(57)【要約】【課題】低電気伝導性及び高放熱性の両特性を確保することができる高分子材料及び成形体を提供する。【解決手段】高分子材料中１に、炭素繊維２を１０〜３５体積％配合し、且つ、セラミックス３を１〜２０体積％配合してなる低電気伝導性高放熱性高分子材料である。また、同低電気伝導性高放熱性高分子材料で成形した低電気伝導性高放熱性成形体である。セラミックスとしては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を例示できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料中に、炭素繊維を１０〜３５体積％配合し、且つ、セラミックスを１〜２０体積％配合してなる低電気伝導性高放熱性高分子材料。
【請求項２】
前記高分子材料は、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満のものである請求項１記載の低電気伝導性高放熱性高分子材料。
【請求項３】
前記高分子材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、シリコーン又はエポキシ樹脂である請求項１又は２記載の低電気伝導性高放熱性高分子材料。
【請求項４】
前記セラミックスが、窒化ホウ素、アルミナ又は窒化アルミニウムである請求項１〜３のいずれか一項に記載の低電気伝導性高放熱性高分子材料。
【請求項５】
前記炭素繊維が、ピッチ系炭素繊維である請求項１〜４のいずれか一項に記載の低電気伝導性高放熱性高分子材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の低電気伝導性高放熱性高分子材料で成形された低電気伝導性高放熱性成形体。
【請求項７】
高分子材料中で炭素繊維が配向している請求項６記載の低電気伝導性高放熱性成形体。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の低電気伝導性高放熱性高分子材料で成形体又は該成形体の素材としての成形体を成形し、これらの成形体の高分子材料が流動性を有する状態で該高分子材料中の炭素繊維を磁場により配向させる低電気伝導性高放熱性成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低電気伝導性と高放熱性とを有する高分子材料と成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２削減等の環境面より、自動車においても低燃費化が進んでおり、近年、ハイブリッド車が注目を集めている。また、今後、燃料電池車等の普及も予測される。その中で、電池やモータの関連部品において、低電気伝導性と高放熱性とを要求される製品が多くあり、その両特性を確保するために、材料や形状について種々検討されている。
【０００３】
しかし、実用材料の単体では、両特性を確保することが困難である。なぜなら、高放熱性は高熱伝導性（高い熱伝導性）が前提となるが、高熱伝導性の実用材料は高電気伝導性でもあることがほとんどであるからである。すなわち、
（１）金属は、高熱伝導性で高放熱性であるが、高電気伝導性でもあるから、そのままでは低電気伝導性（好ましくは電気絶縁性）を確保できない。そこで、別途、樹脂等よりなる絶縁プレートを設定する必要があり、絶縁プレートの低放熱性が問題となったり、絶縁プレートの分だけ製品重量が重くなったりする。また、金属自体も比重が高い。
（２）高分子材料（樹脂、ゴム）は、低電気伝導性（ほぼ電気絶縁性）であるが、低熱伝導性でもあるから、そのままでは高放熱性を確保できない。そこで、製品形状の工夫（空気の通り道を作る）で高放熱性を確保する必要があり、製品が大きくなって広い設置スペースを必要とすることになる。
【０００４】
（３）そこで、次のような複合材料が検討されている。
特許文献１には、高分子材料中に、ホウ素化合物を含有した黒鉛化炭化水素を配合したものが記載されている。
特許文献２には、シリコーンゴム中に、黒鉛化炭素繊維、電気絶縁性熱伝導充填剤を配合した材料が記載されている。
特許文献３には、高分子材料中に、表面がセラミックス系材料で被覆処理された熱伝導充填剤粒子を配合した材料が記載されている。
特許文献４には、ゴム等のポリマー中に、水酸基を有する有機化合物と金属酸化物等とを配合した材料が記載されている。
特許文献５には、シリコーンゴム中に、ボロンナイトライドを配合した材料が記載されている。
特許文献６には、シリコーンゴム中に、表面がアミノ変性シリコーンオイルで被覆された窒化硼素を配合した材料が記載されている。
特許文献７には、液状シリコーン等に、窒化アルミニウム粉末、金属粉末を配合した材料が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−８８２４９号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１７号公報
【特許文献３】特開平９−３２１１９１号公報
【特許文献４】特開平７−１４５２７０号公報
【特許文献５】特開平７−１１１３００号公報
【特許文献６】特開平７−３３９８３号公報
【特許文献７】特開２００４−１０８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜７は、いずれも低電気伝導性をもたらす高分子材料（母材）中に、高放熱性をもたらすセラミックス等よりなるフィラーを充填して、両特性を確保しようとする発想の複合材料である。しかし、この複合材料にも次のような問題があった。
（ａ）フィラーをかなり多量に（高密度に）充填しないと、高放熱性を確保できない。
（ｂ）フィラーを多量に充填するため、製品形状に制約（シート状に限定）がある。
（ｃ）ミキシング中に被覆が割れてフィラーの導電性部分が露出する可能性があり、信頼性に欠ける。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、低電気伝導性及び高放熱性の両特性を確保することができる高分子材料及び成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［Ａ］本発明の低電気伝導性高放熱性高分子材料は、高分子材料中に、炭素繊維を１０〜３５体積％配合し、且つ、セラミックスを１〜２０体積％配合してなるものとした。
【０００８】
本発明における各要素について、その態様を以下に例示する。
［１］高分子材料
高分子材料としては、特に限定されないが、樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーを例示でき、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、エポキシ樹脂又はシリコーンであることが好ましい。
１．樹脂：ＰＰ、ＰＥ等のオレフィン系樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）等のスチレン系樹脂、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等のビニル樹脂、ＰＰＳ、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ６（ポリアミド６）等のＰＡ（ポリアミド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等のエンプラ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂を例示できる。
２．ゴム：ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合物）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、シリコーンゴム等を例示できる。
３．熱可塑性エラストマー：オレフィン系、スチレン系、塩化ビニル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、フッ素系の熱可塑性エラストマーを例示できる。
【０００９】
高分子材料としては、特に限定されないが、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満のものであることが好ましい。また、熱伝導率が０．１〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋのものであることがより好ましい。具体的には、次の表１に示すものが例示できる。また、炭素繊維及びセラミックスの熱伝導率を表２に示す。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
【表２】
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【００１２】
樹脂等にセラミックス等を充填（配合）したものの熱伝導率とセラミックス等の熱伝導率及び充填率との関係については、次の数式１に示すＢｒｕｇｇｅｍａｎの式がある。樹脂等の熱伝導率（表１に示す）は、セラミックス及び炭素繊維の熱伝導率（表２に示す）に比べ小さいことから、樹脂等を変更したことによる、樹脂等にセラミックス等を充填したものの熱伝導率への影響（熱伝導率の変化）は小さい。
【００１３】
【数１】
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φ：セラミックス等の体積充填率
λｅ：樹脂等にセラミックス等を充填したものの熱伝導率
λｄ：セラミックス等の熱伝導率
λｃ：樹脂等の熱伝導率
【００１４】
［２］炭素繊維
炭素繊維としては、特に限定されないが、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維を例示でき、ピッチ系炭素繊維であることが好ましい。
【００１５】
［２−１］ＰＡＮ系炭素繊維
一般にＰＡＮ系炭素繊維は、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）繊維を原料とした炭素繊維であり、ＰＡＮ繊維を不活性気体中で１０００℃〜１５００℃で仮焼きを行い、その後に２０００〜３０００℃で炭化して製造する。
ＰＡＮ系炭素繊維の特徴として、炭素繊維を構成するグラファイト結晶が小さくランダムに配置しているので、繊維のいろいろな方向へ電気や熱を通しやすい。また、ＰＡＮ系炭素繊維は結晶に欠陥が多いことから、熱伝導率がピッチ系炭素繊維に比べると小さい。
【００１６】
［２−２］ピッチ系炭素繊維
一般にピッチ系炭素繊維は、石油系のタールを原料とした炭素繊維であり、タールに増粘度剤などの種々の配合剤を配合し、２５０〜４００℃で糸をつくり、その後に不活性気体中で１０００〜１５００℃で炭化させ、さらに２５００〜３０００℃で焼くことで製造する。
ピッチ系炭素繊維中のグラファイト結晶はＰＡＮ系炭素繊維に比べて大きく、繊維長方向にきれいに並んでおり欠陥も少ない。よって、ピッチ系炭素繊維は繊維長方向に電気や熱を通しやすく、熱伝導率がＰＡＮ系炭素繊維に比べてはるかに大きい。なお、後述する配向によって、ピッチ系炭素繊維の熱伝導率が大きく増加するのは、繊維長方向をそろえることで熱伝導の方向も揃うからである。
【００１７】
［３］セラミックス
セラミックスとしては、特に限定されないが、金属の酸化物、窒化物、炭化物等を例示でき、窒化ホウ素、アルミナ又は窒化アルミニウムであることが好ましい。また、セラミックスの形状としては、特に限定されないが、粉状、繊維状、鱗片状等を例示でき、寸法としては、特に限定されないが、平均粒径で５〜１００μｍを例示できる。
［３−１］酸化物
金属酸化物としては、特に限定されないが、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）等を例示できる。
［３−２］窒化物
金属窒化物としては、特に限定されないが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等を例示できる。
［３−３］炭化物
金属炭化物としては、特に限定されないが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）等を例示できる。
【００１８】
［４］配合量
［４−１］炭素繊維の配合量
高分子材料中への炭素繊維の配合量は、１０〜３５体積％であり、１５〜３０体積％であることが好ましく、１５〜２５体積％であることがより好ましい。配合量が少ないと十分な放熱性が確保できない傾向となり、多いと低電気伝導性が損なわれたり、加工性が悪化したりする傾向となる。
［４−２］セラミックスの配合量
高分子材料中へのセラミックスの配合量は、１〜２０体積％であり、５〜１５体積％であることがより好ましい。
【００１９】
［５］炭素繊維の配向
高分子材料中に配合した炭素繊維を磁場等により配向させて、使用することもできる。この配向により、炭素繊維の配合量が同じでも、熱伝導性を高めることができるとか、同じ熱伝導性でよければ、炭素繊維の配合量を減らすことができるとかというメリットがある。配向とは、母材である高分子材料中で、炭素繊維が特定の方向に規則正しく並んだ状態である。
【００２０】
［５−１］配向の確認ないし評価
配向は、例えば次の２つの方法で確認でき、特に方法１で評価できる。
１．Ｘ線回折による炭素繊維の結晶格子の方位角強度分布測定
例えば炭素繊維においては、グラファイト結晶が繊維長方向へ規則正しくならんでできており、このグラファイト結晶（０．０．２）面についてＸ線回折による方位角強度分布を測定することで（例えば後述する図５）、炭素繊維自体の配向方向を知ることができる。配向している場合には、方位角強度分布にピークが発生する。特に良く配向している場合には、該ピークについて半値幅を測定し、下記の配向度を定義する。配向度は、０．７以上のときに配向を視覚的に捉えられる程度といえるとともに配向の作用効果が明瞭になると評価でき、特に０．９〜１のときは好ましい良配向ということができる。
配向度＝（１８０°−半値幅）／１８０°    ・・・数式２
２．顕微鏡観察等による目視確認
成形体を配向を確認したい面でカットし、走査型電子顕微鏡等で炭素繊維の方向を観察する。ただし、この観察から、配向の度合いを定量的にいうことは難しい。
【００２１】
［５−２］配向の方向
高分子材料中での炭素繊維が配向する方向は、特に限定されないが、例えば成形体が板状部を含むものである場合、その板状部の表面に沿ったいずれか一方向でもよいし、その板状部の厚さ方向でもよい。
【００２２】
［５−３］配向の方法
炭素繊維を配向させる方法としては、特に限定されないが、次の磁場による方法と加工による方法を例示できる。
１．磁場による方法
上記の低電気伝導性高放熱性高分子材料で成形体又は該成形体の素材としての成形体を成形し、これらの成形体の高分子材料が流動性を有する状態で該高分子材料中の炭素繊維を磁場により配向させる方法である。炭素繊維は磁場の方向（磁力線の方向）に沿うように配向する。配向後に高分子材料を冷却等し固化させる。磁場の強さは、特に限定されないが、１Ｔ（テスラ）以上の強磁場が好ましい。この方法によれば、配向方向を磁場の方向に合わせるだけで、上で例示した配向方向も含め種々の配向方向を実現できる利点がある。
ここで、高分子材料が流動性を有する状態とは、特に限定されないが、溶融している状態、架橋・重合する前の状態等を例示できる。
２．加工による方法
上記の低電気伝導性高放熱性高分子材料で成形体又は該成形体の素材としての成形体を成形し、これらの成形体の高分子材料が流動性を有する状態で成形体の少なくとも一部を加工により伸長変形させて該高分子材料中の炭素繊維を配向させる方法である。炭素繊維は伸長方向に沿うように配向する。配向後に高分子材料を冷却等し固化させる。
なお、上記方法において成形体の素材としての成形体とは、例えば成形体がシート材を真空成形等して三次元形状に賦形したものである場合のシート材をさすように、複数段階の成形を経る場合の前駆の成形体をいう。
【００２３】
［Ｂ］本発明の低電気伝導性高放熱性成形体は、上記の低電気伝導性高放熱性高分子材料で成形したものである。
同成形体の具体的製品としては、特に限定されないが、次の製品を例示できる。
・図２に示すように、（ハイブリット車、燃料電池車等の電気駆動車等の）電池パック１１の電池素子間を絶縁する絶縁プレート１２やバッテリーケース１３、バスバモジュール等
・（電気駆動車等の）モーターのモーターコイルインシュレーター・封止材等
・（電気駆動車、家電等の）インバーターケース
・（家電、パソコン等の）放熱シート、筐体等
【００２４】
本発明の開発経緯及び作用は、次のとおりである。
炭素繊維は、熱伝導性が（よって放熱性も）高く、また高分子材料に対する補強性もあり、本目的に適する。しかし、炭素繊維は、電気伝導性も高いため、本発明では炭素繊維を配合した材料の電気伝導性を抑制することを目指した。
そして、種々検討の結果、炭素繊維と絶縁性である各種セラミックスとを組み合わせて高分子材料中に配合することにより、低電気伝導性と高放熱性とを確保した新規材料を得たものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の高分子材料及び成形体によれば、低電気伝導性及び高放熱性の両特性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
高分子材料中に、炭素繊維を１５〜３０体積％配合し、且つ、セラミックスを５〜１５体積％配合してなる低電気伝導性高放熱性高分子材料である。また、同低電気伝導性高放熱性高分子材料で成形した低電気伝導性高放熱性成形体である。
【実施例】
【００２７】
次の表３は、母材の高分子材料１として、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂（住友化学社製の、商品名「スミカセンＧ８０７」）を用い、このポリエチレン樹脂に炭素繊維２とセラミックス３とを所定量配合した実施例１〜１５及び炭素繊維等を所定量配合した比較例１〜５の組成と物性である。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
実施例１〜１１は、炭素繊維と窒化ホウ素とを配合したものであり、実施例１２〜１４は、炭素繊維とアルミナとを配合したもの、実施例１５は、炭素繊維と窒化アルミニウムとを配合したものである。
一方、比較例１は、ポリエチレン樹脂のみのものであり、比較例２、３は、炭素繊維のみを配合したもの、比較例４、５は、窒化ホウ素のみを配合したものである。
【００３０】
また、次の表４は、母材の高分子材料１として、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂の変わりにポリプロピレン（ＰＰ）樹脂（日本ポリプロ社製の、商品名「ノバテックＰＰ」）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂（東レ社製の、商品名「トレリナＡ９００」）、シリコーンゴム（信越化学社製の、商品名「ＫＥ１０６」）又はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（リファインテック社製の、商品名「エポマウント」）を用いた実施例１６〜４３及び比較例６〜８の組成と物性である。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
各試料に用いた母材の高分子材料は、実施例１６〜２４及び比較例６がポリプロピレン樹脂、実施例２５〜３３及び比較例７がＰＰＳ樹脂、実施例３４〜４２及び比較例８がシリコーンゴム、実施例４３がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である。
また、実施例１６〜１９、２５〜２８、３４〜３７は、炭素繊維と窒化ホウ素とを配合したものであり、実施例２０〜２３、２９〜３２、３８〜４１、４３は、炭素繊維とアルミナとを配合したもの、実施例２４、３３、４２は、炭素繊維と窒化アルミニウムとを配合したものである。
【００３３】
なお、本試験に用いた、炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維である三菱化学産資社製の、商品名「ダイアリード  Ｋ２２３ＨＧＭ」（平均粒径Φ１０×５０μｍ）であり、窒化ホウ素（ＢＮ）は、ＧＥスペシャリティーマテリアルズ社製の、商品名「ＰＴ１１０」（平均粒径５０μｍ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は、電気化学工業社製の、商品名「ＤＡＷ１０」（平均粒径１０μｍ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、東洋アルミ社製の、商品名「ＦＡＮ−ｆ８０」（平均粒径８０μｍ）である。
【００３４】
［成形と物性試験］
各実施例又は比較例の配合の材料を、東洋精機製作所社製ラボプラストミルのセグメントミキサ（型番「ＫＦ７０Ｖ」）により、温度２１０℃（ポリエチレン樹脂）、２００℃（ポリプロピレン樹脂）、３２０℃（ＰＰＳ樹脂）、室温（シリコーンゴム、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）、回転数１００ｒｐｍ、時間１０分、充填率７０％の条件で混合した。混合後の材料を、ハンドプレス装置により、圧力２０ＭＰａで、ポリエチレン樹脂は２１０℃で５分間、ポリプロピレン樹脂は２００℃で５分間、ＰＰＳ樹脂は３２０℃で５分間、シリコーンゴムは１５０℃で３０分間、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は室温で２４時間の条件でプレス成形し、２５ｍｍ×２５ｍｍ×（厚さ）２ｍｍの試験片を作成した。
【００３５】
各試験片について、次の方法で物性を測定した。
（１）熱伝導性測定
測定装置としてＮＥＴＺＳＣＨ社製  商品名「ＸｅフラッシュアナライザーＬＦＡ４４７  Ｎａｎｏｆｌａｓｈ」を用い、２５℃（室温）にて測定した。熱伝導の方向は試験片の厚さ方向である。
（２）体積固有抵抗測定
体積固有抵抗が１０６Ω・ｃｍ以下の場合は、測定装置としてダイヤインスツルメント社製  商品名「ロレスタＧＰ」を用い、四端子法で測定した。電流印加端子の離間方向（電流の方向）も、電圧測定端子の離間方向（電位差の方向）も、試験片の厚さ方向である。
体積固有抵抗が１０６Ω・ｃｍ以上の場合は、測定装置としてダイヤインスツルメント社製  商品名「ハイレスタＵＰ」を用い、二重リング法（ＪＩＳＫ６９１１準拠）で測定した。
【００３６】
［物性評価］
実施例の全ては、低電気伝導性（体積固有抵抗１×１０２Ω・ｃｍ以上）及び高放熱性（熱伝導率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上）を共に確保している。一方、比較例１、６〜８については、低電気伝導性は確保しているが、高放熱性は悪い。比較例２、３については、高放熱性は確保しているが、低電気伝導性が極めて悪い。比較例４、５については、低電気伝導性及び高放熱性を共に確保しているが、機械的強度が小さいため、実用的ではない。
なお、各配合材料の熱伝導性と電気伝導性を評価する際には、配合材料で成形する低電気伝導性高放熱性成形体の具体的製品の種類に応じて、要求される高放熱性のレベルも低電気伝導性のレベルも異なることを考慮する必要がある。
【００３７】
［炭素繊維を配向させる予備試験］
まず、磁場により炭素繊維を配向させることができることを確認するための予備試験を行った。ポリエチレン樹脂にピッチ系炭素繊維を１５体積％、２５体積％、３０体積％、又は３５体積％配合したものと、ピッチ系炭素繊維１５体積％と平均粒径１０μｍのアルミナ５体積％とを配合したものとの五種の材料を、上記と同様の条件で混合し且つ２５ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍの試験片に成形した後、炭素繊維を１５体積％、２５体積％、３５体積％及び炭素繊維とアルミナとを配合の例について磁場を印加した（炭素繊維を３０体積％配合の例には磁場を印加せず、炭素繊維を２５体積％配合の例は磁場を印加しない場合も行った。）。具体的には、図３及び図４に示すように、次の装置及び手順で配向を行った。
・磁場発生手段として、住友重機械工業社製の冷却型超伝導磁石装置（ＨＦ１０−１００ＶＨＴ）を用いた。
・同装置２１の磁場中心部に位置する空間２２（ボア）の下部に電気ヒーター２３を設置し、該電気ヒーター２３の上に、上記の試験片２４を１つずつ、試験片厚さ方向が磁場の方向（磁力線の方向）となるようにセットした。
・同空間内の試験片２４をポリエチレン樹脂が溶融する温度域（実施したのは２２０℃）に電気ヒーター２３で加熱し、試験片の母材ポリエチレン樹脂を溶融した。この際、試験片は前記寸法を維持するように保持された。
・同加熱及び温度を維持しながら同装置を作動させて試験片に磁場を印加し（実施したのは８Ｔ（テスラ））、試験片２４を該磁場中で１時間放置した。
・その後、前記加熱を止め、試験片２４を０．５時間放置して自然冷却し、試験片の母材ポリエチレン樹脂を固化させた。
・試験片２４を同装置２１の空間２２から取り出し、炭素繊維の配向を確認した。
【００３８】
炭素繊維の配向は次の２方法で確認した。
１．Ｘ線回折による炭素繊維の結晶格子の方位角強度分布測定
磁場を印加しない炭素繊維を３０体積％配合の例と、磁場を印加した炭素繊維を１５体積％配合の例、３５体積％配合の例及び炭素繊維とアルミナとを配合の例について、Ｘ線回折装置を用い、前記の通り、炭素繊維のグラファイト結晶（０．０．２）面についてＸ線回折による方位角強度分布を測定した。その測定結果を図５に示す。炭素繊維は、磁場を印加した炭素繊維を１５体積％配合の例、３５体積％配合の例及び炭素繊維とアルミナとを配合の例において、試験片２４の厚さ方向によく配向しており、方位角強度分布にピークが発生する。このピークについて半値幅を測定し、前出した数式２から配向度を求めたところ、炭素繊維を１５体積％配合の例で０．９８であり、３５体積％配合の例で０．９７であった。
２．サンプルの顕微鏡観察による目視確認
磁場を印加しない炭素繊維を２５体積％配合の例と、磁場を印加した炭素繊維を２５体積％配合の例について、試験片を厚さ方向に切断し、走査型電子顕微鏡で炭素繊維の厚さ方向の配向の有無を観察した。その顕微鏡写真を図６及び図７に示す。濃灰色部がポリエチレン樹脂、淡灰色部が炭素繊維である。図６が磁場を印加しない例であるが、炭素繊維の方向がランダムである。図７が磁場を印加した例であるが、炭素繊維が規則正しく厚さ方向を向いており、良く配向しているといえる。なお、磁場を印加した炭素繊維を２５体積％配合の例の前出した数式２から求めた配向度は、０．９８であった。
【００３９】
［炭素繊維を配向させた実施例］
（Ａ）ポリエチレン樹脂の母材
この予備試験で炭素繊維を良く配向させられることが確認できたので、次に、実施例１、２、３、５、６、１２、１３、１４、１５及び比較例１、２、３、４、５について、それぞれ材料組成と成形法は同一であるが、母材の高分子材料（ポリエチレン樹脂）中の炭素繊維を磁場により配向させた点においてのみ相違する実施例１ａ、２ａ、３ａ、５ａ、６ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ及び比較例１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａを実施した。なお、これらは、含まれている炭素繊維が特に良く配向している（前出した数式２から求めた配向度が０．９〜１である）。
磁場による配向は、図３及び図４に示す装置及び手順で、前記の予備試験と同様に行った。そして、装置２１の空間２２から取り出した試験片を、前記の物性試験に供した。その結果を表５に示す。なお、実施例１ａについては、炭素繊維の配向方向と直交する方向の熱伝導率についても測定し、その値は、１．１Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００４０】
また、各試料のメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定をＪＩＳＫ７２１０−１９９９に準拠し、東洋精機製作所社製の、商品名「メルトインデクサーＰ−００１型」を使用し、試験温度：２２０℃、試験荷重：２．１６ｋｇｆ（２１．１８Ｎ）の試験条件で行った。その結果を次の表６に示す。
【００４１】
【表５】
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【００４２】
【表６】
2008266586.tif 000009
【００４３】
（Ｂ）ポリエチレン樹脂以外の樹脂等の母材
母材の高分子材料がポリエチレン樹脂以外の実施例１６〜４３及び比較例６〜８についても前記ポリエチレン樹脂の試料と同じように、それぞれ材料組成と成形法は同一であるが、母材の高分子材料中の炭素繊維を磁場により配向させた点においてのみ相違する実施例１６ａ〜４３ａ及び比較例６ａ〜８ａを実施した。炭素繊維を配向させるため、ポリプロピレン樹脂の試料は、２２０℃に、ＰＰＳ樹脂の試料は、３２０℃にそれぞれ加熱し、溶融状態にして炭素繊維の配向を行い、シリコーンゴム及びビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、加熱して溶融させるのではなく、重合等する前の状態で炭素繊維の配向を行った。その結果を表７に示す。
なお、配向方法及び物性試験は、上記の母材の高分子材料がポリエチレン樹脂のときと同じである。
【００４４】
また、実施例１６ａ〜２４ａ、比較例６ａの各試料（母材の高分子材料がポリプロピレン樹脂）のメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定を、上記の母材の高分子材料がポリエチレン樹脂のときと同条件で行い、実施例２５ａ〜３３ａ、比較例７ａの各試料（母材の高分子材料がＰＰＳ樹脂）のメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定を、試験温度：３２０℃、試験荷重：５ｋｇｆ（４９．０３Ｎ）の試験条件（他の条件はポリプロピレン樹脂のときと同じ）で行った。さらに、実施例３４ａ〜４２ａ、比較例８ａの各試料（母材の高分子材料がシリコーンゴム）及び実施例４３ａ（母材の高分子材料がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）の重合等する前の状態における粘度をＥ型粘度計（メトック社製）を用いて測定した。その結果を表７に示す。
【００４５】
【表７】
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【００４６】
［物性評価］
母材の高分子材料にポリエチレン樹脂を用いた各試料は、炭素繊維が配向されることにより、次のような結果が得られた。
実施例の全ては、低電気伝導性（体積固有抵抗１×１０２Ω・ｃｍ以上）及び高放熱性（熱伝導率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上）を共に確保している。
実施例は、高放熱性（熱伝導率）が大きく向上し、低電気伝導性（体積固有抵抗）は若干悪化するものもあるが要求される性能は確保できた。一方、比較例２ａについては、高放熱性は大きく向上したが、低電気伝導性はさらに悪化した。比較例３ａについては、低電気伝導性はさらに悪化した。
【００４７】
母材の高分子材料にポリエチレン樹脂以外の樹脂等を用いた各試料は、炭素繊維が配向されることで、次のような効果があった。
・実施例の全ては、低電気伝導性（体積固有抵抗１×１０２Ω・ｃｍ以上）及び高放熱性（熱伝導率０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上）を共に確保している。
・炭素繊維の配合量が１５〜３０体積％の実施例は高放熱性が向上し、特に、炭素繊維の配合量が１５〜２０体積％のものは、高放熱性が大きく向上した。
・炭素繊維の配合量が１５〜２０体積％の実施例は一部（実施例３８、３９）を除いて低電気伝導性が向上した。
【００４８】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施品の低電気導電性高放熱性高分子材料の模式図である。
【図２】本発明の高分子材料で成形した成形体の例を示す斜視図である。
【図３】磁場により炭素繊維を配向させるための装置及び方法を示す説明図である。
【図４】同じく磁場により炭素繊維を配向させる方法を示す説明図である。
【図５】Ｘ線回折による方位角強度分布の測定結果を示すグラフである。
【図６】炭素繊維を配向させない成形体の例の顕微鏡写真である。
【図７】炭素繊維を配向させた成形体の例の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５０】
１    高分子材料
２    炭素繊維
３    セラミックス
１１    電池パック
１２    絶縁プレート
１３    バッテリーケース
２１    冷却型超伝導磁石装置
２２    空間
２３    電気ヒーター
２４    試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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