JP2021111532A

JP2021111532A - 緩衝材及び緩衝材の製造方法

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Publication number: JP2021111532A
Application number: JP2020003290A
Authority: JP
Inventors: 匠三國; Takumi Mikuni; 勝博丹下; Katsuhiro Tange
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2020-01-11
Filing date: 2020-01-11
Publication date: 2021-08-02
Anticipated expiration: 2040-01-11
Also published as: JP7393213B2

Abstract

【課題】単電池の温度調整を容易にすること。【解決手段】緩衝材１０は、組電池５０を構成する単電池５１の間に挟まれるシート状の緩衝材１０であって、厚み方向と直交する方向に通気性を有する。【選択図】図６

Description

本開示は、複数の単電池で構成される組電池に用いられる緩衝材とその製造方法に関する。

単電池同士の間に挟まれてそれらの接触を防止する緩衝材として、シリコーンゴムからなるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開第４５０８２２１号（段落［００１６］〜［００２０］）

ところで、組電池においては、単電池の温度が適温に調整されていると、充放電効率の低下や電池寿命の短縮が抑えられる。しかしながら、上述した従来の緩衝材では、単電池の温度調整が難しいという問題があった。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、組電池を構成する単電池の間に挟まれるシート状の緩衝材であって、厚み方向と直交する方向に通気性を有する緩衝材である。

請求項２の発明は、連続気泡構造をなし、厚み方向と直交する方向に通気性を有する発泡樹脂層を含む、請求項１に記載の緩衝材である。

請求項３の発明は、前記発泡樹脂層の表裏の最外部には、前記最外部より内側の内層部に比べて密度が高くなった高密度層が形成されている、請求項２に記載の緩衝材である。

請求項４の発明は、表裏の少なくとも一方には、前記高密度層上に金属層が積層されている、請求項３に記載の緩衝材である。

請求項５の発明は、前記高密度層は、スキン層又は溶融皮膜層である、請求項３又は４に記載の緩衝材である。

請求項６の発明は、前記発泡樹脂層は、前記スキン層を表裏に有し、外周部に切断面を有するモールド成形品からなる、請求項５に記載の緩衝材である。

請求項７の発明は、前記発泡樹脂層の前記内層部では、密度が３０〜７０ｋｇ／ｍ^３、セル数が４〜３０個／２５ｍｍ、熱伝導率が０．０３９〜０．０５０Ｗ／ｍ・Ｋとなっている、請求項３から６の何れか１の請求項に記載の緩衝材である。

請求項８の発明は、前記発泡樹脂層は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤を含むポリウレタンフォーム用組成物から得られるポリウレタンフォームで構成され、前記整泡剤は、２５℃における粘度が１Ｐａ・ｓ以上であると共に表面張力が２６ｍＮ／ｍ以下となったシリコーン系整泡剤である、請求項２から７の何れか１の請求項に記載の緩衝材である。

請求項９の発明は、前記単電池のうち前記緩衝材との対向面に形成された突部又は凹部に対応した形状となった対向凹部又は対向突部を有する、請求項１から８の何れか１の請求項に記載の緩衝材である。

請求項１０の発明は、厚み方向が水平方向になるように配置され、上下方向に通気性を有する、請求項１から９のうち何れか１の請求項に記載の緩衝材である。

請求項１１の発明は、請求項６に記載の緩衝材を製造する製造方法であって、前記モールド成形品のシートの表裏の前記スキン層の少なくとも一部を残しておくと共に、前記シートの外周部のスキン層を切除して、厚み方向と直交する方向に通気性を有する前記発泡樹脂層を形成する、緩衝材の製造方法である。

請求項１の発明では、シート状の緩衝材が厚み方向と直交する方向に通気性を有するので、単電池からの熱を緩衝材における外周部から緩衝材の外側へ放熱したり、外部からの暖気を緩衝材の外周部から緩衝材の内部に取り入れて単電池に熱を伝える（伝熱させる）ことが可能となる。これにより、緩衝材を介して単電池の温度調整を容易に行うことができる。また、請求項１０の発明のように、例えば単電池を水平方向に並べ、緩衝材を、緩衝材の厚み方向が水平方向となるように配置すると共に、上下方向に通気性を有するように配置してもよい。この構成では、単電池から緩衝材へ伝わった熱が上方に逃げ易くなり、緩衝材（緩衝材の外周部における上部側）からの放熱が容易となる。

請求項２の発明のように、緩衝材は、厚み方向と直交する方向に通気性を有する発泡樹脂層を含んでいてもよい。この構成によれば、緩衝性を高めることが可能となる。また、発泡樹脂層を有することで厚み方向での伝熱を抑制可能となり、緩衝材を挟む単電池同士での伝熱を抑制可能となる。これにより、仮に一部の単電池が異常等により高温となっても、他の単電池への伝熱を抑制することができる。

請求項３の発明では、発泡樹脂層の最外部に高密度層が設けられる。従って、高密度層が緩衝材の外面（最表面）を構成して単電池と接触する場合には、単電池との接触面積を大きくすることが可能となり、単電池に対する伝熱性を向上させることが可能となる。また、発泡樹脂層上に金属層が積層される場合には（請求項４の発明）、金属層が高密度層に積層されるので、金属層と発泡樹脂層の密着性を高めることが可能となる。例えば、金属箔からなる金属層が発泡樹脂層に接着される場合には、金属箔と発泡樹脂層との接着性を高めることが可能となる。また、例えば、金属層が高密度層上に金属溶射により形成される場合には、発泡樹脂層上に金属粒子が堆積し易くなり、発泡樹脂層の内部に金属粒子が入り込むことを抑制することができる。これにより、発泡樹脂層の表面に効果的に金属層を形成することが可能となる。その結果、金属層の目付量が小さくても緩衝材の伝熱性能を向上させることができる。

請求項５の発明では、高密度層がスキン層又は溶融皮膜層であるので、発泡樹脂層の最外部に高密度層を形成することが容易となる。

請求項６の発明のように、モールド成形品を用いることで、表裏の両側にスキン層を有すると共に、厚み方向と直交する方向に通気性を有する発泡樹脂層を容易に形成することが可能となる。このような発泡樹脂層を有する緩衝材は、例えば、モールド成形品のシートの表裏のスキン層の少なくとも一部を残しておくと共に、そのシートの外周部に形成されているスキン層を切除することで（請求項１１の発明）、容易に製造することができる。

請求項７，８の発明によれば、緩衝材の厚み方向と直交する方向での通気性を良好にすることが可能となると共に、緩衝材の伝熱性を良好にすることが可能となる。

単電池のうち緩衝材との対向面に突部又は凹部が形成されている場合、その突部又は凹部に対応した形状となった対向凹部又は対向突部を、緩衝材のうち単電池との対向面に形成しておけば（請求項９の発明）、単電池と緩衝材との密着性を向上させ、緩衝材の伝熱性と緩衝性を高めることが可能となる。

（Ａ）本開示に係る緩衝材の断面図、（Ｂ）緩衝材の高密度層上に形成された金属層の断面図（Ａ）緩衝材を発泡成形する発泡成形型の断面図、（Ｂ）発泡成形型内で発泡成形された成形シートの断面図（Ａ）カットされる前の成形シートの断面図、（Ｂ）カットされた後の発泡シートの断面図（Ａ）熱プレス成形前の発泡シートとプレス成形型の断面図、（Ｂ）熱プレス成形後の発泡シートとプレス成形型の断面図緩衝材の使用状態を示す斜視図単電池に挟まれた緩衝材の断面図単電池が膨張したときの緩衝材の断面図（Ａ）他の実施形態に係る緩衝材の断面図、（Ｂ）単電池に挟まれた緩衝材の断面図

［第１実施形態］
図１（Ａ）に示されるように、本実施形態の緩衝材１０は、例えば平面視略長方形のシート状をなし、多孔質体からなる緩衝層の表裏に金属層２１が積層された積層構造となっている。

本実施形態では、緩衝層は、連続気泡構造を有する発泡樹脂層１１となっている。発泡樹脂層１１の表裏の最外部には、その最外部よりも内側の内層部１３に比べて密度（見掛け密度）が高くなった高密度層１２が形成されている。この高密度層１２としては、発泡樹脂層１１の表裏に形成されたスキン層１４や、発泡樹脂層１１の最外部が溶融固化してなる溶融被膜層１５が挙げられる。

ここで、緩衝材１０（具体的には、発泡樹脂層１１）は、厚み方向と直交する方向に通気性を有している。詳細には、本実施形態では、発泡樹脂層１１の内層部１３が、少なくとも厚み方向と直交する方向に通気性を有していればよく、高密度層１２は、通気性を有していてもよいし、有していなくてもよい。内層部１３では、セル（気泡）が厚み方向と直交する方向に連続している（詳細には、セル同士の間の薄い樹脂皮膜（ミラー）に孔が開いているか又はその樹脂被膜が除去されている）。これにより、厚み方向と直交する方向で発泡樹脂層１１の端から端まで延在する通気路が形成されている。

本実施形態では、発泡樹脂層１１の外周部が、周方向全体にわたる切断面１１Ｅとなっていて、発泡樹脂層１１の外周部に内層部１３が露出している。これにより、緩衝材１０は、厚み方向と直交する任意の方向で（即ち、長辺方向でも短辺方向でも）通気性を有している。

発泡樹脂層１１は、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂又はこれらのブレンド等によって構成することができる。本実施形態では、発泡樹脂層１１は、ポリウレタン系樹脂で構成され、発泡樹脂層１１の内層部１３の密度（ＪＩＳＫ７２２２：２００５に基づく）が３０〜７０ｋｇ／ｍ^３となっていることが好ましい。また、内層部１３のセル数（ＪＩＳＫ６４００−１：２００４附属書１（参考）に準拠）は、４〜３０個／２５ｍｍとなっていて、従来から公知のポリウレタンフォームに比べて、セル径が大きくなっている（セル数が少なくなっている）と共に、内層部１３の樹脂骨格部も太くなっていることが好ましい。内層部１３のセル数は、４〜２０個／２５ｍｍであることがより好ましく、５〜１５個／２５ｍｍであることが更に好ましい。また、発泡樹脂層１１を構成するポリウレタンフォームでは、常温における熱伝導率（ＪＩＳＡ１４１２−２：１９９９熱流計法に準拠）が０．０３９〜０．０５０Ｗ／ｍ・Ｋとなっていることが好ましい。なお、発泡樹脂層１１を構成するポリウレタンフォームの詳細については、後述する。

金属層２１は、発泡樹脂層１１の高密度層１２上に積層されている。本実施形態では、金属層２１は、発泡樹脂層１１の表裏の両側に設けられている。金属層２１は、金属箔で構成されていてもよいし、金属蒸着により形成されていてもよいし、金属溶射により形成されていてもよい。また、金属層２１は、通気性を有していてもよいし、有していなくてもよい。本実施形態では、金属層２１は、発泡樹脂層１１の表裏の全体を覆うように形成されているが、発泡樹脂層１１の表裏の一部のみを覆うように形成されていてもよい。

本実施形態では、金属層２１は、金属溶射により形成されている。金属層２１の目付量は、６０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、９０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。なお、金属溶射では、発泡樹脂層１１の表面に多数の金属粒子２２を衝突させ、金属層２１は、扁平に潰れた金属粒子２２が発泡樹脂層１１の上に堆積することで形成される（図１（Ｂ）参照）。金属溶射で用いられる金属の種類は、例えば、亜鉛、アルミニウム、銅又はこれらの金属の合金等である。

なお、緩衝材１０では、金属層２１を構成する金属粒子２２同士が結合剤３１にて結合されていてもよい（図１（Ｂ）参照）。結合剤３１は、例えば、ホットメルトで構成されている。ホットメルトの種類としては、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレン／エチレン・アクリル酸共重合体の混合物（ＰＥ／ＥＡＡ）等が挙げられる。なお、結合剤３１は、金属層２１の一部又は全部を覆ってもよいし、金属層２１の内部に入り込んで金属層２１の全体を露出させてもよい。

以下、発泡樹脂層１１を構成するポリウレタンフォームの例について、詳説する。このようなポリウレタンフォームとしては、例えば、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤、触媒を含むポリウレタンフォーム用組成物（原料）からなるモールドポリウレタンフォームが挙げられる。

ポリオールは、低ＥＯポリエーテルポリオールと、ポリマーポリオールを含み、さらに高ＥＯポリエーテルポリオールを含むことがより好ましい。

低ＥＯポリエーテルポリオールは、エチレンオキサイド（ＥＯ）の付加率が１〜２５重量％であり、より好ましくは５〜２０重量％である。低ＥＯポリエーテルポリオールとしては、官能基数１〜４、分子量（数平均）３０００〜８０００であるものが好ましい。なお、ＥＯの付加率（重量％）は、ポリエーテルポリオールの製造時のモノマーであるＥＯやプロピレンオキサイド（ＰＯ）等のアルキレンオキサイド（ＡＯ）の総量に対するＥＯの重量比率をいい、ＥＯ重量×１００／ＡＯ総量（ＥＯ重量＋ＰＯ重量等)により算出される値である。

ポリマーポリオールは、ポリオール中にポリアクリロニトリルやポリスチレンを分散させたポリオールである。ポリマーポリオールとしては、ＥＯの付加率が１〜２５重量％、官能基数が１〜４、分子量（数平均）が３０００〜８０００であるものが好ましい。ＥＯの付加率は、５〜２０重量％であることがより好ましい。

高ＥＯポリエーテルポリオールは、ＥＯの付加率が７０〜１００重量％であり、７５〜１００重量％であるものがより好ましい。高ＥＯポリエーテルポリオールとしては、官能基数が１〜４、分子量（数平均）が３００〜７０００であるものが好ましく、官能基数が２〜４、分子量（数平均）が１０００〜６０００であるものがより好ましい。

低ＥＯポリエーテルポリオール、ポリマーポリオール及び高ＥＯポリエーテルポリオールは、それぞれ一種類に限られず複数種類を使用してもよい。低ＥＯポリエーテルポリオールとポリマーポリオールを併用することにより、適した硬さのポリウレタンフォームを得ることができる。さらに高ＥＯポリエーテルポリオールを含むことにより、ポリウレタンフォームを構成する個々のセルをよりセルオープンなものとすることができ、ポリウレタンフォームの通気性を向上させることができる。各ポリオールの量は、低ＥＯポリエーテルポリオールとポリマーポリオールと高ＥＯポリエーテルポリオールの合計を１００重量部とした場合、低ＥＯポリエーテルポリオールは３０〜８０重量部、ポリマーポリオールは１５〜６０重量部、高ＥＯポリエーテルポリオールは０〜２０重量部であることが好ましい。さらに、より好適には、各ポリオールの量は、低ＥＯポリエーテルポリオールとポリマーポリオールと高ＥＯポリエーテルポリオールの合計を１００重量部とした場合、低ＥＯポリエーテルポリオールは４０〜７５重量部、ポリマーポリオールは２０〜５０重量部、高ＥＯポリエーテルポリオールは０〜１５重量部であることが好ましい。

発泡剤としては、水、代替フロンあるいはペンタンなどの炭化水素を、単独または組み合わせたものを使用でき、特に水が好ましい。水の場合には、ポリオールとポリイソシアネートの反応時に炭酸ガスが発生し、その炭酸ガスによって発泡が生じる。発泡剤としての水の量は、ポリオール１００重量部に対して１．０〜４．０重量部であることが好ましい。

触媒は、ポリウレタンフォーム用の公知のものを使用することができる。泡化触媒と樹脂化触媒は併用されることが好ましい。泡化触媒は、ポリイソシアネートと水の反応
を促進して炭酸ガスを発生させる触媒である。泡化触媒は限定されるものではなく、例えば、トリエチルアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、Ｎ，Ｎ，Ｎ'−トリメチルアミノエチル−エタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル等のアミン系触媒を挙げることができる。

樹脂化触媒は、ポリオールとイソシアネートとのウレタン化反応（樹脂化反応）を促進させる触媒である。樹脂化触媒は限定されるものではなく、例えば、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ・（Ｎ'，Ｎ'−ジメチルアミノエチル）−モルホリン、テトラメチルグアニジン、ジメチルアミノエタノール、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチル−Ｎ'−（２ヒドロキシエチル）−ピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルプロパン１，３−ジアミン、Ｎ，Ｎ'−ジメチルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"−ペンタメチルジプロピレン−トリアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、エチレングリコールビス（３−ジメチル）−アミノプロピルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−メチル−Ｎ'−（２ジメチルアミノ）エチルピペラジン等のアミン系触媒を挙げることができる。

泡化触媒と樹脂化触媒を併用することにより、モールドポリウレタンフォームの成形性とセルオープン性（通気性）とを共に優れたものとすることができる。触媒の合計量は、ポリオール１００重量部に対し、０．３〜３．０重量部であることが好ましい。

整泡剤は、ＪＩＳＫ１５５７−５：２００７に準拠し、２５℃における粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは１２００〜１００００ｍＰａ・ｓであって、かつウィルヘルミー法に基づく２５℃における表面張力が２６ｍＮ／ｍ以下、好ましくは１８〜２４ｍＮ／ｍの軟質ポリウレタンフォーム用またはモールドフォーム用のシリコーン系整泡剤を使用することが好ましい。整泡剤は、２５℃における粘度が１０００ｍＰａ・ｓ未満の場合、セル径が細かくなってセル数が大きくなり、熱伝導率が低下する。一方、表面張力が２６ｍＮ／ｍを超える場合、整泡力が弱くなり泡を保持しにくくなる。シリコーン系整泡剤としては、直鎖状シリコーン（（ＡＢ）ｎ型）が好ましい。整泡剤の例としては、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ−６１６４」、「Ｌ−６２９」等が挙げられる。整泡剤は一種類に限られず、二種類以上を併用してもよい。整泡剤の量は、少なすぎると発泡時に泡を保持し難くなったり、クッション性が低下する。逆に整泡材の量が多すぎるとセルが細かくなり通気性も低下して、クッション性が低下する傾向があるため、ポリオール１００重量部に対して０．１〜２．０重量部であることが好ましく、０．４〜１．８重量部であることがより好ましい。

ポリイソシアネートは、イソシアネート基を２以上有する脂肪族系または芳香族系ポリイソシアネート、それらの混合物、およびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネートを使用することができる。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキサメタンジイソシアネート等を挙げることができ、芳香族ポリイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート（クルードＭＤＩ）等を挙げることができる。なお、その他これらを変成したプレポリマーも使用することができる。

ポリイソシアネートとしては、特に、ＭＤＩ系イソシアネート単独またはＭＤＩ系イソシアネートとＴＤＩとの併用が好ましい。ＭＤＩ系イソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）単独、ポリメリックポリイソシアネート（クルードＭＤＩ）単独、これらの混合物、又はそれらのプレポリマータイプをいう。ＭＤＩ系イソシアネートとトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）を併用する場合、ＭＤＩ系イソシアネートの割合が１０％以上のものが好ましい。

イソシアネートインデックスは、８０〜１２０が好ましく、より好ましくは８５〜１０５である。イソシアネートインデックスは、イソシアネートにおけるイソシアネート基のモル数をポリオールの水酸基などの活性水素基の合計モル数で割った値に１００を掛けた値であり、［イソシアネートのＮＣＯ当量／活性水素当量×１００］で計算される。

なお、ポリウレタンフォーム用組成物には、その他に、例えば、架橋剤、難燃剤、着色剤等を添加してもよい。

架橋剤は、モールドポリウレタンフォームの硬さを調整するために配合される。架橋剤としては、グリセリン、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール等の多価アルコールや、エタノールアミン類、ポリエチレンポリアミン類等のアミン等を挙げることができる。架橋剤は二種類以上使用してもよい。架橋剤を添加する場合、架橋剤の量は、ポリオール１００重量部に対して０．１〜４重量部であることが好ましい。架橋剤は、一種に限られず、二種以上の架橋剤を使用してもよい。

次に、緩衝材１０の製造方法について説明する。緩衝材１０を製造するには、まず、発泡樹脂層１１を構成する発泡シート１１Ｓを用意する。具体的には、発泡シート１１Ｓは、両面に高密度層１２を有し、本実施形態の例では、ポリウレタンフォームのシートである。両面に高密度層１２を有する発泡シート１１Ｓの作製方法としては、発泡成形型内で発泡成形する方法（モールド発泡法）や、予め発泡成形したスラブウレタンをシート状にスライスし、その両面に熱処理を行う方法（例えば熱プレス法）等が挙げられる。モールド発泡法により得られたモールド成形品からなる発泡シート１１Ｓには、高密度層１２としてスキン層１４が形成される。また、熱プレス法により得られた発泡シート１１Ｓには、高密度層１２として溶融被膜層１５が形成される。

図２及び図３には、前者のモールド発泡法の例が示されている。この例では、上型６１と下型６２を有する発泡成形型６０が用いられる。発泡成形型６０が型閉じ状態になると、上型６１と下型６２の間に、キャビティ６８が形成される（図２（Ａ）参照）。そして、このキャビティ６８にポリウレタンフォーム用組成物１１Ａ（原料）が注入されて、発泡硬化すると、外面全体にスキン層１４（高密度層１２）が形成されたポリウレタンフォームのモールド成形品からなる成形シート１１Ｂが成形される。なお、ポリウレタンフォーム用組成物１１Ａを、発泡成形型６０へ注入する際の充填率は、キャビディ６８の体積に対して１００〜２００％が好ましく、１０５〜１５０％がより好ましい。充填率は、（モールド（発泡成形型内）発泡時の密度／フリー発泡時の密度）×１００で計算される。

次に、この成形シート１１Ｂを、発泡成形型６０から取り外し（図３（Ａ）参照）、切断装置７０により、例えば四角形状にカットして、成形シート１１Ｂの外周部（即ち、外周部のスキン層１４）を切除し、発泡シート１１Ｓを形成する（図３（Ｂ）参照）。これにより、発泡シート１１Ｓの外周部に切断面１１Ｅが形成され、発泡シート１１Ｓの連続気泡構造の内層部１３が、発泡シート１１Ｓの外周部に露出し、厚み方向と直交する方向に通気性を有することとなる。また、この際、成形シート１１Ｂはスライスせずに表裏のスキン層１４を残しておく。このようにすることで、両面にスキン層１４を有する発泡シート１１Ｓを容易に得ることができる。

図４には、熱プレス法により発泡シート１１Ｓを形成する例が示されている。この例では、上型６１Ｘと下型６２Ｘを有するプレス成形型６０Ｘが用いられる。この方法では、発泡樹脂からなるスキン層なしのシート１１Ｘ（例えば、スラブウレタンフォームのシート）が、予め用意され、上型６１Ｘと下型６２Ｘとによって熱プレス成形されることで、表裏の両面に溶融皮膜層１５が形成された発泡シート１１Ｓが得られる。

以上のようにして、発泡シート１１Ｓが用意されると、次に、発泡シート１１Ｓの表裏の高密度層１２（スキン層１４又は溶融皮膜層１５）に金属が溶射される。これにより、発泡樹脂層１１の両面に金属層２１が積層された図１（Ａ）に示す緩衝材１０が得られる。ここで、高密度層１２は、発泡シート１１Ｓ（発泡樹脂層１１）の内層部１３よりも密度が高くなっているので、溶射された金属粒子２２が発泡シートの内部に入り込むことが抑制される。これにより、発泡樹脂層１１の表面に金属層２１を効率よく配置することが可能となると共に、金属層２１の厚みの均一化が図られる。その結果、金属層２１の伝熱性能の向上が図られ、例えば金属層の目付量を小さくしても緩衝材の伝熱性能を向上させることが可能となる。なお、金属溶射としては、燃焼ガスを熱源とするフレーム式溶射、高速フレーム式溶射、爆発溶射や電気を熱源とするアーク式溶射、プラズマ溶射、ＲＦプラズマ溶射、線爆溶射等を用いることができる。なかでもアーク溶射は、金属層２１の形成速度が速く、金属層２１の目付量を精度よく制御できる点で好ましい。

なお、適宜、金属層２１にホットメルトが塗布され、金属層２１を構成する金属粒子２２同士を結合剤３１で結合してもよい。具体的な塗布方法としては、ホットスプレー、ロールコーター、ホットメルトフィルムとのラミネート等の方法が挙げられる。以上が、緩衝材１０の製造方法の説明である。

緩衝材１０は、図５に示される組電池５０に組み付けられる。組電池５０は、複数の単電池５１を所定方向に配列してなる。具体的には、各単電池５１は、扁平な矩形板状に形成されていて、複数の単電池５１は、厚み方向で重なるように配置される。そして、緩衝材１０は、厚み方向で隣り合う２つの単電池５１に挟まれるように組み付けられる。本実施形態の例では、単電池５１は水平方向に配列され、図６に示されるように、緩衝材１０は、厚み方向が水平方向となるように配置される（例えば組電池５０が車両等に設置される）。なお、ここでの水平方向とは、厳密に水平な方向だけでなく略水平な方向も含む意味である。また、本実施形態では、厚み方向から見た緩衝材１０のサイズは、単電池５１のサイズと略同じになっている。各単電池５１の長手方向の一端面には、電極部５２が突設されていて、複数の単電池５１は、電極部５２が同じ側（図５では、上側）を向くように配置される。

ところで、組電池５０の単電池５１には、安定した電池性能を発揮するための適した温度範囲が存在するが、単電池５１は充放電時に発熱又は吸熱するので、充放電時に発熱した場合には、単電池５１の熱を外部に放熱する必要がある。本実施形態では、緩衝材１０が単電池５１に接触することで、単電池５１の熱を金属層２１から緩衝材１０に伝熱させることができる。ここで、緩衝材１０に伝熱した熱が外部に放熱されにくいと緩衝材１０内に熱がこもって、単電池５１の温度を適温に調整することが難しくなるという問題が生じ得る。これに対し、本実施形態の緩衝材１０では、厚み方向と直交する方向に通気性を有するので、単電池５１からの熱を緩衝材１０の外周部から緩衝材１０の外部へ放熱することができる。また、組電池５０が寒冷地で用いられる場合等においても、緩衝材１０が厚み方向と直交する方向に通気性を有することで、外部からの暖気を緩衝材１０の外周部から緩衝材１０内に外周部から取り入れて単電池５１に伝熱させたりすることが可能となる。これにより、緩衝材１０を介して単電池５１の温度調整を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、単電池５１を水平方向に並べ、緩衝材１０を厚み方向が水平方向となるように配置される（図６参照）。即ち、緩衝材１０が少なくとも上下方向に通気性を有するように配置される（発泡樹脂層１１の上述の通気路が少なくとも発泡樹脂層１１の下端から上端まで延在する）。これにより、緩衝材１０に単電池から伝達された熱気が上方に逃げ易くなり（いわゆる、煙突効果）、緩衝材１０から緩衝材１０の外部への放熱が容易となる。さらに、下方から冷気を緩衝材１０内に送ることで、緩衝材１０内の熱気を上方からさらに容易に逃がすことが可能となる。なお、本実施形態では、緩衝材１０は、厚み方向と直交する水平方向にも通気性を有するように配置されるので、この水平方向においても、緩衝材１０に冷気又は暖気を通気させることができ、単電池５１の温度の調整がさらに容易になる。

また、本実施形態では、緩衝材１０は、発泡樹脂層１１を含んでいるので、緩衝性を高めることが可能となる。また、発泡樹脂層１１は、その気泡内の空気からなる空気層を内部に有することで厚み方向での伝熱を抑制可能となり、緩衝材１０を挟む単電池５１同士での伝熱を抑制可能となる。これにより、例えば一部の単電池５１の温度が過度に上昇したとしても、周囲の単電池５１の温度が上昇することを抑制することが可能となる。

本実施形態では、緩衝材１０の発泡樹脂層１１の最外部に高密度層１２が設けられる。従って、高密度層１２が緩衝材１０の外面を構成して単電池５１と接触する場合には、単電池５１との接触面積を大きくすることが可能となり、単電池５１に対する伝熱性を向上させることが可能となる。また、金属層２１が発泡樹脂層１１の高密度層１２（スキン層１４又は溶融皮膜層１５）に積層されるので、金属層２１と発泡樹脂層１１の密着性を高めることが可能となる。

また、本実施形態の緩衝材１０では、発泡樹脂層１１の内層部１３では、密度が３０〜７０ｋｇ／ｍ^３となっていると共に、セル数が４〜３０個／２５ｍｍとなっているので、緩衝材の厚み方向と直交する方向での通気性が良好である。さらに、内層部１３では、熱伝導率が０．０３９〜０．０５０Ｗ／ｍ・Ｋとなっているので、緩衝材１０の伝熱性を良好にすることが可能となる。また、発泡樹脂層１１を、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤を含むポリウレタンフォーム用組成物から得られるポリウレタンフォームで構成し、整泡剤を、２５℃における粘度が１Ｐａ・ｓ以上であると共に表面張力が２６ｍＮ／ｍ以下となったシリコーン系整泡剤とすることで、上述のような密度、セル数、熱伝導率を有する発泡樹脂層１１を容易に形成することが可能となる。また、このようにして発泡樹脂層１１を形成することで、内層部１３のセルを大きくすることが可能となり通気性を向上させることが可能となると共に、内層部１３の樹脂骨格部も太くすることが可能となり伝熱性を向上させることが可能となる。

なお、発泡樹脂層１１の厚みを単電池５１同士の間隔以上に設定すれば、発泡樹脂層１１の弾発力で金属層２１を単電池５１に押し付けることが可能となる。これにより、金属層２１と単電池５１を密に接触させることが可能となり、単電池５１からの熱を金属層２１に効率よく伝達させることが可能となる。詳細には、図６及び図７に示されるように、単電池５１は、充放電に伴って膨張、収縮する。したがって、緩衝材１０を挟む２つの単電池５１が共に収縮したときの単電池５１同士の間隔以上に発泡樹脂層１１の厚みが設定されていれば、常に金属層２１を単電池５１に接触させることが可能となる。なお、金属層２１は、単電池５１の充電時にだけ単電池５１と接触するように構成されてもよい。具体的には、緩衝材１０は、収縮時の単電池５１同士の間の隙間よりも薄く形成されてもよい。この場合であっても、単電池５１が充電時に膨張したときに、金属層２１が単電池５１と接触すれば、単電池５１からの熱を外部に放熱することが可能となる。

また、発泡樹脂層１１が弾性変形する場合、その弾性変形に伴う金属層２１の破損（例えば、割れや折れ）が生じ得る。金属層２１が破損すると、金属層２１の熱伝達効率の低下を招く可能性もある。しかしながら、本実施形態では、金属層２１を構成する金属粒子２２同士が結合剤３１で結合されることにより、金属層２１の破損が抑制されている。また、金属層２１は、発泡樹脂層１１の両面の上に積層されているので、単電池５１の膨張（図７参照）又は収縮に伴って発泡樹脂層１１が膨張又は収縮しても、金属層２１を発泡樹脂層１１の変形に追従させることができる。

［他の実施形態］
（１）上記第１実施形態の緩衝材１０には、金属層２１が設けられていたが、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す緩衝材１０Ｖのように、金属層２１が設けられていなくてもよい。緩衝材１０Ｖは、発泡樹脂層１１からなり、高密度層１２（スキン層１４又は溶融皮膜層１５）が最外層となっている。この構成によっても、高密度層１２が内層部１３よりも高密度となっていることで、単電池５１と緩衝材１０の密着性を向上させることが可能となる。この緩衝材１０Ｖも、厚み方向（即ち、単電池５１同士に挟まれる方向）と直交する方向に通気性を有するので、単電池５１の温度の調整が容易となる。なお、緩衝材１０Ｖは、上記実施形態の緩衝材１０の発泡樹脂層１１（発泡シート１１Ｓ）と同様にして製造することができる。

（２）金属層は、緩衝材１０の表裏の一方側にのみ設けられていてもよい。

（３）発泡樹脂層１１の高密度層１２（溶融皮膜層１５）は、連続気泡構造の発泡樹脂シートの表面を熱ローラ等で溶融させることで形成されてもよい。

（４）緩衝材１０には、厚み方向と直交する方向に通気性を有する緩衝層として、発泡樹脂層１１の代わりに、繊維層が設けられていてもよい。繊維層を構成する繊維としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリウレタン繊維（スパンデックス）、天然繊維（例えば、羊毛、コットン、セルロースナノファイバー等）、ザイロン（登録商標）等が挙げられる。また、上記繊維層の形態としては、不織布、織物、編み物等が挙げられる。不織布としては、例えば、スパンレース不織布、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布等が挙げられる。

（５）上記第１実施形態において、単電池５１のうち緩衝材１０との対向面に突部又は凹部が形成されていてもよい。この場合、緩衝材１０のうち単電池５１との対向面に、単電池５１の上記突部又は凹部に対応した形状となった対向凹部又は対向突部を形成しておくことが好ましい。この構成によれば、緩衝材１０における単電池５１との接触面積を大きくすることができ、緩衝材１０と単電池５１の密着性を向上させ、緩衝材１０と単電池５１との伝熱性を高めることが可能となる。なお、このように、緩衝材１０の表面又は裏面に、対向凹部又は対向突部を形成することは、緩衝材１０をモールド発泡成形、又は、熱プレス成形で製造すると容易である。これらの成形法では、上記対向凹部の内面又は上記対向突部の表面に、高密度層１２（スキン層１４又は溶融皮膜層１５）を容易に形成することが可能となる。

（６）発泡樹脂層１１は、内層部１３よりも密度が高い発泡樹脂シートが、内層部１３の表裏に積層された構成であってもよい。

１０緩衝材
１１発泡樹脂層
１２高密度層
１３内層部
１４スキン層
１５溶融皮膜層
２１金属層
５０組電池
５１単電池

Claims

組電池を構成する単電池の間に挟まれるシート状の緩衝材であって、
厚み方向と直交する方向に通気性を有する緩衝材。
連続気泡構造をなし、厚み方向と直交する方向に通気性を有する発泡樹脂層を含む、請求項１に記載の緩衝材。
前記発泡樹脂層の表裏の最外部には、前記最外部より内側の内層部に比べて密度が高くなった高密度層が形成されている、請求項２に記載の緩衝材。
表裏の少なくとも一方には、前記高密度層上に金属層が積層されている、請求項３に記載の緩衝材。
前記高密度層は、スキン層又は溶融皮膜層である、請求項３又は４に記載の緩衝材。
前記発泡樹脂層は、前記スキン層を表裏に有し、外周部に切断面を有するモールド成形品からなる、請求項５に記載の緩衝材。
前記発泡樹脂層の前記内層部では、密度が３０〜７０ｋｇ／ｍ^３、セル数が４〜３０個／２５ｍｍ、熱伝導率が０．０３９〜０．０５０Ｗ／ｍ・Ｋとなっている、請求項３から６の何れか１の請求項に記載の緩衝材。
前記発泡樹脂層は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤を含むポリウレタンフォーム用組成物から得られるポリウレタンフォームで構成され、
前記整泡剤は、２５℃における粘度が１Ｐａ・ｓ以上であると共に表面張力が２６ｍＮ／ｍ以下となったシリコーン系整泡剤である、請求項２から７の何れか１の請求項に記載の緩衝材。
前記単電池のうち前記緩衝材との対向面に形成された突部又は凹部に対応した形状となった対向凹部又は対向突部を有する、請求項１から８の何れか１の請求項に記載の緩衝材。
厚み方向が水平方向になるように配置され、上下方向に通気性を有する、請求項１から９のうち何れか１の請求項に記載の緩衝材。
請求項６に記載の緩衝材を製造する製造方法であって、
前記モールド成形品のシートの表裏の前記スキン層の少なくとも一部を残しておくと共に、前記シートの外周部のスキン層を切除して、厚み方向と直交する方向に通気性を有する前記発泡樹脂層を形成する、緩衝材の製造方法。