JP2878921B2

JP2878921B2 - ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物

Info

Publication number: JP2878921B2
Application number: JP4260193A
Authority: JP
Inventors: 敏克仁藤; 和友徳重
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JPH06256654A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱伝導率が改良されたポ
リアリーレンサルファイド樹脂組成物及びその成形品に
関する。さらに詳しくは放熱性、熱伝導性が優れ、且つ
機械的物性、電気絶縁性、成形加工性、寸法安定性、コ
スト等各特性バランスの良好なポリアリーレンサルファ
イド樹脂組成物に関し、発熱を伴う成形部品、又はその
周辺に使用される成形部品として好適な成形品を提供す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
電気・電子機器部品材料、自動車機器部品材料、化学機
器部品材料には、機械的物性に優れ、高い耐熱性でかつ
耐化学薬品性を有し、なおかつ難燃性の熱可塑性樹脂の
要求が高まっている。ポリフェニレンサルファイド（以
下ＰＰＳと略す）樹脂に代表されるポリアリーレンサル
ファイド（以下ＰＡＳと略す）樹脂もこの要求に応える
樹脂の一つであり、近年その需要を伸ばしている。しか
し市場が広まるにつれ、従来の機械的物性、耐熱性、耐
薬品性、高寸法安定性、絶縁性等の機能に加えて、更に
特殊な機能を付与させる要望が多くなってきている。熱
伝導率の改良もその内の一つである。従来、熱伝導性の
要求される分野には金属材料が使用されていたが、成形
加工性、大量生産性によるコストダウンを目標に熱可塑
性樹脂の使用が検討されている。さらに金属と異なり樹
脂は本来絶縁性材料であるため、特別な絶縁処理を施す
必要がないことも有利であり、軽量の点でも便利であ
る。しかしながらＰＡＳ樹脂は他の熱可塑性樹脂と同様
に熱伝導率が金属材料に比較して大幅に小さいため、金
属に代替して機器に使用した場合、放熱効果が少なく温
度上昇により機器・素子等の機能を低下させる等の支障
を生じるため使用が限定されているのが実情である。Ｐ
ＡＳ樹脂に各種の無機充填剤を配合して物性を改良する
ことは従来より行われているが、夫々欠点を有し、熱伝
導性を向上し、しかも機械的、電気的、その他の各種物
性をバランスよく維持することは至難である。即ち、一
般に放熱性および熱伝導性を付与させるためには高熱伝
導性の物質を充填することが考えられ、高熱伝導性の充
填物として、銅、ステンレス等の金属粉末及び／又は繊
維、グラファイト、炭素繊維等の炭素系物質、アルミ
ナ、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム等の金属酸化
物、炭化珪素、炭化チタン、窒化硼素、窒化チタン、窒
化アルミなどのセラミック粉末等があげられるが、金属
類の充填は重量増をもたらし、又、電気絶縁性を阻害す
るため樹脂の特徴が失われ好ましくない。又、グラファ
イト、炭素繊維等も樹脂組成物の特徴である絶縁性を阻
害するため使用が限定される。アルミナは硬度が高く成
形加工機器等の磨耗の問題がある。酸化ベリリウムは毒
性が問題、各種のセラミック粉末はコストや高硬度によ
る加工機器磨耗等の問題があり、いずれも使用が限定さ
れる。唯一、酸化マグネシウムは比較的バランスのとれ
た充填剤であり、特開平１−２３６２７０号公報、特開
平４−１９８２６６号公報等にＰＰＳ樹脂への使用が提
案されているが、酸化マグネシウムは空気中の水分等を
吸収して水酸化マグネシウムを生成し、アルカリ性とな
って樹脂の成形加工性、機械的物性を阻害しやすく、こ
れを防止するための特殊な処理が必要で、この処理を行
っても効果は充分とはいえない上にコストが高くなり、
さらに比重が高い等の問題がある。本発明はかかる実情
に鑑み、先づ熱伝導性が良好で、しかも機械的物性、成
形性、電気的性質、その他各種一般物性をも満足するバ
ランスのとれたＰＡＳ樹脂組成物を提供すること、さら
にこの組成物を用いて成形した発熱部品、発熱部品を封
止した成形品、または発熱部品と接触又はその近傍に使
用される部品として好適な成形品の提供を目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前記の問題
を解決すべく研究した結果、ＰＡＳ樹脂に充填剤として
特定のドロマイト（炭酸カルシウム・マグネシウム複
塩）を添加配合することによりその目的を達成すること
を発見し、本発明を完成したものである。即ち本発明
は、 (A) ポリアリーレンサルファイド樹脂 100重量部に対し (B) 少なくとも80重量％以上が炭酸カルシウム・マグネ
シウム複塩Ca・Mg(CO₃)₂より成るドロマイトを５〜300
重量部 (C) 繊維状充填剤及び／又は(B) 以外の無機充填剤を０
〜200 重量部配合してなることを特徴とする熱伝導性ポリアリーレン
サルファイド樹脂組成物、及びかかるポリアリーレンサ
ルファイド樹脂組成物を用いて成形された、発熱部品、
発熱部品を封止した成形品、または発熱部品と接触又は
その近傍に用いられる成形品である。

【０００４】本発明の組成物における(A) 成分としての
ＰＡＳ樹脂は、主として繰り返し単位（-Ar-S-）（但し
Arはアリーレン基）で構成されたものである。アリーレ
ン基（-Ar-) としては、例えばｐ−フェニレン基、ｍ−
フェニレン基、ｏ−フェニレン基、置換フェニレン基
（但し置換基はアルキル基、好ましくはC₁〜C₅のアルキ
ル基、又はフェニル基）、ｐ，ｐ’−ジフェニレンスル
ホン基、ｐ，ｐ’−ビフェニレン基、ｐ，ｐ’−ジフェ
ニレンエーテル基、ｐ，ｐ’−ジフェニレンカルボニル
基、ナフタレン基等である。この場合、前記のアリーレ
ン基から構成されるアリーレンサルファイド基の中で、
同一の繰り返し単位を用いたポリマー、即ちホモポリマ
ーを用いることができ、また組成物の加工性という点か
ら、異種繰り返し単位を含んだコポリマーが好ましい場
合もある。ホモポリマーとしては、アリーレン基として
ｐ−フェニレン基を用いた、ｐ−フェニレンサルファイ
ド基を繰り返し単位とするＰＰＳが代表的なものであ
り、中でも実質上線状のＰＰＳが特に好ましく用いられ
る。またコポリマーとしては、前記のアリーレン基から
なるアリーレンサルファイド基を主体とし、相異なる２
種以上の組み合わせからなるコポリマーが使用できる
が、中でもｐ−フェニレンサルファイド基を主とし、他
の繰返し単位との組み合わせが特に好ましく用いられ
る。この中でｐ−フェニレンサルファイド基を60モル％
以上、より好ましくは70モル％以上含む実質上線状のも
のが耐熱性、成形性、機械的特性等の物性上の点から適
当である。この場合、成分の繰り返し単位がランダム状
のものより、ブロック状に含まれているものが、加工性
が良く、かつ耐熱性、機械的物性も優れており、好まし
く使用できる。好ましい共重合成分としては例えばｍ−
フェニレン基があげられるが、これに限定されるもので
はない。本発明に用いるＰＡＳ樹脂は２官能性モノマー
から重縮合によって得られる実質的に線状構造の高分子
量ポリマーが好ましいが、比較的低分子量の線状ポリマ
ーを酸化架橋又は熱架橋により溶融粘度を上昇させ、成
形加工性を改良したポリマーも使用でき、又、モノマー
の一部分として３個以上の官能基を有するモノマーを少
量併用して重合した分岐又は架橋ＰＡＳ樹脂も使用する
ことが出来る。又、これらの分岐又は架橋ＰＡＳを前記
の線状ポリマーにブレンドした配合樹脂も用いることが
でき好適である。又、本発明に用いられるＰＡＳ樹脂は
各種の置換基等の導入された変性ＰＡＳであってもよ
い。

【０００５】次に本発明において(B) 成分として用いる
ドロマイトは白雲石あるは苦石灰ともよばれ、炭酸カル
シウム・マグネシウム複塩を主成分とするものである。
なかでも本発明に用いるドロマイトは主成分のCa・Mg(C
O₃)₂が少なくとも80重量％以上であり、特に好ましくは
90％重量以上である。上記複塩の含有量が低い程、熱伝
導性を低下させる傾向があり、80重量％より低い場合は
熱伝導率が顕著に低下する上に機械物性も低下するため
適当でない。尚、上記の複塩含有量とはドロマイトの生
成過程でドロマイト自体に含まれるCa・Mg(CO₃)₂複塩の
含有量を意味し、ドロマイトの生成又は精製後に人為的
に添加配合するものは、本発明の後述(C) 成分に属し、
支障はない。又、本発明の効果を発現するためには、Ca
・Mg(CO₃)₂の複塩であることが必要であり、炭酸カルシ
ウムと炭酸マグネシウムの単なる混合物では本発明の
(B) 成分としての効果を発現しない。又、本発明に使用
されるドロマイトは、水分含有量が 0.5重量％を越える
と機械物性を顕著に低下させて得られる組成物の物性バ
ランスが悪くなるため、発明の目的上好ましくない。
又、ドロマイトの平均粒子径は 100μｍ以下のものが本
発明の目的には好適であり、なかでも平均粒径が50μｍ
以下のものが望ましい。更に好ましくは30μｍ以下であ
る。100 μｍを越えると得られた成形品の表面性、機械
的物性が低下するため適当でない。(B) 成分のドロマイ
トの配合量はＰＡＳ樹脂 100重量部に対して５〜300 重
量部である。５重量部未満では熱伝導率を改良する効果
が少ないため望ましくなく、300 重量部を越えると機械
物性が低下するため望ましくない。特に本発明の特徴で
ある熱伝導率と他の物性バランスが良好な添加量は20〜
200 重量部の範囲が好ましい。

【０００６】次に本発明の組成物においては、目的によ
り他の繊維状充填剤及び／又は(B)成分以外の粉粒状充
填剤、板状充填剤の中の１種または２種以上を(C) 成分
として配合することにより機械物性を調整し、そり、変
形を防止することができる。この中で、繊維状充填剤と
してはガラス繊維、カーボン繊維、シリカ繊維、シリカ
・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化
珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリウム繊維、硫酸カル
シウム繊維、アスベスト繊維、ほう酸アルミ繊維、また
ステンレス、アルミ、チタン、銅、真鍮等の金属の繊維
状物等の無機質繊維状物質があげられる。さらにフッ素
樹脂、アラミド樹脂等の高融点有機質繊維状物質も使用
することができる。特に代表的な繊維状充填剤はガラス
繊維である。一方、粉粒状充填剤としてはカーボンブラ
ック、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、硅
酸カルシウム、硅酸アルミニウム、カオリン、タルク、
クレー、硅藻土、ウォラストナイトの如き硅酸塩、酸化
鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナのごとき金属の酸
化物、硫酸バリウム、硫酸ソーダのごとき金属の硫酸
塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛等の
ごとき金属の炭酸塩、その他炭化硅素、窒化珪素等があ
げられる。また板状充填剤としてはマイカ、ガラスフレ
ーク等があげられる。これらの充填材は組成物の機械的
強度を向上するため、あらかじめ集束剤または表面処理
剤で処理しておくことが望ましく行われる。この処理剤
としては、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合
物、シラン系化合物、チタネート系化合物等が挙げられ
る。(C) 成分の繊維状充填剤、粉粒状充填剤、板状充填
剤の使用量はＰＡＳ樹脂 100重量部あたり０〜200 重量
部であり、好ましくは 150重量部以下である。過大であ
ると成形加工性を害し、機械物性が低下するため好まし
くない。

【０００７】次に本発明の組成物においては、更に特定
のアルコキシシラン化合物(D) を配合すると機械物性が
更に一層向上し、発明の目的である熱伝導率と機械物性
のバランスがさらに一層改良される。(D) 成分として添
加配合されるアルコキシシラン化合物は、アミノアルコ
キシシラン、エポキシアルコキシシラン、メルカプトア
ルコキシシラン、ビニルアルコキシシランの１種または
２種以上である。アミノアルコキシシランとしては、１
分子中アミノ基を１個以上有しアルコキシ基を２個ある
いは３個有するシラン化合物であればいずれのものでも
有効で、例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミ
ノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジ
エトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノ
プロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−
アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ
−アミノプロピルトリメトキシシランなどがあげられ
る。特に好ましいものはγ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン又はγ−アミノプロピルトリメトキシシランを
あげることができる。エポキシアルコキシシランとして
は、１分子中にエポキシ基を１個以上有しアルコキシ基
を２個あるいは３個有するシラン化合物であればいずれ
のものでも有効で、例えばγ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、β−（3,4 −エポキシシクロヘキシ
ル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルトリエトキシシランなどがあげられる。メルカプト
アルコキシシランとしては、１分子中にメルカプト基を
１個以上有し、アルコキシ基を２個あるいは３個有する
シラン化合物であればいずれのものでも有効で、たとえ
ばγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メ
ルカプトプロピルトリエトキシシランなどがあげられ
る。ビニルアルコキシシランとしては、１分子中にビニ
ル基を１個以上有し、アルコキシ基を２個あるいは３個
有するシラン化合物であればいずれのものでも有効で、
例えばビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシ
シラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン
などがあげられる。本発明で用いられる前記アルコキシ
シラン(D) の使用量はＰＡＳ樹脂100 重量部あたり0.01
〜５重量部であり、好ましくは 0.1〜３重量部である。
過少の場合には充分な効果が得られず、又過大の場合は
成形性が悪化し又機械物性の低下が生じるため好ましく
ない。

【０００８】本発明の組成物にはさらに調色のために、
必要ならば顔料や染料を配合して任意の色調に調整する
ことができる。また目的に応じ一般にＰＡＳ樹脂に添加
される公知の物質、すなわち各種安定剤、帯電防止剤、
難燃剤、潤滑剤、および結晶化促進剤、結晶核剤、離型
剤、可塑剤等も必要に応じ適宜添加することができる。
又、補助的に少量の他の熱可塑性樹脂を配合してもよ
い。

【０００９】本発明の樹脂組成物の調製は、一般に合成
樹脂組成物の調製に用いられる設備と方法により調製す
ることができる。一般的には必要な成分を混合し１軸又
は２軸の押出機を使用して溶融混練し、押出して成形用
ペレットとすることができる。このようにして得た材料
ペレットは射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成
形、圧縮成形等、一般に公知の熱可塑性樹脂の成形法を
用いて所望の成形品とすることができる。最も好ましい
のは射出成形である。本発明の組成物よりなる成形品
は、熱伝導性が良好であり、必要な他の諸物性も兼備し
ているため、発熱部品、発熱部品を封止した成形品、ま
たは発熱部品と接触又はその近傍に使用される成形品と
して発生熱を放散し易く、蓄熱による温度上昇に伴う各
種の弊害を排除又は緩和し、電気・電子部品や機械部品
としてかかる特性の要求される用途に極めて好適であ
る。例えばコイル、モーター、トランス、抵抗、コンデ
ンサー、トランジスター、ＩＣ、ＬＳＩ、各種センサー
等の封止成形品、またはそれらのハウジング、さらにス
イッチ、ランプ等の組合せ部品やハウジング、ソケット
類等、及び、歯車、カム、軸受、等の摺動部材あるいは
それらの組合せ部品やハウジング等が具体例としてあげ
られる。これらは単一の部品であってもよいし、２個以
上の部品で構成された複合部品であってもよい。

【００１０】

【発明の効果】前述の説明及び実施例から明らかな様
に、本発明のＰＡＳ樹脂組成物は従来のＰＡＳ樹脂組成
物に比べ、熱伝導率が高く、放熱し易い特性を有し、し
かも、成形加工性、機械物性、熱的特性、電気特性等の
諸性質も良好で、発熱部品、発熱体を封止又は内蔵する
成形品、発熱部品と接触又はその近傍に使用される成形
品として、蓄熱による温度上昇に伴う各種の支障を防ぎ
極めて有用である。

【００１１】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例１〜８、比較例１〜11 ＰＰＳ樹脂に対して表１に示す様に、(B) 成分としてド
ロマイト、(C) 成分として他の充填材を表１に示す量で
加え、ブレンダーで２分間混合しこれをシリンダー温度
310℃の押出機で溶融混練し、樹脂材料のペレットを作
った。次いで射出成形機でシリンダー温度 320℃、金型
温度 150℃でASTM D638 に準拠して引張試験片、ASTM D
790 に準拠して曲げ試験片をそれぞれ成形し、強度等を
測定した。結果を表１に示す。更に射出成形機でシリン
ダー温度 320℃、金型温度 150℃で厚さ３mm、大きさ80
mm×80mmの平板試験片を成形し、ASTM D257 に準拠して
体積抵抗率を測定した。また同じ試験片を用い、理学電
機（株）製レーザーフラッシュ法熱定数測定装置LF/TCM
−FA8510B によって熱伝導率を測定した。結果を表１に
示す。尚、比較のため本発明の(B) 成分を含有しない場
合についても同様に評価した結果を合せて表１に示す。
尚、体積抵抗率は何れも約１×10^-16Ωcm以下であっ
た。

【００１２】実施例９〜14 ＰＰＳ樹脂に対して表２に示す量で(D) 成分のアルコキ
シシランを加え、ヘンシェルミキサーで５分間混合し
た。更に(B) 及び(C) 成分を表２に示す量で加え、ブレ
ンダーで２分間混合しこれをシリンダー温度 310℃の押
出機で溶融混練し、樹脂材料のペレットを作った。次い
で射出成形機で前記と同様に試験片を成形し同様の評価
を行った。結果を表２に示す。尚、体積抵抗率は何れも
約１×10^-16Ωcm以下であった。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】(A) ポリアリーレンサルファイド樹脂 100
重量部に対し (B) 少なくとも80重量％以上が炭酸カルシウム・マグネ
シウム複塩Ca・Mg(CO₃)₂より成るドロマイトを５〜300
重量部 (C) 繊維状充填剤及び／又は(B) 以外の無機充填剤を０
〜200 重量部配合してなることを特徴とする熱伝導性ポリアリーレン
サルファイド樹脂組成物。
【請求項２】(B) 成分のドロマイトが、炭酸カルシウム
・マグネシウムの複塩90重量％以上より成り、水分含有
量が 0.5重量％以下であり、且つ平均粒子径 100μm 以
下である請求項１記載の熱伝導性ポリアリーレンサルフ
ァイド樹脂組成物。
【請求項３】更に(D) 成分としてアルコキシシランを
(A) 成分のポリアリーレンサルファイド樹脂 100重量部
に対し0.01〜５重量部配合する請求項１又は２記載の熱
伝導性ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物。
【請求項４】請求項１〜３の何れか１項記載のポリア
リーレンサルファイド樹脂組成物を用いて成形された、
発熱部品。
【請求項５】請求項１〜３の何れか１項記載のポリア
リーレンサルファイド樹脂組成物を用いて成形された、
発熱部品を封止した成形品。
【請求項６】請求項１〜３の何れか１項記載のポリア
リーレンサルファイド樹脂組成物を用いて成形された、
発熱部品と接触又はその近傍に用いられる成形品。