(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維径が５μｍ以上１０μｍ未満の範囲にあり、平均繊維径に対する繊維径分散度の比が０．０５〜０．２でありそして繊維長が２０〜６，０００μｍの範囲にある第１ピッチ系炭素短繊維および
平均繊維径が１０μｍ以上２０μｍ以下の範囲にあり、平均繊維径に対する繊維径分散度の比が０．０５〜０．２でありそして繊維長が２０〜６，０００μｍの範囲にある第２ピッチ系炭素短繊維
の混合物からなり、そして第１ピッチ系炭素短繊維対第２ピッチ系炭素短繊維の重量比が１：９９〜９９：１の範囲にある、ことを特徴とするピッチ系炭素短繊維混合物。
【請求項２】
第１ピッチ系炭素短繊維および第２ピッチ系炭素短繊維の真密度がいずれも１．５〜２．５ｇ／ｃｃの範囲にある請求項１に記載のピッチ系炭素短繊維混合物。
【請求項３】
第１ピッチ系炭素短繊維および第２ピッチ系炭素短繊維の繊維軸方向の熱伝導率がいずれも２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１または２に記載のピッチ系炭素短繊維混合物。
【請求項４】
第１ピッチ系炭素短繊維および第２ピッチ系炭素短繊維の少なくとも一方が結晶子の六角網面方向のサイズが５ｎｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載のピッチ系炭素短繊維混合物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のピッチ系炭素短繊維混合物およびマトリクス樹脂からなり、そして両者の合計に対し該ピッチ系炭素短繊維混合物が３〜６０容積％を占める、ことを特徴とする炭素繊維強化樹脂成形体。
【請求項６】
マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー樹脂である請求項５に記載の炭素繊維強化樹脂成形体。
【請求項７】
熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂または熱硬化型の変性ポリフェニレンエーテル樹脂である請求項６に記載の炭素繊維強化樹脂成形体。
【請求項８】
熱可塑性樹脂がポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエポキシエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドまたはこれらポリマーそれぞれの共重合体である請求項６に記載の炭素繊維強化樹脂成形体。
【請求項９】
熱可塑性エラストマー樹脂がポリエステルエラストマーである請求項６に記載の炭素繊維強化樹脂成形体。
【請求項１０】
ポリエステルエラストマーがハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体である請求項９に記載の炭素繊維強化樹脂成形体。
【請求項１１】
厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の平板である請求項５〜１０のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂成形体。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂成形体を有する電子部品用放熱板。
【請求項１３】
請求項５〜１１のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂成形体を有する熱交換器。
【請求項１４】
請求項５〜１１のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂成形体の電子部品用放熱体としての使用。
【請求項１５】
請求項５〜１１のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂成形体の熱交換体としての使用。
【請求項１６】
ピッチ系炭素繊維マットおよび
平均繊維径が１〜２０μｍの範囲にあり、平均繊維径に対する繊維径分散度の比が０．０５〜０．２０でありそして繊維長が２０〜６，０００μｍの範囲にあるピッチ系炭素短繊維
からなり、上記ピッチ系炭素繊維マットの空隙中に上記ピッチ系炭素短繊維が分散しておりそして上記ピッチ系炭素繊維マット対上記ピッチ系炭素短繊維の重量比が３０：７０〜９５：５の範囲にある、
ことを特徴とするピッチ系炭素短繊維を含む炭素繊維マット。
【請求項１７】
ピッチ系炭素繊維マットがそれを構成する炭素繊維がマットを規定する空間中で３次元方向にランダムに分布して形成されている請求項１６に記載の炭素繊維マット。
【請求項１８】
ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維が結晶子の六角網面方向のサイズが５ｎｍ以上である請求項１６または１７に記載の炭素繊維マット。
【請求項１９】
ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維が平均繊維径が１〜２０μｍの範囲にありそして平均繊維径に対する繊維径分散度が０．０５〜０．２の範囲にある請求項１６〜１８のいずれかに記載の炭素繊維マット。
【請求項２０】
ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維およびピッチ系炭素短繊維がいずれも１．５〜２．５ｇ／ｃｃの真密度を有する請求項１６に記載の炭素繊維マット。
【請求項２１】
ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維およびピッチ系炭素短繊維がいずれも２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する請求項１６に記載の炭素繊維マット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維径の異なるピッチ系炭素短繊維の混合物、ピッチ系炭素短繊維を含む炭素繊維マット、それらを含む強化樹脂成形体および当該成形体の用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能の炭素繊維はポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を原料とするＰＡＮ系炭素繊維と、一連のピッチ類を原料とするピッチ系炭素繊維に分類できる。そして炭素繊維は強度・弾性率が通常の合成高分子に比較して著しく高いという特徴を利用し、航空・宇宙用途、建築・土木用途、スポーツ・レジャー用途などに広く用いられている。
近年、省エネルギーに代表されるエネルギーの効率的使用方法が注目されている一方で、高速化されたＣＰＵや電子回路のジュール熱による発熱が問題になっている。これらを解決するためには、熱を効率的に処理するという、所謂サーマルマネジメントを達成できる必要がある。
一般に、炭素繊維は、通常の合成高分子に比較しての熱伝導率が高いが、さらなる熱伝導の向上が検討されている。市販されているＰＡＮ系炭素繊維の熱伝導率は通常２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）よりも小さい。これに対して、ピッチ系炭素繊維は一般にＰＡＮ系炭素繊維に比べて高熱伝導率を達成しやすいと認識されている。
しかし、実際に炭素繊維を熱伝導材として作用させるためには、成形体にした際の熱伝導度を向上させる必要がある。熱伝導を三次元的に等方にするためには、熱伝導を主として担うフィラーが三次元的にネットワークを形成している必要がある。例えばサイズの揃った球体フィラーの場合、成形体中のフィラーのネットワークは分散状態にも依存するが、均一な分散となった場合、パーコレーション的な挙動となる。したがって、十分な熱伝導性や電気伝導性を得るためには一定以上のフィラーの添加量が必要になる。ところが、成形体を形成する手法においては、媒質とフィラーを一定以上の濃度で分散することが非常に困難なことが多い。また、従来から用いられている繊維を織物状にしてマトリクスと複合材化した複合材は面内の熱伝導率は向上しているものの、厚み方向の熱伝導は、炭素繊維のネットワーク形成が十分にできないために良好であるとは言い難い状態であった。
【０００３】
このような背景のため、抜本的に熱伝導率を改善しようとする試みが多数なされている。特許文献１には、一方向に引き揃えた炭素繊維に黒鉛粉末と熱硬化性樹脂を含浸した機械的強度の高い熱伝導性成形品が開示されている。また、特許文献２には、炭素繊維の物性の向上で熱伝導度等の物性を向上させることが開示されているが、成形体の熱物性の明確な性能向上に関しては不明である。
上記のように、炭素繊維の高熱伝導率化という観点では開発が進みつつある。しかし、サーマルマネジメントの観点からは成形体としての熱伝導性が高くなっていることが必要とされてきた。そこで、適切な熱伝導率を有する炭素短繊維を成形体中で最適な熱伝導を示すように制御できることあるいは適切な熱伝導率を有し、さらに成形体中の炭素繊維含有率を高めることができる炭素繊維強化材、および三次元的な熱伝導性が向上し機械特性に優れる炭素繊維強化複合材料が強く望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１７５９３号公報
【特許文献２】
特開平２−２４２９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、成形体中に高充填率で分散できそして熱伝導率の高い成形体を与えることのできる、ピッチ系炭素短繊維混合物を提供することにある。
本発明の他の目的は、成形体中に高充填率で分散できそして熱伝導率の高い成形体を与えることのできる、ピッチ系炭素繊維マットを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記ピッチ系炭素短繊維混合物またはピッチ系炭素繊維マットを含む炭素繊維強化樹脂成形体を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記炭素繊維強化樹脂成形体の電子部品用放熱体あるいは熱交換器への使用を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第１に、
平均繊維径が５μｍ以上１０μｍ未満の範囲にあり、平均繊維径に対する繊維径分散度の比が０．０５〜０．２でありそして繊維長が２０〜６，０００μｍの範囲にある第１ピッチ系炭素短繊維および
平均繊維径が１０μｍ以上２０μｍ以下の範囲にあり、平均繊維径に対する繊維径分散度の比が０．０５〜０．２でありそして繊維長が２０〜６，０００μｍの範囲にある第２ピッチ系炭素短繊維
の混合物からなり、そして第１ピッチ系炭素繊維対第２ピッチ系炭素繊維の重量比が１：９９〜９９：１の範囲にある、ことを特徴とするピッチ系炭素短繊維混合物によって達成される。
【０００７】
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第２に、
ピッチ系炭素繊維マットおよび
平均繊維径が１〜２０μｍの範囲にあり、平均繊維径に対する繊維径分散度の比が０．０５〜０．２０でありそして繊維長が２０〜６，０００μｍの範囲にあるピッチ系炭素短繊維
からなり、上記ピッチ系炭素繊維マットの空隙中に上記ピッチ系炭素短繊維が分散しておりそして上記ピッチ系炭素繊維マット対上記ピッチ系炭素短繊維の重量比が３０：７０〜９５：５の範囲にある、
ことを特徴とするピッチ系炭素短繊維を含む炭素繊維マットによって達成される。
【０００８】
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第３に、
本発明の上記ピッチ系炭素短繊維混合物およびマトリクス樹脂からなり、そして両者の合計に対し該ピッチ系炭素短繊維混合物が３〜６０容積％を占める、ことを特徴とする炭素繊維強化樹脂成形体によって達成される。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第４に、
上記炭素繊維強化樹脂成形体を有する電子部品放熱板または熱交換器によって達成される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のピッチ系炭素短繊維混合物に用いられるピッチ系炭素繊維について先ず記載する。このピッチ系炭素短繊維としては、例えば、ナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチといった縮合複素環化合物等を原料とするものが好ましい。その中でもナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物が好ましく、特に光学的異方性ピッチ、すなわちメソフェーズピッチが好ましい。これらは、一種を単独で用いても、二種以上を適宜組み合わせて用いてもよいが、メソフェーズピッチを単独で用いることが炭素短繊維の熱伝導性を向上させる上で特に望ましい。
原料ピッチの軟化点はメトラー法により求めることができ、２５０℃以上３５０℃以下が好ましい。軟化点が２５０℃より低いと、不融化の際に繊維同士の融着や大きな熱収縮が発生する。また、３５０℃より高いとピッチの熱分解が生じ糸状になりにくくなる。
原料ピッチはメルトブロー法により紡糸され、その後不融化、焼成、ミリング、篩分け、黒鉛化によってピッチ系炭素短繊維フィラーとなる。以下各工程について説明する。
【００１０】
ピッチ系炭素短繊維の原料となるピッチ繊維の紡糸ノズルの形状は特に制約はないが、好ましくはノズル孔の長さと孔径の比が３よりも小さいもの、更に好ましくは１．５よりも小さいものが用いられる。紡糸時のノズルの温度も特に制約はなく、安定した紡糸状態が維持できる温度、即ち、紡糸ピッチの粘度が２〜８０Ｐａ・Ｓ、好ましくは５〜３０Ｐａ・Ｓになる温度であればよい。
ノズル孔から出糸されたピッチ繊維は、例えば１００〜３５０℃に加温された毎分１００〜１０，０００ｍの線速度のガスを細化点近傍に吹き付けることによって短繊維化される。吹き付けるガスとしては、例えば空気、窒素、アルゴンを用いることができるが、コストパフォーマンスの点から空気が望ましい。
ピッチ繊維は、金網ベルト上に捕集され連続的なマット状になり、さらにクロスラップされることで一定の目付のウェブとされる。
【００１１】
このようにして得られたピッチ繊維よりなるウェブは、公知の方法で不融化し、７００〜９００℃で焼成される。不融化は、例えば空気、或いはオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素、臭素を空気に添加したガスを用いて２００〜３５０℃で行われる。安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。また、不融化したピッチ繊維は、真空中、或いは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガス中で焼成される。好ましくは常圧下、コストの安い窒素中で実施される。
焼成まで実施したピッチ繊維よりなるウェブは、さらに短繊維化するために、ミリング、篩分けを実施する。ミリングには、例えばビクトリーミル、ジェットミル、高速回転ミル等の粉砕機、切断機等が使用できる。ミリングを効率よく行うためには、ブレードを取付けたロータを高速に回転させることにより、繊維軸に対して直角方向に繊維を寸断する方法が適切である。ミリングによって生じる炭素繊維の平均長さは、ロータの回転数、ブレードの角度等を調整することにより制御できる。さらに、篩により、好ましくは２０〜６，０００μｍ、より好ましくは２０〜１，０００μｍ、さらに好ましくは５０〜５００μｍの長さに分別される。このようなサイズの調整は篩の目の粗さを組み合わせることによって達成することができる。
【００１２】
本発明で用いられるピッチ系炭素短繊維は、上記篩分けを終えた焼成まで実施したピッチ繊維を２，３００〜３，５００℃に加熱して黒鉛化される。黒鉛化は、非酸化性雰囲気で実施される。
次に、本発明で用いられるピッチ系炭素短繊維の形状について述べる。ピッチ系炭素短繊維の長さは、上述した篩分けで決まるが、繊維径及び繊維径の分散は紡糸工程によってほぼ一意的に決定される。そしてピッチ系炭素短繊維の繊維径は紡糸された際の原糸の繊維径より１〜２μｍ小さい値となる。一方、平均繊維径に対する繊維径分散度の比であるＣＶは下記式で定義され、メルトブロー法で作製した原糸の値をそのまま反映する。
【００１３】
【数１】
0004538502.tif 000002
【００１４】
ここで、Ｓ１は繊維径分散度であり、
【００１５】
【数２】
0004538502.tif 000003
【００１６】
は平均繊維径である。
また、Ｓ１は下記式で求められる。
【００１７】
【数３】
0004538502.tif 000004
【００１８】
ここで、Ｄはｎ個の繊維の各繊維径であり、
【００１９】
【数４】
0004538502.tif 000005
【００２０】
はｎ個の繊維径の平均値であり、ｎは繊維の個数である。
【００２１】
本発明では、ピッチ系炭素短繊維を、平均繊維径が５μｍ以上１０μｍ未満の範囲であり、ＣＶが０．０５〜０．２の第１ピッチ系炭素短繊維と平均繊維径が１０μｍ以上２０μｍ以下の範囲であり、ＣＶが０．０５〜０．２の第２ピッチ系炭素短繊維の混合物として得る。
上記の如く、平均繊維径の異なる２種類のピッチ系炭素短繊維の混合物とすることにより、成形体作製時に炭素短繊維の充填率を向上させることができる。そして、平均繊維径が５μｍ以上１０μｍ未満の範囲、より好ましくは６〜９μｍの短繊維と平均繊維径が１０μｍ以上２０μｍ以下の範囲、より好ましくは１１〜１６μｍの短繊維を混合して得られる混合物が成形体の熱伝導率を向上させるために好適である。平均繊維径が５μｍより細い場合は、紡糸直後に作成されるウェブが形態を保持できず生産性が悪い。一方、平均繊維径が２０μｍより太い場合は、ウェブ形状に問題は無いものの、原糸の直径が２１〜２２μｍであることより、不融化にムラが発生しやすく焼成後に繊維同士が融着する割合が高くなり、非常に直径の太いものが発生しやすく好ましくない。ＣＶが５％より小さい繊維は繊維径のランダム性が小さくなり、充填率を向上させる上で好ましくない。また、ＣＶが２０％より大きい繊維は不融化の際に問題となる、太い繊維が多くなりすぎ好ましくない。より好ましくは７〜１５％であり、さらに好ましくは７〜１２％である。
第１および第２ピッチ系炭素短繊維の混合比は、重量で１：９９〜９９：１の範囲とすることができるが、より好ましくは、１０：９０〜９０：１０である。
第１および第２ピッチ系炭素短繊維の真密度は、黒鉛化温度に強く依存するが、いずれも１．５〜２．５ｇ／ｃｃの範囲のものが好ましい。より好ましくは、１．６〜２．５ｇ／ｃｃである。また、第１および第２ピッチ系炭素短繊維の繊維軸方向の熱伝導率は、いずれも、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
【００２２】
また、第１ピッチ系炭素短繊維および第２ピッチ系炭素短繊維の少なくとも一方が結晶子の六角網面方向のサイズが５ｎｍ以上であることが望ましい。六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズは公知の方法によって求めることができ、Ｘ線回折法にて得られる炭素結晶の（１１０）面からの回折線によって求めることができる。結晶子サイズが重要になるのは、熱伝導が主としてフォノンによって担われており、フォノンを発生するのが結晶であることに由来している。結晶子サイズは、より望ましくは、２０ｎｍ以上であり、さらに望ましくは３０ｎｍ以上である。
また、第１および第２ピッチ系炭素短繊維は、表面処理したのちサイジング剤を短繊維に対し０．１〜１５重量％、好ましくは０．４〜７．５重量％添着させてもよい。サイジング剤としては通常用いられる任意のものが使用でき、具体的にはエポキシ化合物、水溶性ポリアミド化合物、飽和ポリエステル、不飽和ポリエステル、酢酸ビニル、水、アルコール、グリコール単独又はこれらの混合物を用いることができる。
次に、本発明の炭素繊維強化樹脂成形体について説明する。
【００２３】
本発明の上記ピッチ系炭素短繊維混合物をマトリクス樹脂と混合して成形体にする際には、公知の手法を用いることができる。
マトリクス樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー樹脂のいずれであってもよい。
熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエポキシエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドまたはこれらポリマーそれぞれの共重合体が用いられる。熱可塑性樹脂としては、より広く、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、フッ素樹脂（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、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、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸類（ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステル）、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、アイオノマー等が挙げられる。そして、熱可塑性樹脂は、一種を単独で用いても、二種以上を適宜組み合わせて用いてもよく、二種以上の熱可塑性樹脂からなるポリマーアロイとして使用してもよい。
【００２４】
熱可塑性エラストマー樹脂としては、例えばポリエステルエラストマーが好ましく、ポリエステルエラストマーとしてはハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体が好ましい。かかるポリエステルエラストマーの融点は、好ましくは１８０℃から２３０℃であり、より好ましくは１９０℃から２１０℃である。また、好ましい弾性率は１，０００ＭＰａ以下である。このような熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は市販品としては帝人化成株式会社製のＴＲ−ＥＫＶ、Ｂ４０３２ＡＴ、Ｂ４０６３ＡＣ、Ｐ４１４０ＤＴ等が挙げられる。特に吸水性が抑制されたＰ４１４０ＤＴやＢ４０３２ＡＴが好ましい。
また、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂の安定性を向上させるために、安定剤等を添加することもできる。
また、熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂または熱硬化型の変性ポリフェニレンエーテル樹脂を挙げることができる。これらは、一種で用いても、二種以上を適宜組み合せて用いてもよい。さらに、マトリクス樹脂としては、炭素繊維強化プラスチック成形体に所望の物性を発現させるために熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を適宜混合して用いることもできる。ピッチ系炭素短繊維混合物とマトリクス樹脂との混合の際には、ミキサー、ブレンダー、ロール、押出機などの混合装置又は混練装置を使用してもよい。そして、成形体作成方法としては、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形法、押出成形法、注型成形法、ブロー成形法などが挙げられる。
【００２５】
ピッチ系炭素短繊維混合物とマトリクス樹脂とを混合して作成される炭素繊維強化樹脂成形体に占めるピッチ系炭素短繊維混合物の体積分率は３〜６０体積％が好ましい。より好ましくは５〜５０体積％である。３体積％より少ない場合は、熱伝導を担う経路が全く作成され難く、炭素繊維添加の意味が無くなる。６０体積％以上の添加では、炭素繊維が成形体から脱離する粉落ちという現象が発生し、成形体の品位が低下する。
本発明の炭素繊維強化樹脂成形体は、成形体としての熱伝導率が高いものが望ましいが、表裏への熱拡散より算出される熱伝導率が、好ましくは１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より望ましくは２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらに望ましくは５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
本願発明の炭素繊維強化プラスチック成形体は、電子部品用放熱板や熱交換器の部品として用いることができる。より具体的には、放熱板、半導体パッケージ用部品、ヒートシンク、ヒートスプレッダー、ダイパッド、プリント配線基板、冷却ファン用部品、ヒートパイプ、筐体等に成形加工して用いることができる。
【００２６】
次に、本発明のピッチ系炭素短繊維を含む炭素繊維マットについて説明する。
本願発明で用いられるピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維の原料としては、前記したピッチ系炭素短繊維混合物のピッチ系炭素短繊維の製造に用いられる原料と同じ原料を用いることができる。原料ピッチはメルトブロー法により紡糸され、その後不融化、焼成によって三次元ランダムマット状炭素繊維となる。以下、各工程について説明する。
前記混合物について記載したと同様の紡糸条件により、原料ピッチから紡糸して得られたピッチ繊維は、金網ベルト上に捕集され連続的な三次元ランダム形状を有するマットになり、さらにクロスラッピングなども好ましく実施しうる。
このようにして得られた三次元ランダム形状を有するピッチ繊維マットは、公知の方法で不融化され、１，０００〜３，５００℃で焼成されて三次元ランダム形状を有するピッチ系炭素繊維マットとなる。
不融化は、空気、或いはオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素、臭素を空気に添加したガスを用いて２００〜３５０℃で達成される。安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。また、不融化したピッチ繊維は、真空中、或いは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガス中で焼成されるが、常圧であり、且つコストの安い窒素中で実施されることが好ましい。焼成温度は、炭素繊維としての熱伝導率を高くするためには、２，３００〜３，５００℃にすることが好ましく、２，５００〜３，５００℃にすることがより好ましい。焼成の際に黒鉛製容器に入れ処理すると、外部からの物理的、化学的作用を遮断でき好ましい。黒鉛製容器は不融化処理を終えたピッチ繊維マットを、所望の量入れることが出来るものであるならば大きさ、形状に制約はないが、焼成中、または冷却中に炉内の酸化性のガス、または炭素蒸気との反応によるピッチ系炭素繊維マットの損傷を防ぐために、フタ付きの気密性の高いものが好まれる。
【００２７】
かくして得られるピッチ系炭素繊維マットはそれを構成する炭素繊維がマットを規定する空間中で３次元方向にランダムに分布して形成されている。ピッチ系炭素繊維マットがこのような構造をとることで、得られる炭素繊維強化複合材料はあらゆる方向に等価に伝熱させうる傾向を示し、本発明の目的を達成させるために好ましい。一方各々の繊維が特定の方向に配向した炭素繊維束（ＵＤ材）を用いて炭素繊維強化複合材料を製造した場合には、特定の方向には熱伝導しやすいが、それ以外の方向については熱伝導が極めて悪いという問題があり好ましくない。
ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維は結晶子の六角網面方向のサイズが５ｎｍ以上であることが望ましい。六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズは公知の方法によって求めることができ、Ｘ線回折法にて得られる炭素結晶の（１１０）面からの回折線によって求めることができる。結晶子サイズが重要になるのは、熱伝導が主としてフォノンによって担われており、フォノンを発生するのが結晶であることに由来している。結晶子サイズは、より望ましくは、２０ｎｍ以上であり、さらに望ましくは３０ｎｍ以上である。
ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維の繊維径は１〜２０μｍであることが好ましい。１μｍ未満の場合には、マットの形状が保持できなくなることがあり生産性が悪い。繊維径が２０μｍを超えると、不融化工程でのムラが大きくなり部分的に融着が起こったりするところが発生する。より望ましくは３〜１７μｍであり、さらに望ましくは５〜１５μｍである。ＣＶ値は、０．２以下であることが望ましい。より望ましくは０．１７以下である。ＣＶ値が０．２を超えると焼成時の形状変化などを起こす可能性があるため好ましくない。
【００２８】
また、ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維の繊維長は０．０１〜１，０００ｍｍであることが好ましい。０．０１ｍｍを下回ると繊維としてのハンドリングが困難になる。一方１，０００ｍｍを超えると繊維の交絡が著しく増大し、やはりハンドリングが困難になる。より好ましくは１〜９００ｍｍ、さらに好ましくは１０〜８００ｍｍである。
本発明でピッチ系炭素短繊維と一緒に用いられる炭素短繊維の原料としてはピッチ系炭素繊維マットの原料として上記したと同じ縮合複素環化合物等が挙げられる。
ピッチ系炭素短繊維の製造方法としては従来から知られている製造方法で得られたピッチ系炭素繊維、また上記ピッチ系炭素繊維マットを粉砕することによっても得られる。
粉砕方法は特に限定されないが、例えばビクトリーミル、ジェットミル、高速回転ミル等の粉砕機、切断機等が好ましく使用され、粉砕を効率よく行うためには、ブレードを取付けたロータを高速に回転させることにより、繊維軸に対して直角方向に繊維を寸断する方法が適切である。粉砕によって生じる炭素繊維の平均長さは、ロータの回転数、ブレードの角度等を調整することにより制御される。さらに、篩により、２０〜６，０００μｍ、より好ましくは、３０〜４，０００μｍ、さらに好ましくは５０〜２，０００μｍの長さに分けられる。このようなサイズの調整は篩の目の粗さを組み合わせることによって達成することができる。また、上記篩分けを終えたピッチ繊維を２，３００〜３，５００℃にさらに加熱し黒鉛化して最終的な炭素短繊維としてもよい。
【００２９】
次に、上記ピッチ系炭素短繊維の形状について述べる。炭素短繊維の長さは、上述した篩分けで決まるが、平均繊維径および繊維径分散度は紡糸工程によってほぼ一意的に決定される。そして炭素短繊維の繊維径は紡糸された際の原糸の繊維径より１〜２μｍ小さい値となる。一方、ＣＶ値は、紡糸された際の原糸の値をそのまま反映する。そして、本発明で用いられる炭素短繊維は、平均繊維径が１μｍ以上２０μｍ以下の範囲でありＣＶが０．０５〜０．２の範囲にあることが必要である。
１μｍ未満の場合には、マットの形状が保持できなくなることがあり生産性が悪い。繊維径が２０μｍを超えると、不融化工程でのムラが大きくなり部分的に融着が起こったりするところが発生する。より望ましくは３〜１７μｍであり、さらに望ましくは５〜１５μｍである。ＣＶ値は、０．２以下であることが望ましい。より望ましくは０．１７以下である。ＣＶ値が０．２を超えると焼成時の形状変化などを起こす可能性があるため好ましくない。
ピッチ系炭素繊維マット対ピッチ系炭素短繊維の混合比は、重量で３０：７０〜９５：５の範囲である。好ましくは、５０：５０〜９０：１０である。ピッチ系炭素繊維マットの混合比が３０重量％未満であると特に厚み方向の熱伝導性が十分に発現せず、９５重量％を超えると充填率が上げられないため好ましくない。
ピッチ系炭素繊維マットの真密度は、焼成温度に強く依存するが、１．５〜２．５ｇ／ｃｃの範囲が好ましく、より好ましくは、１．６〜２．５ｇ／ｃｃである。また、ピッチ系炭素繊維マットを構成するピッチ系炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率は、好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
【００３０】
本発明の好ましい態様としては下記（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を挙げることができる。
（ｉ）ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維が平均繊維径が１〜２０μｍの範囲にありそして平均繊維径に対する繊維径分散度が０．０５〜０．２の範囲にある。
（ｉｉ）ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維およびピッチ系炭素短繊維がいずれも１．５〜２．５ｇ／ｃｃの真密度を有する。
（ｉｉｉ）ピッチ系炭素繊維マットを構成する炭素繊維およびピッチ系炭素短繊維がいずれも２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する。
本発明の上記した、ピッチ系炭素短繊維を含む炭素繊維マット（以下、ピッチ系短繊維強化材ということがある）は、それにマトリックス樹脂を含浸させて得られる炭素繊維強化複合材料を提供することができる。
マトリックス樹脂としては特に限定はなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーのいずれも使用しうるが、形状自由度や生産性の点から熱可塑性樹脂を好ましく使用しうる。
これらの具体例は、前記炭素繊維強化樹脂成形体について記載したものを同じである。
【００３１】
上記炭素繊維強化複合材料中のピッチ系炭素繊維強化材の割合は、好ましくは３〜６０体積％、より好ましくは５〜５０体積％である。ピッチ系炭素繊維強化材の割合が３体積％未満であると所望の熱伝導率を得ることができず、６０体積％を超えると成型が極めて困難となるため好ましくない。
炭素繊維強化複合材料は、複合材料としての熱伝導率が高いものが望ましいが、表裏への熱拡散より算出される熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。より望ましくは２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらに望ましくは５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
上記炭素繊維強化複合材料は、有利には、ピッチ系炭素短繊維をピッチ系炭素繊維マットもしくはマトリックス樹脂中にあらかじめ分散させ、その後マトリックス樹脂をピッチ系炭素繊維マット中に含浸させることにより得られる。
ピッチ系炭素繊維マット、ピッチ系炭素短繊維およびマトリックス樹脂はこれまでに説明したものと同様である。
【００３２】
ピッチ系炭素短繊維のピッチ系炭素繊維マットへの分散の方法としては特に限定はないが、ピッチ系炭素繊維マットへドライブレンドする方法、炭素短繊維を溶剤へ分散させた後に該溶剤へピッチ系炭素繊維マットを浸漬させ、その後溶剤を除去する方法等により実施しうる。
また、炭素短繊維のマトリックス樹脂中への分散の方法としては特に限定はないが、マトリックス樹脂が常温で液状の場合にはミキサー等の混練装置により実施しうる。またマトリックス樹脂が常温で固体の場合には加温により溶融状態として二軸押出機等の混練装置により実施しうる。
炭素繊維強化複合材料を得るための成形方法としては特に限定はなく、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形法、押出成形法、注型成形法、ブロー成形法などが挙げられるが、その他に下記の２つの方法で実施することができる。
第一の方法としては、
上記方法で炭素短繊維をマトリックス樹脂中へ分散し、その後炭素短繊維が分散されたマトリックス樹脂を、ピッチ系炭素繊維マット中へ導入する方法である。
【００３３】
マトリックス樹脂が常温で液状の場合には金型内にあらかじめ仕込まれたピッチ系炭素繊維マットに対し、ＲＩＭ法、ＲＴＭ法などにて導入し、マトリックス樹脂を硬化させることにより、炭素繊維強化複合材料を得ることができる。
またマトリックス樹脂が常温で固体の場合には、上記方法で炭素短繊維をマトリックス樹脂中への分散したのち、金型内にあらかじめ仕込まれたピッチ系炭素繊維マットに対し射出成形することにより炭素繊維強化複合材料を得る事ができる。
また炭素短繊維の分散されたマトリックス樹脂をあらかじめシート状などの形状に加工し、ピッチ系炭素繊維マットと積層させた状態でプレス成形することにより、炭素繊維強化複合材料を得ることができる。
また真空プレス成形時には、ボイドの発生を抑制する目的で真空状態にて成形することが好ましく実施される。
【００３４】
第二の方法としては、
上記方法で炭素短繊維をピッチ系炭素繊維マット中へ分散し、その後マトリックス樹脂をピッチ系炭素繊維マット中へ導入する方法である。
マトリックス樹脂が常温で液状の場合には金型内にあらかじめ仕込まれた炭素短繊維の分散されたピッチ系炭素繊維マットに対し、ＲＩＭ法、ＲＴＭ法などにて導入し、マトリックス樹脂を硬化させることにより、炭素繊維強化複合材料を得ることができる。
またマトリックス樹脂が常温で固体の場合には、金型内にあらかじめ仕込まれた炭素短繊維の分散されたピッチ系炭素繊維マットに対し射出成形する事により炭素繊維強化複合材料を得ることができる。
またマトリックス樹脂をあらかじめシート状などの形状に加工し、炭素短繊維の分散されたピッチ系炭素繊維マットと積層させた状態でプレス成形することにより、炭素繊維強化複合材料を得ることができる。
また真空プレス成形時には、ボイドの発生を抑制する目的で真空状態にて成形することが好ましく実施される。
また、ピッチ系炭素繊維マットおよび／または炭素短繊維は、表面処理したのちサイジング剤を添着させてもよい。
【００３５】
表面処理の方法としては電解酸化などによる酸化処理やカップリング剤やサイジング剤で処理することで、表面を改質させたものでもよい。また、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理的蒸着法、化学的蒸着法、塗装、浸漬、微細粒子を機械的に固着させるメカノケミカル法などの方法によって金属やセラミックスを表面に被覆させたものでもよい。
サイジング剤はピッチ系炭素繊維マットおよび／または炭素短繊維に対し０．１〜１５重量％、好ましくは０．４〜７．５重量％で用いられる。サイジング剤としては通常用いられる任意のものが使用でき、具体的にはエポキシ化合物、水溶性ポリアミド化合物、飽和ポリエステル、不飽和ポリエステル、酢酸ビニル、水、アルコール、グリコール単独又はこれらの混合物を用いることができる。
上記炭素繊維強化複合材料は、電子部品用放熱板あるいは熱交換器に好ましく用いられる。
より具体的には半導体素子や電源、光源などの電子部品が発生する熱を効果的に外部へ放散させるための放熱部材、伝熱部材あるいはそれらの構成材料等として、放熱板、半導体パッケージ用部品、ヒートシンク、ヒートスプレッダー、ダイパッド、プリント配線基板、冷却ファン用部品、ヒートパイプ、筐体等に成形加工して用いることができる。
【００３６】
炭素繊維複合シートの熱伝導率は公知の方法によって測定することができるが、特に炭素繊維複合シートの厚み方向の熱伝導率を向上させることを目的としているので、レーザーフラッシュ法によるのが望ましい。レーザーフラッシュ法では、比熱容量Ｃｐ（Ｊ／ｇＫ）と熱拡散率α（ｃｍ２／ｓｅｃ）を測定し、別に測定した密度ρ（ｇ／ｃｃ）から、熱伝導度λ（Ｗ／ｃｍＫ）をλ＝α・Ｃｐ・ρで求め、単位換算を実施し得ることができる。一般に炭素繊維そのものの熱伝導度は数百Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるが、成形体にすると、欠陥の発生・空気の混入・予期せぬ空隙の発生により、熱伝導率は急激に低減する。よって、炭素繊維複合シートとしての熱伝導率は実質的に１Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超えることが困難であるとされてきた。しかし、本発明では炭素繊維マットを用いることでこれを解決し、炭素繊維複合シートとして１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上にした。より望ましくは、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、さらに望ましくは５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
このようにして得られた炭素繊維強化複合材料は、サーマルマネジメントの用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。ピッチ系炭素短繊維混合物およびそれを用いた成形体については下記（１）〜（６）が適用される。
【００３８】
（１）ピッチ系炭素短繊維の平均繊維径および繊維径分散度は、黒鉛化を経た繊維を走査型電子顕微鏡下８００倍で１０視野撮影し求めた。
（２）炭素繊維の熱伝導率は、焼成後の糸の抵抗率を測定し、特開平１１−１１７１４３号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式（１）より求めた。
Ｋ＝１２７２．４／ＥＲ−４９．４      （１）
ここで、Ｋは炭素繊維の熱伝導率Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ＥＲは炭素繊維の電気比抵抗μΩｍを表す。
（３）成形体の熱伝導率は、１ｍｍ厚みのシート状に成形した炭素繊維強化プラスチック成形品をサンプルとし、レーザーフラッシュ法（ＮＥＴＺＣＨ製ＬＦＡ４４７使用）にて求めた。
（４）ピッチ系炭素短繊維の密度は比重法を用いて求めた。
（５）成形は射出成形にて実施した。
（６）炭素繊維の結晶サイズは、Ｘ線回折に現れる（１１０）面からの反射を測定し、学振法にて求めた。
炭素繊維マットおよびそれを用いた成形体については下記（７）〜（９）および上記（２）、（６）が適用される。
（７）三次元ランダムマット状炭素繊維の直径は、焼成を経た繊維を走査型電子顕微鏡下８００倍で任意の１０視野を抽出して撮影し求めた。
（８）三次元ランダムマット状炭素繊維の糸長は、焼成を経た繊維を抜き取り測長器で測定した。
【００３９】
実施例１
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。このピッチの光学的異方性割合は１００％、軟化点が２８５℃であった。直径０．２ｍｍφの孔のキャップを使用し、スリットから加熱空気を毎分５，０００ｍの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均直径１０μｍのピッチ系短繊維を作製した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付２５０ｇ／ｍ２のピッチ系短繊維からなるウェブとした。
このウェブを空気中で１７０℃から２９５℃まで平均昇温速度７℃／分で昇温して不融化を行った。不融化したウェブを８００℃で焼成した後、ミリングし、５０〜５００μｍ長に篩い分けを行った。その後、非酸化性雰囲気としたアチソン炉で３，０００℃まで加熱することで黒鉛化した。平均繊維径は８．５μｍ、ＣＶは１５％であった。これをピッチ系炭素短繊維Ａとした。熱伝導度は４８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
同様に、溶融ピッチを牽引して平均直径１３μｍのピッチ系短繊維を作製した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付３００ｇ／ｍ２のピッチ系短繊維からなるウェブとした。このウェブを空気中で１７０℃から２９５℃まで平均昇温速度５℃／分で昇温して不融化を行った。不融化したウェブを８００℃で焼成した後、ミリングし、５０〜５００μｍ長に篩分けを行った。その後、非酸化性雰囲気としたアチソン炉で３，０００℃まで加熱することで黒鉛化した。平均繊維径は１１．５μｍ、ＣＶは１３％であった。これをピッチ系炭素短繊維Ｂとした。熱伝導度は４８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
ピッチ系炭素短繊維ＡとＢを重量比で５０：５０で混合したピッチ系炭素短繊維混合物を作製した。混合物の密度は、２．０ｇ／ｃｃであった。
当該混合物をポリカーボネート樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形にて平板を作製した。平板の厚み方向の熱伝導率は１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４０】
実施例２
実施例１で作製した炭素短繊維ＡとＢを重量比で３０：７０で混合したピッチ系炭素短繊維混合物を作製し、ポリカーボネート樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形で平板を作製した。混合物の密度は、２．０ｇ／ｃｃであり、平板の厚み方向の熱伝導率は１．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４１】
実施例３
実施例１で作製した炭素短繊維ＡとＢを重量比で７０：３０で混合したピッチ系炭素短繊維混合物を作製し、ポリカーボネート樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形で平板を作製した。混合物の密度は、２．０ｇ／ｃｃであり、平板の厚み方向の熱伝導率は１．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４２】
実施例４
実施例１で作製した炭素短繊維ＡとＢを重量比で５０：５０で混合したピッチ系炭素短繊維混合物を作製し、ポリフェニレンスルフィド樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形で平板を作製した。混合物の密度は、２．０ｇ／ｃｃであり、平板の厚み方向の熱伝導率は３．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００３９】
実施例５
実施例１で作製した炭素短繊維ＡとＢを重量比で３０：７０で混合したピッチ系炭素短繊維混合物を作製し、ポリフェニレンスルフィド樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形で平板を作製した。混合物の密度は、２．０ｇ／ｃｃであり、平板の厚み方向の熱伝導率は３．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４３】
実施例６
実施例１で作製した炭素短繊維ＡとＢを重量比で７０：３０で混合したピッチ系炭素短繊維混合物を作製し、ポリフェニレンスルフィド樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形で平板を作製した。混合物の密度は、２．０ｇ／ｃｃであり、平板の厚み方向の熱伝導率は２．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４４】
比較例１
実施例１で作製した炭素短繊維Ａのみをピッチ系炭素短繊維とし、ポリカーボネート樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形で平板を作製した。炭素短繊維Ａの密度は、２．０ｇ／ｃｃであり、平板の厚み方向の熱伝導率は０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４５】
比較例２
実施例１で作製した炭素短繊維Ｂのみをピッチ系炭素短繊維とし、ポリフェニレンスルフィド樹脂に対して体積比率で３０％添加し、射出成形で平板を作製した。炭素短繊維Ｂの密度は、２．０ｇ／ｃｃであり、平板の厚み方向の熱伝導率は０．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４６】
実施例７
実施例１で作製した平板をポリカーボネートのみで作成した筐体の替りにし、熱源として８０℃に加熱したステンレスの塊を入れたところ、内部温度の上昇が抑制されたのを確認した。
【００４７】
実施例８
実施例４で作製した平板をポリカーボネートのみで作成した筐体の替りにし、熱源として８０℃に加熱したステンレスの塊を入れたところ、内部温度の上昇が抑制されたのを確認した。
【００４８】
実施例９
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。このピッチの光学的異方性割合は１００％、軟化点が２８５℃であった。直径０．２ｍｍφの孔のキャップを使用し、スリットから加熱空気を毎分５，０００ｍの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均直径１１μｍのピッチ系短繊維を作製した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付２５０ｇ／ｍ２の三次元ランダム形状を有するピッチ繊維マットとした。
このピッチ繊維マットを空気中で１７０℃から３００℃まで平均昇温速度５℃／分で昇温して不融化を行った。不融化したピッチ繊維マットを３，０００℃で焼成して三次元ランダム形状を有するピッチ系炭素繊維マットＡを得た。ピッチ系炭素繊維マットＡを構成するピッチ系炭素繊維の平均繊維径は９μｍ、ＣＶは１８％であった。平均繊維長は１００ｍｍであった。結晶子サイズは４６ｎｍであった。熱伝導率は５９５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
一方、上記不融化処理の終了したピッチ繊維マットの一部を７００℃で焼成し、その後粉砕装置にて短繊維化し、その後さらに３，０００℃で焼成することにより炭素短繊維Ｂを得た。炭素短繊維Ｂの糸平均繊維径は９μｍ、ＣＶは１８％であった。平均繊維長は０．５ｍｍであった。
次にピッチ系炭素繊維マットＡ１００重量部に対し、炭素短繊維Ｂ５０重量部を用い、ドライブレンドの要領でマットＡの空隙中に炭素短繊維Ｂを分散させピッチ系炭素繊維強化材を得た。
次にマトリックス樹脂として（株）三洋化成製マレイン酸変性ポリプロピレンフィルムを用い、ピッチ系炭素繊維強化材を成形体の体積比率として４０％になるようにセットし、北川精機（株）製真空プレス機にて、内のり６５０ｍｍの金型で１ｍｍ厚になるようにプレス成形を実施した。成形された炭素繊維強化複合材の熱伝導率を測定したところ、５．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４９】
実施例１０
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。このピッチの光学的異方性割合は１００％、軟化点が２８５℃であった。直径０．２ｍｍφの孔のキャップを使用し、スリットから加熱空気を毎分４，８００ｍの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均直径１２μｍのピッチ系短繊維を作製した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付２５０ｇ／ｍ２の三次元ランダム形状を有するピッチ繊維マットとした。
このピッチ繊維マットを空気中で１７０℃から３００℃まで平均昇温速度５℃／分で昇温して不融化を行った。不融化したピッチ繊維マットを３，０００℃で焼成して、三次元ランダム形状を有するピッチ系炭素繊維マットＡを得た。ピッチ系炭素繊維マットＡを構成するピッチ系炭素繊維の平均繊維径は１０μｍ、ＣＶは１９％であった。平均繊維長は１５０ｍｍであった。結晶子サイズは４７ｎｍであった。熱伝導率は６１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
一方、上記不融化処理の終了したピッチ繊維マットの一部を７００℃で焼成し、その後粉砕装置にて短繊維化し、その後さらに３，０００℃で焼成することにより炭素短繊維Ｂを得た。炭素短繊維Ｂの平均繊維径は１０μｍ、ＣＶは１９％であった。平均繊維長は０．２ｍｍであった。
【００５０】
次にマトリックス樹脂として帝人化成（株）製ポリカーボネート樹脂を用い、製膜用ダイの具備された二軸押出機を用いてポリカーボネート樹脂１００重量部に対してと炭素短繊維Ｂ２０重量部を溶融混練したのち、フィルム状成形物とした。
次に上記方法にて得られた炭素短繊維Ｂを含むポリカーボネートフィルムおよび帝人化成（株）製ポリカーボネートフィルムおよびピッチ系炭素繊維強化材を用い、ピッチ系炭素繊維強化材として使用されるピッチ系炭素繊維マットと炭素短繊維の重量比を１００重量部：５０重量部とし、炭素繊維強化材を成形体の体積比率として４５％になるようにセットし、北川精機（株）製真空プレス機にて、内のり６５０ｍｍの金型で１ｍｍ厚になるようにプレス成形を実施した。成形された炭素繊維強化複合材の熱伝導率を測定したところ、６．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００５１】
比較例３
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。このピッチの光学的異方性割合は１００％、軟化点が２８５℃であった。直径０．２ｍｍφの孔のキャップを使用し、スリットから加熱空気を毎分５，０００ｍの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均直径１０μｍのピッチ系短繊維を作製した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付２５０ｇ／ｍ２の三次元ランダム形状を有するピッチ繊維マットとした。
このピッチ繊維マットを空気中で１７０℃から２９５℃まで平均昇温速度７℃／分で昇温して不融化を行った。不融化した三次元ランダムマットを８００℃で焼成した。焼成後のピッチ系炭素繊維マットを構成するピッチ系炭素繊維の平均繊維径は９μｍ、ＣＶは１８％であった。平均繊維長は４０ｍｍであった。結晶子サイズは３ｎｍであった。熱伝導率は、３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
マトリックス樹脂として（株）三洋化成製マレイン酸変性ポリプロピレンフィルムを用い、ピッチ系炭素繊維強化材を成形体の体積比率として３０％になるようにセットし、北川精機（株）製真空プレス機にて、内のり６５０ｍｍの金型で１ｍｍ厚になるようにプレス成形を実施した。成形された炭素繊維強化複合材の熱伝導率を測定したところ、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であり、熱伝導率の小さい値となった。
【００５２】
比較例４
実施例９で炭素繊維強化複合材の替りにマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂単体を成形体にし熱伝導率を測定したところ１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であった。