JP2010056299A - Method of producing thermally-conductive rubber sheet - Google Patents

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辰一郎 金
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for achieving a thermally-conductive rubber sheet having high thermal conductivity in a thickness direction by using simple and highly productive processes. <P>SOLUTION: A rubber precursor composition includes a total amount 100 pts.wt. consisting of 35-85 pts.wt. of a rubber component prior to crosslinking and 15-65 pts.wt. of a graphitized short carbon fiber that is made from a mesophase pitch and has a crystallite size, derived from the thickness direction of a hexagonal net plane, of 30 nm or more. The method of producing the thermally-conductive rubber sheet includes: a step (1) of preparing a rubber precursor sheet, in which carbon fibers are substantially uniaxially oriented within the sheet, by kneading or kneading/extruding the rubber precursor composition under such a condition that relatively strong shear force and/or elongation force are/is generated in one direction in the sheet; a step (2) of slicing the sheet to a width of 0.05-100 mm along a plane perpendicular to the orientation direction of the carbon fibers; and a step (3) of preparing a rubber sheet, in which the orientation of the carbon fibers is fixed, by hot-pressing each sheet in its thickness direction for rubber crosslinking. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明の熱伝導ゴムシートの製造方法は、特に厚み方向に高効率な熱拡散、熱輸送が可能な熱伝導ゴムシートの製造技術に関するものである。   The manufacturing method of the heat conductive rubber sheet of this invention is related with the manufacturing technique of the heat conductive rubber sheet in which heat diffusion and heat transport which are highly efficient especially in the thickness direction are possible.

熱拡散性シートは、温度によって素子動作の効率や寿命等に悪影響が出るCPU、MPU、パワートランジスタ、LED、レーザーダイオード、各種電池(リチウムイオン電池などの各種2次電池、各種燃料電池、キャパシタ、アモルファスシリコン、結晶シリコン、化合物半導体、湿式太陽電池等の各種太陽電池など)等の各種の電気デバイス周りや、熱の有効利用が求められる暖房機器の熱源周り、熱交換器や床暖房装置の熱配管周りなどにおいて、好適に用いられる。   Thermal diffusive sheets are CPU, MPU, power transistor, LED, laser diode, various batteries (various secondary batteries such as lithium ion batteries, various fuel cells, capacitors, Around various electrical devices such as amorphous silicon, crystalline silicon, compound semiconductors, wet solar cells, etc., around the heat source of heating equipment that requires effective use of heat, heat from heat exchangers and floor heating devices It is preferably used around piping.

その中でも特に各種熱源(CPU、トランジスタ、LED等の各種デバイスなど)と放熱フィン形状を有する金属ヒートシンク等との間に用いられ、両者間の熱の流れを改善し、効率的放熱を為すことを目的とする低熱抵抗型の熱伝導シートとしては、厚み方向に高い熱伝導率と適度な柔軟性を有したものが求められている。   In particular, it is used between various heat sources (various devices such as CPUs, transistors, LEDs, etc.) and metal heat sinks with heat dissipation fins, etc., to improve the heat flow between them and to efficiently dissipate heat. As a target low thermal resistance type thermal conductive sheet, a sheet having high thermal conductivity and appropriate flexibility in the thickness direction is required.

特にレーザーフラッシュ法測定で測定した厚み方向の熱伝導率が5W/m・K以上のシートは、高い放熱性の要求される用途を中心にニーズが高まっているが、このような仕様のシートを簡易的かつ生産性高く製造する事は現在大きな課題となっている。
厚み方向の熱伝導率が5W/m・K以上の熱伝導シートを得る方法としては、例えば以下のようなものがこれまでに開示されている(特許文献1)。
In particular, sheets with a thermal conductivity of 5 W / m · K or more measured in the thickness direction measured by the laser flash method are in increasing demand, especially for applications that require high heat dissipation. Manufacturing simple and highly productive is now a major challenge.
As a method for obtaining a thermal conductive sheet having a thermal conductivity in the thickness direction of 5 W / m · K or more, for example, the following has been disclosed (Patent Document 1).

しかしながら特許文献1に開示される方法では、炭素繊維の配向に強力な磁場を用いる関係上、大規模な装置が必要であり、また原理的に磁場の印加される部分でのみ製造可能な為、シートの生産性が低いとの問題があった。
特開2002−88171号公報
However, in the method disclosed in Patent Document 1, a large-scale device is necessary because of the use of a strong magnetic field for the orientation of carbon fibers, and in principle, it can be manufactured only in a portion to which a magnetic field is applied. There was a problem that the productivity of the sheet was low.
JP 2002-88171 A

本発明は、特にシートの厚み方向に対して高効率な熱拡散、十分な熱伝導性能を有する熱伝導ゴムシートを、簡便かつ効率的な手法で製造する事を目的とする。   An object of the present invention is to produce a heat conductive rubber sheet having a highly efficient heat diffusion and a sufficient heat conduction performance particularly in the thickness direction of the sheet by a simple and efficient method.

本発明は、1)未架橋段階のゴム成分35〜85重量部と、メソフェーズピッチを原料とし、六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズが30nm以上である黒鉛化炭素短繊維15〜65重量部、計100重量部を含むゴム前駆体組成物を、シート内部の一方向に相対的に強いせん断力およびまたは伸長力が発生するような条件で、混練もしくは混練押出することにより、炭素繊維がシート面内にほぼ一軸配向したゴム前駆体シートを作成する工程、
2)炭素繊維の配向方向に対して垂直な平面により、0.05〜100mmの幅でシートをスライスする工程、
3)シートの厚み方向に加熱プレス処理することによりゴム架橋して、炭素繊維の配向が固定されたゴムシートを作成する工程、
を含み、厚み0.05〜100mmで厚み方向に炭素繊維がほぼ一軸配向され、厚み方向に5W/m・K以上の熱伝導率を有するシートを製造する熱伝導ゴムシートの製造方法である。
The present invention includes: 1) Graphitized carbon short fibers 15 to 65 having 35 to 85 parts by weight of an uncrosslinked rubber component and mesophase pitch as raw materials and having a crystallite size of 30 nm or more derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface. Carbon fiber by kneading or kneading and extruding a rubber precursor composition containing 100 parts by weight of a total of parts by weight under conditions such that a relatively strong shearing force and / or elongation force is generated in one direction inside the sheet. A step of creating a rubber precursor sheet substantially uniaxially oriented in the sheet surface,
2) A step of slicing the sheet with a width of 0.05 to 100 mm by a plane perpendicular to the orientation direction of the carbon fibers,
3) A step of creating a rubber sheet in which the orientation of carbon fibers is fixed by cross-linking rubber by heat-pressing in the thickness direction of the sheet,
A carbon fiber is approximately uniaxially oriented in the thickness direction with a thickness of 0.05 to 100 mm, and a sheet having a thermal conductivity of 5 W / m · K or more in the thickness direction is manufactured.

本発明方法により各種用途でニーズの高い、厚み方向に高熱伝導性のゴムシートを簡便な手法で得る事が可能になった。   According to the method of the present invention, it is possible to obtain a rubber sheet having high thermal conductivity in the thickness direction, which is highly needed for various applications, by a simple method.

次に、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
本発明の製造方法が目的とする熱伝導ゴムシートは、厚み0.05〜100mmで厚み方向に炭素繊維がほぼ一軸配向され、厚み方向に5W/m・K以上の熱伝導率を有するシートである。
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail.
The heat conductive rubber sheet targeted by the production method of the present invention is a sheet having a thickness of 0.05 to 100 mm, in which carbon fibers are substantially uniaxially oriented in the thickness direction, and having a heat conductivity of 5 W / m · K or more in the thickness direction. is there.

シートの厚み方向の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法による測定において、少なくとも5W/m・K以上である事が好ましく、より好ましくは7W/m・K以上、更に好ましくは10W/m・K以上、最も好ましくは15W/m・K以上である。   The thermal conductivity in the thickness direction of the sheet is preferably at least 5 W / m · K or more, more preferably 7 W / m · K or more, still more preferably 10 W / m · K or more, as measured by the laser flash method. Most preferably, it is 15 W / m · K or more.

尚、用途として想定する低熱抵抗型放熱シートにおいては、シートの面内方向の熱伝導率は、例えば2W/m・K未満の低い値であっても構わない。
このように厚み方向に特に高い熱伝導率を有するゴムシートを得る方法として、本発明の製造方法では、少なくとも下記3つの工程を行う事が好ましい。
In addition, in the low thermal resistance type heat radiation sheet assumed as an application, the thermal conductivity in the in-plane direction of the sheet may be a low value of less than 2 W / m · K, for example.
Thus, as a method for obtaining a rubber sheet having a particularly high thermal conductivity in the thickness direction, it is preferable to perform at least the following three steps in the production method of the present invention.

すなわち、
[工程1] 未架橋段階のゴム成分35〜85重量部と、メソフェーズピッチを原料とし、六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズが30nm以上である黒鉛化炭素短繊維15〜65重量部、計100重量部を含むゴム前駆体組成物を、シート内部の一方向に相対的に強いせん断力およびまたは伸長力が発生するような条件で、混練もしくは混練押出することにより、炭素繊維がシート面内にほぼ一軸配向したゴム前駆体シートを作成する工程、
[工程2] 炭素繊維の配向方向に対して垂直な平面により、0.05〜100mmの幅でシートをスライスする工程、
[工程3] シートの厚み方向に加熱プレス処理することによりゴムを架橋して、炭素繊維の配向が固定されたゴムシートを作成する工程、
の3つである。
That is,
[Step 1] 35 to 85 parts by weight of a rubber component in an uncrosslinked stage and 15 to 65 parts by weight of graphitized carbon short fibers having a crystallite size of 30 nm or more derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface using mesophase pitch as a raw material The carbon fiber is made into a sheet by kneading or kneading and extruding a rubber precursor composition containing a total of 100 parts by weight under conditions such that a relatively strong shearing force and / or elongation force is generated in one direction inside the sheet. A step of creating a rubber precursor sheet substantially uniaxially oriented in the plane;
[Step 2] A step of slicing a sheet with a width of 0.05 to 100 mm by a plane perpendicular to the orientation direction of the carbon fibers,
[Step 3] A step of cross-linking rubber by heat-pressing in the thickness direction of the sheet to create a rubber sheet in which the orientation of carbon fibers is fixed,
It is three.

工程1はゴム前駆体組成物の混練もしくは混練押出方法が大きなポイントであり、一方向に特に強いせん断力がかかる混練方法の採用が重要であり、これによって黒鉛化炭素短繊維の一軸配向性を高める事ができる。こうした混練方法として、例えば2本以上のロール等を用いるロール間混練法が好ましく挙げられる。混練方法の具体例として、ゴム前駆体組成物をまずロール混練機のギャップに通してゴム前駆体組成物のシートを得て、さらにシートを複数回ロールに通してせん断力により炭素繊維をシート面内にほぼ一軸配向させようとする方法が好ましく挙げられるが、この場合の模式図を図1に示す。なお図中、模式的に黒鉛化炭素短繊維を拡大して描いている。 図1において、2本のロール間に挟み込まれたゴム前駆体組成物のシートがこの間隙を通過する際、シートは回転するロールにより強いずりせん断力を受け、ロールの回転方向と平行な方向に伸長を受ける。マトリックスが伸長されるのに伴い、シート内に混合されている黒鉛化炭素短繊維も同方向に配列するものが多くなる。この結果、シート面内の一方向に炭素繊維が配向した状態が発生する。また配向性を高めるためにシートを複数回ロールに通すことが好ましいが、ロールに張り付いたシートをいったん剥がし裏返して、さらにロールに通す、いわゆる切り返すことが好ましい。   In Step 1, the kneading or kneading extrusion method of the rubber precursor composition is a major point, and it is important to adopt a kneading method in which a particularly strong shearing force is applied in one direction, thereby improving the uniaxial orientation of graphitized carbon short fibers. Can be raised. As such a kneading method, for example, an inter-roll kneading method using two or more rolls is preferably exemplified. As a specific example of the kneading method, the rubber precursor composition is first passed through a gap of a roll kneader to obtain a sheet of the rubber precursor composition, and the sheet is further passed through a roll a plurality of times so that the carbon fiber is removed from the sheet surface by shearing force. A method for almost uniaxially aligning is preferably used. A schematic diagram in this case is shown in FIG. In the figure, graphitized carbon short fibers are schematically enlarged. In FIG. 1, when a sheet of the rubber precursor composition sandwiched between two rolls passes through this gap, the sheet is subjected to a strong shearing force by the rotating roll, and in a direction parallel to the rotation direction of the roll. Get stretched. As the matrix is elongated, more graphitized carbon short fibers mixed in the sheet are arranged in the same direction. As a result, a state occurs in which the carbon fibers are oriented in one direction within the sheet surface. In order to enhance the orientation, the sheet is preferably passed through a roll a plurality of times. However, it is preferable that the sheet attached to the roll is once peeled off and turned over, and further passed through a roll.

なおゴム前駆体組成物の混練に際して、バンバリーミキサのような密閉型混練機にて予備混練を行なった後、ロール混練機でせん断により炭素繊維をシート面内にほぼ一軸配向させるように混練もしくは混練押出する方法も挙げられる。   When kneading the rubber precursor composition, after preliminarily kneading in a closed kneader such as a Banbury mixer, kneading or kneading so that the carbon fibers are almost uniaxially oriented in the sheet surface by shearing in a roll kneader. The method of extruding is also mentioned.

ここで黒鉛化炭素短繊維は、平均アスペクト比がおおよそ2〜10000の繊維形状を持った異方性材料である事から、炭素繊維の一軸配向性を高める事により、その配向方向に極めて高い熱伝導率を得る事ができる。   Here, the graphitized carbon short fiber is an anisotropic material having a fiber shape with an average aspect ratio of about 2 to 10000. Therefore, by increasing the uniaxial orientation of the carbon fiber, extremely high heat is generated in the orientation direction. Conductivity can be obtained.

工程1で作成したゴム前駆体シートは面内一方向に炭素繊維が配向し、熱伝導率の最大となる方向がシート面内の一方向にある。すなわち炭素繊維の配向方向は、シート内の様々な方向にレーザーフラッシュ法で熱伝導率を測定した場合に熱伝導率が最大になる方向と定義できる。例えば、先に例示したロール混練法では、一般にロールの回転方向と平行な方向、すなわちローラの軸と垂直方向に炭素繊維が配向し、熱伝導率はこの方向に最大となる。   In the rubber precursor sheet prepared in step 1, the carbon fibers are oriented in one direction in the plane, and the direction having the maximum thermal conductivity is in one direction in the sheet plane. That is, the orientation direction of the carbon fiber can be defined as a direction in which the thermal conductivity is maximized when the thermal conductivity is measured by a laser flash method in various directions in the sheet. For example, in the roll kneading method exemplified above, carbon fibers are generally oriented in a direction parallel to the rotation direction of the roll, that is, in a direction perpendicular to the axis of the roller, and the thermal conductivity is maximized in this direction.

工程2は、このように面内の一方向に炭素繊維が配向したシートを、その配向方向に垂直な平面でスライスする工程であり、これによって、炭素繊維が厚み方向に配向したシートを作成する事ができる。すなわち炭素繊維の配向方向に対して垂直方向にスライスしたシートを作成し、それを90度回転させる事により、炭素繊維の配向方向が厚み方向に一致する熱伝導ゴムシートを得る事ができる。   Step 2 is a step of slicing the sheet in which the carbon fibers are oriented in one direction in the plane in a plane perpendicular to the orientation direction, thereby creating a sheet in which the carbon fibers are oriented in the thickness direction. I can do things. That is, by preparing a sheet sliced in a direction perpendicular to the orientation direction of the carbon fiber and rotating it 90 degrees, a heat conductive rubber sheet in which the orientation direction of the carbon fiber coincides with the thickness direction can be obtained.

ゴムシートの切断方法としては、例えば、刃物を用いた打ち抜き法、ウォータージェット法、レーザーメス法などが挙げられるが、ゴムシートに求められる低熱抵抗性能実現において、切断面の平滑性は極めて重要であり、切断方法と同時に切断条件の最適化が必要である。   The rubber sheet cutting method includes, for example, a punching method using a blade, a water jet method, a laser knife method, etc., but the smoothness of the cut surface is extremely important in realizing the low thermal resistance performance required for the rubber sheet. Yes, it is necessary to optimize cutting conditions simultaneously with the cutting method.

工程3は、ゴム前駆体シートの加硫成型の工程である。加熱プレス、ロール間熱プレス、カレンダー処理等の諸手法が採用可能であるが、ゴム架橋を十分行う上では熱エネルギーを十分に供給でき、シート厚みの均一性や表面平滑性(もしくは賦型性)のコントロールに優れる方法がより好ましい。
この観点では、ゴム前駆体シートを所定の金型にセットした後に、必要に応じ真空下とした金型内で加熱プレスを施すコンプレッション成型法が好ましく用いられる。
Step 3 is a step of vulcanization molding of the rubber precursor sheet. Various methods such as hot press, hot press between rolls, and calendering can be used, but sufficient heat energy can be supplied for sufficient rubber cross-linking, uniformity of sheet thickness and surface smoothness (or moldability). ) Is more preferable.
From this point of view, a compression molding method is preferably used in which after the rubber precursor sheet is set in a predetermined mold, a hot press is performed in a mold under vacuum as necessary.

尚、これら3つの工程に関し、工程1は工程2、工程3より前に実施する必要があるが、工程2と工程3の実施順については特に制約はない。
例えば、工程2→工程3の順序ではゴムシートの表面平滑性が高まるとの利点があり、工程3→工程2の順序では炭素繊維の配向性がコントロールしやすく、ハンドリング性も良いとの利点があるので、目的に応じて選択可能である。
Regarding these three steps, step 1 needs to be performed before step 2 and step 3, but there is no particular restriction on the order of execution of step 2 and step 3.
For example, the order of step 2 → step 3 has the advantage that the surface smoothness of the rubber sheet is increased, and the order of step 3 → step 2 has the advantage that the orientation of the carbon fibers can be easily controlled and the handling property is good. Because there is, it can be selected according to the purpose.

[ゴムマトリックス材料]
マトリックスとなるゴム成分としては、天然ゴム(NR)、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBRゴム)、イソプレンゴム(IR)、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム(EPM)、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム(CR)、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム等が好適に開示される。
[Rubber matrix material]
As the rubber component serving as a matrix, natural rubber (NR), acrylic rubber, acrylonitrile butadiene rubber (NBR rubber), isoprene rubber (IR), urethane rubber, ethylene propylene rubber (EPM), epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber (CR), Silicone rubber, styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), butyl rubber and the like are suitably disclosed.

[黒鉛化炭素短繊維]
黒鉛化炭素短繊維は、メソフェーズピッチを原料とし、平均繊維径5〜20μm、平均繊維径に対する繊維径分散の百分率(CV値)が5〜20%、平均アスペクト比が平均2〜10000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、かつ透過型電子顕微鏡での端面観察においてグラフェンシートが閉じている黒鉛化炭素短繊維が好ましく用いられる。
[Graphitized carbon short fiber]
Graphitized carbon short fibers are made from mesophase pitch, and have an average fiber diameter of 5 to 20 μm, a fiber diameter dispersion percentage with respect to the average fiber diameter (CV value) of 5 to 20%, and an average aspect ratio of 2 to 10000 on average. A graphitized carbon short fiber having a substantially smooth observation surface with a scanning electron microscope and having a graphene sheet closed in end face observation with a transmission electron microscope is preferably used.

黒鉛化炭素短繊維の原料となる材料としては、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例示できる。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、特にメソフェーズピッチが好ましい。メソフェーズピッチのメソフェーズ率としては少なくとも90%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは99%以上である。なお、メソフェーズピッチのメソフェーズ率は、溶融状態にあるピッチを偏向顕微鏡で観察することで確認出来る。更に、原料ピッチの軟化点としては、230℃以上340℃以下が好ましい。不融化処理は、軟化点よりも低温で処理する必要がある。このため、軟化点が230℃より低いと、少なくとも軟化点未満の低い温度で不融化処理する必要があり、結果として不融化に長時間を要するため好ましくない。一方、軟化点が340℃を超えると、紡糸に340℃を超える高温が必要となり、ピッチの熱分解を引き起こし、発生したガスで糸に気泡が発生するなどの問題を生じるため好ましくない。軟化点のより好ましい範囲は250℃以上320℃以下、更に好ましくは260℃以上310℃以下である。なお、原料ピッチの軟化点はメトラー法により求めることが出来る。原料ピッチは、二種以上を適宜組合せて用いてもよい。組合せる原料ピッチのメソフェーズ率は少なくとも90%以上であり、軟化点が230℃以上340℃以下であることが好ましい。   Examples of materials used as raw materials for graphitized carbon short fibers include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene, condensed heterocyclic compounds such as petroleum pitch and coal pitch. Among these, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene are preferable, and mesophase pitch is particularly preferable. The mesophase ratio of the mesophase pitch is at least 90% or more, more preferably 95% or more, and further preferably 99% or more. The mesophase rate of the mesophase pitch can be confirmed by observing the pitch in the molten state with a deflection microscope. Furthermore, the softening point of the raw material pitch is preferably 230 ° C. or higher and 340 ° C. or lower. The infusibilization treatment needs to be performed at a temperature lower than the softening point. For this reason, when the softening point is lower than 230 ° C., it is necessary to perform the infusibilization treatment at a temperature at least lower than the softening point. On the other hand, if the softening point exceeds 340 ° C., a high temperature exceeding 340 ° C. is required for spinning, which causes thermal decomposition of the pitch and causes problems such as generation of bubbles in the yarn due to the generated gas. A more preferable range of the softening point is 250 ° C. or higher and 320 ° C. or lower, and more preferably 260 ° C. or higher and 310 ° C. or lower. The softening point of the raw material pitch can be obtained by the Mettler method. Two or more raw material pitches may be used in appropriate combination. The mesophase ratio of the raw material pitch to be combined is preferably at least 90% or more, and the softening point is preferably 230 ° C. or higher and 340 ° C. or lower.

本発明で用いる黒鉛化炭素短繊維は、光学顕微鏡で観測した平均繊維径(D1)が5〜20μmである事が好ましい。D1が5μmを下回る場合、ハンドリングが困難になる。逆にD1が20μmを超えると、加熱により皮膜を形成する際に、隙間ができ、皮膜の付着強度が不十分になる。D1のより好ましい範囲は5〜15μmであり、更に好ましくは7〜13μmである。   The graphitized carbon short fibers used in the present invention preferably have an average fiber diameter (D1) of 5 to 20 μm observed with an optical microscope. When D1 is less than 5 μm, handling becomes difficult. Conversely, when D1 exceeds 20 μm, a gap is formed when the film is formed by heating, and the adhesion strength of the film becomes insufficient. A more preferable range of D1 is 5 to 15 μm, and further preferably 7 to 13 μm.

また黒鉛化炭素短繊維は、光学顕微鏡で観測したピッチ系炭素短繊維フィラーにおける繊維径分散(S1)のD1に対する百分率(CV値)は5〜20である事が好ましい。CV値は小さい程、工程安定性が高く、製品のバラツキが小さいことを意味している。CV値が5より小さい時、繊維径が極めて揃っているため、フィラーの間隙に他のフィラーが入り込める余地が少なくなり、樹脂材料と複合する際に多量のフィラーを添加するのが困難になり、熱拡散層の熱伝導率を高める上で好ましくない。逆にCV値が20より大きい場合には樹脂との複合の際の分散性が悪くなって、熱拡散層の性能均一性が低下する傾向にある。CV値はより好ましくは、5〜15である。   The graphitized carbon short fiber preferably has a fiber diameter dispersion (S1) percentage (CV value) to D1 of 5 to 20 in the pitch-based carbon short fiber filler observed with an optical microscope. The smaller the CV value, the higher the process stability and the smaller the product variation. When the CV value is smaller than 5, the fiber diameters are extremely uniform, so there is less room for other fillers to enter the gaps between the fillers, and it becomes difficult to add a large amount of filler when compounding with the resin material. It is not preferable for increasing the thermal conductivity of the thermal diffusion layer. On the other hand, when the CV value is larger than 20, the dispersibility upon compounding with the resin deteriorates, and the performance uniformity of the heat diffusion layer tends to decrease. The CV value is more preferably 5-15.

本発明における黒鉛化炭素短繊維の平均繊維長(L1)は少なくとも20μm以上であることが好ましい。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。L1が20μmより小さい場合は、フィラー同士が接触しにくくなり、効果的な熱伝導経路の形成が期待しにくくなる。   The average fiber length (L1) of the graphitized carbon short fibers in the present invention is preferably at least 20 μm or more. 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. When L1 is smaller than 20 μm, it becomes difficult for the fillers to come into contact with each other, and it is difficult to expect the formation of an effective heat conduction path.

一方、平均繊維長の上限については特に大きな制限はない。ただ実際上は、樹脂への複合方法にも依存するが、安定した製造が可能となる範囲で決められる。一般的には平均繊維長が100mm(100000μm)を超えると安定製造はかなり難しくなる傾向にある。
黒鉛化炭素短繊維の平均アスペクト比は2〜10000、好ましくは3〜1000、より好ましくは4〜100、更に好ましくは5〜50である。
On the other hand, the upper limit of the average fiber length is not particularly limited. However, in practice, it depends on the method of compounding with the resin, but is determined within a range where stable production is possible. Generally, when the average fiber length exceeds 100 mm (100,000 μm), stable production tends to be considerably difficult.
The average aspect ratio of the graphitized carbon short fibers is 2 to 10000, preferably 3 to 1000, more preferably 4 to 100, and still more preferably 5 to 50.

黒鉛化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30nm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50nm以上であることが好ましい。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線回折法で求める事ができる。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それぞれ求めることができる。   The graphitized carbon short fiber filler preferably has a crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal network surface of 30 nm or more, and further a crystallite size derived from the growth direction of the hexagonal network surface of 50 nm or more. The crystallite size corresponds to graphitization in both the thickness direction of the hexagonal network surface and the growth direction of the hexagonal network surface, and a certain size or more is necessary to exhibit thermophysical properties. The crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface and the crystallite size in the growth direction of the hexagonal mesh surface can be obtained by an X-ray diffraction method. The measurement method was the concentration method, and the Gakushin method was used as the analysis method. The crystallite size in the thickness direction of the hexagonal mesh plane is obtained using diffraction lines from the (002) plane, and the crystallite size in the growth direction of the hexagonal mesh plane is obtained using diffraction lines from the (110) plane. be able to.

また黒鉛化炭素短繊維の真密度は少なくとも1.9以上である事が好ましく、好ましくは2.1以上、より好ましくは2.15以上、最も好ましくは2.2以上である。
更に黒鉛化炭素短繊維の繊維軸方向の熱伝導率は少なくとも300W/(m・K)以上である事が好ましく、より好ましくは400W/(m・K)以上、更に好ましくは500W/(m・K)以上、もっとも好ましくは600W/(m・K)以上である。
The true density of the graphitized carbon short fibers is preferably at least 1.9 or more, preferably 2.1 or more, more preferably 2.15 or more, and most preferably 2.2 or more.
Further, the thermal conductivity in the fiber axis direction of the graphitized carbon short fibers is preferably at least 300 W / (m · K) or more, more preferably 400 W / (m · K) or more, and further preferably 500 W / (m · K). K) or higher, most preferably 600 W / (m · K) or higher.

黒鉛化炭素短繊維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が好ましい。ここで、実質的に平坦であるとは、フィブリル構造のような激しい凹凸をピッチ系炭素短繊維フィラー表面に有しないことを意味する。炭素短繊維の表面に激しい凹凸のような欠陥が存在する場合には、マトリクス樹脂との混練に際して表面積の増大に伴う粘度の増大を引き起こし、成形性を悪化させる。よって、表面凹凸のような欠陥はできるだけ小さい状態が望ましい。より具体的には、走査型電子顕微鏡において1000倍で観察した像での観察視野に、凹凸のような欠陥が10箇所以下であることとする。   The graphitized carbon short fiber preferably has a substantially flat observation surface with a scanning electron microscope. Here, “substantially flat” means that the surface of the pitch-based carbon short fiber filler does not have severe unevenness like a fibril structure. When defects such as severe irregularities are present on the surface of the short carbon fibers, the viscosity increases with the increase in the surface area when kneading with the matrix resin, and the moldability is deteriorated. Therefore, it is desirable that defects such as surface irregularities be as small as possible. More specifically, it is assumed that there are 10 or less defects such as irregularities in the observation visual field in an image observed at 1000 times with a scanning electron microscope.

また黒鉛化炭素短繊維は、透過型電子顕微鏡による観察で、その端面において、グラフェンシートが閉じた構造になっていることが好ましい。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、活性点を持ちにくくなる。この結果、熱硬化性樹脂の触媒活性低下による硬化阻害を抑制することができる。更には、水などの吸着を低減することができ湿熱耐久性能向上をもたらすことができる。   The graphitized carbon short fiber preferably has a structure in which the graphene sheet is closed at the end face by observation with a transmission electron microscope. When the end face is closed as a graphene sheet, generation of extra functional groups and localization of electrons due to the shape do not occur, so that it becomes difficult to have an active point. As a result, inhibition of curing due to a decrease in the catalytic activity of the thermosetting resin can be suppressed. Furthermore, adsorption of water or the like can be reduced, and wet heat durability performance can be improved.

特に短繊維状の炭素繊維においては、炭素繊維の表面積に占める端面の割合が高くなることから、グラフェンシートが閉じている構造が特に好ましい。なお、グラフェンシートが閉じているとは、フィラーを構成するグラフェンシートそのものの端部がフィラー端部に露出することなく、グラファイト層が略U字上に湾曲し、湾曲部分がフィラー端部に露出している状態である。このような状態が端面全体の80%以上を占めているときに、殊更にこれらの効果は顕在化される。   In particular, in a short fiber-like carbon fiber, a structure in which the graphene sheet is closed is particularly preferable because the ratio of the end face to the surface area of the carbon fiber is high. Note that the graphene sheet is closed means that the end of the graphene sheet itself constituting the filler is not exposed at the end of the filler, the graphite layer is curved substantially U-shaped, and the curved portion is exposed at the end of the filler. It is in a state of being. These effects become particularly apparent when such a state occupies 80% or more of the entire end face.

[黒鉛化炭素短繊維の製造方法]
次に黒鉛化炭素短繊維の好ましい作製方法を以下に示す。
原料として用いるピッチは溶融法により紡糸され、その後不融化、焼成、ミリング、黒鉛化によって黒鉛化炭素短繊維となる。場合によっては、ミリングの後、分級工程を入れることもある。前述のように黒鉛化炭素短繊維の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いることが好ましいが、このような黒鉛化炭素短繊維は、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。これは、黒鉛化後にミリングを行うと、黒鉛化に伴い生成したグラフェンシートが切断端面にて開いたままになるのに対して、炭化ピッチ繊維ウェブをミリングしピッチ系炭化短繊維とした後で黒鉛化を行うと、短繊維端面のグラフェンシートがループ状に閉じるという黒鉛の成長過程を用いたものである。以下各工程の好ましい態様について説明する。
[Method for producing graphitized carbon short fiber]
Next, a preferred method for producing graphitized carbon short fibers is shown below.
The pitch used as a raw material is spun by a melting method, and then becomes a graphitized carbon short fiber by infusibilization, firing, milling, and graphitization. In some cases, a classification step may be added after milling. As mentioned above, it is preferable that the graphene sheet is closed in the filler end face observation of the graphitized carbon short fiber with a transmission electron microscope, but such graphitized carbon short fiber is subjected to graphitization after milling. By doing, it can obtain preferably. This is because, when milling after graphitization, the graphene sheet generated with graphitization remains open at the cut end face, whereas the carbonized pitch fiber web is milled to form pitch-based carbonized short fibers. When graphitization is performed, a graphene growth process in which a graphene sheet on the end face of a short fiber closes in a loop shape is used. Hereinafter, preferred embodiments of each step will be described.

紡糸方法には、特に制限はないが、所謂溶融紡糸法を好ましく挙げることができる。具体的には、口金から吐出した原料ピッチをワインダーで引き取る通常の紡糸延伸法、熱風をアトマイジング源として用いるメルトブロー法、遠心力を利用して原料ピッチを引き取る延伸紡糸法などが挙げられる。中でもピッチ繊維の形態の制御、生産性の高さなどの理由からメルトブロー法を用いることが望ましい。このため以下、黒鉛化炭素短繊維の製造方法に関してはメルトブロー法について記載する事とする。   The spinning method is not particularly limited, but a so-called melt spinning method can be preferably exemplified. Specific examples include a normal spinning drawing method in which the raw material pitch discharged from the die is drawn by a winder, a melt blow method using hot air as an atomizing source, and a drawing spinning method in which the raw material pitch is drawn using centrifugal force. Among them, it is desirable to use the melt blow method for reasons such as control of the form of pitch fibers and high productivity. Therefore, hereinafter, the melt blow method will be described with respect to the method for producing graphitized carbon short fibers.

黒鉛化炭素短繊維の原料となるピッチ繊維を形成するための紡糸ノズルの形状については特に制約はない。通常真円状のものが使用されるが、適時楕円などの異型形状を用いても何ら問題ない。ノズル孔の長さ(LN)と孔径(DN)の比(LN/DN)としては2〜20の範囲が好ましい。LN/DNが20を超えると、ノズルを通過する原料ピッチに強いせん断力が付与され、繊維断面にラジアル構造が発現する。ラジアル構造の発現は、黒鉛化の過程で繊維断面に割れを生じることがあり、機械特性の低下を引き起こすことがあり好ましくない。一方、LN/DNが2未満では、原料ピッチにせん断を付与することが出来ず、結果として黒鉛の配向が低い繊維となる。このため、黒鉛化しても黒鉛化度が十分に上がらず熱伝導性を向上させ難くなり好ましくない。機械強度と熱伝導性の両立を達成するためには、原料ピッチに適度のせん断を付与する必要がある。このため、ノズル孔の長さ(LN)と孔径(DN)の比(LN/DN)は2〜20の範囲が好ましく、更には3〜12の範囲が特に好ましい。   There is no restriction | limiting in particular about the shape of the spinning nozzle for forming the pitch fiber used as the raw material of a graphitized carbon short fiber. Usually, a round shape is used, but there is no problem even if an irregular shape such as an ellipse is used in a timely manner. The ratio of the nozzle hole length (LN) to the hole diameter (DN) (LN / DN) is preferably in the range of 2-20. When LN / DN exceeds 20, a strong shearing force is imparted to the raw material pitch passing through the nozzle, and a radial structure appears in the fiber cross section. The expression of the radial structure is not preferable because the cross section of the fiber may be cracked during the graphitization process and the mechanical characteristics may be deteriorated. On the other hand, when LN / DN is less than 2, shearing cannot be imparted to the raw material pitch, and as a result, the fibers have low orientation of graphite. For this reason, even if graphitization is performed, the degree of graphitization is not sufficiently increased, making it difficult to improve thermal conductivity, which is not preferable. In order to achieve both mechanical strength and thermal conductivity, it is necessary to impart appropriate shear to the raw material pitch. For this reason, the ratio (LN / DN) of the nozzle hole length (LN) to the hole diameter (DN) is preferably in the range of 2 to 20, and more preferably in the range of 3 to 12.

紡糸時のノズルの温度についても特に制約はなく、安定した紡糸状態が維持できる温度、即ち、原料ピッチの粘度を1〜100Pa・sの範囲にせしめる温度が好ましい。原料ピッチの粘度が1Pa・s未満の状態では、粘度が低すぎて糸形状を維持することが出来ないため好ましくない。一方、原料ピッチの粘度が100Pa・sを超えると、ノズルを通過する際に強いせん断力が付与され、生成されるピッチ繊維断面にラジアル構造が発現するため好ましくない。せん断力を適切な範囲にせしめ、かつ繊維形状を維持するためには、原料ピッチの粘度を適切に制御する必要がある。このため、原料ピッチの粘度は1〜100Pa・sの範囲が好ましく、更には3〜30Pa・sが好ましく、5〜25Pa・sがより好ましい。   The temperature of the nozzle at the time of spinning is not particularly limited, and a temperature at which a stable spinning state can be maintained, that is, a temperature at which the viscosity of the raw material pitch is in the range of 1 to 100 Pa · s is preferable. When the viscosity of the raw material pitch is less than 1 Pa · s, it is not preferable because the viscosity is too low to maintain the yarn shape. On the other hand, when the viscosity of the raw material pitch exceeds 100 Pa · s, a strong shearing force is imparted when passing through the nozzle, and a radial structure appears in the generated pitch fiber cross section, which is not preferable. In order to bring the shearing force into an appropriate range and maintain the fiber shape, it is necessary to appropriately control the viscosity of the raw material pitch. For this reason, the viscosity of the raw material pitch is preferably in the range of 1 to 100 Pa · s, more preferably 3 to 30 Pa · s, and even more preferably 5 to 25 Pa · s.

黒鉛化炭素短繊維は、平均繊維径(D1)が5〜20μmであることを特徴とするが、この繊維径の制御方法は、ノズルの孔径を変更する、あるいはノズルからの原料ピッチの吐出量を変更する、あるいはドラフト比を変更することで可能である。ドラフト比の変更は、100〜400℃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達成することができる。吹き付けるガスに特に制限は無いが、コストパフォーマンスと安全性の面から空気が望ましい。   Graphitized carbon short fibers are characterized by having an average fiber diameter (D1) of 5 to 20 μm, and this fiber diameter control method changes the nozzle hole diameter or discharges the raw material pitch from the nozzle. This can be done by changing the draft ratio. The change of the draft ratio can be achieved by blowing a gas having a linear velocity of 100 to 10,000 m / minute heated to 100 to 400 ° C. in the vicinity of the thinning point. There is no particular restriction on the gas to be blown, but air is desirable from the viewpoint of cost performance and safety.

紡糸されたピッチ繊維は、金網等のベルトに捕集されピッチ繊維ウェブとなる。その際、ベルト搬送速度により任意の目付量に調整できるが、必要に応じ、クロスラップ等の方法により積層させてもよい。ピッチ繊維ウェブの目付量は生産性及び工程安定性を考慮して、150〜1000g/mが好ましい。 The spun pitch fibers are collected on a belt such as a wire mesh to form a pitch fiber web. At that time, the weight per unit area can be adjusted according to the belt conveyance speed, but if necessary, it may be laminated by a method such as cross wrapping. The basis weight of the pitch fiber web is preferably 150 to 1000 g / m 2 in consideration of productivity and process stability.

このようにして得られたピッチ繊維ウェブは、公知の方法で不融化処理し、不融化ピッチ繊維ウェブにする。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た酸化性雰囲気下で実施できるが、安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。また、バッチ処理、連続処理のどちらでも処理可能であるが、生産性を考慮すると連続処理が望ましい。不融化処理は150〜350℃の温度で、一定時間の熱処理を付与することで達成される。より好ましい温度範囲は、160〜340℃であり、さらに好ましくは、170〜330℃の範囲である。昇温速度は1〜10℃/分が好適に用いられ、連続処理の場合は任意の温度に設定した複数の反応室を順次通過させることで、上記昇温速度を達成できる。昇温速度のより好ましい範囲は、生産性及び工程安定性を考慮して、3〜8℃/分であり、さらに好ましくは4〜6℃/分である。   The pitch fiber web thus obtained is infusibilized by a known method to obtain an infusible pitch fiber web. Infusibilization can be performed in air or in an oxidizing atmosphere using a gas in which ozone, nitrogen dioxide, nitrogen, oxygen, iodine, or bromine is added to air, but in consideration of safety and convenience, it is performed in air. It is desirable. Further, both batch processing and continuous processing can be performed, but continuous processing is desirable in consideration of productivity. The infusibilization treatment is achieved by applying a heat treatment for a predetermined time at a temperature of 150 to 350 ° C. A more preferable temperature range is 160 to 340 ° C, and a more preferable range is 170 to 330 ° C. A heating rate of 1 to 10 ° C./min is preferably used. In the case of continuous treatment, the above heating rate can be achieved by sequentially passing through a plurality of reaction chambers set at arbitrary temperatures. A more preferable range of the temperature raising rate is 3 to 8 ° C./min, and more preferably 4 to 6 ° C./min in consideration of productivity and process stability.

不融化ピッチ繊維ウェブは、500〜1500℃の温度で、真空中、或いは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスを用いた非酸化性雰囲気中で焼成処理され、炭化ピッチ繊維ウェブになる。焼成処理は、コスト面を考慮して、常圧かつ窒素雰囲気下での処理が望ましい。また、バッチ処理、連続処理のどちらでも処理可能であるが、生産性を考慮すれば連続処理が望ましい。   The infusibilized pitch fiber web is fired at a temperature of 500 to 1500 ° C. in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere using an inert gas such as nitrogen, argon, krypton, etc., to become a carbonized pitch fiber web. In view of cost, the firing treatment is preferably performed at normal pressure and in a nitrogen atmosphere. Further, both batch processing and continuous processing can be performed, but continuous processing is desirable in consideration of productivity.

焼成処理された炭化ピッチ繊維ウェブは、所望の繊維長にするために、切断、破砕・粉砕等の処理が実施される。また、場合によっては、分級処理が実施される。処理方式は所望の繊維長に応じて選定されるが、切断にはギロチン式、回転式等のカッター、1軸、2軸及び多軸回転刃式等が好適に使用され、破砕、粉砕には衝撃作用を利用したハンマ式、ピン式、ボール式、ビーズ式及びロッド式、粒子同士の衝突を利用した高速回転式、圧縮・引裂き作用を利用したロール式、コーン式及びスクリュー式等の破砕機・粉砕機等が好適に使用される。所望の繊維長を得るために、切断と破砕・粉砕を多種複数機で構成してもよい。処理雰囲気は湿式、乾式のどちらでもよい。分級処理には、振動篩い式、遠心分離式、慣性力式、濾過式等の分級装置等が好適に使用される。所望の繊維長は、機種選定のみならず、ロータ・回転刃等の回転数、供給量、刃間クリアランス、系内滞留時間等を制御することによっても得ることができる。また、分級処理を用いる場合には、所望の繊維長は篩い網孔径等を調整することによっても得ることができる。   The fired carbonized pitch fiber web is subjected to processing such as cutting, crushing and pulverization in order to obtain a desired fiber length. In some cases, classification processing is performed. The treatment method is selected according to the desired fiber length. For cutting, guillotine type, rotary type cutters, 1-axis, 2-axis and multi-axis rotary blade types are preferably used for crushing and crushing. Crushers such as hammer type, pin type, ball type, bead type and rod type using impact action, high-speed rotation type using collision between particles, roll type using compression / tearing action, cone type and screw type -A crusher etc. are used suitably. In order to obtain a desired fiber length, cutting, crushing and pulverization may be configured by a plurality of machines. The treatment atmosphere may be either wet or dry. For the classification treatment, a classification device such as a vibration sieve type, a centrifugal separation type, an inertial force type, and a filtration type is preferably used. The desired fiber length can be obtained not only by selecting a model, but also by controlling the number of revolutions of the rotor / rotating blade, supply amount, clearance between blades, residence time in the system, and the like. Moreover, when using a classification process, desired fiber length can be obtained also by adjusting a sieve mesh hole diameter.

上記の切断、破砕・粉砕処理、場合によっては分級処理を併用して作成したピッチ系炭化短繊維は、2500〜3500℃に加熱し黒鉛化して最終的なピッチ系炭素短繊維フィラーとする。黒鉛化は、アチソン炉、電気炉等にて実施され、真空中、或いは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスを用いた非酸化性雰囲気下等で実施される。   The pitch-based carbonized short fibers prepared by using the above-described cutting, crushing / pulverizing treatment, and, in some cases, classification treatment, are heated to 2500-3500 ° C. and graphitized to obtain a final pitch-based carbon short fiber filler. Graphitization is performed in an Atchison furnace, an electric furnace, or the like, and is performed in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere using an inert gas such as nitrogen, argon, or krypton.

このようにして製造されるフィラーは、繊維の内部および表面において、非常に炭素の純度が高くなっている。つまり反応性の有機官能基や、金属、金属化合物等の不純物の含有量が極めて少ない。
また前述のように、炭素繊維切断断面においてグラフェンシートが閉じており、高い反応活性を有する結晶エッジ面が殆ど露出していない特徴も有す。
The filler produced in this manner has a very high carbon purity inside and on the surface of the fiber. That is, the content of impurities such as reactive organic functional groups and metals and metal compounds is extremely low.
Further, as described above, the graphene sheet is closed in the cut cross section of the carbon fiber, and the crystal edge surface having high reaction activity is hardly exposed.

これらの事は、一般に、有機官能基、結晶エッジ面その他の反応活性部位、金属性不純物等を基点として発生する樹脂マトリクス材料の分解劣化反応の抑制に関して非常に好ましい特徴である。また架橋性、硬化性を有する樹脂材料(ゴム等も含む)をマトリクスとした場合にも架橋反応、硬化反応の阻害を全く引き起こさないとの好ましい結果が得られ、これも好ましい特徴である。   In general, these are very preferable characteristics with respect to the suppression of the degradation degradation reaction of the resin matrix material generated based on organic functional groups, crystal edge surfaces and other reactive active sites, metallic impurities, and the like. Further, when a resin material (including rubber or the like) having crosslinkability and curability is used as a matrix, a preferable result is obtained that no inhibition of the crosslinking reaction and the curing reaction is caused, which is also a preferable feature.

むろん、もし必要がある場合には、樹脂との親和性、分散性、接着性を高める目的にて、各種の表面処理やサイジング処理をしても良い。また、必要に応じて表面処理した後にサイジング処理をしても良い。表面処理の方法として特に限定は無いが、具体的にはオゾン処理、プラズマ処理、酸処理などが挙げられる。サイジング処理に用いるサイジング剤に特に限定は無いが、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。サイジング剤は炭素短繊維フィラー100重量部に対し0.01〜10重量部、付着させても良い。しかし、サイジング剤付着黒鉛化炭素短繊維フィラーは活性点を持つ可能性もあることから、サイジング処理は極力少ない事が好ましい。好ましい付着量は0.1〜2.5重量%である。   Of course, if necessary, various surface treatments and sizing treatments may be performed for the purpose of enhancing the affinity with the resin, dispersibility, and adhesion. Further, sizing treatment may be performed after surface treatment as necessary. The surface treatment method is not particularly limited, and specific examples include ozone treatment, plasma treatment, and acid treatment. There is no particular limitation on the sizing agent used for the sizing treatment, but specifically, an epoxy compound, a water-soluble polyamide compound, a saturated polyester, an unsaturated polyester, vinyl acetate, water, alcohol, glycol may be used alone or in a mixture thereof. it can. You may make a sizing agent adhere 0.01-10 weight part with respect to 100 weight part of carbon short fiber fillers. However, since the sizing agent-attached graphitized carbon short fiber filler may have active sites, it is preferable that the sizing treatment is as little as possible. A preferable adhesion amount is 0.1 to 2.5% by weight.

[この他の成分]
この他、ゴム前駆体組成物に混合、添加される成分としては、例えば以下のようなものがあるが、これらは従来のゴム技術との相違点は殆ど無く、従来技術が十分参照可能である。
1)ゴム架橋剤:公知の硫黄系架橋剤(加硫剤)の適量添加が好ましい。尚、シリコーンゴムをマトリックスに用いる場合にはシリコーン硬化用の公知の硬化剤(例えば3級アミン化合物等)の添加が好ましい。
2)硬化促進剤:粒径0.1〜0.9μm前後の酸化亜鉛およびまたは活性酸化亜鉛等の加硫促進補助剤、その他硬化促進剤の適量添加が好ましい。
3)カーボンブラック:ゴムの機械的強度確保のため、粒径30〜90nm程度のカーボンブラック(ケッチェンブラック、アセチレンブラック等)を必要に応じ、適量混合する事が好ましい。
4)可塑剤:ゴムの硬度調整の観点で必要に応じて可塑剤の適量添加が可能である。
5)その他:老化防止剤、オイル、滑材、無機粒子(シリカ、アルミナ等)等を必要に応じて添加できる。
[Other ingredients]
In addition, the components mixed and added to the rubber precursor composition include, for example, the following, but these are hardly different from the conventional rubber technology, and the conventional technology can be sufficiently referred to. .
1) Rubber cross-linking agent: An appropriate amount of a known sulfur-based cross-linking agent (vulcanizing agent) is preferably added. When silicone rubber is used for the matrix, it is preferable to add a known curing agent for curing silicone (for example, a tertiary amine compound).
2) Curing accelerator: It is preferable to add an appropriate amount of a vulcanization accelerating auxiliary such as zinc oxide having a particle size of about 0.1 to 0.9 μm and / or active zinc oxide, and other curing accelerators.
3) Carbon black: In order to ensure the mechanical strength of the rubber, it is preferable to mix an appropriate amount of carbon black (Ketjen black, acetylene black, etc.) having a particle size of about 30 to 90 nm if necessary.
4) Plasticizer: An appropriate amount of plasticizer can be added as needed from the viewpoint of adjusting the hardness of the rubber.
5) Others: An antioxidant, oil, lubricant, inorganic particles (silica, alumina, etc.), etc. can be added as necessary.

[各成分の混合割合]
ゴムマトリックス成分と黒鉛化炭素短繊維との重量割合に関しては、両成分の合計を100重量部とした場合、ゴム成分35〜85重量部に対し、黒鉛化炭素短繊維が15〜65重量部の範囲にある事が好ましい。
ゴム成分は35重量部未満となると、柔軟性や機械的強度の確保が難しくなる。また黒鉛化炭素繊維が15重量部未満となると、高熱伝導率の確保が困難になりやすい。
[Mixing ratio of each component]
Regarding the weight ratio of the rubber matrix component and the graphitized carbon short fiber, when the total of both components is 100 parts by weight, the graphitized carbon short fiber is 15 to 65 parts by weight with respect to 35 to 85 parts by weight of the rubber component. It is preferable to be in the range.
If the rubber component is less than 35 parts by weight, it becomes difficult to ensure flexibility and mechanical strength. Further, when the graphitized carbon fiber is less than 15 parts by weight, it is difficult to ensure high thermal conductivity.

[ゴムシートの硬度]
ゴムシートの硬度は低熱抵抗性能(伝熱性能)に深く関わっており、ショアAによるゴム硬度値として、少なくとも10〜100の範囲にある事が好ましく、好ましくは15〜85、より好ましくは20〜70、最も好ましくは25〜60である。100以上では柔軟性、変形性が低いため、デバイスやヒートシンクの表面凹凸に追随できないとの問題がある。また10未満では逆に変形性が大きすぎ、機械的強度に問題を生ずる場合が多い。
[Hardness of rubber sheet]
The hardness of the rubber sheet is deeply related to the low heat resistance performance (heat transfer performance), and the rubber hardness value by Shore A is preferably in the range of at least 10 to 100, preferably 15 to 85, more preferably 20 to 70, most preferably 25-60. When the number is 100 or more, flexibility and deformability are low, and thus there is a problem that the surface irregularities of the device and the heat sink cannot be followed. On the other hand, if it is less than 10, the deformability is too large, which often causes a problem in mechanical strength.

[熱伝導率の測定]
熱伝導率の測定は一般に、プローブ法、ホットディスク法、レーザーフラッシュ法等の方法によって為されるが、本発明においてはレーザーフラッシュ法を採用した。熱伝導率は測定法によってその値が大きく相違する場合もある。したがって本発明と従来技術との比較においては同様の測定された熱伝導率の値にて比較検討が為されるべきである。
[Measurement of thermal conductivity]
The measurement of thermal conductivity is generally performed by a method such as a probe method, a hot disk method, a laser flash method, etc., but the laser flash method is adopted in the present invention. The thermal conductivity may vary greatly depending on the measurement method. Therefore, in the comparison between the present invention and the prior art, a comparative study should be made with the same measured thermal conductivity value.

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)黒鉛化炭素短繊維の平均繊維径及び繊維径分散:
黒鉛化を経た炭素短繊維フィラーを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。
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
(1) Average fiber diameter and fiber diameter dispersion of graphitized carbon short fibers:
According to JIS R7607, 60 graphitic carbon short fiber fillers were measured using a scale under an optical microscope, and the average value was obtained.

(2)黒鉛化炭素短繊維の平均繊維長:
平均繊維長は、個数平均繊維長であり、黒鉛化を経た炭素短繊維フィラーを光学顕微鏡下で測長器で2000本以上測定し、その平均値から求めた。倍率は繊維長に応じて適宜調整した。
(2) Average fiber length of graphitized carbon short fibers:
The average fiber length is a number average fiber length, and 2000 or more carbon short fiber fillers that have undergone graphitization were measured with a length measuring device under an optical microscope, and obtained from the average value. The magnification was appropriately adjusted according to the fiber length.

(3)結晶サイズ:
X線回折法にて求め、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。
(3) Crystal size:
Obtained by X-ray diffraction method, the crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface is obtained using diffraction lines from the (002) plane, and the crystallite size derived from the growth direction of the hexagonal mesh surface is (110). It was determined using diffraction lines from the surface. In addition, the request was made in accordance with the Gakushin Law.

(4)黒鉛化炭素短繊維の熱伝導率:
粉砕工程以外を同じ条件で作製した、黒鉛化後のピッチ系炭素繊維ウェブから糸を抜き出し抵抗率を測定し、特開平11−117143号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式(1)より求めた。
K=1272.4/ER−49.4 (1)
ここで、Kは熱伝導率W/(m・K)、ERは電気比抵抗μΩmを表す。
(4) Thermal conductivity of graphitized carbon short fiber:
The yarn was extracted from the graphitized pitch-based carbon fiber web produced under the same conditions except for the pulverization step, the resistivity was measured, and the thermal conductivity and electrical resistivity disclosed in JP-A-11-117143 were measured. It calculated | required from following formula (1) showing a relationship.
K = 1272.4 / ER-49.4 (1)
Here, K represents thermal conductivity W / (m · K), and ER represents electrical specific resistance μΩm.

(5)黒鉛化炭素短繊維のグラフェンシートの端面微細構造:
炭素短繊維フィラーを透過型電子顕微鏡にて50,000倍で観察した像の視野中の閉じているグラフェンシートの数を計測した。
(5) Fine structure of end face of graphene sheet of graphitized carbon short fiber:
The number of closed graphene sheets in the field of view of an image obtained by observing the carbon short fiber filler with a transmission electron microscope at 50,000 times was measured.

(6)実質的に平坦な表面の確認:
黒鉛化炭素短繊維フィラーを走査型電子顕微鏡にて1000倍で観察した像に、凹凸のような欠陥が何箇所あるかを数えた。10箇所以下の場合平滑とした。
(6) Confirmation of a substantially flat surface:
The number of defects such as irregularities was counted in an image obtained by observing the graphitized carbon short fiber filler at 1000 times with a scanning electron microscope. In the case of 10 places or less, it was smooth.

(7)熱伝導率:
直径10mm、厚み2mmに切り出したサンプルを用い、公知のレーザーフラッシュ法を用い、周囲温度25℃にて測定を行った。レーザーフラッシュ測定装置としては、真空理工製熱定数測定装置TC−7000型を用いた。
(7) Thermal conductivity:
Using a sample cut into a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm, the measurement was performed at an ambient temperature of 25 ° C. using a known laser flash method. As a laser flash measuring device, a thermal constant measuring device TC-7000 type manufactured by Vacuum Riko was used.

(8)ゴム硬度:
ショアA硬度として測定した。
(8) Rubber hardness:
Measured as Shore A hardness.

[参考例1](黒鉛化炭素短繊維の作成)
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285℃であった。直径0.2mmの孔径の紡糸口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分4000m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14μmのピッチ系炭素繊維を製糸した。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により目付320g/mのピッチ系炭素繊維からなるウェブとした。
[Reference Example 1] (Preparation of graphitized carbon short fiber)
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 285 ° C. Using a spinneret having a diameter of 0.2 mm, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 4000 m / min, and the pitch pitch carbon fiber having an average fiber diameter of 14 μm was drawn by pulling the melt pitch. The spun fibers were collected on a belt to form a mat, and a web made of pitch-based carbon 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280℃まで平均昇温速度7℃/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、カッティング、ミリングを行って、平均繊維長が約180μmの炭素繊維を得た。その後、空気雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理して黒鉛化を施した。黒鉛化後の炭素繊維の平均繊維径は9.7μmであり、繊維径分散の平均繊維径に対する百分率は約13%であった。また真密度は2.20g/ccであった。   The web was infusibilized by increasing the temperature from 175 ° C. to 280 ° C. in air at an average temperature increase rate of 7 ° C./min. The infusible web was fired at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then cut and milled to obtain carbon fibers having an average fiber length of about 180 μm. Then, it graphitized by heat-processing at 3000 degreeC with the electric furnace made into air atmosphere. The average fiber diameter of the graphitized carbon fiber was 9.7 μm, and the percentage of the fiber diameter dispersion to the average fiber diameter was about 13%. The true density was 2.20 g / cc.

透過型電子顕微鏡を用い、100万倍の倍率でこのピッチ系黒鉛化炭素繊維を観察し、400万倍に写真上で拡大した像にはグラフェンシートが閉じている構造のみが観察された。また、走査型電子顕微鏡で4000倍の倍率で観察したピッチ系黒鉛化炭素繊維の表面の凹凸は1個であり実質的に平滑であった。   Using a transmission electron microscope, this pitch-based graphitized carbon fiber was observed at a magnification of 1,000,000, and only a structure in which the graphene sheet was closed was observed in an image magnified on a photograph at 4,000,000 times. Further, the pitch-type graphitized carbon fiber had one unevenness on the surface observed with a scanning electron microscope at a magnification of 4000 times and was substantially smooth.

本ピッチ系黒鉛化炭素繊維の、X線回折法によって求めた黒鉛結晶の六角網面の厚み方向に由来する結晶サイズ(c軸方向の結晶子サイズ)は42nmであった。また黒鉛結晶の六角網面の成長方向に由来する結晶サイズ(ab軸方向の結晶子サイズ)は76nmであった。   The crystal size (crystallite size in the c-axis direction) derived from the thickness direction of the hexagonal network surface of the graphite crystal obtained by the X-ray diffraction method of the pitch-based graphitized carbon fiber was 42 nm. The crystal size derived from the growth direction of the hexagonal network surface of the graphite crystal (crystallite size in the ab axis direction) was 76 nm.

また焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、1.6μΩ・mであった。下記式(1)を用いて求めた熱伝導度は750W/m・Kであった。
C=1272.4/ER−49.4 (1)
(ERは電気比抵抗を示し、ここでの単位はμΩ・mである)
Moreover, the single yarn was extracted from the graphitized web heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical specific resistance was measured. However, it was 1.6 μΩ · m. The thermal conductivity obtained using the following formula (1) was 750 W / m · K.
C = 1272.4 / ER-49.4 (1)
(ER indicates the electrical resistivity, and the unit here is μΩ · m)

[実施例1]
ゴムシートのマトリクス材料としてニトリル−ブタジエンゴム前駆体(JSR社製N−230SL)55重量部、参考例1で作成した黒鉛化炭素短繊維45重量部、平均粒径78μmのカーボンブラック(旭カーボン株式会社)25重量部、可塑剤(モートン社「TP−95」)10重量部、加硫剤としてジエン系ゴム加硫剤(鶴見化学工業「Salfux PMC」)0.7重量部、加硫促進助剤として粒径0.3μmの酸化亜鉛微粒子2.5重量部、微量の硬化促進剤、老化防止剤を混合した後、ロール混練機(大竹機械工業製 16インチ ミキシングロール)を用い複数回切り返してロール間混練を行い、厚み20mm、縦900mm、横500mmのゴム前駆体シートを得た。ここで縦方向が混練ロールの回転方向に相当し、横方向がロールの軸方向に相当している。
[Example 1]
As a matrix material for the rubber sheet, 55 parts by weight of a nitrile-butadiene rubber precursor (N-230SL manufactured by JSR), 45 parts by weight of graphitized carbon short fibers prepared in Reference Example 1, carbon black having an average particle size of 78 μm (Asahi Carbon Co., Ltd.) Company) 25 parts by weight, plasticizer (Morton "TP-95") 10 parts by weight, diene rubber vulcanizing agent (Tsurumi Chemical "Salfux PMC") 0.7 parts by weight, vulcanization accelerator After mixing 2.5 parts by weight of zinc oxide fine particles having a particle size of 0.3 μm, a small amount of curing accelerator, and an anti-aging agent as an agent, it is turned over several times using a roll kneader (16-inch mixing roll manufactured by Otake Machinery Co., Ltd.). Roll kneading was performed to obtain a rubber precursor sheet having a thickness of 20 mm, a length of 900 mm, and a width of 500 mm. Here, the vertical direction corresponds to the rotation direction of the kneading roll, and the horizontal direction corresponds to the axial direction of the roll.

次にこのゴム前駆体シートを所定の大きさにカッティングして、金型にセットし、真空下でシート厚み方向に加熱プレスを行い、厚み17mm、縦600mm、横300mmの加硫ゴムシートを得た。本シートのゴム硬度は55であった。
続いて、このゴムシートをシートの縦方向に対して垂直な方向に10mmの等間隔で並べた刃によって打ち抜き、厚み10mm、縦17mm、横300mmのスライスされたゴムシートを得た。
このようにして得られたゴムシートの熱伝導率は厚み方向に6.5W/m・K、縦方向に0.8W/m・K、横方向に1.3W/m・Kであり、厚み方向の熱伝導率が5W/m・K以上と高いゴムシートが得られた。
Next, the rubber precursor sheet is cut to a predetermined size, set in a mold, and heated and pressed in the sheet thickness direction under vacuum to obtain a vulcanized rubber sheet having a thickness of 17 mm, a length of 600 mm, and a width of 300 mm. It was. The rubber hardness of this sheet was 55.
Subsequently, this rubber sheet was punched out with a blade arranged at an equal interval of 10 mm in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the sheet to obtain a sliced rubber sheet having a thickness of 10 mm, a length of 17 mm, and a width of 300 mm.
The rubber sheet thus obtained has a thermal conductivity of 6.5 W / m · K in the thickness direction, 0.8 W / m · K in the vertical direction, and 1.3 W / m · K in the horizontal direction. A rubber sheet having a high thermal conductivity in the direction of 5 W / m · K or more was obtained.

[実施例2]
実施例1において作成した厚み20mm、縦900mm、横500mmのゴム前駆体シートについて、シートの縦方向に対して垂直な方向に25mm等間隔で並べた刃によって打ち抜き、厚み25mm、縦20mm、横500mmのスライスされたゴム前駆体シートを得た。
次にこのシートを所定の大きさにカッティングして、金型にセットし、真空下でシート厚み方向に加熱プレスを行い、厚み20mm、縦25mm、横50mmの架橋ゴムシートを得た。このシートのゴム硬度は59であった。
このようにして得られたゴムシートの熱伝導率は厚み方向に5.7W/m・K、縦方向1.0W/m・K、横方向に1.5W/m・Kであり、厚み方向の熱伝導率が5W/m・K以上と高いゴムシートが得られた。
また本ゴムシートの表面平滑性は非常に良好であった。
[Example 2]
A rubber precursor sheet having a thickness of 20 mm, a length of 900 mm, and a width of 500 mm created in Example 1 was punched out with blades arranged at equal intervals of 25 mm in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the sheet, and the thickness was 25 mm, length 20 mm, width 500 mm. A sliced rubber precursor sheet was obtained.
Next, this sheet was cut to a predetermined size, set in a mold, and heated and pressed in the sheet thickness direction under vacuum to obtain a crosslinked rubber sheet having a thickness of 20 mm, a length of 25 mm, and a width of 50 mm. The rubber hardness of this sheet was 59.
The rubber sheet thus obtained has a thermal conductivity of 5.7 W / m · K in the thickness direction, 1.0 W / m · K in the vertical direction, and 1.5 W / m · K in the horizontal direction. A rubber sheet having a high thermal conductivity of 5 W / m · K or more was obtained.
Further, the surface smoothness of the rubber sheet was very good.

[実施例3]
ゴムシートのマトリクス材料としてニトリル−ブタジエンゴム前駆体の混合量を50重量部、黒鉛化炭素短繊維の混合量を50重量部、カーボンブラックの混合量を20重量部、とした以外は、実施例1と全く同様にしてゴムシートを作成した。
このようにして得られたゴムシートのゴム硬度は67、熱伝導率は厚み方向に7.8W/m・K、縦方向に0.9W/m・K、横方向に1.5W/m・Kであり、厚み方向の熱伝導率が7W/m・K以上と非常に高いゴムシートが得られた。
[Example 3]
Except that the mixing amount of the nitrile-butadiene rubber precursor was 50 parts by weight, the mixing amount of graphitized carbon short fibers was 50 parts by weight, and the mixing amount of carbon black was 20 parts by weight as the matrix material of the rubber sheet. A rubber sheet was prepared exactly as in 1.
The rubber sheet thus obtained has a rubber hardness of 67, a thermal conductivity of 7.8 W / m · K in the thickness direction, 0.9 W / m · K in the vertical direction, and 1.5 W / m · in the horizontal direction. A rubber sheet having a very high thermal conductivity of 7 W / m · K or more in the thickness direction was obtained.

[実施例4]
ゴムシートのマトリクス材料としてニトリル−ブタジエンゴム前駆体の混合量を43重量部、黒鉛化炭素短繊維の混合量を57重量部、カーボンブラックの混合量を15重量部、可塑剤の混合量13重量部とした以外は、実施例1と全く同様にしてゴムシートを作成した。
このようにして得られたゴムシートのゴム硬度は79、熱伝導率は厚み方向に10.1W/m・K、縦方向に1.0W/m・K、横方向に1.7W/m・Kであり、厚み方向の熱伝導率が10W/m・K以上と非常に高いゴムシートが得られた。
[Example 4]
43 parts by weight of nitrile-butadiene rubber precursor, 57 parts by weight of graphitized carbon short fiber, 15 parts by weight of carbon black, and 13 parts by weight of plasticizer as a matrix material for the rubber sheet A rubber sheet was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the part was used.
The rubber sheet thus obtained has a rubber hardness of 79, a thermal conductivity of 10.1 W / m · K in the thickness direction, 1.0 W / m · K in the vertical direction, and 1.7 W / m · in the horizontal direction. A rubber sheet having a very high thermal conductivity of 10 W / m · K or more in the thickness direction was obtained.

[実施例5]
実施例3において作成した厚み20mm、縦900mm、横500mmのゴム前駆体シートについて、シートの縦方向に対して垂直な方向に4mm等間隔で並べた刃によって打ち抜き、厚み4mm、縦20mm、横500mmのスライスされたゴム前駆体シートを得た。
次にこのシートを所定の大きさにカッティングして、金型にセットし、真空下でシート厚み方向に加熱プレスを行い、厚み2mm、縦30mm、横60mmの架橋ゴムシートを得た。このシートのゴム硬度は58であった。
このようにして得られたゴムシートの熱伝導率は厚み方向に5.2W/m・K、縦方向1.2W/m・K、横方向に1.7W/m・Kであり、厚み方向の熱伝導率が5W/m・K以上と高いゴムシートが得られた。
また本ゴムシートの表面平滑性は非常に良好であった。
[Example 5]
A rubber precursor sheet having a thickness of 20 mm, a length of 900 mm, and a width of 500 mm created in Example 3 was punched with a blade arranged at regular intervals of 4 mm in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the sheet, and the thickness was 4 mm, length 20 mm, width 500 mm. A sliced rubber precursor sheet was obtained.
Next, the sheet was cut to a predetermined size, set in a mold, and heated and pressed in the sheet thickness direction under vacuum to obtain a crosslinked rubber sheet having a thickness of 2 mm, a length of 30 mm, and a width of 60 mm. The rubber hardness of this sheet was 58.
The rubber sheet thus obtained has a thermal conductivity of 5.2 W / m · K in the thickness direction, 1.2 W / m · K in the vertical direction, and 1.7 W / m · K in the horizontal direction. A rubber sheet having a high thermal conductivity of 5 W / m · K or more was obtained.
Further, the surface smoothness of the rubber sheet was very good.

[実施例6]
実施例1において作成したゴム前駆体シートを5枚重ねて金型にセットし、真空下でシート厚み方向に加熱プレスを行い、厚み87mm、縦600mm、横300mmの加硫ゴムシートを得た。本シートのゴム硬度は54であった。
続いて、このゴムシートをシートの縦方向に対して垂直な方向に30mmの等間隔で並べた刃によって打ち抜き、厚み30mm、縦87mm、横300mmのスライスされたゴムシートを得た。
このようにして得られたゴムシートの熱伝導率は厚み方向に6.4W/m・K、縦方向に0.8W/m・K、横方向に1.4W/m・Kであり、厚み方向の熱伝導率が5W/m・K以上と高いゴムシートが得られた。
[Example 6]
Five rubber precursor sheets prepared in Example 1 were stacked and set in a mold, and heated and pressed in the sheet thickness direction under vacuum to obtain a vulcanized rubber sheet having a thickness of 87 mm, a length of 600 mm, and a width of 300 mm. The rubber hardness of this sheet was 54.
Subsequently, this rubber sheet was punched out with a blade arranged at an equal interval of 30 mm in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the sheet to obtain a sliced rubber sheet having a thickness of 30 mm, a length of 87 mm, and a width of 300 mm.
The rubber sheet thus obtained has a thermal conductivity of 6.4 W / m · K in the thickness direction, 0.8 W / m · K in the vertical direction, and 1.4 W / m · K in the horizontal direction. A rubber sheet having a high thermal conductivity in the direction of 5 W / m · K or more was obtained.

ロール間混練法の具体例の模式図。The schematic diagram of the specific example of the kneading | mixing method between rolls. 実施例において、ゴムシートを所定方向に打ち抜き、厚み方向に高熱伝導性のゴムシートを得る方法について説明する模式図である。In an Example, it is a schematic diagram explaining the method of stamping out a rubber sheet to a predetermined direction and obtaining the rubber sheet of high heat conductivity in the thickness direction.

符号の説明Explanation of symbols

1.混練用ロール
2.混練用ロール
3.ゴム前駆体組成物のシート
4.ゴムシート(ゴム前駆体シートもしくはゴム加硫シート)
5.打ち抜きによりスライスされたゴムシート
6.打ち抜き用刃物
1. 1. Roll for kneading 2. Roll for kneading 3. Sheet of rubber precursor composition Rubber sheet (rubber precursor sheet or rubber vulcanized sheet)
5). 5. Rubber sheet sliced by punching Punching tool

Claims (1)

1)未架橋段階のゴム成分35〜85重量部と、メソフェーズピッチを原料とし、六角網面の厚み方向に由来する結晶子サイズが30nm以上である黒鉛化炭素短繊維15〜65重量部、計100重量部を含むゴム前駆体組成物を、シート内部の一方向に相対的に強いせん断力およびまたは伸長力が発生するような条件で、混練もしくは混練押出することにより、炭素繊維がシート面内にほぼ一軸配向したゴム前駆体シートを作成する工程、
2)炭素繊維の配向方向に対して垂直な平面により、0.05〜100mmの幅でシートをスライスする工程、
3)シートの厚み方向に加熱プレス処理することによりゴム架橋して、炭素繊維の配向が固定されたゴムシートを作成する工程、
を含み、厚み0.05〜100mmで厚み方向に炭素繊維がほぼ一軸配向され、厚み方向に5W/m・K以上の熱伝導率を有するシートを製造する熱伝導ゴムシートの製造方法。
1) 35 to 85 parts by weight of an uncrosslinked rubber component and 15 to 65 parts by weight of graphitized carbon short fibers having a crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface of 30 nm or more, using mesophase pitch as a raw material. By kneading or kneading and extruding a rubber precursor composition containing 100 parts by weight under conditions such that a relatively strong shearing force and / or elongation force is generated in one direction inside the sheet, A step of creating a rubber precursor sheet substantially uniaxially oriented,
2) A step of slicing the sheet with a width of 0.05 to 100 mm by a plane perpendicular to the orientation direction of the carbon fibers,
3) A step of creating a rubber sheet in which the orientation of carbon fibers is fixed by cross-linking rubber by heat-pressing in the thickness direction of the sheet,
The manufacturing method of the heat conductive rubber sheet which manufactures the sheet | seat which has a thermal conductivity of 5 W / m * K or more in the thickness direction in which carbon fiber is substantially uniaxially oriented in the thickness direction with a thickness of 0.05 to 100 mm.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011158942A1 (en) 2010-06-17 2011-12-22 ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 Thermally conductive sheet and process for producing same
JP2012001638A (en) * 2010-06-17 2012-01-05 Sony Chemical & Information Device Corp Heat-conductive sheet and process for producing heat-conductive sheet
JP2012211259A (en) * 2011-03-31 2012-11-01 Panasonic Corp Heat conductive sheet
KR20160021900A (en) 2013-07-10 2016-02-26 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 Thermally conductive sheet
US10012453B2 (en) 2013-06-19 2018-07-03 Dexerials Corporation Thermally conductive sheet and method for producing thermally conductive sheet
JP2019201225A (en) * 2016-01-26 2019-11-21 デクセリアルズ株式会社 Thermally conductive sheet, method for manufacturing thermally conductive sheet, heat dissipation member, and semiconductor device
CN113412188A (en) * 2019-03-27 2021-09-17 东丽株式会社 Fiber-reinforced resin molding material molded article and method for producing same
WO2023042833A1 (en) 2021-09-15 2023-03-23 信越ポリマー株式会社 Heat-dissipating sheet and method for manufacturing same

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9365001B2 (en) 2010-06-17 2016-06-14 Dexerials Corporation Thermally conductive sheet and process for producing same
TWI610407B (en) * 2010-06-17 2018-01-01 Dexerials Corp Thermal conductive sheet and manufacturing method thereof
US9308695B2 (en) 2010-06-17 2016-04-12 Dexerials Corporation Thermally conductive sheet and process for producing same
CN102971365A (en) * 2010-06-17 2013-03-13 迪睿合电子材料有限公司 Thermally conductive sheet and process for producing same
WO2011158942A1 (en) 2010-06-17 2011-12-22 ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 Thermally conductive sheet and process for producing same
US8808607B2 (en) 2010-06-17 2014-08-19 Dexerials Corporation Thermally conductive sheet and process for producing same
JP2012001638A (en) * 2010-06-17 2012-01-05 Sony Chemical & Information Device Corp Heat-conductive sheet and process for producing heat-conductive sheet
KR20130117752A (en) 2010-06-17 2013-10-28 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 Thermally conductive sheet and process for producing same
JP2012211259A (en) * 2011-03-31 2012-11-01 Panasonic Corp Heat conductive sheet
US10012453B2 (en) 2013-06-19 2018-07-03 Dexerials Corporation Thermally conductive sheet and method for producing thermally conductive sheet
KR20160021900A (en) 2013-07-10 2016-02-26 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 Thermally conductive sheet
US9437521B2 (en) 2013-07-10 2016-09-06 Dexerials Corporation Thermally conductive sheet
JP2019201225A (en) * 2016-01-26 2019-11-21 デクセリアルズ株式会社 Thermally conductive sheet, method for manufacturing thermally conductive sheet, heat dissipation member, and semiconductor device
CN113412188A (en) * 2019-03-27 2021-09-17 东丽株式会社 Fiber-reinforced resin molding material molded article and method for producing same
CN113412188B (en) * 2019-03-27 2022-11-18 东丽株式会社 Fiber-reinforced resin molding material molded article and method for producing same
WO2023042833A1 (en) 2021-09-15 2023-03-23 信越ポリマー株式会社 Heat-dissipating sheet and method for manufacturing same

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