JP7241849B2 - 熱伝導性組成物 - Google Patents
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Description
[3]熱可塑性樹脂(A)のASTM D1238Eに準じて230℃、2.16kg荷重下で測定したメルトフローレート(MFR)が11~100g/10分である前記[1]又は[2]に記載の熱伝導性組成物。
[4]熱伝導性金属酸化物(B)が酸化マグネシウムを含む前記[1]~[3]の何れかに記載の熱伝導性組成物。
[5]熱伝導性金属酸化物(B)の熱伝導率が1~500W/mKである前記[1]~[4]の何れかに記載の熱伝導性組成物。
[6]熱伝導性金属酸化物(B)の平均粒子径が0.1~100μmである前記[1]~[5]の何れかに記載の熱伝導性組成物。
[7]熱伝導性組成物の熱伝導率が0.5~5W/mKである前記[1]~[6]の何れかに記載の熱伝導性組成物。
[9]前記[1]~[7]の何れかに記載の熱伝導性組成物を含む食器。
[10]前記[1]~[7]の何れかに記載の熱伝導性組成物を含む放熱部材。
「11」前記[1]~[7]の何れかに記載の熱伝導性組成物を含む水廻り構造材。
[12]前記[1]~[7]の何れかに記載の熱伝導性組成物を含む電子機器筐体。
[13]前記[1]~[7]の何れかに記載の熱伝導性組成物を含む時計外装材。
[14]前記[1]~[7]の何れかに記載の熱伝導性組成物を含むタンブラー。
[15]前記[1]~[7]の何れかに記載の熱伝導性組成物を含む日用雑貨。
本発明に用いる熱可塑性樹脂(A)の種類は特に限定されず、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、等の各種の熱可塑性樹脂を使用できる。2種以上の熱可塑性樹脂を併用しても良い。中でも、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましく、ポリオレフィン系樹脂がより好ましい。
固体状チタン触媒成分の存在下でプロピレンを重合し、プロピレン重合体成分を製造する工程(プロピレン重合体製造工程)。
[重合工程2]
固体状チタン触媒成分の存在下でプロピレン及びエチレンを共重合してプロピレン-エチレン共重合体ゴム成分を製造する工程(共重合体ゴム製造工程)。
本発明に用いる熱伝導性金属酸化物(B)の種類は特に限定されず、熱可塑性樹脂(A)よりも高い熱伝導性を有する金属酸化物であれば良い。例えば、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、フェライト等の各種の金属酸化物を使用できる。2種以上の金属酸化物を併用しても良い。中でも、熱伝導性に優れる点から、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタンが好ましく、さらに色が白く着色が容易で且つ安価な点から、酸化マグネシウムがより好ましい。また熱伝導性金属酸化物(B)は耐水処理されたものであることが好ましい。熱伝導性金属酸化物(B)には、金属水酸化物及びその水和物や金属酸化物の水和物は実質的に含まれないことが好ましい。具体的には、熱伝導性金属酸化物(B)全体100重量%中の金属水酸化物及びその水和物や金属酸化物の水和物の含有率は、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下、特に好ましくは0.3重量%以下である。
本発明の熱伝導性組成物は、他に変性ポリオレフィン系ワックス(C)を含むことが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂(A)中での熱伝導性金属酸化物(B)の凝集が抑制され、熱可塑性樹脂(A)に高い含有率の金属酸化物(B)を混練するのが容易になると考えられる。
本発明の熱伝導性組成物は、上述した各成分(A)及び(B)、及び必要に応じて任意成分を配合することにより製造できる。各成分は、任意の順番で逐次配合してもよいし、同時に混合してもよい。また、一部の成分を混合した後に他の成分を混合するような多段階の混合方法を採用してもよい。
本発明の熱伝導性組成物を成形する方法は特に限定されず、公知の様々な方法を用いることができる。中でも、形状の自由度が高い射出成型法に適用するのが好ましい。
「b-PP」:プロピレン・エチレンブロック共重合体(室温デカン可溶部量(ゴム含有量)=23質量%、室温デカン可溶部のエチレン量=40モル%、室温デカン可溶部の極限粘度[η]=2.5dl/g、MFR(230℃、2.16kg)=63g/10分)
「r-PP」:プロピレン・エチレンランダム共重合体(エチレン量=2.7質量%、MFR(230℃、2.16kg)=60g/10分)
まず、試料を5g精秤し、1,000ミリリットルのナス型フラスコに入れ、さらにBHT(ジブチルヒドロキシトルエン、フェノール系酸化防止剤)1gを添加し、回転子及びn-デカン700ミリリットルを投入した。次いで、ナス型フラスコに冷却器を取り付け、回転子を作動させながら、135℃のオイルバスでフラスコを120分間加熱して、試料をn-デカンに溶解させた。次に、1,000ミリリットルのビーカーにフラスコの内容物を注ぎ、ビーカー内の溶液をスターラーで攪拌しながら、室温(25℃)になるまで8時間以上放冷し、析出物を金網でろ取した。ろ液をろ紙でろ過し、3,000ミリリットルのビーカーに収容されたメタノール2,000ミリリットル中に注ぎ、この液を、室温(25℃)下、スターラーで攪拌しながら2時間以上放置した。次に、得られた析出物を金網でろ取し、5時間以上風乾し、真空乾燥機にて100℃で240~270分間乾燥し、25℃におけるn-デカン可溶部を回収した。25℃におけるn-デカン可溶部の含有量(x)は、試料重量をAg、回収したn-デカン可溶部の重量をCgとすれば、x(質量%)=100×C/Aで表される。
13C-NMRで常法により測定した。
135℃のデカリンで測定した。
13C-NMRで常法により測定した。
ASTM D1238Eに準じて、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定した。
酸化マグネシウム(神島化学工業社製、商品名スターマグPSF-WR、平均粒子径=1.1μm、熱伝導率=45~60W/mK)
変性ポリオレフィン系ワックス(三井化学社製、商品名ハイワックス1105A、酸価=60mg-KOH/g、数平均分子量(Mn)=1500、密度=940、結晶化度60%、融点104℃、溶融粘度(140℃)=150)
JIS K5902に準じで測定した。
ポリマーの数平均分子量(Mn)を測定する為に次の条件でGPC分析を実施した。
装置:Alliance GPC 2000型(商品名、Waters社製)
カラム:TSKgel GMH6-HT×2 TSKgel GMH6-HTL×2(商品名、いずれも東ソー社製、内径7.5mm×長さ30cm)
カラム温度:140℃
移動相:オルトジクロロベンゼン(0.025%ジブチルヒドロキシトルエン含有)
検出器:示差屈折計
流量:1.0mL/分
試料濃度:0.15%(w/v)
注入量:0.5mL
サンプリング時間間隔:1秒
カラム校正:単分散ポリスチレン(東ソー社製)
表1に示す配合比(質量部)で各成分を配合して熱伝導性組成物を得た。具体的には、まず熱可塑性樹脂(A)としてのプロピレン・エチレンブロック共重合体(b-PP)又はプロピレン・エチレンランダム共重合体(r-PP)に対し、変性ポリオレフィン系ワックス(ハイワックス)および熱伝導性金属酸化物(B)としての酸化マグネシウムを混練装置(ラボプラストミル(東洋精機製))を用いて200℃、60~80rpmの条件で混練した後、ストランドカットしてペレット状の熱伝導性組成物を得た。
プロピレン・エチレンブロック共重合体(b-PP)又はプロピレン・エチレンランダム共重合体(r-PP)を用意した。比較例1及び2では熱伝導性金属酸化物(B)や変性ポリオレフィン系ワックスは混合せず、そのまま後述する射出成型に使用した。
表1に示す配合比(質量部)で各成分を配合したこと以外は、実施例1~4と同様にして熱伝導性組成物を調製した。
表1に示す配合比(質量部)にて、入江商会製、卓上型ニーダーPBV-0.1型装置を用い、200℃混練を含む種々の条件で混練を検討したが、酸化マグネシウムの量が多過ぎることに起因すると考えられる不良が発生し、混練出来なかった。
熱伝導性組成物の熱伝導率は、定情報熱流量計法にて実施した。具体的にはアルバック理工社製測定器GH-1を用い、ASTM E1530に準じて、温度30℃で測定した。
実施例1~4及び比較例1~4の成形体(皿状食器)に熱い料理又は冷たい料理をのせて実際に使用し、以下の基準で温冷感を評価した。
「〇」:通常の陶磁器製の皿と同程度の温冷感があった。
「△」:通常の陶磁器製の皿と比べてやや温冷感が劣っていた。
「×」:通常の陶磁器製の皿と比べて温冷感が劣っていた。
実施例1~4及び比較例1~4の成形体(皿状食器)を卓上に置き、さらに実際に手で持ち、以下の基準で重量感、安定感を評価した。
「〇」:通常の陶磁器製の皿と同程度の重量感、安定感があった。
「△」:通常の陶磁器製の皿と比べてやや重量感、安定感が劣っていた。
「×」:通常の陶磁器製の皿と比べて重量感、安定感が劣っていた。
まず成型用材料として、金属酸化物(B)を含む実施例1の熱伝導性組成物と、金属酸化物(B)を含まないこと以外は実施例1の同じ組成の樹脂組成物(CPD)を用意した。そして、スマートフォン用筐体の金型の中央部に近い注入ゲートから金属酸化物(B)を含まない樹脂組成物(CPD)の溶融物を注入し、他のゲートからは金属酸化物(B)を含む実施例1の熱伝導性組成物の溶融物を注入し、型締め、冷却を経て、筐体部品を成形した。得られた筐体部品は、スマートフォンとして使用する際に手が接触し易い中央部は熱伝導性が低く、上下部は熱伝導性の高い性質を有するものであった。
ISO3795規格の条件を準用して、実施例2と比較例2で得た各熱伝導性組成物から得た試験片を用いて難燃試験を行った。試験片としては、溶融プレス成形装置と所定の金型を用い、常法にて、200mm×100mm×2mmのサイズに成形したものを用いた。具体的には、190℃で6分間熱伝導性組成物を溶融させた後、加圧して4分間型締めし、水冷装置(10℃)を用いて5分間冷却を行った。図1はその試験後の試験片の状態を示す写真である。この図1に示す通り、実施例2の試験片は殆ど変化しなかったが、比較例2の試験片は燃焼により大きく変形した。
Claims (13)
- プロピレン系樹脂である熱可塑性樹脂(A)10~40質量部及び熱伝導性金属酸化物(B)60~90質量部(熱可塑性樹脂(A)と金属酸化物(B)の合計100質量部)を含有し、
前記プロピレン系樹脂が、室温(25℃)デカン可溶部量が8重量%以上35重量%以下のプロピレン・エチレンブロック共重合体、及び/又は、エチレン量が1.9~5.4質量%のプロピレン・エチレンランダム共重合体であり、
熱可塑性樹脂(A)のASTM D1238Eに準じて230℃、2.16kg荷重下で測定したメルトフローレート(MFR)が20~100g/10分であり、
熱伝導性金属酸化物(B)の熱伝導率が1~500W/mKであり、
熱伝導率が0.5~5W/mKである熱伝導性組成物。 - 熱伝導性金属酸化物(B)が酸化マグネシウムを含む請求項1に記載の熱伝導性組成物。
- 熱伝導性金属酸化物(B)の平均粒子径が0.1~100μmである請求項1または2に記載の熱伝導性組成物。
- 請求項1~3の何れか一項に記載の熱伝導性組成物を含む成形体。
- 射出成型体である請求項4に記載の成形体。
- 容器である請求項4又は5に記載の成形体。
- 食器である請求項4又は5に記載の成形体。
- 放熱部材である請求項4又は5に記載の成形体。
- 水廻り構造材である請求項4又は5に記載の成形体。
- 電子機器筐体である請求項4又は5に記載の成形体。
- 時計外装材である請求項4又は5に記載の成形体。
- 前記容器がタンブラーである請求項6に記載の成形体。
- 日用雑貨である請求項4又は5に記載の成形体。
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