WO2022190674A1 - 熱伝導組成物 - Google Patents

熱伝導組成物 Download PDF

Info

Publication number
WO2022190674A1
WO2022190674A1 PCT/JP2022/002455 JP2022002455W WO2022190674A1 WO 2022190674 A1 WO2022190674 A1 WO 2022190674A1 JP 2022002455 W JP2022002455 W JP 2022002455W WO 2022190674 A1 WO2022190674 A1 WO 2022190674A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
parts
mass
composition
fatty acid
acid metal
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/002455
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光 山下
マーク アンソニー シー ゼ
Original Assignee
大塚ポリテック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大塚ポリテック株式会社 filed Critical 大塚ポリテック株式会社
Priority to JP2023505184A priority Critical patent/JPWO2022190674A1/ja
Publication of WO2022190674A1 publication Critical patent/WO2022190674A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013Fillers, pigments or reinforcing additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24Acids; Salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16Solid spheres
    • C08K7/18Solid spheres inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers

Definitions

  • the present invention relates to a composition, and particularly to a composition provided between a component to be cooled and a heat radiating component.
  • the heat dissipation sheet is required to be in close contact with the parts to be cooled (also called exothermic members) such as semiconductor elements and the heat sink on both sides, and to efficiently transfer heat from the parts to be cooled to the heat sink.
  • a heat-dissipating sheet for example, a rubber sheet made by mixing silicon rubber as a base with aluminum oxide or the like, which is a filler with high thermal conductivity, may be used.
  • heat dissipation sheets are required to be in close contact with cooling target parts and heat sinks in order to improve heat conduction, and conventional heat dissipation sheets are mainly made of soft compositions.
  • This flexible composition is difficult to mold and process, and heat-dissipating compositions (heat-conducting compositions) are mainly used in sheet-like products.
  • heat-conducting compositions heat-conducting compositions
  • mold-moldable composition that can be mold-molded into a shape that matches the shape of the part to be cooled, thereby improving the ease of assembly and enlarging the heat transfer area.
  • the inventors of the present application considered that the flexibility of the heat-dissipating composition is required in the temperature range where cooling of the parts to be cooled is required (hereinafter referred to as the "cooling-required temperature range"). There is a problem of ensuring flexibility in the cooling-necessary temperature range of these compositions, roll workability, and mold releasing performance.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a composition that has improved flexibility in the cooling-required temperature range and excellent roll workability and mold release performance.
  • composition according to the present invention contains more than 1500 parts by mass of inorganic filler and fatty acid metal salt per 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber.
  • the inventors of the present application conducted intensive studies in view of the above problems, and found that the inclusion of a predetermined amount of a fatty acid metal salt, which is effective in roll workability and mold release performance, reduces the hardness in the cooling-required temperature range. I noticed that I could get the flexibility to stick to the parts to be cooled and the heat sink. It was found that flexibility can be imparted in the temperature range requiring cooling by configuring the composition to contain more than 1500 parts by mass of an inorganic filler and a fatty acid metal salt with respect to 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber. rice field.
  • the composition by configuring the composition to contain more than 1,500 parts by mass of an inorganic filler and a fatty acid metal salt with respect to 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber, the flexibility is improved in the cooling required temperature range. , it is possible to provide a composition with low hardness and excellent roll workability and mold release performance.
  • the composition preferably contains 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less of the fatty acid metal salt with respect to 100 parts by mass of the ethylene propylene diene rubber.
  • the composition preferably contains the fatty acid metal salt in a mass ratio of 0.01 to 0.05 with respect to the heat dissipation filler.
  • the polyethylene wax is preferably contained in an amount of 100 parts or more and 140 parts or less per 100 parts by mass of the ethylene propylene diene rubber.
  • the composition can be given appropriate flexibility and strength, and the workability and moldability of the composition can be improved.
  • the ethylene propylene diene rubber preferably has a Mooney viscosity of 55 or more at 125°C.
  • the strength, heat resistance, and filling properties of the inorganic filler of the composition can be improved.
  • preferably 1400 parts by mass or more and 1700 parts by mass or less of spherical alumina having a 90% diameter of 50 ⁇ m or less is contained as the inorganic filler with respect to 100 parts by mass of the ethylene propylene diene rubber.
  • the fatty acid metal salt is preferably selected from the group consisting of calcium stearate, aluminum stearate, zinc stearate, calcium laurate, zinc myristate, and zinc palmitate.
  • the composition can be suitably configured.
  • composition of the present invention is a crosslinked admixture and is composed of multiple components.
  • Components (a) to (d) constituting the composition are described below.
  • the ethylene-propylene-diene rubber used in the present invention is a terpolymer (EPDM) obtained by adding a diene to a binary copolymer (EPM) of ethylene and propylene.
  • EPM binary copolymer
  • the ethylene propylene diene rubber preferably has a Mooney viscosity ML1+4 (125° C.) of 50 or more, more preferably 55 or more. If the Mooney viscosity is too low, the strength (resistance to deformation and breakage), heat resistance, and inorganic filler filling rate of the composition will decrease.
  • the ethylene propylene diene rubber may be an ethylene propylene diene rubber oil extended product.
  • a preferred ethylene propylene diene rubber is, for example, EPT3091, an ethylene propylene terpolymer manufactured by Mitsui Chemicals.
  • the Mooney viscosity ML1+4 (125°C) of EPT3091 is 57.
  • plasticizer used in the present invention is a polymonomer wax, specifically a liquid polyethylene wax.
  • the plasticizer is transparent and has a viscosity of 1,000 cps or less at 25°C.
  • Liquid polyethylene wax improves the strength and processability of the composition.
  • the liquid polyethylene wax imparts scratch and abrasion resistance to the composition.
  • a preferred liquid polyethylene wax is Versaflow EV manufactured by Shamrock Technologies.
  • Versaflow EV gives the composition excellent wear resistance, anti-blocking properties, slip properties, flow leveling properties, etc.
  • the content of liquid polyethylene wax is 100 parts or more and 140 parts or less per 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber (including the amount of oil blended in the rubber when the ethylene propylene diene rubber is an oil-extended product).
  • the composition can be given appropriate flexibility and strength, and the composition Workability and moldability can be improved.
  • Inorganic fillers improve the heat dissipation (thermal conductivity) and kneading workability of the composition.
  • the inorganic filler may contain metals or metal compounds, including metal oxides.
  • the composition contains more than 1500 parts by mass of inorganic fillers per 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber. This imparts high heat dissipation properties to the composition.
  • the composition contains heat dissipating fillers and alumina fibers as inorganic fillers.
  • the heat dissipating filler mainly imparts heat dissipating properties to the composition.
  • the heat-dissipating filler used in the present invention is spherical alumina having a 90% diameter (D 90 ) of 50 ⁇ m or less.
  • the 90% diameter as used herein means a particle diameter (diameter) at which the cumulative frequency (cumulative distribution) is 90% in the particle size distribution expressed on a volume basis.
  • the composition can be filled with a larger amount of alumina.
  • the spherical alumina used as the heat dissipating filler preferably has a 10% diameter (particle diameter (diameter) at which the cumulative frequency (cumulative distribution) reaches 10%, D 10 ) of 1 ⁇ m or more.
  • the 90% diameter and 10% diameter are each based on the particle size distribution obtained by a measuring device based on the principle of laser diffraction scattering.
  • the content of the heat dissipating filler is 1400 parts by mass or more and 1700 parts by mass or less per 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber (including the amount of oil blended in the rubber when the ethylene propylene diene rubber is an oil-extended product).
  • the thermal conductivity of the composition will be insufficient, and if the content of the heat-dissipating filler is too large, the composition will become hard and brittle.
  • the alumina fiber used in the present invention is crystalline alumina short fiber (alumina fiber).
  • alumina fiber crystalline alumina short fiber
  • the average diameter of the alumina fibers is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less.
  • the average diameter of alumina fibers may be calculated by observing 100 alumina fibers with an electron microscope (SEM) and averaging the diameters.
  • a preferable alumina fiber is Denka Arsen B97N4 manufactured by Denka Co., Ltd., but it is not limited to this, and other alumina fibers can be used.
  • the content of alumina fibers is 150 parts by mass or more and 200 parts by mass or less per 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber (including the amount of oil blended in the rubber when the ethylene propylene diene rubber is an oil-extended product).
  • the strength of the composition will be insufficient. If the alumina fiber content is too high, the composition will become hard and brittle.
  • Fatty Acid Metal Salts are added to improve roll workability and mold releasability, and to increase adhesion to the parts to be cooled by softening the parts to be cooled as the temperature rises.
  • fatty acid of the fatty acid metal salt a fatty acid having 8 to 22 carbon atoms is preferable, and stearic acid is most preferable.
  • One type of fatty acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the metal of the fatty acid metal salt include aluminum, germanium, tin, lithium, potassium, sodium, magnesium and calcium, with calcium being most preferred.
  • suitable fatty acid metal salts are selected from the group consisting of calcium stearate, aluminum stearate, zinc stearate, magnesium stearate, calcium laurate, zinc palmitate, zinc myristate, zinc palmitate, magnesium oleate, and the like. is composed of one or more
  • the content of the fatty acid metal salt is 0.01 or more and 0.05 or less in mass ratio with respect to the inorganic filler. That is, the mass of the fatty acid metal salt contained in the composition is 0.01 to 0.05 times the mass of the heat dissipating filler and alumina fibers contained in the composition. If the content of the fatty acid metal salt is too low, the releasability is poor, and if it is too high, the releasability is good, but it is difficult to stick to the rolls and kneading workability is lowered.
  • the fatty acid metal salt should be contained in an amount of 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less per 100 parts by mass of the ethylene propylene diene rubber.
  • the fatty acid metal salt should be contained in an amount of 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less per 100 parts by mass of the ethylene propylene diene rubber.
  • the composition may contain other additives in addition to the materials (a) to (d) above.
  • Other additives include, for example, cross-linking agents, processing aids, reinforcing materials, flame-retardant fillers, softeners, anti-aging agents, and the like.
  • the cross-linking agent may be selected as appropriate, but a peroxide-based cross-linking agent is particularly preferred.
  • Cross-linking agents include, for example, ethylene glycol dimethacrylate, ⁇ , ⁇ '-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy ) hexane or the like.
  • a single type of cross-linking agent may be added to the composition, or a plurality of types of cross-linking agents may be added.
  • a cross-linking accelerator may be added to the composition in addition to the cross-linking agent, if necessary.
  • Cross-linking accelerators may be triallyl isocyanurate, trimethylpropane trimethacrylate, and the like.
  • the processing aid is added to improve kneading processability and moldability, and may be, for example, stearic acid or zinc oxide.
  • the reinforcing material may be carbon or the like, for example.
  • EPDM rubber manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. trade name Mitsui EPT3091 The Mooney viscosity is 57 at ML1+4 (125°C).
  • EPDM rubber manufactured by JSR Corporation trade name JSREP24 The Mooney viscosity is 42 at ML1+4 (125°C).
  • Stearic acid NOF Corporation Product name stearic acid Tsubaki (10) Zinc oxide Seido Chemical Industry Co., Ltd.: Product name Zinc oxide type 3 (11) Carbon Asahi Carbon Co., Ltd.: Product name Asahi #70
  • thermal conductivity evaluates the thermal performance of a composition and may be based on a method according to US Standard ASTM E1530. In both Examples and Comparative Examples, the thermal conductivity was measured using a steady-state thermal conductivity measuring device GH-1S manufactured by ULVAC-RIKO, Inc. Practically, the thermal conductivity of the composition is desirably 1.5 W/m ⁇ K or more.
  • the thermal conductivity is 1.5 W / m ⁇ K or more, the hardness is 60 or more and 80 or less, roll workability, mold sticking (mold releasability), and appearance Both were good.
  • Comparative Example 1 the total amount of heat dissipating filler and alumina fibers was more than 1500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EPDM, and the thermal conductivity was 1.5 W/m ⁇ K or more. Further, in Comparative Example 1, mold adhesion was good, and mold releasability was high. However, in Comparative Example 1, the mass ratio of calcium stearate to the inorganic filler (radiating filler and alumina fiber) was 0.063, which was greater than 0.05, and the content of calcium stearate was too high. As a result, it did not stick to the rolls, resulting in poor kneading workability.
  • the total amount of the heat dissipating filler and alumina fibers was more than 1500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EPDM, and the thermal conductivity was 1.5 W/m ⁇ K or more.
  • the mass ratio of calcium stearate to the inorganic filler (radiating filler and alumina fiber) was 0.005, which was less than 0.01, and the amount of calcium stearate was too low.
  • the releasability was poor, requiring the application of a release agent for the mold, resulting in poor sticking to the mold.
  • the roll workability was poor because the roll adhered to the roll and was difficult to peel off.
  • the components (6)-1 to (6)-10 in Table 2 correspond to the fatty acid metal salts of Example 1, or are blended in place of the fatty acid metal salts in Examples 8 to 20. , Comparative Examples 21 to 27 differ in the components and their amounts. Components (6)-1 to (6)-10 in Table 2 are described below.
  • Example 6 For Examples 6 to 18 and Comparative Examples 8 to 13, as in Example 1, (A) thermal conductivity, (B) hardness, (C) roll workability, (D) mold sticking, and (E) appearance were evaluated. However, the hardness of (B) was evaluated at room temperature (25°C) and high temperature (60°C). Each of (C) to (E) was evaluated in three grades of 0 (good), ⁇ , and ⁇ (bad). However, those that could not be molded and could not be evaluated are indicated in Table 2 as "cannot be molded" or " ⁇ ".
  • Examples 6 to 18 contain more than 1500 parts by mass of inorganic fillers and fatty acid metal salts with respect to 100 parts by mass of EPDM.
  • the fatty acid metal salt consists of one or more salts selected from the group consisting of calcium stearate, aluminum stearate, zinc stearate, calcium laurate, zinc myristate and zinc palmitate.
  • Examples 6, 7, and 8 contain only calcium stearate as the fatty acid metal salt.
  • Example 9 contains only aluminum stearate as the fatty acid metal salt.
  • Example 10 contains only magnesium stearate as the fatty acid metal salt.
  • Example 11 contains only zinc stearate as the fatty acid metal salt.
  • Example 12 contains only calcium laurate as the fatty acid metal salt.
  • Examples 13, 14 and 15 contain only zinc myristate as the fatty acid metal salt.
  • Examples 16, 17 and 18 contain only zinc palmitate as the fatty acid metal salt.
  • Examples 6 to 18 contain 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less of fatty acid metal salt based on 100 parts by mass of EPDM. Further, in all of Examples 8 to 20, the fatty acid metal salt was contained in a mass ratio of 0.01 to 0.05 with respect to the inorganic filler (the total amount of the heat dissipation filler and alumina fibers).
  • the amount of calcium stearate is 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of EPDM, which is less than 20 parts by weight. Also, the mass ratio of calcium stearate to the inorganic filler (radiating filler and alumina fiber) is 0.003, which is smaller than 0.01. As described above, in Comparative Example 8, since the amount of calcium stearate was too small, the mold was stuck to the mold and it was difficult to peel off, resulting in poor releasability.
  • the amount of calcium stearate is 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of EPDM, which is less than 20 parts by weight.
  • the mass ratio of calcium stearate to the inorganic filler (radiating filler and alumina fiber) is 0.006, which is smaller than 0.01.
  • the fatty acid metal salt is less than 20 parts by weight in both Comparative Examples 21 and 22, there is little decrease in hardness at high temperatures (in the temperature range where cooling is required) (that is, it is difficult to improve flexibility), adhesion is poor, and thermal conductivity is low. Inferior.
  • the amount of fatty acid metal salts such as calcium stearate, zinc myristate, and zinc palmitate is more than 80 parts by mass (more than 70 parts by mass in Table 2) with respect to 100 parts by mass of EPDM, molding is not possible. becomes difficult.
  • the fatty acid metal salt is 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of EPDM, as shown in Table 2, it is harder in the cooling required temperature range (80°C) than at room temperature (25°C). Since the hardness is reduced, the hardness of the composition decreases as the temperature of the parts to be cooled rises, so that the composition can be brought into close contact with the parts to be cooled.
  • Comparative Examples 11, 12, and 13 fatty acid was added instead of the fatty acid metal salt of Example 6. Therefore, in Comparative Examples 11, 12 and 13, the fatty acid metal salt is less than 20 parts by weight per 100 parts by weight of EPDM. Also, the mass ratio of the fatty acid metal salt to the inorganic filler (radiating filler and alumina fiber) is less than 0.01. That is, in each of Comparative Examples 11, 12, and 13, since no fatty acid metal salt was contained, it was difficult to mold because it stuck to the mold and was difficult to peel off. Addition of fatty acid is also expected to reduce hardness due to temperature rise, but it cannot be molded, and it can be said that addition of fatty acid metal salt is optimal for moldability and for imparting flexibility in the temperature range where cooling is required.
  • the inventors prepared a sample in which the amount and type of the fatty acid metal salt of Example 6 were changed, and EPDM as a reference material, and used a rubber hardness meter GS-719N manufactured by Techclock Co., Ltd.
  • the hardness was measured at four ambient temperatures (25°C, 40°C, 60°C, and 80°C) from room temperature (25°C) to the cooling required temperature range (85°C) and summarized in Table 3.
  • the inventors calculated the amount of change (decrease) in hardness based on the hardness at 25°C for each sample and the reference material, and showed them in parentheses in Table 3. After that, the inventors used the values in parentheses in Table 3 to create graphs, FIGS.
  • the sample containing the fatty acid metal salt shows a greater decrease in hardness as the ambient temperature rises than the EPDM containing no fatty acid metal salt. Furthermore, in the samples containing 20 parts by mass, 40 parts by mass, and 70 parts by mass of calcium stearate, compared to the samples containing 5 parts by mass and 10 parts by mass of calcium stearate, respectively, It can be seen that the amount of decrease in hardness increases.
  • each of the sample containing 20 parts by mass of aluminum stearate, the sample containing 20 parts by mass of zinc stearate, and the sample containing 20 parts by mass of magnesium stearate also contained 20 parts by mass of calcium stearate.
  • the decrease in hardness increases as the ambient temperature rises. From this, it can be considered that the amount of decrease in hardness is approximately the same regardless of the type of metal of the fatty acid metal salt.
  • the mass part of the fatty acid metal salt is 20 or more, compared with the case where it is less than 20, the amount of decrease in hardness at high temperature (cooling required temperature range) is large, so the flexibility is improved. considered to be easy. From this, it is considered that when the mass part of the fatty acid metal salt is 20 or more, the adhesiveness of the composition to the object to be cooled or the heat sink increases, and the heat dissipation improves, compared to the case where the mass part is less than 20. be done.
  • the composition (thermal conductive composition) of the present invention can be produced through a molding process using a molding method such as pressing.
  • the molding method may be a general molding method such as compression molding, for example, a known method such as compression molding or extrusion molding.
  • the composition contains stearic acid, zinc oxide, and carbon in addition to the components (a) to (d), but the composition contains components other than these components. may contain.
  • the composition may contain 5 parts by mass or more and 35 parts by mass or less of oleyl phosphate with respect to 100 parts by mass of ethylene propylene diene rubber.
  • This makes it possible to further disperse and stabilize the inorganic filler when mixing the EPDM with the inorganic filler (for example, spherical alumina). As a result, unevenness in the thermal conductivity of the composition is less likely to occur, and the thermal conductivity can be improved.
  • each of the compositions contains only one fatty acid metal salt selected from the group consisting of calcium stearate, aluminum stearate, zinc stearate, calcium laurate, zinc myristate, and zinc palmitate.
  • the composition is not limited to this aspect, and the composition may contain a plurality of types selected from the group as fatty acid metal salts.
  • the fatty acid metal salt contained in the composition is not limited to the above embodiment, and may be any form of fatty acid metal salt.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

【課題】冷却必要温度領域にて柔軟性が向上し、且つ、ロール加工性及び金型離型性能に優れた組成物を提供する。 【解決手段】エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、無機充填物を1500質量部より多く含有し、脂肪酸金属塩を含む。

Description

熱伝導組成物
 本発明は組成物であって、特に、冷却対象部品と放熱部品との間に設けられる組成物に関する。
 電子・電気機器では、それらの機器に内蔵されている半導体素子等を効率よく冷却することが求められている。そこで、電子・電気機器では、半導体素子等に、放熱シートを介して金属製のヒートシンクを取り付けることが広く行われている。
 放熱シートは、半導体素子等の冷却対象部品(発熱性部材ともいう)及びヒートシンクに両面において密着し、冷却対象部品からヒートシンクに効率よく熱を伝えることが求められている。このような放熱シートとして、例えば、シリコンゴムをベースとして、熱伝導性が高いフィラーである酸化アルミニウム等を混合させたゴムシートが用いられる場合がある。
 シリコンゴムをベースとして放熱シートを構成した場合、使用時における冷却対象部品の温度上昇によって、シロキサンが発生し、冷却対象部品に電気接点不良が発生する懸念ある。そのため、シリコンゴムをベースとしない、エチレンプロピレンゴム(EPゴム)ベースの組成物が開発されている(例えば、特許文献1)。
 一般に、放熱シートは熱伝導向上の為に冷却対象部品やヒートシンクとの密着が求められており、従来の放熱シートは柔らかい組成物が主流となっている。この柔軟な組成物では金型成形加工が困難となり、放熱組成物(熱伝導組成物)はシート状製品が主体となっている。冷却対象部品形状に即した形状に金型成形し、組付け性の向上や熱伝導面積の拡大の図ることのできる、金型成形可能な組成物も望まれている。
特開2006-52273号公報
 本願発明者は、放熱組成物の柔軟性が必要なのは冷却対象部品の冷却が必要となる温度領域(以下、冷却必要温度領域と記載する)であると考えた。これら組成物の冷却必要温度領域における柔軟性の確保とロール加工性及び金型離型性能の両立という課題がある。
 本発明が解決しようとする課題は、冷却必要温度領域にて柔軟性が向上し、且つ、ロール加工性及び金型離型性能に優れた組成物を提供することである。
 本発明による組成物は、エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、無機充填物を1500質量部より多く含有し、脂肪酸金属塩を含む。
 本願発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を行ったところ、ロール加工性及び金型離型性能に効果のある脂肪酸金属塩を所定量含む事により、冷却必要温度領域において硬度が低下し、冷却対象部品やヒートシンクに密着する柔軟性が得られる事に気が付いた。組成物をエチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、無機充填物を1500質量部より多く含有し、脂肪酸金属塩を含むように構成することによって、冷却必要温度領域にて柔軟性が付与できることを見出した。すなわち、組成物をエチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、無機充填物を1500質量部より多く含有し、脂肪酸金属塩を含むように構成することによって、冷却必要温度領域にて柔軟性が向上し、低硬度で、且つ、ロール加工性及び金型離型性能に優れた組成物を提供することが可能である。
 上記の構成において、好ましくは、前記組成物が、前記エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、前記脂肪酸金属塩を20質量部以上80質量部以下含有する。
 この構成によれば、離型性を向上させ、且つ、ロール加工性を向上させることができる。
 上記の構成において、好ましくは、前記組成物が、前記脂肪酸金属塩を、前記放熱フィラーに対して、質量比で0.01以上0.05以下含有する。
 この構成によれば、離型性を向上させ、且つ、ロール加工性を向上させることができる。
 上記の構成において、好ましくは、ポリエチレンワックスを、エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、100部以上140部以下含有する。
 この構成によれば、組成物に適度な柔軟性と強度とを持たせることができるとともに、組成物の加工性・成型性を向上させることができる。
 上記の構成において、好ましくは、前記エチレンプロピレンジエンゴムの125℃におけるムーニー粘度は55以上である。
 この構成によれば、組成物の強度・耐熱性・無機充填物の充填性を向上させることができる。
 上記の構成において、好ましくは、前記エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、前記無機充填物として、90%径が50μm以下の球状アルミナを1400質量部以上1700質量部以下含有する。
 この構成によれば、熱伝導性や電気絶縁性が良好な組成物を提供することができる。
 上記の構成において、好ましくは、前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛からなる群より選択される。
 この構成によれば、組成物を好適に構成することができる。
 本発明によれば、冷却必要温度領域にて柔軟性が向上し、且つ、ロール加工性及び金型離型性能に優れた組成物を提供することができる。
ステアリン酸カルシウムが5質量部、20質量部、40質量部含まれる場合と、ステアリン酸アルミニウムが20質量部含まれる場合と、ステアリン酸亜鉛が20質量部含まれる場合とのそれぞれにおける硬さの雰囲気温度依存性を示すグラフ ステアリン酸カルシウムが5質量部、10質量部、20質量部、40質量部、70質量部含まれる場合における硬さの変化量の雰囲気温度依存性を示すグラフ ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、及び、ステアリン酸マグネシウムがそれぞれ20質量部含まれる場合における硬さの変化量の雰囲気温度依存性を示すグラフ
 本発明の組成物は架橋混和物であって、複数の成分によって構成されている。以下に、組成物を構成する成分(a)~(d)について説明する。
 (a)エチレンプロピレンジエンゴム
 本発明に用いられるエチレンプロピレンジエンゴムは、エチレンとプロピレンの二元共重合体(EPM)にジエンを加えた三元共重合体(EPDM)である。エチレンプロピレンジエンゴムは、ムーニー粘度ML1+4(125℃)で50以上であることが好ましく、55以上であることがより好ましい。ムーニー粘度が低すぎると、組成物の強度(変形や破壊に対する抵抗力)・耐熱性・無機充填物の充填率が低下する。
 エチレンプロピレンジエンゴムは、エチレンプロピレンジエンゴム油展品であってよい。好ましいエチレンプロピレンジエンゴムとしては、例えば、三井化学社製のエチレンプロピレンターポリマーであるEPT3091がある。EPT3091のムーニー粘度ML1+4(125℃)は57である。
 (b)可塑剤
 本発明に用いられる可塑剤はポリモノマーのワックスであって、具体的には、液状ポリエチレンワックスである。可塑剤は透明で25℃での粘度が1,000cps以下であることが好ましい。液状ポリエチレンワックスは組成物の強度及び加工性を向上させる。その他、液状ポリエチレンワックスは組成物に耐スクラッチ性や耐摩耗性を付与する。
 好ましい液状ポリエチレンワックスとしては、Shamrock Technologies社製のVersaflow EVがある。Versaflow EVは、組成物に優れた耐摩耗性や、耐ブロッキング性、スリップ性、フローレベリング性等を付与する。
 液状ポリエチレンワックスの含有量はエチレンプロピレンジエンゴム100質量部(エチレンプロピレンジエンゴムが油展品の場合には、ゴムに配合されたオイル量を含む)に対し、100部以上140部以下である。
 液状ポリエチレンワックスの含有量を少なくすると、組成物の弾力性が低下し、成型品が硬くなる。よって、電子・電気機器の使用時に、冷却対象部品に対する組成物の密着性が低下する。また、液状ポリエチレンワックスの含有量が多すぎると、組成物の剛性が低下し、成型が困難になる。液状ポリエチレンワックスの含有量を、エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、100部以上140部以下にすることによって、組成物に適度な柔軟性と強度とを持たせることができるとともに、組成物の加工性・成型性を向上させることができる。
 (c)無機充填物
 無機充填物は組成物の放熱性(熱伝導性)や、混練り作業性を向上する。無機充填物は金属や、金属酸化物を含む金属化合物を含有するものであってよい。組成物には、エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、無機充填物が1500質量部より多く含有されている。これにより、組成物に高い放熱性が付与される。本発明では、組成物は無機充填物として、放熱フィラーと、アルミナ繊維とを含む。
 (c)-1 放熱フィラー
 放熱フィラーは主として、組成物に放熱性を付与する。本発明に用いられる放熱フィラーは90%径(D90)が50μm以下の球状アルミナである。ここでいう90%径とは体積基準で表された粒子径分布において、頻度の累積(累積分布)が90%になる粒子径(直径)を意味する。放熱フィラーとしてアルミナを用いることで、組成物の熱伝導性や電気絶縁性が良好となる。また、90%径(D90)が50μm以下の球状アルミナを用いることで、組成物にアルミナをより多く充填することができる。放熱フィラーとして用いる球状アルミナは、10%径(頻度の累積(累積分布)が10%になる粒子径(直径)、D10)が1μm以上であることが好ましい。但し、90%径及び10%径はそれぞれ、レーザー回折散乱法を測定原理とする測定装置で得られた粒子径分布に基づく。
 放熱フィラーの含有量はエチレンプロピレンジエンゴム100質量部(エチレンプロピレンジエンゴムが油展品の場合には、ゴムに配合されたオイル量を含む)に対し、1400質量部以上1700質量部以下である。
 放熱フィラーの含有量が少なすぎると組成物の熱伝導率が不十分となり、放熱フィラーの含有量が多すぎると、組成物が硬くなり脆くなる。
 (c)-2 アルミナ繊維
 本発明に用いられるアルミナ繊維は、結晶質アルミナ短繊維(アルミナファイバー)である。アルミナ繊維を加えることで、組成物の混練り作業性を向上し、且つ、組成物の強度が向上する。アルミナ繊維の平均直径は5μm以下であることが好ましく、より好ましくは、2μm以上4μm以下であるとよい。アルミナ繊維の平均直径は、100本のアルミナ繊維を電子顕微鏡(SEM)により観察し、その直径を平均することによって算出されているとよい。
 好ましいアルミナ繊維としては、デンカ株式会社製のデンカアルセンB97N4があるが、これには限定されず、アルミナ繊維として他のものを用いることができる。
 アルミナ繊維の含有量はエチレンプロピレンジエンゴム100質量部(エチレンプロピレンジエンゴムが油展品の場合には、ゴムに配合されたオイル量を含む)に対し、150質量部以上200質量部以下である。
 アルミナ繊維の含有量が少なすぎると組成物の強度が不十分となる。アルミナ繊維の含有量が多すぎると、組成物が硬くなり脆くなる。
 (d)脂肪酸金属塩
 脂肪酸金属塩は、ロール加工性及び金型離型性能の向上及び冷却対象部品の温度上昇に伴う柔軟化により冷却対象部品との密着性を高めるために添加される。
 脂肪酸金属塩の脂肪酸としては、炭素数8~22の脂肪酸が好ましく、ステアリン酸が最も好ましい。脂肪酸は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。脂肪酸金属塩の金属としては、アルミニウム、ゲルマニウム、スズ、リチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム等が挙げられ、カルシウムが最も好ましい。
 好適な脂肪酸金属塩の具体例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ラウリン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム等からなる群より選択される一つ、又は、複数によって構成されている。
 脂肪酸金属塩の含有量は無機充填物に対して、質量比で0.01以上0.05以下である。すなわち、組成物に含まれる脂肪酸金属塩の質量は、組成物に含まれる放熱フィラー及びアルミナ繊維の質量に対して、0.01倍以上0.05倍以下である。脂肪酸金属塩の含有量が少なすぎると離型性が悪く、多すぎると離型性が良いが、ロールに張り付きにくく混練り作業性が低下する。
 また、脂肪酸金属塩は、エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、20質量部以上80質量部以下含有するとよい。これにより、離型性を向上させ、且つ、混練り作業性を向上させ、組成物のロール加工性及び金型離型性能を優れたものにすることができる。また、冷却対象部品の温度上昇に伴って、組成物の硬さが低下するため、組成物と冷却対象物や、組成物とヒートシンクとを好適に密着させることができる。
 組成物は上記(a)~(d)の材料以外に他の添加剤を含有してもよい。他の添加剤としては例えば、架橋剤、加工助剤、補強材、難燃性充填剤、軟化剤、老化防止剤等を挙げることができる。
 架橋剤は適宜選択されるものであってよいが、特に、過酸化物系の架橋剤であることが好ましい。架橋剤は、例えば、エチレングリコールジメタクリラート、α,α´-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン等であってよい。また、組成物には、単一種類の架橋剤が添加されてもよく、また、複数種類の架橋剤が添加されていてもよい。また、必要に応じて、組成物には、架橋剤に加えて架橋促進剤が添加されていてもよい。架橋促進剤は、トリアリルイソシアヌレート、トリメチルプロパントリメタクリレート等であってよい。
 加工助剤は練り加工性、成型性向上のために添加されるものであって、例えば、ステアリン酸や、酸化亜鉛であってよい。補強材は、例えば、カーボン等であってよい。
 次に、本発明の実施例について、更に詳細に説明する。表1に示す成分を、表1に示す配合で混合し混練り工程・成形工程を行って、実施例1~5、及び、比較例1~7を得た。但し、表1の中の組成を表す数値の単位は質量部である。成形工程においては、160~190℃の条件で10分~30分圧縮成型して評価用成形体を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 次に、表1で示す成分のうち、(1)~(11)についてそれぞれ説明する。
(1)EPDMゴム
  三井化学株式会社製:商品名 三井EPT3091
  ムーニー粘度はML1+4(125℃)で57である。
(2)EPDMゴム
  JSR株式会社製:商品名 JSREP24
  ムーニー粘度はML1+4(125℃)で42である。
(3)可塑剤(液状ポリエチレンワックス)
  Shamrock Technologies社製:商品名 Versaflow EV
(4)放熱フィラー
  日本軽金属株式会社製:商品名 V325F
  90%径(D90)が50μm以下の球状アルミナである。
(5)アルミナ繊維
  デンカ株式会社製:商品名 デンカアルセンB97N4
(6)脂肪酸金属塩(ステアリン酸カルシウム)
  堺化学工業株式会社製:商品名 ステアリン酸カルシウムSC-100
(7)エチレングリコールジメタクリラート(EDMA)
  三菱ケミカル社製:商品名 アクリエステルED
(8)DCP40%マスターパッチ
  テクノプレニードヒダ社製:商品名 KED40MB
  DCP(ジクミルペルオキシド)を40%含有する添加剤(マスターパッチ)である。
(9)ステアリン酸
  日油株式会社製:商品名 ステアリン酸 つばき
(10)酸化亜鉛
  正同化学工業株式会社製:商品名 酸化亜鉛3種
(11)カーボン
  旭カーボン株式会社製:商品名 旭#70
 実施例1~5、及び、比較例1~7について、(A)熱伝導率、(B)硬さ、(C)ロール加工性、(D)金型張り付き、及び(E)外観の5つの項目について評価を行った。
(A)熱伝導率
 熱伝導率は組成物の熱性能を評価するものであって、米国規格ASTM E1530に準拠した方法に基づくものであってよい。実施例、比較例では、ともに、熱伝導率をアルバック理工株式会社の定常法熱伝導率測定装置GH-1Sを用いて測定した。実用的に、組成物の熱伝導率は、1.5W/m・K以上となることが望ましい。
(B)硬さ
 硬さはSRIS(日本ゴム協会規格)0101規定の株式会社テクロック製のゴム硬さ計GS-719Nにて測定した。実用的に、組成物の硬さは、60以上、80以下であることが望ましい。
(C)ロール加工性
 オープンロール加工時にロール張り付き等の作業性が通常ゴム配合同等かの官能評価を実施した。
(D)金型張り付き
 金型成型時に金型離型性に関して通常ゴム配合同等かの官能評価を実施した。
(E)外観
 成型後の組成物外観について発泡、欠け等の異常有無にて判断を実施した。
(C)~(E)についてはそれぞれ、〇(良好)、△、×(不良)の三段階で評価した。
 実施例1~5については、熱伝導率が1.5W/m・K以上であり、硬さが60以上、80以下であり、ロール加工性、金型張り付き(離型性)、及び、外観のいずれもが良好であった。
 EPDM100質量部に対し、放熱フィラー及びアルミナ繊維の総量(すなわち、無機充填物の総量)が1500質量部以下の比較例3~5については、熱伝導率が1.5W/m・K未満であり、不十分であった。
 比較例1については、EPDM100質量部に対し、放熱フィラー及びアルミナ繊維の総量が1500質量部より多く、熱伝導率が1.5W/m・K以上であった。また、比較例1は、金型張り付きも良好であり、離型性が高かった。しかし、比較例1は、ステアリン酸カルシウムが、無機充填物(放熱フィラー及びアルミナ繊維)に対して、質量比で0.063であって0.05より大きく、ステアリン酸カルシウムの含有量が多すぎる。そのため、ロールに張付かず、混練り作業性が悪かった。
 比較例2については、EPDM100質量部に対し、放熱フィラー及びアルミナ繊維の総量が1500質量部より多く、熱伝導率が1.5W/m・K以上であった。しかし、比較例2は、ステアリン酸カルシウムが、無機充填物(放熱フィラー及びアルミナ繊維)に対して、質量比で0.005であって0.01より小さく、ステアリン酸カルシウムが少なすぎる。そのため、離型性が悪く、金型用離型剤塗布が必要となり、金型張り付きが悪かった。また、比較例2では、ロールに張付き、剥がすことが困難となるため、ロール加工性が悪かった。
 次に、本発明の、表2に示す成分を、表2に示す配合で混合し混練り工程・成型工程を行って、実施例6~18、及び、比較例8~13を得た。但し、表2の中の組成を表す数値の単位は質量部である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 但し、表2の(1)、(3)~(5)、(7)~(11)の各成分については、表1と同じものを使用した。また、表2に挙げた成分以外に、助剤を適宜(7重量部程度)加えた。
 表2の(6)―1~(6)-10の成分は、第1実施例の脂肪酸金属塩に対応するもの、又は、脂肪酸金属塩の代わりに配合したものであり、実施例8~20、比較例21~27においてそれぞれ含有する成分や、その量が異なる。以下、表2の(6)―1~(6)-10の成分について、それぞれ説明する。
(6)―1 ステアリン酸カルシウム
  堺化学工業社製:商品名 SC―100
(6)―2 ステアリン酸アルミニウム
  堺化学工業社製:商品名 SA-1000
(6)―3 ステアリン酸マグネシウム
  堺化学工業社製:商品名 SM-1000
(6)―4 ステアリン酸亜鉛
  堺化学工業社製:商品名 SZ-2000
(6)―5 ラウリン酸カルシウム
  堺化学工業社製:商品名 C-12
(6)―6 ミリスチン酸亜鉛
  日油株式会社製:商品名 パウダーベースM
(6)―7 パルミチン酸亜鉛
  日東化成株式会社製:商品名 ZS-16
(6)―8 ラウリン酸
  日油株式会社製:商品名 NAA-122
(6)―9 オレイン酸
  日油株式会社製:商品名 NAA-34
(6)―10 ステアリン酸
  日油株式会社製:商品名 ステアリン酸 つばき
 実施例6~18、及び、比較例8~13について、第1実施例と同様に、(A)熱伝導率、(B)硬さ、(C)ロール加工性、(D)金型張り付き、及び(E)外観の5つの項目について評価を行った。但し、(B)の硬さについては、常温(25℃)と、高温(60℃)とで、評価した。(C)~(E)についてはそれぞれ、〇(良好)、△、×(不良)の三段階で評価した。但し、成型できず、評価できなかったものについては、表2に「成型不可」又は「↑」と記載した。
 実施例6~18は全て、EPDM100質量部に対し、無機充填物を1500質量部より多く含有し、脂肪酸金属塩を含む。脂肪酸金属塩は、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛からなる群より選択された、一つ、又は複数の塩からなる。
 具体的には、表2に示すように、実施例6、7、8は、脂肪酸金属塩として、ステアリン酸カルシウムのみを含む。実施例9は、脂肪酸金属塩として、ステアリン酸アルミニウムのみを含む。実施例10は、脂肪酸金属塩として、ステアリン酸マグネシウムのみを含む。実施例11は、脂肪酸金属塩として、ステアリン酸亜鉛のみを含む。実施例12は、脂肪酸金属塩として、ラウリン酸カルシウムのみを含む。実施例13、14、15は、脂肪酸金属塩として、ミリスチン酸亜鉛のみを含む。実施例16、17、18は脂肪酸金属塩として、パルミチン酸亜鉛のみを含む。
 実施例6~18は全て、EPDM100質量部に対し、脂肪酸金属塩を20質量部以上80質量部以下含有する。また、実施例8~20は全て、脂肪酸金属塩を、無機充填物(放熱フィラーとアルミナ繊維の総量)に対して、質量比で0.01以上0.05以下含有する。
 実施例6~18は全て、ロール加工性、金型張り付き(離型性)、及び、外観のいずれもが良好であった。
 比較例8は、EPDM100質量部に対し、ステアリン酸カルシウムが5重量部であり、20重量部よりも少ない。また、無機充填物(放熱フィラー及びアルミナ繊維)に対して、ステアリン酸カルシウムが質量比で0.003であって0.01より小さい。このように、比較例8では、ステアリン酸カルシウムが少なすぎるため、金型に張付き、剥がすことが困難となって、離型性が悪かった。
 比較例9は、EPDM100質量部に対し、ステアリン酸カルシウムが10重量部であり、20重量部よりも少ない。また、無機充填物(放熱フィラー及びアルミナ繊維)に対して、ステアリン酸カルシウムが質量比で0.006であって0.01より小さい。このように、比較例9では、ステアリン酸カルシウムが少なすぎるため、金型に張付き、剥がすことが困難となって、離型性が悪かった。比較例21、22共に20重量部より脂肪酸金属塩が少ないため、高温時(冷却必要温度領域)における硬度低下が少なく(すなわち、柔軟性が向上し難く)密着性に劣り、また熱伝導率が劣る。
 比較例10については、EPDM100質量部に対し、ステアリン酸カルシウムが100重量部であり、80重量部よりも多い(表2の比較例23では、70質量部より多い)。また、比較例23については、EPDM100質量部に対し、ステアリン酸カルシウムが、無機充填物(放熱フィラー及びアルミナ繊維)に対して、質量比で0.063であって0.05より大きい。このように、比較例23では、ステアリン酸カルシウムの含有量が多すぎるため、ロールに張付かず、混練り作業性が悪かった。よって、成型することが困難であった。
 このように、ステアリン酸カルシウム、ミリスチン酸亜鉛や、パルミチン酸亜鉛などの脂肪酸金属塩がEPDM100質量部に対し、80質量部より多いとき(表2では、70質量部より多いとき)は、成型することが困難となる。また、EPDM100質量部に対し、脂肪酸金属塩が20質量部以上80質量部以下であるときには、表2に示すように、常温時(25℃)に比べて冷却必要温度領域(80℃)において硬さが減少しているため、冷却対象部品等の温度上昇に伴って組成物の硬さが低下し、組成物を冷却対象部品に好適に密着させることができる。
 比較例11、12、13については、実施例6の脂肪酸金属塩の代わりに、脂肪酸を加えたものである。よって、比較例11、12、13については、EPDM100質量部に対し、脂肪酸金属塩が20重量部よりも少ない。また、無機充填物(放熱フィラー及びアルミナ繊維)に対して、脂肪酸金属塩が質量比で0.01より小さい。すなわち、比較例11、12、13ではそれぞれ、脂肪酸金属塩が入っていないため、金型に張付き、剥がすことが困難となって、成型出来なかった。脂肪酸の添加においても温度上昇による硬さ低下が期待されるが、成型できず、また脂肪酸金属塩添加が金型成型性と、冷却必要温度領域での柔軟性付与に最適であるといえる。
 次に、発明者らは実施例6の脂肪酸金属塩の量や種類を変えた試料と、参考資料としてのEPDMとを用意し、株式会社テクロック製のゴム硬さ計GS-719Nを用いて、常温(25℃)から冷却必要温度領域(85℃)までの4つの雰囲気温度(25℃、40℃、60℃、及び、80℃)における硬さを測定して、表3にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 その後、発明者らは、表3に示された各雰囲気温度の硬さの数値を用いて、硬さの雰囲気温度依存性を示すグラフ、図1を作成した。
 図1から、ステアリン酸カルシウムを20質量部含む試料、ステアリン酸カルシウムを40質量部含む試料、ステアリン酸アルミニウム20質量部を含む試料、ステアリン酸亜鉛20質量部を含む試料それぞれでは、雰囲気温度が上昇すると、硬さが降下することが明瞭に理解できる。一方、ステアリン酸カルシウム5質量部を含む試料では、雰囲気温度が上昇したときに、硬さが若干下降する傾向を示すものの、図1では、他の試料との差異が理解し難い。
 そこで、発明者らは、各試料と、参考資料とに対してそれぞれ、25℃の硬さを基準とする硬さの変化量(減少量)を算出し、表3の括弧内に示した。その後、発明者らは、表3の括弧内の数値を用いて、硬さの変化量の雰囲気温度依存性を示すグラフ、図2及び図3を作成した。
 図2から、脂肪酸金属塩を含む試料では、脂肪酸金属塩を含まないEPDMに比べて、雰囲気温度の上昇に応じて、硬さの減少量が大きいことが理解できる。更に、ステアリン酸カルシウムが20質量部、40質量部、及び、70質量部含まれる試料では、それぞれ、ステアリン酸カルシウムが5質量部、10質量部含まれる試料に比べて、雰囲気温度の上昇に応じて、硬さの減少量が大きくなることがわかる。
 図3から、ステアリン酸アルミニウムが20質量部含まれる試料、ステアリン酸亜鉛が20質量部含まれる試料、及び、ステアリン酸マグネシウムが20質量部含まれる試料それぞれにおいても、ステアリン酸カルシウムが20質量部含まれる試料と同様に、雰囲気温度の上昇に応じて、硬さの減少量が大きくなる。このことから、脂肪酸金属塩の金属の種別に依らず、硬さの減少量が概ね等しいと考えることができる。
 以上の結果から、脂肪酸金属塩の質量部が20以上である場合には、20未満である場合に比べて、高温時(冷却必要温度領域)における硬度低下量が大きいため、柔軟性が向上し易いと考えられる。このことから、脂肪酸金属塩の質量部が20以上である場合には、20未満である場合に比べて、組成物の冷却対象物やヒートシンクへの密着性が高くなり、放熱性が向上すると考えられる。
 また、表2に示すように、脂肪酸金属塩の質量部が100以上であるときには、組成物は成型することが困難となることから、エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、脂肪酸金属塩を20質量部以上80質量部以下とすることで、冷却必要温度領域にて低硬度で放熱性に優れ、且つ、ロール加工性及び金型離型性能に優れた組成物を提供することが可能となる。
 以上で、本発明に係る実施形態に係る説明を終えるが、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
 上記実施形態では、圧縮成型によって、評価用成形体を作製した例を記載したが、本発明は成形方法には限定されない。本発明の組成物(熱伝導組成物)は、プレス等の成形方法による成形する工程を経て、製造することができる。成形方法としては、圧縮成形などの一般的な成形方法であってよく、例えば、圧縮成形、押出し成形などの既知の方法であってよい。
 上記第1実施形態では、組成物が成分(a)~(d)に加えて、ステアリン酸、酸化亜鉛や、カーボンを含有している例について説明したが、組成物はこれらの成分以外の成分を含有していてもよい。
 例えば、組成物はエチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、5質量部以上35質量部以下のリン酸オレイルを含有するとよい。これにより、EPDMに無機充填物(例えば、球状アルミナ)を混ぜるときに、無機充填物をより分散させることができ、安定化させることができる。これによって、組成物の熱伝導率にムラが生じ難くなり、熱伝導率を向上させることができる。
 上記実施形態では、組成物はそれぞれ、脂肪酸金属塩として、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛からなる群より選択された、一種類のみを含んでいたが、この態様には限定されず、組成物は脂肪酸金属塩として、その群より選択された複数の種類を含んでいてもよい。また、組成物に含まれる脂肪酸金属塩は、上記態様には限定されず、いかなる態様の脂肪酸金属塩であってもよい。

Claims (7)

  1.  エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、無機充填物を1500質量部より多く含有し、
     脂肪酸金属塩を含む組成物。
  2.  前記エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、前記脂肪酸金属塩を20質量部以上80質量部以下含有する請求項1に記載の組成物。
  3.  前記脂肪酸金属塩を、前記無機充填物に対して、質量比で0.01以上0.05以下含有する請求項1又は請求項2に記載の組成物。
  4.  ポリエチレンワックスを、前記エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、100部以上140部以下含有する請求項1~請求項3のいずれか1つの項に記載の組成物。
  5.  前記エチレンプロピレンジエンゴムの125℃におけるムーニー粘度は55以上である請求項1~請求項4のいずれか1つの項に記載の組成物。
  6.  前記エチレンプロピレンジエンゴム100質量部に対し、前記無機充填物として、90%径が50μm以下の球状アルミナを1400質量部以上1700質量部以下含有する請求項1~請求項5のいずれか1つの項に記載の組成物。
  7.  前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛からなる群より選択される請求項1~請求項6のいずれか1つの項に記載の組成物。
PCT/JP2022/002455 2021-03-08 2022-01-24 熱伝導組成物 WO2022190674A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023505184A JPWO2022190674A1 (ja) 2021-03-08 2022-01-24

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021036554 2021-03-08
JP2021-036554 2021-03-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022190674A1 true WO2022190674A1 (ja) 2022-09-15

Family

ID=83226683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/002455 WO2022190674A1 (ja) 2021-03-08 2022-01-24 熱伝導組成物

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2022190674A1 (ja)
WO (1) WO2022190674A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002047382A (ja) * 2000-08-02 2002-02-12 Mitsui Chemicals Inc 耐熱防振ゴム用ゴム組成物
JP2006052273A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Efuko Kk 熱伝導性成形体
JP2006291078A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Konoshima Chemical Co Ltd フィラー及びその製造方法、合成樹脂組成物及び合成ゴム組成物
JP2013072032A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Aron Kasei Co Ltd 熱伝導性エラストマー組成物及び成形体
WO2014083890A1 (ja) * 2012-11-27 2014-06-05 積水化学工業株式会社 電子機器用熱伝導性発泡体シート及び電子機器用熱伝導性積層体
JP2018035350A (ja) * 2016-08-29 2018-03-08 大日精化工業株式会社 樹脂組成物、熱伝導性薄膜、及び熱伝導性物品

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002047382A (ja) * 2000-08-02 2002-02-12 Mitsui Chemicals Inc 耐熱防振ゴム用ゴム組成物
JP2006052273A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Efuko Kk 熱伝導性成形体
JP2006291078A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Konoshima Chemical Co Ltd フィラー及びその製造方法、合成樹脂組成物及び合成ゴム組成物
JP2013072032A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Aron Kasei Co Ltd 熱伝導性エラストマー組成物及び成形体
WO2014083890A1 (ja) * 2012-11-27 2014-06-05 積水化学工業株式会社 電子機器用熱伝導性発泡体シート及び電子機器用熱伝導性積層体
JP2018035350A (ja) * 2016-08-29 2018-03-08 大日精化工業株式会社 樹脂組成物、熱伝導性薄膜、及び熱伝導性物品

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022190674A1 (ja) 2022-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7484556B2 (en) Heat dissipating member
EP3310857B1 (en) Thermally conductive elastomeric composites
JP6453057B2 (ja) 熱伝導性に優れた熱溶融性フッ素樹脂組成物、該組成物から製造された成形品および、その製造方法
TWI251320B (en) Thermal conductive composition, a heat-dissipating putty sheet and heat-dissipating structure using the same
WO2015134233A1 (en) High thermal conductivity resin composition
JP2003509574A (ja) コンプライアントで架橋性の熱インタフェース材料
CN106575644B (zh) 热传导性树脂成形品
US6896824B2 (en) Heat-softening heat-radiation sheet
EP3747953B1 (en) Thermally conductive composition and thermally conductive molded body
KR20160054508A (ko) 다중-상 엘라스토머 열전도성 재료
JP2007002002A (ja) 伝熱性樹脂組成物
US20220002608A1 (en) Thermally Conductive Resin Sheet, Laminated Heat Dissipation Sheet, Heat Dissipation Circuit Board, and Power Semiconductor Device
WO2022190674A1 (ja) 熱伝導組成物
CN114729193B (zh) 热传导性硅酮组合物和热传导性硅酮片材
EP1601715A1 (en) Thermal interface material
JP6062339B2 (ja) 電気、電子機器用高熱伝導性混和物、電気、電子機器用高熱伝導性成形体並びに電気、電子機器用高熱伝導性積層シート及びその製造方法
JP2010077220A (ja) 熱伝導用成形体および熱伝導性非シリコーン液状ゴム組成物
WO2022190293A1 (ja) 熱伝導性樹脂シート
JP2012074173A (ja) 絶縁電線
JP2006193626A (ja) 非架橋樹脂組成物およびそれを用いた熱伝導性成形体
JP2006278445A (ja) 熱伝導シート
JP2009289765A (ja) 放熱スペーサー
JP2020196892A (ja) 熱伝導シート
JP2014224200A (ja) 高熱伝導性混和物及び高熱伝導性成形体
JP2024061264A (ja) オレフィン系樹脂組成物、架橋体、成形体、シート放熱絶縁シートおよび電線またはケーブル

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22766641

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023505184

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22766641

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1