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公開番号2022163256
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-10-26
出願番号2021068080
出願日2021-04-14
発明の名称軽量化放熱材
出願人株式会社KRI
代理人
主分類C08J 9/04 20060101AFI20221019BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】 コンポジットが軽量さを保ちつつ、等方に高い熱伝導率を有する材料として最適な軽量有機無機放熱材料及びその製造方法軽量有機無機放熱材料の提供。
【解決手段】 本発明の軽量有機無機放熱材料は、熱伝導無機フィラーを含む発泡プラスチックからなる軽量有機無機放熱材料であって、前記熱伝導無機フィラーが構造異方性の絶縁性熱伝導無機フィラーであり、前記放熱材料の密度が1.1g/cm3以下で熱伝導率が1.0W/m/K以上である。そして、その製造方法は、絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチックの原料を準備する工程(工程1)と、絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチックの原料を混合し、混練して、熱伝導無機フィラーと発泡プラスチック原料を十分に馴染ませる工程(工程2)と、前記工程2で得られた混練生成物を鋳込み成型で発泡させてバルク体とする工程(工程3)を含む。
【選択図】 図1

特許請求の範囲【請求項1】
熱伝導無機フィラーを含む発泡プラスチックからなる軽量有機無機放熱材料であって、前記熱伝導無機フィラーが構造異方性の絶縁性熱伝導無機フィラーであり、前記放熱材料の密度が1.1g/cm

以下で熱伝導率が1.0W/m/K以上である軽量有機無機放熱材料。
続きを表示(約 560 文字)【請求項2】
前記構造異方性の絶縁性熱伝導無機フィラーが、窒化ホウ素及び/又は窒化ケイ素である請求項1に記載の軽量有機無機放熱材料。
【請求項3】
前記発泡プラスチックが、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、ユリア樹脂、シリコーン、ポリイミド、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸共重合体、ポリエチレンテレフタレート、エチレンプロピレンジエンゴムのいずれか1種類である請求項1又は請求項2に記載の軽量有機無機放熱材料。
【請求項4】
請求項1~3のいずれかに記載の軽量有機無機放熱材料の製造方法であって、軽量有機無機放熱材料の絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチック原料の体積比率が絶縁性熱伝導無機フィラー:発泡プラスチック原料=4:6~6:4になるよう絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチックの原料を準備する工程(工程1)と、絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチックの原料を混合し、混練して、熱伝導無機フィラーと発泡プラスチック原料を十分に馴染ませる工程(工程2)と、前記工程2で得られた混練生成物を鋳込み成型で発泡させてバルク体とする工程(工程3)を含む軽量有機無機放熱材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、バルク体自体が軽量で熱等方性を兼ね備えた放熱材料として好適な有機無機放熱材料に関するものである。
続きを表示(約 2,400 文字)【背景技術】
【0002】
放熱用途の有機無機コンポジットは、樹脂と熱伝導率の高い無機物で構成されており、樹脂そのものの高熱伝導化や無機フィラーの形状、分散性、配向性やパーコレーションについて多くの研究がなされている。
そして、通信機器、電子機器、家電製品は、利便性の観点からますます軽量化、薄型化が求められており、機器内に組み込まれる放熱材も薄さ、軽さを追求しつつ、放熱性を確保することが重要になっている。同様に設置型機器類も熱問題を抱えており、放熱性の確保は重要である。設置型の場合、放熱材が必ずしも薄くある必要はなく、放熱性を最大限確保するためにブロック状でも構わない。
【0003】
以上のような情勢に鑑み、発泡性プラスチックに熱伝導体を含有させた発泡放熱材料が種々開発されている(特許文献1~3等)。そして、無機フィラーを窒化ホウ素として使用している実施例のある先行技術文献としては、特許文献4、5がある。
【0004】
しかし、窒化ホウ素は、板状の結晶で構造異方性をもっており、コンポジット化した場合配向しやすく、コンポジット形状が膜や板状であれば、膜平面あるいは板状平面の熱伝導率向上に寄与する反面、法線方向(面に対し垂直方向)の熱伝導率にはほとんど寄与しないのが欠点である。
【0005】
特許文献1~3の特許請求の範囲、明細書には、窒化ホウ素が熱伝導体粒子として記載されているが、実施例には記載がなく熱伝導シートとして性能を発揮している事実の記載がない。
また、特許文献4の実施例には、熱伝導体として窒化ホウ素を含有する発泡体シートが記載されているが、発泡体の熱伝導率は0.3~0.85W/m/Kと良好な結果が得られていない。
特許文献5は、板状フィラーの窒化ホウ素と球状フィラーを混合して良好な熱伝導率を有する熱伝導性発泡体シートを発明しているが、窒化ホウ素だけを含有する熱伝導性発泡体シートは、不良品しか作ることができていない(比較例3、表2)。
【0006】
上記六方晶窒化ホウ素の欠点を補い、平板の垂直方向に伝熱経路を確保するために、磁場配向による六方晶窒化ホウ素の配列制御、平板を積層したブロック体を作製し、それを90度回転させて配向方向を転換して垂直方向に六方晶窒化ホウ素を並べたり、あるいは予め六方晶窒化ホウ素の多孔質焼結体に樹脂を含侵させたり、予め六方晶窒化ホウ素の球状焼結体を作製して樹脂とコンポジット化するなどの手法がとられている。例えば、特許文献6では、平板を積層したブロック体を作製し、積層方向に平行にスライスして平板の垂直方向に窒化ホウ素が配向した熱伝導シートを製造している(実施例1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2002-254456号公報
特開2014-209537号公報
特開2017-79264号公報
国際公開第2014/083890号
特開2018-172682号公報
国際公開第2018/101445号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、構造異方性粒子をランダムに配列して熱等方性を発現するとともに、有機無機コンポジットに相反する特性である軽さ(低密度)と高い熱伝導率を両立させる手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、硬質発泡プラスチックあるいは軟質発泡プラスチックの発泡に伴って形成される気泡による軽量化と、発泡したプラスチックの界面に固定された無機フィラーによって形成された伝熱経路によって、低密度でありながら等方的に高い熱伝導率を発現することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、以下の構成からなることを特徴とし、上記課題を解決するものである。
【0010】
〔1〕 熱伝導無機フィラーを含む発泡プラスチックからなる軽量有機無機放熱材料であって、前記熱伝導無機フィラーが構造異方性の絶縁性熱伝導無機フィラーであり、前記放熱材料の密度が1.1g/cm

以下で熱伝導率が1.0W/m/K以上である軽量有機無機放熱材料。
〔2〕 前記構造異方性の絶縁性熱伝導無機フィラーが、窒化ホウ素及び/又は窒化ケイ素である前記〔1〕に記載の軽量有機無機放熱材料。
〔3〕 前記発泡プラスチックがポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、ユリア樹脂、シリコーン、ポリイミド、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸共重合体、ポリエチレンテレフタレート、エチレンプロピレンジエンゴムのいずれか1種類である前記〔1〕又は〔2〕に記載の軽量有機無機放熱材料。
〔4〕 前記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の軽量有機無機放熱材料の製造方法であって、軽量有機無機放熱材料の絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチック原料の体積比率が絶縁性熱伝導無機フィラー:発泡プラスチック原料=4:6~6:4になるよう絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチックの原料を準備する工程(工程1)と、絶縁性熱伝導無機フィラーと発泡プラスチックの原料を混合し、混練して、熱伝導無機フィラーと発泡プラスチック原料を十分に馴染ませる工程(工程2)と、前記工程2で得られた混練生成物を鋳込み成型で発泡させてバルク体とする工程(工程3)を含む軽量有機無機放熱材料の製造方法。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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