(57)【要約】  本発明は、マトリックス樹脂２と、熱膨張性成分３とを備え、マトリックス樹脂２内には、熱膨張性成分３を収容する収容部４が形成されており、熱膨張性成分３は、第１の温度において収容部４の一部を占め、第１の温度より高い第２の温度において、第１の温度における収容部４に対する熱膨張性成分３の体積割合より大きい体積割合で収容部４を占める、樹脂部材（ヒートスイッチ）１を提供する。
2017163316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分は、第１の温度において前記収容部の一部を占め、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記収容部に対する前記熱膨張性成分の体積割合より大きい体積割合で前記収容部を占める、樹脂部材。
【請求項２】
前記収容部がカプセルにより形成されており、前記カプセルには前記熱膨張性成分が内包されている、請求項１に記載の樹脂部材。
【請求項３】
前記収容部に収容された熱伝導性成分を更に備える、請求項１又は２に記載の樹脂部材。
【請求項４】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分の熱膨張係数が前記マトリックス樹脂の熱膨張係数より大きい、樹脂部材。
【請求項５】
前記熱膨張性成分は、第１の温度において、前記収容部の壁部から離間して収容されているか又は前記壁部の一部と接触しており、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記熱膨張性成分と前記壁部との接触面積より大きい面積で前記壁部と接触している、請求項４に記載の樹脂部材。
【請求項６】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分は、第１の温度において前記収容部の一部を占め、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記収容部に対する前記熱膨張性成分の体積割合より大きい体積割合で前記収容部を占める、ヒートスイッチ。
【請求項７】
前記収容部がカプセルにより形成されており、前記カプセルには前記熱膨張性成分が内包されている、請求項６に記載のヒートスイッチ。
【請求項８】
前記収容部に収容された熱伝導性成分を更に備える、請求項６又は７に記載のヒートスイッチ。
【請求項９】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分の熱膨張係数が前記マトリックス樹脂の熱膨張係数より大きい、ヒートスイッチ。
【請求項１０】
前記熱膨張性成分は、第１の温度において、前記収容部の壁部から離間して収容されているか又は前記壁部の一部と接触しており、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記熱膨張性成分と前記壁部との接触面積より大きい面積で前記壁部と接触している、請求項９に記載のヒートスイッチ。
【請求項１１】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを含有する、ヒートスイッチ用組成物。
【請求項１２】
前記熱膨張性成分を内包するカプセルを更に含有する、請求項１１に記載のヒートスイッチ用組成物。
【請求項１３】
熱伝導性成分を更に含有する、請求項１１又は１２に記載のヒートスイッチ用組成物。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のヒートスイッチ用組成物の硬化物からなるヒートスイッチ。
【請求項１５】
熱を発生する熱源と、前記熱源からの熱を伝導可能なように配置された請求項６〜１０のいずれか一項又は請求項１４に記載のヒートスイッチとを備え、
前記ヒートスイッチが、第１の温度と第２の温度との間で前記熱源からの熱の伝導状態を変化させることにより、前記熱源の熱に起因する温度を調整する、温度調整構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部材、ヒートスイッチ、ヒートスイッチ用組成物及び温度調整構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な分野で熱エネルギーを高効率に利用することが求められている。熱エネルギーは、熱力学第２法則で示されているように、断熱構造を備えていない限り熱源より放熱される。熱エネルギーを利用するための機構として、例えばヒートスイッチが知られている。【０００３】
例えば特許文献１には、所定の第１の壁と第２の壁とを有し、第２の壁が受構造に対してギャップをもって配置されるようになされた密閉空洞と、密閉空洞の一部を満たし、温度とともに体積を変化するようになされた熱アクチュエータ材料と、密閉空洞の一部を満たし、第１の壁と第２の壁との間に高伝導性トランスファ構造をもたらす導体材料と、を含み、熱アクチュエータ材料は温度によって誘発された体積変化時に第２の壁を移動させ、受構造に対するギャップが埋められるようにすることで、放熱側と熱源側との間の熱伝導のオフ状態とオン状態とを可逆的に切り換える高伝導性ヒートスイッチが開示されている。【０００４】
また、特許文献２には、第１保護層と、第１保護層上の放射層と、放射層と間隙を有した状態で配置された第２保護層とを備え、第１保護層表面の熱によって放射層の熱放射率が可逆的に変化する熱スイッチが開示されている。さらに、特許文献３には、第１保護層と、第１保護層と対になるよう配置された第２保護層と、第１保護層上の熱膨張部材とを備え、第２保護層と熱膨張部材とが、常温時には接触することなく間隙を有し、高温時には熱膨張部材の熱膨張により接触する熱スイッチが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５２４１９０号公報
【特許文献２】国際公開２０１４／１４８５８５号
【特許文献３】国際公開２０１４／１５６９９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、簡便な構成で、熱伝導を可逆的に変化させることが可能な樹脂部材及びヒートスイッチ、該ヒートスイッチ用の樹脂組成物、並びに該ヒートスイッチを備える温度調整構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記［１］〜［５］に記載の樹脂部材、下記［６］〜［１０］又は［１４］に記載のヒートスイッチ、下記［１１］〜［１３］に記載のヒートスイッチ用組成物、及び下記［１５］に記載の温度調整構造を提供する。
［１］  マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、マトリックス樹脂内には、熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、熱膨張性成分は、第１の温度において収容部の一部を占め、第１の温度より高い第２の温度において、第１の温度における収容部に対する熱膨張性成分の体積割合より大きい体積割合で収容部を占める、樹脂部材。
［２］  収容部がカプセルにより形成されており、カプセルには熱膨張性成分が内包されている、［１］に記載の樹脂部材。
［３］  収容部に収容された熱伝導性成分を更に備える、［１］又は［２］に記載の樹脂部材。
［４］  マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、マトリックス樹脂内には、熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、熱膨張性成分の熱膨張係数がマトリックス樹脂の熱膨張係数より大きい、樹脂部材。
［５］  熱膨張性成分は、第１の温度において、収容部の壁部から離間して収容されているか又は壁部の一部と接触しており、第１の温度より高い第２の温度において、第１の温度における熱膨張性成分と壁部との接触面積より大きい面積で壁部と接触している、［４］に記載の樹脂部材。
［６］  マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、マトリックス樹脂内には、熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、熱膨張性成分は、第１の温度において収容部の一部を占め、第１の温度より高い第２の温度において、第１の温度における収容部に対する熱膨張性成分の体積割合より大きい体積割合で収容部を占める、ヒートスイッチ。
［７］  収容部がカプセルにより形成されており、カプセルには熱膨張性成分が内包されている、［６］に記載のヒートスイッチ。
［８］  収容部に収容された熱伝導性成分を更に備える、［６］又は［７］に記載のヒートスイッチ。
［９］  マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、マトリックス樹脂内には、熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、熱膨張性成分の熱膨張係数がマトリックス樹脂の熱膨張係数より大きい、ヒートスイッチ。
［１０］  熱膨張性成分は、第１の温度において、収容部の壁部から離間して収容されているか又は壁部の一部と接触しており、第１の温度より高い第２の温度において、第１の温度における熱膨張性成分と壁部との接触面積より大きい面積で壁部と接触している、［９］に記載のヒートスイッチ。
［１１］  マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを含有する、ヒートスイッチ用組成物。
［１２］  熱膨張性成分を内包するカプセルを更に含有する、［１１］に記載のヒートスイッチ用組成物。
［１３］  熱伝導性成分を更に含有する、［１１］又は［１２］に記載のヒートスイッチ用組成物。
［１４］  ［１１］〜［１３］のいずれかに記載のヒートスイッチ用組成物の硬化物からなるヒートスイッチ。
［１５］  熱を発生する熱源と、熱源からの熱を伝導可能なように配置された［６］〜［１０］のいずれか又は［１４］に記載のヒートスイッチとを備え、ヒートスイッチが、第１の温度と第２の温度との間で熱源からの熱の伝導状態を変化させることにより、熱源の熱に起因する温度を調整する、温度調整構造。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡便な構成で、熱伝導を可逆的に変化させることが可能な樹脂部材及びヒートスイッチ、該ヒートスイッチ用の樹脂組成物、並びに該ヒートスイッチを備える温度調整構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】樹脂部材（ヒートスイッチ）の一実施形態（オフ状態）を示す模式切断端面図である。
【図２】樹脂部材（ヒートスイッチ）の一実施形態（オン状態）を示す模式切断端面図である。
【図３】温度調整構造の一実施形態及び樹脂部材（ヒートスイッチ）の作用効果を説明するための模式切断端面図である。
【図４】樹脂部材（ヒートスイッチ）の他の実施形態を示す模式切断端面図である。
【図５】図４に示す樹脂部材（ヒートスイッチ）の作用効果を説明するための要部拡大図である。
【図６】樹脂部材（ヒートスイッチ）の他の実施形態を示す模式切断端面図である。
【図７】図６に示す樹脂部材（ヒートスイッチ）の作用効果を説明するための要部拡大図である。
【図８】実施例に係るヒートスイッチの偏光顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、樹脂部材の一実施形態（オフ状態）を示す模式切断端面図である。図１に示すように、樹脂部材（オフ状態）１Ａは、マトリックス樹脂２と、熱膨張性成分３とを備える。マトリックス樹脂２内には、複数の収容部４が形成されており、各収容部４には熱膨張性成分３が収容されている。樹脂部材１Ａ（１）の厚みは、例えば１００〜５０００μｍであってよい。
【００１２】
樹脂部材１は、熱伝導を可逆的に変化させることが可能であるため（詳細は後述）、ヒートスイッチとして好適に用いられる。つまり、以降の説明における「樹脂部材」は、「ヒートスイッチ」と読み替えることができる。
【００１３】
なお、ヒートスイッチとは、熱、電気、磁場等の外部エネルギー量の変化に応じて熱伝導率を能動的又は受動的に変化させる機構を意味する。また、ヒートスイッチ（樹脂部材）のオフ状態とは、熱膨張性成分の近傍の温度が第１の温度である状態であって、後述のヒートスイッチ（樹脂部材）のオン状態に比べて相対的に熱伝導率が低い状態を意味する。第１の温度は、例えば−１０〜５０℃、−１０〜３０℃、又は２０〜１２０℃であってよい。第１の温度は、上記温度範囲に限られるものではなく、用途に応じて適宜変更してもよい。ヒートスイッチ（樹脂部材）のオフ状態は、例えばヒートスイッチ（樹脂部材）の熱伝導率が最小となる状態であってよい。
【００１４】
マトリックス樹脂２は、特に限定されず、例えば熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であってよい。ただし、マトリックス樹脂２は、熱膨張性成分３とは異なる成分（樹脂）である。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリアミドアミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。熱硬化性樹脂の硬化温度は、特に限定されないが、高温であることが好ましく、例えば好ましくは８０〜３００℃、より好ましくは１２０〜２８０℃、更に好ましくは１５０〜２５０℃である。硬化温度が８０℃以上である樹脂は硬化後の耐熱性に優れ、硬化温度が３００℃以下である樹脂は、硬化時の加熱により樹脂自体又は熱膨張成分の熱劣化を抑制できる。
【００１５】
熱可塑性樹脂としては、各種ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリプタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリアミドイミド樹脂、６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００１６】
樹脂部材（オフ状態）１Ａにおける収容部４は、所定の体積を有する空間の一部に熱膨張性成分３が収容されてなる。すなわち、樹脂部材（オフ状態）１Ａにおける収容部４は、熱膨張性成分３と、空隙部５とを含んでいる。空隙部５は、真空で構成されていてもよく、大気等のガス成分で構成されていてもよい。空隙部５は一般に樹脂（例えば熱膨張性成分３）と比較して熱伝導率が低いため、樹脂部材（オフ状態）１Ａにおける収容部４に空隙部５が生じていることによって、樹脂部材１は、温度変化に伴う熱伝導特性の変化が可能な樹脂部材となる。つまり、この空隙部５の体積等を調整することにより、樹脂部材１における可逆的な熱伝導特性の変化を実現することができる。
【００１７】
樹脂部材１Ａに占めるマトリックス樹脂２の割合は、例えば１０〜９０体積％、又は２０〜７４体積％であってよい。マトリックス樹脂２に占める収容部４の割合は、例えば１０〜９０体積％、又は２０〜７４体積％であってよい。ここでいう体積は、室温（２５℃）における体積を意味する。
【００１８】
熱膨張性成分３は、温度の変化に伴ってその体積が可逆的に変化する成分、より具体的には、温度上昇に伴って膨張し、温度低下に伴って収縮する成分であれば特に限定されない。熱膨張性成分３の０〜１００℃における平均体積膨張率は、例えば１．８×１０−４／℃以上、３．３×１０−４／℃以上、又は５．０×１０−４／℃以上であってよい。熱膨張性成分３は、相転移を伴わずに可逆的にその体積が変化する（膨張及び収縮する）成分であってもよく、相転移することによってその体積が可逆的に変化する成分であってよい。
【００１９】
相転移を伴わずに可逆的に膨張及び収縮する熱膨張性成分としては、ゴム、高分子量ポリマー等が挙げられる。ゴムとしては、具体的には、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロブチルゴム（ＣＢＲ）、シリコーンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（ＣＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム、アクリルゴム（ＡＲ）、ウレタンゴム（ＵＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。ゴムは、好ましくは、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロブチルゴム（ＣＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（ＣＩＩＲ）、又は臭素化ブチルゴムである。高分子量ポリマーは、例えば重量平均分子量が１０万以上のポリマーを指し、ポリエチレン、ポリプロピレン等が好ましい。これらの熱膨張性成分は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００２０】
相転移することによってその体積が可逆的に変化する熱膨張性成分としては、飽和炭化水素化合物等が挙げられ、例えば炭素数８〜１００の飽和炭化水素化合物が挙げられる。飽和炭化水素化合物は、好ましくは炭素数１０〜３０のアルキレン基を有する飽和炭化水素化合物、より具体的には、ｎ−ドデカン、ｎ−テトラデカン、ｎ−ペンタデカン、ｎ−ヘキサデカン、ｎ−ヘプタデカン、ｎ−オクタデカン、ｎ−ノナデカン、ｎ−イコサン等の直鎖状の脂肪族飽和炭化水素化合物、又は分岐状の脂肪族飽和炭化水素化合物である。
【００２１】
上記の飽和炭化水素化合物は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。例えば炭素数の異なる飽和炭化水素化合物を適宜組み合わせて用いることにより、ヒートスイッチのオン状態とオフ状態とを切り替える温度を所望の値に設定することができる。
【００２２】
飽和炭化水素化合物は、一態様として、石油ワックスであってもよい。石油ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス及びマイクロクリスタリンワックスが挙げられる。パラフィンワックスは、例えば、石油又は天然ガスを原料とする減圧蒸留留出油から分離精製することにより得られる、室温（２５℃）において固形のワックスである。マイクロクリスタリンワックスは、例えば、石油を原料とする減圧蒸留残渣油又は重質留出油から分離精製することにより得られる、室温（２５℃）において固形のワックスである。パラフィンワックスは、例えば炭素数２０〜４０のパラフィンワックスが、マイクロクリスタリンワックスとしては、例えば炭素数３０〜６０のマイクロクリスタリンワックスが、それぞれ融解熱量及び入手性の点で好ましく用いられる。
【００２３】
以上説明した熱膨張性成分３の熱膨張係数は、好ましくはマトリックス樹脂２の熱膨張係数より大きい。
【００２４】
図２は、樹脂部材（ヒートスイッチ）の一実施形態（オン状態）を示す模式切断端面図である。図２に示すように、樹脂部材（オン状態）１Ｂは、樹脂部材（オフ状態）１Ａと同様に、マトリックス樹脂２と、熱膨張性成分３とを備える。マトリックス樹脂２内には、複数の収容部４が形成されており、各収容部４には熱膨張性成分３が収容されている。
【００２５】
樹脂部材（ヒートスイッチ）のオン状態とは、熱膨張性成分３の近傍の温度が第２の温度である状態であって、上述の樹脂部材（ヒートスイッチ）のオフ状態に比べて相対的に熱伝導率が高い状態を意味する。第２の温度は、第１の温度より高ければよく、例えば０〜１２０℃、又は３０〜１２０℃であってよい。樹脂部材（ヒートスイッチ）のオン状態は、例えば樹脂部材（ヒートスイッチ）の熱伝導率が最大となる状態であってよい。
【００２６】
樹脂部材（オン状態）１Ｂにおける収容部４は、樹脂部材（オフ状態）１Ａにおける熱膨張性成分３に比べて膨張した熱膨張性成分３を収容している。すなわち、樹脂部材（オン状態）１Ｂにおける収容部４に占める熱膨張性成分３の体積割合は、樹脂部材（オフ状態）１Ａにおける収容部４に占める熱膨張性成分３の体積割合に比べて大きくなっている。樹脂部材（オン状態）１Ｂにおける収容部４は、熱膨張性成分３で満たされていてもよく、熱膨張性成分３と空隙部とを含んでいてもよい。
【００２７】
図３は、温度調整構造の一実施形態及び樹脂部材（ヒートスイッチ）の作用効果を説明するための模式切断端面図である。図３（ａ）に示すように、樹脂部材（オフ状態）１Ａは、例えば熱を発生する熱源（高温部）６と低温部７との間に配置されて使用される。熱源（高温部）６の温度は、低温部７の温度より高くなっている。なお、低温部７は設けられていなくてもよく、樹脂部材１Ａの熱源６と反対側は例えば大気に開放されていてもよい。つまり、温度調整構造８は、少なくとも、熱源６と、熱源６からの熱を伝導可能なように配置された樹脂部材１Ａとを備えている。
【００２８】
このとき、熱膨張性成分３の近傍の温度は第１の温度であり、収容部４に占める熱膨張性成分３の体積割合は、例えば５〜９０体積％であってよい。つまり、熱膨張性成分３は、収容部４の壁部４ａの一部と接触している。
【００２９】
次いで、図３（ｂ）に示すように、熱源（高温部）６から樹脂部材１Ｃへ熱が伝導するにしたがって、熱膨張性成分３の近傍の温度は第１の温度から上昇し、収容部４内で熱膨張性成分３が膨張していく（収容部４に占める熱膨張性成分３の体積割合が増加していく）。
【００３０】
そして、図３（ｃ）に示すように、熱膨張性成分３の近傍の温度が第２の温度に達し、熱膨張性成分３が、例えば収容部４と略同一の体積となるまで膨張する。このとき、収容部４に占める熱膨張性成分３の体積割合は、例えば、９５体積％以上、又は９８体積％以上であってよく、１００体積％であってもよい。
【００３１】
その結果、収容部４は、樹脂部材（オフ状態）１Ａにおける収容部４に比べて高い熱伝導率を有することになる。したがって、樹脂部材１Ｂはオン状態となり、熱源（高温部）６から樹脂部材１Ｂへ伝導した熱は、収容部４内に収容された熱膨張性成分３を介して低温部７へ更に伝導される。
【００３２】
一方、図３（ｃ）に示すような樹脂部材１Ｂのオン状態から、熱膨張性成分３近傍の温度が低下すると、それに伴い熱膨張性成分３は収縮していく（収容部４に占める熱膨張性成分３の体積割合が減少していく）。そして、収容部４の熱伝導率は低下し、その結果、樹脂部材１は、図３（ａ）に示すようなオフ状態に戻る。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る樹脂部材（ヒートスイッチ）１では、熱膨張性成分３は、熱膨張する成分であるため、第１の温度において収容部４の一部を占める一方で、第２の温度においては、第１の温度における収容部４に対する熱膨張性成分３の体積割合より大きい体積割合で収容部４を占めている。換言すれば、第２の温度における収容部４を構成する壁部４ａと熱膨張性成分３との接触面積が、第１の温度における収容部４の壁部４ａと熱膨張性成分３との接触面積より大きくなっている。そのため、熱膨張性成分３が、熱膨張する（温度上昇に伴いその体積を増加させる）ことにより収容部４の熱伝導率を上昇させる（逆に、熱膨張性成分３は、温度低下に伴いその体積を減少させることにより収容部４の熱伝導率を低下させる）。
【００３４】
そして、収容部４に占める熱膨張性成分３の体積割合の変化による収容部４の熱伝導率の変化に伴い、樹脂部材（ヒートスイッチ）１全体の熱伝導率も変化し、それによって樹脂部材（ヒートスイッチ）１のオフ状態とオン状態とが切り替わる。したがって、本実施形態に係る樹脂部材（ヒートスイッチ）１では、例えば上述の特許文献１に記載されているような従来のヒートスイッチに比べて簡便な構成で、熱伝導のオフ状態とオン状態とを可逆的に切り換えることが可能となる。また、温度調整構造８は、樹脂部材（ヒートスイッチ）１が、第１の温度と第２の温度との間で熱源６からの熱の伝導状態を変化させることにより、熱源６の熱に起因する熱源６及びその近傍の温度を調整することが可能となる。
【００３５】
本実施形態に係る樹脂部材（ヒートスイッチ）１は、例えばシート状、フィルム状又は液状といった種々の形状での提供が可能であるため、薄型化及び軽量化が可能となる。これにより、例えば電子材料のような狭ピッチ構造にも適用可能となる。樹脂部材（ヒートスイッチ）１は、このような狭ピッチ構造に適用した場合でも、周囲の温度に応じて可逆的に熱伝導率（熱抵抗値）を変化させ、熱源から生じる熱エネルギーの伝導を制御できる。
【００３６】
オフ状態における樹脂部材（ヒートスイッチ）１Ａの熱伝導率に対するオン状態における樹脂部材（ヒートスイッチ）１Ｂの熱伝導率の比（オン／オフ）は、１を超えていればよく、好ましくは２以上、より好ましくは１０以上、更に好ましくは５０以上である。
【００３７】
図４は、樹脂部材（ヒートスイッチ）の他の実施形態を示す模式切断端面図である。図４に示すように、樹脂部材（ヒートスイッチ）１１は、上述に実施形態に係る樹脂部材（ヒートスイッチ）１に比べて、収容部１４が不規則な形状を呈しており、かつ複数の収容部１４がより密な状態でマトリックス樹脂２内に形成されている態様である。
【００３８】
この実施形態においても、上述の実施形態と同様に、樹脂部材（オフ状態）１１Ａでは、第１の温度において、収容部１４は、熱膨張性成分１３と空隙部１５とを含んでいる（図４（ａ））。そして、樹脂部材（オン状態）１１Ｂでは、熱膨張性成分１３の近傍の温度が第２の温度に達し、熱膨張性成分１３が、例えば収容部１４と略同一の体積となるまで膨張する（図４（ｂ））。
【００３９】
図５は、図４に示す樹脂部材（ヒートスイッチ）１１の収容部１４を拡大した要部拡大図である。図５（ａ）に示すように、樹脂部材１１がオフ状態の場合、熱膨張性成分１３は、収容部１４の壁部１４ａから離間して存在していてもよい（すなわち、熱膨張性成分１３が空隙部１５で囲まれていてもよい）。そして、図５（ｂ）に示すように、樹脂部材１１がオン状態である場合には、熱膨張性成分１３が例えば収容部１４と略同一の体積となるまで膨張し、収容部１４を構成する壁部１４ａと熱膨張性成分１３との接触面積が、第１の温度における収容部１４の壁部１４ａと熱膨張性成分１３との接触面積より大きくなる。これにより、上述の実施形態と同様に、樹脂部材（ヒートスイッチ）１１は、熱伝導を可逆的に変化させることができる。
【００４０】
図６は、樹脂部材（ヒートスイッチ）の他の実施形態を示す模式切断端面図である。上述の実施形態に係る樹脂部材（ヒートスイッチ）１，１１では、一つの収容部４，１４に一体となった熱膨張性成分３，１３が一つ収容されていたが、本実施形態に係る樹脂部材（ヒートスイッチ）２１では、図６に示すように、一つの収容部２４に一体となった熱膨張性成分２３の複数が収容されている。
【００４１】
この実施形態においても、上述の実施形態と同様に、樹脂部材（オフ状態）２１Ａでは、第１の温度において、収容部２４は、熱膨張性成分２３と空隙部２５とを含んでいる（図４（ａ））。そして、樹脂部材（オン状態）２１Ｂでは、熱膨張性成分２３の近傍の温度が第２の温度に達し、熱膨張性成分２３が、例えば収容部２４と略同一の体積となるまで膨張する（図４（ｂ））。
【００４２】
図７は、図６に示す樹脂部材（ヒートスイッチ）２１の収容部２４のうち、一体となった熱膨張性成分２３の複数が収容されている収容部を拡大した要部拡大図である。図７（ａ）に示すように、樹脂部材２１がオフ状態の場合、一体となった熱膨張性成分２３の複数が一つの収容部２４に収容されている。
【００４３】
次いで、図７（ｂ）に示すように、樹脂部材２１がオン状態である場合には、複数の熱膨張性成分２３，２３がそれぞれ膨張し、それらが互いに接触し一体の熱膨張性成分２３を形成する。そして、複数の熱膨張性成分２３，２３が一体となって形成された熱膨張性成分２３が、例えば収容部１４と略同一の体積となるまで膨張する。これにより、上述の実施形態と同様に、樹脂部材（ヒートスイッチ）２１は、熱伝導を可逆的に変化させることができる。
【００４４】
樹脂部材（ヒートスイッチ）は、上述の各成分に加えて、その他の成分を更に含有していてもよい。オン状態における樹脂部材の熱伝導率を更に向上させ、オフ状態における樹脂部材の熱伝導率に対するオン状態における樹脂部材の熱伝導率の比を更に大きくできる観点から、樹脂部材は、好ましくは熱伝導性成分を更に含有する。この場合、収容部が、熱膨張性成分に加えて、熱伝導性成分を更に収容している。
【００４５】
熱伝導性成分は、２５℃における熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上である成分であれば特に限定されず、使用目的等に応じて適宜選択される。熱伝導性成分は、金属、セラミック、炭素材料、結晶性ポリマー、導電性ポリマー等を含有していてよい。
【００４６】
金属は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、両性金属、遷移金属及び希土類から選ばれる少なくとも１種を含有する純金属又は合金であってよい。より具体的には、金属は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ及びＰｂから選ばれる少なくとも１種を含有する純金属又は合金であってよい。金属は、粉末状であってよく、例えば５〜１００００ｎｍ、１０〜５０００ｎｍ、又は５０〜１０００ｎｍの粒径を有する粉末状であってよい。
【００４７】
セラミックは、無機の固体成分であれば特に限定されず、上記の金属が酸化された金属酸化物、炭化された金属炭化物、窒化された金属窒化物、ホウ化された金属ホウ化物、硫化された金属硫化物、硫酸化された金属硫酸化物、硝酸化された金属硝酸化物、リン酸化された金属リン酸化物、チタン酸化された金属チタン酸化物、微量の異種元素がドーピングされた半導体等であってよい。より具体的には、セラミックは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＭｇＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＺｒＯ、ＣａＳＯ４、ＢａＳＯ４等であってよい。セラミックは、粉末状であってよく、例えば５〜１００００ｎｍ、１０〜５０００ｎｍ、又は５０〜１０００ｎｍの粒径を有する粉末状であってよい。
【００４８】
炭素材料は、ダイアモンド、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレン、カーボンブラック、黒鉛、炭化水素、炭化水素の誘導体を炭素化させた化合物等であってよい。炭素材料は、粉末状であってよく、例えば５〜１００００ｎｍ、１０〜５０００ｎｍ、又は５０〜１０００ｎｍの粒径を有する粉末状であってよい。
【００４９】
上記熱伝導性成分の粒径は、レーザー回折式粒度分布計を用いたレーザー回折法等にて測定することができる。
【００５０】
熱伝導性成分の含有量は、熱膨張性成分１００体積部に対して、例えば２０〜５０体積部であってよい。ここでいう体積は、室温（２５℃）における体積を意味する。
【００５１】
上述した収容部は、上記以外の種々の態様であり得る。収容部は、一態様において、カプセルにより形成されていてよい。この場合、カプセルが、熱膨張性成分（及び必要に応じて用いられる熱伝導性成分）を内包している。カプセルの平均粒径は、例えば０．１〜１００μｍ、又は１〜３０μｍであってよい。収容部がカプセルにより形成されている場合、樹脂部材（オフ状態）１Ａにおける収容部４の空隙部５の大きさを調整しやすくなる。
【００５２】
カプセルは、例えば、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタン、メラミン樹脂、アミノプラスト樹脂等の被膜形成材で構成されていてよい。これらの被膜形成材は、界面重合法、インサイチュー法等の方法により得られる。被膜形成材は、例えば、ゼラチンとカルボキシメチルセルロース又はアラビアゴムとの合成樹脂又は天然樹脂であってもよい。この合成樹脂は、例えばコアセルベーション法により得られる。
【００５３】
収容部がカプセルで形成されている場合、樹脂部材（ヒートスイッチ）は、一態様において、以下の方法により得られる。すなわち、例えば、マトリックス樹脂と、熱膨張性成分（及び必要に応じて用いられる熱伝導性成分）を内包するカプセルとを、所望の濃度となるように有機溶剤と混合して調製したワニス（ヒートスイッチ用組成物）を、コンマコータ、バーコータ等を用いて基材上に塗工してヒートスイッチ用組成物層を配置した後、加熱乾燥によって有機溶剤を除去することにより、基材上に形成されたシート状のヒートスイッチ（シート状成形材）が得られる。
【００５４】
有機溶剤は、マトリックス樹脂を溶解させる有機溶剤であればよく、例えばアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、１−プロパノール、トルエン、キシレン等であってよい。基材は、特に制限されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート、アルミニウム箔、銅箔等であってよい。基材の厚みは、特に制限されないが、例えば２５μｍ〜１００μｍであってよい。なお、一般的な使用法では、基材は樹脂部材（ヒートスイッチ）が被着体に貼付された後に剥離して除去される。
【００５５】
塗工時のスジ引きを抑制する観点から、ヒートスイッチ用組成物層の厚みがカプセルの最大径以上となるようにヒートスイッチ用組成物を基材上に塗工することが好ましい。例えば、粒子径（体積平均粒子径）が１〜３０μｍのカプセルを用いる場合、ヒートスイッチ用組成物層の厚みが５０〜３００μｍとなるように、ヒートスイッチ用組成物を基材上に塗工することが好ましい。ヒートスイッチ用組成物層の厚みが３００μｍ以下であると、加熱乾燥時に有機溶剤を容易に除去することができる。ヒートスイッチ用組成物層の厚みを３００μｍより大きくする場合には、例えば、基材上に厚み３００μｍ以下のヒートスイッチ用組成物層を形成し、これを基材上に別途形成されたヒートスイッチ用組成物層の上にラミネータ等で貼り合わせて得ることができる。
【００５６】
収容部がカプセルで形成されている場合、他の一態様において、例えば、ヒートスイッチ用組成物を所望の組成とした上で、金型等を用いてこの組成物を加熱加圧によって成形しブロック状のヒートスイッチ（ブロック状成形材）を得てもよい。
【００５７】
収容部は、他の一態様において、マトリックス樹脂と熱膨張性成分との相分離により形成されてもよい。この場合、樹脂部材（ヒートスイッチ）は、例えば以下の方法により得られる。すなわち、まず、マトリックス樹脂と熱膨張性成分との組合せとして、マトリクス樹脂の融点が熱膨張性成分の融点よりも高い組合せであって、かつ互いに非相溶である組合せを選択する。次いで、例えば、熱膨張性成分と分散剤と熱伝導性成分とを混練（一次混練）する。さらに、この一次混練物とマトリックス樹脂とを混練（二次混練）する。分散剤は、熱伝導性成分を熱膨張性成分に対して分散させるための分散剤であり、マトリクス樹脂に対しては非相溶である。
【００５８】
この方法によれば、マトリクス樹脂を主成分とするマトリクス相中に空孔（収容部）が分散して形成される。そして、当該空孔（収容部）内には、熱伝導性成分を含む熱膨張性成分が収容される。熱伝導性成分は、熱膨張性成分中に偏在化していてもよい。
【００５９】
以上説明したとおり、マトリックス樹脂と熱膨張性成分とを含有する組成物は、本実施形態に係るヒートスイッチに用いられる組成物（ヒートスイッチ用組成物）として好適である。つまり、本実施形態に係るヒートスイッチは、上述の組成物（ヒートスイッチ用組成物）の硬化物からなっていてよい。ヒートスイッチ用組成物は、熱伝導性成分を更に含有していてもよい。
【００６０】
マトリックス樹脂の含有量は、ヒートスイッチ用組成物全量を基準として、例えば１０〜９０体積％、又は２０〜７４体積％であってよい。熱膨張性成分の含有量は、ヒートスイッチ用組成物全量を基準として、例えば１０〜９０体積％、又は２０〜７４体積％であってよい。熱伝導性成分の含有量は、熱膨張性成分１００体積部に対して、例えば２０〜５０体積部であってよい。ここでいう体積は、室温（２５℃）における体積を意味する（以下、同様）。
【００６１】
ヒートスイッチ（樹脂部材）における収容部がカプセルで形成される場合、ヒートスイッチ用組成物は、熱膨張性成分（及び必要に応じて用いられる熱伝導性成分）を内包するカプセルを含有していてよく、有機溶剤を更に含有していてもよい。カプセルの含有量は、ヒートスイッチ用組成物全量を基準として、例えば１０〜９０体積％、又は２０〜７４体積％であってよい。有機溶剤の含有量は、ヒートスイッチ用組成物全量を基準として、例えば１０〜８０質量％、又は２０〜５０質量％であってよい。
【００６２】
ヒートスイッチ（樹脂部材）における収容部がマトリックス樹脂と熱膨張性成分との相分離により形成される場合、ヒートスイッチ用組成物は、分散剤を更に含有していてもよい。分散剤の含有量は、熱膨張性成分１００質量部に対して、例えば１０〜８０質量部、又は２０〜５０質量部であってよい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００６４】
（実施例１、比較例１）
表１に示す混合割合（質量部）となるように各成分を秤量した。なお、表１中の成分（１）〜（４）は、以下のとおりである。
（１）１，３−ビス（４，５−ジヒドロ−２−オキサゾリル）ベンゼン（三國製薬工業株式会社製）
（２）４，４’−ジアミノジフェニルメタン（東京化成工業株式会社製）
（３）１−ブロモオクタン（東京化成工業株式会社製）
（４）ハイゼックスミリオン２４０Ｍ（三井化学株式会社製）【００６５】
【表１】
2017163316.tif 000003
次いで、成分（１）〜（３）を混合して、１３０℃に設定したホットプレート上にて更に溶融混合した。実施例１については、ここに成分（４）を更に添加した。この混合物を攪拌後、実施例１及び比較例１ともに、１８０℃に設定したホットプレート上で１時間熱硬化させた。硬化後の組成物を冷却し、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのサイズに加工してサンプルを得た。【００６６】
（評価）
実施例１及び比較例１で得られたサンプルについて、熱による構造変化を観察した。観察には、偏光顕微鏡（ECLIPSE LV10N POL， 株式会社ニコン製）を用いた。サンプルの加熱にはホットステージ（FP82, METTLER TOLEDO社製）を用い、３０℃から１８０℃まで昇温速度２０℃／ｍｉｎで昇温し、その後、３０℃まで降温させた。【００６７】
図８には、実施例１のサンプル（ヒートスイッチ）について、昇温前（３０℃、図８（ａ））及び昇温後（１８０℃、図８（ｂ））におけるヒートスイッチの偏光顕微鏡写真を示す。顕微鏡写真においては、黒色部が収容部内の空隙部（熱膨張性成分が存在しない領域）を示す。これにより、本発明のヒートスイッチ用組成物を用いて得られたヒートスイッチ（樹脂部材）においては、熱によって収容部に占める熱膨張性成分の体積が増加（収容部に占める空隙部の体積が減少）することが確認された。さらに、その後、３０℃にまで降温させたところ、図８（ａ）と同様に、収容部に占める熱膨張性成分の体積が減少（収容部に占める空隙部の体積が増加）することが確認された。一方、熱膨張性成分を含まない比較例１では、加熱前後での構造変化は確認されなかった。
【符号の説明】
【００６８】
１，１１，２１…樹脂部材（ヒートスイッチ）、２…マトリックス樹脂、３，１３，２３…熱膨張性成分、４，１４，２４…収容部、６…熱源、８…温度調整構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月28日(2018.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分は、第１の温度において前記収容部の一部を占め、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記収容部に対する前記熱膨張性成分の体積割合より大きい体積割合で前記収容部を占める、樹脂部材。
【請求項２】
前記収容部がカプセルにより形成されており、前記カプセルには前記熱膨張性成分が内包されている、請求項１に記載の樹脂部材。
【請求項３】
前記収容部に収容された熱伝導性成分を更に備える、請求項１又は２に記載の樹脂部材。
【請求項４】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分の熱膨張係数が前記マトリックス樹脂の熱膨張係数より大きい、樹脂部材。
【請求項５】
前記熱膨張性成分は、第１の温度において、前記収容部の壁部から離間して収容されているか又は前記壁部の一部と接触しており、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記熱膨張性成分と前記壁部との接触面積より大きい面積で前記壁部と接触している、請求項４に記載の樹脂部材。
【請求項６】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分は、第１の温度において前記収容部の一部を占め、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記収容部に対する前記熱膨張性成分の体積割合より大きい体積割合で前記収容部を占める、ヒートスイッチ。
【請求項７】
前記収容部がカプセルにより形成されており、前記カプセルには前記熱膨張性成分が内包されている、請求項６に記載のヒートスイッチ。
【請求項８】
前記収容部に収容された熱伝導性成分を更に備える、請求項６又は７に記載のヒートスイッチ。
【請求項９】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分とを備え、
前記マトリックス樹脂内には、前記熱膨張性成分を収容する収容部が形成されており、
前記熱膨張性成分の熱膨張係数が前記マトリックス樹脂の熱膨張係数より大きい、ヒートスイッチ。
【請求項１０】
前記熱膨張性成分は、第１の温度において、前記収容部の壁部から離間して収容されているか又は前記壁部の一部と接触しており、前記第１の温度より高い第２の温度において、前記第１の温度における前記熱膨張性成分と前記壁部との接触面積より大きい面積で前記壁部と接触している、請求項９に記載のヒートスイッチ。
【請求項１１】
マトリックス樹脂と、熱膨張性成分と、前記熱膨張性成分を内包するカプセルとを含有する、ヒートスイッチ用組成物。
【請求項１２】
熱伝導性成分を更に含有する、請求項１１に記載のヒートスイッチ用組成物。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のヒートスイッチ用組成物の硬化物からなるヒートスイッチ。
【請求項１４】
熱を発生する熱源と、前記熱源からの熱を伝導可能なように配置された請求項６〜１０のいずれか一項又は請求項１３に記載のヒートスイッチとを備え、
前記ヒートスイッチが、第１の温度と第２の温度との間で前記熱源からの熱の伝導状態を変化させることにより、前記熱源の熱に起因する温度を調整する、温度調整構造。
【国際調査報告】
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