beschränkt, solange die wärmeleitfähigen Teilchen mit den magnetischen Teilchen einen Verbund bilden können. Es können verschiedene Formen ausgewählt werden, wie z. B. eine Schuppenform, eine Faserform, eine Stabform, eine ovale sphärische Form und eine lange sphärische Form (eine Form, die durch Verbinden eines Paars von gegenüber liegenden Halbkugeln mit einem Zylinder gebildet wird). Wenn die wärmeleitfähigen Teilchen Formen aufweisen, die von einer Kugelform verschieden sind, wird die Kontaktfläche zwischen den Verbundteilchen (wärmeleitfähigen Füllstoffen) groß, obwohl dies von der Form der nachstehend beschriebenen magnetischen Teilchen abhängt. Als Folge davon wird der Wärmeübertragungsweg einfach sichergestellt und gleichzeitig ist auch die übertragene Wärmemenge groß. Üblicherweise weisen Metallteilchen von z. B. Aluminium, Gold, Kupfer, usw., Kugelformen auf. Folglich werden die Herstellungskosten zur Vergrößerung des Seitenverhältnisses hoch. Andererseits sind Graphite, einschließlich solche mit einer Form, die ein hohes Seitenverhältnis aufweist, relativ kostengünstig verfügbar. Im Hinblick auf das Vorstehende sind Graphite als Materialen der wärmeleitfähigen Teilchen bevorzugt.
Als Graphite können natürliche Graphite, wie z. B. Schuppengraphit, Fein-Graphit und amorpher Graphit, sowie künstlicher Graphit genannt werden. Es ist schwierig, schuppenförmigen künstlichen Graphit herzustellen. Daher ist natürlicher Graphit bevorzugt, da er schuppenförmig ist und dessen Effekt der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit groß ist. Ferner kann der Graphit Blähgraphit sein, bei dem Materialien, die beim Erwärmen Gas erzeugen, zwischen den Schichten von schuppenförmigem Graphit eingelagert sind. Blähgraphit wird als Flammschutzmittel verwendet, wie es z. B. in den Patentdokumenten 4 und 5 beschrieben ist. Wenn Blähgraphit erwärmt wird, führt das erzeugte Gas zu einer Ausdehnung zwischen den Schichten und gleichzeitig werden Schichten gebildet, die gegen Wärme und chemische Produkte stabil sind. Die gebildeten Schichten erzeugen einen Flammschutzeffekt durch ihre Wirkung als Isolierschichten und durch die Hemmung einer Wärmeübertragung.
Herkömmliche Urethanschaum-Formteile, denen ein Flammschutz verliehen worden ist, weisen eine Tropfaktivität auf, was eine Ausbreitung eines Feuers dadurch verhindert, dass im Fall eines Feuers Flammentropfen herabfallen. Wenn jedoch magnetische Teilchen in die herkömmlichen Urethanschaum-Formteile einbezogen werden, kann die Tropfaktivität beeinträchtigt werden und die Selbstlöscheigenschaften des Urethanschaum-Formteils können sich verschlechtern. Bei dem Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung sind die Verbundteilchen (wärmeleitfähigen Füllstoffe) ausgerichtet. Daher kann die Wärme, die dem Urethanschaum-Formteil zugeführt wird, einfach auf die wärmeleitfähigen Teilchen übertragen werden. Demgemäß erreicht der Blähgraphit, wenn die wärmeleitfähigen Teilchen aus Blähgraphit hergestellt sind, rasch die Blähstarttemperatur. Als Ergebnis wird der Flammschutzeffekt des Blähgraphits schnell erreicht. Daher kann Blähgraphit, wenn er als wärmeleitfähige Teilchen verwendet wird, eine Verschlechterung der Selbstlöscheigenschaften des Urethanschaum-Formteils verhindern und der Flammschutz wird dadurch aufrechterhalten.
Wenn Blähgraphit als wärmeleitfähige Teilchen verwendet wird, kann der Blähgraphit im Hinblick auf die Blähstarttemperatur, die Blährate, usw., in geeigneter Weise aus bekannten Blähgraphitpulvern ausgewählt werden. Beispielsweise sollte die Blähstarttemperatur des Blähgraphits höher sein als die exotherme Temperatur des Urethanschaum-Formteils während des Schäumens. Insbesondere ist Blähgraphit mit einer Blähstarttemperatur von 150°C oder mehr bevorzugt.
Wenn nur Blähgraphit als wärmeleitfähige Teilchen verwendet wird, kann der Flammschutz des Urethanschaum-Formteils verbessert werden. Beispielsweise beträgt der Gehalt des Blähgraphits vorzugsweise 5 Gew.-% oder mehr, wenn das Gewicht des gesamten Urethanschaum-Formteils mit 100 Gew.-% angesetzt wird.
Wenn andererseits der Gehalt des Blähgraphits hoch wird, kann die Härtungsreaktion des Urethans durch saure Komponenten zwischen den Schichten des Blähgraphits gehemmt werden. Die Verminderung der Formbarkeit, die mit der Erhöhung des Gehalts des Blähgraphits einhergeht, kann durch Erhöhen der Menge des einbezogenen Katalysators unterdrückt werden. Im Hinblick auf die Formbarkeit des Urethanschaum-Formteils ist es dann, wenn Blähgraphit als wärmeleitfähige Teilchen verwendet wird, jedoch bevorzugt, gleichzeitig andere Materialien eines nicht-magnetischen Körpers zu verwenden, wie z. B. Graphit, der von Blähgraphit verschieden ist. D. h., in einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Verbundteilchen beide der folgenden Verbundteilchen: Die Verbundteilchen, bei denen die magnetischen Teilchen an der Oberfläche des Blähgraphits haften, und die Verbundteilchen, bei denen magnetische Teilchen an der Oberfläche der Teilchen haften, die aus Materialien eines nicht-magnetischen Körpers, die von Blähgraphit verschieden sind, hergestellt sind. Der Anteil jeder Verbundteilchen kann unter Berücksichtigung des Flammschutzes, der Formbarkeit, usw., in geeigneter Weise festgelegt werden.
Ferner kann die Größe der wärmeleitfähigen Teilchen im Hinblick auf z. B. die Dispergierbarkeit und eine Vorrichtung, die zum Schaumformen eingesetzt wird, festgelegt werden. Beispielsweise beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der wärmeleitfähigen Teilchen vorzugsweise 500 μm oder weniger und mehr bevorzugt 250 μm oder weniger. In der vorliegenden Beschreibung ist die Teilchengröße als die maximale Länge der wärmeleitfähigen Teilchen definiert. Ferner ist es in dem Fall, bei dem ein Kollisionsrührverfahren in dem Herstellungsverfahren des Urethanschaum-Formteils eingesetzt wird, wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, bevorzugt, wärmeleitfähige Teilchen mit einer maximalen Länge von 500 μm oder weniger zu verwenden.
Die magnetischen Teilchen können hervorragende Magnetisierungseigenschaften aufweisen und können z. B. ferromagnetische Körper, wie z. B. Eisen, Nickel, Kobalt, Gadolinium, rostfreier Stahl, Magnetit, Maghemit, Mangan-Zink-Ferrit, Bariumferrit, Strontiumferrit und Teilchen von Legierungen davon, und nicht-ferromagnetische Körper, wie z. B. MnO, Cr₂O₃, FeCl₂, MnAs und Teilchen von Legierungen davon sein. Im Hinblick auf die Verfügbarkeit als feine Teilchen und eine hohe Sättigungsmagnetisierung sind Eisen, Nickel, Kobalt und Pulver von Legierungen auf Eisenbasis einschließlich rostfreier Stahl) davon bevorzugt.
Die magnetischen Teilchen werden an der Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen anhaften gelassen und spielen eine Rolle bei der Ausrichtung der Verbundteilchen (wärmeleitfähigen Füllstoffe). Die magnetischen Teilchen können an einem Teil der Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen anhaften gelassen werden oder sie können so an der Oberfläche anhaften gelassen werden, dass die gesamte Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen bedeckt ist. Ferner kann die Größe der magnetischen Teilchen im Hinblick auf die Größe der wärmeleitfähigen Teilchen, die Ausrichtungseigenschaften der Verbundteilchen, die Wärmeleitfähigkeit zwischen jedem Verbundteilchen, usw., in geeigneter Weise festgelegt werden. Wenn beispielsweise die Größe der magnetischen Teilchen gering ist, neigt die Sättigungsmagnetisierung der magnetischen Teilchen dazu, abzunehmen. Um die Verbundteilchen mit einer geringeren Menge der magnetischen Teilchen auszurichten, ist es daher erforderlich, dass die durchschnittliche Teilchengröße der magnetischen Teilchen 100 nm oder mehr beträgt. Die durchschnittliche Teilchengröße der magnetischen Teilchen beträgt mehr bevorzugt 1 μm oder mehr und noch mehr bevorzugt 5 μm oder mehr. In der vorliegenden Beschreibung ist die Teilchengröße als die maximale Länge der magnetischen Teilchen definiert.
Die Form der magnetischen Teilchen ist nicht speziell beschränkt. Wenn die Form der magnetischen Teilchen beispielsweise flach ist, wird der Abstand zwischen den benachbarten wärmeleitfähigen Teilchen geringer, was zu einer Zunahme der Wärmeleitfähigkeit zwischen benachbarten Verbundteilchen führt. Wenn die Form der magnetischen Teilchen flach ist, bilden die magnetischen Teilchen und die wärmeleitfähigen Teilchen ferner einen planaren Kontakt. Mit anderen Worten: Die Kontaktfläche zwischen den magnetischen Teilchen und den wärmeleitfähigen Teilchen nimmt zu. Als Ergebnis wird die Haftkraft zwischen den magnetischen Teilchen und den wärmeleitfähigen Teilchen verbessert. Demgemäß lösen sich die magnetischen Teilchen nicht leicht ab. Darüber hinaus wird auch die Wärmeleitfähigkeit zwischen den magnetischen Teilchen und den wärmeleitfähigen Teilchen verbessert. Aus diesen Gründen sind schuppen- bzw. flocken- bzw. plättchenförmige Teilchen als magnetische Teilchen bevorzugt.
Wenn Graphit als wärmeleitfähige Teilchen ausgewählt wird, beträgt das Volumenverhältnis des Graphits und der magnetischen Teilchen der Verbundteilchen im Hinblick auf die Ausrichtungseigenschaften der Verbundteilchen und die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise 7:3 bis 5:5. Wenn das Volumenverhältnis der magnetischen Teilchen weniger als 30% beträgt, ist die Magnetkraft, die für eine Ausrichtung erforderlich ist, gegebenenfalls nicht ausreichend. Ferner wird dann, wenn das Volumenverhältnis von Graphit weniger als 50% beträgt, der Effekt der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit gering.
Die Verbundteilchen können mit einem elektrostatischen Adsorptionsverfahren des Nasstyps, einem Zerkleinerung/Misch-Verfahren des Trockentyps, einem Rühr/Granulier-Verfahren, einem mechanochemischen Verfahren, usw., hergestellt werden. Beispielsweise wird in einem Rühr/Granulier-Verfahren ein Ausgangsmaterial, das ein Pulver der wärmeleitfähigen Teilchen, ein Pulver der magnetischen Teilchen und ein Bindemittel, das beide bindet, enthält, durch Rühren bei hoher Drehzahl granuliert. Mit dem Rühr/Granulierverfahren können die wärmeleitfähigen Teilchen und die magnetischen Teilchen mit einem Bindemittel schonend haftend zusammengebracht werden. Demgemäß können selbst dann, wenn die wärmeleitfähigen Teilchen eine Form mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit (eine Form mit einem hohen Seitenverhältnis) aufweisen, die wärmeleitfähigen Teilchen mit den magnetischen Teilchen haftend zusammengebracht werden, ohne dass sie verformt werden. Die Art des Bindemittels kann im Hinblick auf die Art der wärmeleitfähigen Teilchen und der magnetischen Teilchen, den Effekt auf das Schaumformen, usw., in geeigneter Weise ausgewählt werden. Während der Herstellung der Verbundteilchen wird durch das Rühren bei hoher Drehzahl Reibungswärme erzeugt. Daher ist als Bindemittel ein nicht-flüchtiges Bindemittel bevorzugt. Ferner ist unter Umweltgesichtspunkten ein wässriges Bindemittel bevorzugt. Als Beispiele für die wässrigen Bindemittel können Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und Polyvinylalkohol, usw., genannt werden.
Es gibt Fälle, bei denen in dem Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung eine Isoliereigenschaft erforderlich ist, z. B. wenn in einem elektronischen Bauteil eine Wärmeableitungseigenschaft erforderlich ist. Um eine solche Anforderung zu erfüllen, bestehen die wärmeleitfähigen Füllstoffe, wenn die Verbundteilchen elektrisch leitend sind, vorzugsweise aus Verbundteilchen, deren Oberflächen mit einer isolierenden Schicht bedeckt sind. Durch Bedecken der Oberflächen der Verbundteilchen, d. h. der Oberflächen der wärmeleitfähigen Teilchen und der magnetischen Teilchen, mit einer isolierenden Schicht, kann den Verbundteilchen ein Isoliervermögen verliehen werden, ohne die Ausrichtungseigenschaften im Magnetfeld zu beeinträchtigen.
Als Materialien der isolierenden Schicht können Epoxyharz, Phenolharz, usw., als Beispiele genannt werden. Ferner kann das Verfahren zur Bildung der isolierenden Schicht ein Verfahren des Eintauchens der Verbundteilchen in eine Harzlösung, bei der ein Harz in einem Lösungsmittel, wie z. B. einem fluiden Medium, Wasser, usw., gelöst ist, ein Verfahren des Sprühens einer Harzlösung auf die Verbundteilchen, usw., sein. Darüber hinaus beträgt die Dicke der isolierenden Schicht im Hinblick auf das Verleihen des Isoliervermögens ohne Verminderung der Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise 1 μm oder weniger.
Wenn die Oberflächen der Verbundteilchen mit einer isolierenden Schicht beschichtet sind, wird die Bindungskraft zwischen den magnetischen Teilchen und den wärmeleitfähigen Teilchen groß. Daher wird die Dissoziation der wärmeleitfähigen Teilchen und der magnetischen Teilchen während des mechanischen Rührens, des Ausgangsmaterialmischschritts mittels Hochdrucksprühens, eines Hochdruckschäumschritts, usw., unterdrückt. Darüber hinaus wird das Haftvermögen des Basismaterials aus Polyurethanschaum und der Verbundteilchen erhöht, wenn die isolierende Schicht aus Harzen hergestellt ist, die Hydroxygruppen aufweisen, wie z. B. ein Epoxyharz und ein Phenolharz. Demgemäß fallen die Verbundteilchen (wärmeleitfähigen Füllstoffe) nicht leicht von dem Basismaterial ab und ein guter Ausrichtungszustand kann aufrechterhalten werden. Darüber hinaus kann durch die Erhöhung des Haftvermögens zwischen dem Basismaterial und den Verbundteilchen eine Verbesserung von physikalischen Eigenschaften, wie z. B. der Zugfestigkeit und der Dehnung des Urethanschaum-Formteils, erwartet werden.
Der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe (Verbundteilchen) in dem Urethanschaum-Formteil kann gemäß deren Effekt auf die Schaumreaktion, deren Effekt bei der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit, usw., festgelegt werden. Um beispielsweise ein Urethanschaum-Formteil mit gewünschten physikalischen Eigenschaften ohne Hemmung der Schäumreaktion zu erhalten, beträgt der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe vorzugsweise 10 Volumen-% oder weniger, wenn das Volumen des Urethanschaum-Formteils als 100 Volumen-% angesetzt wird. Es ist mehr bevorzugt, dass der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe 5 Volumen-% oder weniger beträgt. Andererseits beträgt der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe vorzugsweise 0,5 Volumen-% oder mehr und mehr bevorzugt 1 Volumen-% oder mehr, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.
Verfahren zur Herstellung des Urethanschaum-Formteils
Das Verfahren zur Herstellung des Urethanschaum-Formteils der vorliegenden Erfindung umfasst einen Ausgangsmaterialmischschritt und einen Schaumformschritt. Nachstehend wird jeder Schritt erläutert.
(1) Ausgangsmaterialmischschritt
In diesem Schritt wird das Mischausgangsmaterial durch Mischen des Urethanschaum-Harzausgangsmaterials und der wärmeleitfähigen Füllstoffe hergestellt.
Das Urethanschaum-Harzausgangsmaterial kann aus bekannten Ausgangsmaterialien, wie z. B. Polyol, Polyisocyanat, usw., hergestellt werden. Ein Polyol kann in zweckmäßiger Weise aus einer Gruppe, bestehend aus Polyhydroxyverbindungen, Polyetherpolyolen, Polyesterpolyolen, Polymerpolyolen, Polyetherpolyaminen, Polyesterpolyaminen, Alkylenpolyolen, Harnstoff-dispergierten Polyolen, Melamin-modifizierten Polyolen, Polycarbonatpolyolen, Acrylpolyolen, Polybutadienpolyolen, Phenol-modifizierten Polyolen, usw., ausgewählt werden. Ferner kann ein Polyisocyanat in zweckmäßiger Weise aus einer Gruppe, bestehend aus Toluylendiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat, Polymethylenpolyphenylisocyanat, Naphthalindiisocyanat und Derivate davon (z. B. Vorpolymeren und modifiziertem Polyisocyanat, usw., die durch eine Reaktion mit Polyolen erhalten werden), usw., ausgewählt werden.
In das Urethanschaum-Harzausgangsmaterial kann ferner in zweckmäßiger Weise ein Katalysator, ein Schäummittel, ein Schaumstabilisator, ein Weichmacher, ein Vernetzungsmittel, ein Flammschutzmittel, ein Antistatikmittel, ein Viskositätsverminderer, ein Stabilisator, ein Füllstoff, ein Farbmittel, usw., einbezogen werden. Beispielsweise kann ein Katalysator ein Aminkatalysator, wie z. B. Tetraethylendiamin, Triethylendiamin und Dimethylethanolamin, oder ein Organometallkatalysator, wie z. B. Zinnlaurinsäure und Zinnoctansäure, sein. Als Schäummittel ist Wasser bevorzugt. Als von Wasser verschiedene Schäummittel können Dichlormethan, Fluorkohlenstoffe, CO₂-Gas, usw., genannt werden. Als Schaumstabilisator ist ein Silikorschaumstabilisator bevorzugt, und als Vernetzungsmittel sind Triethanolamin, Diethanolamin, usw., bevorzugt.
Die Zusammensetzung und die Menge der wärmeleitfähigen Füllstoffe sind derart, wie es in den vorstehenden Erläuterungen des Urethanschaum-Formteils beschrieben worden ist. Daher werden Erläuterungen hier weggelassen.
Das Mischausgangsmaterial kann z. B. durch mechanisches Rühren des Urethanschaum-Harzausgangsmaterials und der wärmeleitfähigen Füllstoffe mittels eines Propellerrührers und dergleichen hergestellt werden. Alternativ kann das Mischausgangsmaterial auch durch Zusetzen der wärmeleitfähigen Füllstoffe zu mindestens einer der zwei Komponenten (Polyolausgangsmaterial und Polyisocyanatmaterial) des Urethanschaum-Harzausgangsmaterials, wodurch zwei Arten von Ausgangsmaterialien hergestellt werden, gefolgt von einem Mischen beider Ausgangsmaterialien hergestellt werden. In dem letztgenannten Fall kann der vorliegende Ausgangsmaterialmischschritt den folgenden Aufbau aufweisen: Einen Ausgangsmaterialherstellungsschritt, bei dem ein Polyolausgangsmaterial, das Polyol, Katalysator und Schäummittel enthält, und ein Polyisocyanatausgangsmaterial, das Polyisocyanat enthält, als Urethanschaum-Harzausgangsmaterialien hergestellt werden, worauf die wärmeleitfähigen Füllstoffe in mindestens eines des Polyolausgangsmaterials und des Polyisocyanatausgangsmaterials einbezogen werden, und einen Mischschritt, bei dem jedes des Polyolausgangsmaterials und des Polyisocyanatausgangsmaterials in einen Mischkopf gepumpt wird und das Mischausgangsmaterial durch Mischen beider Ausgangsmaterialien in dem Mischkopf hergestellt wird.
Bei dem vorstehenden Aufbau kann ein Kollision-Rühr-Verfahren eingesetzt werden, bei dem innerhalb des Mischkopfs das Polyolausgangsmaterial und das Polyisocyanatausgangsmaterial unter hohem Druck versprüht werden und kollidieren. Das Kollision-Rühr-Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche Herstellung. Demgemäß ist das Kollision-Rühr-Verfahren für eine Herstellung im großen Maßstab bevorzugt. Ferner erfordert das Kollision-Rühr-Verfahren verglichen mit einem Verfahren, bei dem ein Rühren mechanisch durchgeführt wird, keinen Schritt des Waschens des Behälters nach jedem Mischen und ferner ist die Ausbeute höher. Daher können die Herstellungskosten gesenkt werden.
Bei dem Kollision-Rühr-Verfahren werden jedes des Polyolausgangsmaterials und des Polyisocyanatausgangsmaterials, in welche die wärmeleitfähigen Füllstoffe im Vorhinein einbezogen worden sind, durch Sprühen unter hohem Druck von einer Sprühdüse, die am Mischkopf der Hochdruck-Schäumvorrichtung eingebaut ist, kollidieren gelassen. Wenn die wärmeleitfähigen Füllstoffe größer sind als der Porendurchmesser der Sprühdüse, wird die Sprühdüse durch den Kontakt mit den wärmeleitfähigen Füllstoffen leicht verkratzt. Dies könnte zu einer Verminderung der Standzeit des Mischkopfs führen. Ferner ist die Tendenz, dass die wärmeleitfähigen Füllstoffe z. B. in das Polyolausgangsmaterial sinken, umso höher, je größer die wärmeleitfähigen Füllstoffe sind. In diesem Fall ist es schwierig, ein homogenes Gemisch herzustellen. Wenn das Kollision-Rühr-Verfahren eingesetzt wird, ist folglich die maximale Länge der wärmeleitfähigen Füllstoffe vorzugsweise kleiner als der Porendurchmesser der Sprühdüse, aus der das Polyolausgangsmaterial und das Polyisocyanatausgangsmaterial versprüht werden. Auf diese Weise wird die Belastung des Mischkopfs vermindert und die Hochdruck-Schäumvorrichtung kann eine lange Lebensdauer aufweisen. Ferner wird das Einsinken der wärmeleitfähigen Füllstoffe unterdrückt und gleichzeitig kann die Viskositätserhöhung z. B. des Polyolausgangsmaterials vermindert werden. Beispielsweise beträgt die maximale Länge der wärmeleitfähigen Füllstoffe vorzugsweise 500 μm oder weniger.
(2) Schaumformschritt
In diesem Schritt wird das Mischausgangsmaterial, das in dem vorstehend beschriebenen Ausgangsmaterialmischschritt erhalten worden ist, in einen Hohlraum einer Schäumform injiziert und ein Schaumformen wird durchgeführt, während ein Magnetfeld angelegt ist, so dass die magnetische Flussdichte innerhalb des Hohlraums im Wesentlichen homogen ist.
Es ist ausreichend, wenn ein Magnetfeld entlang der Richtung ausgebildet wird, in der die wärmeleitfähigen Füllstoffe ausgerichtet werden sollen. Beispielsweise ist es in dem Fall, bei dem die wärmeleitfähigen Füllstoffe linear ausgerichtet sind, bevorzugt, dass die Magnetkraftlinien innerhalb des Hohlraums der Schaumform von einem Ende zu dem anderen Ende des Hohlraums im Wesentlichen parallel ausgebildet sind. Um ein solches Magnetfeld zu erzeugen, können Magnete in der Nähe von sowohl dem einen als auch dem anderen Ende der Schaumform angeordnet werden, so dass die Schaumform sandwichartig umgeben ist. Als Magnete können Permanentmagnete oder Elektromagnete verwendet werden. Wenn Elektromagnete verwendet werden, kann die Bildung des Magnetfelds rasch ein- oder ausgeschaltet werden, und es ist einfacher, die Stärke des Magnetfelds zu steuern. Das Schaumformen wird dadurch einfach gesteuert.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Magnetkraftlinien, die das Magnetfeld bilden, geschlossene Schleifen bilden. Auf diese Weise wird eine Leckage der Magnetkraftlinien unterdrückt und ein stabiles Magnetfeld kann innerhalb des Hohlraums gebildet werden. Um ein Magnetfeld innerhalb der Schäumform durch die außerhalb der Schäumform angeordneten Magnete zu bilden, kann die Schäumform aus einem Material hergestellt sein, das eine geringe magnetische Permeabilität aufweist, d. h. aus einem nicht-magnetischen Material. Beispielsweise ist es ausreichend, wenn die Schäumform aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, das oder die herkömmlich zum Schaumformen von Polyurethan verwendet wird. In einem solchen Fall werden das Magnetfeld und die Magnetkraftlinien, die von einer Magnetkraftquelle, wie z. B. einem Elektromagneten erzeugt werden, nicht leicht beeinflusst, und es ist einfach, den Zustand des Magnetfelds zu steuern. Abhängig von dem erforderlichen Zustand des Magnetfelds und der Magnetkraftlinien kann jedoch auch eine aus einem magnetischen Material hergestellte Schäumform in geeigneter Weise eingesetzt werden.
In dem vorliegenden Schaumformschritt wird ein Magnetfeld so ausgebildet, dass die magnetische Flussdichte innerhalb des Hohlraums im Wesentlichen homogen ist. Beispielsweise kann der Unterschied der magnetischen Flussdichte innerhalb des Hohlraums innerhalb von ±10%, mehr bevorzugt innerhalb von ±5%, noch mehr bevorzugt innerhalb von ±3% liegen. Die Bildung eines homogenen Magnetfelds innerhalb des Hohlraums der Schäumform unterdrückt eine ungleichmäßige Verteilung der wärmeleitfähigen Füllstoffe und ein gewünschter Ausrichtungszustand kann realisiert werden. Ferner wird das Schaumformen vorzugsweise bei einer magnetischen Flussdichte von 150 mT bis 350 mT durchgeführt. Dies stellt eine Ausrichtung der wärmeleitfähiger Füllstoffe in dem Mischausgangsmaterial sicher.
Ein Magnetfeld wird vorzugsweise angelegt, wenn die Viskosität des Urethanschaum-Harzausgangsmaterials relativ gering ist. Wenn ein Magnetfeld angelegt wird, wenn sich die Viskosität des Urethanschaum-Harzausgangsmaterials erhöht hat und das Schaumformen mehr oder weniger abgeschlossen ist, ist es schwierig, die wärmeleitfähigen Füllstoffe auszurichten, wodurch es schwierig wird, die gewünschte Wärmeleitfähigkeit zu realisieren. Es ist nicht erforderlich, ein Magnetfeld während der gesamten Zeit des Schaumformens anzulegen.
Nachdem das Schaumformen in dem vorliegenden Schaumformschritt abgeschlossen worden ist, stellt das Entfernen aus der Form das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung bereit. Eine Oberflächenschicht kann mindestens auf einem von dem einen Ende oder dem anderen Ende des Urethanschaum-Formteils gebildet werden, und zwar abhängig davon, wie das Schaumformen durchgeführt worden ist. Die Oberflächenschicht kann abhängig von der vorgesehenen Verwendung weggeschnitten werden (selbstverständlich muss die Oberflächenschicht nicht weggeschnitten werden).
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mittels Beispielen genauer erläutert.
(1) Wärmeleitfähigkeit
Herstellung der Verbundteilchen
Zwei Arten der Verbundteilchen wurden wie folgt hergestellt. Zuerst wurde das Folgende bereitgestellt: Natürliches Graphitpulver als wärmeleitfähige Teilchen („F#2”, von Nippon Graphite industries, Ltd. hergestellt, schuppenförmig, durchschnittliche Teilchengröße: 130 μm, Wärmeleitfähigkeit: 250 W/m·K), rostfreies Stahlpulver als magnetische Teilchen („DAP410L”, von Daido Steel Co., Ltd. hergestellt, SUS410, kugelförmig, durchschnittliche Teilchengröße: 10 μm) und Hydroxypropylmethylcellulose als Bindemittel („TC-5”, von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. hergestellt). Als nächstes wurden das natürliche Graphitpulver, das rostfreie Stahlpulver und die Hydroxypropylmethylcellulose in einen Behälter eines Rührmischers und -granulators mit hoher Drehzahl („NMG-1L”, von Nara Machinery Co., Ltd. hergestellt) eingebracht und etwa drei Minuten gemischt. Das Volumenverhältnis des Gehalts des natürlichen Graphitpulvers und des rostfreien Stahlpulvers betrug 6:4. Ferner betrug der Gehalt der Hydroxypropylmethylcellulose 2 Gew.-%, wenn das Gesamtgewicht des natürlichen Graphitpulvers und des rostfreien Stahlpulvers als 100 Gew.-% angesetzt wurde. Dann wurde Wasser zugesetzt und es wurde 20 Minuten gemischt. Das erhaltene Pulver wurde getrocknet, dann mittels eines Siebs mit einer Maschenweite von 500 μm gesiebt und das Pulver mit einer maximalen Länge von 500 μm oder weniger wurde gewonnen. Auf diese Weise wurden die Verbundteilchen von Beispiel 1 hergestelt.
Ferner wurden die Verbundteilchen von Beispiel 2 auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass das vorstehend genannte rostfreie Stahlpulver als magnetische Teilchen durch ein flaches Pulver (schuppenform, durchschnittlicher Teilchendurchmesser von 20 μm) ersetzt wurde, wie es nachstehend beschrieben ist. Insbesondere wurde das rostfreie Stahlpulver (das Gleiche wie vorstehend) in eine Planetenkugelmühle („Manet-M”, von Gokin Planetaring Inc. hergestellt) zusammen mit Zirkoniumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 5 mm eingebracht und 1 Stunde bei 300 U/min behandelt.
Die hergestellten Verbundteilchen der Beispiele 1 und 2 wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) untersucht. 1 zeigt ein SEM-Bild der Verbundteilchen von Beispiel 1 (200-fache Vergrößerung). 2 zeigt ein SEM-Bild der Verbundteilchen von Beispiel 2 (200-fache Vergrößerung). Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, wurde für beide Verbundteilchen bestätigt, dass die rostfreien Stahlteilchen an der Oberfläche der natürlichen Graphitteilchen haften.
Herstellung des Urethanschaum-Formteils
Beispiele 1 und 2
Urethanschaum-Formteile wurden jeweils durch Einbeziehen von jeder der zwei Arten der hergestellten Verbundteilchen als wärmeleitfähige Füllstoffe hergestellt. Als erstes wurde ein Urethanschaum-Harzausgangsmaterial in der folgenden Weise hergestellt. Ein Polyolausgangsmaterial wurde durch Mischen von 100 Massenteilen eines Polyetherpolyols als eine Polyolkomponente („S-0248”, von Sumika Bayer Urethane Co., Ltd. hergestellt, durchschnittliches Molekulargewicht: 6000, Anzahl der funktionellen Gruppen: 3, Hydroxylzahl: 28 mg KOH/g), 2 Massenteilen Diethylenglykol als Vernetzungsmittel (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), 2 Massenteilen Wasser als Schäummittel, 1 Massenteil eines Katalysators des Tetraethylendiamin-Typs („Kaolizer (eingetragene Marke) No. 31”, von Kao Corporation hergestellt) und 0,5 Massenteilen eines Silikonschaumstabilisators („SZ-1313”, von Dow Corning Toray Co., Ltd. hergestellt) hergestellt. Dem hergestellten Polyolausgangsmaterial wurde Diphenylmethandiisocyanat (MDI) als Polyisocyanatkomponente („NE1320B”, von BASFINOAC Polyurethanes Ltd. hergestellt, NCO = 44,8 Gew.-%) zugesetzt und das resultierende Gemisch wurde gemischt, um ein Urethanschaum-Harzausgangsmaterial herzustellen. Das Verhältnis des Gehalts der Polyolkomponente und der Polyisocyanatkomponente (PO:ISO) betrug PO:ISO = 78,5:21,5, wenn das Gesamtgewicht der beiden als 100% angesetzt wurde.
Als nächstes wurden zwei Arten von Mischausgangsmaterialien durch jeweiliges Mischen der Verbundteilchen von jedem der Beispiele 1 und 2 mit dem hergestellten Urethanschaum-Harzausgangsmaterial hergestellt. Die Verbundteilchen der Beispiele 1 und 2 wurden so einbezogen, dass der Volumenprozentsatz 3,89 Volumen-% bzw. 3,42 Volumen-% beträgt, wenn das Volumen des herzustellenden Urethanschaum-Formteils als 100 Volumen-% angesetzt wurde.
Anschließend wurde jedes Mischausgangsmaterial in eine aus Aluminium hergestellte Schaumform injiziert (vgl. die 3 und 4, die nachstehend beschrieben werden. Der Hohlraum weist eine zylindrische Form mit einem Radius von 100 mm und einer Dicke von 20 mm auf) und die Schäumform wurde verschlossen. Dann wurde die Schäumform in der ersten Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion eingesetzt und das Schaumformen wurde durchgeführt. Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion. Die 4 zeigt eine Querschnittsansicht dieser Vorrichtung. Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, ist die erste Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion 1 mit einem Paar von elektromagnetischen Bauteilen 2U und 2D und einem Jochbauteil 3 ausgestattet.
Das elektromagnetische Bauteil 2U ist mit einem Kernbauteil 20U und einem Spulenbauteil 21U ausgestattet. Das Kernbauteil 20U ist aus einem ferromagnetischen Körper hergestellt und weist eine zylindrische Form auf, die sich vertikal erstreckt. Das Spulenbauteil 21U befindet sich am Umfang des Kernbauteils 20U. Das Spulenbauteil 21U ist durch einen leitfähigen Draht 210U ausgebildet, der um den Umfang des Kernbauteils 20U gewickelt ist. Der leitfähige Draht 210U ist mit einer Leistungsquelle (Figur(en) weggelassen) verbunden.
Das elektromagnetische Bauteil 2D befindet sich unterhalb des vorstehend genannten elektromagnetischen Bauteils 2U, mit dem es die Schäumform 4 sandwichartig umgibt. Das elektromagnetische Bauteil 2D weist eine entsprechende Struktur wie das vorstehend beschriebene elektromagnetische Bauteil 2U auf. D. h., das elektromagnetische Bauteil 2D ist mit einein Kernbauteil 20D und einem Spulenbauteil 21D ausgestattet. Das Spulenbauteil 21D ist durch einen leitfähigen Draht 210D ausgebildet, der um den Umfang des Kernbauteils 20D geweckelt ist. Der leitfähige Draht 210D ist mit einer Leistungsquelle (Figur(en) weggelassen) verbunden.
Das Jochbauteil 3 weist eine C-Form auf. Das obere Ende der C-Form des Jochbauteils 3 ist mit dem oberen Ende des Kernbauteils 20U des elektromagnetischen Bauteils 2U verbunden. Andererseits ist das untere Ende der C-Form des Jochbauteils 3 mit dem unteren Ende des Kernbauteils 20D des elektromagnetischen Bauteils 2D verbunden.
Die Schäumform 4 ist mit einem oberen Formbauteil 40U und einem unteren Formbauteil 40D ausgestattet. Die Schäumform 4 ist zwischen dem Kernbauteil 20U des elektromagnetischen Bauteils 2U und dem Kernbauteil 20D des elektromagnetischen Bauteils 2D sandwichartig angeordnet. Das obere Formbauteil 40U weist eine rechteckige zylindrische Form auf. Ein zylindrischer konkaver Raum ist an der unteren Fläche des oberen Formbauteils 40U ausgebildet. Entsprechend weist das untere Formbauteil 40D eine rechteckige zylindrische Form auf. Ein zylindrischer konkaver Raum ist an der oberen Fläche des unteren Formbauteils 40D ausgebildet. Das obere Formbauteil 40U und das untere Formbauteil 40D werden so angeordnet, dass die konkaven Öffnungen einander zugewandt sind. Zwischen dem oberen Formbauteil 40U und dem unteren Formbauteil 40D erzeugt der Zusammenbau der vorstehend genannten konkaven Räume einen Hohlraum 41. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird der Hohlraum 41 mit dem Mischausgangsmaterial gefüllt.
Wenn die Leistungsquelle, die mit dem leitfähigen Draht 210U verbunden ist, und die Leistungsquelle, die mit dem leitfähigen Draht 210D verbunden ist, beide eingeschaltet werden, wird das obere Ende des Kernbauteils 20U des oberen elektromagnetischen Bauteils 2U zum Südpol und das untere Ende zum Nordpol magnetisiert. Daher werden in dem Kernbauteil 20U Magnetkraftlinien L (in der 4 als gestrichelte Linien gezeigt) vom Oberteil in die Richtung des Unterteils erzeugt. Ferner wird das obere Ende des Kernbauteils 20D des unteren elektromagnetischen Bauteils 2D zum Südpol und das untere Ende zum Nordpol magnetisiert. Daher werden in dem Kernbauteil 20D Magnetkraftlinien L vom Oberteil in die Richtung des Unterteils erzeugt. Das untere Ende des Kernbauteils 20U ist der Nordpol und das obere Ende des Kernbauteils 20D ist der Südpol. Daher werden zwischen dem Kernbauteil 20U und dem Kernbauteil 20D Magnetkraftlinien L vom Oberteil in die Richtung des Unterteils erzeugt. Wie es vorstehend erläutert worden ist, werden Magnetkraftlinien L vom Oberteil in die Richtung des Unterteils zwischen den elektromagnetischen Bauteilen 2U und 2D erzeugt. Die Magnetkraftlinien L, die von dem unteren Ende des Kernbauteils 20D des unteren elektromagnetischen Bauteils 2D ausgehen, verlaufen durch das Jochbauteil 3 in die Richtung des oberen Endes des Kernbauteils 20U des oberen elektromagnetischen Bauteils 2U. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, bilden die Magnetkraftlinien L geschlossene Schleifen und somit kann die Leckage der Magnetkraftlinien L unterdrückt werden.
Wie es vorstehend erwähnt worden ist, ist die Schäumform 4 zwischen dem Kernbauteil 20U und dem Kernbauteil 20D sandwichartig angeordnet. Daher erzeugen innerhalb des Hohlraums 41 der Schäumform 4 im Wesentlichen parallele Magnetkraftlinien L ein homogenes Magnetfeld von dem Oberteil in die Richtung des Unterteils. Insbesondere betrug die magnetische Flussdichte innerhalb des Hohlraums 41 etwa 200 mT. Ferner lag der Unterschied der magnetischen Flussdichte innerhalb des Hohlraums 41 innerhalb von ±3%. Nachdem die Schäumform 4 in der ersten Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion 1 angeordnet worden ist, wurde das Schaumformen zuerst für etwa zwei Minuten durchgeführt, während ein Magnetfeld angelegt war. Anschließend wurde das Schaumformen ohne Anlegen eines Magnetfelds für etwa 5 Minuten durchgeführt. Nach dem Abschluss des Schaumformens stellte das Entfernen aus der Form ein Urethanschaum-Formteil mit einer zylindrischen Form bereit. Die erhaltenen Urethanschaum-Formteile wurden als die Urethanschaum-Formteile der Beispiele 1 und 2 bezeichnet, was der Nummerierung der Verbundteilchen (wärmeleitfähige Füllstoffe) entsprach. Bei der visuellen Untersuchung der Querschnitte von beiden Urethanschaum-Formteilen ergab sich, dass die wärmeleitfähigen Füllstoffe in einer miteinander verbundenen Weise ausgerichtet waren.
Vergleichsbeispiel
Ein Urethanschaum-Formteil wurde in der gleichen Weise wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen 1 und 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das natürliche Graphitpulver (wärmeleitende Teilchen) und das rostfreie Stahlpulver (kugelförmige magnetische Teilchen), die bei der Herstellung von Verbundteilchen im Beispiel 1 eingesetzt worden sind, miteinander keinen Verbund bilden, sondern unabhängig als einzelne Körper einbezogen wurden. 2,34 Volumen-% des natürlichen Graphitpulvers und 1,78 Volumen-% des rostfreien Stahlpulvers wurden einbezogen, wenn das Volumen des herzustellenden Urethanschaum-Formteils als 100 Volumen-% angesetzt wurde. Das erhaltene Urethanschaum-Formteil wurde als das Urethanschaum-Formteil des Vergleichsbeispiels bezeichnet.
Messung der Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit der in den Beispielen 1, 2 und dem Vergleichsbeispiel erzeugten Urethanschaum-Formteile wurde gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit wurde mit einem Heißdrahtverfahren (Sondenverfahren) gemäß JIS R2616 (2001) gemessen. Für die Messung wurde ein „QTM-D3”, das von Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd. hergestellt worden ist, verwendet. Die Ergebnisse der Messungen der Wärmeleitfähigkeit von jedem Urethanschaum-Formteil sind in der 5 gezeigt. In der 5 ist jede Kurve eine angepasste Kurve, welche die Wärmeleitfähigkeiten (etwa 0,04 W/m·K) des Urethanschaum-Formteils ohne einbezogene Füllstoffe (es wurden 0 Volumen-% eingebracht) und die Wärmeleitfähigkeit von jedem Urethanschaum-Formteil z. B. der Beispiele zeigt. Die Wärmeleitfähigkeit jedes Urethanschaum-Formteils betrug 0,204 W/m·K (der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe betrug 3,89 Volumen-%) für das Beispiel 1, 0,207 W/m·K (der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe betrug 3,42 Volumen-%) für das Beispiel 2 und 0,198 W/m·K (der Gehalt des natürlichen Graphitpulvers und des rostfreien Stahlpulvers betrug 4,12 Volumen-%) für das Vergleichsbeispiel.
Wie es in der 5 gezeigt ist, wenn ein Vergleich bei der gleichen Menge von Füllstoffen vorgenommen wird, sind die Wärmeleitfähigkeiten der Urethanschaum-Formteile der Beispiele 1 und 2 höher als die Wärmeleitfähigkeit des Urethanschaum-Formteils des Vergleichsbeispiels. Mit anderen Worten: Die Urethanschaum-Formteile der Beispiele 1 und 2 zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeiten bei einer geringeren Menge von Füllstoffen hoch werden. Insbesondere war bei dem Urethanschaum-Formteil von Beispiel 2, bei dem schuppenförmige magnetische Teilchen als Verbundteilchen verwendet worden sind, die Wärmeleitfähigkeit hoch, obwohl der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe niedrig war, und zwar möglicherweise deshalb, weil die Wärmeleitfähigkeit zwischen benachbarten Verbundteilchen zunahm, da die Kontaktfläche zwischen den magnetischen Teilchen und den wärmeleitfähigen Teilchen hoch war und da sich der Abstand zwischen den benachbarten wärmeleitfähigen Teilchen verkürzte.
(2) Flammschutz
Herstellung von Verbundteilchen
Vier Arten von Verbundteilchen A bis D wurden in der folgenden Weise hergestellt.
Verbundteilchen A
Verbundteilchen wurden mit Blähgraphitpulver („SYZR502FP”, das von Sanyo Trading Co., Ltd. importiert worden ist) und dem natürlichen Graphitpulver (das Gleiche wie vorstehend) als wärmeleitfähige Teilchen und dem rostfreien Stahlpulver (das Gleiche wie vorstehend) als magnetische Teilchen hergestellt. Als erstes wurden das Blähgraphitpulver, das natürliche Graphitpulver, das rostfreie Stahlpulver und die Hydroxypropylmethylcellulose (die Gleiche wie vorstehend) in einen Behälter eines Rührmischers und -granulators mit hoher Drehzahl (dem Gleichen wie vorstehend) eingebracht und drei Minuten gemischt. Dann wurde Wasser zugesetzt und das Gemisch wurde weitere 20 Minuten gemischt. Das erhaltene Pulver wurde getrocknet und Verbundteilchen A wurden erhalten. Das Verhältnis der Zusammensetzung der verwendeten Materialien ist in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt (das Gleiche gilt für die Verbundteilchen B bis D).
Verbundteilchen B
Verbundteilchen B wurden in entsprechender Weise wie die vorstehend beschriebenen Verbundteilchen A hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Zusammensetzungsverhältnis der magnetischen Teilchen und des Bindemittels modifiziert worden ist.
Verbundteilchen C
Verbundteilchen C wurden ohne Blähgraphitpulver hergestellt. Insbesondere wurden mit natürlichem Graphitpulver, rostfreiem Stahlpulver und einem Bindemittel Verbundteilchen C in entsprechender Weise wie die vorstehend beschriebenen Verbundteilchen A hergestellt. Die Verbundteilchen C sind dahingehend mit den Verbundteilchen des vorstehend beschriebenen Beispiels 1 identisch, dass sie keine Blähgraphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen enthalten.
Verbundteilchen D

Verbundteilchen D wurden ohne natürliches Graphitpulver hergestellt. Insbesondere wurden Verbundteilchen D mit Blähgraphitpulver, rostfreiem Stahlpulver und einem Bindemittel in entsprechender Weise wie die vorstehend beschriebenen Verbundteilchen A hergestellt. Die Verbundteilchen C sind dahingehend mit den Verbundteilchen des vorstehend beschriebenen Beispiels 1 identisch, dass sie keine Blähgraphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen enthalten. Tabelle 1

Ausgangsmaterialien		Verbundteilchen A	Verbundteilchen B	Verbundteilchen C	Verbundteilchen D
Magnetische Teilchen	Rostfreies Stahlpulver	200	175	200	200
Wärmeleitfähige Teilchen	Natürliches Graphitpulver	50	50	100	0
Wärmeleitfähige Teilchen	Blähgraphitpulver	50	50	0	100
Bindemittel	Hydroxypropylmethylcellulose	6	5,5	6	6

Herstellung eines Urethanschaum-Formteils
Beispiel 3
Ein Urethanschaum-Formteil wurde mit den in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Verbundteilchen A als wärmeleitfähige Füllstoffe hergestellt. Von den Verbundteilchen A wurden Teilchen, die Blähgraphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen aufweisen, in einem Anteil von 50% verwendet, und die Teilchen, die natürliche Graphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen aufweisen, wurden in einem Anteil von 50% verwendet. Als erstes wurde ein Polyolausgangsmaterial durch Mischen von 100 Massenteilen des Polyetherpolyols (das Gleiche wie vorstehend), 2 Massenteilen des Diethylenglykols als Vernetzungsmittel (das Gleiche wie vorstehend), 2 Massenteilen Wasser als Schäummittel, 1,5 Massenteilen des Katalysators des Tetraethylendiamin-Typs (der Gleiche wie vorstehend) und 0,5 Massenteilen des Silikonschaumstabilisators (der Gleiche wie vorstehend) hergestellt. Ferner wurde das Diphenylmethandiisocyanat (MDI) (das Gleiche wie vorstehend) als Polyisocyanatausgangsmaterial bereitgestellt.
Dann wurden 129,7 Massenteile der Verbundteilchen A 100 Massenteilen des Polyolausgangsmaterials zugesetzt und das resultierende Gemisch wurde gemischt, um ein Polyolvorgemisch herzustellen. Anschließend wurde ein Mischausgangsmaterial durch Mischen von 100,6 g des Polyolvorgemischs und 13,7 g des Polyisocyanatausgangsmaterials hergestellt.
Als nächstes wurde das Mischausgangsmaterial in eine aus Aluminium hergestellte Schäumform injiziert (vgl. die nachstehend beschriebenen 6 und 7. Der Hohlraum ist ein rechteckiges Parallelepiped mit einer Länge von 130 mm, einer Breite von 130 mm und einer Höhe von 20 mm) und die Schäumform wurde verschlossen. Dann wurde die Schäumform in die zweite Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion eingesetzt und das Schaumformen wurde durchgeführt. Die 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der zweiten Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion. Die 7 zeigt eine Querschnittsansicht dieser Vorrichtung. In der 7 ist die Schraffur des Jochbauteils und des Kernbauteils aus Gründen einer einfacheren Erläuterung weggelassen. Wie es in den 6 und 7 gezeigt ist, ist die zweite Schaumformvorrichtung mit magnetischer Induktion 5 mit einem Träger 6, einem elektromagnetischen Bauteil 7 und einer Schäumform 8 ausgestattet.
Das elektromagnetische Bauteil 7 ist auf der oberen Fläche des Trägers 6 angeordnet. Das elektromagnetische Bauteil 7 und der Träger 6 sind durch die Klammer 61 aneinander befestigt, die in das elektromagnetische Bauteil 7 und den Träger 6 geschraubt ist. Das elektromagnetische Bauteil 7 ist mit den Jochbauteilen 70U und 70D, den Spulenbauteilen 71L und 71R und den Polstücken 72U und 72D ausgestattet.
Das Jochbauteil 70U ist aus Eisen hergestellt und weist eine flache Plattenform auf. Entsprechend ist auch das Jochbauteil 70D aus Eisen hergestellt und weist eine flache Plattenform auf. Die Jochbauteile 70U und 70D sind so angeordnet, dass sie vertikal einander zugewandt sind.
Das Spulenbauteil 71L ist zwischen den Jochbauteilen 70U und 70D sandwichartig angeordnet. Das Spulenbauteil 71L ist an der linken Seite der Schäumform 8 angeordnet. Zwei Spulenbauteile 71L sind vertikal gestapelt. Jedes Spulenbauteil 71L ist mit einem Kernbauteil 710L und einem leitfähigen Draht 711L ausgestattet. Das Kernbauteil 710L ist aus Eisen hergestellt und weist eine Stabform auf, die sich vertikal erstreckt. Der leitfähige Draht 711L ist um den Umfang des Kernbauteils 710L gewickelt. Der leitfähige Draht 711L ist mit einer Leistungsquelle verbunden (Figur(en) weggelassen).
Das Spulenbauteil 71R ist zwischen den Jochbauteilen 70U und 70D sandwichartig angeordnet. Das Spulenbauteil 71R ist an der rechten Seite der Schäumform 8 angeordnet. Zwei Spulenbauteile 71R sind vertikal gestapelt. Jedes Spulenbauteil 71R weist einen entsprechenden Aufbau wie das Spulenbauteil 71L auf. Insbesondere ist das Spulenbauteil 71R mit einem Kernbauteil 710R und einem leitfähigen Draht 711R ausgestattet. Der leitfähige Draht 711R ist um den Umfang des Kernbauteils 710R gewickelt. Der leitfähige Draht 711R ist mit einer Leistungsquelle verbunden (Figur(en) weggelassen).
Das Polstück 72U ist aus Eisen hergestellt und weist eine flache Plattenform auf. Das Polstück 72U ist am Zentrum der unteren Fläche des Jochbauteils 70U angeordnet. Das Polstück 72U ist zwischen dem Jochbauteil 70U und der Schäumform 8 sandwichartig angeordnet. Das Polstück 72D ist aus Eisen hergestellt und weist eine flache Plattenform auf. Das Polstück 72D ist am Zentrum der oberen Fläche des Jochbauteils 70D angeordnet. Das Polstück 72D ist zwischen dem Jochbauteil 70D und der Schäumform 8 sandwichartig angeordnet.
Die Schäumform 8 ist zwischen dem Spulenbauteil 71L und dem Spulenbauteil 71R angeordnet. Die Schäumform ist mit einem oberen Formbauteil 80U und einem unteren Formbauteil 80D ausgestattet. Das obere Formbauteil 80U weist eine rechteckige zylindrische Form auf. Ein konkaver Raum ist an der unteren Fläche des oberen Formbauteils 80U ausgebildet. Entsprechend weist das untere Formbauteil 80D eine rechteckige zylindrische Form auf. Ein konkaver Raum ist an der oberen Fläche des unteren Formbauteils 80D ausgebildet. Das obere Formbauteil 80U und das untere Formbauteil 80D werden so angeordnet, dass die konkaven Öffnungen einander zugewandt sind. Zwischen dem oberen Formbauteil 80U und dem unteren Formbauteil 80D erzeugt der Zusammenbau der vorstehend genannten konkaven Räume einen Hohlraum 81 mit einer rechteckigen Parallelepipedform. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird der Hohlraum 81 mit dem Mischausgangsmaterial gefüllt.
Wenn die Leistungsquelle, die mit dem leitfähigen Draht 711L verbunden ist, und die Leistungsquelle, die mit dem leitfähigen Draht 711R verbunden ist, beide eingeschaltet werden, wird das obere Ende des Kernbauteils 710L des Spulenbauteils 71L zum Nordpol und das untere Ende zum Südpol magnetisiert. Daher werden in dem Kernbauteil 710L Magnetkraftlinien L (in der 7 als gestrichelte Linien gezeigt) vom Unterteil in die Richtung des Oberteils erzeugt. Entsprechend wird das obere Ende des Kernbauteils 710R des Spulenbauteils 71R zum Nordpol und der untere Teil zum Südpol magnetisiert. Daher werden in dem Kernbauteil 710R Magnetkraftlinien L vom Unterteil in die Richtung des Oberteils erzeugt.
Die Magnetkraftlinien L, die von dem oberen Ende des Kernbauteils 710L des Spulenbauteils 711 ausgehen, verlaufen in den Hohlraum 81 der Schaumform 8 durch das Jochbauteil 70U und das Polstück 721U. Ferner verlaufen die Magnetkraftlinien L in das untere Ende des Kernbauteils 710L durch das Polstück 72D und das Jochbauteil 70D. Entsprechend verlaufen die Magnetkraftlinien L, die von dem oberen Ende des Kernbauteils 710R des Spulenbauteils 71R ausgehen, in den Hohlraum 81 der Schäumform 8 durch das Jochbauteil 70U und das Polstück 72U. Ferner verlaufen die Magnetkraftlinien L in das untere Ende des Kernbauteils 710R durch das Polstück 72D und das Jochbauteil 70D. Demgemäß bilden die Magnetkraftlinien L geschlossene Schleifen und folglich wird eine Leckage der Magnetkraftlinien L unterdrückt. Ferner erzeugen innerhalb des Hohlraums 81 der Schaumform 8 im Wesentlichen parallele Linien der Magnetkraftlinien L ein homogenes Magnetfeld von dem Oberteil in die Richtung des Unterteils. Insbesondere betrug die magnetische Flussdichte innerhalb des Hohlraums 81 etwa 200 mT. Ferner lag der Unterschied der magnetischen Flussdichte innerhalb des Hohlraums 81 innerhalb von ±3%.
Das Schaumformen wurde zuerst für etwa zwei Minuten durchgeführt, während ein Magnetfeld angelegt war. Anschließend wurde das Schaumformen ohne Anlegen eines Magnetfelds für etwa 5 Minuten durchgeführt. Nach dem Abschluss des Schaumformens stellte das Entfernen aus der Form ein Urethanschaum-Formteil bereit. Das erhaltene Urethanschaum-Formteil wurde als das Urethanschaum-Formteil des Beispiels 3 bezeichnet. Der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe (Verbundteilchen A) in den Urethanschaum-Formteilen des Beispiels 3 betrug 4 Volumen-%, wenn das Volumen des Urethanschaum-Formteils als 100 Volumen-% angesetzt wurde.
Beispiel 4
Ein Urethanschaum-Formteil wurde mit den erzeugten Verbundteilchen B als wärmeleitfähige Füllstoffe erzeugt. Von den Verbundteilchen B wurden die Teilchen, die Blähgraphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen aufweisen, in einem Anteil von 50% verwendet, und die Teilchen, die natürliche Graphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen aufweisen, wurden in einem Anteil von 50% verwendet. Als erstes wurden 261,5 Massenteile der Verbundteilchen B und 20 Massenteile eines Weichmachers 100 Massenteilen des in dem vorstehenden Beispiel 3 verwendeten Polyolausgangsmaterials zugesetzt und das resultierende Gemisch wurde gemischt, um ein Polyolvorgemisch herzustellen. Als nächstes wurde ein Mischausgangsmaterial durch Mischen von 381 g des Polyolvorgemischs und 15,1 g des in dem vorstehenden Beispiel 3 verwendeten Polyisocyanatmaterials hergestellt. Dann wurde das Mischausgangsmaterial in die Schäumform (der Gleichen wie vorstehend) injiziert, die Schaumform wurde verschlossen und das Schaumformen wurde in einem Magnetfeld wie in dem vorstehenden Beispiel 3 durchgeführt. Das erhaltene Urethanschaum-Formteil wurde als das Urethanschaum-Formteil des Beispiels 4 bezeichnet. Der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe (Verbundteilchen B) in dem Urethanschaum-Formteil des Beispiels 4 betrug 19,3 Volumen-%, wenn das Volumen des Urethanschaum-Formteils als 100 Volumen-% angesetzt wurde.
Beispiel 5
Ein Urethanschaum-Formteil wurde mit den erzeugten Verbundteilchen D als wärmeleitfähige Füllstoffe erzeugt. Die wärmeleitfähigen Teilchen, welche die Verbundteilchen D bilden, sind alle Blähgraphitteilchen. 129,7 Massenteile der Verbundteilchen D wurden 100 Massenteilen des in dem vorstehenden Beispiel 3 verwendeten Polyolausgangsmaterials zugesetzt und das resultierende Gemisch wurde gemischt, um ein Polyolvorgemisch herzustellen. Als nächstes wurde ein Mischausgangsmaterial durch Mischen von 100,6 g des Polyolvorgemischs und 13,7 g des in dem vorstehenden Beispiel 3 verwendeten Polyisocyanatmaterials hergestellt. Dann wurde das Mischausgangsmaterial in die Schäumform (der Gleichen wie vorstehend) injiziert, die Schäumform wurde verschlossen und das Schaumformen wurde in einem Magnetfeld wie in dem vorstehenden Beispiel 3 durchgeführt. Das erhaltene Urethanschaum-Formteil wurde als das Urethanschaum-Formteil des Beispiels 5 bezeichnet. Der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe (Verbundteilchen D) in dem Urethanschaum-Formteil des Beispiels 5 betrug 4 Volumen-%, wenn das Volumen des Urethanschaum-Formteils als 100 Volumen-% angesetzt wurde.
Bezugsbeispiel
Ein Urethanschaum-Formteil wurde mit den erzeugten Verbundteilchen C als wärmeleitfähige Füllstoffe erzeugt. Die wärmeleitfähigen Teilchen, welche die Verbundteilchen C bilden, sind alle natürliche Graphitteilchen. Als erstes wurden 129,7 Massenteile der Verbundteilchen C 100 Massenteilen des in dem vorstehenden Beispiel 3 verwendeten Polyolausgangsmaterials zugesetzt und das resultierende Gemisch wurde gemischt, um ein Polyolvorgemisch herzustellen. Als nächstes wurde ein Mischausgangsmaterial durch Mischen von 100,6 g des Polyolvorgemischs und 13,7 g des in dem vorstehenden Beispiel 3 verwendeten Polyisocyanatmaterials hergestellt. Dann wurde das Mischausgangsmaterial in die Schäumform (der Gleichen wie vorstehend) injiziert, die Schäumform wurde verschlossen und das Schaumformen wurde in einem Magnetfeld wie in dem vorstehenden Beispiel 3 durchgeführt. Das erhaltene Urethanschaum-Formteil wurde als das Urethanschaum-Formteil des Bezugsbeispiels bezeichnet. Der Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe (Verbundteilchen C) in dem Urethanschaum-Formteil des Bezugsbeispiels betrug 4 Volumen-%, wenn das Volumen des Urethanschaum-Formteils als 100 Volumen-% angesetzt wurde.
Bewertung des Flammschutzes

Der Flammschutz jedes Urethanschaum-Formteils der Beispiele und des Bezugsbeispiels wurde bewertet. Die Bewertung des Flammschutzes wurde auf der Basis des Standards für Tests der Entflammbarkeit (UL94) durchgeführt, der durch Underwriters Laboratories, Inc., USA, festgelegt ist. Wenn das Produkt die Bewertung „V-0” erreichte, wurde dies als zufrieden stellend bewertet (in der Tabelle 2 als 0 gezeigt), und das Produkt wurde als nicht zufrieden stellend bewertet (in der Tabelle 2 als X gezeigt), wenn das Produkt die Bewertung „V-0” nicht erreichte. Die Ergebnisse der Bewertung sind in der Tabelle 2 zusammen mit dem Gehalt der Ausgangsmaterialien jedes Urethanschaum-Formteils gezeigt. Tabelle 2

Ausgangsmaterialien		Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Bezugsbeispiel
Polyolvorgemisch (Massenteile)	Polyolausgangsmaterial	100	100	100	100
	Verbundteilchen A	129,7	-	-	-
	Verbundteilchen B	-	261,5	-	-
	Verbundteilchen C	-	-	-	129,7
	Verbundteilchen D	-	-	129,7	-
	Weichmacher	-	20	-	-
Polyolvorgemisch (g)/Polyisocyanatmaterial		100,6/13,7	381/15,1	100,6/13,7	100,6/13,7
Gehalt der wärmeleitfähigen Füllstoffe (Volumen-%)		4	19,3	4	4
Flammschutz [UL94 V-0]		O	O	O	X

Wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist, erreichte jedes Urethanschaum-Formteil der Beispiele die V-0-Bewertung von UL94. Das Urethanschaum-Formteil des Bezugsbeispiels, das keine Blähgraphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen enthält, erreichte den Flammschutz der V-0-Bewertung nicht. Daher wurde bestätigt, dass das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung einen hervorragenden Flammschutz aufweist, wenn Blähgraphitteilchen als wärmeleitfähige Teilchen verwendet werden, obwohl diese magnetische Teilchen enthalten.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen Gebieten eingesetzt werden, z. B. in dem Gebiet der Kraftfahrzeuge, der Elektronik und der Architektur. Das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung kann auch für Zwecke verwendet werden, bei denen nicht nur eine Wärmeableitung erforderlich ist, sondern auch ein sehr guter Flammschutz erforderlich ist. Beispielsweise ist das Urethanschaum-Formteil der vorliegenden Erfindung für einen schallisolierenden Reifen, dessen Zweck darin besteht, die Geräusche, die aus der Rauigkeit der Straßenoberfläche resultieren, zu vermindern, Motorabdeckungen und Seitenabdeckungen, die in Motorräumen von Kraftfahrzeugen angeordnet sind, um den Schall von Motoren zu vermindern, OA(Büroautomations)-Vorrichtungen, schallabsorbierende Materialien für Motoren von elektrischen Haushaltsgeräten, schallabsorbierende Materialien mit einem Wärmeableitungsvermögen für elektronische Vorrichtungen, wie z. B. Personalcomputer und dergleichen, schallabsorbierende Materialien für Innen- und Außenwände von Häusern und vibrations- oder schwingungsdämpfende Materialien, die für Reaktoren für Inverter in Photovoltaiksystemen verwendet werden, bevorzugt.

Claims

Urethanschaum-Formteil, umfassend: ein Basismaterial, das Polyurethanschaum umfasst, und wärmeleitfähige Füllstoffe, die in das Basismaterial einbezogen sind und in einer miteinander verbundenen Weise ausgerichtet sind, wobei die wärmeleitfähigen Füllstoffe aus Verbundteilchen bestehen, die wärmeleitfähige Teilchen, die aus nicht-magnetischen Körpern hergestellt sind, und magnetische Teilchen, die an der Oberfläche der wärmeleitfähigen Teilchen haften, umfassen.
Urethanschaum-Formteil nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Teilchen schuppenförmig sind.
Urethanschaum-Formteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die magnetischen Teilchen aus einem oder mehreren Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Eisen, Nickel, Kobalt und Legierungen auf Eisenbasis davon, hergestellt sind.
Urethanschaum-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die durchschnittliche Teilchengröße der magnetischen Teilchen 1 μm oder mehr beträgt.
Urethanschaum-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die durchschnittliche Teilchengröße der wärmeleitfähigen Teilchen 500 μm oder weniger beträgt.
Urethanschaum-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verbundteilchen durch ein Rühr/Granulier-Verfahren hergestellt worden sind und bei dem die wärmeleitfähigen Teilchen und die magnetischen Teilchen durch ein Bindemittel aneinander haften.
Urethanschaum-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die wärmeleitfähigen Teilchen aus Graphit hergestellt sind.
Urethanschaum-Formteil nach Anspruch 7, bei dem das Volumenverhältnis des Graphits und der magnetischen Teilchen der Verbundteilchen 7:3 bis 5:5 beträgt.
Urethanschaum-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die wärmeleitfähigen Teilchen Blähgraphitteilchen enthalten.
Urethanschaum-Formteil nach Anspruch 9, bei dem die wärmeleitfähigen Teilchen ferner Graphitteilchen enthalten, die von Blähgraphit verschieden sind.
Urethanschaum-Formteil nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Gehalt der Blähgraphitteilchen 5 Gew.-% oder mehr beträgt, wenn das Gesamtgewicht des Urethanschaum-Formteils als 100 Gew.-% angesetzt wird.
Urethanschaum-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Oberflächen der Verbundteilchen mit einer isolierenden Schicht bedeckt sind.
Verfahren zur Herstellung des Urethanschaum-Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend einen Ausgangsmaterialmischschritt, bei dem ein Mischausgangsmaterial durch Mischen eines Urethanschaum-Harzausgangsmaterials und der wärmeleitfähigen Füllstoffe hergestellt wird, und einen Schaumformschritt, bei dem das Mischausgangsmaterial in einen Hohlraum einer Schäumform injiziert wird und ein Schaumformen durchgeführt wird, während ein Magnetfeld angelegt ist, so dass die magnetische Flussdichte innerhalb des Hohlraums homogen ist.