(57)【要約】【課題】優れた制振性と熱伝導性の両方を併せ持つ、樹脂シート材料及び、該樹脂シート材料を金属板と接合した樹脂金属接合シートを提供する。【解決手段】  本発明の樹脂シートは、熱伝導性繊維とゴム状樹脂とにより構成される湿式抄造体を成形して得られる樹脂シートであって、この樹脂シートの空隙率を３０％以下とするものである。  また、本発明の樹脂金属接合シートは、上記樹脂シートの少なくとも片面に、金属板を接合するものである。【選択図】無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性繊維とゴム状樹脂とにより構成される湿式抄造体を成形して得られる樹脂シートであって、
該樹脂シートの空隙率を３０％以下としたことを特徴とする樹脂シート。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂シートの少なくとも片面に、金属板が接合されてなることを特徴とする樹脂金属接合シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた制振性と熱伝導性をあわせもつ樹脂シート及び樹脂金属接合シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器や精密機器、家電の分野において、振動対策、熱対策の必要性が益々高まっている。すなわち、これらの機器に搭載されているハードディスクやＤＶＤなどは、その高性能化に伴って、高速回転化が進み、これによる振動増加が、騒音や画質の劣化に影響を及ぼし、また、発熱量の増加が、部品の寿命を短くする要因となっている。
【０００３】
これに対して、従来、振動対策としては、例えばアスファルトや樹脂などの粘弾性材料を、振動発生部品と支持板や筐体との間に挟み、発生する振動を低減させる方法がとられていた。
【０００４】
また、熱対策としては、例えばカーボン製のシート（特許文献１参照）や窒化ホウ素を含むシート（特許文献２参照）を、熱発生部位と支持板や筐体との間に挟み、筐体等を介して、外部への熱の放散を効率的に行なう方法がとられてきた。
【特許文献１】特開２００４−３６３４３２号公報
【特許文献１】特開２００４−３４７７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の振動対策において用いられるアスファルトや樹脂などの粘弾性材料は、振動を低減する効果は大きいものの、熱を遮断する性質も強く、発熱による部品の温度上昇を抑制することが困難である。
【０００６】
また、上述の熱対策において用いられるカーボン製のシートや窒化ホウ素を含むシートのような熱対策材料は、振動を効果的に低減することが困難であった。
【０００７】
したがって、当該分野では振動と温度上昇の両方を効果的に抑制できる新たな材料が求められていた。
【０００８】
そこで、本発明は、優れた制振性と熱伝導性の両方を併せ持つ、樹脂シート材料及び、該樹脂シート材料を金属板と接合した樹脂金属接合シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の樹脂シートは、熱伝導性繊維とゴム状樹脂とにより構成される湿式抄造体を成形して得られる樹脂シートであって、この樹脂シートの空隙率を３０％以下としたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の樹脂金属接合シートは、上記樹脂シートの少なくとも片面に、金属板が接合されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、優れた制振性と熱伝導性の両方を併せ持つ、樹脂シート材料及び、該樹脂シート材料を金属板と接合した樹脂金属接合シートが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１３】
本発明に係る樹脂シートは、熱伝導性繊維とゴム状樹脂とにより構成される湿式抄造体を成形することによって得られる樹脂シートであって、この樹脂シートの空隙率を３０％以下としたことを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、前記熱伝導性繊維としては、例えば、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素質繊維や、ステンレス繊維、銅繊維、スチールワイヤーなどの金属繊維、炭化ケイ素繊維、石英繊維、アルミナ繊維などの無機繊維を用いることができる。これらの中でも、比重が軽くて抄造成形がしやすく、熱伝導性が優れている炭素質繊維を用いることが好ましく、さらに、炭素質繊維の中でも入手が用意な、ＰＡＮ系炭素繊維、または、ピッチ系炭素繊維を用いることがより好ましい。
【００１５】
前記用いられる熱伝導性繊維の繊維長に関しては特に制限されないが、好ましくは、５０ｍｍ〜０．１ｍｍ、更に好ましくは、３０ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲とすることができる。この範囲よりも繊維長が長いと、繊維が表面に露出し易くシートの表面性が悪くなり、この範囲よりも繊維長が短いと、熱伝導性が悪くなるからである。
【００１６】
また、繊維径に関しても特に制限されないが、好ましくは、１μｍ〜３０μｍ、更に好ましくは、３μｍ〜１５μｍの範囲とすることができる。この範囲よりも繊維径が小さいとシート強度が低下し、この範囲よりも繊維径が大きいとシートの表面性が悪くなる場合があり好ましくないからである。
【００１７】
また、前記ゴム状樹脂としては、室温付近の温度域において、応力を加えて変形させた後、その応力を取り去ると、急速に元の形に戻ることが可能な高分子材料を用いることが好ましい。このようなゴム状樹脂としては、熱可塑系樹脂としては、例えば熱可塑系エラストマーのブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンイソプレンゴム、スチレンブタジエンスチレンゴム、スチレンエチレンブチレンスチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート、アイオノマーなどを用いることができる。また、熱硬化系樹脂としては、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなどの共役ジエン系共重合体をイオウ、過酸化物などで架橋させたもの、エーテル系ウレタンゴム、エステル系ウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、ポリエステル系樹脂をアミン、水酸基、カルボキシル基を有する化合物で架橋させたもの、ポリオレフィンを過酸化物で架橋させたもの、ポリオレフィンの酸変性物をアミン系化合物で架橋させたものなどを用いることができる。
【００１８】
これらの中でも、熱可塑系エラストマーのブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンイソプレンゴム、スチレンブタジエンスチレンゴム、スチレンエチレンブチレンスチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、熱硬化系樹脂の共役ジエン系共重合体をイオウ、過酸化物などで架橋させたものを用いることが振動を効果的に低減できる点で好ましい。
【００１９】
以下、本発明に係る樹脂シートの製造方法について説明する。
【００２０】
まず、少なくとも熱伝導性繊維とゴム状樹脂とからなる湿式抄造体を製造する。ここで、前記湿式抄造体の製造においては、前記ゴム状樹脂以外の他の樹脂を含有するようにしてもよい。
【００２１】
前記湿式抄造体とは、湿式抄造法で得られるマット状成形体をいう。具体的な製造方法としては、例えば、（１）原料となるゴム状樹脂の粉末と熱伝導性繊維とを水性溶液中で攪拌、混合し、この混合液をフィルターメッシュが設けられた抄造容器に流し込んで、水性溶液を濾過し、フィルターメッシュ上に得られたマット状成形体を乾燥する方法、あるいは、（２）原料として、熱伝導性繊維のみを用いて、前記（１）と同様の方法でまずマット状成形体を製造した後、ゴム状樹脂のエマルジョンまたは、ゴム状樹脂と溶媒との混合物を前記マット状成形体の表面にスプレー塗布し、含浸させて乾燥する方法、等を用いることができる。
【００２２】
本発明において、湿式抄造体を製造する理由は、湿式抄造体とすることで繊維長が長い熱伝導性繊維を樹脂と均一に、しかも熱伝導性繊維を高含有量で混合することができるからである。
【００２３】
また、前記（１）の方法により湿式抄造体を製造する場合は、抄造工程で用いる水性溶液として、空気の微小気泡を含む界面活性剤含有水性媒体を用いることが好ましい。抄造工程で、この様な空気の微小気泡を含む界面活性剤含有水性媒体を用いることで、熱伝導性繊維が分散液である水性溶液中で解繊しやすくなり、かつ、比重の異なる樹脂と熱伝導性繊維とをより均一に攪拌できるので、熱伝導性繊維とゴム状樹脂とが極めて均一に分散されたシートの製造が可能となる。
【００２４】
本発明に係る樹脂シートは、上記方法により製造した湿式抄造体を、例えば熱プレス成形に供することで得ることができる。ここで、前記熱プレス成形の条件は、特に制限されないが、一般的にはプレス温度としては、５０〜３００℃、好ましくは８０〜２５０℃、さらに好ましくは９０〜２００℃の範囲で行なうことが好ましい。この範囲よりも温度が低いと、得られるシートの強度が低下したり、空隙率がおおきくなったりするからである。また、この範囲よりも温度が高いと樹脂の分解が生じ好ましくない。
【００２５】
また、前記熱プレス成形の直後に、冷却プレスなどを用いて急冷することが好ましい。熱プレス成形の直後に急冷することで、空隙率を安定して制御することができる為である。
【００２６】
また、本発明の樹脂シートの空隙率は、３０％以下、好ましくは２５％以下、さらに好ましくは２０％以下とする必要がある。この範囲よりも空隙率が大きいと、樹脂シートに通気性が生じ、熱伝導性が低下するためである。
【００２７】
ここで、前記空隙率は、抄造体を製造する際に用いられる熱伝導性繊維の繊維長、抄造体中の繊維含有量、および、熱プレス成形時の圧力等により制御することが可能である。例えば、繊維長が長く、繊維含有量が多く、熱プレス成形圧力が低い場合は、空隙率は高くなり、繊維長が短く、繊維含有量が少なく、熱プレス成形圧力が高い場合は、空隙率は低くなる。
【００２８】
本発明の樹脂シートに用いる熱伝導性繊維とゴム状樹脂の含有量は、特に制限されないが、好ましくは、熱伝導性繊維：ゴム状樹脂＝９０質量部：１０質量部〜１０質量部：９０質量部、さらに好ましくは、熱伝導性繊維：ゴム状樹脂＝８０質量部：２０質量部〜２０質量部：８０質量部とすることが好ましい。この範囲よりも熱伝導性繊維の含有量が多いと制振性が低下するばかりでなく、空隙率が多くなることにより熱伝導性も低下し、この範囲よりもゴム状樹脂の含有量が多いと制振性は向上するが熱伝導性が低下するからである。
【００２９】
本発明に係る樹脂シートの必要とする厚みは、振動を抑えようとする対象物と必要とする制振効果の程度により異なるが、好ましくは、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍ、さらに好ましくは、０．０１ｍｍ〜１５ｍｍとすることが好ましい。この範囲よりも厚みが薄いと、制振効果が低下し、また、この範囲よりも厚みが厚いと熱伝導性が低下するからである。
【００３０】
本発明の樹脂シートは、金属板と接合することで、優れた制振性と熱伝導性を併せ持つ樹脂金属接合材を提供することができる。ここで、前記本発明に用いることができる金属板としては、特に制限はないが、冷延鋼板、熱延鋼板、これらの鋼板に亜鉛や錫、アルミニウムなどをめっきした鋼板、アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板等を用いることが好ましく、これらの中でも、亜鉛めっき鋼板、錫めっき鋼板、アルミニウム板、ステンレス鋼板がさらに好ましい。
【００３１】
本発明の樹脂シートを金属板と接合する方法としては、例えば、（１）前記樹脂シート中に含まれるゴム状樹脂の融点以上に加熱した状態で、前記樹脂シートと金属板とをプレス貼合した後、急冷する方法、あるいは、（２）樹脂シートと金属板との間に各種の接着剤を被覆して貼り合わせる方法、等を用いることができる。
【００３２】
なお、本発明の樹脂シート中には、その性能を損なわない範囲において、様々な添加剤を添加する事ができる。このような添加剤としては、例えば、樹脂シートの熱伝導性向上の目的で用いられる窒化ホウ素粉末、窒化アルミニウム粉末、黒鉛、カーボンブラック、ステンレス粉等があげられる。また、樹脂シートの強度を向上させる目的で用いられる、各種熱可塑性樹脂、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、各種エンジニアリングプラスチック等、あるいは、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、マイカ、タルク、クレー、ケイ酸などがあげられる。
【００３３】
上述した本発明の樹脂シート及び樹脂金属接合シートは、制振性と熱伝導性の両方に優れた特性を有しており、電子機器や精密機器、或いは家電の分野において、振動対策、熱対策の両方が要求される部材に好適に用いることができる。
【実施例１】
【００３４】
以下の本発明例１〜５及び比較例１〜５に示す方法により作成した樹脂シートに関し、その樹脂シートの空隙率及び熱伝導率、さらに、この樹脂シートに金属板を接合して製造した樹脂金属接合シートの制振性の評価として損失係数を測定した結果を表１に示す。
【００３５】
ここで、前記樹脂シートの空隙率及び熱伝導率の測定方法、及び、前記樹脂金属接合シートの製造方法及びその損失係数の測定方法についても以下に示す。
【００３６】
［樹脂シートの空隙率測定方法］
原料の真密度ρ（ｇ／ｃｍ３）、作成した樹脂シートの体積Ｖ（ｃｍ３）、作成した樹脂シートの質量Ｗ（ｇ）から次式により算出する。
空隙率（％）＝（（Ｗ/Ｖ）/ρ−１）×１００
但し、前記原料の真密度ρは、
ρ＝ゴム状樹脂の真密度（ｇ／ｃｍ３）×ゴム状樹脂の含有率（質量％）＋熱伝導性繊維の真密度（ｇ／ｃｍ３）×熱伝導性繊維の含有率（質量％）
［樹脂シートの熱伝導率測定方法］
作成した樹脂シートに関し、ホットディスク法により熱伝導率λを測定した。
なお、前記ホットディスク法は、
『「電子機器部品用放熱材料の高熱伝導化および熱伝導性の測定・評価技術」、技術情報協会発行、２００３年５月２２日発行  第２版、ｐ．２４９〜２６０』
に記載されている方法により、京都電子工業社製ＴＰＡ−５０１型、センサーＲＴＫ−４を用いて測定した。ここで、サンプルは、０．０５Ｎ・ｍの押圧トルクでトルクレンチにより締め付けてセンサーと密着させた。ヒーター電力は０．０２〜０．５Ｗ、加熱時間は５〜１０秒であった。測定は全て２３±２℃の部屋で行った。
【００３７】
［樹脂金属接合シートの製造方法］
冷延鋼板の片面または両面に接着剤としてスチレンブタジエンゴムの水性エマルジョンをおよそ５０μｍ厚で塗布し、その塗布面に作成した樹脂シートを貼り合せ、その上に真鍮板と重り（合計質量１．５ｋｇ）を載せて、室温で３日間放置することで作成した。
【００３８】
［損失係数の測定方法（制振性評価）］
ＪＩＳ_Ｇ_０６０２（１９９３年度版）に示す中央支持定常加振法に準拠し、樹脂金属接合シートの損失係数ηを測定した。
ここで、試験片サイズ：１５０ｍｍ×２５ｍｍ、冷延鋼板の厚さ：０．８ｍｍ、冷延鋼板の損失係数η１：０．０００１０、測定温度：２５℃±２℃とした。
【００３９】
［本発明例１］
界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）２ｇ、水１．５リットルを、５リットルの容器に入れ、１０分間攪拌した。十分な空気の微小気泡が発生した状態で、スチレンエチレンブチレンスチレンゴム粉末（旭化成製タフテックＨ１０４３を液体窒素で凍結粉砕したもの）５０ｇ、ＰＡＮ系炭素繊維（東邦テナックス製  繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍ、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ）５０ｇを添加し、更に１０分間攪拌した。攪拌終了後、この混合物をフィルターメッシュが設けられた３０ｃｍ角の抄造容器に流し込み、真空濾過して、水性溶液を濾別した。得られたマット状成形体は、５０℃で２４時間真空乾燥した後、１８０℃の熱プレスで、３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で３分間プレスしたあと、冷却プレス３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）で急冷し、０．８５ｍｍ厚の樹脂シートを得た。
【００４０】
［本発明例２］
上記［本発明例１］において、界面活性剤を用いなかった以外は同様の方法で樹脂シートを得た。
【００４１】
［本発明例３］
界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）５ｇ、水１．５リットルを、５リットルの容器に入れて、１０分間攪拌した。十分な空気の微小気泡が発生した状態で、ＰＡＮ系炭素繊維（東邦テナックス製  繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍ、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ）５０ｇを添加し、更に１０分間攪拌した。攪拌終了後、フィルターメッシュが備えられた３０ｃｍ角の抄造装置に流し込み、真空濾過して、水性溶液を濾別した。この抄造シート上に、スチレンブタジエンゴムの水性エマルジョン（大日本インキ製、ＰＳ−６１５）を樹脂量が５０ｇとなるように真空吸引しながらスプレー塗布した。得られたマット状成形体は、５０℃で２４時間真空乾燥した後、１８０℃の熱プレスで、３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で３分間プレスしたあと、冷却プレス３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）で急冷し、０．８６ｍｍ厚の樹脂シートを得た。
【００４２】
［本発明例４］
界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）５ｇ、水１．５リットルを、５リットルの容器に入れて、１０分間攪拌した。十分な空気の微小気泡が発生した状態で、ＰＡＮ系炭素繊維（東邦テナックス製  繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍ、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ）５０ｇ、ポリプロピレン粉末（住友化学製ノーブレンＷ１０１を凍結粉砕したもの）３０gを添加し、更に１０分間攪拌した。攪拌終了後、フィルターメッシュが備えられた３０ｃｍ角の抄造装置に流し込み、真空濾過して、水性溶液を濾別した。この抄造シート上に、スチレンブタジエンゴムの水性エマルジョン（大日本インキ製、ＰＳ−６１５）を樹脂量が２０ｇとなるように真空吸引しながらスプレー塗布した。得られたマット状成形体は、５０℃で２４時間真空乾燥した後、１８０℃の熱プレスで、３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で３分間プレスしたあと、冷却プレス３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）で急冷し、０．８３ｍｍ厚の樹脂シートを得た。
【００４３】
［本発明例５］
界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）５ｇ、水１．５リットルを、５リットルの容器に入れて、１０分間攪拌した。十分な空気の微小気泡が発生した状態で、ＰＡＮ系炭素繊維（東邦テナックス製  繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍ、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ）５０ｇを添加し、更に１０分間攪拌した。攪拌終了後、フィルターメッシュが備えられた３０ｃｍ角の抄造装置に流し込み、真空濾過して、水性溶液を濾別した。この抄造シート上に、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ、ジェイエスアール社製、ＥＰ５０４ＥＣ、ＥＰＤＭゴムに対し油展用鉱物油１００質量部含有）１００質量部と過酸化物（日本油脂製パーブチルＰ）１質量部からなる混合物１００ｇを、真空吸引しながらスプレー塗布した。得られたマット状成形体は、５０℃で２４時間真空乾燥した後、１８０℃の熱プレスで、３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で３分間プレスしたあと、冷却プレス３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）で急冷し、０．８５ｍｍ厚の樹脂シートを得た。
【００４４】
［比較例１］
１８０℃に加熱した熱プレスを用いて、３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で３分間、スチレンエチレンブチレンスチレンゴム粉末（旭化成製タフテックＨ１０４３を液体窒素で凍結粉砕したもの）７０gを圧縮成形して、０．８５ｍｍ厚、３０ｃｍ角の樹脂シートを得た。
【００４５】
［比較例２］
上記［本発明例１］と同様の方法で作成したマット状成形体を、２００℃に加熱した熱プレスを用いて、３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で５分間プレスしたあと、除冷して、１．２ｍｍ厚の樹脂シートを得た。
【００４６】
［比較例３］
上記［本発明例１］において、スチレンエチレンブチレンスチレンゴム粉末の替わりにポリプロピレン粉末（住友化学製ノーブレンＷ１０１を凍結粉砕したもの）を用いた以外は同様の方法で樹脂シートを得た。
【００４７】
［比較例４］
上記［本発明例１］で用いたスチレンエチレンブチレンスチレンゴム５０ｇとＰＡＮ系炭素繊維５０ｇを予めドライブレンド（乾燥状態で混合）した後、単軸押出機を用いて１８０℃で溶融混練して均一なペレットを得た。このペレットを２００℃に加熱した熱プレスを用いて３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で３分間圧縮成型し、０．８５ｍｍ厚、３０ｃｍ角の樹脂シートを成形した。
【００４８】
［比較例５］
上記［本発明例１］で用いたスチレンエチレンブチレンスチレンゴム５０ｇとＰＡＮ系炭素繊維５０ｇを予めドライブレンド（乾燥状態で混合）した後、２００℃に加熱した熱プレスを用いて３９２Ｎ／ｃｍ２（４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で３分間圧縮成型し、０．８５ｍｍ厚、３０ｃｍ角の樹脂シートを成形した。
【００４９】
【表１】
2007031899.tif 000002
【００５０】
上記表１から、本発明例１〜５は、いずれも、優れた制振性と熱伝導性の両方を有していることが判った。