樹脂組成物及びこれからなる放熱部品
【課題】炭素繊維の含有量を低減しながらも、良好な熱伝導性と成形加工性を持つ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂（Ａ）４０質量％〜６５質量％と、炭素繊維（Ｂ）５質量％〜１０質量％と、平均粒子径が１２μｍを超え５０μｍ以下の黒鉛粒子（Ｃ）３０質量％〜５０質量％とを含有し（但し、前記熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計量を１００質量％とする。）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分である樹脂組成物。
【解決手段】熱可塑性樹脂（Ａ）４０質量％〜６５質量％と、炭素繊維（Ｂ）５質量％〜１０質量％と、平均粒子径が１２μｍを超え５０μｍ以下の黒鉛粒子（Ｃ）３０質量％〜５０質量％とを含有し（但し、前記熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計量を１００質量％とする。）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分である樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂組成物及びこれからなる放熱部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ照明に使われるＬＥＤ素子や電子機器などの半導体冷却用ヒートシンク、産業機器・装置等の大型電源用ヒートシンクなどの放熱部品として、熱伝導率の高いアルミ系合金等で作られたヒートシンクが用いられている。そして、最近は、加工が容易でより軽い放熱部品とするために、アルミ系合金を樹脂に替える検討がなされている。
例えば、特許文献１には、熱可塑性樹脂に高熱伝導性無機繊維及び高熱伝導性無機粉末を共に充填せしめてなる熱可塑性樹脂組成物が記載されている。
また特許文献２には、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、黒鉛粒子、炭素繊維構造体がそれぞれ１０質量部〜３００質量部及び１質量部〜８０質量部含有されている放熱性樹脂組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８３４５６号公報
【特許文献２】特開２００８−１５０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された樹脂組成物は、成型加工性が十分ではなく、また当該樹脂組成物から得られる成形体の熱伝導率は十分ではない。
また、熱伝導性繊維として炭素繊維を使用する場合、炭素繊維の含有量が高くなると、熱可塑性樹脂との均一な混合が困難になったり、押出し機などの可塑化装置を用いて溶融混練する際、可塑化装置からの吐出量が不安定になったりする製造上の問題があった。
以上の課題に鑑み、本発明の目的は、炭素繊維の含有量を低減しながらも、良好な熱伝導性と成形加工性を持つ樹脂組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は熱可塑性樹脂（Ａ）４０質量％〜６５質量％と、炭素繊維（Ｂ）５質量％〜１０質量％と、平均粒子径が１２μｍを超え５０μｍ以下の黒鉛粒子（Ｃ）３０質量％〜５０質量％とを含有し（但し、前記熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計量を１００質量％とする。）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分である樹脂組成物及びこの樹脂組成物からなる放熱部品を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、炭素繊維の含有量を低減しながらも、良好な熱伝導性と成形加工性を持つ樹脂組成物を提供することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明に係る放熱性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂（Ａ）と、炭素繊維（Ｂ）、黒鉛粒子（Ｃ）とを含有する。以下詳細に説明する。
〔樹脂組成物〕
＜熱可塑性樹脂（Ａ）＞
上記樹脂組成物に含有される熱可塑性樹脂（Ａ）は、２００℃〜４５０℃の温度で成形可能な熱可塑性樹脂であることが好ましい。本発明において好ましい熱可塑性樹脂として、具体的には、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリールスルホン、ポリアリールケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイドスルフォン、ポリアリレート、液晶ポリエステル、フッ素樹脂等が挙げられる。これらは単独又は２種以上組み合わせて用いることが可能である。
これらのうち、成形加工性の観点からポリオレフィンやポリスチレンを用いることが好ましい。これによって比較的複雑な形状の電気・電子部品を成形する際の成形加工性が良好となる。
【０００８】
本発明で好ましく用いられるポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、炭素数４以上のα−オレフィンを主成分とするα−オレフィン樹脂が挙げられる。これらは単独又は２種以上組み合わせて用いることが可能である。
【０００９】
ポリプロピレンとしては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体等が挙げられる。
ポリエチレンとしては、例えば、エチレン単独重合体、エチレンと炭素数４以上のα−オレフィンとの共重合体であるエチレン−α−オレフィンランダム共重合体等が挙げられる。
α−オレフィン樹脂としては、例えば、α−オレフィン−プロピレンランダム共重合体等が挙げられる。
【００１０】
ポリオレフィンに用いられる炭素数４以上のα−オレフィンとしては、例えば、１−ブテン、２−メチル−１−プロペン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、２−エチル−１−ブテン、２，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、２−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、メチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ペンテン、エチル−１−ペンテン、トリメチル−１−ブテン、メチルエチル−１−ブテン、１−オクテン、メチル−１−ペンテン、エチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ヘキセン、プロピル−１−ヘプテン、メチルエチル−１−ヘプテン、トリメチル−１−ペンテン、プロピル−１−ペンテン、ジエチル−１−ブテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン等が挙げられる。好ましくは、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンである。
【００１１】
オレフィンの重合方法としては、例えば、バルク重合、溶液重合、スラリー重合又は気相重合が挙げられる。ここでバルク重合とは、重合温度において液状のオレフィンを媒体として重合を行う方法をいい、溶液重合又はスラリー重合とは、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の不活性炭化水素溶媒中で重合を行う方法をいう。また気相重合とは、気体状態の単量体を媒体として、その媒体中で気体状態の単量体を重合する方法をいう。
これらの重合方法は、バッチ式及び連続式のいずれでもよく、また、単一の重合槽で行われる単段式及び複数の重合反応槽を直列に連結させた重合装置で行われる多段式のいずれでもよく、また、これらの重合方法を任意に組み合わせてもよい。工業的かつ経済的な観点から、連続式の気相重合法又はバルク重合法と気相重合法を連続的に行うバルク−気相重合法による方法が好ましい。
なお、重合工程における各種条件（重合温度、重合圧力、モノマー濃度、触媒投入量、重合時間等）は、適宜決定すればよい。
【００１２】
また、ポリオレフィンの製造に用いられる触媒としては、マルチサイト触媒やシングルサイト触媒が挙げられる。マルチサイト触媒として、好ましくは、チタン原子、マグネシウム原子及びハロゲン原子を含有する固体触媒成分を用いて得られる触媒が挙げられ、また、シングルサイト触媒として、好ましくは、メタロセン触媒が挙げられる。
【００１３】
本発明で用いられるポリオレフィンがポリプロピレンの場合、ポリプロピレンの製造方法に用いられる好ましい触媒として、上記のチタン原子、マグネシウム原子及びハロゲン原子を含有する固体触媒成分を用いて得られる触媒が挙げられる。
【００１４】
プロピレン単独重合体及び前記プロピレン−エチレンブロック共重合体のプロピレン単独重合体部分（すなわち、プロピレンの単独重合で生成した部分）の１３Ｃ−ＮＭＲによって測定されるアイソタクチック・ペンタッド分率は０．９５以上が好ましく、さらに好ましくは０．９８以上である。
アイソタクチック・ペンタッド分率とは、プロピレン重合体分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクチック連鎖の中心にあるプロピレンモノマー単位の分率であり、換言すればプロピレンモノマー単位が５個連続してメソ結合した連鎖（以下、ｍｍｍｍと表す。）の中にあるプロピレンモノマー単位の分率である。アイソタクチック・ペンタッド分率の測定方法は、Ａ．ＺａｍｂｅｌｌｉらによってＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，６，９２５（１９７３）に記載されている方法、すなわち１３Ｃ−ＮＭＲによって測定される方法である。
【００１５】
具体的には、１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルによって測定されるメチル炭素領域の吸収ピークの面積に対する、ｍｍｍｍに帰属されるＮＭＲピークの面積の割合が、アイソタクチック・ペンタッド分率である。
【００１６】
樹脂組成物の射出成形性と熱伝導率とのバランスの観点から、上記熱可塑性樹脂（Ａ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、好ましくは１０ｇ／１０分〜２００ｇ／１０分であり、より好ましくは２０ｇ／１０分〜１５０ｇ／１０分、更に好ましくは２０ｇ／１０分〜１３０ｇ／１０分である。但し、測定温度は２３０℃で、荷重は２．１６ｋｇである。本発明におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定された方法に準じて行う。
【００１７】
樹脂組成物の流動性と熱伝導率の観点から、本発明における熱可塑性樹脂（Ａ）の含有量は、４０質量％〜６５質量％であり、４５質量％〜５５質量％であることが好ましい。
【００１８】
＜炭素繊維（Ｂ）＞
本発明で用いられる炭素繊維（Ｂ）としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫを越えるピッチ系炭素繊維が好ましい。具体的には、三菱樹脂株式会社製 商標ダイアリード、帝人株式会社製 商標ラヒーマ等が挙げられる。
また、この炭素繊維（Ｂ）は、その表面が収束剤で処理されていてもよい。収束剤としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル、エポキシ樹脂、澱粉、植物油等が挙げられる。さらに、収束剤に、酸変性ポリオレフィン、シラン系カップリング剤等の表面処理剤、パラフィンワックス等の潤滑剤が配合されていてもよい。
炭素繊維（Ｂ）を収束剤で処理する方法としては例えば、収束剤を溶解させた水溶液に浸漬させる法、前記水溶液をスプレーで繊維に塗布する方法等が挙げられる。
【００１９】
本発明における樹脂組成物中の炭素繊維（Ｂ）の数平均繊維長は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがより好ましい。繊維長をこのような範囲とすることにより、熱伝導率を高くすることができる。炭素繊維の数平均繊維長（単位：ｍｍ）は、ソックスレー抽出法（溶媒：キシレン）で評価用サンプルより樹脂を除去して、繊維を回収し、特開２００２−５９２４号公報に記載されている方法により測定することができる。
また、炭素繊維（Ｂ）の繊維径は５μｍ以上であることが好ましい。
【００２０】
炭素繊維（Ｂ）の含有量は５質量％〜１０質量％であり、７質量％〜９質量％であることがより好ましい。炭素繊維の含有量が５質量％以上とすることによって、得られる成形体の熱伝導率を向上させることが可能となる。炭素繊維（Ｂ）の含有量を１０質量％以下とすることにより、炭素繊維（Ｂ）の含有量を低減しつつ十分な熱伝導率を得ることができる。
【００２１】
＜黒鉛粒子（Ｃ）＞
本発明で用いられる黒鉛粒子（C）を構成する黒鉛は、人造黒鉛、天然黒鉛のいずれでもよい。具体的には、日本黒鉛工業株式会社製 商標ＣＢ−１５０等が挙げられる。
【００２２】
黒鉛粒子（Ｃ）の平均粒子径は、１２μｍを超え５０μｍ以下であり、１９μｍ〜４０μｍであることがより好ましい。平均粒子径が１２μｍ以下では、樹脂組成物の流動性が低下し、成型加工性が低下してしまう。
平均粒子径は、レーザー散乱型粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００２３】
黒鉛粒子（Ｃ）の含有量は３０質量％〜５０質量％であり、３５質量％〜４５質量％であることがより好ましい。黒鉛粒子（Ｃ）の含有量を３０質量％以上とすることによって、得られる成形体の熱伝導率を向上させることが可能となる。また、前記含有量を５０質量％以下とすることによって、成形加工性の良好な樹脂組成物を得ることができる。
【００２４】
＜有機繊維（Ｄ）＞
本発明で用いられる樹脂組成物は、有機繊維（Ｄ）を含有していてもよい。有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリウレタン繊維、ポリイミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ケナフ等の植物繊維が挙げられる。中でも熱可塑性樹脂（Ａ）がポリオレフィンであるときに含有していることが好ましく、ポリエステル繊維を用いることが好ましい。
本発明において、有機繊維は好ましくは、上記熱可塑性樹脂（Ａ）や、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィン、エラストマーのような樹脂を混合させた有機繊維含有樹脂組成物として用いられる。有機繊維含有樹脂組成物の製造方法として、特開２００６−８９９５号公報や特開平３−１２１１４６号公報に記載された方法が挙げられる。有機繊維含有樹脂組成物中の有機繊維の含有量は１０質量％〜６０質量％であることが好ましい。有機繊維含有樹脂組成物を、本発明に係る熱可塑性樹脂又は変性ポリオレフィンを使用して製造する場合、それらの使用量は、本発明に係る熱可塑性樹脂の含有量（４０質量％〜６５質量％）に算入される。
本発明における樹脂組成物中の、任意成分としての有機繊維の含有量は、熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計を１００質量部として、３質量部〜１０質量部であることが好ましく、３質量部〜５質量部であることがより好ましい。
【００２５】
＜改質剤（Ｅ）＞
本発明で用いられる樹脂組成物は、下記のような改質剤（Ｅ）を含有していてもよい。改質剤としては、熱可塑性樹脂と無機成分との結合を強めるために一般的に用いられる、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィンが挙げられる。その他にもガラス繊維、タルク、ワラストナイト、ガラスフレーク等が挙げられる。また、樹脂組成物の加工特性、機械特性、電気的特性、熱的特性、表面特性及び光安定性を改良するため、各種添加剤を配合してもよい。このような添加剤の例としては、酸化防止剤、中和剤、可塑剤、滑剤、離型剤、付着防止剤、熱安定剤、光安定剤、難燃材、顔料、染料等が挙げられる。
【００２６】
＜樹脂組成物の製造方法＞
樹脂組成物の製造方法は限定されるものではないが、熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、黒鉛粒子（Ｃ）、及び必要に応じて用いられる有機繊維（Ｄ）、改質剤（Ｅ）等をヘンシェルミキサー、タンブラー等を用いて均一に混合した後、可塑化装置を用いて溶融混練する方法が挙げられる。溶融混練に当たっては、炭素繊維（Ｂ）が折れて短くなりすぎることを抑制するために、可塑化装置の温度、攪拌を適宜調整することが好ましい。
特に、有機繊維を加える際には、例えば、特開２００６−８９９５号公報に開示されている方法のようにで予め有機繊維を含有する樹脂組成物を作製し、その樹脂組成物と、熱可塑性樹脂、炭素繊維、変性ポリオレフィン、及び必要に応じて用いられる改質剤をヘンシェルミキサー、タンブラー等を用いて均一に混合した後、可塑化装置を用いて溶融混練してもよい。
【００２７】
可塑化装置を用いて溶融混練する際は、上記の各成分を同一の供給口又は別の供給口から、更に、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ＰＶＣ系エラストマー等のゴム等を供給し、樹脂組成物に含有させてもよい。ここで可塑化装置とは、熱可塑性樹脂をその融点以上に加熱し、溶融状態になった熱可塑性樹脂に攪拌を加える装置のことである。例えば、バンバリーミキサー、単軸押出し機、２軸同方向回転押出し機（例えば、東芝機械（株）製 ＴＥＭ［登録商標］、日本製鋼所（株）製 ＴＥＸ［登録商標］等が挙げられる。）、２軸異方向回転押出し機（神戸製鋼所（株）製 ＦＣＭ［登録商標］、日本製鋼所（株）製 ＣＭＰ［登録商標］等が挙げられる。）が挙げられる。
【００２８】
本発明に係る樹脂組成物のメルトフローレートは、０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分であり、０．５ｇ／１０分〜２５ｇ／１０分であることが好ましく、１ｇ／１０分〜１５ｇ／１０分であることがより好ましい。メルトフローレートが０．５ｇ／１０分未満であると、成形加工性に劣る。またメルトフローレートが３０ｇ／１０分を超えると、射出成形においてボイドと言われる成形品表面の外観異常が発生したり、射出成形機のノズルから樹脂が漏れる、いわゆる洟垂れが起こる場合がある。
なお、メルトフローレートはＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定された値を用いる。
【００２９】
〔放熱部品〕
本発明に係る放熱部品は、上記の樹脂組成物を成形して得られる。成形方法は特に限定されるものではなく、押出成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形等の方法を用いて成形することが可能である。
放熱部品としては、照明器具用部品が挙げられる。照明器具用部品としては、ヒートシンクやシーリングカバーやシェードが挙げられる。
また、放熱部品として、電子機器などの半導体冷却用ヒートシンク、産業機器・装置等の大型電源用ヒートシンクなどが挙げられる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明は、かかる実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（１）樹脂組成物
樹脂組成物には、以下の成分を使用した。
熱可塑性樹脂（Ａ）：
（Ａ−１）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンをランダム共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（メルトフローレート（ＭＦＲ）：５ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
（Ａ−２）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＦＲ：２０ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
（Ａ−３）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＦＲ：５０ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
（Ａ−４）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＦＲ：１３０ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
なお、上記プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量（Ｘ）は、プロピレン単独重合体部分とプロピレン−エチレンブロック共重合体全体の結晶融解熱量をそれぞれ測定し、次式を用いて計算により求めた。結晶融解熱量は、示唆走査型熱分析（ＤＳＣ）により測定した。
Ｘ＝１−（ΔＨｆ）Ｔ／（ΔＨｆ）Ｐ
（ΔＨｆ）Ｔ：ブロック共重合体全体の融解熱量（ｃａｌ／ｇ）
（ΔＨｆ）Ｐ：プロピレン単独重合体部分の融解熱量（ｃａｌ／ｇ）
【００３２】
炭素繊維（Ｂ）：
三菱樹脂製 登録商標 ダイアリードＫ２２３ＨＥ 数平均繊維長６ｍｍ、直径１１μｍ、熱伝導率５５０Ｗ／ｍＫ
黒鉛粒子（Ｃ）：
（Ｃ−１）：日本黒鉛工業製 登録商標ＣＢ−１５０ 固定炭素量＞９８％、平均粒径４０μｍ
（Ｃ−２）：日本黒鉛工業製 登録商標ＣＰＢ 固定炭素量＞９７％、平均粒径１９μｍ（Ｃ−３）：日本黒鉛工業製 登録商標ＣＳＰ 固定炭素量＞９７％、平均粒径１２μｍ
【００３３】
改質剤（Ｅ）：
炭素繊維、黒鉛粒子と熱可塑性樹脂との界面を補強する目的で、熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の総和を１００質量部として、表１に示した量の無水マレイン酸変性ポリプロピレン（Ｅ−１）（ＭＦＲ＝７０ｇ／１０分、無水マレイン酸グラフト量＝０．６質量％）を用いた。
上記無水マレイン酸変性ポリプロピレンは、特開２００４−１９７０６８号公報の実施例１に記載された方法に従って作製した。なお、不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する単量体単位の含有量は、赤外吸収スペクトル又はＮＭＲスペクトルによって、不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボン酸誘導体に基づく吸収を定量して算出した値を用いた。
【００３４】
また、以下の酸化防止剤又は添加剤を表１に記載の含有量で用いた。なお、これらの含有量は、熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計を１００質量部とした値である。
（Ｅ−２）：商品名スミライザーＧＰ（住友化学（株）製）
（Ｅ−３）：商品名イルガノックス１０１０（ＧＥスペシャリティケミカルズ製）
（Ｅ−４）：ハイドロタルサイト 商品名ＤＨＴ−４Ｃ（協和化学工業製）
【００３５】
〔物性の評価〕
実施例及び比較例で作成した成形体の評価項目及びその測定方法は下記の通りである。
評価結果を表２に示す。
（１）メルトフローレート（ＭＦＲ、単位：ｇ／１０分）
樹脂組成物のメルトフローレートは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定された方法に従って測定した。測定温度は２３０℃で、荷重は２．１６ｋｇ荷重で測定した。
（２）比重
試料の比重はＡ．Ｓ．Ｔ．Ｍ Ｄ７９２に従って、測定した。
【００３６】
（３）熱伝導率
成形体の熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。
実施例及び比較例で製造した試験片（８０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み４ｍｍ）を３枚重ねて接着して、厚さ１２ｍｍの積層体を得た。この積層体の略中央部分を２箇所、接着面に対して垂直な方向から切断し、各切断面を研磨して１０ｍｍ×１２ｍｍ×厚さ１ｍｍの試験片を作成した。
この試験片を用いて、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置（アルバック理工株式会社製 ＴＣ−７０００）により成形体面内方向（接着面に対して垂直な方向）の熱伝導率を求めた。
【００３７】
（４）曲げ弾性率（ＦＭ、単位：ＭＰａ）
ペレットを射出成形して得た試験片（厚み４ｍｍ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１７１に規定された方法に従い、スパン長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、荷重速度２．０ｍｍ／ｍｉｎ、２３℃で評価した。
（５）アイゾット衝撃強度（Ｉｚｏｄ、単位：ｋＪ／ｍ２）
ペレットを射出成形して得た試験片（厚み４ｍｍ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１１０に規定された方法に従い、成形後にノッチ加工し、ノッチ付き衝撃強度を評価した。測定温度は２３℃で行った。
【００３８】
〔実施例１〜７、比較例１〜７〕
上記熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、黒鉛粒子（Ｃ）、変性ポリプロピレン（Ｆ−１）を表１の割合で、酸化防止剤を上述の割合で、ポリ袋に入れて強く振って均一に混合した後、田辺プラスチックス機械製２０ｍｍ単軸押出機ＶＳ２０−２６を用い、シリンダ温度２４０℃で溶融混練した後、約３ｍｍのペレット状に裁断して樹脂組成物を製造した。
特に炭素繊維の量が多い比較例４、比較例５では、上記押出機からの吐出が不安定となり、製造が困難だった。
【００３９】
次いで、得られたペレットを、射出成形機（（株）東洋精機 TOYO ＳＩ−３０ＩＩＩ
）を用いて、シリンダ温度２３０℃、金型温度５０℃、射出速度２０ｍｍ／秒、保圧２５ＭＰａで射出成形し、評価用試験片を得た。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
本発明の要件を満たす実施例１〜７では、１０質量％以下の炭素繊維含有量で、成形に十分な流動性と、高い熱伝導率を得られる。炭素繊維と黒鉛粒子を含まない比較例１は熱伝導率が低い。炭素繊維を含まない比較例２〜３では十分な熱伝導率が得られない。黒鉛粒子を含まない比較例４〜５では熱伝導率と流動性は十分であるが、製造が困難であった。黒鉛粒子の平均粒径が１２μｍ以下である比較例７では十分な流動性が得られなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂組成物及びこれからなる放熱部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ照明に使われるＬＥＤ素子や電子機器などの半導体冷却用ヒートシンク、産業機器・装置等の大型電源用ヒートシンクなどの放熱部品として、熱伝導率の高いアルミ系合金等で作られたヒートシンクが用いられている。そして、最近は、加工が容易でより軽い放熱部品とするために、アルミ系合金を樹脂に替える検討がなされている。
例えば、特許文献１には、熱可塑性樹脂に高熱伝導性無機繊維及び高熱伝導性無機粉末を共に充填せしめてなる熱可塑性樹脂組成物が記載されている。
また特許文献２には、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、黒鉛粒子、炭素繊維構造体がそれぞれ１０質量部〜３００質量部及び１質量部〜８０質量部含有されている放熱性樹脂組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８３４５６号公報
【特許文献２】特開２００８−１５０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された樹脂組成物は、成型加工性が十分ではなく、また当該樹脂組成物から得られる成形体の熱伝導率は十分ではない。
また、熱伝導性繊維として炭素繊維を使用する場合、炭素繊維の含有量が高くなると、熱可塑性樹脂との均一な混合が困難になったり、押出し機などの可塑化装置を用いて溶融混練する際、可塑化装置からの吐出量が不安定になったりする製造上の問題があった。
以上の課題に鑑み、本発明の目的は、炭素繊維の含有量を低減しながらも、良好な熱伝導性と成形加工性を持つ樹脂組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は熱可塑性樹脂（Ａ）４０質量％〜６５質量％と、炭素繊維（Ｂ）５質量％〜１０質量％と、平均粒子径が１２μｍを超え５０μｍ以下の黒鉛粒子（Ｃ）３０質量％〜５０質量％とを含有し（但し、前記熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計量を１００質量％とする。）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分である樹脂組成物及びこの樹脂組成物からなる放熱部品を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、炭素繊維の含有量を低減しながらも、良好な熱伝導性と成形加工性を持つ樹脂組成物を提供することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明に係る放熱性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂（Ａ）と、炭素繊維（Ｂ）、黒鉛粒子（Ｃ）とを含有する。以下詳細に説明する。
〔樹脂組成物〕
＜熱可塑性樹脂（Ａ）＞
上記樹脂組成物に含有される熱可塑性樹脂（Ａ）は、２００℃〜４５０℃の温度で成形可能な熱可塑性樹脂であることが好ましい。本発明において好ましい熱可塑性樹脂として、具体的には、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリールスルホン、ポリアリールケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイドスルフォン、ポリアリレート、液晶ポリエステル、フッ素樹脂等が挙げられる。これらは単独又は２種以上組み合わせて用いることが可能である。
これらのうち、成形加工性の観点からポリオレフィンやポリスチレンを用いることが好ましい。これによって比較的複雑な形状の電気・電子部品を成形する際の成形加工性が良好となる。
【０００８】
本発明で好ましく用いられるポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、炭素数４以上のα−オレフィンを主成分とするα−オレフィン樹脂が挙げられる。これらは単独又は２種以上組み合わせて用いることが可能である。
【０００９】
ポリプロピレンとしては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体等が挙げられる。
ポリエチレンとしては、例えば、エチレン単独重合体、エチレンと炭素数４以上のα−オレフィンとの共重合体であるエチレン−α−オレフィンランダム共重合体等が挙げられる。
α−オレフィン樹脂としては、例えば、α−オレフィン−プロピレンランダム共重合体等が挙げられる。
【００１０】
ポリオレフィンに用いられる炭素数４以上のα−オレフィンとしては、例えば、１−ブテン、２−メチル−１−プロペン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、２−エチル−１−ブテン、２，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、２−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、メチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ペンテン、エチル−１−ペンテン、トリメチル−１−ブテン、メチルエチル−１−ブテン、１−オクテン、メチル−１−ペンテン、エチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ヘキセン、プロピル−１−ヘプテン、メチルエチル−１−ヘプテン、トリメチル−１−ペンテン、プロピル−１−ペンテン、ジエチル−１−ブテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン等が挙げられる。好ましくは、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンである。
【００１１】
オレフィンの重合方法としては、例えば、バルク重合、溶液重合、スラリー重合又は気相重合が挙げられる。ここでバルク重合とは、重合温度において液状のオレフィンを媒体として重合を行う方法をいい、溶液重合又はスラリー重合とは、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の不活性炭化水素溶媒中で重合を行う方法をいう。また気相重合とは、気体状態の単量体を媒体として、その媒体中で気体状態の単量体を重合する方法をいう。
これらの重合方法は、バッチ式及び連続式のいずれでもよく、また、単一の重合槽で行われる単段式及び複数の重合反応槽を直列に連結させた重合装置で行われる多段式のいずれでもよく、また、これらの重合方法を任意に組み合わせてもよい。工業的かつ経済的な観点から、連続式の気相重合法又はバルク重合法と気相重合法を連続的に行うバルク−気相重合法による方法が好ましい。
なお、重合工程における各種条件（重合温度、重合圧力、モノマー濃度、触媒投入量、重合時間等）は、適宜決定すればよい。
【００１２】
また、ポリオレフィンの製造に用いられる触媒としては、マルチサイト触媒やシングルサイト触媒が挙げられる。マルチサイト触媒として、好ましくは、チタン原子、マグネシウム原子及びハロゲン原子を含有する固体触媒成分を用いて得られる触媒が挙げられ、また、シングルサイト触媒として、好ましくは、メタロセン触媒が挙げられる。
【００１３】
本発明で用いられるポリオレフィンがポリプロピレンの場合、ポリプロピレンの製造方法に用いられる好ましい触媒として、上記のチタン原子、マグネシウム原子及びハロゲン原子を含有する固体触媒成分を用いて得られる触媒が挙げられる。
【００１４】
プロピレン単独重合体及び前記プロピレン−エチレンブロック共重合体のプロピレン単独重合体部分（すなわち、プロピレンの単独重合で生成した部分）の１３Ｃ−ＮＭＲによって測定されるアイソタクチック・ペンタッド分率は０．９５以上が好ましく、さらに好ましくは０．９８以上である。
アイソタクチック・ペンタッド分率とは、プロピレン重合体分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクチック連鎖の中心にあるプロピレンモノマー単位の分率であり、換言すればプロピレンモノマー単位が５個連続してメソ結合した連鎖（以下、ｍｍｍｍと表す。）の中にあるプロピレンモノマー単位の分率である。アイソタクチック・ペンタッド分率の測定方法は、Ａ．ＺａｍｂｅｌｌｉらによってＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，６，９２５（１９７３）に記載されている方法、すなわち１３Ｃ−ＮＭＲによって測定される方法である。
【００１５】
具体的には、１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルによって測定されるメチル炭素領域の吸収ピークの面積に対する、ｍｍｍｍに帰属されるＮＭＲピークの面積の割合が、アイソタクチック・ペンタッド分率である。
【００１６】
樹脂組成物の射出成形性と熱伝導率とのバランスの観点から、上記熱可塑性樹脂（Ａ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、好ましくは１０ｇ／１０分〜２００ｇ／１０分であり、より好ましくは２０ｇ／１０分〜１５０ｇ／１０分、更に好ましくは２０ｇ／１０分〜１３０ｇ／１０分である。但し、測定温度は２３０℃で、荷重は２．１６ｋｇである。本発明におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定された方法に準じて行う。
【００１７】
樹脂組成物の流動性と熱伝導率の観点から、本発明における熱可塑性樹脂（Ａ）の含有量は、４０質量％〜６５質量％であり、４５質量％〜５５質量％であることが好ましい。
【００１８】
＜炭素繊維（Ｂ）＞
本発明で用いられる炭素繊維（Ｂ）としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫを越えるピッチ系炭素繊維が好ましい。具体的には、三菱樹脂株式会社製 商標ダイアリード、帝人株式会社製 商標ラヒーマ等が挙げられる。
また、この炭素繊維（Ｂ）は、その表面が収束剤で処理されていてもよい。収束剤としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル、エポキシ樹脂、澱粉、植物油等が挙げられる。さらに、収束剤に、酸変性ポリオレフィン、シラン系カップリング剤等の表面処理剤、パラフィンワックス等の潤滑剤が配合されていてもよい。
炭素繊維（Ｂ）を収束剤で処理する方法としては例えば、収束剤を溶解させた水溶液に浸漬させる法、前記水溶液をスプレーで繊維に塗布する方法等が挙げられる。
【００１９】
本発明における樹脂組成物中の炭素繊維（Ｂ）の数平均繊維長は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがより好ましい。繊維長をこのような範囲とすることにより、熱伝導率を高くすることができる。炭素繊維の数平均繊維長（単位：ｍｍ）は、ソックスレー抽出法（溶媒：キシレン）で評価用サンプルより樹脂を除去して、繊維を回収し、特開２００２−５９２４号公報に記載されている方法により測定することができる。
また、炭素繊維（Ｂ）の繊維径は５μｍ以上であることが好ましい。
【００２０】
炭素繊維（Ｂ）の含有量は５質量％〜１０質量％であり、７質量％〜９質量％であることがより好ましい。炭素繊維の含有量が５質量％以上とすることによって、得られる成形体の熱伝導率を向上させることが可能となる。炭素繊維（Ｂ）の含有量を１０質量％以下とすることにより、炭素繊維（Ｂ）の含有量を低減しつつ十分な熱伝導率を得ることができる。
【００２１】
＜黒鉛粒子（Ｃ）＞
本発明で用いられる黒鉛粒子（C）を構成する黒鉛は、人造黒鉛、天然黒鉛のいずれでもよい。具体的には、日本黒鉛工業株式会社製 商標ＣＢ−１５０等が挙げられる。
【００２２】
黒鉛粒子（Ｃ）の平均粒子径は、１２μｍを超え５０μｍ以下であり、１９μｍ〜４０μｍであることがより好ましい。平均粒子径が１２μｍ以下では、樹脂組成物の流動性が低下し、成型加工性が低下してしまう。
平均粒子径は、レーザー散乱型粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００２３】
黒鉛粒子（Ｃ）の含有量は３０質量％〜５０質量％であり、３５質量％〜４５質量％であることがより好ましい。黒鉛粒子（Ｃ）の含有量を３０質量％以上とすることによって、得られる成形体の熱伝導率を向上させることが可能となる。また、前記含有量を５０質量％以下とすることによって、成形加工性の良好な樹脂組成物を得ることができる。
【００２４】
＜有機繊維（Ｄ）＞
本発明で用いられる樹脂組成物は、有機繊維（Ｄ）を含有していてもよい。有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリウレタン繊維、ポリイミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ケナフ等の植物繊維が挙げられる。中でも熱可塑性樹脂（Ａ）がポリオレフィンであるときに含有していることが好ましく、ポリエステル繊維を用いることが好ましい。
本発明において、有機繊維は好ましくは、上記熱可塑性樹脂（Ａ）や、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィン、エラストマーのような樹脂を混合させた有機繊維含有樹脂組成物として用いられる。有機繊維含有樹脂組成物の製造方法として、特開２００６−８９９５号公報や特開平３−１２１１４６号公報に記載された方法が挙げられる。有機繊維含有樹脂組成物中の有機繊維の含有量は１０質量％〜６０質量％であることが好ましい。有機繊維含有樹脂組成物を、本発明に係る熱可塑性樹脂又は変性ポリオレフィンを使用して製造する場合、それらの使用量は、本発明に係る熱可塑性樹脂の含有量（４０質量％〜６５質量％）に算入される。
本発明における樹脂組成物中の、任意成分としての有機繊維の含有量は、熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計を１００質量部として、３質量部〜１０質量部であることが好ましく、３質量部〜５質量部であることがより好ましい。
【００２５】
＜改質剤（Ｅ）＞
本発明で用いられる樹脂組成物は、下記のような改質剤（Ｅ）を含有していてもよい。改質剤としては、熱可塑性樹脂と無機成分との結合を強めるために一般的に用いられる、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィンが挙げられる。その他にもガラス繊維、タルク、ワラストナイト、ガラスフレーク等が挙げられる。また、樹脂組成物の加工特性、機械特性、電気的特性、熱的特性、表面特性及び光安定性を改良するため、各種添加剤を配合してもよい。このような添加剤の例としては、酸化防止剤、中和剤、可塑剤、滑剤、離型剤、付着防止剤、熱安定剤、光安定剤、難燃材、顔料、染料等が挙げられる。
【００２６】
＜樹脂組成物の製造方法＞
樹脂組成物の製造方法は限定されるものではないが、熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、黒鉛粒子（Ｃ）、及び必要に応じて用いられる有機繊維（Ｄ）、改質剤（Ｅ）等をヘンシェルミキサー、タンブラー等を用いて均一に混合した後、可塑化装置を用いて溶融混練する方法が挙げられる。溶融混練に当たっては、炭素繊維（Ｂ）が折れて短くなりすぎることを抑制するために、可塑化装置の温度、攪拌を適宜調整することが好ましい。
特に、有機繊維を加える際には、例えば、特開２００６−８９９５号公報に開示されている方法のようにで予め有機繊維を含有する樹脂組成物を作製し、その樹脂組成物と、熱可塑性樹脂、炭素繊維、変性ポリオレフィン、及び必要に応じて用いられる改質剤をヘンシェルミキサー、タンブラー等を用いて均一に混合した後、可塑化装置を用いて溶融混練してもよい。
【００２７】
可塑化装置を用いて溶融混練する際は、上記の各成分を同一の供給口又は別の供給口から、更に、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ＰＶＣ系エラストマー等のゴム等を供給し、樹脂組成物に含有させてもよい。ここで可塑化装置とは、熱可塑性樹脂をその融点以上に加熱し、溶融状態になった熱可塑性樹脂に攪拌を加える装置のことである。例えば、バンバリーミキサー、単軸押出し機、２軸同方向回転押出し機（例えば、東芝機械（株）製 ＴＥＭ［登録商標］、日本製鋼所（株）製 ＴＥＸ［登録商標］等が挙げられる。）、２軸異方向回転押出し機（神戸製鋼所（株）製 ＦＣＭ［登録商標］、日本製鋼所（株）製 ＣＭＰ［登録商標］等が挙げられる。）が挙げられる。
【００２８】
本発明に係る樹脂組成物のメルトフローレートは、０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分であり、０．５ｇ／１０分〜２５ｇ／１０分であることが好ましく、１ｇ／１０分〜１５ｇ／１０分であることがより好ましい。メルトフローレートが０．５ｇ／１０分未満であると、成形加工性に劣る。またメルトフローレートが３０ｇ／１０分を超えると、射出成形においてボイドと言われる成形品表面の外観異常が発生したり、射出成形機のノズルから樹脂が漏れる、いわゆる洟垂れが起こる場合がある。
なお、メルトフローレートはＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定された値を用いる。
【００２９】
〔放熱部品〕
本発明に係る放熱部品は、上記の樹脂組成物を成形して得られる。成形方法は特に限定されるものではなく、押出成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形等の方法を用いて成形することが可能である。
放熱部品としては、照明器具用部品が挙げられる。照明器具用部品としては、ヒートシンクやシーリングカバーやシェードが挙げられる。
また、放熱部品として、電子機器などの半導体冷却用ヒートシンク、産業機器・装置等の大型電源用ヒートシンクなどが挙げられる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明は、かかる実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（１）樹脂組成物
樹脂組成物には、以下の成分を使用した。
熱可塑性樹脂（Ａ）：
（Ａ−１）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンをランダム共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（メルトフローレート（ＭＦＲ）：５ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
（Ａ−２）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＦＲ：２０ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
（Ａ−３）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＦＲ：５０ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
（Ａ−４）：プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体（ＭＦＲ：１３０ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量＝１２質量％）。
なお、上記プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の量（Ｘ）は、プロピレン単独重合体部分とプロピレン−エチレンブロック共重合体全体の結晶融解熱量をそれぞれ測定し、次式を用いて計算により求めた。結晶融解熱量は、示唆走査型熱分析（ＤＳＣ）により測定した。
Ｘ＝１−（ΔＨｆ）Ｔ／（ΔＨｆ）Ｐ
（ΔＨｆ）Ｔ：ブロック共重合体全体の融解熱量（ｃａｌ／ｇ）
（ΔＨｆ）Ｐ：プロピレン単独重合体部分の融解熱量（ｃａｌ／ｇ）
【００３２】
炭素繊維（Ｂ）：
三菱樹脂製 登録商標 ダイアリードＫ２２３ＨＥ 数平均繊維長６ｍｍ、直径１１μｍ、熱伝導率５５０Ｗ／ｍＫ
黒鉛粒子（Ｃ）：
（Ｃ−１）：日本黒鉛工業製 登録商標ＣＢ−１５０ 固定炭素量＞９８％、平均粒径４０μｍ
（Ｃ−２）：日本黒鉛工業製 登録商標ＣＰＢ 固定炭素量＞９７％、平均粒径１９μｍ（Ｃ−３）：日本黒鉛工業製 登録商標ＣＳＰ 固定炭素量＞９７％、平均粒径１２μｍ
【００３３】
改質剤（Ｅ）：
炭素繊維、黒鉛粒子と熱可塑性樹脂との界面を補強する目的で、熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の総和を１００質量部として、表１に示した量の無水マレイン酸変性ポリプロピレン（Ｅ−１）（ＭＦＲ＝７０ｇ／１０分、無水マレイン酸グラフト量＝０．６質量％）を用いた。
上記無水マレイン酸変性ポリプロピレンは、特開２００４−１９７０６８号公報の実施例１に記載された方法に従って作製した。なお、不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する単量体単位の含有量は、赤外吸収スペクトル又はＮＭＲスペクトルによって、不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボン酸誘導体に基づく吸収を定量して算出した値を用いた。
【００３４】
また、以下の酸化防止剤又は添加剤を表１に記載の含有量で用いた。なお、これらの含有量は、熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計を１００質量部とした値である。
（Ｅ−２）：商品名スミライザーＧＰ（住友化学（株）製）
（Ｅ−３）：商品名イルガノックス１０１０（ＧＥスペシャリティケミカルズ製）
（Ｅ−４）：ハイドロタルサイト 商品名ＤＨＴ−４Ｃ（協和化学工業製）
【００３５】
〔物性の評価〕
実施例及び比較例で作成した成形体の評価項目及びその測定方法は下記の通りである。
評価結果を表２に示す。
（１）メルトフローレート（ＭＦＲ、単位：ｇ／１０分）
樹脂組成物のメルトフローレートは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定された方法に従って測定した。測定温度は２３０℃で、荷重は２．１６ｋｇ荷重で測定した。
（２）比重
試料の比重はＡ．Ｓ．Ｔ．Ｍ Ｄ７９２に従って、測定した。
【００３６】
（３）熱伝導率
成形体の熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。
実施例及び比較例で製造した試験片（８０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み４ｍｍ）を３枚重ねて接着して、厚さ１２ｍｍの積層体を得た。この積層体の略中央部分を２箇所、接着面に対して垂直な方向から切断し、各切断面を研磨して１０ｍｍ×１２ｍｍ×厚さ１ｍｍの試験片を作成した。
この試験片を用いて、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置（アルバック理工株式会社製 ＴＣ−７０００）により成形体面内方向（接着面に対して垂直な方向）の熱伝導率を求めた。
【００３７】
（４）曲げ弾性率（ＦＭ、単位：ＭＰａ）
ペレットを射出成形して得た試験片（厚み４ｍｍ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１７１に規定された方法に従い、スパン長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、荷重速度２．０ｍｍ／ｍｉｎ、２３℃で評価した。
（５）アイゾット衝撃強度（Ｉｚｏｄ、単位：ｋＪ／ｍ２）
ペレットを射出成形して得た試験片（厚み４ｍｍ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１１０に規定された方法に従い、成形後にノッチ加工し、ノッチ付き衝撃強度を評価した。測定温度は２３℃で行った。
【００３８】
〔実施例１〜７、比較例１〜７〕
上記熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、黒鉛粒子（Ｃ）、変性ポリプロピレン（Ｆ−１）を表１の割合で、酸化防止剤を上述の割合で、ポリ袋に入れて強く振って均一に混合した後、田辺プラスチックス機械製２０ｍｍ単軸押出機ＶＳ２０−２６を用い、シリンダ温度２４０℃で溶融混練した後、約３ｍｍのペレット状に裁断して樹脂組成物を製造した。
特に炭素繊維の量が多い比較例４、比較例５では、上記押出機からの吐出が不安定となり、製造が困難だった。
【００３９】
次いで、得られたペレットを、射出成形機（（株）東洋精機 TOYO ＳＩ−３０ＩＩＩ
）を用いて、シリンダ温度２３０℃、金型温度５０℃、射出速度２０ｍｍ／秒、保圧２５ＭＰａで射出成形し、評価用試験片を得た。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
本発明の要件を満たす実施例１〜７では、１０質量％以下の炭素繊維含有量で、成形に十分な流動性と、高い熱伝導率を得られる。炭素繊維と黒鉛粒子を含まない比較例１は熱伝導率が低い。炭素繊維を含まない比較例２〜３では十分な熱伝導率が得られない。黒鉛粒子を含まない比較例４〜５では熱伝導率と流動性は十分であるが、製造が困難であった。黒鉛粒子の平均粒径が１２μｍ以下である比較例７では十分な流動性が得られなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂（Ａ）４０質量％〜６５質量％と、炭素繊維（Ｂ）５質量％〜１０質量％と、平均粒子径が１２μｍを超え５０μｍ以下の黒鉛粒子（Ｃ）３０質量％〜５０質量％とを含有し（但し、前記熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計量を１００質量％とする。）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分である樹脂組成物。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンである請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の樹脂組成物からなる放熱部品。
【請求項１】
熱可塑性樹脂（Ａ）４０質量％〜６５質量％と、炭素繊維（Ｂ）５質量％〜１０質量％と、平均粒子径が１２μｍを超え５０μｍ以下の黒鉛粒子（Ｃ）３０質量％〜５０質量％とを含有し（但し、前記熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と黒鉛粒子（Ｃ）の合計量を１００質量％とする。）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが０．５ｇ／１０分〜３０ｇ／１０分である樹脂組成物。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンである請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の樹脂組成物からなる放熱部品。
【公開番号】特開２０１２−２０７２１９（Ｐ２０１２−２０７２１９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５６８８１（Ｐ２０１２−５６８８１）
【出願日】平成２４年３月１４日（２０１２．３．１４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１４日（２０１２．３．１４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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