JP2003113272A - 熱可塑性エラストマー組成物及び放熱シート - Google Patents
熱可塑性エラストマー組成物及び放熱シートInfo
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- JP2003113272A JP2003113272A JP2001309795A JP2001309795A JP2003113272A JP 2003113272 A JP2003113272 A JP 2003113272A JP 2001309795 A JP2001309795 A JP 2001309795A JP 2001309795 A JP2001309795 A JP 2001309795A JP 2003113272 A JP2003113272 A JP 2003113272A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 難燃性を維持しつつ、実用上十分な強度と放
熱性を有する熱可塑性エラストマー組成物、及び該組成
物からなる放熱シートを提供すること。 【解決手段】 熱可塑性エラストマー、熱伝導性充填材
及び難燃剤を含有してなる熱可塑性エラストマー組成物
であって、該熱伝導性充填材の少なくとも一部として平
均直径が０．０５〜０．５μｍ、平均長さが１〜５０μ
ｍの微細炭素繊維を、成形された組成物中における体積
分率が０．１〜１０容量％に相当する量で含有する熱可
塑性エラストマー組成物、及び該組成物からなる放熱シ
ートである。
熱性を有する熱可塑性エラストマー組成物、及び該組成
物からなる放熱シートを提供すること。 【解決手段】 熱可塑性エラストマー、熱伝導性充填材
及び難燃剤を含有してなる熱可塑性エラストマー組成物
であって、該熱伝導性充填材の少なくとも一部として平
均直径が０．０５〜０．５μｍ、平均長さが１〜５０μ
ｍの微細炭素繊維を、成形された組成物中における体積
分率が０．１〜１０容量％に相当する量で含有する熱可
塑性エラストマー組成物、及び該組成物からなる放熱シ
ートである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコーンゴムに
金属化合物の粉末を分散した放熱シートと同程度の放熱
性を有すると共に、実用上十分な強度と難燃性を有する
熱可塑性エラストマー組成物、及び該組成物からなる放
熱シートに関する。
金属化合物の粉末を分散した放熱シートと同程度の放熱
性を有すると共に、実用上十分な強度と難燃性を有する
熱可塑性エラストマー組成物、及び該組成物からなる放
熱シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、電子部品や電子機器におい
て、これらから発生する熱を放熱するための放熱対策が
講じられている。最近の電子部品や電子機器は、従来の
ものと比較して耐熱性が向上しているが、高密度実装や
劣悪な環境における使用の増加に伴い、放熱対策は依然
として不可欠なものとなっている。一般の電子機器にお
ける放熱は、電子ファンやブロアーを用いることにより
なされている。一方、ノート型パーソナルコンピュータ
を始めとする小型機器や、高密度実装される電子部品に
おいては、電子ファンやブロアーを設置する空間がない
ため、マイカなどの絶縁板を設置したり、シリコーング
リースなどのコンパウンド材を塗布することにより、放
熱が行われている。また電子部品に対する高性能化の要
求に対応するため、放熱シートを使用するケースが増加
している。
て、これらから発生する熱を放熱するための放熱対策が
講じられている。最近の電子部品や電子機器は、従来の
ものと比較して耐熱性が向上しているが、高密度実装や
劣悪な環境における使用の増加に伴い、放熱対策は依然
として不可欠なものとなっている。一般の電子機器にお
ける放熱は、電子ファンやブロアーを用いることにより
なされている。一方、ノート型パーソナルコンピュータ
を始めとする小型機器や、高密度実装される電子部品に
おいては、電子ファンやブロアーを設置する空間がない
ため、マイカなどの絶縁板を設置したり、シリコーング
リースなどのコンパウンド材を塗布することにより、放
熱が行われている。また電子部品に対する高性能化の要
求に対応するため、放熱シートを使用するケースが増加
している。
【０００３】従来、放熱シートとしては、絶縁性、熱伝
導性、実装効率の向上及び信頼性の向上に効果的なシリ
コーンゴム系の材料に金属粉末又は金属化合物粉末を分
散させた放熱シートが主として使用されており、特にパ
ワー系トランジスタやＩＣ（集積回路）等において多用
されている。しかしながら、金属粉末は、酸化しやす
く、酸化すると性能が変化し、かつ高価であるという問
題がある。シリコーンゴムは、成形の自由度がなく、リ
サイクル使用が不可能であり、シリコーンゴム放熱シー
トは、使用中に低分子量シリコーン成分がブリードアウ
トするため、電子機器や電子部品の誤動作の誘因となる
という問題がある。
導性、実装効率の向上及び信頼性の向上に効果的なシリ
コーンゴム系の材料に金属粉末又は金属化合物粉末を分
散させた放熱シートが主として使用されており、特にパ
ワー系トランジスタやＩＣ（集積回路）等において多用
されている。しかしながら、金属粉末は、酸化しやす
く、酸化すると性能が変化し、かつ高価であるという問
題がある。シリコーンゴムは、成形の自由度がなく、リ
サイクル使用が不可能であり、シリコーンゴム放熱シー
トは、使用中に低分子量シリコーン成分がブリードアウ
トするため、電子機器や電子部品の誤動作の誘因となる
という問題がある。
【０００４】近年、上記の問題を解決した新規の放熱シ
ートとしては、酸化アルミニウムや酸化マグネシウムの
粉末を熱可塑性エラストマーに配合した材料が開発され
ている（特願２０００−２４４５８０等）。これらの材
料は熱可塑性の特性を生かして射出成形できるので、複
雑な形状に対応可能であり、金属や樹脂と一体成形がで
きる等の優れた特徴を有して注目されている。一方で、
これらの材料は本質的に可燃性である有機材料をベース
に使用しているので、難燃性とするためには従来公知の
難燃剤（水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の
金属含水塩、リン含有可塑剤など）を多量に配合する必
要があり、放熱性シートとして使用する場合に、強度が
弱くなるとか、機器に悪影響となる揮発成分の発生が懸
念される等の問題がある。特に、電気電子機器に使用す
る場合に求められる難燃規格であるＵＬ規格のうちの９
４−Ｖ０を満足する、燃焼試験においてドリップの発生
がない熱可塑性エラストマー材料は従来ほとんど知られ
ていない。
ートとしては、酸化アルミニウムや酸化マグネシウムの
粉末を熱可塑性エラストマーに配合した材料が開発され
ている（特願２０００−２４４５８０等）。これらの材
料は熱可塑性の特性を生かして射出成形できるので、複
雑な形状に対応可能であり、金属や樹脂と一体成形がで
きる等の優れた特徴を有して注目されている。一方で、
これらの材料は本質的に可燃性である有機材料をベース
に使用しているので、難燃性とするためには従来公知の
難燃剤（水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の
金属含水塩、リン含有可塑剤など）を多量に配合する必
要があり、放熱性シートとして使用する場合に、強度が
弱くなるとか、機器に悪影響となる揮発成分の発生が懸
念される等の問題がある。特に、電気電子機器に使用す
る場合に求められる難燃規格であるＵＬ規格のうちの９
４−Ｖ０を満足する、燃焼試験においてドリップの発生
がない熱可塑性エラストマー材料は従来ほとんど知られ
ていない。
【０００５】一方、放熱シートの熱特性を高めるための
手法として、良熱伝導性の充填材を高充填することが試
みられているが、熱伝導性充填材の配合量を多くする
と、材料の流動性が低下するためシート成形性が低下
する、シートが高硬度となるため発熱体との密着性が
低下し、放熱特性が低下する、シート強度も低下す
る、などの不都合を生じていた。また、充填材の選択に
関しては、窒化ホウ素（ＢＮ）のような熱伝導性の高
い充填材を用いる、充填を最密化するために、粒子径
の異なる充填材を使用する、燐片状や繊維状のような
充填材に関しては、放熱シートの厚み方向に配向させる
ことで厚み方向の熱伝導を良くする等の工夫が行なわれ
ているが、充填材の充填率には限界があり、放熱シート
の更なる熱特性の向上が期待されている。
手法として、良熱伝導性の充填材を高充填することが試
みられているが、熱伝導性充填材の配合量を多くする
と、材料の流動性が低下するためシート成形性が低下
する、シートが高硬度となるため発熱体との密着性が
低下し、放熱特性が低下する、シート強度も低下す
る、などの不都合を生じていた。また、充填材の選択に
関しては、窒化ホウ素（ＢＮ）のような熱伝導性の高
い充填材を用いる、充填を最密化するために、粒子径
の異なる充填材を使用する、燐片状や繊維状のような
充填材に関しては、放熱シートの厚み方向に配向させる
ことで厚み方向の熱伝導を良くする等の工夫が行なわれ
ているが、充填材の充填率には限界があり、放熱シート
の更なる熱特性の向上が期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、放熱シートの難燃性を維持しつ
つ、実用上十分な強度と放熱性を有する熱可塑性エラス
トマー組成物、及び該組成物からなる放熱シートを提供
することを目的とするものである。
みてなされたもので、放熱シートの難燃性を維持しつ
つ、実用上十分な強度と放熱性を有する熱可塑性エラス
トマー組成物、及び該組成物からなる放熱シートを提供
することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を行った結果、熱可塑性エラス
トマー組成物における熱伝導性充填材の少なくとも一部
として、比較的少量の微細炭素繊維を用いることによ
り、放熱シートの難燃性を維持しつつ、強度と放熱性の
向上を達成できることを見出した。本発明は、かかる知
見に基づいて完成したものである。すなわち、本発明
は、熱可塑性エラストマー、熱伝導性充填材及び難燃剤
を含有してなる熱可塑性エラストマー組成物であって、
該熱伝導性充填材の少なくとも一部として平均直径が
０．０５〜０．５μｍ、平均長さが１〜５０μｍの微細
炭素繊維を、成形された組成物中における体積分率が
０．１〜１０容量％に相当する量で含有してなる熱可塑
性エラストマー組成物、及び該組成物からなる放熱シー
トを提供するものである。
を達成するため鋭意検討を行った結果、熱可塑性エラス
トマー組成物における熱伝導性充填材の少なくとも一部
として、比較的少量の微細炭素繊維を用いることによ
り、放熱シートの難燃性を維持しつつ、強度と放熱性の
向上を達成できることを見出した。本発明は、かかる知
見に基づいて完成したものである。すなわち、本発明
は、熱可塑性エラストマー、熱伝導性充填材及び難燃剤
を含有してなる熱可塑性エラストマー組成物であって、
該熱伝導性充填材の少なくとも一部として平均直径が
０．０５〜０．５μｍ、平均長さが１〜５０μｍの微細
炭素繊維を、成形された組成物中における体積分率が
０．１〜１０容量％に相当する量で含有してなる熱可塑
性エラストマー組成物、及び該組成物からなる放熱シー
トを提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明で用いる熱可塑性エラスト
マーとしては、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体
と共役ジエン化合物を主体とする重合体を含むブロック
共重合体又は該ブロック共重合体を水添して得られる水
添ブロック共重合体であることが好ましい。具体的に
は、ポリスチレン／ポリブタジエン／ポリスチレンのブ
ロック共重合体、あるいはポリスチレン／ポリイソプレ
ン／ポリスチレンのブロック共重合体、又は該ブロック
共重合体を水添して得られる、例えば、スチレン−エチ
レン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体（Ｓ
ＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン
のトリブロック共重合体（ＳＥＰＳ）などを挙げること
ができる。これらの熱可塑性エラストマーの数平均分子
量は６００００以上であることが好ましい。この数平均
分子量が６００００未満であると、パラフィン系オイル
を該熱可塑性エラストマーに添加した場合に、そのブリ
ードが増加し、不都合が生じることがある。この数平均
分子量の上限は特に制限はないが、通常は４０００００
程度である。
マーとしては、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体
と共役ジエン化合物を主体とする重合体を含むブロック
共重合体又は該ブロック共重合体を水添して得られる水
添ブロック共重合体であることが好ましい。具体的に
は、ポリスチレン／ポリブタジエン／ポリスチレンのブ
ロック共重合体、あるいはポリスチレン／ポリイソプレ
ン／ポリスチレンのブロック共重合体、又は該ブロック
共重合体を水添して得られる、例えば、スチレン−エチ
レン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体（Ｓ
ＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン
のトリブロック共重合体（ＳＥＰＳ）などを挙げること
ができる。これらの熱可塑性エラストマーの数平均分子
量は６００００以上であることが好ましい。この数平均
分子量が６００００未満であると、パラフィン系オイル
を該熱可塑性エラストマーに添加した場合に、そのブリ
ードが増加し、不都合が生じることがある。この数平均
分子量の上限は特に制限はないが、通常は４０００００
程度である。
【０００９】また、本発明においては、熱可塑性エラス
トマー組成物は熱伝導性充填材を含有するものである
が、特に、その熱伝導性充填材の少なくとも一部として
微細炭素繊維を含有することが必須である。ここにおけ
る微細炭素繊維とは、平均直径が０．０５〜０．５μ
ｍ、好ましくは０．１〜０．４μｍ、平均長さが１〜５
０μｍ、好ましくは５〜３０μｍの炭素繊維をいう。こ
のような微細炭素繊維は、熱可塑性エラストマー組成物
中に少量含有させるだけで、放熱シートの強度と放熱性
を効率的に向上させることができ、バランスのとれた物
性を有する組成物及び放熱シートを得ることができる。
この点から、微細炭素繊維は、比表面積が５〜５０ｍ2
／ｇ、さらには８〜３０ｍ2／ｇであることがより好ま
しい。このような微細炭素繊維の好ましい具体例として
は、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を挙げることができ
る。気相成長炭素繊維は、気相法により合成された高結
晶性の微細炭素繊維である。微細炭素繊維の配合量は、
成形された組成物中における体積分率として、０．１〜
１０容量％、好ましくは０．１〜２容量％の範囲とす
る。０．１容量％未満であると放熱シートの強度と放熱
性の十分な向上を達成することができない。また、１０
容量％を超えて配合すると、組成物の流動性が低下し、
成形性が低下すると共に、シートが硬くため、発熱体と
の密着性が低下し、放熱特性が十分でなくなる。なお、
微細炭素繊維の配合により組成物の導電性も発現し、絶
縁破壊電圧や表面抵抗値が低下する傾向があるので、絶
縁性が要求される放熱シートに用いる場合には、微細炭
素繊維の配合量は、成形された組成物中における体積分
率として、０．１〜２容量％の範囲とすることが好まし
い。
トマー組成物は熱伝導性充填材を含有するものである
が、特に、その熱伝導性充填材の少なくとも一部として
微細炭素繊維を含有することが必須である。ここにおけ
る微細炭素繊維とは、平均直径が０．０５〜０．５μ
ｍ、好ましくは０．１〜０．４μｍ、平均長さが１〜５
０μｍ、好ましくは５〜３０μｍの炭素繊維をいう。こ
のような微細炭素繊維は、熱可塑性エラストマー組成物
中に少量含有させるだけで、放熱シートの強度と放熱性
を効率的に向上させることができ、バランスのとれた物
性を有する組成物及び放熱シートを得ることができる。
この点から、微細炭素繊維は、比表面積が５〜５０ｍ2
／ｇ、さらには８〜３０ｍ2／ｇであることがより好ま
しい。このような微細炭素繊維の好ましい具体例として
は、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を挙げることができ
る。気相成長炭素繊維は、気相法により合成された高結
晶性の微細炭素繊維である。微細炭素繊維の配合量は、
成形された組成物中における体積分率として、０．１〜
１０容量％、好ましくは０．１〜２容量％の範囲とす
る。０．１容量％未満であると放熱シートの強度と放熱
性の十分な向上を達成することができない。また、１０
容量％を超えて配合すると、組成物の流動性が低下し、
成形性が低下すると共に、シートが硬くため、発熱体と
の密着性が低下し、放熱特性が十分でなくなる。なお、
微細炭素繊維の配合により組成物の導電性も発現し、絶
縁破壊電圧や表面抵抗値が低下する傾向があるので、絶
縁性が要求される放熱シートに用いる場合には、微細炭
素繊維の配合量は、成形された組成物中における体積分
率として、０．１〜２容量％の範囲とすることが好まし
い。
【００１０】本発明における熱可塑性エラストマー組成
物中の該熱伝導性充填材としては、上記の微細炭素繊維
に加えて、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化亜鉛、
酸化マグネシウム、二酸化ケイ素などの酸化物、窒化ホ
ウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物、ア
ルミニウム、鉄、銅などの金属粉および炭化ケイ素等を
用いることができる。その中でも、形状のバリエーショ
ンがあって高充填が可能であり、かつ安価である点か
ら、酸化アルミニウム粉末が好ましい。微細炭素繊維と
併用する熱伝導性充填材はその粒径が小さいと、充填時
に配合物の粘度が顕著に上昇し、充填しにくくなり、そ
の結果、熱伝導性の高い放熱シートを得ることができな
い場合がある。また、該熱伝導性充填材の粒径が大きい
と、放熱シートを作製したときに異物となり、外観に悪
影響を及ぼしたり、得られる放熱シートが脆くなり、裂
け易くなる場合がある。このような観点から、微細炭素
繊維と併用する熱伝導性充填材の平均粒径は２〜８０μ
ｍが好ましく、より好ましくは３〜５０μｍである。な
お、酸化アルミニウム粉末の場合はその平均粒径は８〜
８０μｍが適当であり、好ましくは１５〜５０μｍであ
る。８μｍ未満の場合、全体の粘度が高くなり、均一な
分散が取り難く、成形性が劣る場合がある。一方、８０
μｍを超える放熱シートを作成した場合に表面に異物と
して現れたり、シートが脆くなるなどして好ましくない
場合がある。また、熱可塑性エラストマー組成物に該熱
伝導性充填材を多量に添加できるようにする点から、該
熱伝導性充填材は、その粒度分布において２個以上のピ
ークを有するものが好ましい。尚、平均粒径の異なるも
のを２種以上混合することにより、このような粒度分布
を有する粉末を得ることができる。微細炭素繊維を含む
全熱伝導性充填材の配合量は、成形された組成物中にお
ける体積分率として、１０〜７０容量％、さらには、３
０〜５０容量％の範囲とすることが好ましい。１０容量
％未満であると放熱シートが十分な放熱性を発揮しない
場合があり、また７０容量％を超えて配合すると、放熱
シートの強度、熱伝導性、成形性等に劣る場合があるか
らである。
物中の該熱伝導性充填材としては、上記の微細炭素繊維
に加えて、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化亜鉛、
酸化マグネシウム、二酸化ケイ素などの酸化物、窒化ホ
ウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物、ア
ルミニウム、鉄、銅などの金属粉および炭化ケイ素等を
用いることができる。その中でも、形状のバリエーショ
ンがあって高充填が可能であり、かつ安価である点か
ら、酸化アルミニウム粉末が好ましい。微細炭素繊維と
併用する熱伝導性充填材はその粒径が小さいと、充填時
に配合物の粘度が顕著に上昇し、充填しにくくなり、そ
の結果、熱伝導性の高い放熱シートを得ることができな
い場合がある。また、該熱伝導性充填材の粒径が大きい
と、放熱シートを作製したときに異物となり、外観に悪
影響を及ぼしたり、得られる放熱シートが脆くなり、裂
け易くなる場合がある。このような観点から、微細炭素
繊維と併用する熱伝導性充填材の平均粒径は２〜８０μ
ｍが好ましく、より好ましくは３〜５０μｍである。な
お、酸化アルミニウム粉末の場合はその平均粒径は８〜
８０μｍが適当であり、好ましくは１５〜５０μｍであ
る。８μｍ未満の場合、全体の粘度が高くなり、均一な
分散が取り難く、成形性が劣る場合がある。一方、８０
μｍを超える放熱シートを作成した場合に表面に異物と
して現れたり、シートが脆くなるなどして好ましくない
場合がある。また、熱可塑性エラストマー組成物に該熱
伝導性充填材を多量に添加できるようにする点から、該
熱伝導性充填材は、その粒度分布において２個以上のピ
ークを有するものが好ましい。尚、平均粒径の異なるも
のを２種以上混合することにより、このような粒度分布
を有する粉末を得ることができる。微細炭素繊維を含む
全熱伝導性充填材の配合量は、成形された組成物中にお
ける体積分率として、１０〜７０容量％、さらには、３
０〜５０容量％の範囲とすることが好ましい。１０容量
％未満であると放熱シートが十分な放熱性を発揮しない
場合があり、また７０容量％を超えて配合すると、放熱
シートの強度、熱伝導性、成形性等に劣る場合があるか
らである。
【００１１】本発明においては、難燃剤を含有すること
が必須であるが、難燃剤としては、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム等の水和金属系難燃剤、リン系
難燃剤、シリコーン系難燃剤、臭素系難燃剤等を単独又
は組み合わせて用いることができる。難燃剤の平均粒径
は０．１〜１０μｍの範囲が好ましく、さらには０．２
〜６μｍの範囲が好ましい。０．１μｍ未満では難燃剤
同士の凝着が起こりやすくなり、１０μｍを超えると高
度な分散がし難くなり、いずれも難燃性の効果が十分発
揮されない場合があるからである。難燃剤の配合量は、
成形された組成物中における体積分率として、５〜５０
容量％、さらには、１０〜３０容量％の範囲とすること
が好ましい。５容量％未満であると十分な難燃性の効果
を発揮しない場合があり、また５０容量％を超えて配合
すると、放熱シートの強度、熱伝導性、成形性等に劣る
場合があるからである。なお、熱伝導性充填材及び難燃
剤と熱可塑性エラストマー組成物との相溶性を改善す
る、作業性を改善する、安定性を上げる、或いは分散性
を上げるなどの目的で、熱伝導性充填材及び難燃剤の表
面処理を施すことも可能である。
が必須であるが、難燃剤としては、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム等の水和金属系難燃剤、リン系
難燃剤、シリコーン系難燃剤、臭素系難燃剤等を単独又
は組み合わせて用いることができる。難燃剤の平均粒径
は０．１〜１０μｍの範囲が好ましく、さらには０．２
〜６μｍの範囲が好ましい。０．１μｍ未満では難燃剤
同士の凝着が起こりやすくなり、１０μｍを超えると高
度な分散がし難くなり、いずれも難燃性の効果が十分発
揮されない場合があるからである。難燃剤の配合量は、
成形された組成物中における体積分率として、５〜５０
容量％、さらには、１０〜３０容量％の範囲とすること
が好ましい。５容量％未満であると十分な難燃性の効果
を発揮しない場合があり、また５０容量％を超えて配合
すると、放熱シートの強度、熱伝導性、成形性等に劣る
場合があるからである。なお、熱伝導性充填材及び難燃
剤と熱可塑性エラストマー組成物との相溶性を改善す
る、作業性を改善する、安定性を上げる、或いは分散性
を上げるなどの目的で、熱伝導性充填材及び難燃剤の表
面処理を施すことも可能である。
【００１２】本発明の熱可塑性エマラストマー組成物に
は、該組成物の加工性、耐熱特性の向上を図るため、ポ
リプロピレンを主成分とするプロピレン系重合体、具体
的にはプロピレン単独重合体及び／又はプロピレンを主
体とするプロピレン共重合体を加えることが好ましい。
プロピレン系重合体として、好ましくはアイソタクティ
ックポリプロピレン，プロピレンと他の少量のα−オレ
フィンとの共重合体（例えば、プロピレン−エチレン共
重合体，プロピレン／４−メチル−１−ペンテン共重合
体）などを挙げることができる。プロピレン重合体とし
てアイソタクティックポリプロピレンを用いる場合、そ
のＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０）が0.１〜１００ｇ／１
０分、特に0.５〜５０ｇ／１０分の範囲のものが好適に
使用できる。該プロピレン系重合体成分の配合量は、熱
可塑性エラストマー１００重量部に対し、１〜１００重
量部の範囲が好ましく、さらには３〜４０重量部、特に
は５〜３０重量部の範囲であることが好ましい。この配
合量が１００重量部を超えると、得られる熱可塑性エラ
ストマー組成物の硬度が高くなり過ぎる場合がある。
は、該組成物の加工性、耐熱特性の向上を図るため、ポ
リプロピレンを主成分とするプロピレン系重合体、具体
的にはプロピレン単独重合体及び／又はプロピレンを主
体とするプロピレン共重合体を加えることが好ましい。
プロピレン系重合体として、好ましくはアイソタクティ
ックポリプロピレン，プロピレンと他の少量のα−オレ
フィンとの共重合体（例えば、プロピレン−エチレン共
重合体，プロピレン／４−メチル−１−ペンテン共重合
体）などを挙げることができる。プロピレン重合体とし
てアイソタクティックポリプロピレンを用いる場合、そ
のＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０）が0.１〜１００ｇ／１
０分、特に0.５〜５０ｇ／１０分の範囲のものが好適に
使用できる。該プロピレン系重合体成分の配合量は、熱
可塑性エラストマー１００重量部に対し、１〜１００重
量部の範囲が好ましく、さらには３〜４０重量部、特に
は５〜３０重量部の範囲であることが好ましい。この配
合量が１００重量部を超えると、得られる熱可塑性エラ
ストマー組成物の硬度が高くなり過ぎる場合がある。
【００１３】また、本発明の熱可塑性エラストマー組成
物は、パラフィン系オイルを配合することが好ましい。
この配合によって、熱可塑性エラストマー組成物を低硬
度化することができるからである。その配合量は、熱可
塑性エラストマー１００重量部に対し、２０〜５００重
量部の範囲が好ましく、さらには２５〜３００重量部の
範囲が好ましい。この配合量が２０重量部未満では充分
な低硬度化が達成できず熱可塑性エラストマー組成物の
柔軟性が不充分となり、また５００重量部を超えるとパ
ラフィン系オイルがブリードしやすくなり、かつ熱可塑
性エラストマー組成物の機械的強度が低下する原因とな
る場合がある。尚、パラフィン系オイルの配合量は、熱
可塑性エラストマーの分子量及び該熱可塑性エラストマ
ーに添加される他の成分の種類に応じて、上記範囲で適
宜選定することが好ましい。また、このパラフィン系オ
イルは、４０℃における動粘度が１００ｍｍ２ ／ｓｅ
ｃ以上のものが好ましく、特に１００〜１００００ｍｍ
２ ／ｓｅｃ、さらに２００〜５０００ｍｍ２ ／ｓｅ
ｃが好ましい。さらに、このパラフィン系オイルは、重
量平均分子量が４５０〜５０００であるものが好まし
い。
物は、パラフィン系オイルを配合することが好ましい。
この配合によって、熱可塑性エラストマー組成物を低硬
度化することができるからである。その配合量は、熱可
塑性エラストマー１００重量部に対し、２０〜５００重
量部の範囲が好ましく、さらには２５〜３００重量部の
範囲が好ましい。この配合量が２０重量部未満では充分
な低硬度化が達成できず熱可塑性エラストマー組成物の
柔軟性が不充分となり、また５００重量部を超えるとパ
ラフィン系オイルがブリードしやすくなり、かつ熱可塑
性エラストマー組成物の機械的強度が低下する原因とな
る場合がある。尚、パラフィン系オイルの配合量は、熱
可塑性エラストマーの分子量及び該熱可塑性エラストマ
ーに添加される他の成分の種類に応じて、上記範囲で適
宜選定することが好ましい。また、このパラフィン系オ
イルは、４０℃における動粘度が１００ｍｍ２ ／ｓｅ
ｃ以上のものが好ましく、特に１００〜１００００ｍｍ
２ ／ｓｅｃ、さらに２００〜５０００ｍｍ２ ／ｓｅ
ｃが好ましい。さらに、このパラフィン系オイルは、重
量平均分子量が４５０〜５０００であるものが好まし
い。
【００１４】さらに、本発明の熱可塑性エラストマー組
成物には、ポリフェニレンエーテル及び／又はポリスチ
レン樹脂で変性されたポリフェニレンエーテル（以下
「ＰＰＥ」という場合がある。）を含有することが好ま
しい。これにより、熱可塑性エラストマー組成物の難燃
性及び機械的強度が向上する。ポリフェニレンエーテル
はポリフェニレンオキシドとも呼ばれ、主に高い耐熱性
を要求される多くの用途に使用されるエンジニアリング
プラスチックとして知られているものである。本発明に
おいては、熱可塑性エラストマー組成物の加工性を向上
させるために、ポリフェニレンエーテルとの相溶性に優
れるポリスチレン樹脂、特に耐衝撃強度を改善するため
にゴム変性された耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）で
変性されたポリフェニレンエーテルを使用することが好
ましい。なお、本発明においては、ポリスチレン変性し
ていないポリフェニレンエーテルとポリスチレン変性し
たポリフェニレンエーテルを混合して使用してもよい。
また、ＰＰＥの配合量としては、熱可塑性エラストマ
ー、又はこれにプロピレン単独重合体及び／又はプロピ
レンを主体とするプロピレン共重合体やパラフィン系オ
イルを含有する場合には、ＰＰＥを含め、成形体中でマ
トリックスを形成するこれらの成分全体を１００重量部
としたときに、８〜４０重量部の範囲が好ましく、より
好ましくは１０〜３０重量部、さらには１２〜２５重量
部の範囲が好ましい。ＰＰＥの配合量が８重量部未満で
あると、難燃性の向上が十分でない場合があり、一方４
０重量部を超えて配合すると、難燃性は向上するが、放
熱シートの硬度が上がり、発熱体との密着性が低下する
ことで放熱特性が低下する場合がある。
成物には、ポリフェニレンエーテル及び／又はポリスチ
レン樹脂で変性されたポリフェニレンエーテル（以下
「ＰＰＥ」という場合がある。）を含有することが好ま
しい。これにより、熱可塑性エラストマー組成物の難燃
性及び機械的強度が向上する。ポリフェニレンエーテル
はポリフェニレンオキシドとも呼ばれ、主に高い耐熱性
を要求される多くの用途に使用されるエンジニアリング
プラスチックとして知られているものである。本発明に
おいては、熱可塑性エラストマー組成物の加工性を向上
させるために、ポリフェニレンエーテルとの相溶性に優
れるポリスチレン樹脂、特に耐衝撃強度を改善するため
にゴム変性された耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）で
変性されたポリフェニレンエーテルを使用することが好
ましい。なお、本発明においては、ポリスチレン変性し
ていないポリフェニレンエーテルとポリスチレン変性し
たポリフェニレンエーテルを混合して使用してもよい。
また、ＰＰＥの配合量としては、熱可塑性エラストマ
ー、又はこれにプロピレン単独重合体及び／又はプロピ
レンを主体とするプロピレン共重合体やパラフィン系オ
イルを含有する場合には、ＰＰＥを含め、成形体中でマ
トリックスを形成するこれらの成分全体を１００重量部
としたときに、８〜４０重量部の範囲が好ましく、より
好ましくは１０〜３０重量部、さらには１２〜２５重量
部の範囲が好ましい。ＰＰＥの配合量が８重量部未満で
あると、難燃性の向上が十分でない場合があり、一方４
０重量部を超えて配合すると、難燃性は向上するが、放
熱シートの硬度が上がり、発熱体との密着性が低下する
ことで放熱特性が低下する場合がある。
【００１５】本発明の熱可塑エラストマー組成物の製造
方法は、特に限定されず、公知の方法を適用することが
できる。例えば、前記の各成分及び所望により用いられ
る添加剤成分を加熱混練機、例えば、一軸押出機，二軸
押出機，ロール，バンバリーミキサー，プラベンダー，
ニーダー，高剪断型ミキサーなどを用いて溶融混練り
し、さらに、所望により有機パーオキサイドなどの架橋
剤、架橋助剤などを添加したり、又は、これら必要な成
分を同時に混合し、加熱溶融混練りすることにより、熱
可塑性エラストマー組成物を容易に製造することができ
る。なお、本発明の組成物は、熱可塑性エラストマーを
配合しているものであるため、射出成形が可能で、生産
性の観点から有利であり、また、複雑な形状の放熱材を
成形したり、他の樹脂材料や金属材料と一体成形できる
等の利点を有する。
方法は、特に限定されず、公知の方法を適用することが
できる。例えば、前記の各成分及び所望により用いられ
る添加剤成分を加熱混練機、例えば、一軸押出機，二軸
押出機，ロール，バンバリーミキサー，プラベンダー，
ニーダー，高剪断型ミキサーなどを用いて溶融混練り
し、さらに、所望により有機パーオキサイドなどの架橋
剤、架橋助剤などを添加したり、又は、これら必要な成
分を同時に混合し、加熱溶融混練りすることにより、熱
可塑性エラストマー組成物を容易に製造することができ
る。なお、本発明の組成物は、熱可塑性エラストマーを
配合しているものであるため、射出成形が可能で、生産
性の観点から有利であり、また、複雑な形状の放熱材を
成形したり、他の樹脂材料や金属材料と一体成形できる
等の利点を有する。
【００１６】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。 実施例１〜３、参考例１ 第１表に示す熱可塑性エラストマー組成物を、２本ロー
ルを用いて混練し、手動式圧縮プレスを用いて０．５ｍ
ｍの放熱シートに腑形した。
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。 実施例１〜３、参考例１ 第１表に示す熱可塑性エラストマー組成物を、２本ロー
ルを用いて混練し、手動式圧縮プレスを用いて０．５ｍ
ｍの放熱シートに腑形した。
【００１７】
【表１】
【００１８】なお、各成分に用いた材料は以下の通りで
ある。 熱可塑性エラストマー：スチレン−エチレン／プロピ
レン−スチレンのトリブロック共重合体〔クラレ（株）
製、商品名：セプトン４０７７、数平均分子量：３０万
以上、比重：０．９２〕 ポリプロピレン：〔チッソ（株）製、商品名：チッソ
ポリプロＣＦ３０３１、ＭＦＲ：０．５ｇ／１０分、比
重：０．９０〕 パラフィン系オイル〔出光興産（株）製、商品名：ダ
イアナプロセスオイルＰＷ３８０、４０℃における動粘
度：３８０ｍｍ2／ｓｅｃ、重量平均分子量：７５０、
比重：０．８８〕 変性ポリフェニレンエーテル：ＨＩＰＳで変性された
ポリフェニレンエーテル〔旭化成工業（株）製、商品
名：ザイロンＸ０１０８、比重：１．０５〕 熱伝導性充填剤：酸化アルミニウム粉末〔昭和電工
（株）製、商品名：アルミナＡＳ−１０、平均粒径３７
μｍ、比重：３．９〕 熱伝導性充填剤：微細炭素繊維〔昭和電工（株）製、
商品名：気相炭素繊維・ＶＧＣＦ、繊維径：０．１５μ
ｍ、繊維長：１０〜２０μｍ、比表面積：１３ｍ 2／
ｇ、比重：２．０〕 難燃剤：水酸化マグネシウム〔共和化学工業（株）
製、商品名：キスマ５Ａ、平均粒径：０．５μｍ、比
重：２．３６〕 難燃剤：リン系難燃剤〔日本化学工業（株）製、商品
名：ビシガードＥＬ、平均粒径３μｍ、比重：２．２
５〕
ある。 熱可塑性エラストマー：スチレン−エチレン／プロピ
レン−スチレンのトリブロック共重合体〔クラレ（株）
製、商品名：セプトン４０７７、数平均分子量：３０万
以上、比重：０．９２〕 ポリプロピレン：〔チッソ（株）製、商品名：チッソ
ポリプロＣＦ３０３１、ＭＦＲ：０．５ｇ／１０分、比
重：０．９０〕 パラフィン系オイル〔出光興産（株）製、商品名：ダ
イアナプロセスオイルＰＷ３８０、４０℃における動粘
度：３８０ｍｍ2／ｓｅｃ、重量平均分子量：７５０、
比重：０．８８〕 変性ポリフェニレンエーテル：ＨＩＰＳで変性された
ポリフェニレンエーテル〔旭化成工業（株）製、商品
名：ザイロンＸ０１０８、比重：１．０５〕 熱伝導性充填剤：酸化アルミニウム粉末〔昭和電工
（株）製、商品名：アルミナＡＳ−１０、平均粒径３７
μｍ、比重：３．９〕 熱伝導性充填剤：微細炭素繊維〔昭和電工（株）製、
商品名：気相炭素繊維・ＶＧＣＦ、繊維径：０．１５μ
ｍ、繊維長：１０〜２０μｍ、比表面積：１３ｍ 2／
ｇ、比重：２．０〕 難燃剤：水酸化マグネシウム〔共和化学工業（株）
製、商品名：キスマ５Ａ、平均粒径：０．５μｍ、比
重：２．３６〕 難燃剤：リン系難燃剤〔日本化学工業（株）製、商品
名：ビシガードＥＬ、平均粒径３μｍ、比重：２．２
５〕
【００１９】得られた放熱シートについて、以下の方法
により、その性能を評価した。結果を第１表に示す。 （強度の評価：引張り強度の測定）ＤＩＮ３号打ち抜き
試験片を使用し、インストロン万能試験機を用いて、引
張り速度５ｍｍ／ｍｉｎで測定した。 （熱伝導性の評価：熱抵抗の測定）各放熱シートを幅２
１ｍｍ、長さ３６ｍｍに裁断して試料を作製し、トラン
ジスタ放熱器型熱抵抗測定器〔コム電子（株）製〕を用
いて熱抵抗を測定した。この測定器は、１２５Ｗタイプ
のトランジスタ素子〔サンケン電気（株）製、２ＳＣ２
９２１〕及び０．９４℃／Ｗタイプの放熱器〔オーエス
（株）製、ＦＢＡ１５０ＰＳ−ＡＮ−０〕を備えたもの
である。トランジスタ素子と放熱器との間に、両者に密
着させて試料を載置し、１９．４２１Ｗの電力を印加
し、トランジスタ素子の表面温度Ｔ1と放熱器の表面温
度Ｔ2を熱電対を用いて測定し、以下の式 熱抵抗（℃／Ｗ）＝（Ｔ1−Ｔ2）／１９．４２１ により熱抵抗を求めた。なお、発熱体であるトランジス
タ素子の表面温度と放熱器の表面温度との差が小さいほ
ど放熱シートの放熱性が良好であるといえる。 （難燃性の評価）ＵＬ−９４規格に準じて行なった（試
料４個の平均）。 （電気特性の評価：表面抵抗値の測定）三菱化学（株）
製ハイレスターＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を使用し、
プローブには２ピンタイプを用いて測定した。 （電気特性の評価：絶縁破壊電圧の測定）ＪＩＳ Ｃ２
１１０に準拠して行い、サンプルには厚み０．４ｍｍの
シートを用いた。
により、その性能を評価した。結果を第１表に示す。 （強度の評価：引張り強度の測定）ＤＩＮ３号打ち抜き
試験片を使用し、インストロン万能試験機を用いて、引
張り速度５ｍｍ／ｍｉｎで測定した。 （熱伝導性の評価：熱抵抗の測定）各放熱シートを幅２
１ｍｍ、長さ３６ｍｍに裁断して試料を作製し、トラン
ジスタ放熱器型熱抵抗測定器〔コム電子（株）製〕を用
いて熱抵抗を測定した。この測定器は、１２５Ｗタイプ
のトランジスタ素子〔サンケン電気（株）製、２ＳＣ２
９２１〕及び０．９４℃／Ｗタイプの放熱器〔オーエス
（株）製、ＦＢＡ１５０ＰＳ−ＡＮ−０〕を備えたもの
である。トランジスタ素子と放熱器との間に、両者に密
着させて試料を載置し、１９．４２１Ｗの電力を印加
し、トランジスタ素子の表面温度Ｔ1と放熱器の表面温
度Ｔ2を熱電対を用いて測定し、以下の式 熱抵抗（℃／Ｗ）＝（Ｔ1−Ｔ2）／１９．４２１ により熱抵抗を求めた。なお、発熱体であるトランジス
タ素子の表面温度と放熱器の表面温度との差が小さいほ
ど放熱シートの放熱性が良好であるといえる。 （難燃性の評価）ＵＬ−９４規格に準じて行なった（試
料４個の平均）。 （電気特性の評価：表面抵抗値の測定）三菱化学（株）
製ハイレスターＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を使用し、
プローブには２ピンタイプを用いて測定した。 （電気特性の評価：絶縁破壊電圧の測定）ＪＩＳ Ｃ２
１１０に準拠して行い、サンプルには厚み０．４ｍｍの
シートを用いた。
【００２０】引張り強度に関して、スイッチング電源用
に一般に使用されているシリコーン系放熱シートは、約
４０ｋｇｆ／ｃｍ2以上程度の引張り強度を有している
のに対し、参考例、実施例共に４０ｋｇｆ／ｃｍ2をク
リアし、十分な強度を示している。微細炭素繊維の添加
量の増加に伴い、引張り強度も向上する。熱伝導性を示
す熱抵抗に関して、シリコーンゴムをマトリックスとし
た市販の放熱シートの熱抵抗は、通常０．５〜２．０℃
／Ｗである。スイッチング電源などに使用されるトラン
ジスタ等の熱を効率よく逃すためには、本実施例の系に
おいては、熱抵抗が、１．５℃／Ｗ以下程度であること
が必要である。参考例１はこれを満足しないが、微細炭
素繊維を少量添加した実施例１〜３は、いずれもこれを
満足する。微細炭素繊維の添加量の増加に伴い、熱抵抗
値が減少し、放熱性が向上する。難燃性に関しては、参
考例、実施例共に、放熱シートに望ましいとされるＵＬ
９４規格でのＶ−０を満たし、充分な難燃性を有する。
電気特性に関しては、微細炭素繊維の少量添加により、
導電性が発現する。１容量％の添加で絶縁破壊電圧が９
ｋＶに低下し、５容量％の添加では、表面抵抗値も２×
１０11Ω／□にまで低下する。
に一般に使用されているシリコーン系放熱シートは、約
４０ｋｇｆ／ｃｍ2以上程度の引張り強度を有している
のに対し、参考例、実施例共に４０ｋｇｆ／ｃｍ2をク
リアし、十分な強度を示している。微細炭素繊維の添加
量の増加に伴い、引張り強度も向上する。熱伝導性を示
す熱抵抗に関して、シリコーンゴムをマトリックスとし
た市販の放熱シートの熱抵抗は、通常０．５〜２．０℃
／Ｗである。スイッチング電源などに使用されるトラン
ジスタ等の熱を効率よく逃すためには、本実施例の系に
おいては、熱抵抗が、１．５℃／Ｗ以下程度であること
が必要である。参考例１はこれを満足しないが、微細炭
素繊維を少量添加した実施例１〜３は、いずれもこれを
満足する。微細炭素繊維の添加量の増加に伴い、熱抵抗
値が減少し、放熱性が向上する。難燃性に関しては、参
考例、実施例共に、放熱シートに望ましいとされるＵＬ
９４規格でのＶ−０を満たし、充分な難燃性を有する。
電気特性に関しては、微細炭素繊維の少量添加により、
導電性が発現する。１容量％の添加で絶縁破壊電圧が９
ｋＶに低下し、５容量％の添加では、表面抵抗値も２×
１０11Ω／□にまで低下する。
【００２１】
【発明の効果】本発明の熱可塑性エラストマー組成物
は、以上の実施例に示されるように、少量の微細炭素繊
維の添加により、強度と放熱性の向上した放熱シートを
得ることを可能とするものである。
は、以上の実施例に示されるように、少量の微細炭素繊
維の添加により、強度と放熱性の向上した放熱シートを
得ることを可能とするものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０８Ｌ 53/02 Ｃ０８Ｌ 53/02
Ｆターム(参考） 4F071 AA10 AA75 AB03 AB17 AB18
AB25 AC15 AF44 AH12 BA01
BC01
4J002 AC001 BP011 DA016 DA076
DA086 DA096 DE076 DE077
DE106 DE146 DE147 DF016
DH007 DJ016 EX007 FA046
FD016 FD137
Claims (7)
- 【請求項１】 熱可塑性エラストマー、熱伝導性充填材
及び難燃剤を含有してなる熱可塑性エラストマー組成物
であって、該熱伝導性充填材の少なくとも一部として平
均直径が０．０５〜０．５μｍ、平均長さが１〜５０μ
ｍの微細炭素繊維を、成形された組成物中における体積
分率が０．１〜１０容量％に相当する量で含有すること
を特徴とする熱可塑性エラストマー組成物。 - 【請求項２】 前記微細炭素繊維の含有量が、成形され
た組成物中における体積分率が０．１〜２容量％に相当
する量であることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑
性エラストマー組成物。 - 【請求項３】 前記熱可塑性エラストマーが、ビニル芳
香族化合物を主体とする重合体と共役ジエン化合物を主
体とする重合体を含むブロック共重合体又は該ブロック
共重合体を水添して得られる水添ブロック共重合体であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱可
塑性エラストマー組成物。 - 【請求項４】 前記熱可塑性エラストマー組成物が、さ
らにプロピレン単独重合体及び／又はプロピレンを主体
とするプロピレン共重合体を含むことを特徴とする請求
項１〜請求項３のいずれかに記載の熱可塑性エラストマ
ー組成物。 - 【請求項５】 前記熱可塑性エラストマー組成物が、さ
らにパラフィン系オイルを含むことを特徴とする請求項
１〜請求項４のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー
組成物。 - 【請求項６】 前記熱可塑性エラストマー組成物が、さ
らにポリフェニレンエーテル及び／又はポリスチレン樹
脂で変性されたポリフェニレンエーテルを含有してなる
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱可塑性エラス
トマー組成物。 - 【請求項７】 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の
熱可塑性エラストマー組成物からなる放熱シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001309795A JP2003113272A (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 熱可塑性エラストマー組成物及び放熱シート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001309795A JP2003113272A (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 熱可塑性エラストマー組成物及び放熱シート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113272A true JP2003113272A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19128878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001309795A Pending JP2003113272A (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 熱可塑性エラストマー組成物及び放熱シート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113272A (ja) |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005179519A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Nissin Kogyo Co Ltd | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属成形品及びその製造方法 |
| JP2005194346A (ja) * | 2004-01-05 | 2005-07-21 | Nissin Kogyo Co Ltd | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属成形品及びその製造方法 |
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