JP2009108118A - Pitch-based carbon short fiber filler and molded product using it - Google Patents

Pitch-based carbon short fiber filler and molded product using it Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pitch-based carbon short fiber filler with high thermal conductivity and high moldability and a composite molding material. <P>SOLUTION: In the pitch-based carbon short fiber filler, a graphene sheet is closed at a filler end face when observed by a transmission electron microscope, while a surface observed by a scanning electron microscope is substantially flat, and the number average fiber length is 80 to 500 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピッチ系炭素短繊維を原料に用いた熱伝導性フィラーに関わるものである。更に詳しくは、平均繊維径及びその分布、平均繊維長及びその分布、表面及び端面の形状を制御したピッチ系炭素短繊維フィラーに関わるものであり、これを用いた複合成形体は、電子部品の放熱部材や熱交換器、電磁波遮蔽に好適に使用される。   The present invention relates to a thermally conductive filler using pitch-based carbon short fibers as a raw material. More specifically, it relates to pitch-based carbon short fiber fillers whose average fiber diameter and distribution, average fiber length and distribution, and surface and end face shapes are controlled. It is suitably used for heat dissipation members, heat exchangers, and electromagnetic wave shielding.

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、スポーツ・レジャー用途などに広く用いられている。   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 fibers are widely used in aerospace applications, construction / civil engineering applications, sports / leisure applications, etc., taking advantage of their extremely high strength and elastic modulus compared to ordinary synthetic polymers.

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問題になっている。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、いわゆるサーマルマネジメントを達成する必要がある。   In recent years, while an efficient use method of energy typified by energy saving has been attracting attention, heat generation due to Joule heat in high-speed CPUs and electronic circuits has become a problem. In order to solve these problems, it is necessary to achieve so-called thermal management in which heat is efficiently processed.

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。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。このフォノンは、結晶格子が発達している材料において良く伝達する。実際は、市販のPAN系炭素繊維の熱伝導率は通常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い難い。これに対して、ピッチ系炭素繊維は黒鉛化性が高いために結晶格子が良く発達し、PAN系炭素繊維に比べて高熱伝導率を達成しやすいと認識されている。   Carbon fibers are said to have higher thermal conductivity and better heat dissipation than ordinary synthetic polymers. Carbon materials such as carbon fibers are said to achieve high thermal conductivity by phonon movement. This phonon is transmitted well in materials where the crystal lattice is developed. Actually, the thermal conductivity of commercially available PAN-based carbon fibers is usually smaller than 200 W / (m · K), and is not necessarily suitable from the viewpoint of thermal management. On the other hand, it is recognized that pitch-based carbon fibers have high graphitization properties, so that the crystal lattice is well developed, and it is easy to achieve high thermal conductivity compared to PAN-based carbon fibers.

炭素繊維以外に熱伝導性が優れた物質として、酸化アルミニウムや窒化ホウ素、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、シリカ、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、金属水酸化物などが知られている。しかし、金属材料系の充填材の多くは比重が高く複合材としたときに重量が大きくなってしまう。炭素繊維は比重が小さく金属材料系の充填材と同じ体積で添加した場合、複合材の重量を軽くできるというメリットがあるのみならず、その形状が繊維状であることより、カーボンブラックを使用したときの様な粉落ちが起こり難く、更には複合材の補強硬化を示すというメリットもある。   In addition to carbon fiber, materials with excellent thermal conductivity include metal oxides such as aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, silicon carbide, silica, aluminum hydroxide, metal nitride, metal carbide, metal Hydroxides are known. However, many of the metal-based fillers have a high specific gravity and become heavy when used as a composite material. When carbon fiber is added in the same volume as the metallic material filler with a small specific gravity, it not only has the advantage of reducing the weight of the composite material, but also uses carbon black because its shape is fibrous. There is also an advantage that the powder fall-off is unlikely to occur, and the composite material is reinforced and hardened.

次にサーマルマネジメントに用いる複合材の特徴について考察する。複合材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。   Next, the characteristics of the composite material used for thermal management are discussed. In order for the composite material to achieve sufficient heat conduction, the filler mainly responsible for heat conduction needs 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、効果的に熱を伝達させるために、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。   Under such circumstances, in order to effectively transfer heat, studies have been made to give a filler 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.

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。   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.

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、平均繊維径及びその分散、平均繊維長及びその分布、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本発明に到達した。   In order to improve the thermal conductivity and reduce the specific gravity in the final molded body, the present inventors have used pitch-based carbon short fibers having high thermal conductivity as the thermal conductive material, the average fiber diameter and The inventors have found that this can be achieved by paying attention to the dispersion, the average fiber length and distribution thereof, the surface shape, and the fine structure, appropriately controlling the dispersion, and the present invention.

即ち、本発明の目的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るピッチ系炭素短繊維フィラーであり、平均繊維長が80μm以上500μm以下であることをピッチ系炭素短繊維フィラーによって達成することができる。   That is, an object of the present invention is a pitch-based carbon short fiber filler in which a graphene sheet is closed in observation of a filler end surface with a transmission electron microscope, a surface observed with a scanning electron microscope is substantially flat, and an average fiber length Is 80 μm or more and 500 μm or less can be achieved by the 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3〜200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。
Furthermore, the objective of this invention provides the composition which consists of the said pitch-type carbon short fiber filler, a thermoplastic resin, and / or a thermosetting resin, and contains 3-200 said filler with respect to 100 volume parts of resin. There is.
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、特定の形状を有し、さらにサイズが制御されていることにより、高い耐湿熱性を有し、マトリクス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。当該複合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。   The pitch-based carbon short fiber filler of the present invention has a specific shape and is controlled in size, so that it has a high heat and moisture resistance, suppresses an increase in the viscosity of the matrix, and combines a high thermal conductivity. It can be applied to a molded body, and a composite molding material having good moldability and high thermal conductivity can be obtained. The composite molded body 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.

以下に、本発明の実施の形態について順次説明する。
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濃度を低減することができ、例えば、縮合系ポリマーの様に加水分解の影響を受ける様な樹脂と複合化する際に、耐加水分解性が向上するという点から好ましい。また、黒鉛化の際炭素繊維の収縮により立て割れが発生しやすくなるが、端面が閉じているとこれを抑制するため、複合成形体としたとき機械強度が低下するのを抑制する。特に、本発明のように、繊維長が1mmよりも短いフィラーにおいては、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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be sequentially described.
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 shape do not occur, so the concentration of impurities such as water can be reduced, For example, it is preferable from the viewpoint that hydrolysis resistance is improved when it is combined with a resin that is affected by hydrolysis, such as a condensation polymer. In addition, when the graphitization is performed, vertical cracking is likely to occur due to the shrinkage of the carbon fibers. However, when the end face is closed, this is suppressed, so that a reduction in mechanical strength when the composite molded body is obtained is suppressed. In particular, in the filler having a fiber length shorter than 1 mm as in the present invention, the structure in which the graphene sheet is closed is particularly preferable because the ratio of the end face to the filler surface area is high.

なお、グラフェンシートが閉じているとは、炭素繊維を構成するグラフェンシートそのものの端部が炭素繊維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、湾曲部分が炭素繊維端部に露出している状態である。   Note that the graphene sheet is closed means that the end of the graphene sheet itself constituting the carbon fiber is not exposed at the end of the carbon fiber, the graphite layer is curved in a substantially U shape, and the curved portion is the end of the carbon fiber. It is in the state exposed to the part.

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表面に有しないことを意味し、フィラーの表面に激しい凹凸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、表面凹凸はできるだけ小さい状態が望ましい。実質的に平滑であることを定義するのに特に制限は無いが、具体的には走査型電子顕微鏡での観察において、視野中(倍率1000)に凹凸が10箇所以下であれば含まれていてもよいことを意味する。   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 does not have severe unevenness like a fibril structure, and when there is intense unevenness on the surface of the filler, the surface area of the filler is reduced during kneading with the matrix resin. It causes an increase in viscosity accompanying the increase and deteriorates moldability. Therefore, it is desirable that the surface unevenness is as small as possible. Although there is no particular limitation on defining it as being substantially smooth, specifically, in observation with a scanning electron microscope, it is included if there are 10 or less irregularities in the field of view (magnification 1000). Means good.

観察表面を平滑なピッチ系炭素短繊維フィラーは、後で詳述するが炭素繊維フィラーを粉砕後に黒鉛化することにより得ることができる。黒鉛後に粉砕すると、ピッチ系炭素短繊維フィラーの凹凸が多くなり、走査型電子顕微鏡での観察表面に凹凸が観察される。   The pitch-based carbon short fiber filler having a smooth observation surface can be obtained by graphitizing the carbon fiber filler after pulverization, as will be described in detail later. When pulverized after graphite, the pitch-based carbon short fiber filler has more irregularities, and the irregularities are observed on the observation surface with a scanning electron microscope.

本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは、平均繊維長が80μm以上500μm以下である。平均繊維長が80μmを下回ると、複合材内部でのピッチ系炭素繊維フィラー同士のネットワークが十分に形成できず、高い熱伝導率を発揮するにはフィラーの充填量を増やす必要がある。一方、平均繊維長が500mmを超えると繊維の交絡が著しく増大し、樹脂と混合した際に粘度が非常に大きくなりハンドリングが困難になる。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。   The pitch-based carbon short fiber filler of the present invention has an average fiber length of 80 μm or more and 500 μm or less. When the average fiber length is less than 80 μm, a network of pitch-based carbon fiber fillers inside the composite material cannot be sufficiently formed, and it is necessary to increase the filler filling amount in order to exhibit high thermal conductivity. On the other hand, when the average fiber length exceeds 500 mm, the entanglement of the fibers remarkably increases, and when mixed with the resin, the viscosity becomes very large and handling becomes difficult. 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繊維フィラーの光学顕微鏡で観測した平均繊維径は2〜20μmであることが好ましい。2μm未満の場合には、単位重量当りの炭素繊維の本数が多くなり、比表面積が大きくなる。結果、マトリックスと混合した時の粘度が高くなり、ピッチ系炭素繊維フィラーの多量の添加が困難になる。平均繊維径が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こったりするところが発生する。より好ましくは5〜15μmであり、さらに好ましくは6〜12μmである。   The average fiber diameter of the pitch-based carbon fiber filler of the present invention observed with an optical microscope is preferably 2 to 20 μm. When the thickness is less than 2 μm, the number of carbon fibers per unit weight increases and the specific surface area increases. As a result, the viscosity when mixed with the matrix becomes high, and it becomes difficult to add a large amount of pitch-based carbon fiber filler. When the average fiber diameter exceeds 20 μm, unevenness in the infusibilization process becomes large, and a portion where fusion occurs partially occurs. More preferably, it is 5-15 micrometers, More preferably, it is 6-12 micrometers.

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。CV値が5を下回ることは工程上あり得ない。また、CV値が20を超えると、不融化でトラブルを起こす直径が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。   In addition, it is preferable that the CV value calculated | required as a percentage of fiber diameter dispersion | distribution with respect to an average fiber diameter is 5-20. It is impossible in the process that the CV value is less than 5. On the other hand, when the CV value exceeds 20, there is a high possibility that fibers having a diameter of 20 μm or more causing troubles due to infusibilization will increase, which is not preferable from the viewpoint of productivity.

本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは、目開き53μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が30〜60%、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が10〜29%であることが好ましい。目開き53μmのメッシュのふるい上に残る炭素短繊維フィラーは、マトリックスを好適に形成し、熱伝導に有効に作用する。また、100μmのメッシュのふるい上に残る炭素繊維は、かさ密度が高いためマトリックス内で交絡することで空隙を形成する。この空隙に、53μmのメッシュの下に残る短い炭素繊維が入ることで、マトリックス内での炭素繊維の充填状態が好適になる。本条件を好適に満足するのが、53μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が30〜60%、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が10〜29%である。上記の平均繊維長、メッシュの上に残存する割合は粉砕条件及び分級条件を制御することにより、制御できる。   When the pitch-based carbon short fiber filler of the present invention is classified with a sieve having a mesh size of 53 μm, the proportion remaining on the sieve is 30 to 60%, and when classified with a sieve having a mesh size of 100 μm, The remaining ratio is preferably 10 to 29%. The carbon short fiber filler remaining on the mesh sieve having a mesh size of 53 μm suitably forms a matrix and effectively acts on heat conduction. Moreover, since the carbon fiber remaining on the 100 μm mesh sieve has a high bulk density, it is entangled in the matrix to form voids. When the short carbon fibers remaining under the 53 μm mesh enter the voids, the filling state of the carbon fibers in the matrix becomes suitable. This condition is preferably satisfied when the classification is performed with a 53 μm mesh sieve and the ratio remaining on the sieve is 30 to 60%. When the classification is performed with a mesh sieve having an opening of 100 μm, the ratio remaining on the sieve Is 10 to 29%. The average fiber length and the ratio remaining on the mesh can be controlled by controlling the pulverization conditions and the classification conditions.

具体的な制御方法としては、粉砕後にふるいやメッシュを用いて短い繊維長または、長い繊維長のピッチ系炭素短繊維フィラーを除去することである。また粉砕の強度、例えばカッターの刃の回転数、ボールミルの回転数などを制御することで、繊維長の分布を制御でき、これとふるいやメッシュによる制御を組み合わせることで、ふるい上の割合をより精密に制御できる。   A specific control method is to remove a short fiber length or a pitch-based carbon short fiber filler having a long fiber length using a sieve or a mesh after pulverization. The fiber length distribution can be controlled by controlling the crushing strength, for example, the rotation speed of the cutter blade, the rotation speed of the ball mill, etc. It can be controlled precisely.

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、1.8〜2.3g/ccの範囲のものが好ましい。より好ましくは、1.9〜2.3g/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300W/(m・K)以上であり、より好ましくは、400W/(m・K)以上である。   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 1.8 to 2.3 g / cc. More preferably, it is 1.9 to 2.3 g / cc. Further, the thermal conductivity in the fiber axis direction of the pitch-based carbon short fiber filler is 300 W / (m · K) or more, and more 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た。結晶子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 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 a diffraction line from the (002) plane, and the crystallite size in the growth direction of the hexagonal mesh plane is obtained using a diffraction line from the (110) plane, respectively. It was. The reason why the crystallite size is important is that heat conduction is mainly performed by phonons, and it is the crystals that generate phonons.

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繊維フィラーの原料としては、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、すなわちメソフェーズピッチが好ましい。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ため、炭素繊維の熱伝導性を向上させる上で特に好ましいためである。   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 the pitch-based carbon fiber filler 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. This is because the mesophase pitch is particularly preferable for improving the thermal conductivity of the carbon fiber because the degree of graphitization is easily improved when the graphitization treatment is performed.

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。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。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。   The softening point of the optically anisotropic pitch serving as the raw material pitch can be determined by the Mettler method, and is preferably 250 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. When the softening point is lower than 250 ° C., fusion between fibers and large heat shrinkage occur during infusibilization. On the other hand, when the temperature is higher than 350 ° C., thermal decomposition of the pitch occurs and it becomes difficult to form a yarn.

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。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。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。   The optically anisotropic pitch can be fiberized by melt spinning after being melted and discharged from a nozzle and cooled. Specific examples of the spinning method include a normal spinning method in which a pitch discharged from a die is drawn by a winder, a melt blow method using hot air as an atomizing source, and a centrifugal spinning method in which a pitch is drawn using centrifugal force. Among these, the melt blow method is preferably used for reasons such as control of the radius of curvature and 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。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グラフェンシート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、メルトブロー法を例にとって、各工程の好ましい態様について説明する。   The optically anisotropic pitch is melt-spun, then infusibilized, fired, pulverized as necessary, and finally graphitized to obtain a pitch-based carbon fiber filler. 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 graphene sheet observed by a transmission electron microscope is closed. Such pitch-based carbon short fiber filler is subjected to graphitization after milling. It can preferably be obtained by carrying out. Hereinafter, preferred embodiments of the respective steps will be described by taking the melt blow method as an example.

紡糸時の温度は、光学異方性ピッチの粘度が3〜25Pa・S(30〜250ポイズ)の範囲にある温度であることが望ましい。更に好ましくは5〜20Pa・S(50〜200ポイズ)の範囲にある温度である。紡糸ノズルは、導入角αが10〜90°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。紡糸条件がこの範囲にある時、光学異方性ピッチにかかるせん断力が、芳香環をある程度配列させることできる。紡糸条件がこの条件から外れる時、例えば、粘度がより大きい、もしくは導入角がより小さい、もしくはL/Dがより大きい時などせん断力がより強くかかる条件では、配列が進みすぎて黒鉛化した際に、炭素繊維が割れやすくなる。逆に粘度がより小さい、もしくは導入角がより大きい、もしくはL/Dがより小さいなどせん断力がより小さいなどせん断力が小さくかかる条件では、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。   The spinning temperature is preferably such that the viscosity of the optically anisotropic pitch is in the range of 3 to 25 Pa · S (30 to 250 poise). The temperature is more preferably in the range of 5 to 20 Pa · S (50 to 200 poise). As the spinning nozzle, a nozzle having an introduction angle α of 10 to 90 ° and a ratio L / D of the discharge port length L to the discharge port diameter D of 6 to 20 is preferably used. When the spinning conditions are within this range, the shearing force applied to the optically anisotropic pitch can arrange the aromatic rings to some extent. When the spinning condition deviates from this condition, for example, when the shearing force is stronger, such as when the viscosity is larger, the introduction angle is smaller, or the L / D is larger, the alignment is too advanced and graphitization occurs. In addition, the carbon fiber is easily broken. On the contrary, under conditions where the shearing force is small, such as the viscosity is smaller, the introduction angle is larger, or the L / D is smaller, and the shearing force is small, the aromatic rings are not arranged so much. The degree of graphitization does not improve so much and high thermal conductivity cannot be obtained.

ノズル孔から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。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好ましい。   The pitch fibers drawn out from the nozzle holes are shortened by blowing a gas having a linear velocity of 100 to 10,000 m per minute heated to 100 to 350 ° 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3次元ランダムマットとなる。
3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。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。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においても反映されるようになる。
Pitch fibers are collected on a wire mesh belt to form a continuous mat, and further cross-wrapped to form a three-dimensional random mat.
The three-dimensional random mat refers to a mat in which pitch fibers are entangled three-dimensionally in addition to being cross-wrapped. This entanglement is achieved in a cylinder called chimney while reaching the wire mesh belt from the nozzle. Since the linear fibers are entangled three-dimensionally, the characteristics of the fibers that normally exhibit only one-dimensional behavior are reflected in the three-dimensional.

このようにして得られたピッチ繊維よりなる3次元ランダムマットは、公知の方法で不融化する。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て200〜350℃で達成される。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。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、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事が一般的である。   The three-dimensional random mat made of pitch fibers thus obtained is infusible by a known method. Infusibilization is achieved at 200 to 350 ° C. using air or a gas obtained by adding ozone, nitrogen dioxide, nitrogen, oxygen, iodine, bromine to air. Considering safety and convenience, it is preferable to carry out in the air. The infusibilized pitch fiber is fired at 600-1500 ° C. in vacuum or in an inert gas such as nitrogen, argon, krypton, and then graphitized at 2000-3500 ° C. In many cases, the graphitization is performed in low-cost nitrogen, and graphitization is generally performed by changing the type of the inert gas according to the type of furnace used.

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。粉砕は公知の方法によって行うことができる。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。ミリングを効率よく行うためには、ブレードを取付けたロータを高速に回転させることにより、繊維軸に対して直角方向に繊維を寸断する方法が適切である。   After infusibilization or firing, the obtained fiber is pulverized as necessary. The pulverization can be performed by a known method. Specifically, a cutter, a ball mill, a jet mill, a crusher, or the like can be used. In order to perform milling efficiently, a method of cutting fibers in a direction perpendicular to the fiber axis by rotating a rotor to which blades are attached at high speed is appropriate.

粉砕条件及び分級条件の具体的な制御については上述のとおり、粉砕後にふるいやメッシュを用いて短い繊維長または、長い繊維長のピッチ系炭素短繊維フィラーを除去することで可能である。また粉砕の強度、例えばカッターの刃の回転数、ボールミルの回転数などを制御することで、繊維長の分布を制御でき、これとふるいやメッシュによる制御を組み合わせることで、ふるい上の割合をより精密に制御できる。   As described above, the specific control of the pulverization conditions and the classification conditions can be performed by removing the short fiber length or the long fiber length pitch-based carbon short fiber filler using a sieve or a mesh after the pulverization. The fiber length distribution can be controlled by controlling the crushing strength, for example, the rotation speed of the cutter blade, the rotation speed of the ball mill, etc. It can be controlled precisely.

上記のミリング処理、篩分けを終えた繊維を2300〜3500℃に加熱し黒鉛化して最終的なピッチ系炭素短繊維とする。黒鉛化は、アチソン炉等にて外部からの物理的、化学的作用を遮断できる雰囲気下で実施される。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。より好ましくは2300〜3500℃である。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。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。   The above-mentioned milled and sieved fibers are heated to 2300-3500 ° C. and graphitized to obtain the final pitch-based carbon short fibers. Graphitization is carried out in an atmosphere capable of blocking external physical and chemical effects in an Atchison furnace or the like. The graphitization temperature is preferably 2000 to 3500 ° C. in order to increase the thermal conductivity of the carbon fiber. More preferably, it is 2300-3500 degreeC. It is preferable to put it in a graphite crucible at the time of graphitization because the physical and chemical action from the outside can be blocked. The graphite crucible is not limited in size and shape as long as the above-described carbon fiber can be put in a desired amount, but the oxidizing gas in the furnace during graphitization or cooling, or In order to prevent damage to the carbon fiber due to reaction with water vapor, a highly airtight one with a lid can be suitably used.

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100重量部に対し0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜2.5重量部添着させてもよい。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 subjected to a surface treatment, and then a sizing agent may be added to 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 2.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the filler. 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.

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3〜200体積部を添加させる。3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、200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。   A composition in which a pitch-based carbon short fiber filler and a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin are mixed is also included. At this time, the pitch-based carbon short fiber filler is added in an amount of 3 to 200 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the resin. When the addition amount is less than 3 parts by volume, it is difficult to ensure sufficient thermal conductivity. On the other hand, it is often difficult to add more than 200 volume parts 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、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。   In addition, examples of the thermosetting resin include epoxies, acrylics, urethanes, silicones, phenols, imides, thermosetting modified PPEs, thermosetting PPEs, and the like. Even if it uses, you may use in combination of 2 or more types as appropriate.

本発明の複合材料及び複合成形体は、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 composite material and composite molded body of the present invention are 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-revolution A mixing device or a kneading device such as an agitator of the type is preferably used. The composite molded body can be molded by a molding method such as an injection molding method, a press molding method, a calendar molding method, a roll molding method, an extrusion molding method, a casting molding method, or a blow molding method. 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.

また、本発明の複合材料及び複合成形体において炭素繊維以外の熱伝導性フィラーも必要に応じて使用する事もできる。具体的にはシリカ、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、銀、金、銅、アルミニウムなどの金属もしくは合金、グラファイト、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。   Further, in the composite material and composite molded body of the present invention, a heat conductive filler other than carbon fibers can be used as necessary. Specifically, metal oxides such as silica, aluminum oxide, magnesium oxide and zinc oxide, metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, metal nitrides such as boron nitride and aluminum nitride, silver, gold and copper And metals or alloys such as aluminum, carbon materials such as graphite, expanded graphite, and diamond.

本発明の組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、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、硼酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状充填材、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、セラミックビーズ、炭化珪素およびシリカなどの非繊維状充填材が挙げられ、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。   In the composition of the present invention, glass fiber, potassium titanate whisker, zinc oxide whisker, aluminum borate whisker, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, ceramic fiber, asbestos fiber, as long as the effects of the present invention are not impaired. Fibrous filler such as stone fiber, metal fiber, wollastonite, zeolite, sericite, kaolin, mica, clay, pyrophyllite, bentonite, asbestos, talc, alumina silicate, etc., calcium carbonate, magnesium carbonate, Non-fibrous fillers such as carbonates such as dolomite, sulfates such as calcium sulfate and barium sulfate, glass beads, glass flakes, ceramic beads, silicon carbide and silica, which may be hollow, Can use two or more of these together It is a function.

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、電子部品用放熱板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帯の電波遮蔽用部材として好適に用いることができる。   The composition of the present invention can be used as a heat sink 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 can be utilized, and can be suitably used particularly as a radio wave shielding member 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。
(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メッシュ上に残る割合は、100gの炭素繊維を目開き100μm、目開き53μmのメッシュで振盪機(タナカテック製、R−1)で篩い分けし、篩い分け後得られた炭素繊維の質量を測定することで求めた。
(4)ピッチ系炭素短繊維フィラーの真密度は、JIS R7601に記載の密度勾配管法にて測定した。
(5)結晶サイズは、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。
(6)ピッチ系炭素繊維の熱伝導率は、電気比抵抗を粉砕工程以外を同じ条件で作製した、黒鉛化後ピッチ系炭素繊維の両端の距離が1cmになるように銀ペーストを用いて固定し、両端の電気抵抗をテスターで20本測定し、ピッチ系炭素繊維の半径を用いて計算して求め、熱伝導率と電気抵抗の下記関係式(特許第3648865号参考)から計算により求めた。
K=1272.4/ER−49.4
(Kは炭素繊維の熱伝導率W/(m・K)、ERは炭素繊維の電気比抵抗μΩm)
(7)ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面は、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、グラフェンシートを確認した。
(8)ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面は走査型電子顕微鏡で1000倍の倍率で観察し、凹凸を確認した。
(9)平板状成形体の熱伝導率は、京都電子製QTM−500で測定した。
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
(1) The average fiber diameter and fiber diameter dispersion of the pitch-based carbon short fiber filler were determined by measuring 60 graphitized pitch-based carbon fiber fillers using a scale under an optical microscope according to JIS R7607. I asked for it.
(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) The proportion of the pitch-based carbon short fiber filler remaining on the mesh is 100 g of carbon fiber, sieved with a mesh having an opening of 100 μm and an opening of 53 μm with a shaker (manufactured by Tanaka Tech, R-1). It calculated | required by measuring the mass of the carbon fiber obtained afterwards.
(4) The true density of the pitch-based carbon short fiber filler was measured by a density gradient tube method described in JIS R7601.
(5) The crystal size is determined by X-ray diffraction, and the crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal network surface is determined using diffraction lines from the (002) plane, and the crystal derived from the growth direction of the hexagonal network surface. The child size was determined using diffraction lines from the (110) plane. In addition, the request was made in accordance with the Gakushin Law.
(6) The thermal conductivity of the pitch-based carbon fiber was fixed using silver paste so that the distance between both ends of the pitch-based carbon fiber after graphitization was 1 cm, which was produced under the same conditions except for the electrical resistivity. Then, 20 electrical resistances at both ends were measured with a tester, calculated using the radius of the pitch-based carbon fiber, and calculated from the following relational expression (refer to Japanese Patent No. 3648865) of thermal conductivity and electrical resistance. .
K = 1272.4 / ER-49.4
(K is the thermal conductivity of carbon fiber W / (m · K), ER is the electrical resistivity of carbon fiber μΩm)
(7) The end face of the pitch-based carbon short fiber filler was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times, magnified on a photograph at 4 million times, and a graphene sheet was confirmed.
(8) The surface of the pitch-based carbon short fiber filler was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1000 times, and irregularities were confirmed.
(9) The thermal conductivity of the flat molded body was measured with QTM-500 manufactured by Kyoto Electronics.

[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283℃であった。直径0.2mmφの孔のキャップを使用し、スリットから加熱空気を毎分5000m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14.5μmのピッチ系短繊維を作製した。この時の紡糸温度は325℃であり、溶融粘度は18.5Pa・S(185poise)であった。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320g/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 283 ° C. Using a hole cap having a diameter of 0.2 mmφ, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 5000 m / min, and the melt pitch was pulled to produce pitch-based short fibers having an average fiber diameter of 14.5 μm. The spinning temperature at this time was 325 ° C., and the melt viscosity was 18.5 Pa · S (185 poise). The spun short fibers were collected on a belt to form a mat, and then a web made of pitch-based short fibers having a basis weight of 320 g / m 2 by cross wrapping.

このウェブを空気中で175℃から310℃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、カッター(ターボ工業製)で800rpmで粉砕し、目開き1mmのふるいで分級したものを3000℃で黒鉛化した。黒鉛化後のピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維径は9.7μm、繊維径分散の平均繊維径に対する百分率は10%であった。平均繊維長は平均で150μmであり、目開き53μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が45%、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が24%であった。真密度は、2.15g/ccであった。   The web was infusibilized by raising the temperature from 175 ° C. to 310 ° C. in air at an average temperature increase rate of 4 ° C./min. The infusible web was fired at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere, milled, pulverized with a cutter (manufactured by Turbo Kogyo) at 800 rpm, and classified with a sieve having an opening of 1 mm and graphitized at 3000 ° C. The average fiber diameter of the pitch-based carbon short fiber filler after graphitization was 9.7 μm, and the percentage of the fiber diameter dispersion to the average fiber diameter was 10%. The average fiber length is 150 μm on average. When classified with a sieve having a mesh size of 53 μm, the ratio remaining on the sieve is 45%. When classified with a sieve having a mesh size of 100 μm, the ratio remaining on the sieve Was 24%. The true density was 2.15 g / cc.

ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面は透過型顕微鏡の観察によりグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、表面は走査型電子顕微鏡の観察により、凹凸は1個であり実質的に平滑であった。
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、77nmであった。
ピッチ系炭素繊維の電気抵抗は1.6μΩmであり、熱伝導率は750W/(m・K)であった。
It was confirmed that the graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler by observation with a transmission microscope. Moreover, the surface was substantially smooth with one unevenness | corrugation by observation with the scanning electron microscope.
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 77 nm.
The electric resistance of the pitch-based carbon fiber was 1.6 μΩm, and the thermal conductivity was 750 W / (m · K).

[実施例2]
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283℃であった。直径0.2mmφの孔のキャップを使用し、スリットから加熱空気を毎分6000m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11μmのピッチ系短繊維を作製した。この時の紡糸温度は320℃であり、溶融粘度は21.0Pa・S(210poise)であった。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280g/mのピッチ系短繊維からなるウェブとした。
[Example 2]
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 283 ° C. Using a hole cap with a diameter of 0.2 mmφ, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 6000 m / min, and the melt pitch was pulled to produce pitch short fibers having an average fiber diameter of 11 μm. The spinning temperature at this time was 320 ° C., and the melt viscosity was 21.0 Pa · S (210 poise). The spun short fibers were collected on a belt to form a mat, and then a web made of pitch-based short fibers having a basis weight of 280 g / m 2 by cross wrapping.

このウェブを空気中で175℃から280℃まで平均昇温速度3℃/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、カッター(ターボ工業製)で700rpmで粉砕し、目開き1mmのふるいで分級したものを3000℃で黒鉛化した。黒鉛化後のピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維径は8.1μm、繊維径分散の平均繊維径に対する百分率は13%であった。平均繊維長は平均で135μmであり、目開き53μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が37%、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が16%であった。真密度は、2.15g/ccであった。   The web was infusibilized by raising the temperature in the air from 175 ° C. to 280 ° C. at an average heating rate of 3 ° C./min. The infusibilized web was fired at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere, milled, pulverized with a cutter (manufactured by Turbo Kogyo) at 700 rpm, and classified with a sieve having an opening of 1 mm and graphitized at 3000 ° C. The average fiber diameter of the pitch-based carbon short fiber filler after graphitization was 8.1 μm, and the percentage of the fiber diameter dispersion to the average fiber diameter was 13%. The average fiber length is 135 μm on average. When classified with a sieve having a mesh size of 53 μm, the ratio remaining on the sieve is 37%. When classified with a sieve having a mesh size of 100 μm, the ratio remaining on the sieve Was 16%. The true density was 2.15 g / cc.

ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面は透過型顕微鏡の観察によりグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、表面は走査型電子顕微鏡の観察により、凹凸は1個であり実質的に平滑であった。
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、39nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、84nmであった。
ピッチ系炭素繊維の電気抵抗は1.6μΩmであり、熱伝導率は750W/(m・K)であった。
It was confirmed that the graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler by observation with a transmission microscope. Moreover, the surface was substantially smooth with one unevenness | corrugation by observation with the scanning electron microscope.
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 39 nm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 84 nm.
The electric resistance of the pitch-based carbon fiber was 1.6 μΩm, and the thermal conductivity was 750 W / (m · K).

[実施例3]
実施例1において、カッターの回転数を900rpmに変更したこと以外は同様の方法でピッチ系炭素短繊維フィラーを作成した。
黒鉛化後のピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維径は9.7μm、繊維径分散の平均繊維径に対する百分率は11%であった。平均繊維長は平均で130μmであり、目開き53μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が35%、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が18%であった。真密度は、2.15g/ccであった。
[Example 3]
In Example 1, a pitch-based carbon short fiber filler was prepared in the same manner except that the rotation speed of the cutter was changed to 900 rpm.
The average fiber diameter of the pitch-based carbon short fiber filler after graphitization was 9.7 μm, and the percentage of the fiber diameter dispersion to the average fiber diameter was 11%. The average fiber length is 130 μm on average, the proportion remaining on the sieve is 35% when classified with a sieve having a mesh size of 53 μm, and the ratio remaining on the sieve when classified with a mesh sieve having an aperture of 100 μm Was 18%. The true density was 2.15 g / cc.

ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面は透過型顕微鏡の観察によりグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、表面は走査型電子顕微鏡の観察により、凹凸は1個であり実質的に平滑であった。
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、37nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、77nmであった。
ピッチ系炭素繊維の電気抵抗は1.6μΩmであり、熱伝導率は750W/(m・K)であった。
It was confirmed that the graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler by observation with a transmission microscope. Moreover, the surface was substantially smooth with one unevenness | corrugation by observation with the scanning electron microscope.
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 37 nm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 77 nm.
The electric resistance of the pitch-based carbon fiber was 1.6 μΩm, and the thermal conductivity was 750 W / (m · K).

[比較例1]
実施例1において粉砕工程を焼成後から黒鉛化後に変更したことこと以外は同様の方法で、ピッチ系炭素繊維フィラーを作製した。
黒鉛化後のピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維径は9.7μm、繊維径分散の平均繊維径に対する百分率は11%であった。平均繊維長は平均で140μmであり、目開き53μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が41%、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が19%であった。真密度は、2.15g/ccであった。
[Comparative Example 1]
A pitch-based carbon fiber filler was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pulverization step was changed after firing to graphitization.
The average fiber diameter of the pitch-based carbon short fiber filler after graphitization was 9.7 μm, and the percentage of the fiber diameter dispersion to the average fiber diameter was 11%. The average fiber length is 140 μm on average. When classified with a sieve having a mesh size of 53 μm, the percentage remaining on the sieve is 41%, and when classified with a sieve having a mesh size of 100 μm, the ratio remaining on the sieve Was 19%. 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、表面は走査型電子顕微鏡の観察により、凹凸は16個であり実質的に平滑でなかった。   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 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 was 16 uneven as observed by a scanning electron microscope, and was not substantially 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、37nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶子サイズは、77nmであった。
ピッチ系炭素繊維の電気抵抗は1.6μΩmであり、熱伝導率は750W/(m・K)であった。
The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 37 nm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 77 nm.
The electric resistance of the pitch-based carbon fiber was 1.6 μΩm, and the thermal conductivity was 750 W / (m · K).

[実施例4]
ポリカーボネート樹脂(帝人化成製L−1225WP)100体積部に対し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラー60体積部で二軸混練機(栗本鉄工所製)にて混練し、マスターチップとした。このチップを射出成形機(名機製作所製M−50B)で、厚み2mmの平板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、2.5W/(m・K)であった。温度80℃、湿度90%で500時間保持したところ、複合材料を手で折ることはできなかった。
[Example 4]
For 100 parts by volume of polycarbonate resin (Teijin Kasei L-1225WP), 60 parts by volume of the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 was kneaded with a biaxial kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works), did. This chip was obtained by an injection molding machine (M-50B manufactured by Meiki Seisakusho) to obtain a 2 mm-thick flat plate composite molded body. When the thermal conductivity of this composite molded body was measured, it was 2.5 W / (m · K). When kept at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90% for 500 hours, the composite material could not be folded by hand.

[実施例5]
ポリブチレンテレフタレート樹脂(ポリプラスチクス製202)100体積部に対し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラー80体積部で二軸混練機(栗本鉄工所製)にて混練し、マスターチップとした。このチップを射出成形機(名機製作所製M−50B)で、厚み2mmの平板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、3.2W/(m・K)であった。温度80℃、湿度90%で500時間保持したところ、複合材料を手で折ることはできなかった。
[Example 5]
Kneading with 100 parts by volume of polybutylene terephthalate resin (202 made of polyplastics) with 80 parts by volume of the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 using a biaxial kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works), a master chip It was. This chip was obtained by an injection molding machine (M-50B manufactured by Meiki Seisakusho) to obtain a 2 mm-thick flat plate composite molded body. The thermal conductivity of this composite molded body was measured and found to be 3.2 W / (m · K). When kept at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90% for 500 hours, the composite material could not be folded by hand.

[実施例6]
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)100体積部に対し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラー60体積部で二軸混練機(栗本鉄工所製)にて混練し、マスターチップとした。このチップを射出成形機(名機製作所製M−50B)で、厚み2mmの平板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、2.9W/(m・K)であった。温度80℃、湿度90%で500時間保持したところ、複合材料を手で折ることはできなかった。
[Example 6]
100 parts by volume of a polyphenylene sulfide resin (polyplastics 0220A9) was kneaded with 60 parts by volume of the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 with a biaxial kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works), did. This chip was obtained by an injection molding machine (M-50B manufactured by Meiki Seisakusho) to obtain a 2 mm-thick flat plate composite molded body. The thermal conductivity of the composite molded body was measured and found to be 2.9 W / (m · K). When kept at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90% for 500 hours, the composite material could not be folded by hand.

[実施例7]
ポリプロピレン樹脂(サンアロマー製PM900A)100体積部に対し、実施例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラー80体積部で二軸混練機(栗本鉄工所製)にて混練し、マスターチップとした。このチップを射出成形機(名機製作所製M−50B)で、厚み2mmの平板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、3.3W/(m・K)であった。温度80℃、湿度90%で500時間保持したところ、複合材料を手で折ることはできなかった。
[Example 7]
A master chip was prepared by kneading 100 parts by volume of polypropylene resin (PM900A manufactured by Sun Allomer) with 80 parts by volume of the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 1 using a biaxial kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works). This chip was obtained by an injection molding machine (M-50B manufactured by Meiki Seisakusho) to obtain a 2 mm-thick flat plate composite molded body. The thermal conductivity of the composite molded body was measured and found to be 3.3 W / (m · K). When kept at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90% for 500 hours, the composite material could not be folded by hand.

[実施例8]
シリコーン樹脂(東レダウシリコーン製SE−1740)100体積部に対し、実施例3で作製したピッチ系炭素短繊維フィラー100体積部で自公転攪拌器(シンキー製あわとり錬太郎AR−250)にて混練し、複合スラリーとした。このスラリーを1辺300mmの正方形の金枠に設置し、真空プレス機(北川精機製)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、11.2W/(m・K)であった。
[Example 8]
With 100 volume parts of silicone resin (Toray Dow Silicone SE-1740) by 100 volume parts of pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 3, with a revolving stirrer (Shinky Awatori Rentaro AR-250). It knead | mixed and it was set as the composite slurry. This slurry was placed in a square metal frame with a side of 300 mm, and was pressed with a vacuum press (manufactured by Kitagawa Seiki) to obtain a flat plate-like composite molded body having a thickness of 0.5 mm. The thermal conductivity of the composite molded body was measured and found to be 11.2 W / (m · K).

[実施例9]
エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン製エピコート871、エピキュア307)150体積部に対し、実施例3で作製したピッチ系炭素短繊維フィラー100体積部で自公転攪拌器(シンキー製あわとり錬太郎AR−250)にて混練し、複合スラリーとした。このスラリーを1辺300mmの正方形の金枠に設置し、真空プレス機(北川精機製)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、14.1W/(m・K)であった。
[Example 9]
With respect to 150 parts by volume of epoxy resin (Japan Epoxy Resin Epicoat 871, EpiCure 307), 100 revolutions of pitch-based carbon short fiber filler prepared in Example 3 was used as a self-revolving stirrer (Shinky Awatori Rentaro AR-250). Kneaded to obtain a composite slurry. This slurry was placed in a square metal frame with a side of 300 mm, and was pressed with a vacuum press (manufactured by Kitagawa Seiki) to obtain a flat plate-like composite molded body having a thickness of 0.5 mm. It was 14.1 W / (m * K) when the heat conductivity of this composite molded object was measured.

[比較例2]
ポリカーボネート樹脂(帝人化成製L−1225WP)100体積部に対し、比較例1で作製したピッチ系炭素短繊維フィラー60体積部で二軸混練機(栗本鉄工所製)にて混練し、マスターチップとした。このチップを射出成形機(名機製作所製M−50B)で、厚み2mmの平板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、1.3W/(m・K)であった。温度80℃、湿度90%で500時間保持したところ、複合材料は手で二つに折ることができ、耐加水分解性に劣ることを確認した。
[Comparative Example 2]
100 parts by volume of polycarbonate resin (L-1225WP manufactured by Teijin Kasei) is kneaded with a biaxial kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works) with 60 parts by volume of the pitch-based carbon short fiber filler prepared in Comparative Example 1, did. This chip was obtained by an injection molding machine (M-50B manufactured by Meiki Seisakusho) to obtain a 2 mm-thick flat plate composite molded body. The thermal conductivity of the composite molded body was measured and found to be 1.3 W / (m · K). When kept at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90% for 500 hours, it was confirmed that the composite material could be folded in half by hand and inferior in hydrolysis resistance.

本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーは、フィラーの表面状態、平均繊維長及びその分散、目開き53μmのメッシュのふるいで分級した際にふるい上に残る割合、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるいやメッシュによる分級によりふるい上に残る割合を制御することでこれを用いた複合材が高い熱伝導性を発現し、高い成形性を有することを可能にせしめている。これにより、高い放熱特性が要求される場所に用いることが可能になり、サーマルマネージメントを確実なものとする。   The pitch-based carbon short fiber filler of the present invention is classified by the surface state of the filler, the average fiber length and its dispersion, the proportion remaining on the sieve when classified with a mesh sieve having an opening of 53 μm, and the mesh sieve having an opening of 100 μm. In this case, by controlling the ratio remaining on the sieve by classification with a sieve or a mesh, the composite material using the same expresses high thermal conductivity and makes it possible to have high moldability. As a result, it can be used in places where high heat dissipation characteristics are required, and thermal management is ensured.

Claims (12)

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であり、平均繊維長が80μm以上500μm以下であることをピッチ系炭素短繊維フィラー。   A graphene sheet is closed in a filler end face observation with a transmission electron microscope, and is a pitch-based carbon short fiber filler having a substantially flat observation surface with a scanning electron microscope, and has an average fiber length of 80 μm or more and 500 μm or less. That the pitch-based carbon short fiber filler. 光学顕微鏡で観測した平均繊維径が2〜20μmの範囲であり、平均繊維径に対する繊維径分散の百分率(CV)が3〜20の範囲であり、目開き53μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が30〜60%、目開き100μmのメッシュのふるいで分級した際に、ふるい上に残る割合が10〜29%であることを特徴とする請求項1に記載のピッチ系炭素短繊維フィラー。   When the average fiber diameter observed with an optical microscope is in the range of 2 to 20 μm, the percentage of fiber diameter dispersion (CV) with respect to the average fiber diameter is in the range of 3 to 20, and classification is performed with a mesh sieve having an opening of 53 μm. 2. The pitch system according to claim 1, wherein the proportion remaining on the sieve is 30 to 60%, and the proportion remaining on the sieve is 10 to 29% when classified with a mesh sieve having an opening of 100 μm. Carbon short fiber filler. 真密度が1.8〜2.3g/ccの範囲であり、繊維軸方向の熱伝導率が300W/(m・K)以上である、請求項1または2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 or 2, wherein a true density is in a range of 1.8 to 2.3 g / cc, and a thermal conductivity in a fiber axis direction is 300 W / (m · K) or more. . 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1項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3〜200体積部の前記フィラーを含有する組成物。   It consists of the pitch type | system | group short carbon fiber filler of any one of Claims 1-4, and a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin, The said filler of 3-200 volume parts with respect to 100 volume parts of resin. A composition containing 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、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, and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers. The composition according to claim 5, which is at least one resin selected from the group consisting of polymerized 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 Item 6. The composition according to Item 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.
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