(57)【要約】【課題】異方的な形状を有するフィラーと樹脂を含む複合体の製造方法であって、樹脂中でフィラーを任意の方向に配向させることができる配向フィラー樹脂複合体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法は、磁化率の異方性を有する磁気異方性粒子（Ａ）と、磁気異方性粒子（Ａ）の１／１０以下の磁化率の異方性を有し、配向させたい結晶軸が短軸または長軸に相当する異方的な形状の無機化合物からなるフィラー（Ｂ）とからなる複合粒子（Ｃ）を形成する第１の工程と、複合粒子（Ｃ）を樹脂および該樹脂の前駆体の少なくとも一方に加えて、複合粒子（Ｃ）と、樹脂および前駆体の少なくとも一方とを含む混合物を調製する第２の工程と、混合物を静磁場中に配置して、前記フィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させた状態で、樹脂および前駆体の少なくとも一方を硬化し、成形体を成形する第３の工程と、を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化率の異方性を有する磁気異方性粒子（Ａ）と、前記磁気異方性粒子（Ａ）の１／１０以下の磁化率の異方性を有し、配向させたい結晶軸が短軸または長軸に相当する異方的な形状の無機化合物からなるフィラー（Ｂ）とからなる複合粒子（Ｃ）を形成する第１の工程と、
前記複合粒子（Ｃ）を樹脂および該樹脂の前駆体の少なくとも一方に加えて、前記複合粒子（Ｃ）と、前記樹脂および前記前駆体の少なくとも一方とを含む混合物を調製する第２の工程と、
前記混合物を静磁場中に配置して、前記フィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させた状態で、前記樹脂および前記前駆体の少なくとも一方を硬化し、成形体を成形する第３の工程と、
を有することを特徴とする配向フィラー樹脂複合体の製造方法。
【請求項２】
前記静磁場は、０．１テスラ（Ｔ）以上であることを特徴とする請求項１に記載の配向フィラー樹脂複合体の製造方法。
【請求項３】
前記フィラー（Ｂ）は、平均粒子径が０．５μｍ以上、短軸径に対する長軸径の比（長軸径／短軸径）が１．６以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の配向フィラー樹脂複合体の製造方法。
【請求項４】
前記磁気異方性粒子（Ａ）は、短軸径が、前記フィラー（Ｂ）の短軸径の１／１０以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配向フィラー樹脂複合体の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂および前記前駆体は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配向フィラー樹脂複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向フィラー樹脂複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂に強化用繊維材が混合された繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、軽量かつ高強度であることから、自動車産業、建設産業、航空産業等、広い産業分野で用いられている。
ＦＲＰは、面状に配設された複数の繊維束をその配向方向を変化させて積層し、この姿勢で樹脂が含浸されることで面材とされたものである。
ＦＲＰの製造方法としては、例えば、異方性形状を有する繊維の束が同一方向に並べられてなる第１の繊維束層と、第１の繊維束層と異なる方向に、異方性形状を有する繊維の束が同一方向に並べられてなる第２の繊維束層とを積層した積層体を成形型内に配置する第１の工程と、成形型内に樹脂を注入する第２の工程とを有する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２１５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の方法では、応力場印加によりせん断力が作用する方向にのみ異方性形状を有する繊維を配向させることができるため、繊維の配向方向に制限があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、異方的な形状を有するフィラーと樹脂を含む複合体の製造方法であって、樹脂中でフィラーを任意の方向に配向させることができる配向フィラー樹脂複合体の製造方法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】
【０００６】
本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法は、磁化率の異方性を有する磁気異方性粒子（Ａ）と、前記磁気異方性粒子（Ａ）の１／１０以下の磁化率の異方性を有し、配向させたい結晶軸が短軸または長軸に相当する異方的な形状の無機化合物からなるフィラー（Ｂ）とからなる複合粒子（Ｃ）を形成する第１の工程と、前記複合粒子（Ｃ）を樹脂および該樹脂の前駆体の少なくとも一方に加えて、前記複合粒子（Ｃ）と、前記樹脂および前記前駆体の少なくとも一方とを含む混合物を調製する第２の工程と、前記混合物を静磁場中に配置して、前記フィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させた状態で、前記樹脂および前記前駆体の少なくとも一方を硬化し、成形体を成形する第３の工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法では、前記静磁場は、０．１テスラ（Ｔ）以上であることが好ましい。
【０００８】
本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法では、前記フィラー（Ｂ）は、平均粒子径が０．５μｍ以上、短軸径に対する長軸径の比（長軸径／短軸径）が１．６以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法では、前記磁気異方性粒子（Ａ）は、短軸径が、前記フィラー（Ｂ）の短軸径の１／１０以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法では、前記樹脂および前記前駆体は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、異方的な形状を有するフィラーと樹脂を含む複合体の製造方法であって、樹脂中でフィラーを任意の方向に配向させることができる配向フィラー樹脂複合体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法における複合粒子の一例を示し、柱状粒子（フィラー）の側面に磁気異方性粒子が付着した状態を示す模式図である。
【図２】フィラーや磁気異方性粒子を走査型電子顕微鏡で観察した画像データをもとにして、フィラーや磁気異方性粒子の粒子形状を線画で抽出した画像データを示す図である。
【図３】図２に示す画像データを、画像データを解析ソフトにて２値化した後、抽出した粒子を対象として、絶対最大長ＡＢ、パターン幅ＣＤを計測する方法を説明する図である。
【図４】本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法において、フィラーと磁気異方性粒子とからなる複合粒子を静磁場中に配置したとき、静磁場の向きに沿って、フィラーの長軸方向が配向する様子の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法において、フィラーと磁気異方性粒子とからなる複合粒子を静磁場中に配置したとき、静磁場の向きに沿って、フィラーの長軸方向が配向する様子の他の例を示す模式図である。
【図６】実施例２におけるガラス繊維と多層グラフェン粒子からなる複合粒子を示す走査型電子顕微鏡像である。
【図７】実施例２におけるガラス繊維と多層グラフェン粒子からなる複合粒子とエポキシ樹脂を含む樹脂複合体を示す走査型電子顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１４】
［配向フィラー樹脂複合体の製造方法］
本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法は、磁化率の異方性を有する磁気異方性粒子（Ａ）と、前記磁気異方性粒子（Ａ）の１／１０以下の磁化率の異方性を有し、配向させたい結晶軸が短軸または長軸に相当する異方的な形状の無機化合物からなるフィラー（Ｂ）とからなる複合粒子（Ｃ）を形成する第１の工程と、前記複合粒子（Ｃ）を樹脂および該樹脂の前駆体の少なくとも一方に加えて、前記複合粒子（Ｃ）と、前記樹脂および前記前駆体の少なくとも一方とを含む混合物を調製する第２の工程と、前記混合物を静磁場中に配置して、前記フィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させた状態で、前記樹脂および前記前駆体の少なくとも一方を硬化し、成形体を成形する第３の工程と、を有する。
【００１５】
「第１の工程」
第１の工程では、磁気異方性粒子（Ａ）とフィラー（Ｂ）を粒子複合化装置内で予備混合した後、装置内のブレードを高速で回転させることで、ブレードと容器壁の間の狭い隙間に入り込んだ磁気異方性粒子（Ａ）とフィラー（Ｂ）の間に圧密せん断力を作用させる機械的処理により、磁気異方性粒子（Ａ）とフィラー（Ｂ）からなる複合粒子を形成する。
第１の工程で得られる複合粒子（Ｃ）は、フィラー（Ｂ）の一次粒子と磁気異方性粒子（Ａ）とからなる。
【００１６】
第１の工程では、例えば、図１に示すように、柱状（図１では、円柱状）のフィラー１０の表面（主に側面１０ａ）に、板状（図１では、六角板状）の磁気異方性粒子２０を付着させて、フィラー１０と、その表面に付着した磁気異方性粒子２０とからなる複合粒子３０を形成する。詳細には、フィラー１０の側面１０ａに磁気異方性粒子２０の表面（主に一面（厚み方向に対して垂直な面、ｃ面）２０ａ）が接するように、フィラー１０に対して磁気異方性粒子２０を付着させる。
【００１７】
この他にも、溶液中でフィラー（Ｂ）の表面を改質して、化学的あるいは静電的に磁気異方性粒子（Ａ）とフィラー（Ｂ）を複合化する手法や、スパッタ装置を用いて、フィラー（Ｂ）の表面に磁気異方性粒子（Ａ）となる物質を被覆させる手法等を用いることができる。
【００１８】
フィラー（Ｂ）に対する磁気異方性粒子（Ａ）の配合割合は、フィラー（Ｂ）の全量の０．１体積％以上であることが好ましく、０．１質量％〜２０質量％であることがより好ましい。
フィラー（Ｂ）に対する磁気異方性粒子（Ａ）の配合割合がフィラー（Ｂ）の全量の０．１体積％以上であれば、本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によって得られる配向フィラー樹脂複合体において、フィラー（Ｂ）の長軸方向の配向度を０．２以上とすることができる。
【００１９】
フィラー（Ｂ）は、異方的な形状を有する粒子であり、特に結晶質物質の場合、配向させたい結晶軸が短軸または長軸に相当する粒子である。
フィラー（Ｂ）の形状としては、特に限定されないが、楕円球状、柱状（円柱状、角柱状）、板状等が挙げられる。
【００２０】
フィラー（Ｂ）としては、例えば、ガラス繊維、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、水酸化アパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）等の無機化合物の粒子が挙げられる。
【００２１】
このようなフィラー（Ｂ）の具体例としては、例えば、ガラス繊維が挙げられる。
【００２２】
フィラー（Ｂ）は、後述する図２，３に示す方法で測定した一次粒子を球状と仮定した場合の平均粒子径が０．５μｍ以上であることが好ましく、１．０μｍであることがより好ましい。
フィラー（Ｂ）の平均粒子径を０．５μｍ以上とすることにより、本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によって得られる配向フィラー樹脂複合体の結晶軸方向に沿うように、フィラー（Ｂ）の長軸を配向させることができる。
【００２３】
フィラー（Ｂ）は、短軸径に対する長軸径の比（長軸径／短軸径）、すなわち、アスペクト比は、１．６以上であることが好ましい。
フィラー（Ｂ）のアスペクト比を１．６以上とすることにより、本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によって得られる配向フィラー樹脂複合体の結晶軸方向に沿うように、フィラー（Ｂ）の長軸を配向させることができる。
【００２４】
なお、フィラー（Ｂ）の形状が図１に示すような円柱状である場合、フィラー１０の短軸径は、フィラー１０の円形の底面（上面）１０ｂの直径Ｄ１であり、フィラー１０の長軸径は、フィラー１０の長さ（高さ）Ｌ１である。
【００２５】
フィラー（Ｂ）は、後述する磁気異方性粒子（Ａ）の１／１０以下の磁化率の異方性を有する。
フィラー（Ｂ）の磁化率の異方性が、磁気異方性粒子（Ａ）の１／１０以下であることにより、磁気異方性粒子（Ａ）とフィラー（Ｂ）からなる複合粒子（Ｃ）に、磁場による磁気力を印加したときに、主に磁気異方性粒子（Ａ）に対して磁気力が作用するようにすることができる。これにより、印加した磁場による磁気力でフィラー（Ｂ）（複合粒子（Ｃ））を回転させることができる。
磁化率とは、外部磁場を印加したときの磁気分極の起こりやすさを表わす物性値である。また、磁化率の異方性とは、異方性結晶において、各結晶軸方向間の磁化率の大きさが異なることである。
【００２６】
磁気異方性粒子（Ａ）は、印加した磁場による磁気力でフィラー（Ｂ）を回転させる役割を担うものである。磁気異方性粒子（Ａ）は、磁化率の絶対値とその異方性が、フィラー（Ｂ）よりも大きい粒子である。
【００２７】
本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法では、磁気異方性粒子（Ａ）の磁化率の異方性が、２０（×１０−９ｅｍｕ／ｇ）以上であることが好ましい。
磁気異方性粒子（Ａ）の磁化率の異方性が、２０（×１０−９ｅｍｕ／ｇ）以上であることにより、公知の範囲における無機材料の反磁性磁化率の異方性と比べて１０倍以上の大きさとなる。一方、磁気異方性粒子（Ａ）の磁化率の異方性が、２０（×１０−９ｅｍｕ／ｇ）未満であることにより、公知の範囲における一部の無機材料では、反磁性磁化率の異方性の差が小さく、配向に十分な磁気トルクが得られない場合が想定される。
【００２８】
磁気異方性粒子（Ａ）としては、例えば、グラフェン粒子、グラファイト粒子、カーボンナノチューブ、チオフェン粒子、シリセン粒子、硫酸カルシウム二水和物粒子等が挙げられる。ただし、複合粒子（Ｃ）を含む配向フィラー樹脂複合体の強度を低下させない物質でなければならない。
【００２９】
なお、磁気異方性粒子（Ａ）の形状が図１に示すような六角板状である場合、磁気異方性粒子２０の短軸径は、磁気異方性粒子２０の厚みｔ１であり、磁気異方性粒子２０の長軸径は、磁気異方性粒子２０の一面２０ａの対角線の長さｄ１である。
【００３０】
磁気異方性粒子（Ａ）は、短軸径が、フィラー（Ｂ）の短軸径よりも小さいことが好ましく、フィラー（Ｂ）の短軸径の１／１０以下であることが好ましい。
なお、フィラー（Ｂ）や磁気異方性粒子（Ａ）の粒子径は、以下のようにして求める。
走査型電子顕微鏡で観察した画像データをもとにして、図２に示すように、粒子形状を線画で抽出した画像データを作成する。
この画像データを解析ソフト（デジタル・ビーイング・キッズ社製のＰｏｐＩｍａｇｉｎｇ）にて２値化した後、抽出した全粒子を対象として、図３に示す絶対最大長ＡＢ、パターン幅ＣＤを計測する。絶対最大長ＡＢは、パターン領域の輪郭線上の任意の２点間の距離の最大値である。パターン幅ＣＤは、絶対最大長ＡＢの方向にパターン領域をはさむ２直線間の距離である、アスペクト比は、パターン幅ＣＤに対する絶対最大長ＡＢの比（ＡＢ／ＣＤ）である。粒子の測定数は１００個以上とする。このうち、全粒子のアスペクト比ＡＢ／ＣＤのなかで、上位１０％の粒子に対して絶対最大長ＡＢの平均値を粒子の長軸径、パターン幅ＣＤの平均値を粒子の短軸径とする。
【００３１】
「第２の工程」
第２の工程では、第１の工程で形成した複合粒子（Ｃ）を樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方に加えて、複合粒子（Ｃ）と、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方とを含む混合物を調製する。
【００３２】
第２の工程では、複合粒子（Ｃ）と、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方とを、マグネチックスターラーや攪拌翼等の攪拌装置で攪拌、混合することによって、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方に、複合粒子（Ｃ）を分散させて、混合物を調製する。
また、第２の工程では、攪拌装置による攪拌、混合に加えて、超音波ホモジナイザー等の超音波発生装置によるキャビテーション（超音波照射により、液中に気泡が発生する現象）や、ボールミルやビーズミルを用いた機械的処理を利用することによって、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方に、複合粒子（Ｃ）を分散させて、混合物を調製してもよい。
第２の工程で得られる混合物は、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方に複合粒子（Ｃ）が均一に分散してなる分散液である。
【００３３】
これにより、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方に複合粒子（Ｃ）が分散する。なお、複合粒子（Ｃ）を構成しているフィラー（Ｂ）と磁気異方性粒子（Ａ）は強固に付着しているため、上述のような分散処理によって、複合粒子（Ｃ）を構成しているフィラー（Ｂ）と磁気異方性粒子（Ａ）が分離することはなく、磁場による磁気力を印加したときに、その磁気力で容易に所定の向きに配向させることができる。
【００３４】
このとき、必要に応じて、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方に複合粒子（Ｃ）を均一に分散させるために、分散剤を添加してもよい。
また、混合物の粘度を調整するために、混合物に溶媒を添加してもよい。
【００３５】
複合粒子（Ｃ）、並びに、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方に超音波による振動を加える（超音波処理）場合、複合粒子（Ｃ）と、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方とを攪拌することと、超音波処理とは、繰り返して行われるが、超音波処理時間は、５分以上であることが好ましく、２５分〜３０分であることがより好ましい。
超音波処理時間を上記の範囲内とすることにより、複合粒子（Ｃ）同士の凝集体を解砕する。
【００３６】
樹脂およびその樹脂の前駆体としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）等が挙げられる。
紫外線硬化性樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、アクリルアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等のラジカル重合型の樹脂、ビニルエーテルオリゴマー、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエーテルエポキシ等のカチオン重合型等が挙げられる。
【００３７】
溶媒としては、水、キシレン、トルエン、エタノール等の溶媒が用いられる。
【００３８】
分散剤としては、ポリカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリエチレンイミン、高級脂肪酸エステル等が用いられる。
【００３９】
複合粒子（Ｃ）と、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方との配合割合は、複合粒子（Ｃ）：樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方＝１体積％〜９９体積％：８０体積％〜２０体積％であることが好ましい。
複合粒子（Ｃ）と、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方との配合割合を上記の範囲内とすることにより、複合粒子（Ｃ）の長軸方向を一方向に配向させることができ、結果として、相対密度が高い配向フィラー樹脂複合体が得られる。
【００４０】
「第３の工程」
第３の工程では、第２の工程で調製した混合物を静磁場中に配置して、フィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させた状態で、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方を硬化し、成形体を成形する。
【００４１】
上述のように、第２の工程で調製した混合物は、硬化前には液状であるため、第３の工程では、例えば、第２の工程で調製した混合物を成形用の型に容れて、静磁場中で、複合粒子（Ｃ）を構成するフィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させた状態で、混合物を硬化し、複合粒子（Ｃ）を含む成形体を形成する。
このとき、静磁場の向きを、例えば、成形用の型の一方向（幅方向、長さ方向、高さ方向等）とする。
【００４２】
また、混合物を硬化して成形体を成形するとともに、静磁場により、例えば、混合物に含まれる複合粒子（Ｃ）を構成するフィラー（Ｂ）の長軸方向を成形用の型の一方向に配向させる。
なお、成形用の型に対する静磁場の方向を変えることにより、複合粒子（Ｃ）を構成するフィラー（Ｂ）の長軸方向を任意の方向に設定することができる。
【００４３】
第３の工程では、例えば、図４に示すように、柱状のフィラー１０と板状の磁気異方性粒子２０とからなる複合粒子３０を含む混合物を静磁場中に配置して、複合粒子３０に、静磁場による磁気力を印加することにより、磁気異方性粒子２０に対して磁気力が作用する。すると、図４の（Ａ）に示す静磁場による磁気力を印加していない状態では、フィラー１０の向きがばらばらであったが、図４の（Ｂ）に示す静磁場による磁気力を印加した状態では、矢印で示す静磁場の向き５０に沿って、フィラー１０の長軸方向が配向する。
この例では、フィラー１０の長さ（長軸径）Ｌ１が配向させたい結晶軸方向に相当し、磁気異方性粒子２０の磁化困難軸は、その厚み（短軸径）ｔ１に相当する。したがって、図４に示すような複合粒子３０を形成すれば、磁気異方性粒子２０の厚み（短軸径）ｔ１が静磁場の向き５０に対して垂直方向で安定化するので、フィラー１０の長軸方向が静磁場の向き５０と平行方向に配向する。これにより、静磁場の向き５０に沿って、複合粒子３０の長軸方向が配向する。なお、磁化困難軸とは、外部磁場印加によって磁気分極する際、磁場に対して反発する結晶軸である。例えば、反磁性体の場合、反磁性磁化率の絶対値が大きい結晶軸である。
【００４４】
また、第３の工程では、例えば、図５に示すように、板状のフィラー６０と板状の磁気異方性粒子７０とからなる複合粒子８０を含むスラリーを静磁場中に配置して、複合粒子８０に、静磁場による磁気力を印加することにより、磁気異方性粒子７０に対して磁気力が作用する。すると、図５の（Ａ）に示す静磁場による磁気力を印加していない状態では、フィラー６０の向きがばらばらであったが、図５の（Ｂ）に示す静磁場による磁気力を印加した状態では、矢印で示す静磁場の向き８０に沿って、フィラー６０の長軸方向が配向する。
この例では、フィラー６０の厚み（短軸径）Ｔ２が配向させたい結晶軸方向に相当し、磁気異方性粒子７０の磁化困難軸は、その厚み（短軸径）ｔ２に相当する。したがって、図５に示すような複合粒子８０を形成すれば、磁気異方性粒子７０の厚み（短軸径）ｔ２が静磁場の向き１００に対して垂直方向で安定化するので、フィラー６０の長軸方向が静磁場の向き１００と平行方向に配向する。これにより、静磁場の向き１００に沿って、複合粒子８０の長軸方向が配向する。
【００４５】
静磁場を発生する磁石としては、例えば、ネオジム磁石等の永久磁石が用いられる。
【００４６】
第３の工程において、静磁場の強さは、０．１テスラ（Ｔ）以上であることが好ましく、０．５テスラ（Ｔ）以上であることがより好ましい。
静磁場の強さを上記の範囲とすることにより、混合物に含まれる複合粒子（Ｃ）を構成するフィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させることができる。
【００４７】
第３の工程では、フィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させた状態で、樹脂およびその樹脂の前駆体の少なくとも一方を硬化する。
樹脂およびその樹脂の前駆体が熱可塑性樹脂である場合、その熱可塑性樹脂の硬化反応が生じる温度となるように、混合物の温度を調節して、熱可塑性樹脂を硬化する。混合物の温度は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜調整される。
熱可塑性樹脂の粘度が高い場合、静磁場によりフィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させるためには時間が掛かるため、十分に時間が経過してから、熱可塑性樹脂の温度を上げることが好ましい。
【００４８】
樹脂およびその樹脂の前駆体が熱硬化性樹脂である場合、その熱硬化性樹脂の硬化反応が生じる温度となるように、混合物の温度を調節して、熱硬化性樹脂を硬化する。混合物の温度は、熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜調整される。
熱硬化性樹脂の粘度が高い場合、静磁場によりフィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させるには時間が掛かるため、十分に時間が経過してから、熱硬化性樹脂の温度を上げることが好ましい。
【００４９】
樹脂およびその樹脂の前駆体が紫外線硬化性樹脂である場合、フィラー（Ｂ）を一方向に配向させた状態で、混合物に紫外線を照射して、紫外線硬化性樹脂を硬化する。紫外線の強度は、紫外線硬化性樹脂の種類に応じて適宜調整される。
紫外線硬化性樹脂の粘度が高い場合、静磁場によりフィラー（Ｂ）の長軸方向を一方向に配向させるには時間が掛かるため、混合物を静磁場中に配置してから十分に時間が経過してから、混合物に紫外線を照射することが好ましい。
【００５０】
本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によれば、異方的な形状を有する無機化合物のフィラー（Ｂ）の長軸方向が一方向に配向し、かつ相対密度が高い、緻密な配向フィラー樹脂複合体を製造することができる。すなわち、本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によれば、樹脂中でフィラーを任意の方向に配向させることができる。本実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によって得られた配向フィラー樹脂複合体は、フィラー（Ｂ）の長軸方向が配向する方向と垂直な方向における機械的強度が高い。
【００５１】
［配向フィラー樹脂複合体］
本実施形態の配向フィラー樹脂複合体は、上述の実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によって製造され、樹脂と、樹脂内に均一に分散した多数の異方的な形状のフィラーとを含んでなる。
例えば、配向フィラー樹脂複合体の形状が板状であり、磁場を配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に印加した場合、配向フィラー樹脂複合体は、多数のフィラーが、その長軸方向が配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に配向している構造を有するものである。
多数のフィラーの長軸方向が配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に配向しているとは、多数のフィラーの長軸方向が配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に沿って揃っていることを言う。
【００５２】
なお、本実施形態の配向フィラー樹脂複合体は、上述の実施形態の配向フィラー樹脂複合体の製造方法によって製造されたものであるから、多数のフィラーの長軸方向が、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に配向していることは、磁場の印加方向が配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向であることを示す。
【００５３】
フィラーの長軸方向の配向度は、０．２以上であることが好ましく、０．８以上であることがより好ましい。
フィラーの長軸方向の配向度が上記の範囲内であれば、配向フィラー樹脂複合体は、例えば、フィラーが窒化ケイ素である場合、フィラーの長軸方向は窒化ケイ素のｃ軸方向となり、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に熱伝導率が高いものとなる。なお、フィラーが窒化ケイ素である場合、フィラーの長軸方向が、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向とは異なる方向に配向している場合、配向フィラー樹脂複合体は、その方向に熱伝導率が高いものとなる。
また、例えば、フィラーがガラス繊維であり、磁場を配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に印加した場合、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に機械的強度が高いものとなる。なお、フィラーがガラス繊維である場合、フィラーの長軸方向が、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向とは異なる方向に配向している場合、配向フィラー樹脂複合体は、厚み方向に機械的強度が高いものとなる。
なお、フィラーの長軸方向の配向度が１の場合、全てのフィラーの長軸方向が、例えば、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と平行な方向に配向していることになるため、配向度が１に近いことが好ましい。
【００５４】
フィラーが結晶性物質の場合、フィラーの長軸方向の配向度は、Ｘ線回折（Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＸＲＤ）によって得られたピーク強度の比によって算出されるものである。詳細には、下記の式（１）で示されるＬｏｔｇｅｒｉｎｇ法により、Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ  Ｆａｃｔｏｒを求めた。
【００５５】
【数１】
2017154320.tif 000002
【００５６】
上記の式（１）におけるρ０は、配向していないフィラーにおいて、回折Ｘ線の２θ範囲が２０．０度から７０．０度の間に出現した全回折反射の強度の合計と、例えば、長軸方向がｃ軸に相当する場合、回折面指数が００ｌの回折反射の強度とを用いて、下記の式（２）によって求められる。
【００５７】
【数２】
2017154320.tif 000003
【００５８】
上記の式（２）におけるΣＩ０（ｈｋｌ）は、回折Ｘ線の全回折反射の強度の合計を表し、例えば、長軸方向がｃ軸に相当する場合、上記の式（２）におけるΣＩ０（００ｌ）は、回折面指数が００ｌの回折反射の強度を表す。
また、上記の式（１）におけるρは、配向フィラー樹脂複合体において、回折Ｘ線の全回折反射の強度の合計と、回折面指数が００ｌの回折反射の強度とを用いて、下記の式（３）によって求められる。
【００５９】
【数３】
2017154320.tif 000004
【００６０】
上記の式（３）におけるΣＩ（ｈｋｌ）は、回折Ｘ線の全回折反射の強度の合計を表し、上記の式（３）におけるΣＩ（００ｌ）は回折面指数が００ｌの回折反射の強度を表す。
【００６１】
このような構成の配向フィラー樹脂複合体は、フィラーが窒化ケイ素であり、磁場を配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と平行な方向に印加した場合、窒化ケイ素のｃ軸方向の配向する方向における熱伝導率が高く、例えば、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と平行な方向において熱伝導率が高くなる。また、配向フィラー樹脂複合体は、フィラーがガラス繊維であり、磁場を配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と垂直な方向に印加した場合、フィラーの長軸方向が配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と平行な方向に配向しているので、厚み方向と垂直な方向において、機械的強度が高くなっている。また、配向フィラー樹脂複合体が六方晶窒化ホウ素である場合、窒化ホウ素のａ軸方向の配向する方向における熱伝導率が高く、例えば、磁場を配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と平行な方向に印加した場合、配向フィラー樹脂複合体の厚み方向と平行な方向において熱伝導率が高くなる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６３】
「実施例１」
β窒化ケイ素粒子と多層グラフェン粒子を、粉体の全体積が２０ｍＬになるように粒子複合化装置（商品名：ノビルタミニ、ホソカワミクロン社製）内に投入した。次いで、これらの粒子に対して、回転による圧密せん断力が作用されるために、粒子複合化装置のモーターの出力を６００Ｗとし、１０分間機械的処理をして、β窒化ケイ素粒子の表面に多層グラフェン粒子を付着させて、β窒化ケイ素粒子と多層グラフェン粒子からなる複合粒子を作製した。
なお、β窒化ケイ素粒子の磁化率の異方性は１０（×１０−９ｅｍｕ／ｇ）未満であり、多層グラフェン粒子の磁化率の異方性は２００００（×１０−９ｅｍｕ／ｇ）であり、β窒化ケイ素粒子の磁化率の異方性は、多層グラフェン粒子の磁化率の異方性の１／２０００であった。
【００６４】
次いで、前記の複合粒子と、エポキシ樹脂（商品名：ｊＥＲ（登録商標）８０７、三菱化学社製）と、エポキシ樹脂硬化剤（商品名：ｊＥＲ（登録商標）キュア１１３、三菱化学社製）とからなる混合物を混錬用の容器にいれ、その容器を自動混錬機（商品名：錬太郎、シンキー社製）内に設置し、混合脱泡処理して、エポキシ樹脂中に複合粒子を分散させた。
次いで、前記の複合粒子とエポキシ樹脂を含む混合物をプラスチック製の型に容れ、ネオジム磁石からなる磁気回路中にその型を設置し、エポキシ樹脂が完全に硬化するまで静置した。
これにより、エポキシ樹脂中に、β窒化ケイ素粒子と多層グラフェン粒子からなる複合粒子が分散してなる実施例１の樹脂複合体を得た。
【００６５】
「実施例２」
ガラス繊維と多層グラフェン粒子を、粉体の全体積が３００ｍＬになるように粒子複合化装置（商品名：ノビルタミニ、ホソカワミクロン社製）内に投入した。次いで、これらの粒子に対して、回転による圧密せん断力が作用されるために、粒子複合化装置のモーターの出力を５ｋＷとし、１０分間機械的処理をして、ガラス繊維の表面に多層グラフェン粒子を付着させて、ガラス繊維と多層グラフェン粒子からなる複合粒子を作製した。
なお、ガラス繊維の磁化率の異方性は０であり、多層グラフェン粒子の磁化率の異方性は２００００（×１０−９ｅｍｕ／ｇ）である。
得られた複合粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、日本電子社製）で観察した。この観察結果（走査型電子顕微鏡像）を図６に示す。
図６の結果から、複合化する前には平坦であったガラス繊維の表面に、微細な多層グラフェン粒子が緻密に被覆されていることが分かった。
【００６６】
次いで、前記の複合粒子と、エポキシ樹脂（商品名：ｊＥＲ（登録商標）８０７、三菱化学社製）と、エポキシ樹脂硬化剤（商品名：ｊＥＲ（登録商標）キュア１１３、三菱化学社製）とからなる混合物を混錬用の容器にいれ、その容器を自動混錬機（商品名：錬太郎、シンキー社製）内に設置し、混合脱泡処理して、エポキシ樹脂中に複合粒子を分散させた。
次いで、前記の複合粒子とエポキシ樹脂を含む混合物をプラスチック製の型に容れ、ネオジム磁石からなる磁気回路中にその型を設置し、エポキシ樹脂が完全に硬化するまで静置した。
これにより、エポキシ樹脂中に、ガラス繊維と多層グラフェン粒子からなる複合粒子が分散してなる実施例２の樹脂複合体を得た。
得られた樹脂複合体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、日本電子社製）で観察した。この観察結果（走査型電子顕微鏡像）を図７に示す。
図７の結果から、磁場の印加方向に対して、ガラス繊維の長軸が平行に配向していることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法は、超伝導磁石による回転磁場を用いることなく、永久磁石による静磁場を用いて、配向させたい結晶軸が短軸または長軸に相当する異方的な形状のフィラーの長軸方向を一方向に配向させることができるため、従来よりも安価に、緻密な配向フィラー樹脂複合体を製造することができる。したがって、本発明の配向フィラー樹脂複合体の製造方法は、製造コストを低減することができ、その工業的価値は大きい。
【符号の説明】
【００６８】
１０，６０・・・フィラー、２０，７０・・・磁気異方性粒子、３０，８０・・・複合粒子。
【図１】
2017154320.tif 000005
【図２】
2017154320.tif 000006
【図３】
2017154320.tif 000007
【図４】
2017154320.tif 000008
【図５】
2017154320.tif 000009
【図６】
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【図７】
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