JP2010284893A - 樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法及びその金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形樹脂を金網状の部材で被覆し、外部から金属粒子を打ち込むことで、熱源からの熱及び樹脂成形エネルギーを熱として効率よく伝達させ、成形樹脂材内温度を迅速に成形温度に均一化させ、優れた成形機能・精度を実現させる。
【解決手段】 樹脂成形材の表層部に金属網状部材を被覆するとともに、金属粒子を略垂直に打ち込むことで、金属粒子が最密充填で配される。また、樹脂成形材を貫通する方向に磁場を印加することにより、磁極面を出発面とし、金属網状部材の針金の交差箇所を出発点としてチェーンや錐体状の集合体が樹脂材内部に形成され、金属粒子による立体網目構造を構築する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法及びその金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品に関し、特に、成形対象の樹脂材に高熱伝導性機能を付与する樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法及びその金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品に関する。

合成樹脂成形製品とは、溶融、溶解などで流動性を与えた合成樹脂材料に、最終製品とほぼ等しい形状を付与し、固化して取り出す加工方法により作り出された部品、製品のことを示す。
この成形に用いられる合成樹脂材料は、その材料の種類でそれぞれが異なる固有の性質を持っている。また、１つの合成樹脂材料においても、溶融する過程、形状を付与・固化する過程等、各過程ごとに性質が大きく変化する。
合成樹脂成形製品を高速に製造し、かつ成形品の精度を維持するためには、その合成樹脂材料の性質に合った成形方法により成形することが必要である。
例えば、合成樹脂材料の溶融過程及び固化過程では、その合成樹脂材料の性質に応じて適切な方法を選択する必要がある。すなわち、加熱・冷却によって溶融・固化させる方法、溶剤により溶解し溶剤の揮発・除去によって固化させる方法、又は流動性のある合成樹脂と硬化剤を混合して硬化反応を生じさせる方法といった各種方法から合成樹脂材料の性質に合ったものを選択する必要がある。
また、合成樹脂材料に形状を付与する過程では、合成樹脂材料の種類によらずに、ほぼ全ての合成樹脂材料に対して流動性を与えることができ、容易に変形可能な状態にすることができる。従って、その形状の付与を行う過程では、合成樹脂材料の種類による影響は受けにくいが、印加される成形力や成形しようとする形状による影響を受けるため、成形力を印加する方法や形状を規定する方法については最適なものを選択する必要がある。

ところで、合成樹脂は、高分子であって、粘弾性という特性を有するものである。この粘弾性とは、流体としての性質と固体としての性質の双方を有することをいい、その合成樹脂の種類や状態によって、その液体としての性質が占める割合、固体としての性質が占める割合がそれぞれ変わるというものである（粘弾性体の変形挙動）。
従って、良好な成形品を得るためには、この合成樹脂材料内における粘弾性体の変形挙動及び樹脂の記憶現象並びにこれらとの経年変化の関連を把握することが必要である。

合成樹脂材料を溶融し、流動性を与え、形状を付与し、固化するそれぞれの各過程では、熱エネルギーの授受が大きく関与する。すなわち、合成樹脂材料を成形する際に溶融したり、固化したりするためには、熱源によって熱エネルギーを与えたり、冷却源によって熱エネルギーを奪うことが必要である。従って、成形精度の高い合成樹脂成形製品を製造するためには、各過程において最適な熱エネルギー授受を行わなければならない。
一般に、合成樹脂材料は熱伝導率が低く、Ｐｒａｎｄｔｌ数が高い上に、溶融体の粘度が大きい。ここで、Ｐｒａｎｄｔｌ数とは、粘性力の影響の程度、速度と温度境界層の相対厚さと関連する数値である。従って、良好な成形品を得るためには、合成樹脂材料内の熱移動の評価と制御が重要となる。
このことを言い換えると、合成樹脂材料の表面層への加熱源（冷却源）からの熱エネルギーの授受移動と、合成樹脂材料内部への授受移動をいかに適確に速く行い、合成樹脂全体の温度を均一化し、各過程に適合した温度にするかということが重要となる。

さらに、良好な成形品を得るためには、前述の合成樹脂材料の粘弾性挙動とともに、その合成樹脂材料内に発生する成形収縮や残留応力の影響も無視できない。この成形収縮が不均一でなおかつ局所に集中したり、その残留応力が蓄積集中したりすると、成形不良や成形精度の低下が発現するおそれがあるからである。
これら成形収縮や残留応力といった成形不良発現要因のほとんどに、「低熱伝導率と高いＰｒａｎｄｔｌ数」により熱移動が困難である、という高分子合成樹脂共通の特質が関与している。
合成樹脂材料内では、加熱源（冷却源）から熱エネルギーを授受する接触界面である表面層（外周層）と、材料内の中間層との温度差が大きい。この温度差により、表面層と中間層における高分子合成樹脂の物性的・化学的特性に大幅に違いが生じる。この物性的・化学的特性の違いが、成形不良発現の基本原因となる。
従って、表面層と中間層との間における熱移動を素早く行い、成形材料内温度の均一化を迅速に行わなければならない。

この高熱伝導性機能を合成樹脂材料に対して付与するためには、合成樹脂そのものの分子構造を改良したり、合成樹脂に高熱伝導率を有する金属粒子等を混錬したりするのが一般的である。
例えば、前者のような樹脂の分子構造を改良するものとしては、特許文献１に開示されるエポキシ樹脂組成物、プリプレグ、積層板ならびにプリント配線板が提案されている。この特許文献１に開示されるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂モノマと、少なくともオルト位に水酸基が配置された二価以上のフェノール類又はその化合物と、硬化促進剤とを含有するものであるので、熱伝導率の高い硬化物を提供することが可能となっている。
また、後者のような合成樹脂に金属粒子等を混錬するものとしては、特許文献２に開示される熱伝導性と流動性に優れた成形用樹脂が提案されている。この特許文献２に開示される成形用樹脂は、一般的にはコンポジットと呼ばれる成形材料であって、合成樹脂に熱伝導性無機粒状フィラーを配合、混錬することにより、合成樹脂特有の流動性を保持しながら高熱伝導性を付与することを可能としている。

特開２００３−１３７９７１ 特開２００８−１４４０９４

本発明は、前述の特許文献１に開示のエポキシ樹脂組成物のように樹脂そのものの分子構造を改良するものではなく、また、前述の特許文献２に開示される成形用樹脂のようなコンポジットでもなく、成形樹脂を金網状の部材で被覆し外部から金属粒子を機械力により打ち込むことで、これらの技術とは全く異なった角度から樹脂成形材に対し高熱伝導性機能の付与を行うものであって、樹脂成形材の表面を金属粒子が互いに接触した最密充填とし、その上から樹脂成形材内部に金属粒子を互いに接触しながら埋入することにより、熱源と樹脂成形材内の金属粒子が直接接触することにより、伝熱作用が確実に行われ、熱源からの熱を効率よく伝達させ、成形樹脂材内の温度を迅速に均一化させて、さらに、形状付与工程後半や固化工程において成形樹脂材内に蓄積された成形エネルギーを熱として効率よく伝達放出し、優れた成形品の機能・精度を実現する高熱伝導性及び強磁性を備えた金属粒子による立体網目構造の構築方法及びその金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明は、金属粒子による樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法であって、強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成される金属網状部材を、主に合成樹脂からなる樹脂成形材の全部又は一部に取り付ける金属網状部材取付工程と、金属網状部材取付工程の前後において、金属網状部材で被覆された樹脂成形材の表面に、強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子を撒布する金属粒子撒布工程と、撒布した金属粒子上から局部的に圧力を印加し、樹脂成形材の表面において金属粒子を最密充填で配するとともに、金属粒子を樹脂成形材の表面から内部へ互いに接触しながら連なった状態で埋入させる圧力印加工程と、樹脂成形材との間で熱エネルギーの授受を行って、樹脂成形材を溶融させる溶融工程と、樹脂成形材を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加して、樹脂成形材の内部おいてチェーン状又は錐体状の金属粒子の集合体を形成して金属粒子による立体網目構造を構築する金属粒子立体網目構造構築工程とを有することを特徴とする。

また、本発明における樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法によれば、さらに、効果を得るためには、溶融工程及び金属粒子立体網目構造構築工程は、真空条件下で行うことを特徴とすることが好ましい。

また、本発明における金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品によれば、主に合成樹脂からなる樹脂成形材と、樹脂成形材に含有される強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子と、強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成され樹脂成形材の全部又は一部を被覆する金属網状部材とを有して構成され、金属粒子は、樹脂成形材内において立体網目構造を構築していることを特徴とする。

本発明によれば、樹脂成形品の成形に用いられる成形材である予備成形品は以下のように構成される。すなわち、予備成形品は、主に合成樹脂からなる樹脂成形材と、樹脂成形材に含有される強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子と、強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成され樹脂成形材の全部又は一部を被覆する金属網状部材とを有して構成される。
そして、その金属粒子は、金属網状部材で被覆された樹脂成形材の表層部において水平方向に広がって埋入されているとともに、互いに接触した状態で樹脂成形材の内部方向へ連なって埋入されている。
さらに、樹脂成形材を溶融させた上で、樹脂成形材を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加すると、流動化した樹脂成形材内において、金属粒子がその磁力線の方向に沿って移動し、金属網状部材の針金の交差部分を出発点としてチェーン状又は錐体状の集合体を形成する。
以上から、これらチェーン状又は錐体状の集合体は、樹脂成形材内において金属粒子による立体網目構造を形成するので、予備成形品と熱移動源との間における熱エネルギーの授受を迅速かつ均一に行って温度の局所的な不均一を解消し、良好な成形品を成形することが可能となる。
また、一般に形状付与・固化工程においては、樹脂成形材内に成形圧力によるエネルギーが蓄積する。本発明によれば、前述の通り、樹脂成形材内に高熱伝導体である金属粒子による立体網目構造を構築することから、前述の樹脂成形材内に蓄積されたエネルギーを熱エネルギーとして短時間で放出することができる。その結果、形状付与・固化工程における粘弾性挙動による記憶現象の発現を抑止し、樹脂の経年変化における信頼性を向上させた良好な成形品を成形することが可能となる。

本実施の形態における予備成形品において、金属粒子の打ち込みを説明するための図である。 本実施の形態において、その予備成形品を溶融して流動性の高くした上で、磁場を印加した状態を示す図である。 本発明の実施の形態における金属粒子による立体網目構造の構築方法の各工程の予備成形品を示す側面図であって、（ａ）は、樹脂成形材に金属網状部材を取り付ける工程を示し、（ｂ）は、樹脂成形材に金属粒子を打ち込む工程を示し、（ｃ）は、予備成形品１０を溶融させ磁場を印加する工程を示す。 空気の存在する通常の条件下における予備成形品の側面断面図である。

＜基本構造＞
本実施の形態では、予備成形品１０に対して熱源又は冷却源等の熱移動源から熱エネルギーの授受を行いながら、金型等により所定の形状を付与することにより、最終的な成形目的物である樹脂成形品１００を得る。
図１は、本実施の形態における予備成形品１０において、金属粒子１２の打ち込みを説明するための図である。
また、図２は、本実施の形態において、その予備成形品１０を溶融して流動性を高くした上で、磁場を印加した状態を示す図である。
以下、その予備成形品１０の基本構造について、図を用いながら詳細に説明する。
なお、本図を含め、本実施の形態の説明に用いられる図においては、図に向かって上下方向を垂直方向とし、左右方向を水平方向とする。

予備成形品１０は、主に合成樹脂からなる固化前の粘度の高い流体状の樹脂成形材１１と、その樹脂成形材１１に混錬又は撒布される金属粒子１２と、その樹脂成形材１１の表面の全部又は一部を被覆する金属網状部材１３とを有して構成されるものである。
図１では、金属粒子１２の動きをわかりやすくするために、金属網状部材１３については図示を省略している。なお、金属網状部材１３は、本実施の形態における予備成形品１０には必須の構成要素である。
また、これら図においては、金属粒子１２は、全ての大きさが略等しい球形（断面円形）で表現されているが、あくまでも最密充填を説明するためであり、その大きさ及び形状についてはこれに限定されない。すなわち、これら金属粒子１２の形状・大きさは、それぞれ異なり、バラつきがあってもよい。ただし、金属粒子１２同士は、樹脂成形材１１の表面においては、互いに接して最密充填で配されているものとする。

樹脂成形材１１は、合成樹脂を主成分とする固化前の粘度の高い流体状の樹脂材である。この合成樹脂は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
また、樹脂成形材１１は、合成樹脂のみで構成されるものであってもよいし、金属粒子１２、さらには他の補強材や充填材が均一に混錬されたコンパウンドであってもよい。

金属粒子１２は、高熱伝導体かつ強磁性体の金属の粒子である。すなわち、鉄、コバルト又はニッケル等の、一般的な合成樹脂よりも極めて熱伝導率の高い高熱伝導体であって、磁場の影響を受けて磁力線の発生方向に沿って移動する強磁性体の金属粒子である。
予備成形品１０を製造するとき、金属粒子１２は、単に樹脂成形材１１に混錬されるだけではなく、必ず「打ち込み」の作業を経て樹脂成形材１１の表面から内部（中心部）へ略垂直下方向に押入される。

この「打ち込み」とは、具体的には以下のように行われる。まず、固化前の粘度の高い流体状の樹脂成形材１１の表面に金属粒子１２を撒布する。そして、例えばローラ等でその撒布した金属粒子１２上から略垂直下方向に局部的に圧力を印加して樹脂成形材１１の内部へ押入する。
この作業を繰り返すと、金属粒子１２が撒布された樹脂成形材１１表面は、金属粒子１２がほぼ最密充填で配される。つまり金属粒子１２が互いに接触した状態で配される。
一方、樹脂成形材１１の内部方向には、前述の金属粒子１２が最密充填で配された表面から金属粒子１２が互いに接した状態で連なっている。

ところで、本実施の形態において、金属粒子１２に対して「局部的に」、すなわち極めて小さな面積に対して所定の圧力を印加することが必須の条件となっているのには、次のような理由がある。
金属粒子１２の撒布・押圧を繰り返すと、前述のように樹脂成形材１１の表面には金属粒子１２が最密充填で配され、樹脂成形材１１の表面においては、もはや新たな金属粒子１２が入り込む空間がほとんど残されていない状態となる。この状態で、さらに金属粒子１２を撒布し、局部的に圧力を印加すると、その圧力が印加された金属粒子１２が略垂直下方向に樹脂成形材１１の内部へ埋入する。加えて、この新たに埋入した金属粒子１２が、この既に埋入している金属粒子１２に接触し、さらに垂直下方向に樹脂成形材１１の内部へ押し込む。
その結果、図に示すような状態、すなわち、金属粒子１２が互いに接触し、連なった状態を保ちながら、略垂直下方向に樹脂成形材１１の内部へ押し込まれた状態となる。
仮に局部的に圧力を印加しない場合、すなわち樹脂成形材１１の表面全体に一様に圧力を印加するような場合には、新たに撒布された金属粒子１２が、樹脂成形材１１表面に最密充填で配された金属粒子１２が全体的に略垂直下方向へ押し込まれるので、樹脂成形材１１表面付近の金属粒子１２の層が全体的に厚くなっていくだけであり、前述のような金属粒子１２による樹脂成形材１１の内部への連なりは形成されない。
このようにして金属粒子１２が連なったまま内部方向へ打ち込まれていくことは、後述する金属粒子による立体網目構造の構築に重要な役割を果たすものであるから、金属粒子１２に対し「局部的に」圧力を印加することが必須の条件となるのである。

図１には、その金属粒子１２に対して局部的に圧力を印加した場合における圧力の伝達方向が矢印で示されている。
図に示すように、樹脂成形材１１の表面に配される金属粒子１２に略垂直下方向に向けて局部的に圧力が印加されると、その圧力は、その圧力が印加された金属粒子１２に接し下方に位置する他の金属粒子１２に伝達する。この下方で接する金属粒子１２が複数ある場合には、その加えられた圧力の分力が、それら複数の金属粒子１２にそれぞれ伝達する。
この伝達先の金属粒子１２の上方に接した金属粒子１２が複数ある場合には、それぞれの圧力が伝達し、これらの合力が、その伝達先の金属粒子１２のさらに下方で接する金属粒子１２に伝達する。
このように局部的に印加された圧力が伝達することにより、前述のように、金属粒子１２が樹脂成形材１１の内部方向へ打ち込まれていく。

そして、以上のように金属粒子１２が樹脂成形材１１の内部へ打ち込まれた状態、かつ、樹脂成形材１１が溶融し粘度が下がった状態で、予備成形品１０を磁力線が貫通するように磁場を印加すると、図２に示すように、金属粒子１２が移動を開始し、磁極面を出発面としてチェーン状に集合する。ここで、磁極面とは、磁場を印加する磁極の面をいう。

前述の予備成形品１０を磁力線が貫通するような磁場が印加されると、表層部において最密充填で配されている金属粒子１２は磁極面方向に引き寄せられてそのままの状態を保つ。
また、樹脂成形材１１に打ち込まれた、又は予め混錬された金属粒子１２のうち、上記磁極面と距離の近いものは、その近いものから順々に磁極面方向に引き寄せられて移動し、既に樹脂成形材１１の表面に最密充填で配されている金属粒子１２と連接する。
一方、上記磁極面から離れており、かつ既にチェーン状の集合体（以下、単にチェーンという）を形成している他の金属粒子１２と距離の近い金属粒子１２は、その近いものから順々に、チェーンを形成する最も距離の近い他の金属粒子１２に引き寄せられて移動し、そのチェーンの一部を構成していく。

金属網状部材１３は、高熱伝導体かつ強磁性体の金属（鉄、コバルト又はニッケル等）の針金が格子状又はハニカム状等に編まれて構成される部材である。この網目のピッチは、一定幅に保たれている。
この金属網状部材１３で樹脂成形材１１の表面を被覆し、その被覆された表面に、上記打ち込みが行われ、金属粒子１２が最密充填で配される。
以下、この金属粒子１２が最密充填で配され、金属網状部材１３で被覆された樹脂成形材１１の表面部分及びその表面近傍を表層部という。
この表層部は、上記の通り、高熱伝導体である金属粒子１２が最密充填で配されるとともに、高熱伝導体の金属製の金属網状部材１３で被覆されているので、境界条件、すなわち熱移動源との間の熱エネルギーの授受の条件が著しく改善する。
加えて、前述の通り、磁極面を出発面として高熱伝導体である金属粒子１２同士が互いに直接接触しながらチェーンが形成されることから、前述の境界条件が改善された表層部と、樹脂成形材１１の内部との間でも迅速かつ均一な熱エネルギーの授受が行われ、予備成形品１０に高熱伝導性機能が付与される。

また、金属網状部材１３で樹脂成形材１１の表面を被覆することにより、成形完了後の樹脂成形品１００の耐応力を向上させることができる。すなわち、樹脂成形品１００に対して略垂直方向にはたらく加圧応力を分散させるとともに、略水平方向にはたらく応力に対しても補強することができ、樹脂成形品１００全体としての耐強度を向上させることが可能となっている。
なお、この金属網状部材１３の表面及び前述の金属粒子１２の表面は、界面相溶性を増すよう処理されているものとする。

＜金属粒子による立体網目構造の構築方法＞
図３は、本発明の実施の形態における金属粒子による立体網目構造の構築方法の各工程の予備成形品１０を示す側面図であって、（ａ）は、樹脂成形材１１に金属網状部材１３を取り付ける工程を示し、（ｂ）は、樹脂成形材１１に金属粒子１２を打ち込む工程を示し、（ｃ）は、予備成形品１０を溶融させ磁場を印加する工程を示す。なお、本図で示される例はあくまでも一例である。
以下、本図に沿って、本実施の形態における金属粒子による立体網目構造の構築方法について詳細に説明する。
なお、本図の例では、説明を簡略化するために、予備成形品１０及び樹脂成形品１００を平板状としているが、予備成形品１０及び樹脂成形品１００の形状は、当然のことながらこれに限定されない。

まず、図３の（ａ）に示すように、平板状の樹脂成形材１１の表裏両面に、同様に平板状の金属網状部材１３を取り付け、樹脂成形材１１の全部又は一部を被覆する。このとき、金属網状部材１３を固化前の粘度の高い流体状の樹脂成形材１１に押し当てて金属網状部材１３の一部を埋入させて取り付ける。

次に、平板状の樹脂成形材１１の表裏両面に取り付けた金属網状部材１３の上から金属粒子１２を撒布し、この撒布した金属粒子１２上から例えばローラ等で局部的に略垂直方向へ圧力を印加する。金属粒子１２は、金属網状部材１３の網目の間から樹脂成形材１１に埋入する。
この金属粒子１２の撒布・圧力の印加を繰り返すと、図３の（ｂ）に示すように、その撒布・圧力の印加がされた樹脂成形材１１の表面において金属粒子１２が最密充填で配される。また、その局部的に圧力が印加された金属粒子１２が樹脂成形材１１内に埋入するとともに、この埋入された金属粒子１２が既に埋入されている他の金属粒子１２を接したまま樹脂成形材１１の内部へ押し込み、所謂「打ち込み」が行われた状態となる。

次に、熱移動源から予備成形品１０に対し熱エネルギーを加える等して、樹脂成形材１１を溶融させるとともに、図３の（ｃ）に示すように、予備成形品１０を貫通する方向に磁力線が発生するよう磁場を印加する。
そうすると、金属粒子１２は、溶融して流動性のある状態となった樹脂成形材１１中を移動し、磁極面を出発面としてその磁力線の方向に沿って両表層部を掛け渡すようにチェーンを形成する。
すなわち、表層部において最密充填で配されている金属粒子１２は磁極面方向に引き寄せられてそのままの状態を保つ。樹脂成形材１１内に予め混錬された金属粒子１２及び内部へ打ち込まれた金属粒子１２のうち、表層部の金属粒子１２と距離が近いものは、その近いものから順々に、その表層部の金属粒子１２へ引き寄せられ、その表層部を形成する金属粒子１２の一部となる。
ここで、金属網状部材１３は、互いに非平行に配された針金が例えば格子状に編まれてなるものであるが、図３の（ｃ）に示すように、表裏両面に取り付けられた金属網状部材１３間において、針金が交差した箇所間の間隔ｄ１は、その他の金属網状部材１３間の間隔ｄ２よりも狭い。
従って、予備成形品１０が設置する場所にはたらく磁界が平等磁界であるとすると、その非平行に配された針金が交差した（重なった）箇所間では、他の箇所と比べて強い磁力が生じるため、金属粒子１２のチェーンは、磁極面のうち、その針金の交差箇所を出発点として形成される。
そして、樹脂成形材１１内に予め混錬された金属粒子１２及び内部へ打ち込まれた金属粒子１２のうち、表層部の金属粒子１２と離れているもので、前述のチェーンと距離の近いものは、その近いものから順々に、そのチェーンを形成する金属粒子１２に引き寄せられ、そのチェーンの一部を形成する。

このように、金属粒子１２のチェーンは、主に金属網状部材１３の網目の交差箇所において形成されるため、金属網状部材１３の網目のピッチを規則正しく一定に構成することにより、チェーンも水平方向において一定間隔で規則正しく形成され、予備成形品１０（樹脂成形品１００）内に金属粒子１２による立体網目構造が構築される。この結果、予備成形品１０における熱エネルギーの授受を迅速かつ均一に行うことが可能となる。

加えて、針金の交差箇所を出発点としてチェーンを規則正しく形成するためには、予備成形品１０が設置される場所において平等磁界が発生するように磁場を印加することが好ましい。

また、この予備成形品１０を溶融し磁場を印加する工程において、同時に金型等により形状を付与したり、樹脂を固化させたりするようにしてもよい。

前述のように、金属粒子１２は、予備成形品１０の表裏面の両表層部を掛け渡すようにチェーンを形成するが、一部は完全に掛け渡されずに一方の表面から延成した錐体を形成する。すなわち、一方の表面からいわゆる竹の子状に盛り上がったり、あるいは鍾乳石状に垂れ下がったりして、その金属粒子１２の集合体の先端は、他方の表層部に達することなく予備成形品１０の厚さ方向の中間程度まで延びた状態に留まる。
このように形成された金属粒子１２の錐体状の集合体は、優れた熱伝導性を有する金属粒子１２により構成されているとともに、その側面は熱を伝達するのに十分な熱通過面積を確保している。
従って、金属粒子１２の密度が低い等の理由により、チェーンを形成できずに、錐体状の集合体が形成された場合であっても、樹脂成形材１１の内部深くに至るまで熱エネルギーの授受を迅速に行うことが可能となっている。

＜他の実施の形態＞
次に、他の実施の形態における予備成形品１０及びこれを用いた金属粒子による立体網目構造の構築方法について説明する。

（１）真空室の設置
他の実施の形態として、金型等の予備成形品１０に形状を付与する器具や装置に以下の構成を加えることができる。
すなわち、これら器具や装置全体を真空室で被って真空室内の脱気を行うことにより、予備成形品１０の形状の付与や固化を真空条件下で行う。

図４は、空気の存在する通常の条件下における予備成形品１０の側面断面図である。
図に示すように、予備成形品１０には、金属粒子１２が多数存在している。このうち、予備成形品１０の内部では、この多数の金属粒子１２間の空間は、樹脂成形材１１（樹脂）で埋められている。
一方、予備成形品１０の表層部には、前述のように、金属粒子１２が最密充填に近い状態で配されているが、これら金属粒子１２間の空間（間隙）は、樹脂成形材１１（樹脂）で埋められずに空気が存在している。この空気は、金属粒子１２や樹脂成形材１１（樹脂）に比べて熱伝導性の点において劣るものである。
このため、通常空気の存在下においては、予備成形品１０の両表層部に存在する空気が、予備成形品１０と熱移動源との間の熱エネルギーの授受を妨げ、形状の付与や固化の障害となるおそれがある。
従って、前述のように、予備成形品１０に形状を付与する器具や装置を真空室内に設置して、真空条件下で形状の付与や固化等を行うことにより、熱エネルギーの授受の妨げとなる空気を排除し、良好な形状の付与及び固化を行うことが可能となる。

（２）合成樹脂製の網状部材
また、他の実施の形態として、予備成形品１０を以下のように構成することができる。
すなわち、本実施の形態では、金属網状部材１３を金属製としたが、この他の実施の形態においては、樹脂成形材１１に用いられる合成樹脂と同様の樹脂を網目状に成形したものを用いる。

本実施の形態によれば、樹脂成形材１１の全部又は一部を被覆した前述の樹脂製の網状部材の網目の間から金属粒子１２を垂直方向へ打ち込む。従って、樹脂成形材１１を溶融させて流動性の高い状態としながら、予備成形品１０を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加すると、磁極面においてその網目の間に該当する位置を出発点として金属粒子１２のチェーンが形成されていく。
また、熱移動源との間で熱エネルギーの授受を行って、樹脂成形材１１が溶融して流動性の高い状態となると、樹脂製の網状部材は、樹脂成形材１１とともに溶融し、最終的には樹脂成形材１１と一体化して樹脂成形品１００を形成する。
最終的な成形物である樹脂成形品１００に、金属網状部材１３が使用できない場合には、このように網状部材を樹脂製にすることで、各種用途に応じた樹脂成形品１００を製造することができる。
なお、その網状部材を構成する合成樹脂の種類は、樹脂成形材１１を構成する合成樹脂と同一種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。

＜実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施の形態によれば、予備成形品１０の表層部には、金属網状部材１３が被覆されるとともに、外部から機械力で打ち込まれた金属粒子１２が最密充填で配されるので、熱移動源と予備成形品１０との境界条件を大幅に改善することができる。また、磁極面を出発面とし、金属網状部材１３の針金の交差箇所を出発点として規則正しくチェーンや錐体状の集合体が形成され、金属粒子１２による立体網目構造が構築されるので、前述の熱移動源と表層部との間で迅速かつ均一に授受された熱エネルギーについて、表層部と樹脂成形材１１の内部（中心部）との間でもまた迅速かつ均一に授受することが可能となる。
このように、予備成形品１０は、熱移動源との間で迅速かつ均一に熱エネルギーの授受を行うことができるので、熱移動源と直接接触する表層部の温度と、直接接触しない内部の温度との温度差を迅速になくすことが可能となる。従って、予備成形品１０において、局所的に温度のムラが生じることなく全体的に均一の温度下で形状の付与や固化等を行うことができ、樹脂材の温度不均一に起因する「そり」、「ひけ」及び局所的な流動性の低下等の発生、並びに成形収縮の局在化を防止することができる。つまり、従来の樹脂そのものの分子構造を改良するものや単なるコンポジットとは全く異なり、金属粒子１２及び金属網状部材１３を樹脂外部から加えることにより、樹脂成形品１００の原料に高熱伝導性をはじめとする成形に効果的な機能を付与し、高品質の樹脂成形品１００を提供することを可能としている。
また、一般に形状付与・固化工程においては、樹脂成形材１１内に成形圧力によるエネルギーが蓄積する。本実施の形態によれば、前述の通り、樹脂成形材１１内に高熱伝導体である金属粒子１２による立体網目構造を構築することから、前述の樹脂成形材１１内に蓄積されたエネルギーを熱エネルギーとして短時間で放出することができる。その結果、形状付与・固化工程における粘弾性挙動による記憶現象の発現を抑止し、樹脂の経年変化における信頼性を向上させた良好な成形品を成形することが可能となる。

また、樹脂成形材１１内における金属粒子１２の密度が小さい等の理由から、両表層部間を掛け渡したチェーンが形成されずに、竹の子状や鍾乳石状の錐体状の集合体が形成される場合があるが、このような場合であっても、錐体状の集合体の側面は、熱エネルギーの授受に十分な熱通過面積を確保しているので、予備成形品１０に高熱伝導性機能を付与することができる。

また、前述のように、金属粒子１２による立体網目構造を構成することから、熱エネルギー授受による伝達を均一化し、迅速に行い、樹脂材における局所的な成形収縮や残留応力の影響を分散し、その金属粒子による立体網目構造を形成するチェーン等で樹脂による影響を分断、分散することができ、その結果、形状付与・固化工程における粘弾性挙動による記憶現象の発現を抑止し、樹脂成形品１００の全体寸法・全体形状の成形収縮を低減させることが可能となる。
また、形状付与工程後半、固化工程での成形品内に蓄積された成形エネルギーを放出するので、記憶現象、経年変化の発現をも抑止する。

また、本実施の形態における予備成形品１０は、樹脂成形材１１に金属粒子１２が混錬及び撒布されるとともに、金属網状部材１３が樹脂成形材１１の表面の全部又は一部を被覆しているので、予備成形品１０全体の強度を向上させることができる。
また、金属粒子１２のチェーン及び錐体状の集合体は、金属網状部材１３の針金の重なり部分を出発点として形成されることから、網目のピッチが均一に調整されている金属網状部材１３を用いることにより、その金属粒子１２のチェーン及び錐体状の集合体をそのピッチ間隔で均一に形成することができる。熱エネルギーの授受は、主としてその均一な間隔で形成されたチェーン及び錐体状の集合体を介して行われることから、成形が行われる各工程において予備成形品１０全体を均一に加熱又は冷却することが可能となる。

なお、上記の実施例は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施例は、これ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種々変形して実施することが可能となる。

例えば、予備成形品１０の熱伝導率を向上させるときには、混錬及び撒布する金属粒子１２を増量し、網目のピッチの狭い金属網状部材１３を用いるようにすればよい。この場合、予備成形品１０は、樹脂成形材１１よりも高熱伝導性機能を有する金属粒子１２の含有比率が増し、金属粒子１２のチェーン間の間隔の狭い細かい金属粒子による立体網目構造が形成されるので、予備成形品１０の熱伝導率が向上する。また、この場合、樹脂成形品１００の強度も向上する。
一方、樹脂成形品１００の引張張力（靭性）を向上させるときには、混錬及び撒布する金属粒子１２を減量し、網目のピッチの広い金属網状部材１３を用いるようにすればよい。この場合、予備成形品１０内の樹脂成分の含有比率が増し、金属粒子１２のチェーン間の間隔の広いゆるやかな金属粒子による立体網目構造が形成されるので、樹脂成形品１００の靭性が向上する。

１０ 予備成形品
１１ 樹脂成形材
１２ 金属粒子
１３ 金属網状部材
１００ 樹脂成形品

Claims (3)

1. 強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成される金属網状部材を、主に合成樹脂からなる樹脂成形材の全部又は一部に取り付ける金属網状部材取付工程と、
   前記金属網状部材取付工程の前後において、前記金属網状部材で被覆された前記樹脂成形材の表面に、強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子を撒布する金属粒子撒布工程と、
   前記撒布した金属粒子上から局部的に圧力を印加し、前記樹脂成形材の表面において前記金属粒子を最密充填で配するとともに、前記金属粒子を前記樹脂成形材の表面から内部へ互いに接触しながら連なった状態で埋入させる圧力印加工程と、
   前記樹脂成形材との間で熱エネルギーの授受を行って、該樹脂成形材を溶融させる溶融工程と、
   前記樹脂成形材を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加して、前記樹脂成形材の内部においてチェーン状又は錐体状の前記金属粒子の集合体を形成して前記金属粒子による立体網目構造を構築する金属粒子立体網目構造構築工程とを有することを特徴とする樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法。
2. 前記溶融工程及び前記金属粒子立体網目構造構築工程は、真空条件下で行うことを特徴とする請求項１記載の樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法。
3. 主に合成樹脂からなる樹脂成形材と、該樹脂成形材に含有される強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子と、強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成され前記樹脂成形材の全部又は一部を被覆する金属網状部材とを有して構成され、
   前記金属粒子は、前記樹脂成形材内において立体網目構造を構築していることを特徴とする樹脂成形品。