JPH0586246A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】熱可塑性樹脂１００重量部と、２０℃での熱伝
導率が０.０５cal／cm・sec・℃以上であり、平均粒径が
０.１〜３００μｍである金属及び／又は金属酸化物粉
末１５０〜６００重量部を配合することにより熱可塑性
樹脂組成物を提供する。 【目的】耐熱性、熱伝導性及び機械的強度に優れ、かつ
射出成形を始め各種成形に於ける成形性に優れた熱可塑
性樹脂組成物を提供することを目的とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性樹脂組成物に関
し、さらに詳しくは、熱伝導性に優れた熱可塑性樹脂組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年におけるエレクトロニクス技術の発
達はＯＡ機器の小型化を可能にし、金属材料からプラス
チックへの材料転換を益々促進させている。ＯＡ機器部
品には各種熱可塑性樹脂が使われているが、機器の小型
化に伴い、機器内の発熱に対する耐熱性とともに、放熱
性の優れた材料が強く求められてきている。しかしなが
ら、金属に比べ、プラスチックは熱伝導率が低いため、
熱伝導性と耐熱性、成形性に優れた熱可塑性樹脂材料が
ないのが現状である。樹脂成形品に熱伝導性を付与せん
がため熱伝導性を有する金属などの粉末を添加すること
が考えられるが、金属などの粉末を樹脂重量の等量以上
配合しないと有効な熱伝導性が現れず、このような高充
填では樹脂組成物の流動性が悪くて加工ができないか、
加工できても機械的強度が劣悪となる欠点が予想され
る。熱可塑性樹脂に金属粉末を高充填する方法に関して
は、例えば特開昭５７−４２７４６号にポリオレフィン
樹脂とアルミニウム粉末との複合樹脂を使った容器の例
があるが、ポリオレフィン樹脂の耐透湿性の改良を目的
とするものであり、またアルミニウム粉末の最高配合割
合が６０重量％に止どまるものであり、この知見からは
本発明の目的とする耐熱性、熱伝導性及び成形性の優れ
た熱可塑性樹脂組成物を示唆するものではなく、またこ
のポリオレフィン樹脂組成物からは本発明の目的を達成
し得ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱性、熱
伝導性に優れ、かつ射出成形を始め各種成形における成
形性に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的
をするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる問題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、熱可塑性樹脂に２
０℃での熱伝導率が０.０５cal／cm・sec・℃以上、かつ
平均粒径が０.１〜３００μｍの金属及び／又は金属酸
化物粉末を配合することにより、耐熱性及び熱伝導性に
優れ、射出成形を始め各種成形における成形性が優れた
熱可塑性樹脂組成物を見い出し、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂１００
重量部と、２０℃での熱伝導率が０.０５cal／cm・sec・
℃以上であり、かつ平均粒径が０.１〜３００μｍであ
る金属及び／又は金属酸化物粉末を１５０〜６００重量
部から成る熱可塑性樹脂組成物を提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。

【０００６】本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられる
熱可塑性樹脂とは、熱変形温度が６０℃以上の熱により
射出成形などの塑性加工が可能な樹脂を指すが、特に本
発明の目的に効果的な熱可塑性樹脂は芳香族ビニル系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂及びポリアミド系樹脂であ
る。芳香族ビニル系樹脂とは、下記化学式［１］で表さ
れる繰り返し構造単位を少なくとも２５重量％含有する
重合体樹脂である。

【０００７】

【化１】

【０００８】式中Ｒ₁、Ｒ₂は水素原子、ハロゲン原子、
又は炭化水素基であり、それぞれに同じであっても異な
っていても良い。またｊは１〜５の整数、ｋは１０以上
の整数である。芳香族ビニル系樹脂の代表例としては、
ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、ポリ−α
−メチルスチレン、ポリ−ｐ−メチルスチレン、スチレ
ン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニト
リル共重合体、スチレン−(メタ）アクリル酸エステル
共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ＡＢＳ樹脂
などの種々の樹脂が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。ポリカーボネート系樹脂とは、下記化学
式［２］で表される繰り返し構造単位を有する重合体樹
脂である。

【０００９】

【化２】

【００１０】式中のＺは単結合、エーテルあるいは炭素
数１〜８のアルキレン基、炭素数２〜８のアルキリデン
基、炭素数５〜１５のシクロアルキレン基、炭素数５〜
１５のシクロアルキリデン基、スルホニル基、チオニル
基、カルボニル基、又は下記化学式［３］で示される基
であり、Ｒ₃、Ｒ₄は水素原子、塩素原子、臭素原子又は
炭素数１〜８の飽和アルキル基であり、それぞれ同じで
あっても異なっても良い。また、ｍ、ｎはそれぞれ０又
は１〜４の整数であり、それぞれ同じであっても異なっ
ても良い。

【００１１】

【化３】

【００１２】ポリアミド系樹脂とは、ポリアミド結合を
有する樹脂をいい、環員７〜１３の環を有するラクタ
ム、例えばポリカプロラクタム、ポリカプリルラクタ
ム、ポリラウリンラクタムから誘導されるポリアミド、
並びに、ジカルボン酸とジアミンとの反応により得られ
るポリアミドが挙げられるが、特に有用なのはポリアミ
ド−６、ポリアミド−６６、ヘキサメチレンジアミンと
イソフタル酸並びにテレフタル酸から構成されたポリア
ミドであるが、ここに挙げたものに限定されるものでは
ない。

【００１３】本発明の熱可塑性樹脂組成物の他の成分と
して用いられる金属及び／又は金属酸化物粉末は、２０
℃での熱伝導率が０.０５cal／cm・sec・℃以上であるこ
とが必要であり、好ましくは０.１cal／cm・sec・℃以上
であり、特に好ましくは０.２cal／cm・sec・℃以上であ
る。熱伝導率が０.０５cal／cm・sec・℃未満では、熱伝
導率が低くなる。このような金属及び／又は金属酸化物
粉末の具体例としては、金、銀、銅、鉄などの金属及び
ジュラルミン、真鍮などの合金、アルミナ、酸化マグネ
シウム、酸化ベリリウムなどの金属酸化物などが挙げら
れるが、これらに限定されない。

【００１４】本発明の金属及び／又は金属酸化物粉末
は、平均粒径が０.１〜３００μｍであることが必要で
あり、好ましくは１〜１００μｍであり、特に好ましく
は３〜８０μｍである。この粒径範囲の金属及び／又は
金属酸化物粉末などを用いることにより、樹脂重量当た
り２倍以上の金属及び／又は金属酸化物粉末などを配合
し得る高充填の組成物が実現し得た。０.１μｍ未満で
は分散性が悪くて充填量が上がらない。また、３００μ
ｍを超すと熱伝導率、機械的強度とも低下する。さら
に、金属及び／又は金属酸化物粉末の平均粒径の異なる
ものを配合することにより、具体的には、平均粒径が１
〜３０μｍ及び３１〜１００μｍのものを２０／８０〜
８０／２０の重量比で配合することにより、金属及び／
又は金属酸化物の高充填の割に機械的強度、流動性を低
下させずにより高熱伝導率を得ることが出来るので好ま
しい。

【００１５】本発明の金属及び／又は金属酸化物粉末
は、その表面を表面処理剤で処理したものを使用するこ
とができる。このような金属及び／又は金属酸化物粉末
の表面処理剤としては、特に限定されるものではなく種
々の表面処理剤が使用できるが、アミノアルキルシラン
化合物などのシランカップリング剤、チタネートカップ
リング剤、高級脂肪酸が好ましい。このような表面処理
を施した金属及び／又は金属酸化物粉末を用いると樹脂
とのなじみを良くするため、成形品の機械的強度が向上
する。特にアミノアルキルシラン化合物で処理した金属
及び／又は金属酸化物粉末を使用すると耐衝撃性を向上
させるこができる。

【００１６】アミノアルキルシラン化合物としては、例
えばγ−(２−アミノエチル）アミノプロピルトリメト
キシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン、γ−グリシドキシ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メトキシシランなどが
挙げられる。また、チタネートカップリング剤として
は、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネー
ト、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェー
ト）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル
−アミノエチル）チタネート、ビス（ジオキシアセテー
トチタネート）などが挙げられる。高級脂肪酸として
は、例えばステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、
ベヘニン酸、オレイン酸、１２−ヒドロキシステアリン
酸などが挙げられる。これらの表面処理剤の使用量は、
特に限定されるものではないが、金属及び／又は金属酸
化物粉末１００重量部に対し、０.０５〜１０重量部が
好ましい。

【００１７】また、本発明の熱可塑性樹脂組成物には、
本発明の目的を損なわない範囲内で、フッ素樹脂、オル
ガノポリシロキサン、ポリオレフィン及びグラファイト
からなる群から選ばれた１種以上の物質を添加すること
ができる。これらの物質は、本発明の熱可塑性樹脂組成
物の摺動性を向上することができ、これらの物質を加え
た熱可塑性樹脂組成物は、ＯＡ機器において軸受けなど
の機構部品の組成物として好適である。

【００１８】ここで、フッ素樹脂としては、特に限定さ
れるものではなく、例えばポリテトラフロロエチレン、
テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエー
テル共重合体、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプ
ロピレン共重合体、テトラフロロエチレン−ヘキサフロ
ロプロピレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重
合体、テトラフロロエチレン−エチレン共重合体、ポリ
クロロトリフロロエチレン、クロロトリフロロエチレン
−エチレン共重合体、ポリビニリデンフロライドなどが
挙げられる。

【００１９】また、オルガノポリシロキサンとしては、
特に限定されるものではなく、例えばジメチルポリシロ
キサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルハイド
ロジェンポリシロキサンなど、及び各種変性、例えば、
アミノ変性、アルキル変性、エポキシ変性、カルボキシ
ル変性、アルコール変性、フッ素変性、アルキル・アラ
ルキル・ポリエーテル変性、エポキシ・ポリエーテル変
性、ポリエーテル変性などのポリシロキサンなどが挙げ
られる。

【００２０】さらに、ポリオレフィンとしては、例えば
高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密
度ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。グ
ラファイトとしては、天然又は公知の製法により得られ
るリン片状、粒状などの種々のグラファイト粉末を使用
することができる。これらのフッ素樹脂、オルガノポリ
シロキサン、ポリオレフィン又はグラファイトの添加量
は、フッ素樹脂及びポリオレフィン以外の熱可塑性樹脂
１００重量部当たり０.１〜３０重量部が好ましい。添
加量が０.１重量部未満では摺動性が不十分であり、３
０重量部を超えると成形時の層状剥離が起こり易くなり
好ましくない。

【００２１】本発明に用いられる熱可塑性樹脂と金属及
び／又は金属酸化物粉末との構成比は、熱可塑性樹脂１
００重量部に対し、金属及び／又は金属酸化物粉末１５
０〜６００重量部、好ましくは２００〜５００重量部で
ある。金属及び／又は金属酸化物粉末が１５０重量部未
満では十分な熱伝導率が得られず、６００重量部を超え
ると機械的強度が低下する。本発明の熱可塑性樹脂組成
物には、本発明の目的を損なわない範囲で、充填剤、ガ
ラス繊維、炭素繊維、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止
剤、帯電防止剤、滑剤、顔料あるいは他の重合体などを
必要に応じ配合することができる。本発明における樹脂
組成物の調整方法は、従来公知の方法を採用すればよ
く、例えば、タンブラーやヘンシェルミキサー、リボン
ブレンダーなどで混合した後、押出機、バンバリー、ロ
ールなどで混練する方法が適宜選択される。

【００２２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら
限定されるものではない。また、実施例及び比較例中の
重量部及び重量％は特に断りのない限り重量基準であ
る。さらに、実施例及び比較例の熱可塑性樹脂組成物の
物性は、次の方法により行った。熱伝導率 熱プレスにて試験板を作成し、ＪＩＳ Ａ-１４１２に
したがって測定した。流動性 射出成形機［日精樹脂工業(株)製ＦＳ８０Ｓ１２ＡＳ
Ｅ］にて、ＪＩＳ Ｋ-７２０７熱変形温度試験用試験片
（１２７mm×１２.７mm×６.４mm）を成形する時、成形
温度、射出速度一定の場合の最小充填圧力を測定するこ
とにより、流動性を評価した。摺動性 表面性測定機ＨＥＩＤＯＮ−１４［新東科学(株)製］
を用い、ポリアセタール［旭化成工業(株)製テナックＬ
−５３１］ボール圧子に対する各組成物の射出成形機に
より成形した平板の動摩擦係数として求めた。測定条件
は２３℃荷重１００ｇ、引張速度２４００mm／minにて
実施した。

【００２３】実施例１〜９、比較例１〜５ 第１表に示す樹脂組成物をヘンシェルミキサーにて混合
し、二軸押出機［東芝機械(株)製ＴＥＭ−３５Ｂ］にて
溶融混練し、ペレット化して熱可塑性樹脂組成物を製造
した。この熱可塑性樹脂組成物の物性の測定結果を第１
表に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】注 １）ＡＢＳ樹脂［三菱レイヨン(株)製ダイヤペットＡＢ
Ｓ３００１］ ２）ハイインパクトポリスチレン［出光石油化学(株)製
出光スチロールＨＴ−５３］ ３）ポリカーボネート樹脂［出光石油化学(株)製タフロ
ンＡ２２００］ ４）ポリアミド樹脂［旭化成工業(株)製レオナ１３００
Ｓ］ ５）アトマイズアルミ粉［山石金属(株)製ＶＡ−３５
０、平均粒径２５〜３０μｍ、熱伝導率０.４９７cal／
cm・sec・℃（２０℃）］ ６）アトマイズアルミ粉［山石金属(株)製ＶＡ−２０
０、平均粒径４０〜５０μｍ、熱伝導率０.４９７cal／
cm・sec・℃（２０℃）］ ７）電解銅粉［山石金属(株)製ＭＣ−２、平均粒径３０
〜４０μｍ、熱伝導率０.９２３cal／cm・sec・℃（２０
℃）］ ８）アトマイズ真鍮粉［山石金属(株)製ＡＴ−ＢｒＮ
ｏ.２００、平均粒径３５〜４０μｍ、熱伝導率０.２６
１cal／cm・sec・℃（２０℃）］ ９）酸化マグネシウム［協和化学工業(株)製パイロキス
マ３３２０、平均粒径２０μｍ、熱伝導率０.１２cal／
cm・sec・℃（２０℃）］ １０）シリカ粉［富士デヴィソン化学(株)製サイロイド
２４４、平均粒径３.３μｍ、熱伝導率０.００４cal／c
m・sec・℃（２０℃）］ １１）アトマイズアルミ粉［山石金属(株)製ＶＡ−２
０、平均粒径４５０μｍ、熱伝導率０.４９７cal／cm・s
ec・℃（２０℃）］

【００２６】実施例１０ アルミニウム粉末１００重量部に対して、γ−(２−ア
ミノエテル）アミノプロピルトリメトキシシラン２重量
部で表面処理したアルミニウム粉末を用いた以外は実施
例１と同様にして調製し、得られた熱可塑性樹脂組成物
について同様の試験を行った。結果は熱伝導率２.１×
１０^-3cal／cm・sec・℃であった。一方、射出成形にて厚
さ１／４インチのアイゾット試験片を作成、ＪＩＳ Ｋ-
７１１０に準じ、ノッチなしのアイゾット試験を２３℃
にて実施した結果、表面処理しないアルミニウム粉末を
用いた実施例１組成では８.１kg・cm／cm²であったが、
表面処理したアルミニウム粉末を用いた本実施例１０で
は１３.５kg・cm／cm²と衝撃強度が大巾に向上した。

【００２７】実施例１１〜１４、比較例６ 実施例１の組成に第２表の添加物を添加した以外は実施
例１と同様に行った。これらの熱可塑性樹脂組成物の物
性の測定結果を第２表に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】注 １２）ポリテトラフロロエチレン［ダイキン工業(株)製
ルブロンＬ−５］ １３）ジメチルポリシロキサン［東レ・ダウコーニング
シリコーン(株)製ＳＨ−２００］ １４）高密度ポリエチレン［昭和電工(株)製ショーレッ
クスＦ６０８０ＦＬ］ １５）グラファイト粉［中越黒鉛(株)製ＳＣ−６０］

【００３０】

【発明の効果】かくして、本発明によれば、熱伝導性、
耐熱性及び機械的強度に優れた熱可塑性樹脂組成物を得
ることができ、射出成形を始め、押出成形、圧縮成形、
中空成形、カレンダー成形など一般の熱可塑性樹脂の成
形方法により成形して、熱伝導性の求められる成形品用
途、例えば家電、ＯＡ機器、光学機器、自動車、建材な
どの各種部品に広く使用することが可能である。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】本発明の金属及び／又は金属酸化物粉末
は、その表面を表面処理剤で処理したものを使用するこ
とができる。このような金属及び／又は金属酸化物粉末
の表面処理剤としては、特に限定されるものではなく種
々の表面処理剤が使用できるが、アルキルシラン化合物
などのシランカップリング剤、チタネートカップリング
剤、高級脂肪酸が好ましい。このような表面処理を施し
た金属及び／又は金属酸化物粉末を用いると樹脂とのな
じみを良くするため、成形品の機械的強度が向上する。
特にアルキルシラン化合物で処理した金属及び／又は金
属酸化物粉末を使用すると耐衝撃性を向上させるこがで
きる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】アルキルシラン化合物としては、例えばγ
−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−グリシドキシ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メトキシシランなどが挙げら
れる。また、チタネートカップリング剤としては、例え
ばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソ
プロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタ
ネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノ
エチル）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェ
ート）オキシアセテートチタネートなどが挙げられる。
高級脂肪酸としては、例えばステアリン酸、ラウリン
酸、パルミチン酸、ベヘニン酸、オレイン酸、１２−ヒ
ドロキシステアリン酸などが挙げられる。これらの表面
処理剤の使用量は、特に限定されるものではないが、金
属及び／又は金属酸化物粉末１００重量部に対し、０．
０５〜１０重量部が好ましい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】実施例１０ アルミニウム粉末１００重量部に対して、γ−（２−ア
ミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン２重量
部で表面処理したアルミニウム粉末を用いた以外は実施
例１と同様にして調製し、得られた熱可塑性樹脂組成物
について同様の試験を行った。結果は熱伝導率２．１×
１０^−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃であった。一方、射
出成形にて厚さ１／４インチのアイゾット試験片を作
成、ＪＩＳＫ−７１１０に準じ、ノッチなしのアイゾッ
ト試験を２３℃にて実施した結果、表面処理しないアル
ミニウム粉末を用いた実施例１組成では８．１ｋｇ・ｃ
ｍ／ｃｍ^２であったが、表面処理したアルミニウム粉末
を用いた本実施例１０では１３．５ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ^２
と衝撃強度が大巾に向上した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 55/02 ＬＬＶ 7142−4Ｊ 69/00 ＫＫＨ 8416−4Ｊ ＬＰＮ 8416−4Ｊ 77/00 ＫＫＱ 9286−4Ｊ ＫＫＲ 9286−4Ｊ //(Ｃ０８Ｌ 25/04 101:00） 7167−4Ｊ (Ｃ０８Ｌ 69/00 101:00） 7167−4Ｊ (72)発明者 赤谷 晋一 神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１号 日本ゼオン株式会社研究開発センター内 (72)発明者 畠 好太郎 栃木県佐野市小中町234番地１ 株式会社 オプテス内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂１００重量部と、２０℃での
   熱伝導率が０.０５cal／cm・sec・℃以上であり、かつ平
   均粒径が０.１〜３００μｍである金属及び／又は金属
   酸化物粉末を１５０〜６００重量部から成る熱可塑性樹
   脂組成物。
2. 【請求項２】熱可塑性樹脂が、芳香族ビニル系樹脂、ポ
   リカーボネート系樹脂又はポリアミド系樹脂である請求
   項１記載の熱可塑性樹脂組成物。
3. 【請求項３】金属及び／又は金属酸化物粉末がアルミニ
   ウム粉末である請求項１記載の熱可塑性樹脂組成物。
4. 【請求項４】金属及び／又は金属酸化物粉末が金属及び
   ／又は金属酸化物粉末の平均粒径が１〜３０μｍのもの
   及び３１〜１００μｍのものを２０／８０〜８０／２０
   の重量比で配合したものである請求項１記載の熱可塑性
   樹脂組成物。
5. 【請求項５】金属及び／又は金属酸化物粉末が表面処理
   剤で処理された請求項１記載の熱可塑性樹脂組成物。
6. 【請求項６】請求項２記載の組成物に、熱可塑性樹脂１
   ００重量部当たりフッ素樹脂、オルガノポリシロキサ
   ン、ポリオレフィン及びグラファイトの群から選ばれた
   １種以上の物質を０.１〜３０重量部添加してなる熱可
   塑性樹脂組成物。