放熱性成形体、放熱性部材及び筐体
【課題】軽量、高剛性で、かつ放熱性、耐熱寸法安定性に優れた放熱性成形体と、この放熱性成形体を用いた放熱性部材及び筐体を提供する。
【解決手段】ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体であって、該炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、該炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上であり、該成形体の炭素繊維含有率が３０〜８０重量％であることを特徴とする放熱性成形体。
【解決手段】ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体であって、該炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、該炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上であり、該成形体の炭素繊維含有率が３０〜８０重量％であることを特徴とする放熱性成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化合成樹脂よりなる放熱性成形体と、この放熱性成形体を用いた放熱性部材及び筐体に関する。詳しくは、本発明は、例えばパソコンやＯＡ機器、携帯機器、フラットパネルディスプレイ等の部品や筐体部分として用いるのに好適な高剛性、軽量でかつ高放熱性、高耐熱寸法安定性を有した放熱性成形体と、この放熱性成形体を用いた放熱性部材及び筐体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品、フラットパネルディスプレイなどの電気・電子機器の携帯化、薄型化、軽量化が進むにつれ、高放熱性・高耐熱寸法安定性が要求されている。その要求を達成するためにこれらの電子機器に搭載される光源、バッテリー、ＩＣ回路などの高集積化により、機器を構成する部品、特に筐体には、薄型化による製品の捩じれを抑制し、これらに搭載される内蔵部品の破損を防ぐ必要があるため、高剛性、軽量化を達成しつつ、かつ高放熱性、高耐熱寸法安定性が求められている。
【０００３】
中でも、薄型を目的とする液晶ＴＶに搭載される導光板を用いるタイプのバックライトについては、ＬＥＤ光源化に伴い、その発熱によるバックライトシャーシの熱変形が問題となっている。熱変形が大きいと、ＬＥＤ光源と導光板との光軸が維持できず、画像の表示品位が低下するという問題があった。このため、ＬＥＤを用いた筐体用部材は従来使用されてきた筐体用部材に対し、更なる高剛性、高放熱性、高耐熱寸法安定性が要求されている。
【０００４】
特開２００７−３８５１９（特許文献１）には、強化繊維を含んでいる熱可塑性樹脂成形品を積層部材の硬質部材部分や、該積層部材の周囲の樹脂部材として使用してなる筐体が記載されている。この筐体は、剛性や強度が高いことは記載されているが、放熱性に関する記載は無く、特に強化繊維として、比機械的特性（弾性率）や比弾性率の点からポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維が好ましいとされている（第００１２段落）。しかしながら、一般的なＰＡＮ系の炭素繊維は熱伝導率及び引張弾性率が低いために、成形品は放熱特性及び剛性等に劣ったものとなる。
【０００５】
特開２００６−２９７９２９（特許文献２）には、電子機器用筐体の金属／繊維強化樹脂の積層複合材料が記載され、該繊維強化樹脂層を、炭素繊維を熱可塑性樹脂中に分散させた熱可塑性樹脂組成物にて構成することが記載されている。しかし、炭素繊維の種類及び好適な物性については記載がない。
【０００６】
特開２００８−２３０２３７（特許文献３）には、連続した炭素繊維を含んだ熱可塑性樹脂よりなる複合構造体が記載されているが、連続繊維を用いているためにリブや放熱フィンなどを有した複雑な形状の成形品の成形が困難である。また、連続繊維を使用しているため、強度や放熱性に異方性があり、粒子状の熱伝導性物質を用いた被覆層を設ける必要があり、成形が煩雑である。
【０００７】
特開２００６−４９８７８（特許文献４）には、連続した炭素繊維とマトッリクス樹脂からなる熱伝導性部材が記載されているが、当該文献においては、ＰＡＮ系の炭素繊維（東レ（株）製 トレカＭ４０Ｊ、熱伝導率８５Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率３７７ＧＰａ）を用いることしか記載されていない（第００８０段落）。また、連続繊維を使用するため、強度に異方性がある。
【０００８】
特開２００４−２００５８６（特許文献５）には、炭素繊維を含有した樹脂モールド材で形成された筐体熱伝導部と、グラファイトシートあるいは金属箔である熱伝導部材を使用した筐体が記載されているが、炭素繊維としていかなる特性のものが好適であるかについての記載はない。さらに、これらは熱膨張による耐熱寸法安定性の向上や高剛性化による軽量化に関する効果も望めないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３８５１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７９２９号公報
【特許文献３】特開２００８−２３０２３７号公報
【特許文献４】特開２００６−４９８７８号公報
【特許文献５】特開２００４−２００５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、軽量、高剛性で、かつ放熱性、耐熱寸法安定性に優れた放熱性成形体と、この放熱性成形体を用いた放熱性部材及び筐体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】
【００１１】
本発明（請求項１）の放熱性成形体は、ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体であって、該炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、該炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上であり、該成形体の炭素繊維含有率が３０〜８０重量％であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の放熱性成形体は、請求項１において、前記炭素繊維が成形体の面方向に２次元ランダムに分散していることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の放熱性成形体は、請求項１又は２において、厚さ方向に突出又は凹陥する凸部又は凹部を有することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の放熱性成形体は、請求項３において、該凸部又は凹部が設けられた放熱性成形体の板面に正対したときの該凸部又は凹部の形状がトラス形、フィン形、筋交い形又は梯子形であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５の放熱性成形体は、請求項１ないし４のいずれか１項において、板状部と、該板状部の周縁部が連なる、該板状部よりも平均肉厚が大きい枠状部とを有するように一体に成形されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６の放熱性成形体は、請求項１ないし４のいずれか１項において、枠状に成形されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７の放熱性部材は、請求項６の放熱性成形体と、該放熱性成形体が囲む枠状部の内側部に配置された板体部とを備えてなるものである。
【００１８】
請求項８の放熱性部材は、請求項７において、前記板体部は、芯材と該芯材の両面に設けられた炭素繊維強化樹脂よりなる表皮材とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項９の放熱性部材は、請求項８において、表皮材を構成する炭素繊維強化樹脂の炭素繊維は、繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０重量％以上であり、該炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維含有量が３０〜８０重量％であることを特徴とするものである。
重量平均繊維長が０．３ｍｍ未満では、急激に成形体の弾性率が低下し、軽量化効果が低い。また、２５ｍｍを超えた成形体を得ることは、成形工程での切断が起こるため、実質的に困難である。
【００２０】
請求項１０の放熱性部材は、請求項８又は９において、前記芯材は発泡構造体又はハニカム構造体よりなることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１１の放熱性部材は、請求項７において、前記板体部は金属製であることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１２の筐体は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放熱性成形体を備えてなるものである。
【００２３】
請求項１３の筐体は、請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の放熱性部材を備えてなるものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の放熱性成形体、放熱性部材及び筐体にあっては、放熱性成形体の炭素繊維が高引張弾性率かつ高熱伝導率のピッチ系炭素繊維であり、放熱性成形体、放熱性部材及び筐体の熱伝導率及び剛性が高い。また、放熱性成形体、放熱性部材及び筐体は放熱特性にも優れる。
【００２５】
この放熱性成形体に、厚さ方向に突出又は凹陥する凸部又は凹部を設けることにより、放熱性成形体の比表面積が大きくなり、放熱特性が向上する。また、凸部を設けた場合には、放熱性成形体の強度及び剛性が大きくなる。
【００２６】
この放熱性成形体を枠状とし、これとは別体の板体部を枠状部の内側に配置した放熱性部材の場合、放熱性成形体と板体部とを別に形成することができ、製造が容易である。また、板体部を枠状部とは別の素材にて構成することができる。板体部を芯材と、該芯材の両面に設けられた炭素繊維強化樹脂よりなる表皮材にて構成した場合、板体部の特性を種々の値とすることができる。例えば、芯材を発泡構造体又はハニカム構造体とすることにより、板体部を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る放熱性成形体の斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図２のIII部分の拡大断面斜視図である。
【図４】図３のIV−IV線斜視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】別の実施の形態に係る放熱性成形体の図４と同様部分の構成図である。
【図７】さらに別の実施の形態に係る放熱性成形体の図４と同様部分の構成図である。
【図８】異なる実施の形態に係る放熱性成形体の図３と同様部分の断面斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線斜視図である。
【図１０】別の実施の形態に係る放熱性成形体の斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】さらに別の実施の形態に係る放熱性成形体の断面斜視図である。
【図１３】実施の形態に係る放熱性成形体を備えた液晶表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００２９】
本発明の放熱性成形体は、ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体である。まず、この炭素繊維について説明する。
【００３０】
［ピッチ系炭素繊維］
本発明において用いるピッチ系炭素繊維は、好ましくは単繊維を１００〜５００００本集束剤により集束したものである。
【００３１】
ピッチ系炭素繊維の炭素質原料としては、配向しやすい分子種が形成されており、光学的には異方性の炭素繊維を与えるようなものであれば特に制限はない。例えば、石炭系のコールタール、コールタールピッチ、石炭液化物、石油系の重質油、タール、ピッチ、または、ナフタレンやアントラセンの触媒反応による重合反応生成物等が挙げられる。これらの炭素質原料には、フリーカーボン、未溶解石炭、灰分、窒素分、硫黄分、触媒等の不純物が含まれているが、これらの不純物は、濾過、遠心分離、あるいは溶剤を使用する静置沈降分離等の周知の方法であらかじめ除去しておくことが望ましい。
【００３２】
また、前記炭素質原料を、例えば、加熱処理した後、特定溶剤で可溶分を抽出するといった方法、あるいは、水素供与性溶剤、水素ガスの存在下に水添処理するといった方法で予備処理を行っておいても良い。
【００３３】
本発明で用いる炭素繊維の繊維径は３〜２０μｍ、特に５〜１２μｍであることが好ましい。炭素繊維の繊維径が細過ぎると、取り扱い性に劣り、また、一般に極細の炭素繊維は高コストであるため、製品コストを押し上げる原因となる。炭素繊維の繊維径が太過ぎると、繊維強度が低下し、折れ易くなるため、好ましくない。
【００３４】
なお、ここで、炭素繊維の繊維径は、炭素繊維の顕微鏡観察またはレーザー計測器により２０〜３０個の繊維径を測定し、その測定値の平均値で求められる。また、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率および熱伝導率は、炭素繊維とエポキシ樹脂の一方向材を作製し、その繊維軸方向の引張弾性率および熱伝導率を測定した値を、複合則に則って、炭素繊維の体積含有率で割り返して、繊維単体の物性としたものである。さらに具体的には、引張弾性率については、ＪＩＳ Ｋ７０７３に準拠し、万能試験機で測定された値からの計算値である。また、熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ１６１１に準拠し、真空理工（株）製レーザーフラッシュ法熱定数測定装置「ＴＣ−３０００」で測定された値からの計算値である。後掲の実施例においても同様である。
【００３５】
また、成形体における、炭素繊維の重量平均繊維長は重要な要素である。重量平均繊維長は重量としての存在率を示す。同種の繊維の場合は繊維の長さが重さと関係するため、重量平均繊維長は長い繊維が少ない場合、大きく低減する。繊維長さが短いと、例えば熱伝導や電気伝導などのパスの形成に関与する特性に関し、強化効果が低減する。成形体中に存在する炭素繊維は、重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍ、特に１〜２０ｍｍであることが好ましい。また、炭素繊維は２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上、好ましくは５０〜９０ｗｔ％の繊維長分布を有することが好ましい。重慮平均繊維長が０．３ｍｍ未満では、急激に成形体の弾性率が低下し、軽量化効果が低い。また、２５ｍｍを超えた成形体を得ることは、成形工程での切断が起こるため、実質的に困難である。
【００３６】
成形体の製造に用いる炭素繊維の短繊維の長さは、好ましくは５０ｍｍ以下特に１〜５０ｍｍとりわけ３〜２０ｍｍである。繊維の長さが短か過ぎると、繊維同士の絡み合いがなくなって不織布を形成し難くなり、また得られる成形体の曲げ弾性率や熱伝導率を十分に高めることができない恐れがある。一方、原料繊維の長さが長過ぎると繊維同士の絡まりや開繊不良などを生じやすく、熱可塑性樹脂繊維と炭素繊維の混合が不均一になる恐れがある。
【００３７】
本発明で用いる炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率は４００ＧＰａ以上、好ましくは４４０ＧＰａ以上、例えば５００〜９００ＧＰａで、また、繊維軸方向の熱伝導率は、６０Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１１０Ｗ／ｍＫ以上、例えば１２０〜６００Ｗ／ｍＫである。
【００３８】
このように、それ自体、引張弾性率および熱伝導率の高い炭素繊維を用いることにより、得られる炭素繊維強化樹脂シートおよび炭素繊維強化樹脂成形体の曲げ弾性率および熱伝導率を高くすることができる。
【００３９】
炭素繊維の体積抵抗値は、１〜２０μΩ・ｍ特に２〜１５μΩ・ｍ程度が好ましい。
【００４０】
炭素繊維は黒鉛化処理することにより、引張弾性率や熱伝導率が向上する。従って、本発明では、炭素繊維不織布として黒鉛化炭素繊維を用いてもよく、また、黒鉛化していない低弾性率・低熱伝導率の炭素繊維を不織布とした後に、樹脂と複合化する前の段階で黒鉛化処理して、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率や熱伝導率を高めるようにしてもよい。
本発明においては、従来発熱がある電子機器等の剛性や強度を確保するために使用されている金属部材は、熱伝導度が高い（アルミの場合、通常１２０〜２２０ｗ／ｍＫ（面方向）程度）が、熱膨張係数が大きいので、枠状部材の熱寸法安定性を確保することが難しい。
特に、発光装置や回路装置などの熱を発生させる機器の筐体として、炭素繊維強化合成樹脂を使用すると、熱膨張係数が極めて低い(或いは無い)ので、寸法安定性に優れる。
しかも黒色であるので放熱性が高い。
中でも、炭素繊維強化合成樹脂の炭素繊維を高引張弾性率かつ高熱伝導率のピッチ系炭素繊維とすることにより、枠状部材及び筐体の熱伝導率、放射特性及び剛性が高いものとなる。特に、このような熱伝導率の高い炭素繊維を使用すると、炭素繊維強化合成樹脂成形体としての熱伝導率が２０〜６０Ｗ／ｍＫ（面方向）と、従来一般的であるＰＡＮ系の炭素繊維を使用した場合の２Ｗ／ｍＫ（面方向）という低い熱伝導率に比べても高いので、成形品に熱源からの熱が即座に分散し、放熱性が向上する。なお、該炭素繊維強化剛性樹脂成形体としては、熱伝導率が２０〜４０Ｗ／ｍＫ（面方向）であるものがより好ましい。
【００４１】
［マトリックス樹脂］
次に、炭素繊維と複合化するマトリックス樹脂について説明する。
【００４２】
炭素繊維と複合化する樹脂は、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂のいずれでもよい。
【００４３】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロリレン樹脂（ＰＰ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリメチルメタアクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニルサルフォン樹脂（ＰＰＳＵ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）等の芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００４４】
なお、樹脂が熱可塑性である場合、後述のように、表皮材と芯材とを熱融着によって接合して一体化して３層構造の板状体を製造することができる。
【００４５】
硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂（例えば紫外線硬化性樹脂）、湿気硬化性樹脂等が挙げられる。
【００４６】
熱硬化性樹脂としては、常温で流動性を示し、加熱により硬化性を示す樹脂であれば特に限定されない。例えば、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン、シリコーン樹脂等を挙げることができる。特に、炭素繊維との接着性や剛性、取り扱い易さの観点からエポキシ樹脂が好ましい。
【００４７】
光硬化性樹脂としては、ラジカル重合性成分及び光ラジカル重合開始剤、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物が用いることができる。本発明では、特に制限はないが好ましくは硬化後の樹脂剛性を考慮した場合、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物を用いることが好ましい。
【００４８】
湿気硬化性樹脂としては、特開平２−１６１８０、特開２０００−０３６０２６、特開２０００−２１９８５５、特開２０００−２１１２７８、特開２０００−２１９８５５、特開２００２−１７５５１０等に記載の樹脂、具体的には、ウレタン系樹脂、アルコキシド基含有シリコーン系樹脂などが挙げられる。湿気硬化型接着剤の１例として、分子末端にイソシアネート基含有ウレタンポリマーを主成分とし、このイソシアネート基が水分と反応して架橋構造を形成するものがある。湿気硬化型接着剤としては、例えば積水化学工業社製９６１３Ｎ、住友スリーエム社製ＴＥ０３０、ＴＥ１００、日立化成ポリマー社製ハイボン４８２０、カネボウエヌエスシー社製ボンドマスター１７０シリーズ、Ｈｅｎｋｅｌ社製ＭａｃｒｏｐｌａｓｔＱＲ３４６０等があげられる。
【００４９】
これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤、無機フィラー、紫外線吸収剤、酸化防止剤、各種染顔料等、通常、樹脂に配合される各種の添加剤を配合してもよい。
【００５０】
［成形体の製造方法］
＜繊維混抄マット状成形体＞
炭素繊維強化合成樹脂を用いた成形体を製造する手法として、マトリックス樹脂である熱可塑性樹脂も繊維状にしておき、炭素繊維と樹脂繊維からなる繊維混抄マット状成形体（不織布）とした後、熱プレスして樹脂を溶融させて成形するのが好ましい。ただし、マトリックス樹脂の一部を平均粒径０．１〜１００μｍ特に０．５〜２０μｍ程度の粉体としてもよい。
【００５１】
樹脂繊維の長さは、好ましくは５０ｍｍ以下特に１〜５０ｍｍとりわけ３〜２０ｍｍである。繊維の長さが短か過ぎると、繊維同士の絡み合いが不十分となり、マット状成形体の成形や形状維持が困難となる。一方、樹脂繊維の長さが長過ぎると繊維同士の絡まりや開繊不良などを生じやすく、樹脂繊維と炭素繊維の混合が不均一になる恐れがある。
【００５２】
熱可塑性樹脂繊維の製造方法としては、例えば単軸押出機、二軸押出機を用いた方法としてマルチフィラメントダイやモノフィラメントダイを用いた溶融紡糸方法、メルトブロー法やフラッシュ紡糸法、ポリマーブレンド法、エレクトロスピニング法、海島複合紡糸法、割繊複合紡糸法などの種々の方法を用いることが可能であり、通常は繊維径０．１μｍ〜５００μｍ程度である。
【００５３】
上記の繊維混抄マット状成形体は不織布と言われるものであり、前述した樹脂繊維及び炭素繊維を所定の長さに切断して短繊維状とし、それらを面状（２次元）にランダムに分散させてシート状とすることにより製造することができる。
【００５４】
短繊維から繊維混抄マット状成形体を製造する方法としては湿式法、乾式法など様々な方法を採用することができる。
【００５５】
湿式法による作成方法としては、繊維を溶媒中に分散させ、製紙工業で使われるビーター、パルパーなどの装置を使用して解繊させた後に網上に抄き上げ、付着した溶媒を乾燥除去してシート化する所謂湿式抄紙法などがある。
【００５６】
湿式抄紙法による繊維混抄マット状成形体の製造において、炭素短繊維を均一に分散させるための溶媒としては、水、アセトン、炭素数１〜５のアルコール、アントラセン油、その他の有機溶媒が例示されるが、好ましくは水を使用する。
【００５７】
乾式法による繊維混抄マット状成形体の作製方法としては、針や凹凸のついたロール間に繊維を通して機械的に叩解・解繊してシート化するカード法、あるいは、繊維を気流中で浮遊・解繊した後にスクリーン上に吸引してシート化するエアレイ法などがある。具体的には、例えば、炭素短繊維と樹脂繊維とを予備的に、例えば袋や容器等の中に両者を収容して軽く上下や左右に１分程度撹拌し、その後ヘンシェルミキサー、二軸式混合撹拌機などにより予備混合した後に、エアレイド装置等、乾式混合機を用いた装置中で、繊維を気流で撹拌した後、回転バーで叩き撹拌する等して更に撹拌混合し、これを気流搬送して金網ベルト上にベルト下部より吸引積層して不織布とする。
【００５８】
繊維混抄マット状成形体の目付、すなわち単位面積あたりの繊維の重量（Fiber Areal Weight、以下ＦＡＷと記すことがある。）は２５０〜２０００ｇ／ｍ２特に５００〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。ＦＡＷの小さいものは繊維混抄マット状成形体自体の強度不足により取り扱いが困難となる上、所望の厚さの成形体を得るためには、後述する成形工程で不織布および／または炭素繊維強化樹脂シートの積層枚数を多くする必要があり、製造工程が煩雑となる。逆にＦＡＷの大きすぎるものは樹脂の含浸性が悪く、樹脂の複合化が容易ではなくなる。
【００５９】
繊維混抄マット状成形体には、金属繊維を少量たとえば１０重量％以下混合してもよい。金属繊維の好適な径、長さは炭素繊維の場合と同様である。
【００６０】
＜繊維混抄マット状成形体からの繊維強化成形体の製造方法＞
上記の繊維混抄マット状成形体を、当該混抄マット状成形体中の熱可塑性樹脂の短繊維の流動開始温度（Ｔｆ）以上においてプレス成形することにより繊維強化成形体が製造される。
【００６１】
なお、繊維混抄マット状成形体から繊維強化成形体を直接に成形してもよいが、繊維混抄マット状成形体を溶融プレス成形することによりプレスシートを成形し、このプレスシートをプレス成形することにより繊維強化成形体を成形してもよい。
【００６２】
このプレス成形時の温度は、流動開始温度Ｔｆよりも１０〜１００℃特に２０〜５０℃程度高い温度であることが好ましい。プレス成形時の圧力は１〜２０ＭＰａ特に３〜１０ＭＰａ程度が好適であり、プレス時間は１〜３０ｍｉｎ特に３〜２０ｍｉｎ程度が好適である。このプレス成形に際し、繊維混抄マット状成形体又はプレスシートを１層だけプレスしてもよく、２枚以上重ねて複層プレス成形してもよい。この複層プレス成形によれば、厚みの大きい繊維強化成形体を製造することができる。
【００６３】
製造された繊維強化樹脂成形体中における炭素繊維と樹脂との合計に対する炭素繊維の割合は３０〜８０重量％、特に３５〜６５重量％であることが好ましい。
また、繊維強化樹脂成形体としての面方向の熱伝導率は５〜６０Ｗ／ｍＫが好ましく、より好ましくは２０〜４０Ｗ／ｍＫである。
【００６４】
［成形体の形状］
本発明の繊維強化樹脂成形体は、好ましくは、平均肉厚が０．３〜２．０ｍｍ特に０．５〜１．５ｍｍの板状である。平均肉厚は、板状の成形体の体積を板面の投影面積で除した値である。
【００６５】
次に、上記炭素繊維強化樹脂成形体よりなる製品形状の一例について第１図〜第１３図を参照して説明する。これらの成形体は、電子機器の筐体として用いられる長方形の板状又は枠状のものである。
【００６６】
第１図〜第５図の成形体１は、比較的厚さが大きい枠状部２と、この枠状部２で囲まれた内側領域の板状部３とを有している。
【００６７】
成形体１の１つの長辺に沿う辺部にあっては、厚さ方向に突出する凸部４が該長辺方向に延設され、この凸部４の裏側には、厚さ方向に凹陥する凹部５が設けられている。この凹部５を横断するように複数のリブ部６が所定間隔をあけて設けられている。リブ部６の板面は該長辺方向と直交方向に延在している。第４図の通り、多数のリブ部６が所定間隔をあけて平行に配列されているので、このリブ部６の配列は梯子状である。
【００６８】
この成形体１は、上記の成形用材料を金型内に配置して熱プレスすることにより全体として一体に成形されたものである。リブ部６等を含め、成形体１の全体に成形用材料中の炭素繊維が存在している。
【００６９】
この成形体１を用いた液晶表示装置の断面構成の一例を第１３図に示す。なお、第１３図は厚さ方向に拡大した模式図であり、成形体の寸法は第１図〜第５図のものとは異なっている。
【００７０】
この液晶表示装置１０にあっては、成形体１の板状部３上に反射層１１を介して導光板１２が配置されている。この導光板１２の端面に沿ってＬＥＤ等の発光装置１３が設置されている。この発光装置１３は凸部４に沿って配置されている。導光板１２上に光学シート１４を介して液晶パネル１５が設置され、その前面がガラス板１６で覆われている。発光装置１３で発生した熱は、主として凸部４及びリブ部６を介して放散される。多数のリブ部６を設けて放熱面積を大きくしているので、成形体１の素材の熱伝導率が高いことと相俟って放熱特性に優れたものとなっている。
【００７１】
また、成形体１に枠状部２、凸部４及びリブ６を設けているので、成形体１の素材の高剛性と合わせて、成形体１の強度、剛性が高いものとなっている。
【００７２】
第６図〜第９図に、リブの構成を異ならせた成形体１Ａ〜１Ｃを示す。第６図の成形体１Ａは、凹部５にさらに斜交方向のリブ部７を設け、トラス構造としたものである。第７図の成形体１Ｂは、斜め十字形のリブ部８を設けて筋交い構造としたものである。第８，９図の成形体１Ｃは、リブ部９を凹部５の長手方向に延設してフィン構造としたものである。
【００７３】
本発明では、上記の板状部３に対しさらに別の薄板状部材を積層して一体化させてもよい。このような薄板状部材としては、合成樹脂のハニカム、金属シートなどが例示される。薄板状部材を板状部３に一体化させるには、接着、溶着などが好適である。この薄板状部材の上からさらに上記炭素繊維強化樹脂を重ね、接着、溶着等により一体化させて三層構造としてもよい。
【００７４】
第１図〜第９図の成形体１，１Ａ〜１Ｃは板状部３を備え、板央部から周縁部まで全体として一体の板状となっているが、本発明の成形体は、第１０，１１図のように枠状の成形体１Ｄであってもよい。この成形体１Ｄの板央の開口部１ａに、別途成形された板状体が装着されて筐体とされる。第１０，１１図のその他の符号は第１図〜第５図と同一部分を示している。
【００７５】
板央の開口部１ａに装着される板状体は、上記の炭素繊維強化樹脂製であってもよく、炭素繊維強化樹脂とその他の素材とを積層した積層体であってもよく、金属など他の素材にて構成された板状体であってもよい。
【００７６】
第１２図は、上記炭素繊維強化樹脂よりなる枠状体２１と、積層構造の板状体２２とを備えた放熱性成形体の一例を示す断面斜視図である。
【００７７】
この枠状体２１は、長方形又は正方形の枠状であり、放熱性成形体２０の周縁を構成している。この枠状体２１の内周面に突状部２１ａが設けられ、板状体２２の端面の凹条が係合しているが、板状体２２と枠状体２１との係合方式はこれに限定されない。例えば、枠状体２１の内周縁に凹段部を切欠状に設け、板状体２２の周縁部を該凹段部に係合させてもよい。また、板状体２２と枠状体２１とを接着や溶着によって結合してもよい。
【００７８】
この第１２図の実施の形態では、板状体２２は炭素繊維強化樹脂よりなる１対の表皮材２２ａ，２２ａと、該表皮材２２ａ，２２ａに挟持された芯材２２ｂとを有したサンドイッチ構造体よりなる。表皮材２２ａを構成する炭素繊維強化樹脂としては、上記の炭素繊維強化樹脂が好適である。芯材２２ｂとしては、合成樹脂板、発泡合成樹脂板、発泡合成樹脂のハニカム、パンチングメタル、金属メッシュ、金属パネルなどのいずれでもよい。金属としてはアルミ、アルミ合金、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鋼などが例示される。なお、樹脂に難燃剤が配合されていることが望ましい。
【００７９】
第１２図では、枠状体２１はその全体が上記炭素繊維強化樹脂にて枠形状とされているが、一部を金属にて構成してもよい。例えば、長方形の枠状体の長辺部分を炭素繊維強化樹脂にて構成し、短辺部分を金属（例えば、アルミ、アルミ合金、銅合金、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鋼など）にて構成し、両者をビス、リベット、接着、樹脂の溶着などによって連結した枠状体であっても良い。
【実施例】
【００８０】
以下に実施例及び比較例を説明するが、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではない。
【００８１】
なお、以下の実施例１，３では、以下のようにして製造した繊維混抄マット状成形体のプレス成形体を金型で熱プレスして成形体（バックライトシャーシ）を成形した。
【００８２】
［繊維混抄マット状成形体の調製］
ピッチ系炭素繊維としてダイアリード６３７１Ｔ（三菱樹脂（株）製、引張弾性率６４０ＧＰａ、繊維軸方向の熱伝導率１４０Ｗ／ｍＫ、６ｍｍカットファイバー）６０重量部を用い、熱可塑性樹脂繊維としてポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製、商品名「ノバレックス Ｍ７０２０ＡＤ２」）を用いて溶融紡糸法により作製した樹脂繊維４０重量部を用い、分散剤としてポリエチレングリコール（Ｍｗ＝５００００）を用いた。これらの繊維を５０Ｌの水槽へ導入し、さらに濃度０．１％となるように分散剤を加えた後にマキタ製ハンドミキサーを用いて１３６０ｒｐｍの回転速度で１５秒間攪拌させた後に４００Ｌの水を入れた水槽へ導入し、更に１分程度混合・開繊させた。次いで、１ｍ２の金網上で抄き上げることにより目付け７５０ｇ／ｍ２の繊維混抄マット状成形体とした。
【００８３】
この繊維混抄マット状成形体を１枚または２枚、厚さ１または２ｍｍのスペーサーを用いて温度２８０℃、圧力３〜５ＭＰａ、加圧保持時間７分で溶融プレス成形することにより厚み１ｍｍまたは２ｍｍのプレス成形体（以下、プレスシートという。）を作製した。このプレスシート中の炭素繊維の割合は、上記の配合の通り、６０重量％である。
【００８４】
［実施例１］
このプレスシート（厚さ１ｍｍ品）を赤外線ヒータにより成形温度３００℃に予熱後、金型温度１３０℃のプレス金型にて印加圧力５ＭＰａでプレス成形し、１分間の冷却後に成形体を離型し、第１，２，６図に示す構造の放熱性成形体１Ａよりなるフラットパネルディスプレイ用バックライトシャーシを作製した。この放熱性成形体（バックライトシャーシ）は、板状部２の肉厚０．６ｍｍ、外形９５０×５５０ｍｍ、最高高さ（凸部４における厚さ）６ｍｍであり、凸部４の裏面に第６図のトラス構造を有する。
【００８５】
なお、この成形体を溶剤で溶解して炭素繊維を取り出し、その長さを測定したところ、重量平均繊維長は３ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合は８５ｗｔ％であった。
【００８６】
繊維長の測定方法は次の通りである。
【００８７】
溶剤を用いて成形体の樹脂部分を溶解させたのちに白色シート上に移し、乾燥させた後に、光学顕微鏡により観察する。このとき、残存する樹脂材料は白色シートにより観察されなくなり、結果として炭素繊維からなる黒色繊維のみが観察されるようになる。この炭素繊維をランダムに１０００本選択し、繊維長さを測定する。
【００８８】
［実施例２］
実施例１で得られた成形品の板状部３にアラミド製ハニカム（デュポン（株）ノーメックス製ハニカム；セルサイズ１／８” 箔厚（０．０５ｍｍ、密度０．００４８ｇ／ｃｍ２、厚さ３ｍｍ）を積層し、エポキシ接着剤で貼り付けた後、さらに上記プレスシート（厚さ１ｍｍ品）をエポキシ接着剤で貼り付けることにより、ハニカムコアをサンドイッチしたフラットパネルディスプレイ用バックライトシャーシを作製した。
【００８９】
［実施例３］
上記プレスシート（厚さ２ｍｍ品）を赤外線ヒータにより成形温度３００℃に予熱後、金型温度１３０℃のプレス金型にて印加圧力５ＭＰａでプレスし、１分間の冷却後に成形体を離型し、第１０，１１図に示す構造を有した、基本度肉厚１．２ｍｍｔ、外形９５０×５５０ｍｍ、内形８１０×３１０ｍｍ、最高部の高さ６ｍｍ、凸部４の裏面にトラス構造を有する枠体形状のフラットパネルディスプレイ用バックライトシャーシを作製した。
【００９０】
なお、この成形体を溶剤で溶解して炭素繊維を取り出し、その長さを測定したところ、重量平均繊維長は３．５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合は７５ｗｔ％であった。
【００９１】
［比較例１］
アルミ材として、三菱樹脂（株）製 ＫＮ５００（厚さ１０ｍｍ、長さ７００ｍｍ、幅４０ｍｍ）の加工ブロックよりＮＣ旋盤加工機を用いて、外形８３０×４０×最後部の高さ６ｍｍの帯状部材を作製した。この帯状部材を枠状に組み合わせ、アルミ製リベットで固定し、フラットパネルディスプレイ用の枠状のバックライトシャーシを作製した。
【００９２】
［評価項目及びその測定方法並びに結果］
上記の各シャーシについて、以下の３項目を次のようにして測定した。
（１）荷重撓み量
枠体を３点で固定し、このうちの中間の１点に５０Ｎの荷重を加え、変位量（ｍｍ）を測定した。
（２）発熱状態（温度分布）
周囲温度２４℃にて、長辺に沿ってＬＥＤ光源基盤（３２．５Ｗ）を取り付け、１時間点灯した後、熱伝対を用いて、長辺の中央部のＬＥＤ光源から１ｍｍの箇所（測定点１）及び短辺の中央の箇所（測定点２）の温度をそれぞれ計測した。
（３）熱変形量
周囲温度２４℃にて、長辺に沿ってＬＥＤ光源（３２．５Ｗ）基盤を取り付け、１時間点灯後の最大変位量を測定した。
【００９３】
評価結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表１の通り、実施例１〜３の放熱性成形体はすべての評価項目を満足するものである。
【符号の説明】
【００９６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 放熱性成形体
２ 枠状部
３ 板状部
４ 凸部
５ 凹部
６〜９ リブ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化合成樹脂よりなる放熱性成形体と、この放熱性成形体を用いた放熱性部材及び筐体に関する。詳しくは、本発明は、例えばパソコンやＯＡ機器、携帯機器、フラットパネルディスプレイ等の部品や筐体部分として用いるのに好適な高剛性、軽量でかつ高放熱性、高耐熱寸法安定性を有した放熱性成形体と、この放熱性成形体を用いた放熱性部材及び筐体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品、フラットパネルディスプレイなどの電気・電子機器の携帯化、薄型化、軽量化が進むにつれ、高放熱性・高耐熱寸法安定性が要求されている。その要求を達成するためにこれらの電子機器に搭載される光源、バッテリー、ＩＣ回路などの高集積化により、機器を構成する部品、特に筐体には、薄型化による製品の捩じれを抑制し、これらに搭載される内蔵部品の破損を防ぐ必要があるため、高剛性、軽量化を達成しつつ、かつ高放熱性、高耐熱寸法安定性が求められている。
【０００３】
中でも、薄型を目的とする液晶ＴＶに搭載される導光板を用いるタイプのバックライトについては、ＬＥＤ光源化に伴い、その発熱によるバックライトシャーシの熱変形が問題となっている。熱変形が大きいと、ＬＥＤ光源と導光板との光軸が維持できず、画像の表示品位が低下するという問題があった。このため、ＬＥＤを用いた筐体用部材は従来使用されてきた筐体用部材に対し、更なる高剛性、高放熱性、高耐熱寸法安定性が要求されている。
【０００４】
特開２００７−３８５１９（特許文献１）には、強化繊維を含んでいる熱可塑性樹脂成形品を積層部材の硬質部材部分や、該積層部材の周囲の樹脂部材として使用してなる筐体が記載されている。この筐体は、剛性や強度が高いことは記載されているが、放熱性に関する記載は無く、特に強化繊維として、比機械的特性（弾性率）や比弾性率の点からポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維が好ましいとされている（第００１２段落）。しかしながら、一般的なＰＡＮ系の炭素繊維は熱伝導率及び引張弾性率が低いために、成形品は放熱特性及び剛性等に劣ったものとなる。
【０００５】
特開２００６−２９７９２９（特許文献２）には、電子機器用筐体の金属／繊維強化樹脂の積層複合材料が記載され、該繊維強化樹脂層を、炭素繊維を熱可塑性樹脂中に分散させた熱可塑性樹脂組成物にて構成することが記載されている。しかし、炭素繊維の種類及び好適な物性については記載がない。
【０００６】
特開２００８−２３０２３７（特許文献３）には、連続した炭素繊維を含んだ熱可塑性樹脂よりなる複合構造体が記載されているが、連続繊維を用いているためにリブや放熱フィンなどを有した複雑な形状の成形品の成形が困難である。また、連続繊維を使用しているため、強度や放熱性に異方性があり、粒子状の熱伝導性物質を用いた被覆層を設ける必要があり、成形が煩雑である。
【０００７】
特開２００６−４９８７８（特許文献４）には、連続した炭素繊維とマトッリクス樹脂からなる熱伝導性部材が記載されているが、当該文献においては、ＰＡＮ系の炭素繊維（東レ（株）製 トレカＭ４０Ｊ、熱伝導率８５Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率３７７ＧＰａ）を用いることしか記載されていない（第００８０段落）。また、連続繊維を使用するため、強度に異方性がある。
【０００８】
特開２００４−２００５８６（特許文献５）には、炭素繊維を含有した樹脂モールド材で形成された筐体熱伝導部と、グラファイトシートあるいは金属箔である熱伝導部材を使用した筐体が記載されているが、炭素繊維としていかなる特性のものが好適であるかについての記載はない。さらに、これらは熱膨張による耐熱寸法安定性の向上や高剛性化による軽量化に関する効果も望めないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３８５１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７９２９号公報
【特許文献３】特開２００８−２３０２３７号公報
【特許文献４】特開２００６−４９８７８号公報
【特許文献５】特開２００４−２００５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、軽量、高剛性で、かつ放熱性、耐熱寸法安定性に優れた放熱性成形体と、この放熱性成形体を用いた放熱性部材及び筐体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】
【００１１】
本発明（請求項１）の放熱性成形体は、ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体であって、該炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、該炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上であり、該成形体の炭素繊維含有率が３０〜８０重量％であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の放熱性成形体は、請求項１において、前記炭素繊維が成形体の面方向に２次元ランダムに分散していることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の放熱性成形体は、請求項１又は２において、厚さ方向に突出又は凹陥する凸部又は凹部を有することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の放熱性成形体は、請求項３において、該凸部又は凹部が設けられた放熱性成形体の板面に正対したときの該凸部又は凹部の形状がトラス形、フィン形、筋交い形又は梯子形であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５の放熱性成形体は、請求項１ないし４のいずれか１項において、板状部と、該板状部の周縁部が連なる、該板状部よりも平均肉厚が大きい枠状部とを有するように一体に成形されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６の放熱性成形体は、請求項１ないし４のいずれか１項において、枠状に成形されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７の放熱性部材は、請求項６の放熱性成形体と、該放熱性成形体が囲む枠状部の内側部に配置された板体部とを備えてなるものである。
【００１８】
請求項８の放熱性部材は、請求項７において、前記板体部は、芯材と該芯材の両面に設けられた炭素繊維強化樹脂よりなる表皮材とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項９の放熱性部材は、請求項８において、表皮材を構成する炭素繊維強化樹脂の炭素繊維は、繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０重量％以上であり、該炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維含有量が３０〜８０重量％であることを特徴とするものである。
重量平均繊維長が０．３ｍｍ未満では、急激に成形体の弾性率が低下し、軽量化効果が低い。また、２５ｍｍを超えた成形体を得ることは、成形工程での切断が起こるため、実質的に困難である。
【００２０】
請求項１０の放熱性部材は、請求項８又は９において、前記芯材は発泡構造体又はハニカム構造体よりなることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１１の放熱性部材は、請求項７において、前記板体部は金属製であることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１２の筐体は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放熱性成形体を備えてなるものである。
【００２３】
請求項１３の筐体は、請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の放熱性部材を備えてなるものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の放熱性成形体、放熱性部材及び筐体にあっては、放熱性成形体の炭素繊維が高引張弾性率かつ高熱伝導率のピッチ系炭素繊維であり、放熱性成形体、放熱性部材及び筐体の熱伝導率及び剛性が高い。また、放熱性成形体、放熱性部材及び筐体は放熱特性にも優れる。
【００２５】
この放熱性成形体に、厚さ方向に突出又は凹陥する凸部又は凹部を設けることにより、放熱性成形体の比表面積が大きくなり、放熱特性が向上する。また、凸部を設けた場合には、放熱性成形体の強度及び剛性が大きくなる。
【００２６】
この放熱性成形体を枠状とし、これとは別体の板体部を枠状部の内側に配置した放熱性部材の場合、放熱性成形体と板体部とを別に形成することができ、製造が容易である。また、板体部を枠状部とは別の素材にて構成することができる。板体部を芯材と、該芯材の両面に設けられた炭素繊維強化樹脂よりなる表皮材にて構成した場合、板体部の特性を種々の値とすることができる。例えば、芯材を発泡構造体又はハニカム構造体とすることにより、板体部を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る放熱性成形体の斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図２のIII部分の拡大断面斜視図である。
【図４】図３のIV−IV線斜視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】別の実施の形態に係る放熱性成形体の図４と同様部分の構成図である。
【図７】さらに別の実施の形態に係る放熱性成形体の図４と同様部分の構成図である。
【図８】異なる実施の形態に係る放熱性成形体の図３と同様部分の断面斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線斜視図である。
【図１０】別の実施の形態に係る放熱性成形体の斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】さらに別の実施の形態に係る放熱性成形体の断面斜視図である。
【図１３】実施の形態に係る放熱性成形体を備えた液晶表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００２９】
本発明の放熱性成形体は、ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体である。まず、この炭素繊維について説明する。
【００３０】
［ピッチ系炭素繊維］
本発明において用いるピッチ系炭素繊維は、好ましくは単繊維を１００〜５００００本集束剤により集束したものである。
【００３１】
ピッチ系炭素繊維の炭素質原料としては、配向しやすい分子種が形成されており、光学的には異方性の炭素繊維を与えるようなものであれば特に制限はない。例えば、石炭系のコールタール、コールタールピッチ、石炭液化物、石油系の重質油、タール、ピッチ、または、ナフタレンやアントラセンの触媒反応による重合反応生成物等が挙げられる。これらの炭素質原料には、フリーカーボン、未溶解石炭、灰分、窒素分、硫黄分、触媒等の不純物が含まれているが、これらの不純物は、濾過、遠心分離、あるいは溶剤を使用する静置沈降分離等の周知の方法であらかじめ除去しておくことが望ましい。
【００３２】
また、前記炭素質原料を、例えば、加熱処理した後、特定溶剤で可溶分を抽出するといった方法、あるいは、水素供与性溶剤、水素ガスの存在下に水添処理するといった方法で予備処理を行っておいても良い。
【００３３】
本発明で用いる炭素繊維の繊維径は３〜２０μｍ、特に５〜１２μｍであることが好ましい。炭素繊維の繊維径が細過ぎると、取り扱い性に劣り、また、一般に極細の炭素繊維は高コストであるため、製品コストを押し上げる原因となる。炭素繊維の繊維径が太過ぎると、繊維強度が低下し、折れ易くなるため、好ましくない。
【００３４】
なお、ここで、炭素繊維の繊維径は、炭素繊維の顕微鏡観察またはレーザー計測器により２０〜３０個の繊維径を測定し、その測定値の平均値で求められる。また、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率および熱伝導率は、炭素繊維とエポキシ樹脂の一方向材を作製し、その繊維軸方向の引張弾性率および熱伝導率を測定した値を、複合則に則って、炭素繊維の体積含有率で割り返して、繊維単体の物性としたものである。さらに具体的には、引張弾性率については、ＪＩＳ Ｋ７０７３に準拠し、万能試験機で測定された値からの計算値である。また、熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ１６１１に準拠し、真空理工（株）製レーザーフラッシュ法熱定数測定装置「ＴＣ−３０００」で測定された値からの計算値である。後掲の実施例においても同様である。
【００３５】
また、成形体における、炭素繊維の重量平均繊維長は重要な要素である。重量平均繊維長は重量としての存在率を示す。同種の繊維の場合は繊維の長さが重さと関係するため、重量平均繊維長は長い繊維が少ない場合、大きく低減する。繊維長さが短いと、例えば熱伝導や電気伝導などのパスの形成に関与する特性に関し、強化効果が低減する。成形体中に存在する炭素繊維は、重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍ、特に１〜２０ｍｍであることが好ましい。また、炭素繊維は２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上、好ましくは５０〜９０ｗｔ％の繊維長分布を有することが好ましい。重慮平均繊維長が０．３ｍｍ未満では、急激に成形体の弾性率が低下し、軽量化効果が低い。また、２５ｍｍを超えた成形体を得ることは、成形工程での切断が起こるため、実質的に困難である。
【００３６】
成形体の製造に用いる炭素繊維の短繊維の長さは、好ましくは５０ｍｍ以下特に１〜５０ｍｍとりわけ３〜２０ｍｍである。繊維の長さが短か過ぎると、繊維同士の絡み合いがなくなって不織布を形成し難くなり、また得られる成形体の曲げ弾性率や熱伝導率を十分に高めることができない恐れがある。一方、原料繊維の長さが長過ぎると繊維同士の絡まりや開繊不良などを生じやすく、熱可塑性樹脂繊維と炭素繊維の混合が不均一になる恐れがある。
【００３７】
本発明で用いる炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率は４００ＧＰａ以上、好ましくは４４０ＧＰａ以上、例えば５００〜９００ＧＰａで、また、繊維軸方向の熱伝導率は、６０Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１１０Ｗ／ｍＫ以上、例えば１２０〜６００Ｗ／ｍＫである。
【００３８】
このように、それ自体、引張弾性率および熱伝導率の高い炭素繊維を用いることにより、得られる炭素繊維強化樹脂シートおよび炭素繊維強化樹脂成形体の曲げ弾性率および熱伝導率を高くすることができる。
【００３９】
炭素繊維の体積抵抗値は、１〜２０μΩ・ｍ特に２〜１５μΩ・ｍ程度が好ましい。
【００４０】
炭素繊維は黒鉛化処理することにより、引張弾性率や熱伝導率が向上する。従って、本発明では、炭素繊維不織布として黒鉛化炭素繊維を用いてもよく、また、黒鉛化していない低弾性率・低熱伝導率の炭素繊維を不織布とした後に、樹脂と複合化する前の段階で黒鉛化処理して、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率や熱伝導率を高めるようにしてもよい。
本発明においては、従来発熱がある電子機器等の剛性や強度を確保するために使用されている金属部材は、熱伝導度が高い（アルミの場合、通常１２０〜２２０ｗ／ｍＫ（面方向）程度）が、熱膨張係数が大きいので、枠状部材の熱寸法安定性を確保することが難しい。
特に、発光装置や回路装置などの熱を発生させる機器の筐体として、炭素繊維強化合成樹脂を使用すると、熱膨張係数が極めて低い(或いは無い)ので、寸法安定性に優れる。
しかも黒色であるので放熱性が高い。
中でも、炭素繊維強化合成樹脂の炭素繊維を高引張弾性率かつ高熱伝導率のピッチ系炭素繊維とすることにより、枠状部材及び筐体の熱伝導率、放射特性及び剛性が高いものとなる。特に、このような熱伝導率の高い炭素繊維を使用すると、炭素繊維強化合成樹脂成形体としての熱伝導率が２０〜６０Ｗ／ｍＫ（面方向）と、従来一般的であるＰＡＮ系の炭素繊維を使用した場合の２Ｗ／ｍＫ（面方向）という低い熱伝導率に比べても高いので、成形品に熱源からの熱が即座に分散し、放熱性が向上する。なお、該炭素繊維強化剛性樹脂成形体としては、熱伝導率が２０〜４０Ｗ／ｍＫ（面方向）であるものがより好ましい。
【００４１】
［マトリックス樹脂］
次に、炭素繊維と複合化するマトリックス樹脂について説明する。
【００４２】
炭素繊維と複合化する樹脂は、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂のいずれでもよい。
【００４３】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロリレン樹脂（ＰＰ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリメチルメタアクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニルサルフォン樹脂（ＰＰＳＵ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）等の芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００４４】
なお、樹脂が熱可塑性である場合、後述のように、表皮材と芯材とを熱融着によって接合して一体化して３層構造の板状体を製造することができる。
【００４５】
硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂（例えば紫外線硬化性樹脂）、湿気硬化性樹脂等が挙げられる。
【００４６】
熱硬化性樹脂としては、常温で流動性を示し、加熱により硬化性を示す樹脂であれば特に限定されない。例えば、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン、シリコーン樹脂等を挙げることができる。特に、炭素繊維との接着性や剛性、取り扱い易さの観点からエポキシ樹脂が好ましい。
【００４７】
光硬化性樹脂としては、ラジカル重合性成分及び光ラジカル重合開始剤、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物が用いることができる。本発明では、特に制限はないが好ましくは硬化後の樹脂剛性を考慮した場合、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物を用いることが好ましい。
【００４８】
湿気硬化性樹脂としては、特開平２−１６１８０、特開２０００−０３６０２６、特開２０００−２１９８５５、特開２０００−２１１２７８、特開２０００−２１９８５５、特開２００２−１７５５１０等に記載の樹脂、具体的には、ウレタン系樹脂、アルコキシド基含有シリコーン系樹脂などが挙げられる。湿気硬化型接着剤の１例として、分子末端にイソシアネート基含有ウレタンポリマーを主成分とし、このイソシアネート基が水分と反応して架橋構造を形成するものがある。湿気硬化型接着剤としては、例えば積水化学工業社製９６１３Ｎ、住友スリーエム社製ＴＥ０３０、ＴＥ１００、日立化成ポリマー社製ハイボン４８２０、カネボウエヌエスシー社製ボンドマスター１７０シリーズ、Ｈｅｎｋｅｌ社製ＭａｃｒｏｐｌａｓｔＱＲ３４６０等があげられる。
【００４９】
これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤、無機フィラー、紫外線吸収剤、酸化防止剤、各種染顔料等、通常、樹脂に配合される各種の添加剤を配合してもよい。
【００５０】
［成形体の製造方法］
＜繊維混抄マット状成形体＞
炭素繊維強化合成樹脂を用いた成形体を製造する手法として、マトリックス樹脂である熱可塑性樹脂も繊維状にしておき、炭素繊維と樹脂繊維からなる繊維混抄マット状成形体（不織布）とした後、熱プレスして樹脂を溶融させて成形するのが好ましい。ただし、マトリックス樹脂の一部を平均粒径０．１〜１００μｍ特に０．５〜２０μｍ程度の粉体としてもよい。
【００５１】
樹脂繊維の長さは、好ましくは５０ｍｍ以下特に１〜５０ｍｍとりわけ３〜２０ｍｍである。繊維の長さが短か過ぎると、繊維同士の絡み合いが不十分となり、マット状成形体の成形や形状維持が困難となる。一方、樹脂繊維の長さが長過ぎると繊維同士の絡まりや開繊不良などを生じやすく、樹脂繊維と炭素繊維の混合が不均一になる恐れがある。
【００５２】
熱可塑性樹脂繊維の製造方法としては、例えば単軸押出機、二軸押出機を用いた方法としてマルチフィラメントダイやモノフィラメントダイを用いた溶融紡糸方法、メルトブロー法やフラッシュ紡糸法、ポリマーブレンド法、エレクトロスピニング法、海島複合紡糸法、割繊複合紡糸法などの種々の方法を用いることが可能であり、通常は繊維径０．１μｍ〜５００μｍ程度である。
【００５３】
上記の繊維混抄マット状成形体は不織布と言われるものであり、前述した樹脂繊維及び炭素繊維を所定の長さに切断して短繊維状とし、それらを面状（２次元）にランダムに分散させてシート状とすることにより製造することができる。
【００５４】
短繊維から繊維混抄マット状成形体を製造する方法としては湿式法、乾式法など様々な方法を採用することができる。
【００５５】
湿式法による作成方法としては、繊維を溶媒中に分散させ、製紙工業で使われるビーター、パルパーなどの装置を使用して解繊させた後に網上に抄き上げ、付着した溶媒を乾燥除去してシート化する所謂湿式抄紙法などがある。
【００５６】
湿式抄紙法による繊維混抄マット状成形体の製造において、炭素短繊維を均一に分散させるための溶媒としては、水、アセトン、炭素数１〜５のアルコール、アントラセン油、その他の有機溶媒が例示されるが、好ましくは水を使用する。
【００５７】
乾式法による繊維混抄マット状成形体の作製方法としては、針や凹凸のついたロール間に繊維を通して機械的に叩解・解繊してシート化するカード法、あるいは、繊維を気流中で浮遊・解繊した後にスクリーン上に吸引してシート化するエアレイ法などがある。具体的には、例えば、炭素短繊維と樹脂繊維とを予備的に、例えば袋や容器等の中に両者を収容して軽く上下や左右に１分程度撹拌し、その後ヘンシェルミキサー、二軸式混合撹拌機などにより予備混合した後に、エアレイド装置等、乾式混合機を用いた装置中で、繊維を気流で撹拌した後、回転バーで叩き撹拌する等して更に撹拌混合し、これを気流搬送して金網ベルト上にベルト下部より吸引積層して不織布とする。
【００５８】
繊維混抄マット状成形体の目付、すなわち単位面積あたりの繊維の重量（Fiber Areal Weight、以下ＦＡＷと記すことがある。）は２５０〜２０００ｇ／ｍ２特に５００〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。ＦＡＷの小さいものは繊維混抄マット状成形体自体の強度不足により取り扱いが困難となる上、所望の厚さの成形体を得るためには、後述する成形工程で不織布および／または炭素繊維強化樹脂シートの積層枚数を多くする必要があり、製造工程が煩雑となる。逆にＦＡＷの大きすぎるものは樹脂の含浸性が悪く、樹脂の複合化が容易ではなくなる。
【００５９】
繊維混抄マット状成形体には、金属繊維を少量たとえば１０重量％以下混合してもよい。金属繊維の好適な径、長さは炭素繊維の場合と同様である。
【００６０】
＜繊維混抄マット状成形体からの繊維強化成形体の製造方法＞
上記の繊維混抄マット状成形体を、当該混抄マット状成形体中の熱可塑性樹脂の短繊維の流動開始温度（Ｔｆ）以上においてプレス成形することにより繊維強化成形体が製造される。
【００６１】
なお、繊維混抄マット状成形体から繊維強化成形体を直接に成形してもよいが、繊維混抄マット状成形体を溶融プレス成形することによりプレスシートを成形し、このプレスシートをプレス成形することにより繊維強化成形体を成形してもよい。
【００６２】
このプレス成形時の温度は、流動開始温度Ｔｆよりも１０〜１００℃特に２０〜５０℃程度高い温度であることが好ましい。プレス成形時の圧力は１〜２０ＭＰａ特に３〜１０ＭＰａ程度が好適であり、プレス時間は１〜３０ｍｉｎ特に３〜２０ｍｉｎ程度が好適である。このプレス成形に際し、繊維混抄マット状成形体又はプレスシートを１層だけプレスしてもよく、２枚以上重ねて複層プレス成形してもよい。この複層プレス成形によれば、厚みの大きい繊維強化成形体を製造することができる。
【００６３】
製造された繊維強化樹脂成形体中における炭素繊維と樹脂との合計に対する炭素繊維の割合は３０〜８０重量％、特に３５〜６５重量％であることが好ましい。
また、繊維強化樹脂成形体としての面方向の熱伝導率は５〜６０Ｗ／ｍＫが好ましく、より好ましくは２０〜４０Ｗ／ｍＫである。
【００６４】
［成形体の形状］
本発明の繊維強化樹脂成形体は、好ましくは、平均肉厚が０．３〜２．０ｍｍ特に０．５〜１．５ｍｍの板状である。平均肉厚は、板状の成形体の体積を板面の投影面積で除した値である。
【００６５】
次に、上記炭素繊維強化樹脂成形体よりなる製品形状の一例について第１図〜第１３図を参照して説明する。これらの成形体は、電子機器の筐体として用いられる長方形の板状又は枠状のものである。
【００６６】
第１図〜第５図の成形体１は、比較的厚さが大きい枠状部２と、この枠状部２で囲まれた内側領域の板状部３とを有している。
【００６７】
成形体１の１つの長辺に沿う辺部にあっては、厚さ方向に突出する凸部４が該長辺方向に延設され、この凸部４の裏側には、厚さ方向に凹陥する凹部５が設けられている。この凹部５を横断するように複数のリブ部６が所定間隔をあけて設けられている。リブ部６の板面は該長辺方向と直交方向に延在している。第４図の通り、多数のリブ部６が所定間隔をあけて平行に配列されているので、このリブ部６の配列は梯子状である。
【００６８】
この成形体１は、上記の成形用材料を金型内に配置して熱プレスすることにより全体として一体に成形されたものである。リブ部６等を含め、成形体１の全体に成形用材料中の炭素繊維が存在している。
【００６９】
この成形体１を用いた液晶表示装置の断面構成の一例を第１３図に示す。なお、第１３図は厚さ方向に拡大した模式図であり、成形体の寸法は第１図〜第５図のものとは異なっている。
【００７０】
この液晶表示装置１０にあっては、成形体１の板状部３上に反射層１１を介して導光板１２が配置されている。この導光板１２の端面に沿ってＬＥＤ等の発光装置１３が設置されている。この発光装置１３は凸部４に沿って配置されている。導光板１２上に光学シート１４を介して液晶パネル１５が設置され、その前面がガラス板１６で覆われている。発光装置１３で発生した熱は、主として凸部４及びリブ部６を介して放散される。多数のリブ部６を設けて放熱面積を大きくしているので、成形体１の素材の熱伝導率が高いことと相俟って放熱特性に優れたものとなっている。
【００７１】
また、成形体１に枠状部２、凸部４及びリブ６を設けているので、成形体１の素材の高剛性と合わせて、成形体１の強度、剛性が高いものとなっている。
【００７２】
第６図〜第９図に、リブの構成を異ならせた成形体１Ａ〜１Ｃを示す。第６図の成形体１Ａは、凹部５にさらに斜交方向のリブ部７を設け、トラス構造としたものである。第７図の成形体１Ｂは、斜め十字形のリブ部８を設けて筋交い構造としたものである。第８，９図の成形体１Ｃは、リブ部９を凹部５の長手方向に延設してフィン構造としたものである。
【００７３】
本発明では、上記の板状部３に対しさらに別の薄板状部材を積層して一体化させてもよい。このような薄板状部材としては、合成樹脂のハニカム、金属シートなどが例示される。薄板状部材を板状部３に一体化させるには、接着、溶着などが好適である。この薄板状部材の上からさらに上記炭素繊維強化樹脂を重ね、接着、溶着等により一体化させて三層構造としてもよい。
【００７４】
第１図〜第９図の成形体１，１Ａ〜１Ｃは板状部３を備え、板央部から周縁部まで全体として一体の板状となっているが、本発明の成形体は、第１０，１１図のように枠状の成形体１Ｄであってもよい。この成形体１Ｄの板央の開口部１ａに、別途成形された板状体が装着されて筐体とされる。第１０，１１図のその他の符号は第１図〜第５図と同一部分を示している。
【００７５】
板央の開口部１ａに装着される板状体は、上記の炭素繊維強化樹脂製であってもよく、炭素繊維強化樹脂とその他の素材とを積層した積層体であってもよく、金属など他の素材にて構成された板状体であってもよい。
【００７６】
第１２図は、上記炭素繊維強化樹脂よりなる枠状体２１と、積層構造の板状体２２とを備えた放熱性成形体の一例を示す断面斜視図である。
【００７７】
この枠状体２１は、長方形又は正方形の枠状であり、放熱性成形体２０の周縁を構成している。この枠状体２１の内周面に突状部２１ａが設けられ、板状体２２の端面の凹条が係合しているが、板状体２２と枠状体２１との係合方式はこれに限定されない。例えば、枠状体２１の内周縁に凹段部を切欠状に設け、板状体２２の周縁部を該凹段部に係合させてもよい。また、板状体２２と枠状体２１とを接着や溶着によって結合してもよい。
【００７８】
この第１２図の実施の形態では、板状体２２は炭素繊維強化樹脂よりなる１対の表皮材２２ａ，２２ａと、該表皮材２２ａ，２２ａに挟持された芯材２２ｂとを有したサンドイッチ構造体よりなる。表皮材２２ａを構成する炭素繊維強化樹脂としては、上記の炭素繊維強化樹脂が好適である。芯材２２ｂとしては、合成樹脂板、発泡合成樹脂板、発泡合成樹脂のハニカム、パンチングメタル、金属メッシュ、金属パネルなどのいずれでもよい。金属としてはアルミ、アルミ合金、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鋼などが例示される。なお、樹脂に難燃剤が配合されていることが望ましい。
【００７９】
第１２図では、枠状体２１はその全体が上記炭素繊維強化樹脂にて枠形状とされているが、一部を金属にて構成してもよい。例えば、長方形の枠状体の長辺部分を炭素繊維強化樹脂にて構成し、短辺部分を金属（例えば、アルミ、アルミ合金、銅合金、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鋼など）にて構成し、両者をビス、リベット、接着、樹脂の溶着などによって連結した枠状体であっても良い。
【実施例】
【００８０】
以下に実施例及び比較例を説明するが、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではない。
【００８１】
なお、以下の実施例１，３では、以下のようにして製造した繊維混抄マット状成形体のプレス成形体を金型で熱プレスして成形体（バックライトシャーシ）を成形した。
【００８２】
［繊維混抄マット状成形体の調製］
ピッチ系炭素繊維としてダイアリード６３７１Ｔ（三菱樹脂（株）製、引張弾性率６４０ＧＰａ、繊維軸方向の熱伝導率１４０Ｗ／ｍＫ、６ｍｍカットファイバー）６０重量部を用い、熱可塑性樹脂繊維としてポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製、商品名「ノバレックス Ｍ７０２０ＡＤ２」）を用いて溶融紡糸法により作製した樹脂繊維４０重量部を用い、分散剤としてポリエチレングリコール（Ｍｗ＝５００００）を用いた。これらの繊維を５０Ｌの水槽へ導入し、さらに濃度０．１％となるように分散剤を加えた後にマキタ製ハンドミキサーを用いて１３６０ｒｐｍの回転速度で１５秒間攪拌させた後に４００Ｌの水を入れた水槽へ導入し、更に１分程度混合・開繊させた。次いで、１ｍ２の金網上で抄き上げることにより目付け７５０ｇ／ｍ２の繊維混抄マット状成形体とした。
【００８３】
この繊維混抄マット状成形体を１枚または２枚、厚さ１または２ｍｍのスペーサーを用いて温度２８０℃、圧力３〜５ＭＰａ、加圧保持時間７分で溶融プレス成形することにより厚み１ｍｍまたは２ｍｍのプレス成形体（以下、プレスシートという。）を作製した。このプレスシート中の炭素繊維の割合は、上記の配合の通り、６０重量％である。
【００８４】
［実施例１］
このプレスシート（厚さ１ｍｍ品）を赤外線ヒータにより成形温度３００℃に予熱後、金型温度１３０℃のプレス金型にて印加圧力５ＭＰａでプレス成形し、１分間の冷却後に成形体を離型し、第１，２，６図に示す構造の放熱性成形体１Ａよりなるフラットパネルディスプレイ用バックライトシャーシを作製した。この放熱性成形体（バックライトシャーシ）は、板状部２の肉厚０．６ｍｍ、外形９５０×５５０ｍｍ、最高高さ（凸部４における厚さ）６ｍｍであり、凸部４の裏面に第６図のトラス構造を有する。
【００８５】
なお、この成形体を溶剤で溶解して炭素繊維を取り出し、その長さを測定したところ、重量平均繊維長は３ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合は８５ｗｔ％であった。
【００８６】
繊維長の測定方法は次の通りである。
【００８７】
溶剤を用いて成形体の樹脂部分を溶解させたのちに白色シート上に移し、乾燥させた後に、光学顕微鏡により観察する。このとき、残存する樹脂材料は白色シートにより観察されなくなり、結果として炭素繊維からなる黒色繊維のみが観察されるようになる。この炭素繊維をランダムに１０００本選択し、繊維長さを測定する。
【００８８】
［実施例２］
実施例１で得られた成形品の板状部３にアラミド製ハニカム（デュポン（株）ノーメックス製ハニカム；セルサイズ１／８” 箔厚（０．０５ｍｍ、密度０．００４８ｇ／ｃｍ２、厚さ３ｍｍ）を積層し、エポキシ接着剤で貼り付けた後、さらに上記プレスシート（厚さ１ｍｍ品）をエポキシ接着剤で貼り付けることにより、ハニカムコアをサンドイッチしたフラットパネルディスプレイ用バックライトシャーシを作製した。
【００８９】
［実施例３］
上記プレスシート（厚さ２ｍｍ品）を赤外線ヒータにより成形温度３００℃に予熱後、金型温度１３０℃のプレス金型にて印加圧力５ＭＰａでプレスし、１分間の冷却後に成形体を離型し、第１０，１１図に示す構造を有した、基本度肉厚１．２ｍｍｔ、外形９５０×５５０ｍｍ、内形８１０×３１０ｍｍ、最高部の高さ６ｍｍ、凸部４の裏面にトラス構造を有する枠体形状のフラットパネルディスプレイ用バックライトシャーシを作製した。
【００９０】
なお、この成形体を溶剤で溶解して炭素繊維を取り出し、その長さを測定したところ、重量平均繊維長は３．５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合は７５ｗｔ％であった。
【００９１】
［比較例１］
アルミ材として、三菱樹脂（株）製 ＫＮ５００（厚さ１０ｍｍ、長さ７００ｍｍ、幅４０ｍｍ）の加工ブロックよりＮＣ旋盤加工機を用いて、外形８３０×４０×最後部の高さ６ｍｍの帯状部材を作製した。この帯状部材を枠状に組み合わせ、アルミ製リベットで固定し、フラットパネルディスプレイ用の枠状のバックライトシャーシを作製した。
【００９２】
［評価項目及びその測定方法並びに結果］
上記の各シャーシについて、以下の３項目を次のようにして測定した。
（１）荷重撓み量
枠体を３点で固定し、このうちの中間の１点に５０Ｎの荷重を加え、変位量（ｍｍ）を測定した。
（２）発熱状態（温度分布）
周囲温度２４℃にて、長辺に沿ってＬＥＤ光源基盤（３２．５Ｗ）を取り付け、１時間点灯した後、熱伝対を用いて、長辺の中央部のＬＥＤ光源から１ｍｍの箇所（測定点１）及び短辺の中央の箇所（測定点２）の温度をそれぞれ計測した。
（３）熱変形量
周囲温度２４℃にて、長辺に沿ってＬＥＤ光源（３２．５Ｗ）基盤を取り付け、１時間点灯後の最大変位量を測定した。
【００９３】
評価結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表１の通り、実施例１〜３の放熱性成形体はすべての評価項目を満足するものである。
【符号の説明】
【００９６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 放熱性成形体
２ 枠状部
３ 板状部
４ 凸部
５ 凹部
６〜９ リブ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体であって、
該炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、該炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、
該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上であり、
該成形体の炭素繊維含有率が３０〜８０重量％であることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項２】
請求項１において、前記炭素繊維が成形体の面方向に２次元ランダムに分散していることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項３】
請求項１又は２において、厚さ方向に突出又は凹陥する凸部又は凹部を有することを特徴とする放熱性成形体。
【請求項４】
請求項３において、該凸部又は凹部が設けられた放熱性成形体の板面に正対したときの該凸部又は凹部の形状がトラス形、フィン形、筋交い形又は梯子形であることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、板状部と、該板状部の周縁部が連なる、該板状部よりも平均肉厚が大きい枠状部とを有するように一体に成形されていることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項において、枠状に成形されていることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項７】
請求項６の放熱性成形体と、該放熱性成形体が囲む枠状部の内側部に配置された板体部とを備えてなる放熱性部材。
【請求項８】
請求項７において、前記板体部は、芯材と該芯材の両面に設けられた炭素繊維強化樹脂よりなる表皮材とを有することを特徴とする放熱性部材。
【請求項９】
請求項８において、表皮材を構成する炭素繊維強化樹脂の炭素繊維は、繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、
該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０重量％以上であり、該炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維含有量が３０〜８０重量％であることを特徴とする放熱性部材。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記芯材は発泡構造体又はハニカム構造体よりなることを特徴とする放熱性部材。
【請求項１１】
請求項７において、前記板体部は金属製であることを特徴とする放熱性部材。
【請求項１２】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放熱性成形体を備えてなる筐体。
【請求項１３】
請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の放熱性部材を備えてなる筐体。
【請求項１】
ピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を平均肉厚０．２〜３ｍｍに熱プレス成形してなる成形体であって、
該炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、該炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、
該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０ｗｔ％以上であり、
該成形体の炭素繊維含有率が３０〜８０重量％であることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項２】
請求項１において、前記炭素繊維が成形体の面方向に２次元ランダムに分散していることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項３】
請求項１又は２において、厚さ方向に突出又は凹陥する凸部又は凹部を有することを特徴とする放熱性成形体。
【請求項４】
請求項３において、該凸部又は凹部が設けられた放熱性成形体の板面に正対したときの該凸部又は凹部の形状がトラス形、フィン形、筋交い形又は梯子形であることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、板状部と、該板状部の周縁部が連なる、該板状部よりも平均肉厚が大きい枠状部とを有するように一体に成形されていることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項において、枠状に成形されていることを特徴とする放熱性成形体。
【請求項７】
請求項６の放熱性成形体と、該放熱性成形体が囲む枠状部の内側部に配置された板体部とを備えてなる放熱性部材。
【請求項８】
請求項７において、前記板体部は、芯材と該芯材の両面に設けられた炭素繊維強化樹脂よりなる表皮材とを有することを特徴とする放熱性部材。
【請求項９】
請求項８において、表皮材を構成する炭素繊維強化樹脂の炭素繊維は、繊維軸方向の引張弾性率が４００ＧＰａ以上であり、繊維軸方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であり、
該炭素繊維の重量平均繊維長が０．３〜２５ｍｍであり、該炭素繊維のうち、繊維長が２〜５０ｍｍのものの割合が５０重量％以上であり、該炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維含有量が３０〜８０重量％であることを特徴とする放熱性部材。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記芯材は発泡構造体又はハニカム構造体よりなることを特徴とする放熱性部材。
【請求項１１】
請求項７において、前記板体部は金属製であることを特徴とする放熱性部材。
【請求項１２】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放熱性成形体を備えてなる筐体。
【請求項１３】
請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の放熱性部材を備えてなる筐体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５８３１（Ｐ２０１２−２５８３１Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４９８９（Ｐ２０１０−１６４９８９）
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（０００００６１７２）三菱樹脂株式会社 (1,977)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（０００００６１７２）三菱樹脂株式会社 (1,977)
【Ｆターム（参考）】
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