JP2014503658A - 熱伝導性ポリマーを含んでなる成形熱可塑性物品 - Google Patents

Abstract

低い光反射率を有し、熱伝導性充填材およびカーボンブラック粉末とブレンドされた熱可塑性ポリマーを含んでなる、成形された熱伝導性の熱可塑性物品が開示される。本ポリマーブレンドは、高い熱伝導性と低い光反射率との独特の組み合わせで特徴づけられる。そのような特性が望ましい成形品としては、光源が内部に構築され、かつ、熱が周囲雰囲気に消散するように光源で発生する電気および電子デバイス用のシャーシ構造体が挙げられるが、これに限定されない。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１２月２０日出願の米国仮特許出願第６１／４２４，７９６号明細書の優先権を主張するものである。

本発明は、低い光反射率を有し、熱伝導性充填材およびカーボンブラック粉末とブレンドされた熱可塑性ポリマーを含んでなる、成形された熱伝導性の熱可塑性物品に関する。本ポリマーブレンドは、高い熱伝導性と低い光反射率との独特の組み合わせで特徴づけられる。より具体的には本発明は、光源が内部に構築され、かつ、熱が周囲雰囲気に消散するように光源で発生する電気および電子デバイス用のシャーシ構造体を含むがこれに限定されない、そのような特性を有する成形品に関する。

多くの電気および電子デバイスは、モールドフレーム、シャーシ構造体または金属底部カバーなどの構造体中に発光パッケージを含む。これらは、ＬＣＤのバックライト装置用の光源として、または照明フィールドバックライト装置における光装置として使用することができる。一般に、光源の位置に依存して、エッジ型バックライト装置および直接型バックライト装置が存在する。それらの優れた機械的特性のために、熱可塑性ポリマー樹脂組成物は、シャーシ部品、およびハウジングを含むがこれらに限定されない、様々なサイズおよび形状の物品を製造するために使用されている。多くの場合に、デザイン柔軟性およびそれらの低コストのために、ポリマー樹脂組成物はこれらの用途で金属に置き換わってきた。しかし、これらの用途の多くは、部品が電光などの熱源の近くにまたは熱源に接触して存在することを要求する。それ故、発生した熱を消散させるのに十分に熱伝導性である材料からこれらの部品を形成することが望ましい。特に３Ｄ ＬＣＤにおいて、光の指向特性を制御するためにＬＣＤのバックライトフレームまたはシャーシでは低い光反射率を有する熱伝導性材料が必要とされている。したがって、低い光反射率を有する熱伝導性樹脂組成物は、そのようなＬＣＤのバックライトフレームまたはシャーシにとって望ましいであろう。熱伝導特性を向上させるために、従来では、熱伝導性材料を熱可塑性組成物に添加してきた。米国特許第６，４８７，０７３号明細書は、熱伝導性充填材入りのポリマーベースマトリックスの網形状の成形可能な熱伝導性複合材料のハウジングを含んでなる、かつ、発熱電子部品からおよびそれを通して熱消散させながら電子部品と熱連通している、電子デバイスから熱を消散させる事例を記載している。低い光反射率を有する樹脂組成物の例はまったく開示されていない。

ＬＣＤ構造成分にとって他の望ましい特性としては、低い光反射率が挙げられる。たとえば、米国特許第７，２３５，９１８号明細書は、ベースポリマーマトリックスおよび熱伝導性炭素材料を含んでなる物品用の光反射金属および樹脂組成物でコートされた成形反射体物品を記載している。しかし、高い熱伝導率および低い反射率を有する例はまったく開示されていない。

上に記載されたような、ある種の物品の構成を包むある種の従来の材料は、ＬＣＤ構造成分での使用に好適であることが分かったが、従来の材料よりも高い熱伝導率と低い光反射率との組み合わせを有する材料を開発することは有用であろう。そのような材料は、ＬＣＤ構造成分および他の用途のために向上した熱伝導性および望ましい低い光反射率を提供するであろう。

（ａ）約１９．５〜約７９．５重量パーセントの１つまたは複数の熱可塑性ポリマーと；（ｂ）その熱伝導率が少なくとも５Ｗ／ｍＫである約２０〜約８０重量パーセントの充填材と；（ｃ）約０．５〜約１０重量パーセントのカーボンブラック粉末と；（ｄ）５Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する０〜約３０重量パーセントの繊維充填材とを含んでなる成形熱可塑性物品であって、前記熱可塑性組成物から製造された成形品が、分光光度計を用いて測定されるとき、４００ｎｍおよび７００ｎｍの波長で１０パーセント以下の光反射率を有し、ＡＳＴＭ Ｅ１４６２に従ってレーザーフラッシュ法で測定されるとき少なくとも１Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する成形品が本明細書に開示され、特許請求される。

本発明の成形品は、光源が内部に構築され、かつ、熱が周囲雰囲気に消散するように光源で発生する電気および電子デバイス用のシャーシ構造体を含み、そして熱伝導性の熱可塑性樹脂組成物から製造された、向上した熱伝導特性を有する電子および電気装置における用途にとりわけ有用である。好ましい用途は、ＬＣＤのバックライド装置用の光源として、または照明フィールドバックライト装置における光装置として使用される発光パッケージを含む。本発明の他の態様および実施形態は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明からより良く理解されるであろう。

熱可塑性ポリマー（ａ）
熱可塑性ポリマーは、組成物のポリマーマトリックスであり、その中に１つまたは複数のポリマーが連続相で使用される。有用な熱可塑性ポリマーとしては、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリアリーレンスルフィド、液晶ポリマーおよびシンジオタクチックポリスチレン、ならびにそれらのブレンドが挙げられる。好ましい熱可塑性ポリマーは、この用途におけるフレーム材料の重要な要件であるそれらのより高い剛性、より良好な成形性、および難燃性のために、ポリエステル、ポリアミド、液晶ポリマー、およびポリアリーレンスルフィドである。

本発明のより好ましい熱可塑性ポリエステルとしては、０．３以上の固有粘度を有する、そして一般に、ジオールとジカルボン酸、またはそれらの反応性誘導体との線状飽和縮合生成物であるポリエステルが挙げられる。好ましくは、それらは、８〜１４個の炭素原子を有する芳香族ジカルボン酸と、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールおよび式ＨＯ（ＣＨ_２）_ｎＯＨ（ここで、ｎは２〜１０の整数である）の脂肪族グリコールからなる群から選択される少なくとも１つのジオールとの縮合生成物を含んでなるであろう。ジオールの２０モルパーセント以下は、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．によって商品名Ｄｉａｎｏｌ（登録商標）２２０で販売される、エトキシル化ビスフェノールＡ；ヒドロキノン；ビフェノール；またはビスフェノールＡなどの芳香族ジオールであってもよい。芳香族ジカルボン酸の５０モルパーセント以下は、８〜１４個の炭素原子を有する少なくとも１つの異なる芳香族ジカルボン酸で置き換えることができる、および／または２０モルパーセント以下は、２〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸で置き換えることができる。コポリマーは、２つ以上のジオールもしくはそれらの反応性等価物と少なくとも１つのジカルボン酸もしくはその反応性等価物とからまたは２つ以上のジカルボン酸もしくはそれらの反応性等価物と少なくとも１つのジオールもしくはその反応性等価物とから製造されてもよい。ヒドロキシ安息香酸もしくはヒドロキシナフトエ酸またはそれらの反応性等価物などの二官能性ヒドロキシ酸モノマーがまたコモノマーとして使用されてもよい。

好ましいポリエステルとしては、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリ（１，３−プロピレンテレフタレート）（ＰＰＴ）、ポリ（１，４−ブチレン２，６−ナフタレート）（ＰＢＮ）、ポリ（エチレン２，６−ナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリ（１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）（ＰＣＴ）、ならびに前述のコポリマーおよび混合物が挙げられる。１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート／イソフタレートコポリマーならびにイソフタル酸；ビ安息香酸；１，５−；２，６−；および２，７−ナフタレンジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸；４，４’−ジフェニレンジカルボン酸；ビス（ｐ−カルボキシフェニル）メタン；エチレン−ビス−ｐ−安息香酸；１，４−テトラメチレンビス（ｐ−オキシ安息香）酸；エチレンビス（ｐ−オキシ安息香）酸；１，３−トリメチレンビス（ｐ−オキシ安息香）酸；および１，４−テトラメチレンビス（ｐ−オキシ安息香）酸などの芳香族ジカルボン酸と、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール；ネオペンチルグリコール；シクロヘキサンジメタノール；ならびに一般式ＨＯ（ＣＨ_２）_ｎＯＨ（ここで、ｎは２〜１０の整数である）の脂肪族グリコール、たとえば、エチレングリコール；１，３−トリメチレングリコール；１，４−テトラメチレングリコール；１，６−ヘキサメチレングリコール；１，８−オクタメチレングリコール；１，１０−デカメチレングリコール；１，３−プロピレングリコール；および１，４−ブチレングリコールからなる群から選択されるグリコールとから誘導される他の線状ホモポリマーエステルもまた好ましい。上に示されたように、２０モルパーセント以下の１つまたは複数の、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸または１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの、脂肪族酸が存在し得る。１，４−ブタンジオール、エトキシル化ビスフェノールＡ、およびテレフタル酸またはそれらの反応性等価物から誘導されるコポリマーもまた好ましい。ＰＥＴ、ＰＢＴ、およびＰＰＴの少なくとも２つのランダムコポリマー、ならびにＰＥＴ、ＰＢＴ、およびＰＰＴの少なくとも２つの混合物、および前述のいずれかの混合物もまた好ましい。

熱可塑性ポリエステルはまた、ポリ（アルキレンオキシド）ソフトセグメント（ブロック）を含有するコポリマーの形態にあってもよい。ポリ（アルキレンオキシド）セグメントは、熱可塑性ポリエステルの重量当たりの１００部当たり約１〜約１５重量部で存在する。ポリ（アルキレンオキシド）セグメントは、約２００〜約３，２５０の範囲のまたは、好ましくは、約６００〜約１，５００の範囲の数平均分子量を有する。好ましいコポリマーは、ＰＥＴまたはＰＢＴ鎖中へ組み込まれたポリ（エチレンオキシド）および／またはポリ（テトラメチレンエーテルグリコール）を含有する。組み込みの方法は、当業者に公知であり、ポリエステルを形成するための重合中にポリ（アルキレンオキシド）ソフトセグメントをコモノマーとして使用することを含むことができる。ＰＥＴは、ＰＢＴのコポリマーおよび少なくとも１つのポリ（アルキレンオキシド）とブレンドされてもよい。ポリ（アルキレンオキシド）はまた、ＰＥＴ／ＰＢＴコポリマーとブレンドされてもよい。組成物のポリエステル部分へのポリ（アルキレンオキシド）ソフトセグメントの包含は、ポリエステルの結晶化の速度を加速する可能性がある。

好ましいポリアミドとしては、半結晶性ポリアミドおよび非晶質ポリアミドが挙げられる。

半結晶性ポリアミドとしては、脂肪族または半芳香族の半結晶性ポリアミドが挙げられる。

半結晶性の脂肪族ポリアミドは、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、またはそれらの誘導体など、脂肪族Ｃ_６〜Ｃ_２０アルキレンジアミン、脂環式ジアミン、ラクタム、およびアミノ酸の１つまたは複数などの脂肪族および／または脂環式モノマーから誘導されてもよい。好ましいジアミンとしては、ビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン；ヘキサメチレンジアミン；２−メチルペンタメチレンジアミン；２−メチルオクタメチレンジアミン；トリメチルヘキサメチレンジアミン；１，８−ジアミノオクタン；１，９−ジアミノノナン；１，１０−ジアミノデカン；１，１２−ジアミノドデカン；およびｍ−キシリレンジアミンが挙げられる。好ましいラクタムまたはアミノ酸としては、１１−アミノドデカン酸、カプロラクタム、およびラウロラクタムが挙げられる。

好ましい脂肪族ポリアミドとしては、ポリアミド６；ポリアミド６，６；ポリアミド４，６；ポリアミド６，１０；ポリアミド６，１２；ポリアミド１１；ポリアミド１２；ポリアミド９，１０；ポリアミド９，１２；ポリアミド９，１３；ポリアミド９，１４；ポリアミド９，１５；ポリアミド６，１６；ポリアミド９，３６；ポリアミド１０，１０；ポリアミド１０，１２；ポリアミド１０，１３；ポリアミド１０，１４；ポリアミド１２，１０；ポリアミド１２，１２；ポリアミド１２，１３；ポリアミド１２，１４；ポリアミド６，１４；ポリアミド６，１３；ポリアミド６，１５；ポリアミド６，１６；およびポリアミド６，１３が挙げられる。

半芳香族の半結晶性ポリアミドは、芳香族基を含有するモノマーから誘導される１つまたは複数のホモポリマー、コポリマー、テルポリマー、またはより高級のポリマーである。芳香族基を含有するモノマーの例は、テレフタル酸およびその誘導体である。本発明に使用される芳香族ポリアミドを製造するために使用されるモノマーの約５〜約７５モルパーセントは芳香族基を含有することが好ましく、モノマーの約１０〜約５５モルパーセントが芳香族基を含有することがさらにより好ましい。

好ましい半結晶性の半芳香族ポリアミドの例としては、ポリ（ｍ−キシリレンアジパミド）（ポリアミドＭＸＤ，６）、ポリ（ドデカメチレンテレフタルアミド）（ポリアミド１２，Ｔ）、ポリ（デカメチレンテレフタルアミド）（ポリアミド１０，Ｔ）、ポリ（ノナメチレンテレフタルアミド）（ポリアミド９，Ｔ）、ヘキサメチレンアジパミド／ヘキサメチレンテレフタルアミドコポリアミド（ポリアミド６，Ｔ／６，６）、ヘキサメチレンテレフタルアミド／２−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリアミド（ポリアミド６，Ｔ／Ｄ，Ｔ）；ヘキサメチレンアジパミド／ヘキサメチレンテレフタルアミド／ヘキサメチレンイソフタルアミドコポリアミド（ポリアミド６，６／６，Ｔ／６，Ｉ）；ポリ（カプロラクタム−ヘキサメチレンテレフタルアミド）（ポリアミド６／６，Ｔ）などが挙げられる。

好ましい半結晶性の半芳香族ポリアミドは、ヘキサメチレンテレフタルアミド／２−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリアミド（ポリアミド６，Ｔ／Ｄ，Ｔ）をからなる群から選択され、そして好ましくは４５〜５５モル％の繰り返し単位６，Ｔおよび５５〜４５モル％の繰り返し単位Ｄ，Ｔを有する。

本発明においては、半結晶性の半芳香族ポリアミドが、高温での耐熱性、寸法安定性および耐湿性の観点から好ましい。

芳香族基を含有するモノマーから誘導される半結晶性の半芳香族ポリアミドが、ポリアミド組成物における特性（たとえば、機械的性能、耐湿性、耐熱性など）のバランスならびにより高い熱伝導性を必要とする用途での使用のためにとりわけ有利である。

本発明においては、非晶質ポリアミドは、特性への有意の悪影響を与えることなくポリマー組成物に使用することができる。それらは、イソフタル酸および／またはジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン基を含有するモノマーから誘導される１つまたは複数のホモポリマー、コポリマー、テルポリマー、または高次ポリマーである。

好ましい非晶質ポリアミドにおいては、ポリアミドは、カルボン酸成分と脂肪族ジアミン成分とから誘導される繰り返し単位を有するポリマーまたはコポリマーからなる。カルボン酸成分は、イソフタル酸またはイソフタル酸と１つまたは複数の他のカルボン酸との混合物であり、ここでこのカルボン酸成分は、カルボン酸成分を基準として、少なくとも５５モルパーセントのイソフタル酸を含有する。カルボン酸成分に使用されてもよい他のカルボン酸としては、テレフタル酸およびアジピン酸が挙げられる。脂肪族ジアミン成分は、ヘキサメチレンジアミンまたはヘキサメチレンジアミンと２−メチルペンタメチレンジアミンおよび／または２−エチルテトラメチレンジアミンとの混合物であり、混合物中で脂肪族ジアミン成分は、脂肪族ジアミン成分を基準として、少なくとも４０モルパーセントのヘキサメチレンジアミンを含有する。

好ましい非晶質ポリアミドの例としては、ポリ（ヘキサメチレンテレフタルアミド／ヘキサメチレンイソフタルアミド）（ポリアミド６，Ｔ／６，Ｉ）、ポリ（ヘキサメチレンイソフタルアミド）（ポリアミド６，Ｉ）、ポリ（メタキシリレンイソフタルアミド／ヘキサメチレンイソフタルアミド）（ポリアミドＭＸＤ，Ｉ／６，Ｉ）、ポリ（メタキシリレンイソフタルアミド／メタキシリレンテレフタルアミド／ヘキサメチレンイソフタルアミド）（ポリアミドＭＸＤ，Ｉ／ＭＸＤ，Ｔ／６，Ｉ／６，Ｔ）、ポリ（メタキシリレンイソフタルアミド／ドデカメチレンイソフタルアミド）（ポリアミドＭＸＤ，Ｉ／１２，Ｉ）、ポリ（メタキシリレンイソフタルアミド）（ポリアミドＭＸＤ，Ｉ）、ポリ（ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンイソフタルアミド／ドデカンアミド）（ポリアミドＭＡＣＭ，Ｉ／１２）、ポリ（ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンイソフタルアミド／ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンテレフタルアミド／ドデカンアミド）（ポリアミドＭＡＣＭ，Ｉ／ＭＡＣＭ，Ｔ／１２）、ポリ（ヘキサメチレンイソフタルアミド／ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンイソフタルアミド／ドデカンアミド）（ポリアミド６，Ｉ／ＭＡＣＭ，Ｉ／１２）、ポリ（ヘキサメチレンイソフタルアミド／ヘキサメチレンテレフタルアミド／ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンイソフタルアミド／ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンテレフタルアミド）（ポリアミド６，Ｉ／６，Ｔ／ＭＡＣＭ，Ｉ／ＭＡＣＭ，Ｔ）、ポリ（ヘキサメチレンイソフタルアミド／ヘキサメチレンテレフタルアミド／ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンイソフタルアミド／ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンテレフタルアミド／ドデカンアミド）（ポリアミド６，Ｉ／６，Ｔ／ＭＡＣＭ，Ｉ／ＭＡＣＭ，Ｔ／１２）、ポリ（ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンイソフタルアミド／ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタンドデカンアミド）（ポリアミドＭＡＣＭ，Ｉ／ＭＡＣＭ，１２）およびそれらの混合物が挙げられる。

非晶質ポリアミドが使用されるとき、半結晶性ポリアミドは、存在する半結晶性ポリアミドと非晶質ポリアミドとの総量を基準として、約４０〜約１００（および、好ましくは約７０〜約１００）重量パーセントで存在する。

ポリアリーレンスルフィドは、直鎖化合物、架橋するために酸素の存在下で高温での処理にかけられた化合物、少量のトリハロまたはより多くのポリハロ化合物を添加することによってその中に導入されたある量の架橋または分岐構造を有する化合物、窒素などの非酸化性の不活性ガス中で熱処理にかけられた化合物、またはそれらの構造体の混合物であってもよい。

ＬＣＰとは、参照により本明細書によって援用される、米国特許第４，１１８，３７２号明細書に記載されているように、ＴＯＴ試験またはその任意の合理的な変形を用いて試験されるときに異方性であるポリマーを意味する。有用なＬＣＰとしては、ポリエステル、ポリ（エステル−アミド）、およびポリ（エステル−イミド）が挙げられる。ＬＣＰの好ましい一形態は「全芳香族」である、すなわちポリマー主鎖中の基のすべてが（エステル基などの連結基を除けば）芳香族であるが、芳香族ではない側基が存在してもよい。

好ましい実施形態においては、熱可塑性ポリマーは、組成物の総重量を基準として、約１９．７〜約７９．７重量％の量で含まれる。好ましくは、熱可塑性ポリマーは、約３５重量％〜約６５重量％の量で含まれる。

熱伝導性充填材（ｂ）
本発明に有用な熱伝導性充填材は、充填材の熱伝導率が少なくとも５Ｗ／ｍＫ、好ましくは少なくとも１０Ｗ／ｍＫ、より好ましくは１００Ｗ／ｍＫである限り、特に限定されるものではない。有用な熱伝導性充填材は、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化亜鉛、酸化マグネシウムおよび二酸化ケイ素からなる酸化物粉末、フレークおよび繊維；窒化ホウ素、窒化アルミニウムおよび窒化ケイ素からなる窒化物粉末、フレークおよび繊維；金、銀、アルミニウム、鉄、銅、スズ、鉛を含まないはんだとして使用されるスズベースの合金からなる金属および金属合金粉末、フレークおよび繊維；炭素繊維、黒鉛；炭化ケイ素粉末；硫化亜鉛、炭酸マグネシウムおよびフッ化カルシウム粉末などからなる群から選択される。本説明の目的のためには、「からなる」は一般に、「含んでなる」と同じ意味を有する。これらの充填材は独立して使用されてもよいか、またはそれらの２つ以上の組み合わせが使用されてもよい。好ましい熱伝導性充填材は、酸化マグネシウム、黒鉛、炭素繊維、フッ化カルシウム粉末、炭酸マグネシウム、ベーマイトからなる群から選択され；とりわけ好ましい熱伝導性充填材は黒鉛である。

黒鉛が成分（ｂ）として使用されるとき、黒鉛は、それがフレーク形状を有する限り、人造であっても、天然産であってもよい。

商業的に入手可能である３種類の天然産黒鉛がある。それらは、天然産黒鉛としてのフレーク黒鉛、無定形黒鉛および結晶ベイン（ｃｒｙｓｔａｌ ｖｅｉｎ）グラファイトである。

フレーク黒鉛は、その名前で示されるように、フレーク状モルフォロジを有する。無定形黒鉛は、その名前が暗示するように本当に無定形であるわけではなく、実際は結晶性である。結晶ベイングラファイトは一般に、その外面上にベイン様概観を有し、その名前はそれに由来している。

人造黒鉛は、石油または石炭に由来するコークスおよび／またはピッチから製造することができる。人造黒鉛は、天然黒鉛よりも高純度のものであるが、結晶性のものほどではない。

天然産であるフレーク黒鉛および結晶ベイングラファイトが、熱伝導性および寸法安定性の観点から好ましく、フレーク黒鉛がより好ましい。

熱伝導性充填材（ｂ）は、幅広い粒度分布を有することができる。充填材の粒径が余りにも小さい場合、樹脂の粘度は、充填材の完全な分散が成し遂げられ得ない程度にブレンディング中に増加する可能性がある。結果として、高い熱伝導性を有する樹脂を得ることが可能ではないかもしれない。充填材の粒径が余りにも大きい場合、熱伝導性樹脂を樹脂射出空洞の薄い部分、とりわけ熱放射部材に関連したものへの射出することが不可能になるかもしれない。好ましくは、最大平均粒度は、Ｓｅｌａｓ Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｅｒ「モデル９２０」でのレーザー回折型粒径分布または、たとえば、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｋ．Ｋ．によって製造されるレーザー回折散乱法粒径分布測定デバイス「ＬＳ２３０」を使用することによるＡｃｃｕＳｉｚｅｒ Ｍｏｄｅｌ ７８０Ａ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ，ＣＡ）を使用して測定されるとき；３００ミクロン未満、より好ましくは、２００ミクロン未満である。好ましくは、平均粒度は、１ミクロン〜１００ミクロン、より好ましくは、５ミクロン〜８０ミクロンである。それらの粒度に多峰性サイズ分布を有する粒子または顆粒をまた使用することができる。とりわけ好ましい熱伝導性充填材は、約５〜約１００ミクロン、好ましくは約２０〜約８０ミクロンの粒度を有する黒鉛フレークである。

熱伝導性充填材、すなわち（以下に開示されるような）５Ｗ／ｍＫ未満の熱伝導率を有する繊維充填材の表面は、充填材表面とマトリックス樹脂との間の界面接合を向上させるという目的のために、カップリング剤で処理することができる。カップリング剤の例としては、シラン系、チタネート系、ジルコネート系、アルミネート系、およびジルコアルミネート系カップリング剤が挙げられる。

有用なカップリング剤としては、周期表の族ＩＩＩａ〜ＶＩＩＩａ、Ｉｂ、ＩＩｂ、ＩＩＩｂ、およびＩＶｂならびにランタニドのものなどの金属水酸化物およびアルコキシドが挙げられる。具体的なカップリング剤は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、およびＢからなる群から選択される金属の金属水酸化物およびアルコキシドである。好ましい金属水酸化物およびアルコキシドは、ＴｉおよびＺｒのものである。具体的な金属アルコキシドカップリング剤は、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）：

［式中、
Ｍは、ＴｉまたはＺｒであり；
Ｒは、一価Ｃ_１〜Ｃ_８線状もしくは分岐アルキルであり；
Ｙは、−ＣＨ（ＣＨ_３）−、−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２−、または−ＣＨ_２ＣＨ_２−から選択される二価ラジカルであり；
Ｘは、ＯＨ、−Ｎ（Ｒ^１）_２、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ^３、−Ｃ（Ｏ）Ｒ^３、−ＣＯ_２ ⁻Ａ^＋から選択され；ここで、
Ｒ^１は、任意選択的にヒドロキシルで置換されているか、またはエーテル酸素で割り込まれている、−ＣＨ_３またはＣ_２〜Ｃ_４線状もしくは分岐アルキルであり；ただし、１つ以下のヘテロ原子が任意の１個の炭素原子に結合しており；
Ｒ^３は、Ｃ_１〜Ｃ_４線状もしくは分岐アルキルであり；
Ａ^＋は、ＮＨ_４ ^＋、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、またはＫ^＋から選択される］
の化合物などのチタネートおよびジルコネートオルトエステルおよびキレートである。

カップリング剤は、充填材を樹脂と混合する前に充填材に添加することができるか、または充填材を樹脂とブレンドしながら添加することができる。カップリング剤の添加量は、充填材の重量に関して好ましくは０．１〜５重量％または好ましくは０．５〜２重量％である。充填材と樹脂とのブレンディング中のカップリング剤の添加は、伝熱装置または熱放射装置間の接合面に使用される金属と熱伝導性樹脂との間の接着性を向上させるという追加の利点を有する。

熱可塑性組成物中の熱伝導性充填材の含有率は、２０〜８０重量％、好ましくは３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％の範囲にあり、ここで、重量百分率は熱可塑性組成物の総重量を基準としている。

カーボンブラック粉末（ｃ）
本発明においては、カーボンブラック粉末（ｃ）は、たとえば、ファーネスブラック、チャンネルブラックまたはアセチレンブラック、好ましくは１００ｎｍ未満の平均粒度を有するもの、より好ましくは２０ｎｍ未満の平均粒度を有するものである。本発明においては、黒色酸化クロム、チタンブラック、黒色酸化鉄、アニリンブラックならびに人工黒色を示すように赤色、青色、緑色、紫色、黄色、シアンおよびマゼンタ顔料から選択される少なくとも２つの有機顔料を混合することによって得られる混合有機顔料などの黒色有機顔料などのカーボンブラック以外の黒っぽい顔料が使用されてもよい。

熱可塑性組成物中のカーボンブラック粉末（ｃ）の含有率は、０．５〜１０重量％、好ましくは０．６〜３重量％、より好ましくは０．８〜２重量％の範囲にあり、ここで、重量百分率は、熱可塑性組成物の総重量を基準としている。

繊維充填材（ｄ）
本発明において成分（ｄ）として使用される５Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する繊維充填材は、針様の繊維材料である。好ましい繊維充填材の例としては、ウォラストナイト（ケイ酸カルシウムウィスカー）、ガラス繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、炭酸カルシウム繊維、およびチタン酸カリウム繊維が挙げられる。好ましい繊維充填材はガラス繊維である。

繊維充填材は好ましくは、少なくとも５、またはより好ましくは少なくとも１０の重量平均アスペクト比を有する。使用されるとき、任意選択の繊維充填材は好ましくは、組成物の総重量を基準として、約５〜約３０重量パーセントで、またはより好ましくは約１０〜約２０重量パーセントで存在するであろう。繊維充填材は、フレーム材料の重要な要求性状である成形品の面内での機械的強度および熱伝導率を向上させることができる。

ポリマー強化剤は、本発明における成分（ｅ）として任意選択的に使用することができ、使用される熱可塑性ポリマーのために有効であるあらゆる強化剤である。

熱可塑性ポリマーがポリエステルであるとき、強化剤は典型的にはエラストマーであろうし、または比較的低い、一般に２００℃未満、好ましくは１５０℃の融点を有し、そして熱可塑性ポリエステル（および任意選択的に、存在する他のポリマー）と反応することができる官能基がそれに結合したものであろう。熱可塑性ポリエステルは通常、存在するカルボキシルおよびヒドロキシル基を有するので、これらの官能基は通常、カルボキシルおよび／またはヒドロキシル基と反応することができる。そのような官能基の例としては、エポキシ、カルボン酸無水物、ヒドロキシル（アルコール）、カルボキシル、およびイソシアネートが挙げられる。好ましい官能基は、エポキシ、およびカルボン酸無水物であり、エポキシがとりわけ好ましい。そのような官能基は通常、小分子を既に存在するポリマー上へグラフトすることによってか、またはポリマー強靱化分子が共重合によって製造されるときには所望の官能基を含有するモノマーを共重合させることによってポリマー強化剤に「結合して」いる。グラフト化の例として、無水マレイン酸が、フリーラジカルグラフト技術を用いて炭化水素ゴム上へグラフトされてもよい。結果として生じるグラフトポリマーは、カルボン酸無水物基および／またはカルボキシル基がそれに結合している。官能基がポリマー中へ共重合されているポリマー強化剤の例は、エチレンと適切な官能基を含有する（メタ）アクリレートモノマーとのコポリマーである。（メタ）アクリレートとは本明細書では、化合物がアクリレート、メタクリレート、またはこれら２つの混合物のどれであってもよいことを意味する。有用な（メタ）アクリレート官能性化合物としては、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、および２−イソシアナトエチル（メタ）アクリレートが挙げられる。エチレンおよび官能性（メタ）アクリレートモノマーに加えて、酢酸ビニル、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、およびシクロヘキシル（メタ）アクリレートなどの非官能化（メタ）アクリレートエステルなどの他のモノマーがそのようなポリマーへ共重合されてもよい。好ましい強化剤としては、米国特許第４，７５３，９８０号明細書にリストされているものが挙げられる。とりわけ好ましい強化剤は、エチレン、エチルアクリレートまたはｎ−ブチルアクリレート、およびグリシジルメタクリレートのコポリマーである。

熱可塑性ポリエステルと一緒に使用されるポリマー強化剤は、約０．５〜約２０重量パーセントの官能基を含有するモノマー、好ましくは約１．０〜約１５重量パーセント、より好ましくは約７〜約１３重量パーセントの官能基を含有するモノマーを含有することが好ましい。ポリマー強化剤中に２種以上の官能性モノマーが存在してもよい。組成物の靱性は、ポリマー強化剤の量および／または官能基の量を増やすことによって増加することが分かった。しかし、これらの量は、とりわけ最終部品形状が達成される前に、組成物が架橋する可能性がある点まで好ましくは増やされるべきではない。

熱可塑性ポリエステルと一緒に使用されるポリマー強化剤はまた、エチレンのコポリマーではない熱可塑性アクリルポリマーであってもよい。熱可塑性アクリルポリマーは、アクリル酸、アクリレートエステル（メチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、およびｎ−オクチルアクリレートなどの）、メタクリル酸、ならびにメタクリレートエステル（メチルメタクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート（ＢＡ）、イソブチルメタクリレート、ｎ−アミルメタクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）などの）を重合させることによって製造される。前述の種類のモノマーの２つ以上から誘導されるコポリマー、ならびに前述の種類のモノマーの１つまたは複数をスチレン、アクリロニトリル、ブタジエン、イソプレンなどと重合させることによって製造されるコポリマーがまた使用されてもよい。これらのコポリマー中の成分の一部またはすべてが好ましくは、０℃以下のガラス転移温度を有するべきである。熱可塑性アクリルポリマー強化剤の製造のための好ましいモノマーは、メチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、およびｎ−オクチルアクリレートである。

熱可塑性アクリルポリマー強化剤はコア−シェル構造を有することが好ましい。コア−シェル構造は、コア部分が好ましくは、０℃以下のガラス転移温度を有し、一方シェル部分が好ましくは、コア部分のそれよりも高いガラス転移温度を有するものである。

コア部分は、シリコーンでグラフトされていてもよい。シェルセクションは、シリコーン、フッ素などの低表面エネルギー基質でグラフトされていてもよい。低表面エネルギー基質が表面にグラフトされているコア−シェル構造のアクリルポリマーは、熱可塑性ポリエステルおよび本発明の組成物の他の成分と混合中にまたは混合後にそれ自体凝集するだろうし、組成物中に容易に一様に分散させることができる。

ポリアミド用の好適な強化剤は、米国特許第４，１７４，３５８号明細書に記載されている。好ましい強化剤としては、酸無水物、ジカルボン酸もしくはその誘導体、カルボン酸もしくはその誘導体、および／またはエポキシ基などの相溶化剤で変性されたポリオレフィンが挙げられる。相溶化剤は、不飽和の酸無水物、ジカルボン酸もしくはその誘導体、カルボン酸もしくはその誘導体、および／またはエポキシ基をポリオレフィンにグラフトすることによって導入されてもよい。相溶化剤はまた、ポリオレフィンが不飽和の酸無水物、ジカルボン酸もしくはその誘導体、カルボン酸もしくはその誘導体、および／またはエポキシ基を含有するモノマーと共重合させることによって製造されている間に導入されてもよい。相溶化剤は好ましくは、３〜２０個の炭素原子を含有する。ポリオレフィンにグラフトされてもよい（またはポリオレフィンを製造するためのコモノマーとして使用されてもよい）典型的な化合物の例は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、シトラコン酸、無水マレイン酸、イタコン酸無水物、クロトン酸無水物およびシトラコン酸無水物である。

使用されるとき、任意選択のポリマー強化剤は、組成物の総重量を基準として、好ましくは約２〜約１５重量パーセントで、またはより好ましくは約５〜約１５重量パーセントで存在するであろう。

本明細書に記載される組成物は任意選択的に、使用される熱可塑性ポリマーに好適である１つまたは複数の可塑剤を含んでもよい。熱可塑性ポリエステル用の好適な可塑剤の例としては、ポリ（エチレングリコール）４００ビス（２−エチルヘキサノエート）、メトキシポリ（エチレングリコール）５５０（２−エチルヘキサノエート）、およびテトラ（エチレングリコール）ビス（２−エチルヘキサノエート）などが挙げられる。使用されるとき、可塑剤は好ましくは、組成物の総重量を基準として、約０．５〜約５重量パーセントで存在するであろう。

本明細書に記載される組成物に使用される熱可塑性ポリマーがポリエステルであるとき、組成物はまた任意選択的に、カルボキシル化有機ポリマーのナトリウムまたはカリウム塩、長鎖脂肪酸のナトリウム塩、安息香酸ナトリウムなどの１つまたは複数の核剤を含んでもよい。ポリエステルの一部またはすべてが、その少なくとも幾らかがナトリウムまたはカリウムで中和されている、末端基を有するポリエステルで置き換えられてもよい。使用されるとき、核剤は好ましくは、組成物の総重量を基準として、約０．１〜約４重量％で存在するであろう。

難燃性は、電気およびエレクトロニクス電化製品の重要な必要条件である。だから、本明細書に記載される組成物はまた任意選択的に、１つまたは複数の難燃剤を含んでもよい。好適な難燃剤の例としては、臭素化ポリスチレン、臭素化スチレンのポリマー、臭素化エポキシ化合物、臭素化ポリカーボネート、ポリ（ペンタブロモベンジルアクリレート）および金属ホスフィネートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。使用されるとき、難燃剤は好ましくは、組成物の総重量を基準として、約３〜約２０重量パーセントで存在するであろう。難燃剤を含んでなる組成物は、アンチモン酸ナトリウムおよび酸化アンチモンなどの、しかしこれらに限定されるものではない１つまたは複数の難燃性相乗剤をさらに含んでなってもよい。

本明細書に記載される熱可塑性樹脂組成物はまた任意選択的に、上記の成分に加えて、熱安定剤、酸化防止剤、染料、離型剤、滑剤、ＵＶ安定剤、（ペイント）接着促進剤などの添加剤を含んでもよい。使用されるとき、前述の添加剤は合わせて好ましくは、組成物の総重量を基準として、約０．１〜約５重量パーセントで存在するであろう。

本明細書に記載される組成物は、ブレンドが統合全体を形成するように、ポリマー成分のすべてが互いに十分に分散し合っており、非ポリマー原料のすべてがポリマーマトリックス中に均一に分散し、そしてポリマーマトリックスによって制約されている、溶融混合ブレンドの形態にある。ブレンドは、あらゆる溶融混合法を用いて成分原材料を組み合わせることによって得られてもよい。成分原材料は、樹脂組成物を与えるために、単軸もしくは二軸押出機、ブレンダー、混練機、Ｂａｎｂｕｒｙミキサーなどの溶融ミキサーを用いて均一にまで混合されてもよい。原材料の一部が溶融ミキサーで混合されてもよく、原材料の残りが次に加えられ、均一になるまでさらに溶融混合されてもよい。本発明の熱伝導性ポリマー樹脂組成物の製造における一連の混合は、当業者によって理解されるであろうように、個々の成分が一気に溶融されてもよいし、または充填材および／または他の成分が側方供給機から供給されてもよいなどのようなものであってもよい。

本明細書に記載される組成物は、たとえば、射出成形、ブロー成形、または押出などの、当業者に公知の方法を用いて物品へ成形されてもよい。そのような物品としては、モーターハウジング、ランプハウジング、自動車および他の車両におけるランプハウジング、ならびに電気および電子ハウジングでの使用のためのものを挙げることができる。自動車および他の車両におけるランプハウジングの例は、ヘッドライト、テールライト、およびブレーキライトなどの、前灯および尾灯、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプを使用するものである。本物品は、多くの用途でアルミニウムまたは他の金属から製造された物品の代替品として役立つ可能性がある。

配合および成形方法：表１に示されるポリマー組成物を３２ｍｍのＷｅｒｎｅｒアンドＰｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸スクリュー押出機で配合することによって調製した。すべての原料を、黒鉛を下流バレルへ側方供給したことを除いては一緒にブレンドし、押出機の後方に加えた。バレル温度は、約３３０℃の溶融温度をもたらす約３１５℃に設定した。

組成物を、機械的特性の測定のために射出成形機でＩＳＯ試験検体へ成形した。反射率および熱伝導率の測定のために、それらを、寸法１ｍｍ×６０ｍｍ×６０ｍｍを有する小片のプレートへ成形した。溶融温度は約３２０℃であり、金型温度は１５０℃であった。

引張強度および伸びは、ＩＳＯ ５２７−１／２標準方法を用いて測定した。曲げ強度および曲げ弾性率は、ＩＳＯ １７８−１／２標準方法を用いて測定した。ノッチ付きシャルピー衝撃は、ＩＳＯ １７９／１ｅＡ標準方法を用いて測定した。上記の試験は２３℃で行った。結果を表１に示す。

熱伝導率は、ＡＳＴＭ Ｅ１４６１に記載されているようなレーザーフラッシュ法を用いて面内方向で測定した。結果を表１に示す。

反射率は、Ｄａｔａｃｏｌｏｒによって製造される分光光度計Ｄａｔａｃｏｌｏｒ ６５０（登録商標）によって測定した。この機器は、ＰＣ駆動であり、反射率情報を測定させる製造業者の使用説明書に従うようにプログラムされている。結果を表１に示す。

次の用語を表１において用いる：
ＨＴＮ：Ｚｙｔｅｌ（登録商標）ＨＴＮ５０１、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥによって製造されるコポリアミド６，Ｔ／Ｄ，Ｔ。

黒鉛は、日本黒鉛工業株式会社によって供給される、４０μｍの平均粒度を有する黒鉛フレークＣＢ−１５０を意味する。

ＣＢは、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって供給される、１５ｎｍの平均粒度を有する、カーボンブラック粉末、ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ（登録商標）９００を意味する。

タルクは、富士タルク工業株式会社から供給される、５μｍの平均粒度を有するタルクＬＭＳ−２００を意味する。

２，６−ＮＤＡ：ＢＰ Ａｍｏｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって製造される、２，６−ナフタレンジカルボン酸。

ＨＳは、ハロゲン化銅（Ｉ）およびハロゲン化カリウムを含んでなる熱安定剤を意味する。

滑剤は、クラリアントジャパン株式会社によって製造される、Ｌｉｃｏｗａｘ ＯＰを意味する。

Claims (10)

1. （ａ）約１９．５〜約７９．５重量パーセントの１つまたは複数の熱可塑性ポリマーと、
   （ｂ）その熱伝導率が少なくとも５Ｗ／ｍＫである約２０〜約８０重量パーセントの充填材と、
   （ｃ）約０．５〜約１０重量パーセントのカーボンブラック粉末と、
   （ｄ）５Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する約０〜３０重量パーセントの繊維充填材と
   を含んでなる成形熱可塑性物品であって、
   前記熱可塑性組成物から製造された成形品が、分光光度計を用いて測定されるとき、４００ｎｍおよび７００ｎｍの波長で１０パーセント以下の光反射率を有し、ＡＳＴＭ Ｅ１４６１に従ってレーザーフラッシュ法で測定されるとき少なくとも１Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する物品。
2. 前記１つまたは複数の熱伝導性充填材（ｂ）が独立して、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ベーマイト、黒鉛フレークおよび炭素繊維からなる群から選択される請求項１に記載の成形熱可塑性物品。
3. 前記熱伝導性充填材（ｂ）が、５〜１００μｍの平均粒度を有する黒鉛フレークである請求項２に記載の成形熱可塑性物品。
4. 前記繊維充填材（ｄ）がガラス繊維である請求項１に記載の成形熱可塑性物品。
5. 前記カーボンブラック粉末（ｃ）が１００ｎｍ未満の平均粒度を有する請求項１に記載の成形熱可塑性物品。
6. 前記１つまたは複数の熱可塑性ポリマー（ａ）が独立して、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリアリーレンスルフィド、液晶ポリマーおよびシンジオタクチックポリスチレンからなる群から選択される請求項１に記載の成形熱可塑性物品。
7. 前記１つまたは複数の熱可塑性ポリマー（ａ）が、ヘキサメチレンテレフタルアミド／２−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリアミド（ポリアミド６，Ｔ／Ｄ，Ｔ）からなる群から選択される半結晶性の半芳香族ポリアミドを含んでなる請求項６に記載の成形熱可塑性物品。
8. 前記ポリマー組成物の熱伝導率が３Ｗ／ｍよりも高い請求項１に記載の成形熱可塑性物品。
9. （ｅ）約２〜約１５重量パーセントのポリマー強化剤をさらに含んでなる請求項１に記載の成形熱可塑性物品。
10. ＬＣＤのＬＥＤバックライトフレームのフレームまたはシャーシを含んでなる、請求項１に記載の成形熱可塑性物品。