(57)【要約】【課題】低密度および低熱伝導性でありながら、高い強度を有する発泡体、およびこのような発泡体の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明によれば、熱硬化性樹脂の硬化体中にフィラーが分散した発泡体であって、熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下であり、密度当たりの曲げ強度を示す比曲げ強度が、１００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上３００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である、発泡体が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂の硬化体中にフィラーが分散した発泡体であって、
熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下であり、
密度当たりの曲げ強度を示す比曲げ強度が、１００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上３００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である、発泡体。
【請求項２】
請求項１に記載の発泡体であって、
発泡性抄造体の成形体からなる、発泡体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発泡体であって、
前記フィラーが繊維フィラーを含む、発泡体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発泡体であって、
室温における密度当たりの引張強度を示す比引張強度が、１０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上３００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である、発泡体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の発泡体であって、
室温における密度当たりの曲げ弾性率を示す比曲げ弾性率が、１ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上２０ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である、発泡体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の発泡体であって、
密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上１．６ｇ／ｃｍ３以下である、発泡体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の発泡体であって、
体積空隙率が５％以上９０％以下である、発泡体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の発泡体であって、
独立気泡構造を有する、発泡体。
【請求項９】
請求項３から８のいずれか１項に記載の発泡体であって、
前記繊維フィラーが、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、全芳香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリエステルアミド繊維、全芳香族ポリエーテル繊維、全芳香族ポリカーボネート繊維、全芳香族ポリアゾメチン繊維、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）繊維、ポリ（パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール）（ＰＢＺＴ）繊維、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）繊維、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）繊維、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）繊維、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、ポリ（パラ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）繊維からなる群から選択される一種以上を含む、発泡体。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の発泡体であって、
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂を含む、発泡体。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の発泡体を製造するための発泡体の製造方法であって、
前記熱硬化性樹脂、前記フィラー、および熱膨張性マイクロカプセルを混合したスラリーを準備し、前記スラリーを抄造することにより発泡性抄造体を得る工程と、
金型の内部の一部に前記発泡性抄造体を配置し、前記熱膨張性マイクロカプセルを膨張させて、前記金型の内部の全体にまで前記発泡性抄造体を膨張させることにより、前記発泡性抄造体の成形体からなる発泡体を得る工程と、を含む、発泡体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡体および発泡体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築材、電子機器、車載部品等に用いられる断熱材として、所定の強度を有するとともに、断熱性を有する材料が開発されている。断熱性を有する材料として、例えば、特許文献１に記載の複合成形品がある。同文献によれば、樹脂成型部と金属成型部とを一体化することにより、放熱部と断熱部とを備えた複合成形品を得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５６１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者は、上記文献に記載の複合成形体は、強度および断熱性を付与するために、密度を大きくする必要があり、そのため、成形品の重量が重く、使用時の取扱い性の点で改善の余地を有することを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、低密度および低熱伝導性でありながら、高い強度を有する発泡体、およびこのような発泡体の製造方法を提供する。
【０００６】
本発明によれば、熱硬化性樹脂の硬化体中にフィラーが分散した発泡体であって、熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下であり、密度当たりの曲げ強度を示す比曲げ強度が、１００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上３００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である、発泡体が提供される。
【０００７】
本発明によれば、上記の発泡体を製造するための発泡体の製造方法であって、熱硬化性樹脂、フィラー、および熱膨張性マイクロカプセルを混合したスラリーを準備し、前記スラリーを抄造することにより発泡性抄造体を得る工程と、金型の内部の一部に前記発泡性抄造体を配置し、前記熱膨張性マイクロカプセルを膨張させて、前記金型の内部の全体にまで前記発泡性抄造体を膨張させることにより、前記発泡性抄造体の成形体からなる発泡体を得る工程と、を含む、発泡体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱伝導性、軽量性、および強度のバランスに優れた発泡体が提供される。また、本発明によれば、このような発泡体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る発泡性抄造体の一例を示す斜視模式図である。
【図２】本実施形態に係る発泡性抄造体の製造方法の一例を示す断面模式図である。
【図３】本実施形態に係る発泡体の製造方法の一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
本実施形態に係る発泡体は、熱硬化性樹脂の硬化体中にフィラーが分散した発泡体であって、熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下であり、密度当たりの曲げ強度を示す比曲げ強度が、１００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上３００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である。本実施形態の発泡体は、その中にフィラーが分散された熱硬化性樹脂の硬化体からなり、上記値の熱伝導率および比強度を備える。このような発泡体は、低い密度および低い熱伝導性でありながら、優れた機械的特性および耐熱性を備える。言い換えると、密度、熱伝導性および強度のバランスに優れる。このような発泡体は、断熱材として有用である。
【００１２】
一実施形態において、発泡体は、発泡性抄造体の成形体から構成される。発泡性抄造体の成形体とは、熱硬化性樹脂とフィラーと発泡剤とを含む抄造体を加熱成形して得られる成形体を指す。発泡体として抄造体の成形体を用いることにより、密度と強度とのバランスに優れた発泡体を得ることができる。
【００１３】
一実施形態において、発泡体は繊維フィラーを含む。好ましい実施形態において、発泡体は、繊維フィラーを含む発泡性抄造体の成形体からなる。繊維フィラーを用いることにより、得られる発泡体の機械的強度や耐熱性を改善できるとともに、繊維フィラーが有する熱伝導特性によって発泡体の熱伝導性を制御することができる。
【００１４】
一実施形態において、発泡体の、室温における比引張強度（密度あたりの引張強度）は、１０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上３００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である。好ましくは、発泡体の比引張強度は、２０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上２５０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下であり、さらに好ましくは、４０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上２００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である。上記値を有する発泡体は、断熱材として有用である。この引張強度は、例えば、引張試験機（テンシロン万能材料試験機、Ａ＆Ｄ社製）により測定できる。
【００１５】
一実施形態において、発泡体の室温における比曲げ弾性率（密度あたりの曲げ弾性率）は、１ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上２０ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である。好ましくは、発泡体の比曲げ弾性率は、２ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上１８ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下であり、さらに好ましくは、４ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上１６ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以下である。上記範囲内の比曲げ弾性率を有する発泡体は、断熱材として有用である。この曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ−７１７１に従って測定できる。
【００１６】
一実施形態において、発泡体の密度は、０．１ｇ／ｃｍ３以上１．６ｇ／ｃｍ３以下である。好ましくは、発泡体の密度の下限値は、０．２ｇ／ｃｍ３以上であり、より好ましくは、０．３ｇ／ｃｍ３以上である。また、発泡体の密度の上限値は、好ましくは、１．５５ｇ／ｃｍ３以下であり、より好ましくは、１．５０ｇ／ｃｍ３以下である。上記範囲内の密度を有する発泡体は、軽量でありながら、機械的強度に優れるため、断熱材として有用である。密度は、ＪＩＳ  Ｋ−７１１２  Ａ法に準拠した方法で求めることができる。
【００１７】
一実施形態において、発泡体の体積空隙率は５％以上９０％以下である。好ましくは、体積空隙率の下限値は、１０％以上であり、より好ましくは、１５％以上である。また、体積空隙率の上限値は、好ましくは、８０％以下であり、より好ましくは、７０％以下である。上記範囲内の体積空隙率を有する発泡体は、熱伝導性、強度および軽量性のバランスが優れるため、断熱材として有用である。
【００１８】
発泡体の体積空隙率は、例えば、画像解析法により算出することができる。具体的には、まず、発泡体の中央付近を切り出し、切り出した発泡体の断面の画像を二値化し、熱硬化性樹脂からなるマトリックス相の面積と、気泡からなる気泡相の面積を測定する。その後、測定した面積の比を体積空隙率として算出する。
【００１９】
一実施形態において、発泡体は、独立気泡構造または連続気泡構造を有する。好ましい実施形態において、発泡体は、独立気泡構造のみを有するか、または独立気泡構造と連続気泡構造との混合構造を有する。このような気泡構造を有する発泡体は、軽量性と熱伝導性とのバランスに優れる。
【００２０】
本実施形態において、独立気泡構造とは、熱硬化性樹脂の硬化物により系外と隔離された空間（気泡）を複数有する構造を意味する。このような独立気泡構造においては、隣り合った空間の間で気体が通気することが抑制されているため、気密性に優た構造を実現できる。
【００２１】
発泡体が独立気泡構造を有する場合、気泡のサイズの下限値は、例えば、５μｍ以上としてもよく、１０μｍ以上としてもよい。一方、気泡のサイズの上限値は、特に限定されないが、例えば、５００μｍ以下としてもよく、４００μｍ以下としてもよい。
【００２２】
一実施形態において、発泡体のガラス転移温度（Ｔｇ）の下限値は、例えば、１００℃以上としてもよく、好ましくは、１２０℃以上としてもよく、より好ましくは、１５０℃以上としてもよい。これにより、発泡体の耐熱性を向上させることができる。このようなガラス転移温度を有する発泡体は、例えば、発熱部材などの熱履歴が生じる場所や、高温に曝される環境下で使用することができる。一方、上記発泡体のガラス転移温度（Ｔｇ）の上限値は、例えば、３５０℃以下とすることができる。上記ガラス転移温度（Ｔｇ）は、例えば、示差走査熱量計（ＤＳＣ−２９２０、ＴＡインスツルメント社製）により測定できる。
【００２３】
なお、上記の発泡体の特性は、用いる熱硬化性樹脂、フィラーおよび発泡剤の種類および配合量を変更することにより、適宜調整することができる。
【００２４】
好ましい実施形態において、発泡体は、熱硬化性樹脂と、繊維フィラーと、発泡剤である熱膨張性マイクロカプセルを含む発泡性抄造体を加熱成形して得られる成形体からなる。このような発泡体は、軽量でありながら、熱伝導性が低く、優れた強度を有する。そのため、断熱材として有用である。
【００２５】
以下、発泡体が、繊維フィラーを含む抄造体の成形体からなる態様を例に挙げて、本発明の発泡体を説明する。
【００２６】
＜発泡性抄造体１０＞
図１は、本実施形態における発泡性抄造体１０の一例を示す斜視模式図である。
図１に示すように、発泡性抄造体１０は、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢ、および熱膨張性マイクロカプセルＣを含む。
【００２７】
ここで、本明細書で使用される「抄造体」について説明する。抄造体は、繊維フィラーと樹脂とを含む材料スラリーから、抄造法により得られる。抄造法とは、湿式抄紙法、すなわち製紙化技術の一つである紙抄きの技術のことをいう。
【００２８】
なお、抄造法および抄造体という用語は、例えば、特許公報１（特許第４６７５２７６号）および特許公報２（特許第５４２６３９９号）に記載されるように、繊維材料を抄く手法を使用して得られた物の状態を示す技術用語として一般的に使用される。同文献によれば、抄造体とは、繊維や樹脂等の原料を分散媒に分散させた原料スラリーをフィルターにとおし、液体分を脱液し、フィルター上に残った湿潤状態の固形分を指す、と記載されている。ここでいう湿潤状態とは、加熱処理を施す前の樹脂の未硬化状態、すなわち、ポストキュア前の未硬化状態を意味する。
【００２９】
本実施形態において、発泡性抄造体１０は、シート状であっても、所望の成型品形状を模倣した形状に加工された立体形状（すなわち素形体の形態）であってもよい。そして、この発泡性抄造体１０に対して、加熱処理等による発泡成形を行うことにより、発泡性抄造体１０の硬化体である成形体（発泡成形体５０）を得ることができる。
【００３０】
本実施形態に係る発泡性抄造体１０は、抄造法により得られる。
抄造法により得られた発泡性抄造体１０は、図１に示すように、以下の点において構造上の特徴１〜３を有する。
（特徴１）発泡性抄造体１０の表面の平面視において、繊維フィラーＢおよび熱膨張性マイクロカプセルＣがランダムに配向している。
（特徴２）発泡性抄造体１０の厚み方向における断面視において、繊維フィラーＢの配向状態が高度に制御されており、繊維フィラーＢが特定方向に配向している。言い換えれば、発泡性抄造体１０の厚み方向において、繊維フィラーＢは積層した状態である。
（特徴３）繊維フィラーＢ同士が熱硬化性樹脂Ａにより結着している。
このように図１に示す発泡性抄造体１０は、熱硬化性樹脂Ａと繊維フィラーＢと熱膨張性マイクロカプセルＣとが、面方向においてランダムに絡み合っており、このような面構造が厚み方向に重なるような、抄造構造を有している。
【００３１】
また、発泡性抄造体１０は、加熱処理による発泡・硬化により所望の形状に成形することができる。
発泡性抄造体１０における熱硬化性樹脂Ａは完全硬化していない状態、例えば、Ｂステージ状態にある。そのため、発泡性抄造体１０は、別の形状に変形することができる。詳細には、この発泡性抄造体１０を、熱硬化性樹脂Ａの硬化温度で加熱して、熱硬化性樹脂Ａを完全硬化するとともに、発泡性抄造体に含まれる熱膨張性マイクロカプセルＣを発泡させることにより、気泡が分散された発泡成形体５０を得ることができる。
【００３２】
次いで、発泡性抄造体１０を構成する成分について説明する。
（熱硬化性樹脂Ａ）
熱硬化性樹脂Ａは、加熱処理により硬化されるとともに、発泡体となり得る樹脂である。また発泡性抄造体１０に含まれる熱硬化性樹脂Ａは、繊維フィラーＢ同士の間をつなぐ結着剤（バインダー樹脂）として機能する。
【００３３】
このような熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン等が挙げられる。これらの樹脂は、必要に応じて、適宜選択して使用することが可能であり、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
発泡性抄造体１０を硬化して得られる発泡成形体５０の機械特性や耐熱性の観点から、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、得られる発泡成形体の熱伝導性と強度との観点から、フェノール樹脂を用いることが好ましい。
【００３４】
熱硬化性樹脂Ａは、粒状または粉状の形態であってもよい。これにより、発泡性抄造体１０を発泡・硬化して得られた発泡成形体５０の強度を効果的に向上させることができる。この理由は明らかではないが、発泡性抄造体１０を加熱加圧して発泡させる際に、熱硬化性樹脂Ａが粒状または粉状の形態を有することにより、溶融時の繊維フィラーＢへの含浸性が向上し、繊維フィラーＢと熱硬化性樹脂Ａとの界面が良好に形成されるためと推定される。
【００３５】
熱硬化性樹脂Ａとして、例えば、平均粒径５００μｍ以下であり、室温で固体状態の樹脂を使用することが好ましい。これにより、発泡性抄造体１０の製造工程において、熱硬化性樹脂Ａが凝集しやすくなる。また、発泡性抄造体１０の製造工程において、ワニス状の材料組成物を得る観点から、熱硬化性樹脂Ａの平均粒径は１ｎｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
このような平均粒径を有する熱硬化性樹脂Ａは、例えば、未処理の熱硬化性樹脂をアトマイザー粉砕機を用いて粉砕処理することにより得ることができる。
なお、熱硬化性樹脂Ａの平均粒径は、例えば、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−７０００等のレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、質量基準の５０％粒子径を平均粒径として求めることができる。
【００３７】
発泡性抄造体１０に含まれる熱硬化性樹脂Ａは半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂Ａは、発泡性抄造体１０の、加熱加圧による発泡および成形工程において、完全硬化される。これにより、強度、軽量性および熱伝導率のバランスに優れた発泡成形体５０が得られる。
【００３８】
（繊維フィラーＢ）
本発明の発泡体に用いられる繊維フィラーＢは、所定の繊維長を有する繊維糸である。本発明において、繊維フィラーＢを用いることにより、発泡体に強度を付与することができる。さらに、用いる繊維フィラーＢの熱伝導率および密度により、得られる発泡体の熱伝導率および密度を制御することができる。
【００３９】
繊維フィラーＢの平均繊維長は、抄造構造を得る観点から、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましく、得られる抄造体または成形体の機械的強度を得る観点から、２．５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、４ｍｍ以上であることが特に好ましい。一方、抄造体中での良好な分散性を得る観点から、２０ｍｍ以下であることが好ましく、１５ｍｍ以下であることがより好ましく、１２ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００４０】
本発明の発泡体に用いることができる繊維フィラーＢとしては、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、全芳香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリエステルアミド繊維、全芳香族ポリエーテル繊維、全芳香族ポリカーボネート繊維、全芳香族ポリアゾメチン繊維、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）繊維、ポリ（パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール）（ＰＢＺＴ）繊維、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）繊維、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）繊維、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）繊維、ポリイミド繊維、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、ポリ（パラ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）繊維が挙げられる。これらの繊維フィラーＢは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００４１】
さらに、発泡体の軽量性と強度のバランス向上を図る観点から、無機繊維を用いてもよく、ガラス繊維を用いることがより好ましい。また、ガラス繊維を用いた場合は、アミノシラン処理を施したものを用いてもよい。アミノシラン処理は、ガラス繊維をアミノ基含有シランカップリング剤の溶液に含浸、またはガラス繊維にアミノ基含有シランカップリング剤の溶液を塗布することによって施される。
【００４２】
アミノ基含有シランカップリング剤としては、例えば、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等のアミノ基含有アルコキシシラン等、およびそれらの加水分解物が挙げられる。これらのアミノ基含有シランカップリング剤は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
繊維フィラーＢの含有量は、強度を上げる観点から、熱硬化性樹脂Ａに対して、例えば、１０重量％以上としてもよく、２０重量％以上としてもよい。また、強度、軽量性および熱伝導性のバランスを向上させる観点から、繊維フィラーＢの含有量は、熱硬化性樹脂Ａに対して、例えば、８０重量％以下としてもよく、７５重量％以下としてもよく、７０重量％以下としてもよく、５０重量％以下としてもよい。
【００４４】
（熱膨張性マイクロカプセルＣ）
熱膨張性マイクロカプセルＣとは、揮発性の液体発泡剤を、ガスバリア性を有する熱可塑性シェルポリマーによりマイクロカプセル化した粒子である。熱膨張性マイクロカプセルＣは、次のようなメカニズムにより、発泡剤として機能する。すなわち、加熱によりカプセルの外殻が軟化しつつ、カプセルに内包した液体発泡剤が気化し圧力が増加する。その結果、粒子が膨張し、中空球状粒子（熱膨張性マイクロカプセルＣの発泡粒子）が形成され、これにより樹脂中に気泡が形成される。
【００４５】
上記液体発泡剤としては、例えば、イソペンタン、イソブタン、イソプロパン等の低沸点の炭化水素が挙げられる。
上記熱可塑性シェルポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニリデン−エチルメタクリレート、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４６】
熱膨張性マイクロカプセルＣとしては、例えば、エクスパンセル（日本フィライト社製）、マイクロスフェアーＦ５０、マイクロスフェアーＦ６０（松本油脂製薬社製）、アドバンセルＥＭ（積水化学工業社製）等の市販品を用いることができる。
【００４７】
熱膨張性マイクロカプセルＣの含有量は、発泡体５０の強度の低下をまねくことなく発泡成形体５０の密度を低減するとともに熱伝導性を低減する観点から、熱硬化性樹脂Ａに対して、０．０５重量％以上としてもよく、０．１重量％以上としてもよい。また、発泡成形体５０に適度な強度を付与する観点から、熱硬化性樹脂Ａに対して、１０重量％以下としてもよく、５重量％以下としてもよい。
【００４８】
その他、本実施形態における発泡性抄造体１０は、上記成分の他に、パルプ、凝集剤、および各種添加剤などの他の成分を必要に応じて含み得る。
【００４９】
（パルプ）
本実施形態の発泡性抄造体１０は、パルプを含んでもよい。パルプとは、フィブリル構造を有する繊維であり、上記繊維フィラーＢとは異なる繊維を指す。パルプは、例えば、繊維材料を機械的または化学的にフィブリル化することによって得ることができる。
発泡性抄造体１０を抄造法により得る工程において、パルプを用いることにより、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢ、熱膨張性マイクロカプセルＣをより効果的に凝集させることができる。そのため、より安定的な発泡性抄造体１０の製造を実現することが可能となる。
【００５０】
上記パルプとしては、例えば、リンターパルプ、木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹等の天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）およびその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維およびそれらの共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維等の有機繊維をフィブリル化したものが挙げられる。パルプは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５１】
パルプの含有量は、熱硬化性樹脂Ａに対して、０．５重量％以上としてもよく、１重量％以上としてもよく、２重量％以上としてもよい。これにより、抄造工程において、上記材料の凝集がより容易となる。一方、パルプの含有量は、熱硬化性樹脂Ａに対して、１０重量％以下としてもよく、８重量％以下としてもよく、５重量％以下としてもよい。これにより、強度等の機械的特性を損なうことなく、目的の発泡成形体５０を得ることができる。
【００５２】
（凝集剤）
本実施形態の発泡性抄造体１０は、凝集剤を含んでもよい。凝集剤は、発泡性抄造体１０の製造時において、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢおよび熱膨張性マイクロカプセルＣをフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な発泡性抄造体１０の製造を実現することができる。
【００５３】
上記凝集剤としては、例えば、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、および両性高分子凝集剤が挙げられる。より具体的には、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイド等を挙げることができる。これらの凝集剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、凝集剤において、そのポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基等の官能基量等は、必要特性に応じて調整することが可能である。
【００５４】
凝集剤の含有量は、熱硬化性樹脂Ａに対して、０．０１重量％以上としてもよく、０．０５重量％以上としてもよく、０．１重量％以上としてもよい。これにより、発泡性抄造体１０の製造において、収率の向上を図ることができる。一方、凝集剤の含有量は、熱硬化性樹脂Ａに対して、１．５重量％以下としてもよく、１重量％以下としてもよく、０．５重量％以下としてもよい。これにより、抄造法を用いた発泡性抄造体１０の製造において、脱水処理等をより容易に行うことができる。
【００５５】
発泡性抄造体１０は、その製造条件や目的の特性に応じて、他の添加剤を含み得る。添加剤としては、例えば、熱可塑性樹脂、特性向上を目的とした無機粉末、金属粉、酸化防止剤や紫外線吸収剤等の安定剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤等の紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤等のサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミ等の凝結剤が挙げられる。
【００５６】
中でも、発泡性抄造体１０は、添加剤として、アラミド微小繊維を含むことが好ましい。アラミド微小繊維を用いることにより、発泡性抄造体１０を乾燥して得られる抄造素形体のハンドリング性を改善することができる。
【００５７】
＜発泡性抄造体１０の製造方法＞
図２は、発泡性抄造体１０の製造工程を示す断面模式図である。
本実施形態の発泡性抄造体１０の製造方法は、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢ、および熱膨張性マイクロカプセルＣを混合し、次いで、抄造法により混合物を抄造することにより発泡性抄造体１０を得る工程を含む。
【００５８】
以下、図２を参照して、湿式抄造法による発泡性抄造体１０の製造方法について詳述する。
【００５９】
まず、図２（ａ）に示すように、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢ、および熱膨張性マイクロカプセルＣを溶媒中へ添加して撹拌、混合し、分散させる。このとき、上述した成分のうち、凝集剤を除く他の成分を溶媒中に添加する。上記工程により、発泡性抄造体１０を形成するためのワニス状の材料組成物（スラリー）を得ることができる。
【００６０】
各成分を溶媒に分散させる方法としては、例えば、ディスパーザーを用いて撹拌する方法が挙げられる。
【００６１】
材料スラリーを作製するための溶媒としては、上記材料を分散させる過程において揮発しにくいことと、抄造体中の残存を低減するために脱溶媒をしやすいこと、脱溶媒によるエネルギーの増大を抑制できること、等の観点から、沸点が５０℃以上２００℃以下の溶媒が好ましい。このような溶媒としては、たとえば水；エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類；テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などが挙げられる。これらの溶媒は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、供給量が豊富であり、安価であり、環境負荷が低く、安全性が高く扱いやすいという理由から、水を用いることがとくに好ましい。
【００６２】
続いて、得られたスラリー中に、さらに、上述した凝集剤を添加する。これにより、より容易に、溶媒中の熱硬化性樹脂Ａと、繊維フィラーＢと、熱膨張性マイクロカプセルＣとをフロック状に凝集させて凝集物Ｆを得ることができる（図２（ｂ））。
【００６３】
続いて、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢ、熱膨張性マイクロカプセルＣ等を混合したスラリーを、フィルターで抄くことにより、発泡性抄造体１０を得る。
【００６４】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、底面にシート状のメッシュ３０（フィルター）を備える容器に、上述のスラリーを導入する。そして、スラリー中の溶媒をメッシュ３０に通し容器の外に排出させるとともに、スラリー中の凝集物Ｆをメッシュ３０（フィルター）上に残存させる。これにより、凝集物Ｆと溶媒とを互いに分離することができる。
ここで、メッシュ３０の形状を適宜選択することによって、得られる発泡性抄造体１０の形状を調整することが可能である。
その後、フィルター（メッシュ３０）上に得られた凝集物Ｆに対して、例えば乾燥炉内に入れて乾燥処理を行い、凝集物Ｆ中に残存する溶媒をさらに除去してもよい。
以上により、図２（ｃ）に示す発泡性抄造体１０が製造される。
【００６５】
図２（ｂ）に示すような抄造法を用いることにより、発泡性抄造体１０は、フィルターの表面に沿って形成される。このような発泡性抄造体１０は、面方向にランダムに交絡した繊維フィラーＢが、厚み方向に積層した構造を有する。繊維フィラーＢが交絡した構造を有することにより、軽量でありながら優れた強度を有する発泡性抄造体１０を得ることができる。
また、抄造法を用いることにより、発泡性抄造体１０中の熱膨張性マイクロカプセルＣの分散性を向上することができる。
【００６６】
＜発泡成形体５０＞
本実施形態の発泡成形体５０は、発泡性抄造体１０の成形体であり、熱膨張性マイクロカプセルＣが発泡してなる気泡Ｄが当該成形体中に分散した気泡構造を有する。
【００６７】
＜発泡成形体５０の製造方法＞
本実施形態の発泡成形体５０の製造方法は、熱硬化性樹脂Ａ、フィラー（繊維フィラーＢ）、および熱膨張性マイクロカプセルＣを混合したスラリーを準備し、このスラリーを抄造することにより発泡性抄造体１０を得る工程と、
金型４０，４１の内部の一部に発泡性抄造体１０を配置し、熱膨張性マイクロカプセルＣを膨張させて、金型４０，４１の内部の全体にまで発泡性抄造体１０を膨張させることにより、発泡性抄造体１０の成形体からなる発泡体（発泡成形体５０）を得る工程と、を含むことができる。
【００６８】
図３は、本実施形態に係る発泡体の製造方法の一例を示す断面模式図である。
以下、図３を参照して、発泡成形体５０の製造方法について詳述する。
【００６９】
まず、図３（ａ）に示すように、発泡性抄造体１０を、金型４０，４１の内部（金型キャビティ）に配置する。このとき、金型４０および金型４１からなる金型キャビティの容積は、発泡性抄造体１０の体積よりも大きいものとする。これにより、金型４０，４１の内部が完全に充填されない状態、いわゆるショートショットで、原料である発泡性抄造体１０を配置することができる。
【００７０】
次に、発泡性抄造体１０に対して発泡成形を行う。例えば、図３（ｂ）に示すように、加熱処理により、熱膨張性マイクロカプセルＣを膨張させて、発泡性抄造体１０を膨張させる。膨張した発泡性抄造体１０は、金型キャビティ全体に充填される。このとき、熱膨張性マイクロカプセルＣの発泡による内圧（金型４０，４１からの応力）により、発泡性抄造体１０が成形されて発泡成形体５０が得られる。これにより、所定の形状を有する発泡成形体５０に成形することができる。
【００７１】
上述の発泡成形工程において、熱硬化性樹脂Ａの硬化反応が進み、発泡成形体５０中に、３次元網目構造を有する樹脂硬化体が形成される。また、熱膨張性マイクロカプセルＣは、上記加熱処理により膨張し、気泡Ｄ（中空球状粒子）が形成される。
このように、本実施形態の発泡成形体５０は、ショートショット法により製造することができる。ショートショット法を用いることにより、熱膨張性マイクロカプセルＣの気泡拡大により生じる発泡圧を利用して、発泡性抄造体１０を成形することができる。
【００７２】
上記加熱処理は、特に限定されないが、例えば、約１６０〜２５０℃、約１０〜３０分間としてもよい。本実施形態の発泡成形体５０の製造方法においては、外部から成形圧を加えてはいないが、金型４０，４１中の内圧は、例えば、約１．５〜５ＭＰａとなる。
【００７３】
ここで、外部から成形圧を加える方法として、射出成形法等がある。しかし、射出成形法では、充填圧や保持圧により、熱膨張性マイクロカプセルが発泡しないか、または気泡の破壊が生じる。
これに対して、本実施形態の発泡成形体５０の製造方法においては、外部から成形圧を加えていないため、熱膨張性マイクロカプセルＣの未発泡や気泡Ｄの破壊を十分抑制することができる。
【００７４】
本実施形態の発泡体の熱伝導率、密度および機械特性は、発泡性抄造体１０に用いる熱硬化性樹脂Ａ、フィラーおよび熱膨張性マイクロカプセル等の成分の種類や量を変更することにより、または発泡性抄造体１０および発泡成形体５０の製造条件を変更することにより、所望の値に調整することができる。これらの中でも、たとえば、繊維フィラーＢとしてガラス繊維を使用すること、抄造法により繊維フィラーＢや熱膨張性マイクロカプセルＣの分散性を向上させること、ショートショット法により気泡の倍率やサイズを適切に制御する方法等が、上記特性を所望の範囲内とするために有効な方法である。
【００７５】
本実施形態の発泡体は、例えば、建築材、電子機器、車載部品等に用いられる断熱材として用いることができる。
【００７６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【００７８】
実施例および比較例に用いた材料は、以下の通りである。
（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂１：フェノール樹脂（フェノールレジン「ＰＲ５１７２３」、住友ベークライト株式会社製）
（フィラー）
繊維フィラー１：ガラス繊維（チョップドストランド「ＣＳ３Ｊ  ８９１」、日東紡株式会社製）
繊維フィラー２：炭素繊維（テナックス「ＨＴ  Ｃ１１０」、東邦テナックス株式会社製）
繊維フィラー３：アラミド繊維（テクノーラ「Ｔ３２ＰＮＷ」、帝人株式会社製）
（発泡剤）
発泡剤１：熱膨張性マイクロカプセル（「アドバンセル（登録商標）ＥＭ−３０４」、積水化学工業社製）
（その他の添加剤）
アラミド微小繊維１：アラミド微小繊維（「ティアラ」、ダイセルファインケム株式会社製）
【００７９】
＜実施例１〜５＞
（発泡性抄造体の製造）
実施例１〜５において、表１に示す配合割合（発泡成形後の原料体積分率［Ｖｏｌ％］）で、次のようにして発泡性抄造体を製造した。
まず、アトマイザー粉砕機で平均粒径１００μｍ（質量基準の５０％粒子径）に粉砕した熱硬化性樹脂、フィラー、発泡剤および添加剤を水に添加して、ディスパーザーで３０分撹拌して混合物を得た。ここでは、熱硬化性樹脂、フィラー、発泡剤および添加剤からなる構成材料の合計１００重量部に対して、１００００重量部の水に添加した。
次いで、あらかじめ水に溶解させた凝集剤（合成スメクタイト：スメクトン（クニミネ工業社製））を、上述した構成材料の合計に対して０．２重量％添加し、構成材料をフロック状に凝集させた。
続けて、得られた凝集物を３０メッシュの金属網で水と分離した。この後、金属網上に残存した凝集物を、脱水プレスし、さらに７０℃の乾燥器に３時間入れて乾燥させて、発泡性抄造体を得た。収率は９７％であった。
【００８０】
（発泡体の製造）
得られた発泡性抄造体を４ｍｍ厚の金型内に配置し、１８０℃、１０分間、加熱処理を施し、発泡成形体からなる発泡体を製造した。このとき金型中の内圧は２ＭＰａであった。実施例１〜４は、ショートショット法による発泡成形を行った。得られた発泡体について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。なお、表１中における発泡剤の発泡成形後の原料体積分率は、発泡体の体積空隙率を示す。
【００８１】
＜比較例１〜２＞
比較例１〜２において、表１に示す配合割合（コンプレッション成形後の原料体積分率［Ｖｏｌ％］）で、次のようにして抄造体を製造した。
まず、アトマイザー粉砕機で平均粒径１００μｍ（質量基準の５０％粒子径）に粉砕した熱硬化性樹脂と、フィラーと、添加剤とを水に添加して、ディスパーザーで３０分撹拌して混合物を得た。ここでは、熱硬化性樹脂、フィラー、および添加剤からなる構成材料の合計１００重量部に対して、１００００重量部の水に添加した。
【００８２】
次いで、あらかじめ水に溶解させた凝集剤（合成スメクタイト：スメクトン（クニミネ工業社製））を、上述した構成材料の合計に対して０．２重量％添加し、構成材料をフロック状に凝集させた。
続けて、得られた凝集物を３０メッシュの金属網で水と分離した。この後、金属網上に残存した凝集物を、脱水プレスし、さらに７０℃の乾燥器に３時間入れて乾燥させて、抄造体を得た。収率は９７％であった。
【００８３】
（無発泡体の製造）
比較例１において、得られた抄造体を４ｍｍ厚の金型内に配置し、１８０℃、１０分間、加熱処理を施し、コンプレッション成形により、抄造体の成形体からなる無発泡体を製造した。このとき金型中の成形圧は１０ＭＰａであった。得られた無発泡体について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2017186401.tif 000003
＊...測定不能
【００８５】
（評価）
・密度：ＪＩＳ  Ｋ−７１１２  Ａ法に準拠した方法で測定した。
・熱伝導率：ＪＩＳ  Ｒ−１６１１に準拠した方法で測定した。
・曲げ強度：ＪＩＳ  Ｋ−７１７１に準拠した方法で測定した。
・比曲げ強度：上記曲げ強度を密度で除することにより算出した。
・曲げ弾性率：ＪＩＳ  Ｋ−７１７１に準拠した方法で測定した。
・比曲げ弾性率：上記曲げ弾性率を密度で除することにより算出した。
・引張強度：引張試験機（テンシロン万能材料試験機、Ａ＆Ｄ社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ−７１６２に準拠した方法で測定した。
・比引張強度：上記引張り強度を密度で除することで算出した。
上記の測定は、室温（２５℃）で実施した。
【００８６】
実施例１〜５の発泡体は、熱伝導性と強度と軽量性のバランスに優れていることが分かった。また、実施例１〜５の発泡体の断面観察を行った結果、独立気泡構造を有していることが分かった。一方、比較例１の無発泡体は密度および熱伝導率が高く、比較例２の無発泡体は熱伝導率が高かった。
【００８７】
以上、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００８８】
１０    発泡性抄造体
３０    メッシュ
４０    金型
４１    金型
５０    発泡成形体
Ａ    熱硬化性樹脂
Ｂ    繊維フィラー
Ｃ    熱膨張性マイクロカプセル
Ｄ    気泡
Ｆ    凝集物
【図１】
2017186401.tif 000004
【図２】
2017186401.tif 000005
【図３】
2017186401.tif 000006