JP5847623B2 - 熱伝導性及び難燃性熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Description

本発明は、熱伝導性や難燃性が優れた成形体が得られる、熱伝導性及び難燃性熱可塑性樹脂組成物に関する。

電気及び電子部品、電気及び電子機器の筐体等には、熱伝導性（放熱性）や難燃性が優れていることが求められており、それらの性質を備えた樹脂組成物の発明が提案されている。

特許文献１、２には、ポリフェニレンスルフィド、炭素繊維及びケイ素粉末を含有する組成物から得られた成形体の熱伝導率が良いことが記載されている。これらの発明は、耐熱性や耐薬品性等は優れているが、熱伝導性が低いというポリフェニレンスルフィドの課題を炭素繊維及び金属ケイ素粉末を配合することで解決したものである。

特許文献３には、熱可塑性樹脂、リン系難燃剤及び金属シリコンからなる難燃性樹脂組成物の発明が記載されている。
熱可塑性樹脂は、段落番号０００７にオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂等が例示されているが、特定の樹脂の組み合わせについては記載がない。
金属シリコンは、粒径５００μm以下が好ましく、組成物中の含有量は通常０．０１〜３０重量％であると記載されている。実施例（表１）では、金属シリコンの組成物中の含有量は１．０重量％であり、熱伝導性の評価試験は実施されていない。

特開２０１１−６３７０７号公報 特許第４７４７９１８号公報 特開平８−４１２４２号公報

本発明は、熱伝導性と難燃性の両方が優れた成形体が得られる、熱伝導性及び難燃性熱可塑性樹脂組成物を提供することを課題とする。

本発明は課題の解決手段として、
（Ａ）ポリカーボネート樹脂
（Ｂ）熱可塑性樹脂（但し、ポリカーボネート樹脂は除く）
（Ｃ）金属シリコン粉末、及び
（Ｄ）難燃剤を含有しており、
（Ｃ）成分の金属シリコン粉末の含有割合が（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して５０〜５００質量部であり、かつ組成物中の含有量が４０質量％以上である、熱伝導性及び難燃性熱可塑性樹脂組成物を提供する。

本発明の組成物は、熱伝導性と難燃性の両方が優れた成形体を得ることができる。

＜（Ａ）成分＞
（Ａ）成分はポリカーボネート樹脂である。
（Ａ）成分のポリカーボネート樹脂は公知ものであり、例えば、特開２００５−５４１５２号公報、特開２００６−２１３９２６号公報、特開２００８−３８００３号公報、特開２０１０−１９６０７８号公報に記載されたものを使用することができる。

＜（Ｂ）成分＞
（Ｂ）成分は、（Ａ）成分のポリカーボネート樹脂を除く熱可塑性樹脂である。
（Ｂ）成分の熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂から選ばれる１又は２種以上のものが好ましい。
（Ｂ）成分の熱可塑性樹脂として２種以上を組み合わせるときは、ＡＢＳ樹脂とＡＳ樹脂の組み合わせ、ＰＥＴ樹脂とＰＢＴ樹脂の組み合わせが好ましい。
（Ｂ）成分の熱可塑性樹脂としてＡＢＳ樹脂とＡＳ樹脂の組み合わせを使用するときは、ＡＢＳ樹脂の割合が多いことが好ましく、ＡＢＳ樹脂とＡＳ樹脂の合計量中、ＡＢＳ樹脂の割合が５５〜８０質量％であることが好ましい。

（Ａ）成分と（Ｂ）成分の含有割合は、両成分の合計量中、
（Ａ）成分は２０〜９５質量％が好ましく、４０〜９０質量％がより好ましく、５０〜８０質量％がさらに好ましく、
（Ｂ）成分は５〜８０質量％が好ましく、１０〜６０質量％がより好ましく、２０〜５０質量％がさらに好ましい。

＜（Ｃ）成分＞
（Ｃ）成分は金属シリコン粉末であり、熱伝導性を高めるとともに、難燃性も向上させる成分である。該金属シリコン粉末は、ケイ素含有率が９５質量％以上であるものが好ましく、特に９８質量％以上であるものが更に好ましい。
また、金属シリコン粉末の形状は特に限定されなく、例えば樹枝状粉、片状粉、角状粉、球状粉、粒状粉、針状粉、不定形状粉、海綿状粉等が挙げられる。また、これら形状の混合物であっても良い。
金属シリコン粉末の製造方法としては、例えば電解法、機械的粉砕法、アトマイズ法、熱処理法、化学的製法等が挙げられ、これらの製法に限定されるものではない。
（Ｃ）成分の金属シリコン粉末の平均粒径（メジアン径）は、１０μm以上であることが好ましく、１５μm以上であることがより好ましい。
（Ｃ）成分の金属シリコン粉末の含有割合は、（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して５０〜５００質量部であり、好ましくは７０〜４００質量部であり、より好ましくは８０〜２００質量部であり、さらに好ましくは９０〜１５０質量部である。
また（Ｃ）成分は、前記割合を満たした上で、組成物中の含有割合が４０質量％以上であり、４５質量％以上であることがより好ましい。

＜（Ｄ）成分＞
（Ｄ）成分は難燃剤であり、リン系難燃剤が好ましいが、他の公知の難燃剤を含有することもできる。
リン系難燃剤としては、特開２００５−５４１５２号公報の段落番号００７０、００７１、特開２００８−３８００３号公報の段落番号００５５、００５６に記載された、芳香族リン酸エステル系難燃剤、無機リン系難燃剤を使用することができる。
またリン系難燃剤としては、特開２００６−２１３９２６号公報に記載された一般式（I）で表される芳香族リン酸エステル系難燃剤、特開２０１０−１９６０７８号公報に記載された一般式（I）で表される芳香族リン酸エステル系難燃剤を使用することができる。

（Ｄ）成分の含有割合は、（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計量１００質量部に対して１０〜４０質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。

本発明の組成物は、さらに必要に応じて公知の添加剤を含有することができる。
本発明の組成物は、熱伝導性を高めるため、（Ｃ）成分の金属シリコン粉末と共に公知の熱伝導性充填材（ピッチ系炭素繊維や窒化ホウ素等）を含有することもできる。

公知の添加剤としては、難燃助剤（ポリテトラフルオロエチレン等）、充填剤（タルク等の粉粒状充填剤）、安定剤［熱安定剤（亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸やこれらのエステル等）、酸化防止剤（ヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン類、リン系酸化防止剤等）、紫外線吸収剤（ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤）等］、離型剤［ワックス類（ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル、脂肪酸アミド）、シリコーンオイル等］、帯電防止剤、着色剤等を挙げることができる。

本発明の組成物は、例えば、
(i)混合機（タンブラー、Ｖ型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサー、リボンミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機など）で各成分を予備混合して、溶融混練機（一軸又はベント式二軸押出機など）で溶融混練し、ペレット化手段（ペレタイザーなど）でペレット化する方法、
(ii)所望の成分のマスターバッチを調製し、必要により他の成分と混合して溶融混練機で溶融混練してペレット化する方法、
(iii)各成分を溶融混練機に供給して溶融混練してペレット化する方法、
等により製造することができる。

本発明の組成物から得られる成形体は、熱伝導性（放熱性）と難燃性の両方が優れているため、放熱性と難燃性が要求される用途、例えば、電気及び電子部品、電気及び電気機器の筐体、自動車部品等として適している。

実施例及び比較例
表１に示す割合で各成分をＶ型ブレンダーで混合した後、スクリュー径３０ｍｍのベント式二軸押出機［（株）日本製鋼所；二軸押出機ＴＥＸ３０α］によりシリンダー温度２６０℃で溶融混錬し、ペレット化した。
得られたペレットを射出成形機［住友重機工業（株） ＳＨ１００］によりシリンダー温度２７０℃（実施例１〜２、比較例１）、２５０℃（実施例３、比較例２）、金型温度６０℃（実施例１〜３、比較例１〜２）で射出成形し、ＩＳＯ多目的試験片及び、１２０角平板を作成した。

＜（Ａ）成分＞
ＰＣ樹脂：芳香族ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製ビスフェノールＡ型ポリカーボネート樹脂、ユーピロン Ｈ−３０００Ｆ）
＜（Ｂ）成分＞
ＰＥＴ樹脂：（株）ベルポリエステルプロダクツ製ベルペットＥＦＧ６Ｃ
ＡＢＳ樹脂：テクノポリマー（株）製テクノ ＡＢＳ ＤＰ６１１
ＡＳ樹脂：ダイセルポリマー（株）製セビアンＮ ０５０ＳＦ
＜（Ｃ）成分＞
金属シリコン粉末（ａ）：メジアン径１６μｍ（品番＃２００）
金属シリコン粉末（ｂ）：メジアン径１００μｍ
金属シリコン粉末（ｃ）：メジアン径５μｍ（品番＃６００）
＜（Ｄ）成分＞
難燃剤：リン酸エステル系難燃剤（大八化学工業（株）製、ＰＸ２００）
＜その他＞
窒化ホウ素：台湾National Nitride Technologies Co.,Ltd製Boron Nitride Powder NW 1525
タルク：林化成（株）製、５０００Ｓ
ＰＴＦＥ：旭硝子（株）フルオンＰＴＦＥ ＣＤ１４１

（１）平均粒径（μm）
金属シリコン粉末の平均粒径（メジアン径）は、（株）堀場製作所製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置 ＬＡ−７００を用いて測定した。

（２）引張強さ（ＭＰａ）
ＩＳＯ５２７に準拠して測定した。

（３）曲げ強さ（ＭＰａ）及び曲げ弾性率（ＭＰａ）
ＩＳＯ１７８に準拠して測定した。

（４）シャルピー衝撃強さ（ｋＪ／ｍ２）
ＩＳＯ１７９／１ｅＵに従い、ノッチ無しシャルピー衝撃強度を測定した。

（５）熱変形温度（ＨＤＴ）（℃）
ＩＳＯ ７５に基づいて測定した（荷重1.8MPa）。

（６）熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）
細線加熱法に基づき、京都電子工業（株）製迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いて測定した。

（７）表面固有抵抗（Ω／□）及び体積固有抵抗（Ω・ｍ）
ＩＳＯ２９５１に準拠して測定した。
なお、例えば表１中、実施例１の「6.7E+09」との表記は「6.7×10９」を示す。

（８）難燃性
ＵＬ規格９４Ｖに準拠し、厚み１．５ｍｍの試験片について垂直燃焼試験を行い、燃焼性のランクを評価した。

（９）ＭＦＲ（g/10min）
ＩＳＯ １１３３に基づいて、温度２６０℃及び荷重５ｋｇで測定した。

金属シリコン粉末の平均粒径（メジアン径）が大きめの実施例１及び実施例２ではＶ−２の難燃性が得られたのに対し、メジアン径が小さい比較例１では難燃性とはならなかった。
また実施例２と比較例２のように、金属シリコン粉末を配合した場合（実施例２）と、熱伝導性フィラーとしてよく用いられる窒化ホウ素を配合した場合（比較例２）を比較すると、金属シリコン粉末（メジアン径が１０μｍより大きい）を配合した場合のみ難燃性（Ｖ−２）が得られた。実施例２と比較例２では流動性の違いも顕著であった。

Claims (3)

1. （Ａ）ポリカーボネート樹脂
   （Ｂ）熱可塑性樹脂（但し、ポリカーボネート樹脂は除く）
   （Ｃ）平均粒径が１０μm以上である金属シリコン粉末、及び
   （Ｄ）難燃剤を含有しており、
   （Ｃ）成分の金属シリコン粉末の含有割合が（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して５０〜５００質量部であり、かつ組成物中の含有量が４０質量％以上である、熱伝導性及び難燃性熱可塑性樹脂組成物。
2. （Ｂ）成分の熱可塑性樹脂が、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂から選ばれるものであり、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量中、（Ｂ）成分の含有割合が５〜８０質量％であり、（Ａ）成分が残部割合である、請求項１記載の熱伝導性及び難燃性熱可塑性樹脂組成物。
3. （Ｄ）成分の難燃剤がリン系難燃剤であり、（Ｄ）成分の含有割合が（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計量１００質量部に対して１０〜４０質量部である、請求項１又は２記載の熱伝導性及び難燃性熱可塑性樹脂組成物。