(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）ＡｘＭｙ（ＳＯ４）ａ（ＣＯ３）ｂ（式中、Ａはアルカリ金属の１種以上、Ｍはマグネシウム、鉄、マンガン又はアルカリ土類金属の１種以上を表す。但し、ｘ＞０、ｙ＞０、ａ≧０、ｂ＞０、及びｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂである。）で示される化合物を含む熱伝導性フィラー。
【請求項２】
前記化合物は、アイテライト及びタイチャイトからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の熱伝導性フィラー。
【請求項３】
平均粒子径が１０〜２００μｍである請求項１又は２に記載の熱伝導性フィラー。
【請求項４】
真密度が３．５ｇ／ｃｃ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱伝導性フィラー。
【請求項５】
少なくともナトリウム化合物とマグネシウム化合物とを反応させて、一般式（Ｉ´）ＮａｘＭｇｙ（ＳＯ４）ａ（ＣＯ３）ｂ（式中、ｘ＞０、ｙ＞０、ａ≧０、ｂ＞０、及びｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂである。）で示される化合物を得る工程を含む熱伝導性フィラーの製造方法であって、前記反応工程で、マグネシウム化合物に対して、ナトリウム化合物を化学量論量以上となるように、ナトリウム化合物を過剰に添加することを特徴とする熱伝導性フィラーの製造方法。
【請求項６】
アイテライト及びタイチャイトからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む化合物を生成する請求項５に記載の熱伝導性フィラーの製造方法。
【請求項７】
前記ナトリウム化合物及び前記マグネシウム化合物として、炭酸塩化合物を添加することでアイテライトを含む化合物を生成する請求項５に記載の熱伝導性フィラーの製造方法。
【請求項８】
前記ナトリウム化合物として、硫酸ナトリウムを添加することでタイチャイトを含む化合物を生成する請求項５に記載の熱伝導性フィラーの製造方法。
【請求項９】
樹脂１００重量部に対し、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱伝導性フィラーを１０〜５００重量部配合した樹脂組成物。
【請求項１０】
請求項９に記載の樹脂組成物を含む成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイテライト等の化合物を含む熱伝導性フィラー及びその製造方法、並びに前記熱伝導性フィラーを含有する樹脂組成物及び前記樹脂組成物を用いた成形体に関し、特に熱伝導性、耐水性、軽量性、成型加工性等を向上する技術として有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来、放熱特性を有する放熱材料は、自動車等のエンジン回り部材、携帯電話等の電池回り部材、情報端末やパソコン等における半導体、集積回路、配線板のような電子部品のハウジングやＩＣ封止材などとして稼働時に熱のこもりやすい場所に用いられてきた。放熱材料を用いることで、温度上昇によって引き起こされる部品の劣化、誤作動、故障等のトラブルを防いでいた。一般的に、放熱材料としては、効率よく熱を放熱するために熱伝導率の高い金属材料やセラミック材料等が用いられてきた。
【０００３】
しかし、近年、携帯電話やパソコン等における電子機器や自動車等の軽量化、小型化、高性能化、高集積化等により、金属材料等の材料では、軽量化等の要求に応えられなくなった。そこで、これらの要求に応える材料として、軽量性や高い成型加工性のある樹脂材料が用いられるようになってきた。しかし、樹脂は熱伝導性が非常に低くこのままでは用いることができないため、樹脂に熱伝導率の高い無機材料を充填した無機フィラーが用いられようになってきた。無機材料としては、酸化マグネシウム、無水炭酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素のような無機材料が用いられている。
【０００４】
例えば、無機材料としてアルミナを用いた場合、樹脂に高充填可能であり、熱伝導率は高いが、モース硬度が非常に高いため、樹脂と混練する際に混練機スクリューが磨耗して金属粉末が生じる。また、この樹脂組成物を射出成形すると、ノズルや金型が摩耗し金属粉末が生じる。これらの金属粉末が樹脂組成物中に混入すると、樹脂組成物の絶縁性が低下してしまう。
【０００５】
また、無機材料として酸化マグネシウムを用いた場合、熱伝導率は高く、モース硬度がそれほど高くないが、酸化マグネシウムは湿気や水分と反応しやすく耐水性が低いため、水酸化マグネシウムを生じさせてしまう。水酸化マグネシウムが生じると熱伝導率が下がるため（例えば、酸化マグネシウムでは４０Ｗ／ｍＫの熱伝導率が、水酸化マグネシウムでは８Ｗ／ｍＫまで減少する）、熱伝導性が大幅に減少してしまう。特許文献１には、酸化マグネシウムの表面を有機シランで表面処理することで熱伝導率の低下を防ぐ方法が開示されているが、さらなる改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−６８７５７号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、無機材料として無水炭酸マグネシウムを用いた場合（例えば、特許文献２）、熱伝導率は高く、モース硬度がそれほど高くなく、耐水性にも優れているが、合成品では一般的に粒子径が小さく、このような小さな粒子径のものを充填すると、樹脂等と混練して射出成型等する際に増粘し、流動性がなくなり、成型加工性が低下して生産性が悪くなるという問題がある。一方、天然品の無水炭酸マグネシウムは不純物が多く熱伝導率が劣る。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、熱伝導性が高いだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てがバランス良く優れている熱伝導性フィラー及びその製造方法、並びに前記熱伝導性フィラーを含有する樹脂組成物及び前記樹脂組成物を用いた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】
【０００９】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、下記構成を採用することにより、前記した課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の熱伝導性フィラーは、一般式（Ｉ）ＡｘＭｙ（ＳＯ４）ａ（ＣＯ３）ｂ（式中、Ａはアルカリ金属の一種以上、Ｍはマグネシウム、鉄、マンガン又はアルカリ土類金属の一種以上を表す。但し、ｘ＞０、ｙ＞０、ａ≧０、ｂ＞０、及びｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂである。）で示される化合物を含むことを特徴とする。これにより、熱伝導性が高いだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てをバランスよく向上できるため、熱伝導性フィラーとして理想的な機能を発揮することができる。
【００１１】
本発明における前記化合物は、アイテライト及びタイチャイトからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これにより、高い熱伝導性が容易に得られるだけでなく、粗大粒子が容易に合成でき、平均粒子径を容易に制御して樹脂等との混練性をコントロールできるようになるため成型加工性を向上でき、結晶構造が安定しているため経時的安定性に優れており、真密度が比較的低いため軽量化に寄与でき、本発明の効果がより確実に得られる。
【００１２】
本発明の熱伝導性フィラーは、平均粒子径が１０〜２００μｍであることが好ましい。これにより、熱伝導性フィラーと樹脂等とを混練する際に、熱伝導性フィラーを最密充填することが可能となり、熱伝導性を効率的に高めるとともに、ハンドリング性、成型加工性などを向上できる。
【００１３】
本発明の熱伝導性フィラーは、真密度が３．５ｇ／ｃｃ以下であることが好ましい。これにより、熱伝導性フィラーと樹脂等とを混練する際に熱伝導性フィラーを高充填したとしても、真密度が比較的小さいため、最終製品の軽量化が可能となる。
【００１４】
本発明の熱伝導性フィラーの製造方法は、少なくともナトリウム化合物とマグネシウム化合物とを反応させて、一般式（Ｉ´）ＮａｘＭｇｙ（ＳＯ４）ａ（ＣＯ３）ｂ（式中、ｘ＞０、ｙ＞０、ａ≧０、ｂ＞０、及びｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂである。）で示される化合物を得る工程を含む熱伝導性フィラーの製造方法であって、前記反応工程で、マグネシウム化合物に対して、ナトリウム化合物を化学量論量以上となるように、ナトリウム化合物を過剰に添加することを特徴とする。Ｎａ／Ｍｇの原料の仕込みのモル比を組成式における理論値のモル比以上としてＮａを過剰に存在させることで、熱伝導性フィラーの平均粒子径を容易に大きく制御することができる。このメカニズムは下記の通りと推測される。即ち、ナトリウムのマグネシウム化合物への固溶の促進、すなわち上記一般式で示される化合物への相転移が促進される。そのためマグネシウムだけでは得られなかった比較的粗大な粒子径を有する粒子が容易に得られる。熱伝導性フィラーの平均粒子径の制御により、熱伝導性の高い熱伝導性フィラーを樹脂へ高充填可能となるため、熱伝導性が高いだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てにおいてバランス良く優れる熱伝導性フィラーを製造することができる。また、熱伝導性を阻害する不純物を少なくすることができる。
【００１５】
本発明の熱伝導性フィラーの製造方法により、アイテライト及びタイチャイトからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む化合物を生成することが好ましい。これにより、熱伝導性が高いだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てにおいてバランス良く優れる熱伝導性フィラーを製造することができる。
【００１６】
本発明の熱伝導性フィラーの製造方法において、前記ナトリウム化合物及び前記マグネシウム化合物として、炭酸塩化合物を添加することでアイテライトを含む化合物を生成することが好ましい。これにより、熱伝導性を容易に向上させることができるため、所望レベルの特性を満たす熱伝導性フィラーを効率良く得ることができる。
本発明の熱伝導性フィラーの製造方法において、前記ナトリウム化合物として、硫酸ナトリウムを添加することでタイチャイトを含む化合物を生成することが好ましい。これにより、平均粒子径を容易に大きく制御できるため、所望レベルの特性を満たす熱伝導性フィラーを効率良く得ることができる。
【００１７】
本発明の熱伝導性フィラーを含む樹脂組成物は、樹脂１００重量部に対し、本発明の熱伝導性フィラーを１０〜５００重量部配合することが好ましい。これにより、熱伝導特性を向上できるだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てをバランスよく兼ね備える樹脂組成物とすることができる。
【００１８】
本発明の成形体は、前記樹脂組成物を含むことが好ましい。これにより、熱伝導特性を向上できるだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てをバランスよく兼ね備える成形体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１（アイテライト単相）のＸ線回折測定（ＸＲＤ）の測定結果を示す図である。
【図２】本発明の実施例４（アイテライト・タイチャイト混合相）のＸ線回折測定（ＸＲＤ）の測定結果を示す図である。
【図３】本発明の実施例５（タイチャイト単相）のＸ線回折測定（ＸＲＤ）の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜熱伝導性フィラー＞
本発明の熱伝導性フィラーは、一般式（Ｉ）ＡｘＭｙ（ＳＯ４）ａ（ＣＯ３）ｂ（式中、Ａはアルカリ金属の１種以上、Ｍはマグネシウム、鉄、マンガン又はアルカリ土類金属の１種以上を表す。但し、ｘ＞０、ｙ＞０、ａ≧０、ｂ＞０、及びｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂである。）で示される化合物を含むことを特徴とする。前記一般式（Ｉ）中のＡは、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、及びフランシウム（Ｆｒ）からなる群より選択される少なくとも１種類のアルカリ金属であり、入手のし易さから、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋが好ましく、合成し易さの観点から、Ｎａがより好ましい。前記一般式（Ｉ）中のＭは、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ），ラジウム（Ｒａ），鉄（Ｆｅ）、及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選択される少なくとも１種類であり、耐水安定性の観点から、Ｍｇが好ましい。また、ｘ／ｙは１〜２０が好ましく、１．２〜１５がより好ましく、１．５〜１２が更に好ましい。ａ／ｂは０〜２０が好ましく、０．１〜１５がより好ましく、０．２〜１２が更に好ましい。ｘ＋２ｙ≒２ａ＋２ｂが好ましく、ｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂがより好ましい。
【００２１】
本発明の熱伝導性フィラーは、熱伝導性向上の観点から、特に、一般式（Ｉ´）ＮａｘＭｇｙ（ＳＯ４）ａ（ＣＯ３）ｂ（式中、ｘ＞０、ｙ＞０、ａ≧０、ｂ＞０、及びｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂである。）で示される化合物を含むことが好ましい。一般式（Ｉ´）中のｘ、ｙ、ａ及びｂの値は、前述に記載の一般式（Ｉ）中の好ましい値と同様である。このような硫酸塩及び炭酸塩、又は炭酸塩化合物としては、熱伝導性、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てをバランス良く満たす観点から、アイテライト、タイチャイトからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。なお、本発明の熱伝導性フィラーは、一般式（Ｉ）及び（Ｉ´）中のカチオン（Ａ、Ｍ）及びアニオン（ＳＯ４、ＣＯ３）が結晶構造を形成するよう原子配列することが好ましく、アイテライト単位格子、タイチャイト単位格子などに等構造であるよう配列することが好ましい。このような結晶構造を有していれば、熱伝導性フィラーの原料としては合成鉱物だけでなく天然の鉱物も用いることができる。
【００２２】
本発明の熱伝導性フィラーは、熱伝導性向上の観点から、アイテライト及びタイチャイトからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましく、アイテライトを含むことがより好ましい。アイテライト（Ｅｉｔｅｌｉｔｅ）は、典型的には、式（ＩＩ）Ｎａ２Ｍｇ（ＣＯ３）２で示され（前記一般式（Ｉ）中、ＡはＮａ、ＭはＭｇ、ｘ＝２、ｙ＝１、ａ＝０及びｂ＝２）、Ｎａ／Ｍｇの組成式中のモル比はＮａ／Ｍｇ＝２である。アイテライト単位格子は、六方晶の結晶構造を有する。アイテライト単相のＸ線回折測定（ＸＲＤ）結果を図１に示す。アイテライトは、２θが図１のような角度にピークを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の熱伝導性フィラーは、図２のように、アイテライトをベースに下記のようなタイチャイトを含む構造とした混合相であっても、熱伝導性フィラーとして好適に使用できる。この場合、容易に平均粒子径を大きく制御できるため好ましい。アイテライトとタイチャイトとは任意の割合で存在させることができるが、アイテライト：タイチャイト＝１００：０〜６０：４０が好ましく、アイテライト：タイチャイト＝１００：０〜８０：２０がより好ましい。アイテライトベースにタイチャイトを形成させると、結晶成長が促進され、容易に平均粒子径を大きくコントロールすることができる。これにより、樹脂の流動性を高くすることができるため、容易に熱伝導性フィラーと樹脂等との混練性・成形性を向上させることができる。
【００２４】
タイチャイト（Ｔｙｃｈｉｔｅ）は、典型的には、式（ＩＩＩ）Ｎａ６Ｍｇ２（ＳＯ４）（ＣＯ３）４で示され（前記一般式（Ｉ）中、ＡはＮａ、ＭはＭｇ、ｘ＝６、ｙ＝２、ａ＝１及びｂ＝４）、Ｎａ／Ｍｇの組成式中のモル比はＮａ／Ｍｇ＝３である。タイチャイト単位格子は、立方晶の結晶構造を有する。タイチャイトのＸ線回折測定（ＸＲＤ）結果を図３に示す。タイチャイトは、２θが図３のような角度にピークを有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の熱伝導性フィラーの平均粒子径は、特に制限はないが、１０〜２００μｍであることが好ましく、１２〜１５０μｍであることがより好ましく、１５〜１００μｍであることが更に好ましい。なお、平均粒子径とはメジアン径のことであり、粉体の累積粒度分布において累積値５０％粒子径のことである。平均粒子径が１０μｍ未満であると、熱伝導性フィラーと樹脂等とを混練・成形する際に、流動性の低下により取扱いにくくなることがある。一方、平均粒子径が２００μｍを超えると、粒子径が大きすぎるため、最終製品とした際の外観を損なうことがある。平均粒子径を上記範囲とすることで、熱伝導性フィラーと樹脂等とを混練する際に、熱伝導性フィラーを最密充填することが可能となり、熱伝導性を効率的に高めるとともに、ハンドリング性、成型加工性などを向上できる。なお、熱伝導性フィラーの平均粒子径は粉砕、分級等を組み合わせることによって調整しても良い。
【００２６】
本発明の熱伝導性フィラーの真密度は、特に制限はないが、３．５ｇ／ｃｃ以下であることが好ましく、３．３ｇ／ｃｃ以下であることがより好ましく、３．０ｇ／ｃｃ以下であることが更に好ましい。これにより、熱伝導性フィラーと樹脂等とを混練する際に熱伝導性フィラーを高充填したとしても、真密度が比較的小さいため、最終製品の軽量化が可能となる。
【００２７】
本発明の熱伝導性フィラーは、その製法等に応じて不純物を含有する場合がある。例えば、鉄、銅、マンガン、クロム、コバルト、ニッケル、バナジウムなどの金属の化合物である。これらの不純物の含有量は、金属換算で、０．１質量％以下であることが望ましい。
【００２８】
本発明の熱伝導性フィラーは、表面処理剤を用いるなどして表面処理された表面処理物であってもよい。表面処理剤としては当該用途に用いられる公知の化合物を用いることができる。前記表面処理は、高級脂肪酸、高級脂肪酸アルカリ土類金属塩、シランカップリング剤、脂肪酸と多価アルコールとからなる高級脂肪酸エステル類、高級脂肪酸アマイド、及びリン酸と高級アルコールとからなるアルコールリン酸エステル類からなる群より選択される少なくとも１種を用いて行われることが好ましい。無機材料は一般的に表面が親水性であるためコンパウンドとなる樹脂等との親和性は低いが、この構成によれば、熱伝導性フィラーが所定の表面処理剤により処理されているので樹脂等への分散性の向上、樹脂成分との接着性の向上並びにこれによる樹脂組成物及び成形体の物性の維持ないし向上を図ることができる。その他、表面処理剤として界面活性剤も用いることができる。
【００２９】
高級脂肪酸として、例えばステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、リノール酸、ラウリン酸、カプリル酸、ベヘニン酸、モンタン酸等がある。高級脂肪酸金属塩としては、例えばステアリン酸塩、オレイン酸塩、パルミチン酸塩、リノール酸塩、ラウリン酸塩、カプリル酸塩、ベヘニン酸塩、モンタン酸塩等があり、金属の種類には、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂａ等がある。
【００３０】
シランカップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリロキシ系、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン等のビニル系、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(３,４エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ系、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−アミノプロピルトリエトキシシラン、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−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ系がある。
【００３１】
高級脂肪酸エステルとして、例えばラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル、エルカ酸メチル、ベヘニン酸メチル、ラウリン酸ブチル、ステアリン酸ブチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸オクチル、ヤシ脂肪酸オクチルエステル、ステアリン酸オクチル、特殊牛脂脂肪酸オクチルエステル、ラウリン酸ラウリル、長ステアリン酸ステアリル、長鎖脂肪酸高級アルコールエステル、ベヘニン酸べへニル、ミリスチン酸セチル等のモノエステルがあり、また例えばネオペンチルポリオール長鎖脂肪酸エステル、ネオペンチルポリオール長鎖脂肪酸エステルの部分エステル化物、ネオペンチルポリオール脂肪酸エステル、ネオペンチルポリオール中鎖脂肪酸エステル、ネオペンチルポリオールＣ９鎖脂肪酸エステル、ジペンタエリスリトール長鎖脂肪酸エステル、コンプレックス中鎖脂肪酸エステル等の耐熱性特殊高級脂肪酸エステルがある。
アルコールリン酸エステルとしては、モノおよびジ−飽和アルコールのリン酸エステル、例えば、モノ−ステアリルアシッドホスフェイト、ジ−ステアリルアシッドホスフェイト、モノ−ラウリルアシッドホスフェイト、ジ−ラウリルアシッドホスフェイト、モノ−ミリスチルアシッドホスフェイト、ジ−ミリスチルアシッドホスフェイト、モノ−パルミチルアシッドホスフェイト、ジ−パルミチルアシッドホスフェイト、モノ−アラキルアシッドホスフェイト、ジ−アラキルアシッドホスフェイト、モノ−ベヘルアシッドホスフェイト、ジ−ベヘルアシッドホスフェイト、モノ−リグノセリルアシッドホスフェイト、ジ−リグノセリルアシッドホスフェイト等があり、モノおよびジ−飽和アルコールのリン酸エステルの１種類もしくはそれらの混合物を使用しても良い。
【００３２】
高級脂肪酸アマイドとして、例えばステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、リノール酸アマイド、ラウリン酸アマイド、カプリル酸アマイド、ベヘニン酸アマイド、モンタン酸アマイド等がある。高級アルコールとして、例えばオクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール等がある。硬化油としては、例えば牛脂硬化油、ヒマシ硬化油等がある。
【００３３】
界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤が好適に使用可能である。非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル；ポリオキシエチレン誘導体；ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタンジステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル；テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット等のポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル；グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエート、自己乳化型グリセロールモノステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル；ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル：ポリオキシエチレンアルキルアミン；ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油；アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。
【００３４】
このような表面処理剤を用いて、熱伝導性フィラーの表面処理を行うには、公知の乾式法ないし湿式法を適用することができる。乾式法としては、熱伝導性フィラーの粉末をヘンシェルミキサー等の混合機により、攪拌下で表面処理剤を液状、エマルジョン状、あるいは固体状で加え、加熱又は非加熱下に充分に混合すればよい。湿式法としては、熱伝導性フィラーの粉末を非水系溶媒スラリーに表面処理剤を溶液状態又はエマルジョン状態で加え、例えば１〜１００℃程度の温度で機械的に混合し、その後、乾燥等によって非水系溶媒を除去すればよい。非水系溶媒としては、例えばイソプロピルアルコールやメチルエチルケトン等が挙げられる。表面処理剤の添加量は適宜選択することができるが、乾式法を採用する場合、湿式法に比べて不均一な表面処理レベルとなりやすいため、湿式法よりは若干多めの添加量とした方が良い。具体的には、熱伝導性フィラー１００質量％に対して０．５〜１０質量％の範囲が好ましく、１〜５質量％の範囲がより好ましい。湿式法を採用する場合、充分な表面処理及び表面処理剤の凝集防止の点から、熱伝導性フィラー１００質量％に対して０．１〜５質量％の範囲が好ましく、０．３〜３質量％の範囲がより好ましい。
【００３５】
表面処理を行った熱伝導性フィラーは、必要に応じて、水洗、脱水、造粒、乾燥、粉砕、及び分級等の手段を適宜選択して実施することができる。
【００３６】
＜熱伝導性フィラーの製造方法＞
本発明の熱伝導性フィラーは、少なくともナトリウム化合物とマグネシウム化合物とを反応させて、一般式（Ｉ´）ＮａｘＭｇｙ（ＳＯ４）ａ（ＣＯ３）ｂ（式中、ｘ＞０、ｙ＞０、ａ≧０、ｂ＞０、及びｘ＋２ｙ＝２ａ＋２ｂである。）で示される化合物を得る工程を含むことを特徴とする。
【００３７】
前記ナトリウム化合物としては、水溶性のナトリウム化合物であれば、特に限定されないものの、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、及びリン酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。一般的な原料であり入手のしやすさ、反応を十分に進行させる観点から、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが好ましい。
【００３８】
前記マグネシウム化合物としては、マグネシウム塩を含むマグネシウム化合物であれば、特に限定されないものの、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム、及び酢酸マグネシウム及びリン酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。その他、マグネシウム原料として海水、潅水等を用いても良い。一般的な原料であり入手のしやすさ、反応を十分に進行させる観点から、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウムが好ましい。
【００３９】
本発明では、特に、前記反応工程で、マグネシウム化合物に対して、ナトリウム化合物を化学量論量以上となるように、ナトリウム化合物を過剰に添加することを特徴とする。Ｎａ／Ｍｇの原料の仕込みのモル比を組成式における理論値のモル比以上としてＮａを過剰に存在させることで、熱伝導性フィラーの平均粒子径を容易に大きく制御することができ、熱伝導性の高い熱伝導性フィラーを樹脂等へ高充填可能となるため、熱伝導性が高いだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てにおいてバランスよく優れる熱伝導性フィラーを製造することができる。
【００４０】
組成式における理論値のモル比以上とは、前記の一般式（Ｉ´）の組成比でいうとｘ／ｙ以上となることをいい、平均粒子径を容易に大きく制御する観点から、Ｎａ／Ｍｇ＝ｘ／ｙ以上が好ましく、Ｎａ／Ｍｇ＝１〜２０がより好ましく、Ｎａ／Ｍｇ＝１．２〜１５が更に好ましく、Ｎａ／Ｍｇ＝１．５〜１２が特に好ましい。Ｎａ／Ｍｇ＝１未満だとＮａによる結晶成長促進の効果が得られず平均粒子径を大きく制御することはできず、Ｎａ／Ｍｇ＝２０より大きいと平均粒子径が大きくなりすぎて製品の外観不良が生じる。前記範囲内であると、Ｎａによる結晶成長促進の効果が適度に得られ平均粒子径を大きく制御することができる。
【００４１】
本発明の熱伝導性フィラーの製造方法において、ナトリウム化合物とマグネシウム化合物とを反応させて、アイテライト及びタイチャイトからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む化合物を生成することが好ましい。これにより、平均粒子径を比較的大きく制御できるため、容易に熱伝導性を向上させることができるとともに、成型加工性も向上できる。
【００４２】
アイテライトを含む化合物を生成する場合は、ナトリウム化合物及びマグネシウム化合物として、前述の化合物を制限なく用いることができるが、炭酸塩化合物を含むように選択されることが好ましい。また、タイチャイトを含む化合物を生成する場合は、ナトリウム化合物及びマグネシウム化合物として、前述の化合物を制限なく用いることができるが、炭酸塩及び硫酸塩化合物を含むように選択されることが好ましい。
【００４３】
本発明の熱伝導性フィラーの製造方法において、前記ナトリウム化合物として、硫酸ナトリウムを添加することでタイチャイトを含む化合物を生成することが好ましい。これにより、平均粒子径を容易に大きく制御できるため、所望レベルの特性を満たす熱伝導性フィラーを効率良く得ることができる。
【００４４】
前記反応工程での仕込み時の固液比（固体：液体の比率）は、反応が行える比率であれば特に限定されないが、反応促進の観点から、固体：液体＝５：９５〜９０：１０が好ましく、固体：液体＝２０：８０〜７０：３０がより好ましい。各原料を過剰に投入すると、反応が不均一となり粒子径にばらつきが生じることがある。前記範囲内であると、結晶成長が促進されるため、平均粒子径が大きくなるよう容易に制御可能である。
【００４５】
各原料を添加する際、均一性確保のため、ナトリウム化合物とマグネシウム化合物とを撹拌しながら混合するが、その後のナトリウム化合物とマグネシウム化合物とを加熱により反応させる反応工程では、平均粒子径を大きく制御するため、基本的には撹拌せずに静置する方が好ましい。なお、均一性を確保するため、反応工程中に撹拌することは可能である。反応温度としては、特に限定されないが、１０〜２００℃が好ましく、５０〜１８０℃がより好ましく、７０〜１５０℃がさらに好ましい。また、反応時間としては、特に限定されないが、０．１〜１２０時間が好ましく、２〜７２時間がより好ましく、４〜２４時間がさらに好ましい。このような範囲の反応温度と反応時間により、反応性を高めることができるため、結晶成長を促進させることができ、平均粒子径を容易に大きくできる。
【００４６】
アイテライトを含む化合物を生成するためには常圧で反応させることが好ましいが、タイチャイトを含む化合物を生成するためには後述のような水熱処理を行うことが好ましい。水熱処理方法は、特に限定されないが、通常、オートクレーブ等の耐熱容器中において行う。水熱処理温度は、特に限定されないが、１００℃〜２００℃が好ましく、１０５℃〜１８０℃がより好ましい。水熱処理温度がこの範囲であると、結晶が適度に成長して、凝集粒子が生成せずに分散が良くなるとともに、平均粒子径が適度に大きくなり、熱伝導性を効率良く向上できる。水熱処理時間は、特に限定されないが、０．１〜２４時間が好ましく、１〜２０時間がより好ましく、３〜１８時間がさらに好ましい。水熱処理時間がこの範囲であると、結晶成長及び平均粒子径を適切な範囲に制御することができる。また、処理時の容器内圧力は、特に限定されないが、０．１〜１０ＭＰａが好ましい。水熱処理圧力がこの範囲であると、結晶成長及び平均粒子径を適切な範囲に制御することができる。なお、アイテライトと同様に、タイチャイトでの水熱処理工程でも、平均粒子径を大きく制御するため、基本的には撹拌せずに静置する方が好ましい。なお、均一性を確保するため、水熱処理工程中に撹拌することは可能である。
【００４７】
反応工程後に得られたスラリーは真空ろ過して、熱伝導性フィラーを含む固形物（ケーキ）とろ液に分離して、固形分に対し２０倍以上の水で十分洗浄することが好ましい。水洗の回数には特に制限はない。これにより、スラリー中に含まれる水溶性不純物を取り除くことができ、熱伝導性をより安定させることができる。水洗後の固形物は、オーブン等で１００〜１５０℃で、１〜２４時間乾燥させ、必要に応じて乾燥後の固形分を乾式粉砕することにより、所望の熱伝導性フィラーを得ることができる。
【００４８】
本発明の製造方法は、上記した工程以外の工程を含んでいても良い。例えば、反応工程後、必要に応じて前述のような表面処理剤を公知の方法で表面処理する工程（表面処理工程）を含んでいても良い。
【００４９】
＜樹脂組成物＞
本発明における樹脂組成物は、熱伝導性フィラーを樹脂等に配合した樹脂組成物である。樹脂としては、用途などに応じて公知のものを適宜設定することができるが、例えば、ポリエチレン（直鎖状ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン）、ポリプロピレン（ホモポリプロピレン、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体や、プロピレンと他の少量のαオレフィンとの共重合体）、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン系エラストマー、ポリブタジエン、イソプレン、エチレンープロピレン系ゴム、エチレン−プロピレン系ゴム等のポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミドがある。無機材料との親和性の観点から、ポリオレフィンが好ましい。なお、これらの樹脂は単独又は複数で用いることも可能である。
【００５０】
上記樹脂組成物では、樹脂１００重量部に対し、本発明の熱伝導性フィラーを１０〜５００重量部配合しており、好ましくは５０〜４００重量部、より好ましくは１００〜３５０重量部、更に好ましくは１５０〜３５０重量部配合する。本発明の熱伝導性フィラーは、平均粒子径を比較的大きくするよう制御されており、樹脂等に高充填することが可能となるため、熱伝導性を向上できる。なお、本発明の熱伝導性フィラーは、他の熱伝導性フィラーと組み合わせても使用できる。その際、本発明の熱伝導性フィラーと他の熱伝導性フィラーとの総重量部が、上記範囲となるように調製して使用することも可能である。
【００５１】
上記樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分以外に他の添加剤を配合してもよい。このような添加剤としては、例えば酸化防止剤、帯電防止剤、顔料、発泡剤、可塑剤、充填剤、補強剤、難燃剤、架橋剤、光安定剤、紫外線吸収剤、潤滑剤、滑剤、老化防止剤、耐候剤、着色剤、硬化促進剤等が挙げられる。これらの添加剤は、１種及び２種以上配合しても良い。上記他の添加剤の配合量は、本発明の効果を損なわなければ良いとの観点から特に限定されないものの、上記樹脂１００重量部に対し、０．１〜１０重量部配合するのが好ましい。
【００５２】
熱伝導性フィラーと樹脂等との混合や充填は、公知の混練方法や充填方法により得ることができ、例えばロール混練機、バンバリーミキサー、ニーダー、単軸混練機、２軸混練機、遠心式混練機、公転自転式混練機などによって均一に混合される。脱泡効果を付加した装置を用いて樹脂組成物中の気泡を除去しながら混練することもできる。得られた樹脂組成物は、加熱処理又は電子線、紫外線処理等の種々の方法で架橋反応を施してもよい。架橋方法としては化学架橋法、電子線架橋、シラン架橋法などがあげられる。
【００５３】
＜成形体＞
成形体は、前記樹脂組成物を含む。このような成形体は、樹脂等に所定量の熱伝導性フィラー等を配合して樹脂組成物とした後、公知の成形方法により得ることができる。このような成形方法としては、押出成形機、射出成形機、ブロー成形機、プレス成形機、カレンダー成形機等、積層成形、ドクターブレード法等で成形される。また得られた成形体は、加熱処理又は電子線、紫外線処理等の種々の方法で架橋反応を施してもよい。架橋方法としては化学架橋法、電子線架橋、シラン架橋法などがあげられる。
【００５４】
本発明の成形体は、各種用途に応じて、フィルム状、シート状等の種々の形態で用いることができる。
【００５５】
成形体には、前記熱伝導性フィラーを含む樹脂組成物が配合されているので、熱伝導性が高いだけでなく、耐水性、軽量性及び成型加工性の全てがバランス良く向上できる。このような成形体は熱伝導性、耐水性、軽量性及び成型加工性が求められる各種用途に用いることができ、例えば、自動車等のエンジン回り部材、太陽光発電システムのモジュール回り部材、ＬＥＤ照明機器回り部材、携帯電話等の電池回り部材、情報端末やパソコン等における半導体、集積回路、配線板のような電子部品のハウジングやＩＣ封止材などの用途に用いることができる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５７】
［評価方法］
実施例及び比較例で得られたフィラー、樹脂組成物及びシート状成形体について、以下（１）〜（６）のような分析を行った。各分析結果を表１及び図１〜３に示す。
【００５８】
（１）Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）
フィラーについて、Ｘ線回折装置（株式会社リガク、ＲＩＮＴ−２５００）ＣｕのＫアルファ線、４０ｋＶ、５０ｍＡ）を用いて、走査間隔は０．０１°、走査速度は４．０°／ｍｉｎで１０〜６０°の範囲で測定した。
【００５９】
（２）湿式粒度分布の平均粒子径
前処理として、フィラー２．０ｇを１００ｍｌビーカーに入れて、全量５０ｍｌになるまでソルミックスを加えて、超音波ホモジナイザー（トミー精工社製  ＵＤ−２０１）で３分間分散させた。分散終了後、直ぐに循環器（ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ社製  Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＶＳＲ）に全量を加えて、粒度分析計（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製  Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＨＲＡ）で湿式粒度分布を求めた。湿式粒度分布の累積５０％の粒子径を平均粒子径とした。
【００６０】
（３）真密度の測定
ＪＩＳ Ｒ９３０１−１−２−１に準拠して、ピクノメーター法による真密度を測定した。
【００６１】
（４）熱伝導率の測定
ＡＳＴＭ−Ｅ１５０３に準拠して、後述の手順に従ってシート状成形体を作製して、熱伝導率を測定した。
【００６２】
（５）耐水性試験
シート状成形体を４０℃の水に４８時間浸漬させた後、取り出してキッチンペーパーで水分を拭き取った。その後室温で２４時間乾燥させ、前記（４）の測定方法に従い、浸漬後の熱伝導率を測定して、耐水性評価を行った。
【００６３】
○：浸水前後で熱伝導率をほぼ維持できている
×：浸水後に熱伝導率が大きく低下する
【００６４】
（６）ＭＦＲ（メルトフローレート）の測定
ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準拠して、メルトインデクサー（株式会社東洋精機製作所メルトインデックサＧ−０１）を用いて温度１６０℃、荷重２１１．８ Ｎの条件で吐出量を測定して、樹脂組成物のＭＦＲを算出した。
【００６５】
［１．熱伝導性フィラーの調製］
［実施例１］
３００ｍＬ容量のガラス製容器に、原料仕込みのモル比がＭｇ：Ｎａ＝1：３．８となるように、塩基性炭酸マグネシウム（神島化学工業株式会社製  炭酸マグネシウム金星）２９．２ｇ、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）５０．８ｇ、及び炭酸水素ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）２０．２ｇを添加して、上水１００ｇを加えた。室温で１分間攪拌して均一になるよう混合した後、撹拌をせずに８０℃で１２時間反応を行った。反応後に得られたスラリーをヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の上水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、乾燥品をフィラーとした。なお、得られたフィラーはＸ線回折測定（ＸＲＤ）でアイテライト単相であることを確認した（図１）。
【００６６】
［実施例２］
実施例１において、反応工程中の条件を表１のように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でフィラーを調製した。なお、得られたフィラーはＸ線回折測定（ＸＲＤ）でアイテライト単相であることを確認した。
【００６７】
［実施例３］
実施例１において、表１のように、さらに塩化ナトリウム（キシダ化学株式会社、特級）を添加して原料仕込みのモル比がＭｇ：Ｎａ＝１：４．０となるようにしたこと以外は、実施例１と同様の方法でフィラーを調製した。なお、得られたフィラーはＸ線回折測定（ＸＲＤ）でアイテライト単相であることを確認した。
【００６８】
［実施例４］
実施例１において、表１のように、さらに硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）を添加して原料仕込みのモル比がＭｇ：Ｎａ＝１：４．９となるようにしたこと以外は、実施例１と同様の方法でフィラーを調製した。なお、得られたフィラーはＸ線回折測定（ＸＲＤ）でアイテライトとタイチャイトとの混合相であることを確認した（図２）。
【００６９】
［実施例５］
３Ｌ容量のＴｉ製オートクレーブ容器に、原料仕込みのモル比がＭｇ：Ｎａ＝１：６となるように、硫酸マグネシウム７水和物（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１３１．５ｇ、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１４１．３ｇ、及び硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１１３．６ｇを加え、上水を用いて最終液量が１６００ｍＬとなるようメスアップした。室温で１分間攪拌して均一になるよう混合した後、オートクレーブ装置に入れて、２５０ｒｐｍで撹拌しながら、密閉状態で１２０℃、１２時間保持して、水熱条件下で反応させた。この時の昇温速度は６０℃／時間であった。その後、容器内が室温になるまで放冷し、反応後に得られたスラリーを取り出して、ヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の上水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、乾燥品をフィラーとした。なお、得られたフィラーはＸ線回折測定（ＸＲＤ）でタイチャイト単相であることを確認した（図３）。
【００７０】
［比較例１］
中国製マグネシアクリンカーをフィラーとして用いた。
【００７１】
［２．樹脂組成物及び成形体の調製］
低密度ポリエチレン樹脂（以下、ＬＤＰＥ樹脂ともいう、日本ユニカー株式会社製（株式会社ＮＵＣ）、ＮＵＣ−８０００）１００重量部に対して、実施例及び比較例の各フィラーを３００重量部、酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製「イルガノックス１０１０」）を０．３重量部配合し、ラボプラストミル（東洋精機製）を用いて、１６０℃で１５分間、回転数４０ｒｐｍで溶融混練して樹脂組成物を調製した。さらに樹脂組成物を１６０℃でプレス成型して、厚み1ｍｍのシート状の成型体を調製した。
【００７２】
【表１】
0006410675.tif 000002
【００７３】
実施例１〜５においては、熱伝導率をある程度以上にコントロールできたとともに、水への浸漬前後で熱伝導率をほぼ維持できており、耐水性を向上できた。また、真密度が比較的低く、高充填して樹脂等へ混練しても軽量化に寄与でき、ＭＦＲが比較的高いため、樹脂等との混練の際も粘度が上昇することなく成型加工性に優れる熱伝導性フィラーを調製できた。一方、比較例１では、浸水前の熱伝導率は高いものの、浸水後は水酸化マグネシウムが生じることから熱伝導率は大幅に低下した。また、真密度が高く、ＭＦＲが低く、樹脂等と混練した際粘度が上昇してしまった。なお、文献値ではあるが、アイテライト及びタイチャイトのモース硬度は３．５であり、アルミナ（モース硬度９）や酸化マグネシウム（モース硬度４．０）等に比べて低い値であるため、熱伝導性フィラーとして適切な硬度を有する。
【図１】
0006410675.tif 000003
【図２】
0006410675.tif 000004
【図３】
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