JP2008303263A - Thermally conductive coating material - Google Patents

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Inventor
Hiroshi Hara
Hiroki Sano
弘樹 佐野
寛 原
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Teijin Ltd
帝人株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermally conductive coating material having an excellent heat radiating property. <P>SOLUTION: The thermally conductive coating material having excellent thermal conductivity exceeding 3 W/(m×K) is obtained by combining a pitch-based carbon fiber filler which has high thermal conductivity and the surface of which is flat and substantially smooth, with a matrix consisting of a synthetic resin. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピッチ系炭素繊維フィラーを原料に用いた塗料に関わるものである。 The present invention is related to coating with pitch-based carbon fiber filler material. さらに詳しくは、メルトブロー法によって作製した三次元ランダムマット状ピッチ系炭素繊維マットを粉砕してなるピッチ系炭素繊維フィラーのサイズ(形状・寸法)や熱伝導率を制御したうえで、硬化性樹脂と複合した熱伝導性塗料であり、発熱性電子部品の放熱材料に適するものである。 More specifically, upon having a controlled three dimensional random mat pitch-based size (shape and size) of the pitch-based carbon fiber filler made by pulverizing a carbon fiber mat and thermal conductivity were produced by a melt blow method, a curable resin a composite thermally conductive coating, are those suitable for heat dissipation material of the heat generating electronic component.

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。 High-performance carbon fibers and PAN-based carbon fiber as a raw material of polyacrylonitrile (PAN), a series of pitch class can be divided into pitch-based carbon fiber as a raw material. 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、スポーツ・レジャー用途などに広く用いられている。 The carbon fiber using the characteristics that the strength and elasticity modulus is significantly higher than the normal synthetic polymers, aerospace applications, construction and civil engineering applications, are widely used, such as sports and leisure applications.

炭素繊維は、通常の合成高分子に比較して熱伝導率が高く、放熱性に優れていると言われている。 Carbon fibers have high thermal conductivity compared to ordinary synthetic polymers, are said to have excellent heat dissipation. 炭素繊維など炭素材料は、フォノンの移動により高い熱伝導率を達成すると言われている。 Carbon materials such as carbon fibers, is said to achieve high thermal conductivity by movement of phonons. フォノンは、結晶が発達している材料において良く伝達する。 Phonons, well conveyed in material crystals are well developed. ところが市販のPAN系炭素繊維は結晶が充分に発達しているとは言えず、その熱伝導率は通常200W/(m・K)よりも小さく、サーマルマネジメントの観点からは必ずしも好適であるとは言えない。 However commercially available PAN-based carbon fibers can not be said to be the crystal is sufficiently grown, so that the thermal conductivity is smaller than usual 200W / (m · K), and from the viewpoint of thermal management is always suitable for I can not say. これに対して、ピッチ系炭素繊維は黒鉛化率が高いために結晶が良く成長し、PAN系炭素繊維に較べて高熱伝導率を達成しやすいと認識されている。 In contrast, pitch based carbon fiber crystals may grow due to the high degree of graphitization, are recognized as likely to achieve high thermal conductivity compared to the PAN-based carbon fibers.

近年、発熱性電子部品の高密度化や、携帯用パソコンをはじめとする電子機器の小型化、薄型化、軽量化に伴い、それらに用いられる放熱部材の低熱抵抗化の要求が益々高まっており、放熱部材の薄型化が要求されている。 Recently, and density of heat generating electronic components, miniaturization of electronic devices including portable personal computers, thin, with the weight reduction, the demand for low thermal resistance of the heat dissipating member used in them are increasingly , thinner heat dissipating member is required. 放熱部材としては、熱伝導性無機材料粉末が充填された硬化物からなる熱伝導性シート、ゲル状物質に熱伝導性無機材料粉末が充填され、柔軟性を有する硬化物からなる熱伝導性スペーサー、液状シリコーンに熱伝導性無機材料粉末が充填された流動性のある熱伝導性ペーストが例示される。 The heat radiating member, the heat conductive sheet made of a cured product thermally conductive inorganic material powder is filled, thermally conductive inorganic material powder is filled into the gel-like substance, heat conductive spacer made of a cured product having flexibility , thermally conductive inorganic material powder is filled flowable thermally conductive paste is illustrated in liquid silicone. これらのうち、薄葉化が容易なものは、熱伝導性ペーストである。 Among these, ones easily thinned are heat-conductive paste.
更なる薄葉化を可能にするには、マトリックスとして溶剤に可溶なものを用い、熱伝導性フィラー、マトリックス、溶剤と合わせて塗料の形状とすることである。 To allow further thinned, the solvent used those soluble in the matrix, the thermally conductive filler, combined matrix, a solvent is to the shape of the paint.

熱伝導性塗料の熱伝導率を向上させるには、マトリックスに熱伝導材を高密充填させると共に薄葉化すればよく、その薄葉化のためには塗料の粘度と充填材のサイズを調整すればよい。 To improve the thermal conductivity of the thermally conductive coating may be thinned with is densely filled with heat conductive material to the matrix, the order of the thinned may be adjusted to the size of the filler and the viscosity of the paint . 熱伝導性が優れた物質として、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英及び水酸化アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物並びに金属水酸化物などが知られている。 As material the thermal conductivity is excellent, aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, metal oxide of silicon carbide, quartz and aluminum hydroxide, metal nitrides, metal carbides and metal hydroxides such as It has been known. 特許文献1には放熱性添加剤として酸化チタン等の金属材料系の充填材を含む放熱塗膜が被覆された塗装体の記載がある。 Patent Document 1 is described a coated body heat dissipation coating film is coated comprising a filler metal material systems such as titanium oxide as a heat resistant additive. しかし、金属材料系の充填材は比重が高く、熱伝導性塗料の重量が大きくなってしまうという扱いにくい性質も有する。 However, a filler metal material system high specific gravity, even small extent that handling of the weight of the thermally conductive coating is increased.
特開2005−1393号公報 JP 2005-1393 JP

上述のように、熱伝導性に優れる塗料が求められているという観点から、分散性に優れた熱伝導材を塗料に添加するのが望ましい。 As described above, from the viewpoint of coating material having excellent thermal conductivity has been required, it is desirable to add an excellent heat conductive material dispersibility in paints. また、ここに用いられる熱伝導材は高い熱伝導性を有すると同時に、塗料の中で熱流に沿うように繊維状態を維持できるような材料であることが要求される。 The thermal conductivity material used herein is at the same time has a high thermal conductivity, it is material that can maintain a fiber state along the heat flow is required in the paint. このように塗料は、通常高温度で利用されるため、放熱性であるうえに、熱伝導性塗料としての耐熱性と機械的強度とを有することが求められている。 Thus paint, because it is utilized in a conventional high temperature, on top is a heat radiation property, it has a heat resistance and mechanical strength as a heat-conductive coating are required.

本発明者らは、熱伝導性塗料の熱伝導性を向上させることを鑑み、ピッチ系炭素繊維フィラーが、塗料内において分散性に優れ、良好な熱伝導率を達成することを見出して本発明に到達した。 The present inventors, in view of improving the thermal conductivity of the thermally conductive coating, pitch-based carbon fiber filler is excellent in dispersibility in the coating, the present invention found that to achieve good thermal conductivity It has been reached.
即ち、本発明の課題は、熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラーと有機高分子又は無機高分子よりなる樹脂マトリックスと、これら及び溶剤とを複合し希釈した熱伝導性塗料によって解決できる。 That is, an object of the present invention can be solved as a heat conduction material and a resin matrix composed of pitch-based carbon fiber filler with an organic polymer or inorganic polymer, these and thermally conductive coating material was diluted to a composite and a solvent.

更に、本発明には熱伝導材としてのピッチ系炭素繊維フィラーを硬化性樹脂と複合した熱伝導性塗料であって、走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平滑であり、六角網面の成長方向に由来する結晶粒サイズが少なくとも5nmであり、当該熱伝導性塗料に当該ピッチ系炭素繊維フィラーを5〜80重量%含み、当該熱伝導性塗料の熱伝導率が少なくとも3W/(m・K)であること、当該炭素繊維がメソフェーズピッチを原料とし、平均繊維径が5〜20μm、平均繊維長が5〜6000μm、平均繊維径に対する繊維径分散の百分率(CV値)が5〜20%であること、マトリクス100重量部に対し、当該ピッチ系炭素繊維フィラーを5〜1000重量含むことも好ましい。 Furthermore, the present invention there is provided a thermally conductive coating material pitch-based carbon fiber filler was compounded with a curable resin as a heat conductive material, viewing surface of a scanning electron microscope is substantially smooth, hexagonal network grain size derived from the growth direction of at least 5 nm, the pitch-based carbon fiber filler in the thermally conductive coating comprises 5 to 80 wt%, the thermal conductivity of the thermally conductive coating of at least 3W / (m · K) is that, the carbon fibers are mesophase pitch as a raw material, the average fiber diameter of 5 to 20 [mu] m, an average fiber length of 5~6000Myuemu, the percentage of fiber diameter variance for the average fiber diameter (CV value) 5-20 it is%, relative to the matrix 100 parts by weight, preferably contains 5 to 1,000 weight the pitch-based carbon fiber filler.

熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、石英、及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機フィラー1〜500重量部をさらに含むことも好ましい。 Relative to 100 parts by weight of pitch-based carbon fiber filler as a heat conductive material, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, at least one selected from the group consisting of quartz, and aluminum hydroxide further it is also preferred to include inorganic filler 1-500 parts by weight.

更に、熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、1〜500重量部のマグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、及び黒鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の導電性フィラーを含むことも本発明に含まれる。 Furthermore, the pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight of thermally conductive material, magnesium 1-500 parts by weight, of gold, silver, copper, aluminum, iron, and at least one conductive member selected from the group consisting of graphite include fillers are also included in the present invention.

加えて、熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、1〜50重量部のマグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、及び黒鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の導電性フィラーを含むこと、並びに、マトリクスとして、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル系共重合体、、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含むことも本発明の好ましい実施態様である。 In addition, the pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight of thermally conductive material, magnesium 1-50 parts by weight, of gold, silver, copper, aluminum, iron, and at least one conductive member selected from the group consisting of graphite include sexual filler, and, as a matrix, silicone resins, acrylic resins, vinyl acetate copolymer ,, and styrene - of the invention to comprise at least one resin selected from the group consisting of butadiene copolymer it is a preferred embodiment.

本発明には、熱伝導材としてのピッチ系炭素繊維フィラーを溶剤に浸漬せしめる工程と、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂及びスチレン−ブタジエン共重合体の群より選ばれる少なくとも1種の樹脂からなるマトリクスと混合して混合物を得る工程と、次いで前記溶剤と同一又は異なる溶剤により前記混合物を希釈する工程とを含む熱伝導性塗料の製造方法も包含される。 The present invention includes the steps of soaking a pitch-based carbon fiber filler as a heat-conductive material in a solvent, a silicone resin, an acrylic resin, vinyl acetate resin, styrene - from at least one resin selected from the group of butadiene copolymer obtaining a matrix and mixed with a mixture consisting, then method for producing a thermally conductive coating material comprising the step of diluting the mixture by the solvent the same or different solvents are also included. また本発明には熱伝導材としてのピッチ系炭素繊維フィラーと、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、石英及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機フィラーを溶剤に浸漬せしめる工程と、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂からなるマトリクスと混合して混合物を得る工程と、次いで前記溶剤と同一又は異なる溶剤により前記混合物を希釈する工程とを含む熱伝導性塗料の製造方法も包含される。 The pitch-based carbon fiber filler as a heat-conductive material in the present invention, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, at least one selected from the group consisting of quartz and aluminum hydroxide a step of the inorganic filler immersing in a solvent, a silicone resin, an acrylic resin, vinyl acetate resin and styrene - obtaining a butadiene copolymer consisting of at least one resin selected from the group consisting of body matrix mixed with the mixture , then method for producing a thermally conductive coating material comprising the step of diluting the mixture by the solvent the same or different solvents are also included.

本発明の熱伝導性塗料は、黒鉛結晶の広がり(六角網面の成長方向に由来する結晶粒子サイズ)を一定サイズ以上に制御し、かつ表面の形状が平滑になるように制御したピッチ系炭素繊維フィラーを利用することによって、高い熱伝導性を可能とし、また塗料としてのハンドリング性が良好なものなる。 Thermally conductive coating of the present invention, pitch-based carbon spreading graphite crystals (crystal grain size derived from the growth direction of the hexagonal plane) is controlled above a certain size, and the shape of the surface was controlled to be smooth by utilizing fiber filler, to allow a high thermal conductivity, also becomes favorable handleability of the coating material.

次に、本発明の実施の形態について説明する。 It will now be described embodiments of the present invention.
本発明で用いられるピッチ系炭素繊維の原料としては、例えば、ナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチといった縮合複素環化合物等が挙げられる。 As the raw material of the pitch-based carbon fiber used in the present invention, for example, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene or phenanthrene, petroleum pitch and coal-based condensed heterocyclic compounds such as pitch, and the like. 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、すなわちメソフェーズピッチが好ましい。 Preferably a condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene or phenanthrene Among them, especially optically anisotropic pitch, i.e. mesophase pitch is preferred. メソフェーズピッチは、黒鉛化処理を行った際に黒鉛化度が向上しやすいため、炭素繊維の熱伝導性を向上させるうえで特に好ましいためである。 Mesophase pitch, since the graphitization degree is likely to increase when subjected to graphitization treatment because particularly preferred for improving the thermal conductivity of the carbon fibers.

原料ピッチとなる光学異方性ピッチの軟化点はメトラー法により求めることができ、250℃以上350℃以下が好ましい。 The softening point of the optically anisotropic pitch as the raw material pitch can be obtained by a Mettler method, preferably 250 ° C. or higher 350 ° C. or less. 軟化点が250℃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。 When the softening point is lower than 250 ° C., fusion and a large heat shrinkage of fibers occurs during infusible. また、350℃より高いとピッチの熱分解が生じ糸状になりにくくなる。 Moreover, hardly becomes filamentous occur thermal decomposition of a pitch higher than 350 ° C..

光学異方性ピッチは溶融後、ノズルより吐出しこれを冷却することによる溶融紡糸によって繊維化できる。 The optically anisotropic pitch can be fiberized by melt spinning due to the cooling after melting, discharged from a nozzle it. 紡糸方法としては、具体的には口金から吐出したピッチをワインダーで引き取る通常の紡糸法、熱風をアトマイジング源として用いるメルトブロー法、遠心力を利用してピッチを引き取る遠心紡糸法などが挙げられる。 The spinning method, in particular the normal spinning process taking off pitch discharged from a nozzle in a winder, a melt blow method using hot air as the atomizing source, and a centrifugal spinning method in which pick up the pitch by utilizing centrifugal force. 中でも、曲率半径の制御、生産性の高さなどの理由からメルトブロー法を用いるのが好ましい。 Among them, the control of the curvature radius, it is preferred to use meltblowing reasons such as high productivity.

光学異方性ピッチは溶融紡糸された後、不融化、焼成、必要に応じて粉砕を経て最後に黒鉛化することによってピッチ系炭素繊維フィラーとする。 After the optically anisotropic pitch was melt spun, infusibilized, firing, and pitch-based carbon fiber filler by finally graphitized and pulverized if necessary. 以下、メルトブロー法を例にとって、各工程について説明する。 Hereinafter, an example of a melt blow method, each step is explained.

本発明においては、紡糸時の温度は、光学異方性ピッチの粘度が30〜250ポイズの範囲にある温度であることが望ましい。 In the present invention, the temperature during spinning, it is desirable viscosity of the optically anisotropic pitch is at a temperature in the range of 30 to 250 poise. 更に好ましくは50〜200ポイズの範囲にある温度である。 More preferably at a temperature in the range of 50 to 200 poise. 紡糸ノズルは、導入角αが10〜55°であり、吐出口長さLと吐出口の径Dの比L/Dが6〜20の範囲にあるノズルが好ましく用いられる。 Spinneret, introduction angle α is 10 to 55 °, the nozzle ratio L / D of the diameter D of the discharge port length L to the discharge port is in the range of 6 to 20 is preferably used. 紡糸条件がこの範囲にある時、熔融状態にある光学異方性ピッチに加えられる剪断作用が、光学異方性ピッチを構成する芳香環分子をある程度配列させることできる。 When the spinning conditions are in this range, the shearing action applied to the optically anisotropic pitch in the molten state, can the to some extent arranged aromatic ring molecules constituting the optically anisotropic pitch. 紡糸条件がこの条件から外れるとき、例えば、粘度がより大きい、または導入角がより小さい、又はL/Dがより大きいときなど剪断力がより強く加わる条件では、配列が進みすぎて黒鉛化した際に、炭素繊維がフィブリル化を起こして割れやすくなる。 When the spinning conditions are out of this condition, for example, greater viscosity, or entrance angle is less than, or in conditions where shear force is applied more strongly, such as when L / D Gayori large, when the graphitized proceeds excessively sequences the carbon fiber is easily broken undergo fibrillation. 逆に粘度がより小さい、または導入角がより大きい、またはL/Dがより小さいなど剪断力がより小さいなど剪断力の影響が小さい条件では、芳香環があまり配列しないため、黒鉛化処理しても黒鉛化度がそれほど向上せず、高い熱伝導性が得られない。 Conversely viscosity is less than, or greater than the entrance angle, or the effect is less condition L / D, etc. is smaller than the shearing force is smaller, such as shear forces, since the aromatic ring is not very sequence was graphitized also not improved degree of graphitization less can not be obtained a high thermal conductivity.

ノズル孔から吐出(出糸)されたピッチ繊維は、100〜350℃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。 Discharged from the nozzle hole (date) pitch fibers are short fibers by blowing the linear velocity of the gas per minute 100~10000m which is heated to 100 to 350 ° C. in the vicinity thinning point. 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で充分である。 Gas blown air, nitrogen, argon may be used, is sufficient air in terms 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物になり、さらにクロスラップされることで三次元ランダムマットとなる。 Pitch fibers are collected on a wire mesh belt becomes continuous mat-like material, a three-dimensional random mat by further cross-lapped.
三次元ランダムマットとは、クロスラップされていることに加え、ピッチ繊維が三次元的に交絡しているマットをいう。 The three-dimensional random mat, in addition to being cross-lapped, refers to a mat pitch fiber is entangled three-dimensionally. この交絡は、ノズルから、金網ベルトに到達する間にチムニと呼ばれる筒において達成される。 This confounding from a nozzle, are achieved in the cylinder called chimney while reaching the wire mesh belt. 線状の繊維が立体的に交絡するために、通常一次元的な挙動しか示さない繊維の特性が立体的にも反映されるようになる。 For linear fibers are three-dimensionally entangled, the properties of the fibers usually show only one-dimensional behavior is to be reflected in three-dimensional.

このようにして得られたピッチ繊維よりなる三次元ランダムマットは、公知の方法で不融化する。 Thus a three-dimensional random mat made of pitch fibers thus obtained is infusible in a known manner. 不融化は、空気又はオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素若しくは臭素を空気に添加したガスを用いて200〜350℃で達成される。 Infusible is accomplished at 200 to 350 ° C. with air or ozone, nitrogen dioxide, nitrogen, oxygen, a gas of iodine or bromine is added to the air. 安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが好ましい。 Safety, it is preferred to carry out the convenience in consideration of the air. また、不融化したピッチ繊維は、真空中、或いは窒素、アルゴン又はクリプトン等の不活性ガス中で600〜1500℃で焼成され、次いで2000〜3500℃で黒鉛化されるが、焼成は常圧で、且つコストの安い窒素中で実施される場合が多く、黒鉛化は使用する炉の形式に応じて、不活性ガスの種類を変更することが一般的である。 The pitch fibers infusible during vacuum or nitrogen, is fired at 600 to 1500 ° C. in an inert gas such as argon or krypton, then it is graphitized at 2,000 to 3,500 ° C., sintering at normal pressure and is often carried out at low cost nitrogen, graphitization is depending on the type of furnace used, it is common to change the type of the inert gas. 不融化後或いは焼成後、必要に応じ得られた繊維を粉砕する。 Or after firing after infusibilization, milling the fiber obtained as required. 粉砕は公知の方法によって行うことができる。 Milling can be carried out by known methods. 具体的には、カッター、ボールミル、ジェットミル、クラッシャーなどを用いることができる。 Specifically, it is possible to use a cutter, ball mill, jet mill, crusher or the like. 粉砕された炭素繊維を必要に応じて焼成し、次いで黒鉛化する。 The milled carbon fibers and fired as needed, and then graphitized. 黒鉛化温度は、炭素繊維としての熱伝導率を高くするためには、2000〜3500℃にすることが好ましい。 Graphitization temperature, in order to increase the thermal conductivity of the carbon fibers is preferably set to 2,000 to 3,500 ° C.. より好ましくは2300〜3500℃である。 More preferably 2300~3500 ℃. 黒鉛化の際に黒鉛性のルツボに入れ処理すると、外部からの物理的、化学的作用を遮断でき好ましい。 When placed processed crucible graphitic during graphitization, preferably it can block physical, chemical action from the outside. 黒鉛製のルツボは上記の炭素繊維を、所望の量入れることが出来るものであるならば大きさ、形状に制約はないが、黒鉛化処理中または冷却中に炉内の酸化性のガス、または水蒸気との反応による当該炭素繊維の損傷を防ぐために、フタ付きの気密性の高いものが好適に利用できる。 Graphite crucible above the carbon fibers, the desired amount put it if is intended to be size, but not constrained in shape, oxidizing gas in the furnace during graphitization or during cooling or, to prevent damage to the carbon fibers by reaction with steam, a high airtightness with the lid can be suitably used.

本発明で用いるピッチ系炭素繊維フィラーは、走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平滑であることが好ましい。 Pitch-based carbon fiber filler used in the present invention, it is preferable viewing surface of a scanning electron microscope is substantially smooth. ここで平滑であるとは、走査型電子顕微鏡による観察において、表面の凹凸が確認されないこと、表面の亀裂が確認されないこと、フィラーの割れが確認されないことを意味する。 Here, to be smooth, the observation by the scanning electron microscope, the unevenness of the surface is not confirmed, that the cracking of the surface is not confirmed, it means that the cracking of the filler is not confirmed. ここで実質的にとは、例えば電子顕微鏡での観察において、視野中(倍率1000)に上記欠陥部が10箇所以下であれば、少々含まれていてもよいことを意味する。 Here substantially the, for example, in observation with an electron microscope, if the defect is less than 10 points in the field of view (magnification 1000), which means that may be included a little. 走査型電子顕微鏡による観察表面が実質的に平滑であると、ピッチ系炭素繊維フィラーとマトリクス樹脂とを混合して熱伝導性塗料を作成した場合、ピッチ系炭素繊維フィラーとマトリクス樹脂との相互作用が小さくなり、その結果、熱伝導性塗料の粘度が小さくなり、ハンドリング性が向上する。 When viewing surface with a scanning electron microscope is substantially smooth, if you create a thermally conductive coating by mixing the pitch-based carbon fiber filler and the matrix resin, the interaction between the pitch-based carbon fiber filler and the matrix resin is reduced, as a result, the viscosity of the thermally conductive coating is reduced, the handling property is improved. 逆に、ピッチ系炭素繊維フィラーが平滑でないと、ピッチ系炭素繊維フィラーとマトリクス樹脂との相互作用が大きくなり、その結果、熱伝導性塗料の粘度が大きくなり、ハンドリング性が低下する。 Conversely, when the pitch-based carbon fiber filler is not smooth, the interaction between the pitch-based carbon fiber filler and the matrix resin is increased, as a result, the viscosity of the thermally conductive coating is increased, handling property is lowered.

ピッチ系炭素繊維フィラーの観察表面を平滑にするには、炭素繊維フィラーを粉砕後に黒鉛化することにより、ピッチ系炭素繊維フィラーの欠損を減殺でき、また欠損の発生を抑制することが可能となるので、平滑化を達成することができる。 To smooth the viewing surface of the pitch-based carbon fiber filler by graphitization after grinding the carbon fiber filler, it is possible to be diminished defects pitch-based carbon fiber filler, also to suppress the occurrence of defects so, it is possible to achieve smoothing. 逆に、黒鉛化処理後に粉砕すると、ピッチ系炭素繊維フィラーの欠損が多くなり、走査型電子顕微鏡での観察表面に欠損が観察される。 Conversely, when pulverized after the graphitization process, increases the loss of the pitch-based carbon fiber filler, defects are observed in the observation surface of a scanning electron microscope.

本発明で用いるピッチ系炭素繊維フィラーは、六角網面の成長方向に由来する結晶粒サイズが5nm以上であることが必要である。 Pitch-based carbon fiber filler used in the present invention must have a crystal grain size derived from the growth direction of the hexagonal plane is 5nm or more. 六角網面の成長方向に由来する結晶粒サイズは公知の方法によって求めることができ、X線回折法にて得られる炭素結晶の(110)面からの回折線によって求めることができる。 Grain size derived from the growth direction of the hexagonal faces can be obtained by known methods, it can be obtained by the diffraction line from the (110) plane of the carbon crystal obtained by X-ray diffraction method. 結晶粒サイズが重要になるのは、熱伝導が主としてフォノンによって担われており、フォノンを発生するのが結晶であることに由来している。 The grain size is important, the thermal conductivity have been largely carried by phonons, to generate phonons are derived from it is crystalline. より好ましくは、結晶粒サイズは20nm以上であり、さらに好ましくは30nm以上である。 More preferably, the grain size is at 20nm or more, still more preferably 30nm or more.

三次元ランダムマット状炭素繊維の平均繊維径は5〜20μmであることが必要である。 The average fiber diameter of the three-dimensional random web carbon fibers are required to be 5 to 20 [mu] m. 5μm未満の場合には、マットの形状が保持できなくなることがあり生産性が低い。 If it is less than 5μm, the productivity is low there is the shape of the mat can not be maintained. 繊維径が20μmを超えると、不融化工程でのムラが大きくなり部分的に融着が起きることがある。 If the fiber diameter exceeds 20 [mu] m, may be uneven in the infusibilization process becomes partially fused occurs greatly. より好ましくは、平均繊維径は5〜15μmであり、さらに好ましくは7〜12μmである。 More preferably, the average fiber diameter is 5 to 15 [mu] m, more preferably from 7~12Myuemu.

これに対して、ピッチ系炭素繊維フィラーの平均繊維長は5〜6000μmであることが好ましい。 In contrast, the average fiber length of the pitch-based carbon fiber filler is preferably 5~6000Myuemu. 一方5μmを下回ると繊維としての特徴が失われ、充分な熱伝導度を発揮できない。 On the other hand below the 5μm characteristics as fiber is lost, it can not exhibit sufficient thermal conductivity. 他方6000μmを超えると、繊維の交絡が著しく増大し、熱伝導性塗料の粘度が高くなりハンドリングが困難になる。 Beyond the other 6000 .mu.m, entanglement of the fibers is significantly increased, the viscosity of the thermally conductive coating is handling becomes difficult high. より好ましくは、平均繊維長は10〜3000μm、さらに好ましくは20〜1000μmである。 More preferably, the average fiber length 10~3000Myuemu, more preferably from 20 to 1000 .mu.m.

なお、平均繊維径に対する繊維径分散の百分率として求められるCV値は、5〜20%であることが好ましい。 Incidentally, CV value obtained as the percentage of fiber diameter variance for the mean fiber diameter is preferably 5 to 20%. CV値が5%を下回ることは工程上あり得ない。 The CV value is below 5% impossible on process. また、CV値が20%を超えると、不融化でトラブルを起こしやすい直径20μm以上の繊維が増える可能性が高くなり、生産性の観点から好ましくない。 Further, the CV value exceeds 20%, the more likely it prone diameter 20μm or more fibers increases the trouble infusible, unfavorable from the viewpoint of productivity.

本発明に関わる熱伝導性塗料の熱伝導率は公知の方法によって測定することができるが、その中でも、プローブ法、ホットディスク法、レーザーフラッシュ法が好ましく、特にプローブ法が簡易的で好ましい。 Thermal conductivity of the thermally conductive coating according to the present invention can be measured by known methods, among them, the probe method, hot disk method, preferably a laser flash method, in particular a probe method is preferable a simplified. 一般に炭素繊維そのものの熱伝導度は数百W/(m・K)であるが、複合体にすると、欠陥の発生、空気の混入、予期せぬ空隙の発生により、熱伝導率は急激に低減する。 In general it is the thermal conductivity of the carbon fiber itself is several hundred W / (m · K), when the complex, the occurrence of defects, contamination of the air, due to the occurrence of unexpected gap, the thermal conductivity is drastically reduced to. よって、熱伝導性塗料としての熱伝導率は実質的に2W/(m・K)を超えることが困難であるとされてきた。 Thus, the thermal conductivity of the thermally conductive coating be substantially greater than 2W / (m · K) has been considered difficult.

これに対し、本発明ではピッチ系炭素繊維フィラーを用いることにより、この問題を解決し、塗料として熱伝導率3W/(m・K)以上を実現できた。 In contrast, by using the pitch-based carbon fiber filler in the present invention, solves this problem, it can be realized a thermal conductivity 3W / (m · K) or more as a coating. より望ましくは、熱伝導率は5W/(m・K)以上であり、さらに望ましくは8W/(m・K)以上である。 More preferably, the thermal conductivity is at 5W / (m · K) or more, more desirably 8W / (m · K) or more.

ピッチ系炭素繊維フィラーの含有率は、マトリクス100重量部に対し、当該ピッチ系炭素繊維フィラーを5〜1000重量部である。 Content of the pitch-based carbon fiber filler with respect to the matrix 100 parts by weight, and 5 to 1000 parts by weight of the pitch-based carbon fiber filler. 一方、含有率が5重量部未満であると熱伝導率が低く、仮にいくら薄化しても低熱抵抗化は困難となる。 On the other hand, when the content is less than 5 parts by weight and low thermal conductivity, it is difficult if much be thinned low thermal resistance. 他方、1000重量部を超えると塗料の流動性が低くなり、薄葉化が困難となる。 On the other hand, more than 1,000 parts by weight, the flowability of the paint is lowered, thinned becomes difficult. さらに望ましい含有率は25〜900重量部である。 More preferable content is 25 to 900 parts by weight.

また、ピッチ系炭素繊維フィラー以外の熱伝導材として、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化アルミニウム、銀粉などの金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、金属炭化物、金属水酸化物又は金属を添加材として加えても構わない。 Further, as the heat conduction member other than the pitch-based carbon fiber filler, aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, silicon carbide, quartz, aluminum hydroxide, metal oxides such as silver powder, a metal nitride, a metal oxynitride, may be added a metal carbide, a metal hydroxide or a metal as an additive material.

熱伝導性塗料の体積抵抗値を制御したい場合は、電気絶縁性の無機フィラーを添加することができる。 If you want to control the volume resistivity of the thermally conductive coating, it can be added to the electrical insulating inorganic filler. 具体的には酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、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などが挙げられ、これらの中で酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、石英、及び水酸化アルミニウムが好ましく使用し得る。 Specifically, aluminum oxide, magnesium oxide, metal oxides such as zinc oxide, aluminum hydroxide, metal hydroxides such as magnesium hydroxide, boron nitride, include a metal nitride such as aluminum nitride, among them in aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, quartz and aluminum hydroxide can be preferably used. これらの無機フィラーは単独で使用してもよく、また2種以上併用してもよい。 These inorganic fillers may be used alone, or in combination of two or more. また、無機フィラーの添加量としては、ピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対し1〜2500重量部の範囲で添加することができ、好ましくは1〜500重量部の範囲、さらに好ましくは1〜50重量部の範囲で添加し得る。 Further, the addition amount of the inorganic filler may be added in a range of 1 to 2500 parts by weight with respect to the pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight, preferably in the range of 1 to 500 parts by weight, more preferably from 1 to 50 It may be added in a range of parts by weight. 上記範囲を逸脱した場合、塗料のハンドリング性が低下するか、又は所望の体積抵抗値が得られないなどの問題があるので好ましくない。 If deviating from the above range, the handling properties of the paint is lowered, or a desired volume resistivity because there are problems such as not obtained unfavorably. すなわち本発明の熱伝導性塗料には熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、石英、及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機フィラー1〜500重量部、より好ましくは1〜50重量部、さらに含むことが好ましい。 That the pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight of the thermally conductive coating as a heat conductive material of the present invention, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, quartz, and hydroxide at least one inorganic filler 1-500 parts by weight selected from the group consisting of aluminum, more preferably 1 to 50 parts by weight, preferably further comprising.

一方、熱伝導性塗料の電気伝導性を制御したい場合には、金属やその合金、黒鉛などの導電性フィラーを添加することができる。 On the other hand, when it is desired to control the electrical conductivity of the thermally conductive coating, it may be added an electrically conductive filler such as metal or an alloy, graphite. これらの中でマグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、鉄又は黒鉛が好ましく使用しうる。 Magnesium Among these, gold, silver, copper, aluminum, iron or graphite may be preferably used. これらは単独で使用してもよく、また2種以上で混用使用してもよい。 These may be used alone, or may be mix used in two or more kinds. なかんずく黒鉛は、鱗片状、膨張黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛の圧延製品などを適宜用いることができる。 Inter alia graphite, can be used scaly, expanded graphite, natural graphite, etc. rolled products of expanded graphite as appropriate. また導電性フィラーの添加量としては、ピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対し1〜2500重量部の範囲で添加することができ、好ましくは1〜500重量部の範囲、さらに好ましくは1〜50重量部の範囲で添加し得る。 The addition amount of the conductive filler, can be added in a range of 1 to 2500 parts by weight with respect to the pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight, preferably in the range of 1 to 500 parts by weight, more preferably from 1 to 50 It may be added in a range of parts by weight. 上記範囲を逸脱した場合、塗料のハンドリング性が低下するか、又は所望の電気伝導性が得られないなどの問題があり好ましくない。 If deviating from the above range, handling of the coating is lowered or desired electrical conductivity not preferable because problems such as not obtained. すなわち本発明の熱伝導性塗料には熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、1〜500重量部、より好ましくは1〜50重量部のマグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、及び黒鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の導電性フィラーを含むことが好ましい。 That the pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight of thermally conductive material in thermal conductivity coating of the present invention, 1 to 500 parts by weight of magnesium and more preferably 1 to 50 parts by weight, of gold, silver, copper, aluminum preferably includes iron, and at least one conductive filler selected from the group consisting of graphite.

本発明の熱伝導性塗料はシェアレート1.7(1/S)のとき、0.1〜15Pa・S(1〜150poise)であることが望ましい。 When the thermally conductive coating of the present invention is the shear rate of 1.7 (1 / S), it is desirable that 0.1~15Pa · S (1~150poise). さらに好ましくは0.3〜10Pa・S(30〜100poise)である。 More preferably 0.3~10Pa · S (30~100poise). 0.1Pa・S(1poise)未満のときは塗料の流動性が高すぎて、直ぐに流れ出てしまい、塗料として不向きである。 When less than 0.1Pa · S (1poise) too high fluidity of the paint, will be immediately flows out, it is not suitable as a coating. 15Pa・S(150poise)を超えると、流動性が低すぎて薄葉化が困難になる。 When 15Pa · S exceeds (150poise), thinned becomes difficult is too low liquidity. しかし、薄葉化が必要でない場合には、最大で50Pa・Sまで粘度を上げても構わない。 However, if it is not necessary thinned is, it may be to increase the viscosity at up to 50Pa · S. ただより好ましくは30Pa・S程度までの増粘に抑制すればよい。 But more preferably be suppressed to thickening of up to about 30 Pa · S. なお、粘度は公知の方法を用いて測定できるが、具体的には、例えばB型粘度計を用いて測定することができる。 The viscosity can be measured using known methods, specifically, it can be measured using, for example, B-type viscometer.

本発明で用いられるマトリクスとして使用される樹脂は、気密性、絶縁性等の特性が備わったものである。 Resin used as a matrix for use in the present invention, airtightness, is obtained featuring characteristics such as insulating properties. これらをマトリクスとすることによって信頼性の高い熱伝導性塗料が得られる。 These thermally conductive coating having high reliability can be obtained by a matrix. これらマトリクスに特に制限はないが、具体的にはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂及びスチレン−ブタジエン共重合体が一般的に使用される。 Is not particularly limited to the matrix, specifically a silicone resin, an acrylic resin, vinyl acetate resin, and styrene - butadiene copolymer is generally used. すなわち本発明の熱伝導性塗料にはマトリクスとして、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含むことが好ましい。 That is, as a matrix for thermal conductivity coating of the present invention, silicone resins, acrylic resins, vinyl acetate resins, and styrene - comprise at least one resin selected from the group consisting of butadiene copolymers preferred. これらは必要に応じ共重合化して使用できる。 It can be used in copolymerization necessary. また、シリコーン樹脂は熱硬化性型、熱可塑性型、オイル状のいずれでも構わない。 Moreover, any silicone resin thermoset type, thermoplastic type, either oily.
本発明で用いられる溶剤は、特に制限はないが、マトリクスと親和性が高い必要がある。 The solvent used in the present invention is not particularly limited, the matrix and should have high affinity.

本発明の熱伝導性塗料は、上記諸材料を万能混合攪拌機、ニーダー等で混練し、溶剤で希釈することによって製造することができる。 Thermally conductive coating of the present invention can be prepared by kneading the above various materials universal mixing stirrer, kneader or the like, is diluted with a solvent. このとき、ピッチ系炭素繊維フィラーをマトリクスに親和性の高い溶剤に浸漬させ減容し、ここにマトリクスを混合し混練することによって希釈に必要とする溶剤量を抑制し、更には増粘を抑制できる。 At this time, was reduced by immersing the pitch-based carbon fiber filler in a solvent having high affinity to a matrix, to suppress the amount of solvent that need to dilute the herein kneading mixing matrix, more suppress the thickening it can.

本発明の熱伝導性塗料の用途は、電子部品の放熱部材、熱伝導性充填剤、温度測定用等の絶縁性充填剤等がある。 Thermally conductive coating application of the invention, the heat radiation member of the electronic component, the thermally conductive filler, there is an insulating filler such as for temperature measurement. 例えば、本発明の熱伝導性塗料は、MPU、パワートランジスタ、トランス等の発熱性電子部品からの熱を放熱フィンや放熱ファン等の放熱部品に伝熱させるために使用され、発熱性電子部品と放熱部品の間に挟み込まれて使用される。 For example, thermally conductive coating of the present invention, MPU, power transistor, is used to heat is transferred to the heat radiating part such as a heat radiating fin or cooling fan from the heat generating electronic component of the transformer or the like, a heat-generating electronic component sandwiched between the heat radiator is used. これによって、発熱性電子部品と放熱部品間の伝熱が良好となり、長期的に発熱性電子部品の誤作動を軽減させることができる。 Thereby, heat transfer between the heat-generating electronic component and the heat dissipating component becomes good, it is possible to reduce the malfunction of the long-term heat-generating electronic component. 或いは、ヒートパイプとヒートシンクの接続や、種々の発熱体の組込まれたモジュールとヒートシンクとの接続に好適に用いることができる。 Alternatively, it is possible to use connection and the heat pipe and the heat sink, suitable for connection to the built-in module and the heat sink of the various heating elements.

混練する前にピッチ系炭素繊維フィラーは、電解酸化などによる酸化処理やカップリング剤やサイジング剤で処理することにより、表面を改質させたものとして使用することも可能である。 Pitch-based carbon fiber filler before kneading, by treatment with an oxidizing treatment or a coupling agent or sizing agent due to electrolytic oxidation, it is also possible to use surface as was modified. また、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理的蒸着法、化学的蒸着法、塗装、浸漬、微細粒子を機械的に固着させるメカノケミカル法などの適応によって金属やセラミックスを表面に被覆させたものでもよい。 Furthermore, electroless plating, electrolytic plating, vacuum deposition, sputtering, physical vapor deposition such as ion plating, chemical vapor deposition, painting, dipping, adaptation of such mechanochemical method for mechanical fixing of fine particles metal or ceramics may be those obtained by coating the surface. 以下、更に詳しく本発明について実施例を掲げて説明する。 It will be described below with reference to Examples for more detail the present invention.

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。 While the following examples are set forth, the present invention is not intended to be limited thereto.
なお、本実施例における各値は、以下の方法に従って求めた。 Incidentally, the values ​​in this example, was determined according to the following method.
(1)ピッチ系炭素繊維フィラーの平均繊維径は、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。 (1) Average fiber diameter of the pitch-based carbon fiber filler, according to the pitch-based carbon fiber filler after graphitization to JIS R7607, 60 present measured using a scale under an optical microscope, was calculated from the average value.
(2)ピッチ系炭素繊維フィラーの平均繊維長は、黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維フィラーを抜き取り、光学顕微鏡下において測長器により2000本測定し、その平均値から求めた。 (2) mean fiber length of the pitch-based carbon fiber filler, pull the pitch-based carbon fiber filler after graphitization was measured 2,000 by length measuring device under a light microscope, it was calculated from the average value.
(3)ピッチ系炭素繊維フィラーの結晶サイズは、X線回折に現れる(110)面からの反射を測定し、学振法にて求めた。 (3) crystal size of the pitch-based carbon fiber filler measures the reflection from appearing in X-ray diffraction (110) plane was determined by the Gakushin method.
(4)ピッチ系炭素繊維フィラーの表面は走査型電子顕微鏡で観察した。 (4) the surface of the pitch-based carbon fiber filler was observed with a scanning electron microscope.
(5)熱伝導性塗料の熱伝導率は、塗料をリファレンスプレート上に1mm厚に塗布し、京都電子社製QTM−500を用いプローブ法で求めた。 (5) the thermal conductivity of the thermally conductive coating, paint is applied to 1mm thick reference plate, determined by the probe method using a Kyoto Electronics Co. QTM-500.
(6)熱伝導性塗料の電気伝導率は、ダイアインスツルメンツのロレスタEP或いはハイレスタで測定した。 (6) Electrical conductivity of the thermally conductive coating was measured with Loresta EP or Hiresta of Dia Instruments.
(7)熱伝導性塗料の粘度はB型粘度計にて計測した。 (7) The viscosity of the thermally conductive coating was measured by B-type viscometer.

[実施例1] [Example 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。 Pitch consisting of condensed polycyclic hydrocarbon compounds as a main raw material. 光学的異方性割合は100%、軟化点が283℃であった。 Optical anisotropy percentage was 100%, the softening point was 283 ° C.. 直径0.2mmの孔の紡糸口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分5500mの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均直径14.5μmのピッチ系繊維を作製した。 Using the spinneret diameter 0.2mm holes and jetted at a linear speed per minute 5500m heated air from the slit, to prepare a pitch-based fibers having an average diameter of 14.5μm leading the molten pitch. 紡出された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320g/m のピッチ系繊維からなる三次元ランダムマットとした。 And mat spun fiber was collected on a belt to obtain a three-dimensional random mat further consists of pitch-based fiber having a basis weight of 320 g / m 2 in the cross lapping.

この三次元ランダムマットを空気中で170℃から285℃まで平均昇温速度2℃/分で昇温して不融化、更に800℃で焼成を行った。 The three-dimensional random mat was heated at an average heating rate 2 ° C. / min up to 285 ° C. from 170 ° C. in air infusibilization was further calcined at 800 ° C.. この三次元ランダムマットをカッター(ターボ工業製)を用いて800rpmで粉砕し、3000℃で黒鉛化した。 The three-dimensional random mat was triturated with 800rpm with a cutter (manufactured by Turbo Kogyo), it was graphitized at 3000 ° C..
黒鉛化後のピッチ系炭素繊維フィラーの平均繊維径は9.8μm、平均繊維径に対する繊維直径分散の比は12%であった。 The average fiber diameter of the pitch-based carbon fiber filler after graphitization 9.8 .mu.m, the ratio of fiber diameter variance for the average fiber diameter was 12%. 平均繊維長は50μmであった。 The average fiber length was 50 [mu] m. 六角網面の成長方向に由来する結晶サイズは70nmであった。 Crystal size derived from the growth direction of the hexagonal plane was 70 nm. ピッチ系炭素繊維フィラーの走査型電子顕微鏡で観察した表面は平滑であった。 Observing the surface with a scanning electron microscope of the pitch-based carbon fiber filler was smooth.

アセトン50重量部と、ピッチ系炭素繊維フィラー80重量部とを混合し、この混合物にアクリル樹脂(日本触媒社製商品名「ユーダブルS5000」)20重量部を加え、プラネタリーミキサーを用いて30分間混練しながら真空脱泡し、更にアセトン300重量部を添加し希釈して塗料を製造した。 Acetone 50 parts by weight, by mixing the pitch-based carbon fiber filler 80 parts by weight, an acrylic resin (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. trade name "Yudaburu S5000") to the mixture 20 parts by weight was added for 30 minutes using a planetary mixer kneaded and vacuum defoaming while, to produce a coating composition was further added 300 parts by weight of acetone dilution.
作製した熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、5.9W/(m・K)であり、電気伝導度は1.7×10 Ω/□(Ω/sq.)であった。 The measured thermal conductivity of the thermally conductive coating material was produced, was 5.9W / (m · K), the electric conductivity was 1.7 × 10 4 Ω / □ ( Ω / sq.). また粘度は1.0Pa・Sであった。 The viscosity was 1.0Pa · S.

[実施例2] [Example 2]
実施例1と同様の手法でピッチ系炭素繊維フィラーを作製した。 To prepare a pitch-based carbon fiber filler in the same manner as in Example 1.
ヘキサン50重量部と、ピッチ系炭素繊維フィラー80重量部とを混合し、この混合物にシリコーン樹脂(東芝シリコーン社製商品名「TSF451−100」)20重量%を加え、プラネタリーミキサーを用いて30分間混練しながら真空脱泡し、更にヘキサン(1:1)300重量部を用いて混練物を希釈して熱伝導性塗料を得た。 And hexane 50 parts by weight, mixing the pitch-based 80 parts by weight carbon fiber filler, silicone resin (Toshiba Silicone Co., Ltd. trade name "TSF451-100") to the mixture 20% by weight was added, using a planetary mixer 30 vacuum defoaming while min kneading, further hexane (1: 1) to obtain a thermally conductive coating by diluting the kneaded product by using 300 parts by weight.
得られた熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、6.7W/(m・K)であった。 The thermal conductivity of the obtained thermally conductive coating was measured, was 6.7W / (m · K). また、電気伝導度は2.4×10 Ω/□(Ω/sq.)であり、粘度は0.9Pa・Sであった。 The electric conductivity of 2.4 × 10 4 Ω / □ was (Ω / sq.), Viscosity was 0.9 Pa · S.

[実施例3] [Example 3]
実施例1と同様の手法でピッチ系炭素繊維フィラーを作製した。 To prepare a pitch-based carbon fiber filler in the same manner as in Example 1.
水50重量部と、ピッチ系炭素繊維フィラー80重量部とを混合し、そこにスチレン−ブタジエン共重合体(日本ゼオン社製商品名「Nipol LX407AS」)20重量%を加え、プラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して熱伝導性塗料を得た。 And 50 parts by weight of water, and a pitch-based 80 parts by weight carbon fiber filler is mixed, there styrene - butadiene copolymer (Nippon Zeon Corporation, trade name "Nipol LX407AS") was added 20 wt%, using a planetary mixer to obtain a heat-conductive coating was vacuum defoamed with mixing for 30 minutes Te.
得られた熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、5.1W/(m・K)であった。 The thermal conductivity of the obtained thermally conductive coating was measured, was 5.1W / (m · K). また電気伝導度は1.8×10 Ω/□(Ω/sq.)であり、粘度は1.1Pa・Sであった。 The electric conductivity 1.8 × 10 4 Ω / □ ( Ω / sq.) And is, viscosity was 1.1 Pa · S.

[実施例4] [Example 4]
実施例1と同様の手法でピッチ系炭素繊維フィラーを作製した。 To prepare a pitch-based carbon fiber filler in the same manner as in Example 1.
水50重量部と、ピッチ系炭素繊維フィラー80重量部とを混合し、この混合物に酢酸ビニル樹脂(住友化学社製商品名「Sumikaflex」)20重量%を添加し、ついでプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して熱伝導性塗料を製造した。 And 50 parts by weight of water, and a pitch-based 80 parts by weight carbon fiber filler was mixed, vinyl acetate resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. trade name "Sumikaflex") to the mixture was added 20 wt%, then using a planetary mixer was prepared thermally conductive coating was vacuum defoamed with mixing for 30 minutes.
製造された熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、5.8W/(m・K)であった。 The measured thermal conductivity of the prepared thermally conductive paint was 5.8W / (m · K). なお、電気伝導度は1.8×10 Ω/□(Ω/sq.)であり、粘度は1.0Pa・Sであった。 The electric conductivity of 1.8 × 10 4 Ω / □ was (Ω / sq.), Viscosity was 1.0 Pa · S.

[実施例5] [Example 5]
実施例1と同様の手法でピッチ系炭素繊維フィラーを作製した。 To prepare a pitch-based carbon fiber filler in the same manner as in Example 1.
ヘキサン50重量部と、ピッチ系炭素繊維フィラー60重量部と、窒化ホウ素20重量部と、シリコーン樹脂(東芝シリコーン社製商品名「TSF451−100」)20重量部とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して塗料を製造した。 And hexane 50 parts by weight, with the pitch-based carbon fiber filler 60 parts by weight, and boron nitride 20 parts by weight, a planetary mixer and silicone resin (Toshiba Silicone Co., Ltd. trade name "TSF451-100") 20 parts by weight of 30 was prepared paint was vacuum defoamed with mixing minutes.
作製した熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、5.4W/(m・K)であった。 The measured thermal conductivity of the thermally conductive coating material was produced was 5.4W / (m · K). 電気伝導度は1.9×10 Ω/□(Ω/sq.)であった。 The electric conductivity was 1.9 × 10 7 Ω / □ ( Ω / sq.). 粘度は0.8Pa・Sであった。 Viscosity was 0.8Pa · S.

[実施例6] [Example 6]
実施例1と同様の手法で三次元ランダムマット状炭素繊維を作製した。 To prepare a three-dimensional random web carbon fibers in the same manner as in Example 1.
ヘキサン50重量部と、ピッチ系炭素繊維フィラー60重量部と、銀粉20重量部と、シリコーン樹脂(東芝シリコーン社製商品名「TSF451−100」)20重量部とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して塗料を製造した。 And hexane 50 parts by weight, and the pitch-based carbon fiber filler 60 parts by weight, silver powder 20 parts by weight, the silicone resin (Toshiba Silicone Co., Ltd. trade name "TSF451-100") and 20 parts by weight using a planetary mixer for 30 minutes mixed and vacuum degassed while to produce a paint.
作製した熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、6.7W/(m・K)であった。 The measured thermal conductivity of the thermally conductive coating material was produced was 6.7W / (m · K). 電気伝導度は1.2×10 Ω/□(Ω/sq.)であった。 The electric conductivity was 1.2 × 10 2 Ω / □ ( Ω / sq.). 粘度は1.0Pa・Sであった。 Viscosity was 1.0Pa · S.

[比較例1] [Comparative Example 1]
ピッチ系炭素繊維フィラーの含有率を3%とした以外は、実施例1と同じ方法で塗料を作製した。 Except that the 3% content of pitch-based carbon fiber filler was produced paint in the same manner as in Example 1.
成形された熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、0.5W/(m・K)であった。 The thermal conductivity of the molded thermally conductive coating was measured, was 0.5W / (m · K). 電気伝導度は1.9×10 Ω/□(Ω/sq.)であった。 The electric conductivity was 1.9 × 10 9 Ω / □ ( Ω / sq.). 粘度は0.5Pa・Sであった。 Viscosity was 0.5Pa · S. ピッチ系炭素繊維フィラーの量が5%を下回ったため、充分な熱伝導率を有さなかった。 The amount of pitch-based carbon fiber filler is below 5%, did not have sufficient thermal conductivity.

[比較例2] [Comparative Example 2]
アセトン、ピッチ系炭素繊維フィラー及びアクリル樹脂を同時に混合した以外は、実施例1と同じ方法で塗料を作成した。 Acetone, except that a mixture of pitch-based carbon fiber filler and acrylic resin at the same time, to create a paint in the same manner as in Example 1.
成形された熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、4.7W/(m・K)であった。 The thermal conductivity of the molded thermally conductive coating was measured, was 4.7W / (m · K). また電気伝導度は2.6×10 Ω/□(Ω/sq.)であった。 Also an electric conductivity 2.6 × 10 4 Ω / □ ( Ω / sq.). 粘度は20.0Pa・Sであった。 Viscosity was 20.0Pa · S. 予めピッチ系炭素繊維フィラーを分散させてから希釈しなかったため、ピッチ系炭素繊維フィラーの分散性が悪く、粘度が高くなりハンドリング性が低くなった。 Since not diluted from predispersed pitch-based carbon fiber filler, poor dispersibility of the pitch-based carbon fiber filler, handling properties becomes high viscosity is lowered.

[比較例3] [Comparative Example 3]
三次元ランダムマット状炭素繊維を黒鉛化後に粉砕し、ピッチ系炭素繊維フィラーを得た以外は、実施例1と同じ方法で塗料を作製した。 A three-dimensional random web carbon fibers were milled after graphitization, except that to obtain a pitch-based carbon fiber filler was produced paint in the same manner as in Example 1. このときのピッチ系炭素繊維フィラーの表面は平滑でなかった。 The surface of the pitch-based carbon fiber filler in this case was not smooth.
成形された熱伝導性塗料の熱伝導率を測定したところ、5.6W/(m・K)であった。 The thermal conductivity of the molded thermally conductive coating was measured, was 5.6W / (m · K). 電気伝導度は2.4×10Ω/□(Ω/sq.)であった。 The electric conductivity was 2.4 × 10Ω / □ (Ω / sq.). 粘度は16.0Pa・Sであった。 Viscosity was 16.0Pa · S. ピッチ系炭素繊維フィラーの表面が平滑でないため、粘度が高くなり、ハンドリング性が低くなった。 Because the surface of the pitch-based carbon fiber filler is not smooth, the viscosity becomes high, the handling property is lowered.

本発明の熱伝導性塗料は、黒鉛結晶の広がりを一定サイズ以上に制御し、表面性を制御したピッチ系炭素繊維フィラーを利用することによって、高い熱伝導性が発現でき、ハンドリング性に優れることを明らかにでき、放熱性部材への適用を可能ならしめている。 Thermally conductive coating of the present invention, the spread of graphite crystals is controlled above a certain size, by utilizing the pitch-based carbon fiber filler with a controlled surface properties, it can be expressed high thermal conductivity, is excellent in handling properties the can obviously have tighten if possible the application to the heat dissipation member. さらに電子部品用放熱シートや熱交換器等への密着性を高めることによって、熱伝導効率を高めるとともに、軽量化を達成できる。 By further increasing the adhesion to the electronic component for heat dissipation sheets, heat exchangers, etc., to increase the thermal conduction efficiency can be achieved weight reduction.

Claims (10)

  1. 熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラーと、有機高分子又は無機高分子樹脂からなるマトリクスとを含む熱伝導性塗料。 A pitch-based carbon fiber filler as heat conduction material, thermally conductive coating material comprising a matrix comprising an organic polymer or inorganic polymer resin.
  2. 請求項1に記載のピッチ系炭素繊維フィラーが走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平滑であり、六角網面の成長方向に由来する結晶サイズが5nm以上であり、当該熱伝導性塗料中にマトリクス100重量部に対し、当該ピッチ系炭素繊維フィラーを5〜1000重量部含み、当該熱伝導性塗料の熱伝導率が3W/(m・K)以上であることを特徴とする熱伝導性塗料。 Viewing surface of a pitch-based carbon fiber filler is a scanning electron microscope of claim 1 is substantially smooth, crystal size derived from the growth direction of the hexagonal plane is not less 5nm or more, the heat conductivity paint relative to the matrix 100 parts by weight in the heat conduction, characterized in that the pitch-based comprises 5 to 1,000 parts by weight of carbon fiber filler is thermal conductivity of the thermally conductive coating is 3W / (m · K) or higher sex paint.
  3. ピッチ系炭素繊維フィラーがメソフェーズピッチを原料とし、平均繊維径が5〜20μm、平均繊維長が5〜6000μm、平均繊維径に対する繊維径分散の百分率(CV値)が5〜20%である請求項1又は請求項2に記載の熱伝導性塗料。 Pitch-based carbon fiber filler is mesophase pitch as a raw material, the average fiber diameter of 5 to 20 [mu] m, an average fiber length of 5~6000Myuemu, the percentage of fiber diameter variance for the average fiber diameter (CV value) is 5-20% claim 1 or thermally conductive paint according to claim 2.
  4. 熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、石英、及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機フィラー1〜500重量部をさらに含む請求項1〜3のいずれかに記載の熱伝導性塗料。 Relative to 100 parts by weight of pitch-based carbon fiber filler as a heat conductive material, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, at least one selected from the group consisting of quartz, and aluminum hydroxide thermally conductive paint according to claim 1, further comprising an inorganic filler 1-500 parts by weight.
  5. 熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、石英、及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機フィラー1〜50重量部をさらに含む請求項4に記載の熱伝導性塗料。 Relative to 100 parts by weight of pitch-based carbon fiber filler as a heat conductive material, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, at least one selected from the group consisting of quartz, and aluminum hydroxide thermally conductive paint according to claim 4, further comprising 1 to 50 parts by weight of an inorganic filler.
  6. 熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、1〜500重量部のマグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、及び黒鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の導電性フィラーを含む請求項1〜5のいずれかに記載の熱伝導性塗料。 The pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight of thermally conductive material, magnesium 1-500 parts by weight, of gold, silver, copper, aluminum, iron, and at least one conductive filler selected from the group consisting of graphite thermally conductive paint according to claim 1 comprising.
  7. 熱伝導材としてピッチ系炭素繊維フィラー100重量部に対して、1〜50重量部のマグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、及び黒鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の導電性フィラーを含む請求項6に記載の熱伝導性塗料。 The pitch-based carbon fiber filler 100 parts by weight of thermally conductive material, magnesium 1-50 parts by weight, of gold, silver, copper, aluminum, iron, and at least one conductive filler selected from the group consisting of graphite thermally conductive paint according to claim 6 including.
  8. マトリクスとして、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含む請求項1〜7のいずれかに記載の熱伝導性塗料。 As the matrix, silicone resins, acrylic resins, vinyl acetate resins, and styrene - thermally conductive paint according to claim 1 comprising at least one resin selected from the group consisting of butadiene copolymers.
  9. 熱伝導材としてのピッチ系炭素繊維フィラーを溶剤に浸漬せしめる工程と、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂からなるマトリクスとを混合して混合物を得る工程と、次いで前記溶剤と同一又は異なる溶剤により前記混合物を希釈する工程とを含む熱伝導性塗料の製造方法。 A step of soaking the pitch-based carbon fiber filler as a heat-conductive material in a solvent, a silicone resin, an acrylic resin, vinyl acetate resin, and styrene - a matrix comprising at least one resin selected from the group consisting of butadiene copolymer obtaining a mixed to the mixture, followed by the production method of the thermally conductive coating material comprising the step of diluting the mixture by the solvent the same or different solvents.
  10. 熱伝導材としてのピッチ系炭素繊維フィラーと、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、石英、及び水酸化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機フィラーとを溶剤に浸漬せしめる工程と、前記ピッチ系炭素繊維フィラーと前記無機フィラーとからなる浸漬物と、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂からなるマトリクスとを混合して混合物を得る工程と、次いで前記溶剤と同一又は異なる溶剤により前記混合物を希釈する工程とを含む熱伝導性塗料の製造方法。 A pitch-based carbon fiber filler as a heat conductive material, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, and at least one inorganic filler selected from the group consisting of boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxynitride, quartz and aluminum hydroxide a step of immersing the solvent, and immersion composed of said pitch-based carbon fiber filler and the inorganic filler, a silicone resin, an acrylic resin, vinyl acetate resin, and styrene - at least 1 selected from the group consisting of butadiene copolymer process and then the production method of the thermally conductive coating material comprising the step of diluting the mixture by the solvent the same or different solvents to obtain a mixture by mixing a matrix of species of resin.
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