JP2020055961A - 制御された熱伝導率分布を有する樹脂シート及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、熱伝導率を場所によって高度に制御した樹脂シート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 単一の組成を有し、且つ熱伝導率が場所により異なる樹脂シートであって、該熱伝導率が前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が存在することを特徴とする樹脂シート、及び、磁気異方性を有する充填材を含有する樹脂組成物をシート成形し、該成形体の一又は複数の所用箇所についてバルク超伝導体磁石により前記磁気異方性を有する充填材を磁場配向して、前記所用箇所に熱伝導率が樹脂シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域を形成させることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【選択図】 図２

Description

本発明は、制御された熱伝導率分布を有する樹脂シート及びその製造方法に関する。
近年、自動車、飛行機、電子部品などに使われる材料は、様々な面で高性能化が求められている。特に、電子部品や装置などから出る熱を放熱または断熱するのに用いる材料の特性は年々高性能化が求められている。中でも、特定の部位では熱を逃がし、特定の部位では断熱するといった、材料の熱伝導率を高度に制御する技術が求められている。
熱伝導率を制御する方法の一つとして、磁場を利用する方法が挙げられる（特許文献１〜３）。特許文献１や特許文献２の技術では、１０Ｔの超電導コイル磁石を用いて、異方性のある充填材を配向した樹脂成形体を作成する方法が開示されている。しかし、これらの方法では超伝導コイルの均一の磁場によって繊維が均一に配向し、得られるシートの熱伝導率は一定になるため高度な熱伝導率の制御は難しい。また、構造上、超伝導コイル磁石のボアに入る部材でなければ配向することはできない。特許文献３では、強磁性体被覆炭素繊維を樹脂材料中で配向させる方法が開示されている。しかし、充填材を強磁性体で被覆しなければ十分に配向できず、コストや材料の特性に大きな制限がかかる。
また、熱により熱伝導率が変化する材料を用いることも知られている（特許文献４）、この方法では、熱による液晶高分子の熱伝導率の変化を利用している。しかし、この方法では、大幅な熱伝導率の変化や場所による制御はできない。
更に、樹脂の流動を利用する方法も知られている（特許文献５）。この方法は、射出時の流動を用いる方法であり、この方法では、射出成形時の金型内部の流動に合わせて繊維が配向するため、特定の形状における完全な配向の制御は難しい。また、使える樹脂は流動性の高いものに限定される。
このように、樹脂シートに用いる材料の熱伝導率を位置によって制御できるような技術は殆ど知られておらず、その開発が求められている。
特開２００４−２５５６００号公報 特開２００６−３３５９５７号公報 特開２０００−１４１５０５号公報 特開２０１６−５６３５２号公報 特開２０１４−１２４７８５号公報
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、熱伝導率が場所によって高度に制御された樹脂シート及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、バルク超伝導体磁石により磁気異方性を有する樹脂組成物を局所的に磁場配向することで、厚さ方向が高熱伝導率の箇所を自在に構成した樹脂シートを作成することができることを見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は、下記の樹脂シート及びその製造方法を提供する。
１．単一の組成を有し、且つ熱伝導率が場所により異なる樹脂シートであって、該熱伝導率が前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が存在することを特徴とする樹脂シート。
２．前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域の最低単位面積が、０．２ｃｍ2以上である上記１記載の樹脂シート。
３．前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域の面積が、シート全体の面積の１〜５０％である上記１又は２記載の樹脂シート。
４．前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が、熱伝導率５Ｗ／ｍＫ以上である箇所を有している上記１〜３のいずれかに記載の樹脂シート。
５．熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上の領域と２Ｗ／ｍＫ以下の領域とを有している上記１〜４のいずれかに記載の樹脂シート。
６．樹脂シートの外周縁より離間して閉ループで囲まれた熱伝導率５Ｗ／ｍＫ以上である領域が一又は複数存在している上記１〜５のいずれかに記載の樹脂シート。
７．前記閉ループで囲まれた領域の最小の熱伝導率と、該領域より外側の領域の最大の熱伝導率との差が３Ｗ／ｍＫ以上である上記６記載の樹脂シート。
８．上記６記載の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上である閉ループで囲まれた領域を切り取ることにより得られる樹脂シート。
９．前記樹脂シートが、磁気異方性を有する充填材を含有する樹脂組成物の硬化物である上記１〜８のいずれかに記載の樹脂シート。
１０．前記磁気異方性を有する充填材が、前記樹脂シートの厚さ方向に配向している上記９記載の樹脂シート。
１１．前記磁気異方性を有する充填材が、炭素繊維、アルミナ繊維、窒化アルミニウムウィスカー、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブ、鱗片状窒化ホウ素、板状凝集窒化ホウ素、鱗片状黒鉛、グラフェン、板状アルミナから選ばれる少なくとも１種の充填材である上記９又は１０記載の樹脂シート。
１２．前記樹脂シートの樹脂成分が、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂である上記１〜１１のいずれかに記載の樹脂シート。
１３．樹脂シートの厚さが２０ｍｍ以下である上記１〜１２のいずれかに記載の樹脂シート。
１４．磁気異方性を有する充填材を含有する樹脂組成物をシート成形し、該成形体の一又は複数の所用箇所についてバルク超伝導体磁石により前記磁気異方性を有する充填材を磁場配向して、前記所用箇所に熱伝導率が樹脂シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域を形成させることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
１５．樹脂組成物が液状樹脂組成物であり、該液状樹脂組成物をフィルム上に塗布し、該液状樹脂組成物の塗布体の一又は複数の所用箇所を磁場配向した後、前記液状樹脂組成物を硬化するようにした上記１４記載の樹脂シートの製造方法。
本発明は、バルク超伝導体磁石の中心に集中した磁場を利用し、厚さ方向が高熱伝導率である箇所を自在に構成した樹脂シートを作成できるもので、本発明によれば、単一の組成を有し、且つ熱伝導率が場所により異なる樹脂シートを提供することができる。これは、熱伝導率が異なる樹脂シートを接着剤などで接合させたものではなく、組成が単一であることが特徴の一つである。このように、本発明では、高熱伝導率の箇所を自在に構成した樹脂シートを与える。
熱伝導率の測定方法を説明するための一例を示す概念図であり、図中点線（符号Ｌ）より下側の領域が樹脂シートを表す。 （ａ）〜（ｃ）は、樹脂シートの外周縁より内側にある閉ループで囲まれた高熱伝導率領域の例を示す概念図であり、（ｄ）〜（ｆ）は、領域の一部が樹脂シートの外周縁と交差または重複した状態で囲まれた高熱伝導率領域の例を示す概念図である。 バルク超伝導体磁石の磁束密度の様子を表す概念図である。 シート状の樹脂成形体の側面図である。 本発明に用いる製造装置の一例を示す概略側面図である。 本発明において、磁場配向する場合の状態を示す俯瞰図である。 樹脂成形体に磁場を印加し、シートに複数個所の高熱伝導領域を作成させる場合の概念図である。 実施例１で得られた各位置におけるシートの厚さ方向の熱伝導率分布図を示す。 実施例２で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例３で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例４で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例５で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例６で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例７で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例８で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例９で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 実施例１０で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。 比較例１で得られた各位置におけるシートの熱伝導率分布図を示す。
以下、本発明につき、更に詳しく説明する。
本発明の樹脂シートは、放熱シートとして有効に用いられるもので、シート全体の平均の熱伝導率より１Ｗ／ｍＫ以上高い熱伝導率を有する領域が存在することが特徴である。本発明の樹脂シートは、かかる高熱伝導率の領域を有する樹脂シートを使用する状況に応じて、様々な熱伝導率特性を付与することができる。
なお、本発明において、樹脂シートの熱伝導率とは、下記の方法によって測定した前記樹脂シートの厚さ方向の熱伝導率を指すものとする。
［熱伝導率の測定方法］
まず、図１に示すように樹脂シートを一定面積の正方形の領域に区分けする。この際、正方形で区分けできない端の部分や曲線部分は測定対象外とする。区分けされた正方形の面積は、０．１〜４ｃｍ2の範囲であることが好ましく、測定のしやすさの観点から、１ｃｍ2に区分けするのが好ましい。
前記正方形の領域毎にレーザーフラッシュ法により厚さ方向の熱伝導率を測定する。得られた値（Ｗ／ｍＫ）は小数点第二位を四捨五入する。
上記の方法で測定した各領域の熱伝導率の平均値がシート全体の平均熱伝導率となる。
ここで、「熱伝導率が、前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が存在」とは、区分けした正方形の領域の少なくとも一つの熱伝導率が「シート全体の平均の熱伝導率」よりも１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が存在しているということを意味する。
なお、シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域の最低単位面積は０．２ｃｍ2以上であることが好ましい。本発明における最低単位面積とは、前記領域が０．２ｃｍ2以上の面積の正方形領域で観測されることを意味する。この場合、前記最低単位面積は、０．２〜３ｃｍ2、特に、０．５〜１ｃｍ2であることがより好ましい。中でも、特定の部位のみから熱を逃がす観点から、前記シート全体の平均熱伝導率より１Ｗ／ｍＫ以上高い熱伝導率を有する領域の面積が、シート全体の面積の１〜５０％であることが好ましく、より好ましくは５〜４５％、更に好ましくは１５〜４０％である。更に、熱伝導率が、前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が５Ｗ／ｍＫ以上である箇所を有していることが好ましく、より好ましくは７Ｗ／ｍＫ以上、更に好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である箇所を有していることである。
本発明の樹脂シートにおいて、樹脂シートの外周縁より離間した閉ループで囲まれた熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上である領域が一又は複数存在していることが好ましい。具体的には、Ｘを５以上の任意の整数として一つ選択した時、前記樹脂シートの熱伝導率がＸ Ｗ／ｍＫ以上の領域であって、樹脂シートに閉ループを境界とするものが一つまたは複数存在していることが好ましい。本発明における「樹脂シートの熱伝導率がＸ Ｗ／ｍＫ以上の領域であって、シート内部に閉ループを境界とするものが存在する」とは、熱伝導率を測定した各正方形の領域で熱伝導率がＸ Ｗ／ｍＫ以上であり、上下左右で隣接して連続した領域の境界がシートの外周部と交差または重複せず、閉ループとなるものが存在することを意味する（図２（ａ）〜（ｃ））。この場合、図２（ｃ）のように、全てがＸ Ｗ／ｍＫ以上の領域ではなく、その領域の内部にＸ Ｗ／ｍＫ未満の低熱伝導率領域が存在するもの（図２（ｃ）の樹脂シートの概念図では、あたかも穴の空いているに表されている。）が含まれる。即ち、熱伝導率の高い領域がスポットとしてシート内部に存在していることを意味する。一方、図２（ｄ）〜（ｆ）は、熱伝導率の高い部分が樹脂シートの外周縁と交差または重複している領域の例を示す。
また、断熱性と放熱性をより明確にする観点から、前記閉ループを境界とする領域の内部の最小の熱伝導率と、領域の外部の最大の熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上異なることが好ましい。
なお、適宜使用状況に応じて、上記ＸＷ／ｍＫ以上の領域を切り出して用いても良い。樹脂シートの厚さは特に限定されないが、熱伝導の観点から２０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がさらに好ましい。なお、樹脂シートの厚さは、０．０５ｍｍ以上、特に、０．１ｍｍ以上が好ましい。
本発明における樹脂シートに用いる樹脂組成物は、熱硬化樹脂組成物、光（ＵＶ）硬化樹脂組成物または電子線硬化樹脂組成物から選ばれる。これらの樹脂組成物は、加熱、またはＵＶレーザー、電子線レーザーなどの照射により硬化もしくはＢステージ化することによって固形化する。
前記樹脂組成物は、硬化性樹脂と後述する磁気異方性を有する充填材を含有する。硬化性樹脂としては、特に限定されないが、熱硬化性シリコーン樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、ＵＶ硬化エポキシ樹脂、ＵＶ硬化シリコーン樹脂、電子線硬化シリコーン樹脂などが挙げられ、中でも熱硬化性シリコーン樹脂が好ましく用いられる。この場合、硬化性樹脂としては、液状のものを使用することができる。また、樹脂組成物は、硬化性樹脂の種類に応じた硬化剤や添加剤を配合することができる。硬化性樹脂の硬化後の特性は、プラスチック状、ゴム状、ゲル状のいずれの物も用いることができる。
前記樹脂組成物に添加する磁気異方性充填材は、結晶磁気異方性及び／又は形状磁気異方性を有し、磁場を印加することで一方向に配向する充填材を用いる。これらの充填材の配向を一方向に制御することで、熱伝導率を制御することができる。
結晶磁気異方性を有する材料としては、結晶性無機物や、有機物単結晶などの結晶性有機物が挙げられる。また、形状磁気異方性を有する充填材としては、セルロースナノファイバー、炭素繊維、アルミナ繊維、窒化アルミニウムウィスカー、金属ナノワイヤーなどの繊維状物質；カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブなどのナノチューブ系物質；鱗片状窒化ホウ素、板状凝集窒化ホウ素、鱗片状黒鉛、グラフェン、板状アルミナなどの板状または柱状物質が挙げられる。繊維状物質や板状または柱状物質が好ましく、熱伝導率の観点から炭素繊維が特に好ましい。
中でも、軸方向に５００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有するピッチ系炭素繊維を用いるのが好ましい。また、炭素繊維の長さは、熱伝導率の観点から５０μｍ以上のものを用いるのが好ましい。
磁気異方性充填材の配合量は、硬化性樹脂１００質量部に対して、５０〜３００質量部、特に、７５〜２００質量部であることが好ましい。
なお、樹脂硬化物の強度の向上等のため、充填材として、球状シリカなどの磁気異方性のない充填材を併用しても良い。
以下、本発明の製造方法の例について、図３〜７を用いて具体的に説明する。
上記の熱伝導率が場所により異なる樹脂シートについては、バルク超伝導体磁石により磁気異方性を有する充填材をシート内部で部分的に磁場配向することにより作成するのが好ましい。
前記バルク超伝導体磁石は、超伝導体を超伝導コイル等の磁場下で着磁し、磁極として用いるものである。一度着磁すると、冷却状態において半永久的に強い磁束密度を有する磁石が得られる。着磁方法としては、パルス着磁、超電導コイル磁石による着磁などが挙げられるが、捕捉される磁束密度の大きさから超電導コイル磁石で着磁を行うのが好ましい。着磁に用いる超伝導コイル磁石の磁束密度は６Ｔ以上のものを用いるのが好ましい。６Ｔより小さいと、着磁後のバルク超伝導体磁石の磁束密度が不十分となるおそれがある。
図３に示したように、通常バルク超伝導体磁石の磁場は中心部分のみ強く、かつ面に対して垂直である。そのため、樹脂シートの目的の箇所を部分的に配向し、熱伝導率を向上させるのに利用することができる。
バルク超伝導体磁石に用いる超伝導体としては、特に限定されないが、ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ＲＥはＹ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｅｒのうちから選ばれる１種以上）、ＭｇＢ2系、ＮｂＳｎ3系、鉄系の超伝導体等を用いることが好ましく、価格や製造方法の簡便さ、磁束密度の強さから、ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系を用いることがさらに好ましい。
バルク超伝導体磁石の形状や大きさとしては、特に限定されないが、磁場の強度の観点から、直径４ｃｍ以上、特に、５〜１２ｃｍの円板状のものを用いるのが好ましい。
まず、図４に示すように、前記樹脂組成物からなるシート状の樹脂成形体３を作成する。また、樹脂成形体３の少なくとも上面をカバー材２でカバーするのが好ましい。図４は、樹脂成形体３の上下面をカバー材２，２で被覆している。カバーをしないで樹脂組成物が露出していると、超音波振動の印加が困難であったり、超音波振動により樹脂の表面が波立ってしまい厚さが不均一になったりするため好ましくない。カバー材としては、樹脂フィルムまたは非強磁性金属板から選ばれる部材を用いるのが好ましい。樹脂フィルムの例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ポリエチレンフィルム、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルム、ＰＣＴＦＥ（ポリトリフロロクロロエチレン）フィルムなどがあり、非強磁性金属板の例としては、アルミニウム板、非磁性ステンレス板、銅板、チタン板などが挙げられる。中でも、取り扱い性や価格の観点からＰＥＴフィルムを用いるのが好ましい。なお、カバー材の少なくとも片面に離型性を付与する処理を施してもよい。また、カバー材の厚さは、２ｍｍ以下、特に、０．５〜０．０５ｍｍであることが好ましい。カバー材の厚さが２ｍｍ以下であれば、超音波振動が中心部分に充分に伝わるので好ましい。
図５は、本発明の実施の形態に配向に使用される装置の概略構成を示す側面図である。図５において、符号１はバルク超伝導体磁石であり、樹脂成形体３の一部に磁場を印加することができるようになっている。符号４は超音波振動子であり、樹脂成型体に振動を印加できるようになっている。
そして、図５及び図６に示したように、準備した樹脂成形体３の一部分にバルク超伝導体磁石１により磁場を印加する。磁場の強度の観点から、樹脂成形体３とバルク超伝導体磁石１との距離は、可能な限り近いことが好ましい。また、高熱伝導部分をシートの内側に作成するにあたり、磁石の中心部分はシートの周縁部から離れて、シート内側にあることが好ましい。
続いて、バルク超伝導体磁石１の上にある樹脂成形体３の所用箇所に超音波振動子４により超音波振動等の振動を印加する。
ここで、用いる振動は、樹脂組成物中の磁気異方性充填材を狭い領域で配向させ、充填材が配向した高熱伝導樹脂領域５を形成するのに用いる。この場合、振動としては、打撃による振動、空気振動子による振動、音波振動、空気振動などが挙げられるが、５，０００Ｈｚより高い周波数の振動を用いるのが好ましく、中でも、装置の入手の簡便さや、薄膜状態での配向を可能にする観点から２０ｋＨｚ以上の周波数の超音波振動を用いるのが好ましい。
なお、超音波振動子の印加は、樹脂成形体を加熱した状態で行っても良い。
また、磁場配向操作を数回、配向箇所を変えて行ってもよい（図７）。
その後、配向した樹脂成形体を反応硬化またはＢステージ化することで熱伝導率を制御した樹脂シートを作成することが可能である。
この場合、樹脂組成物としては、上述したように液状のものを使用することができるが、液状樹脂組成物を用いる場合は、液状のままシート状に成形し、この状態で又は半硬化した状態で磁場配向し、その後、硬化（完全硬化）する方法を採用し得る。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定するものではない。
なお、樹脂組成物の粘度は、ＪＩＳ Ｋ ７１１７−１：１９９９記載の回転粘度計により測定した２５℃における測定値である。
また、バルク超伝導体磁石としては、Ｇｄ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏの組成で直径６ｃｍのものを用意し、６．５Ｔの超伝導コイル磁石を用いて、中心磁束密度が４．５Ｔ、中心から半径１ｃｍの磁束密度が３Ｔ、中心から半径２ｃｍの磁束密度が２Ｔ、中心から半径２．５ｃｍの磁束密度が１Ｔ、中心から半径３ｃｍの磁束密度が０．１Ｔ以下に着磁したものを使用した。超音波振動子としては、通常は端子の直径が３６ｍｍ、振動数２０ｋＨｚの周波数のものを用いた。
＜実施例１＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ、ビニル基含有ポリオルガノシロキサンとヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンとの付加硬化型シリコーン樹脂、以下同様のシリコーンを用いる。）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長１００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に５ｃｍ×５ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦２．５ｃｍ、横２．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化して樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図８に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は３．７Ｗ／ｍＫであった。なお、図中、各正方形は１ｃｍ×１ｃｍの大きさであり、各正方形に示した数値は、熱伝導率（単位Ｗ／ｍＫ）を示す（以下、各実施例，比較例において同様）。
＜実施例２＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長１００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に９ｃｍ×９ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦４．５ｃｍ、横４．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図９に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は１．８Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例３＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長２００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に５ｃｍ×５ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦２．５ｃｍ、横２．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１０に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は６．２Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例４＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長２００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に９ｃｍ×９ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦４．５ｃｍ、横４．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１１に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は２．６Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例５＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長２００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に９ｃｍ×９ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦２．５ｃｍ、横２．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。続けて、バルク超伝導体磁石の中心部分が縦６．５ｃｍ、横６．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１２に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は４．２Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例６＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長４００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に９ｃｍ×９ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦２．５ｃｍ、横２．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。続けて、バルク超伝導体磁石の中心部分が縦６．５ｃｍ、横６．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１３に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は４．２Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例７＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長２００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に９ｃｍ×９ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦３．５ｃｍ、横３．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。続けて、バルク超伝導体磁石の中心部分が縦５．５ｃｍ、横５．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１４に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は３．７Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例８＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長１００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に５ｃｍ×５ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦５ｃｍ、横５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１５に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は２．２Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例９＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長１５０μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に５ｃｍ×５ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦２．５ｃｍ、横２．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１６に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は６Ｗ／ｍＫであった。
＜実施例１０＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長２００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に５ｃｍ×５ｃｍの範囲に、２ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。バルク超伝導体磁石の中心部分の上に樹脂成形体の縦２．５ｃｍ、横２．５ｃｍの位置が来るように配置した。磁石の中心部分で１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１７に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は６．３Ｗ／ｍＫであった。
＜比較例１＞
熱硬化性液状シリコーン樹脂組成物（粘度：０．４Ｐａ・ｓ）１００質量部に、軸方向の熱伝導率が９００Ｗ／ｍＫの炭素繊維（平均長２００μｍ）１００質量部を配合した樹脂組成物を離型性のある１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に５ｃｍ×５ｃｍの範囲に、１ｍｍの厚さで塗付した。塗布後、樹脂組成物を１００μｍ厚のＰＥＴフィルムでカバーし、樹脂が漏れないように周囲を両面テープで塞ぎ、樹脂成形体を作成した。樹脂成型体を直径１０ｃｍの６Ｔの超伝導コイル磁石内部に配置し、１００μｍ厚フィルムの上から超音波振動を印加した。その後、樹脂成形体を硬化し樹脂シートを得た。樹脂シートを１ｃｍ2の正方形に区分けし、各区間の熱伝導率を測定した。その結果を図１８に示す。樹脂シートの平均熱伝導率は１２．５Ｗ／ｍＫであった。
上記各実施例，比較例で得られた樹脂シートについて、下記の表１に、「炭素繊維長」、「樹脂シートの大きさ及び厚み」、「配向時のバルク超伝導体磁石の中心位置」、「磁場配向後の硬化樹脂シートの平均熱伝導率」、「熱伝導率分布」、「シートの平均熱伝導率よりも１Ｗ／ｍｋ以上高い熱伝導率を有する面積の割合」、「熱伝導率がＸＷ／ｍＫ以上の領域の境界が閉ループをなす５以上の整数Ｘの値」、及び「熱伝導率がＸＷ／ｍＫ以上の領域の境界が閉ループをなす５以上の整数Ｘの値であって、閉ループを境界とする領域の内部の最小の熱伝導率と、領域の外部の熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上異なる整数Ｘの値」の各項目を示す。
Figure 2020055961
以上の各実施例に示したように、本発明では、樹脂を接着剤などで接合することなく自在に熱伝導率の高い領域を作成することが可能である。実施例３、９のように繊維長が長くなると、高熱伝導率の領域内部と外部の領域とで３Ｗ／ｍＫ以上の大きな熱伝導率変化が可能である。また、実施例５〜７のように、複数回磁場配向を行うことで高熱伝導率の領域を広げたり、変形させたりすることが可能である。このように、本発明の技術を利用すれば、一つの樹脂成型体内で様々な熱伝導率分布を有する樹脂成型体を作成することが可能である。一方、比較例１のように超伝導コイル磁石を用いた場合は、シートの一部分だけの熱伝導率を向上させることは難しい。
１ バルク超伝導体磁石
２ カバー材
３ シート状の磁気異方性充填材含有樹脂組成物（樹脂成形体）
４ 超音波振動子
５ 樹脂成形体において充填材が配向した高熱伝導率部分

Claims (15)

  1. 単一の組成を有し、且つ熱伝導率が場所により異なる樹脂シートであって、該熱伝導率が前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が存在することを特徴とする樹脂シート。
  2. 前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域の最低単位面積が、０．２ｃｍ2以上である請求項１記載の樹脂シート。
  3. 前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域の面積が、シート全体の面積の１〜５０％である請求項１又は２記載の樹脂シート。
  4. 前記シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域が、熱伝導率５Ｗ／ｍＫ以上である箇所を有している請求項１〜３のいずれか１項記載の樹脂シート。
  5. 熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上の領域と２Ｗ／ｍＫ以下の領域とを有している請求項１〜４のいずれか１項記載の樹脂シート。
  6. 樹脂シートの外周縁より離間して閉ループで囲まれた熱伝導率５Ｗ／ｍＫ以上である領域が一又は複数存在している請求項１〜５のいずれか１項記載の樹脂シート。
  7. 前記閉ループで囲まれた領域の最小の熱伝導率と、該領域より外側の領域の最大の熱伝導率との差が３Ｗ／ｍＫ以上である請求項６記載の樹脂シート。
  8. 請求項６記載の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上である閉ループで囲まれた領域を切り取ることにより得られる樹脂シート。
  9. 前記樹脂シートが、磁気異方性を有する充填材を含有する樹脂組成物の硬化物である請求項１〜８のいずれか１項記載の樹脂シート。
  10. 前記磁気異方性を有する充填材が、前記樹脂シートの厚さ方向に配向している請求項９記載の樹脂シート。
  11. 前記磁気異方性を有する充填材が、炭素繊維、アルミナ繊維、窒化アルミニウムウィスカー、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブ、鱗片状窒化ホウ素、板状凝集窒化ホウ素、鱗片状黒鉛、グラフェン、板状アルミナから選ばれる少なくとも１種の充填材である請求項９又は１０記載の樹脂シート。
  12. 前記樹脂シートの樹脂成分が、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂である請求項１〜１１のいずれか１項記載の樹脂シート。
  13. 樹脂シートの厚さが２０ｍｍ以下である請求項１〜１２のいずれか１項記載の樹脂シート。
  14. 磁気異方性を有する充填材を含有する樹脂組成物をシート成形し、該成形体の一又は複数の所用箇所についてバルク超伝導体磁石により前記磁気異方性を有する充填材を磁場配向して、前記所用箇所に熱伝導率が樹脂シート全体の平均値より１Ｗ／ｍＫ以上高い領域を形成させることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
  15. 樹脂組成物が液状樹脂組成物であり、該液状樹脂組成物をフィルム上に塗布し、該液状樹脂組成物の塗布体の一又は複数の所用箇所を磁場配向した後、前記液状樹脂組成物を硬化するようにした請求項１４記載の樹脂シートの製造方法。
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