JP2006049878A5 - 成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、連続した強化繊維群で強化された樹脂組成物からなる第１の部材と、第２の部材とを一体化した成形体に関し、第１の部材に使用される強化繊維と、第２の部材がともに高い熱伝導性を有することで、軽量性、力学特性だけでなく、熱伝導性、放熱性にも優れた一体化成形体に関する。さらに詳しくは、両部材を強固に一体化させ、複雑形状の成形性と生産性を両立させた熱伝導性成形体およびその製造方法に関する。
本発明の課題は、かかる従来技術に鑑み、連続した強化繊維群で強化された樹脂組成物からなる第１の部材と、第２の部材とを強固に一体化することにより、軽量性と力学特性を確保し、かつ第１の部材に使用する強化繊維と、第２の部材がともに高い熱伝導性を有することで、熱伝導性に優れた成形体（以下、「熱伝導性成形体」と称する場合もある。）を提供することにある。さらには、接合強度に優れ、複雑形状の成形性と生産性とを両立できる接合方法を提供することをも課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る成形体は、少なくとも第１の部材と第２の部材の２つの部材を一体化してなる成形体であって、前記部材のうち第１の部材は連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物からなり、前記第１の部材と第２の部材との接合部分において熱可塑性樹脂層を有しており、前記熱可塑性樹脂層が前記強化繊維群の一群の強化繊維を包含し、前記熱可塑性樹脂層は、連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂の層と、その界面において、凸凹形状を有して一体化されているとともに、前記強化繊維が包含されている領域の最大厚みが１０〜１０００μｍであり、かつ、前記強化繊維の熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以上、かつ前記第２の部材の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするものである。
上記強化繊維群で強化される樹脂組成物に使用される樹脂としては、熱安定性、力学特性の観点から熱硬化性樹脂が使用される。
熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア、メラミン、ポリイミドなどや、これらの共重合体、変性体、および、２種類以上ブレンドした樹脂などを使用することができる。さらに、耐衝撃性向上のために、上記熱硬化性樹脂にエラストマーもしくはゴム成分を添加してもよい。この中でも特に成形体の剛性、強度の観点からはエポキシ樹脂が好ましい。
さらに、上記、熱伝導性成形体は、前記第１の部材と前記第２の部材との接着強度の観点から、少なくとも前記第１の部材と前記第２との接合部分において熱可塑性樹脂層を有しており、前記熱可塑性樹脂層が前記強化繊維群の一群の強化繊維を包含してなることを必須とする。
第３の試験方法は、一体化された成形体において、一方から他方を強制的に剥離したときに得られる状態の観察に基づく。この試験方法は、一体化成形体を、第１の部材と第２の部材との間で破壊するように、室温にて強制的に剥離させることにより行なわれる。剥離した第２の部材には、第１の部材表層の一部が残査として付着する場合がある。この残査を、顕微鏡で観察することができる。
本発明の熱伝導性成形体では、第２の部材と接合し一体化成形体とする際に、優れた接着効果を得るためには、第１の部材の表面に設けられている前記熱可塑性樹脂層を介して第２の部材と接合されることが必要である。第１の部材の表面に設けられる熱可塑性樹脂層の面積Ｓは、接合が予定される第２の部材との接合力が確保可能な面積に応じて、決められる。
すなわち、本発明の熱伝導性成形体は、前記熱可塑性樹脂層を構成する熱可塑性樹脂組成物からなる被膜（図１中、厚みＴｐに対応する表層部）を介して、第１の部材と第２の部材が接着されていることが好ましい。第１の部材に形成される被膜の平均厚みは、０．０１〜１，０００μｍであり、０．１〜２００μｍであれば好ましく、１〜５０μｍであればより好ましい。被膜の平均厚みＴｐは、図１に示される熱可塑性樹脂層７の樹脂に接している一番外側（接合側）の強化繊維５ｂ−ｏｕｔと、第１の部材３と第２の部材４との接合界面１０との距離で定義される。被膜の厚みが一定でない場合は、任意の数点において測定し、得られた測定値の平均値を被膜の厚みとする。平均厚みが、上記の好ましい範囲にあると、第１の部材と第２の部材がより確実に接合される。
本発明の熱伝導性成形体における、前記第１の部材において、強化繊維の断面および／または表面部分の少なくとも一部分が表出していることが好ましい。これは、熱伝導性成形体の内部に配置されている強化繊維の熱伝導性を効率よく活用できる観点から好ましく、さらに好ましくは、熱伝導性成形体の略平面の２０％以上である。
実施例１〜５の、第１の部材と第２の部材からなる一体化成形体は、熱伝導性に優れるだけでなく、各部材が強固に接着しており、軽量、力学特性に優れ、さらには、第１の部材においては、その熱伝導率の異方性は本発明の範囲内であり、例えば、電子・電気機器の筐体や内部放熱部材に好適に用いることができる
Claims (16)
- 少なくとも第１の部材と第２の部材の２つの部材を一体化してなる成形体であって、前記部材のうち第１の部材は連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物からなり、前記第１の部材と第２の部材との接合部分において熱可塑性樹脂層を有しており、前記熱可塑性樹脂層が前記強化繊維群の一群の強化繊維を包含し、前記熱可塑性樹脂層は、連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂の層と、その界面において、凸凹形状を有して一体化されているとともに、前記強化繊維が包含されている領域の最大厚みが１０〜１０００μｍであり、かつ、前記強化繊維の熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以上、かつ前記第２の部材の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする成形体。
- 前記強化繊維群が、金属繊維、炭素繊維、金属被覆繊維から選択される少なくとも１種の繊維を含む、請求項１に記載の成形体。
- 前記強化繊維群が、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の炭素繊維である、請求項１または２のいずれかに記載の成形体。
- 前記熱可塑性樹脂層の樹脂が、第２の部材との接合部分に被膜状に介在してなる、請求項１〜３のいずれかに記載の成形体。
- 前記被膜の平均厚みが０．０１〜１０００μｍである、請求項４に記載の成形体。
- 前記熱可塑性樹脂の溶解度パラメーターδ（ＳＰ値）が９〜１６の範囲にある、請求項１〜５のいずれかに記載の成形体。
- 前記第１の部材が積層体からなる請求項１〜６のいずれかに記載の成形体。
- 前記第２の部材が、熱可塑性樹脂組成物からなる部材、炭素材料からなる部材、および、金属材料からなる部材からなる群より選択される少なくとも１種の部材、または、第１の部材と実質的に同一構成の部材である、請求項１〜７のいずれかに記載の成形体。
- 前記第１の部材において、該部材中の強化繊維の断面および／または表面部分の少なくとも一部分が表出している、請求項１〜８のいずれかに記載の成形体。
- 前記第１の部材において、該部材中の強化繊維の断面および／または表面部分の少なくとも一部分が、前記第２の部材に接触してなる、請求項９に記載の成形体。
- 前記第１の部材に１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導性を有する第３の部材が接触してなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の成形体。
- 前記第３の部材が、ヒートシンク、ヒートパイプ、冷却ファン、熱伝導シートからなる群より選ばれる放熱部材である、請求項１１に記載の成形体。
- 前記第１の部材において、熱伝導率の最大値（λｂ１）と熱伝導率の最小値（λｓ１）の比（λｓ１／ｂ１）が０．１以下である、請求項１〜１２のいずれかに記載の成形体。
- 前記第１の部材において、前記第１の部材の面方向の熱伝導率（λｓ）と厚み方向の熱伝導率（λｔ）の比（λｔ／ｓ）が０．１以下である、請求項１〜１３のいずれかに記載の成形体。
- 前記熱伝導性成形体が電池用セパレーター、電気・電子機器の筐体や内部部材、自動車、二輪車、航空機、建材用途の放熱部品、部材あるいはパネルである、請求項１〜１４のいずれかに記載の成形体。
- 前記第１の部材と第２の部材とを、熱溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、インサート射出成形、アウトサート射出成形、熱プレス成形からなる群より選択される方法にて一体化する、請求項１〜１５のいずれかに記載の成形体の製造方法。
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