JP5812501B2 - ポリマー部分の集合体 - Google Patents
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Description
(i)第1のポリマー組成物、すなわちより低いTCを有するポリマー組成物を、第1のポリマーの溶融温度(Tm1)よりも高い射出温度で射出成形して、その第1のポリマー組成物を含有する第1の部分を形成する工程と;
(ii)第1のポリマー組成物が第1のポリマーの結晶化温度(Tcr1)よりも低い表面温度(Ts1)に達するように、前記第1の部分を冷却する工程と;
(iii)続いて、第2のポリマー組成物、すなわちより高い熱伝導率(TC2)を有するポリマー組成物を、第2のポリマーの溶融温度(Tm2)よりも高い温度で第1の部分の上に射出成形して、第2の部分を形成し、同時に第2のポリマー組成物と第1のポリマー組成物との間に界面を形成する工程と
を包含する。
式中、A=(TC2/TC1)0.5;すなわち、Aは、TC1/TC2比のルート(route)に等しい数であり;TC1およびTC2は、それぞれ第1のポリマー組成物および第2のポリマー組成物の熱伝導率であり;Ts1は、第2のポリマー組成物の射出成形の時の第1のポリマー組成物の温度であり;Tim2は、第2のポリマー組成物の射出成形温度であり;Tm1は、第1のポリマー組成物の溶融温度である。
TC=D// *ρ*Cp (式2)
a)30〜90wt.%の熱可塑性半結晶質ポリマーと、
b)10〜70wt.%の熱伝導性物質と、
c)0〜60wt.%の他の添加剤と
からなり、ここで、(a)、(b)および(c)のwt.%は、ポリマー組成物の総重量を基準としており、(a)、(b)および(c)の合計は、100wt.%である。
a)30〜90wt.%の半結晶質熱可塑性ポリマーと、
b)10〜70wt.%の熱伝導性物質であって、そのうちの少なくとも50wt.%が窒化ホウ素、もしくは黒鉛、またはそれらの組み合わせからなる熱伝導性物質と、
c)(i)0〜40wt.%の強化用繊維および成分(b)以外の充填材と、
(ii)0〜20wt.%の他の添加剤と
からなり、ここで、(a)、(b)、(c)(i)および(c)(ii)のwt.%は、ポリマー組成物の総重量を基準としており、(a)、(b)、(c)(i)および(c)(ii)の合計は、100wt.%である。
a)30〜90wt.%の、少なくとも200℃の融点を有する半結晶質ポリアミドと、
b)10〜70wt.%の熱伝導性物質であって、そのうちの少なくとも50wt.%が窒化ホウ素、もしくは黒鉛、またはそれらの組み合わせからなる熱伝導性物質と、
c)(i)0〜40wt.%の強化用繊維および成分(b)以外の充填材と、
(ii)0〜20wt.%の他の添加剤と
からなり、ここで、(a)、(b)、(c)(i)および(c)(ii)のwt.%は、ポリマー組成物の総重量を基準としており、(a)、(b)、(c)(i)および(c)(ii)の合計は、100wt.%である。
[界面付着エネルギー]
以下にさらに説明されるように、供試体について双片持ち梁(DCB)装置を用いて2つのポリマー部分の間の界面付着エネルギーを測定した。界面付着エネルギー測定に関する試験は、2kNロードセル、10kN手動摘み具固定具、ならびに制御および分析用のZwickソフトウェアTesTxpert IIを備えたZwick 1455機を用いて行った。この試験は、23℃および50%R.H.にて、100mm/分の試験速度でのベンチ変位(bench displacement)によって行った。片持ち梁の一端において試料の上方および下方表面に完全に重なる位置に、2つの同一の負荷金属タブを、互いにちょうど向かい合わせに装着する。市販のエポキシ接着剤でこれらのタブを試料上に接着させた。2つのポリマー部分を、タブの真下に分離領域がある梁の分離端部を生成するようにそれらの間の界面で切ることによって、タブの面と等しい表面部分の真上でそれらの締結を解いた。それらのタブを反対方向に牽引することによって、タブを介して試料に荷重をかける。梁の端部を牽引することによって、2つのポリマー部分は離層し始める。試験中、加えられた力を、梁端部の変位と共に測定する。
調べた試料は、長さ(L)×幅(W)×厚さ(T)が120*25*2mmである、等しい寸法の2つのポリマー部分からなる周知の双片持ち梁(DCB)の形状を有した2−K成形品であり、当該部分は、それらの幅寸法にわたってかつそれらの長さ寸法に沿って、互いに締結されていた。そのような試料は、上方表面および下方表面によって特徴づけられ、これらの2つの表面間の距離はそれらの間の界面に対して垂直であり、1つのポリマー部分の厚さの2倍と等しい。試料は、まず第1の材料を射出成形して第1の部分を形成し、続いて第2の部分を構成する第2の材料で第1の部分をオーバーモールドすることを含む、標準的な成形条件を用いた二成分射出成形によって調製した。第1の材料の射出成形温度(Tim1)および第2の材料の射出成形温度(Tim2)ならびに第2の材料の射出成形の時の第1の材料の表面温度(Ts1)を表す金型温度、第1の材料の熱伝導率および第2の材料の熱伝導率ならびにそれらの間の比、ならびに付着エネルギーに関する結果を、表1に示す。
実施例および比較実験については、以下に列挙した材料から選択される材料の様々な組み合わせを使用した。
C−1 無強化PA46グレード、TC=0.3W/m.K
C−2 ガラス繊維強化グレード、PA46ベース、黒鉛充填、TC=15W/m.K
C−3 無充填PA6グレード、TC=0.3W/m.K
C−4 無強化PA6グレード、黒鉛充填、TC=15W/m.K
C−5 無強化難燃剤グレード、PA46ベース、窒化ホウ素充填、TC=1W/m.K
C−6 無強化PA46グレード、黒鉛充填、TC=15W/m.K
C−7 無強化グレード、PA46/PA6ブレンドベース、TC=0.3W/mK。
Claims (14)
- 「第1のポリマー」と称される半結晶質ポリアミドを含む第1のポリマー組成物を含有する第1の部分および「第2のポリマー」と称される半結晶質ポリアミドを含む第2のポリマー組成物を含有する第2の部分を含む部分集合体であって、
前記第1の部分と前記第2の部分とは前記第1のポリマー組成物と前記第2のポリマー組成物との間の界面を介して互いに締結されており、前記界面は機械的かみ合わせ要素を含んでおらず、
前記第1のポリマー組成物はTC1と称される熱伝導率を有しており、前記第2のポリマー組成物はTC2と称される熱伝導率を有しており、少なくとも1.5のTC2/TC1の倍率で、TC2の方がTC1よりも高く、TC1が少なくとも0.1W/m.Kでありかつ3W/m.K以下であり、TC2が少なくとも3W/m.Kである、集合体。 - 前記第1の部分および前記第2の部分が、界面付着エネルギーが前記第1のポリマー組成物の凝集エネルギーもしくは前記第2のポリマー組成物の凝集エネルギーのいずれかまたはその両方よりも高い界面を介して互いに締結されている、請求項1に記載の集合体。
- 前記TC2/TC1比が、少なくとも3である、請求項1または2に記載の集合体。
- 前記第1のポリマー組成物が、1.25W/m.K以下の面内熱伝導率を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の集合体。
- 前記第1のポリマーおよび/または前記第2のポリマーが、PA6、PA66、PA46およびPA46/4T、ならびにそれらの混合物およびコポリマーからなる群から選択される半結晶質ポリアミドを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の集合体。
- 前記第2のポリマー組成物が、アルミニウム、アルミナ、銅、マグネシウム、黄銅、炭素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、黒鉛、セラミック繊維およびそれらの混合物からなる群から選択される熱伝導性充填材を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の集合体。
- 「第1のポリマー」と称される半結晶質ポリアミドを含む第1のポリマー組成物を含有する第1の部分および「第2のポリマー」と称される半結晶質ポリアミドを含む第2のポリマー組成物を含有する第2の部分を含む部分集合体を製造するための方法であって、
前記第1および第2の部分は、多成分射出成形により、好ましくは二成分射出成形により、前記第1のポリマー組成物と前記第2のポリマー組成物との間の界面を介して互いに締結され、
−最初に前記第1のポリマー組成物を含有する前記第1の部分が射出成形され、次に前記第2のポリマー組成物を含有する前記第2の部分が前記第1の部分の上に射出成形されて、前記第1のポリマー組成物と前記第2のポリマー組成物との間に界面が生成され、
−少なくとも1.5のTC2/TC1の倍率で、前記第2のポリマー組成物の熱伝導率(TC2)の方が前記第1のポリマー組成物の熱伝導率(TC1)よりも高く、TC1が少なくとも0.1W/m.Kでありかつ3W/m.K以下であり、TC2が少なくとも3W/m.Kである、方法。 - (i)前記第1のポリマー組成物、すなわち前記より低い熱伝導率(TC1)を有する前記ポリマー組成物を、前記第1のポリマーの溶融温度(Tm1)よりも高い射出温度で射出成形して、前記第1のポリマー組成物を含有する前記第1の部分を形成する工程と;(ii)前記第1のポリマー組成物が前記第1のポリマーの結晶化温度(Tcr1)よりも低い表面温度(Ts1)に達するように、前記第1の部分を冷却する工程と;
(iii)続いて、前記第2のポリマー組成物、すなわち前記より高い熱伝導率(TC2)を有する前記ポリマー組成物を、前記第2のポリマーの溶融温度(Tm2)よりも高い温度で前記第1の部分の上に射出成形して、前記第2の部分を形成し、同時に前記第2のポリマー組成物と前記第1のポリマー組成物との間に界面を形成する工程と
を包含する、請求項7に記載の方法。 - 前記第1の部分と前記第2の部分とが、界面付着エネルギーが前記第1のポリマー組成物の凝集エネルギーもしくは前記第2のポリマー組成物の凝集エネルギーのいずれかよりも高いかまたはその両方よりも高い界面を介して互いに締結される、請求項7または8に記載の方法。
- 前記TC2/TC1比が少なくとも3であり、そして前記第1のポリマー組成物が1.25W/m.K以下の面内熱伝導率を有しかつ/または前記第2のポリマー組成物が少なくとも3W/m.Kの面内熱伝導率を有している、請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のポリマーおよび/または前記第2のポリマーが、PA6、PA66、PA46およびPA46/4T、ならびにそれらの混合物およびコポリマーからなる群から選択される半結晶質ポリアミドを含む、請求項7〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のポリマー組成物が、アルミニウム、アルミナ、銅、マグネシウム、黄銅、炭素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、黒鉛、セラミック繊維およびそれらの混合物からなる群から選択される熱伝導性充填材を含む、請求項7〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項7〜12のいずれか一項に記載の方法によって得られる部分集合体であって、前記部分集合体は第1のポリマー組成物を含有する第1の部分と第2のポリマー組成物を含有する第2の部分とを含んでおり、前記第2の部分は前記第1の部分の上にオーバーモールドされており、前記第1の部分と前記第2の部分とは前記第1のポリマー組成物と前記第2のポリマー組成物との間の界面を介して互いに締結されており、少なくとも1.5のTC2/TC1の倍率で、前記第2のポリマー組成物の熱伝導率(TC2)の方が前記第1のポリマー組成物の熱伝導率(TC1)よりも高く、TC1が少なくとも0.1W/m.Kでありかつ3W/m.K以下であり、TC2が少なくとも3W/m.Kである、集合体。
- 請求項1〜6及び13のいずれか一項に記載の集合体を含む、ランプソケットまたはランプハウジング。
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