JP2020164590A - Heat-conductive bead, method for producing the same, resin composition, and molded body - Google Patents

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Abstract

To provide: a heat-conductive bead that can be used to make a molded body having an excellent heat-conduction property and an isotropic heat-conduction property; a method for producing the same; a resin composition including said heat-conductive bead; and a molded body.SOLUTION: A heat-conductive bead 1 includes a resin part 2 made of a cured product of a curable polymer, and a filler 3 having a higher heat-conductivity than the resin part 2, having a shape anisotropy, and held by the resin part 2. The heat-conductive bead 1 exhibits spherical shape. A surface 11 of the heat-conductive bead 1 is provided with an orientation layer 12 in which the filler 3 is oriented so that a major axis is along the surface 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱伝導性ビーズ、その製造方法、樹脂組成物及び成形体に関する。 The present invention relates to thermally conductive beads, a method for producing the same, a resin composition, and a molded product.

樹脂等の有機ポリマー系材料は、金属やセラミックスなどの無機物に比べて比重が小さいという特性を有している。このような特性を活かし、電子機器や輸送機器等の種々の分野において、軽量化を目的として無機物からなる部材を有機ポリマー系材料に置き換える技術が提案されている。 Organic polymer materials such as resins have the property of having a lower specific gravity than inorganic substances such as metals and ceramics. Taking advantage of these characteristics, in various fields such as electronic devices and transportation devices, a technique for replacing a member made of an inorganic substance with an organic polymer-based material has been proposed for the purpose of weight reduction.

例えばパーソナルコンピュータ、携帯端末、自動車、LED照明等に搭載される電子部品や電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載されるモータ等の発熱体においては、発熱体から発生する熱を効率よく放熱することが望まれている。しかし、有機ポリマー系材料は、無機材料に比べて熱伝導性が低いという問題がある。そこで、有機ポリマー系材料中に熱伝導性の高い充填材を添加することにより、軽量かつ熱伝導性の高い組成物を得ようとする試みが広く行われている。 For example, in a heating element such as an electronic component mounted on a personal computer, a mobile terminal, an automobile, an LED lighting, or a motor mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, etc., the heat generated from the heating element can be efficiently dissipated. It is desired. However, the organic polymer-based material has a problem that the thermal conductivity is lower than that of the inorganic material. Therefore, attempts have been widely made to obtain a lightweight and highly thermally conductive composition by adding a filler having high thermal conductivity to the organic polymer-based material.

この種の組成物には、薄片状や棒状等の、いわゆる形状異方性を有する微粒子が充填材として使用されることがある。形状異方性を有する微粒子は、組成物内において互いに接触することにより組成物中に熱の経路を形成し、組成物の熱伝導性を向上させることができる。 In this kind of composition, fine particles having so-called shape anisotropy such as flakes and rods may be used as a filler. The fine particles having shape anisotropy can form a heat path in the composition by contacting each other in the composition, and can improve the thermal conductivity of the composition.

例えば特許文献1には、熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された充填材とを含む、熱伝導性シート用樹脂組成物が記載されている。特許文献1の充填材には、(a)中心部に空隙が形成されており、(b)前記空隙から出発して前記二次凝集粒子の外表面に連通する連通孔が形成されており、(c)前記空隙の平均空隙径に対する前記連通孔の平均孔径の比が0.05以上1.0以下である二次凝集粒子が含まれている。また、この二次凝集粒子は、鱗片状を呈する六方晶型窒化ホウ素の一次粒子により構成されている。 For example, Patent Document 1 describes a resin composition for a heat conductive sheet containing a thermosetting resin and a filler dispersed in the thermosetting resin. In the filler of Patent Document 1, (a) a void is formed in the central portion, and (b) a communication hole is formed starting from the void and communicating with the outer surface of the secondary agglomerated particles. (C) Secondary agglomerated particles in which the ratio of the average pore diameter of the communicating holes to the average pore diameter of the voids is 0.05 or more and 1.0 or less are included. Further, the secondary aggregated particles are composed of scaly hexagonal boron nitride primary particles.

特開2016−94599号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-94599

特許文献1の樹脂組成物を射出成形や移送成形等の方法によって成形する場合、成形中の組成物の流動によって二次凝集粒子がせん断力を受け、二次凝集粒子が崩壊することがある。二次凝集粒子の崩壊によって生じた一次粒子やその凝集物は、一次粒子の長径方向、つまり、外寸法が最大となる方向が組成物の流れに沿うように配向しやすい。そのため、射出成形等によって得られる成形体の内部には、組成物の流動方向に沿った熱の経路がより形成されやすくなる。以上の結果、特許文献1の樹脂組成物からなる成形体の熱伝導性が等方的ではなくなり、所望の熱伝導特性を得られなくなるおそれがある。 When the resin composition of Patent Document 1 is molded by a method such as injection molding or transfer molding, the secondary agglomerated particles may receive a shearing force due to the flow of the composition during molding, and the secondary agglomerated particles may collapse. The primary particles and their agglomerates generated by the decay of the secondary agglomerated particles are likely to be oriented in the major axis direction of the primary particles, that is, the direction in which the outer dimensions are maximized, along the flow of the composition. Therefore, a heat path along the flow direction of the composition is more likely to be formed inside the molded product obtained by injection molding or the like. As a result, the heat conductivity of the molded product made of the resin composition of Patent Document 1 is not isotropic, and there is a possibility that the desired heat conduction characteristics cannot be obtained.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、熱伝導性に優れるとともに、等方的な熱伝導性を有する成形体を作製可能な熱伝導性ビーズ、その製造方法、この熱伝導性ビーズを備えた樹脂組成物及び成形体を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of this background, and is a heat conductive bead capable of producing a molded product having excellent heat conductivity and isotropic heat conductivity, a method for producing the same, and the heat conductivity. It is intended to provide a resin composition and a molded product provided with beads.

本発明の一態様は、硬化性ポリマーの硬化物からなる樹脂部と、
前記樹脂部よりも熱伝導率が高く、形状異方性を有し、前記樹脂部に保持された充填材と、を含み、
球状を呈する熱伝導性ビーズであって、
前記熱伝導性ビーズの表面に、長径が前記表面に沿うように前記充填材が配向した配向層を有している、熱伝導性ビーズにある。
One aspect of the present invention is a resin portion made of a cured product of a curable polymer and a resin portion.
It has a higher thermal conductivity than the resin portion, has shape anisotropy, and contains a filler held in the resin portion.
Spherical thermal conductive beads
The heat conductive beads have an orientation layer in which the filler is oriented so that the major axis is along the surface of the heat conductive beads.

本発明の他の態様は、前記の態様の熱伝導性ビーズの製造方法であって、
前記充填材と未硬化の前記硬化性ポリマーとを含み球状を呈するとともに、その表面に、長径が前記表面に沿うように前記充填材が配向した配向層を備えた未硬化ビーズを作製するビーズ作製工程と、
前記未硬化ビーズ中の前記硬化性ポリマーを硬化させる硬化工程と、を有している、熱伝導性ビーズの製造方法にある。
Another aspect of the present invention is the method for producing the thermally conductive beads according to the above aspect.
Bead production for producing uncured beads containing the filler and the uncured curable polymer and having a spherical shape and having an orientation layer in which the filler is oriented so that the major axis is along the surface. Process and
A method for producing thermally conductive beads, which comprises a curing step of curing the curable polymer in the uncured beads.

前記熱伝導性ビーズの表面には、長径が前記表面に沿うように前記充填材が配向した配向層が設けられている。熱伝導性ビーズの表面の充填材をこのように配向させることにより、配向層内に、充填材同士が連なってなる熱の経路を容易に形成することができる。そのため、前記熱伝導性ビーズは、配向層に沿って熱を効率よく伝達することができる。更に、熱伝導性ビーズ同士を接触させることにより、隣接する熱伝導性ビーズに配向層を介して熱を効率よく伝達することができる。 On the surface of the thermally conductive beads, an orientation layer in which the filler is oriented so that the major axis is along the surface is provided. By orienting the filler on the surface of the heat conductive beads in this way, it is possible to easily form a heat path in which the fillers are connected to each other in the alignment layer. Therefore, the heat conductive beads can efficiently transfer heat along the alignment layer. Further, by bringing the heat conductive beads into contact with each other, heat can be efficiently transferred to the adjacent heat conductive beads via the alignment layer.

また、熱伝導性ビーズの充填材は、硬化性ポリマーの硬化物からなる樹脂部に保持されている。そのため、せん断力などの外力が加わった場合に、熱伝導性ビーズの崩壊を抑制し、配向層における充填材の配向状態を維持することができる。 Further, the filler of the heat conductive beads is held in a resin portion made of a cured product of a curable polymer. Therefore, when an external force such as a shearing force is applied, the collapse of the heat conductive beads can be suppressed and the orientation state of the filler in the alignment layer can be maintained.

更に、前記熱伝導性ビーズは球状であるため、射出成形等の樹脂組成物の流動を伴う成形方法によって前記熱伝導性ビーズを含む樹脂組成物を成形した場合に、樹脂組成物中に熱伝導性ビーズを等方的に分散させることができる。それ故、前記熱伝導性ビーズを含む成形体内には、配向層を含む熱の経路が等方的に形成されやすい。 Further, since the heat conductive beads are spherical, when the resin composition containing the heat conductive beads is molded by a molding method involving the flow of the resin composition such as injection molding, heat conduction into the resin composition. The sex beads can be isotropically dispersed. Therefore, a heat path including an orientation layer is likely to be isotropically formed in the molded body containing the heat conductive beads.

以上の結果、前記熱伝導性ビーズは、熱伝導性に優れるとともに、等方的な熱伝導性を有する成形体を作製することができる。 As a result of the above, the heat conductive beads are excellent in heat conductivity, and a molded product having isotropic heat conductivity can be produced.

また、前記の態様の製造方法によれば、前記配向層を備えた熱伝導性ビーズを容易に作製することができる。 Further, according to the production method of the above-described embodiment, the thermally conductive beads provided with the oriented layer can be easily produced.

図1は、実施例1における、熱伝導性ビーズの要部を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of the heat conductive beads in the first embodiment. 図2は、充填材の配向角の算出方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of calculating the orientation angle of the filler. 図3は、製造例1の熱伝導性ビーズの光学顕微鏡像の一例である。FIG. 3 is an example of an optical microscope image of the heat conductive beads of Production Example 1. 図4は、実施例1における、熱伝導性ビーズの作製に用いる自転公転型ミキサーの要部を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a main part of the rotation / revolution type mixer used for producing the heat conductive beads in Example 1. 図5は、製造例1の熱伝導性ビーズにおける断面の電子顕微鏡像である。FIG. 5 is an electron microscope image of a cross section of the thermally conductive beads of Production Example 1. 図6は、実施例2における、熱伝導性ビーズを含む成形体の要部を示す一部断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a main part of the molded product including the heat conductive beads in Example 2. 図7は、実施例2における、試験体T3の要部を示す一部断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a main part of the test body T3 in Example 2. 図8は、実施例2における、試験体T4の要部を示す一部断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a main part of the test body T4 in Example 2.

A.熱伝導性ビーズ
前記熱伝導性ビーズは、硬化性ポリマーの硬化物からなる樹脂部と、樹脂部に保持された充填材と、を有している。
A. Thermally conductive beads The thermally conductive beads have a resin portion made of a cured product of a curable polymer and a filler held in the resin portion.

・樹脂部
樹脂部に用いられる硬化性ポリマーは、未硬化の状態において流動性を有し、硬化後に固体となる特性を有している。硬化性ポリマーは、加熱によって硬化する熱硬化性ポリマー、光照射によって硬化する光硬化性ポリマー、湿気によって硬化する湿気硬化性ポリマーのいずれであってもよい。硬化性ポリマーとしては、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、オキサジン樹脂、ビスマレイミド樹脂及びトリアジン樹脂等を使用することができる。また、硬化性ポリマーとしては、これらのポリマーのうち1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Resin part The curable polymer used for the resin part has the property of being fluid in the uncured state and becoming a solid after curing. The curable polymer may be any of a thermosetting polymer that cures by heating, a photocurable polymer that cures by light irradiation, and a moisture-curable polymer that cures by moisture. As the curable polymer, specifically, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, oxazine resin, bismaleimide resin, triazine resin and the like can be used. Further, as the curable polymer, only one of these polymers may be used, or two or more of these polymers may be used in combination.

・充填材
前記熱伝導性ビーズにおける充填材は、形状異方性を有するとともに、樹脂部よりも高い熱伝導率を有している。ここで、充填材が「形状異方性を有する」とは、充填材の短径Sf[μm]、つまり、種々の方向において測定した充填材の外寸法のうち最も小さな外寸法の値に対する長径Lf[μm]、つまり、最も大きな外寸法の値の比Lf/Sfの値が3以上であることをいう。形状異方性を有する充填材には、例えば、厚みに比べて長さあるいは幅が十分に広い薄片状や鱗片状と呼ばれる形状、及び、太さに比べて長さが十分に長い棒状や繊維状と呼ばれる形状等が含まれる。
-Filler The filler in the thermally conductive beads has shape anisotropy and has a higher thermal conductivity than the resin portion. Here, the term "filler having shape anisotropy" means that the minor axis S f [μm] of the filler, that is, the smallest outer dimension value among the outer dimensions of the filler measured in various directions. The major axis L f [μm], that is, the value of the ratio L f / S f of the value of the largest outer dimension is 3 or more. Fillers with shape anisotropy include, for example, flakes and scaly shapes that are sufficiently long or wide compared to their thickness, and rods and fibers that are sufficiently long compared to their thickness. A shape called a shape is included.

f/Sfの値は、1000以下であることが好ましい。Lf/Sfの値が過度に大きい場合、つまり、充填材の長径が短径に対して過度に長い場合には、熱伝導性ビーズの作製過程において充填材同士が絡まりやすくなり、前記未硬化ビーズを球状に成形することが難しくなるおそれがある。Lf/Sfの値を1000以下とすることにより、かかる問題を回避し、球状の熱伝導性ビーズを容易に作製することができる。 The value of L f / S f is preferably 1000 or less. When the value of L f / S f is excessively large, that is, when the major axis of the filler is excessively longer than the minor axis, the fillers are likely to be entangled with each other in the process of producing the thermally conductive beads, and the above-mentioned non-existence It may be difficult to form the cured beads into a spherical shape. By setting the value of L f / S f to 1000 or less, such a problem can be avoided and spherical heat conductive beads can be easily produced.

球状の熱伝導性ビーズをより容易に作製する観点からは、充填材の長径Lfは1mm未満であることが好ましい。 From the viewpoint of more easily producing spherical heat conductive beads, the major axis L f of the filler is preferably less than 1 mm.

充填材の長径Lf[μm]と、前記熱伝導性ビーズの直径Db[μm]との比Lf/Dbの値は、10以上1000以下であることが好ましく、20以上500以下であることがより好ましい。この場合には、熱伝導性ビーズの作製過程において、表面近傍に存在する充填材をより容易に所望の方向に配向させることができる。また、この場合には、配向層内の充填材同士をより容易に接触させ、配向層内により多くの熱の経路を形成することができる。その結果、熱伝導性ビーズの熱伝導性をより向上させることができる。 The value of the ratio L f / D b between the major axis L f [μm] of the filler and the diameter D b [μm] of the heat conductive beads is preferably 10 or more and 1000 or less, and is 20 or more and 500 or less. More preferably. In this case, in the process of producing the thermally conductive beads, the filler existing near the surface can be more easily oriented in a desired direction. Further, in this case, the fillers in the alignment layer can be brought into contact with each other more easily, and more heat paths can be formed in the alignment layer. As a result, the thermal conductivity of the thermally conductive beads can be further improved.

充填材は、樹脂部よりも高い熱伝導率を備えた物質から構成されていることが好ましい。充填材としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンナノチューブなどの炭素系材料、六方晶型窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、炭化ケイ素などのセラミックス材料、銅、銀、金などの金属材料、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、セルロースナノファイバなどの高結晶性有機繊維などから選択される1種または2種以上の物質を採用することができる。 The filler is preferably composed of a substance having a higher thermal conductivity than the resin portion. Examples of the filler include carbon-based materials such as graphite, carbon fiber and carbon nanotubes, ceramic materials such as hexagonal boron nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, magnesium oxide and silicon carbide, copper, silver and gold. One or more substances selected from metal materials such as, PBO (polyparaphenylene benzoxazole) fiber, highly crystalline organic fiber such as cellulose nanofiber, and the like can be adopted.

また、充填材は、熱的に等方な物質、つまり、どの方向にも同程度に熱を伝えることができる物質から構成されていてもよいし、熱的異方性を有する物質、つまり、特定の方向に熱が伝わりやすい性質を有する物質から構成されていてもよい。充填材が熱的異方性を有する物質から構成されている場合、充填材の長径方向と、熱が伝わりやすい方向とが一致していることが好ましい。この場合には、配向層内において熱伝達をより効率よく行うことができる。その結果、前記熱伝導性ビーズを含む成形体の熱伝導性をより向上させることができる。 Further, the filler may be composed of a thermally isotropic substance, that is, a substance that can transfer heat to the same extent in any direction, or a substance that has thermal anisotropy, that is,. It may be composed of a substance having a property that heat is easily transferred in a specific direction. When the filler is composed of a substance having thermal anisotropy, it is preferable that the major axis direction of the filler and the direction in which heat is easily transferred coincide with each other. In this case, heat transfer can be performed more efficiently in the alignment layer. As a result, the thermal conductivity of the molded product containing the thermally conductive beads can be further improved.

前記熱伝導性ビーズ中の前記充填材の含有量は30体積%以上95体積%以下であることが好ましい。熱伝導性ビーズ中の充填材の含有量が過度に少ない場合には、熱伝導性ビーズを球状に成形することが難しくなるおそれがある。また、この場合には、配向層内に充填材を介した熱の経路が形成されにくくなるため、熱伝導性の低下を招くおそれもある。一方、熱伝導性ビーズ中の充填材の含有量が過度に多い場合には、樹脂部が不足するため、充填材同士の間に空隙が形成されやすくなり、強度や熱伝導性の低下を招くおそれがある。充填材の含有量を前記特定の範囲とすることにより、これらの問題を容易に回避し、熱伝導性ビーズの熱伝導性を十分に高めることができる。 The content of the filler in the thermally conductive beads is preferably 30% by volume or more and 95% by volume or less. If the content of the filler in the thermally conductive beads is excessively small, it may be difficult to form the thermally conductive beads into a spherical shape. Further, in this case, it becomes difficult to form a heat path through the filler in the alignment layer, which may lead to a decrease in thermal conductivity. On the other hand, when the content of the filler in the thermally conductive beads is excessively large, the resin portion is insufficient, so that voids are likely to be formed between the fillers, which causes a decrease in strength and thermal conductivity. There is a risk. By setting the content of the filler in the above-mentioned specific range, these problems can be easily avoided and the thermal conductivity of the thermally conductive beads can be sufficiently enhanced.

・その他の成分
前記熱伝導性ビーズ内には、前述した作用効果を損なわない範囲で、難燃剤、安定化剤、可塑剤、界面活性剤、帯電防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。
-Other components Even if the thermally conductive beads contain additives such as flame retardants, stabilizers, plasticizers, surfactants, and antistatic agents, as long as the above-mentioned effects are not impaired. Good.

・熱伝導性ビーズの形状
前記熱伝導性ビーズは、球状を呈している。ここで、前述した「球状」とは、真球、楕円球及びこれらの形状の表面に凹凸を付与した形状等を含む概念である。熱伝導性ビーズが球状であるか否かは、以下の方法によって算出される扁平率の平均値によって判断することができる。
-Shape of heat conductive beads The heat conductive beads have a spherical shape. Here, the above-mentioned "spherical shape" is a concept including a true sphere, an ellipsoidal sphere, and a shape having irregularities on the surface of these shapes. Whether or not the thermally conductive beads are spherical can be determined by the average value of the flatness calculated by the following method.

扁平率を算出するに当たっては、まず、熱伝導性ビーズを平板上に載置し、光学顕微鏡像を取得する。この光学顕微鏡像における熱伝導性ビーズの輪郭上に互いの距離が最も離れるような2つの点を設定し、2点間の長さを測定する。この2点間の長さ、つまり、光学顕微鏡像に基づいて測定された最も長い外寸法の値を熱伝導性ビーズの長径Lbとする。次いで、光学顕微鏡像に基づいて、長径Lbと直交する方向における外寸法を測定し、この値を熱伝導性ビーズの短径Sbとする。 In calculating the flatness, first, the thermally conductive beads are placed on a flat plate and an optical microscope image is acquired. Two points are set on the contour of the heat conductive beads in this optical microscope image so that they are farthest from each other, and the length between the two points is measured. The length between these two points, that is, the value of the longest outer dimension measured based on the optical microscope image, is defined as the major axis L b of the heat conductive beads. Next, based on the optical microscope image, the outer dimension in the direction orthogonal to the major axis L b is measured, and this value is defined as the minor axis S b of the heat conductive beads.

個々の熱伝導性ビーズの扁平率は、前述の方法により得られた長径Lbの値と短径Sbとに基づき、以下の式(1)により算出される値である。
扁平率=(Lb−Sb)/Lb ・・・(1)
The flatness of each thermal conductive bead is a value calculated by the following formula (1) based on the value of the major axis L b and the minor axis S b obtained by the above method.
Flattening = (L b −S b ) / L b・ ・ ・ (1)

以上の方法により複数の熱伝導性ビーズについて扁平率を算出し、これらの扁平率の算術平均を扁平率の平均値とすることができる。なお、扁平率の平均値を算出するに当たっては、扁平率の測定に用いるビーズの数が多いほど正確な値を算出することができる。扁平率の平均値を算出する際に用いる熱伝導性ビーズの数は、例えば100個以上であればよい。 By the above method, the flatness of a plurality of thermally conductive beads can be calculated, and the arithmetic mean of these flatnesses can be used as the average value of the flatnesses. In calculating the average value of the flatness, the larger the number of beads used for measuring the flatness, the more accurate the value can be calculated. The number of thermally conductive beads used in calculating the average value of the flatness may be, for example, 100 or more.

扁平率は0以上1未満の値をとり、値が0に近いほど熱伝導性ビーズの形状が真球に近いことを意味する。前記熱伝導性ビーズにおける扁平率の平均値は、0.4以下とする。 The flatness takes a value of 0 or more and less than 1, and the closer the value is to 0, the closer the shape of the heat conductive beads is to a true sphere. The average value of the flatness of the thermally conductive beads is 0.4 or less.

扁平率の平均値は、0.2未満であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましい。この場合には、熱伝導性ビーズがより真球に近い形状となるため、成形体内における熱伝導性ビーズの配置の偏りを抑制することができる。その結果、等方的な熱伝導性を有する成形体をより容易に得ることができる。 The average value of the flatness is preferably less than 0.2, more preferably 0.1 or less. In this case, since the heat conductive beads have a shape closer to a true sphere, it is possible to suppress the bias of the arrangement of the heat conductive beads in the molded body. As a result, a molded product having isotropic thermal conductivity can be obtained more easily.

また、熱伝導性ビーズの表面の凹凸の大きさは、以下の方法により算出される表面凹凸度の平均値に基づいて評価することができる。まず、熱伝導性ビーズを平板上に載置し、光学顕微鏡像を取得する。そして、光学顕微鏡像における熱伝導性ビーズの輪郭の長さを測定し、この値を周囲長P[μm]とする。また、光学顕微鏡像における熱伝導性ビーズの面積を測定し、この値を投影面積S[μm2]とする。 Further, the size of the unevenness on the surface of the heat conductive beads can be evaluated based on the average value of the surface unevenness calculated by the following method. First, the thermally conductive beads are placed on a flat plate to obtain an optical microscope image. Then, the length of the contour of the heat conductive beads in the optical microscope image is measured, and this value is defined as the peripheral length P [μm]. Further, the area of the thermally conductive beads in the optical microscope image is measured, and this value is defined as the projected area S [μm 2 ].

表面凹凸度は、熱伝導性ビーズの周囲長Pと熱伝導性ビーズの投影面積Sとに基づき、以下の式(2)により算出される値である。
表面凹凸度=P2/4πS ・・・(2)
The surface unevenness is a value calculated by the following formula (2) based on the peripheral length P of the heat conductive beads and the projected area S of the heat conductive beads.
Surface unevenness = P 2 / 4πS ・ ・ ・ (2)

以上の方法により複数の熱伝導性ビーズについて表面凹凸度を算出し、これらの表面凹凸度の算術平均を表面凹凸度の平均値とすることができる。なお、表面凹凸度の平均値を算出するに当たっては、表面凹凸度の測定に用いるビーズの数が多いほど正確な値を算出することができる。表面凹凸度の平均値を算出する際に用いる熱伝導性ビーズの数は、例えば100個以上であればよい。 By the above method, the surface unevenness can be calculated for a plurality of thermally conductive beads, and the arithmetic mean of these surface irregularities can be used as the average value of the surface unevenness. In calculating the average value of the surface unevenness, the more beads used to measure the surface unevenness, the more accurate the value can be calculated. The number of thermally conductive beads used in calculating the average value of the surface unevenness may be, for example, 100 or more.

表面凹凸度は1以上の値をとり、値が1に近いほど熱伝導性ビーズの表面の凹凸が小さいことを意味する。表面凹凸度の平均値は、1.5未満であることが好ましく、1.2以下であることがより好ましい。この場合には、熱伝導性ビーズの表面がより平滑になるため、成形体内において熱伝導性ビーズ同士が接触しやすくなる。その結果、成形体の熱伝導性をより向上させることができる。 The surface unevenness takes a value of 1 or more, and the closer the value is to 1, the smaller the surface unevenness of the heat conductive beads. The average value of the surface unevenness is preferably less than 1.5, more preferably 1.2 or less. In this case, since the surface of the heat conductive beads becomes smoother, the heat conductive beads are likely to come into contact with each other in the molded body. As a result, the thermal conductivity of the molded product can be further improved.

前記熱伝導性ビーズの大きさは特に限定されることはないが、例えば、直径10μm以上3mm以下の範囲から適宜設定することができる。熱伝導性ビーズの直径Dbの値としては、具体的には、熱伝導性ビーズの投影面積Sに基づき、以下の式(3)によって算出される球相当径、つまり、体積の等しい真球の直径が用いられる。
b=(4S/π)1/2 ・・・(3)
The size of the heat conductive beads is not particularly limited, but can be appropriately set from, for example, a range of 10 μm or more and 3 mm or less in diameter. Specifically, the value of the diameter D b of the heat conductive beads is the equivalent diameter of the sphere calculated by the following formula (3) based on the projected area S of the heat conductive beads, that is, true spheres having the same volume. Diameter is used.
D b = (4S / π) 1/2 ... (3)

・熱伝導性ビーズの内部構造
前記熱伝導性ビーズは、その表面に、長径が熱伝導性ビーズの表面に沿うように前記充填材が配向した配向層を有している。例えば充填材が薄片状である場合、前記熱伝導性ビーズの表面近傍に存在する充填材は、その厚み方向が熱伝導性ビーズの径方向に沿うとともに、その板面が熱伝導性ビーズの表面を向くように配向している。また、例えば充填材が棒状である場合、前記熱伝導性ビーズの表面近傍に存在する充填材は、前記熱伝導性ビーズの周方向に延在している。
-Internal structure of the heat conductive beads The heat conductive beads have an orientation layer on the surface of which the filler is oriented so that the major axis is along the surface of the heat conductive beads. For example, when the filler is in the form of flakes, the thickness of the filler existing near the surface of the thermally conductive beads is along the radial direction of the thermally conductive beads, and the plate surface thereof is the surface of the thermally conductive beads. It is oriented so that it faces. Further, for example, when the filler is rod-shaped, the filler existing near the surface of the thermally conductive beads extends in the circumferential direction of the thermally conductive beads.

配向層による前述した作用効果を十分に得る観点からは、配向層は、熱伝導性ビーズの直径の5%以上の厚みを有していることが好ましい。 From the viewpoint of sufficiently obtaining the above-mentioned effects of the oriented layer, the oriented layer preferably has a thickness of 5% or more of the diameter of the heat conductive beads.

熱伝導性ビーズは、表面近傍の充填材が前記特定の方向に配向していれば、等方的な熱伝導性を容易に実現することができる。そのため、熱伝導性ビーズにおける、配向層よりも内側に存在する充填材の配置は、特に限定されることはない。例えば、熱伝導性ビーズ内の充填材は、熱伝導性ビーズの径方向の全体に亘って前記特定の方向に配向していてもよい。また、熱伝導性ビーズは、配向層と、配向層の内側に存在し、充填材が無秩序な向きに配置されたコア層と、を備えた2層構造を有していてもよい。更に、熱伝導性ビーズは、表面から径方向の内側へ向かうにつれて徐々に充填材の配向状態が変化するように構成されていてもよい。 The heat conductive beads can easily realize isotropic heat conductivity if the filler near the surface is oriented in the specific direction. Therefore, the arrangement of the filler existing inside the alignment layer in the heat conductive beads is not particularly limited. For example, the filler in the thermally conductive beads may be oriented in the particular direction over the entire radial direction of the thermally conductive beads. Further, the heat conductive beads may have a two-layer structure including an alignment layer and a core layer existing inside the alignment layer and having fillers arranged in a disorderly direction. Further, the heat conductive beads may be configured so that the orientation state of the filler gradually changes from the surface toward the inside in the radial direction.

配向層における充填材の配向の程度は、以下の方法により算出される配向角の平均値及び標準偏差に基づいて評価することができる。まず、熱伝導性ビーズをその重心を通る面で切断し、重心を含む断面を露出させる。この断面を顕微鏡で観察し、熱伝導性ビーズの表面に最も近い位置に配置された充填材を含む顕微鏡像を取得する。次に、顕微鏡像上において、熱伝導性ビーズの重心と、熱伝導性ビーズの表面に最も近いに配置された充填材の重心とを通る直線を引き、この直線と熱伝導性ビーズの輪郭との交点を決定する。そして、この交点を通る熱伝導性ビーズの輪郭の接線を決定する。以上により決定された熱伝導性ビーズの輪郭の接線と、充填材の長径に平行な方向に延在する直線とのなす角度を配向角とする。なお、配向角の決定に当たっては、充填材の長径に平行な方向に延在する直線が、熱伝導性ビーズの輪郭の接線を基準として反時計回り方向に傾いている場合と、時計回り方向に傾いている場合とがある。配向角の値は、便宜上、前者の場合に正の値をとり、後者の場合に負の値をとるものとする。 The degree of orientation of the filler in the alignment layer can be evaluated based on the average value and standard deviation of the orientation angles calculated by the following method. First, the thermally conductive beads are cut along the surface passing through the center of gravity to expose the cross section including the center of gravity. This cross section is observed under a microscope to obtain a microscopic image containing the filler placed closest to the surface of the thermally conductive beads. Next, on the microscopic image, draw a straight line passing through the center of gravity of the heat conductive beads and the center of gravity of the filler arranged closest to the surface of the heat conductive beads, and draw a straight line and the contour of the heat conductive beads. Determine the intersection of. Then, the tangent line of the contour of the heat conductive bead passing through this intersection is determined. The angle formed by the tangent to the contour of the thermally conductive beads determined as described above and the straight line extending in the direction parallel to the major axis of the filler is defined as the orientation angle. In determining the orientation angle, the straight line extending in the direction parallel to the major axis of the filler is inclined in the counterclockwise direction with respect to the tangent to the contour of the heat conductive bead, and in the clockwise direction. It may be tilted. For convenience, the orientation angle value shall take a positive value in the former case and a negative value in the latter case.

以上の方法により複数の充填材について配向角を算出し、これらの配向角の算術平均を配向角の平均値とすることができる。また、複数の充填材について算出した配向角に統計処理を施すことにより、配向角の標準偏差を算出することができる。なお、配向角の平均値及び標準偏差を算出するに当たっては、配向角の測定に用いる充填材の数が多いほど正確な値を算出することができる。配向角の平均値及び標準偏差を算出する際に用いる充填材の数は、例えば100個以上であればよい。 Orientation angles can be calculated for a plurality of fillers by the above method, and the arithmetic mean of these orientation angles can be used as the average value of the orientation angles. Further, the standard deviation of the orientation angles can be calculated by performing statistical processing on the orientation angles calculated for the plurality of fillers. In calculating the average value and standard deviation of the orientation angle, the more the number of fillers used for measuring the orientation angle, the more accurate the value can be calculated. The number of fillers used for calculating the average value and standard deviation of the orientation angles may be, for example, 100 or more.

前記配向角の平均値は、−10°以上+10°以下とする。 The average value of the orientation angles is −10 ° or more and + 10 ° or less.

充填材の配向角の平均値は、−8°以上+8°以下であることが好ましく、−5°以上+5°以下であることがより好ましい。また、配向角の標準偏差は、25°以下であることが好ましく、15°以下であることがより好ましい。この場合には、各熱伝導性ビーズの配向層内に、熱伝導性ビーズの表面に沿った熱の経路をより容易に形成することができる。その結果、熱伝導性ビーズ及びこれを備えた成形体の熱伝導性をより向上させることができる。 The average value of the orientation angles of the filler is preferably −8 ° or more and + 8 ° or less, and more preferably −5 ° or more and + 5 ° or less. The standard deviation of the orientation angle is preferably 25 ° or less, more preferably 15 ° or less. In this case, a heat path along the surface of the heat conductive beads can be more easily formed in the alignment layer of each heat conductive bead. As a result, the thermal conductivity of the heat conductive beads and the molded product provided with the beads can be further improved.

B.熱伝導性ビーズの製造方法
前記熱伝導性ビーズの製造方法は、
前記充填材と未硬化の前記硬化性ポリマーとを含み球状を呈するとともに、その表面に、長径が前記表面に沿うように前記充填材が配向した配向層を備えた未硬化ビーズを作製するビーズ作製工程と、
前記未硬化ビーズ中の前記硬化性ポリマーを硬化させる硬化工程と、を有している。
B. Method for manufacturing the heat conductive beads The method for manufacturing the heat conductive beads is
Bead production for producing uncured beads containing the filler and the uncured curable polymer and having a spherical shape and having an orientation layer in which the filler is oriented so that the major axis is along the surface. Process and
It has a curing step of curing the curable polymer in the uncured beads.

前記ビーズ作製工程においては、未硬化ビーズの表面に配向層を形成することができれば、どのような方法を採用してもよい。例えば、ビーズ作製工程としては、前記充填材と前記硬化性ポリマーとの混合物からなるビーズ前駆体を作製する造粒工程と、
自転公転型ミキサーを用いて前記ビーズ前駆体を球状に成形しつつ、前記ビーズ前駆体の表面に存在する前記充填材を長軸が前記ビーズ前駆体の表面に沿うように配向させる充填材整列工程と、を備えた方法を採用することができる。
In the bead production step, any method may be adopted as long as an orientation layer can be formed on the surface of the uncured beads. For example, the bead production step includes a granulation step of producing a bead precursor composed of a mixture of the filler and the curable polymer.
A filler alignment step in which the bead precursor is formed into a spherical shape using a rotation / revolution type mixer, and the filler existing on the surface of the bead precursor is oriented so that the major axis is along the surface of the bead precursor. And, a method provided with can be adopted.

前記造粒工程においては、まず、混練機や撹拌機などを用いて充填材と未硬化の硬化性ポリマーとを混合する。未硬化の硬化性ポリマーは液状を呈している。また、未硬化の硬化性ポリマーには、例えば、硬化後のポリマーの骨格となる主剤、主剤同士を結合して硬化させる硬化剤、硬化反応を促進する硬化促進剤などが含まれている。 In the granulation step, first, the filler and the uncured curable polymer are mixed using a kneader or a stirrer. The uncured curable polymer is in liquid form. Further, the uncured curable polymer includes, for example, a main agent that serves as a skeleton of the cured polymer, a curing agent that binds and cures the main agents to each other, and a curing accelerator that promotes a curing reaction.

充填材と未硬化の硬化性ポリマーとを混合するに当たっては、どのような順序でこれらの成分を混合してもよい。例えば、主剤等を所定の割合で混合して硬化性ポリマーを作製した後に硬化性ポリマーと充填材とを混合してもよいし、主剤と充填材とを予め混合した後に、硬化剤等を加えてさらに混合してもよい。 In mixing the filler and the uncured curable polymer, these components may be mixed in any order. For example, the curable polymer and the filler may be mixed after the main agent and the like are mixed in a predetermined ratio to prepare a curable polymer, or the main agent and the filler are mixed in advance and then the curing agent and the like are added. May be further mixed.

また、充填材との混合前または混合中に、未硬化の硬化性ポリマーを有機溶剤で希釈し、硬化性ポリマーの粘度を調整することもできる。この場合には、充填材との混合が完了した後、未硬化ビーズを硬化させるまでの間に有機溶剤を揮発等の手段により除去すればよい。 It is also possible to adjust the viscosity of the curable polymer by diluting the uncured curable polymer with an organic solvent before or during mixing with the filler. In this case, the organic solvent may be removed by means such as volatilization after the mixing with the filler is completed and before the uncured beads are cured.

次いで、充填材と硬化性ポリマーとの混合物を粒状に成形してビーズ前駆体を作製する。混合物を粒状に成形する方法としては、例えば、ペレタイザー、粉砕機などを使用することができる。 The mixture of filler and curable polymer is then granulated to produce a bead precursor. As a method for forming the mixture into granules, for example, a pelletizer, a crusher, or the like can be used.

充填材整列工程においては、自転公転型ミキサーを用いて前記ビーズ前駆体を球状に成形しつつ、前記ビーズ前駆体の表面に存在する前記充填材を長軸が前記ビーズ前駆体の表面に沿うように配向させる。ここで、自転公転型ミキサーとは、公転軸を中心としてビーズ前駆体を入れた容器を旋回させるとともに、前記容器自体が公転軸に対して傾斜した自転軸を中心として回転するように構成されたミキサーをいう。自転公転型ミキサーによれば、公転によって容器内のビーズ前駆体に遠心力を作用させつつ、自転によって容器内のビーズ前駆体を転動させることができる。これらの結果、ビーズ前駆体の成形と配向層の形成とを同時に行い、未硬化ビーズを作製することができる。 In the filler alignment step, the bead precursor is formed into a spherical shape using a rotation / revolution type mixer, and the long axis of the filler existing on the surface of the bead precursor is along the surface of the bead precursor. Orient to. Here, the rotation / revolution type mixer is configured so that the container containing the bead precursor is swiveled around the revolution axis and the container itself rotates about the rotation axis inclined with respect to the revolution axis. Refers to a mixer. According to the rotation / revolution type mixer, the bead precursor in the container can be rotated by the rotation while the centrifugal force is applied to the bead precursor in the container by the revolution. As a result, uncured beads can be produced by simultaneously forming the bead precursor and forming the alignment layer.

硬化工程においては、ビーズ作製工程において得られた前記未硬化ビーズ中の前記硬化性ポリマーを硬化させる。未硬化ビーズの硬化方法としては、硬化性ポリマーの種類に応じた適切な方法を採用することができる。例えば、硬化性ポリマーが熱硬化性ポリマーである場合には、未硬化ビーズを所定の時間及び温度で加熱すればよい。 In the curing step, the curable polymer in the uncured beads obtained in the bead manufacturing step is cured. As a method for curing the uncured beads, an appropriate method depending on the type of the curable polymer can be adopted. For example, when the curable polymer is a thermosetting polymer, the uncured beads may be heated at a predetermined time and temperature.

C.樹脂組成物
前記硬化性ビーズと、樹脂からなる樹脂マトリクスと、を混合することにより、樹脂組成物を得ることができる。樹脂マトリクスは、どのような樹脂から構成されていてもよい。例えば、樹脂マトリクスは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、オキサジン樹脂、ビスマレイミド樹脂、トリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂であってもよいし、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリイミド、液晶ポリマー、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル等の熱可塑性樹脂であってもよい。また、樹脂マトリクスとしては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のうち1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
C. Resin composition A resin composition can be obtained by mixing the curable beads with a resin matrix made of a resin. The resin matrix may be composed of any resin. For example, the resin matrix may be a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an unsaturated polyester resin, an alkyd resin, an oxazine resin, a bismaleimide resin, or a triazine resin, or a polyamide resin. It may be a thermoplastic resin such as polyester, polycarbonate, acrylic polymer, methacrylic polymer, polyimide, liquid crystal polymer, polyolefin, polystyrene, polyphenylene ether and the like. Further, as the resin matrix, one of a thermosetting resin and a thermoplastic resin may be used, or two or more of them may be used in combination.

更に、樹脂マトリクス中には、充填材、難燃剤、安定化剤、可塑剤、界面活性剤、帯電防止剤などの添加剤が含まれていてもよい。樹脂マトリクス中の充填材は形状異方性を有していてもよいし、等方的な形状を有していてもよい。樹脂マトリクス中の充填材が形状異方性を有する場合であっても、前記熱伝導性ビーズと混合することにより、成形後における樹脂マトリクス中の充填材が特定の方向に配向することを抑制できる。その結果、等方的な熱伝導特性を有する成形体を容易に得ることができる。 Further, the resin matrix may contain additives such as a filler, a flame retardant, a stabilizer, a plasticizer, a surfactant, and an antistatic agent. The filler in the resin matrix may have shape anisotropy or may have an isotropic shape. Even when the filler in the resin matrix has shape anisotropy, it is possible to prevent the filler in the resin matrix from being oriented in a specific direction after molding by mixing with the thermally conductive beads. .. As a result, a molded product having isotropic heat conduction characteristics can be easily obtained.

樹脂組成物中には、1種の熱伝導性ビーズが含まれていてもよいし、充填材及び/または硬化性ポリマーの異なる複数種の熱伝導性ビーズが含まれていてもよい。また、樹脂組成物中の熱伝導性ビーズは、単一の直径を有していてもよいし、種々の直径を有していてもよい。成形体における熱伝導性ビーズの充填性をより向上させる観点からは、熱伝導性ビーズとして、粒径分布の異なる複数種の熱伝導性ビーズを併用することが好ましい。 The resin composition may contain one type of thermally conductive beads, or may contain a plurality of types of thermally conductive beads having different fillers and / or curable polymers. Further, the thermally conductive beads in the resin composition may have a single diameter or may have various diameters. From the viewpoint of further improving the filling property of the heat conductive beads in the molded body, it is preferable to use a plurality of types of heat conductive beads having different particle size distributions in combination as the heat conductive beads.

樹脂組成物中の熱伝導性ビーズの含有量は、例えば、10体積%以上95体積%以上の範囲から適宜設定することができる。熱伝導性ビーズの含有量が過度に少ない場合には、樹脂組成物中に熱の経路が形成されにくくなる。その結果、成形体の熱伝導性の低下を招くおそれがある。また、熱伝導性ビーズの含有量が過度に多い場合には、樹脂マトリクスが不足し、樹脂組成物を所望の形状に成形することが難しくなるおそれがある。熱伝導性ビーズの含有量を前記特定の範囲とすることにより、これらの問題を容易に回避することができる。 The content of the thermally conductive beads in the resin composition can be appropriately set from, for example, in the range of 10% by volume or more and 95% by volume or more. When the content of the heat conductive beads is excessively low, it becomes difficult for a heat path to be formed in the resin composition. As a result, the thermal conductivity of the molded product may decrease. Further, when the content of the heat conductive beads is excessively large, the resin matrix may be insufficient, and it may be difficult to mold the resin composition into a desired shape. By setting the content of the thermally conductive beads within the above-mentioned specific range, these problems can be easily avoided.

樹脂組成物中の熱伝導性ビーズの含有量は、30体積%以上95体積%以下であることが好ましい。この場合には、熱伝導性ビーズ同士がより接触しやすくなるため、成形体内に熱の経路がより形成されやすくなる。それ故、この場合には、成形体の熱伝導性をより高くすることができる。 The content of the thermally conductive beads in the resin composition is preferably 30% by volume or more and 95% by volume or less. In this case, the heat conductive beads are more likely to come into contact with each other, so that a heat path is more easily formed in the molded body. Therefore, in this case, the thermal conductivity of the molded product can be increased.

D.成形体
前記樹脂組成物を成形することにより、等方的な熱伝導性を有する成形体を得ることができる。前記樹脂組成物の成形方法は特に限定されることはなく、圧縮成形、真空圧縮成形、移送成形、射出成形、押出成形、キャスト成形などの公知の成形方法から、樹脂マトリクスの種類や所望する成形体の形状等に応じて適宜選択することができる。
D. Molded article By molding the resin composition, a molded article having isotropic thermal conductivity can be obtained. The molding method of the resin composition is not particularly limited, and from known molding methods such as compression molding, vacuum compression molding, transfer molding, injection molding, extrusion molding, and cast molding, the type of resin matrix and desired molding can be used. It can be appropriately selected according to the shape of the body and the like.

前記樹脂組成物を成形してなる成形体の内部には、前述したように、熱伝導性ビーズの配向層を含む熱の経路が形成されている。そのため、前記成形体は、等方的な熱伝導性、つまり、いずれの方向においても同程度に熱が伝わる特性を有している。より具体的には、前記成形体は、熱伝導率が最大となる方向における熱伝導率λA[W/m・K]と、熱伝導率が最小となる方向における熱伝導率λB[W/m・K]との比である熱伝導率異方性λA/λBの値が1.5以下となる特性を有している。 As described above, a heat path including the alignment layer of the heat conductive beads is formed inside the molded body obtained by molding the resin composition. Therefore, the molded product has isotropic thermal conductivity, that is, a property that heat is transferred to the same extent in any direction. More specifically, the molded body has a thermal conductivity λ A [W / m · K] in the direction of maximum thermal conductivity and a thermal conductivity λ B [W] in the direction of minimum thermal conductivity. It has the characteristic that the value of thermal conductivity anisotropy λ A / λ B , which is the ratio with [/ m · K], is 1.5 or less.

前記熱伝導率λBは、7W/m・K以上であることが好ましい。この場合には、成形体全体の熱伝導性をより向上させることができる。かかる熱伝導性を備えた成形体は、例えば、放熱部材等の用途に好適である。 The thermal conductivity λ B is preferably 7 W / m · K or more. In this case, the thermal conductivity of the entire molded product can be further improved. A molded product having such thermal conductivity is suitable for applications such as a heat radiating member.

(実施例1)
前記熱伝導性ビーズ及びその製造方法の実施例を、図1〜図5を参照しつつ説明する。本例の熱伝導性ビーズ1には、図1に示すように、硬化性ポリマーの硬化物からなる樹脂部2と、樹脂部2よりも熱伝導率が高く、形状異方性を有し、樹脂部2に保持された充填材3と、が含まれている。図3に示すように、熱伝導性ビーズ1は球状を呈している。また、図1に示すように、熱伝導性ビーズ1の表面11には、長径が表面11に沿うようにして充填材3が配向した配向層12が設けられている。
(Example 1)
Examples of the thermally conductive beads and the method for producing the same will be described with reference to FIGS. 1 to 5. As shown in FIG. 1, the heat conductive beads 1 of this example have a resin portion 2 made of a cured product of a curable polymer and a thermal conductivity higher than that of the resin portion 2 and have shape anisotropy. The filler 3 held by the resin portion 2 is included. As shown in FIG. 3, the heat conductive beads 1 have a spherical shape. Further, as shown in FIG. 1, the surface 11 of the heat conductive beads 1 is provided with an orientation layer 12 in which the filler 3 is oriented so that the major axis is along the surface 11.

本例の熱伝導性ビーズ1は、充填材3と未硬化の硬化性ポリマーとを含み球状を呈するとともに、その表面に、長径が表面に沿うように充填材3が配向した配向層12を備えた未硬化ビーズを作製するビーズ作製工程と、未硬化ビーズ中の硬化性ポリマーを硬化させる硬化工程と、を有する製造方法により作製される。また、ビーズ作製工程は、充填材3と硬化性ポリマーとの混合物からなるビーズ前駆体100を作製する造粒工程と、図4に示す自転公転型ミキサー4を用いてビーズ前駆体100を球状に成形しつつ、ビーズ前駆体100の表面に存在する充填材3を、長軸がビーズ前駆体100の表面に沿うように配向させる充填材整列工程と、を有している。 The heat conductive beads 1 of this example contain the filler 3 and the uncured curable polymer and have a spherical shape, and the surface thereof is provided with an alignment layer 12 in which the filler 3 is oriented so that the major axis is along the surface. It is produced by a production method including a bead production step of producing the uncured beads and a curing step of curing the curable polymer in the uncured beads. Further, in the bead manufacturing step, the bead precursor 100 is made spherical by using the granulation step of preparing the bead precursor 100 made of a mixture of the filler 3 and the curable polymer and the rotation / revolution type mixer 4 shown in FIG. It has a filler alignment step of aligning the filler 3 existing on the surface of the bead precursor 100 while molding so that the major axis is aligned with the surface of the bead precursor 100.

本例においては、具体的には、以下のようにして2種類の熱伝導性ビーズ1を作製した。 In this example, specifically, two types of thermally conductive beads 1 were produced as follows.

・製造例1
製造例1では、充填材3として、平均長径が3.37μmであり、平均短径が0.28μmである薄片状の黒鉛(日本黒鉛商事株式会社製「UP−20」)を使用した。また、硬化性ポリマーとして、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を使用した。硬化性ポリマーには、具体的には、ビスフェノールA骨格を有する主剤(三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)827」と、硬化剤としての4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物(東京化成工業株式会社製)と、硬化促進剤としての2−エチルー4−メチルイミダゾール(東京化成工業株式会社製)とが含まれている。
-Manufacturing example 1
In Production Example 1, flaky graphite (“UP-20” manufactured by Nippon Graphite Trading Co., Ltd.) having an average major axis of 3.37 μm and an average minor axis of 0.28 μm was used as the filler 3. Moreover, bisphenol A type epoxy resin was used as a curable polymer. Specifically, the curable polymer includes a main agent having a bisphenol A skeleton (“jER® 827” manufactured by Mitsubishi Chemical Industry Co., Ltd.) and 4-methylcyclohexane-1,2-dicarboxylic acid anhydride as a curing agent. (Manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 2-ethyl-4-methylimidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a curing accelerator are contained.

造粒工程においては、まず、前述した主剤100質量部に対し、108質量部の硬化剤と1質量部の硬化促進剤とを混合して未硬化の硬化性ポリマーを調製した。次いで、この硬化性ポリマー5質量部に対して15質量部の充填材3を加えて混合し、粘土状の混合物を得た。その後、ペレタイザーを用いて得られた混合物を粒状に成形し、ビーズ前駆体100を作製した。 In the granulation step, first, 108 parts by mass of a curing agent and 1 part by mass of a curing accelerator were mixed with 100 parts by mass of the above-mentioned main agent to prepare an uncured curable polymer. Next, 15 parts by mass of the filler 3 was added to 5 parts by mass of the curable polymer and mixed to obtain a clay-like mixture. Then, the mixture obtained using a pelletizer was molded into granules to prepare a bead precursor 100.

充填材整列工程においては、前述したビーズ前駆体100を図4に示す自転公転型ミキサー4(株式会社シンキー製「ARE−310」)の容器41内に入れた後、容器41の公転速度を2000rpm、自転速度を800rpmに設定して2分間攪拌を行った。 In the filler alignment step, after the above-mentioned bead precursor 100 is placed in the container 41 of the rotation / revolution type mixer 4 (“ARE-310” manufactured by Shinky Co., Ltd.) shown in FIG. 4, the revolution speed of the container 41 is 2000 rpm. , The rotation speed was set to 800 rpm and stirring was performed for 2 minutes.

本例において使用した自転公転型ミキサー4の容器41は、図4に示すように円筒状を呈しており、中心軸と自転軸42とが一致するように配置されている。また、容器41の自転軸42は公転軸43に対して45°傾斜するように配置されている。そして、容器41は、公転軸43の周囲を旋回しつつ、自転軸42(つまり、容器41の中心軸)を回転中心として自転するように構成されている。 The container 41 of the rotation / revolution type mixer 4 used in this example has a cylindrical shape as shown in FIG. 4, and is arranged so that the central axis and the rotation axis 42 coincide with each other. Further, the rotation shaft 42 of the container 41 is arranged so as to be inclined by 45 ° with respect to the revolution shaft 43. The container 41 is configured to rotate around the revolution shaft 43 while rotating around the rotation shaft 42 (that is, the central axis of the container 41).

容器41内のビーズ前駆体100は、容器41の公転によって遠心力を受けつつ、自転によって転動する。これにより、ビーズ前駆体100を球状に成形しつつ、ビーズ前駆体100の表面に存在する充填材3を前記特定の方向に配向させ、前述した未硬化ビーズを得ることができる。 The bead precursor 100 in the container 41 rotates by rotation while receiving centrifugal force due to the revolution of the container 41. As a result, the uncured beads described above can be obtained by orienting the filler 3 existing on the surface of the bead precursor 100 in the specific direction while forming the bead precursor 100 into a spherical shape.

硬化工程においては、未硬化ビーズを加熱して硬化性ポリマーを硬化させた。本例の硬化工程では、具体的には、80℃の温度で1時間保持し、次いで120℃の温度で1時間し、その後150℃の温度で3時間保持する温度履歴で未硬化ビーズを加熱した。以上により、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の硬化物からなる樹脂部2中に薄片状黒鉛の充填材3が分散した熱伝導性ビーズ1を作製した。製造例1の熱伝導性ビーズ1における充填材3と樹脂部2との質量比及び体積比は表1に示す通りである。 In the curing step, the uncured beads were heated to cure the curable polymer. In the curing step of this example, specifically, the uncured beads are heated with a temperature history of holding at a temperature of 80 ° C. for 1 hour, then holding at a temperature of 120 ° C. for 1 hour, and then holding at a temperature of 150 ° C. for 3 hours. did. As described above, the thermally conductive beads 1 in which the flake graphite filler 3 was dispersed in the resin portion 2 made of the cured product of the bisphenol A type epoxy resin were produced. The mass ratio and volume ratio of the filler 3 and the resin portion 2 in the heat conductive beads 1 of Production Example 1 are as shown in Table 1.

・製造例2
本例では、充填材3として、薄片状黒鉛に替えて、平均長径が3.44μmであり、平均短径0.33μmである六方晶型窒化ホウ素(デンカ株式会社製GPグレード)を用いた以外は、製造例1と同様の条件で造粒工程、充填材整列工程及び硬化工程を実施した。これにより、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の硬化物からなる樹脂部2中に六方晶型窒化ホウ素の充填材3が分散した熱伝導性ビーズ1を作製した。製造例2の熱伝導性ビーズ1における充填材3と樹脂部2との質量比及び体積比は表1に示す通りである。なお、表1においては、六方晶型窒化ホウ素を「h−BN」と表記した。
-Manufacturing example 2
In this example, hexagonal boron nitride (GP grade manufactured by Denka Co., Ltd.) having an average major axis of 3.44 μm and an average minor axis of 0.33 μm was used as the filler 3 instead of flaky graphite. Performed a granulation step, a filler alignment step, and a curing step under the same conditions as in Production Example 1. As a result, the thermally conductive beads 1 in which the filler 3 of hexagonal boron nitride was dispersed in the resin portion 2 made of the cured product of the bisphenol A type epoxy resin were produced. The mass ratio and volume ratio of the filler 3 and the resin portion 2 in the heat conductive beads 1 of Production Example 2 are as shown in Table 1. In Table 1, hexagonal boron nitride is referred to as "h-BN".

次に、製造例1及び製造例2の熱伝導性ビーズ1の形状と、充填材3の配向状態とを以下の方法により評価した。 Next, the shapes of the heat conductive beads 1 of Production Examples 1 and 2 and the orientation state of the filler 3 were evaluated by the following methods.

・熱伝導性ビーズ1の形状
光学顕微鏡により熱伝導性ビーズ1を観察して光学顕微鏡像を取得した。画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF2015」)を用い、図3に示す、光学顕微鏡像中の熱伝導性ビーズ1の長径Lb[μm]、短径Sb[μm]、周囲長P[μm]及び投影面積S[μm2]を算出した。そして、個々の熱伝導性ビーズ1について、下記式(1)〜式(3)に基づいて扁平率、表面凹凸度及び直径Dbの値を算出した。
扁平率=(Lb−Sb)/Lb ・・・(1)
表面凹凸度=P2/4πS ・・・(2)
b=(4S/π)1/2 ・・・(3)
-Shape of the heat conductive beads 1 The heat conductive beads 1 were observed with an optical microscope to obtain an optical microscope image. Using image analysis software (“WinROOF2015” manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.), the major axis L b [μm], minor axis S b [μm], and peripheral length P of the thermally conductive beads 1 in the optical microscope image shown in FIG. [Μm] and the projected area S [μm 2 ] were calculated. Then, for each of the thermally conductive beads 1, the values of the flatness, the surface unevenness, and the diameter D b were calculated based on the following equations (1) to (3).
Flattening = (L b −S b ) / L b・ ・ ・ (1)
Surface unevenness = P 2 / 4πS ・ ・ ・ (2)
D b = (4S / π) 1/2 ... (3)

100個以上の熱伝導性ビーズ1について扁平率、表面凹凸度及び直径Dbの値を測定した後、統計処理を行い平均値及び標準偏差を算出した。表1に、熱伝導性ビーズ1の扁平率、表面凹凸度及び直径Dbの平均値と標準偏差とを示す。 After measuring the values of flatness, surface unevenness and diameter D b of 100 or more thermally conductive beads 1, statistical processing was performed to calculate the average value and standard deviation. Table 1 shows the flatness, surface unevenness, average value and standard deviation of the diameter D b of the thermally conductive beads 1.

・充填材3の配向状態
熱伝導性ビーズ1を切断した後、断面を研磨して重心を通る断面を露出させた。この断面を走査型電子顕微鏡で観察し、図5に示す電子顕微鏡像を取得した。図には示さないが、熱伝導性ビーズ1の表面11の近傍をより高倍率で観察したところ、表面11の近傍に存在する充填材3は、充填材3の厚み方向が熱伝導性ビーズ1の径方向に沿い、かつ、充填材3の長径が熱伝導性ビーズ1の表面11に沿うように配向していた。また、製造例1及び製造例2の熱伝導性ビーズ1においては、少なくとも表面11からの深さが50μmまでの範囲内に存在する充填材3が、前記特定の方向に配向していた。即ち、製造例1及び製造例2の熱伝導性ビーズ1における配向層12の厚みは50μm以上であった。
-Orientation state of filler 3 After cutting the thermally conductive beads 1, the cross section was polished to expose the cross section passing through the center of gravity. This cross section was observed with a scanning electron microscope, and the electron microscope image shown in FIG. 5 was obtained. Although not shown in the figure, when the vicinity of the surface 11 of the heat conductive bead 1 was observed at a higher magnification, the filler 3 existing in the vicinity of the surface 11 was found to have the heat conductive bead 1 in the thickness direction of the filler 3. The major axis of the filler 3 was oriented along the radial direction of the heat conductive beads 1 along the surface 11 of the heat conductive beads 1. Further, in the thermally conductive beads 1 of Production Example 1 and Production Example 2, the filler 3 existing at least within a depth of 50 μm from the surface 11 was oriented in the specific direction. That is, the thickness of the alignment layer 12 in the heat conductive beads 1 of Production Example 1 and Production Example 2 was 50 μm or more.

次に、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF2015」)を用い、以下の方法により熱伝導性ビーズ1の表面11の最も近くに配置された充填材3の配向角θ(図2参照)を算出した。まず、電子顕微鏡像上において、熱伝導性ビーズ1の重心Wbと、熱伝導性ビーズ1の表面11に最も近い位置に配置された充填材3の重心Wfとを通る直線L1を引き、この直線L1と熱伝導性ビーズ1の表面11との交点13を決定した。そして、この交点13を通る熱伝導性ビーズ1の輪郭の接線L2を決定した。以上により決定された接線L2と、充填材3の長径に平行な方向に延びる直線L3とのなす角度を配向角θとした。なお、便宜上、図2においては充填材3の記載を一部割愛した。 Next, using image analysis software (“WinROOF2015” manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.), the orientation angle θ of the filler 3 arranged closest to the surface 11 of the heat conductive beads 1 by the following method (see FIG. 2). Was calculated. First, on the electron microscope image, a straight line L1 passing through the center of gravity W b of the heat conductive beads 1 and the center of gravity W f of the packing material 3 arranged at the position closest to the surface 11 of the heat conductive beads 1 is drawn. The intersection 13 between the straight line L1 and the surface 11 of the heat conductive beads 1 was determined. Then, the tangent line L2 of the contour of the heat conductive bead 1 passing through the intersection 13 was determined. The angle formed by the tangent line L2 determined as described above and the straight line L3 extending in the direction parallel to the major axis of the filler 3 was defined as the orientation angle θ. For convenience, the description of the filler 3 is partially omitted in FIG.

100個以上の充填材3について配向角θの値を測定した後、統計処理を行い配向角θの平均値及び標準偏差を算出した。表1に、製造例1及び製造例2の熱伝導性ビーズ1における、配向角θの平均値及び標準偏差を示す。 After measuring the value of the orientation angle θ for 100 or more fillers 3, statistical processing was performed to calculate the average value and standard deviation of the orientation angle θ. Table 1 shows the average value and standard deviation of the orientation angle θ in the thermally conductive beads 1 of Production Example 1 and Production Example 2.

表1に示したように、製造例1及び製造例2の熱伝導性ビーズ1は、その表面11に、充填材3が前記特定の方向に配向した配向層12を有している。熱伝導性ビーズ1の表面11の充填材3をこのように配向させることにより、配向層12内に、充填材3同士が連なってなる熱の経路を容易に形成することができる。そのため、熱伝導性ビーズ1は、配向層12に沿って熱を効率よく伝達することができる。更に、熱伝導性ビーズ1同士を接触させることにより、隣接する熱伝導性ビーズ1に配向層12を介して熱を効率よく伝達することができる。 As shown in Table 1, the thermally conductive beads 1 of Production Example 1 and Production Example 2 have an orientation layer 12 on the surface 11 of which the filler 3 is oriented in the specific direction. By orienting the filler 3 on the surface 11 of the heat conductive beads 1 in this way, it is possible to easily form a heat path in which the fillers 3 are connected to each other in the alignment layer 12. Therefore, the heat conductive beads 1 can efficiently transfer heat along the alignment layer 12. Further, by bringing the heat conductive beads 1 into contact with each other, heat can be efficiently transferred to the adjacent heat conductive beads 1 via the alignment layer 12.

また、熱伝導性ビーズ1の充填材3は、硬化性ポリマーの硬化物からなる樹脂部2に保持されている。そのため、せん断力などの外力が加わった場合に、熱伝導性ビーズ1の崩壊を抑制し、配向層12における充填材3の配向状態を維持することができる。 Further, the filler 3 of the heat conductive beads 1 is held by the resin portion 2 made of a cured product of the curable polymer. Therefore, when an external force such as a shearing force is applied, the disintegration of the heat conductive beads 1 can be suppressed and the orientation state of the filler 3 in the alignment layer 12 can be maintained.

更に、熱伝導性ビーズ1は球状であるため、射出成形等の樹脂組成物の流動を伴う成形方法によって前記熱伝導性ビーズ1を含む樹脂組成物を成形した場合に、樹脂組成物中に熱伝導性ビーズ1を等方的に分散させることができる。それ故、熱伝導性ビーズ1を含む成形体内には、配向層12を含む熱の経路が等方的に形成されやすい。 Further, since the heat conductive beads 1 are spherical, when the resin composition containing the heat conductive beads 1 is molded by a molding method involving the flow of the resin composition such as injection molding, heat is contained in the resin composition. The conductive beads 1 can be isotropically dispersed. Therefore, a heat path including the alignment layer 12 is likely to be isotropically formed in the molded body containing the heat conductive beads 1.

以上の結果、製造例1及び製造例2の熱伝導性ビーズ1によれば、成形体内に、配向層12を含む熱の経路を等方的に形成し、熱伝導性を向上させることができる。 As a result of the above, according to the heat conductive beads 1 of Production Example 1 and Production Example 2, a heat path including the alignment layer 12 can be formed isotropically in the molded body, and the heat conductivity can be improved. ..

(実施例2)
本例では、図6を参照しつつ熱伝導性ビーズ1を含む成形体5の例を説明する。なお、本例以降の例において用いる符号のうち、既出の例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り既出の例における構成要素等と同様の構成要素等を示す。
(Example 2)
In this example, an example of the molded product 5 including the heat conductive beads 1 will be described with reference to FIG. Of the codes used in the examples after this example, the same codes as those used in the above-mentioned examples indicate the same components and the like as the components and the like in the above-mentioned examples unless otherwise specified.

本例の成形体5には、図6に示すように、樹脂マトリクス51と、樹脂マトリクス51中に分散した熱伝導性ビーズ1とが含まれている。本例においては、具体的には、以下のようにして2種類の成形体5(試験体T1、T2)を作製した。 As shown in FIG. 6, the molded product 5 of this example contains a resin matrix 51 and the heat conductive beads 1 dispersed in the resin matrix 51. In this example, specifically, two types of molded bodies 5 (test bodies T1 and T2) were produced as follows.

・試験体T1
試験体T1の樹脂マトリクス51には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の硬化物511と、この硬化物中に分散した充填材512とが含まれている。試験体T1の樹脂マトリクス51における硬化物511は、具体的には、ビスフェノールA骨格を有する主剤(三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)827」、硬化剤としての4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物(東京化成工業株式会社製)及び硬化促進剤としての2−エチルー4−メチルイミダゾール(東京化成工業株式会社製)との混合物を硬化させてなるビスフェノールA型エポキシ樹脂である。また、試験体T1における充填材512は、具体的には、薄片状黒鉛(日本黒鉛商事株式会社製「UP−20」)である。
・ Specimen T1
The resin matrix 51 of the test body T1 contains a cured product 511 of a bisphenol A type epoxy resin and a filler 512 dispersed in the cured product. Specifically, the cured product 511 in the resin matrix 51 of the test body T1 is a main agent having a bisphenol A skeleton (“jER® 827” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, 4-methylcyclohexane-1, as a curing agent, A bisphenol A type epoxy resin obtained by curing a mixture of 2-dicarboxylic acid anhydride (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 2-ethyl-4-methylimidazole (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a curing accelerator. Further, the filler 512 in the test piece T1 is specifically flaky graphite (“UP-20” manufactured by Nippon Graphite Trading Co., Ltd.).

試験体T1を作製するに当たっては、まず、主剤100質量部に対し、108質量の硬化剤と1質量部の硬化促進剤とを混合して未硬化の硬化性ポリマーを調製した。次いで、この硬化性ポリマー5質量部に対して15質量部の充填材512を加えて混合し、未硬化の樹脂マトリクスを得た。 In preparing the test body T1, first, 108 parts by mass of a curing agent and 1 part by mass of a curing accelerator were mixed with 100 parts by mass of the main agent to prepare an uncured curable polymer. Next, 15 parts by mass of the filler 512 was added to 5 parts by mass of the curable polymer and mixed to obtain an uncured resin matrix.

次に、未硬化の樹脂マトリクス50体積部に対して50体積部の製造例1の熱伝導性ビーズ1を混合し、樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を内径φ40mmの円筒状を呈する金型内に入れ、圧縮成形を行った。プレス成形においては、圧力37MPa、温度80℃の条件で1時間加圧しつつ加熱を行った後、圧力を保ったまま温度を120℃に上昇させ、120℃の温度を1時間保持した。その後、金型から取り出した成形体5を、150℃の温度で3時間加熱して樹脂マトリクス51を十分に硬化させた。以上により、厚み1.2mm、直径40mmの円板状を呈する成形体5を得た。この成形体5を試験体T1とした。 Next, 50 parts by volume of the heat conductive beads 1 of Production Example 1 were mixed with 50 parts by volume of the uncured resin matrix to prepare a resin composition. This resin composition was placed in a cylindrical mold having an inner diameter of φ40 mm and compression molded. In press molding, heating was performed while pressurizing under the conditions of a pressure of 37 MPa and a temperature of 80 ° C. for 1 hour, then the temperature was raised to 120 ° C. while maintaining the pressure, and the temperature of 120 ° C. was maintained for 1 hour. Then, the molded product 5 taken out from the mold was heated at a temperature of 150 ° C. for 3 hours to sufficiently cure the resin matrix 51. From the above, a molded body 5 having a disk shape with a thickness of 1.2 mm and a diameter of 40 mm was obtained. This molded body 5 was designated as a test body T1.

・試験体T2
樹脂マトリクス51中の充填材512として、薄片状黒鉛に替えて、平均長径が3.44μmであり、平均短径0.33μmである六方晶型窒化ホウ素(デンカ株式会社製GPグレード)を用いるとともに、熱伝導性ビーズ1として、製造例1の熱伝導性ビーズ1に替えて製造例2の熱伝導性ビーズ1を用いた以外は、試験体T1と同様の条件で成形体5を作製した。この成形体5を試験体T2とした。
・ Specimen T2
As the filler 512 in the resin matrix 51, hexagonal boron nitride (GP grade manufactured by Denka Co., Ltd.) having an average major axis of 3.44 μm and an average minor axis of 0.33 μm is used instead of flaky graphite. The molded product 5 was produced under the same conditions as the test body T1 except that the heat conductive beads 1 of Production Example 2 were used instead of the heat conductive beads 1 of Production Example 1 as the heat conductive beads 1. This molded body 5 was designated as a test body T2.

本例では、試験体T1及び試験体T2との比較のため、熱伝導性ビーズ1を用いずに作製した成形体(試験体T3〜T6)を準備した。試験体T3〜T6の具体的な作製方法は以下の通りである。 In this example, for comparison with the test body T1 and the test body T2, molded bodies (test bodies T3 to T6) prepared without using the heat conductive beads 1 were prepared. The specific manufacturing method of the test bodies T3 to T6 is as follows.

・試験体T3
製造例1の熱伝導性ビーズ1と同様の方法により造粒工程及び充填材整列工程を実施し、未硬化ビーズを作製した。この未硬化ビーズを内径φ40mmの円筒状を呈する金型内に入れ、試験体T1と同様の条件で圧縮成形を行った。以上により、厚み1.2mm、直径40mmの円板状を呈する成形体を得た。この成形体を試験体T3とした。
・ Specimen T3
The granulation step and the filler alignment step were carried out in the same manner as in the heat conductive beads 1 of Production Example 1 to prepare uncured beads. The uncured beads were placed in a cylindrical mold having an inner diameter of φ40 mm, and compression molding was performed under the same conditions as the test piece T1. From the above, a molded body having a disk shape having a thickness of 1.2 mm and a diameter of 40 mm was obtained. This molded product was designated as a test body T3.

・試験体T4
試験体T1において用いた未硬化の樹脂マトリクスを内径φ40mmの円筒状を呈する金型内に入れ、試験体T1と同様の条件で圧縮成形を行った。以上により、厚み1.2mm、直径40mmの円板状を呈する成形体を得た。この成形体を試験体T4とした。
・ Specimen T4
The uncured resin matrix used in the test body T1 was placed in a cylindrical mold having an inner diameter of φ40 mm, and compression molding was performed under the same conditions as the test body T1. From the above, a molded body having a disk shape having a thickness of 1.2 mm and a diameter of 40 mm was obtained. This molded product was designated as a test body T4.

・試験体T5
製造例1の未硬化ビーズに替えて製造例2の未硬化ビーズを使用した以外は、試験体T3と同様の条件で圧縮成形を行った。以上により、厚み1.2mm、直径40mmの円板状を呈する成形体を得た。この成形体を試験体T5とした。
・ Specimen T5
Compression molding was performed under the same conditions as the test piece T3 except that the uncured beads of Production Example 2 were used instead of the uncured beads of Production Example 1. From the above, a molded body having a disk shape having a thickness of 1.2 mm and a diameter of 40 mm was obtained. This molded product was designated as a test body T5.

・試験体T6
試験体T1において用いた未硬化の樹脂マトリクスに替えて試験体T2において用いた未硬化の樹脂マトリクスを使用した以外は、試験体T4と同様の条件で圧縮成形を行った。以上により、厚み1.2mm、直径40mmの円板状を呈する成形体を得た。この成形体を試験体T6とした。
・ Specimen T6
Compression molding was performed under the same conditions as the test body T4 except that the uncured resin matrix used in the test body T2 was used instead of the uncured resin matrix used in the test body T1. From the above, a molded body having a disk shape having a thickness of 1.2 mm and a diameter of 40 mm was obtained. This molded product was designated as a test body T6.

以上により得られた試験体T1〜T6の熱伝導性を、以下の方法により評価した。 The thermal conductivity of the test bodies T1 to T6 obtained as described above was evaluated by the following method.

・熱伝導率及び熱伝導率異方性の測定方法
熱物性測定装置(株式会社ベテル製「サーモウェーブアナライザTA35」)を用いて、試験体の厚さ方向及び面内方向(つまり、厚さ方向と直角な方向)の熱拡散率λ[m2・s-1]を測定した。また、示差走査熱量計(株式会社日立ハイテクサイエンス製「DSC7000」)を用いて試験体の定圧比熱Cp[J・K-1・kg-1]を測定した。更に、アルキメデス法により試験体の密度ρ[kg・m-3]を測定した。なお、これらの測定は、いずれも25±2℃の環境中で行った。
-Measuring method of thermal conductivity and thermal conductivity anisotropy Using a thermal property measuring device ("Thermowave Analyzer TA35" manufactured by Bethel Co., Ltd.), the thickness direction and in-plane direction (that is, the thickness direction) of the test piece The thermal diffusivity λ [m 2 · s -1 ] was measured in the direction perpendicular to. In addition, the constant pressure specific heat Cp [J ・ K -1・ kg -1 ] of the test piece was measured using a differential scanning calorimeter (“DSC7000” manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation). Furthermore, the density ρ [kg · m -3 ] of the test piece was measured by the Archimedes method. All of these measurements were performed in an environment of 25 ± 2 ° C.

以上により得られた熱拡散率λ、定圧比熱Cp及び密度ρの値を下記式(4)に代入することにより、熱拡散率を測定した方向における熱伝導率の値α[W・m-1・K-1]の値を算出することができる。表2に、試験体T1〜T6における、厚さ方向の熱伝導率及び面内方向の熱伝導率を示す。なお、本例の作製方法においては、試験体の厚さ方向または厚さ方向に直角な方向のうち一方が熱伝導率が最大となる方向になり、他方が熱伝導率が最小となる方向になると推定される。
α=λ×Cp×ρ ・・・(4)
By substituting the values of the thermal diffusivity λ, the constant pressure specific heat Cp, and the density ρ obtained as described above into the following equation (4), the value of the thermal conductivity in the direction in which the thermal diffusivity was measured α [Wm -1].・ The value of K -1 ] can be calculated. Table 2 shows the thermal conductivity in the thickness direction and the thermal conductivity in the in-plane direction of the test pieces T1 to T6. In the manufacturing method of this example, one of the thickness direction of the test piece or the direction perpendicular to the thickness direction is the direction in which the thermal conductivity is the maximum, and the other is the direction in which the thermal conductivity is the minimum. It is estimated that
α = λ × Cp × ρ ・ ・ ・ (4)

表2に示したように、試験体T1及び試験体T2における、熱伝導率が最大となる方向における熱伝導率λA[W/m・K]と、熱伝導率が最小となる方向における熱伝導率λB[W/m・K]との比である熱伝導率異方性λA/λBの値は1.5以下である。かかる結果によれば、試験体T1及び試験体T2は、等方的な熱伝導性を有していることが理解できる。 As shown in Table 2, the thermal conductivity λ A [W / m · K] in the direction in which the thermal conductivity is maximum and the heat in the direction in which the thermal conductivity is minimum in the test body T1 and the test body T2. The value of the thermal conductivity anisotropy λ A / λ B , which is the ratio to the conductivity λ B [W / m · K], is 1.5 or less. From these results, it can be understood that the test body T1 and the test body T2 have isotropic thermal conductivity.

試験体T1及び試験体T2の内部では、図6に一例を示すように、成形後においても熱伝導性ビーズ1の充填材3の配置が維持されていると推定される。そして、熱伝導性ビーズ1の配向層12同士が接触することにより、配向層12を含む熱の経路が等方的に形成されていると考えられる。 As shown in FIG. 6 as an example, it is presumed that the arrangement of the filler 3 of the heat conductive beads 1 is maintained inside the test body T1 and the test body T2 even after molding. Then, it is considered that the heat path including the alignment layer 12 is formed isotropically by the contact between the alignment layers 12 of the heat conductive beads 1.

一方、試験体T3及び試験体T5の熱伝導率異方性λA/λBの値は試験体T1及び試験体T2よりも大きくなった。試験体T3及び試験体T5の内部では、図7に一例を示すように、成形時に未硬化ビーズが圧縮されたことにより、未硬化ビーズに由来する充填材3の配置が球状から楕円球状に変化したと推定される。そして、充填材3の配置が楕円球状に変化したことにより、充填材3の長径方向の端部同士が接触してなる熱の経路が寸断され、厚み方向の熱伝導率の低下を招いたと考えられる。 On the other hand, the values of the thermal conductivity anisotropy λ A / λ B of the test body T3 and the test body T5 were larger than those of the test body T1 and the test body T2. Inside the test body T3 and the test body T5, as shown in FIG. 7, the arrangement of the filler 3 derived from the uncured beads changes from a spherical shape to an elliptical spherical shape due to the compression of the uncured beads during molding. It is estimated that it was done. Then, the arrangement of the filler 3 changed to an elliptical sphere, which cut off the heat path formed by the contact between the ends of the filler 3 in the major axis direction, resulting in a decrease in thermal conductivity in the thickness direction. Conceivable.

試験体T4及び試験体T6の熱伝導率異方性λA/λBの値は試験体T3及び試験体T5よりも更に大きくなった。試験体T4及び試験体T6の内部では、図8に一例を示すように、成形時の樹脂マトリクス51の流動に伴って、充填材512の長径と成形体の厚み方向とが直角になるように充填材512が配向したと推定される。そして、充填材512がこのように配向したことにより、熱伝導率異方性の値が大きくなったと考えられる。 The values of the thermal conductivity anisotropy λ A / λ B of the test body T4 and the test body T6 were even larger than those of the test body T3 and the test body T5. Inside the test body T4 and the test body T6, as shown in FIG. 8, the major axis of the filler 512 and the thickness direction of the molded body are perpendicular to each other as the resin matrix 51 flows during molding. It is presumed that the filler 512 was oriented. It is considered that the value of the thermal conductivity anisotropy increased due to the orientation of the filler 512 in this way.

本発明に係る熱伝導性ビーズ1、樹脂組成物及び成形体5の具体的な態様は、実施例1及び実施例2に記載された態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。 The specific embodiments of the heat conductive beads 1, the resin composition, and the molded product 5 according to the present invention are not limited to the embodiments described in Examples 1 and 2, and impair the gist of the present invention. The configuration can be changed as appropriate within the range.

例えば、実施例2においては、熱伝導性ビーズ1と同一の組成を有する樹脂マトリクス51を使用した樹脂組成物及び成形体5の例を示したが、樹脂マトリクス51の組成は、熱伝導性ビーズ1とは異なっていてもよい。 For example, in Example 2, the resin composition and the molded product 5 using the resin matrix 51 having the same composition as the heat conductive beads 1 are shown, but the composition of the resin matrix 51 is the heat conductive beads. It may be different from 1.

1 熱伝導性ビーズ
11 表面
12 配向層
2 樹脂部
3 充填材
1 Thermally conductive beads 11 Surface 12 Orientation layer 2 Resin part 3 Filler

Claims (10)

硬化性ポリマーの硬化物からなる樹脂部と、
前記樹脂部よりも熱伝導率が高く、形状異方性を有し、前記樹脂部に保持された充填材と、を含み、
球状を呈する熱伝導性ビーズであって、
前記熱伝導性ビーズの表面に、長径が前記表面に沿うように前記充填材が配向した配向層を有している、熱伝導性ビーズ。
A resin part made of a cured product of a curable polymer and
It has a higher thermal conductivity than the resin portion, has shape anisotropy, and contains a filler held in the resin portion.
Spherical thermal conductive beads
A thermally conductive bead having an orientation layer in which the filler is oriented so that a major axis is along the surface of the thermally conductive bead.
前記配向層の厚みは前記熱伝導性ビーズの直径の5%以上である、請求項1に記載の熱伝導性ビーズ。 The heat conductive bead according to claim 1, wherein the thickness of the alignment layer is 5% or more of the diameter of the heat conductive bead. 前記充填材の長径Lf[μm]と、前記熱伝導性ビーズの直径Db[μm]との比Lf/Dbの値が10以上1000以下である、請求項1または2に記載の熱伝導性ビーズ。 The value of the ratio L f / D b between the major axis L f [μm] of the filler and the diameter D b [μm] of the heat conductive beads is 10 or more and 1000 or less, according to claim 1 or 2. Thermally conductive beads. 前記熱伝導性ビーズ中の前記充填材の含有量は30体積%以上95体積%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱伝導性ビーズ。 The heat conductive bead according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the filler in the heat conductive bead is 30% by volume or more and 95% by volume or less. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱伝導性ビーズの製造方法であって、
前記充填材と未硬化の前記硬化性ポリマーとを含み球状を呈するとともに、その表面に、長径が前記表面に沿うように前記充填材が配向した配向層を備えた未硬化ビーズを作製するビーズ作製工程と、
前記未硬化ビーズ中の前記硬化性ポリマーを硬化させる硬化工程と、を有している、熱伝導性ビーズの製造方法。
The method for producing thermally conductive beads according to any one of claims 1 to 4.
Bead production for producing uncured beads containing the filler and the uncured curable polymer and having a spherical shape and having an orientation layer in which the filler is oriented so that the major axis is along the surface. Process and
A method for producing thermally conductive beads, which comprises a curing step of curing the curable polymer in the uncured beads.
前記ビーズ作製工程は、
前記充填材と前記硬化性ポリマーとの混合物からなるビーズ前駆体を作製する造粒工程と、
自転公転型ミキサーを用いて前記ビーズ前駆体を球状に成形しつつ、前記ビーズ前駆体の表面に存在する前記充填材を、長軸が前記ビーズ前駆体の表面に沿うように配向させる充填材整列工程と、を有している、請求項5に記載の熱伝導性ビーズの製造方法。
The bead manufacturing step is
A granulation step of producing a bead precursor composed of a mixture of the filler and the curable polymer.
While forming the bead precursor into a spherical shape using a rotation / revolution type mixer, the filler existing on the surface of the bead precursor is aligned so that the major axis is aligned with the surface of the bead precursor. The method for producing a thermally conductive bead according to claim 5, which comprises a step.
樹脂からなる樹脂マトリクスと、
前記樹脂マトリクス中に分散した請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱伝導性ビーズと、を含む、樹脂組成物。
A resin matrix made of resin and
A resin composition comprising the thermally conductive beads according to any one of claims 1 to 4 dispersed in the resin matrix.
前記熱伝導性ビーズの含有量が30体積%以上95体積%以下である、請求項7に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 7, wherein the content of the thermally conductive beads is 30% by volume or more and 95% by volume or less. 請求項7または8に記載の樹脂組成物の成形体であって、
熱伝導率が最大となる方向における熱伝導率λA[W/m・K]と、熱伝導率が最小となる方向における熱伝導率λB[W/m・K]との比である熱伝導率異方性λA/λBの値が1.5以下である、成形体。
A molded product of the resin composition according to claim 7 or 8.
Thermal heat, which is the ratio of the thermal conductivity λ A [W / m · K] in the direction of maximum thermal conductivity to the thermal conductivity λ B [W / m · K] in the direction of minimum thermal conductivity. A molded body having a conductivity anisotropy λ A / λ B value of 1.5 or less.
前記熱伝導率λBが7W/m・K以上である、請求項9に記載の成形体。 The molded product according to claim 9, wherein the thermal conductivity λ B is 7 W / m · K or more.
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