(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた温度以上のときに厚みが小さくなる熱応答性材料中に、フィラーが分散している、熱応答性厚み可変材料であって、
前記熱応答性材料は、活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物と、当該液晶性化合物の活性水素基と反応するイソシアネート化合物との反応物である液晶ポリウレタンエラストマーであり、
前記液晶ポリウレタンエラストマーは配向を持ち、予め定められた温度以上のときに当該配向の性質が変化することにより厚みが小さくなる熱応答性厚み可変材料。
【請求項２】
前記フィラーは、熱伝導性フィラーである請求項１に記載の熱応答性厚み可変材料。
【請求項３】
前記熱伝導性フィラーは、前記熱応答性材料よりも高い熱伝導率を有するものであり、
予め定められた温度以上のときに前記熱応答性材料の厚みが小さくなることによって、前記熱伝導性フィラーが相互に近接し熱伝導率が高くなる、請求項２に記載の熱応答性厚み可変材料。
【請求項４】
前記熱伝導性フィラーの体積占有率が５〜４０ｖｏｌ％である、請求項２又は３に記載の熱応答性厚み可変材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の熱応答性厚み可変材料を用いた熱制御装置。
【請求項６】
予め定められた温度以上のときに配向の性質が変化することにより厚みが小さくなる液晶ポリウレタンエラストマー中に、フィラーが分散している、熱応答性厚み可変材料の製造方法であって、
活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物と、前記液晶性化合物の活性水素基と反応するイソシアネート化合物と、前記フィラーとを含むポリウレタン原料組成物を加熱してウレタン化反応を行う工程、ウレタン化反応中に、前記液晶性化合物が液晶性を発現した状態で前記液晶性化合物のメソゲン基を一軸方向に配向させる工程、及び前記メソゲン基を一軸方向に配向させた状態でウレタン化反応物を硬化させて、ウレタン化反応により生成した前記液晶ポリウレタンエラストマー中に前記フィラーを分散させる工程、を含む熱応答性厚み可変材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱応答性厚み可変材料、当該熱応答性厚み可変材料を用いた熱制御装置、及び当該熱応答性厚み可変材料を用いた熱制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
断熱材は多くの分野で使用されており、例えば、充電池は、その性能を十分に発揮させるための適切な温度範囲が存在するため、寒冷地等の気温の低い場所では充電池の温度を下げないために断熱材が用いられている。
【０００３】
しかし、充電池を断熱材等で覆うと、充電池を使用したときに発生した熱を放出することが出来なくなるため、充電池の温度が上昇し、その性能が低下する。
【０００４】
従来、この問題を解決するために、充電池を断熱材で覆い、充電池の温度が一定以上に達したときにファン等で冷却する熱制御装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
しかし、従来の熱制御装置は断熱材とは別に冷却装置を設ける必要があり、熱制御装置が大型になった。さらに、冷却装置として冷却ファン等を設けた場合は、冷却時に継続的にファンを回す電力が必要となる上、非常に複雑な配線の構成等が必要となる等の問題があった。また、冷却装置としてヒートパイプ等を備えた場合（特許文献２）、断熱材の厚みを変更する手段を備えた場合（特許文献３）、及び電場等の印加手段を備えた場合（特許文献４）も同様に、その構造は非常に複雑かつ大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７６７７１号公報
【特許文献２】特開平１０−５５８２７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１３４０８号公報
【特許文献４】特開２０１３−２３４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、断熱材とは別に冷却装置等を設ける必要がないシンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置及び熱制御方法を実現するための材料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】
【０００８】
本発明は、予め定められた温度以上のときに厚みが小さくなる熱応答性材料中に、フィラーが分散している、熱応答性厚み可変材料に関する。
【０００９】
前記フィラーは、熱伝導性フィラーであることが好ましい。
【００１０】
前記熱伝導性フィラーは、前記熱応答性材料よりも高い熱伝導率を有するものであることが好ましい。予め定められた温度以上のときに前記熱応答性厚み可変材料の厚みが小さくなることによって、前記熱伝導性フィラーが相互に近接し、熱応答性厚み可変材料の熱伝導率をさらに高くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱応答性厚み可変材料は、予め定められた温度以上のときに厚みが小さくなることによって熱伝導率が高くなる。さらに、本発明の熱応答性厚み可変材料は、熱伝導性フィラーが分散されていることから、予め定められた温度以上のときに熱応答性厚み可変材料の厚みが小さくなることによって熱伝導性フィラーが相互に接触し、伝熱路が確保されることによって熱伝導率が高くなる。また、本発明の熱応答性厚み可変材料は、予め定められた温度未満のときは厚みが元の状態に戻り、熱伝導性フィラーは相互に離れて伝熱路が断たれ熱伝導率が元の状態に低下する。すなわち、本発明の熱応答性厚み可変材料は、温度により熱伝導率を変化させることができるため断熱機能と放熱機能を切り替えることができる。従って、本発明によれば、断熱材とは別に冷却装置等を設ける必要がないシンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置及び熱制御方法を実現するための材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図
【図２】予め定められた温度以上のときの熱制御装置を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜熱応答性厚み可変材料＞
本発明の熱応答性厚み可変材料は、予め定められた温度以上のときに厚みが小さくなる熱応答性材料中に、フィラーが分散しているものである。
【００１４】
〔熱応答性材料〕
前記熱応答性材料は、予め定められた温度以上のときに形状が変化して厚みが小さくなり、予め定められた温度未満のときには形状が元に戻り厚みが元に戻る材料であれば特に限定されない。当該材料としては、液晶エラストマーが挙げられ、当該液晶エラストマーとしては、液晶ポリウレタンエラストマー、液晶シリコーンエラストマー、液晶アクリレートエラストマー、ポリＮ置換（メタ）アクリルアミド（例えば、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリビニルエーテル等が例示できるが、いずれを用いるかは熱を制御する対象物（以下、当該対象物を熱制御対象物ともいう）の特性、環境温度、所望の断熱性能、放熱性能等を考慮して適宜決定することができる。
【００１５】
一例としては、前記熱制御対象物が常温付近（例えば−１０〜４０℃）での使用が想定されるものである場合（例えば、前記特許文献１及び２に記載の充電池）、前記熱応答性厚み可変材料に用いられる材料として、軽量化の観点、及び断熱性能と放熱性能の切り替えの観点から液晶エラストマーが好ましく、当該液晶エラストマーの中でも、液晶ポリウレタンエラストマーが好ましい。
【００１６】
［液晶エラストマー］
前記液晶エラストマーの例としては、活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物と、当該液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物とを反応させて得られる液晶エラストマーが挙げられる。当該液晶性化合物は、液晶性が発現する温度範囲が低い。当該液晶性化合物を用いることにより、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことができる。前記液晶エラストマーは、原料である前記液晶性化合物の液晶性が発現する温度範囲が低く、かつ架橋によるネットワーク構造を有するため、低温（室温付近）で液晶性とゴム弾性を有する。当該液晶エラストマーは、メソゲン基が一軸方向に配向しているため、熱が加わることによりメソゲン基の配向度が減少して配向方向に縮み、熱を除くことによりメソゲン基の配向度が増加して配向方向に伸びるという特徴的な応答挙動を示す。
【００１７】
〔活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物〕
前記メソゲン基含有化合物は、低温（例えば、特許文献１及び２に記載の充電池の使用が想定される温度）での液晶性とゴム弾性を発現させる観点から、下記一般式（１）で表される化合物であることが好ましい。
【００１８】
【化１】
0006626643.tif 000002
（式中、Ｘは活性水素基であり、Ｒ１は単結合、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、又は−ＣＨ＝Ｎ−であり、Ｒ２は単結合、又は−Ｏ−であり、Ｒ３は単結合、又は炭素数１〜２０のアルキレン基である。ただし、Ｒ２が−Ｏ−であり、かつＲ３が単結合である場合を除く。）
【００１９】
Ｘとしては、例えば、ＯＨ、ＳＨ、ＮＨ２、ＣＯＯＨ、又は二級アミンなどが挙げられる。
【００２０】
液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃である熱応答性材料を得るために、ビフェニル骨格（Ｒ１が単結合）を有する化合物を用いることが好ましい。また、Ｒ３がアルキレン基の場合、炭素数は２〜１０であることが好ましい。
【００２１】
付加するアルキレンオキシドは特に制限されず、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−ブチレンオキシド、２，３−ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、及びアリルグリシジルエーテルなどが挙げられる。付加するスチレンオキシドは、ベンゼン環にアルキル基、アルコキシル基、又はハロゲンなどの置換基を有していてもよい。液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃である熱応答性材料を得るために、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−ブチレンオキシド、２，３−ブチレンオキシド、及びスチレンオキシドからなる群より選択される少なくとも１種のオキシドを付加することが好ましい。
【００２２】
また、アルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドは、一般式（１）で表される化合物１モルに対して２〜１０モル付加することが好ましく、２〜８モル付加することがより好ましい。付加モル数が２モル未満の場合には、液晶性化合物の液晶性が発現する温度範囲を十分に下げることが難しくなり、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことが困難になる傾向にある。一方、付加モル数が１０モルを超える場合には、液晶性化合物が液晶性を発現しなくなる傾向にある。
【００２３】
前記液晶性化合物は、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、１５〜１５０℃であることが好ましく、より好ましくは２５〜１２５℃である。
【００２４】
前記液晶性化合物は、１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
〔前記液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物〕
前記液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物としては、例えば、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、シラノール基含有化合物、ハロゲン化物、カルボン酸、アルコールなどが挙げられる。特に、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃である熱応答性材料を得るために、イソシアネート化合物を用いることが好ましい。以下、液晶エラストマーについて、液晶ポリウレタンエラストマーを例に挙げて説明する。
【００２６】
液晶ポリウレタンエラストマーの原料であるイソシアネート化合物は、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。例えば、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点を導入してネットワーク化するために、３官能以上のイソシアネート化合物を併用することが好ましく、特に３官能のイソシアネート化合物を併用することが好ましい。３官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェート、リジンエステルトリイソシアネート、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、１，８−ジイソシアネート−４−イソシアネートメチルオクタン、及びビシクロヘプタントリイソシアネートなどのトリイソシアネート、テトライソシアネートシランなどのテトライソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、多量化ジイソシアネートを用いてもよい。多量化ジイソシアネートとは、３つ以上のジイソシアネートが付加することにより多量化したイソシアネート変性体又はそれらの混合物である。イソシアネート変性体としては、例えば、１）トリメチロールプロパンアダクトタイプ、２）ビュレットタイプ、３）イソシアヌレートタイプなどが挙げられる。
【００２８】
ジイソシアネートと３官能のイソシアネート化合物を併用する場合、前者／後者＝１９／１〜１／１（重量比）で配合することが好ましい。
【００２９】
前記液晶エラストマーの効果を損なわない範囲で高分子量ポリオールを用いてもよい。高分子量ポリオールとしては、液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点を導入してネットワーク化するために、水酸基数３以上の高分子量ポリオールを用いてもよい。水酸基数は３であることが好ましい。高分子量ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエステルポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
高分子量ポリオールの他に、前記液晶エラストマーの効果を損なわない範囲で活性水素基含有低分子量化合物を用いてもよい。活性水素基含有低分子量化合物とは、分子量が４００未満の化合物であり、例えば、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオール；エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミン；モノエタノールアミン、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、及びモノプロパノールアミン等のアルコールアミンなどが挙げられる。これら活性水素基含有低分子量化合物は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
前記液晶エラストマーは、原料として前記液晶性化合物を５０〜９０重量％含むことが好ましく、より好ましくは６０〜８０重量％である。液晶性化合物の配合量を多くしてメソゲン基の含有量を多くすることにより、温度変化によって大きく変形する液晶エラストマーを得ることができる。本発明においては、前記液晶性化合物を用いているため、液晶性化合物の含有量を多くしても得られる液晶エラストマーは低弾性率である。液晶性化合物の含有量が５０重量％未満の場合には、液晶エラストマーの液晶が発現し難くなる傾向にある。一方、液晶性化合物の含有量が９０重量％を超える場合には、分子内に架橋点を導入し難くなるため、硬化し難くなる傾向にある。
【００３２】
前記液晶ポリウレタンエラストマーは、ポリウレタン原料組成物を加熱してウレタン化反応によって硬化させることにより得られる。そして、ウレタン化反応中に、液晶性化合物が液晶性を発現した状態で、液晶性化合物のメソゲン基を一軸方向に配向させ、メソゲン基を配向させた状態で硬化させる。メソゲン基を一軸方向に配向させる方法は特に制限されないが、例えば、配向膜上でウレタン化反応を行う方法、ウレタン化反応時に電場又は磁場をかけて配向させる方法、半硬化状態の時に延伸する方法などが挙げられる。
【００３３】
活性水素基を有するメソゲン基含有化合物に、アルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドを付加することによりメソゲン基の熱的安定性が低下し、それにより液晶性が発現する温度範囲を低下させることが出来る。当該液晶性化合物を用いることにより、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことができる。液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことにより、メソゲンの結晶性を阻害して結晶相の形成を防ぐことができる。
【００３４】
ポリウレタン原料組成物中の液晶性化合物の含有量は５０〜９０重量％であることが好ましく、より好ましくは６０〜８０重量％である。ポリウレタン原料組成物は無溶媒条件下で各原料成分を混合して調整する。
【００３５】
前記液晶ポリウレタンエラストマーは、プレポリマー法により製造してもよく、ワンショット法により製造してもよい。なお、第３級アミン系等の公知のウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。
【００３６】
前記液晶エラストマーは、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃であることが好ましく、より好ましくは０〜８５℃である。
【００３７】
前記予め定められた温度の調整は、前記液晶ポリウレタンエラストマーのＴｉを調整することによって行うことが出来る。前記液晶ポリウレタンエラストマーのＴｉは、種々の手法により調整することが出来る。例えば、前記一般式（１）で表されるメソゲンジオールのアルキレンオキサイドの付加数が大きいと前記Ｔｉが小さくなり、当該付加数が小さいとＴｉが大きくなることから、当該アルキレンオキサイドの付加数を調整することによりＴｉを調整することができる。他の例としては、前記液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点が多いとＴｉが小さくなり、当該架橋点が少ないとＴｉが大きくなることから、架橋剤を調整することによりＴｉを調整することができる。他の例としては、液晶性発現の元となるメソゲンの凝集を阻害する方向に配合を調整するとＴｉが小さくなり、凝集を誘起する方向に配合を調整するとＴｉが大きくなることから、メソゲンの凝集を調整することによりＴｉを調整することができる。また、前記メソゲンジオールの含有量が多くなるほどＴｉは高くなるので、当該含有量を調整することによっても液晶ポリウレタンエラストマーのＴｉを調整することができる。液晶ポリウレタンエラストマーの原料であるイソシアネート化合物として高結晶性イソシアネート化合物、芳香環含有イソシアネート化合物を用いるとＴｉが高くなる傾向があることから、イソシアネート化合物の種類によってＴｉを調整することができる。
【００３８】
前記液晶ポリウレタンエラストマーは、モノドメイン化の延伸方向（モノドメインの配向方向）が変形方向になるため、当該配向方向（延伸方向）を基に形状変化の方向を調整することが出来る。前記液晶ポリウレタンエラストマーの形状の変化量の調整は、例えば、液晶ポリウレタンエラストマーは延伸量が多い方、すなわち、配向度が大きい方が前記変形量が大きくなるので、当該延伸量を調整することによって前記変形量を調整することができる。他の例としては、前記液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点が多いと前記変形量が小さくなり、当該架橋点が少ないと前記変形量が大きくなることから、架橋剤を調整することにより前記変形量を調整することができる。他の例としては、液晶性発現の元となるメソゲンの凝集を阻害する方向に配合を調整すると前記変形量が小さくなり、凝集を誘起する方向に配合を調整すると前記変形量が大きくなることから、メソゲンの凝集を調整することにより前記変形量を調整することができる。
【００３９】
前記熱応答性厚み可変材料に用いられる液晶エラストマーは、断熱性を向上させるために内部に空隙を有しても良い。空隙を有すると、予め定められた温度未満のときは熱伝導率が低く断熱性に優れ、予め定められた温度以上のときは空隙を有さない熱応答性厚み可変材料よりも形状変化の度合いが大きくなり、熱伝導率が高くなる。すなわち、断熱性能と放熱性能を大きく切り替えることができるため好ましい。空隙率は、所望の断熱性能を有し、温度による形状変化によって熱応答性厚み可変材料の熱伝導率が変更できれば良い。空隙は、それぞれが独立していても良く、連続していても良いが、熱応答性厚み可変材料の形状変化の容易性の観点から、連続空隙率が高い方が好ましい。空隙率及び連続空隙率は、所望の断熱性能及び放熱性能によって適宜設定することができる。
【００４０】
〔フィラー〕
前記熱応答性材料中にフィラーを分散させておくことにより、熱応答性厚み可変材料の破断強度を向上させることができる。分散させるフィラーは補強機能を有するものであればよく、公知のフィラーを特に制限なく使用することができる。前記フィラーは熱伝導性フィラーであることが好ましく、特に前記熱応答性材料よりも高い熱伝導率を有するフィラーであることが好ましい。当該熱伝導性フィラーとしては、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化ホウ素、アルミナ、炭素粒子、カーボンファイバー、酸化マグネシウム、シリカ、酸化亜鉛、純鉄、カルボニル鉄粉、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、マグネタイト、コバルト、及びニッケル等が挙げられる。これらの中で、一定のアスペクト比を有する窒化ホウ素は、その縦方向と横方向でその熱伝導率が大きく異なる特徴があり、熱応答性厚み可変材料の厚み方向に配向させた場合に熱伝導率の変化率がより大きくなるため好ましい。
【００４１】
熱伝導性フィラーの熱応答性厚み可変材料に占める体積占有率は、熱応答性厚み可変材料の形状変化に伴う熱伝導性フィラーの相互接触による伝熱路によって熱伝導率の向上を起こり易くする観点から、５ｖｏｌ％以上が好ましく、１０ｖｏｌ％以上がより好ましい。また、熱伝導性フィラーの熱応答性厚み可変材料に占める体積占有率は、熱応答性厚み可変材料の形状変化が無い場合に熱伝導性フィラーが相互に接触するのを防ぎ、形状変化による熱伝導率の変化を大きくする観点から４０ｖｏｌ％以下が好ましく、３０ｖｏｌ％以下がより好ましい。
【００４２】
前記熱伝導性フィラーの平均粒子径は、特段の制限がないが、必要体積量を添加する観点から０．１μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。また、前記熱伝導性フィラーの平均粒子径は、前記熱応答性材料に分散させ、前記熱応答性厚み可変材料の形状変化が無い場合に熱伝導性フィラーが相互に接触するのを防ぎ、形状変化に伴う熱伝導率の変化を大きくする観点から５００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましい。当該熱伝導性フィラーは、平均粒子径が異なる１種又は２種以上を組み合わせて用いても良い。本明細書において、平均粒子径は実施例に記載の方法により測定する。
【００４３】
前記熱伝導性フィラーのアスペクト比は、熱応答性厚み可変材料の形状変化時に伝熱路が形成され易くし、熱応答性厚み可変材料の形状変化に伴う熱伝導率の変化を大きくする観点から１以上が好ましく、３以上がより好ましい。また、前記熱伝導性フィラーのアスペクト比は、前記熱応答性材料に分散させ、前記熱応答性厚み可変材料の形状変化が無い場合に熱伝導性フィラーが相互に接触するのを防ぎ、形状変化に伴う熱伝導率の変化を大きくする観点から２５０以下が好ましく、２００以下がより好ましい。なお、熱伝導性フィラーの「アスペクト比」とは、当該熱伝導性フィラーの平均長径と平均短径の比（平均長径／平均短径）をいう。平均短径とは、熱伝導性フィラーの短い方の辺の長さを意味し、平均長径とは、熱伝導性フィラーの長い方の辺の長さを意味する。本明細書において、アスペクト比は実施例に記載の方法により測定する。
【００４４】
＜熱制御装置＞
本実施形態の熱制御装置は、前記熱応答性厚み可変材料を有する。前記熱応答性厚み可変材料を用いた熱制御装置について、図面を参照しつつ説明する。図１は、前記熱応答性厚み可変材料を用いた熱制御装置１の構成を示す概略図である。
【００４５】
前記熱制御装置１は、少なくとも前記熱応答性厚み可変材料２を有する。前記熱応答性厚み可変材料２は、熱伝導性フィラー３を有する。
【００４６】
熱応答性厚み可変材料２は、熱制御対象物４の周囲を覆うように設けられている。なお、図１では、熱応答性厚み可変材料２は、熱制御対象物４の四方を囲むように設けられているが、これには限定されず、熱制御対象物４の使用環境等によって適宜変更することは可能である。
【００４７】
図２は、温度が高くなり、予め定められた温度以上になることによって熱応答性厚み可変材料２が変形し、厚みが小さくなった状態の一例を示す概略図である。熱応答性厚み可変材料２は、図１に示すような厚みが大きく熱伝導性フィラーが離れている状態では熱伝導率が低いため、高い断熱効果を有する。一方、図２に示すように、熱によって熱応答性厚み可変材料２の厚みが小さくなり、熱伝導性フィラーが相互に接触することにより伝熱路が確保されている状態では熱伝導率が高くなるため、断熱効果を低減させることができる。また、温度が低くなり、予め定められた温度未満になると、熱応答性厚み可変材料２は、図１に示すような元の状態に戻る。本実施形態に係る熱制御装置１は、上記のような構成により、熱伝導率を調節し、断熱性と放熱性を切り替えることができるため、熱制御対象物４の熱を制御することができる。
【実施例】
【００４８】
以下に、実施例に基づいて本発明の熱応答性厚み可変材料を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００４９】
＜評価方法＞
［測定、評価方法］
〔液晶性化合物の含有量の算出〕
ポリウレタンエラストマー中の液晶性化合物の含有量は下記式により算出した。  
液晶性化合物の含有量（重量％）＝{（液晶性化合物の重量）／（フィラー以外のポリウレタンエラストマーの全原料成分の重量）}×１００
【００５０】
〔液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶相から等方相への転移温度（Ｔｉ）の測定〕
Ｔｉは、示差走査熱量分析器ＤＳＣ（株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名：Ｘ−ＤＳＣ  ７０００）を用いて、２０℃／分の条件で測定した。
【００５１】
〔液晶性の評価〕
液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶性の有無は、偏光顕微鏡（ニコン社製、商品名：ＬＶ−１００ＰＯＬ）及び示差走査熱量分析器ＤＳＣ（株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名：Ｘ−ＤＳＣ  ７０００）を用いて、２０℃／分の条件で評価した。
【００５２】
〔平均粒子径〕
島津レーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ２２００にて測定した。本明細書において
平均粒子径は、水分散液の状態で、レーザ回折式粒度分布測定装置にて測定した粒度分布
を体積基準で微粒側から積算した場合の５０％粒子径（メディアン径Ｄ５０）をいう。
【００５３】
〔アスペクト比〕
熱伝導性フィラーの平均短径及び平均長径を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって直接観察することにより測定する。無差別に５０個の熱伝導性フィラーをサンプリングして、平均短径及び平均長径を個々にカウントし、その平均値を平均短径及び平均長径とし、平均長径と平均短径の比（平均長径／平均短径）をアスペクト比とした。
【００５４】
〔熱応答性厚み可変材料の性能評価〕
熱応答性厚み可変材料の評価は、熱流計（江藤電気製：Ｍ５５Ａ，２３００Ａ）、ラバーヒーター（サミコン２３０，ＳＢＸ３０３０Ｋ１Ｓ）を組み合わせた装置を用いて性能評価を行った。
１）熱伝導率
熱応答性厚み可変材料の熱伝導率は、当該熱応答性厚み可変材料の厚さ方向についてＪＩＳＡ  １４１２−２に従って熱流計法によって測定した。
２）厚み変化率
厚み変化率は、予め定められた温度未満のときの熱応答性厚み可変材料（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）の厚みを１００％とし、予め定められた温度以上のときの熱応答性厚み可変材料の厚みの変化の度合いを表す。厚み変化率は、以下の式により求めた。  
厚み変化率（％）＝（予め定められた温度以上のときの熱応答性厚み可変材料の厚み／予め定められた温度未満のときの熱応答性厚み可変材料の厚み）×１００
３）熱伝導率変化率
熱伝導率変化率は、予め定められた温度未満のときの熱応答性厚み可変材料の熱伝導率を１００％とし、予め定められた温度以上のときの熱応答性厚み可変材料の熱伝導率の変化の度合いを表す。数値が大きい方がより大きく熱伝導率が変化したことを意味する。熱伝導率変化率は、以下の式により求めた。  
熱伝導率変化率（％）＝（予め定められた温度以上のときの熱応答性厚み可変材料の熱伝導率／予め定められた温度未満のときの熱応答性厚み可変材料の熱伝導率）×１００
【００５５】
＜実施例及び比較例＞
〔実施例１〕
［液晶性化合物であるメソゲンジオールの合成］
反応容器にＢＨ６（１００ｇ）、ＫＯＨ３．８ｇ、及びＤＭＦ６００ｍｌを入れて混合し、その後、プロピレンオキシドをＢＨ６（１モル）に対して４当量添加し、加圧条件下で１２０℃で２時間反応させた。その後、シュウ酸３．０ｇを添加して付加反応を停止させ、吸引ろ過により塩を除去し、さらにＤＭＦを減圧蒸留により除去して、目的物であるメソゲンジオール（構造異性体を含んでいてもよい）を得た。当該反応を下記化学式２に示す。
【００５６】
【化２】
0006626643.tif 000003
（式中、ｎ＝２である。）
【００５７】
〔ポリウレタンエラストマーの合成及び熱応答性厚み可変材料の作成〕
前記メソゲンジオール  ２０ｇ、ヘキサメチレンジイソシアネート  ６．９ｇ、ＨＤＩ系イソシアヌレート（住化バイエルウレタン株式会社製、スミジュールＮ３３００）  ０．８ｇ、及びカルボニル鉄粉ＣＩ−ＣＳ（ＢＡＳＦ社製  平均粒子径６μｍ（Ｄ５０）、アスペクト比１）２０ｇを１００℃で混合した。その後、反応溶液をあらかじめ１００℃に加温した金型内に流し入れ、１００℃で３０分硬化させて、所定のサイズの半硬化状態の液晶ポリウレタンエラストマーを得た。金型から脱型した後、２０℃で試料を一軸方向に伸長することで、熱応答性厚み可変材料を作製した。
【００５８】
〔実施例２及び比較例〕
表１に記載の原料及び配合を採用した以外は実施例１と同様の方法でポリウレタンエラストマーを得た。なお、窒化ホウ素はデンカボロンナイトライド−ＧＰ（電気化学工業社製  平均粒子径８．０（Ｄ５０）、アスペクト比８．７）を使用した。
【００５９】
【表１】
0006626643.tif 000004
【００６０】
評価結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
0006626643.tif 000005
【００６２】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、上記の説明はあらゆる点において本発明の一例にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る熱応答性厚み可変材料は、熱制御装置及び熱制御方法に使用することができ、例えば、自動車に搭載された充電池の温度を調節する熱制御装置及び熱制御方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  熱制御装置
２  熱応答性厚み可変材料
３  熱伝導性フィラー
４  熱制御対象物
【図１】
0006626643.tif 000006
【図２】
0006626643.tif 000007