JP2009108424A - Thermally conductive filler and molded product using the same - Google Patents

Thermally conductive filler and molded product using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2009108424A
JP2009108424A JP2007278799A JP2007278799A JP2009108424A JP 2009108424 A JP2009108424 A JP 2009108424A JP 2007278799 A JP2007278799 A JP 2007278799A JP 2007278799 A JP2007278799 A JP 2007278799A JP 2009108424 A JP2009108424 A JP 2009108424A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pitch
based carbon
filler
carbon short
short fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007278799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuhei Onoe
周平 尾上
Hiroshi Hara
寛 原
Shoichi Takagi
正一 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP2007278799A priority Critical patent/JP2009108424A/en
Publication of JP2009108424A publication Critical patent/JP2009108424A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly thermally conductive pitch-based carbon short fiber filler having high moldability, and to provide a composite molding material. <P>SOLUTION: The pitch-based carbon short fiber filler has >10 to ≤40 μm average fiber diameter (L1) observed under an optical microscope, a closed graphene sheet in observation of a filler end face under a transmission type electron microscope, and a substantially flat surface observed under a scanning electron microscope. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、生産性が高く且つ熱伝導性に優れた炭素短繊維フィラー、それと樹脂とからからなる組成物、およびそれを成形して得られる成形体に関する。更に詳しくは、生産性が高く、コストメリットのあるピッチ系炭素短繊維フィラーを用いた伝熱性フィラー及びそれを用いた熱対策材料に関わる。   The present invention relates to a short carbon fiber filler having high productivity and excellent thermal conductivity, a composition comprising the same and a resin, and a molded body obtained by molding the same. More specifically, the present invention relates to a heat conductive filler using a pitch-based carbon short fiber filler having high productivity and cost merit, and a heat countermeasure material using the same.

高性能の炭素繊維はポリアクリロニトリル(PAN)を原料とするPAN系炭素繊維と、一連のピッチ類を原料とするピッチ系炭素繊維に分類できる。そして炭素繊維は強度・弾性率が通常の合成高分子に比較して著しく高いという特徴を利用し、航空・宇宙用途、建築・土木用途、産業用ロボット、スポーツ・レジャー用途など広く用いられている。また、PAN系炭素繊維は、主として、その強度を利用する分野に、そしてピッチ系炭素繊維は、弾性率を利用する分野に用いられることが多い。   High-performance carbon fibers can be classified into PAN-based carbon fibers made from polyacrylonitrile (PAN) and pitch-based carbon fibers made from a series of pitches. Carbon fiber is widely used for aerospace applications, construction / civil engineering applications, industrial robots, sports / leisure applications, etc., taking advantage of its significantly higher strength and elastic modulus than ordinary synthetic polymers. . In addition, PAN-based carbon fibers are often used mainly in the field of utilizing the strength, and pitch-based carbon fibers are used in the field of utilizing the elastic modulus.

近年、省エネルギーに代表されるエネルギーの効率的使用方法が注目されている一方で、高速化されたCPUや電子回路のジュール熱による発熱が重篤な問題として認識されつつある。これらを解決するためには、熱を効率的に処理するという、所謂サーマルマネジメントを達成する必要がある。   In recent years, an efficient method of using energy typified by energy saving has attracted attention, while heat generation due to Joule heat in a CPU and an electronic circuit that have been speeded up has been recognized as a serious problem. In order to solve these problems, it is necessary to achieve so-called thermal management in which heat is efficiently processed.

サーマルマネジメントを具現化するには、金属・金属酸化物・金属窒化物・金属酸窒化物・合金といった、熱伝導性の高い無機材料を用いることが多い。金属ダイカストは、その典型的な例と考えることができる。しかし、複雑な形状をした電気部品の筐体を作製するには、上述した材料をフィラーとして何らかのマトリクスに混合した複合材として用いることが、費用対効果の面から望ましい。しかし、マトリクスに用いられることが多い合成樹脂の熱伝導率はフィラーの1/100程度以下であり、多量のフィラーを混合する必要がある。しかしながら、多量のフィラーの添加は、成形性の劣化を招き、実用性を損なってしまう。そのため、効率的に熱伝導性を発現できる形状にまで配慮がなされた高熱伝導性フィラーが求められていた。   In order to realize thermal management, inorganic materials having high thermal conductivity such as metal, metal oxide, metal nitride, metal oxynitride, and alloy are often used. Metal die casting can be considered a typical example. However, in order to manufacture a housing for an electric component having a complicated shape, it is desirable from the viewpoint of cost effectiveness to use the above-mentioned material as a composite material mixed with some matrix as a filler. However, the thermal conductivity of the synthetic resin often used for the matrix is about 1/100 or less that of the filler, and a large amount of filler needs to be mixed. However, the addition of a large amount of filler causes deterioration of moldability and impairs practicality. Therefore, there has been a demand for a highly thermally conductive filler that takes into consideration a shape that can efficiently exhibit thermal conductivity.

一般に炭素繊維は、他の合成高分子に比較して熱伝導率が高いと言われているが、サーマルマネジメント用途に向けた、さらなる熱伝導の向上が検討されている。ところが、市販されているPAN系炭素繊維の熱伝導率は通常200W/(m・K)よりも小さい。これは、PAN系炭素繊維が所謂難黒鉛化炭素繊維であり、熱伝導を担う黒鉛性を高めることが非常に困難なことに由来している。これに対して、ピッチ系炭素繊維は易黒鉛化炭素繊維と呼ばれ、PAN系炭素繊維に比べて、黒鉛性を高くすることができるため、高熱伝導率を達成しやすいと認識されている。よって、効率的に熱伝導性を発現できる形状にまで配慮がなされた高熱伝導性フィラーにできる可能性がある。   In general, carbon fibers are said to have higher thermal conductivity than other synthetic polymers, but further improvements in thermal conductivity are being studied for thermal management applications. However, the thermal conductivity of commercially available PAN-based carbon fibers is usually smaller than 200 W / (m · K). This is because the PAN-based carbon fiber is a so-called non-graphitizable carbon fiber, and it is very difficult to improve the graphitization property that bears heat conduction. On the other hand, pitch-based carbon fibers are called graphitizable carbon fibers, and can be made more graphitic than PAN-based carbon fibers, and are recognized to easily achieve high thermal conductivity. Therefore, there is a possibility that a highly thermally conductive filler in which consideration is given to a shape capable of efficiently expressing thermal conductivity can be obtained.

ただ、炭素繊維単体での熱伝導性部材への加工は困難であり、非常に特殊な手法を用いる必要がある。そこで、金属性フィラー等と同様に、何らかのマトリクスと炭素繊維を複合材化し、それを成形体化し、その成形体の熱伝導度を向上させることが求められる。   However, it is difficult to process a carbon fiber alone into a heat conductive member, and it is necessary to use a very special method. Therefore, like a metallic filler or the like, it is required to form a composite material of some matrix and carbon fiber, to form a molded body, and to improve the thermal conductivity of the molded body.

そして、成形体が十分な熱伝導を達成するためには、熱伝導を主として担うフィラーが三次元的にネットワークを形成している必要がある。例えばサイズの揃った球体フィラーの場合、成形体中のフィラーのネットワークは分散状態にも依存するが、均一分散を仮定すると、パーコレーション的な挙動となる。したがって、十分な熱伝導性や電気伝導性を得るためには一定以上のフィラーの添加が必要になる。ところが、成形体を形成する手法においては、媒質とフィラーを一定以上の濃度で分散することが非常に困難なことが多い。   And in order for a molded object to achieve sufficient heat conduction, it is necessary for the filler mainly responsible for heat conduction to form a three-dimensional network. For example, in the case of spherical fillers of uniform size, the filler network in the molded body depends on the dispersion state, but if uniform dispersion is assumed, it becomes a percolation behavior. Accordingly, in order to obtain sufficient thermal conductivity and electrical conductivity, it is necessary to add a certain amount of filler. However, in the method of forming a molded body, it is often very difficult to disperse the medium and the filler at a certain concentration or more.

このような背景により、三次元的な架橋をフィラーに与える検討がされている。例えば金属を網目状にすることで、熱流を輸送する試みが特許文献1に開示されている。しかし、マトリクスへの分散に極めて高度な技術を要すると考えられる。また、特許文献2には、合金化することでマトリクスとフィラーが同時に溶融し、その結果、成形性を維持しながら高熱伝導性が達成されることが開示されている。   In view of such a background, studies have been made to give fillers three-dimensional crosslinking. For example, Patent Document 1 discloses an attempt to transport a heat flow by forming a metal network. However, it is considered that a very high level of technology is required for dispersion into the matrix. Patent Document 2 discloses that alloying causes the matrix and filler to melt simultaneously, and as a result, high thermal conductivity is achieved while maintaining formability.

しかしながら、比重が樹脂に比して大きい金属材料の添加は、樹脂組成物の比重をも高くし、1gのオーダーで軽量化を議論するような用途には、不利と考えざるを得ない。
さらに、近年の物価動向を鑑みると、コストメリットを達成することが、材料にとって非常に重要な側面を持っており、コストパフォーマンスが極めて重要になっている。
However, the addition of a metal material having a specific gravity greater than that of the resin also increases the specific gravity of the resin composition, and must be considered disadvantageous for applications in which weight reduction is discussed on the order of 1 g.
Furthermore, in view of price trends in recent years, achieving cost merit has a very important aspect for materials, and cost performance is extremely important.

特開平6−196884号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-196684 国際公開第03/029352号パンフレットInternational Publication No. 03/029352 Pamphlet

上記したように、軽量で熱伝導性の高い樹脂組成物を作成するためには、熱伝導が高く比重の小さい物質が求められており、さらに最終的な使用状態において最大の熱伝導性を発現するようなフィラーの制御が強く望まれていた。加えて、コストパフォーマンスが高いことも望まれていた。   As mentioned above, in order to create a resin composition that is lightweight and has high thermal conductivity, a material with high thermal conductivity and low specific gravity is required, and the maximum thermal conductivity is exhibited in the final use state. Such filler control has been strongly desired. In addition, high cost performance was also desired.

本発明者らは、最終的な成形体において熱伝導率を向上させること及び比重を小さくすることを目的とし、熱伝導性材料として熱伝導率の高いピッチ系炭素短繊維を、サイズ及びその分散、表面形状、微細構造に着目し、適切に制御し、さらにマトリクスに分散させることにより、これが達成できることを見出した。加えて、特定の繊維長にすることで生産性を高め、コストパフォーマンスの高い材料が供給できることを見出し本発明に到達した。   The inventors of the present invention aim to improve the thermal conductivity and reduce the specific gravity in the final molded body, and the pitch-based carbon short fibers having high thermal conductivity as the thermal conductive material are sized and dispersed. The inventors have found that this can be achieved by paying attention to the surface shape and fine structure, appropriately controlling, and further dispersing in a matrix. In addition, the inventors have found that a specific fiber length can be used to increase the productivity and supply a material with high cost performance, thereby reaching the present invention.

即ち、本発明の目的は、
光学顕微鏡で観測した平均繊維長(L1)が10μm以上40μm未満であって、透過型電子顕微鏡によるフィラー端面観察においてグラフェンシートが閉じており、走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平坦であるピッチ系炭素短繊維フィラーを提供することである。
That is, the object of the present invention is to
The average fiber length (L1) observed with an optical microscope is 10 μm or more and less than 40 μm, the graphene sheet is closed in the filler end face observation with a transmission electron microscope, and the observation surface with a scanning electron microscope is substantially flat It is to provide a pitch-based carbon short fiber filler.

さらに本発明の目的は、上記ピッチ系炭素短繊維フィラーと熱可塑性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂とからなり、樹脂100体積部に対して10〜900体積部の前記フィラーを含有する組成物を提供することにある。
さらに本発明の目的は、上記成形体を主たる材料とする電子部品用放熱材であり、電波遮蔽材であり、または熱交換器を提供することにある。
A further object of the present invention is to provide a composition comprising the pitch-based carbon short fiber filler and a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin, and containing 10 to 900 parts by volume of the filler with respect to 100 parts by volume of the resin. It is to provide.
Furthermore, the object of the present invention is to provide a heat radiating material for electronic parts, a radio wave shielding material, or a heat exchanger, the main component of which is the molded body.

本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは、透過型電子顕微鏡によるフィラー端面観察においてグラフェンシートが閉じており、走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平坦であって、さらにサイズが制御されていることにより、樹脂との組成物としたときの粘度増大を抑制しつつ、高い熱伝導率を複合成形体に付与することが可能になり、成形性が良好で熱伝導率の高い複合成形材料にすることが可能である。本発明のピッチ系炭素短繊維フィラー樹脂との組成物から得られる成形体は電子部品用放熱板や熱交換器の効率を高めることが可能になる。さらに、ピッチ系炭素短繊維が、数GHzの周波数帯域の電波遮蔽性に優れることにより、電波遮蔽板を供給することも可能になる。また、生産性に優れコストパフォーマンスを高くすることができる。   In the pitch-based carbon short fiber filler of the present invention, the graphene sheet is closed in the filler end face observation with the transmission electron microscope, the observation surface with the scanning electron microscope is substantially flat, and the size is further controlled. This makes it possible to impart a high thermal conductivity to the composite molded body while suppressing an increase in viscosity when it is made into a composition with a resin, and a composite molding material with good moldability and high thermal conductivity. It is possible to The molded body obtained from the composition of the pitch-based carbon short fiber filler resin of the present invention can increase the efficiency of the heat sink for electronic parts and the heat exchanger. Furthermore, since the pitch-based carbon short fibers are excellent in radio wave shielding in a frequency band of several GHz, it is possible to supply a radio wave shielding plate. Moreover, it is excellent in productivity and can improve cost performance.

次に、本発明の実施の形態について順次に説明していく。
本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは平均繊維長(L1)が10μm以上40μm未満であり、より好ましくは10μm以上35μm以下である。平均繊維長が10μmより短いとほとんど粉末状態であり、複合材料及び/または複合成形体としたときに熱伝導性が劣ることがある。40μm以上だと局所的に長い繊維が存在し始め、樹脂への分散性が悪くなり、繊維の高充填が困難な場合がある。さらに平均繊維長が短いことは嵩密度及びタップ密度が大きいことを示しており、輸送及び黒鉛化処理費用が圧縮できるメリットがある。ここで、平均繊維長は個数平均繊維長とし、光学顕微鏡下で測長器を用い、複数の視野において所定本数を測定し、その平均値から求めることができる。
Next, embodiments of the present invention will be described sequentially.
The pitch-based carbon short fiber filler of the present invention has an average fiber length (L1) of 10 μm or more and less than 40 μm, more preferably 10 μm or more and 35 μm or less. When the average fiber length is shorter than 10 μm, it is almost in a powder state, and thermal conductivity may be inferior when a composite material and / or composite molded body is obtained. If it is 40 μm or more, locally long fibers begin to exist, the dispersibility in the resin becomes worse, and high fiber filling may be difficult. Further, the short average fiber length indicates that the bulk density and the tap density are large, and there is an advantage that the transportation and graphitization costs can be compressed. Here, the average fiber length is a number average fiber length, and a predetermined number is measured in a plurality of fields of view using a length measuring device under an optical microscope, and can be obtained from the average value.

本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは、透過型電子顕微鏡でフィラー端面の形状を観察すると、グラフェンシートが閉じた構造になっていることを特徴とする。フィラーの端面がグラフェンシートとして閉じている場合には、余分な官能基の発生や、形状に起因する電子の局在化が起こらないので、水のような不純物の吸着や付着による濃度を低減することができ、さらに、例えば、膨張黒鉛のような異種フィラーとの親和性をより高めることが可能になり好ましい。また、グラフェンシートが閉じていることにより、ピッチ系炭素短繊維フィラーの縦ワレが抑制される。特に、本発明のように、平均繊維長が40μmよりも短いピッチ系炭素短繊維フィラーにおいては、ピッチ系炭素短繊維フィラー表面積に占める端面の割合が高くなることより、グラフェンシートが閉じている構造が特に好ましい。このような構造は、ピッチ系炭素短繊維フィラーの縦ワレを抑制する効果がある。また、副次的に水との親和性が悪いために湿熱耐久性能向上がもたらされる。   The pitch-based carbon short fiber filler of the present invention is characterized in that the graphene sheet has a closed structure when the shape of the filler end face is observed with a transmission electron microscope. When the end face of the filler is closed as a graphene sheet, generation of extra functional groups and localization of electrons due to the shape do not occur, so the concentration due to adsorption and adhesion of impurities such as water is reduced. Furthermore, for example, it is possible to further increase the affinity with a different kind of filler such as expanded graphite, which is preferable. Moreover, when the graphene sheet is closed, vertical cracking of the pitch-based carbon short fiber filler is suppressed. In particular, in the pitch-based carbon short fiber filler having an average fiber length shorter than 40 μm as in the present invention, the graphene sheet is closed because the ratio of the end face to the pitch-based carbon short fiber filler surface area is high. Is particularly preferred. Such a structure has an effect of suppressing vertical cracking of the pitch-based carbon short fiber filler. Moreover, since the affinity with water is secondarily poor, the wet heat durability performance is improved.

尚、グラフェンシートが閉じているとは、ピッチ系炭素短繊維フィラーを構成するグラフェンシートそのものの端部がピッチ系炭素短繊維フィラー端部に露出することなく、グラファイト層が略U字上に湾曲し、湾曲部分がピッチ系炭素短繊維フィラー端部に露出している状態である。   Note that the graphene sheet is closed when the end of the graphene sheet itself constituting the pitch-based carbon short fiber filler is not exposed at the end of the pitch-based carbon short fiber filler, and the graphite layer is curved in a substantially U shape. The curved portion is exposed at the end of the pitch-based carbon short fiber filler.

また、本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平坦であることを特徴とする。
ここで、実質的に平坦であるとは、フィブリル構造のような激しい凹凸をピッチ系炭素短繊維フィラー表面に有しないことを意味する。ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面に激しい凹凸のような欠陥が存在する場合には、マトリクス樹脂との混練に際して表面積の増大に伴う粘度の増大を引き起こし、成形性を悪化させる。よって、表面凹凸のような欠陥はできるだけ小さい状態が望ましい。より具体的には、走査型電子顕微鏡において1000倍で観察した像での観察視野に、凹凸のような欠陥が10箇所以下であることとする。
本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは、後述するがミリングを行った後に黒鉛化処理を実施することによって、好ましく得ることができる。
In addition, the pitch-based carbon short fiber filler of the present invention is characterized in that the observation surface with a scanning electron microscope is substantially flat.
Here, “substantially flat” means that the surface of the pitch-based carbon short fiber filler does not have severe unevenness like a fibril structure. When defects such as severe irregularities are present on the surface of the pitch-based carbon short fiber filler, an increase in the viscosity accompanying an increase in the surface area is caused at the time of kneading with the matrix resin, and the moldability is deteriorated. Therefore, it is desirable that defects such as surface irregularities be as small as possible. More specifically, it is assumed that there are 10 or less defects such as irregularities in the observation visual field in an image observed at 1000 times with a scanning electron microscope.
The pitch-based carbon short fiber filler of the present invention can be preferably obtained by performing graphitization after milling as will be described later.

本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーの光学顕微鏡で観測した平均繊維径(D1)は2〜20μmであることが好ましい。より好ましくは6〜15μm、さらに好ましくは8〜11μmである。20μmより大きいD1の場合は、不融化工程で近接する糸との融着を起こしやすく、2μmより小さいD1の場合は、ピッチ系炭素短繊維フィラーの重量当たりの表面積が増大し、繊維表面が実質的に平坦であっても、表面に凹凸を有する繊維と同様に成形性を悪化させてしまい、実用上好ましくない。   The average fiber diameter (D1) of the pitch-based carbon short fiber filler of the present invention observed with an optical microscope is preferably 2 to 20 μm. More preferably, it is 6-15 micrometers, More preferably, it is 8-11 micrometers. In the case of D1 larger than 20 μm, it is easy to cause fusion with adjacent yarns in the infusibilization process. Even if it is flat, the moldability is deteriorated in the same manner as the fiber having irregularities on the surface, which is not preferable for practical use.

本発明においてピッチ系炭素短繊維フィラーの真密度は、黒鉛化温度に強く依存するが、1.9〜2.3g/ccの範囲のものが好ましい。より好ましくは、2.0〜2.2g/ccである。また、ピッチ系炭素短繊維フィラーの繊維軸方向の熱伝導率は400W/(m・K)以上であることが好ましい。   In the present invention, the true density of the pitch-based carbon short fiber filler strongly depends on the graphitization temperature, but is preferably in the range of 1.9 to 2.3 g / cc. More preferably, it is 2.0-2.2 g / cc. The thermal conductivity in the fiber axis direction of the pitch-based carbon short fiber filler is preferably 400 W / (m · K) or more.

また、ピッチ系炭素短繊維フィラーは、六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズが10nm以上であり、さらに六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズが20nm以上であることが好ましい。   The pitch-based carbon short fiber filler preferably has a crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal network surface of 10 nm or more, and a crystallite size derived from the growth direction of the hexagonal network surface of 20 nm or more.

結晶子サイズは六角網面の厚み方向、六角網面の成長方向のいずれも、黒鉛化に対応するものであり、熱物性を発現するためには、一定サイズ以上が必要である。六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズ及び六角網面の成長方向の結晶子サイズは、X線回折法で求めるこができる。測定手法は集中法とし、解析手法としては、学振法を用いた。六角網面の厚み方向の結晶子サイズは、(002)面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、(110)面からの回折線を用いて夫々求めることができる。   The crystallite size corresponds to graphitization in both the thickness direction of the hexagonal network surface and the growth direction of the hexagonal network surface, and a certain size or more is necessary to exhibit thermophysical properties. The crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface and the crystallite size in the growth direction of the hexagonal mesh surface can be obtained by an X-ray diffraction method. The measurement method was the concentration method, and the Gakushin method was used as the analysis method. The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal mesh plane is obtained using diffraction lines from the (002) plane, and the crystallite size in the growth direction of the hexagonal mesh plane is obtained using diffraction lines from the (110) plane. be able to.

以下本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーの好ましい製造法について述べる。
本発明で用いられるピッチ系炭素短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、特に光学的異方性ピッチ、即ちメソフェーズピッチが好ましい。これらは、一種を単独で用いても、二種以上を適宜組み合わせて用いてもよいが、メソフェーズピッチを単独で用いることが炭素短繊維の熱伝導性を向上させる上で特に望ましい。
Hereinafter, a preferred method for producing the pitch-based carbon short fiber filler of the present invention will be described.
Examples of the raw material for pitch-based carbon short fibers used in the present invention include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene, and condensed heterocyclic compounds such as petroleum-based pitch and coal-based pitch. Among them, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene are preferable, and optically anisotropic pitch, that is, mesophase pitch is particularly preferable. These may be used singly or in combination of two or more, but it is particularly desirable to use mesophase pitch alone in order to improve the thermal conductivity of the short carbon fiber.

原料ピッチの軟化点はメトラー法により求めることができ、230℃以上340℃以下が好ましい。軟化点が230℃より低いと、不融化の際に繊維同士の融着や大きな熱収縮が発生する。また、340℃より高いとピッチの熱分解が生じ糸状になり難くなる。さらに、ガス成分が発生し、糸に気泡が発生し強度劣化を招く。   The softening point of the raw material pitch can be obtained by the Mettler method, and is preferably 230 ° C. or higher and 340 ° C. or lower. If the softening point is lower than 230 ° C., fusion between fibers or large heat shrinkage occurs during infusibilization. On the other hand, when the temperature is higher than 340 ° C., thermal decomposition of the pitch occurs and it becomes difficult to form a yarn. Furthermore, a gas component is generated, bubbles are generated in the yarn, and the strength is deteriorated.

原料ピッチはメルトブロー法により紡糸され、その後不融化、焼成、ミリング、黒鉛化によってピッチ系炭素短繊維となる。場合によっては、ミリングの後、篩い分け工程を入れることもある。本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは透過型電子顕微鏡で観察した端面が閉じていることを特徴とするが、このようなピッチ系炭素短繊維フィラーは、ミリングを行った後に黒鉛化処理を実施することによって、好ましく得ることができる。以下各工程の好ましい態様について説明する。   The raw material pitch is spun by a melt blow method, and then becomes pitch-based carbon short fibers by infusibilization, firing, milling, and graphitization. In some cases, a sieving step may be included after milling. The pitch-based carbon short fiber filler of the present invention is characterized in that the end face observed with a transmission electron microscope is closed. Such pitch-based carbon short fiber filler is subjected to graphitization after milling. By doing so, it can be preferably obtained. Hereinafter, preferred embodiments of each step will be described.

本発明においては、紡糸ノズルの形状については特に制約はないが、ノズル孔径Dとノズル孔長さLの比L/Dが5以上20以下のものが好ましく用いられ、更に好ましくは8以上15以下である。紡糸時のノズルの温度についても特に制約はなく、安定した紡糸状態が維持できる温度、即ち、原料ピッチの粘度が2〜25Pa・s、好ましくは8〜17Pa・sになる温度であればよい。   In the present invention, the shape of the spinning nozzle is not particularly limited, but those having a ratio L / D of the nozzle hole diameter D to the nozzle hole length L of preferably 5 or more and 20 or less, more preferably 8 or more and 15 or less. It is. The temperature of the nozzle at the time of spinning is not particularly limited, and may be a temperature at which a stable spinning state can be maintained, that is, a temperature at which the viscosity of the raw material pitch is 2 to 25 Pa · s, preferably 8 to 17 Pa · s.

ノズル孔から出糸されたピッチ繊維は、100〜370℃に加温された毎分100〜10000mの線速度のガスを細化点近傍に吹き付けることによって短繊維化される。吹き付けるガスは空気、窒素、アルゴンを用いることができるが、コストパフォーマンスの点から空気が望ましい。   The pitch fibers drawn out from the nozzle holes are shortened by blowing a gas having a linear velocity of 100 to 10000 m per minute heated to 100 to 370 ° C. in the vicinity of the thinning point. As the gas to be blown, air, nitrogen, or argon can be used, but air is preferable from the viewpoint of cost performance.

ピッチ繊維は、金網ベルト上に捕集され連続的なマット状になり、さらにクロスラップされることで一定の目付のウェブとなる。
このようにして得られたピッチ繊維よりなるウェブは、公知の方法で不融化し、700〜900℃で焼成される。不融化は、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のガス下で実施される。不融化の温度は150〜340℃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。より好ましくは170〜320℃であり、さらに好ましくは190〜300℃の範囲である。また、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。昇温速度は1〜10℃/分が適切であり、1℃以下では生産性が悪く、10℃以上では不融化にムラが発生し、融着などのトラブルの原因になる。また、ウェブの目付とも密接な関係があり、750g/m2より大きな目付では不融化での酸素吸着量のムラが大きくなり、製品のムラやベルトへの融着といった工程トラブルになる。
Pitch fibers are collected on a wire mesh belt to form a continuous mat, and are further cross-wrapped to form a web with a constant basis weight.
The web made of pitch fibers thus obtained is infusible by a known method and fired at 700 to 900 ° C. Infusibilization is performed under air or an oxidizing gas using a gas obtained by adding ozone, nitrogen dioxide, nitrogen, oxygen, iodine, or bromine to air. The infusibilization temperature is achieved by applying a heat treatment for a certain time at a temperature of 150 to 340 ° C. More preferably, it is 170-320 degreeC, More preferably, it is the range of 190-300 degreeC. In view of safety and convenience, it is desirable to carry out in air. The heating rate is appropriately 1 to 10 ° C./min. Productivity is poor at 1 ° C. or lower, and unevenness occurs at 10 ° C. or higher, causing troubles such as fusion. In addition, there is a close relationship with the basis weight of the web, and when the basis weight is larger than 750 g / m 2, the unevenness of the oxygen adsorption amount due to infusibilization increases, resulting in process troubles such as unevenness of the product and fusion to the belt.

そして、不融化したピッチ繊維は、400〜1000℃の範囲で、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で焼成されるが、常圧であり、且つコストの安い窒素中で実施される。   And the infusible pitch fiber is fired in a non-oxidizing atmosphere using an inert gas such as nitrogen, argon, or krypton in the range of 400 to 1000 ° C., but at normal pressure, And it is carried out in low-cost nitrogen.

不融化・焼成されたピッチ繊維よりなるウェブは、さらに短繊維化を進め一定の長さにするために、ミリング、篩分けを実施する。ミリングには、衝撃作用を利用したハンマ式、ピン式、ボール式及びロッド式、粒子同士の衝突を利用した高速回転式、剪断/切断作用を利用した1軸、2軸及び多軸回転刃式、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粉砕機が使用される。   The web made of infusibilized and fired pitch fibers is further milled and sieved in order to further shorten the fibers and make them a certain length. For milling, hammer type using impact action, pin type, ball type and rod type, high speed rotary type using collision between particles, single axis, double axis and multi-axis rotary blade type using shear / cut action In addition, a roll type, a cone type, a screw type or the like using a compression / tearing action is used.

ミリングによって生じる繊維の平均繊維長は、ロータの回転数、供給量、スクリーン孔径、刃間クリアランス、系内滞留時間等を調整することにより制御される。本発明ではこれらの粉砕機により平均繊維長が10μm以上40μm未満となるように粉砕する。さらに、篩を用いることも可能であり、10〜35μmに分けられる。このような平均繊維長の調整は篩の目の粗さを組み合わせることによって達成することができる。   The average fiber length of the fibers generated by milling is controlled by adjusting the number of rotations of the rotor, the supply amount, the screen hole diameter, the clearance between the blades, the residence time in the system, and the like. In this invention, it grind | pulverizes by these grinders so that an average fiber length may be 10 micrometers or more and less than 40 micrometers. Furthermore, it is also possible to use a sieve, which is divided into 10 to 35 μm. Such adjustment of the average fiber length can be achieved by combining the coarseness of the sieve.

上記のミリング処理、場合によっては篩分けを併用して作成したピッチ系短繊維は、2500〜3500℃に加熱し黒鉛化して最終的なピッチ系炭素短繊維フィラーとする。黒鉛化は、アチソン炉、電気炉等にて非酸化性雰囲気下で実施される。   The pitch-based short fibers prepared by using the above milling treatment and, in some cases, sieving together, are heated to 2500-3500 ° C. and graphitized to obtain the final pitch-based carbon short fiber filler. Graphitization is performed in a non-oxidizing atmosphere in an Atchison furnace, an electric furnace or the like.

本発明においてピッチ系炭素短繊維フィラーは、表面処理したのちサイジング剤をフィラーに対し0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜2.5重量%添着させてもよい。サイジング剤としては通常用いられる任意のものが使用でき、具体的にはエポキシ化合物、水溶性ポリアミド化合物、飽和ポリエステル、不飽和ポリエステル、酢酸ビニル、水、アルコール、グリコールを単独又はこれらの混合物で用いることができる。このような表面処理は、嵩真密度を高くすることを鑑みると有効である。ただ、過剰のサイジング剤の添着は、熱抵抗となるため、必要とされる物性に応じてこれを実施することができる。   In the present invention, the pitch-based carbon short fiber filler may be surface-treated and then a sizing agent may be added to the filler in an amount of 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 2.5% by weight. As the sizing agent, any commonly used sizing agent can be used. Specifically, an epoxy compound, a water-soluble polyamide compound, a saturated polyester, an unsaturated polyester, vinyl acetate, water, alcohol, glycol are used alone or in a mixture thereof. Can do. Such surface treatment is effective in view of increasing the bulk density. However, since the excessive sizing agent is added to the heat resistance, it can be carried out according to the required physical properties.

本発明では、ピッチ系炭素短繊維フィラーと熱可塑性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂とを混合した組成物も包含する。この際、ピッチ系炭素短繊維フィラーは、樹脂100体積部に対して10〜900体積部を添加させる。10体積部より少ない添加量では、熱伝導性を十分に確保することが難しい。一方、900体積部より多いピッチ系炭素短繊維フィラーの樹脂への添加は困難であることが多い。   In the present invention, a composition obtained by mixing a pitch-based carbon short fiber filler with a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin is also included. At this time, 10 to 900 parts by volume of the pitch-based carbon short fiber filler is added to 100 parts by volume of the resin. If the addition amount is less than 10 parts by volume, it is difficult to ensure sufficient thermal conductivity. On the other hand, it is often difficult to add more than 900 parts by volume of pitch-based carbon short fiber filler to the resin.

樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれか一つ以上を含有し、さらに複合成形体に所望の物性を発現させるために熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を適宜混合して用いることもできる。   The resin contains any one or more of a thermoplastic resin and a thermosetting resin, and a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be appropriately mixed and used in order to develop desired physical properties in the composite molded body. it can.

マトリクスに用いることができる熱可塑性樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレン、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、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、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、フッ素樹脂(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、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ABS樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、変性PPE樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸類(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)、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、アイオノマー等が挙げられる。   Examples of thermoplastic resins that can be used in the matrix include ethylene-α-olefin copolymers such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-propylene copolymers, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, and ethylene-acetic acid. Vinyl copolymer, polyvinyl alcohol, polyacetal, fluororesin (polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene 2,6 naphthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymer, ABS Resins, polyphenylene ether (PPE) resins, modified PPE resins, aliphatic polyamides, aromatic polyamides, polyimides, polyamideimides, polymethacrylic acids ( Polymethacrylates such as methyl methacrylate), polyacrylic acids, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyethernitrile, polyetherketone, polyetheretherketone, polyketone, liquid crystal polymer, ionomer, etc. It is done.

なかでも熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート類、ポリエチレンテレフタレート類、ポリブチレンテレフタレート類、ポリエチレン2,6ナフタレート類、ナイロン類、ポリプロピレン類、ポリエチレン類、ポリエーテルケトン類、ポリフェニレンスルフィド類、およびアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン系共重合樹脂類からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂が好ましく挙げられる。   Among these, as thermoplastic resins, polycarbonates, polyethylene terephthalates, polybutylene terephthalates, polyethylene 2,6 naphthalates, nylons, polypropylenes, polyethylenes, polyether ketones, polyphenylene sulfides, and acrylonitrile-butadiene-styrene Preferred is at least one resin selected from the group consisting of system copolymer resins.

また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ類、アクリル類、ウレタン類、シリコーン類、フェノール類、イミド類、熱硬化型変性PPE類、および熱硬化型PPE類等が挙げられ、これらから一種を単独で用いても、二種以上を適宜組み合わせて用いても良い。   Examples of the thermosetting resin include epoxies, acrylics, urethanes, silicones, phenols, imides, thermosetting modified PPEs, thermosetting PPEs, and the like. Or two or more types may be used in appropriate combination.

本発明の組成物は、ピッチ系炭素短繊維フィラーと樹脂とを混合して作製するが、混合の際には、ニーダー、ミキサー、ブレンダー、ロール、押出機、ミリング機、自公転式の撹拌機などの混合装置又は混練装置が好適に用いられる。そして、複合材料及び/または複合成形体は、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形法、ロール成形法、押出成形法、注型成形法、ブロー成形法等の成形方法にて、成形することが可能である。成形条件は、手法とマトリクスに強く依存し、熱可塑性樹脂の場合は、当該樹脂の溶融粘度より温度を上げた状態で成形を実施する。マトリクスが熱硬化性樹脂の場合は、適切な型において、当該樹脂の硬化温度を付与するといった方法を挙げることができる。   The composition of the present invention is prepared by mixing a pitch-based carbon short fiber filler and a resin. When mixing, a kneader, a mixer, a blender, a roll, an extruder, a milling machine, a self-revolving stirrer For example, a mixing device or a kneading device is preferably used. The composite material and / or the composite molded body is molded by a molding method such as an injection molding method, a press molding method, a calender molding method, a roll molding method, an extrusion molding method, a casting molding method, or a blow molding method. Is possible. The molding conditions strongly depend on the method and the matrix. In the case of a thermoplastic resin, the molding is performed in a state where the temperature is higher than the melt viscosity of the resin. In the case where the matrix is a thermosetting resin, a method of applying a curing temperature of the resin in an appropriate mold can be exemplified.

本発明の組成物を平板状に成形し、熱伝導率を測定すると2W/(m・K)以上の熱伝導率を示す。2W/(m・K)の熱伝導率は、マトリクスとして用いている樹脂に比較すると約一桁高い熱伝導率である。   When the composition of the present invention is formed into a flat plate and the thermal conductivity is measured, it shows a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or more. The thermal conductivity of 2 W / (m · K) is about one digit higher than that of the resin used as the matrix.

本発明の組成物の熱伝導率、成形性、機械物性をより高めるためには、ピッチ系炭素短繊維フィラー以外のフィラーを必要に応じて添加してもよい。具体的には、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、などの金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸化窒化アルミニウムなどの金属酸窒化物、炭化珪素などの金属炭化物、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属もしくは金属合金、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、ダイヤモンドなどの炭素材料などが挙げられる。さらに、ガラス繊維、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硼化アルミニウムウィスカ、窒化ホウ素ウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、アスベスト繊維、石膏繊維、金属繊維などの繊維状フィラーを欲する機能に応じて適宜添加してもよい。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、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、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、ガラスビーズ、ガラスフレーク及びセラミックビーズなどの非繊維状フィラーも必要に応じて適宜添加することが可能である。これらは中空であってもよく、さらにはこれらを2種類以上併用することも可能である。ただ、上記化合物は、密度がピッチ系炭素短繊維フィラーより大きなものが多く、軽量化を目的とするときには、添加量や添加比率に気を配る必要がある。   In order to further improve the thermal conductivity, moldability, and mechanical properties of the composition of the present invention, a filler other than the pitch-based carbon short fiber filler may be added as necessary. Specifically, metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, and zinc oxide, metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, metal nitrides such as boron nitride and aluminum nitride, oxynitride Examples thereof include metal oxynitrides such as aluminum, metal carbides such as silicon carbide, metals or metal alloys such as gold, silver, copper, and aluminum, and carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, and diamond. Furthermore, for functions that require fibrous fillers such as glass fiber, potassium titanate whisker, zinc oxide whisker, aluminum boride whisker, boron nitride whisker, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, asbestos fiber, gypsum fiber, metal fiber, etc. You may add suitably according to it. Wollastonite, zeolite, sericite, kaolin, mica, clay, pyrophyllite, bentonite, asbestos, talc, alumina silicate and other silicates, calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite and other carbonates, calcium sulfate, barium sulfate, etc. Non-fibrous fillers such as sulfate, glass beads, glass flakes, and ceramic beads can be added as necessary. These may be hollow, and two or more of these may be used in combination. However, many of the above compounds have a density higher than that of the pitch-based carbon short fiber filler, and when the purpose is to reduce the weight, it is necessary to pay attention to the addition amount and the addition ratio.

本発明の組成物を成形して得られる成形体は、その熱伝導率の高さを利用することで、電子部品用放熱材として用いることができる。また、ピッチ系炭素短繊維フィラーの添加量を多くすることで、高い熱伝導度が得られるため、電子部品においても、比較的耐熱性が要求される自動車や大電流を必要とする産業用パワーモジュールのコネクタ等に好適に用いることができる。より具体的には、放熱板、半導体パッケージ用部品、ヒートシンク、ヒートスプレッダー、ダイパッド、プリント配線基板、冷却ファン用部品、筐体等に用いることができる。また、熱交換器の部品として用いることもできる。ヒートパイプに用いることができる。さらに、ピッチ系炭素短繊維フィラーの電波遮蔽性を利用し、特にGHz帯の電波遮蔽材として好適に用いることができる。   The molded body obtained by molding the composition of the present invention can be used as a heat radiating material for electronic components by utilizing its high thermal conductivity. In addition, since high thermal conductivity can be obtained by increasing the amount of pitch-based carbon short fiber filler added, even in electronic parts, automobiles that require relatively high heat resistance and industrial power that requires large currents It can be suitably used for a connector of a module. More specifically, it can be used for a heat sink, a semiconductor package component, a heat sink, a heat spreader, a die pad, a printed wiring board, a cooling fan component, a housing, and the like. It can also be used as a part of a heat exchanger. Can be used for heat pipes. Furthermore, the radio wave shielding property of the pitch-based carbon short fiber filler is utilized, and can be suitably used particularly as a radio wave shielding material in the GHz band.

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
(1)ピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維径及び繊維径分散:
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維フィラーをJIS R7607に準じ、光学顕微鏡下でスケールを用いて60本測定し、その平均値から求めた。
(2)ピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維長:
平均繊維長は、個数平均繊維長であり、黒鉛化を経たピッチ系炭素短繊維フィラーを光学顕微鏡下で測長器で2000本測定(10視野、200本ずつ測定)し、その平均値から求めた。倍率は糸長さに応じて適宜調整した。
(3)ピッチ系炭素短繊維フィラーの真密度:
比重法を用いて求めた。
(4)結晶サイズ:
X線回折にて求め、六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズは(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は(110)面からの回折線を用いて求めた。また、求め方は学振法に準拠して実施した。
(5)ピッチ系炭素短繊維フィラーの熱伝導率:
粉砕工程以外を同じ条件で作製した、黒鉛化後のピッチ系炭素短繊維の抵抗率を測定し、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(1)より求めた。
[数1]
K=1272.4/ER−49.4 (1)
ここで、Kは黒鉛化後のピッチ系炭素短繊維の熱伝導率W/(m・K)、ERは同じピッチ系炭素短繊維の電気比抵抗μΩmを表す。
(6)平板状成形体の熱伝導率:
京都電子製QTM−500で測定した。
(7)実質的に平坦な表面の確認:
ピッチ系炭素短繊維フィラーを走査型電子顕微鏡にて1000倍で観察した像に、凹凸のような欠陥が何箇所あるかを数えた。
(8)生産性の評価:
比較例1での単位重量当たりの生産コストを100として評価した。
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
(1) Average fiber diameter and fiber diameter dispersion of pitch-based carbon short fiber filler:
According to JIS R7607, 60 pitch-based carbon fiber fillers that had undergone graphitization were measured with an optical microscope using a scale, and the average value was obtained.
(2) Average fiber length of pitch-based carbon short fiber filler:
The average fiber length is the number average fiber length. The pitch-based carbon short fiber filler that has undergone graphitization is measured with an optical microscope with a length measuring instrument (measured by 10 fields and 200 lines each), and obtained from the average value. It was. The magnification was appropriately adjusted according to the yarn length.
(3) True density of pitch-based carbon short fiber filler:
It calculated | required using the specific gravity method.
(4) Crystal size:
Obtained by X-ray diffraction, the crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface is obtained using diffraction lines from the (002) plane, and the crystallite size derived from the growth direction of the hexagonal mesh surface is the (110) plane. It was determined using the diffraction line from. In addition, the request was made in accordance with the Gakushin Law.
(5) Thermal conductivity of pitch-based carbon short fiber filler:
The resistivity of pitch-based short carbon fibers after graphitization prepared under the same conditions except for the pulverization step is measured, and the relationship between the thermal conductivity and electrical resistivity disclosed in JP-A-11-117143 is expressed. It calculated | required from following formula (1).
[Equation 1]
K = 1272.4 / ER-49.4 (1)
Here, K represents the thermal conductivity W / (m · K) of the pitch-based short carbon fiber after graphitization, and ER represents the electrical specific resistance μΩm of the same pitch-based short carbon fiber.
(6) Thermal conductivity of flat molded body:
Measured with QTM-500 manufactured by Kyoto Electronics.
(7) Confirmation of a substantially flat surface:
The number of defects such as irregularities was counted in an image obtained by observing the pitch-based carbon short fiber filler with a scanning electron microscope at 1000 times.
(8) Productivity evaluation:
The production cost per unit weight in Comparative Example 1 was evaluated as 100.

[実施例1]
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。340℃で溶融した粘度10Pa・sのピッチを、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4500mの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均繊維径が11.0μmのピッチ系短繊維を作製した。紡出された短繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付350g/mのピッチ系短繊維からなるウェブとした。
[Example 1]
A pitch made of a condensed polycyclic hydrocarbon compound was used as a main raw material. The optical anisotropy ratio was 100%, and the softening point was 288 ° C. A pitch of 10 Pa · s melted at 340 ° C., using a mouthpiece with a diameter of 0.2 mmφ, and heated air is ejected from the slit at a linear velocity of 4500 m / min. Produced a pitch-based short fiber of 11.0 μm. The spun short fibers were collected on a belt to form a mat, and a web made of pitch-based short fibers having a basis weight of 350 g / m 2 by cross wrapping.

このウェブを空気中で170℃から290℃まで平均昇温速度4℃/分で昇温して不融化を行った。不融化したウェブを窒素雰囲気中800℃で焼成した後、ミリングし、その後、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理することで黒鉛化し、ピッチ系炭素短繊維フィラーとした。平均繊維径(D1)は8.1μmであった。平均繊維長(L1)が38μmであった。真密度は、2.15g/ccであった。   The web was infusibilized by raising the temperature from 170 ° C. to 290 ° C. in air at an average temperature rising rate of 4 ° C./min. The infusibilized web was fired at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere, milled, and then graphitized by heat treatment at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere to obtain a pitch-based carbon short fiber filler. The average fiber diameter (D1) was 8.1 μm. The average fiber length (L1) was 38 μm. The true density was 2.15 g / cc.

得られたピッチ系炭素短繊維フィラーを透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で1000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面には、大きな凹凸のような欠陥はなく平滑であった。   The obtained pitch-based carbon short fiber filler was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph to 4,000,000 times. It was confirmed that the graphene sheet was closed at the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1000 was smooth and free from defects such as large irregularities.

X線回折法によって求めた六角網面の厚み方向の結晶子サイズは、36nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、80nmであった。
焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、1.6μΩmであった。熱伝導度は750W/(m・K)であった。
比較例1の生産コストを100とした場合、生産コストは71となった。
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 36 nm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 80 nm.
A single yarn was extracted from a graphitized web which was produced in the same process until firing and was not milled, and heat treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. 1.6 μΩm. The thermal conductivity was 750 W / (m · K).
When the production cost of Comparative Example 1 was 100, the production cost was 71.

[実施例2]
800℃焼成までを実施例1と同じ方法で作製したウェブをミリング及び篩い分けし、その後、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理することで黒鉛化し、ピッチ系炭素短繊維フィラーとした。平均繊維径(D1)は7.9μmであった。平均繊維長(L1)は22μmであった。真密度は、2.18g/ccであった。
[Example 2]
Milling and sieving the web produced by the same method as in Example 1 until baking at 800 ° C., and then graphitizing by heat treatment at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and pitch-based carbon short fiber filler It was. The average fiber diameter (D1) was 7.9 μm. The average fiber length (L1) was 22 μm. The true density was 2.18 g / cc.

得られたピッチ系炭素短繊維フィラーを透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で1000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面には、大きな凹凸のような欠陥は2個であり平滑であった。   The obtained pitch-based carbon short fiber filler was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph to 4,000,000 times. It was confirmed that the graphene sheet was closed at the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1000 times had two defects such as large irregularities and was smooth.

X線回折法によって求めた六角網面の厚み方向の結晶子サイズは、43nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、95nmであった。
焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、1.6μΩmであった。熱伝導度は750W/(m・K)であった。
比較例1の生産コストを100とした場合、生産コストは58となった。
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 43 nm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 95 nm.
A single yarn was extracted from a graphitized web prepared by the same process up to firing and not milled, and heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. 1.6 μΩm. The thermal conductivity was 750 W / (m · K).
When the production cost of Comparative Example 1 was 100, the production cost was 58.

[実施例3]
ミリングまでを実施例1と同じとし、非酸化性雰囲気とした電気炉にて2700℃で黒鉛化し、ピッチ系炭素短繊維フィラーを得た。平均繊維径(D1)は8.2μmであった。平均繊維長(L1)は、36μmであった。真密度は、1.9g/ccであった。
透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で1000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面は、凹凸が3個であり平滑であった。
[Example 3]
The process up to milling was the same as in Example 1, and graphitized at 2700 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere to obtain a pitch-based carbon short fiber filler. The average fiber diameter (D1) was 8.2 μm. The average fiber length (L1) was 36 μm. The true density was 1.9 g / cc.
The image was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph at 4 million times. It was confirmed that the graphene sheet was closed at the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1000 times had three irregularities and was smooth.

X線回折法によって求めた六角網面の厚み方向の結晶子サイズは、21nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、30nmであった。
焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて2700℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、2.5μΩmであった。熱伝導度は460W/(m・K)であった。
比較例1の生産コストを100とした場合、生産コストは73となった。
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 21 nm. Further, the crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 30 nm.
A single yarn was extracted from a graphitized web prepared by the same process up to firing and not milled, and heat-treated at 2700 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. 2.5 μΩm. The thermal conductivity was 460 W / (m · K).
When the production cost of Comparative Example 1 is 100, the production cost is 73.

[比較例1]
800℃焼成までを実施例1と同じ方法で作製したウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理することで黒鉛化し、ピッチ系炭素短繊維フィラーとした。平均繊維径(D1)は7.9μmであった。平均繊維長(L1)は370μmであった。真密度は、2.17g/ccであった。
[Comparative Example 1]
The web produced by the same method as in Example 1 until baking at 800 ° C. was graphitized by heat treatment at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere to obtain a pitch-based carbon short fiber filler. The average fiber diameter (D1) was 7.9 μm. The average fiber length (L1) was 370 μm. The true density was 2.17 g / cc.

得られたピッチ系炭素短繊維フィラーを透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で1000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面には、大きな凹凸のような欠陥は1個であり平滑であった。   The obtained pitch-based carbon short fiber filler was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph to 4,000,000 times. It was confirmed that the graphene sheet was closed at the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1000 times had one defect such as large irregularities and was smooth.

X線回折法によって求めた六角網面の厚み方向の結晶子サイズは、38nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、81nmであった。
焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、1.7μΩmであった。熱伝導度は700W/(m・K)であった。
生産コストは100であった。
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 38 nm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 81 nm.
A single yarn was extracted from a graphitized web prepared by the same process up to firing and not milled, and heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. 1.7 μΩm. The thermal conductivity was 700 W / (m · K).
The production cost was 100.

[比較例2]
800℃焼成までを実施例1と同じ方法で作製したウェブをミリング及び篩い分けし、その後、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理することで黒鉛化し、ピッチ系炭素短繊維フィラーとした。平均繊維径(D1)は7.8μmであった。平均繊維長(L1)は8μmであった。真密度は、2.18g/ccであった。
[Comparative Example 2]
Milling and sieving the web produced by the same method as in Example 1 until baking at 800 ° C., and then graphitizing by heat treatment at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and pitch-based carbon short fiber filler It was. The average fiber diameter (D1) was 7.8 μm. The average fiber length (L1) was 8 μm. The true density was 2.18 g / cc.

得られたピッチ系炭素短繊維フィラーを透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で1000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面には、大きな凹凸のような欠陥は1個であり平滑であった。   The obtained pitch-based carbon short fiber filler was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph to 4,000,000 times. It was confirmed that the graphene sheet was closed at the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1000 times had one defect such as large irregularities and was smooth.

X線回折法によって求めた六角網面の厚み方向の結晶子サイズは、45nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、89nmであった。
焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、1.6μΩmであった。熱伝導度は750W/(m・K)であった。
比較例1の生産コストを100とした場合、生産コストは52となった。
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 45 nm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 89 nm.
A single yarn was extracted from a graphitized web prepared by the same process up to firing and not milled, and heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. 1.6 μΩm. The thermal conductivity was 750 W / (m · K).
When the production cost of Comparative Example 1 was 100, the production cost was 52.

[比較例3]
実施例1同じ方法でウェブを作製し、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した後に、ミリングを実施した。平均繊維径(D1)は8.3μmであった。平均繊維長(L1)は35μmであった。真密度は、2.2g/ccであった。
得られたピッチ系炭素短繊維フィラーを透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラー端面のグラフェンシートが開いている箇所があることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で1000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面には、大きな凹凸のような欠陥が18個あり、平滑ではなかった。
[Comparative Example 3]
Example 1 A web was produced by the same method and heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and then milled. The average fiber diameter (D1) was 8.3 μm. The average fiber length (L1) was 35 μm. The true density was 2.2 g / cc.
The obtained pitch-based carbon short fiber filler was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph to 4,000,000 times. It was confirmed that there was a portion where the graphene sheet on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler was open. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1000 times had 18 defects such as large irregularities, and was not smooth.

[実施例4]
熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂(帝人化成製L−1225WP)を選定し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとを100体積部:70体積部の比でクリモト製二軸混練機にて、コンパウンディングし、複合材料とした。この複合材料を名機製作所製の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、2.9W/(m・K)であった。
この複合成形体を60℃90%RHの湿熱耐久試験にかけたところ、1000時間後にも、熱伝導率は2.9W/(m・K)を示していた。
[Example 4]
A polycarbonate resin (L-1225WP manufactured by Teijin Chemicals Ltd.) was selected as the thermoplastic resin, and the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 was added to the Kurimoto biaxial kneader at a ratio of 100 parts by volume to 70 parts by volume. And compounded into a composite material. This composite material was processed into a flat plate having a thickness of 2 mm by an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. The thermal conductivity of the composite molded body was measured and found to be 2.9 W / (m · K).
When this composite molded body was subjected to a wet heat durability test at 60 ° C. and 90% RH, the thermal conductivity was 2.9 W / (m · K) even after 1000 hours.

[実施例5]
熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂(帝人化成製L−1225WP)を選定し、実施例2で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとを100体積部:70体積部の比でクリモト製二軸混練機にて、コンパウンディングし、複合材料とした。この複合材料を名機製作所製の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、2.3W/(m・K)であった。
[Example 5]
A polycarbonate resin (L-1225WP manufactured by Teijin Chemicals Ltd.) was selected as the thermoplastic resin, and the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 2 was added to the Kurimoto biaxial kneader at a ratio of 100 parts by volume to 70 parts by volume. And compounded into a composite material. This composite material was processed into a flat plate having a thickness of 2 mm by an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. The thermal conductivity of this composite molded body was measured and found to be 2.3 W / (m · K).

[実施例6]
熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂(帝人化成製L−1225WP)を選定し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとを100体積部:45体積部の比でクリモト製二軸混練機にて、コンパウンディングし、複合材料とした。この複合材料を名機製作所製の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、2.5W/(m・K)であった。
[Example 6]
A polycarbonate resin (L-1225WP manufactured by Teijin Chemicals Ltd.) is selected as the thermoplastic resin, and the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 is added to the Kurimoto biaxial kneader at a ratio of 100 parts by volume: 45 parts by volume. And compounded into a composite material. This composite material was processed into a flat plate having a thickness of 2 mm by an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. When the thermal conductivity of this composite molded body was measured, it was 2.5 W / (m · K).

[実施例7]
熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂(帝人化成製L−1225WP)を選定し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとを100体積部:100体積部の比でクリモト製二軸混練機にて、コンパウンディングし、複合材料とした。この複合材料を名機製作所製の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、3.1W/(m・K)であった。
[Example 7]
A polycarbonate resin (L-1225WP manufactured by Teijin Chemicals Ltd.) is selected as the thermoplastic resin, and the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 is added to the Kurimoto biaxial kneader at a ratio of 100 parts by volume: 100 parts by volume. And compounded into a composite material. This composite material was processed into a flat plate having a thickness of 2 mm by an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. The thermal conductivity of this composite molded body was measured and found to be 3.1 W / (m · K).

[比較例4]
比較例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーを用いた以外は実施例5と同じ条件で複合成形体を得たが複合成形体はムラが大きく、目視でピッチ系炭素短繊維フィラーの多い場所と少ない場所がわかるほど不均一であった。
[Comparative Example 4]
A composite molded body was obtained under the same conditions as in Example 5 except that the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Comparative Example 1 was used. It was non-uniform so that there were few places.

[比較例5]
比較例2で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーを用いた以外は実施例5と同じ条件で複合材料を得た。この複合材料を名機製作所の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率は1.4Wであり、規程に達しなかった。
[Comparative Example 5]
A composite material was obtained under the same conditions as in Example 5 except that the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Comparative Example 2 was used. This composite material was processed into a flat plate having a thickness of 2 mm using an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. This composite molded body had a thermal conductivity of 1.4 W and did not reach the regulations.

[比較例6]
比較例3で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーを用いた以外は実施例5と同じ条件で複合材料を得ようとしたが、実施例5に比較して複合材料の粘度が高くなった。この複合材料を名機製作所の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率は2.4Wであった。
この複合成形体を60℃90%RHの湿熱耐久試験にかけたところ、1000時間後には、劣化が進行し、複合成形体がこわれてしまった。
[Comparative Example 6]
A composite material was obtained under the same conditions as in Example 5 except that the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Comparative Example 3 was used, but the viscosity of the composite material was higher than that in Example 5. This composite material was processed into a flat plate having a thickness of 2 mm using an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. The composite molded body had a thermal conductivity of 2.4 W.
When this composite molded body was subjected to a wet heat durability test at 60 ° C. and 90% RH, after 1000 hours, the deterioration progressed and the composite molded body was broken.

[実施例8]
熱可塑性樹脂として、ポリフェニレンスルフィド樹脂(ポリプラスチックス製0220A9)を選定し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとを100体積部:100体積部の比でクリモト製二軸混練機にて、コンパウンディングし、マスターチップとした。このチップを名機製作所製の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、3.3W/(m・K)であった。
[Example 8]
A polyphenylene sulfide resin (polyplastics 0220A9) was selected as the thermoplastic resin, and the pitch-based carbon short fiber filler produced in Example 1 was added to the Kurimoto biaxial kneader at a ratio of 100 parts by volume: 100 parts by volume. And compounded into a master chip. This chip was processed into a 2 mm thick flat plate with an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. The thermal conductivity of the composite molded body was measured and found to be 3.3 W / (m · K).

[実施例9]
熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン樹脂(サンアロマー製PM900A)を選定し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとを100体積部:45体積部の比でクリモト製二軸混練機にて、コンパウンディングし、マスターチップとした。このチップを名機製作所製の射出成形機にて、厚み2mmの平板に加工し、複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、2.3W/(m・K)であった。
[Example 9]
A polypropylene resin (PM900A manufactured by Sun Allomer) was selected as the thermoplastic resin, and the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 was compounded with a Kurimoto biaxial kneader at a ratio of 100 parts by volume to 45 parts by volume. To make a master chip. This chip was processed into a 2 mm thick flat plate with an injection molding machine manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a composite molded body. The thermal conductivity of this composite molded body was measured and found to be 2.3 W / (m · K).

[実施例10]
熱硬化性樹脂として、シリコーン樹脂(東レダウシリコーン製SE−1740)を選定し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとをプラネタリーミキサーを用いて100体積部:45体積部の比でミキシングを行い、1辺300mmの正方形の金枠に設置し、真空プレス機で、プレス加工し厚み0.5mmの平板状の複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、2.6W/(m・K)であった。
[Example 10]
A silicone resin (SE-1740 manufactured by Toray Dow Silicone) was selected as the thermosetting resin, and the pitch-based carbon short fiber filler produced in Example 1 was used in a ratio of 100 parts by volume to 45 parts by volume using a planetary mixer. Was mixed in a square metal frame with a side of 300 mm, and pressed with a vacuum press to obtain a flat composite molded body with a thickness of 0.5 mm. The thermal conductivity of this composite molded body was measured and found to be 2.6 W / (m · K).

[実施例11]
熱硬化性樹脂として、シリコーン樹脂(東レダウシリコーン製SE−1740)を選定し、実施例2で作製したピッチ系炭素短繊維フィラーとをプラネタリーミキサーを用いて100体積部:45体積部の比でミキシングを行い、1辺300mmの正方形の金枠に設置し、真空プレス機で、プレス加工し厚み0.5mmの平板状の複合成形体を得た。この複合成形体の熱伝導率を測定したところ、2.2W/(m・K)であった。
[Example 11]
A silicone resin (SE-1740 manufactured by Toray Dow Silicone) was selected as the thermosetting resin, and the pitch-based carbon short fiber filler produced in Example 2 was used in a ratio of 100 parts by volume to 45 parts by volume using a planetary mixer. Was mixed in a square metal frame with a side of 300 mm, and pressed with a vacuum press to obtain a flat composite molded body with a thickness of 0.5 mm. The thermal conductivity of this composite molded body was measured and found to be 2.2 W / (m · K).

[比較例7]
ピッチ系炭素短繊維フィラーを添加しないポリカーボネート樹脂(帝人化成製L−1225WP)から平板を作製した。熱伝導率は0.2W/(m・K)であった。
[Comparative Example 7]
A flat plate was produced from a polycarbonate resin (L-1225WP manufactured by Teijin Chemicals) to which no pitch-based carbon short fiber filler was added. The thermal conductivity was 0.2 W / (m · K).

[比較例8]
ピッチ系炭素短繊維フィラーを添加しないシリコーン樹脂(東レダウシリコーン製SE−1740)から平板を作製した。熱伝導率は、0.3W/(m・K)であった。
[Comparative Example 8]
A flat plate was prepared from a silicone resin (SE-1740 manufactured by Toray Dow Silicone) to which no pitch-based carbon short fiber filler was added. The thermal conductivity was 0.3 W / (m · K).

[実施例12]
実施例4で作製した平板状の複合成形体の上に70℃に加熱した分銅を乗せ、熱伝導性シートとした。熱伝導性は、比較例7に比べて高かった。放熱部材として機能していることがわかった。
[Example 12]
A weight heated to 70 ° C. was placed on the flat composite molded body produced in Example 4 to obtain a heat conductive sheet. The thermal conductivity was higher than that of Comparative Example 7. It was found that it functions as a heat dissipation member.

[実施例13]
実施例10で作製した、平板状の複合成形体の上に70℃に加熱した分銅を乗せ、熱伝導性シートとした。熱伝導性は、比較例8に比べて高かった。放熱部材として機能していることがわかった。
[Example 13]
A weight heated to 70 ° C. was placed on the flat composite molded body produced in Example 10 to obtain a heat conductive sheet. The thermal conductivity was higher than that of Comparative Example 8. It was found that it functions as a heat dissipation member.

[実施例14]
実施例4で作製した、平板状の複合成形体の電波遮蔽性は、比較例7より高かった。
[Example 14]
The radio wave shielding property of the flat plate-shaped composite molded body produced in Example 4 was higher than that of Comparative Example 7.

[実施例15]
実施例10で作製した、平板状の複合成形体の電波遮蔽性は、比較例8より高かった。
[Example 15]
The radio wave shielding property of the flat plate-shaped composite molded body produced in Example 10 was higher than that of Comparative Example 8.

[実施例16]
実施例4で作製した平板状の複合成形体を賦型し熱交換器を作成したところ、熱交換器として作用した。
[Example 16]
When the flat composite molded body produced in Example 4 was shaped to produce a heat exchanger, it acted as a heat exchanger.

Claims (12)

光学顕微鏡で観測した平均繊維長(L1)が10μm以上40μm未満であって、透過型電子顕微鏡によるフィラー端面観察においてグラフェンシートが閉じており、走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平坦であるピッチ系炭素短繊維フィラー。   The average fiber length (L1) observed with an optical microscope is 10 μm or more and less than 40 μm, the graphene sheet is closed in the filler end face observation with a transmission electron microscope, and the observation surface with a scanning electron microscope is substantially flat A pitch-based carbon short fiber filler. 光学顕微鏡で観測した平均繊維径(D1)が2μmより大きく20μm以下である請求項1に記載のピッチ系炭素短繊維フィラー。   The pitch-based carbon short fiber filler according to claim 1, wherein an average fiber diameter (D1) observed with an optical microscope is greater than 2 µm and 20 µm or less. 真密度が1.9〜2.3g/ccの範囲であり、繊維軸方向の熱伝導率が400W/(m・K)以上である請求項1〜2のいずれかに記載のピッチ系炭素短繊維フィラー。   The pitch-based carbon short according to claim 1, wherein the true density is in the range of 1.9 to 2.3 g / cc, and the thermal conductivity in the fiber axis direction is 400 W / (m · K) or more. Fiber filler. 六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズが10nm以上であり、六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズが20nm以上である請求項1〜3のいずれかに記載のピッチ系炭素短繊維フィラー。   4. The pitch-based carbon short according to claim 1, wherein the crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal network surface is 10 nm or more, and the crystallite size derived from the growth direction of the hexagonal network surface is 20 nm or more. Fiber filler. 請求項1〜4のいずれかに記載のピッチ系炭素短繊維フィラーと熱可塑性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂とからなり、樹脂100体積部に対して10〜900体積部の前記フィラーを含有する組成物。   It consists of the pitch-type carbon short fiber filler in any one of Claims 1-4, a thermoplastic resin, and / or a thermosetting resin, and contains the said filler of 10-900 volume parts with respect to 100 volume parts of resin. Composition. 熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート類、ポリエチレンテレフタレート類、ポリブチレンテレフタレート類、ポリエチレン2,6ナフタレート類、ナイロン類、ポリプロピレン類、ポリエチレン類、ポリエーテルケトン類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリブチレンテレフタレート類、およびアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン系共重合樹脂類からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂である、請求項5に記載の組成物。   Thermoplastic resins are polycarbonates, polyethylene terephthalates, polybutylene terephthalates, polyethylene 2,6 naphthalates, nylons, polypropylenes, polyethylenes, polyether ketones, polyphenylene sulfides, polybutylene terephthalates, and acrylonitrile- The composition according to claim 5, which is at least one resin selected from the group consisting of butadiene-styrene copolymer resins. 熱硬化性樹脂が、エポキシ類、アクリル類、ウレタン類、シリコーン類、フェノール類、イミド類、熱硬化型変性PPE類、および熱硬化型PPE類からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂である、請求項5に記載の組成物。   The thermosetting resin is at least one resin selected from the group consisting of epoxies, acrylics, urethanes, silicones, phenols, imides, thermosetting modified PPEs, and thermosetting PPEs, The composition according to claim 5. 平板状に成形した状態における熱伝導率が2W/(m・K)以上である、請求項5〜7のいずれかに記載の組成物。   The composition in any one of Claims 5-7 whose heat conductivity in the state shape | molded in flat form is 2 W / (m * K) or more. 請求項5〜8のいずれかに記載の組成物を、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形法、ロール成形法、押出成形法、注型成形法、およびブロー成形法からなる群より選ばれる少なくとも一種の方法により成形して得られる成形体。   The composition according to any one of claims 5 to 8 is selected from the group consisting of an injection molding method, a press molding method, a calender molding method, a roll molding method, an extrusion molding method, a cast molding method, and a blow molding method. A molded body obtained by molding by at least one method. 請求項9に記載の成形体を主たる材料とする電子部品用放熱材。   A heat dissipating material for electronic parts, the main component of which is the molded body according to claim 9. 請求項9に記載の成形体を主たる材料とする電波遮蔽材。   A radio wave shielding material comprising the molded article according to claim 9 as a main material. 請求項9に記載の成形体を主たる材料とする熱交換器。   The heat exchanger which uses the molded object of Claim 9 as a main material.
JP2007278799A 2007-10-26 2007-10-26 Thermally conductive filler and molded product using the same Withdrawn JP2009108424A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007278799A JP2009108424A (en) 2007-10-26 2007-10-26 Thermally conductive filler and molded product using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007278799A JP2009108424A (en) 2007-10-26 2007-10-26 Thermally conductive filler and molded product using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009108424A true JP2009108424A (en) 2009-05-21

Family

ID=40777209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007278799A Withdrawn JP2009108424A (en) 2007-10-26 2007-10-26 Thermally conductive filler and molded product using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009108424A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101104322B1 (en) * 2011-04-07 2012-01-13 에스티플렉스 주식회사 Manufacturing method of heat radiation body for led lighting using carbon fiber
JP2012037228A (en) * 2010-08-09 2012-02-23 General Electric Co <Ge> Heat exchanger media pad for gas turbine
EP2873941A4 (en) * 2012-07-11 2015-09-09 Panasonic Ip Man Co Ltd Heat exchanger
WO2017097244A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 深圳光启空间技术有限公司 Fiberglass, preparation method therefor, and aerostat nacelle
WO2018033161A1 (en) * 2016-08-19 2018-02-22 山东圣泉新材料股份有限公司 Modified phenolic-resin fiber and method for fabricating same and use of same, and composite material made of said modified phenolic-resin fiber and used for electrode
CN110591209A (en) * 2019-07-04 2019-12-20 江苏新奥碳纳米材料应用技术研究院有限公司 Polymer heat-conducting film containing uniformly-dispersed and highly-oriented graphene and preparation method thereof
WO2021261450A1 (en) 2020-06-25 2021-12-30 Agc株式会社 Paint and method for producing paint, and painted article and method for producing painted article

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012037228A (en) * 2010-08-09 2012-02-23 General Electric Co <Ge> Heat exchanger media pad for gas turbine
KR101104322B1 (en) * 2011-04-07 2012-01-13 에스티플렉스 주식회사 Manufacturing method of heat radiation body for led lighting using carbon fiber
EP2873941A4 (en) * 2012-07-11 2015-09-09 Panasonic Ip Man Co Ltd Heat exchanger
WO2017097244A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 深圳光启空间技术有限公司 Fiberglass, preparation method therefor, and aerostat nacelle
WO2018033161A1 (en) * 2016-08-19 2018-02-22 山东圣泉新材料股份有限公司 Modified phenolic-resin fiber and method for fabricating same and use of same, and composite material made of said modified phenolic-resin fiber and used for electrode
CN110591209A (en) * 2019-07-04 2019-12-20 江苏新奥碳纳米材料应用技术研究院有限公司 Polymer heat-conducting film containing uniformly-dispersed and highly-oriented graphene and preparation method thereof
WO2021261450A1 (en) 2020-06-25 2021-12-30 Agc株式会社 Paint and method for producing paint, and painted article and method for producing painted article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4538502B2 (en) Pitch-based carbon fiber, mat, and resin molded body containing them
JP4891011B2 (en) Carbon fiber assembly suitable for reinforcement and heat dissipation materials
JP2009179700A (en) Thermally conductive powder coating composition
JP2009191392A (en) Pitch-based carbon fiber filer and molded article using the same
JP2009108424A (en) Thermally conductive filler and molded product using the same
JP2008208316A (en) Carbon fiber composite material
JP2007291267A (en) Thermally conductive molding material and molded sheet using this
JP2008208316A5 (en)
JP2008049607A (en) Heat-conductive laminate with bonded thin film of electrical insulation
JP2012171986A (en) Thermally conductive composition
JP2009215404A (en) Sheet-shaped thermally conductive molded product
JP2010065123A (en) Heat-conductive molding
JP2009108425A (en) Carbon fiber and composite material using the same
JP5015490B2 (en) Thermally conductive filler and composite molded body using the same
JP2008248462A (en) Pitch based carbon fiber filler and molded article using the same
JP2002097372A (en) Heat-conductive polymer composition and heat-conductive molding
JP2011037919A (en) Thermally conductive bar-shaped resin compact
JP2008189867A (en) Composite material of carbon fiber-reinforced thermoplastic resin
WO2011013840A1 (en) Insulated pitch-based graphitized short fibers
WO2010024462A1 (en) Pitch-derived graphitized short fiber and molded object obtained using same
JP2009030215A (en) Carbon fiber and molded article using the same
JP2009108423A (en) Thermally conductive filler and molded product using the same
JP2008308543A (en) Carbon fiber composite sheet and its manufacturing method
JP4971958B2 (en) Sheet-like thermally conductive molded body
JP2002097371A (en) Heat-conductive polymer composition and heat-conductive molding

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100913

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20110707

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20110707

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120424

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20120608