WO2016084397A1 - 金属樹脂複合体 - Google Patents

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俊朗 江▲崎▼
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株式会社カネカ
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Definitions

  • the present invention relates to a metal resin composite in which a thermally conductive resin composition and a metal subjected to metal surface treatment are integrally formed by injection molding. More specifically, the present invention relates to a metal resin composite that has excellent heat dissipation and molding processability and is lighter than metal.
  • Patent Document 1 discloses an improvement in heat dissipation by joining a thermoplastic resin composition and a metal subjected to metal surface treatment by a specific chemical treatment.
  • Patent Documents 2 and 3 describe good bondability between a polyphenylene sulfide resin composition and a metal.
  • Patent Document 4 describes a composite of a liquid crystalline polyester resin composition having heat conductivity and a metal.
  • this is a composite with a metal that has not been subjected to surface treatment, and the bonding behavior between the metal and the resin is not described.
  • the heat conductive resin composition has high heat conductivity, and when the molten resin flows into the mold, the solidification speed is high, so that the resin flows into the uneven portions of the metal surface caused by the surface treatment. There was a problem that the bonding strength was insufficient. Therefore, when integrating the metal and the thermally conductive resin composition, it is necessary to use another material for reducing the thermal resistance at the interface between the metal and the resin. Since these materials are generally expensive materials, the cost is low. There was a problem that increased.
  • JP 2014-139003 A JP 2010-070712 A JP 2010-284899 A JP 2014-024959 A
  • An object of the present invention relates to a metal resin composite that can be easily manufactured, in which a thermally conductive resin composition and a surface-treated metal are integrally formed by injection molding so that the interface between the metal and the resin is in close contact. is there.
  • the present inventors have injected a thermally conductive resin composition containing a thermoplastic resin and an inorganic filler having a specific shape and a surface-treated metal.
  • a thermally conductive resin composition containing a thermoplastic resin and an inorganic filler having a specific shape and a surface-treated metal.
  • the interface between the resin and the metal can be joined.
  • the present inventors have found that a metal resin composite having excellent heat dissipation can be manufactured without the need for a process requiring installation of a heat reducing material or metal fixation at the interface between the metal and the resin, and the present invention has been completed. .
  • the present invention includes the following 1) to 25).
  • a metal resin composite in which a member made of a heat conductive resin composition and a member made of a surface-treated metal are contact-bonded by injection molding of the heat heat conductive resin composition,
  • the thermal conductive resin composition contains a thermoplastic resin (A) and an inorganic filler (B), and has a thermal conductivity in the plane direction of 1 W / (m ⁇ K) or more,
  • the said inorganic filler (B) is at least 1 sort (s) selected from the group which consists of the following (B1) and (B2),
  • the metal resin composite characterized by the above-mentioned.
  • (B1) Inorganic particles having a thermal conductivity of 2 W / (m ⁇ K) or more and a volume average particle diameter of 1 to 700 ⁇ m.
  • (B2) An inorganic fiber having a thermal conductivity of 1 W / (m ⁇ K) or more, a number average fiber diameter of 1 to 50 ⁇ m, and a number average fiber length of 6 mm or less.
  • 2) The metal resin composite according to 1), wherein the inorganic filler (B) is at least one selected from the group consisting of talc, hexagonal boron nitride, graphite, magnesium oxide, and carbon fiber.
  • the thermally conductive resin composition contains at least 20 to 95% by weight of the thermoplastic resin (A) and 5 to 80% by weight of the inorganic filler (B), and has a specific gravity of 1.2 to 2.1.
  • the metal resin composite as described in 1) or 2), wherein 4) The metal resin composite as described in any one of 1) to 3) above, wherein the inorganic particles (B1) contained in the metal resin composite are scale-like or spherical. 5)
  • the inorganic particles (B1) contained in the metal resin composite are characterized in that the fixed carbon content is 98% by mass or more and spherical graphite or scaly graphite having an aspect ratio of 21 or more. 1.
  • the metal resin composite according to any one of 1) to 4).
  • thermoplastic resin (A) is at least one of amorphous or crystalline polyester resin, polycarbonate resin, liquid crystalline polyester resin, polyamide resin, polyphenylene sulfide resin, and polyolefin resin
  • —A— is —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —CO—, an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkylidene group having 6 to 20 carbon atoms.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms
  • R 9 and R 10 is independently a divalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms
  • m and n each independently represent the number of repeating units of an oxyalkylene unit.
  • Complex 16) The metal resin composite according to any one of 1) to 15), wherein the metal is a metal selected from the group consisting of aluminum, copper, magnesium, and alloys thereof.
  • the metal resin composite has a gate mark and a base part, and the thickness ratio of the base part to the thickness of the gate mark is 2 or more.
  • the metal-resin composite according to 22), wherein the heat sink is an automotive LED lamp heat sink.
  • a method comprising the steps. 25) further comprising the step of producing the thermally conductive resin composition by melt kneading, 24.
  • the method according to 24) wherein the volume average particle diameter of the inorganic particles (B1) before melt kneading is 10 to 700 ⁇ m.
  • the metal resin composite of the present invention is a resin-metal interface by integrally molding a thermally conductive resin composition containing an inorganic filler having a specific shape with a thermoplastic resin and a surface-treated metal by injection molding. And has excellent heat dissipation and molding processability, is lightweight, and can be easily manufactured at low cost.
  • Examples of the metal surface treatment in the present invention include a treatment for forming a rough surface (a surface having fine irregularities) on the metal surface, a treatment for fixing a chemical substance on the metal surface, and a treatment for forming an oxide film on the metal surface.
  • a plurality of processing techniques may be used in combination. Examples thereof include acid / alkali aqueous solution, special chemical solution, fine roughening by physical polishing, anodization, and formation of a film by metal oxide or organic compound.
  • these treatment methods from the viewpoint of facilitating stronger joining, a treatment for forming a rough surface by subjecting the metal surface to be joined to chemical etching and a treatment for fixing a compound to the metal surface are preferred.
  • the former is a method in which both members are joined by the anchor effect by allowing the heat conductive resin composition to flow into the fine irregularities formed on the metal surface in the roughening step by solidification by injection molding.
  • the latter is a method in which both members are joined by a chemical bond between a compound fixed to the metal surface and a thermoplastic resin. Further, a treatment for forming a rough surface by a physical polishing method such as mechanical polishing or laser ablation can be preferably applied.
  • the concave portion of the rough surface of the metal surface has a number average inner diameter of 10 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, as measured by observation with an electron microscope. Although it does not specifically limit about a lower limit, Preferably it is 1 nm or more, More preferably, it is 10 nm or more.
  • the number average inner diameter of the recesses is more than 10 ⁇ m, the anchor effect cannot be exhibited and the bonding may not be sufficiently performed.
  • the thickness is less than 1 nm, the melted thermally conductive resin composition cannot flow in and may not be bonded.
  • the metal surface roughness of the rough surface can be easily adjusted to a desired range by adjusting metal surface treatment conditions (treatment time, type of treatment liquid, concentration of treatment liquid, treatment temperature, etc.). In particular, depending on the type of the treatment liquid, the amount of hydroxyl groups on the rough surface can be increased, so that an improvement in the bonding strength between the resin member and the metal member can be expected.
  • the chemical etching is not particularly limited as long as it is a technique capable of forming a rough surface on the planned joining surface, and a conventionally known method can be used.
  • the treatment liquid include an aqueous solution containing hydrogen peroxide, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, benzotriazole, sodium hydroxide, sodium chloride, and a water-soluble amine compound.
  • water-soluble amine compounds include ammonia, hydrazine, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, ethanolamine, allylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, aniline, and other amines.
  • Surface treatment by chemical etching is performed by immersing a metal member in these treatment liquids.
  • An anodized film refers to an oxide film formed on a metal surface when a metal member is used as an anode in an electrolyte solution, and examples of the electrolyte include the water-soluble amine compounds described above.
  • the chemical substance to be fixed to the metal surface is not particularly limited as long as it is a known compound capable of reacting with the metal and fixing, and examples thereof include various silane coupling agents such as epoxysilane and aminosilane and triazine dithiol derivatives.
  • triazine dithiol derivative examples include 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol, 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol monosodium, 1,3,5- Triazine-2,4,6-trithiol-triethanolamine, 6-anilino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-anilino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol Monosodium, 6-dibutylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-dibutylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol monosodium, 6-diallylamino-1 , 3,5-triazine-2,4-dithiol, 6-diallylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol monosodium, 1,3,5-to Azine-2,4,6-trithio
  • a solution using an organic solvent such as a metal member as an anode, a platinum plate titanium plate or a carbon plate as a cathode, and a current of 0.1 mA / dm 2 to 10 A / dm 2 at 20 V or less. , 0 to 80 ° C., 0.1 second to 10 minutes.
  • the material of the metal subjected to the surface treatment is not particularly limited, but aluminum and alloys including this (aluminum alloy), copper and alloys including this (brass, bronze, aluminum brass, etc.), nickel, chromium, titanium, iron, cobalt, Examples thereof include tin, zinc, palladium, silver, stainless steel, magnesium, an alloy containing the same (magnesium alloy), and manganese.
  • aluminum and an alloy containing the same, magnesium and an alloy containing the same are preferable, and aluminum and more preferably It is an alloy containing this.
  • A1000-7000 series Japanese Industrial Standards A1000-7000 series, casting aluminum alloy ADC12, etc., and at least one type is used according to the required application. It is done. Among these, A1000 range, A5052, and ADC12 are preferable from the viewpoint of thermal conductivity and use frequency.
  • the thickness of the metal member is not particularly limited, but is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, still more preferably 2 mm, particularly preferably 1 mm or less. A thinner thickness is preferable because it can be reduced in weight.
  • the shape of the metal member is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate shape, a curved plate shape, a rod shape, a cylindrical shape, and a lump shape, and may be a structure formed by a combination thereof. Moreover, you may have a through-hole, a bending part, etc.
  • the composition in the surface layer is different from the internal composition and the surface composition is usually not uniform. Therefore, for this material, it is preferable to remove in advance the surface layer whose composition is not uniform by polishing or the like.
  • the metal surface is usually provided with processing oil and finger grease, it is preferable to degrease and wash with water.
  • the degreasing process is performed in two stages.
  • a method of two-stage degreasing by putting water in a commercially available degreasing agent aqueous solution, or washing with an organic solvent such as trichlene to remove most of the oil may be followed by degreasing with a degreasing aqueous solution.
  • Contact bonding by injection molding in the present invention refers to heat conduction that is melt-plasticized in an injection molding machine after a mold is attached to the outlet of the injection molding machine and a metal member that has been surface-treated is placed in the mold.
  • This is a molding method in which a functional resin composition is poured into a mold and solidified by cooling.
  • the injection molding machine or mold used at this time There are no particular restrictions on the injection molding machine or mold used at this time.
  • the mold temperature is instantaneously cooled to the solidification temperature and the molded product is taken out. It is preferable to use a hot runner gate that can be set to a melting point or higher.
  • the heat conductive resin composition of the present invention is a resin composition containing a thermoplastic resin (A) and an inorganic filler (B).
  • thermoplastic resin (A) examples include aromatic vinyl resins such as polystyrene, vinyl cyanide resins such as polyacrylonitrile, chlorine resins such as polyvinyl chloride, and polymethacrylic acid esters such as polymethyl methacrylate.
  • Resins polyacrylate resins, polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene and cyclic polyolefin resins, polyvinyl ester resins such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol resins and derivatives thereof, polymethacrylate resins and poly Acrylic acid resins and their metal salt resins, polyconjugated diene resins, polymers obtained by polymerizing maleic acid and fumaric acid and their derivatives, polymers obtained by polymerizing maleimide compounds, amorphous Aromatic polyester and amorphous wholly aromatic Non-crystalline polyester resins such as re-esters and polycarbonates, crystalline polyester resins such as crystalline semi-aromatic polyesters and crystalline wholly aromatic polyesters, aliphatic polyamides, aliphatic-aromatic polyamides, wholly aromatic polyamides, etc.
  • thermoplastic resin Polyamide resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, polysulfone resin, polyalkylene oxide resin, cellulose resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyketone resin, polyimide resin, polyamideimide resin, poly Ether imide resins, polyether ketone resins, polyether ether ketone resins, polyvinyl ether resins, phenoxy resins, fluorine resins, silicone resins, liquid crystal polymers, and their exemplified polymers Random mer, block or graft copolymer, and the like.
  • These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds of resins are used in combination, a compatibilizing agent or the like can be added as necessary.
  • These thermoplastic resins (A) may be properly used depending on the purpose.
  • thermoplastic resins include amorphous or crystalline polyester resins, polycarbonate resins, liquid crystalline polyester resins, polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, and polyolefin resins.
  • thermoplastic resins part or all of the resin is preferably a thermoplastic resin having crystallinity or liquid crystallinity because the thermal conductivity of the obtained resin composition tends to be high.
  • thermoplastic resins having crystallinity or liquid crystallinity are part of the resin such that only a specific block in the molecule of the block or graft copolymer resin is crystalline or liquid crystalline even if the entire resin is crystalline. Only may be crystalline or liquid crystalline. There is no particular limitation on the crystallinity of the resin.
  • thermoplastic resin a polymer alloy of an amorphous resin and a crystalline or liquid crystalline resin can be used as the thermoplastic resin. There is no particular limitation on the crystallinity of the resin.
  • thermoplastic resins which are part or all of crystalline or liquid crystalline, can be crystallized, but can be used alone or molded under specific molding conditions. Some resins exhibit amorphous properties. When such a resin is used, there is a case where a part or the whole of the resin can be crystallized by devising a molding method such as stretching or post-crystallization.
  • thermoplastic resins having crystallinity or liquid crystallinity preferred resins include crystalline polyester resins, crystalline polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, liquid crystalline polymers, crystalline polyolefin resins, polyolefin block copolymers,
  • the present invention is not limited to these, and various crystalline resins and liquid crystalline resins can be used.
  • crystalline polyester resins include polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, polybutylene naphthalate, poly 1,4-cyclohexylenedimethylene terephthalate and polyethylene-1,2-
  • polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, polybutylene naphthalate, and poly 1,4-cyclohexylene diene are used from the viewpoints of moldability and mechanical properties. It is preferable to use methylene terephthalate, polyester / polyether, or the like.
  • the crystalline polyamide resin include, for example, ring-opening polymer of cyclic lactam, polycondensate of aminocarboxylic acid, polycondensate of dicarboxylic acid and diamine, and specifically nylon 6, nylon. 4, 6, Nylon 6, 6, Nylon 6, 10, Nylon 6, 12, Nylon 11, Nylon 12, and other aliphatic polyamides, poly (metaxylene adipamide), poly (hexamethylene terephthalamide), poly (hexa Methylene isophthalamide), polynonane methylene terephthalamide, poly (tetramethylene isophthalamide), poly (methylpentamethylene terephthalamide) and other aliphatic-aromatic polyamides, and copolymers thereof.
  • copolymers examples include nylon 6 / poly (hexamethylene terephthalamide), nylon 66 / poly (hexamethylene terephthalamide), nylon 6 / nylon 6 ⁇ 6 / poly (hexamethylene isophthalamide), poly (hexamethylene isophthalamide) / Poly (hexamethylene terephthalamide), nylon 6 / poly (hexamethylene isophthalamide) / poly (hexamethylene terephthalamide), nylon 12 / poly (hexamethylene terephthalamide), poly (methylpentamethylene terephthalamide) / poly (Hexamethylene terephthalamide) and the like.
  • the form of copolymerization may be either random or block, but is preferably a random copolymer from the viewpoint of moldability.
  • nylon 6, nylon 6,6, nylon 4,6, nylon 12 polynonanemethylene terephthalamide, nylon 6 / poly (hexamethylene terephthalate) from the viewpoints of moldability and mechanical properties Amide
  • nylon 66 / poly hexamethylene terephthalamide
  • nylon 6 / nylon 6.6 / poly hexamethylene isophthalamide
  • nylon 12 / poly (hexamethylene terephthalamide) nylon 6 / nylon 6/6 / poly (hexamethylene isophthalamide)
  • poly (methylpentamethylene terephthale) Ruamido) / poly (hexamethylene terephthalamide) polyamides such, it is preferable to use, and the like.
  • nylon 6, nylon 6,6, nylon 4,6, and nylon 12 are examples of these polyamide resins
  • the liquid crystalline polymer is a resin that can form an anisotropic melt phase, and preferably has an ester bond.
  • a liquid crystal composed of a structural unit selected from an aromatic oxycarbonyl unit, an aromatic dioxy unit, an aromatic and / or aliphatic dicarbonyl unit, an alkylenedioxy unit, etc., and forming an anisotropic melt phase
  • a liquid crystalline polyester amide composed of a structural unit selected from the structural unit and an aromatic iminocarbonyl unit, an aromatic diimino unit, an aromatic iminooxy unit, etc., and forming an anisotropic melt phase It is done.
  • liquid crystalline polyester examples include a liquid crystalline polyester comprising a structural unit formed from p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, a structural unit formed from p-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2 A structural unit produced from naphthoic acid, a liquid crystalline polyester comprising a structural unit produced from an aromatic dihydroxy compound and / or an aliphatic dicarboxylic acid, a structural unit produced from p-hydroxybenzoic acid, from 4,4′-dihydroxybiphenyl Structure units generated, liquid crystalline polyesters composed of aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid and / or aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid, structures formed from p-hydroxybenzoic acid Unit, produced from ethylene glycol Liquid crystalline polyester comprising a structural unit produced from terephthalic acid, a structural unit produced from p-hydroxybenzoic acid, a structural
  • Liquid crystalline polyester composed of the generated structural units, structural units generated from p-hydroxybenzoic acid, structural units generated from ethylene glycol, structural units generated from aromatic dihydroxy compounds, terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalene Liquid crystal polyesters composed of structural unit derived from an aromatic dicarboxylic acid such as a carboxylic acid.
  • the liquid crystalline polyester amide is further generated from p-aminophenol.
  • the crystalline polyolefin resin examples include polyethylene, polypropylene, polybutene, polyisobutylene, copolymers of these resins with various olefin compounds, and the like.
  • a block or graft copolymer of a crystalline resin and an amorphous resin can also be used as the crystalline polyolefin resin.
  • specific examples of the block copolymer include SEPS resin, SIS resin, SEBS resin, SIBS resin, and the like.
  • Specific examples of the graft copolymer include resins described in JP-A No. 2003-147032.
  • polyester-polyether copolymer is a block or random copolymer comprising a polyester unit and a polyether unit.
  • polyether unit examples include polyalkylene oxide units such as polyethylene oxide units and polybutylene oxide units, and modified polyether units.
  • the modified polyether unit is preferably represented by the following general formula (1).
  • the polyester-polyether copolymer is preferably a polymer comprising 95 to 45% by weight of aromatic polyester units and 5 to 55% by weight of modified polyether units, Preferred is a polymer comprising 80 to 50% by weight of aromatic polyester units and 20 to 50% by weight of modified polyether units, more preferably 80 to 60% by weight of aromatic polyester units and 20 to 40% of modified polyether units. It is a polymer composed of% by weight.
  • a polyester-polyether copolymer is produced by using a catalyst containing an antimony compound, and optionally a germanium compound, and (1) a three-way direct esterification method of an aromatic dicarboxylic acid, a diol, and a modified polyether, (2 ) Three-way transesterification of dialkyl aromatic dicarboxylates, diols, modified polyethers and / or esters of modified polyethers, (3) Dialkyl aromatic dicarboxylates, during or after transesterification of diols Examples include, but are not limited to, a method of polycondensation by adding a modified polyether, (4) a method of transesterifying under a melt and reduced pressure after mixing with a modified polyether using a polymeric aromatic polyester, and the like. However, from the viewpoint of composition controllability, the production method (4) is preferred.
  • antimony compound used as the catalyst examples include antimony trioxide, antimony pentoxide, antimony acetate, antimony glycoxide, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these antimony compounds, antimony trioxide is particularly preferred.
  • the amount of the antimony compound catalyst to be added at the time of polymerization is preferably 50 to 2000 ppm by weight, more preferably 100 to 1000 ppm by weight, from the viewpoint of reaction rate and economical viewpoint.
  • germanium compounds used as the catalyst include germanium oxide such as germanium dioxide, germanium alkoxide such as germanium tetraethoxide and germanium tetraisopropoxide, germanium hydroxide and its alkali metal salts, germanium glycolate, germanium chloride, acetic acid. Germanium etc. are mentioned, These are used individually or in combination of 2 or more types. Of these germanium compounds, germanium dioxide is particularly preferred.
  • the amount of germanium dioxide catalyst to be added at the time of polymerization is preferably 50 to 2000 ppm by weight, more preferably 100 to 1000 ppm by weight, from the viewpoint of reaction rate and economical viewpoint.
  • the aromatic dicarboxylic acid is particularly preferably terephthalic acid, and other examples include isophthalic acid, diphenyldicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid and the like. Along with these aromatic dicarboxylic acids, a small proportion (15% or less) of aromatic oxycarboxylic acids such as oxybenzoic acid, or aliphatic or alicyclic such as adipic acid, sebacic acid, cyclohexane 1,4-dicarboxylic acid, etc. A dicarboxylic acid may be used in combination.
  • the diol is a low molecular weight glycol component that forms an ester unit, and a low molecular weight glycol having 2 to 10 carbon atoms such as ethylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, hexanediol, decanediol, and cyclohexanedimethanol. Can be mentioned. In particular, ethylene glycol, trimethylene glycol, and tetramethylene glycol are preferable from the viewpoint of availability.
  • alkyl group of the dialkyl aromatic dicarboxylate a methyl group is preferable from the viewpoint of transesterification.
  • a logarithmic viscosity (IV) at a concentration of 0.5 g / dl at a temperature of 0.3 to 2.0, more preferably 0.5 to 1.5 is preferable.
  • the aromatic polyester unit is a polymer or copolymer obtained from an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and a diol or an ester-forming derivative thereof, and is usually an alternating polycondensate, preferably , One or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate units, polybutylene terephthalate units, and polypropylene terephthalate units.
  • the aromatic polyester unit include a polyethylene terephthalate unit, a polyethylene terephthalate copolymer unit, a polybutylene terephthalate unit, a polybutylene terephthalate copolymer unit, a polypropylene terephthalate unit, or a polypropylene terephthalate copolymer unit. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate units, polybutylene terephthalate, and polypropylene terephthalate units.
  • the modified polyether unit is a unit represented by the general formula (1), and the number of repeating units m and n of the oxyalkylene unit in the general formula (1) are each independently an integer of 1 or more. is there.
  • the number average of (m + n) is preferably 2 to 50, more preferably 10 to 50, and still more preferably 18 to 50.
  • —A— is —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —CO—, an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkylidene group having 6 to 20 carbon atoms.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms
  • R 9 and R 10 is independently a divalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms
  • m and n each independently represent the number of repeating units of an oxyalkylene unit.
  • the modified polyether unit is preferably a unit obtained by removing two terminal hydrogens from the compound represented by the following general formula (2), and (m + n) is 2.
  • the formula weight of the unit is 314, and the formula weight of the unit when (m + n) is 50 is 2426.
  • the preferred molecular weight of the compound represented by the general formula (2) is 316 to 2430, more preferably 670 to 2430, still more preferably 1020 to 2430, and further preferably 1330 to 2000.
  • polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, polybutylene naphthalate, poly 1,4-cyclohexene are used from the viewpoints of moldability and mechanical properties.
  • Silylene methylene terephthalate, polyester-polyether copolymer, and the like are preferably used, and polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, and polyester-polyether copolymer are more preferable from the viewpoint of being inexpensive and easily available.
  • the number average molecular weight of the thermoplastic resin (A) of the present invention is prepared by dissolving polystyrene in a mixed solvent of p-chlorophenol and toluene in a volume ratio of 3: 8 to a concentration of 2.5% by weight with polystyrene as a standard.
  • the measured solution was measured with a high temperature GPC (Viscotek: 350 HT-GPC System) at a column temperature of 80 ° C. and a detector as a differential refractometer (RI).
  • the number average molecular weight of the polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, and polyester-polyether copolymer is preferably 12,000 to 70,000, more preferably 15,000 to 60,000, and 16,000. It is more preferably from 55,000, particularly preferably from 17,000 to 40,000. If the number average molecular weight of these resins is less than 12,000, the mechanical strength may be low, and if it exceeds 70,000, the molding processability may be deteriorated and it may be difficult to bond the metal and the resin.
  • the metal resin composite of the present invention was surface-treated after producing a heat conductive resin composition by melt-kneading the thermoplastic resin (A), the inorganic filler (B), and other components as required. It can be produced by injection molding the composition in the presence of a member made of metal.
  • the number average molecular weight referred to in the present invention may be either before or after melt kneading or injection molding, but is preferably measured after injection molding.
  • the inorganic filler (B) of the present invention is at least one selected from the group consisting of the following (B1) and (B2).
  • B1 Inorganic particles having a thermal conductivity of 2 W / (m ⁇ K) or more and a volume average particle diameter of 1 to 700 ⁇ m.
  • B2) An inorganic fiber having a thermal conductivity of 1 W / (m ⁇ K) or more, a number average fiber diameter of 1 to 50 ⁇ m, and a number average fiber length of 6 mm or less.
  • the inorganic particles (B1) can be applied in various shapes excluding the fibrous inorganic filler. Examples include scales, flakes, plates, spheres, aggregated particles, tubes, wires, rods, irregular shapes, rugby balls, and hexahedrons. Although not particularly limited, scaly, spherical, plate-like, and fibrous ones are preferable, and scaly and spherical are more preferable.
  • the thermal conductivity of the inorganic particles (B1) used in the present invention is 2 W / (m ⁇ K) or more, preferably 10 W / (m ⁇ K) or more, more preferably 30 W / (m ⁇ K). Or more, more preferably 100 W / (m ⁇ K) or more, and particularly preferably 150 W / (m ⁇ K).
  • the upper limit of the thermal conductivity of the inorganic particles (B1) alone is not particularly limited and is preferably as high as possible. Generally, it is 3000 W / (m ⁇ K) or less, more preferably 2500 W / (m ⁇ K) or less. preferable.
  • the metal resin composite of the present invention is integrally molded by injection molding, and the volume average particle diameter of the inorganic particles (B1) contained in the composite is 1 to 700 ⁇ m, preferably 10 to 300 ⁇ m, more preferably It is 20 to 200 ⁇ m, particularly preferably 40 to 100 ⁇ m.
  • the volume average particle diameter of the inorganic particles (B1) is less than 1 ⁇ m, the thermal conductivity of the resin composition is lowered, and the bonding strength between the metal member and the resin member may be lowered.
  • the larger the particle diameter the better the thermal conductivity and the moldability, and the metal member and the resin member tend to be joined easily. However, if it exceeds 700 ⁇ m, the strength of the resin composition may be lowered.
  • the volume average particle size is measured at room temperature after dispersing inorganic particles in an aqueous solvent and applying ultrasonic waves for 30 seconds using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device Microtrac. .
  • the aspect ratio of the inorganic particles (B1) having a shape other than a spherical shape is not particularly limited, but is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and further preferably 21 or more.
  • the upper limit of the aspect ratio is preferably as high as possible, and is not particularly limited. However, the preferred range is 3,000 or less, the more preferred range is 1,000 or less, and even more preferred is 500 or less. The higher the aspect ratio, the better the thermal conductivity and molding processability, and the easier joining of the metal member and the resin member becomes.
  • the inorganic fiber (B2) is a fibrous filler.
  • the thermal conductivity but also the strength of the resin member can be improved.
  • the number average fiber diameter of the inorganic fibers (B2) contained in the metal resin composite of the present invention is 1 to 50 ⁇ m, preferably 3 to 30 ⁇ m, more preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • the number average fiber length is preferably 6 mm or less, more preferably 4 mm or less, further preferably 3 mm or less, and particularly preferably 2 mm or less. If the number average fiber diameter is less than 1 ⁇ m, the strength improvement may be small, and if it exceeds 50 ⁇ m, the moldability may be reduced. Further, if the number average fiber length is more than 6 mm, the moldability may be deteriorated.
  • the number average fiber diameter and the number average fiber length are determined by measuring the fiber diameter and fiber length of 100 inorganic fibers by electron microscope observation and calculating the average value.
  • the thermal conductivity of the inorganic fiber (B2) alone used in the present invention is 1 W / (m ⁇ K) or more, preferably 5 W / (m ⁇ K) or more, more preferably 10 W / (m ⁇ K). Or more, more preferably 50 W / (m ⁇ K) or more, and particularly preferably 100 W / (m ⁇ K).
  • the upper limit of the thermal conductivity of the inorganic fiber (B2) alone is not particularly limited and is preferably as high as possible, but generally 3000 W / (m ⁇ K) or less, more preferably 2500 W / (m ⁇ K) or less. preferable.
  • the inorganic filler (B) of the present invention is not particularly limited as long as the above conditions are satisfied.
  • a metal compound, a conductive carbon compound, or the like is suitably used as the inorganic filler.
  • conductive carbon materials such as graphite, carbon fiber, graphene, etc., conductive metal powders obtained by atomizing various metals, conductive metal fibers obtained by processing various metals into fibers, soft Inorganic fillers such as various ferrites such as magnetic ferrite and metal oxides such as zinc oxide can be suitably used.
  • graphite and carbon fiber are preferable because they have high thermal conductivity, are relatively inexpensive, and have a low specific gravity. In addition, you may use together with the inorganic filler which has electrical insulation.
  • the electrical insulation means an electrical resistivity of 1 ⁇ ⁇ cm or more, preferably 10 ⁇ ⁇ cm or more, more preferably 10 5 ⁇ ⁇ cm or more, and further preferably 10 10 ⁇ ⁇ cm or more. Most preferably, it is 10 13 ⁇ ⁇ cm or more. There is no particular restriction on the upper limit of the electrical resistivity, generally less 10 18 ⁇ ⁇ cm. It is preferable that the electrical insulation of the molded body obtained from the heat conductive resin composition of the present invention is also in the above range.
  • inorganic fillers that exhibit electrical insulation include aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, beryllium oxide, copper oxide, cuprous oxide and other metal oxides, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, and the like.
  • the “surface direction thermal conductivity” refers to the thermal conductivity in the direction in which the molten resin flows during injection molding.
  • the thermal conductivity in the direction perpendicular to the resin flow direction is referred to as “thickness direction thermal conductivity”.
  • the thermal conductivity in the surface direction of the heat conductive resin composition of the present invention is 1 W / (m ⁇ K) or more, preferably 3 W / (m ⁇ K) or more, more preferably 5 W / (m ⁇ K). ) Or more, more preferably 10 W / (m ⁇ K) or more.
  • the upper limit is not particularly limited and is preferably as high as possible, but is generally 100 W / (m ⁇ K) or less.
  • the thermal conductivity in the thickness direction of the thermally conductive resin composition of the present invention is not particularly limited, and the higher the better. It is preferably 0.5 W / (m ⁇ K) or more, more preferably 0.8 W / (m ⁇ K) or more, further preferably 1 W / (m ⁇ K) or more, and particularly preferably 1. 2 W / (m ⁇ K) or more.
  • the content of the thermoplastic resin (A) in the thermally conductive resin composition of the present invention is preferably 20 to 95% by weight, more preferably 100% by weight when the entire thermally conductive resin composition is 100% by weight. 30 to 80% by weight, more preferably 40 to 75% by weight, and particularly preferably 40 to 70% by weight. If the content of the thermoplastic resin (A) is less than 20% by weight, it may be difficult to join the metal member. If it exceeds 95% by weight, the heat conductive resin composition itself does not exhibit excellent heat dissipation. There is a case.
  • the content of the inorganic filler (B) is preferably 5 to 80% by weight, more preferably 20 to 70% by weight, even more preferably, when the entire heat conductive resin composition is 100% by weight. It is 25 to 60% by weight, particularly preferably 30 to 60% by weight.
  • the specific gravity of the heat conductive resin composition of the present invention is preferably 1.2 to 2.1, more preferably 1.4 to 1.9, and further preferably 1.5 to 1.8. . When specific gravity is less than 1.2, heat conductivity may not fully be expressed and heat dissipation may become insufficient.
  • the fixed carbon amount is preferably 98% by mass or more, more preferably 98.5% by mass, and still more preferably 99% by mass or more. If the fixed carbon content of graphite is less than 98% by mass, the thermal conductivity may decrease. It is assumed that the amount of fixed carbon does not change before and after melt kneading and molding. The amount of fixed carbon can be measured according to JIS M8511.
  • the aspect ratio of graphite in the metal resin composite is preferably 21 or more.
  • the upper limit of the aspect ratio is preferably as high as possible, and is not particularly limited. However, the preferred range is 10,000 or less, the more preferred range is 5,000 or less, and even more preferred is 3,000 or less.
  • the aspect ratio can be calculated by measuring each length in the vertical and horizontal directions using an electron microscope or the like.
  • the volume average particle diameter of the inorganic particles (B1) before melt kneading is preferably as large as possible, preferably 10 to 700 ⁇ m, more preferably 20 to 650 ⁇ m, The thickness is preferably 40 to 500 ⁇ m, and particularly preferably 201 to 40 ⁇ m.
  • the volume average particle diameter of (B1) before melt-kneading is kept large, the thermal conductivity and molding processability are improved, and the metal member and the resin member are easily joined.
  • the graphite used as the inorganic particles (B1) in the present invention may be either natural graphite or artificial graphite, and may be used in combination, but natural graphite is preferred from the viewpoint that it can be obtained at low cost. Further, either ⁇ -graphite or ⁇ -graphite may be used, or these may be combined.
  • the particle size distribution of the inorganic particles (B1) is not particularly limited, but the ratio D 80 / D of the particle diameters D 20 and D 80 when the cumulative volume obtained by measuring the particle size distribution is 20% or 80%, respectively.
  • the ratio of 20 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 5.
  • the heat conductive resin composition of the present invention may contain other heat conductive fillers together with the inorganic filler (B).
  • the shape of the other thermally conductive filler is not particularly limited, and for example, a scale shape, a fiber shape, a flake shape, a plate shape, a spherical shape, a particle shape, a fine particle shape, a nanoparticle, an aggregated particle shape, a tube shape, a nanotube shape, Various shapes such as a wire shape, a rod shape, an indeterminate shape, a rugby ball shape, a hexahedron shape, a composite particle shape in which large particles and fine particles are combined, and a liquid are exemplified.
  • thermally conductive fillers include metal fillers such as aluminum and nickel, low melting point alloys having a liquidus temperature of 300 ° C. or higher and a solidus temperature of 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, aluminum oxalate, magnesium oxide, Metal oxide such as silicon oxide, beryllium oxide, copper oxide and cuprous oxide, metal nitride such as aluminum nitride and silicon nitride, metal carbide such as silicon carbide, metal carbonate such as magnesium carbonate, insulating carbon such as diamond Examples include materials, metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, alumina, boron nitride, glass fiber, carbon fiber, potassium titanate whisker, silicon nitride fiber, carbon nanotube, talc, and wollastonite.
  • the heat conductive filler may be a natural product or a synthesized one. In the case of a natural product, there are no particular limitations on the production area and the like, which can be selected as appropriate
  • the amount of other thermally conductive filler added is not particularly limited, but the thermal conductivity can be improved as the amount added is increased.
  • a known filler can be blended in the resin composition of the present invention depending on the purpose.
  • fillers other than the thermally conductive filler include diatomaceous earth powder, basic magnesium silicate, calcined clay, fine powder silica, quartz powder, crystalline silica, kaolin, antimony trioxide, fine powder mica, molybdenum disulfide, rock Examples thereof include inorganic fibers such as wool, ceramic fibers, and asbestos, and glass fillers such as glass fibers, glass powder, glass cloth, and fused silica.
  • organic fillers such as paper, pulp, wood, polyamide fiber, aramid fiber, boron fiber and other synthetic fibers, polyolefin powder and the like can be used in combination.
  • the filler used in the present invention is surface-treated with various surface treatment agents such as a silane treatment agent, stearic acid, and an acrylic monomer in order to increase the adhesiveness at the interface between the resin and the filler or to facilitate workability. It may be.
  • various surface treatment agents such as a silane treatment agent, stearic acid, and an acrylic monomer
  • the surface treatment agent is not particularly limited, and conventionally known ones such as a silane coupling agent and a titanate coupling agent can be used. Among them, an epoxy group-containing silane coupling agent such as epoxy silane, an amino group-containing silane coupling agent such as aminosilane, polyoxyethylene silane, and the like are preferable because they hardly reduce the physical properties of the resin.
  • the surface treatment method for the filler is not particularly limited, and a normal treatment method can be used.
  • the thermally conductive resin composition of the present invention includes epoxy resin, polyolefin resin, bismaleimide resin, polyimide resin, polyether resin, phenol resin, silicone resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyester resin, fluorine resin, acrylic resin, It may be alloyed with any known resin such as melamine resin, urea resin, urethane resin.
  • any other components depending on the purpose for example, reinforcing agent, heat stabilizer, antioxidant, ultraviolet absorber, aging Inhibitors, thickeners, mold release agents, plasticizers, coupling agents, flame retardants, flame retardants, antibacterial agents, colorants, and other auxiliaries can be added within a range that does not lose the effect of the present invention. it can.
  • the amount of these additives used is preferably in the range of 0 to 20 parts by weight in total with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin (A).
  • heat stabilizer examples include phosphites, hindered phenols, thioethers and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
  • antioxidants examples include phosphites, hindered amines, hydroquinones, hindered phenols, sulfur-containing compounds and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
  • ultraviolet absorber examples include benzophenones, benzotriazoles, salicylic acid esters, metal complex salts and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
  • flame retardant examples include organic flame retardants, inorganic flame retardants, and reactive flame retardants. These can be used alone or in combination of two or more.
  • Organic flame retardants include brominated epoxy compounds, brominated alkyltriazine compounds, brominated bisphenol epoxy resins, brominated bisphenol phenoxy resins, brominated bisphenol polycarbonate resins, brominated polystyrene resins, brominated crosslinked polystyrene resins Halogenated flame retardants such as brominated bisphenol cyanurate resin, brominated polyphenylene ether, brominated bismaleimide, decabromodiphenyl oxide, tetrabromobisphenol A and oligomers thereof; trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, Tripentyl phosphate, toxyl phosphate, tricyclohexyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate Phosphate, trixylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, dicresyl
  • inorganic flame retardant examples include aluminum hydroxide, antimony oxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zirconium series, molybdenum series, zinc stannate, guanidine salt, silicone series, and phosphazene series. These can be used alone or in combination of two or more.
  • Reactive flame retardants include tetrabromobisphenol A, dibromophenol glycidyl ether, brominated aromatic triazine, tribromophenol, tetrabromophthalate, tetrachlorophthalic anhydride, dibromoneopentyl glycol, poly (pentabromobenzyl polyacrylate) , Chlorendic acid (hett acid), chlorendic anhydride (hett acid anhydride), brominated phenol glycidyl ether, dibromocresyl glycidyl ether, the following general formula (3) (wherein n is an integer of 2 to 20) And organic phosphorus flame retardants represented. These can be used alone or in combination of two or more.
  • composition of this invention when making the composition of this invention contain a flame retardant, it is preferable to mix
  • a flame retardant adjuvant antimony trioxide, antimony tetroxide, antimony pentoxide, sodium antimonate, antimony tartrate and other antimony compounds, zinc borate, barium metaborate, hydrated alumina, zirconium oxide, Examples thereof include ammonium polyphosphate, tin oxide, and iron oxide. These can be used alone or in combination of two or more.
  • a silicone oil can be mix
  • anti-aging agent examples include naphthylamine compounds, diphenylamine compounds, p-phenylenediamine compounds, quinoline compounds, hydroquinone derivative compounds, monophenol compounds, bisphenol compounds, trisphenol compounds, polyphenol compounds.
  • plasticizer examples include phthalates such as dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, diisobutyl phthalate, dioctyl phthalate, butyl octyl phthalate, di- (2-ethylhexyl) phthalate, diisooctyl phthalate, and diisodecyl phthalate; dimethyl adipate , Diisobutyl adipate, di- (2-ethylhexyl) adipate, diisooctyl adipate, diisodecyl adipate, octyl decyl adipate, di- (2-ethylhexyl) azelate, diisooctyl azelate, diisobutyl azelate, dibutyl sebacate, di- Fatty acid esters such as (2-ethylhexyl) se,
  • antibacterial agent examples include zeolite antibacterial agents such as silver zeolite and silver-zinc zeolite, silica gel antibacterial agents such as complexed silver-silica gel, glass antibacterial agents, calcium phosphate antibacterial agents, and zirconium phosphate antibacterial agents.
  • Silicate antibacterial agents such as silver-magnesium aluminate, titanium oxide antibacterial agents, ceramic antibacterial agents, whisker antibacterial agents, and other inorganic antibacterial agents; formaldehyde release agents, halogenated aromatic compounds, road Organic antibacterial agents such as propargyl derivatives, thiocyanato compounds, isothiazolinone derivatives, trihalomethylthio compounds, quaternary ammonium salts, biguanide compounds, aldehydes, phenols, pyridine oxide, carbanilide, diphenyl ether, carboxylic acid, organometallic compounds; inorganic and organic Hybrid antibacterial agent; natural Bacteria, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
  • colorant examples include organic dyes, inorganic pigments, and organic pigments. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the method for producing the thermoplastic resin composition of the present invention is not particularly limited. For example, it can be produced by drying the above-described components, additives and the like and then melt-kneading them in a melt-kneader such as a single-screw or twin-screw extruder.
  • the kneading temperature is selected according to the type of the thermoplastic resin (A).
  • a compounding component is a liquid, it can also manufacture by adding to a melt-kneader on the way using a liquid supply pump etc.
  • the metal resin composite of the present invention may further include a member formed of ceramics or a member formed of a resin or resin composition having an insulating property in order to impart insulating properties. In terms of being able to impart insulating properties at low cost, it is preferable to make a composite with a member formed from a resin or resin composition having insulating properties.
  • the method of compounding is not particularly limited, but it is a method by integral molding such as insert molding or two-color molding, or by separately producing only an insulating member, followed by adhesive, vibration welding, ultrasonic welding, heat fusion, etc.
  • integral molding such as insert molding or two-color molding
  • separately producing only an insulating member followed by adhesive, vibration welding, ultrasonic welding, heat fusion, etc.
  • the method of compounding is mentioned.
  • the shape of the metal resin composite of the present invention is not particularly limited, but it is preferable to design a heat sink shape having fins described below from the viewpoint of more efficient heat dissipation.
  • a typical form of the heat sink is shown in FIGS. 1 is a perspective view, and FIG. 2 is a cross-sectional view.
  • the fins 4 of the heat sink are composed of a plurality of plate-like members arranged in parallel to each other, and each extends vertically from the lower surface of the base 3 of the heat sink.
  • the heat of the LED module which is a heating element, can be efficiently transmitted to the fin portion, and the heat dissipation can be improved.
  • the resin flows into the mold cavity from the gate (inlet) narrower than the thickness of the heat sink, that is, the thickness of the gate mark (reference numeral 5 in FIG.
  • the heat sink thickness ratio (heat sink thickness / gate trace thickness ratio) is preferably designed to be 2 or more, more preferably 3 or more, and even more preferably 5 or more.
  • the inorganic filler (B) can be oriented in the thickness direction of the molded body, and the heat conductivity in the heat sink thickness direction can be more efficiently increased. It is done.
  • This product design is not limited to the shape of the heat sink and can be applied to all shapes regardless of the presence or absence of fins.
  • the thickness of the gate trace includes the diameter of the gate trace.
  • the thickness of the heat sink indicates a thickness other than the fin portion and is not particularly limited, but is preferably the thickness of the base portion of the heat sink.
  • the type of the gate is not particularly limited, and examples thereof include a direct gate, a side gate, a pinpoint gate, a film gate, a disk gate, a ring gate, a fan gate, a tab gate, a submarine gate, and a hot runner gate.
  • a direct gate is preferable from the viewpoint that the molten resin is easy to flow into the mold in a state where it is hard to solidify as much as possible.
  • the installation location of the gate mark is not particularly limited, but the installation location as shown in FIG. 3 is preferable from the viewpoint that the metal member and the resin member can be more easily joined.
  • the direction of unevenness (-z direction) formed on the metal surface and the inflow direction (-z direction) of the molten resin are the same direction, and at the same time the molten resin flows into the mold and can collide with the metal surface. It is preferable to install in. By doing so, before the molten resin is solidified, it can flow densely into the fine irregularities on the metal surface, and further, excellent bonding can be expressed by the anchor effect.
  • the number of gate marks is not particularly limited, but two or more are preferable from the viewpoint of heat dissipation and moldability.
  • the number of gate marks is two or more, the thermal conductivity in the thickness direction of the weld portion generated when the resin is filled can be increased, and the heat of the heating element can be efficiently transmitted to the fins.
  • two or more gate traces are installed, it is preferable to install them as symmetrically as possible with respect to the heat sink from the viewpoint of formability.
  • the metal resin composite of the present invention is formed by contact-bonding a member made of a heat conductive resin composition and a member made of a surface-treated metal.
  • positioning location of the metal member in the metal resin composite of this invention is not specifically limited, After diffusing the heat
  • the installation location of the heating element is not particularly limited, it is preferably installed on the surface of the metal member for the above reason.
  • the shape of the metal resin composite of the present invention is not particularly limited, but may be the shape of a heat sink having fins. In this case, it is preferable to install the fins on the metal member.
  • the metal resin composite of the present invention is suitable for a heat radiating case, a heat radiating chassis, and a heat sink because of its excellent heat radiating property, molding processability and low specific gravity.
  • the metal resin composite of the present invention can be used with, for example, a heating element installed on the outer surface thereof or a heating element accommodated in the inside thereof.
  • the heating element may be a thing that is exothermic per se or a substance that generates heat when heated from the outside.
  • Typical heating elements are exothermic parts or equipment (devices), for example, electronic parts such as LD (laser diode) and IC (integrated circuit), electronic equipment using computers such as personal computers, word processors and video games.
  • Engine control unit (ECU) which is a computer that determines fuel injection amount and ignition timing based on information such as air intake amount and throttle opening to automobile engine, LED lamp lighting, inverter, heat sink of automobile lamp , Housings, coils, bobbins, connectors, bus bars, power steering, in-vehicle CCD cameras, etc.
  • the heat dissipation chassis is used as a key chassis or sub-chassis to release heat from the heating element.
  • a typical example of the heating element is a heat-generating component that itself is a heating element, and specific examples thereof include electronic components such as LDs and ICs in electronic and electrical products such as mobile phones and TVs. .
  • electronic components such as LDs and ICs in electronic and electrical products such as mobile phones and TVs.
  • the heat dissipation chassis is also suitably used as an LED (light emitting diode) lighting package. It is suitably used as a heat sink, a socket and the like for cooling the LED module, and is particularly suitable for an automotive LED lamp heat sink.
  • Automotive LED lamp heat sinks are all applicable as long as they have a base and fins.
  • the LED lamps for automobiles are roughly classified into interior lamps and exterior lamps.
  • interior lamps include room lamps, map lamps, and exterior lamps such as rear lamps, front lamps, and head lamps.
  • rear lamps include tail lamps, stop lamps, rear turn signal lamps, rear fog lamps, high-mount stop lamps, back lamps, license plate lamps, etc.
  • Front lamps include front fog lamps, front turn signal lamps, etc. , Front positioning lamps, side turn signal lamps, day lamps, fashion lamps and the like.
  • a high-intensity LED module is used, and a rear lamp, a front lamp, and a head lamp are preferable from the viewpoint of heat dissipation, and preferably a tail lamp, a stop lamp, a fog lamp, a positioning lamp, a turn signal. Lamps, day lamps, and head lamps.
  • the power consumption per LED of an automobile LED lamp varies depending on the application, and a plurality of LED modules may be used.
  • an LED module of 0.1 to 15 W is used for a rear lamp or a front lamp, preferably 0.1 to 10 W, more preferably 0.1 to 8 W, still more preferably 0.1 to 5 W, particularly preferably. Is 0.1 to 3 W.
  • an LED module of 1 W or more is used for the headlamp, preferably 5 to 40 W, more preferably 10 to 30 W, still more preferably 10 to 25 W, and particularly preferably 10 to 20 W.
  • the size of the LED lamp heat sink for automobiles is not particularly limited, but the power consumption of the LED differs depending on the type of lamp application to be used, and the size of the heat sink required for heat dissipation varies.
  • the length of the longest side in the rear lamp heat sink is generally 100 mm or less, preferably 70 mm or less, more preferably 50 mm or less, and even more preferably 40 mm or less.
  • the length of the longest side in the front lamp heat sink is generally 200 mm or less, preferably 120 mm or less, more preferably 80 mm or less, and even more preferably 50 mm or less.
  • the length of the longest side in the headlamp heat sink is generally 300 mm or less, preferably 200 mm or less, more preferably 100 mm or less, and even more preferably 80 mm or less.
  • thermoplastic resin composition of the present invention having excellent moldability is suitable, and a rear lamp application having a small heat sink size is suitable.
  • the thickness of the base portion of the heat sink is not particularly limited, but is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less, still more preferably 3 mm or less, and particularly preferably 2 mm or less. If the thickness of the base part exceeds 10 mm, the heat of the LED module may not be efficiently transmitted to the fins of the heat sink.
  • the height of the fin portion of the heat sink is not particularly limited, but is preferably as high as possible from the viewpoint of improving heat dissipation.
  • the thermal conductivity in the plane direction of the fin portion is preferably higher than the thermal conductivity in the plane direction of the base portion, and as a shape for implementing this, the thickness ratio of the fin portion of the heat sink to the thickness of the base portion of the heat sink Is preferably 1 or less.
  • the thickness ratio is calculated by adopting the thickness of the root portion of the fin.
  • the metal resin composite of the present invention can be obtained by installing a member made of surface-treated metal in a mold and injection-molding a thermally conductive resin composition in the mold.
  • a member made of surface-treated metal in a mold
  • injection-molding a thermally conductive resin composition in the mold.
  • the metal member installed in the mold is heated in advance so as to be the same temperature as the mold temperature. Furthermore, it is better that the time from when the metal member is installed in the mold until the molten resin flows into the mold is longer, preferably +5 seconds or more, more preferably +10 seconds or more, more preferably +20 after the metal installation. More than a second. Molding under the above conditions improves the fluidity of the molten resin and slows the solidification of the resin in the mold, making it easier for the resin to flow into fine holes on the metal surface, making it easier to join become.
  • the metal member and the resin member of the metal resin composite of the present invention are bonded, in order to fix the metal more firmly, it is used in combination with a fixing method such as vibration welding, ultrasonic welding, thermal fusion or the like. Also good.
  • the frequency of vibration welding is preferably about 100 to 300 Hz, and the frequency of ultrasonic welding is preferably 10 to 50 kHz.
  • the total number of vibrations is preferably 300 to 10,000 times for vibration welding, and preferably 10,000 to 150,000 times for ultrasonic vibration.
  • the metal resin composite of the present invention is excellent in emissivity.
  • the emissivity as used in the present invention is obtained by measuring the emissivity of a molded product using an emissivity measuring device, preferably 0.65 or more, more preferably 0.75 or more, and still more preferably 0.8 or more. is there.
  • PET polyethylene terephthalate
  • an antioxidant Irganox 1010 manufactured by Ciba Specialty Chemicals
  • 30 parts by weight of polyether which is bisol 18EN described below After holding at 270 ° C. for 2 hours, the pressure was reduced with a vacuum pump, and after 1 torr and holding for 3 hours, the polyester-polyether copolymer was obtained.
  • the number average molecular weight of the obtained polyester-polyether copolymer was 25,400.
  • the bisol 18EN has a number average (m + n) of 18 in the structure of the general formula (2).
  • etching solution A aqueous solution
  • etching solution B aqueous solution
  • Etching A solution (temperature 20 ° C.): Hydrogen peroxide 26g / L Sulfuric acid 90g / L Etching solution B (temperature 25 ° C.): Hydrogen peroxide 80g / L Sulfuric acid 90g / L Benzotriazole 5g / L Sodium chloride 0.2g / L ⁇ Process 2> Surface treatment of metal parts was performed by the technique of “AMALPHA” manufactured by MEC. In the treatment method, first, after degreasing treatment, a surface is roughened by sequentially immersing in a commercially available alkaline aqueous solution and acidic aqueous solution.
  • the surface treatment was performed by removing the metal oxide deposited on the metal surface (the concave portion of the rough surface of the metal surface has a number average inner diameter of 3 ⁇ m).
  • a surface treatment for forming a film of a triazine dithiol derivative described in JP-B-5-51671 on the surface of a metal part by electrodeposition was performed.
  • Extrusion kneading temperature The heat conductive resin composition was prepared by extrusion melt kneading, and the temperature at that time was different depending on the thermoplastic resin (A), and extrusion melt kneading was performed at the extrusion barrel temperature shown in Table 1.
  • Molding conditions The molding processing temperature of the molded body used for evaluation varied depending on the thermoplastic resin (A) used, and injection molding was performed at the molding processing temperature shown in Table 1. Moreover, it shape
  • Bondability evaluation Metal plates with surface treatments 1 to 3 are installed in the mold, and the metal resin composite (direct gate) shown in FIG. 3 is used by using an injection molding machine [Toyo Machine Metal Co., Ltd., Si-30IV]. The gate diameter was 3 mm). The joint surface between the metal and the resin of the obtained composite was peeled off, and the bondability was evaluated as follows according to the state of the fracture surface. ⁇ : A tool is required to peel off, and resin remains on the metal side. ⁇ : Peel off by hand after removal, but there is a sense of resistance, and the resin remains on the metal side. X: After taking out, it peels off by hand and resin does not remain on the metal side. Or peel without touching.
  • volume average particle diameter of graphite Using a microtrack particle size distribution measuring apparatus (MICROTRAC MT3300EXII manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), graphite particles were put into an aqueous solvent, and then ultrasonic vibration was performed for 60 seconds, followed by measurement. Regarding the volume average particle diameter of the graphite particles after the molding process, treatment 2 was performed on the metal plate, and only the resin part of the metal resin composite obtained by the bondability evaluation was taken out and baked at 620 ° C. for 1 hour, and then the resin Only the graphite particles contained therein were taken out and measured.
  • MICROTRAC MT3300EXII manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • Graphite aspect ratio Using a scanning electron microscope (SEM) (JSM-6060LA manufactured by JEOL Ltd.), calculation was performed using the average values of the longest diameter and the shortest diameter of 100 graphite particles. About the aspect-ratio of the graphite particle after a shaping
  • SEM scanning electron microscope
  • Number average molecular weight A part of the resin part of the metal resin composite obtained by performing treatment 2 on the metal plate and evaluating the bondability is 0.25 weight in a 3: 8 mixed solvent of p-chlorophenol (manufactured by Tokyo Chemical Industry) and toluene. After dissolving to a concentration of%, only the thermoplastic resin was extracted to prepare a sample. The standard material was polystyrene, and a similar sample solution was prepared. The measurement was performed using a high temperature GPC (350 HT-GPC System manufactured by Viscotek) under conditions of a column temperature of 80 ° C. and a flow rate of 1.00 mL / min. A differential refractometer (RI) was used as a detector.
  • RI differential refractometer
  • Thermal conductivity Using the pellets of the obtained heat conductive resin composition, a molded body of ⁇ 26 mm ⁇ 1 mm thickness was produced with an injection molding machine [Toyo Machine Metal Co., Ltd., Si-15IV], and conformed to ASTM E1461 standard Then, the thermal conductivity in the plane direction and the thickness direction in the room temperature atmosphere was measured with a laser flash method thermal conductivity measuring device (LFA447 manufactured by NETZSCH).
  • Formability Using the injection molding machine [Toyo Machine Metal Co., Ltd., Si-30IV], the pellets of the obtained heat conductive resin composition were combined with the thermoplastic resin, and the molding temperature and mold temperature shown in Table 1 were used. Measure the flow length of the molten resin in a molded product that is filled with a resin in a spiral shape from the center at an injection pressure of 150 MPa, an injection speed of 150 mm / s, and a moldability as follows. It was judged. ⁇ : Flow length is 120 mm or more, ⁇ : Flow length is 80 to 120 mm, X: Flow length is less than 80 mm.
  • Combustion quality This was performed in accordance with the rules of the UL94 standard shown below.
  • the upper end of the test piece is clamped to fix the test piece vertically, a predetermined flame is applied to the lower end for 10 seconds, and the burning time (first time) of the test piece is measured.
  • flame is again applied to the lower end, and the burning time (second time) of the test piece is measured.
  • the same measurement is repeated for five pieces, and a total of 10 data items are obtained, including five pieces of data for the first burning time and five pieces of data for the second burning time.
  • the total of 10 data is T, and the maximum value of 10 data is M.
  • T is 50 seconds or less, M is 10 seconds or less and does not burn up to the clamp, and if the flamed melt falls and does not ignite cotton 12 inches below, it is equivalent to V-0, T is 250 seconds or less If M is 30 seconds or less and the other conditions satisfy the same conditions as V-0, the result is equivalent to V-1.
  • HB heat conductive resin composition which does not contain a flame retardant
  • Heat dissipation of metal resin composite An aluminum alloy plate (20 mm ⁇ 20 mm, thickness 1 mm) is placed in the mold using an injection molding machine [Toyo Machine Metal Co., Ltd., Si-100IV] from the pellets of the obtained heat conductive resin composition. Then, the heat sinks shown in FIGS. 4 to 6 were produced. (The aluminum alloy plate was installed in the recess of the upper surface portion of the heat sink shown in FIG. 4). A heating element of 5 mm ⁇ 5 mm ⁇ thickness 2 mm was installed in the center of the aluminum alloy plate. The heat sink was fixed with its fins facing down, and 10 W was applied to the heating element in an atmosphere at 20 ° C. After standing for 2 hours, the temperature of the heating element was measured.
  • thermoplastic resin is dried for 4 hours using a hot air dryer [drying temperature: (A-1) to (A-4), (A-6) is 140 ° C., (A-5) is 120 ° C.]
  • A-1 to (A-4), (A-6) is 140 ° C.
  • A-5) is 120 ° C.
  • What mixed each component of Table 2 so that it might become a weight ratio shown in Table 2 was prepared.
  • 0.3 parts by weight of a phenol-based stabilizer (AO-60 manufactured by ADEKA Corporation) and a phosphorus-based antioxidant (Adeka Stab PEP-36 manufactured by ADEKA Corporation) were added with respect to 100 parts by weight of the resin composition. .
  • Example 12 Using the resin composition pellets obtained in Example 4, heat sinks shown in FIGS. 4 to 6 were produced. An aluminum alloy plate subjected to surface treatment 2 was used. Using the obtained composite, bondability and heat dissipation evaluation were performed, and the results are shown in Table 3.
  • Example 4 The same procedure as in Example 12 was performed except that the aluminum alloy plate was changed to one that was not subjected to surface treatment. The resulting composite was evaluated for bondability and heat dissipation, and the results are shown in Table 3.
  • Comparative Example 4 was the same as Comparative Example 4 except that the rib 9 of the composite obtained in Comparative Example 4 was ultrasonically welded and the metal plate was fixed. The resulting composite was evaluated for bondability and heat dissipation, and the results are shown in Table 3.
  • Example 12 and Comparative Example 4 by using a metal plate that has been subjected to a metal surface treatment, the interface between the metal and the resin is brought into close contact, and the heat of the heating element is diffused with the metal. It can be said that heat is well transferred to the resin part.
  • Comparative Example 5 even when the metal plate was fixed in Comparative Example 5, a result almost the same as that of Comparative Example 4 was obtained, so it can be said that it is important to closely contact the interface between the metal member and the resin member.
  • the metal resin composite of the present invention can be integrally formed by injection molding, can reduce the number of steps compared to conventional methods, and does not require a material for reducing the interface resistance between the metal and the resin. And it can be manufactured at low cost. Furthermore, it has excellent thermal conductivity, molding processability, and low specific gravity, so it can be used as a substitute for metals with high thermal conductivity, and it is lightweight and highly flexible in shape. It can be applied to various uses including use.

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Abstract

熱伝導性樹脂組成物と表面処理を施した金属を射出成形により一体成形させることで金属と樹脂の界面を密着させ、放熱性及び成形加工性に優れ、軽量で、容易に製造可能な金属樹脂複合体を提供する。熱伝導性樹脂組成物よりなる部材と表面処理した金属よりなる部材とが、前記熱熱伝導性樹脂組成物の射出成形によって接触接合されている金属樹脂複合体であって、前記熱伝導性樹脂組成物が熱可塑性樹脂(A)と無機充填材(B)を含有し、面方向の熱伝導率が1W/(m・K)以上のものであり、さらに前記無機充填材(B)が以下の(B1)および(B2)よりなる群から選択される少なくとも1種である金属樹脂複合体。(B1)熱伝導率が2W/(m・K)以上で、体積平均粒子径が1~700μmである無機粒子。(B2)熱伝導率が1W/(m・K)以上で、数平均繊維径1~50μm、数平均繊維長6mm以下である無機繊維。

Description

金属樹脂複合体
 本発明は、熱伝導性樹脂組成物と金属の表面処理を施した金属を射出成形により一体成形した金属樹脂複合体に関するものである。さらに詳しくは、優れた放熱性及び成形加工性を有し、金属に比べて軽量可能な金属樹脂複合体に関するものである。
 電気・電子機器の小型化、高集積化に伴い、実装部品の発熱や使用環境の高温化が顕著となり、構成部材の放熱性向上に対する要求が高くなっている。特に自動車部材やハイパワーLEDの放熱部材には現在熱伝導率の高い金属やセラミックスが用いられているが、軽量化、加工性や形状の自由度を高めるために、高い熱伝導性、及び成形加工性を有した熱伝導性樹脂材料が求められている。また、熱伝導性樹脂材料の高熱伝導化には限界があり、金属に比べて放熱性が劣る場合があり、放熱性を高める技術が求められている。
 放熱性を高める方法として、樹脂と金属を一体化させる方法が知られている。特許文献1には、熱可塑性樹脂組成物と特定の薬液処理によって金属の表面処理を施した金属とを接合し、放熱性の向上について開示されている。また、特許文献2、3には、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物と金属との良好な接合性について記載されている。しかし、いずれも樹脂組成物の熱伝導性については、まったく述べられていない。特許文献4には、熱伝導性を有する液晶ポリエステル樹脂組成物と金属との複合体について記載されている。しかし、これは表面処理を施していない金属との複合体であり、金属と樹脂との接合挙動については記載されていない。
 一般的に、樹脂は成形時に熱収縮するため、表面処理していない金属と樹脂を複合させる際、金属と樹脂の接合面には空間が生じる。その空間が熱抵抗となり、伝熱が不十分となるため改良の余地があった。また、熱伝導性樹脂組成物は高い熱伝導性を有しており、溶融樹脂が金型内に流入する際、固化速度が速いため、表面処理によって生じた金属表面の凹凸部に樹脂が流入しにくく、接合強度は不十分になるという問題があった。そのため、金属と熱伝導性樹脂組成物を一体化させる場合、金属と樹脂の界面に熱抵抗を低減させる別の材料を用いる必要があり、これら材料は一般的に高価な材料であるため、コストが高くなる問題があった。また、事前に樹脂の成形体を作製した後、金属部材と樹脂部材を接着剤、熱溶着や振動溶着等によって固定する必要があった。そのため、これらの工程をなくし、射出成形のみで金属と熱伝導性樹脂組成物の界面を密着させ、且つ接合可能な方法が求められていた。
特開2014-139003号公報 特開2010-070712号公報 特開2010-284899号公報 特開2014-024959号公報
 本発明の目的は、熱伝導性樹脂組成物と表面処理を施した金属を射出成形により一体成形させることで金属と樹脂の界面を密着させた、容易に製造可能な金属樹脂複合体に関するものである。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、熱可塑性樹脂と特定の形状を有する無機充填材とを含有する熱伝導性樹脂組成物と表面処理を施した金属を射出成形によって一体成形することで、樹脂と金属の界面を接合させることができる。さらには、金属と樹脂の界面に熱低減材料の設置や金属固定を要する工程を行う必要がなく、優れた放熱性を有する金属樹脂複合体を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、下記1)~25)である。
1)熱伝導性樹脂組成物よりなる部材と表面処理した金属よりなる部材とが、前記熱熱伝導性樹脂組成物の射出成形によって接触接合されている金属樹脂複合体であって、
前記熱伝導性樹脂組成物が熱可塑性樹脂(A)と無機充填材(B)を含有し、面方向の熱伝導率が1W/(m・K)以上のものであり、
さらに前記無機充填材(B)が以下の(B1)および(B2)よりなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、金属樹脂複合体。
(B1)熱伝導率が2W/(m・K)以上で、体積平均粒子径が1~700μmである無機粒子。
(B2)熱伝導率が1W/(m・K)以上で、数平均繊維径1~50μm、数平均繊維長6mm以下である無機繊維。
2)前記無機充填材(B)がタルク、六方晶窒化ホウ素、黒鉛、酸化マグネシウム、及び炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種である、1)に記載の金属樹脂複合体。
3)前記熱伝導性樹脂組成物が、熱可塑性樹脂(A)20~95重量%、及び無機充填材(B)5~80重量%を少なくとも含有し、比重が1.2~2.1であることを特徴とする、1)または2)に記載の金属樹脂複合体。
4)前記金属樹脂複合体に含まれる無機粒子(B1)が、鱗片状、または球状であることを特徴とする1)~3)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
5)前記金属樹脂複合体に含まれる無機粒子(B1)が、固定炭素量が98質量%以上であり、球状黒鉛か、またはアスペクト比が21以上である鱗片状黒鉛であることを特徴とする、1)~4)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
6)前記黒鉛が、天然黒鉛であることを特徴とする2)に記載の金属樹脂複合体。
7)前記熱可塑性樹脂(A)が、非晶性または結晶性ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、液晶性ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂の何れか1種類以上であることを特徴とする、1)~6)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
8)前記ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエステル-ポリエーテル共重合体、の何れか1種以上であることを特徴とする、7)に記載の金属樹脂複合体。
9)前記ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエステル-ポリエーテル共重合体の数平均分子量が12,000~70,000であることを特徴とする、8)に記載の金属樹脂複合体。
10)前記ポリエステル-ポリエーテル共重合体が、芳香族ポリエステル単位95~45重量%と変性ポリエーテル単位5~55重量%からなる、8)又は9)の何れかに金属樹脂複合体。
11)前記変性ポリエーテル単位が、下記一般式(1)で表される変性ポリエーテル単位である、10)に記載の金属樹脂複合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 
(式中、-A-は、-O-、-S-、-SO-、-SO-、-CO-、炭素数1~20のアルキレン基、または炭素数6~20のアルキリデン基であり、R、R、R、R、R、R、R7、およびRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1~5の1価の炭化水素基であり、R、およびR10は、それぞれ独立して、炭素数1~5の2価の炭化水素基である。mおよびnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、それぞれ独立して、1以上の整数である。m+nの数平均は2~50である)
12)前記芳香族ポリエステル単位が、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート単位、及びポリプロピレンテレフタレート単位からなる群から選ばれる1種以上である、10)又は11)に記載の金属樹脂複合体。
13)前記ポリアミド系樹脂が、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,6、又はナイロン12であることを特徴とする、7)に記載の金属樹脂複合体。
14)前記熱伝導性樹脂組成物の厚み方向の熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であることを特徴とする、1)~13)の何れかに金属樹脂複合体。
15)前記金属の表面処理が、金属表面に粗面を形成する処理、又は金属表面に化学物質を固着させる処理であることを特徴とする、1)~14)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
16)前記金属が、アルミニウム、銅、マグネシウム及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属であることを特徴とする、1)~15)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
17)絶縁性を有する樹脂又は樹脂組成物から形成された部材をさらに含むことを特徴とする、1)~16)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
18)前記金属樹脂複合体がゲート痕および基盤部を有するものであって、前記ゲート痕の厚みに対して、前記基盤部の厚み比が2以上であることを特徴とする、1)~17)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
19)前記ゲート痕が、2つ以上であることを特徴とする、18)に記載の金属樹脂複合体。
20)前記金属樹脂複合体が、発熱体を冷却するための複合体であり、該発熱体は前記金属部材側に設置することを特徴とする、1)~19)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
21)前記金属樹脂複合体は、フィンを含むヒートシンク形状であることを特徴とする、1)~20)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
22)前記金属樹脂複合体が、LEDモジュールを冷却するためのヒートシンクであることを特徴とする、1)~21)の何れかに記載の金属樹脂複合体。
23)前記ヒートシンクが、自動車用LEDランプヒートシンクであることを特徴とする、22)に記載の金属樹脂複合体。
24)1)~23)のいずれか1項に記載の金属樹脂複合体を製造する方法であって、
 前記表面処理した金属よりなる部材の存在下、前記熱伝導性樹脂組成物を射出成形することで、前記熱伝導性樹脂組成物よりなる部材と前記表面処理した金属よりなる部材とを接触接合する工程を含む、方法。
25)前記熱伝導性樹脂組成物を溶融混練により製造する工程をさらに含み、
 当該溶融混練前の無機粒子(B1)の体積平均粒子径が10~700μmであることを特徴とする、24)に記載の方法。
 本発明の金属樹脂複合体は、熱可塑性樹脂と特定の形状を有する無機充填材を含有する熱伝導性樹脂組成物と表面処理した金属を射出成形によって一体成形することで、樹脂と金属の界面を接合させ、優れた放熱性及び成形加工性を有し、軽量であり、且つ容易に安価で製造できる。
本発明の金属樹脂複合体の代表的な形態の斜視図 本発明の金属樹脂複合体の代表的な形態の断面図 本発明の金属樹脂複合体の他の代表的な形態の斜視図 本発明の金属樹脂複合体の他の代表的な形態の斜視図 本発明の金属樹脂複合体の他の代表的な形態の断面図 本発明の金属樹脂複合体の他の代表的な形態の上面図
 本発明における金属表面処理とは、金属表面に粗面(微細な凹凸を有する面)を形成する処理、金属表面に化学物質を固着させる処理、金属表面に酸化皮膜を形成する処理等が挙げられ、複数の処理技術を併用してもよい。例えば、酸・アルカリ水溶液、特殊薬液や物理的研磨による微細粗化、陽極酸化、金属酸化物や有機化合物による皮膜の形成等が挙げられる。これら処理方法の中で、より強固に接合させやすいという観点より、金属表面の接合予定面に化学エッチングを施すことによって粗面を形成する処理、金属表面に化合物を固着させる処理が好ましい。前者は、粗面化工程において金属表面に形成された微細凹凸に、射出成形により熱伝導性樹脂組成物を流入させ、固化させることで、アンカー効果によって両部材を接合させる方法である。後者は、金属表面に固着させた化合物と熱可塑性樹脂との化学結合によって両部材を接合させる方法である。また、機械研磨やレーザーアブレーション等の物理的研磨方法により粗面を形成する処理も好ましく適用できる。
 金属表面の粗面の凹部は、電子顕微鏡観察での測定で、数平均内径10μm以下であり、好ましくは5μm以下であり、より好ましくは3μm以下である。下限値については、特に限定されないが、好ましくは1nm以上であり、より好ましくは10nm以上である。粗面の金属表面粗さをかかる範囲にすることで、金属部材における接合予定面に十分な凹凸を付与でき、後述する一体化工程において射出された溶融状態の熱伝導性樹脂組成物が該凹凸に入り込み、樹脂部材と金属部材との接合強度が高まる。凹部の数平均内径が10μm超では、アンカー効果が発現できず、十分に接合できない場合がある。また、1nm未満では、溶融した熱伝導性樹脂組成物が流入できず、接合できない場合がある。
 前記粗面の金属表面粗さは、金属表面処理条件(処理時間、処理液の種類、処理液の濃度、処理温度等)を調整することで容易に所望の範囲に調整することができる。特に、処理液の種類によっては、粗面の表面上の水酸基量を増やすことができるため、樹脂部材と金属部材との接合強度の化学結合による向上も期待できる。
 化学エッチングとしては、接合予定面に粗面を形成できる技術であれば特に限定されず、従来公知の方法を使用できる。処理液の例として、過酸化水素、硫酸、硝酸、塩酸、ベンゾトリアゾール、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、水溶性アミン化合物を含む水溶液が挙げられる。水溶性アミン化合物としては、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、エタノールアミン、アリルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、アニリン、その他のアミン類が挙げられる。これら処理液に金属部材を浸漬することにより、化学エッチングによる表面処理を行う。
 陽極酸化皮膜とは、金属部材を陽極として電解質溶液中で通電した際に、金属表面に生じる酸化皮膜のことをさし、電解質としては、例えば、前記の水溶性アミン化合物が挙げられる。
 金属表面に固着させる化学物質としては、金属と反応し、固着可能な公知な化合物であれば特に限定されず、例えばエポキシシランやアミノシラン等の各種シランカップリング剤やトリアジンジチオール誘導体が挙げられる。トリアジンジチオール誘導体の具体例としては、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオール、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオール・モノナトリウム、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオール・トリエタノールアミン、6-アニリノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-アニリノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・モノナトリウム、6-ジブチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジブチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・モノナトリウム、6-ジアリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジアリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・モノナトリウム、1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリチオール・ジテトラブチルアンモニウム塩、6-ジブチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・テトラブチルアンモニウム塩、6-ジチオクチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジチオクチルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・モノナトリウム、6-ジラウリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ジラウリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・モノナトリウム、6-ステアリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-ステアリルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・モノカリウム、6-オレイルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール、6-オレイルアミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール・モノカリウムが挙げられる。
 金属表面に上記化学物質を固着させる方法としては、上記化学物質の水溶液、または、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、アセトン、トルエン、エチルセルソルブ、ジメチルホルムアルデヒド、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ベンゼン、酢酸エチルエーテルなどの有機溶剤を溶媒とした溶液を用い、金属部材を陽極に、白金板チタン板またはカーボン板などを陰極とし、これに20V以下で、0.1mA/dm~10A/dmの電流を、0~80℃、0.1秒~10分間、通じて行なう方法が挙げられる。
 表面処理を施す金属の材質は特に制限されないが、アルミニウム及びこれを含む合金(アルミニウム合金)、銅及びこれを含む合金(黄銅、青銅、アルミ黄銅等)、ニッケル、クロム、チタン、鉄、コバルト、スズ、亜鉛、パラジウム、銀、ステンレス、マグネシウム及びこれを含む合金(マグネシウム合金)、マンガン等が挙げられる。これら金属の中でも、40W/(m・K)以上の熱伝導率を有し、容易に入手できるという観点より、アルミニウム及びこれを含む合金、マグネシウム及びこれを含む合金が好ましく、より好ましくはアルミニウム及びこれを含む合金である。
 アルミニウム及びこれを含む合金の種類は、特に限定されず、日本工業規格のA1000~7000番系のもの、鋳造用アルミニウム合金のADC12等が挙げられ、要求される用途に合わせて少なくとも1種以上用いられる。これらの中でも、熱伝導性、使用頻度の観点より、A1000番台、A5052、ADC12が好ましい。
 上記金属部材の厚みは、特に限定されないが、好ましくは5mm以下、より好ましくは3mm以下、さらに好ましくは2mm、とくに好ましくは1mm以下である。厚みが薄い程、軽量化できるため好ましい。
 上記金属部材の形状は、特に限定されないが、平板状、曲板状、棒状、筒状、塊状等が挙げられ、これらの組み合わせからなる構造体であってもよい。また、貫通穴、折り曲げ部等を有してもよい。
 長期間の放置で金属表面に錆等の存在があると思われるものは研磨して取り除くことが好ましい。又、ADC12等の鋳造用アルミニウム合金を使用し鋳造で形状化したものは、表面層での組成が内部組成と異なっているうえに表面組成が均一でないのが普通である。従って、この材料については、研磨等で組成が均一でない表層を予め除いておくことが好ましい。
 金属表面には、通常、加工油や指脂が付いているので、脱脂し水洗浄することが好ましい。油の付着量が大きいものは脱脂工程を2段にする。市販の脱脂剤水溶液に水洗を挟んで2段脱脂する方法でもよく、トリクレンなどの有機溶剤で洗浄して油分の大部分を取り除きその後に脱脂剤水溶液による脱脂をしてもよい。
 本発明における射出成形による接触接合とは、射出成形機の出口に金型を取り付け、金型内に表面処理を施した金属部材を設置した後、射出成形機にて溶融可塑化された熱伝導性樹脂組成物を金型内に注入し、冷却固化させて取り出す成形方法である。この際用いられる射出成形機や金型には特に制限はない。金属表面に粗面化処理が施されている場合、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、金属表面に生じた凹凸に溶融樹脂を流入させることが重要であり、金型温度を樹脂の軟化点及び結晶化温度以上に設定して成形した後、金型温度を瞬時に固化温度まで冷却して成形体を取出すヒート&クール射出成形法や、金型のランナー部に、樹脂の融点以上に設定可能なホットランナーゲートを用いることが好ましい。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)および無機充填材(B)を含有する樹脂組成物である。
 [熱可塑性樹脂(A)]
 本発明の熱可塑性樹脂(A)としては、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系樹脂、ポリアクリロニトリルなどのシアン化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニルなどの塩素系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のポリメタアクリル酸エステル系樹脂やポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンや環状ポリオレフィン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニルなどのポリビニルエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂及びこれらの誘導体樹脂、ポリメタクリル酸系樹脂やポリアクリル酸系樹脂及びこれらの金属塩系樹脂、ポリ共役ジエン系樹脂、マレイン酸やフマル酸及びこれらの誘導体を重合して得られるポリマー、マレイミド系化合物を重合して得られるポリマー、非晶性半芳香族ポリエステルや非晶性全芳香族ポリエステル、ポリカーボネートなどの非晶性ポリエステル系樹脂、結晶性半芳香族ポリエステルや結晶性全芳香族ポリエステルなどの結晶性ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリアミドや脂肪族-芳香族ポリアミドや全芳香族ポリアミドなどのポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアルキレンオキシド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、フェノキシ系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、液晶ポリマー、及びこれら例示されたポリマーのランダム、ブロック、またはグラフト共重合体、などが挙げられる。これら熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で、あるいは2種以上の複数を組み合わせて用いることができる。2種以上の樹脂を組み合わせて用いる場合には、必要に応じて相溶化剤などを添加して用いることもできる。これら熱可塑性樹脂(A)は、目的に応じて適宜使い分ければよい。
 これら熱可塑性樹脂の中でも好ましい熱可塑性樹脂として、非晶性または結晶性ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、液晶性ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が挙げられる。
 これら熱可塑性樹脂の中でも、樹脂の一部あるいは全部が結晶性あるいは液晶性を有する熱可塑性樹脂であることが、得られた樹脂組成物の熱伝導率が高くなる傾向があるから好ましい。これら結晶性あるいは液晶性を有する熱可塑性樹脂は、樹脂全体が結晶性であっても、ブロックあるいはグラフト共重合体樹脂の分子中における特定ブロックのみが結晶性や液晶性であるなど樹脂の一部のみが結晶性あるいは液晶性であっても良い。樹脂の結晶化度には特に制限はない。また熱可塑性樹脂として、非晶性樹脂と結晶性あるいは液晶性樹脂とのポリマーアロイを用いることもできる。樹脂の結晶化度には特に制限はない。
 樹脂の一部あるいは全部が結晶性あるいは液晶性を有する熱可塑性樹脂の中には、結晶化させることが可能であっても、単独で用いたり特性の成形加工条件で成形したりすることにより場合によっては非晶性を示す樹脂もある。このような樹脂を用いる場合には、延伸処理や後結晶化処理をするなど成形加工方法を工夫したりすることにより、樹脂の一部あるいは全体を結晶化させることができる場合もある。
 結晶性あるいは液晶性を有する熱可塑性樹脂の中でも好ましい樹脂として、結晶性ポリエステル系樹脂、結晶性ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、液晶性ポリマー、結晶性ポリオレフィン系樹脂、ポリオレフィン系ブロック共重合体、等を例示することができるが、これらに限らず各種の結晶性樹脂や液晶性樹脂を用いることができる。
 結晶性ポリエステル系樹脂の具体例としてはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ1,4-シクロヘキシレンジメチレンテレフタレートおよびポリエチレン-1,2-ビス(フェノキシ)エタン-4,4’-ジカルボキシレートなどのほか、ポリエチレンイソフタレート/テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート/イソフタレート、ポリブチレンテレフタレート/デカンジカルボキシレートおよびポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート/イソフタレート、ポリエステル/ポリエーテルなどの結晶性共重合ポリエステル等が挙げられる。これら結晶性ポリエステルの中でも、成形加工性や機械的特性などの観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ1,4-シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエステル/ポリエーテル等を用いることが好ましい。
 結晶性ポリアミド系樹脂の具体例としては、例えば環状ラクタムの開環重合物、アミノカルボン酸の重縮合物、ジカルボン酸とジアミンとの重縮合物などが挙げられ、具体的にはナイロン6、ナイロン4・6、ナイロン6・6、ナイロン6・10、ナイロン6・12、ナイロン11、ナイロン12などの脂肪族ポリアミド、ポリ(メタキシレンアジパミド)、ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、ポリノナンメチレンテレフタルアミド、ポリ(テトラメチレンイソフタルアミド)、ポリ(メチルペンタメチレンテレフタルアミド)などの脂肪族-芳香族ポリアミド、およびこれらの共重合体が挙げられる。共重合体として例えばナイロン6/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン66/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン6/ナイロン6・6/ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン6/ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン12/ポリ(ヘキサメチレンテレフタラミド)、ポリ(メチルペンタメチレンテレフタルアミド)/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)などを挙げることができる。なお、共重合の形態としてはランダム、ブロックいずれでもよいが、成形加工性の点からランダム共重合体であることが好ましい。
 結晶性ポリアミド系樹脂の中でも、成形加工性や機械的特性などの観点から、ナイロン6、ナイロン6・6、ナイロン4・6、ナイロン12、ポリノナンメチレンテレフタルアミド、ナイロン6/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン66/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン6/ナイロン6・6/ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン6/ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン12/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ナイロン6/ナイロン6・6/ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、ポリ(メチルペンタメチレンテレフタルアミド)/ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)などのポリアミド、等を用いることが好ましい。これらポリアミド系樹脂の中でも、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,6、ナイロン12がより好ましい。
 液晶性ポリマーとは異方性溶融相を形成し得る樹脂であり、エステル結合を有するものが好ましい。具体的には芳香族オキシカルボニル単位、芳香族ジオキシ単位、芳香族および/または脂肪族ジカルボニル単位、アルキレンジオキシ単位などから選ばれた構造単位からなり、かつ異方性溶融相を形成する液晶性ポリエステル、あるいは、上記構造単位と芳香族イミノカルボニル単位、芳香族ジイミノ単位、芳香族イミノオキシ単位などから選ばれた構造単位からなり、かつ異方性溶融相を形成する液晶性ポリエステルアミドなどが挙げられる。
 液晶性ポリエステルの具体例としては、p-ヒドロキシ安息香酸および6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸から生成した構造単位からなる液晶性ポリエステル、p-ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸から生成した構造単位、芳香族ジヒドロキシ化合物および/または脂肪族ジカルボン酸から生成した構造単位からなる液晶性ポリエステル、p-ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位、4,4’-ジヒドロキシビフェニルから生成した構造単位、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸および/またはアジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸から生成した構造単位からなる液晶性ポリエステル、p-ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位、エチレングリコールから生成した構造単位、テレフタル酸から生成した構造単位からなる液晶性ポリエステル、p-ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位、エチレングリコールから生成した構造単位、テレフタル酸およびイソフタル酸から生成した構造単位からなる液晶性ポリエステル、p-ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位、エチレングリコールから生成した構造単位、4,4’-ジヒドロキシビフェニルから生成した構造単位、テレフタル酸および/またはアジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボンから生成した構造単位からなる液晶性ポリエステル、p-ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位、エチレングリコールから生成した構造単位、芳香族ジヒドロキシ化合物から生成した構造単位、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸から生成した構造単位からなる液晶性ポリエステルなどが挙げられる。また液晶性ポリエステルアミドとしては、芳香族オキシカルボニル単位、芳香族ジオキシ単位、芳香族および/または脂肪族ジカルボニル単位、アルキレンジオキシ単位などから選ばれた構造単位以外にさらにp-アミノフェノールから生成したp-イミノフェノキシ単位を含有した異方性溶融相を形成するポリエステルアミド、などが挙げられる。
 結晶性ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチレン、これら樹脂と各種オレフィン系化合物との共重合体、等が挙げられる。また、結晶性ポリオレフィン系樹脂として、結晶性樹脂と非晶性樹脂とのブロックあるいはグラフトコポリマーを用いることもできる。このような樹脂のうち、ブロックコポリマーの具体例としては、SEPS樹脂、SIS樹脂、SEBS樹脂、SIBS樹脂、等が挙げられる。またグラフトコポリマーの具体例としては、特開2003-147032号公報記載の樹脂等が例示される。
 前記ポリエステル/ポリエーテル(以降ポリエステル-ポリエーテル共重合体という)は、ポリエステル単位とポリエーテル単位からなるブロックまたはランダム共重合体である。ポリエーテル単位としては、例えば、ポリエチレンオキサイド単位、ポリブチレンオキサイド単位等のポリアルキレンオキサイド単位、変性ポリエーテル単位等が挙げられる。変性ポリエーテル単位は下記一般式(1)で表されることが好ましい。成形性、及び耐熱性の観点から、ポリエステル-ポリエーテル共重合体は、芳香族ポリエステル単位95~45重量%、及び変性ポリエーテル単位5~55重量%からなる重合体であることが好ましく、より好ましくは芳香族ポリエステル単位80~50重量%、及び変性ポリエーテル単位20~50重量%からなる重合体であり、さらに好ましくは芳香族ポリエステル単位80~60重量%、及び変性ポリエーテル単位20~40重量%からなる重合体である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 
 ポリエステル-ポリエーテル共重合体の製造方法は、アンチモン化合物、場合によってゲルマニウム化合物を含む触媒を用いて、(1)芳香族ジカルボン酸、ジオール、変性ポリエーテルの三者の直接エステル化法、(2)芳香族ジカルボン酸ジアルキル、ジオール、変性ポリエーテル、及び/又は、変性ポリエーテルのエステルの三者のエステル交換法、(3)芳香族ジカルボン酸ジアルキル、ジオールのエステル交換中、又は、エステル交換後に変性ポリエーテルを加えて、重縮合する方法、(4)高分子の芳香族ポリエステルを用い、変性ポリエーテルと混合後、溶融減圧下でエステル交換する方法等が挙げられ、これらに限定されるものではないが、組成コントロール性の観点から、前記(4)の製造法が好ましい。
 前記触媒として用いられるアンチモン化合物としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酢酸アンチモン、アンチモングリコキサイド等が挙げられ、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる。これらのアンチモン化合物の中では、三酸化アンチモンが特に好ましい。重合時に投入するアンチモン化合物触媒量は、反応速度の観点、及び経済的観点から、樹脂量の50~2000重量ppmとするのが好ましく、より好ましくは100~1000重量ppmとすることである。
 前記触媒として用いられるゲルマニウム化合物としては、二酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム酸化物、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトライソプロポキシド等のゲルマニウムアルコキシド、水酸化ゲルマニウム及びそのアルカリ金属塩、ゲルマニウムグリコレート、塩化ゲルマニウム、酢酸ゲルマニウム等が挙げられ、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる。これらのゲルマニウム化合物の中では、二酸化ゲルマニウムが特に好ましい。重合時に投入する二酸化ゲルマニウム触媒量は、反応速度の観点、及び経済的観点から、樹脂量の50~2000重量ppmとするのが好ましく、より好ましくは100~1000重量ppmとすることである。
 前記芳香族ジカルボン酸は、特にテレフタル酸が好ましく、その他イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸等が例示される。これら芳香族ジカルボン酸と共に、少ない割合(15%以下)のオキシ安息香酸等の芳香族オキシカルボン酸、あるいは、アジピン酸、セバチン酸、シクロヘキサン1,4-ジカルボン酸等の脂肪族、又は肪環族ジカルボン酸を併用してもよい。
 前記ジオールは、エステル単位を形成する低分子量グリコール成分であり、炭素数2~10の低分子量グリコール、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサンジオール、デカンジオール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。特にエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールが、入手のし易さの点から好ましい。
 前記芳香族ジカルボン酸ジアルキルのアルキル基としては、メチル基がエステル交換反応性の観点から好ましい。
 前記高分子の芳香族ポリエステルの溶液粘度としては、得られる成形品の耐衝撃性、耐薬品性や成形加工性の観点から、フェノール/テトラクロロエタン=1/1(重量比)混合溶媒中、25℃で濃度0.5g/dlにおける対数粘度(IV)が0.3~2.0、さらには0.5~1.5の範囲のものが好ましい。
 (芳香族ポリエステル単位)
 前記芳香族ポリエステル単位は、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体とジオールまたはそのエステル形成性誘導体とから得られる重合体ないし共重合体であって、通常、交互重縮合体であり、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート単位、及びポリプロピレンテレフタレート単位からなる群から選ばれる1種以上である。前記芳香族ポリエステル単位の好ましい具体例としては、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリエチレンテレフタレート共重合体単位、ポリブチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート共重合体単位、ポリプロピレンテレフタレート単位、あるいはポリプロピレンテレフタレート共重合体単位が挙げられ、より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート、及びポリプロピレンテレフタレート単位よりなる群から選ばれる1種以上である。
 (変性ポリエーテル単位)
 前記変性ポリエーテル単位は、前記一般式(1)で表される単位であり、一般式(1)中のオキシアルキレン単位の繰り返し単位数m、nは、それぞれ独立して、1以上の整数である。(m+n)の数平均は、好ましくは2~50であり、より好ましくは10~50であり、さらに好ましくは18~50である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 
(式中、-A-は、-O-、-S-、-SO-、-SO-、-CO-、炭素数1~20のアルキレン基、または炭素数6~20のアルキリデン基であり、R、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1~5の1価の炭化水素基であり、R、およびR10は、それぞれ独立して、炭素数1~5の2価の炭化水素基である。mおよびnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、それぞれ独立して、1以上の整数である。m+nの数平均は2~50である。)
 前記変性ポリエーテル単位は、入手のし易さの観点から、好ましくは下記一般式(2)で表される化合物から2個の末端水素を除いた単位であり、(m+n)が2の場合の当該単位の式量は314、(m+n)が50の場合の当該単位の式量は2426である。従って、一般式(2)で表される化合物の好ましい分子量は316~2430であり、より好ましくは670~2430であり、さらに好ましくは1020~2430であり、さらに好ましくは、1330~2000である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 
 これら結晶性ポリエステル系樹脂の中でも、成形加工性や機械的特性などの観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ1,4-シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエステル-ポリエーテル共重合体等を用いることが好ましく、安価且つ容易に入手できるという観点より、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル-ポリエーテル共重合体がより好ましい。
 本発明の熱可塑性樹脂(A)の数平均分子量とは、ポリスチレンを標準とし、p-クロロフェノールとトルエンの体積比3:8混合溶媒に2.5重量%濃度となるように溶解して調製した溶液を用いて高温GPC(Viscotek:350 HT-GPC System)にてカラム温度80℃、検出器を示差屈折計(RI)として測定した値である。
 前記ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル-ポリエーテル共重合体の数平均分子量は12,000~70,000であることが好ましく、15,000~60,000であることがより好ましく、16,000~55,000であることがさらに好ましく、17,000~40,000であることがとくに好ましい。これらの樹脂の数平均分子量が12,000未満では、機械強度が低くなる場合があり、70,000超では、成形加工性が悪くなり、金属と樹脂との接合が困難となる場合がある。
 本発明の金属樹脂複合体は、熱可塑性樹脂(A)、無機充填材(B)、および必要に応じてその他成分を溶融混練することで熱伝導性樹脂組成物を製造した後、表面処理した金属よりなる部材の存在下、前記組成物を射出成形することによって作製され得る。本発明でいう数平均分子量は、溶融混練または射出成形前後のいずれでもよいが、射出成形後に測定することが好ましい。
 [無機充填材(B)]
 本発明の無機充填材(B)は、以下の(B1)および(B2)よりなる群から選択される少なくとも1種である。
(B1)熱伝導率が2W/(m・K)以上で、体積平均粒子径が1~700μmである無機粒子。
(B2)熱伝導率が1W/(m・K)以上で、数平均繊維径1~50μm、数平均繊維長6mm以下である無機繊維。
 [無機粒子(B1)]
 本発明の無機充填材(B)のうち、無機粒子(B1)は、繊維状の無機充填材を除く、種々の形状のものが適用可能である。例えば、鱗片状、フレーク状、板状、球状、凝集粒子状、チューブ状、ワイヤ状、ロッド状、不定形、ラグビーボール状、六面体状のものが挙げられる。特に限定されないが、鱗片状、球状、板状、繊維状のものが好ましく、鱗片状、球状がより好ましい。
 本発明に用いる無機粒子(B1)単体の熱伝導率は、2W/(m・K)以上であり、好ましくは10W/(m・K)以上であり、より好ましくは30W/(m・K)以上であり、さらに好ましくは100W/(m・K)以上であり、特に好ましくは150W/(m・K)である。無機粒子(B1)単体での熱伝導率の上限は特に制限されず、高ければ高いほど好ましいが、一般的には3000W/(m・K)以下、さらには2500W/(m・K)以下が好ましい。
 本発明の金属樹脂複合体は、射出成形によって一体成形され、その複合体中に含まれる無機粒子(B1)の体積平均粒子径は、1~700μmであり、好ましくは10~300μm、より好ましくは20~200μm、とくに好ましくは40~100μmである。無機粒子(B1)の体積平均粒子径が1μm未満では、樹脂組成物の熱伝導性が低下し、金属部材と樹脂部材の接合強度は低下する場合がある。また、粒子径は大きい程、熱伝導率及び成形加工性は向上し、金属部材と樹脂部材の接合はしやすくなる傾向にあるが、700μm超では、樹脂組成物の強度が低下する場合がある。本発明において、体積平均粒子径の測定は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置マイクロトラックを用い、水溶媒中に無機粒子を分散させ、超音波を30秒与えた後、室温下で実施する。
 球状以外の形状を有する無機粒子(B1)のアスペクト比は、特に限定されないが、好ましくは5以上であり、より好ましく10以上であり、さらに好ましくは21以上である。アスペクト比の上限については、高ければ高い程よく、特に限定されないが、好ましい範囲は3,000以下であり、より好ましい範囲は1,000以下であり、さらに好ましくは500以下である。アスペクト比が高ければ高い程、熱伝導性及び成形加工性が向上し、金属部材と樹脂部材との接合も容易になる。
 [無機繊維(B2)]
 本発明の無機充填材(B)のうち、無機繊維(B2)は、繊維状の充填材である。繊維状の場合、熱伝導性だけでなく、樹脂部材の強度を向上させることができる。
 本発明の金属樹脂複合体中に含まれる無機繊維(B2)の数平均繊維径は1~50μmであり、3~30μmが好ましく、5~20μmがより好ましい。また、数平均繊維長は、6mm以下が好ましく、4mm以下がより好ましく、3mm以下がさらに好ましく、2mm以下が特に好ましい。数平均繊維径が1μm未満では、強度向上が小さくなる場合があり、50μm超では、成形性が低下する場合がある。また、数平均繊維長については、6mm超では、成形性が低下する場合がある。本発明において、数平均繊維径、数平均繊維長の決定は、電子顕微鏡観察により無機繊維100個の繊維径、繊維長を測定し、その平均値を算出することにより行う。
 本発明に用いる無機繊維(B2)単体の熱伝導率は、1W/(m・K)以上であり、好ましくは5W/(m・K)以上であり、より好ましくは10W/(m・K)以上であり、さらに好ましくは50W/(m・K)以上であり、特に好ましくは100W/(m・K)である。無機繊維(B2)単体での熱伝導率の上限は特に制限されず、高ければ高いほど好ましいが、一般的には3000W/(m・K)以下、さらには2500W/(m・K)以下が好ましい。
 本発明の無機充填材(B)は上記条件を満たしていれば、特に限定されない。本発明の金属樹脂複合体を特に電気絶縁性が要求されない用途に用いる場合には、無機充填材としては、金属系化合物や導電性炭素化合物等が好適に用いられる。これらの中でも、熱伝導性に優れることから、黒鉛、炭素繊維、グラフェン等の導電性炭素材料、各種金属を微粒子化した導電性金属粉、各種金属を繊維状に加工した導電性金属繊維、軟磁性フェライト等の各種フェライト類、酸化亜鉛等の金属酸化物、等の無機充填材を好適に用いることができる。これらの中でも、高熱伝導性を有し、比較的安価、且つ低比重であることから、黒鉛、炭素繊維が好ましい。なお、電気絶縁性を有する無機充填材と併用してもよい。
 本発明の金属樹脂複合体を電気絶縁性が要求される用途に用いる場合には、無機充填材(B)としては、電気絶縁性を示す無機充填材が好適に用いられる。電気絶縁性とは具体的には、電気抵抗率1Ω・cm以上を示すこととするが、好ましくは10Ω・cm以上、より好ましくは10Ω・cm以上、さらに好ましくは1010Ω・cm以上、最も好ましくは1013Ω・cm以上を示すことが好ましい。電気抵抗率の上限には特に制限は無いが、一般的には1018Ω・cm以下である。本発明の熱伝導性樹脂組成物から得られる成形体の電気絶縁性も上記範囲にあることが好ましい。
 電気絶縁性を示す無機充填材としては、具体的には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化銅、亜酸化銅等の金属酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の金属窒化物、炭化ケイ素等の金属炭化物、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ダイヤモンド等の絶縁性炭素材料、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、ウォラストナイト、タルク、ガラス繊維等が挙げられる。これらは単独あるいは複数種類を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、熱伝導性、容易に入手でき、取り扱いやすいという観点より、タルク、六方晶窒化ホウ素、酸化マグネシウム、ガラス繊維が好ましい。
 本発明でいう「面方向の熱伝導率」とは、射出成形の際に溶融樹脂が流動する方向に対する熱伝導率のことを示す。また、樹脂流動方向に対して垂直方向の熱伝導率を「厚み方向の熱伝導率」という。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物の面方向の熱伝導率は1W/(m・K)以上であり、好ましくは3W/(m・K)以上であり、より好ましくは5W/(m・K)以上、さらに好ましくは10W/(m・K)以上である。上限値は特に限定されず、高ければ高い程よいが、一般的には100W/(m・K)以下である。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物の厚み方向の熱伝導率は、特に限定されず、高ければ高い程よい。好ましくは0.5W/(m・K)以上であり、より好ましくは0.8W/(m・K)以上であり、さらに好ましくは1W/(m・K)以上であり、とくに好ましくは1.2W/(m・K)以上である。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物中の熱可塑性樹脂(A)の含有量は、熱伝導性樹脂組成物全体を100重量%とした場合、好ましくは20~95重量%であり、より好ましくは30~80重量%であり、さらに好ましくは40~75重量%であり、特に好ましくは40~70重量%である。熱可塑性樹脂(A)の含有量が20重量%未満では、金属部材との接合が困難になる場合があり、95重量%超では、熱伝導性樹脂組成物自体が優れた放熱性を発現しない場合がある。
 無機充填材(B)の含有量は、熱伝導性樹脂組成物全体を100重量%とした場合、好ましくは5~80重量%であり、より好ましくは20~70重量%であり、さらに好ましくは25~60重量%であり、特に好ましくは30~60重量%である。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物の比重は、好ましくは1.2~2.1であり、より好ましくは1.4~1.9であり、さらに好ましくは1.5~1.8である。比重が1.2未満の場合、熱伝導性が十分発現されず、放熱性が不十分になる場合がある。
 無機粒子(B1)が黒鉛の場合、固定炭素量は98質量%以上が好ましく、より好ましくは98.5質量%、さらに好ましくは99質量%以上である。黒鉛の固定炭素量が98質量%未満では、熱伝導率が低下する場合がある。上記固定炭素量は、溶融混練、成形加工前後で変化しないとものとする。なお、固定炭素量は、JIS M8511に準じて測定することができる。
 金属樹脂複合体中の黒鉛のアスペクト比は、21以上が好ましい。アスペクト比の上限については、高ければ高い程よく、特に限定されないが、好ましい範囲は1,0000以下であり、より好ましい範囲は5,000以下であり、さらに好ましくは3,000以下である。なお、アスペクト比は、電子顕微鏡等により縦横の各長さを測定し、算出することができる。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物において、溶融混練前の無機粒子(B1)の体積平均粒子径は、大きければ大きい程よく、好ましくは10~700μmであり、より好ましくは20~650μmであり、さらに好ましくは40~500μmであり、とくに好ましくは201~40μmである。一般的に、溶融混練または成形加工の際に無機粒子は破砕される傾向にある為、溶融混練前の無機粒子(B1)の体積平均粒子径が大きい程、溶融混練または成形加工後の無機粒子(B1)の体積平均粒子径は大きく保持され、熱伝導率や成形加工性が向上し、金属部材と樹脂部材との接合はしやすくなる。
 本発明で無機粒子(B1)として用いられる黒鉛は、天然黒鉛及び人造黒鉛のいずれでもよく、組み合わせて併用してもよいが、安価に入手できるという観点で天然黒鉛が好ましい。さらに、α-黒鉛及びβ-黒鉛のいずれでもよく、これらを組み合わせてもよい。
 無機粒子(B1)の粒度分布については特に限定されないが、粒度分布を測定して得られた累積体積がそれぞれ20%または80%であるときの粒子径D20及びD80の比D80/D20の比が好ましくは1~20であり、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~5である。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物には、無機充填材(B)と共に、その他の熱伝導性フィラーを配合してもよい。その他の熱伝導性フィラーの形状については、特に限定されず、例えば鱗片状、繊維状、フレーク状、板状、球状、粒子状、微粒子状、ナノ粒子、凝集粒子状、チューブ状、ナノチューブ状、ワイヤ状、ロッド状、不定形、ラグビーボール状、六面体状、大粒子と微小粒子とが複合化した複合粒子状、液体等種々の形状が挙げられる。
 その他の熱伝導性フィラーの具体例としては、アルミニウム、ニッケル等の金属フィラー、液相線温度300℃以上、かつ固相線温度150℃以上250℃以下の低融点合金、 酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化銅、亜酸化銅等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の金属窒化物、炭化ケイ素等の金属炭化物、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ダイヤモンド等の絶縁性炭素材料、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、アルミナ、窒化ホウ素、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウイスカー、窒化珪素繊維、カーボンナノチューブ、タルク、ウォラストナイトが挙げられる。上記熱伝導性フィラーは天然物であってもよいし、合成されたものであってもよい。天然物の場合、産地等には特に限定はなく、適宜選択することができる。
 その他の熱伝導性フィラーの添加量としては特に限定されないが、添加量が増加するにつれて、熱伝導性を向上させることができる。
 本発明の樹脂組成物には、前記の熱伝導性フィラー以外にも、その目的に応じて公知の充填材を配合することができる。熱伝導性フィラー以外の充填材としては、例えばケイソウ土粉、塩基性ケイ酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シリカ、石英粉末、結晶シリカ、カオリン、三酸化アンチモン、微粉末マイカ、二硫化モリブデン、ロックウール、セラミック繊維、アスベスト等の無機質繊維、及び、ガラス繊維、ガラスパウダー、ガラスクロス、溶融シリカ等のガラス製充填材が挙げられる。これら充填材を用いることで、例えば熱伝導性、機械強度、または耐摩耗性など樹脂組成物を応用する上で好ましい特性を向上させることが可能となる。さらに必要に応じて紙、パルプ、木材、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等の合成繊維、ポリオレフィン粉末等の樹脂粉末、等の有機充填材を併用して配合することができる。
 本発明に用いるフィラーは、樹脂とフィラーとの界面の接着性を高めたり、作業性を容易にしたりするため、シラン処理剤やステアリン酸やアクリル系モノマー等の各種表面処理剤で表面処理がなされたものであってもよい。
 表面処理剤としては特に限定されず、例えばシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等従来公知のものを使用することができる。中でも、エポキシシラン等のエポキシ基含有シランカップリング剤、及び、アミノシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤、ポリオキシエチレンシラン等が樹脂の物性を低下させることが少ないため好ましい。フィラーの表面処理方法としては特に限定されず、通常の処理方法を利用できる。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物には、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂等いかなる公知の樹脂とアロイ化させてもよい。
 本発明の熱伝導性樹脂組成物には、上記樹脂やフィラー以外の添加剤として、さらに目的に応じて他のいかなる成分、例えば、補強剤、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、増粘剤、離型剤、可塑剤、カップリング剤、難燃剤、耐炎剤、抗菌剤、着色剤、その他の助剤等を本発明の効果を失わない範囲で、添加することができる。これらの添加剤の使用量は、熱可塑性樹脂(A)100重量部に対し、合計で0~20重量部の範囲であることが好ましい。
 上記熱安定剤としては、ホスファイト類、ヒンダードフェノール類、チオエーテル類等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記酸化防止剤としては、ホスファイト類、ヒンダードアミン類、ハイドロキノン類、ヒンダードフェノール類、硫黄含有化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、サリチル酸エステル類、金属錯塩類等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記難燃剤としては、有機系難燃剤、無機系難燃剤、反応系難燃剤等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 有機系難燃剤としては、臭素化エポキシ系化合物、臭素化アルキルトリアジン化合物、臭素化ビスフェノール系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール系フェノキシ樹脂、臭素化ビスフェノール系ポリカーボネート樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化架橋ポリスチレン樹脂、臭素化ビスフェノールシアヌレート樹脂、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ビスマレイミド、デカブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモビスフェノールA及びそのオリゴマー等のハロゲン系難燃剤;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トキヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェート等のリン酸エステルやこれらを各種置換基で変性した化合物、各種の縮合型のリン酸エステル化合物、リン元素及び窒素元素を含むホスファゼン誘導体等のリン系難燃剤;ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 無機系難燃剤としては、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、ジルコニウム系、モリブデン系、スズ酸亜鉛、グアニジン塩、シリコーン系、ホスファゼン系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 反応系難燃剤としては、テトラブロモビスフェノールA、ジブロモフェノールグリシジルエーテル、臭素化芳香族トリアジン、トリブロモフェノール、テトラブロモフタレート、テトラクロロ無水フタル酸、ジブロモネオペンチルグリコール、ポリ(ペンタブロモベンジルポリアクリレート)、クロレンド酸(ヘット酸)、無水クロレンド酸(無水ヘット酸)、臭素化フェノールグリシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテル、下記一般式(3)(式中、nは2~20の整数である)で表される有機りん系難燃剤等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
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 なお、本発明の組成物に難燃剤を含有させる場合には、難燃助剤を配合することが好ましい。この難燃助剤としては、三酸化二アンチモン、四酸化二アンチモン、五酸化二アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、酒石酸アンチモン等のアンチモン化合物や、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、水和アルミナ、酸化ジルコニウム、ポリリン酸アンモニウム、酸化スズ、酸化鉄等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、難燃性を改良するために、シリコーンオイルを配合することができる。
 上記老化防止剤としては、例えば、ナフチルアミン系化合物、ジフェニルアミン系化合物、p-フェニレンジアミン系化合物、キノリン系化合物、ヒドロキノン誘導体系化合物、モノフェノール系化合物、ビスフェノール系化合物、トリスフェノール系化合物、ポリフェノール系化合物、チオビスフェノール系化合物、ヒンダードフェノール系化合物、亜リン酸エステル系化合物、イミダゾール系化合物、ジチオカルバミン酸ニッケル塩系化合物、リン酸系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記可塑剤としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルオクチルフタレート、ジ-(2-エチルヘキシル)フタレート、ジイソオクチルフタレート、ジイソデシルフタレート等のフタル酸エステル類;ジメチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジ-(2-エチルヘキシル)アジペート、ジイソオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、オクチルデシルアジペート、ジ-(2-エチルヘキシル)アゼレート、ジイソオクチルアゼレート、ジイソブチルアゼレート、ジブチルセバケート、ジ-(2-エチルヘキシル)セバケート、ジイソオクチルセバケート等の脂肪酸エステル類;トリメリット酸イソデシルエステル、トリメリット酸オクチルエステル、トリメリット酸n-オクチルエステル、トリメリット酸系イソノニルエステル等のトリメリット酸エステル類;ジ-(2-エチルヘキシル)フマレート、ジエチレングリコールモノオレート、グリセリルモノリシノレート、トリラウリルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリ-(2-エチルヘキシル)ホスフェート、エポキシ化大豆油、ポリエーテルエステル等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記抗菌剤としては、銀系ゼオライト、銀-亜鉛系ゼオライト等のゼオライト系抗菌剤、錯体化銀-シリカゲル等のシリカゲル系抗菌剤、ガラス系抗菌剤、リン酸カルシウム系抗菌剤、リン酸ジルコニウム系抗菌剤、銀-ケイ酸アルミン酸マグネシウム等のケイ酸塩系抗菌剤、酸化チタン系抗菌剤、セラミック系抗菌剤、ウィスカー系抗菌剤等の無機系抗菌剤;ホルムアルデヒド放出剤、ハロゲン化芳香族化合物、ロードプロパルギル誘導体、チオシアナト化合物、イソチアゾリノン誘導体、トリハロメチルチオ化合物、第四アンモニウム塩、ビグアニド化合物、アルデヒド類、フェノール類、ピリジンオキシド、カルバニリド、ジフェニルエーテル、カルボン酸、有機金属化合物等の有機系抗菌剤;無機・有機ハイブリッド抗菌剤;天然抗菌剤等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記着色剤としては、有機染料、無機顔料、有機顔料等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法としては、特に限定されるものではない。例えば、上述した成分や添加剤等を乾燥させた後、単軸、2軸等の押出機のような溶融混練機にて溶融混練することにより製造することができる。混練温度は、熱可塑性樹脂(A)の種類に応じて選択される。また、配合成分が液体である場合は、液体供給ポンプ等を用いて溶融混練機に途中添加して製造することもできる。
 本発明の金属樹脂複合体は、絶縁性を付与する為に、セラミックスより形成された部材、または、絶縁性を有する樹脂もしくは樹脂組成物より形成された部材をさらに含むものであってもよい。安価に絶縁性を付与できるという点で、絶縁性を有する樹脂もしくは樹脂組成物より形成された部材と複合化することが好ましい。
 複合化する方法としては、特に限定されないが、インサート成形や二色成形等の一体成形による方法や、絶縁部材のみを別途作製した後、接着剤、振動溶着、超音波溶着、熱融着等によって複合化する方法等が挙げられる。
 本発明の金属樹脂複合体の形状は、特に限定されないが、より効率よく放熱できるという観点で、以下に示すフィンを有するヒートシンク形状に設計することが好ましい。ヒートシンクの代表的な形態を図1及び2に示す。なお、図1は斜視図、図2は断面図である。
 図1および図2のヒートシンクは、ヒートシンクの基盤3と、ヒートシンクのフィン4から構成され、基盤3の上面には回路基板2とLEDモジュール1が配置される。ヒートシンクのフィン4は、互いに平行に配置された複数の平板状部材からなり、各々がヒートシンクの基盤3の下面から垂直方向に伸長している。このヒートシンクでは、ヒートシンクの基盤部の厚み方向の熱伝導率を高めることで、発熱体であるLEDモジュールの熱をフィン部に効率よく伝え、放熱性を向上できる。ヒートシンクを製造する際にヒートシンクの厚みに対して狭いゲート(流入口)から金型キャビティ内に樹脂を流入させること、すなわち、ヒートシンクに形成されたゲート痕(図3中の符号5)の厚みに対する該ヒートシンクの厚み比(ヒートシンクの厚み/ゲート痕の厚み比)が2以上となる条件で設計することが好ましく、より好ましくは3以上であり、さらに好ましくは5以上である。ヒートシンクの厚み/ゲート痕の厚み比が2以上であることにより、無機充填材(B)を成形体の厚み方向に配向させることができ、ヒートシンクの厚み方向の熱伝導率がより効率的に高められる。この製品設計は、ヒートシンクの形状に限定されず、フィンの有無に関わらず、全ての形状に適用できる。ここで、ゲート痕の厚みとは、ゲート痕の径も含む。また、ヒートシンクの厚みとは、フィン部以外の厚みを示し、特に限定されないが、好ましくヒートシンクの基盤部の厚みである。
 ゲートの種類は特に限定されず、例えばダイレクトゲート、サイドゲート、ピンポイントゲート、フィルムゲート、ディスクゲート、リングゲート、ファンゲート、タブゲート、サブマリンゲート、ホットランナーゲートが挙げられるが、無機充填材(B)の配向をヒートシンクの厚み方向により配向させやすいという観点で、ダイレクトゲート、ピンポイントゲート、フィルムゲートなどが好ましい。また、溶融した樹脂ができるだけ固化しにくい状態で金型内に流入させやすいという観点より、ダイレクトゲートが好ましい。
 ゲート痕の設置箇所は特に限定されないが、金属部材と樹脂部材をより接合させやすくできるという観点より、図3に示すような設置箇所が好ましい。つまり、金属表面に形成された凹凸の方向(-z方向)と溶融樹脂の流入方向(-z方向)が同方向になり、且つ金型内に溶融樹脂が流入すると同時に金属表面に衝突できる位置に設置することが好ましい。そうすることで、溶融樹脂が固化する前に金属表面の微細な凹凸に緻密に流入することができ、さらにはアンカー効果によって、優れた接合を発現させることができる。
 ゲート痕の数は特に限定されないが、放熱性、成形性の観点より2つ以上が好ましい。ゲート痕の数が二つ以上の場合、樹脂が充填される際に発生するウェルド部の厚み方向の熱伝導率を高めることができ、発熱体の熱をフィンに効率よく伝えることができる。ゲート痕を2つ以上設置する場合、成形性の観点よりヒートシンクに対してできるだけ対称的な箇所に設置することが好ましい。
 本発明の金属樹脂複合体は、熱伝導性樹脂組成物よりなる部材と、表面処理した金属よりなる部材とが接触接合されてなるものである。本発明の金属樹脂複合体における金属部材の配置箇所は特に限定されないが、発熱体の熱を金属部材で拡散させた後、熱伝導性樹脂組成物よりなる部材によって放熱させることで効率よく放熱できるという観点で、金属部材を、本発明の金属樹脂複合体の受熱面部に配置することが好ましい。
 発熱体の設置箇所は特に限定されないが、上記の理由で金属部材表面に設置することが好ましい。
 本発明の金属樹脂複合体の形状は、特に限定されないが、フィンを有するヒートシンクの形状であってよく、この場合、金属部材上にフィンを設置することが好ましい。
 本発明の金属樹脂複合体は、優れた放熱性、成形加工性、低比重を有することから放熱筐体や放熱シャーシ、ヒートシンクに適している。本発明の金属樹脂複合体は、例えば、その外面に発熱体が設置されるか、または、その内部に発熱体が収容されて用いることができる。
 発熱体としては、それ自体が発熱性である物であっても外部から加熱されて発熱する物であってもよい。代表的な発熱体は発熱性の部品ないしは機器(装置)であり、例えば、LD(レーザーダイオード)、IC(集積回路)等の電子部品、パソコン、ワープロ、テレビゲーム等のコンピューターを利用した電子機器、自動車のエンジンへの空気吸入量やスロットル開度などの情報を元にして燃料噴射量や点火タイミングを決定するコンピューターであるエンジンコントロールユニット(ECU)、LEDランプ照明、インバーター、自動車用ランプのヒートシンク、ハウジング、コイル、ボビン、コネクタ、バスバー、パワーステアリング、車載用CCDカメラ等、放熱性が求められる各種用途の放熱筐体が挙げられる。
 放熱シャーシは、キーシャーシ又はサブシャーシとして、発熱体から熱を逃がすために用いられる。発熱体としては、代表的にはそれ自体が発熱体である発熱性部品が挙げられ、その具体例としては、携帯電話、TV等の電子・電気製品におけるLD、IC等の電子部品が挙げられる。これらは、放熱シャーシに搭載(固定)して用いられる他、放熱シャーシに固定せず、接触または近接して配置される。また、放熱シャーシは、LED(発光ダイオード)照明パッケージとしても好適に用いられる。LEDモジュールを冷却するためのヒートシンク、ソケット等として好適に用いられ、特に自動車用LEDランプヒートシンクに適している。
 自動車用LEDランプヒートシンクは、基盤とフィンを有する構造であれば全て該当する。自動車用LEDランプは大別すると内装用ランプ、外装用ランプがあり、例えば、内装用ランプとしてルームランプ、マップランプ、外装ランプとしてリアランプ、フロントランプ、ヘッドランプが挙げられる。具体的には、リアランプとしては、テールランプ、ストップランプ、リアターンシグナルランプ、リアフォグランプ、ハイマウントストップランプ、バックランプ、ナンバープレートランプ等が挙げられ、フロントランプとしては、フロントフォグランプ、フロントターンシグナルランプ、フロントポジショニングランプ、サイドターンシグナルランプ、デイランプ、ファッションランプ等が挙げられる。これら自動車用LEDランプの中でも高輝度のLEDモジュールが用いられ、放熱性が求められる観点より、リアランプ、フロントランプ、ヘッドランプが好適であり、好ましくはテールランプ、ストップランプ、フォグランプ、ポジショニングランプ、ターンシグナルランプ、デイランプ、ヘッドランプである。
 自動車用LEDランプのLED1つ当りの消費電力は、用途によって異なっており、また、LEDモジュールは複数用いられる場合がある。一般的にリアランプやフロントランプには0.1~15WのLEDモジュールが用いられ、好ましくは0.1~10W、より好ましくは、0.1~8W、さらに好ましくは0.1~5W、とくに好ましくは0.1~3Wである。また、ヘッドランプには1W以上のLEDモジュールが用いられ、好ましくは5~40Wであり、より好ましくは10~30Wであり、さらに好ましくは10~25Wであり、とくに好ましくは10~20Wである。
 自動車用LEDランプヒートシンクの大きさは、特に限定されないが、使用するランプ用途の種類によって、LEDの消費電力が異なり、放熱させる為に必要なヒートシンクの大きさは異なる。
 リアランプ用ヒートシンクにおける最長の辺の長さは一般的には100mm以下であり、好ましくは70mm以下であり、より好ましくは50mm以下であり、さらに好ましくは40mm以下である。フロントランプ用ヒートシンクにおける最長の辺の長さは一般的には200mm以下であり、好ましくは120mm以下であり、より好ましくは80mm以下であり、さらに好ましくは50mm以下である。ヘッドランプ用ヒートシンクにおける最長の辺の長さは一般的には300mm以下であり、好ましくは200mm以下であり、より好ましくは100mm以下であり、さらに好ましくは80mm以下である。
 ヒートシンクサイズが小さくなるにつれて、軽量化できるが、ヒートシンクに要求される放熱性は高くなるため、形状の自由度が要求される。そのため、優れた成形性を有する本発明の熱可塑性樹脂組成物が好適であり、ヒートシンクサイズが小さいリアランプ用途が好適である。
 ヒートシンクの基盤部の厚みは、特に限定されないが、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下、さらに好ましくは3mm以下、特に好ましくは2mm以下である。基盤部の厚みが10mm超では、LEDモジュールの熱を効率よくヒートシンクのフィンに伝えられない場合がある。
 ヒートシンクのフィン部の高さは、特に限定されないが、放熱性を向上できるという観点で、高さは高い程好ましい。その場合、フィン部の面方向の熱伝導率は基盤部の面方向の熱伝導率より高い程好ましく、それを実施するための形状として、ヒートシンクの基盤部の厚みに対するヒートシンクのフィン部の厚み比は、1以下が好ましい。フィンの厚みが均一でない場合、フィンの根元部の厚みを採用して、上記厚み比を算出する。
 本発明の金属樹脂複合体は、金型内に、表面処理した金属よりなる部材を設置し、その金型内に、熱伝導性樹脂組成物を射出成形することによって得られる。その成形条件については特に限定されないが、より接合させやすくするということで、以下に記載する成形条件が好ましい。
 溶融樹脂の温度は、高ければ高い程よく、好ましくは熱可塑性樹脂(A)の融点+10℃以上であり、より好ましくは+20℃以上であり、さらに好ましくは+30℃以上である。また、金型温度は高ければ高い程よい。
 金型内に設置する金属部材は、金型温度と同じ温度となるように事前に加熱しておくことが好ましい。さらに、金型内に金属部材を設置してから、溶融樹脂が金型内に流入するまでの時間は長い程よく、好ましくは金属設置後+5秒以上、より好ましくは+10秒以上、さらに好ましくは+20秒以上である。上記の条件で成形することで、溶融樹脂の流動性が向上し、かつ金型内での樹脂の固化が遅くなるため、金属表面の微細な孔に樹脂が流入しやすくなり、より接合しやすくなる。
 本発明の金属樹脂複合体の金属部材と樹脂部材は接合されているが、より強固に金属を固定させるために振動溶着、超音波溶着、熱融着等の固定方法と併用して接合させてもよい。振動溶着を行う場合の振動数は100~300Hz程度が好ましく、超音波溶着を行う場合の振動数は10~50kHzが好ましい。また、総振動回数は、振動溶着の場合300~10000回が好ましく、超音波振動の場合は1万~15万回が好ましい。
 本発明の金属樹脂複合体は、放射率に優れる。本発明でいう放射率は、放射率測定器を用いて成形体の放射率を測定して得られ、0.65以上が好ましく、より好ましくは0.75以上、さらに好ましくは0.8以上である。
 次に、本発明について、製造例、実施例及び比較例を挙げさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに制限されるものではない。
 樹脂組成物の調製に用いる原料成分を、以下に示す。
熱可塑性樹脂(A):
ポリエチレンテレフタレート(A-1):三菱化学社製 ノバペックス PBKII(商品名)、数平均分子量28,000
ポリエチレンテレフタレート(A-2):クラレ社製 KS710B-8S(商品名)、数平均分子量61,000
ポリブチレンテレフタレート(A-3):三菱エンジニアプラスチックス社製 ノバデュラン5008L(商品名)、数平均分子量19,000
ポリエステル-ポリエーテル共重合体(A-4): 
ポリエステル-ポリエーテル共重合体としては、以下の方法で製造したものを使用した。すなわち、攪拌機、ガス排出出口を備えた反応器に、アンチモン系触媒で製造されたアンチモン金属濃度200重量ppmのポリエチレンテレフタレート(PET)(IV=0.65のもの)70重量部、PET及びポリエーテルに対して160ppmとなる三酸化アンチモン、及び酸化防止剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ製のイルガノックス1010)0.2重量部、以下で説明するビスオール18ENであるポリエーテル30重量部を仕込んだ後、270℃で2時間保持した後、真空ポンプで減圧し、1torr、3時間保持後とりだし、ポリエステル-ポリエーテル共重合体を得た。得られたポリエステル-ポリエーテル共重合体の数平均分子量は、25,400であった。
前記ビスオール18ENは、前記一般式(2)の構造における(m+n)の数平均が18のものである。
ポリアミド系樹脂(A-5):ナイロン6、ユニチカ社製 A1020BRL(商品名)
ポリフェニレンスルフィド系樹脂(A-6):ポリプラスチックス社製 DURAFIDE W-220A(商品名)
無機粒子(B1):
鱗片状黒鉛(B1-1):中越黒鉛工業所社製 CPB-80(商品名)、体積平均粒子径300μm、固定炭素量99.9重量%、アスペクト比100
鱗片状黒鉛(B1-2):中越黒鉛工業所社製 BF-40AK(商品名)、体積平均粒子径50μm、固定炭素量99.9重量%、アスペクト比30
無機繊維(B2):
ガラス繊維:日本電気硝子株式会社製 T187H/PL(商品名)、単体での熱伝導率1.0W/(m・K)、数平均繊維径13μm、数平均繊維長3.0mm
難燃剤(D):
アルベマール社製臭素系難燃剤SAYTEX7010P(商品名)
難燃助剤(E):
日本精鉱社製三酸化アンチモンPATOX-P(商品名)
 [金属表面処理方法]
 外寸が20mm×20mm、厚み1mmであるアルミ合金A5052(JIS H4040:2006に規定)からなる板状部品に対し、以下の金属表面処理を行った。
<処理1>
金属部品を下記組成のエッチング液A(水溶液)に1分間浸漬して防錆皮膜除去を行い、次に下記組成のエッチング液B(水溶液)に5分間浸漬して金属部品表面をエッチングした。このエッチングにより、金属部品の表面は粗面化される。
エッチングA液(温度20℃):
過酸化水素 26g/L
硫酸 90g/L
エッチングB液(温度25℃):
過酸化水素 80g/L
硫酸 90g/L
ベンゾトリアゾール 5g/L
塩化ナトリウム 0.2g/L
<処理2>
メック社製「AMALPHA(アマルファ)」の技術により金属部品の表面処理を行った。処理方法は、まず、脱脂処理した後、市販されているアルカリ性水溶液、酸性水溶液に順次浸漬させ、粗面化させる。粗面化処理後、金属表面に析出した金属酸化物を除去することで、表面処理を施した(金属表面の粗面の凹部は、数平均内径3μm)。
<処理3>
特公平5-51671号公報に記載されているトリアジンジチオール誘導体の皮膜を金属部品の表面に電着により形成する表面処理を施した。
 [評価方法]
 押出混練温度:
熱伝導性樹脂組成物は、押出溶融混練によって作製されるが、その際の温度は熱可塑性樹脂(A)によって異なり、表1に示す押出バレル温度で押出溶融混練を行った。
 成形加工条件:
 評価する為に使用する成形体の成形加工温度は、使用する熱可塑性樹脂(A)によって異なり、表1に示す成形加工温度で射出成形を行った。また、射出速度150mm/s、射出圧力150MPaに固定して成形を行った。
 接合性評価:
 金型内に表面処理1~3を施した金属板をそれぞれ設置し、射出成形機[東洋機械金属(株)製、Si-30IV]を用いて、図3に示す金属樹脂複合体(ダイレクトゲート、ゲート径3mm)を作製した。得られた複合体の金属と樹脂の接合面を剥離させ、その破壊面の状態により次のように接合性を評価した。
○:剥離させるのに工具を要し、金属側に樹脂が残る。
△:取り出し後、手で剥がれるが、抵抗感があり、金属側に樹脂が残る。
×:取り出し後、手で剥がれ、金属側に樹脂が残らない。もしくは、手を触れることなく剥離する。
 黒鉛の体積平均粒子径:
 マイクロトラック粒度分布測定装置(日機装社製 MICROTRAC MT3300EXII)を用いて、水溶媒中に黒鉛粒子を投入した後、60秒間超音波振動させた後、測定を行った。成形加工後の黒鉛粒子の体積平均粒子径については、金属板に処理2を行い接合性評価で得られた金属樹脂複合体の樹脂部のみを取り出し、620℃で1時間焼成させた後、樹脂中に含まれる黒鉛粒子のみを取り出し、測定を行った。
 黒鉛のアスペクト比:
 走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子社製 JSM-6060LA)を用いて、黒鉛粒子100個の最長径及び最短径の各平均値を用いて算出した。成形加工後の黒鉛粒子のアスペクト比については、金属板に処理2を行い接合性評価で得られた金属樹脂複合体を用いて同様の方法で算出した。
 数平均分子量:
 金属板に処理2を行い接合性評価で得られた金属樹脂複合体の樹脂部の一部をp-クロロフェノール(東京化成工業製)とトルエンの体積比3:8混合溶媒に0.25重量%濃度となるように溶解させた後、熱可塑性樹脂のみを抽出し、試料を調製した。標準物質はポリスチレンとし、同様の試料溶液を調製した。高温GPC(Viscotek社製 350 HT-GPC System)にてカラム温度:80℃、流速1.00mL/minの条件で測定した。検出器としては、示差屈折計(RI)を使用した。
 熱伝導率:
 得られた熱伝導性樹脂組成物のペレットを用いて、射出成形機[東洋機械金属(株)製、Si-15IV]にて、φ26mm×1mm厚の成形体を作製し、ASTM E1461規格に準拠して、レーザーフラッシュ法熱伝導率測定装置(NETZSCH社製 LFA447)により、室温大気中における面方向と厚み方向の熱伝導率を測定した。
 比重:
 φ26mm×1mm厚の成形体を用いて、ISO1183規格に準拠して、水中置換法にて比重を測定した。
 成形加工性:
 得られた熱伝導性樹脂組成物のペレットを、射出成形機[東洋機械金属(株)製、Si-30IV]を用いて、熱可塑性樹脂に合わせて、表1に示す成形温度、金型温度にし、射出圧力150MPa、射出速度150mm/sで、10mm幅×1mm厚(ピッチ5mm)で中心からスパイラル状に樹脂充填する成形体における溶融樹脂の流動長を測定し、次のように成形性を判断した。○:流動長が120mm以上、△:流動長が80~120mm、×:流動長が80mm未満。
 燃焼性:
 以下に示すUL94規格の規定に準じて行った。試験片の上端をクランプで止めて試験片を垂直に固定し、下端に所定の炎を10秒間当てて離し、試験片の燃焼時間(1回目)を測定する。消火したら直ちに再び下端に炎を当てて離し、試験片の燃焼時間(2回目)を測定する。5片について同じ測定を繰り返し、1回目燃焼時間のデータ5個と、2回目燃焼時間のデータ5個の、計10個のデータを得る。10個のデータの合計をT、10個のデータのうち最大値をMとする。Tが50秒以下、Mが10秒以下でクランプまで燃え上がらず、炎のついた溶融物が落ちて12インチ下の木綿に着火するようなことがなければV-0相当、Tが250秒以下、Mが30秒以下でその他はV-0と同様の条件を満たせばV-1相当となる。難燃剤を含まない熱伝導性樹脂組成物については、燃焼性をすべてHBとして記載する。
 金属樹脂複合体の放熱性:
 得られた熱伝導性樹脂組成物のペレットから、射出成形機[東洋機械金属(株)製、Si-100IV]を用いて、金型内にアルミ合金板(20mm×20mm、厚み1mm)を設置し、図4~6に記載のヒートシンクを作製した。(なおアルミ合金板は、図4に記載のヒートシンク上面部の凹部に設置した)。アルミ合金板の中心に5mm×5mm×厚み2mmの発熱体を設置した。ヒートシンクのフィンが下になるように固定し、20℃雰囲気下、発熱体に10W印加した。2時間放置後、発熱体の温度を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 [実施例1~11]
 熱可塑性樹脂を、熱風乾燥機を用いて4時間乾燥[乾燥温度:(A-1)~(A~4)、(A-6)は140℃、(A-5)は120℃]し、表2に示された重量比率となるように表2記載の各成分を混合したものを準備した。これに、フェノール系安定剤(株式会社ADEKA製AO-60)およびリン系酸化防止剤(株式会社ADEKA製アデカスタブPEP-36)を樹脂組成物100重量部に対してそれぞれ0.3重量部加えた。この混合物を、株式会社テクノベル製25mm同方向回転完全噛合型二軸押出機MFU25TW-60HG-NH-1300を用いて、吐出量20kg/h、スクリュー回転数150rpm、押出バレル温度を表1に示す温度に設定して溶融混練することで、樹脂組成物のペレットを得た。得られた樹脂組成物のペレットから射出成形によって、各成形体を作製し、各種評価した。各種評価結果を表2に示す。
 [実施例12]
 実施例4で得られた樹脂組成物のペレットを用いて、図4~6に記載のヒートシンクを作製した。表面処理2を施したアルミ合金板板を用いた。得られた複合体を用いて、接合性、放熱性評価を行い、その結果を表3に示す。
 [比較例1~3]
 アルミ合金板を表面処理を行っていないものに変更し、配合比を変更した以外は、実施例2、8、9と同様にした。各種評価結果を表4に示す。
 [比較例4]
 アルミ合金板を表面処理を行っていないものに変更した以外は、実施例12と同様にした。得られた複合体の接合性、放熱性評価を行い、その結果を表3に示す。
 [比較例5]
 比較例4で得られた複合体のリブ部9を超音波溶着し、金属板を固定した以外は、比較例4と同様にした。得られた複合体の接合性、放熱性評価を行い、その結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
 接合性について、実施例2と比較例1の結果より、本発明の表面処理を施した金属板を用いることで、優れた接合性を発現していることが判る。
 実施例2と3の結果より、溶融混練前の黒鉛粒子の体積平均粒子径が大きい程、金属樹脂複合体中に含まれる黒鉛粒子の体積平均粒子径が大きくなり、接合性はより向上していることが分かる。それに加えて、黒鉛粒子の体積平均粒子径が大きい程、成形加工性が向上している。これら二つのことより、表面処理により生じた微細な凹凸に大粒子径の黒鉛粒子は入りにくく、樹脂のみが流入しやすくなっていると言える。
 実施例2、7~11の結果より、本発明によると、熱可塑性樹脂の種類、フィラー量に限らず、良好な接合性を発現できると言える。
 放熱性について、実施例12と比較例4の結果より、金属表面処理を施した金属板を用いることで、金属と樹脂の界面が密着し、発熱体の熱を金属で拡散させた後、効率よく樹脂部に伝熱できているといえる。また、比較例5で金属板を固定した場合でも、比較例4とほぼ同等の結果が得られたことから、金属部材と樹脂部材の界面を密に密着させることが重要と言える。
 本発明の金属樹脂複合体は、射出成形により一体成形させることができ、従来の方法よりも工程を減らすことができる上、金属と樹脂の界面抵抗を減らすための材料は不要であり、容易、且つ安価に製造できる。さらには優れた熱伝導性、成形加工性、低比重を有するため、熱伝導性が高い金属等の代替にすることができ、軽量化や形状の自由度が高く、電子・電気機器部品、自動車用途をはじめ、様々な用途に適用することができる。
1 LEDモジュール
2 回路基板
3 ヒートシンクの基盤
4 ヒートシンクのフィン
5 ゲート
6 樹脂部
7 金属部
8 ヒートシンク上面部
9 リブ  

Claims (25)

  1.  熱伝導性樹脂組成物よりなる部材と表面処理した金属よりなる部材とが、前記熱熱伝導性樹脂組成物の射出成形によって接触接合されている金属樹脂複合体であって、
    前記熱伝導性樹脂組成物が熱可塑性樹脂(A)と無機充填材(B)を含有し、面方向の熱伝導率が1W/(m・K)以上のものであり、
    さらに前記無機充填材(B)が以下の(B1)および(B2)よりなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、金属樹脂複合体。
    (B1)熱伝導率が2W/(m・K)以上で、体積平均粒子径が1~700μmである無機粒子。
    (B2)熱伝導率が1W/(m・K)以上で、数平均繊維径1~50μm、数平均繊維長6mm以下である無機繊維。
  2.  前記無機充填材(B)がタルク、六方晶窒化ホウ素、黒鉛、酸化マグネシウム、及び炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の金属樹脂複合体。
  3.  前記熱伝導性樹脂組成物が、熱可塑性樹脂(A)20~95重量%、及び無機充填材(B)5~80重量%を少なくとも含有し、比重が1.2~2.1であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の金属樹脂複合体。
  4.  前記金属樹脂複合体に含まれる無機粒子(B1)が、鱗片状、または球状であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  5.  前記金属樹脂複合体に含まれる無機粒子(B1)が、固定炭素量が98質量%以上であり、球状黒鉛か、またはアスペクト比が21以上である鱗片状黒鉛であることを特徴とする、請求項1~4の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  6.  前記黒鉛が、天然黒鉛であることを特徴とする請求項2に記載の金属樹脂複合体。
  7.  前記熱可塑性樹脂(A)が、非晶性または結晶性ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、液晶性ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂の何れか1種類以上であることを特徴とする、請求項1~6の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  8.  前記ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエステル-ポリエーテル共重合体、の何れか1種以上であることを特徴とする、請求項7に記載の金属樹脂複合体。
  9.  前記ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエステル-ポリエーテル共重合体の数平均分子量が12,000~70,000であることを特徴とする、請求項8に記載の金属樹脂複合体。
  10.  前記ポリエステル-ポリエーテル共重合体が、芳香族ポリエステル単位95~45重量%と変性ポリエーテル単位5~55重量%からなる、請求項8又は9の何れかに金属樹脂複合体。
  11.  前記変性ポリエーテル単位が、下記一般式(1)で表される変性ポリエーテル単位である、請求項10に記載の金属樹脂複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     
    (式中、-A-は、-O-、-S-、-SO-、-SO-、-CO-、炭素数1~20のアルキレン基、または炭素数6~20のアルキリデン基であり、R、R、R、R、R、R、R7、およびRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1~5の1価の炭化水素基であり、R、およびR10は、それぞれ独立して、炭素数1~5の2価の炭化水素基である。mおよびnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、それぞれ独立して、1以上の整数である。m+nの数平均は2~50である)
  12.  前記芳香族ポリエステル単位が、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート単位、及びポリプロピレンテレフタレート単位からなる群から選ばれる1種以上である、請求項10又は11に記載の金属樹脂複合体。
  13.  前記ポリアミド系樹脂が、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,6、又はナイロン12であることを特徴とする、請求項7に記載の金属樹脂複合体。
  14.  前記熱伝導性樹脂組成物の厚み方向の熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であることを特徴とする、請求項1~13の何れかに金属樹脂複合体。
  15.  前記金属の表面処理が、金属表面に粗面を形成する処理、又は金属表面に化学物質を固着させる処理であることを特徴とする、請求項1~14の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  16.  前記金属が、アルミニウム、銅、マグネシウム及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属であることを特徴とする、請求項1~15の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  17.  絶縁性を有する樹脂又は樹脂組成物から形成された部材をさらに含むことを特徴とする、請求項1~16の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  18.  前記金属樹脂複合体がゲート痕および基盤部を有するものであって、前記ゲート痕の厚みに対して、前記基盤部の厚み比が2以上であることを特徴とする、請求項1~17の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  19.  前記ゲート痕が、2つ以上であることを特徴とする、請求項18に記載の金属樹脂複合体。
  20.  前記金属樹脂複合体が、発熱体を冷却するための複合体であり、該発熱体は前記金属部材側に設置することを特徴とする、請求項1~19の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  21.  前記金属樹脂複合体は、フィンを含むヒートシンク形状であることを特徴とする、請求項1~20の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  22.  前記金属樹脂複合体が、LEDモジュールを冷却するためのヒートシンクであることを特徴とする、請求項1~21の何れかに記載の金属樹脂複合体。
  23.  前記ヒートシンクが、自動車用LEDランプヒートシンクであることを特徴とする、請求項22に記載の金属樹脂複合体。
  24.  請求項1~23のいずれか1項に記載の金属樹脂複合体を製造する方法であって、
     前記表面処理した金属よりなる部材の存在下、前記熱伝導性樹脂組成物を射出成形することで、前記熱伝導性樹脂組成物よりなる部材と前記表面処理した金属よりなる部材とを接触接合する工程を含む、方法。
  25.  前記熱伝導性樹脂組成物を溶融混練により製造する工程をさらに含み、
     当該溶融混練前の無機粒子(B1)の体積平均粒子径が10~700μmであることを特徴とする、請求項24に記載の方法。
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