(57)【要約】【課題】放熱性を高めることができる高放熱性樹脂成形体の提供を目的とする。【解決手段】樹脂成形体の少なくとも外雰囲気に接する部位の表面２ａに、アルミニウム、金、銀、銅、および鉄から選ばれた少なくとも１つの金属の単体またはこれらの金属を含む合金からなる金属繊維の植毛部５を有し、樹脂成形体２が熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂をマトリクス３とし、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、およびフラーレンから選ばれる少なくとも１つの高熱伝導性フィラー４を含む樹脂組成物の成形体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形体の少なくとも外雰囲気に接する部位の表面に金属繊維からなる植毛部を有することを特徴とする高放熱性樹脂成形体。
【請求項２】
前記金属繊維は、アルミニウム、金、銀、銅、および鉄から選ばれた少なくとも１つの金属の単体またはこれらの金属を含む合金であることを特徴とする請求項１記載の高放熱性樹脂成形体。
【請求項３】
前記樹脂成形体は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂をマトリクスとし、高熱伝導性フィラーを含む樹脂組成物の成形体であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高放熱性樹脂成形体。
【請求項４】
前記高熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、およびフラーレンから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項３記載の高放熱性樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放熱性に優れた高放熱性樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐熱性、熱伝導性および機械的強度に優れ、かつ射出成形性に優れた熱可塑性樹脂組成物が知られている（特許文献１）。この樹脂組成物は、熱可塑性樹脂１００重量部と、２０℃での熱伝導率が０.０５cal／cm・sec・℃以上であり、かつ平均粒径が０.１〜３００μｍである金属および／または金属酸化物粉末を１５０〜６００重量部からなるものである。
【０００３】
また、短繊維が表面に植毛された成形体からなり、この短繊維および成形体の少なくとも一方が導電性を有する電波吸収体が知られている（特許文献２）。導電性を有する短繊維として金属繊維が例示されている。
【０００４】
また、軸受の回転トルクの低減を含む潤滑特性の向上を目的として、転動体との接触表面以外で潤滑剤と接触する表面に、繊維を植毛してなる植毛部が形成されている転がり軸受が開示され、植毛部に導電性繊維を用いた例が記載されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−８６２４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９６０３号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１５／１４１８２２  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の熱可塑性樹脂組成物は、樹脂成形体の放熱性を向上させる手段として、熱伝導率の高いフィラーを高充填した樹脂組成物を用いている。樹脂成形体の表面積は、立方形、球形など樹脂成形体の三次元形状によって定まり、それ以上表面積を向上させることができないという問題がある。
特許文献２に記載の電波吸収体は、樹脂成形体としての放熱性については考慮していない。
特許文献３に記載の転がり軸受は、軸受の回転トルクの低減を含む潤滑特性向上であり、植毛部の放熱性については記載されていない。
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、放熱性を高めることができる高放熱性樹脂成形体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高放熱性樹脂成形体は、樹脂成形体の少なくとも外雰囲気に接する部位の表面に金属繊維からなる植毛部を有することを特徴とする。
特に、植毛部を形成する金属繊維が、アルミニウム、金、銀、銅、および鉄から選ばれた少なくとも１つの金属の単体またはこれらの金属を含む合金であることを特徴とする。
【０００８】
また、上記樹脂成形体は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂をマトリクスとし、高熱伝導性フィラーを含む樹脂組成物の成形体であることを特徴とする。
特に、高熱伝導性フィラーが、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、およびフラーレンから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高放熱性樹脂成形体は、樹脂成形体の少なくとも外雰囲気に接する部位の表面に金属繊維からなる植毛部を有する。この植毛部は熱伝導率が高く、さらに放熱面積が広くなるため、樹脂成形体の内部から外部への放熱性が向上する。
【００１０】
また、植毛部を形成する金属繊維が、アルミニウム、金、銀、銅、および鉄から選ばれた少なくとも１つの金属の単体またはこれらの金属を含む合金であるので、他の金属に比較して熱伝導率が高いことから、樹脂成形体の内部から外部への放熱性がより向上する。
【００１１】
樹脂成形体が高熱伝導性フィラー、特に窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、およびフラーレンから選ばれる少なくとも１つを含有するので、表面植毛部位による放熱性向上効果と併せて、樹脂成形体の熱伝導率を高めることで放熱性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】植毛部を有する高放熱性樹脂成形体の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の高放熱性樹脂成形体の一部断面図を図１に示す。図１は高放熱性樹脂成形体の植毛部および断面を拡大して示す図である。
高放熱性樹脂成形体１は、樹脂マトリクス３内に高熱伝導性フィラー４が充填されている樹脂成形体２の少なくとも外雰囲気に接する部位の表面２ａに金属繊維からなる植毛部５を有している。植毛部５は樹脂成形体２の全表面であってもよい。
【００１４】
高放熱性樹脂成形体１は、ＯＡ機器、産業機器、生活用品等に使用されている、樹脂製品、樹脂部品等を含み、特に高い耐熱性が要求される製品・部品に好適に使用できる。これら製品・部品の部位において、外雰囲気に接する部位の表面２ａは、樹脂成形体２が他の部材と接している部位に比較して、樹脂成形体２に加えられる熱を放散させることができる部位である。樹脂成形体２が発熱体となる場合、その発熱温度上昇量は、発熱体の表面積に反比例するので、樹脂成形体２の表面積が増加することにより、高放熱性樹脂成形体１の放熱性が向上する。
【００１５】
樹脂マトリクス３を構成する樹脂としては、種々の成形体を成形できる熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれか１つを用いることができる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリ−ｐ−メチルスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−(メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などのビニル系樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフタールアミド、ナイロン６６、ナイロン４６などのポリアミド樹脂、フッ素樹脂等の耐熱性または高機能性樹脂が挙げられる。
【００１６】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００１７】
高熱伝導性フィラー４としては、マトリクス樹脂よりも熱伝導率が高いフィラーを使用できる。例えば、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、金、銀、銅、鉄などの金属およびジュラルミン、真鍮などの合金が挙げられる。これらの中で、樹脂成形体の成形方法に優れることから、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、およびフラーレンから選ばれる少なくとも１つの高熱伝導性フィラーが好ましい。さらに樹脂成形体の絶縁性を保持するためには窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウムであることよりが好ましい。
【００１８】
マトリクス樹脂３に配合する高熱伝導性フィラー４の配合割合は、マトリクス樹脂１００質量部に対して、高熱伝導性フィラーが５０〜６００質量部、好ましくは１００〜５００質量部である。高熱伝導性フィラーが５０質量部未満では熱伝導率が低いため、樹脂成形体の放熱性が向上しない。高熱伝導性フィラーが６００質量部を超えると樹脂成形体の機械的強度が低下する。また、樹脂成形体１は、放熱性を損なわない範囲で、高熱伝導性フィラー以外の他の充填剤、ガラス繊維、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、滑剤、顔料などを必要に応じ配合することができる。
【００１９】
熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の成形方法としては、圧縮成形、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、真空成形、トランスファ成形など、材料の種類、成形体の形状に応じて適宜選択できる。これらの中で、高熱伝導性フィラーを均一に充填しやすい射出成形が好ましい。射出成形は、例えば可動型および固定型が衝合された金型内に上記原料粉末を射出して成形する方法を用いることができる。射出成形条件としては熱可塑性樹脂の種類によっても異なるが、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の場合、樹脂温度が２９０〜３５０℃、金型温度が１００〜１５０℃であることが好ましい。
【００２０】
植毛部は、短繊維を樹脂成形体２の表面に、例えば植毛塗装することで形成できる。植毛塗装方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。樹脂成形体２の表面の任意の箇所に多量の繊維を短時間で密に、垂直に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、静電植毛方法として、（１）樹脂成形体２の静電植毛を施す範囲に接着剤を塗布する工程、（２）帯電させた短繊維を樹脂成形体２に吹き付け静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛する工程、（３）短繊維が仮付着した表面を乾燥させて接着剤の硬化反応を十分に行ない、短繊維を樹脂成形体２の表面に固着させる工程等を含む方法が挙げられる。
【００２１】
静電植毛に使用できる接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２２】
植毛に用いる短繊維としては、熱伝導性に優れた金属、またはこれら金属を含む合金の短繊維を使用できる。好ましい金属繊維としては、アルミニウム、金、銀、銅、および鉄から選ばれた少なくとも１つの金属の単体またはこれらの金属を含む合金が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。熱伝導率［Ｗ/（ｍ・Ｋ）］が０．２〜０．４程度の樹脂成形体に比較して、熱伝導率［Ｗ/（ｍ・Ｋ）］が４２０の銀、同じく３９８の銅、同じく３２０の金、同じく２３６のアルミニウム、同じく５０の鉄などの金属繊維を植毛することで放熱性樹脂成形体１の放熱性が格段に向上する。
【００２３】
短繊維の形状としては、樹脂成形体２の表面に均一に形成できる形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、短繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１０〜３０％が好ましい。短繊維の形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、放熱性を向上できる。
【００２４】
本発明の高放熱性樹脂成形体は、放熱性に優れるので、樹脂成形体内部および外部からの発熱を抑え、近年の小型化要求、使用条件の激化から発熱対策が求められている樹脂成形体に好ましく適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の高放熱性樹脂成形体は、高熱伝導性フィラーが配合され、表面に植毛部を有するので放熱性を改善できる。そのため、小型軽量化が求められている、ＯＡ機器、産業機器、生活用品等に利用できる。
【符号の説明】
【００２６】
１  高放熱性樹脂成形体
２  樹脂成形体
３  樹脂マトリクス
４  高熱伝導性フィラー
５  植毛部
【図１】
2018172486.tif 000003