JP2011241375A - 放熱部材及びこれからなる照明器具用部品 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融成形に適した流動性を維持しつつ、良好な熱伝導性を発現し、熱伝導性の異方性が小さくて軽い放熱部品用発泡成形体及びこれからなる照明器具用部品を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂４５質量％〜８９．５質量％と、炭素繊維１０質量％〜５０質量％と、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィン０．５質量％〜５．０質量％とを含有し（これら３成分の合計を１００質量％とする）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが５ｇ／１０分以上である樹脂組成物からなり、レーザーフラッシュ法によって測定される面内方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であり、レーザーフラッシュ法で測定される厚み方向の熱伝導率が０．６Ｗ／ｍＫ以上であり、発泡倍率が１．０５倍以上１．７倍未満である発泡体からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱部材及びこれからなる照明器具用部品に関する。

近年、省エネルギーの観点から、白熱電灯や蛍光灯からＬＥＤ照明への転換が進みつつある。ＬＥＤ素子からの発熱に対する放熱対策が不十分であると、ＬＥＤ素子の性能低下や寿命の短縮が生じることになる。したがって、ＬＥＤ素子の放熱には、熱伝導率の高いアルミ系合金等で作られたヒートシンクが用いられている。しかしながら、アルミ系合金には、ポリオレフィンに代表される熱可塑性樹脂のような易加工性は望めず、また、金属では低比重のアルミ系合金であっても樹脂からなる成形体と比較すると重い。そのため加工が容易で軽い放熱部品が求められている。
特許文献１には、マトリックス樹脂１００重量部に対して、樹脂粒子とこの樹脂粒子の表面に形成された熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のフィラー層からなる高熱伝導性樹脂粒子を１００重量部〜２５０重量部含有する樹脂組成物が記載されている。
また特許文献２には、（Ａ）熱可塑性樹脂と、（Ｂ）アスペクト比が１０〜２０であり、重量平均粒子径が１０μｍ〜２００μｍであり、かつ、固定炭素量が９８質量％以上の黒鉛粒子と、（Ｄ）耐衝撃性改良剤が所定量添加された熱伝導性樹脂組成物が記載されている。

特開２００８−６９２８４号公報 特開２００７−２３８９１７号公報

特許文献１では成形加工性については一定の考慮がなされているが、記載の樹脂組成物から得られる成形体の熱伝導率は十分ではなく、また熱伝導率の異方性については考慮されていない。熱伝導率の異方性が大きいと、放熱フィンを持つような比較的複雑な形状の放熱部品から効率よく放熱することが困難となる。特許文献２では、成形体の熱伝導率の異方性が考慮されているが、成形加工性については、十分な検討がなされていない。
以上の課題に鑑み、本発明の目的は、良好な熱伝導性を発現し、熱伝導性の異方性が小さくて軽い発泡体からなる放熱部材を提供することである。

本発明は熱可塑性樹脂４５質量％〜８９．５質量％と、炭素繊維１０質量％〜５０質量％と、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィン０．５質量％〜５．０質量％とを含有し（これら３成分の合計を１００質量％とする）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが５ｇ／１０分以上である樹脂組成物からなり、レーザーフラッシュ法によって測定される面内方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であり、レーザーフラッシュ法で測定される厚み方向の熱伝導率が０．６Ｗ／ｍＫ以上であり、発泡倍率が１．０５倍以上１．７倍未満である発泡体からなる放熱部材及びこれからなる照明器具用部品を提供するものである。

本発明によれば、溶融成形に適した流動性を維持しつつ、良好な熱伝導性を発現し、熱伝導性の異方性が小さくて軽い放熱部材及びこれからなる照明器具用部品を提供することが可能となる。

本発明の実施例で製造した成形体の面内方向の熱伝導率を測定する際に使用した試験片を示す図である。 本発明の実施例で製造した成形体の厚さ方向の熱伝導率を測定する際に使用した試験片を示す図である。

本発明に係る放熱部材は、熱可塑性樹脂（Ａ）と、炭素繊維（Ｂ）と、変性ポリオレフィン（Ｃ）とを含有する樹脂組成物を発泡させた発泡体からなる。以下詳細に説明する。
〔樹脂組成物〕
＜熱可塑性樹脂（Ａ）＞
上記樹脂組成物に含有される熱可塑性樹脂（Ａ）は、後述する変性ポリオレフィン（Ｃ）以外の樹脂であって、２００℃〜４５０℃の温度で成形可能な熱可塑性樹脂であれば特に限定されない。具体的には、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリールスルホン、ポリアリールケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイドスルフォン、ポリアリレート、液晶ポリエステル、フッ素樹脂等が挙げられる。これらは単独又は２種以上組み合わせて用いることが可能である。
これらのうち、成形加工性の観点からポリオレフィンやポリスチレンを用いることが好ましい。これによって比較的複雑な形状の電気・電子部品を成形する際の成形加工性が良好となる。

本発明で好ましく用いられるポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、炭素数４以上のα−オレフィンを主な成分とするα−オレフィン樹脂が挙げられる。これらは単独又は２種以上組み合わせて用いることが可能である。

ポリプロピレンとしては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレンを単独重合した後にエチレンとプロピレンを共重合して得られるプロピレンブロック共重合体等が挙げられる。
ポリエチレンとしては、例えば、エチレン単独重合体、炭素数４以上のα−オレフィンとの共重合体であるエチレン−α−オレフィンランダム共重合体等が挙げられる。
炭素数４以上のα−オレフィンを主な成分とするα−オレフィン樹脂としては、例えば、α−オレフィン−プロピレンランダム共重合体等が挙げられる。

ポリオレフィンに用いられる炭素数４以上のα−オレフィンとしては、例えば、１−ブテン、２−メチル−１−プロペン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、２−エチル−１−ブテン、２，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン２−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、メチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ペンテン、エチル−１−ペンテン、トリメチル−１−ブテン、メチルエチル−１−ブテン、１−オクテン、メチル−１−ペンテン、エチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ヘキセン、プロピル−１−ヘプテン、メチルエチル−１−ヘプテン、トリメチル−１−ペンテン、プロピル−１−ペンテン、ジエチル−１−ブテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン等が挙げられる。好ましくは、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンである。

オレフィンの重合方法としては、例えば、バルク重合、溶液重合、スラリー重合又は気相重合が挙げられる。ここでバルク重合とは、重合温度において液状のオレフィンを媒体として重合を行う方法をいい、溶液重合又はスラリー重合とは、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の不活性炭化水素溶媒中で重合を行う方法をいう。また気相重合とは、気体状態の単量体を媒体として、その媒体中で気体状態の単量体を重合する方法をいう。
これらの重合方法は、バッチ式、複数の重合反応槽を直列に連結させた多段式のいずれでもよく、また、これらの重合方法を任意に組み合わせてもよい。工業的かつ経済的な観点から、連続式の気相重合法又はバルク重合法と気相重合法を連続的に行うバルク−気相重合法による方法が好ましい。
なお、重合工程における各種条件（重合温度、重合圧力、モノマー濃度、触媒投入量、重合時間等）は、適宜決定すればよい。

また、ポリオレフィンの製造に用いられる触媒としては、マルチサイト触媒やシングルサイト触媒が挙げられる。マルチサイト触媒として、好ましくは、チタン原子、マグネシウム原子及びハロゲン原子を含有する固体触媒成分を用いて得られる触媒が挙げられ、また、シングルサイト触媒として、好ましくは、メタロセン触媒が挙げられる。

本発明で用いられるポリオレフィンがポリプロピレンの場合、ポリプロピレンの製造方法に用いられる好ましい触媒として、上記のチタン原子、マグネシウム原子及びハロゲン原子を含有する固体触媒成分を用いて得られる触媒が挙げられる。
本発明で用いられるポリオレフィンがポリプロピレンの場合、プロピレン単独重合体とプロピレン−エチレン共重合体との混合物である、所謂プロピレン−エチレンブロック共重合体であることが好ましい。

プロピレン単独重合体（Ａ−１）の１３Ｃ−ＮＭＲによって測定されるアイソタクチック・ペンタッド分率は０．９５以上が好ましく、さらに好ましくは０．９８以上である。
アイソタクチック・ペンタッド分率とは、プロピレン重合体分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクチック連鎖の中心にあるプロピレンモノマー単位の分率であり、換言すればプロピレンモノマー単位が５個連続してメソ結合した連鎖（以下、ｍｍｍｍと表す。）の中にあるプロピレンモノマー単位の分率である。アイソタクチック・ペンタッド分率の測定方法は、Ａ．ＺａｍｂｅｌｌｉらによってＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，６，９２５（１９７３）に記載されている方法、すなわち^１３Ｃ−ＮＭＲによって測定される方法である。

具体的には、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルによって測定されるメチル炭素領域の吸収ピークの面積に対する、ｍｍｍｍピークの面積の割合が、アイソタクチック・ペンタッド分率である。

上記熱可塑性樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、好ましくは３０ｇ／１０分〜２００ｇ／１０分であり、より好ましくは５０ｇ／１０分〜１００ｇ／１０分である。但し、測定温度は２３０℃で、荷重は２．１６ｋｇである。本発明におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定された方法に準じて行う。

本発明における熱可塑性樹脂の含有量は、４５質量％〜８９．５質量％であり、５５質量％〜７９．５質量％であることが好ましく、６０質量％〜７４．５質量％であることがより好ましい。熱可塑性樹脂の含有量が４５質量％未満であると樹脂組成物の発泡成形が困難となり、発泡体の熱伝導率の異方性が大きくなる。８９．５質量％を超えると発泡体の熱伝導率が不十分となる。

＜炭素繊維（Ｂ）＞
本発明で用いられる炭素繊維（Ｂ）は、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫを越えるピッチ系炭素繊維が好ましい。具体的には、三菱樹脂株式会社製 商標ダイアリード、帝人株式会社製 商標ラヒーマ等が挙げられる。
また、この炭素繊維（Ｂ）は、その表面が収束剤で処理されていてもよい。収束剤としては、上記のポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル、エポキシ樹脂、澱粉、植物油等が挙げられる。さらに、収束剤に、酸変性ポリオレフィン、シラン系カップリング剤等の表面処理剤、パラフィンワックス等の潤滑剤が配合されていてもよい。
炭素繊維（Ｂ）を収束剤で処理する方法としては例えば、収束剤を溶解させた水溶液に浸漬させる法、前記水溶液をスプレーで繊維に塗布する方法等が挙げられる。

本発明における樹脂組成物中の炭素繊維（Ｂ）の数平均繊維長は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがより好ましい。繊維長をこのような範囲とすることにより、熱伝導率の異方性を小さくすることができる。炭素繊維の数平均繊維長（単位：ｍｍ）は、ソックスレー抽出法（溶媒：キシレン）で評価用サンプルより樹脂を除去して、繊維を回収し、特開２００２−５９２４号公報に記載されている方法により測定することができる。
また、炭素繊維（Ｂ）の繊維径は５μｍ以上であることが好ましい。

炭素繊維の含有量は１０質量％〜５０質量％であり、２０質量％〜４０質量％であることが好ましく、２５質量％〜３５質量％であることがより好ましい。炭素繊維の含有量が１０質量％未満であると発泡体の十分な熱伝導率が得られず、５０質量％を超えると樹脂組成物の発泡成形性が劣る場合がある。

＜変性ポリオレフィン（Ｃ）＞
本発明で用いられる変性ポリオレフィン（Ｃ）は不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性された変性ポリオレフィンである。なお、この変性ポリオレフィン（Ｃ）は上記熱可塑性樹脂（Ａ）とは異なる樹脂である。
この変性ポリオレフィン（Ｃ）としては具体的には次の（Ｃ−ａ）〜（Ｃ−ｄ）の変性ポリオレフィンが挙げられる。これらは単独又は２種以上組み合わせて用いることが可能である。
（Ｃ−ａ）オレフィンの単独重合体に、不飽和カルボン酸及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物をグラフト重合して得られる変性ポリオレフィン。
（Ｃ−ｂ）少なくとも二種のオレフィンを共重合して得られる共重合体に、不飽和カルボン酸及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物をグラフト重合して得られる変性ポリオレフィン。
（Ｃ−ｃ）オレフィンを単独重合した後に、少なくとも２種のオレフィンを共重合して得られるブロック共重合体に、不飽和カルボン酸及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物をグラフト重合して得られる変性ポリオレフィン。
（Ｃ−ｄ）少なくとも１種のオレフィンと、不飽和カルボン酸及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物を共重合して得られる変性ポリオレフィン。

変性ポリオレフィンに用いられるポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、炭素数４以上のα−オレフィンを主な成分とするα−オレフィン樹脂が挙げられる。

変性ポリオレフィンに用いられる不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
また、不飽和カルボン酸の誘導体としては、前記の不飽和カルボン酸の酸無水物、エステル化合物、アミド化合物、イミド化合物、金属塩等が挙げられる。具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジアミド、フマル酸モノアミド、マレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、メタクリル酸ナトリウム等が挙げられる。また、クエン酸やリンゴ酸のように、ポリオレフィンにグラフトする工程で脱水して不飽和カルボン酸を生じるものを用いてもよい。

不飽和カルボン酸及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物として、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸のグリシジルエステル、無水マレイン酸、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルである。

変性ポリオレフィンの製造方法としては、溶液法、バルク法、溶融混練法等の方法が挙げられる。また、これらの少なくとも２種の方法を組み合わせた製造方法であってもよい。溶液法、バルク法、溶融混練法等の方法としては、例えば、“実用 ポリマーアロイ設計”（井出文雄著、工業調査会（１９９６年発行））、Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，２４，８１−１４２（１９９９）、特開２００２−３０８９４７号公報、特開２００４−２９２５８１号公報、特開２００４−２１７７５３号公報、特開２００４−２１７７５４号公報等に記載されている方法が挙げられる。

また変性ポリオレフィン（Ｃ）は、市販されている変性ポリオレフィンを用いてもよい。例えば、商品名モディパー（日本油脂（株）製）、商品名ブレンマーＣＰ（日本油脂（株）製）、商品名ボンドファースト（住友化学（株）製）、商品名ボンダイン（住友化学（株）製）、商品名レクスパール（日本ポリエチレン（株）製）、商品名アドマー（三井化学（株）製）、商品名モディックＡＰ（三菱化学（株）製）、商品名ポリボンド（クロンプトン（株）製）、商品名ユーメックス（三洋化成（株）製）等が挙げられる。

変性ポリオレフィンの含有量は０．５質量％〜５．０質量％であり、０．５質量％〜３．０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜２．０質量％であることがより好ましい。変性ポリオレフィンの含有量が０．５質量％未満であると、金属部品に対する放熱部材の貼合性能に劣る場合があり、また、LED素子と放熱部材との密着が不十分になる場合がある。該密着が不十分になると、その隙間から空気が入り、LED素子から放熱部材への熱伝導が空気によって阻害され、十分な放熱性能が得られないことがある。５．０質量％を超えると得られる発泡体の熱伝導率が低下する場合がある。

＜有機繊維（Ｄ）＞
本発明で用いられる樹脂組成物は、有機繊維（D）を含有していてもよい。有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリウレタン繊維、ポリイミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ケナフ等の植物繊維が挙げられる。中でも熱可塑性樹脂（Ａ）がポリオレフィンであるときに含有していることが好ましく、ポリエステル繊維を用いることが好ましい。
本発明において、有機繊維は好ましくは、上記熱可塑性樹脂（Ａ）や変性ポリオレフィン（Ｃ）、エラストマーのような樹脂を混合させた有機繊維含有樹脂組成物として用いられる。有機繊維含有樹脂組成物の製造方法として、特開２００６−８９９５号公報や特開平３−１２１１４６号公報に記載された方法が挙げられる。有機繊維含有樹脂組成物中の有機繊維の含有量は１０質量％〜６０質量％であることが好ましい。有機繊維含有樹脂組成物を、本発明に係る熱可塑性樹脂又は変性ポリオレフィンを使用して製造する場合、それらの使用量は、本発明に係る熱可塑性樹脂の含有量（４５．０質量％〜８９．５質量％）や、変性ポリオレフィンの含有量（０．５質量％〜５．０質量％）にカウントされる。
本発明における樹脂組成物中の、任意成分としての有機繊維の含有量は、熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）と変性ポリオレフィン（Ｃ）の合計を１００質量部として、３質量部〜１０質量部であることが好ましく、３質量部〜５質量部であることがより好ましい。

＜充填材・添加剤（Ｅ）＞
本発明で用いられる樹脂組成物は、充填材や添加剤（Ｅ）を含有していてもよい。このような充填剤としては、ガラス繊維、タルク、ワラストナイト、ガラスフレーク等が挙げられる。また、樹脂組成物の加工特性、機械特性、電気的特性、熱的特性、表面特性及び光安定性を改良するため、各種添加剤を配合してもよい。このような添加剤の例としては、中和剤、可塑剤、滑剤、離型剤、付着防止剤、酸化防止剤、熱及び光安定剤、難燃材、顔料、染料等が挙げられる。

＜樹脂組成物の製造方法＞
樹脂組成物の製造方法は限定されるものではないが、熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、変性ポリオレフィン（Ｃ）、及び必要に応じて用いられる有機繊維（Ｄ）、充填材・添加剤（Ｅ）等をヘンシェルミキサー、タンブラー等を用いて均一に混合した後、可塑化装置を用いて溶融混練する方法が挙げられる。溶融混練に当たっては、炭素繊維（Ｂ）が折れて短くなることを抑制するために、可塑化装置の温度、攪拌を適宜調整することが好ましい。
特に、有機繊維を加える際には、例えば、特開２００６−８９９５号公報に開示されている方法のようにで予め有機繊維を含有する樹脂組成物を作成し、その樹脂組成物と、熱可塑性樹脂、炭素繊維、変性ポリオレフィン、及び必要に応じて用いられる充填材・添加剤をヘンシェルミキサー、タンブラー等を用いて均一に混合した後、可塑化装置を用いて溶融混練してもよい。

可塑化装置を用いて溶融混練する際は、上記の各成分を同一の供給口又は別の供給口から、更に、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ＰＶＣ系エラストマー等のゴム等を供給し、樹脂組成物に含有させてもよい。ここで可塑化装置とは、熱可塑性樹脂をその融点以上に加熱し、溶融状態になった熱可塑性樹脂に攪拌を加える装置のことである。例えば、バンバリーミキサー、単軸押出し機、２軸同方向回転押出し機（例えば、東芝機械（株）製 ＴＥＭ［登録商標］、日本製鋼所（株）製 ＴＥＸ［登録商標］等が挙げられる。）、２軸異方向回転押出し機（神戸製鋼所（株）製 ＦＣＭ［登録商標］、日本製鋼所（株）製 ＣＭＰ［登録商標］等が挙げられる。）が挙げられる。

〔発泡体〕
本発明に係る発泡体は、上記の樹脂組成物に発泡剤を添加し、成形することによって得られるものである。使用される発泡剤は、化学発泡剤、物理発泡剤等の発泡剤が挙げられる。発泡剤の添加量は、本発明の樹脂組成物１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部〜１０質量部であり、より好ましくは０．２質量部〜８質量部である。
発泡体とすることにより、炭素繊維の配向が乱れ、得られる発泡体の熱伝導率の異方性を小さくすることができる。特に、発泡体の厚さ方向の熱伝導率を発泡成形によって向上させることが可能となる。
化学発泡剤は、無機化合物であっても有機化合物であってもよい。これらは単独又は２種以上を併用してもよい。無機化合物としては、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩等が挙げられる。有機化合物としては、クエン酸等のポリカルボン酸、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）等のアゾ化合物が挙げられる。
物理発泡剤としては、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスや揮発性有機化合物等が挙げられる。中でも超臨界状態の二酸化炭素、窒素、あるいはこれらの混合物を使用することが好ましい。物理発泡剤も化学発泡剤と同様に単独又は２種以上を併用してもよい。さらに、化学発泡剤と物理発泡剤とを併用してもよい。
なお、物理発泡剤を用いる場合は、物理発泡剤を超臨界状態で溶融状態の樹脂組成物に混合することが好ましい。超臨界状態の物理発泡剤は樹脂への溶解性が高く、短時間で溶融状態の樹脂組成物に均一に拡散することができるため、発泡倍率が高く、均一な発泡セル構造をもつ放熱部材（発泡体）を得ることができる。溶融状態の樹脂組成物に物理発泡剤を混合する工程としては、物理発泡剤を射出成形装置のノズル又はシリンダ内に注入する工程が挙げられる。
樹脂組成物を発泡成形する方法としては具体的には、射出発泡成形法、プレス発泡成形法、押出発泡成形法、スタンパブル発泡成形法等の方法が挙げられる。この中でも、プレス発泡成形と射出発泡成形が好ましい。

上記の方法により得られる発泡体は、その発泡倍率が１．０５倍以上１．７倍未満であり、１．０５倍以上１．５倍未満であることが好ましい。前述のように、発泡体とすることにより熱伝導率の異方性を小さくすることができるが、発泡倍率が１．７倍以上では、発泡体の単位体積あたりの炭素繊維の絶対量が少なくなり、放熱体に必要な熱伝導率が得られなくなる。

発泡倍率は、Ａ．Ｓ．Ｔ．ＭＤ７９２に従って測定された樹脂組成物の密度及び発泡体の密度について、樹脂組成物の密度を発泡体の密度で除して求めることができる。
発泡体は発泡層の少なくとも片面に平滑なスキン層が一体的に形成されていることが好ましい。スキン層が形成されていないと、例えば、成形品表面に平行方向の熱伝導率を高めるためにアルミ等の金属の薄膜を貼合した場合に、薄膜と該成形品との間に空気が入り、厚さ方向の熱伝導を阻害してしまう可能性がある。
また、発泡体は表面の一部に表皮材が貼合されていてもよい。表皮材としては、公知の表皮材を使用できるが、成形品の表面に平行方向の熱伝導率を更に高めるために、アルミ等の高熱伝導率の金属の薄膜を貼合してもよい。

本発明に係る発泡体は、熱伝導率の異方性が小さく軽いため、例えば照明器具用部品のような熱を放出する電気・電子部品に用いることが好適である。樹脂組成物から得られる発泡体は、上述のように、熱伝導率の異方性が小さくなるという放熱に有利な特性を有している。したがって、発泡体を電気・電子部品に使用したとき、熱伝導率の異方性が小さいために、当該部品が比較的複雑な形状であったとしても、電気・電子部品の発熱を効率よく放熱して、当該部品を備えた電気・電子機器の安定的な稼動を実現できる。
例えば、LED照明では、LED素子からの発熱を十分に放熱できなければ、LED素子の寿命が数分の１に短くなる。ヒートシンクの放熱効率を高めるために様々なフィンデザインが提案されているが、成形加工性に優れる樹脂組成物を使えば、複雑な形状でも成形しやすい。また、成形加工性に優れることは、LED照明の意匠性にも有利である。

以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明は、かかる実施例により限定されるものではない。

（１）樹脂組成物
発泡体に用いられる樹脂組成物には、以下の成分を使用した。
熱可塑性樹脂（Ａ）：
住友化学製 ノーブレン（登録商標） ＡＵ１６１Ｃ （メルトフローレート＝９０ｇ／１０分、プロピレン単独重合体部分のアイソタクチック・ペンタッド分率＝０．９８、プロピレン−エチレンブロック共重合体中のプロピレン−エチレン共重合体量＝１２質量％のプロピレン−エチレンブロック共重合体）
なお、上記プロピレン−エチレン共重合体のプロピレン−エチレンブロック共重合体全体に対する質量比率（Ｘ）は、プロピレン単独重合体部分とプロピレン−エチレンブロック共重合体全体の結晶融解熱量をそれぞれ測定し、次式を用いて計算により求めた。結晶融解熱量は、示唆走査型熱分析（ＤＳＣ）により測定した。
Ｘ＝１−（ΔＨｆ）Ｔ／（ΔＨｆ）Ｐ
（ΔＨｆ）Ｔ：ブロック共重合体全体の融解熱量（ｃａｌ／ｇ）
（ΔＨｆ）Ｐ：プロピレン単独重合体部分の融解熱量（ｃａｌ／ｇ）

炭素繊維（Ｂ）：
三菱樹脂製 登録商標 ダイアリードＫ２２３ＨＥ 繊維長６ｍｍ、直径１１ミクロン、熱伝導率５５０Ｗ／ｍＫ（カタログ値）

変性ポリオレフィン（Ｃ）：
無水マレイン酸変性ポリプロピレン（メルトフローレート＝７０ｇ／１０分、無水マレイン酸グラフト量＝０．６質量％）
上記変性ポリオレフィンは、特開２００４−１９７０６８号公報の実施例１に記載された方法に従って作成した。なお、不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボン酸誘導体に由来する単量体単位の含有量は、赤外吸収スペクトル又はＮＭＲスペクトルによって、不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボン酸誘導体に基づく吸収を定量して算出した値を用いた。

有機繊維（Ｄ）
本実施例では、有機繊維を含有する有機繊維含有樹脂組成物を使用した。
固有粘度０．６２ｄＬ／ｇのポリエチレン−２，６−ナフタレートのチップから溶融紡糸法によって製造された繊維径３５μｍのポリエチレンナフタレート繊維（帝人ファイバー株式会社製、この繊維の表面にはポリウレタン樹脂が２．０質量％付着している）を、特開平３−１２１１４６号公報に掲載された方法に従って、クロスヘッドダイを通じて引きながらクロスヘッドダイに接続された押出機から供給される約２００℃の溶融樹脂に含浸させ、次いで賦形ダイを通してストランドとした後、引取り速度１３ｍ／分で引き取り、その後裁断して有機繊維含有樹脂組成物からなる長さ１１ｍｍのペレットを得た。なお、前述の溶融樹脂は、プロピレン単独重合体 住友化学株式会社製ノーブレンＵ５０１Ｅ−１（ＭＦＲ１２０ｇ／１０分）と、変性ポリオレフィン（ＭＦＲ７０ｇ／１０分、無水マレイン酸グラフト量０．６質量％；特開２００４−１９７０６８号公報の実施例１に記載の方法で作成）が、質量比で９５／５で混合されたものである。
有機繊維含有樹脂組成物は、有機繊維３０．０質量％、熱可塑性樹脂６６．５質量％及び変性ポリオレフィン３．５質量％を含有していた（有機繊維と熱可塑性樹脂と変性ポリオレフィンとの合計を１００質量％とする）。
充填材（Ｅ）：
ティムカル グラファイト アンド カーボン社製 カーボンブラック 登録商標 ＥＮＳＡＣＯ３５０Ｇ

添加剤（Ｆ）：
添加剤としては以下の酸化防止剤を用いた。
商品名：スミライザーＧＡ８０（住友化学（株）製）
化学名：３，９−ビス［２−｛３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ｝−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５．５］ウンデカン
商品名：ウルトラノックス６２６（ＧＥスペシャリティケミカルズ製）
化学名：ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジホスファイト
これらの添加剤の含有量は、上記熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、変性ポリオレフィン（Ｃ）及び充填材（Ｅ）の合計１００質量部に対し、ＧＡ８０が０．０５質量部、ウルトラノックス６２６が０．１０質量部であった。

〔実施例１〜４、比較例１〜３〕
上記熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、変性ポリオレフィン（Ｃ）及び有機繊維含有樹脂組成物を表１に示す組成で所定量計量し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び有機繊維含有樹脂組成物の合計１００質量部に対し、更に添加剤（Ｆ）を加え、ポリ袋に入れて強く振って均一に混合した後、田辺プラスチックス機械製２０ｍｍ単軸押出機ＶＳ２０−２６を用い、シリンダ温度１８０℃で溶融混練した後、約３ｍｍのペレット状に裁断して樹脂組成物を製造した。

次いで、得られたペレット１００質量部に、表２に示した割合で、化学発泡剤（三協化成株式会社製、セルマイクＣ−１）を混合し、射出成形機（（株）東洋精機 TOYO ＳＩ−３０ＩＩＩ）を用いて、シリンダ温度２２０℃、金型温度５０℃、射出速度２０ｍｍ／秒、保圧２５ＭＰａで、評価用サンプル（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ（厚さ））を射出成形した。
化学発泡剤を混合していない場合には、成形機の計量値を５３ｍｍとし、稠密な成形体を得た。化学発泡剤を混合した場合には、目的の発泡倍率を得るために計量値を減じた。実施例１〜４では計量値４４ｍｍ、比較例２では３５ｍｍ、比較例３では４６ｍｍである。
なお、以下では実施例及び比較例で評価した評価用試料を、単に成形体とする。

〔物性の評価〕
実施例及び比較例で作成した成形体の評価項目及びその測定方法は下記の通りである。評価結果を表３に示す。
（１）メルトフローレート（ＭＦＲ、単位：ｇ／１０分）
成形体の製造に用いられる樹脂組成物のメルトフローレートは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定された方法に従って測定した。測定温度は２３０℃で、荷重は２．１６ｋｇ荷重で測定した。
（２）炭素繊維の数平均繊維長（単位：ｍｍ）
炭素繊維の数平均繊維長は、ソックスレー抽出法（溶媒：キシレン）で８０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み４ｍｍの発泡体より樹脂を除去して、繊維を回収し、特開２００２−５９２４号公報に記載されている方法により測定した。
（３）比重及び発泡倍率
試料の比重はＡ．Ｓ．Ｔ．Ｍ Ｄ７９２に従って、測定した。また発泡倍率は、上記の密度測定法により測定された樹脂組成物の密度及び発泡体の密度について、樹脂組成物の密度を、発泡体の密度で除して求めた。

（４）熱伝導率
成形体の熱伝導率はレーザーフラッシュ法を用いて測定した。
（ア）成形体の面内方向の熱伝導率
上記の８０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み４ｍｍの発泡体を３枚重ねて接着して、図１（ａ）に示すような積層体を得た（厚さ１２ｍｍ）。この積層体の略中央部分を２箇所（図１（ａ）の破線部分参照）、接着面に対して垂直な方向から切断し、各切断面を研磨して１０ｍｍ×１２ｍｍ×厚さ１ｍｍの試験片を作成した（図１（ｂ）参照）。
この試験片を用いて、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置（アルバック理工株式会社製 ＴＣ−７０００）により成形体面内方向の熱伝導率（図１（ｂ）の矢印方向の熱伝導率）を求めた。この値を熱伝導率１とした。
（イ）成形体厚さ方向の熱伝導率
上記の８０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み４ｍｍの発泡体（図２（ａ））から、１０ｍｍ×１２ｍｍ×厚さ１ｍｍの試験片を削りだし、試験片を作成した（図２（ｂ））。この試験片を用いて、上記の熱定数測定装置により、発泡体の厚み方向の熱伝導率を求めた。この値を熱伝導率２とした。

（５）曲げ弾性率（ＦＭ、単位：ＭＰａ）
実施例及び比較例の成形体の曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１７１に規定された方法に従い、スパン長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、荷重速度２．０ｍｍ／ｍｉｎ、２３℃で評価した。
（６）アイゾット衝撃強度（Ｉｚｏｄ、単位：ｋＪ／ｍ２）
実施例及び比較例の成形体のアイゾット衝撃強度は、ＪＩＳ Ｋ７１１０に規定された方法に従い、成形後にノッチ加工し、ノッチ付き衝撃強度を評価した。測定温度は２３℃で行った。

本発明の要件を満たす実施例１〜４では、比重が小さく、熱伝導率１と熱伝導率２が高い。発泡倍率が過大な比較例２では熱伝導率２が小さい。同じ組成で発泡倍率の異なる実施例１と比較例１、実施例２と比較例３をそれぞれ比較すると、いずれも実施例において熱伝導率２が高い。有機繊維を含有する組成２、４、５では、含有しない組成３よりアイゾット衝撃強度が高い。
熱伝導率の異方性を、熱伝導率１を熱伝導率２で除した値で評価すると、下記表に示すように、発泡倍率が１．０４の比較例３の熱伝導率の異方性は５．５であり、同じ組成で発泡倍率が１．０７の実施例２の異方性は３．３である。発泡倍率が本発明の要件を満たす実施例２で、比較例３より熱伝導率の異方性が小さい。

〔実施例５、比較例４〜７〕
上記熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、変性ポリオレフィン（Ｃ）、充填材（Ｅ）を表５に示す組成で所定量計量し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）の合計１００質量部に対し、更に添加剤（Ｆ）を加え、ポリ袋に入れて強く振って均一に混合した後、テストロール機（日新科学株式会社製、ＨＲ−２０Ｆ型）を用い、１８０℃で溶融混練した後、１０ｍｍ角のフレーク状に裁断して樹脂組成物を製造した。樹脂組成物のＭＦＲを表５に示す。

次いで、得られたペレット（フレーク）１００質量部に、表６に示した割合で、化学発泡剤（三協化成株式会社製、セルマイクＣ−１）を混合し、射出成形機（（株）東洋精機 ＴＯＹＯ ＳＩ−３０ＩＩＩ）を用いて、シリンダ温度２２０℃、金型温度５０℃、射出速度２０ｍｍ／秒、保圧２５ＭＰａで、評価用サンプル（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ（厚さ））を射出成形した。
化学発泡剤を混合していない場合には、計量値を５３ｍｍとし、稠密な成形体を得た。化学発泡剤を混合した場合には、目的の発泡倍率を得るために計量値を減じた。実施例１〜４では計量値４４ｍｍ、比較例２では３５ｍｍ、比較例３では４６ｍｍである。

このようにして得た成形体について、比重、発泡倍率、炭素繊維の数平均繊維長を測定した。測定の方法は、射出成形体に代えて、８０ｍｍ×８０ｍｍ×５ｍｍのプレス成形平板を使った以外は、前述の方法と同じである。
また、成形体の熱の伝わりが組成と発泡状態によって異なることを具体的に検証するために、以下の方法で試料表面の温度変化を熱画像で捉えた。
（７）熱画像
熱画像撮影装置：ＮＥＣ三栄株式会社製 サーモトレーサー ＴＨ５１０４
熱源：７５℃に設定したホットプレート
評価用試料：８０ｍｍ×８０ｍｍ×５ｍｍ厚の成形体から切り出した２０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍ厚の平板
測定は、ガラスシャーレの上に試料を並べて、２３℃の恒温室に１時間静置した。７５℃に設定したホットプレートの上にガラスシャーレごと置いた時間を０として、熱画像を５秒間隔で撮影した。表２に、熱画像で見た成形体表面温度上昇の順位を、早い順１から４で示した。

更に、金属部品との貼合性も下記の方法にて評価した。
（８）金属部品との貼合性
８０ｍｍ×８０ｍｍ×５ｍｍのプレス成形をする際に、型内にアルミ箔を置き、成形体への貼合を行った。アルミ箔の端をカッターナイフで５ｍｍほど剥ぎ取ってから、剥ぎ取った部分を指で摘みアルミ箔を引き剥がした。容易に引き剥がせない場合は○、容易に引き剥がせる場合を×とした。
全ての評価結果を表７に示す。

本発明の要件を満たす実施例５は、比重が小さく、熱画像で捉えた表面温度変化が早く、金属部品との貼合性に優れる。また、発泡させていない比較例４では比重が高く、同一組成の実施例５より表面温度変化が遅い。
成分（C）を含まない比較例５、６、７では金属部品との貼合性に劣り、成分（Ｂ）を含まない比較例６と７では、表面温度変化が遅い。
また熱画像で捉えた表面温度変化の早さを、成分（Ｂ）を含まない比較例６と比較例７で比較すると、発泡した比較例７が遅いことがわかった。これは、一般に知られている「発泡による断熱効果」を示している。成分（Ｂ）を含む実施例５と比較例４では、発泡した実施例５の温度変化が早いことと対照的である。

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂４５質量％〜８９．５質量％と、炭素繊維１０質量％〜５０質量％と、不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された変性ポリオレフィン０．５質量％〜５．０質量％とを含有し（これら３成分の合計を１００質量％とする）、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準拠して２３０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されるメルトフローレートが５ｇ／１０分以上である樹脂組成物からなり、
   レーザーフラッシュ法によって測定される面内方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であり、レーザーフラッシュ法で測定される厚み方向の熱伝導率が０．６Ｗ／ｍＫ以上であり、発泡倍率が１．０５倍以上１．７倍未満である発泡体からなる放熱部材。
2. 熱可塑性樹脂がポリオレフィンである請求項１に記載の放熱部材。
3. 発泡体の発泡倍率が１．０５倍以上１．５倍未満である請求項１又は２に記載の放熱部材。
4. 炭素繊維の数平均繊維長が０．５ｍｍ以上である請求項１〜３いずれかに記載の放熱部材。
5. 熱可塑性樹脂がポリオレフィンであって、ポリオレフィンと炭素繊維と、不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された変性ポリオレフィンの合計を１００質量部として、更に、有機繊維を３質量部〜１０質量部を含有する請求項２〜４いずれかに記載の放熱部材。
6. 請求項１〜５いずれかに記載の放熱部材からなる照明器具用部品。

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