複合中空パイプおよびその製造方法
【課題】エネルギー効率や演色性に優れることから、広く利用が進んできているＬＥＤ照明装置の筐体等として有用な、光透過性と熱伝導性（放熱性）を兼ね備えた複合中空パイプを提供する。
【解決手段】断面形状が相似形である１次元中空パイプであって、光透過率が３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる光透過性樹脂層８と、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂組成物からなる熱伝導性樹脂層９とを組み合わせて構成される複合中空パイプ。
【解決手段】断面形状が相似形である１次元中空パイプであって、光透過率が３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる光透過性樹脂層８と、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂組成物からなる熱伝導性樹脂層９とを組み合わせて構成される複合中空パイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＬＥＤ照明装置の筐体等として有用な、光透過性と熱伝導性（放熱性）を兼ね備えた複合中空パイプとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明はエネルギー効率、演色性に優れる事から、近年、広く利用が進んできている。ただしＬＥＤ光は一般に点光源状の為、照明として用いる上では、何がしかの光制御を必要とする場合が多い。例えばプリズム、レンズ等の光学素子と組み合わせる事で光の指向性や集光性の制御ができ、また光拡散性を有する光学素子を組み合わせる事により、出射光強度の角度分布の制御や、点光源状から面光源状への変換（ライトスポットの拡散、消失）が可能になる。
【０００３】
例えば、不活性ガス内の放電現象を利用して発光し、光発光面が一方向に連続して伸びる従来型の蛍光灯の形状に類似したＬＥＤ照明装置を作成しようとする場合、ＬＥＤ素子を１次元アレー状に実装したＬＥＤ実装基板を用い、このＬＥＤ実装基板を中心部に配置し、その周囲を光透過性の中空パイプで覆うといった構造が取られる。尚、このような構造は断面方向には相似形となるとの特徴を有する。
【０００４】
ところでＬＥＤ素子、その中でも特に光出力の大きなＬＥＤ素子においては、素子のパフォ−マンスを発揮させる為に放熱対策が必要となる場合が多い。放熱対策とは、ＬＥＤ素子の発熱によって生じるヒートスポットを熱拡散して解消するとともに、発生した熱量を装置外部に放散する為の技術的対策を言う。
【０００５】
これはＬＥＤ素子のパフォーマンス（輝度、寿命等）がＬＥＤ素子の発熱による温度上昇により制限される事情がある為である。すなわちＬＥＤ素子の輝度や寿命はどの程度効率的な放熱対策を施しているかによって大きく左右される。
【０００６】
ＬＥＤ照明装置における放熱対策には種々のものがあるが、放熱部はアルミニウム合金やマグネシウム合金などの熱伝導性金属素材で形成され（例えば特許文献１〜２参照）、ＬＥＤ基板３と支持体との間には、熱伝導性樹脂による熱伝導シートが介装してあるものも提案されている（例えば特許文献３）
【０００７】
このように光発光面が一方向に連続しているＬＥＤ照明装置に関しては、ＬＥＤ実装基板にアルミニウム等の熱伝導率の高い金属板を積層した基板を用い、このＬＥＤ実装基板を中心部に配置し、その周囲を光透過性の中空パイプで覆うといった構造（以下、構造例Ａという）が用いられる場合がある。（一例を図１に例示）
【０００８】
また、この他の放熱対策の例として、ＬＥＤ実装基板の背面に熱伝導率の高い金属材料で作成した台座部を設け、この台座部がそのままＬＥＤ照明装置の筐体を兼ねるといった構造（以下、構造例Ｂという）を取る場合もある。（一例を図２に例示）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３３９６５３号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３４９８号公報
【特許文献３】特開２００８−２８７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記構造例Ａでは、ＬＥＤ素子の発熱（ヒートスポット）は実装基板全体に熱拡散され、ＬＥＤ素子の温度をある程度低減する事が可能であるが、熱伝導率の極めて低い空気層が介在する為に、実装基板から中空パイプならびに照明装置外部に熱を放散する能力が低いため、放熱対策としては十分ではない。
また中空パイプを透明性の高い樹脂材料で作成した場合には剛性が不十分になりやすく、特に１ｍを超える照明装置を作成した場合には、照明装置の自重により撓み変形が生ずる場合がある。
【００１１】
また前記構造例Ｂでは、ＬＥＤ素子の発熱を、熱伝導性の高い金属製の台座部を通じて、照明装置外部に効率的に放散する事が可能で、照明装置の剛性も確保する事ができるが、金属製の台座部の比重が高いために照明装置の全体重量が著しく増大してしまう。この為、照明装置の取り扱い性や装置落下時の安全性に劣るといった問題点がある。また更には、樹脂製のパイプと金属製の台座を組み合わせて用いる事から、その接合部において、熱膨張率、吸湿率等の違いにより、応力歪が発生して破損の原因になったり、接合部に隙間を生じて、そこから水分が浸入してＬＥＤ照明装置に悪影響を与えるといった問題点もある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち本発明は断面形状が相似形である１次元中空パイプであって、光透過率が３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる光透過性樹脂層と、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂組成物からなる熱伝導性樹脂層とを組み合わせて構成される複合中空パイプである。なかでも好ましくは、複合中空パイプの外周面において、外周面の全表面積に対し、表面積の４０〜８０％が光透過性樹脂層で構成され、表面積の２０〜６０％が熱伝導性樹脂層を少なくとも含んで構成されている複合中空パイプ、もしくは複合中空パイプ外周面が光透過性樹脂層で構成され、外周面の面積２０〜６０％は内周に熱伝導性樹脂層を有して構成されている複合中空パイプである。また本発明は該複合中空パイプの製造方法であり、また該複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合中空パイプは、光拡散と放熱の２つの機能を有する複合中空パイプであるため、例えばＬＥＤアレーを用いた照明装置の筐体兼台座として用いた場合、ＬＥＤ照明光の制御とＬＥＤデバイスの放熱が同時に可能になる。また熱伝導性樹脂層の曲げ弾性率が非常に高く、かつ比重が小さい為に、複合中空パイプ全体の剛性が高まり、例えば複合中空パイプを１ｍ以上の長さに形成した場合でも複合中空パイプの自重による撓み変形を抑制でき、また更には照明装置の落下時の安全性等に優れ、防水性にも優れた、高品質な複合中空パイプ、もしくはＬＥＤ照明装置を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のＬＥＤ照明装置の断面構造の一例（構造例Ａ）を示す模式図である。
【図２】従来のＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例（構造例Ｂ）を示す模式図である。
【図３】本発明の複合中空パイプの断面形状の一例である。
【図４】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図５】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図６】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図７】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図８】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図９】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１０】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１１】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１２】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１３】実装基板固定の為のガイド形状に関する一例である。
【図１４】熱伝導性樹脂層固定用のガイド形状に関する一例である。
【図１５】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の一例である。
【図１６】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例である。
【図１７】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例である。
【図１８】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例である。
【図１９】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置のパイプ長さ方向の断面構造の一例である。
【図２０】複合中空パイプ端部の封止構造の一例を示す断面模式図である。
【図２１】光透過性樹脂層の分散度の測定に関する説明図である。
【図２２】本発明の複合中空パイプの製造に関し、二色押し出し成型装置の配置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について順次説明する。
［複合中空パイプの構造］
本発明の複合中空パイプは断面形状が相似形となる１次元中空パイプであり、その断面を見た場合に、光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層の２層が組み合わさってなる形状をしている。ここで断面形状が相似形となる１次元中空パイプとは、基本となる断面構造は同一であって、長さ方向において不連続に、付属部、例えばガイド形状や羽板のような付属部を有する場合を含む中空パイプである。
【００１６】
複合中空パイプの太さはとくに制限はなく、例えばＬＥＤ照明装置の筐体として用いる場合は、内部のＬＥＤ等の光源の大きさや照明装置としての外観仕様等にもよるが、例えば円形断面のパイプの場合には、およそ直径１５〜４５ｍｍ程度である事が一般的である。
【００１７】
同様に複合中空パイプの長さはとくに制限はなく、例えばＬＥＤ照明装置の筐体として用いる場合の例として、図１９に複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置のパイプ長さ方向の断面構造を例示するように、複合中空パイプの長さは使用目的に応じて適宜選択できる。ここで複合中空パイプの自重による撓み変形が無い長さに留めることが好ましいが、具体的にはおよそ１００〜２５００ｍｍ程度の長さである事が一般的である。
断面形状については、特に制限はなく、真円、楕円、正方形、長方形、ひし形、多角形その他、各種の形状を取る事ができる。
【００１８】
光透過性樹脂層は、例えば中空パイプの内部にＬＥＤ等の光源が配置された場合に、そのカバーとして、それら内部のデバイス類を保護する役割を担うと共に、光源で発せられた光を透過させ、パイプ外部に出射する役割を担う。
【００１９】
光透過性樹脂層の平均厚みは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲にある事が好ましい。０．５ｍｍ未満では機械的強度の面で不十分になりやすく、また５ｍｍ超になると光の透過損失が大きくなり、またパイプ重量の増加が無視できなくなる事から好ましくない。
【００２０】
また光透過性樹脂層は前述の使用目的において、光透過率が少なくとも３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる。光透過率がより好ましくは４５％以上、更に好ましくは５５％以上、最も好ましくは６５％以上である。ここで光透過性樹脂層は樹脂単独であっても、樹脂に光拡散フィラー等の各種添加剤を混合した樹脂組成物であっても、光透過率が３５％以上であればよい。
【００２１】
尚、ここで光透過率は層に垂直に入射する光に対して、層の反対面側に出射する光の光量を百分率で示したものであるが、出射光は反対面側に出射する全方位の光、すなわち出射角が０°〜９０°のすべての光を積算した光量として、測定する。このような測定は一般に積分球方式の光透過率測定装置により、測定が可能である。
【００２２】
また光透過率は利用対象とする波長領域の光の平均透過率とし、例えば、可視光を利用対象とする場合には３８０〜７８０ｎｍの波長領域の平均透過率とする。
また光透過性樹脂層は、広範な利用を可能とする観点より、耐熱性に優れ、低吸水性の層である事がより好ましく、熱変形温度が９０℃以上、より好ましくは１００℃以上の層であり、吸水率が２％以下、より好ましくは１％以下の層である事が好ましい。
【００２３】
また光透過性樹脂層は、利用目的に応じて、光の散乱性、拡散性、屈折性、集光性などのコントロール機能を併せ持つ層としても良い。これらの機能は、光透過性樹脂層の内部にこうした光学機能を付与するフィラーを分散する方法や、こうした光学機能を付与するための数μｍ〜数ｍｍ単位の凹形状およびまたは凸形状（レンズ、プリズム等の形状含む）を光透過性樹脂層の表面形状として賦型する方法等が挙げられる。
【００２４】
尚、後者の賦型方法に関しては、光透過性樹脂層を成形する為の金型に予め対応する形状を刻印しておき、成形時に自動的に形状が付与されるとの方法が好ましいが、場合によっては、成型後の後加工として、光透過性樹脂層に形状刻印する加工を行ったり、光透過性樹脂層上に前記光学的を有する樹脂層をコーティングで形成したり、パターン状に印刷する等の方法によって、これら形状や機能の付与を行っても良い。
光透過性樹脂層の組成に関する詳細については後で詳述する。
【００２５】
熱伝導性樹脂層は、例えば中空パイプの内部にＬＥＤ等の光源が配置された場合に、光源で発した熱を広く拡散しながら中空パイプの外周面に向け、輸送する機能を担う層であり、一般の樹脂層に比べて、熱伝導率が極めて高い特徴を有する層である。
熱伝導性樹脂層は、熱伝導性のフィラーを層内に含む事により高い熱伝導率を有している層であるが、層の熱伝導率として少なくとも層内の一方向に対して２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、更に好ましくは６Ｗ／ｍ・Ｋ以上、最も好ましくは８Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する層である。
【００２６】
熱伝導性樹脂層の平均厚みは、１〜３０ｍｍ、より好ましくは１．５〜２０ｍｍ、更に好ましくは２〜１０ｍｍの範囲にある事が好ましい。１ｍｍ未満では熱の拡散、輸送能力、ならびに機械的強度が不十分になりやすい。一方、３０ｍｍ超ではパイプ全体の重量増加が無視できなくなり、好ましくない。
熱伝導性樹脂層の比重は、複合中空パイプの重量を低減する観点において、少なくとも２．０ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは１．９ｇ／ｃｍ３以下、更に好ましくは１．８ｇ／ｃｍ３以下、最も好ましくは１．７ｇ／ｃｍ３以下である事が好ましい。
【００２７】
また熱伝導性樹脂層は、複合中空パイプの全体の剛性を高める観点より、曲げ弾性率が５ＧＰａ以上、より好ましくは７ＧＰａ以上、更に好ましくは９ＧＰａ以上の層である事が好ましい。
また熱伝導性樹脂層は、広範な利用を可能とする観点より、耐熱性に優れ、低吸水性の層である事がより好ましく、熱変形温度が９０℃以上、より好ましくは１００℃以上の層であり、吸水率が２％以下、より好ましくは１％以下の層である事が好ましい。
【００２８】
熱伝導性樹脂層の外周面側に熱伝導性樹脂層を形成する樹脂とは別種の樹脂からなる層を配置しても良い。本層を設ける目的は熱伝導性樹脂層表面の機械的保護、もしくは照明装置として用いる場合の組み立て性を高める目的からである。その場合の層の平均肉厚は０．０３〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。本層は樹脂溶融成型での形成、インサート成型用樹脂フィルムとして一体形成、樹脂塗装による積層形成等の手段で形成される。特に樹脂溶融成型で形成する場合には前記の光透過性樹脂層をそのまま用いる事もできる。
熱伝導樹脂性層の組成の詳細に関しては後で詳述する。
【００２９】
さて本発明における光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層は、複合中空パイプの断面において、適切な比率で組み合わされる。
光透過性樹脂層は、光源の光をできるだけ有効に、かつ広範囲に出射する目的において、複合中空パイプの外周面の全表面積に対し、表面積の４０〜８０％を占めている事が好ましい。
一方、熱伝導性樹脂層は、光源の発する熱をできるだけ広範囲に拡散する目的において、複合中空パイプの外周面の全表面積に対し、２０〜６０％の表面積を占めている事が好ましい。
【００３０】
なお本発明の複合中空パイプは断面形状が相似形であるため、外周面の面積比率は、断面図における各層の外周における長さの比より求められる。
この態様の具体例として複合中空パイプの断面構造において、図３〜７、１１、１２に例示するような組み合わせ構造が特に好ましく例示される。
【００３１】
また熱伝導性樹脂層の外面およびまたは内面には、熱伝導性樹脂層と別種の樹脂による表面層（以下、表面層という）が設けられていても良い。表面層は、パイプの機械的強度、衝撃強度、落下衝撃性、耐摩耗性、表面傷付き性、意匠性、デザイン性、装飾性の向上、電気絶縁性の確保等の目的にて設けられる。
【００３２】
表面層の平均肉厚は０．０３〜３ｍｍの範囲にある事が好ましい。平均厚みが０．０３ｍｍ未満であると、これら目的の実現において、不十分になりやすく、また３ｍｍ超では、熱伝導性樹脂層の放熱性能の低下や、パイプの重量増加が顕著になる等の問題が生ずるので好ましくない。
表面層の熱伝導率については特に制限はないが、熱伝導性樹脂層の放熱性に顕著な悪影響を与えないとの観点より、より好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、更に好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。
【００３３】
これら表面層は、紫外線硬化型樹脂等の樹脂コーティング、熱収縮性チューブによる樹脂層被覆、熱可塑性フィルムのインサート成型や熱可塑性樹脂の二色成型（射出成型、押出成型）等の手法で形成が可能である。
尚、二色成型法を用いる場合、本発明における光透過性樹脂層をそのまま表面層として用いた構成も可能であり、好ましく例示される。本構造の場合、複合中空パイプ外周面が光透過性樹脂層で構成され、外周面の面積２０〜６０％は内周に熱伝導性樹脂層を有して構成されていることが好ましい。この態様の具体例として複合中空パイプの断面構造において、図８〜１０に例示するような組み合わせ構造が特に好ましく例示される。内周の熱伝導性樹脂層は図８、９に例示するような中実のものであっても、図１０に例示するような中空のものであってもよい。
【００３４】
ここで光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層は、接着剤、粘着剤、接着シート、粘着シート等の粘接着手段を介して、その界面を接して配置されても良い。この場合、光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層を別々に成型して、両者を噛み合わせて一体化したり、一方の層を他方の層に差し込んで一体化する等の方法により、目的とする複合中空パイプの構造を得る事ができる。
【００３５】
また光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層はその界面が溶融接合や超音波接合等により一体化していても良い。
溶融接合とは両樹脂層が互いに溶融状態で接合して、一体化している状態を指す。溶融接合は光透過性樹脂層や熱伝導性樹脂層の成形段階で一括実施する事が好ましく、一般にはいわゆる二色成型（射出成型、押出成型）の手法が用いられる。
【００３６】
ここで二色成型とは、例えば、二種以上の樹脂組成物を、相異なる複数の樹脂押し出し用ノズルから溶融吐出させた後に、金型、ダイス内で一体化させ、その後に冷却固化する事により、界面で溶融接合、一体化した二種以上の樹脂組成物の複合成型体を得る手法を指す。
【００３７】
尚、本発明で記載している各図例では、断面がほぼ円形の複合中空パイプを例示しているが、本発明は円形断面に限定されるものではなく、他の各種断面形状においても、基本的には円形断面での前記例示と同様の技術思想での構造設計が可能である。
【００３８】
［二色成型による複合中空パイプの製造方法の開示］
本発明の複合中空パイプの製造方法の一例として、二色押し出し成型法を用いた製造方法を例示する。
二色押し出し成型法とは、相異なる複数の押出機から溶融押し出しした後に、それら複数の押出機に接続された1基のダイス内で一体化させ、その後、冷却固化する工程を含む成形方法を指す。
【００３９】
押出機の種類としては、例えば単軸フルフライト・ダブルフライト等押出機で口径φ１０〜９０ｍｍ・押出能力０．２〜１００ｋｇ／ｈｒ、昇温可能温度６００℃以下、２軸押出機同方向回転式で口径φ１０〜５０ｍｍ・押出能力０．２〜１００ｋｇ／ｈｒ、昇温可能温度６００℃以下、２軸押出機異方向回転式で口径φ１０〜５０ｍｍ・押出能力０．２〜１００ｋｇ／ｈｒ、昇温可能温度６００℃以下等が挙げられる。本発明においては単軸フルフライト押出機が好ましく用いられる。
【００４０】
この理由として単軸押出機の場合、スクリューデザインの変更等により剪断力を出来るだけ低く調整できる能力に優れていることにより炭素短繊維フィラーの折損率を低減できることが挙げられる。同時に熔融樹脂の発熱量を抑えることができ、樹脂の熱劣化を低減できることも挙げられる。
【００４１】
また熱可塑性樹脂組成物を押出す押出機のシリンダー、スクリューには表面硬化処理を施工したものを用いることが好ましい場合が多い。この理由として熱可塑性樹脂組成物に含まれるフィラーの中には金属表面を磨耗せしめる性質があるものもあり、長期間の成形においてはスクリュー、シリンダーが磨耗し樹脂押出量の低減、熔融樹脂吐出量安定性の低減、熔融樹脂温度安定性の低減、熔融樹脂粘度低下等が発生することにより押出製品品質の低下を招く。この予防処置とすることが挙げられる。表面硬化処理の種類としては硬質クロームメッキ、チッ化処理、各種セラミックコーティング等が挙げられる。
【００４２】
引取機の種類としてはベルト式リングコーンモーターチェーン駆動引取機、ベルト式サーボモーター直駆動式引取機、キャタピラ式リングコーンモーターチェーン駆動引取機、キャタピラ式サーボモーター直駆動式引取機等が挙げられる。本発明においてはベルト式サーボモーター直駆動式引取機が好ましく用いられる。この理由としてベルト式サーボモーター直駆動式引取機の場合、キャタピラ式引取機で発生する振動が製品外観に及ぼす悪影響が発生しないことが挙げられる。またサーボモーター直駆動の場合、２台の押出機による樹脂の押出量の比率を一定に制御することが容易に出来ることが挙げられる。
【００４３】
水槽、切断機等は特に機種を選ばないが、複合中空パイプの外径サイズに適合したものを選択する必要がある。
これら各設備は例えば図２２に示すように配置すると良い。
尚、このようにして成形された複合中空パイプには、必要に応じ、熱処理（アニーリング）を施す事も可能である。
【００４４】
［光透過性樹脂層の詳細開示］
本発明において、光透過性樹脂層のマトリックスに用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂や硬化性樹脂が利用できる。ただし成型性や耐衝撃性の確保する必要が高い場合には、熱可塑性樹脂の利用が好ましい場合が多い。
【００４５】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン類及びその共重合体（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体など）、ポリメタクリル酸類及びその共重合体（ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステルなど）、ポリアクリル酸類及びその共重合体、ポリアセタール類及びその共重合体、フッ素樹脂類及びその共重合体（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエステル類及びその共重合体（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン２，６ナフタレート、液晶性ポリマーなど）、ポリスチレン類及びその共重合体（スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂など）、ポリアクリロニトリル類及びその共重合体、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）類及びその共重合体（変性ＰＰＥ樹脂なども含む）、脂肪族ポリアミド類及びその共重合体、芳香族ポリアミド類及びその共重合体、ポリイミド類及びその共重合体、ポリアミドイミド類及びその共重合体、ポリカーボネート類及びその共重合体、ポリフェニレンスルフィド類及びその共重合体、ポリサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルニトリル類及びその共重合体、ポリエーテルケトン類及びその共重合体、ポリエーテルエーテルケトン類及びその共重合体、ポリケトン類及びその共重合体、ポリシリコーン系重合体等が挙げられる。
【００４６】
これら熱可塑性樹脂では、その柔軟性、後加工性、取り扱い性を高める目的で、ソフトセグメントとなる各種エラストマー成分等を共重合成分として用いた樹脂、もしくはマトリックスの樹脂中にマトリックスとは別種の樹脂を海島状に分散してなる樹脂を用いることも可能である。
【００４７】
また熱硬化性樹脂としては、アクリル類、シリコーン類等の透明性に優れた樹脂が好適に挙げられ、また前記の硬化性樹脂にエラストマー成分、ゴム成分を共重合もしくは内部に分散した硬化性樹脂も好ましく用いる事ができる。
【００４８】
本発明の光透過性樹脂層のマトリックスとして用いる樹脂としては、特にポリカーボネート樹脂、なかでも芳香族ポリカーボネートや脂肪族環などの共重合成分を含むような共重合体ポリカーボネートが好ましく用いられる。この理由として、透明性、光透過性、耐熱性、耐衝撃性に優れ、吸水率が小さい事が挙げられる。ポリカーボネート樹脂については後で詳述する。
【００４９】
さて光透過性樹脂層に、光散乱性、光拡散性などのコントロール機能を付与する際には、マトリックス樹脂と屈折率が相異なり、透明性を有するフィラーを光散乱性／光拡散性フィラーとして混合させる事により、樹脂層に光散乱性／光拡散性を賦与する事ができる。
フィラーの混合量は、樹脂層の全光線透過率と光散乱性／光拡散性を満足するように決められる。
【００５０】
本発明においては、光透過性樹脂層を厚み３ｍｍのシートに成型した時の、シートの光透過率が３５％以上であり、分散度が２０度以上である光散乱性を有する光透過性樹脂層を用いる事が好ましい。尚、分散度とは図２１において光線を上方から垂直に試験片面に当てたときγ＝０度のときの透過光量を１００とした場合、その透過光量が５０になるときのγの角度をいう。
【００５１】
こうしたフィラーとしては、例えば、カオリンに代表されるシリカアルミナ系粘土鉱物（含水ケイ酸アルミニウム類）、タルクに代表されるシリカマグネシウム系粘土鉱物（含水ケイ酸マグネシウム類）、炭酸カルシウム等の無機化合物、ポリメタクリル酸メチル樹脂架橋物、シリコーン樹脂架橋物、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の金属酸化物、アルミニウム−ホウケイ酸ガラス等の石英ガラス等、による微粒子、中空微粒子、短繊維状、立方体状、紡錘状、針状、棒状、板状、不定形状のフィラーが例示される。これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。尚、これらフィラーにはマトリックスとの密着性を高めたり、耐久性を高める目的において適当な表面処理が為されていても良い。
【００５２】
フィラーのサイズは真球近似の粒径として、０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜３０μｍである事が好ましい。０．１μｍ未満もしくは１００μｍ超ではともに光拡散性が不十分となる。
また短繊維状である場合には、Ｌ／Ｄ≦１０を満足する事が好ましい。ここでＬは短繊維の平均繊維長、Ｄは平均直径である。Ｌ／Ｄの値が１０より大きいと成形品の外観が低下したり、成形品中での繊維配向によって、均一な光拡散性が失われるため好ましくない場合がある。また直径は特に制限する必要はないが、３〜２０μｍの範囲が好ましい。
【００５３】
フィラーの混合割合は、熱可塑性樹脂組成物全体の０．２〜４０重量％の範囲、より好ましくは０．５〜３０重量％の範囲、更に好ましくは１〜２０重量％の範囲にあることが好ましく、０.２重量％未満では、充分な光拡散性が得られにくく、４０重量％より多くなると加工性および成形品の外観が低下するため好ましくない。
【００５４】
尚、光透過性樹脂層には、層の安定性、耐久性を高める目的、成形性を高める目的、光の透過波長をコントロールする目的等において、適当な添加剤を用いる事も可能である。これら添加剤としては、より具体的には、公知の紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、色素、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、可塑剤、難燃剤等が挙げられる。
【００５５】
［熱伝導性樹脂層の詳細開示］
熱伝導性樹脂層は、少なくともマトリックスとなる樹脂と熱伝導性フィラーとを混合してなる層である。マトリックスとして用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂や硬化性樹脂が利用可能である。ただし成型性や耐衝撃性の確保する必要が高い場合には、熱可塑性樹脂の利用が好ましい場合が多い。
【００５６】
尚、本発明においては、熱伝導性樹脂層のマトリックスに用いる樹脂は、光透過性樹脂層のマトリックスに用いる樹脂と同種もしくは互いに相溶性を有する樹脂を用いる事が好ましい。これは本発明の実施の一形態として、熱伝導性樹脂層と光透過性樹脂層を二色成型法等により一体成型する場合に、両層の接着強度を高め、成形条件の設定を容易にする目的である。
【００５７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン類及びその共重合体（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体など）、ポリメタクリル酸類及びその共重合体（ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステルなど）、ポリアクリル酸類及びその共重合体、ポリアセタール類及びその共重合体、フッ素樹脂類及びその共重合体（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエステル類及びその共重合体（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン２，６ナフタレート、液晶性ポリマーなど）、ポリスチレン類及びその共重合体（スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂など）、ポリアクリロニトリル類及びその共重合体、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）類及びその共重合体（変性ＰＰＥ樹脂なども含む）、脂肪族ポリアミド類及びその共重合体、芳香族ポリアミド類及びその共重合体、ポリイミド類及びその共重合体、ポリアミドイミド類及びその共重合体、ポリカーボネート類及びその共重合体、ポリフェニレンスルフィド類及びその共重合体、ポリサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルニトリル類及びその共重合体、ポリエーテルケトン類及びその共重合体、ポリエーテルエーテルケトン類及びその共重合体、ポリケトン類及びその共重合体、ポリシリコーン系重合体等が挙げられる。
【００５８】
これら熱可塑性樹脂にはその柔軟性、後加工性、取り扱い性を高める目的で、ソフトセグメントとなる各種エラストマー成分等を共重合成分として用いた樹脂、もしくはマトリックスの樹脂中にマトリックスとは別種の樹脂を海島状に分散してなる樹脂を用いることも可能である。
【００５９】
また硬化性樹脂としては、エポキシ類、アクリル類、ウレタン類、フェノール類、シリコーン類、不飽和ポリエステル類ほかの樹脂が挙げられるが、成形性、耐熱性において、エポキシ類、ウレタン類、シリコーン類等の熱硬化性樹脂が好ましく、前記の硬化性樹脂にエラストマー成分、ゴム成分を共重合もしくは内部に分散した硬化性樹脂も好ましく用いる事ができる。
【００６０】
本発明の熱伝導性樹脂層のマトリックスには、特にポリカーボネート樹脂、なかでも芳香族ポリカーボネートや脂肪族環などの共重合成分を含むような共重合体ポリカーボネートが好ましく用いられる。この理由として、耐熱性、耐衝撃性に優れ、吸水率が小さい事が挙げられる。
【００６１】
尚、熱伝導性樹脂層の安定性、耐久性を高める目的、成形性を高める目的等において、適当な添加剤を用いる事も可能である。これら添加剤としては、より具体的には、公知の紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、色素、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、可塑剤、難燃剤等が挙げられる。
【００６２】
熱伝導性フィラーとしては、金、銀、銅、アルミニウム、珪素等の金属およびその合金類、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の金属酸化物類、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物類、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物類、窒化炭素類、酸化窒化アルミニウム等の金属酸窒化物類、炭化珪素等の金属炭化物類、天然黒鉛、人造黒鉛（カーボンブラック、ケッチェンブラック等も含む）、高結晶性の黒鉛構造を有する炭素繊維、黒鉛、膨張黒鉛、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の炭素系材料類、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミナシリケートなどの珪酸塩類、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩類、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩類等による粒子状、不定形状、繊維状、ウイスカ状等の形態を持ったフィラー類が挙げられる。
【００６３】
これらの中で本発明の熱伝導性樹脂層に主に用いる熱伝導性フィラーとしては、高結晶性の黒鉛構造を有する炭素繊維が好ましい。黒鉛結晶構造の成長度合は機器分析可能な幾つかの物性値により表現することができ、例えば黒鉛結晶の結晶子サイズや面間隔、炭素材料の真密度等の物性値が挙げられるが、本発明に用いる炭素繊維としては、それらの物性値を代表して、少なくとも黒鉛結晶の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）として２０ｎｍ以上の黒鉛化性に優れた炭素繊維を用いることが好ましい。
【００６４】
尚、Ｌｃの値が２０ｎｍ未満であると、例えば数１００Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導率が得られにくく、本発明の目的に不十分となりやすい。
これらの条件を満たす黒鉛化性に優れた炭素繊維としては、異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維が特に好ましく例示される。異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維については後で詳述する。
【００６５】
熱伝導性フィラーは、熱伝導性樹脂層内に２０〜７０重量％、より好ましくは２５〜６０重量％、更に好ましくは３０〜５０重量％の範囲で複合されることが好ましい。
２０重量部未満では熱伝導樹脂層の熱伝導性が不十分となり易く、７０重量部超では熱伝導樹脂層の機械的強度や成形性が顕著に低下する場合が多くなる。
【００６６】
尚、熱伝導性樹脂層には機械的強度を高める為の補強用フィラーや、耐久性、成形性等を高めるための添加剤が添加されても良い。
補強用フィラーとしては、繊維長が０．１〜１０ｍｍ程度、より好ましくは０．３〜６ｍｍ程度のガラス短繊維、炭素短繊維、アラミド短繊維等が挙げられる。尚、炭素短繊維としては特にポリアクリロニトリルを出発原料とするＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。
添加剤としては、公知の分散性向上剤、離型剤、難燃剤、乳化剤、軟化剤、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等を挙げることができる。
【００６７】
またマトリックス樹脂への熱伝導性フィラー、補強用フィラー、添加剤等の混合に関しては、単軸もしくはニ軸の混練用スクリューを有する公知の溶融混練装置、各種ミキサー、ブレンダー、撹拌機などを単体もしくは組み合わせて実施する事ができる。
【００６８】
［異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維に関する詳細開示］
熱伝導樹脂層を構成する熱伝導性フィラーに好適に用いられる異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維は、液晶性のピッチを用いて紡糸を行うことから、Ｌｃが２０ｎｍ以上の発達した黒鉛結晶が得られやすい特徴を有する。
平均繊維径は、真円換算平均繊維径として、３〜２０μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは５〜１７μｍ、更に好ましくは７〜１５μｍである。
【００６９】
尚、繊維径のバラツキを示す分散値（ＣＶ値）は所定本数測定時の繊維径の標準偏差を繊維径の平均値で除した値の百分率であるが、ＣＶ値は３〜２０の範囲にあることが好ましく、より好ましくは３〜１５の範囲である。
本発明では異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維を短繊維形状にて用いる事が好ましく、その繊維長は平均繊維長として３０〜１０００μｍ、より好ましくは５０〜５００μｍ、更に好ましくは１００〜３００μｍの範囲にある事が好ましい。
【００７０】
これら異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維の好ましい製造方法については、例えば以下の通りである。
異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維の原料としては、例えば、ナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチといった縮合複素環化合物等が挙げられる。その中でもナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物が好ましく、特にメソフェーズピッチが好ましい。
【００７１】
メソフェーズピッチのメソフェーズ率としては少なくとも９０％以上、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上である。なお、メソフェーズピッチのメソフェーズ率は、溶融状態にあるピッチを偏光顕微鏡で観察することで確認できる。尚、ピッチは必要に応じ、二種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００７２】
ピッチの軟化点温度は２３０〜３６０℃の範囲にあることが好ましい。軟化点温度は例えばメトラー法により求めることができる。軟化点温度が２３０℃より低いと、後述の不融化処理温度が低くなる関係で、不融化工程に長時間を要するため好ましくない。また一方、３６０℃を超えると、ピッチの熱分解による劣化を引き起こしやすくなり、発生したガスで繊維中に気泡が発生するなどの問題を生じるため好ましくない。
軟化点温度のより好ましい範囲は２５０℃以上３４０℃以下、更に好ましくは２６０℃以上３２０℃以下である。
【００７３】
このメソフェーズピッチを用いて、まず紡糸工程を行い、異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維の前駆体繊維（以下、前駆体繊維という）を得る。
紡糸方法には特に制限はないが、いわゆる溶融紡糸法が好ましく用いられる。より具体的には、例えば、口金から吐出したメソフェーズピッチをワインダーで引き取る通常の紡糸延伸法、熱風をアトマイジング源として用いるメルトブロー法、遠心力を利用してメソフェーズピッチを引き取る遠心紡糸法などが挙げられる。
これらの中でも前駆体繊維の形態制御、生産性の高さなどの理由からメルトブロー法を用いることが望ましい。
【００７４】
以下、メルトブロー法による前駆体繊維の紡糸方法について詳述する。
紡糸ノズルの形状については特に制約なく、通常真円状のものが使用されるが、適時楕円などの異型形状のノズルを用いても何ら問題ない。
一般にノズル孔の長さＬと孔径Ｄの比Ｌ／Ｄは２〜３０程度であることが好ましい。Ｌ／Ｄが２未満では、ピッチ溶融時のせん断力を高めることが難しくなり、Ｌ／Ｄが３０を越えると紡糸圧力を高める必要が生じ、装置強度の確保を含めて装置のサイズアップが必要になったり、紡糸孔の面密度を上げ難くなり、生産性が低下する等の問題がある。
【００７５】
一般にメルトブロー法における紡糸安定性を確保する上では、ノズル孔を通過する際のピッチの溶融粘度はおよそ１〜１００Ｐａ・ｓの範囲にあることが好ましい。
溶融ピッチの溶融粘度が１Ｐａ・ｓ未満であると、繊維形状を維持することが難しくなる。一方、溶融粘度が１００Ｐａ・ｓを超えると、紡糸ノズルの耐圧を相当に高める必要が出てくる為、装置のコストパフォーマンスの上で望ましくない。
【００７６】
尚、紡糸工程においては、ノズル孔径の変更、ノズルからの原料ピッチの吐出量の変更、あるいはブロー風による前駆体繊維のドラフト比を変更する等の手法により、前駆体繊維の繊維径の調整が可能である。
このうちドラフト比の変更は、１００〜４００℃に加温された毎分１００〜２００００ｍの線速度のガスを、ノズルから吐出された紡糸ピッチの細化点近傍に吹き付けることによって達成することができる。吹き付けるガスに特に制限は無いが、コストパフォーマンスと安全性の面から空気が望ましい。
【００７７】
製造時の紡糸安定性、ならびに後述する不融化・炭化工程を含む生産性の観点において、前駆体繊維の繊維径は真円換算平均繊維径として、およそ５〜２５μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは７〜２０μｍである。
【００７８】
メルトブロー法により紡糸された前駆体繊維は、例えば、ベルト可動の金網等にウェブ状の形態で捕集される。ウェブの厚みや目付量、密度等は紡糸条件とベルト搬送速度の設定により任意に調整できる。また必要に応じ、クロスラップ等の手法によりウェブを積層させることも可能である。ウェブの目付量としては生産性及び工程安定性を考慮して、１５０〜１０００ｇ／ｍ２が好ましい。
このようにして得られた前駆体繊維によるウェブは、ベルト等で搬送され、不融化処理の工程に送られる。
【００７９】
不融化処理は公知の方法で行うことができる。例えば、空気、或いはオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素、臭素を空気に添加したガスを用いた酸化性雰囲気下で実施できるが、安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。尚、不融化処理は、バッチ処理、連続処理のどちらでも処理可能であるが、生産性を考慮すると連続処理が望ましい。
【００８０】
不融化処理は、ピッチの軟化点温度よりも低温で処理することが好ましく、概ね１５０〜３５０℃の温度で、一定時間の熱処理を付与することで達成される。より好ましい温度範囲は１６０〜３４０℃である。
昇温速度は１〜１０℃／分が好適に用いられ、連続処理の場合は任意の温度に設定した複数の反応室を順次通過させることで、上記昇温速度を達成できる。昇温速度のより好ましい範囲は、生産性及び工程安定性を考慮して、３〜９℃／分である。
【００８１】
不融化処理の完了したウェブは、ベルト等で搬送され、炭化処理の工程に送られる。
炭化処理も公知の方法にて行うことができる。例えば、真空中、或いは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスを用いた非酸化性雰囲気中にて、ウェブを６００〜２５００℃前後の温度に加熱、熱処理することにより行うことができる。
【００８２】
炭化処理を施した炭素繊維内部では有意に黒鉛結晶構造の発達が見られ、一般には熱処理温度が高いほど、熱処理時間が長いほど、また繊維に与える総熱量が大きいほど、結晶構造は大きく発達する。ただし後述の高度黒鉛化処理の工程を実施する場合には、同工程で黒鉛結晶構造の著しい発達が期待できることから、炭化処理工程の熱処理温度、時間、総熱量等を適宜抑えても構わない。
【００８３】
炭化処理の工程はコスト面を考慮すると常圧かつ窒素雰囲気下で行うことが望ましい。また炭化処理は、バッチ処理、連続処理のどちらでも可能であるが、生産性を考慮すれば連続処理が望ましい。
炭化処理の完了したウェブは、続いて粗粉砕工程を施すことが好ましい。粗粉砕工程とは各種の切断機およびまたは破砕・粉砕機等にウェブを投入し、ウェブの形状を破壊するとともに、ウェブ内部の炭素繊維を適当な繊維長を有する短繊維に切断する工程である。
【００８４】
このように適当な長さの短繊維状に切断する目的は、後述の高度黒鉛化工程や湿式微粉砕工程における生産性、生産安定性、制御性等を高めることにある。ここで生産性を挙げた理由については、高度黒鉛化工程や湿式微粉砕工程が装置の関係上、バッチ処理で行われる場合が多い為、バッチ処理で一度に投入できる炭素繊維の量を増やす必要があり、これには一般にウェブ状であるよりは適当な繊維長の短繊維状である方が好ましいからである。すなわちバッチ処理用の容器や装置類に炭素繊維を充填する際の嵩密度を高めることが主目的であり、短繊維状の炭素繊維の嵩密度が少なくとも０．１ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは０．３ｇ／ｃｍ３以上、更に好ましくは０．５ｇ／ｃｍ３以上、最も好ましくは０．７ｇ／ｃｍ３以上となるように粗粉砕を行うことが好ましい。
【００８５】
切断機としては、例えば、ギロチン式、１軸、２軸及び多軸回転式等のカッターが好適に使用することができる。また破砕・粉砕機としては、例えば、衝撃作用を利用したハンマ式、ピン式、ボール式、ビーズ式及びロッド式、粒子同士の衝突を利用した高速回転式、圧縮・引裂き作用を利用したロール式、コーン式及びスクリュー式等の破砕・粉砕機等が好適に使用される。また必要に応じ、切断と破砕・粉砕を多種複数機で構成することも可能である。
【００８６】
短繊維状炭素繊維の嵩密度もしくは繊維長の制御に関しては、目的とする繊維長の範囲に対して好適な装置・機種もしくはその組み合わせ等を選定するとともに、ロータ・回転刃等の回転数、供給量、刃間クリアランス、系内滞留時間等を適宜調整することによって、好ましく制御することができる。
【００８７】
尚、切断機や破砕・粉砕機のみでは繊維長制御が不十分となる場合には、更に分級工程を付け加えることができる。分級工程はすなわち篩い分けの操作を行う工程であり、所定以上もしくは所定以下の繊維長の成分を篩い分けにより効率的に分離する工程であり、振動篩い式、遠心分離式、慣性力式、濾過式等の各種の分級装置を用いて実施される。
【００８８】
粗粉砕工程を経た短繊維状の炭素繊維には、必要に応じ、炭素繊維内部の黒鉛結晶構造を更に大きく成長させる目的で、より高温の熱処理を施す高度黒鉛化処理の工程を行うことが好ましい。高度黒鉛化処理の工程は具体的には、例えば、アチソン炉、電気炉等を用い、真空中、あるいは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスを用いた非酸化性雰囲気下等で、２５００〜３５００℃前後で熱処理を施す工程である。
【００８９】
［ポリカーボネート樹脂の開示］
本発明の光透過性樹脂層、および／または熱伝導性樹脂層には、上述のとおり特にポリカーボネート樹脂、なかでも芳香族ポリカーボネートや脂肪族環などの共重合成分を含むような共重合体ポリカーボネートを用いる事が好ましい。
【００９０】
ポリカーボネート樹脂としては、二価フェノールとカーボネート前駆体を反応させて得られる芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましい。ここで使用される二価フェノールの代表的な例としては、２,２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（通称ビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１,１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１,１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、２,２−ビス（４−ヒドロキシ−３,５−ジメチルフェニル）プロパン、２,２−ビス（４−ヒドロキシ−３,５−ジブロモフェニル）プロパン、２,２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル、４,４’−ジヒドロキシジフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）サルファイドおよびビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン等が挙げられる。好ましい二価フェノールはビス（４−ヒドロキシフェニル）アルカンであり、なかでもビスフェノールＡが特に好ましい。
【００９１】
カーボネート前駆体としてはカルボニルハライド、カーボネートエステルまたはハロホルメート等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
【００９２】
上記二価フェノールとカーボネート前駆体を反応させて芳香族ポリカーボネート樹脂を製造するに当たり、二価フェノールは単独または２種以上を使用することができ、また芳香族ポリカーボネート樹脂は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネート樹脂であっても、２種以上の芳香族ポリカーボネート樹脂の混合物であってもよい。また、必要に応じて触媒、分子量調節剤、酸化防止剤等を使用してもよい。
【００９３】
芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量については、１２０００〜２６０００前後のものが好ましい。比粘度（ηsp）として表現すれば、例えば二価フェノールとしてビスフェノールＡ、カーボネート前駆体としてホスゲンを用いて芳香族ポリカーボネート樹脂を得た場合、濃度０.７ｇ／ｄｌ塩化メチレン溶液により温度２０℃で測定した比粘度（ηsp）が０.１５〜１.５のもの、より好ましくは０．２〜０．８のものが好ましい。
【００９４】
［照明装置への応用］
本発明の複合中空パイプは、内部にＬＥＤ等の光源を有するパイプ状の照明装置に、好ましく応用される。図１５〜１７にこのような利用の一例を例示したが、ＬＥＤ素子の実装基板の全体もしくは一部が、熱伝導樹脂層に直接接触もしくは接着剤、粘着剤等を介して接触するような構造を取る事により、ＬＥＤ素子の発熱が実装基板を介して、熱伝導樹脂層に効率的に伝熱する事が可能になる。
【００９５】
尚、これらの構造設計は、ＬＥＤ素子実装基板の形状、ＬＥＤ素子その他の実装部品の配置を考慮して行う事が好ましく、その構造設計に応じ、光透過性樹脂層や熱伝導樹脂層の形状（断面形状）を適宜変更する事ができる。
これら実装基板は熱伝導性樹脂層上に配置される事が好ましく、かつ両者の界面に空気等の隙間の介在が無い事が望まれる。
【００９６】
実装基板を熱伝導性樹脂層上に配置する方法として、例えば、実装基板を中空パイプの端部から内部にスライドさせながら導入する方法があるが、この場合、図１３に例示したような実装基板の位置固定の為のガイド形状（例えば爪状の構造体）をあらかじめ一括成型で設けておく事が好ましい。この爪状構造体はパイプ部分を構成する光透過性樹脂を用いて、パイプ部分と一括作成する事が好ましい。爪状構造体の長さは１〜４ｍｍ程度とする事が好ましい。
これらガイド形状（爪状構造体）と熱伝導性樹脂層との間に実装基板が挟まれて配置される事により、実装基板の位置決めが簡単になり、また実装基板と熱伝導性樹脂層との面接触が安定に確保できる。
【００９７】
また実装基板と熱伝導性樹脂層の間にあらかじめ適当なグリスや液体接着剤などを塗布しておく事により、実装基板をスライド導入する際に界面に空気を噛み込まないようにする事ができる。また更には熱伝導性樹脂層や実装基板の微小な表面凹凸にこれらの液体が充填される事により、界面での空気層の介在をより低減する事が可能になる。尚、これらグリス、液体接着剤は好ましくは熱伝導率１Ｗ／ｍＫ以上のものを選択すると良い。また実装基板や熱伝導性樹脂層の表面に幅、深さとも０．５ｍｍ前後の微細な溝をあらかじめ形成しておき、これら液体が溝の中に充填されるようにしておくと、表面張力によって、グリスや液体接着剤が溝内から界面全体に薄く均一な厚みで濡れ広がりやすくなり、より均一な界面接触状態が安定に得られ、好ましい場合がある。
【００９８】
また実装基板を熱伝導性樹脂層上への固定に関しては、この他に、粘着シートを介して固定する方法も好ましく挙げられる。粘着シートを用いた固定の場合、実装基板をパイプ内に導入する前にあらかじめ、実装基板の少なくとも一部分に粘着シートを貼り付けておき、実装基板を熱伝導性樹脂層上に導入した後、所定の位置で圧着すれば良い。尚、実装基板が幾分の反りを有しているような場合には、実装基板の反りを補正し、圧着時の面圧を一定にする目的で適当な治具を用いる事も好ましい。
【００９９】
粘着シートはアクリル系、シリコーン系等の粘着性樹脂をシート化したものが例示され、より好ましくはそれらの樹脂内に熱伝導性フィラーを混合してなる熱伝導性の粘着シートを用いる事が好ましい。
【０１００】
ところで本発明の複合中空パイプの端部は開口部となるが、照明装置として利用する場合にはこの開口部を封止する必要が出てくる。
この目的には、適当な樹脂板を中空パイプの端部に接着固定する方法、中空パイプに差し込み固定可能な樹脂成型キャップ等を用いる方法が挙げられる。この封止部は電源配線が中を通過したり、もしくはジョイント部としての役割を持たせるのが通例であり、機械的強度、電気的信頼性に優れた材料を用いる事が好ましい。樹脂成形キャップを用いる場合、図２０に示すような内部にＯリング等のパッキン構造を組み合わせて作り込んだ樹脂成型キャップ等を用いる事も好ましい。
【０１０１】
尚、本発明の複合中空パイプ内部には、ＬＥＤ等光源デバイスの実装基板を配置する以外に、それらデバイス駆動用の電源回路（ＡＣ／ＤＣ変換回路、ＡＤ変換回路、変圧回路、定電流回路、過電流保護回路、間欠点灯用回路、調光制御用回路等）を実装した基板を設けても構わない。またＬＥＤの温度を測定するセンサーとＬＥＤ温度が所定範囲の温度になるようにＬＥＤへの入力電力を自動コントロールする制御回路を組み合わせて設けても良い。
【実施例】
【０１０２】
以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。
【０１０３】
（１）炭素繊維の平均繊維径：
ＪＩＳ Ｒ７６０７に準じ、光学顕微鏡下でスケールを用いて６０本の炭素繊維の繊維径を真円換算平均繊維径として測定し、その平均値から求めた。
【０１０４】
（２）炭素繊維の繊維径の変動係数（ＣＶ値）：
前記６０本の炭素繊維の繊維径測定値の標準偏差をその平均値で除した値の百分率として求めた。
【０１０５】
（３）炭素短繊維の平均繊維長：
光学顕微鏡下、測長器を用いて２０００本の炭素短繊維を測定し（１０視野、２００本ずつ測定）、その個数平均繊維長として求めた。尚、倍率は測定する繊維長に応じて適宜調整した。
【０１０６】
（４）炭素繊維の断面構造の観察
走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジー製Ｓ−２４００）を用いて観察を行った。
【０１０７】
（５）炭素繊維の真密度：
浮沈法を用いて測定した。即ち、シリンダー内に比重２．１７（ｇ／ｃｍ３）のジブロモエタンと比重２．８９（ｇ／ｃｍ３）のブロモホルムの混合溶液を作成し、２５±０．２℃の温度にコントロールする。上記混合溶液に炭素短繊維を浸析させ、１．３ｋＰａで３分間保持した後、炭素短繊維が混合液の中央に来るまでかき混ぜる。１０分後、炭素短繊維が浮上するようであればジブロモエタンを追加し、沈むようであればブロモホルムを滴下する。この操作を炭素短繊維が静止するまで繰り返し、静止の後、その混合液体の密度を比重浮ひょうで測定し、炭素繊維の真密度とした。
【０１０８】
（６）黒鉛結晶の結晶子サイズ、面間隔：
Ｘ線回折法にて求め、黒鉛結晶の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）と黒鉛結晶の面間隔（ｄ００２）は（００２）面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズ（Ｌａ）は（１１０）面からの回折線を用いて求めた。
尚、Ｘ線回折測定結果からのデータ解析と数値算出方法は学振法に準拠して実施した。
【０１０９】
（７）炭素繊維の熱伝導率、電気比抵抗値：
炭素繊維の粗粉砕処理を実施せず、炭化処理工程後もしくは高度黒鉛化処理工程後のウェブから単糸状の炭素繊維をサンプルとして抜き取って、以下の要領で測定を行った。
すなわち前記でサンプルとして抜き取った繊維を平面上に固定した後、繊維上の所定の間隔をもって測定用の一対の端子部を設け、両端子間の電気比抵抗を測定する。尚、端子部となる繊維部分には銀ペーストを塗り、接触抵抗を低減するとともに、電気比抵抗の測定は四端子法をもって行った。
このようにして炭素繊維の繊維軸方向の電気比抵抗率を測定した後、特開平１１−１１７１４３号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式より熱伝導率を求めた。
Ｋ＝１２７２．４／ＥＲ−４９．４
ここで、Ｋは炭素繊維の熱伝導率（単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ＥＲは炭素繊維の電気比抵抗（単位：μΩ・ｍ）を表す。
【０１１０】
（８）樹脂層の熱伝導率：
別途、５０ｍｍ×９０ｍｍ×２ｍｍ厚の板状に射出成型し、本成型板から測定用の試料片を切り出し、レーザーフラッシュ法（ＮＥＴＺＳＣＨ製ＬＦＡ−４５７）を用いて、サンプルの面内方向の熱伝導率を測定した。
尚、面内方向の測定に関しては、前記成型板をまず２ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍ厚で切り出し、この試料片を５枚重ねる事により、測定に必要なサイズである１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍ厚の試料片を作成して測定を行った。
【０１１１】
（９）樹脂層の曲げ弾性率：
ＩＳＯ １７８に準拠して測定を行った。
【０１１２】
（１０）光透過性樹脂層の光透過率：
一辺１５０ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を用い、村上色彩技術研究所（株）製のヘーズメーターＨＲ−１００を使用して、その厚み方向の全光透過率をＡＳＴＭ Ｄ１００３に従い測定した。
【０１１３】
（１１）光透過性樹脂層の分散度：
一辺１５０ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を用い、日本電色工業（株）製の分散度測定計を使用して測定した。測定方法を図１８に示した。尚、分散度とは図１８において光線を上方から垂直に試験片面に当てたときγ＝０度のときの透過光量を１００とした場合、その透過光量が５０になるときのγの角度をいう。
【０１１４】
（異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維の作成）
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。光学的異方性割合は１００％、軟化点が２８８℃であった。３３５℃で溶融したピッチを、直径０．２ｍｍφの孔の口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分１００００ｍの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して、メルトブロー法により、平均繊維径が約１１．０μｍの炭素繊維前駆体を作製した。
本紡糸における紡糸ノズルのＬ／Ｄは１０であり、温度３３５℃、せん断速度６０００ｓ−１における紡糸時のピッチの溶融粘度は１０．５Ｐａ・ｓであった。
得られた炭素繊維前駆体を多孔ベルト上に捕集し、さらにクロスラッパーで目付量が３５０ｇ／ｍ２となるように調整し、炭素繊維前駆体ウェブを得た。
次に炭素繊維前駆体ウェブを空気中で１７０℃から２９０℃まで平均昇温速度４℃／分で昇温して不融化処理を行った後、引き続いて窒素雰囲気中８００℃で炭化処理を施し、炭化繊維ウェブを得た。
この後、この炭化繊維ウェブを粗粉砕処理し、平均繊維長約２００μｍの炭化繊維粗粉砕物を得た。
この炭化繊維粗粉砕物について、高度黒鉛化処理として、非酸化性雰囲気とした電気炉内で３１００℃の熱処理を施し、目的とする黒鉛化炭素短繊維を作成した。
このようにして得られた黒鉛化炭素短繊維の平均繊維長は８．０μｍであり、炭素繊維の真比重は２．２０ｇ／ｃｍ３であり、黒鉛の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）は４４ｎｍ、六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズ（Ｌａ）は１０６ｎｍ。また黒鉛結晶の面間隔（ｄ００２）は０．３３６５ｎｍであった。
更に炭素繊維の電気比抵抗は１．６μΩ・ｍであり、熱伝導率は７５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【０１１５】
（熱伝導性樹脂の作成）
このようにして作成した異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維フィラー４０重量部と、芳香族ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）６０重量部とを溶融混練して、熱伝導性樹脂Ａを得た。
また更には、異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維フィラー４５重量部と、芳香族ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）５５重量部とを溶融混練して、熱伝導性樹脂Ｂを得た。
該熱伝導性樹脂Ａ、Ｂの熱伝導率はそれぞれ６．２Ｗ／ｍ・Ｋ、８．３Ｗ／ｍ・Ｋ、曲げ弾性率はそれぞれ１１．５ＭＰａ、１３．１ＭＰａであった。
【０１１６】
（光透過性樹脂の作成）
芳香族ポリカーボネート樹脂９５重量部（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）、炭酸カルシウム１重量部（シプロ化成（株）製シプロンＡ 重量平均粒子径１０μｍ）、ガラス短繊維４重量部（日東紡績（株）製ＰＦＥ−３０１ 平均直径９μｍ、平均長さ４０μｍ）とを溶融混練し、光拡散性を有する光透過性樹脂Ａを得た。
また芳香族ポリカーボネート樹脂９０重量部（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）、炭酸カルシウム５重量部（シプロ化成（株）製シプロンＡ 重量平均粒子径１０μｍ）、ガラス短繊維５重量部（日東紡績（株）製ＰＦＥ−３０１ 平均直径９μｍ、平均長さ４０μｍ）とを溶融混練し、光拡散性を有する光透過性樹脂Ｂを得た。
また芳香族ポリカーボネート樹脂８０重量部（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）、炭酸カルシウム１０重量部（シプロ化成（株）製シプロンＡ 重量平均粒子径１０μｍ）、ガラス短繊維１０重量部（日東紡績（株）製ＰＦＥ−３０１ 平均直径９μｍ、平均長さ４０μｍ）とを溶融混練し、光拡散性を有する光透過性樹脂Ｃを得た。
光透過性樹脂Ａ、Ｂ、Ｃの全光透過率はそれぞれ７８．５％、４８．５％、３８．８％であり、分散度はそれぞれ２５度、５８度、６４度であった。
【０１１７】
（ＬＥＤ実装基板の仕様）
ＬＥＤ実装基板としては、三層ＣＣＬフレキシブル基板の片面に、三菱オスラム社製の白色ＬＥＤ素子（出力１Ｗ）を２０ｍｍ間隔で一方向にアレー状に実装したものを用いた。
すなわち厚み５０μｍのポリイミドフィルム、厚み２０μｍのエポキシ系接着層、厚み３２μｍの圧延銅を積層してなる三層ＣＣＬフレキシブル基板の片面にＬＥＤを実装し、ＬＥＤ実装面の反対側には５０μｍ厚の熱伝導性両面アクリル粘着シートを介して１ｍｍ厚のアルミ板を貼り付けた構成を有するアルミ複合基板（以下、ＬＥＤ実装基板という）を用いた。
尚、実施例、比較例において、ＬＥＤ素子の放熱状況を比較する為に、ＬＥＤ素子直下の温度測定を行った。すなわち三層フレキシブル基板と熱伝導性両面アクリル粘着シートとの界面で、かつＬＥＤ素子の実装部直下の数箇所に、厚み１００μｍの薄膜熱電対（安立計器製）を差し込んで測定を行った。
【０１１８】
［実施例１］
前記熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ａからなる複合中空パイプを作成した。すなわち断面構造は図５に示す形状とし、パイプの外径は２０ｍｍ、長さは６８０ｍｍとし、パイプ外周の全表面積における光透過性樹脂層の面積比率は６５％、熱伝導性樹脂層の面積比率は３５％、光透過性樹脂層の平均肉厚は１．５ｍｍ、熱伝導性樹脂層の平均肉厚は３．５ｍｍとした。
本パイプの作成には、図２２に模式的に示す、二色押し出し成型装置を用いた。すなわち熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ａを別々の押し出し装置から溶融押し出し、ヒートダイス内で合流せしめ、溶融接着を進行させながら所望の形状に押出成形を完了させた。
このとき図２２中６７の押出機は据え置き型単軸フルフライト式押出機を用いたが、図２２中６８の押出機は移動式昇降機能付きの単軸フルフライト押出機を用いた。その理由として移動式昇降機能付きの単軸フルフライト押出機の場合、金型とそれぞれの押出機を組付ける際の位置決めが容易であることが挙げられる。
また金型に流入する樹脂の方向は、ひとつは後方から。もうひとつは上方からとしている。ただし移動・昇降機能付き押出機から流入せしめる樹脂の方向は上方からのみに限定されるものではなく後方または側面から流入させても良い。
【０１１９】
押出機設定条件として再重要なパラメーターとしては熔融樹脂吐出量と熔融樹脂温度の２点が挙げられる。まず、それぞれの押出機から吐出される単位時間当たりの樹脂重量は均一にする必要がある。これは押出機スクリュー回転数を一定にすること、および押出機スクリュー形状によって得られるが、今回はポリカーボネート樹脂専用のスクリューを用いることで吐出量の安定性を得た。
また熔融樹脂温度を一定に保つことはヒーター温度調節機のＰＩＤ制御機能によって得た。特に今回用いた熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ａは同一の温度では熔融粘度に著しい差が見られる。熱伝導性樹脂Ａは高い熔融粘度に対し、光透過性樹脂Ａは低い熔融粘度を持つ。非結晶性樹脂であるポリカーボネート樹脂の特性として、熔融粘度は熔融温度に依存し温度が高くなると下がるということがあるが、今回はこの特性を利用し光透過性樹脂Ａの熔融温度に対し熱伝導性樹脂Ａの熔融温度を高くすることによってできるだけ熔融粘度を近づけた。このとき熔融粘度の差はＭＩ値で４以下が好ましいが実際の成形では２以下であった。
このようにヒートダイス内で合流、溶融接着された樹脂を熔融した状態でサイジングダイス内に引き込んだ。サイジングダイスは樹脂ガラス転移温度以下に設定しサイジングダイス内面の形状に賦形することにより中空パイプ形状となる。さらに水槽内において、引き込まれた中空パイプに残っている熱量を、冷却水を噴霧することによって除去した。このとき冷却水は噴霧する方法もあるが、水槽に水をためその中を通過させる方法もある。
【０１２０】
次に水槽から出た中空パイプをベルト式サーボモーター直駆動式引取機により引き取った。このとき引取速度を一定にすることが重要である。２台の押出機より押出される樹脂の量とこの引取機の速度のバランスによって中空パイプの厚みが制御できる。
また押出量の若干のバラツキを補正する目的でエッジコントローラという設備を用い引取機の速度を自動制御することもある。
エッジコントローラーとは、ヒートダイスとサイジングダイスの空間に設置し熔融樹脂のたれ加減を感知するセンサーでこの変異量を引取機にフィードバックし速度を自動制御せしめるものである。引取機・押出機それぞれにフィードバックすることが出来るがリニアに反応させる目的で引取機側を制御する方が好ましい。今回は樹脂吐出量のバラツキが製品要求精度と比較し大きくないため使用しなかった。
【０１２１】
最後に、自動切断機によって指定寸法に自動切断することにより複合中空パイプ製品を得た。
尚、本パイプには、ＬＥＤ実装基板の機械的固定を目的に、光透過性樹脂Ａによる肉厚１．５ｍｍ、長さ３ｍｍの爪部形状を設けた。（すなわち断面構造は図１３に示す形状である。）
アルミ面側に市販の熱伝導性グリスを塗ったＬＥＤ実装基板を、複合中空パイプの端部より内部にスライド挿入し、熱伝導性樹脂層の上に積層固定し、パイプの両端部にポリカーボネート樹脂製キャップをはめ込んで封止して、ＬＥＤ照明装置を作成した。このＬＥＤ照明装置の断面模式図を図１５に示す。
本ＬＥＤ照明装置において、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６３℃であった。また本ＬＥＤ照明装置ではパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
【０１２２】
［実施例２］
実施例１において熱伝導性樹脂Ａの代わりに熱伝導性樹脂Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にして、複合中空パイプならびにＬＥＤ照明装置を作成した。
このＬＥＤ照明装置において、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６１℃であった。また本ＬＥＤ照明装置でもパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
【０１２３】
［実施例３］
前記熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｃからなる複合中空パイプを作成した。すなわち断面構造は図８に示す形状とし、パイプの外径は３２ｍｍ、長さは６８０ｍｍとし、パイプ外周の全表面積において光透過性樹脂層が単独で存在している部分の面積比率は６０％、残る４０％の面積は光透過性樹脂層を外層、熱伝導性樹脂層を内層として積層形成されている。光透過性樹脂層が単独で存在している部分の平均肉厚は１．５ｍｍ、熱伝導性樹脂層と積層されている部分の光透過性樹脂層の平均肉厚は１ｍｍ、最薄部の肉厚を０．８ｍｍとした。また熱伝導性樹脂層の平均厚みは５ｍｍとした。
本パイプの作成にも実施例１と同様の二色押し出し成型装置を用いた。すなわち熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｃを別々の押し出し装置から溶融押し出し、主たる押出機のダイス内で合流せしめ、溶融接着を進行させながら所望の形状に押出成形を完了させた。
また本パイプにも、ＬＥＤ実装基板の機械的固定を目的に、光透過性樹脂Ｃによる肉厚１．５ｍｍ、長さ３ｍｍの爪部形状を設けた。
【０１２４】
実施例１と同様に、アルミ面側に市販の熱伝導性グリスを塗ったＬＥＤ実装基板を、複合中空パイプの端部より内部にスライド挿入し、熱伝導性樹脂層の上に積層固定し、パイプの両端部にポリカーボネート樹脂製キャップをはめ込んで封止して、ＬＥＤ照明装置を作成した。このＬＥＤ照明装置の断面模式図を図１６に示す。
各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６２℃であった。また本ＬＥＤ照明装置でもパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
また更には、光透過性樹脂層の光散乱性に起因して、２０ｍｍ間隔で並べたＬＥＤ素子の光スポットがほぼ消失し、均一性の高い面照明、線状照明として利用が可能であった。
【０１２５】
［実施例４］
前記熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｂからなる複合中空パイプを作成した。すなわち断面構造は図１１に示す形状とし、パイプの外径は３９ｍｍ、長さは１１６０ｍｍとし、パイプ外周の全表面積における光透過性樹脂層の面積比率は５３％、熱伝導性樹脂層の面積比率は４７％とした。
光透過性樹脂層の平均肉厚は１．５ｍｍ、熱伝導性樹脂層の平均厚みは４．５ｍｍで最薄部の肉厚を２ｍｍとした。
本パイプの作成にも実施例１と同様の二色押し出し成型装置を用いた。すなわち熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｃを別々の押し出し装置から溶融押し出し、主たる押出機のダイス内で合流せしめ、溶融接着を進行させながら所望の形状に押出成形を完了させた。
【０１２６】
さて本実施例４では、ＬＥＤ実装基板のアルミ面は、両端５ｍｍ幅の部分が熱伝導性樹脂層と直接接するようになっており、この接触部分には５０μｍ厚みの熱伝導性アクリル粘着シートをあらかじめ貼り付けておく。そして、この粘着シートを介して、ＬＥＤ実装基板を熱伝導性樹脂層上の所定の位置に圧着固定し、パイプの両端部にポリカーボネート樹脂製キャップをはめ込み、接着封止して、ＬＥＤ照明装置を作成した。このＬＥＤ照明装置の断面模式図を図１７に示す。
各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６３℃であった。また本ＬＥＤ照明装置でもパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
また更には、光透過性樹脂層の光散乱性に起因して、２０ｍｍ間隔で並べたＬＥＤ素子の光スポットがほぼ消失し、均一性の高い面照明、線状照明として利用が可能であった。
【０１２７】
［比較例１］
実施例１、２との比較として、光透過性樹脂Ａを用い、パイプ外周の全表面が肉厚１．５ｍｍの光透過性樹脂層のみからなる、図１の模式図に表される外形２０ｍｍの中空パイプを作成した。
実施例と同じＬＥＤ実装基板を用いて、ＬＥＤ照明装置を作成し、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均７２℃であり、実施例１、２に比較して有意に高い温度となった。また本ＬＥＤ照明装置では自重に起因したパイプ長さ方向に有意な反りが認められた。
【０１２８】
［比較例２］
実施例３との比較として、光透過性樹脂Ｃを用い、パイプ外周の全表面が肉厚１．５ｍｍの光透過性樹脂層のみからなる、図１の模式図に表される外形３２ｍｍの中空パイプを作成した。
実施例と同じＬＥＤ実装基板を用いて、ＬＥＤ照明装置を作成し、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均７０℃であり、実施例３に比較して有意に高い温度となった。また本ＬＥＤ照明装置では自重に起因したパイプ長さ方向に有意な反りが認められた。
【０１２９】
［比較例３］
実施例４との比較として、光透過性樹脂Ｂを用い、パイプ外周の全表面が光透過性樹脂層のみからなる、図１の模式図に表される外形３９ｍｍの中空パイプを作成した。
実施例と同じＬＥＤ実装基板を用いて、ＬＥＤ照明装置を作成し、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６９℃であり、実施例４に比較して有意に高い温度となった。また本ＬＥＤ照明装置では自重に起因したパイプ長さ方向に有意な反りが認められた。
【符号の説明】
【０１３０】
１、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、３２、３７、４２、４７、５３ 光透過性樹脂層
２、５、３１、３６、４１、４６、５５ ＬＥＤ素子
３、６、３３、３８、４３、４８、５４ ＬＥＤ実装用基板
７ 金属ヒートシンク
９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７、３５、４０、４５、５０、５８ 熱伝導性樹脂層
２８、３０ 実装基板固定用ガイド構造（爪状構造体）
２９ ガイド構造（爪状構造体）の長さ
３４、３９、４４、４９、５６ 低熱抵抗インターフェイス材
５１ 配線
５２ コネクタ
５７、６０ 樹脂成型キャップ
５９ パッキン構造（Ｏリング等）
６１ 分散度測定用光源
６２ 入射光（垂直入射光）
６３ 光透過性樹脂層によるシート
６４ 出射光（散乱光）
６５ 第一の成型材料（例えば熱伝導性樹脂）用の除湿エアー循環式ホッパードライヤー
６６ 第二の成型材料（例えば光透過性樹脂）用の除湿エアー循環式ホッパードライヤー
６７ 単軸フルフライト押出機
６８ 単軸フルフライト押出機（移動・昇降機能付き）
６９ ヒートダイス
７０ サイジングダイス
７１ 水槽
７２ ベルト式サーボモーター直駆動式引取機
７３ ２色中空パイプ製品（切断前）
７４ 切断機
７５ ２色中空パイプ製品（切断後）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＬＥＤ照明装置の筐体等として有用な、光透過性と熱伝導性（放熱性）を兼ね備えた複合中空パイプとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明はエネルギー効率、演色性に優れる事から、近年、広く利用が進んできている。ただしＬＥＤ光は一般に点光源状の為、照明として用いる上では、何がしかの光制御を必要とする場合が多い。例えばプリズム、レンズ等の光学素子と組み合わせる事で光の指向性や集光性の制御ができ、また光拡散性を有する光学素子を組み合わせる事により、出射光強度の角度分布の制御や、点光源状から面光源状への変換（ライトスポットの拡散、消失）が可能になる。
【０００３】
例えば、不活性ガス内の放電現象を利用して発光し、光発光面が一方向に連続して伸びる従来型の蛍光灯の形状に類似したＬＥＤ照明装置を作成しようとする場合、ＬＥＤ素子を１次元アレー状に実装したＬＥＤ実装基板を用い、このＬＥＤ実装基板を中心部に配置し、その周囲を光透過性の中空パイプで覆うといった構造が取られる。尚、このような構造は断面方向には相似形となるとの特徴を有する。
【０００４】
ところでＬＥＤ素子、その中でも特に光出力の大きなＬＥＤ素子においては、素子のパフォ−マンスを発揮させる為に放熱対策が必要となる場合が多い。放熱対策とは、ＬＥＤ素子の発熱によって生じるヒートスポットを熱拡散して解消するとともに、発生した熱量を装置外部に放散する為の技術的対策を言う。
【０００５】
これはＬＥＤ素子のパフォーマンス（輝度、寿命等）がＬＥＤ素子の発熱による温度上昇により制限される事情がある為である。すなわちＬＥＤ素子の輝度や寿命はどの程度効率的な放熱対策を施しているかによって大きく左右される。
【０００６】
ＬＥＤ照明装置における放熱対策には種々のものがあるが、放熱部はアルミニウム合金やマグネシウム合金などの熱伝導性金属素材で形成され（例えば特許文献１〜２参照）、ＬＥＤ基板３と支持体との間には、熱伝導性樹脂による熱伝導シートが介装してあるものも提案されている（例えば特許文献３）
【０００７】
このように光発光面が一方向に連続しているＬＥＤ照明装置に関しては、ＬＥＤ実装基板にアルミニウム等の熱伝導率の高い金属板を積層した基板を用い、このＬＥＤ実装基板を中心部に配置し、その周囲を光透過性の中空パイプで覆うといった構造（以下、構造例Ａという）が用いられる場合がある。（一例を図１に例示）
【０００８】
また、この他の放熱対策の例として、ＬＥＤ実装基板の背面に熱伝導率の高い金属材料で作成した台座部を設け、この台座部がそのままＬＥＤ照明装置の筐体を兼ねるといった構造（以下、構造例Ｂという）を取る場合もある。（一例を図２に例示）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３３９６５３号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３４９８号公報
【特許文献３】特開２００８−２８７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記構造例Ａでは、ＬＥＤ素子の発熱（ヒートスポット）は実装基板全体に熱拡散され、ＬＥＤ素子の温度をある程度低減する事が可能であるが、熱伝導率の極めて低い空気層が介在する為に、実装基板から中空パイプならびに照明装置外部に熱を放散する能力が低いため、放熱対策としては十分ではない。
また中空パイプを透明性の高い樹脂材料で作成した場合には剛性が不十分になりやすく、特に１ｍを超える照明装置を作成した場合には、照明装置の自重により撓み変形が生ずる場合がある。
【００１１】
また前記構造例Ｂでは、ＬＥＤ素子の発熱を、熱伝導性の高い金属製の台座部を通じて、照明装置外部に効率的に放散する事が可能で、照明装置の剛性も確保する事ができるが、金属製の台座部の比重が高いために照明装置の全体重量が著しく増大してしまう。この為、照明装置の取り扱い性や装置落下時の安全性に劣るといった問題点がある。また更には、樹脂製のパイプと金属製の台座を組み合わせて用いる事から、その接合部において、熱膨張率、吸湿率等の違いにより、応力歪が発生して破損の原因になったり、接合部に隙間を生じて、そこから水分が浸入してＬＥＤ照明装置に悪影響を与えるといった問題点もある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち本発明は断面形状が相似形である１次元中空パイプであって、光透過率が３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる光透過性樹脂層と、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂組成物からなる熱伝導性樹脂層とを組み合わせて構成される複合中空パイプである。なかでも好ましくは、複合中空パイプの外周面において、外周面の全表面積に対し、表面積の４０〜８０％が光透過性樹脂層で構成され、表面積の２０〜６０％が熱伝導性樹脂層を少なくとも含んで構成されている複合中空パイプ、もしくは複合中空パイプ外周面が光透過性樹脂層で構成され、外周面の面積２０〜６０％は内周に熱伝導性樹脂層を有して構成されている複合中空パイプである。また本発明は該複合中空パイプの製造方法であり、また該複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合中空パイプは、光拡散と放熱の２つの機能を有する複合中空パイプであるため、例えばＬＥＤアレーを用いた照明装置の筐体兼台座として用いた場合、ＬＥＤ照明光の制御とＬＥＤデバイスの放熱が同時に可能になる。また熱伝導性樹脂層の曲げ弾性率が非常に高く、かつ比重が小さい為に、複合中空パイプ全体の剛性が高まり、例えば複合中空パイプを１ｍ以上の長さに形成した場合でも複合中空パイプの自重による撓み変形を抑制でき、また更には照明装置の落下時の安全性等に優れ、防水性にも優れた、高品質な複合中空パイプ、もしくはＬＥＤ照明装置を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のＬＥＤ照明装置の断面構造の一例（構造例Ａ）を示す模式図である。
【図２】従来のＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例（構造例Ｂ）を示す模式図である。
【図３】本発明の複合中空パイプの断面形状の一例である。
【図４】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図５】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図６】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図７】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図８】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図９】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１０】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１１】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１２】本発明の複合中空パイプの断面形状の他の一例である。
【図１３】実装基板固定の為のガイド形状に関する一例である。
【図１４】熱伝導性樹脂層固定用のガイド形状に関する一例である。
【図１５】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の一例である。
【図１６】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例である。
【図１７】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例である。
【図１８】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置の断面構造の他の一例である。
【図１９】本発明の複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置のパイプ長さ方向の断面構造の一例である。
【図２０】複合中空パイプ端部の封止構造の一例を示す断面模式図である。
【図２１】光透過性樹脂層の分散度の測定に関する説明図である。
【図２２】本発明の複合中空パイプの製造に関し、二色押し出し成型装置の配置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について順次説明する。
［複合中空パイプの構造］
本発明の複合中空パイプは断面形状が相似形となる１次元中空パイプであり、その断面を見た場合に、光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層の２層が組み合わさってなる形状をしている。ここで断面形状が相似形となる１次元中空パイプとは、基本となる断面構造は同一であって、長さ方向において不連続に、付属部、例えばガイド形状や羽板のような付属部を有する場合を含む中空パイプである。
【００１６】
複合中空パイプの太さはとくに制限はなく、例えばＬＥＤ照明装置の筐体として用いる場合は、内部のＬＥＤ等の光源の大きさや照明装置としての外観仕様等にもよるが、例えば円形断面のパイプの場合には、およそ直径１５〜４５ｍｍ程度である事が一般的である。
【００１７】
同様に複合中空パイプの長さはとくに制限はなく、例えばＬＥＤ照明装置の筐体として用いる場合の例として、図１９に複合中空パイプを用いたＬＥＤ照明装置のパイプ長さ方向の断面構造を例示するように、複合中空パイプの長さは使用目的に応じて適宜選択できる。ここで複合中空パイプの自重による撓み変形が無い長さに留めることが好ましいが、具体的にはおよそ１００〜２５００ｍｍ程度の長さである事が一般的である。
断面形状については、特に制限はなく、真円、楕円、正方形、長方形、ひし形、多角形その他、各種の形状を取る事ができる。
【００１８】
光透過性樹脂層は、例えば中空パイプの内部にＬＥＤ等の光源が配置された場合に、そのカバーとして、それら内部のデバイス類を保護する役割を担うと共に、光源で発せられた光を透過させ、パイプ外部に出射する役割を担う。
【００１９】
光透過性樹脂層の平均厚みは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲にある事が好ましい。０．５ｍｍ未満では機械的強度の面で不十分になりやすく、また５ｍｍ超になると光の透過損失が大きくなり、またパイプ重量の増加が無視できなくなる事から好ましくない。
【００２０】
また光透過性樹脂層は前述の使用目的において、光透過率が少なくとも３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる。光透過率がより好ましくは４５％以上、更に好ましくは５５％以上、最も好ましくは６５％以上である。ここで光透過性樹脂層は樹脂単独であっても、樹脂に光拡散フィラー等の各種添加剤を混合した樹脂組成物であっても、光透過率が３５％以上であればよい。
【００２１】
尚、ここで光透過率は層に垂直に入射する光に対して、層の反対面側に出射する光の光量を百分率で示したものであるが、出射光は反対面側に出射する全方位の光、すなわち出射角が０°〜９０°のすべての光を積算した光量として、測定する。このような測定は一般に積分球方式の光透過率測定装置により、測定が可能である。
【００２２】
また光透過率は利用対象とする波長領域の光の平均透過率とし、例えば、可視光を利用対象とする場合には３８０〜７８０ｎｍの波長領域の平均透過率とする。
また光透過性樹脂層は、広範な利用を可能とする観点より、耐熱性に優れ、低吸水性の層である事がより好ましく、熱変形温度が９０℃以上、より好ましくは１００℃以上の層であり、吸水率が２％以下、より好ましくは１％以下の層である事が好ましい。
【００２３】
また光透過性樹脂層は、利用目的に応じて、光の散乱性、拡散性、屈折性、集光性などのコントロール機能を併せ持つ層としても良い。これらの機能は、光透過性樹脂層の内部にこうした光学機能を付与するフィラーを分散する方法や、こうした光学機能を付与するための数μｍ〜数ｍｍ単位の凹形状およびまたは凸形状（レンズ、プリズム等の形状含む）を光透過性樹脂層の表面形状として賦型する方法等が挙げられる。
【００２４】
尚、後者の賦型方法に関しては、光透過性樹脂層を成形する為の金型に予め対応する形状を刻印しておき、成形時に自動的に形状が付与されるとの方法が好ましいが、場合によっては、成型後の後加工として、光透過性樹脂層に形状刻印する加工を行ったり、光透過性樹脂層上に前記光学的を有する樹脂層をコーティングで形成したり、パターン状に印刷する等の方法によって、これら形状や機能の付与を行っても良い。
光透過性樹脂層の組成に関する詳細については後で詳述する。
【００２５】
熱伝導性樹脂層は、例えば中空パイプの内部にＬＥＤ等の光源が配置された場合に、光源で発した熱を広く拡散しながら中空パイプの外周面に向け、輸送する機能を担う層であり、一般の樹脂層に比べて、熱伝導率が極めて高い特徴を有する層である。
熱伝導性樹脂層は、熱伝導性のフィラーを層内に含む事により高い熱伝導率を有している層であるが、層の熱伝導率として少なくとも層内の一方向に対して２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、更に好ましくは６Ｗ／ｍ・Ｋ以上、最も好ましくは８Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する層である。
【００２６】
熱伝導性樹脂層の平均厚みは、１〜３０ｍｍ、より好ましくは１．５〜２０ｍｍ、更に好ましくは２〜１０ｍｍの範囲にある事が好ましい。１ｍｍ未満では熱の拡散、輸送能力、ならびに機械的強度が不十分になりやすい。一方、３０ｍｍ超ではパイプ全体の重量増加が無視できなくなり、好ましくない。
熱伝導性樹脂層の比重は、複合中空パイプの重量を低減する観点において、少なくとも２．０ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは１．９ｇ／ｃｍ３以下、更に好ましくは１．８ｇ／ｃｍ３以下、最も好ましくは１．７ｇ／ｃｍ３以下である事が好ましい。
【００２７】
また熱伝導性樹脂層は、複合中空パイプの全体の剛性を高める観点より、曲げ弾性率が５ＧＰａ以上、より好ましくは７ＧＰａ以上、更に好ましくは９ＧＰａ以上の層である事が好ましい。
また熱伝導性樹脂層は、広範な利用を可能とする観点より、耐熱性に優れ、低吸水性の層である事がより好ましく、熱変形温度が９０℃以上、より好ましくは１００℃以上の層であり、吸水率が２％以下、より好ましくは１％以下の層である事が好ましい。
【００２８】
熱伝導性樹脂層の外周面側に熱伝導性樹脂層を形成する樹脂とは別種の樹脂からなる層を配置しても良い。本層を設ける目的は熱伝導性樹脂層表面の機械的保護、もしくは照明装置として用いる場合の組み立て性を高める目的からである。その場合の層の平均肉厚は０．０３〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。本層は樹脂溶融成型での形成、インサート成型用樹脂フィルムとして一体形成、樹脂塗装による積層形成等の手段で形成される。特に樹脂溶融成型で形成する場合には前記の光透過性樹脂層をそのまま用いる事もできる。
熱伝導樹脂性層の組成の詳細に関しては後で詳述する。
【００２９】
さて本発明における光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層は、複合中空パイプの断面において、適切な比率で組み合わされる。
光透過性樹脂層は、光源の光をできるだけ有効に、かつ広範囲に出射する目的において、複合中空パイプの外周面の全表面積に対し、表面積の４０〜８０％を占めている事が好ましい。
一方、熱伝導性樹脂層は、光源の発する熱をできるだけ広範囲に拡散する目的において、複合中空パイプの外周面の全表面積に対し、２０〜６０％の表面積を占めている事が好ましい。
【００３０】
なお本発明の複合中空パイプは断面形状が相似形であるため、外周面の面積比率は、断面図における各層の外周における長さの比より求められる。
この態様の具体例として複合中空パイプの断面構造において、図３〜７、１１、１２に例示するような組み合わせ構造が特に好ましく例示される。
【００３１】
また熱伝導性樹脂層の外面およびまたは内面には、熱伝導性樹脂層と別種の樹脂による表面層（以下、表面層という）が設けられていても良い。表面層は、パイプの機械的強度、衝撃強度、落下衝撃性、耐摩耗性、表面傷付き性、意匠性、デザイン性、装飾性の向上、電気絶縁性の確保等の目的にて設けられる。
【００３２】
表面層の平均肉厚は０．０３〜３ｍｍの範囲にある事が好ましい。平均厚みが０．０３ｍｍ未満であると、これら目的の実現において、不十分になりやすく、また３ｍｍ超では、熱伝導性樹脂層の放熱性能の低下や、パイプの重量増加が顕著になる等の問題が生ずるので好ましくない。
表面層の熱伝導率については特に制限はないが、熱伝導性樹脂層の放熱性に顕著な悪影響を与えないとの観点より、より好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、更に好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。
【００３３】
これら表面層は、紫外線硬化型樹脂等の樹脂コーティング、熱収縮性チューブによる樹脂層被覆、熱可塑性フィルムのインサート成型や熱可塑性樹脂の二色成型（射出成型、押出成型）等の手法で形成が可能である。
尚、二色成型法を用いる場合、本発明における光透過性樹脂層をそのまま表面層として用いた構成も可能であり、好ましく例示される。本構造の場合、複合中空パイプ外周面が光透過性樹脂層で構成され、外周面の面積２０〜６０％は内周に熱伝導性樹脂層を有して構成されていることが好ましい。この態様の具体例として複合中空パイプの断面構造において、図８〜１０に例示するような組み合わせ構造が特に好ましく例示される。内周の熱伝導性樹脂層は図８、９に例示するような中実のものであっても、図１０に例示するような中空のものであってもよい。
【００３４】
ここで光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層は、接着剤、粘着剤、接着シート、粘着シート等の粘接着手段を介して、その界面を接して配置されても良い。この場合、光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層を別々に成型して、両者を噛み合わせて一体化したり、一方の層を他方の層に差し込んで一体化する等の方法により、目的とする複合中空パイプの構造を得る事ができる。
【００３５】
また光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層はその界面が溶融接合や超音波接合等により一体化していても良い。
溶融接合とは両樹脂層が互いに溶融状態で接合して、一体化している状態を指す。溶融接合は光透過性樹脂層や熱伝導性樹脂層の成形段階で一括実施する事が好ましく、一般にはいわゆる二色成型（射出成型、押出成型）の手法が用いられる。
【００３６】
ここで二色成型とは、例えば、二種以上の樹脂組成物を、相異なる複数の樹脂押し出し用ノズルから溶融吐出させた後に、金型、ダイス内で一体化させ、その後に冷却固化する事により、界面で溶融接合、一体化した二種以上の樹脂組成物の複合成型体を得る手法を指す。
【００３７】
尚、本発明で記載している各図例では、断面がほぼ円形の複合中空パイプを例示しているが、本発明は円形断面に限定されるものではなく、他の各種断面形状においても、基本的には円形断面での前記例示と同様の技術思想での構造設計が可能である。
【００３８】
［二色成型による複合中空パイプの製造方法の開示］
本発明の複合中空パイプの製造方法の一例として、二色押し出し成型法を用いた製造方法を例示する。
二色押し出し成型法とは、相異なる複数の押出機から溶融押し出しした後に、それら複数の押出機に接続された1基のダイス内で一体化させ、その後、冷却固化する工程を含む成形方法を指す。
【００３９】
押出機の種類としては、例えば単軸フルフライト・ダブルフライト等押出機で口径φ１０〜９０ｍｍ・押出能力０．２〜１００ｋｇ／ｈｒ、昇温可能温度６００℃以下、２軸押出機同方向回転式で口径φ１０〜５０ｍｍ・押出能力０．２〜１００ｋｇ／ｈｒ、昇温可能温度６００℃以下、２軸押出機異方向回転式で口径φ１０〜５０ｍｍ・押出能力０．２〜１００ｋｇ／ｈｒ、昇温可能温度６００℃以下等が挙げられる。本発明においては単軸フルフライト押出機が好ましく用いられる。
【００４０】
この理由として単軸押出機の場合、スクリューデザインの変更等により剪断力を出来るだけ低く調整できる能力に優れていることにより炭素短繊維フィラーの折損率を低減できることが挙げられる。同時に熔融樹脂の発熱量を抑えることができ、樹脂の熱劣化を低減できることも挙げられる。
【００４１】
また熱可塑性樹脂組成物を押出す押出機のシリンダー、スクリューには表面硬化処理を施工したものを用いることが好ましい場合が多い。この理由として熱可塑性樹脂組成物に含まれるフィラーの中には金属表面を磨耗せしめる性質があるものもあり、長期間の成形においてはスクリュー、シリンダーが磨耗し樹脂押出量の低減、熔融樹脂吐出量安定性の低減、熔融樹脂温度安定性の低減、熔融樹脂粘度低下等が発生することにより押出製品品質の低下を招く。この予防処置とすることが挙げられる。表面硬化処理の種類としては硬質クロームメッキ、チッ化処理、各種セラミックコーティング等が挙げられる。
【００４２】
引取機の種類としてはベルト式リングコーンモーターチェーン駆動引取機、ベルト式サーボモーター直駆動式引取機、キャタピラ式リングコーンモーターチェーン駆動引取機、キャタピラ式サーボモーター直駆動式引取機等が挙げられる。本発明においてはベルト式サーボモーター直駆動式引取機が好ましく用いられる。この理由としてベルト式サーボモーター直駆動式引取機の場合、キャタピラ式引取機で発生する振動が製品外観に及ぼす悪影響が発生しないことが挙げられる。またサーボモーター直駆動の場合、２台の押出機による樹脂の押出量の比率を一定に制御することが容易に出来ることが挙げられる。
【００４３】
水槽、切断機等は特に機種を選ばないが、複合中空パイプの外径サイズに適合したものを選択する必要がある。
これら各設備は例えば図２２に示すように配置すると良い。
尚、このようにして成形された複合中空パイプには、必要に応じ、熱処理（アニーリング）を施す事も可能である。
【００４４】
［光透過性樹脂層の詳細開示］
本発明において、光透過性樹脂層のマトリックスに用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂や硬化性樹脂が利用できる。ただし成型性や耐衝撃性の確保する必要が高い場合には、熱可塑性樹脂の利用が好ましい場合が多い。
【００４５】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン類及びその共重合体（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体など）、ポリメタクリル酸類及びその共重合体（ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステルなど）、ポリアクリル酸類及びその共重合体、ポリアセタール類及びその共重合体、フッ素樹脂類及びその共重合体（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエステル類及びその共重合体（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン２，６ナフタレート、液晶性ポリマーなど）、ポリスチレン類及びその共重合体（スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂など）、ポリアクリロニトリル類及びその共重合体、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）類及びその共重合体（変性ＰＰＥ樹脂なども含む）、脂肪族ポリアミド類及びその共重合体、芳香族ポリアミド類及びその共重合体、ポリイミド類及びその共重合体、ポリアミドイミド類及びその共重合体、ポリカーボネート類及びその共重合体、ポリフェニレンスルフィド類及びその共重合体、ポリサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルニトリル類及びその共重合体、ポリエーテルケトン類及びその共重合体、ポリエーテルエーテルケトン類及びその共重合体、ポリケトン類及びその共重合体、ポリシリコーン系重合体等が挙げられる。
【００４６】
これら熱可塑性樹脂では、その柔軟性、後加工性、取り扱い性を高める目的で、ソフトセグメントとなる各種エラストマー成分等を共重合成分として用いた樹脂、もしくはマトリックスの樹脂中にマトリックスとは別種の樹脂を海島状に分散してなる樹脂を用いることも可能である。
【００４７】
また熱硬化性樹脂としては、アクリル類、シリコーン類等の透明性に優れた樹脂が好適に挙げられ、また前記の硬化性樹脂にエラストマー成分、ゴム成分を共重合もしくは内部に分散した硬化性樹脂も好ましく用いる事ができる。
【００４８】
本発明の光透過性樹脂層のマトリックスとして用いる樹脂としては、特にポリカーボネート樹脂、なかでも芳香族ポリカーボネートや脂肪族環などの共重合成分を含むような共重合体ポリカーボネートが好ましく用いられる。この理由として、透明性、光透過性、耐熱性、耐衝撃性に優れ、吸水率が小さい事が挙げられる。ポリカーボネート樹脂については後で詳述する。
【００４９】
さて光透過性樹脂層に、光散乱性、光拡散性などのコントロール機能を付与する際には、マトリックス樹脂と屈折率が相異なり、透明性を有するフィラーを光散乱性／光拡散性フィラーとして混合させる事により、樹脂層に光散乱性／光拡散性を賦与する事ができる。
フィラーの混合量は、樹脂層の全光線透過率と光散乱性／光拡散性を満足するように決められる。
【００５０】
本発明においては、光透過性樹脂層を厚み３ｍｍのシートに成型した時の、シートの光透過率が３５％以上であり、分散度が２０度以上である光散乱性を有する光透過性樹脂層を用いる事が好ましい。尚、分散度とは図２１において光線を上方から垂直に試験片面に当てたときγ＝０度のときの透過光量を１００とした場合、その透過光量が５０になるときのγの角度をいう。
【００５１】
こうしたフィラーとしては、例えば、カオリンに代表されるシリカアルミナ系粘土鉱物（含水ケイ酸アルミニウム類）、タルクに代表されるシリカマグネシウム系粘土鉱物（含水ケイ酸マグネシウム類）、炭酸カルシウム等の無機化合物、ポリメタクリル酸メチル樹脂架橋物、シリコーン樹脂架橋物、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の金属酸化物、アルミニウム−ホウケイ酸ガラス等の石英ガラス等、による微粒子、中空微粒子、短繊維状、立方体状、紡錘状、針状、棒状、板状、不定形状のフィラーが例示される。これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。尚、これらフィラーにはマトリックスとの密着性を高めたり、耐久性を高める目的において適当な表面処理が為されていても良い。
【００５２】
フィラーのサイズは真球近似の粒径として、０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜３０μｍである事が好ましい。０．１μｍ未満もしくは１００μｍ超ではともに光拡散性が不十分となる。
また短繊維状である場合には、Ｌ／Ｄ≦１０を満足する事が好ましい。ここでＬは短繊維の平均繊維長、Ｄは平均直径である。Ｌ／Ｄの値が１０より大きいと成形品の外観が低下したり、成形品中での繊維配向によって、均一な光拡散性が失われるため好ましくない場合がある。また直径は特に制限する必要はないが、３〜２０μｍの範囲が好ましい。
【００５３】
フィラーの混合割合は、熱可塑性樹脂組成物全体の０．２〜４０重量％の範囲、より好ましくは０．５〜３０重量％の範囲、更に好ましくは１〜２０重量％の範囲にあることが好ましく、０.２重量％未満では、充分な光拡散性が得られにくく、４０重量％より多くなると加工性および成形品の外観が低下するため好ましくない。
【００５４】
尚、光透過性樹脂層には、層の安定性、耐久性を高める目的、成形性を高める目的、光の透過波長をコントロールする目的等において、適当な添加剤を用いる事も可能である。これら添加剤としては、より具体的には、公知の紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、色素、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、可塑剤、難燃剤等が挙げられる。
【００５５】
［熱伝導性樹脂層の詳細開示］
熱伝導性樹脂層は、少なくともマトリックスとなる樹脂と熱伝導性フィラーとを混合してなる層である。マトリックスとして用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂や硬化性樹脂が利用可能である。ただし成型性や耐衝撃性の確保する必要が高い場合には、熱可塑性樹脂の利用が好ましい場合が多い。
【００５６】
尚、本発明においては、熱伝導性樹脂層のマトリックスに用いる樹脂は、光透過性樹脂層のマトリックスに用いる樹脂と同種もしくは互いに相溶性を有する樹脂を用いる事が好ましい。これは本発明の実施の一形態として、熱伝導性樹脂層と光透過性樹脂層を二色成型法等により一体成型する場合に、両層の接着強度を高め、成形条件の設定を容易にする目的である。
【００５７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン類及びその共重合体（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体など）、ポリメタクリル酸類及びその共重合体（ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステルなど）、ポリアクリル酸類及びその共重合体、ポリアセタール類及びその共重合体、フッ素樹脂類及びその共重合体（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエステル類及びその共重合体（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン２，６ナフタレート、液晶性ポリマーなど）、ポリスチレン類及びその共重合体（スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂など）、ポリアクリロニトリル類及びその共重合体、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）類及びその共重合体（変性ＰＰＥ樹脂なども含む）、脂肪族ポリアミド類及びその共重合体、芳香族ポリアミド類及びその共重合体、ポリイミド類及びその共重合体、ポリアミドイミド類及びその共重合体、ポリカーボネート類及びその共重合体、ポリフェニレンスルフィド類及びその共重合体、ポリサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルサルホン類及びその共重合体、ポリエーテルニトリル類及びその共重合体、ポリエーテルケトン類及びその共重合体、ポリエーテルエーテルケトン類及びその共重合体、ポリケトン類及びその共重合体、ポリシリコーン系重合体等が挙げられる。
【００５８】
これら熱可塑性樹脂にはその柔軟性、後加工性、取り扱い性を高める目的で、ソフトセグメントとなる各種エラストマー成分等を共重合成分として用いた樹脂、もしくはマトリックスの樹脂中にマトリックスとは別種の樹脂を海島状に分散してなる樹脂を用いることも可能である。
【００５９】
また硬化性樹脂としては、エポキシ類、アクリル類、ウレタン類、フェノール類、シリコーン類、不飽和ポリエステル類ほかの樹脂が挙げられるが、成形性、耐熱性において、エポキシ類、ウレタン類、シリコーン類等の熱硬化性樹脂が好ましく、前記の硬化性樹脂にエラストマー成分、ゴム成分を共重合もしくは内部に分散した硬化性樹脂も好ましく用いる事ができる。
【００６０】
本発明の熱伝導性樹脂層のマトリックスには、特にポリカーボネート樹脂、なかでも芳香族ポリカーボネートや脂肪族環などの共重合成分を含むような共重合体ポリカーボネートが好ましく用いられる。この理由として、耐熱性、耐衝撃性に優れ、吸水率が小さい事が挙げられる。
【００６１】
尚、熱伝導性樹脂層の安定性、耐久性を高める目的、成形性を高める目的等において、適当な添加剤を用いる事も可能である。これら添加剤としては、より具体的には、公知の紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、色素、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、可塑剤、難燃剤等が挙げられる。
【００６２】
熱伝導性フィラーとしては、金、銀、銅、アルミニウム、珪素等の金属およびその合金類、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の金属酸化物類、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物類、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物類、窒化炭素類、酸化窒化アルミニウム等の金属酸窒化物類、炭化珪素等の金属炭化物類、天然黒鉛、人造黒鉛（カーボンブラック、ケッチェンブラック等も含む）、高結晶性の黒鉛構造を有する炭素繊維、黒鉛、膨張黒鉛、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の炭素系材料類、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミナシリケートなどの珪酸塩類、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩類、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩類等による粒子状、不定形状、繊維状、ウイスカ状等の形態を持ったフィラー類が挙げられる。
【００６３】
これらの中で本発明の熱伝導性樹脂層に主に用いる熱伝導性フィラーとしては、高結晶性の黒鉛構造を有する炭素繊維が好ましい。黒鉛結晶構造の成長度合は機器分析可能な幾つかの物性値により表現することができ、例えば黒鉛結晶の結晶子サイズや面間隔、炭素材料の真密度等の物性値が挙げられるが、本発明に用いる炭素繊維としては、それらの物性値を代表して、少なくとも黒鉛結晶の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）として２０ｎｍ以上の黒鉛化性に優れた炭素繊維を用いることが好ましい。
【００６４】
尚、Ｌｃの値が２０ｎｍ未満であると、例えば数１００Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導率が得られにくく、本発明の目的に不十分となりやすい。
これらの条件を満たす黒鉛化性に優れた炭素繊維としては、異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維が特に好ましく例示される。異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維については後で詳述する。
【００６５】
熱伝導性フィラーは、熱伝導性樹脂層内に２０〜７０重量％、より好ましくは２５〜６０重量％、更に好ましくは３０〜５０重量％の範囲で複合されることが好ましい。
２０重量部未満では熱伝導樹脂層の熱伝導性が不十分となり易く、７０重量部超では熱伝導樹脂層の機械的強度や成形性が顕著に低下する場合が多くなる。
【００６６】
尚、熱伝導性樹脂層には機械的強度を高める為の補強用フィラーや、耐久性、成形性等を高めるための添加剤が添加されても良い。
補強用フィラーとしては、繊維長が０．１〜１０ｍｍ程度、より好ましくは０．３〜６ｍｍ程度のガラス短繊維、炭素短繊維、アラミド短繊維等が挙げられる。尚、炭素短繊維としては特にポリアクリロニトリルを出発原料とするＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。
添加剤としては、公知の分散性向上剤、離型剤、難燃剤、乳化剤、軟化剤、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等を挙げることができる。
【００６７】
またマトリックス樹脂への熱伝導性フィラー、補強用フィラー、添加剤等の混合に関しては、単軸もしくはニ軸の混練用スクリューを有する公知の溶融混練装置、各種ミキサー、ブレンダー、撹拌機などを単体もしくは組み合わせて実施する事ができる。
【００６８】
［異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維に関する詳細開示］
熱伝導樹脂層を構成する熱伝導性フィラーに好適に用いられる異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維は、液晶性のピッチを用いて紡糸を行うことから、Ｌｃが２０ｎｍ以上の発達した黒鉛結晶が得られやすい特徴を有する。
平均繊維径は、真円換算平均繊維径として、３〜２０μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは５〜１７μｍ、更に好ましくは７〜１５μｍである。
【００６９】
尚、繊維径のバラツキを示す分散値（ＣＶ値）は所定本数測定時の繊維径の標準偏差を繊維径の平均値で除した値の百分率であるが、ＣＶ値は３〜２０の範囲にあることが好ましく、より好ましくは３〜１５の範囲である。
本発明では異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維を短繊維形状にて用いる事が好ましく、その繊維長は平均繊維長として３０〜１０００μｍ、より好ましくは５０〜５００μｍ、更に好ましくは１００〜３００μｍの範囲にある事が好ましい。
【００７０】
これら異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維の好ましい製造方法については、例えば以下の通りである。
異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維の原料としては、例えば、ナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチといった縮合複素環化合物等が挙げられる。その中でもナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物が好ましく、特にメソフェーズピッチが好ましい。
【００７１】
メソフェーズピッチのメソフェーズ率としては少なくとも９０％以上、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上である。なお、メソフェーズピッチのメソフェーズ率は、溶融状態にあるピッチを偏光顕微鏡で観察することで確認できる。尚、ピッチは必要に応じ、二種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００７２】
ピッチの軟化点温度は２３０〜３６０℃の範囲にあることが好ましい。軟化点温度は例えばメトラー法により求めることができる。軟化点温度が２３０℃より低いと、後述の不融化処理温度が低くなる関係で、不融化工程に長時間を要するため好ましくない。また一方、３６０℃を超えると、ピッチの熱分解による劣化を引き起こしやすくなり、発生したガスで繊維中に気泡が発生するなどの問題を生じるため好ましくない。
軟化点温度のより好ましい範囲は２５０℃以上３４０℃以下、更に好ましくは２６０℃以上３２０℃以下である。
【００７３】
このメソフェーズピッチを用いて、まず紡糸工程を行い、異方性ピッチ系黒鉛化炭素繊維の前駆体繊維（以下、前駆体繊維という）を得る。
紡糸方法には特に制限はないが、いわゆる溶融紡糸法が好ましく用いられる。より具体的には、例えば、口金から吐出したメソフェーズピッチをワインダーで引き取る通常の紡糸延伸法、熱風をアトマイジング源として用いるメルトブロー法、遠心力を利用してメソフェーズピッチを引き取る遠心紡糸法などが挙げられる。
これらの中でも前駆体繊維の形態制御、生産性の高さなどの理由からメルトブロー法を用いることが望ましい。
【００７４】
以下、メルトブロー法による前駆体繊維の紡糸方法について詳述する。
紡糸ノズルの形状については特に制約なく、通常真円状のものが使用されるが、適時楕円などの異型形状のノズルを用いても何ら問題ない。
一般にノズル孔の長さＬと孔径Ｄの比Ｌ／Ｄは２〜３０程度であることが好ましい。Ｌ／Ｄが２未満では、ピッチ溶融時のせん断力を高めることが難しくなり、Ｌ／Ｄが３０を越えると紡糸圧力を高める必要が生じ、装置強度の確保を含めて装置のサイズアップが必要になったり、紡糸孔の面密度を上げ難くなり、生産性が低下する等の問題がある。
【００７５】
一般にメルトブロー法における紡糸安定性を確保する上では、ノズル孔を通過する際のピッチの溶融粘度はおよそ１〜１００Ｐａ・ｓの範囲にあることが好ましい。
溶融ピッチの溶融粘度が１Ｐａ・ｓ未満であると、繊維形状を維持することが難しくなる。一方、溶融粘度が１００Ｐａ・ｓを超えると、紡糸ノズルの耐圧を相当に高める必要が出てくる為、装置のコストパフォーマンスの上で望ましくない。
【００７６】
尚、紡糸工程においては、ノズル孔径の変更、ノズルからの原料ピッチの吐出量の変更、あるいはブロー風による前駆体繊維のドラフト比を変更する等の手法により、前駆体繊維の繊維径の調整が可能である。
このうちドラフト比の変更は、１００〜４００℃に加温された毎分１００〜２００００ｍの線速度のガスを、ノズルから吐出された紡糸ピッチの細化点近傍に吹き付けることによって達成することができる。吹き付けるガスに特に制限は無いが、コストパフォーマンスと安全性の面から空気が望ましい。
【００７７】
製造時の紡糸安定性、ならびに後述する不融化・炭化工程を含む生産性の観点において、前駆体繊維の繊維径は真円換算平均繊維径として、およそ５〜２５μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは７〜２０μｍである。
【００７８】
メルトブロー法により紡糸された前駆体繊維は、例えば、ベルト可動の金網等にウェブ状の形態で捕集される。ウェブの厚みや目付量、密度等は紡糸条件とベルト搬送速度の設定により任意に調整できる。また必要に応じ、クロスラップ等の手法によりウェブを積層させることも可能である。ウェブの目付量としては生産性及び工程安定性を考慮して、１５０〜１０００ｇ／ｍ２が好ましい。
このようにして得られた前駆体繊維によるウェブは、ベルト等で搬送され、不融化処理の工程に送られる。
【００７９】
不融化処理は公知の方法で行うことができる。例えば、空気、或いはオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素、臭素を空気に添加したガスを用いた酸化性雰囲気下で実施できるが、安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。尚、不融化処理は、バッチ処理、連続処理のどちらでも処理可能であるが、生産性を考慮すると連続処理が望ましい。
【００８０】
不融化処理は、ピッチの軟化点温度よりも低温で処理することが好ましく、概ね１５０〜３５０℃の温度で、一定時間の熱処理を付与することで達成される。より好ましい温度範囲は１６０〜３４０℃である。
昇温速度は１〜１０℃／分が好適に用いられ、連続処理の場合は任意の温度に設定した複数の反応室を順次通過させることで、上記昇温速度を達成できる。昇温速度のより好ましい範囲は、生産性及び工程安定性を考慮して、３〜９℃／分である。
【００８１】
不融化処理の完了したウェブは、ベルト等で搬送され、炭化処理の工程に送られる。
炭化処理も公知の方法にて行うことができる。例えば、真空中、或いは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスを用いた非酸化性雰囲気中にて、ウェブを６００〜２５００℃前後の温度に加熱、熱処理することにより行うことができる。
【００８２】
炭化処理を施した炭素繊維内部では有意に黒鉛結晶構造の発達が見られ、一般には熱処理温度が高いほど、熱処理時間が長いほど、また繊維に与える総熱量が大きいほど、結晶構造は大きく発達する。ただし後述の高度黒鉛化処理の工程を実施する場合には、同工程で黒鉛結晶構造の著しい発達が期待できることから、炭化処理工程の熱処理温度、時間、総熱量等を適宜抑えても構わない。
【００８３】
炭化処理の工程はコスト面を考慮すると常圧かつ窒素雰囲気下で行うことが望ましい。また炭化処理は、バッチ処理、連続処理のどちらでも可能であるが、生産性を考慮すれば連続処理が望ましい。
炭化処理の完了したウェブは、続いて粗粉砕工程を施すことが好ましい。粗粉砕工程とは各種の切断機およびまたは破砕・粉砕機等にウェブを投入し、ウェブの形状を破壊するとともに、ウェブ内部の炭素繊維を適当な繊維長を有する短繊維に切断する工程である。
【００８４】
このように適当な長さの短繊維状に切断する目的は、後述の高度黒鉛化工程や湿式微粉砕工程における生産性、生産安定性、制御性等を高めることにある。ここで生産性を挙げた理由については、高度黒鉛化工程や湿式微粉砕工程が装置の関係上、バッチ処理で行われる場合が多い為、バッチ処理で一度に投入できる炭素繊維の量を増やす必要があり、これには一般にウェブ状であるよりは適当な繊維長の短繊維状である方が好ましいからである。すなわちバッチ処理用の容器や装置類に炭素繊維を充填する際の嵩密度を高めることが主目的であり、短繊維状の炭素繊維の嵩密度が少なくとも０．１ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは０．３ｇ／ｃｍ３以上、更に好ましくは０．５ｇ／ｃｍ３以上、最も好ましくは０．７ｇ／ｃｍ３以上となるように粗粉砕を行うことが好ましい。
【００８５】
切断機としては、例えば、ギロチン式、１軸、２軸及び多軸回転式等のカッターが好適に使用することができる。また破砕・粉砕機としては、例えば、衝撃作用を利用したハンマ式、ピン式、ボール式、ビーズ式及びロッド式、粒子同士の衝突を利用した高速回転式、圧縮・引裂き作用を利用したロール式、コーン式及びスクリュー式等の破砕・粉砕機等が好適に使用される。また必要に応じ、切断と破砕・粉砕を多種複数機で構成することも可能である。
【００８６】
短繊維状炭素繊維の嵩密度もしくは繊維長の制御に関しては、目的とする繊維長の範囲に対して好適な装置・機種もしくはその組み合わせ等を選定するとともに、ロータ・回転刃等の回転数、供給量、刃間クリアランス、系内滞留時間等を適宜調整することによって、好ましく制御することができる。
【００８７】
尚、切断機や破砕・粉砕機のみでは繊維長制御が不十分となる場合には、更に分級工程を付け加えることができる。分級工程はすなわち篩い分けの操作を行う工程であり、所定以上もしくは所定以下の繊維長の成分を篩い分けにより効率的に分離する工程であり、振動篩い式、遠心分離式、慣性力式、濾過式等の各種の分級装置を用いて実施される。
【００８８】
粗粉砕工程を経た短繊維状の炭素繊維には、必要に応じ、炭素繊維内部の黒鉛結晶構造を更に大きく成長させる目的で、より高温の熱処理を施す高度黒鉛化処理の工程を行うことが好ましい。高度黒鉛化処理の工程は具体的には、例えば、アチソン炉、電気炉等を用い、真空中、あるいは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスを用いた非酸化性雰囲気下等で、２５００〜３５００℃前後で熱処理を施す工程である。
【００８９】
［ポリカーボネート樹脂の開示］
本発明の光透過性樹脂層、および／または熱伝導性樹脂層には、上述のとおり特にポリカーボネート樹脂、なかでも芳香族ポリカーボネートや脂肪族環などの共重合成分を含むような共重合体ポリカーボネートを用いる事が好ましい。
【００９０】
ポリカーボネート樹脂としては、二価フェノールとカーボネート前駆体を反応させて得られる芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましい。ここで使用される二価フェノールの代表的な例としては、２,２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（通称ビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１,１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１,１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、２,２−ビス（４−ヒドロキシ−３,５−ジメチルフェニル）プロパン、２,２−ビス（４−ヒドロキシ−３,５−ジブロモフェニル）プロパン、２,２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル、４,４’−ジヒドロキシジフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）サルファイドおよびビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン等が挙げられる。好ましい二価フェノールはビス（４−ヒドロキシフェニル）アルカンであり、なかでもビスフェノールＡが特に好ましい。
【００９１】
カーボネート前駆体としてはカルボニルハライド、カーボネートエステルまたはハロホルメート等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
【００９２】
上記二価フェノールとカーボネート前駆体を反応させて芳香族ポリカーボネート樹脂を製造するに当たり、二価フェノールは単独または２種以上を使用することができ、また芳香族ポリカーボネート樹脂は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネート樹脂であっても、２種以上の芳香族ポリカーボネート樹脂の混合物であってもよい。また、必要に応じて触媒、分子量調節剤、酸化防止剤等を使用してもよい。
【００９３】
芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量については、１２０００〜２６０００前後のものが好ましい。比粘度（ηsp）として表現すれば、例えば二価フェノールとしてビスフェノールＡ、カーボネート前駆体としてホスゲンを用いて芳香族ポリカーボネート樹脂を得た場合、濃度０.７ｇ／ｄｌ塩化メチレン溶液により温度２０℃で測定した比粘度（ηsp）が０.１５〜１.５のもの、より好ましくは０．２〜０．８のものが好ましい。
【００９４】
［照明装置への応用］
本発明の複合中空パイプは、内部にＬＥＤ等の光源を有するパイプ状の照明装置に、好ましく応用される。図１５〜１７にこのような利用の一例を例示したが、ＬＥＤ素子の実装基板の全体もしくは一部が、熱伝導樹脂層に直接接触もしくは接着剤、粘着剤等を介して接触するような構造を取る事により、ＬＥＤ素子の発熱が実装基板を介して、熱伝導樹脂層に効率的に伝熱する事が可能になる。
【００９５】
尚、これらの構造設計は、ＬＥＤ素子実装基板の形状、ＬＥＤ素子その他の実装部品の配置を考慮して行う事が好ましく、その構造設計に応じ、光透過性樹脂層や熱伝導樹脂層の形状（断面形状）を適宜変更する事ができる。
これら実装基板は熱伝導性樹脂層上に配置される事が好ましく、かつ両者の界面に空気等の隙間の介在が無い事が望まれる。
【００９６】
実装基板を熱伝導性樹脂層上に配置する方法として、例えば、実装基板を中空パイプの端部から内部にスライドさせながら導入する方法があるが、この場合、図１３に例示したような実装基板の位置固定の為のガイド形状（例えば爪状の構造体）をあらかじめ一括成型で設けておく事が好ましい。この爪状構造体はパイプ部分を構成する光透過性樹脂を用いて、パイプ部分と一括作成する事が好ましい。爪状構造体の長さは１〜４ｍｍ程度とする事が好ましい。
これらガイド形状（爪状構造体）と熱伝導性樹脂層との間に実装基板が挟まれて配置される事により、実装基板の位置決めが簡単になり、また実装基板と熱伝導性樹脂層との面接触が安定に確保できる。
【００９７】
また実装基板と熱伝導性樹脂層の間にあらかじめ適当なグリスや液体接着剤などを塗布しておく事により、実装基板をスライド導入する際に界面に空気を噛み込まないようにする事ができる。また更には熱伝導性樹脂層や実装基板の微小な表面凹凸にこれらの液体が充填される事により、界面での空気層の介在をより低減する事が可能になる。尚、これらグリス、液体接着剤は好ましくは熱伝導率１Ｗ／ｍＫ以上のものを選択すると良い。また実装基板や熱伝導性樹脂層の表面に幅、深さとも０．５ｍｍ前後の微細な溝をあらかじめ形成しておき、これら液体が溝の中に充填されるようにしておくと、表面張力によって、グリスや液体接着剤が溝内から界面全体に薄く均一な厚みで濡れ広がりやすくなり、より均一な界面接触状態が安定に得られ、好ましい場合がある。
【００９８】
また実装基板を熱伝導性樹脂層上への固定に関しては、この他に、粘着シートを介して固定する方法も好ましく挙げられる。粘着シートを用いた固定の場合、実装基板をパイプ内に導入する前にあらかじめ、実装基板の少なくとも一部分に粘着シートを貼り付けておき、実装基板を熱伝導性樹脂層上に導入した後、所定の位置で圧着すれば良い。尚、実装基板が幾分の反りを有しているような場合には、実装基板の反りを補正し、圧着時の面圧を一定にする目的で適当な治具を用いる事も好ましい。
【００９９】
粘着シートはアクリル系、シリコーン系等の粘着性樹脂をシート化したものが例示され、より好ましくはそれらの樹脂内に熱伝導性フィラーを混合してなる熱伝導性の粘着シートを用いる事が好ましい。
【０１００】
ところで本発明の複合中空パイプの端部は開口部となるが、照明装置として利用する場合にはこの開口部を封止する必要が出てくる。
この目的には、適当な樹脂板を中空パイプの端部に接着固定する方法、中空パイプに差し込み固定可能な樹脂成型キャップ等を用いる方法が挙げられる。この封止部は電源配線が中を通過したり、もしくはジョイント部としての役割を持たせるのが通例であり、機械的強度、電気的信頼性に優れた材料を用いる事が好ましい。樹脂成形キャップを用いる場合、図２０に示すような内部にＯリング等のパッキン構造を組み合わせて作り込んだ樹脂成型キャップ等を用いる事も好ましい。
【０１０１】
尚、本発明の複合中空パイプ内部には、ＬＥＤ等光源デバイスの実装基板を配置する以外に、それらデバイス駆動用の電源回路（ＡＣ／ＤＣ変換回路、ＡＤ変換回路、変圧回路、定電流回路、過電流保護回路、間欠点灯用回路、調光制御用回路等）を実装した基板を設けても構わない。またＬＥＤの温度を測定するセンサーとＬＥＤ温度が所定範囲の温度になるようにＬＥＤへの入力電力を自動コントロールする制御回路を組み合わせて設けても良い。
【実施例】
【０１０２】
以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。
【０１０３】
（１）炭素繊維の平均繊維径：
ＪＩＳ Ｒ７６０７に準じ、光学顕微鏡下でスケールを用いて６０本の炭素繊維の繊維径を真円換算平均繊維径として測定し、その平均値から求めた。
【０１０４】
（２）炭素繊維の繊維径の変動係数（ＣＶ値）：
前記６０本の炭素繊維の繊維径測定値の標準偏差をその平均値で除した値の百分率として求めた。
【０１０５】
（３）炭素短繊維の平均繊維長：
光学顕微鏡下、測長器を用いて２０００本の炭素短繊維を測定し（１０視野、２００本ずつ測定）、その個数平均繊維長として求めた。尚、倍率は測定する繊維長に応じて適宜調整した。
【０１０６】
（４）炭素繊維の断面構造の観察
走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジー製Ｓ−２４００）を用いて観察を行った。
【０１０７】
（５）炭素繊維の真密度：
浮沈法を用いて測定した。即ち、シリンダー内に比重２．１７（ｇ／ｃｍ３）のジブロモエタンと比重２．８９（ｇ／ｃｍ３）のブロモホルムの混合溶液を作成し、２５±０．２℃の温度にコントロールする。上記混合溶液に炭素短繊維を浸析させ、１．３ｋＰａで３分間保持した後、炭素短繊維が混合液の中央に来るまでかき混ぜる。１０分後、炭素短繊維が浮上するようであればジブロモエタンを追加し、沈むようであればブロモホルムを滴下する。この操作を炭素短繊維が静止するまで繰り返し、静止の後、その混合液体の密度を比重浮ひょうで測定し、炭素繊維の真密度とした。
【０１０８】
（６）黒鉛結晶の結晶子サイズ、面間隔：
Ｘ線回折法にて求め、黒鉛結晶の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）と黒鉛結晶の面間隔（ｄ００２）は（００２）面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズ（Ｌａ）は（１１０）面からの回折線を用いて求めた。
尚、Ｘ線回折測定結果からのデータ解析と数値算出方法は学振法に準拠して実施した。
【０１０９】
（７）炭素繊維の熱伝導率、電気比抵抗値：
炭素繊維の粗粉砕処理を実施せず、炭化処理工程後もしくは高度黒鉛化処理工程後のウェブから単糸状の炭素繊維をサンプルとして抜き取って、以下の要領で測定を行った。
すなわち前記でサンプルとして抜き取った繊維を平面上に固定した後、繊維上の所定の間隔をもって測定用の一対の端子部を設け、両端子間の電気比抵抗を測定する。尚、端子部となる繊維部分には銀ペーストを塗り、接触抵抗を低減するとともに、電気比抵抗の測定は四端子法をもって行った。
このようにして炭素繊維の繊維軸方向の電気比抵抗率を測定した後、特開平１１−１１７１４３号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式より熱伝導率を求めた。
Ｋ＝１２７２．４／ＥＲ−４９．４
ここで、Ｋは炭素繊維の熱伝導率（単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ＥＲは炭素繊維の電気比抵抗（単位：μΩ・ｍ）を表す。
【０１１０】
（８）樹脂層の熱伝導率：
別途、５０ｍｍ×９０ｍｍ×２ｍｍ厚の板状に射出成型し、本成型板から測定用の試料片を切り出し、レーザーフラッシュ法（ＮＥＴＺＳＣＨ製ＬＦＡ−４５７）を用いて、サンプルの面内方向の熱伝導率を測定した。
尚、面内方向の測定に関しては、前記成型板をまず２ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍ厚で切り出し、この試料片を５枚重ねる事により、測定に必要なサイズである１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍ厚の試料片を作成して測定を行った。
【０１１１】
（９）樹脂層の曲げ弾性率：
ＩＳＯ １７８に準拠して測定を行った。
【０１１２】
（１０）光透過性樹脂層の光透過率：
一辺１５０ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を用い、村上色彩技術研究所（株）製のヘーズメーターＨＲ−１００を使用して、その厚み方向の全光透過率をＡＳＴＭ Ｄ１００３に従い測定した。
【０１１３】
（１１）光透過性樹脂層の分散度：
一辺１５０ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を用い、日本電色工業（株）製の分散度測定計を使用して測定した。測定方法を図１８に示した。尚、分散度とは図１８において光線を上方から垂直に試験片面に当てたときγ＝０度のときの透過光量を１００とした場合、その透過光量が５０になるときのγの角度をいう。
【０１１４】
（異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維の作成）
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。光学的異方性割合は１００％、軟化点が２８８℃であった。３３５℃で溶融したピッチを、直径０．２ｍｍφの孔の口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分１００００ｍの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して、メルトブロー法により、平均繊維径が約１１．０μｍの炭素繊維前駆体を作製した。
本紡糸における紡糸ノズルのＬ／Ｄは１０であり、温度３３５℃、せん断速度６０００ｓ−１における紡糸時のピッチの溶融粘度は１０．５Ｐａ・ｓであった。
得られた炭素繊維前駆体を多孔ベルト上に捕集し、さらにクロスラッパーで目付量が３５０ｇ／ｍ２となるように調整し、炭素繊維前駆体ウェブを得た。
次に炭素繊維前駆体ウェブを空気中で１７０℃から２９０℃まで平均昇温速度４℃／分で昇温して不融化処理を行った後、引き続いて窒素雰囲気中８００℃で炭化処理を施し、炭化繊維ウェブを得た。
この後、この炭化繊維ウェブを粗粉砕処理し、平均繊維長約２００μｍの炭化繊維粗粉砕物を得た。
この炭化繊維粗粉砕物について、高度黒鉛化処理として、非酸化性雰囲気とした電気炉内で３１００℃の熱処理を施し、目的とする黒鉛化炭素短繊維を作成した。
このようにして得られた黒鉛化炭素短繊維の平均繊維長は８．０μｍであり、炭素繊維の真比重は２．２０ｇ／ｃｍ３であり、黒鉛の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）は４４ｎｍ、六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズ（Ｌａ）は１０６ｎｍ。また黒鉛結晶の面間隔（ｄ００２）は０．３３６５ｎｍであった。
更に炭素繊維の電気比抵抗は１．６μΩ・ｍであり、熱伝導率は７５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【０１１５】
（熱伝導性樹脂の作成）
このようにして作成した異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維フィラー４０重量部と、芳香族ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）６０重量部とを溶融混練して、熱伝導性樹脂Ａを得た。
また更には、異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維フィラー４５重量部と、芳香族ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）５５重量部とを溶融混練して、熱伝導性樹脂Ｂを得た。
該熱伝導性樹脂Ａ、Ｂの熱伝導率はそれぞれ６．２Ｗ／ｍ・Ｋ、８．３Ｗ／ｍ・Ｋ、曲げ弾性率はそれぞれ１１．５ＭＰａ、１３．１ＭＰａであった。
【０１１６】
（光透過性樹脂の作成）
芳香族ポリカーボネート樹脂９５重量部（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）、炭酸カルシウム１重量部（シプロ化成（株）製シプロンＡ 重量平均粒子径１０μｍ）、ガラス短繊維４重量部（日東紡績（株）製ＰＦＥ−３０１ 平均直径９μｍ、平均長さ４０μｍ）とを溶融混練し、光拡散性を有する光透過性樹脂Ａを得た。
また芳香族ポリカーボネート樹脂９０重量部（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）、炭酸カルシウム５重量部（シプロ化成（株）製シプロンＡ 重量平均粒子径１０μｍ）、ガラス短繊維５重量部（日東紡績（株）製ＰＦＥ−３０１ 平均直径９μｍ、平均長さ４０μｍ）とを溶融混練し、光拡散性を有する光透過性樹脂Ｂを得た。
また芳香族ポリカーボネート樹脂８０重量部（帝人化成社製パンライトＬ−１２２５、ηsp＝０.４１）、炭酸カルシウム１０重量部（シプロ化成（株）製シプロンＡ 重量平均粒子径１０μｍ）、ガラス短繊維１０重量部（日東紡績（株）製ＰＦＥ−３０１ 平均直径９μｍ、平均長さ４０μｍ）とを溶融混練し、光拡散性を有する光透過性樹脂Ｃを得た。
光透過性樹脂Ａ、Ｂ、Ｃの全光透過率はそれぞれ７８．５％、４８．５％、３８．８％であり、分散度はそれぞれ２５度、５８度、６４度であった。
【０１１７】
（ＬＥＤ実装基板の仕様）
ＬＥＤ実装基板としては、三層ＣＣＬフレキシブル基板の片面に、三菱オスラム社製の白色ＬＥＤ素子（出力１Ｗ）を２０ｍｍ間隔で一方向にアレー状に実装したものを用いた。
すなわち厚み５０μｍのポリイミドフィルム、厚み２０μｍのエポキシ系接着層、厚み３２μｍの圧延銅を積層してなる三層ＣＣＬフレキシブル基板の片面にＬＥＤを実装し、ＬＥＤ実装面の反対側には５０μｍ厚の熱伝導性両面アクリル粘着シートを介して１ｍｍ厚のアルミ板を貼り付けた構成を有するアルミ複合基板（以下、ＬＥＤ実装基板という）を用いた。
尚、実施例、比較例において、ＬＥＤ素子の放熱状況を比較する為に、ＬＥＤ素子直下の温度測定を行った。すなわち三層フレキシブル基板と熱伝導性両面アクリル粘着シートとの界面で、かつＬＥＤ素子の実装部直下の数箇所に、厚み１００μｍの薄膜熱電対（安立計器製）を差し込んで測定を行った。
【０１１８】
［実施例１］
前記熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ａからなる複合中空パイプを作成した。すなわち断面構造は図５に示す形状とし、パイプの外径は２０ｍｍ、長さは６８０ｍｍとし、パイプ外周の全表面積における光透過性樹脂層の面積比率は６５％、熱伝導性樹脂層の面積比率は３５％、光透過性樹脂層の平均肉厚は１．５ｍｍ、熱伝導性樹脂層の平均肉厚は３．５ｍｍとした。
本パイプの作成には、図２２に模式的に示す、二色押し出し成型装置を用いた。すなわち熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ａを別々の押し出し装置から溶融押し出し、ヒートダイス内で合流せしめ、溶融接着を進行させながら所望の形状に押出成形を完了させた。
このとき図２２中６７の押出機は据え置き型単軸フルフライト式押出機を用いたが、図２２中６８の押出機は移動式昇降機能付きの単軸フルフライト押出機を用いた。その理由として移動式昇降機能付きの単軸フルフライト押出機の場合、金型とそれぞれの押出機を組付ける際の位置決めが容易であることが挙げられる。
また金型に流入する樹脂の方向は、ひとつは後方から。もうひとつは上方からとしている。ただし移動・昇降機能付き押出機から流入せしめる樹脂の方向は上方からのみに限定されるものではなく後方または側面から流入させても良い。
【０１１９】
押出機設定条件として再重要なパラメーターとしては熔融樹脂吐出量と熔融樹脂温度の２点が挙げられる。まず、それぞれの押出機から吐出される単位時間当たりの樹脂重量は均一にする必要がある。これは押出機スクリュー回転数を一定にすること、および押出機スクリュー形状によって得られるが、今回はポリカーボネート樹脂専用のスクリューを用いることで吐出量の安定性を得た。
また熔融樹脂温度を一定に保つことはヒーター温度調節機のＰＩＤ制御機能によって得た。特に今回用いた熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ａは同一の温度では熔融粘度に著しい差が見られる。熱伝導性樹脂Ａは高い熔融粘度に対し、光透過性樹脂Ａは低い熔融粘度を持つ。非結晶性樹脂であるポリカーボネート樹脂の特性として、熔融粘度は熔融温度に依存し温度が高くなると下がるということがあるが、今回はこの特性を利用し光透過性樹脂Ａの熔融温度に対し熱伝導性樹脂Ａの熔融温度を高くすることによってできるだけ熔融粘度を近づけた。このとき熔融粘度の差はＭＩ値で４以下が好ましいが実際の成形では２以下であった。
このようにヒートダイス内で合流、溶融接着された樹脂を熔融した状態でサイジングダイス内に引き込んだ。サイジングダイスは樹脂ガラス転移温度以下に設定しサイジングダイス内面の形状に賦形することにより中空パイプ形状となる。さらに水槽内において、引き込まれた中空パイプに残っている熱量を、冷却水を噴霧することによって除去した。このとき冷却水は噴霧する方法もあるが、水槽に水をためその中を通過させる方法もある。
【０１２０】
次に水槽から出た中空パイプをベルト式サーボモーター直駆動式引取機により引き取った。このとき引取速度を一定にすることが重要である。２台の押出機より押出される樹脂の量とこの引取機の速度のバランスによって中空パイプの厚みが制御できる。
また押出量の若干のバラツキを補正する目的でエッジコントローラという設備を用い引取機の速度を自動制御することもある。
エッジコントローラーとは、ヒートダイスとサイジングダイスの空間に設置し熔融樹脂のたれ加減を感知するセンサーでこの変異量を引取機にフィードバックし速度を自動制御せしめるものである。引取機・押出機それぞれにフィードバックすることが出来るがリニアに反応させる目的で引取機側を制御する方が好ましい。今回は樹脂吐出量のバラツキが製品要求精度と比較し大きくないため使用しなかった。
【０１２１】
最後に、自動切断機によって指定寸法に自動切断することにより複合中空パイプ製品を得た。
尚、本パイプには、ＬＥＤ実装基板の機械的固定を目的に、光透過性樹脂Ａによる肉厚１．５ｍｍ、長さ３ｍｍの爪部形状を設けた。（すなわち断面構造は図１３に示す形状である。）
アルミ面側に市販の熱伝導性グリスを塗ったＬＥＤ実装基板を、複合中空パイプの端部より内部にスライド挿入し、熱伝導性樹脂層の上に積層固定し、パイプの両端部にポリカーボネート樹脂製キャップをはめ込んで封止して、ＬＥＤ照明装置を作成した。このＬＥＤ照明装置の断面模式図を図１５に示す。
本ＬＥＤ照明装置において、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６３℃であった。また本ＬＥＤ照明装置ではパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
【０１２２】
［実施例２］
実施例１において熱伝導性樹脂Ａの代わりに熱伝導性樹脂Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にして、複合中空パイプならびにＬＥＤ照明装置を作成した。
このＬＥＤ照明装置において、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６１℃であった。また本ＬＥＤ照明装置でもパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
【０１２３】
［実施例３］
前記熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｃからなる複合中空パイプを作成した。すなわち断面構造は図８に示す形状とし、パイプの外径は３２ｍｍ、長さは６８０ｍｍとし、パイプ外周の全表面積において光透過性樹脂層が単独で存在している部分の面積比率は６０％、残る４０％の面積は光透過性樹脂層を外層、熱伝導性樹脂層を内層として積層形成されている。光透過性樹脂層が単独で存在している部分の平均肉厚は１．５ｍｍ、熱伝導性樹脂層と積層されている部分の光透過性樹脂層の平均肉厚は１ｍｍ、最薄部の肉厚を０．８ｍｍとした。また熱伝導性樹脂層の平均厚みは５ｍｍとした。
本パイプの作成にも実施例１と同様の二色押し出し成型装置を用いた。すなわち熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｃを別々の押し出し装置から溶融押し出し、主たる押出機のダイス内で合流せしめ、溶融接着を進行させながら所望の形状に押出成形を完了させた。
また本パイプにも、ＬＥＤ実装基板の機械的固定を目的に、光透過性樹脂Ｃによる肉厚１．５ｍｍ、長さ３ｍｍの爪部形状を設けた。
【０１２４】
実施例１と同様に、アルミ面側に市販の熱伝導性グリスを塗ったＬＥＤ実装基板を、複合中空パイプの端部より内部にスライド挿入し、熱伝導性樹脂層の上に積層固定し、パイプの両端部にポリカーボネート樹脂製キャップをはめ込んで封止して、ＬＥＤ照明装置を作成した。このＬＥＤ照明装置の断面模式図を図１６に示す。
各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６２℃であった。また本ＬＥＤ照明装置でもパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
また更には、光透過性樹脂層の光散乱性に起因して、２０ｍｍ間隔で並べたＬＥＤ素子の光スポットがほぼ消失し、均一性の高い面照明、線状照明として利用が可能であった。
【０１２５】
［実施例４］
前記熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｂからなる複合中空パイプを作成した。すなわち断面構造は図１１に示す形状とし、パイプの外径は３９ｍｍ、長さは１１６０ｍｍとし、パイプ外周の全表面積における光透過性樹脂層の面積比率は５３％、熱伝導性樹脂層の面積比率は４７％とした。
光透過性樹脂層の平均肉厚は１．５ｍｍ、熱伝導性樹脂層の平均厚みは４．５ｍｍで最薄部の肉厚を２ｍｍとした。
本パイプの作成にも実施例１と同様の二色押し出し成型装置を用いた。すなわち熱伝導性樹脂Ａと光透過性樹脂Ｃを別々の押し出し装置から溶融押し出し、主たる押出機のダイス内で合流せしめ、溶融接着を進行させながら所望の形状に押出成形を完了させた。
【０１２６】
さて本実施例４では、ＬＥＤ実装基板のアルミ面は、両端５ｍｍ幅の部分が熱伝導性樹脂層と直接接するようになっており、この接触部分には５０μｍ厚みの熱伝導性アクリル粘着シートをあらかじめ貼り付けておく。そして、この粘着シートを介して、ＬＥＤ実装基板を熱伝導性樹脂層上の所定の位置に圧着固定し、パイプの両端部にポリカーボネート樹脂製キャップをはめ込み、接着封止して、ＬＥＤ照明装置を作成した。このＬＥＤ照明装置の断面模式図を図１７に示す。
各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６３℃であった。また本ＬＥＤ照明装置でもパイプ長さ方向の反りは殆ど観られず、照明装置は非常に軽量であった。
また更には、光透過性樹脂層の光散乱性に起因して、２０ｍｍ間隔で並べたＬＥＤ素子の光スポットがほぼ消失し、均一性の高い面照明、線状照明として利用が可能であった。
【０１２７】
［比較例１］
実施例１、２との比較として、光透過性樹脂Ａを用い、パイプ外周の全表面が肉厚１．５ｍｍの光透過性樹脂層のみからなる、図１の模式図に表される外形２０ｍｍの中空パイプを作成した。
実施例と同じＬＥＤ実装基板を用いて、ＬＥＤ照明装置を作成し、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均７２℃であり、実施例１、２に比較して有意に高い温度となった。また本ＬＥＤ照明装置では自重に起因したパイプ長さ方向に有意な反りが認められた。
【０１２８】
［比較例２］
実施例３との比較として、光透過性樹脂Ｃを用い、パイプ外周の全表面が肉厚１．５ｍｍの光透過性樹脂層のみからなる、図１の模式図に表される外形３２ｍｍの中空パイプを作成した。
実施例と同じＬＥＤ実装基板を用いて、ＬＥＤ照明装置を作成し、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均７０℃であり、実施例３に比較して有意に高い温度となった。また本ＬＥＤ照明装置では自重に起因したパイプ長さ方向に有意な反りが認められた。
【０１２９】
［比較例３］
実施例４との比較として、光透過性樹脂Ｂを用い、パイプ外周の全表面が光透過性樹脂層のみからなる、図１の模式図に表される外形３９ｍｍの中空パイプを作成した。
実施例と同じＬＥＤ実装基板を用いて、ＬＥＤ照明装置を作成し、各ＬＥＤ素子に１５０ｍＡの電流を流した後、３０分間経過時のＬＥＤ素子直下の温度は平均６９℃であり、実施例４に比較して有意に高い温度となった。また本ＬＥＤ照明装置では自重に起因したパイプ長さ方向に有意な反りが認められた。
【符号の説明】
【０１３０】
１、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、３２、３７、４２、４７、５３ 光透過性樹脂層
２、５、３１、３６、４１、４６、５５ ＬＥＤ素子
３、６、３３、３８、４３、４８、５４ ＬＥＤ実装用基板
７ 金属ヒートシンク
９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７、３５、４０、４５、５０、５８ 熱伝導性樹脂層
２８、３０ 実装基板固定用ガイド構造（爪状構造体）
２９ ガイド構造（爪状構造体）の長さ
３４、３９、４４、４９、５６ 低熱抵抗インターフェイス材
５１ 配線
５２ コネクタ
５７、６０ 樹脂成型キャップ
５９ パッキン構造（Ｏリング等）
６１ 分散度測定用光源
６２ 入射光（垂直入射光）
６３ 光透過性樹脂層によるシート
６４ 出射光（散乱光）
６５ 第一の成型材料（例えば熱伝導性樹脂）用の除湿エアー循環式ホッパードライヤー
６６ 第二の成型材料（例えば光透過性樹脂）用の除湿エアー循環式ホッパードライヤー
６７ 単軸フルフライト押出機
６８ 単軸フルフライト押出機（移動・昇降機能付き）
６９ ヒートダイス
７０ サイジングダイス
７１ 水槽
７２ ベルト式サーボモーター直駆動式引取機
７３ ２色中空パイプ製品（切断前）
７４ 切断機
７５ ２色中空パイプ製品（切断後）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が相似形である１次元中空パイプであって、光透過率が３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる光透過性樹脂層と、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂組成物からなる熱伝導性樹脂層とを組み合わせて構成される複合中空パイプ。
【請求項２】
複合中空パイプの外周面において、外周面の全表面積に対し、表面積の４０〜８０％が光透過性樹脂層で構成され、表面積の２０〜６０％が熱伝導性樹脂層を少なくとも含んで構成されている事を特徴とする請求項１に記載の複合中空パイプ。
【請求項３】
複合中空パイプ外周面が光透過性樹脂層で構成され、外周面の面積２０〜６０％は内周に熱伝導性樹脂層を有して構成されている請求項１に記載の複合中空パイプ。
【請求項４】
熱伝導樹脂性層の外周側に、平均肉厚０．０３〜３ｍｍの熱伝導性樹脂層とは別種の樹脂層が積層されてなる請求項１〜３のいずれに記載の複合中空パイプ。
【請求項５】
光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層が溶融接合により一体形成されている事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項６】
光透過性樹脂層が、少なくとも、光拡散性フィラーを０．５〜４０重量％の範囲で含む樹脂組成物からなり、厚み３ｍｍのシートに成形したときのシートの全光線透過率が３５％以上であり、分散度が２０度以上である事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項７】
熱伝導性樹脂層は、少なくともマトリックスとなる樹脂と熱伝導性フィラーとを含み、熱伝導性フィラーは２０〜７０重量％の範囲である樹脂組成物から構成されている事を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項８】
熱伝導性フィラーは、少なくとも、黒鉛結晶の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）が少なくとも２０ｎｍ以上の異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維である事を特徴とする請求項７に記載の複合中空パイプ。
【請求項９】
光透過性樹脂層を構成する樹脂が熱可塑性樹脂からなる事を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項１０】
熱伝導性樹脂層を構成する樹脂が熱可塑性樹脂からなる事を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項１１】
光透過性樹脂層のマトリックス樹脂が、ポリカーボネート類もしくはその重合体からなる熱可塑性樹脂である事を特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の複合成型パイプ。
【請求項１２】
熱伝導性樹脂層のマトリックス樹脂が、ポリカーボネート類もしくはその重合体からなる熱可塑性樹脂である事を特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の複合成型パイプ。
【請求項１３】
光透過性樹脂層のマトリックス樹脂と、熱伝導性樹脂層のマトリックス樹脂とが、同種もしくは互いに相溶性を有する樹脂からなる事を特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の複合成形パイプの熱伝導性樹脂層の少なくとも一部に、ＬＥＤ素子の実装基板を積層配置して、線状もしくは面状の光源とした事を特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
少なくとも、光透過性を有する熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂組成物と、熱伝導性を有する熱可塑性樹脂組成物とを、相異なる複数の押出機から溶融押し出しした後に、それら複数の押出機に接続された１基のダイス内で一体化させ、その後、冷却固化する工程を含む二色押し出し成型法によって製造される事を特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の複合中空パイプの製造方法。
【請求項１】
断面形状が相似形である１次元中空パイプであって、光透過率が３５％以上の樹脂または樹脂組成物からなる光透過性樹脂層と、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂組成物からなる熱伝導性樹脂層とを組み合わせて構成される複合中空パイプ。
【請求項２】
複合中空パイプの外周面において、外周面の全表面積に対し、表面積の４０〜８０％が光透過性樹脂層で構成され、表面積の２０〜６０％が熱伝導性樹脂層を少なくとも含んで構成されている事を特徴とする請求項１に記載の複合中空パイプ。
【請求項３】
複合中空パイプ外周面が光透過性樹脂層で構成され、外周面の面積２０〜６０％は内周に熱伝導性樹脂層を有して構成されている請求項１に記載の複合中空パイプ。
【請求項４】
熱伝導樹脂性層の外周側に、平均肉厚０．０３〜３ｍｍの熱伝導性樹脂層とは別種の樹脂層が積層されてなる請求項１〜３のいずれに記載の複合中空パイプ。
【請求項５】
光透過性樹脂層と熱伝導性樹脂層が溶融接合により一体形成されている事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項６】
光透過性樹脂層が、少なくとも、光拡散性フィラーを０．５〜４０重量％の範囲で含む樹脂組成物からなり、厚み３ｍｍのシートに成形したときのシートの全光線透過率が３５％以上であり、分散度が２０度以上である事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項７】
熱伝導性樹脂層は、少なくともマトリックスとなる樹脂と熱伝導性フィラーとを含み、熱伝導性フィラーは２０〜７０重量％の範囲である樹脂組成物から構成されている事を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項８】
熱伝導性フィラーは、少なくとも、黒鉛結晶の六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ（Ｌｃ）が少なくとも２０ｎｍ以上の異方性ピッチ系黒鉛化炭素短繊維である事を特徴とする請求項７に記載の複合中空パイプ。
【請求項９】
光透過性樹脂層を構成する樹脂が熱可塑性樹脂からなる事を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項１０】
熱伝導性樹脂層を構成する樹脂が熱可塑性樹脂からなる事を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項１１】
光透過性樹脂層のマトリックス樹脂が、ポリカーボネート類もしくはその重合体からなる熱可塑性樹脂である事を特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の複合成型パイプ。
【請求項１２】
熱伝導性樹脂層のマトリックス樹脂が、ポリカーボネート類もしくはその重合体からなる熱可塑性樹脂である事を特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の複合成型パイプ。
【請求項１３】
光透過性樹脂層のマトリックス樹脂と、熱伝導性樹脂層のマトリックス樹脂とが、同種もしくは互いに相溶性を有する樹脂からなる事を特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の複合中空パイプ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の複合成形パイプの熱伝導性樹脂層の少なくとも一部に、ＬＥＤ素子の実装基板を積層配置して、線状もしくは面状の光源とした事を特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
少なくとも、光透過性を有する熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂組成物と、熱伝導性を有する熱可塑性樹脂組成物とを、相異なる複数の押出機から溶融押し出しした後に、それら複数の押出機に接続された１基のダイス内で一体化させ、その後、冷却固化する工程を含む二色押し出し成型法によって製造される事を特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の複合中空パイプの製造方法。
【図２１】
【図２２】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−２１４６２８（Ｐ２０１０−２１４６２８Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６１２１９（Ｐ２００９−６１２１９）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]