JP2013040220A - 高放熱性熱可塑性樹脂組成物及びその成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】
低比重でかつ面方向の熱伝導率に優れた新規な熱可塑性樹脂組成物及びその成形体を提供する。
【解決手段】
(1)6−ナイロン樹脂(A)25〜60質量部と、平均粒子径が1〜30μmである窒化ホウ素(B)40〜75質量部とを合計で100質量部含有してなる熱可塑性樹脂組成物、(2)窒化ホウ素(B)の黒鉛化指数(GI)が5以下である(1)記載の熱可塑性樹脂組成物、(3)6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、無機系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤の群から選ばれる少なくとも1種以上の難燃剤(C)を10〜120質量部含有してなる(1)又は(2)記載の熱可塑性樹脂組成物を構成とする。
【選択図】 図2
低比重でかつ面方向の熱伝導率に優れた新規な熱可塑性樹脂組成物及びその成形体を提供する。
【解決手段】
(1)6−ナイロン樹脂(A)25〜60質量部と、平均粒子径が1〜30μmである窒化ホウ素(B)40〜75質量部とを合計で100質量部含有してなる熱可塑性樹脂組成物、(2)窒化ホウ素(B)の黒鉛化指数(GI)が5以下である(1)記載の熱可塑性樹脂組成物、(3)6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、無機系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤の群から選ばれる少なくとも1種以上の難燃剤(C)を10〜120質量部含有してなる(1)又は(2)記載の熱可塑性樹脂組成物を構成とする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、高放熱性熱可塑性樹脂組成物及びその成形体に関するものである。
発熱性電子部品などから発生した熱を放熱させるため、部材にも高い放熱性が要求されている。部材の放熱を向上させる方法として、熱可塑性樹脂に高熱伝導性フィラーを配合する方法等が提案されている。しかしながら、軽量かつ面方向に効率良く熱伝導させて放熱させうる熱可塑性樹脂組成物は提案されていない。
本発明は、低比重でかつ面方向の熱伝導率に優れた新規な熱可塑性樹脂組成物及びその成形体を提供することを課題とする。
すなわち、本発明は、
(1)6−ナイロン樹脂(A)25〜60質量部と、平均粒子径が1〜30μmである窒化ホウ素(B)40〜75質量部とを合計で100質量部含有してなる熱可塑性樹脂組成物、(2)窒化ホウ素(B)の黒鉛化指数(GI)が5以下である(1)記載の熱可塑性樹脂組成物、(3)6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、無機系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤の群から選ばれる少なくとも1種以上の難燃剤(C)を10〜120質量部含有してなる(1)又は(2)記載の熱可塑性樹脂組成物、(4)難燃剤(C)が水酸化マグネシウムである(3)記載の熱可塑性樹脂組成物、(5)6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)を0.1〜5質量部含有してなる(3)又は(4)記載の熱可塑性樹脂組成物、(6)(1)〜(5)のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体である。
(1)6−ナイロン樹脂(A)25〜60質量部と、平均粒子径が1〜30μmである窒化ホウ素(B)40〜75質量部とを合計で100質量部含有してなる熱可塑性樹脂組成物、(2)窒化ホウ素(B)の黒鉛化指数(GI)が5以下である(1)記載の熱可塑性樹脂組成物、(3)6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、無機系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤の群から選ばれる少なくとも1種以上の難燃剤(C)を10〜120質量部含有してなる(1)又は(2)記載の熱可塑性樹脂組成物、(4)難燃剤(C)が水酸化マグネシウムである(3)記載の熱可塑性樹脂組成物、(5)6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)を0.1〜5質量部含有してなる(3)又は(4)記載の熱可塑性樹脂組成物、(6)(1)〜(5)のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、低比重かつ面方向の熱伝導率に優れる。本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体を用いることで、軽量かつ発熱部に接触している成形体の表面から効率的に放熱することができるため、発熱性電子部品の部材に有用である。例えばLED照明筐体、自動車部品、電源アダプター、パソコン用部品、携帯電話用部品及び光学式ディスプレー装置などの発熱部に接触している部材の筐体用途に好適に用いることができる。
<用語の説明>
本願明細書において、「〜」という記号は「以上」及び「以下」を意味し。例えば、「A〜B」なる記載は、A以上でありB以下であることを意味する。
本願明細書において、「〜」という記号は「以上」及び「以下」を意味し。例えば、「A〜B」なる記載は、A以上でありB以下であることを意味する。
6−ナイロン樹脂(A)とは、化1に示すようにアミド結合を有する単量体からなる樹脂である。なお、nは重合度を示している。
6−ナイロン樹脂(A)は、アミド基を有する極性ポリマーであり、端面にアミノ基や水酸基を有する窒化ホウ素(B)との親和性が高いため、6−ナイロン樹脂(A)中に窒化ホウ素(B)を高濃度に含有させることが出来る。
窒化ホウ素(B)とは、窒素原子とホウ素原子からなる化合物であり、六角形の網目層が二層周期で積層している六方晶窒化ホウ素(h−BN)、六角形の網目層が三層周期で積層している菱面体晶窒化ホウ素(r−BN)、六角形の網目層がランダムに積層している乱層構造窒化ホウ素(t−BN)、無定形である無定形化ホウ素(a−BN)、高圧相である立方晶窒化ホウ素(c−BN)などがあり、好ましくは六方晶窒化ホウ素(h−BN)が用いられる。
窒化ホウ素(B)は鱗片状の結晶体であり、面方向の熱伝導率が極めて高い性質がある。更に、6−ナイロン樹脂(A)中では容易に流動方向に配向する性質を有しているため、熱伝導率に異方性を付与することができる。この異方性により、面方向に効率良く放熱させることが可能となる。なお、異方性は、以下の式で算出される。
異方性=面方向の熱伝導率÷厚み方向の熱伝導率
異方性=面方向の熱伝導率÷厚み方向の熱伝導率
窒化ホウ素(B)の平均粒子径は1〜30μmであるが、面方向の熱伝導率と軽量化の観点から、好ましくは5〜25μm、更に好ましくは10〜20μmである。1μm未満であると面方向の熱伝導率が小さくなるため、窒化ホウ素(B)をより多く充填しなければならず、軽量化の面で劣る。30μmを超えると6−ナイロン樹脂(A)への分散性が悪化して窒化ホウ素(B)が凝集し易くなるため溶融混練や成形ができない場合がある。
なお、平均粒子径とは、体積平均粒子径のことであり、レーザー回折散乱法によって測定することができる。
なお、平均粒子径とは、体積平均粒子径のことであり、レーザー回折散乱法によって測定することができる。
窒化ホウ素(B)の結晶性評価については、粉末X線回折法による黒鉛化指数(GI=Graphitization Index)を用いた。GIは、X線回折図の(100)、(101)及び(102)線の積分強度比すなわち面積比を用いて以下の式から求めることができる(J. Thomas, et. al, J. Am. Chem. Soc. 84, 4619(1962))。この値が小さいほど結晶性が高いため、同じ充填量の場合、面方向の熱伝導率が大きくなる。
GI=[面積{(100)+(101)}]÷[面積(102)]
GI=[面積{(100)+(101)}]÷[面積(102)]
良好な面方向の熱伝導率を得るための好ましい黒鉛化指数(GI)は5以下であり、更に好ましくは4以下、特に好ましくは2以下である。
窒化ホウ素(B)は、B/N原子比が1/1〜1/6であるホウ酸とメラミンを含む混合物に、カルシウム(Ca)化合物を結晶化時に生成する窒化ホウ素に対して内割で5〜20質量%のホウ酸カルシウム(CaO)x ・B2O3の液相(但し、X≦1)が生成するように添加した後、温度T(℃)、相対湿度Ψ(%)及び保持時間t(hr)が以下の関係式を満たす条件で保持してホウ酸メラミンを形成させ、更にそれを非酸化性ガス雰囲気下、温度1800〜2200℃で焼成・結晶化させ、粉砕することによって製造することができる。
T≧−20・log10(t/4)+{(Ψ−100)2 /20}+60
T≧−20・log10(t/4)+{(Ψ−100)2 /20}+60
ホウ酸は、オルトホウ酸(H3 BO3 )、メタホウ酸(HBO2 )、テトラホウ酸(H2B4 O7 )、無水ホウ酸(B2 O3 )など、一般式(B2O3 )・(H2 O)X 〔但し、X=0〜3〕で示される化合物の一種又は二種以上であるが、なかでもオルトホウ酸は入手が容易でメラミンとの混合性が良好であるため、好適である。
メラミン(C3 N6 H6)は、有機化合物の一種であり、化2に示すように構造の中心にトリアジン環、その周辺にアミノ基3個を持つ有機窒素化合物である。
ホウ酸とメラミンの混合は、ボールミル、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサーなどの一般的な混合機を用いて行うことができる。
ホウ酸とメラミンの配合割合は、ホウ酸のホウ素原子とメラミンの窒素原子のB/N原子比が1/1〜1/6となる割合であるが、GIの観点から、好ましくは1/2〜1/4となる割合である。1/1を越えると焼成後に未反応ホウ酸の残留が顕著となり、1/6未満では焼成時に未反応メラミンの昇華が顕著となる。
窒化ホウ素(B)の結晶化触媒であるホウ酸カルシウム(CaO)X ・B2O3 の液相 [但し、X≦1]が結晶化時の窒化ホウ素に対して、内割で5〜20質量%生成するようにあらかじめホウ酸とメラミンの混合物にCa化合物を添加した後、温度T(℃)、相対湿度Ψ(%)及び保持時間t(hr)が以下の関係式を満たす雰囲気で上記混合物を保持してホウ酸メラミンを形成させる。温度(T)、相対湿度(Ψ)及び保持時間(t)のいずれかが以下の式の範囲外であるとホウ酸メラミンは形成されない。
T≧−20・log10(t/4)+{(Ψ−100)2 /20}+60
T≧−20・log10(t/4)+{(Ψ−100)2 /20}+60
このような雰囲気は、恒温恒湿機、スチーム加熱炉などを用いて容易に形成させることができる。温度、相対湿度、時間の具体例としては、例えば80℃、80%、10時間などである。雰囲気を形成する水蒸気以外のガスについては特に制限はなく、大気ガス、窒素ガス、不活性ガスなどがある。
Ca化合物は、固体のホウ酸カルシウムでもよいが、ホウ酸と反応してホウ酸カルシウムを生成し得る化合物、特に安価で入手が容易な炭酸カルシウム(CaCO3 )が好ましい。炭酸カルシウム を用いる場合、ホウ酸を窒化ホウ素用原料だけでなく、ホウ酸カルシウム液相用原料としても機能させる必要があるが、ホウ酸カルシウム液相用原料のホウ酸は、窒化ホウ素用原料のホウ酸よりも大幅に少量で済むので、炭酸カルシウムを用いた場合でもホウ酸とメラミン(C3 N6 H6 )の配合割合は、ホウ酸がオルトホウ酸(H3BO3 )である場合、H3 BO3 /C3 N6H6 をモル比では6/1〜1/1、質量比では2.94/1〜0.49/1としてよい。
ホウ酸カルシウム(CaO)X ・B2 O3 の液相[但し、X≦1]が結晶化時の窒化ホウ素に対して内割で5〜20質量%となるような炭酸カルシウムの具体的な配合割合は、焼成方法の違いによってメラミンの揮発量や、メラミン1モルに反応するホウ酸のモル数が変動するため、焼成方法に応じて適宜変化させる必要があるが、仮にメラミンが全く揮発せず、かつメラミン1モルに対して常にホウ酸2モルが反応して窒化ホウ素が生成するとした場合、ホウ酸、メラミン、及び炭酸カルシウムの具体的な配合割合は、モル比で22.3〜99.7/10.1〜48.2/0.1〜1.0、質量比で13.8〜61.6/12.7〜60.7/0.1〜1.0になる。
Ca化合物は、保持の前に添加しておくことによって、均一にホウ酸メラミン中に混合される。ホウ酸とメラミンとCa化合物を単に機械的に混合した場合や、ホウ酸メラミンを形成させた後にCa化合物を混合した場合、更にはホウ酸とメラミンとCa化合物に水を添加してホウ酸メラミン形成とCa化合物混合を同時に行った場合は、Ca化合物の混合状態が不均一となり、結晶化後の窒化ホウ素は、粗粒、あるいは結晶未発達の微粒を多く含む不均一なものとなる。
ホウ酸カルシウム(CaO)X ・B2 O3[但し、X≦1]は、結晶化温度においては液相である。この中に非晶質窒化ホウ素が溶解し、溶解量が過飽和に達した時点で窒化ホウ素が析出する。この際、触媒量すなわち液相の量が多いと、隣り合う窒化ホウ素粒子同士の距離が大きくなるので、粗粒が生成しやすい。反対に液相の量が少ないと非晶質窒化ホウ素の溶解量も少なくなるため結晶未発達な微粒が生成しやすい。一方、触媒の組成すなわちCaOとB2O3 のモル比は粒子の形状に関与する。Xが1以下すなわちB2 O3 リッチな組成においては生成する窒化ホウ素粒子は鱗片形状が発達するが、Xが1よりも大きいCaOリッチな組成においては、触媒の量が比較的少ない場合は凝集粒子が、触媒の量が比較的多い場合は肉厚な粒子が生成しやすい。
非酸化性ガス雰囲気を形成するガスとしては、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス、メタンやプロパンなどの炭化水素ガス、ヘリウムやアルゴンなどの希ガスが使用される。これらのうち、入手しやすく安価であり、しかも2000〜2200℃の高温域においては、窒化ホウ素の分解を抑制する効果の大きい窒素ガスが最適である。
焼成・結晶化は、非酸化性ガス雰囲気下、温度1800〜2200℃で行われる。1800℃未満では結晶化が充分に進行せず、高結晶な窒化ホウ素を得ることができない。また、2200℃を超えると窒化ホウ素が分解する。
焼成炉としては、マッフル炉、管状炉、雰囲気炉などのバッチ式炉や、ロータリーキルン、スクリューコンベヤ炉、トンネル炉、ベルト炉、プッシャー炉、竪型連続炉などの連続式炉が用いられる。これらは目的に応じて使い分けられ、例えば多くの品種の窒化ホウ素を少量ずつ製造するときはバッチ式炉が、一定の品種を多量製造するときは連続式炉が採用される。
窒化ホウ素(B)は、必要に応じて粉砕、分級、酸処理による残留触媒の除去(精製)、洗浄、乾燥などの後処理工程を経た後、実用に供される。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、無機系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤の群から選ばれる少なくとも1種以上の難燃剤(C)を含有させることにより、難燃性を付与することができる。
無機系難燃剤とは、分子構造中に無機原子を有する難燃剤のことであり、例えば、水酸化アルミニウムや三酸化アンチモン、水酸化マグネシウムなどがある。
ハロゲン系難燃剤とは、分子構造中にハロゲン原子を有する難燃剤のことであり、例えば、デカブロモジフェニルオキサイドやトリブロモフェニルアリルエーテル、塩素化パラフィンなどがある。
リン系難燃剤とは、分子構造中にリン原子を有する難燃剤のことであり、例えば、トリフェニルホスフェートやトリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェートなどがある。
入手のし易さと環境への安全性の観点から、難燃剤(C)に水酸化マグネシウムを使用することが好ましい。
ポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)とは、化3に示すようにフッ素原子と炭素原子の単量体からなるフッ化炭素樹脂のことである。なお、nは重合度を示している。
ポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)は、滴下防止剤としての作用があり、難燃剤(C)と併用させることでUL94規格V−2又はV−1又はV−0の付与に効果的である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体とは、所望の形状を得るために二次的な加工工程を経て一定の形状に加工したものであり、例えば、射出成形品、プレス成形品、押出成形品、フィルム、シートなどがある。
6−ナイロン樹脂(A)の配合量は、6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部中、25〜60質量部であるが、面方向の熱伝導率と軽量化の観点から、好ましくは30〜55質量部、更に好ましくは35〜50質量部である。25質量部未満では軽量化の面で劣る又は押出混練ができない場合がある。60質量部を超えると面方向の熱伝導率が小さくなる。
窒化ホウ素(B)の配合量は、6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部中、40〜75質量部であるが、面方向の熱伝導率と軽量化の観点から、好ましくは45〜70質量部、更に好ましくは50〜65質量部である。40質量%未満であると面方向の熱伝導率が小さくなり、75質量%を超えると軽量化の面で劣る又は押出混練ができない場合がある。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、無機系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤の群から選ばれる少なくとも1種以上の難燃剤(C)を含有させることが出来るが、難燃性付与と面方向の熱伝導率、軽量化の観点から、6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、10〜120質量部添加することが好ましく、更に好ましくは20〜110質量部であり、特に好ましくは25〜60質量部である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)を含有させることが出来るが、滴下防止効果と成形加工性の観点から、6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、0.1〜5質量部添加することが好ましく、更に好ましくは0.3〜4質量部であり、特に好ましくは0.5〜3質量部である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の面方向の熱伝導率は、放熱性の観点から1.5W/mK以上であることが好ましく、更に好ましくは2.0W/mK以上、特に好ましくは2.5W/mK以上である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の異方性は、放熱性の観点から2以上であることが好ましく、更に好ましくは2.5以上、特に好ましくは3以上である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体の比重は、軽量化の観点から2.0[g/cm3]以下であることが好ましく、更に好ましくは1.8[g/cm3]以下、特に好ましくは1.7[g/cm3]以下である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、放熱性、比重に影響のない範囲であれば、必要に応じて滑剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、無機フィラー、カーボン繊維等の補強材、各色着色剤等を添加することができ、無機フィラーには、シラン系および又はチタネート系カップリング剤などの表面改質剤を使用することも可能である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、一般的な溶融混練装置を用いて得ることができる。例えば、単軸押出機、噛合形同方向回転または噛合形異方向回転二軸押出機、非または不完全噛合形二軸押出機等のスクリュー押出機などがある。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、一般的な成形方法で成形することができる。例えば、射出成形、プレス成形、シート成形、異形押出成形、インフレーション成形、真空成形、二色成形などがある。シボの転写方法についても射出成形、プレス成形、ロール転写、真空成形などがある。
以下、詳細な内容について実施例を用いて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
6−ナイロン樹脂(A)は以下のものを使用した。
A−1:宇部興産社製、商品名1013B、 比重1.14g/cm3
A−2:東レ社製、商品名CM1017、比重1.13g/cm3
A−1:宇部興産社製、商品名1013B、 比重1.14g/cm3
A−2:東レ社製、商品名CM1017、比重1.13g/cm3
窒化ホウ素(B)は、以下のものを使用した。
B−1:平均粒子径18μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3日本電工社製オルトホウ酸(以下、オルトホウ酸は同製品を使用)60kg、DSM社製メラミン(以下、メラミンは同製品を使用)50kg、Ca化合物として白石工業社製炭酸カルシウム(以下、炭酸カルシウムは同製品を使用)1kgをヘンシェルミキサーで混合した後、恒温恒湿機中にて温度90℃、相対湿度85%で5時間保持してホウ酸メラミンを形成させた。更に、その後バッチ式雰囲気炉にて、窒素雰囲気下、2000℃で2時間焼成・結晶化し、その後粉砕によりB−1を製造した。結果を表1に示す。
B−1:平均粒子径18μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3日本電工社製オルトホウ酸(以下、オルトホウ酸は同製品を使用)60kg、DSM社製メラミン(以下、メラミンは同製品を使用)50kg、Ca化合物として白石工業社製炭酸カルシウム(以下、炭酸カルシウムは同製品を使用)1kgをヘンシェルミキサーで混合した後、恒温恒湿機中にて温度90℃、相対湿度85%で5時間保持してホウ酸メラミンを形成させた。更に、その後バッチ式雰囲気炉にて、窒素雰囲気下、2000℃で2時間焼成・結晶化し、その後粉砕によりB−1を製造した。結果を表1に示す。
B−2:平均粒子径8μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3
B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−2を製造した。結果を表1に示す。
B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−2を製造した。結果を表1に示す。
B−3:平均粒子径22μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−3を製造した。結果を表1に示す。
B−4:平均粒子径4μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−4を製造した。結果を表1に示す。
B−5:平均粒子径28μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−5を製造した。結果を表1に示す。
B−6:平均粒子径18μm、黒鉛化指数(GI)3.32、比重2.27g/cm3オルトホウ酸70kg、メラミン50kg、炭酸カルシウム1kgをヘンシェルミキサーで混合した後、恒温恒湿機中にて温度80℃、相対湿度80%で2時間保持してホウ酸メラミンを形成させた。更に、その後バッチ式雰囲気炉にて、窒素雰囲気下、1850℃で2時間焼成・結晶化し、その後粉砕によりB−6を製造した。結果を表1に示す。
B−7:平均粒子径18μm、黒鉛化指数(GI)4.58、比重2.27g/cm3昭和化学ケミカル社製無水オルトホウ酸(以下、無水ホウ酸は同製品を使用)40kg、メラミン50kg、キンセイマテック社製ホウ酸カルシウム1kgをヘンシェルミキサーで混合した後、恒温恒湿機中にて温度90℃、相対湿度85%で5時間保持してホウ酸メラミンを形成させた。更に、その後バッチ式雰囲気炉にて、窒素雰囲気下、1900℃で2時間焼成・結晶化し、その後粉砕によりB−7を製造した。結果を表1に示す。
B−8:平均粒子径0.8μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3
B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−8を製造した。結果を表1に示す。
B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−8を製造した。結果を表1に示す。
B−9: 平均粒子径35μm、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3B−1と同様に焼成・結晶化を行い、粉砕を調節することでB−9を製造した。結果を表1に示す。
窒化ホウ素(B)の平均粒子径は、堀場製作所社製レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(LA−910)を用いて測定した。
窒化ホウ素(B)の黒鉛化指数(GI)は、リガク社製粉末X線回折装置(GF−2013)により測定したX線回折図の(100)、(101)及び(102)線の積分強度比すなわち面積比を用いて、以下の式から求めた。
GI=[面積{(100)+(101)}]÷[面積(102)]
GI=[面積{(100)+(101)}]÷[面積(102)]
焼成物中の結晶化触媒(Ca化合物)は、焼成物を硝酸で洗浄することで除去し、焼成物中の結晶化触媒含有量[質量%]は、以下の式より求めた。
結晶化触媒含有量[質量%]
=(焼成物[kg]−硝酸で洗浄後の焼成物[kg])÷焼成物[kg]×100
結晶化触媒含有量[質量%]
=(焼成物[kg]−硝酸で洗浄後の焼成物[kg])÷焼成物[kg]×100
難燃剤(C)は以下のものを使用した。
C−1:無機系難燃剤、神島化学工業社製、商品名S−4、比重2.4g/cm3
C−2:ハロゲン系難燃剤、ケムチュラ・ジャパン社製、商品名PDBS−80、比重1.8g/cm3
C−3:リン系難燃剤、燐化学工業社製、商品名ノーバエクセルF5、比重2.0g/cm3
C−1:無機系難燃剤、神島化学工業社製、商品名S−4、比重2.4g/cm3
C−2:ハロゲン系難燃剤、ケムチュラ・ジャパン社製、商品名PDBS−80、比重1.8g/cm3
C−3:リン系難燃剤、燐化学工業社製、商品名ノーバエクセルF5、比重2.0g/cm3
ポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)は以下のものを使用した。
D−1:三井・デュポンケミカル社製、商品名31−JR、比重2.1g/cm3
D−1:三井・デュポンケミカル社製、商品名31−JR、比重2.1g/cm3
6−ナイロン樹脂(A)との比較として、以下の樹脂を使用した。
ABS樹脂:電気化学工業社製、商品名GR−1000、比重1.05g/cm3
PS樹脂 :東洋スチレン社製、商品名G200C、比重1.04g/cm3
ABS樹脂:電気化学工業社製、商品名GR−1000、比重1.05g/cm3
PS樹脂 :東洋スチレン社製、商品名G200C、比重1.04g/cm3
窒化ホウ素(B)との比較として、以下の化合物を使用した。
球状アルミナ:電気化学工業社製、商品名DAW−05、平均粒子径5μm、比重3.9g/cm3
溶融シリカ:電気化学工業社製、商品名FB−7SDC、平均粒子径5.8μm、比重2.2g/cm3
[実施例1〜11]
球状アルミナ:電気化学工業社製、商品名DAW−05、平均粒子径5μm、比重3.9g/cm3
溶融シリカ:電気化学工業社製、商品名FB−7SDC、平均粒子径5.8μm、比重2.2g/cm3
[実施例1〜11]
表2に示した配合になるように、6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)を三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で3分間混合した。その後、混合物を東芝機械社製二軸押出機(TEM−35B)で設定温度240℃〜260℃、スクリュー回転数200rpmで溶融混練し、ペレットを作製した。このペレットを使用して、射出成形機により評価用試験片を作製し、各種評価を行った。その結果を表2に示す。
[実施例12〜22]
[実施例12〜22]
表3に示した配合になるように、6−ナイロン樹脂(A)とポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)を三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で1分間混合した後、窒化ホウ素(B)と難燃剤(C)を加え、更に低速回転で3分間混合した。その後、実施例1〜11と同様にペレットを作製し、各種評価を行った。その結果を表3に示す。
[実施例23]
[実施例23]
表3に示した配合になるように、6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)と難燃剤(C)を三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で3分間混合した。その後、実施例1〜11と同様にペレットを作製し、各種評価を行った。その結果を表3に示す。
[比較例1〜4]
[比較例1〜4]
表4に示した配合になるように、6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)を三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で3分間混合した。その後、実施例1〜11と同様にペレットを作製し、各種評価を行った。その結果を表4に示す。
[比較例5]
[比較例5]
表4に示した配合になるように、ABS樹脂と窒化ホウ素(B)を三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で3分間混合した。その後、混合物を東芝機械社製二軸押出機(TEM−35B)で設定温度220℃〜240℃、スクリュー回転数200rpmで溶融混練し、ペレットを作製した。このペレットを使用して、実施例1〜11と同様に各種評価を行った。その結果を表4に示す。
[比較例6]
[比較例6]
表4に示した配合になるように、PS樹脂と窒化ホウ素(B)を三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で3分間混合した。その後、混合物を東芝機械社製二軸押出機(TEM−35B)で設定温度200℃〜220℃、スクリュー回転数200rpmで溶融混練し、ペレットを作製した。このペレットを使用して、実施例1〜11と同様に各種評価を行った。その結果を表4に示す。
[比較例7]
[比較例7]
表4に示した配合になるように、6−ナイロン樹脂(A)と球状アルミナを三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で3分間混合した。その後、実施例1〜11と同様にペレットを作製し、各種評価を行った。その結果を表4に示す。
[比較例8]
[比較例8]
表4に示した配合になるように、6−ナイロン樹脂(A)と溶融シリカを三井三池社製ヘンシェルミキサーに仕込み、低速回転で3分間混合した。その後、実施例1〜11と同様にペレットを作製し、各種評価を行った。その結果を表4に示す。
<測定方法>
各種評価は、以下の測定方法にて行った。
面方向と厚み方向の熱伝導率は、NETZSCH社製熱伝導率測定装置(LFA447 Nanoflash)を用いて、ASTM E 1461に準拠して測定を行った。
各種評価は、以下の測定方法にて行った。
面方向と厚み方向の熱伝導率は、NETZSCH社製熱伝導率測定装置(LFA447 Nanoflash)を用いて、ASTM E 1461に準拠して測定を行った。
比重は、JIS K 7112に準拠して測定した。
難燃性試験は、UL94規格に準拠して行った。
放熱性評価は、次の方法に従って実施した。
図1に示すように箱型成形品は、東芝機械社製射出成形機(IS50EPN)により、縦30×横30×高さ15mm(2mm厚)の箱型成形品を作製した。図2に示すように放熱性評価方法は、箱型成形品の上部に電気化学工業社製熱伝導スペーサー(FSL−100B)、パナソニック電工社製LED照明基板(NNN24505、LED数:4個)の順に密着させ、LED照明基板上(以下、発熱部)に熱電対を装着した。発熱部の温度が23℃(室温23℃)からLED照明を60分連続照射させ、5分、10分、20分、60分後の発熱部の温度を測定し放熱性を評価した。発熱部温度が低いほど(温度上昇が低いほど)外部への熱放出が多く、放熱性に優れることとなる。また、箱型成形品の重量も測定し軽量化の指標とした。
図1に示すように箱型成形品は、東芝機械社製射出成形機(IS50EPN)により、縦30×横30×高さ15mm(2mm厚)の箱型成形品を作製した。図2に示すように放熱性評価方法は、箱型成形品の上部に電気化学工業社製熱伝導スペーサー(FSL−100B)、パナソニック電工社製LED照明基板(NNN24505、LED数:4個)の順に密着させ、LED照明基板上(以下、発熱部)に熱電対を装着した。発熱部の温度が23℃(室温23℃)からLED照明を60分連続照射させ、5分、10分、20分、60分後の発熱部の温度を測定し放熱性を評価した。発熱部温度が低いほど(温度上昇が低いほど)外部への熱放出が多く、放熱性に優れることとなる。また、箱型成形品の重量も測定し軽量化の指標とした。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、低比重かつ面方向の熱伝導率に優れる。そのため、本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体を用いることで、軽量かつ発熱部に接触している成形体の表面から効率的に放熱することができるので、発熱性電子部品の部材に好適に用いることができる。
1 箱型成形品
2 熱伝導スペーサー
3 LED照明基板
4 熱電対
5 LED照明
2 熱伝導スペーサー
3 LED照明基板
4 熱電対
5 LED照明
Claims (6)
- 6−ナイロン樹脂(A)25〜60質量部と、平均粒子径が1〜30μmである窒化ホウ素(B)40〜75質量部とを合計で100質量部含有してなる熱可塑性樹脂組成物。
- 窒化ホウ素(B)の黒鉛化指数(GI)が5以下である請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、無機系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤の群から選ばれる少なくとも1種以上の難燃剤(C)を10〜120質量部含有してなる請求項1又は2記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 難燃剤(C)が水酸化マグネシウムである請求項3記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 6−ナイロン樹脂(A)と窒化ホウ素(B)の合計量100質量部に対して、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(D)を0.1〜5質量部含有してなる請求項3又は4記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物からなる成形体。
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