(57)【要約】 【課題】  高い透明性と熱伝導性を兼ね備えた樹脂組成物を提供する。【解決手段】  本発明の樹脂組成物は、樹脂と熱伝導性フィラーとからなり、前記フィラーと樹脂との屈折率差が絶対値で０．０３未満であり、前記フィラーの熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする。また、前記樹脂が溶融成形可能な樹脂から選ばれ、前記フィラーが水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムから選ばれることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と熱伝導性フィラーとからなり、前記フィラーと樹脂との屈折率差が絶対値で０．０３未満であり、前記フィラーの熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記フィラーが２種類以上からなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記２種類以上のフィラーが、平均粒径の異なる同種のフィラーからなることを特徴とする請求項２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記フィラーが水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムから選ばれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記樹脂が溶融成形可能な樹脂から選ばれることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項６】
前記フィラーの添加量が樹脂組成物の５〜９５ｗｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性樹脂組成物に関するものであり、とくには、透明性と熱伝導性を兼ね備えた樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ照明やパワーエレクトロニクスデバイスなどで電子回路等から発生する熱が問題となっており、アルミ製のヒートシンクなどが使われている。最近では、軽量化等の観点から熱伝導性樹脂の開発が活発に行われている。ＬＥＤ照明やディスプレー周りの部材においては、透明性の確保が重要で、それに加えて熱伝導性を高めることも要求されている。従来、熱伝導性樹脂として、樹脂にカーボン系フィラーや窒化ホウ素などを添加したものが開示されているが、熱伝導性を高めるためにフィラーを高濃度に添加すると樹脂の透明性が損なわれてしまう。樹脂に屈折率の近いフィラーを添加して透明性と熱伝導性を兼ね備えた樹脂組成物が開示されている。例えば、シリコーン樹脂にシリカを添加した樹脂などが開示されているが（特許文献１）、透明性を維持しようとすると、フィラーの種類や添加量が限られ、熱伝導性は不十分なものであった。また、樹脂にＣＮＴやセルロースナノファイバーなどのナノフィラーを添加したものが開示されており（特許文献２、３）、フィラーのナノ分散による透明性と熱伝導性の両立が挙げられているが、ナノフィラーを高い濃度で樹脂に添加することは困難を伴うものであるとともに、高濃度で添加すると透明性が低下し、この方法では透明性と熱伝導性を両立するには限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８２３１４号公報
【特許文献２】特開２００６−２４１２４８号公報
【特許文献３】特開２００７−１４６１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高い透明性と熱伝導性を兼ね備えた樹脂材料を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題の解決へ向けて鋭意検討した結果、樹脂に、特定の性能をもつ熱伝導性フィラーを添加することで、透明性と熱伝導性を両立できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記［１］〜［６］に記載の事項を特徴とするものである。
［１］樹脂と熱伝導性フィラーとからなり、前記フィラーと樹脂との屈折率差が絶対値で０．０３未満であり、前記フィラーの熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上で平均粒径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする樹脂組成物。
［２］前記フィラーが２種類以上からなることを特徴とする前記［１］に記載の樹脂組成物。
［３］前記２種類以上のフィラーが、平均粒径の異なる同種のフィラーからなることを特徴とする前記［２］に記載の樹脂組成物。
［４］前記フィラーが水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムから選ばれることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の樹脂組成物。
［５］前記樹脂が溶融成形可能な樹脂から選ばれることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の樹脂組成物。
［６］前記フィラーの添加量が樹脂組成物の５〜９５ｗｔ％の範囲にあることを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載の樹脂組成物。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の樹脂組成物は、透明性と熱伝導性を兼ね備えているため、ＬＥＤ照明周りやディスプレー周りなどの透明部材の熱の問題を解決することにつながる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の樹脂組成物は、樹脂と熱伝導性フィラーとからなる。本発明の熱伝導性フィラーは、熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上である。フィラーの熱伝導率が３Ｗ／ｍＫより小さいと樹脂組成物の熱伝導率が低いものしか得られない。フィラーの熱伝導率は、５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、７Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。
【０００８】
本発明の熱伝導性フィラーは樹脂との屈折率差が絶対値で０．０３未満である。屈折率差が絶対値で０．０３以上だと樹脂組成物の透明性を高くすることができなくなる。屈折率差の絶対値は、０．０１未満であることが好ましく、０．００であることがより好ましい。
【０００９】
本発明の熱伝導性フィラーは、平均粒径が１μｍ以上１０００μｍ以下である。フィラーの平均粒径が１μｍを下回ると、透明性と熱伝導性の両立が困難となり、１０００μｍを上回ると、樹脂組成物の強度等の力学的特性が損なわれる。フィラーの平均粒径は５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００１０】
本発明の熱伝導性フィラーは、１種類のものを単独で用いても良いが、２種類以上のものを共存して用いることが熱伝導性と透明性の両立の観点から好ましい。ここで２種類以上のフィラーとは、異なる種類のフィラーを２種類以上用いても良いし、同種のフィラーで平均粒径が異なるものを共存して用いても良い。とくに、透明性の観点からは、後者の方がより好ましい。
【００１１】
また、本発明の熱伝導性フィラーに加えて、それ以外の熱伝導性フィラーを少量共存して用いることは、本発明の目的を損なわない範囲であれば可能である。この場合の熱伝導性フィラーとしては、例えば、ＣＮＴ、セルロースナノファイバーや無機系のナノ粒子、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズなどが挙げられる。
【００１２】
フィラーの形状は、とくに限定はされず、球状、棒状、板状、鱗片状、針状、繊維状、中空状、角状、塊状のものなどを用いることができる。
【００１３】
本発明のフィラーの平均粒径は、レーザー回折法で測定する。
【００１４】
本発明の熱伝導性フィラーは、樹脂との屈折率差が絶対値で０．０３未満のものであれば有機系、無機系を問わず使用可能である。無機系のフィラーとしては、金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、窒化物、炭化物などが挙げられる。これらのうち、酸化物、水酸化物、炭酸塩が好ましい。
【００１５】
酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。
【００１６】
水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどが挙げられる。
【００１７】
炭酸塩としては、炭酸マグネシウムや炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【００１８】
これらのうち、水酸化物が好ましい。水酸化物の中でも、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましく、このうち水酸化マグネシウムがとくに好ましい。
【００１９】
これらの熱伝導性フィラーは、無機物やシランカップリング剤などで表面処理されていても良い。
【００２０】
また、本発明の樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で熱伝導性フィラー以外のフィラーが含まれていても良い。このようなフィラーとしては、難燃剤、耐衝撃性改善剤、補強剤、耐候性改善剤、酸化防止剤、帯電防止剤、顔料、染料等が使用可能である。
【００２１】
本発明の樹脂としては、とくに限定はされないが、各種の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、シリコーン樹脂等のゴム系樹脂などを用いることができる。このうち、溶融成形可能な熱可塑性樹脂を使用すると工程が簡素化されるため好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ＥＶＡ樹脂、ＥＶＯＨ樹脂、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＳＢＣ樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、液晶ポリマー、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＰＥ、ポリサルフォン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。樹脂としては、樹脂単体で透明性が高いものが好ましく、非晶性の樹脂がより好ましい。共重合ポリマーは共重合比を変えることで樹脂の屈折率を調整することができるため好ましく、このような樹脂として、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、透明ＡＢＳ樹脂などを挙げることができる。
【００２２】
樹脂は１種類を単独で用いても良いし、２種類以上の樹脂を共存して用いても良い。２種類以上の樹脂を共存して用いて、樹脂の屈折率を調整することができる。この場合、２種類以上の樹脂が分子レベルで相溶することが透明性の観点から好ましく、このような組み合わせとして、例えば、ＰＭＭＡ／ＡＳ樹脂、ＰＭＭＡ／ＰＶＤＦ、ＰＶＣ／ＡＳ樹脂などが挙げられる。
【００２３】
樹脂の屈折率としては、１．４〜１．７の範囲にあることが好ましく、１．５〜１．６の範囲にあることがより好ましい。
【００２４】
本発明の樹脂組成物は、フィラーの添加量が５〜９５ｗｔ％の範囲にあることが好ましい。フィラーの添加量が５ｗｔ％を下回ると樹脂組成物の熱伝導率が低くなり、９５ｗｔ％を上回ると、均一な樹脂組成物が得られにくくなるとともに透明性が低下する。添加量は、１０〜９０ｗｔ％の範囲にあることがより好ましく、３０〜９０ｗｔ％の範囲にあることが更に好ましく、５０〜８０ｗｔ％の範囲にあることがとくに好ましい。
【００２５】
本発明の樹脂組成物の製造方法は、特に限定はされないが、一軸あるいは多軸の混練機、ラボプラストミル等のバッチ式ミキサー、ロール混練機等で樹脂とフィラーを所定の配合で混練した後、冷却固化する方法や、溶媒を用いて、溶解あるいは懸濁した状態で混合する方法等が用いられ、このうち混練機やミキサーで溶融状態で混合する方法が好ましい。
【００２６】
本発明の樹脂組成物は、射出成形、押出成形、圧縮成形、ブロー成形等の成形方法で成形することができ、板状、フィルム状、シート状の他にも各種の３次元形状の成形品とすることができる。また、塗料や接着剤のような形状で用いることもできる。このうち、溶融状態で成形する方法が、工程が簡素化され、また３次元形状などの複雑な形状の成形品を得ることができるため好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はもとよりこれらの例に限定されるものではない。
【００２８】
なお、以下の実施例および比較例において、用いた原材料は以下のとおりである。
【００２９】
樹脂種
ＭＳ樹脂  新日鉄住金化学（株）ＭＳ−３００  屈折率１．５６  （略称：ＭＳ１）
ポリエチレン  日本ポリエチレン（株）ノバテックＬＤ  ＹＦ３０  屈折率１．５３  （略称：ＰＥ）
【００３０】
熱伝導性フィラー
水酸化マグネシウム
神島化学工業（株）ＥＰ２−Ｓ  平均粒径１．２μｍ  熱伝導率８Ｗ／ｍＫ  屈折率１．５６  （略称：Ｍｇ１）
神島化学工業（株）ＥＰ１−Ａ（１０μｍ）  平均粒径１０．１μｍ  熱伝導率８Ｗ／ｍＫ  屈折率１．５６  （略称：Ｍｇ２）
カーボンブラック  三菱カーボンブラック＃３４００Ｂ  平均粒径２１ｎｍ  屈折率１．９２  （略称：ＣＢ）
【００３１】
また、実施例および比較例において、評価は以下のように行った。
（１）熱伝導率
真空プレス成形したφ約１００ｍｍの円形平板状の成形品を用いて、京都電子工業（株）ＱＴＭ−５００にてうす膜測定用ソフトを用いて熱伝導率を測定した。
（２）全光線透過率
真空プレス成形したφ約１００ｍｍの円形平板状の成形品を用いて、スガ試験機（株）のヘーズメータＨＺ−２を用いて測定した。
【００３２】
［実施例１］
表１に示す樹脂種とフィラー種を表に記載のフィラー添加量にて配合し、ラボプラストミル（（株）東洋精機製作所製  ４Ｍ１５０）を用いて、シリンダー設定温度２２０℃、スクリュー回転数１５０ｒｐｍにて５分間溶融混練を行った。得られた樹脂組成物を、真空プレス成形機（テスター産業（株）製ＳＡ−４０１−Ａ）を用いて、減圧下２３０℃にてプレス成形を行い、φ約１００ｍｍ、厚み０．６ｍｍの円形平板状の成形品を得た。該成形品を用いて熱伝導率と全光線透過率の測定を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
［実施例２〜４および比較例１］
表１に示す樹脂種とフィラー種を表に記載のフィラー添加量にて配合したこと以外は実施例１と同様の操作を行い樹脂組成物を作製し、真空プレス成形を行った。得られた成形品の厚みと、熱伝導率と全光線透過率の測定結果を表１に示す。なお、実施例３においては、２種類のフィラーを用い、それぞれ表に記載の添加量にて配合した。
【００３４】
【表１】
2016035022.tif 000002
【００３５】
各実施例と比較例を比較すると、本発明の樹脂組成物は、熱伝導率ならびに全光線透過率に優れていることが明白である。とくに、シートの厚みが０．６ｍｍ以上と厚いものであっても、全光線透過率に優れることが大きな特徴である。比較例で挙げたカーボン系フィラーを樹脂に添加したものは、フィラーの粒径がナノメーターオーダーと小さく、また樹脂との屈折率差も大きく、全光線透過率が極めて小さいものであった。
また、実施例１と２を比較すると、平均粒径のより大きなフィラーを用いた実施例２の方が熱伝導率が少し高く、全光線透過率が大幅に高く、より好ましいことがわかる。また、２種類のフィラーを組み合わせた実施例３は、実施例１および２と比べて添加したフィラーの総量が同じにも関わらず、これらよりも熱伝導率が高くなることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の透明熱伝導性樹脂組成物は、ＬＥＤ照明周りやディスプレー周りなどの透明部材や電子機器のケースや壁材などの透明部材であって熱の問題がある箇所への適用が可能である。