(57)【要約】【課題】  熱伝導性、軽量性および低導電性の良好な樹脂成形品およびこれに適した樹脂組成物を提供する。【解決手段】  ポリブチレンテレフタレートを含有する熱可塑性樹脂(Ａ)２０〜８５質量％、錫を含有する金属（Ｂ）１〜４０質量％、黒鉛（Ｃ）を５〜４０質量％、およびＰＡＮ系炭素繊維を含有する繊維状充填剤（Ｄ）５〜５０質量％を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物、並びに、比重が１．７以下で、熱伝導率が４Ｗ／Ｋ・ｍ以上で比熱伝導率が２．５Ｗ／Ｋ・ｍ以上であり、表面抵抗値が１０００Ω以上である成形品。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリブチレンテレフタレートを含有する熱可塑性樹脂(Ａ)２０〜８５質量％、錫を含有する金属（Ｂ）１〜４０質量％、黒鉛（Ｃ）５〜４０質量％、およびＰＡＮ系炭素繊維を含有する繊維状充填剤（Ｄ）５〜５０質量％を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
比重が１．７以下、熱伝導率が４Ｗ／Ｋ・ｍ以上で比熱伝導率が２．５Ｗ／Ｋ・ｍ以上であり、表面抵抗値が１０００Ω以上である成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気電子分野に用いられる熱伝導性に優れた熱可塑性樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリブチレンテレフタレートに代表されるポリエステル樹脂は、各種の物性に優れることから、成形体や包装用フィルム、繊維等の幅広い用途に使用されている。中でも、ポリエステル樹脂は、特に耐熱性、剛性、耐衝撃性等が優れていることから、自動車分野や家電製品分野の用途が有望であり、これらの用途へ幅広く採用されている。
これら自動車分野や家電製品分野においては、種々の要求から、小型化、軽量化に加えて、きめ細かい電子制御化が進められているが、これに伴って電子部品の蓄熱が製品の寿命に影響を与える問題が生じている。
【０００３】
この蓄熱の問題を解決するため、アルミや銅等の金属基板を使用した金属ヒートシンクによる放熱技術が現在主流の技術であるが、小型化、軽量化、デザイン性の点で制約が多いという問題がある。そこで、小型化および軽量化しやすく、また、デザインの自由度も大きい樹脂を用いることが考えられるが、一般に樹脂は放熱性が低いため、そのままではこれらの部材に使用することができない。
そこで、放熱性を有する樹脂材料として、熱伝導性に優れた樹脂材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、ポリオレフィン系エラストマーのような熱可塑性樹脂に鉛フリーはんだおよび銅粉などの金属材料を添加し、熱伝導率の高い熱可塑性樹脂としている。しかし、金属材料を添加することによって熱伝導性は良好となるものの、反面、金属材料のみを熱伝導性成分とする場合、比重が高くなり軽量化に不利となる。また、金属材料を熱伝導性成分として用いると、熱伝導性だけでなく導電性も高くなってしまうため、電子基盤への直接の貼り付けができないという問題が生じる。このように従来の技術では、熱伝導性、軽量性、低導電性を満足するものはなかった。
【特許文献１】特開２００２−３８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、熱伝導性、軽量性、低導電性の良好な樹脂成形品を提供することにあり、このような成形品に適した熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ポリブチレンテレフタレートを含有する熱可塑性樹脂(Ａ)２０〜８５質量％、錫を含有する金属（Ｂ）１〜４０質量％、黒鉛（Ｃ）を５〜４０質量％、およびＰＡＮ系炭素繊維を含有する繊維状充填剤（Ｄ）５〜５０質量％を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物に関するものであり、比重が１．７以下、熱伝導率が４Ｗ／Ｋ・ｍ以上で比熱伝導率が２．５Ｗ／Ｋ・ｍ以上であり、表面抵抗値が１０００Ω以上である成形品に関するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、錫を含有する金属（Ｂ）と繊維状充填剤（Ｄ）を含有しているため、これを成形することにより、比重、熱伝導率、比熱伝導率が良好な成形品を得ることができる。さらに、繊維状充填剤（Ｄ）としてＰＡＮ系炭素繊維を含有することにより、成形品の表面抵抗値が高くなり、半導電性または絶縁性で、かつ、低比重の軽量な成形品となる。従って、本発明の成形品は、放熱部材に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレートを含有する熱可塑性樹脂(Ａ)２０〜８５質量％、錫を含有する金属（Ｂ）１〜４０質量％、黒鉛（Ｃ）５〜４０質量％、およびＰＡＮ系炭素繊維を含有する繊維状充填剤（Ｄ）５〜５０質量％を溶融混練してなる。
【０００９】
熱可塑性樹脂(Ａ)の含有量は、熱可塑性樹脂組成物全量中、２０〜８５質量％である。
（Ａ）成分の含有量が２０質量％以上である場合に、機械強度が十分となる傾向にあり、また（Ａ）成分の含有量が８５質量％以下である場合に、十分な放熱性が得られる傾向にある。
（Ａ）成分の含有量の下限値は、２５質量％以上が好ましく、３０質量％以上が特に好ましい。また、（Ａ）成分の含有量の上限値は、７５質量％以下が好ましく、６５質量％以下が特に好ましい。
【００１０】
熱可塑性樹脂(Ａ) はポリブチレンテレフタレートを含有する。ポリブチレンテレフタレートの含有量は、特に制限されないが、熱可塑性樹脂組成物全量中、１０〜８５質量％の範囲が好ましい。ポリブチレンテレフタレートの含有量が、１０質量％以上の場合に成形性が良好となる傾向にあり、８５質量％以下の場合に放熱性が十分となる傾向にある。ポリブチレンテレフタレートの含有量の下限値は、１３質量％以上がより好ましく、１５質量％以上が特に好ましい。また、この含有量の下限値は、７５質量％以下がより好ましく、６５質量％以下が特に好ましい。
【００１１】
熱可塑性樹脂（Ａ）は、ポリブチレンテレフタレート以外にも、他の熱可塑性樹脂を含有してもよい。
他の熱可塑性樹脂としては、特に制限されないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等の芳香族ポリエステル、ポリエーテルエステル型またはポリエステルエステル型のポリエステルエラストマー等のポリエステル樹脂が挙げられる。
【００１２】
ポリエステル樹脂の固有粘度（〔η〕）については、特に制限されないが、２５℃の雰囲気で１，１，２，２−テトラクロロエタンとフェノールとの等質量混合液で測定した固有粘度が０．５〜２．０ｄｌ／ｇであることが好ましい。固有粘度が０．５ｄｌ／ｇ以上の場合に、十分な強度の成形品が得られる傾向にあり、２．０ｄｌ／ｇ以下の場合に、流動性が良好となり、充填性が十分となる傾向にある。この固有粘度の下限値は０．７ｄｌ／ｇ以上がより好ましく、０．８ｄｌ／ｇ以上が特に好ましい。また上限値は１．７ｄｌ／ｇ以下がより好ましく、１．５ｄｌ／ｇ以下が特に好ましい。
【００１３】
また、ポリエステル樹脂の製造法については、特に制限されず、通常用いられる直接エステル化法あるいはエステル交換法によるエステル化反応、これに続く重縮合反応により製造することができ、さらに固相重合により高分子量化することも可能である。
【００１４】
これらポリエステル樹脂以外にも、例えば、ＡＢＳ樹脂などのゴム成分含有重合体、ポリオレフィン系のエラストマー、ポリカーボネートを挙げることができる。
これらの中では、反り抑制の面からはＡＢＳ樹脂などのゴム成分含有重合体が好ましく、また、耐加水分解性の面からはポリオレフィン系のエラストマーが好ましく、反り抑制、耐衝撃性付与の面からはポリカーボネートが好ましい。
【００１５】
次に、錫を含有する金属（Ｂ）について説明する。
錫を含有する金属（Ｂ）の含有量は、熱可塑性樹脂組成物全量中、１〜４０質量％である。
（Ｂ）成分の含有量が１質量％以上である場合に、熱伝導性が良好となる傾向にあり、また（Ｂ）成分の含有量が４０質量％以下である場合に、比重が１．７以下となる。
（Ｂ）成分の含有量の下限値は、２質量％以上が好ましく、３質量％以上が特に好ましい。また、（Ｂ）成分の含有量の上限値は、３７質量％以下が好ましく、３５質量％以下が特に好ましい。
【００１６】
錫（Ｓｎ）を含有する金属(Ｂ)の具体例としては、例えば、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｚｎ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｂｉ／Ｃｕ、Ｐｂ／Ｓｎ、Ｐｂ／Ｓｎ／Ａｇ、Ｐｂ／Ｓｎ／Ｂｉ系等のいわゆるはんだ合金を挙げることができる。また，Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属との混合物として使用することもでき、これにより放熱性や分散性を改良することが期待できる。
【００１７】
黒鉛（Ｃ）の含有量は、熱可塑性樹脂組成物全量中、５〜４０質量％である。
（Ｃ）成分の含有量が５質量％以上である場合に、熱伝導性が良好となる傾向にあり、また（Ｃ）成分の含有量が４０質量％以下である場合に、溶融時の流動性が良好となる傾向にある。
（Ｃ）成分の含有量の下限値は、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上が特に好ましい。また、（Ｃ）成分の含有量の上限値は、３７質量％以下がより好ましく、３５質量％以下が特に好ましい。
【００１８】
ＰＡＮ系炭素繊維を含有する繊維状充填剤（Ｄ）の含有量は、熱可塑性樹脂組成物全量中、５〜５０質量％である。
（Ｄ）成分の含有量が５質量％以上である場合に、熱伝導性が良好で低比重となる傾向にあり、また（Ｄ）成分の含有量が５０質量％以下である場合に、溶融時の流動性が良好となる傾向にある。
（Ｄ）成分の含有量の下限値は、７質量％以上がより好ましく、１０質量％以上が特に好ましい。また、（Ｄ）成分の含有量の上限値は、４０質量％以下がより好ましく、３５質量％以下が特に好ましい。
【００１９】
（Ｄ）成分はＰＡＮ系炭素繊維を含有する。錫を含有する金属と繊維状充填剤を併用することにより、比重が小さく熱伝導率の高い樹脂組成物が得られる。
炭素繊維には、ＰＡＮ系、ピッチ系、または気相成長型の炭素繊維があるが、導電性を低く保つためには、ＰＡＮ系炭素繊維が必須である。また、ＰＡＮ系炭素繊維として、長繊維タイプや短繊維タイプのチョプドストランド、ミルドファイバーなどが挙げられるが、導電性を低く保つ目的から、チョップドストランドあるいはミルドファイバーであることが好ましい。
【００２０】
ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率は、特に制限されないが、成形時の繊維折損を抑える面から、１９５〜４５０ＧＰａであることが好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率の下限値は、２１５ＧＰａ以上がより好ましく、上限値は３９０ＧＰａ以下がより好ましい。
また、ＰＡＮ系炭素繊維の直径については、特に制限されないが、１〜１０μｍであることが好ましい。
【００２１】
ＰＡＮ系炭素繊維の表面処理については、特に制限されないが、樹脂組成物の機械的な強度および導電性を抑制するため表面酸化処理等の処理を行うことが好ましい。
酸化処理の方法には、通電処理による表面酸化、オゾンなどの酸化性ガス雰囲気中で酸化処理を行う方法があげられ、通電処理が好ましく用いられる。
さらにサイジング剤としてエポキシ系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系等が挙げられる、エポキシ系を一次サイズ剤として用い、ポリアミド系あるいはウレタン系のサイジング剤を２次サイズ剤として使用することが好ましく、ポリウレタン系を使用することがより好ましい。
【００２２】
ＰＡＮ系炭素繊維の形態は、特に制限されないが、数千から数十万本の炭素繊維の束からなるストランド状の形態で用いられる。ストランド状の形態についても、直接導入するロービング法、あるいは所定長さにカットしたチョップドストランドを使用することが可能であるが、チョップドストランドが導電性を低く抑えられる点で好ましい。
【００２３】
ＰＡＮ系炭素繊維の含有量は、特に制限されないが、熱可塑性樹脂組成物全量中、１〜２０質量％が好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維の含有量が、１質量％以上の場合に低比重となる傾向にあり、２０質量％以下の場合に低導電性となる傾向にある。ＰＡＮ系炭素繊維の含有量の下限値は、２質量％以上がより好ましく、３質量％以上が特に好ましい。また、この含有量の上限値は、１７質量％以下がより好ましく、１５質量％以下が特に好ましい。
ＰＡＮ系炭素繊維以外の繊維状充填剤としては、特に限定されないが、ガラス繊維、ウォラストナイトなどの無機繊維を挙げることができる。
【００２４】
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法については、特に制限されず、従来の熱可塑性樹脂組成物の製造方法として一般に用いられる設備と方法により製造することができる。その内でも、溶融混練法が好ましい。溶融混練に用いる装置としては、特に制限されず、例えば、押出し機、バンバリーミキサー、ローラー、ニーダー等を挙げることができる。押出機については、単軸押出機、二軸押出機があるが、短時間で混練を行うために二軸押出機であることが好ましい。
押出されたストランドの冷却方法は、特に限定されず、水槽を使用した水冷によるあるいはスクリーンコンベアを使用した空冷あるいは水冷あるいは空冷と水冷の併用による冷却を挙げることができる。
【００２５】
次に、本発明の成形品について説明する。
本発明の成形品の比重は１．７以下である。
本発明の成形品を金属代替として放熱部材に使用する場合には、比重が１．７以下である必要がある。
また、成形品の比重の下限値は、特に制限されないが、１．５以上であることが好ましい。
【００２６】
本発明の成形品の熱伝導率は４Ｗ／Ｋ・ｍ以上である。
成形品の熱伝導率が４Ｗ／Ｋ・ｍ以上である場合に、熱伝導性が良好となる傾向にある。また、この熱伝導率の上限は、特に制限されないが、２０Ｗ／Ｋ・ｍ以下が好ましい。
本発明の成形品の比熱伝導率は、２．５Ｗ／Ｋ・ｍ以上である。なお、本発明において、比熱伝導率とは熱伝導率を比重で除した値である。
成形品の比熱伝導率が２．５Ｗ／Ｋ・ｍ以上である場合に、放熱性が良好で軽量性に優れる傾向にある。また、この比熱伝導率の上限値は、特に制限されないが、１０Ｗ／Ｋ・ｍ以下が好ましい。
【００２７】
本発明の成形品の表面抵抗値は１０００Ω以上である。
成形品の表面抵抗値が１０００Ω以上である場合に、半導電性となり導電性が抑制される傾向にある。成形品の表面抵抗値は、１万Ω以上であることが好ましく、１０万Ω以上であることが特に好ましい。また、この表面抵抗値の上限は、特に制限されないが、１００億Ω以下が好ましい。
【００２８】
本発明の成形品は、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形することによって得ることができる。
熱可塑性樹脂組成物の成形方法は、特に制限されない。例えば、射出成形、押出成形による棒状、中空状、シート状への成形、真空成形、ブロー成形などが挙げられ、これらの成形方法によって樹脂成形品を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（１）       熱可塑性樹脂組成物および成形品の評価方法
熱可塑性樹脂組成物および成形品の評価については、次に述べる方法にしたがって測定した。
【００３０】
（１−１）熱伝導率
ＤＹＮＡＴＥＣＨ Ｒ＆Ｄ社製（型番ＴＣＨＭ−ＤＶ）の定常熱流計を用いた。測定に際し、試料の上下面の温度差を正確に測定するため、銅−コンスタンタン熱電対を試料の上下面にホットプレスにより埋め込んだ。ホットプレスを用いることにより、試料の平坦性を高めるとともに、試料と熱電対との密着性を高めることができる。また、熱流量を安定させるため、１時間、所定温度に保った後、測定を行った。熱伝導率の測定結果を表１および表２に示す。
【００３１】
（１−２）比重
樹脂組成物を射出成形し、水中置換法（ＪＩＳ  Ｋ７１１２）により比重を求めた。
（１−３）比熱伝導率
（１−１）で求めた熱伝導率を（１−２）で求めた比重で除し、比熱伝導率とした。
（１−４）表面抵抗値
ＩＳＯダンベル型の試験片について、プローブ型端子を使用し２点間での表面抵抗値を測定した。（アドバンテスト社製高抵抗率計を使用し、ダンベルの中央部を流動方向に沿って測定）
【００３２】
（２）使用した原料
（２−１）熱可塑性樹脂（Ａ）
・ＰＢＴ  ノバデュラン５００８（三菱エンジニアリングプラスチックス社製  ポリブチレンテレフタレート、固有粘度〔η〕＝０．９ｄｌ／ｇ）
・ＰＥＴ  ＧＭ５０２Ｓ（三菱化学社製  ポリエチレンテレフタレート、固有粘度〔η〕＝０．８ｄｌ／ｇ  ）
・ポリエステルエラストマー  ペルプレンＧＰ３００（東洋紡績社製  ポリエステル−ポリエーテルブロック共重合体）
・ゴム成分含有重合体  ＵＭＧ−ＡＸＳレジン  Ｒ−４０（ＵＭＧ  ＡＢＳ社製  グラフトゴム重合体）
【００３３】
（２−２）錫を含有する金属（Ｂ）
・Ｓｎ−Ｃｕ系金属粉体（平均比重７．９６）Ｓｎ−Ｃｕ合金粉末（平均粒径１５．５μｍ）と銅粉（平均粒径６２μｍ）との混合物
（２−３）黒鉛（Ｃ）中越黒鉛工業所社製  ＢＢＣ−１５０Ｓ
【００３４】
（２−４）繊維状充填剤（Ｄ）
・ＰＡＮ系炭素繊維チョップ  （ＴＲ０６ＵＢ４Ｅ  三菱レイヨン社製  チョップド炭素繊維。繊維径７μｍ、一次サイズ剤  エポキシ系、二次サイズ剤  ポリウレタン系、引張り弾性率２３５ＧＰａ、繊維長６ｍｍ、収束本数１２０００本）
・ＰＡＮ系炭素繊維ミルド  （ＴＣテクノ社製  ミルド炭素繊維  ミルドファイバーＭＭＥ  繊維径７μｍ  平均繊維長８０μｍ）
・ガラス繊維（日本電気硝子社製  ECS03  T-187  繊維径１３μｍ、サイズ剤  アミノシラン系  、繊維長３ｍｍ）
・ピッチ系炭素繊維チョップ  （  三菱化学産資社製  Ｋ２２３ＨＧ  チョップド炭素繊維  繊維径  １０μｍ、繊維長６ｍｍ）
【００３５】
（２−６）その他
・ミクロンホワイト＃５０００Ａ（林化成社製タルク）
・アデカスタブＡＯ-６０（旭電化工業社製  ヒンダードフェノール系抗酸化剤）
・アデカスタブＰＥＰ−３６（旭電化工業社製  チオエーテル系抗酸化剤）
・ＬＩＣＯＷＡＸ−ＯＰ（クラリアントジャパン社製  離型剤  モンタン酸の部分ケン化エステル）
【００３６】
実施例１〜４および比較例１〜４
二軸押出機（池貝製作所製ＰＣＭ−４５）を用いて、表１および表２に示す成分を樹脂フィーダーから供給し、樹脂温度２８０℃の温度で溶融混練して樹脂組成物のペレットを得た。なお、ここで、押出機の中間に設けられたベント口より減圧し水分を除去している。
次いでこのペレットを１５０℃で２時間の熱風による乾燥をし、射出成形機（日本製鋼所（ＪＳＷ）製７５Ｔ射出成形機Ｊ７５ＳＳＩＩ）を用いて、樹脂温度２６０℃、金型温度８０℃の温度条件で各種試験片を成形した。成形品の評価結果を表１および表２に示す。
【００３７】
【表１】
2007302831.tif 000002
【００３８】
【表２】
2007302831.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の樹脂組成物は、熱伝導率、軽量性および低導電性が要求される電気電子分野に使用する事ができ、中でもヒートシンクやファンなどの放熱用部材として好適に使用することができる。