(57)【要約】【課題】放熱対象物と接触させて放熱性向上を可能とすること。【解決手段】有機合成樹脂としてのポリフェニレンサルファイドと、熱伝導性フィラーとしての窒化ホウ素と、強化繊維としてのガラス繊維と、無機短繊維としての塩基性硫酸マグネシウムを含有する樹脂組成物を成形した放熱樹脂成形体においては、無機短繊維としての塩基性硫酸マグネシウムが配合されていることで、表面粗さが十点平均粗さＲｚで６μｍ未満と小さくなり、優れた表面平滑性を有するため、放熱対象物との密着性が高くなり、放熱対象物の熱を放熱させる放熱性が高くなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機合成樹脂と、熱伝導性フィラーと、無機短繊維を含有した樹脂組成物を成形した成形体であって、
前記成形体の表面粗さが十点平均粗さＲｚで６μｍ未満であることを特徴とする放熱樹脂成形体。
【請求項２】
前記樹脂組成物の前記無機短繊維は、旧モース硬度が５以下であることを特徴とする請求項１に記載の放熱樹脂成形体。
樹脂組成物。
【請求項３】
前記樹脂組成物の前記無機短繊維は、平均繊維径が０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内であり、平均繊維長が３μｍ〜３０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱樹脂成形体。
【請求項４】
前記樹脂組成物における前記無機短繊維の配合割合は、前記樹脂組成物全体において１重量％〜５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の放熱樹脂成形体。
【請求項５】
前記樹脂組成物が更に強化繊維を含有し、前記無機短繊維の配合割合が、前記有機合成樹脂と前記熱伝導性フィラーと前記強化繊維との合計量１００重量部に対して１重量部〜３０重量部の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の放熱樹脂成形体。
【請求項６】
前記樹脂組成物における前記無機短繊維の配合割合は、前記樹脂組成物全体において５重量％〜１０重量％の範囲内としたことを特徴とする請求項５に記載の放熱樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子・電気部品等の放熱特性を良好にする放熱樹脂成形体に関するもので、特に、放熱が要求される対象物に接触させることで放熱性向上を可能とした放熱樹脂成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン、携帯電話機、デジタルカメラ、プロジェクタ、光ディスク装置、情報端末等の電子機器分野において、機能の複合化、高性能化、小型化、薄型化、軽量化等が進み、また、取扱う信号量の増大や処理スピードの高速化により、電子部品からの発熱は増える傾向にある。また、自動車、照明のような電気分野においても、特に、自動車のみを見ても、車両に搭載される電子部品数は増加の一途にあり、かつ、小型化、高性能化等に伴い、電子部品の発熱量が高くなってきている。電子部品の発熱量が高くなると、電子部品や機器内の温度が上昇して、その熱により電子部品や機器の機能が低下したり、誤作動が生じたり、破損したりする可能性がある。このため、各種の電子部品で発生する熱をより効率良く放散させる熱対策の放熱設計が非常に重要な課題になっており、電子部品等の熱源に対して高い放熱特性を示す素材の開発が進められている。
【０００３】
ところで、放熱特性を示す放熱材料として、従来、電子部品のハウジング等において熱伝導率の高い金属材料やセラミック材料が用いられてきたが、部品の更なる小型化、軽量化、高性能化等のためには、軽量性や高い成形加工性が要求される。そこで、これらの要求に応える材料として、形状選択の自由度が高く、安価である樹脂材料への代替が進んでいる。しかしながら、汎用の樹脂自体は熱伝導性が低い。このため、熱伝導率の高い充填材料を樹脂に充填して複合材料とすることで、例えば、特許文献１や特許文献２のように、樹脂組成物を高熱伝導率化する試みが広くなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−００７５５２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１や特許文献２に記載の樹脂成形品は、熱伝導率の高い充填材料を樹脂に充填して熱伝導率を高めた熱伝導樹脂についての発明であり、当該熱伝導樹脂から成形した成形体自体の熱伝導率は高いが、放熱設計としては熱伝導率以外の他の特性を満足しないと使用できない場合がある。そこで、熱伝導率以外の他の特性を満足させるために、放熱させたい成形体（以下放熱対象物と呼ぶ）に熱伝導率を高めた熱伝導樹脂の成形体を接触させて放熱性を向上させる方策が考えられる。この際、放熱対象物に接する熱伝導樹脂の成形体の表面が粗いと、放熱対象物と熱伝導樹脂の成形体との接触面積が少なく、また放熱対象物と熱伝導樹脂の成形体との間隙が断熱層として働き、熱の伝導が阻害される。
【０００６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放熱対象物と接触させて放熱性向上を可能とする放熱樹脂成形体の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の放熱樹脂成形体は、有機合成樹脂と、熱伝導性フィラーと、無機短繊維を含有した樹脂組成物を成形した成形体であって、前記成形体の表面粗さが十点平均粗さＲｚで６μｍ未満であるものである。
ここで、上記十点平均粗さＲｚは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ（Ｌ）だけを抜き取り、この抜取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高(Ｙｐ)の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高(Ｙｖ)の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートル(μｍ)で表したものをいい、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）に準拠して測定された値である。このときの平均は算術平均（相加平均とも呼ばれる）の値であり、この発明において平均とは、算術平均（相加平均とも呼ばれる）の値である。
【０００８】
請求項２の発明の放熱樹脂成形体は、前記樹脂組成物の前記無機短繊維が旧モース硬度５以下であるものである。
ここで、旧モース硬度とは、硬度を１〜１０に規定した鉱物の硬さでの指標で示し、具体的には、硬さを計る試料物質で標準物質をこすり、ひっかき傷の有無で硬さを測定します。なお、新モース硬度は旧モース硬度を１５段階に分けたものです。
【０００９】
請求項３の発明の放熱樹脂成形体は、前記樹脂組成物の前記無機短繊維が平均繊維径０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内であり、平均繊維長３μｍ〜３０μｍの範囲内であるものである。
【００１０】
請求項４の発明の放熱樹脂成形体は、前記樹脂組成物の前記無機短繊維の配合割合が、前記樹脂組成物全体において１重量％〜５０重量％の範囲内であるものである。
【００１１】
請求項５の発明の放熱樹脂成形体は、前記樹脂組成物が更に強化繊維を含有し、前記樹脂組成物の前記無機短繊維の配合割合が、前記有機合成樹脂と前記熱伝導性フィラーと前記強化繊維との合計含有量１００重量部に対して、１重量部〜３０重量部の範囲内であるものである。
【００１２】
請求項６の発明の放熱樹脂成形体は、請求項５の構成において、前記樹脂組成物の前記無機短繊維の配合割合が、前記樹脂組成物全体において５重量％〜１０重量％の範囲内であるものである。なお、上記各種数値は、厳格であることを要求するものではなく概ねであり、当然、測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明にかかる放熱樹脂成形体は、有機合成樹脂と、熱伝導性フィラーと、無機短繊維を含有した樹脂組成物を成形した成形体であって、前記成形体の表面粗さが十点平均粗さＲｚで６μｍ未満である。
ここで、本発明者らは放熱性が高い成形体を形成できる樹脂組成物について鋭意実験研究を重ねた結果、有機合成樹脂と、熱伝導性フィラーとを含有する樹脂組成物において無機短繊維を加えることで、当該樹脂組成物から得られる成形体の表面粗さが向上して放熱対象物に対する密着性が高まり、これにより放熱対象物からの熱伝導が高まることで放熱対象物からの放熱性が向上されることを見出し、本発明を完成させたものである。
即ち、本発明の放熱樹脂成形体によれば、無機短繊維が配合されていることによって、形成される成形体において表面粗さが十点平均粗さＲｚで６μ未満と向上して平滑な表面性が得られ、放熱対象物との密着性が良好となる。したがって、放熱対象物に接触させることで放熱対象物から効率よく熱を伝導させることができ、更に、熱伝導性フィラーによる高い熱伝導性によって放熱性が高まる。
【００１４】
請求項２の発明にかかる放熱樹脂成形体によれば、前記無機短繊維の旧モース硬度が５以下である。このように硬度が小さく柔らかい無機短繊維を樹脂組成物に配することで良好な表面の平滑性を有する放熱樹脂成形体とすることができる。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、容易に放熱対象物と良好な密着性が得られ、より効率よく熱を放熱対象物から伝導させて放熱することができる。
【００１５】
請求項３の発明にかかる放熱樹脂成形体によれば、前記樹脂組成物の前記無機短繊維は、平均繊維径が０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内であり、平均繊維長が３μｍ〜３０μｍの範囲内であり、平均繊維径及び平均繊維長をこの範囲に規定することで、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、より確実に表面が平滑な放熱樹脂成形体とすることができる。
【００１６】
請求項４の発明にかかる放熱樹脂成形体によれば、前記無機短繊維は、前記樹脂組成物全体において１重量％〜５０重量％の範囲内の配合割合で配合され、無機短繊維を上記範囲内で配合することによって、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、表面平滑性が高い放熱樹脂成形体が安定して得られる。
【００１７】
請求項５の発明にかかる放熱樹脂成形体によれば、前記樹脂組成物が更に強化繊維を含有し、前記無機短繊維の配合割合は、前記有機合成樹脂と前記熱伝導性フィラーと前記強化繊維との合計量１００重量部に対して、１重量部〜３０重量部の範囲内としている。これによって、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の効果に加えて、強化繊維が含まれている場合において、表面平滑性に優れる成形体が安定して得られる。
【００１８】
請求項６の発明にかかる放熱樹脂成形体によれば、前記無機短繊維の配合割合は、樹脂組成物全体において５重量％〜１０重量％の範囲内としている。これによって、請求項５に記載の効果に加えて、強化繊維等の繊維状フィラーが含まれている場合において、表面平滑性に優れる成形体がより安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は溶融混練機としての押出機を使用して樹脂組成物を調製する際の模式図である。
【図２】図２は放熱性についての測定方法を説明するための説明図である。
【図３】図３は成形体の表面粗さと放熱性との関係を実施例１と比較例１との比較で示した特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる放熱樹脂成形体は、有機合成樹脂と、熱伝導性フィラーと、無機短繊維とを含有した樹脂組成物を成形したものである。
【００２１】
従来、熱伝導性樹脂材料として、樹脂以外の添加物、例えば、放熱性を向上させるために熱伝導性フィラー等のフィラーを多量に加えると、流動性の低下により成形性が低下し、成形体の表面の平滑性が得られにくい。したがって、放熱対象物に密着させて放熱をさせるには不向きであった。
そこで、本発明では、熱伝導性フィラーによって所望の熱伝導率を確保しつつ、無機短繊維を配合することにより、成形体における表面粗さの向上、即ち、優れた放熱対象物への密着性確保を可能としている。
【００２２】
ここで、成形体における表面粗さの向上を可能とする無機短繊維としては、絶縁性を示す塩基性硫酸マグネシウム、チタン酸カリウム等や、導電性を示す炭素繊維、繊維状マグネシウム、硼酸マグネシウム、炭化珪素ウィスカー、窒化珪素ウィスカー、窒化ホウ素ウィスカー、グラファイト、チタン酸カリウムウィスカー、繊維状酸化アルミニウム、針状酸化チタン、ワラストナイト、ガラス繊維、ガラスウール等を使用することができ、これらは比較的入手が容易で安価であり、比重も小さい。また、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できるが、塩基性硫酸マグネシウム、チタン酸カリウムを用いるのが好ましい。これらは旧モース硬度が５以下と柔らかい無機短繊維であるからである。また、これら無機短繊維は、超臨界でのＣＶＤ（化学気相成長法）法等によってステアリン酸系カップリング等の表面処理を施したものであっても良い。更に、３００℃〜６００℃の熱処理等によって水和物をなくした無水物のものを使用することも可能である。
【００２３】
また、この無機短繊維は、平均繊維径が０．１μｍ〜１．０μｍであり、平均繊維長が３μｍ〜３０μｍであるものが好ましい。
平均繊維径が１．０μｍを超えると、充填率が低下して均一分散性に欠け、また、成形時の流動性及び成形加工性が低下し、放熱樹脂成形体表面の表面粗さが悪くなる。一方、平均繊維径が０．１μｍ未満の無機短繊維は、製造が比較的困難であり入手しにくく、更に、繊維同士が凝集を起こしやすくて均一に分散させることが困難であったり、成形加工時に折れ易かったりして安定性に欠ける恐れがある。
【００２４】
また、平均繊維長が３０μｍより長いと、充填率の低下や繊維同士の絡み合いにより均一分散性に欠け、また、成形時の流動性及び成形加工性が低下し、放熱樹脂成形体表面の表面粗さが悪くなる。一方、平均繊維長が３μｍ未満の無機短繊維は、製造が比較的困難であり入手しにくく、また、繊維同士が凝集を起こしやすくなり、均一に分散させることが困難となる恐れがある。
したがって、平均繊維径が０．１μｍ〜１．０μｍであり、平均繊維長が３μｍ〜３０μｍである無機短繊維を用いることによって、表面の平滑性が高い放熱樹脂成形体を形成できる。
【００２５】
このような無機短繊維は、樹脂組成物全体において１重量％〜５０重量％の範囲内の配合割合で配合されるのが好ましい。無機短繊維の配合割合をこの範囲内にすることで十点平均粗さＲｚ６μｍ未満の表面粗さを有する成形体が安定して得られる。
特に、樹脂組成物において後述する繊維状の強化繊維を配合する場合、無機短繊維の配合割合は、有機合成樹脂と熱伝導性フィラーと強化繊維との合計量１００重量部に対して、１重量部〜３０重量部の範囲内とすることで放熱樹脂成形体の補強と放熱性の両立が可能となる。更に、このような強化繊維等の繊維状のフィラーを樹脂組成物に配する場合、無機短繊維の配合割合は樹脂組成物全体において５重量％〜１０重量％の範囲内とするのが更により好ましい。
【００２６】
ここで、本実施の形態にかかる樹脂組成物を構成する有機合成樹脂としては、フェノール（ＰＦ）樹脂、エポキシ（ＥＰ）樹脂、メラミン（ＭＦ）樹脂、尿素（ＵＦ）樹脂、不飽和ポリエステル（ＵＰ）樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）樹脂、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）樹脂、アクリル（ＰＭＭＡ）樹脂、アクリルニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリスルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂、非晶ポリアレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、アラミド（ＡＲ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂等のポリアミド系樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられ、これら１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できる。
特に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂は、高い耐熱性、機械的物性、耐化学薬品性、寸法安定性、難燃性を有していることから、電気・電子機器部品材料、自動車機器部品材料、化学機器部品材料等に広く使用できる。
【００２７】
有機合成樹脂の配合割合は、樹脂組成物全体において２０重量％〜７０重量％の範囲内であるのが好ましい。有機合成樹脂の配合割合が２０重量％未満である場合、脆くなり強度が不足してしまう一方で、７０重量％を超えると、樹脂組成物全体における熱伝導性フィラーの配合量が少なくなり十分な放熱性を得ることができないからである。
【００２８】
更に、本実施の形態にかかる樹脂組成物に配合される熱伝導性フィラーは、絶縁性であっても導電性であってもよく、絶縁性の熱伝導性フィラーとしては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒素化合物や、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化銅、亜酸化銅等の金属酸化物や、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物や、マグネサイト（炭酸マグネシウム）、炭化珪素、ダイヤモンド等の炭素化合物や、シリカ、タルク、マイカ、カオリン、ベントナイト、パイロフェライト等のセラミック類、ホウ化チタン、チタン酸カルシウム等が使用できる。
【００２９】
これらの中でも、熱伝導性、成形品のそり等の観点から、窒化ホウ素や窒化アルミニウムなどの窒素化合物が好ましく、窒化ホウ素が特に好ましい。なお、この窒化ホウ素は、ｃ−ＢＮ（立方晶構造）、ｗ−ＢＮ（ウルツ鉱構造）、ｈ−ＢＮ（六方晶構造）、ｒ−ＢＮ（菱面体晶構造）、ｔ−ＢＮ（乱層構造）等の何れの構造であってもよいが、グラファイトと類似の構造を有する六方晶構造型が好ましい。六方晶構造の窒化ホウ素を用いることにより、成形体を得る際に用いる成形機や金型の摩耗を低減できる。また、窒化ホウ素の形状には、球状のものと鱗片状のものがあり、本発明にはいずれも用いることができるが、鱗片状のものを用いると、絶縁性に優れ、機械的特性が良好な成形体が得られる。
【００３０】
また、導電性の熱伝導フィラーとしては、黒鉛、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維（特に石炭ピッチ系（Pitch）、ＰＡＮ系が好ましい）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）等の炭素化合物や、銀、銅、ニッケル、アルミ、ステンレス、チタン、ＳＵＳ等の金属繊維または金属粉末、酸化すず、酸化亜鉛等の金属酸化物、フェライト類等の金属系化合物が使用できる。
これらの中でも、安価で、かつ、熱伝導性や導電性を効果的に向上できる点から、炭素繊維等の炭素化合物が好ましい。
【００３１】
そして、これら熱伝導性フィラーは、１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できるが、絶縁性または導電性の電気特性については、樹脂組成物の使途等に応じて選択される。なお、熱伝導性フィラーの形状については、種々の形状のものを使用でき、例えば、繊維状、板状、鱗片状、棒状、粒状、ロッド状、チューブ状、曲板状、針状、曲板状、針状等が挙げられる。また、これら熱伝導性フィラーは、シランカップリング処理、チタネートカップリング処理、エポキシ処理、ウレタン処理、酸化処理等の表面処理が施されていてもよい。このような表面処理が施されていることで、樹脂界面との接着性や親和性が向上したり、混錬等の作業性が容易であったりする。なお、導電性フィラーをシリカにて被覆することにより、導電性フィラーに絶縁性が付与された絶縁性フィラーとし、これを熱伝導性フィラーとして使用することも可能である。
【００３２】
熱伝導性フィラーの配合割合は、樹脂組成物全体において５重量％〜５０重量％の範囲内であるのが好ましい。熱伝導性フィラーの配合割合が５重量％未満である場合、樹脂組成物の成形体において熱伝導性が低くて十分な放熱性が得られない一方で、５０重量％を超えると、樹脂脂組成物の比重が増大し、流動性が低下して成形加工性が悪化したり、熱伝導性フィラーの配合量に対する無機短繊維の配合量が少なくて、放熱樹脂成形体において表面粗さの向上効果が得られなかったりするためである。
特に、本実施の形態においては、無機短繊維を配合することによって、熱伝導性フィラーを高充填した場合であっても、表面粗さがＲｚ６μｍ未満の良好な表面平滑性を有する成形体が得られることから、放熱対象物からの優れた熱伝導性を得ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態にかかる樹脂組成物においては、強度や剛性を向上させるために強化繊維等のフィラーを配合することも可能である。本実施の形態にかかる樹脂組成物に適宜配合される強化繊維としては、例えば、ガラス繊維（チョップドファイバー、ミルドファイバー等）アラミド繊維、ＰＢＯ繊維（ザイロン）、炭素繊維、ボロン繊維、ポリエチレン繊維（ダイニーマを含む）、ナイロン繊維、ケナフ、ヘンプ、亜麻、アルミナ繊維、シリカ繊維、チタン酸カリウム繊維、炭化ケイ素等の炭化物繊維、窒化ケイ素等の窒化物繊維等を単体で、またはこれらを混合して用いることができる。
なお、強化繊維の配合割合は、樹脂組成物全体において５０重量％以下とするのが好ましい。５０重量％を超えると、放熱樹脂成形体の樹脂組成物全体における熱伝導性フィラーや無機短繊維の配合量が少なくなり十分な放熱性が得られなくなるためである。
【００３４】
そして、本実施の形態にかかる樹脂組成物は、通常、これらの原料成分を各種公知の溶融混練機にて溶融混練し、ペレット化され、樹脂成形材料、主には、射出成形用の材料として提供するものであり、射出成形等の公知の成形加工法によって所望の形状に成形して放熱樹脂成形体とされる。なお、溶融混練の前に予め必要に応じて、原料成分を、ヘンシェルミキサー、Ｖ型ブレンダー、メカノケミカル装置、押出混合機、スタティックミキサー、ダイナミックミキサー、タンブラー、スーパーミキサー、プラストミル等の混合手段によって混合することも可能である。また、樹脂組成物の調製は、工業的コストからも溶融混練法が好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、炭化水素等の溶液を添加して混合する溶液混合法によって調製することも可能である。
【００３５】
ここで、溶融混練機としては、単軸、多軸等の押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、フィーダールーダー、ブラベンダー等を使用することができる。特に、押出機としては、単軸型、２軸型等の押出機を使用でき、好ましくは、原料中の水分や、樹脂から発生する揮発ガスを脱気できるベントを有し、混練状態を良好にできるベント式２軸押出機である。
また、これら溶融混練機への原料成分の供給方法は特に限定されず、各々の原料成分をそれぞれ単独で供給することもできるし、また、各々の原料成分を一括供給してもよく、更に、ホッパーやサイドフィーダに分割配合し逐次供給してもよい。
【００３６】
特に、溶融混練により破壊され易い成分、例えば、ガラス繊維等を配合する場合においては、２軸等の押出機のような溶融混練機に原料を一括供給して溶融混錬すると、ガラス繊維等の破壊され易い成分は混練押出時の剪断により細かく砕かれその成分の機能が低下してしまうため、破壊され易い成分以外を溶融混練機の上流のホッパーに供給し、中流以降で破壊され易い成分を溶融混練機のサイドフィーダに供給して混錬させるサイドフィード添加を行うのが望ましい。これによって、ガラス繊維等の破壊され易い成分の寸法形状を保持することができ、成形後の成形体において十分な強度や剛性等の特性を得ることができる。
なお、押出機のような溶融混練機によって押出された樹脂は、直接切断してペレット化されるか、またはストランドを形成した後、かかるストランドをペレタイザ等で切断してペレット化される。
【００３７】
また、成形加工法としては、樹脂組成物について一般に用いられている成形法、例えば、射出成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形、圧縮成形、ガスアシスト等の中空成形、真空成形、カレンダー成形、異型成形、回転成形、トランスファー成形、フィルム成形、発泡成形（超臨界流体も含む）、シート成形、熱成形、積層成形等が利用できるが、特に、射出成形等の溶融成形が好ましい。高圧で金型内へ流し込む射出成形法によると、無機短繊維や強化繊維等の繊維状の配合成分ものは射出方向に平行に配向する傾向にあり、成形体表面にフィラーが浮き出るのが防止され、表面が滑らかな成形体が得られ易い。なお、成形加工時に磁場、電場、超音波などを印加することにより配合成分の配向を制御することも可能である。
【００３８】
更に、放熱樹脂成形体の成形形態としては、放熱対象物と接触させて放熱性向上を可能とするために放熱対象物に合わせて、樹脂成形品、樹脂フィルム、樹脂シート等の様々な形態を例示することができる。表面粗さが向上して表面平滑性が優れた放熱樹脂成形体をこれらの成形形態に形成することよって放熱対象物への密着性を向上させることができ、熱を効率よく伝達して放散できる。
【００３９】
このようにして形成された樹脂組成物の放熱樹脂成形体は、熱伝導性フィラーによって高い熱伝導性が確保されつつ、無機短繊維が配合されたことで、表面粗さが向上して十点平均粗さＲｚで６μｍ未満と平滑な表面性が得られ、優れた表面外観となる。したがって、表面粗さが向上したことによって、放熱対象物に接合させると、その放熱対象物との接触面積が大きく密着性が高くなり、それによって、接触熱抵抗や放熱対象物との間隙で生じる断熱性が低減し、放熱対象物の熱が伝導されやすく、熱の放散によって対象物の温度を下げる放熱性が高まる。
【００４０】
そして、このように放熱性を向上させた本実施の形態の放熱樹脂成形体は、電子部品等の熱を外部に逃すための放熱材料として、電子材料、磁性材料、触媒材料、構造体材料、光学材料、医療材料、自動車材料、建築材料等の各種の用途、例えば、熱源に接合させて熱の拡散を図るヒートシンク、放熱フィンとしての使途の他、家電、ＯＡ機器部品、ＡＶ機器部品、精密機器、自動車内外装部品におけるハウジング（例えば、パソコン・携帯電話等のハウジング、パワートランジスタやダイオード等の半導体素子のハウジングや、車載用ＥＣＵや、ＬＥＤ等の発光素子のハウジング、モータコア用ハウジング等）、ケーシング（例えば、ファンモータのケーシング、二次電池用のケース、パソコンや携帯電話の筐体等）、シャーシ、放熱板、反射板（例えば、液晶表示装置のバックライト、ファクシミリ装置またはスキャナー装置のスキャナーランプ、自動車用ヘッドランプ等の反射板）、熱交換機、基板（例えば、電子部品を実装する基板、光ピックアップベース等）、セパレータ、熱電変換素子、ファン、パッキン、パネル等の射出成形品等、幅広い用途に使用できる。
特に、本実施の形態の樹脂組成物は、樹脂であることで複雑な形状の成形加工が容易で加工性に富み、また、材料的にも軽量であることから、かかる樹脂組成物から成形される放熱樹脂成形体においては、金属材料と比較して、適用可能な製品形状の自由度も高く、低コスト化及び軽量化が可能である。
【００４１】
因みに、本実施の形態の樹脂組成物から形成される放熱樹脂成形体を利用できる具体的な製品部品としては、例えば、パソコン、ゲーム機、ＶＴＲ、テレビ、アイロン、エアコン、空気清浄機、マイナスイオン発生器、掃除機、冷蔵庫、アイロン、ドライヤー等の美容機器、照明器具、炊飯器、電子レンジ、マイクロ波調理用鍋、耐熱食器等の調理用器具等の家庭電気製品部品や、携帯情報端末（いわゆるＰＤＡ）、電子辞書、電子書籍、携帯テレビ、コンパクトディスク、レーザーディスク（登録商標）、記録媒体（ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、次世代高密度ディスク、ハードディスク、ＩＣカード、スマートメディア、メモリースティック等）のドライブ・読取装置、光ケーブル用フェルール、コイル、半導体素子・抵抗等の封止物、端子台、プリント基板、回路基板、チップ、サーマルヘッド、センサー、コネクター、ソケット、リレー部品、コイルボビン、光ピックアップ、発振子、ＬＳＩ、ＣＰＵ、コンピュータ関連部品等の電気・電子部品や、ＬＥＤ照明、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジングなど照明器具部品や、ＣＲＴ、液晶、プラズマ、プロジェクタ、有機ＥＬ、オーディオバックパネル等のディスプレー装置や、ステレオ、スピーカー等の音響製品部品や、プリンタ、コピー機、スキャナー、ファックス、分離爪、ヒータホルダー等の複写機・印刷機関連部品や、パチンコ、スロットマシーン等の遊戯機関連部品や、インペラー、ファン歯車、ギヤ、軸受け、モーター部品及びケース等の機械部品、ブレーカー等の配電部品、自動車用機構部品、エンジン部品、エンジンルーム内部品、ランプリフレクター、ランプハウジング、インストルメンタルパネル、センターコンソールパネル、ディフレクター、ランプ、カーステレオ、カーナビケーション、カーオーディオビジュアル、オートモバイルコンピューター部品等の電装・内装部品等の自動車等の車両部品や、航空機・宇宙機用の部品や、センサー類の部品や、電話機（携帯電話、固定電話等）、モデム等の通信機器部品や、光学カメラ、デジタルカメラ、タイプライター等の画像表示・記録機器や、パラボラアンテナ、電動工具等の製品部品が挙げられる。
【００４２】
次に本発明の実施の形態にかかる放熱樹脂成形体の実施例を、図１乃至図３を参照しながら、具体的に説明する。
本実施例の放熱樹脂成形体を形成する樹脂組成物は、有機合成樹脂として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：ＤＩＣ（株）社製『ＭＡ５１０』）を用い、熱伝導性フィラーとして、窒化ホウ素（モメンティブ・マテリアルズ・パフォーマンス・ジャパン合同会社製『ＰＴ１１０Ｓ』）を用い、強化繊維として、ガラス繊維（扁平ガラス繊維：日東紡積（株）社製『ＣＳＧ３ＰＡ−８３０Ｓ』繊維径長径２７μｍ、短径４μｍ、繊維長３ｍｍ）を用い、無機短繊維として、塩基性硫酸マグネシウム（宇部マテリアルズ（株）社製『モスハイジ』繊維径０．５〜１．０μｍ、繊維長１０〜３０μｍ）を使用し、表１に示したように実施例１及び実施例２を配合調製したものである。
【００４３】
調製方法を図１によってより具体的説明すると、有機合成樹脂としてのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）１と、熱伝導性フィラーとしての窒化ホウ素２と、無機短繊維としての塩基性硫酸マグネシウム３とを予備混合した混合物を、ベント式２軸押出機（池貝（株）社製『ＰＣＭ３０型』）２０の上流のホッパー２１に投入して溶融混練し、更に、強化繊維としてのガラス繊維４を独立で上記ベント式２軸押出機２０の下流側のサイドフィーダ２２に加えて途中フィードし溶融混錬した後、ストランドを押し出し、該ストランドを空冷後にホットカッター２３を用いて切断して樹脂組成物のペレット１０を調製した。
次いで、この樹脂組成物のペレット１０を射出成形して放熱樹脂成形体４０（図２）を形成した。なお、放熱樹脂成形体４０の形状は、以下に説明する放熱性評価のための幅８０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚み５ｍｍの平板形状とした。
【００４４】
そして、上記平板形状の放熱樹脂成形体４０を使用して表面粗さの測定及び放熱性の測定を行った。
表面粗さの測定は、表面粗さ形状測定機（（株）東京精密社製『サーフコム１４００Ｄ』）を用いて、表面粗さ（１０点平均粗さ：Ｒｚ）を測定した。なお、測定長さは４．０ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍ、測定速度０.１５ｍｍ/ｓとした。
【００４５】
放熱性の測定は、図２に示したように、ヒータ３１上に放熱樹脂成形体４０と同じ形状の幅８０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚み５ｍｍのアルミ板３２を載せ、かかるアルミ板３２をヒータ３１によって１２０℃に加熱して安定させる。この１２０℃に加熱したアルミ板３２の上に放熱樹脂成形体４０を載せ、更に放熱樹脂成形体４０の上に放熱樹脂成形体４０と同じ形状の幅８０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚み５ｍｍのアルミ板３３をすばやく載せ、ヒータ３１の電源をＯＦＦにして加熱を停止し、その後、放熱樹脂成形体４０の上に載せたアルミ板３３の放熱樹脂成形体４０との接触面に対し反対面となる上面側の温度を経時的に測定した。その経時的な温度変化についての特性を図３に示す。これによって、放熱樹脂成形体４０を放熱対象物であるアルミ板３２に接合させたときの放熱樹脂成形体４０による放熱効果を知ることができる。
【００４６】
ここで、測定には、比較のために、無機短繊維としての塩基性硫酸マグネシウムを用いずに、有機合成樹脂としてのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）と、熱伝導性フィラーとしての窒化ホウ素と、強化繊維としてのガラス繊維を用いて、表１に示す配合割合で、上記実施例と同様の製造手順で作製した比較例１の樹脂組成物の成形体も使用した。表面粗さの測定については、実施例１及び実施例２の放熱樹脂成形体、並びに比較例１の樹脂組成物の成形体を使用して行い、また、放熱性の測定については、実施例１の放熱樹脂成形体、及び比較例１の樹脂組成物の成形体を使用して行った。
【００４７】
なお、表１の数値は実施例及び比較例の樹脂組成物の各配合成分を重量部で示したものである。表１に示すように、実施例１と実施例２においては、有機合成樹脂及び熱伝導性フィラーの配合量を同じとし、強化繊維と無機短繊維の配合総量は同一としつつもその配合比を変化させ、実施例１では、樹脂組成物全体において無機短繊維の配合割合を１０重量％とし、実施例２では、樹脂組成物全体において無機短繊維の配合割合を５重量％とした。また、比較例１においては、有機合成樹脂と熱伝導性フィラーの配合量を実施例１及び実施例２と同じとし、これに強化繊維を配合して樹脂組成物全体の強化繊維配合量は実施例１及び実施例２の配合総量と同一とした。
【００４８】
【表１】
2014234407.tif 000003
【００４９】
以下、測定結果について説明する。
実施例１及び実施例２の放熱樹脂成形体においては、表１に示したように実施例１では十点平均粗さの表面粗さ（Ｒｚ）が２．０μｍ、また、実施例２では表面粗さ（Ｒｚ）が２．９μｍと、比較例１の表面粗さ（Ｒｚ）６．０μｍより小さい値となっており、成形体中に占めるフィラー、繊維の総量が同じであっても無機短繊維を配した実施例は表面平滑性が向上し、平滑な表面が得られている。
【００５０】
また、放熱性について、実施例１と比較例１とでは、図３の特性図に示したように、比比較例１と比較して実施例１において、放熱対象物のアルミ板３２からの温度が速やかに大きく降下した。即ち、十点平均粗さの表面粗さ（Ｒｚ）が小さくて表面平滑性が高い実施例１は、放熱対象物への良好な密着性によって、高い放熱性を示すことが分かった。
なお、表１において、熱伝導率は、ホットディスク法熱物性測定装置（京都電子工業（株）製、ＴＰＡ−５０１）を用いて、ホットディスク法（非定常面熱源法、ISO/CD 22007-2）により測定したところ、実施例１は３．２（Ｗ／ｍ・ｋ）であり、実施例２も３．２（Ｗ／ｍ・ｋ）と同じ熱伝導率を示した。そして、比較例１は３．３（Ｗ／ｍ・ｋ）と実施例１及び実施例２と略同じ熱伝導率であった。
したがって、本実施の形態の放熱樹脂成形体は、それ自身、無機短繊維を配合していない比較例１にかかる従来の樹脂成形体と同様の高い熱伝導性を有し、放熱樹脂成形体の表面平滑性が向上したことによって放熱対象物からより多くの熱の放散を可能としている。
【００５１】
以上説明してきたように、本発明の実施例の放熱樹脂成形体においては、有機合成樹脂としてのポリフェニレンサルファイドと熱伝導性フィラーとしての窒化ホウ素に、無機短繊維として旧モース硬度が５以下の塩基性硫酸マグネシウムが配合されていることで、表面粗さが小さく表面平滑性に優れた成形体とすることができる。このため、放熱対象物に接合させると、放熱対象物との接触面積が向上し密着性が良くなり、それによって、接触熱抵抗が低く、また、放熱対象物との間隙で生じる断熱性が低減することにより放熱対象物からの熱が伝導されやすく、放熱対象物の熱を放熱させる放熱性が高くなる。
特に、表１で示したように、本実施例２においては、熱伝導性フィラーと強化繊維の配合量が合計で５５重量％と有機合成樹脂成分以外の配合成分が高充填量であるにも関わらず、無機短繊維が配合されていることによって、表面の粗さが小さくて表面平滑性に優れる放熱樹脂成形体となり、かつ、熱伝導性フィラーによる高い熱伝導性も得られた。
【００５２】
なお、本実施の形態の樹脂組成物から形成された放熱樹脂成形体によれば、表面粗さが小さくて成形体表面の平滑性が高く、表面の凹凸が少ないため、製品化過程において対象物等の他の部材に擦れたときに成形体表面の凸部分の磨耗や凸部分根元への応力集中で凸部分が破損し樹脂粉が剥離してしまうといった事態を防止でき安定した生産化を図ることができる。また、表面の凹凸が多いと、電気伝導性の良い熱伝導性フィラー等が含まれる成形体を電子機器中の電子基板等に使用した場合、かかる電子基板の上に凸部分の破損で剥離した樹脂粉が付着することで電気的に短絡が生じてしまう可能性があるが、本実施の形態の樹脂組成物から形成された放熱樹脂成形体においては、表面の凹凸が少ないため上記電気的に短絡が生じてしまう事態を防止することも可能である。
【００５３】
更に、本発明を実施するに際しては、本実施例の樹脂組成物から形成された放熱樹脂成形体のように、強化繊維としてのガラス繊維によって強化された構造とすることも可能であり、この場合高い強度・靭性・剛性が得られる。
【００５４】
なお、上記実施例の放熱樹脂成形体における樹脂組成物の配合組成においては、射出成形材料として具体化した例を説明したが、本発明を実施する場合には、この例に限定されるものではなく、有機合成樹脂、熱伝導性フィラー、無機短繊維、強化繊維の配合割合は種々に変更することができる。
【００５５】
また、本発明の放熱樹脂成形体における樹脂組成物には、必要に応じて、分散剤、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線防止剤、耐候剤、光安定剤、可塑剤等の各種安定剤、増粘剤、潤滑剤、離型剤、耐炎剤、カップリング剤、核剤、光拡散剤、発泡剤、帯電防止剤、架橋剤、着色防止剤、顔料、染料、着色剤等の添加剤を加えることも可能である。
【００５６】
そして、本発明を実施するに際しては、放熱樹脂成形体のその他の部分の構成、成分、配合、製造方法等についても、上記実施例に限定されるものではない。
なお、本発明の実施の形態及び実施例で挙げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は製造コスト、製造が容易な形態等から決定した値であり、実施に好適な好適値を示すものであるから、上記数値を許容値内で若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１    ＰＰＳ（有機合成樹脂）
２    窒化ホウ素（熱伝導性フィラー）
３    塩基性硫酸マグネシウム（無機短繊維）
４    ガラス繊維（強化繊維）
１０  樹脂組成物（ペレット）
４０  放熱樹脂成形体
【図１】
2014234407.tif 000004
【図２】
2014234407.tif 000005
【図３】
2014234407.tif 000006