JP2015030735A - エラストマー成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のエラストマー成形体は、エラストマーからなる基材と、該基材中に配向して含有されている複合粒子の粉末と、を有する。
本発明のエラストマー成形体の製造方法は、複合粒子を撹拌造粒法により製造する場合の製造方法であって、複合粒子粉末準備工程と、混合原料調製工程と、成形工程と、を有する。以下、各工程について説明する。
本工程は、撹拌造粒機を用いて、熱伝導性粒子の粉末、磁性粒子の粉末、およびバインダーを含む粉末原料を撹拌して複合粒子の粉末を製造し、該複合粒子の粉末を分級して小粒径粉末および大粒径粉末を準備する工程である。
本工程は、先の工程において製造された複合粒子の小粒径粉末および大粒径粉末と、エラストマー原料と、を混合して混合原料を調製する工程である。
本工程は、先の工程において調製した混合原料を成形型に配置して、磁場中で該混合原料を成形する工程である。
まず、熱伝導性粒子としての二種類の鱗片状黒鉛粉末(伊藤黒鉛工業(株)製「W+32」(+32mesh 80%以上)および「X‐100」(平均粒径60μm))と、磁性粒子としてのステンレス鋼粉末(SUS410L、薄片状、平均粒径20μm)と、バインダーとしてのヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC、信越化学工業(株)製「TC−5」)と、を準備した。薄片状のステンレス鋼粉末は、球状のステンレス鋼粉末(大同特殊鋼(株)製「DAP410L」、平均粒径10μm)を、扁平化処理して製造した。すなわち、球状のステンレス鋼粉末を、遊星ボールミル(Gokin Planetaring社製「Planet−M」)に、直径5mmのジルコニア製ボールと共に充填し、回転速度300rpmで、一時間処理した。
[実施例1]
小粒径粉末100gと大粒径粉末400gとを混合して、実施例1の混合粉末を調製した(小粒径粉末と大粒径粉末との質量比は1:4)。
小粒径粉末50gと大粒径粉末450gとを混合して、実施例1の混合粉末を調製した(小粒径粉末と大粒径粉末との質量比は1:9)。
小粒径粉末200gと大粒径粉末400gとを混合して、実施例1の混合粉末を調製した(小粒径粉末と大粒径粉末との質量比は1:2)。
小粒径粉末250gと大粒径粉末250gとを混合して、実施例1の混合粉末を調製した(小粒径粉末と大粒径粉末との質量比は1:1)。
実施例1〜4の混合粉末の粒度分布を、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(日機装(株)製「MT−3300EX」)により測定した。図1に、実施例1の混合粉末の粒度分布を示す。図1に示すように、混合粉末(複合粒子の粉末)の粒度分布は、小粒径側ピークおよび大粒径側ピークの二つのピークを有することが確認された。ここで、小粒径側ピークのピーク粒径は90μm、大粒径側ピークのピーク粒径は900μmであり、両者のピーク粒径の比は、1:10であった。また、粒度分布を、粒子径270μmにて二分して、小粒径側と大粒径側の各々のピーク面積を算出したところ、小粒径側ピークと大粒径側ピークとの面積比は1:10であった。
[実施例1〜4のエラストマー成形体]
調製した実施例1〜4の混合粉末を用いて、エラストマー成形体を製造した。まず、液状シリコーンゴムのビニル基含有ジメチルポリシロキサン(Gelest社製「DMS−V41」)100質量部と、架橋剤のヒドロシリル基含有ジメチルポリシロキサン(Gelest社製「HMS−082」)3質量部と、遅延剤の1−エチニル−1−シクロヘキサノール0.3質量部と、白金触媒(Gelest社製「SIP6830.3」)0.05質量部と、を撹拌羽根を用いて15分間撹拌し、シリコーンコンパウンドを作成した。
比較のため、混合粉末に代えて、粒子径が700μm以上1100μm以下の大粒径粉末のみを配合した以外は、実施例1〜4と同様にして、エラストマー成形体を製造した。配合された複合粒子の粉末の粒度分布のピークは、一つである。得られたエラストマー成形体を、比較例1のエラストマー成形体とした。
製造したエラストマー成形体の上面から面垂直方向の配向状態を、X線CT装置((株)島津製作所製「SMX−160LT」)を用いて観察した。図4に、実施例1のエラストマー成形体のX線CT写真を示す。図5に、比較例2のエラストマー成形体のX線CT写真を示す。図4に示すように、実施例1のエラストマー成形体においては、大粒径粒子と大粒径粒子との間の隙間(基材部分)を埋めるように、小粒径粒子が分散して配向していることが確認できた。一方、図5に示すように、分級無しの複合粒子の粉末を配合した比較例2のエラストマー成形体においては、大粒径粒子と大粒径粒子との間に、ほとんど小粒径粒子は見られなかった。
製造したエラストマー成形体の熱伝導率を、JIS A1412−2(1999)の熱流計法に準拠した、英弘精機(株)製「HC−110」を用いて測定した。表1に、評価結果を、使用した複合粒子の粉末の組成と共に示す。
実施例1の混合粉末を配合したエラストマー成形体において、複合粒子の充填率に対する熱伝導率の変化を調べた。比較のため、鱗片状黒鉛粉末「W+32」を用いて製造した複合粒子の粉末を篩い分けせずにそのまま配合したエラストマー成形体においても、複合粒子の充填率に対する熱伝導率の変化を調べた。図6に、二つのエラストマー成形体における複合粒子の充填率と熱伝導率との関係をグラフで示す。
実施例1〜4の混合粉末を用いて、複合粒子の充填率が26.4体積%、32.7体積%である二種類のエラストマー成形体を製造し、各々の熱伝導率を測定した。また、比較のため、粒子径が700μm以上1100μm以下の大粒径粉末のみを用いて、複合粒子の充填率が26.4体積%、32.7体積%である二種類のエラストマー成形体を製造し、各々の熱伝導率を測定した。なお、各エラストマー成形体の製造方法は、上記実施例1〜4のエラストマー成形体の製造方法と、同じである。図7に、小粒径粉末と大粒径粉末との質量比と熱伝導率との関係をグラフで示す。
実施例1の混合粉末に加えて、非配向フィラーとして絶縁性無機材料の酸化マグネシウム粉末(神島化学工業(株)製「スターマグPSF−WR」、平均粒径1.0μm)を配合して、エラストマー成形体を製造した。実施例1の混合粉末は、エラストマー成形体の体積を100体積%とした場合の32.7体積%となるように配合し、酸化マグネシウム粉末は、8体積%となるように配合した。図8に、熱伝導率の測定結果をグラフで示す。
Claims (9)
- エラストマーからなる基材と、該基材中に配向して含有されている複合粒子の粉末と、を有し、
該複合粒子は、非磁性体からなる熱伝導性粒子と、該熱伝導性粒子の表面にバインダーにより接着された磁性粒子と、を含み、
該複合粒子の粉末の粒度分布は、小粒径側ピークおよび大粒径側ピークの二つのピークを有することを特徴とするエラストマー成形体。 - 前記複合粒子の粉末の粒度分布において、前記小粒径側ピークのピーク粒径と前記大粒径側ピークのピーク粒径との比は、1:2〜1:20である請求項1に記載のエラストマー成形体。
- 前記複合粒子の粉末の粒度分布において、前記小粒径側ピークの面積と前記大粒径側ピークの面積との比は、1:1〜1:30である請求項1または請求項2に記載のエラストマー成形体。
- さらに、前記基材中に分散される非配向フィラーを有する請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のエラストマー成形体。
- 前記エラストマーは、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、およびこれらの発泡体のいずれかである請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のエラストマー成形体。
- 前記熱伝導性粒子は、黒鉛からなる請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のエラストマー成形体。
- 前記複合粒子の充填率が、エラストマー成形体の体積を100体積%とした時の26体積%以上38体積%以下である場合の熱伝導率は、2.4W/m・K以上である請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のエラストマー成形体。
- 請求項1に記載のエラストマー成形体の製造方法であって、
撹拌造粒機を用いて、熱伝導性粒子の粉末、磁性粒子の粉末、およびバインダーを含む粉末原料を撹拌して複合粒子の粉末を製造し、該複合粒子の粉末を分級して小粒径粉末および大粒径粉末を準備する複合粒子粉末準備工程と、
該複合粒子の該小粒径粉末および該大粒径粉末と、エラストマー原料と、を混合して混合原料を調製する混合原料調製工程と、
該混合原料を成形型に配置して、磁場中で該混合原料を成形する成形工程と、
を有することを特徴とするエラストマー成形体の製造方法。 - 前記混合原料調製工程において、配合する前記小粒径粉末と前記大粒径粉末との質量比は、1:1〜1:10である請求項8に記載のエラストマー成形体の製造方法。
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