(57)【要約】【課題】高い熱伝導率を有し、冷却時でも超導電線とコイル構成材料または放熱材以外の超導電線周辺の部材材料との接触を良好に保持して優れた冷却性能を発現する放熱材を提供すること。【解決手段】繊維強化樹脂の総質量に基づいて３０〜９５質量％の繊維を含有する繊維強化樹脂からなる放熱材であって、前記繊維は８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を有し、７７Ｋにおける繊維方向での熱伝導率は０．２０〜１０Ｗ／ｍＫであり、放熱材を２７３Ｋから７７Ｋに冷却した際の繊維方向での熱歪みは２５００×１０−６〜６５００×１０−６である、放熱材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂の総質量に基づいて３０〜９５質量％の繊維を含有する繊維強化樹脂からなる放熱材であって、前記繊維は８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を有し、７７Ｋにおける繊維方向での熱伝導率は０．２０〜１０Ｗ／ｍＫであり、放熱材を２７３Ｋから７７Ｋに冷却した際の繊維方向での熱歪みは２５００×１０−６〜６５００×１０−６である、放熱材。
【請求項２】
前記繊維は４０℃における破断荷重の４０％の荷重下での１００時間後のクリープ伸びが１０％以下である、請求項１に記載の放熱材。
【請求項３】
前記繊維は液晶性ポリエステル繊維である、請求項１または２に記載の放熱材。
【請求項４】
前記繊維強化樹脂は、繊維強化樹脂の総質量に基づいて５〜７０質量％のエポキシ樹脂を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の放熱材。
【請求項５】
前記繊維強化樹脂において前記繊維は一方向に引き揃えられている、請求項１〜４のいずれかに記載の放熱材。
【請求項６】
前記繊維は放熱材の吸熱面と放熱面との間に延在している、請求項１〜５のいずれかに記載の放熱材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の放熱材を含む超電導コイル用ボビン。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の放熱材を含む超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導コイルの冷却方式は、伝導冷却と浸漬冷却とに大別される。浸漬冷却に対して伝導冷却では、冷媒が不要であり、任意の温度に冷却できるといった利点が存在する。その一方で、緩慢な冷却速度、または常電導領域が発生した際の不十分な冷却性能といった問題点が指摘されている。そのため、伝導冷却型ＨＴＳ（酸化物高温超電導）コイルの冷却性能を向上させるために、巻枠若しくはコイル用ボビン等のコイル構成材料または超導電線周辺の絶縁材若しくは放熱材等の開発がなされており、例えば、特許文献１には、２８０Ｋ以上３００Ｋ以下の温度領域にてステンレスとの動摩擦係数が０．０４以上、０．１４以下、厚みが０．０１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である繊維布帛を絶縁層間シートとして用いてなる樹脂非含浸超電導コイルが開示されている。
【０００３】
また、コイル構成材料若しくは超導電線周辺の部材材料として、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂としたガラス繊維強化複合材料（以下、「ＧＦＲＰ」と略記する）が一般的に使用されている。例えば特許文献２には、無機繊維と樹脂とを一体成形してなる繊維強化プラスチックを切断してなる極低温スペーサーにおいて、初期の圧縮荷重が５０ＭＰａにおける２０℃での４８時間後の応力保持率が９６％以上であり、且つ繊維軸方向の無荷重での熱膨張係数が１５×１０−６（１／℃）以下であることを特徴とする極低温スペーサーが開示されており、同文献には、無機繊維としてガラス繊維を使用し、樹脂としてエポキシ樹脂を使用した実施例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５１３１９号公報
【特許文献２】特開平１０−３１０６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＧＦＲＰは易加工性を有するが、電気絶縁物であるため熱伝導率が低く、冷却時に収縮するため超導電線と（ＧＦＲＰで作られた）コイル構成材料若しくは超導電線周辺の部材材料との接触が緩み、その結果、熱伝達性が低下し、また、通電中に超電導コイルの全体若しくは一部が動きやすくなって摩擦熱が発生するといった問題がある。従って、本発明が解決しようとする課題は、高い熱伝導率を有し、冷却時でも超導電線とコイル構成材料または放熱材以外の超導電線周辺の部材材料との接触を良好に保持して優れた冷却性能を発現する放熱材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題を解決するため詳細に検討を重ね、本発明の完成に至った。即ち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
［１］繊維強化樹脂の総質量に基づいて３０〜９５質量％の繊維を含有する繊維強化樹脂からなる放熱材であって、前記繊維は８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を有し、７７Ｋにおける繊維方向での熱伝導率は０．２０〜１０Ｗ／ｍＫであり、放熱材を２７３Ｋから７７Ｋに冷却した際の繊維方向での熱歪みは２５００×１０−６〜６５００×１０−６である、放熱材。
［２］前記繊維は４０℃における破断荷重の４０％の荷重下での１００時間後のクリープ伸びが１０％以下である、前記［１］に記載の放熱材。
［３］前記繊維は液晶性ポリエステル繊維である、前記［１］または［２］に記載の放熱材。
［４］前記繊維強化樹脂は、繊維強化樹脂の総質量に基づいて５〜７０質量％のエポキシ樹脂を含有する、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の放熱材。
［５］前記繊維強化樹脂において前記繊維は一方向に引き揃えられている、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の放熱材。
［６］前記繊維は放熱材の吸熱面と放熱面との間に延在している、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の放熱材。
［７］前記［１］〜［６］のいずれかに記載の放熱材を含む超電導コイル用ボビン。
［８］前記［１］〜［６］のいずれかに記載の放熱材を含む超電導コイル。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によって、高い熱伝導率を有し、冷却時でも超導電線とコイル構成材料または放熱材以外の超導電線周辺の部材材料との接触を良好に保持して優れた冷却性能を発現する放熱材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】熱伝導率の測定装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の放熱材は、繊維強化樹脂の総質量に基づいて３０〜９５質量％の繊維を含有する繊維強化樹脂からなる。前記繊維は８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を有し、７７Ｋにおける繊維方向での熱伝導率は０．２０〜１０Ｗ／ｍＫであり、放熱材を２７３Ｋから７７Ｋに冷却した際の繊維方向での熱歪みは２５００×１０−６〜６５００×１０−６である。
【００１０】
［繊維］
繊維の引張強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、前記した特定の熱歪みを得ることはできない。繊維の引張強度は、好ましくは１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に好ましくは１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。繊維の引張強度の上限値は特に限定されない。繊維の引張強度は、通常は３５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。前記引張強度は、ＪＩＳ  Ｌ１０１３に準拠して測定される引張強度である。
【００１１】
繊維の含有量が繊維強化樹脂の総質量に基づいて３０質量％未満であると、前記した特定の熱伝導率および熱歪みを得ることはできない。繊維の含有量が繊維強化樹脂の総質量に基づいて９５質量％より大きいと、繊維と繊維強化樹脂に含まれる樹脂（以下、「マトリックス樹脂」とも称する）とが良好に一体化された放熱材を得ることは困難である。繊維の含有量は、好ましくは３５〜９５質量％、より好ましくは４５〜８５質量％である。繊維の含有量が前記範囲内であると、所望の熱伝導率および熱歪みを得やすく、繊維とマトリックス樹脂とが良好に一体化された放熱材を得やすい。繊維の含有量は、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
【００１２】
前記繊維は４０℃における破断荷重の４０％の荷重下での１００時間後のクリープ伸びが、好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、特に好ましくは５％以下である。クリープ伸びが前記上限値以下であると、耐久性を有する放熱材を得やすい。繊維として液晶性ポリエステル繊維を選択すること等により、クリープ伸びを前記上限値以下に調整できる。クリープ伸びは、通常は１％以上である。クリープ伸びは、後述の実施例に記載の方法に従って測定できる。
【００１３】
８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を有する繊維としては、例えば、高強度ポリエチレン繊維、アラミド繊維、液晶性ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスイミダゾール繊維およびポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール繊維が挙げられる。これらの中でも、前記した特定の熱伝導率および熱歪みを得やすい観点、または所望のクリープ伸びを得やすい観点からは、液晶性ポリエステル繊維が好ましい。
【００１４】
＜液晶性ポリエステル繊維＞
本発明における「液晶性ポリエステル繊維」は、液晶性ポリエステルを溶融紡糸することにより製造できる。液晶性ポリエステルは、溶融相において光学的異方性（液晶性）を示すポリエステルであり、例えば試料をホットステージに載せ窒素雰囲気下で加熱し、試料の透過光を偏光顕微鏡で観察することにより認定できる。また、液晶性ポリエステルは、例えば芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸または芳香族ヒドロキシカルボン酸等に由来する反復構成単位からなり、本発明の効果を損なわない限り、前記構成単位は、その化学的構成について特に限定されない。さらに、また、本発明の効果を阻害しない範囲で、液晶性ポリエステルは、芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸に由来する構成単位を含んでもよい。
【００１５】
例えば、好ましい構成単位としては、表１に示す例が挙げられる。
【表１】
2020033475.tif 000002
【００１６】
ここで、Ｙは、１〜芳香族環において置換可能な最大数の範囲の個数存在し、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、アラルキル基［ベンジル基（フェニルメチル基）、フェネチル基（フェニルエチル基）等］、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基等）およびアラルキルオキシ基（例えば、ベンジルオキシ基等）等からなる群から選択される。
【００１７】
より好ましい構成単位としては、下記表２、表３および表４に示す例（１）〜（１８）に記載される構成単位が挙げられる。なお、式中の構成単位が、複数の構造を示し得る構成単位である場合、そのような構成単位を二種以上組み合わせて、ポリマーを構成する構成単位として使用してもよい。
【００１８】
【表２】
2020033475.tif 000003
【００１９】
【表３】
2020033475.tif 000004
【００２０】
【表４】
2020033475.tif 000005
【００２１】
表２、３および４の構成単位において、ｎは１または２の整数で、それぞれの構成単位ｎ＝１、ｎ＝２は、単独でまたは組み合わせて存在してもよく、；Ｙ１およびＹ２は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、アラルキル基［ベンジル基（フェニルメチル基）、フェネチル基（フェニルエチル基）等］、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基等）、アラルキルオキシ基（例えば、ベンジルオキシ基等）等であってよい。これらのうち、好ましいＹとしては、水素原子、塩素原子、臭素原子またはメチル基が挙げられる。
【００２２】
また、Ｚとしては、下記式で表される置換基が挙げられる。
【化１】
2020033475.tif 000006
【００２３】
好ましい液晶性ポリエステルは、好ましくは、二種以上のナフタレン骨格を構成単位として有する。特に好ましくは、液晶性ポリエステルは、ヒドロキシ安息香酸由来の構成単位（Ａ）およびヒドロキシナフトエ酸由来の構成単位（Ｂ）の両方を含む。例えば、構成単位（Ａ）としては下記式（Ａ）が挙げられ、構成単位（Ｂ）としては下記式（Ｂ）が挙げられ、溶融成形性を向上しやすい観点から、構成単位（Ａ）と構成単位（Ｂ）の比率は、好ましくは９／１〜１／１、より好ましくは７／１〜１／１、さらに好ましくは５／１〜１／１の範囲であってよい。
【００２４】
【化２】
2020033475.tif 000007
【化３】
2020033475.tif 000008
【００２５】
また、（Ａ）の構成単位と（Ｂ）の構成単位の合計は、例えば、全構成単位に対して６５モル％以上であってよく、より好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは８０モル％以上であってよい。ポリマー中、特に（Ｂ）の構成単位が４〜４５モル％である液晶性ポリエステルが好ましい。
【００２６】
本発明で好適に用いられる液晶性ポリエステルの融点は、好ましくは２５０〜３６０℃、より好ましくは２６０〜３２０℃である。ここで、融点とは、ＪＩＳ  Ｋ７１２１試験法に準拠し、示差走差熱量計（ＤＳＣ；メトラー社製「ＴＡ３０００」）で測定し、観察される主吸収ピーク温度である。具体的には、前記ＤＳＣ装置に、サンプルを１０〜２０ｍｇとりアルミ製パンへ封入した後、キャリヤーガスとしての窒素を１００ｃｃ／分で流通させ、２０℃／分で昇温したときの吸熱ピークを測定する。ポリマーの種類によってＤＳＣ測定において１ｓｔ  ｒｕｎで明確なピークが現れない場合は、５０℃／分の昇温速度で予想される流れ温度よりも５０℃高い温度まで昇温し、その温度で３分間保持し、完全に溶融した後、−８０℃／分の降温速度で５０℃まで冷却し、しかる後に２０℃／分の昇温速度で吸熱ピークを測定するとよい。
【００２７】
なお、前記液晶性ポリエステルには、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、およびフッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。また、酸化チタン、カオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料、顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を添加してもよい。
【００２８】
本発明の放熱材に含まれる液晶性ポリエステル繊維は、常法により前記液晶性ポリエステルを溶融紡糸して製造できる。通常は、液晶性ポリエステルの融点より１０〜５０℃高い温度で紡糸する。紡糸後の繊維は熱処理を行ってもよい。熱処理により固相重合（一部架橋反応も伴うこともある）が起こり、強度および弾性率が向上し、さらに融点が上昇する。
【００２９】
熱処理は、窒素等の不活性雰囲気中または空気のような酸素含有活性雰囲気中または減圧下で行うことが可能である。露点が−４０℃以下の気体の雰囲気中で熱処理することが好ましい。好ましい温度条件としては、液晶性ポリエステル繊維の融点以下から順次昇温していく温度条件が挙げられる。熱処理は、目的とする性能に応じて、数秒から数十時間行うことができる。通常熱処理は繊維の状態で行われるが、必要に応じてＵＤ（Unidirectional）、不織布、織物または編物の状態で行ってもよい。
【００３０】
本発明における液晶性ポリエステル繊維は、モノフィラメント、マルチフィラメント、短繊維またはトウのいずれであってもよい。後述するマトリックス樹脂の含浸または付着は、繊維が一方向に引き揃えられ、集束された状態で行われることが多いため、生産性の観点から、液晶性ポリエステル繊維はマルチフィラメントであることが好ましい。
【００３１】
液晶性ポリエステル繊維の単糸繊度は、好ましくは０．１〜５０ｄｔｅｘ、より好ましくは１〜２０ｄｔｅｘ、特に好ましくは１〜１０ｄｔｅｘである。単糸繊度が前記範囲内であると、マトリックス樹脂との十分な接着性を得やすい。
【００３２】
マルチフィラメントまたはトウには甘撚りがかけられていてもよいが、実質的に無撚であることが好ましい。さらに、マルチフィラメントを開繊処理および／または平滑化処理に付してもよい。このような開繊処理および／または平滑化処理を行ったマルチフィラメント、またはトウを用いて、ＵＤ、織物または編物を作製することにより、引き揃えられた繊維による繊維強化樹脂を得やすくなる。
【００３３】
「液晶性ポリエステル繊維」として、市販品を使用することもできる。そのような市販品として、例えば、株式会社クラレ製ベクトランＵＭ（商品名）、株式会社クラレ製ベクトランＨＴ（商品名）、株式会社クラレ製ベクトランＮＴ（商品名）、株式会社クラレ製ベクトランＥＸ（商品名）、東レ株式会社製シベラス（商品名）、およびＫＢセーレン株式会社製ゼクシオン（商品名）等を挙げることができる。
【００３４】
液晶性ポリエステル繊維は、単独でまたは組み合わせて使用できる。
【００３５】
本発明における繊維強化樹脂には、繊維は一方向に引き揃えられている形態（ＵＤ）で、または不織布、織物（例えばカットパイル）若しくは編物として含まれていてよい。中でも、繊維が一方向に引き揃えられている態様は、一方向に引き揃えられている繊維にマトリックス樹脂を含浸または付着させる製造工程を、繊維含有量を高める場合でも容易に実施しやすいため好ましい。また、本発明者らにより、繊維強化樹脂について、繊維方向の熱伝導率は、繊維方向以外の方向の熱伝導率より高いことが見出された。従って、この態様はまた、より高い繊維方向での熱伝導率を得やすい観点からも好ましい。
【００３６】
好ましい一態様において、前記繊維は放熱材の吸熱面と放熱面との間に延在している。ここで、吸熱面とは、吸熱すべき対象の部材と接触させる面を意味し、放熱面とは、吸熱面と反対の面を意味する。より具体的には、例えば放熱材がシート状である場合、吸熱面とは、吸熱すべき対象の部材と接触させるシートの一面（表面）を意味し、放熱面とは、シートの他面（裏面）を意味する。本発明者らにより、繊維強化樹脂について、繊維中をまたは繊維に沿って熱が伝導しやすい傾向にあることが見出された。従って、この態様では、吸熱面から吸収された熱が繊維中をまたは繊維に沿って伝導し、放熱面から放熱されることから、より高い熱伝導率を得ることができる。
【００３７】
［マトリックス樹脂］
本発明における繊維強化樹脂は、前記繊維に加えてマトリックス樹脂を含む。樹脂を含むことにより、樹脂を含まず繊維布帛からなるコイル構成材料または超導電線周辺の部材材料と比べて超導電線を良好に固定できる。また、その固定は、本発明における繊維強化樹脂の特定の熱歪みに起因して、冷却時も良好に保持され得る。そして、本発明における繊維強化樹脂は高い熱伝導率を有するので、超電導線または繊維強化樹脂内部に蓄熱が起こり難い。従って、特定の繊維とマトリックス樹脂とを含む本発明における構成により、通電中に超電導コイルの全体若しくは一部が動きやすくなるといった問題を排除することができる。
【００３８】
マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂またはウレタンアセテート樹脂を使用できる。これらの中で、強度の観点からは、好ましいマトリックス樹脂はエポキシ樹脂である。
【００３９】
本発明における繊維強化樹脂は、繊維強化樹脂の総質量に基づいて、好ましくは５〜７０質量％、より好ましくは５〜６５質量％、さらに好ましくは１０〜６５質量％、特に好ましくは１５〜５５質量％のエポキシ樹脂を含有する。エポキシ樹脂の含有量が前記範囲内であると、所望の熱伝導率および熱歪みを得やすく、繊維とマトリックス樹脂とが良好に一体化された放熱材を得やすい。エポキシ樹脂の含有量は、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
【００４０】
［放熱材］
本発明の放熱材の７７Ｋにおける繊維方向での熱伝導率は０．２０〜１０Ｗ／ｍＫである。熱伝導率が０．２０Ｗ／ｍＫ未満であると、放熱材としての性能が十分に発現されない。熱伝導率は好ましくは０．２５〜５．０Ｗ／ｍＫ、より好ましくは０．３０〜３．０Ｗ／ｍＫ、特に好ましくは０．３５〜２．０Ｗ／ｍＫである。熱伝導率が前記範囲内であると、放熱材としての性能が十分に発現されやすい。繊維含有量の調整、繊維種の選択、または繊維の配向の調製等により、熱伝導率を前記範囲内に調整できる。熱伝導率は後述の実施例に記載の方法に従って測定できる。
【００４１】
放熱材を２７３Ｋから７７Ｋに冷却した際の繊維方向での熱歪みは、２５００×１０−６〜６５００×１０−６である。本明細書において熱歪みとは、放熱材が温度低下につれて膨張または収縮する現象を意味する。上述のように熱歪みが正の値をとる場合は、放熱材が温度低下につれて繊維方向に膨張する負膨張特性を示し、冷却時でも超電導線とコイル構成材料または放熱材以外の超電導線周辺の部材材料との接触を良好に保持して優れた冷却性能を発現できる。熱歪みが２５００×１０−６未満であると、冷却時の繊維方向での熱膨張が不十分であるため放熱材としての性能が十分に発現されない。熱歪みは好ましくは３０００×１０−６〜６０００×１０−６、より好ましくは３５００×１０−６〜５５００×１０−６である。熱歪みが前記範囲内であると、熱歪みと良好な熱伝導率との両立が達成されやすいため放熱材としての性能が発現されやすい。繊維含有量の調整、繊維種の選択、または繊維の配向の調製等により、熱歪みを前記範囲内に調整できる。熱歪みは後述の実施例に記載の方法に従って測定できる。
【００４２】
［放熱材の製造方法］
本発明の放熱材は、繊維、ＵＤ、不織布、織物または編物（以下において、まとめて「繊維製品」と称する）を準備し、繊維強化樹脂を形成するための樹脂組成物を前記繊維製品に含浸または付着させることにより製造できる。
【００４３】
繊維製品を準備する準備工程では、含浸または付着させる樹脂組成物との接着性を向上させるために、必要に応じて繊維製品に対して物理的および／または化学的処理を行ってもよい。
【００４４】
物理的処理としては、例えば、コロナ放電処理、グロー放電処理、プラズマ処理、電子線処理、紫外線処理、酸素含有雰囲気下での熱処理、および水分含有雰囲気下での熱処理等が挙げられる。化学的処理としては、例えば、酸処理、アルカリ処理、および酸化剤を用いた処理等が挙げられる。化学的処理は、常温下で行ってもよいし、加熱下で行ってもよいが、加熱下で行うことが好ましい。これらの処理は、単独で、または二種以上を組み合わせて行ってもよい。
【００４５】
樹脂組成物を繊維製品に含浸または付着する方法は、特に限定されず、従来公知の方法、例えば、繊維製品に樹脂組成物を含浸または付着させて、所望の形状に成形した後、乾燥および／または硬化させる方法、離型性を有するフィルムまたはシートに樹脂組成物の層を形成した後、それを繊維製品に転写し、所望の形状に成形した後、乾燥および／または硬化させる方法等を採用できる。これらの方法において、繊維は、樹脂組成物の含浸、付着または転写前に一方向に引き揃えられていることが好ましい。シート状に繊維をシート面内の一方向に引き揃える方法としては、通常のＵＤの製造方法に準じた方法を採用できる。また、シート面に対して垂直方向に繊維を引き揃える方法としては、例えば、不織布のニードルパンチ処理、水流絡合処置、または短繊維のフロック加工等を用いる方法を採用できる。
【００４６】
樹脂組成物には、樹脂以外に、任意に添加剤が含まれてよい。そのような添加剤は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、例えば硬化剤、硬化促進剤、溶剤、無機フィラー、難燃剤または耐候剤等を使用できる。樹脂組成物がこれらの添加剤を含む場合、その量は添加の目的等に応じて適宜変更されてよい。
【００４７】
本発明の放熱材は、７７Ｋにおいて高い熱伝導率を有し、低温になるにつれ収縮せずに特定の熱歪みを有するため、超電導線周辺の部材として良好に使用できる。従って、本発明はまた、前記放熱材を含む超電導コイル用ボビン、または前記放熱材を含む超電導コイルに関する。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例により何ら限定されない。
【００４９】
［測定方法または評価方法］
＜繊維強化樹脂中の繊維含有量および樹脂含有量＞
後述の実施例１に記載の通り、繊維を一方向に束ねて秤量した。繊維束にマトリックス樹脂を塗り込んだ後に熱収縮性チューブに挿入し、マトリックス樹脂を熱硬化させた後に熱収縮性チューブを除去して秤量した。これらの秤量値から、繊維強化樹脂中の繊維含有量を求めた。また、これらの秤量値の差を、繊維強化樹脂中の樹脂含有量とした。
【００５０】
＜繊維の引張強度＞
ＪＩＳ  Ｌ１０１３に準拠して測定した。
【００５１】
＜繊維のクリープ伸び＞
繊維をクリープ試験機（株式会社マイズ社製のＮｏ．５２５−Ｒ）にセットし、４０℃における繊維の破断荷重の４０％の荷重を雰囲気温度４０℃にて載荷し、１００時間後の繊維の伸びを測定した。試験前の繊維長に対する測定された伸びの割合を、クリープ伸び（％）とした。
【００５２】
＜繊維強化樹脂の熱伝導率＞
定常熱流法を採用し、図１に示す測定装置を用いて、下記手順に従い熱伝導率を測定した。
（１）試料の一部を銅製の試料台に挿入し、冷凍機のコールドヘッドに固定した。
（２）真空断熱の条件下、冷凍機で７７Ｋに試料を冷却した。
（３）試料の上端に取り付けたヒーターを用いて試料を一定の電力（０．０３Ｗ）で連続的に加熱し、試料に定常状態の温度勾配を形成した。
（４）試料の温度勾配を、２つの熱電対を用いて測定した。
（５）測定した温度から、下記式により熱伝導率λを算出した。
【数１】
2020033475.tif 000009
式中、Ｌは熱電対の間隔（単位：ｍ）、Ｑはヒーターの加熱量（単位：Ｗ）、Ｓは試料断面積（単位：ｍ２）、Ｔ１およびＴ２は各熱電対により測定された温度（単位：Ｋ）を示す。
【００５３】
＜繊維強化樹脂の熱歪み＞
試料の繊維方向での熱歪みを測定するよう歪みゲージを貼った。次いで、試料を氷水に浸漬し、２７３Ｋの基準温度を明確にした。その後、試料を液体窒素に浸漬し、２７３Ｋから７７Ｋに冷却した際の膨張または収縮を測定した。測定を３回行い、その平均値を繊維強化樹脂の熱歪みとした。
【００５４】
実施例１
液晶性ポリエステル繊維１（株式会社クラレ製「ベクトラン」、総繊度：１６７０ｄｔｅｘ、引張強度：２２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、クリープ伸び：２．１％）を一方向に２００本束ねて秤量した。繊維束にエポキシ樹脂（主剤：三菱ケミカル株式会社製のグレード827、硬化剤：日立化成株式会社製のHN-5500）を塗り込み、直径約１０ｍｍの熱収縮性チューブに挿入した。１２０℃に設定したドライオーブンにて２時間加熱することによりエポキシ樹脂を硬化させた後、熱収縮性チューブを除去して秤量した。約６０ｍｍの長さとなるように繊維強化樹脂の両端をカットして端面を整え、繊維強化樹脂試験片を得た。繊維強化樹脂試験片において、繊維は、一方向に引き揃えられており、カットした一方の端部面と他方の端部面との間に延在していた。
得られた繊維強化樹脂試験片について、上述した測定および評価を行った。結果を表５に示す。
【００５５】
実施例２
液晶性ポリエステル繊維２（株式会社クラレ製「ベクトラン」、総繊度：１６８０ｄｔｅｘ、引張強度：８．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、クリープ伸び：１．８％）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、繊維が一方向に引き揃えられており、カットした一方の端部面と他方の端部面との間に延在している繊維強化樹脂試験片を得、上述した測定および評価を行った。結果を表５に示す。
【００５６】
実施例３
液晶性ポリエステル繊維３（株式会社クラレ製「ベクトラン」、総繊度：１６７０ｄｔｅｘ、引張強度：２０．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、クリープ伸び：１．５％）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、繊維が一方向に引き揃えられており、カットした一方の端部面と他方の端部面との間に延在している繊維強化樹脂試験片を得、上述した測定および評価を行った。結果を表５に示す。
【００５７】
実施例４
繊維含有量を７２．４質量％に変更したこと以外は実施例１と同様にして、繊維が一方向に引き揃えられており、カットした一方の端部面と他方の端部面との間に延在している繊維強化樹脂試験片を得、上述した測定および評価を行った。結果を表５に示す。
【００５８】
比較例１
表５に記載の繊維含有量を有し、繊維が一方向に引き揃えられており、カットした一方の端部面と他方の端部面との間に延在しているＧＦＲＰ試験片について、熱伝導率および熱歪みを測定した。結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
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【００６０】
表５から分かるように、本発明に従った繊維強化樹脂試験片はいずれも、高い熱伝導率を有し、冷却時に繊維方向に膨張したことから、冷却時でも優れた冷却性能を発現できる、放熱材に適したものであった。一方、比較例であるＧＦＲＰ試験片は熱伝導率が低く、冷却時に繊維方向に大きく収縮したことから、その冷却性能は低いものであった。従って、コイル構成材料として一般的に使用されているＧＦＲＰに代えて本発明に従った繊維強化樹脂からなる放熱材を用いることにより、超電導コイルの冷却特性または熱安定性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に従った繊維強化樹脂は高い熱伝導率を有し、冷却時でも優れた冷却性能を発現することから、放熱材として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１    ヒーター
２    熱電対１
３    熱電対２
４    試料（繊維強化樹脂試験片）
５    試料台
６    コールドヘッド
【図１】
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