JP5323432B2 - 熱伝導用成形体 - Google Patents
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Description
(1)(A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴム100質量部に対し、少なくとも(B)有機過酸化物架橋剤1〜8質量部と、(C)金属水酸化物フィラー200〜600質量部とを配合してなる組成物である、E型粘度計により測定される降伏応力が0.1〜1000Paの範囲にある液状またはペースト状の組成物を成形した成形体であって、シクロヘキサン抽出により、下記(式1)で求まられるゲル分率xが26〜52の範囲になるように架橋された、アスカーC硬度が40以下であり、(C)金属水酸化物フィラーの平均粒径(d 50 )が0.5〜30μmの範囲にあり、前記成形体が、JIS Z 0237に基づくボールタック試験において8以上の粘着性を有し、前記成形体が、UL−94 20mm燃焼試験にて評価される難燃性レベルがV−0である熱伝導用成形体。
ゲル分率(x)=(成形体に含まれるゴム質量のうちシクロヘキサンに不溶の質量)/(成形体に含まれるゴム質量)×100・・・(式1)
(2)さらに、金属水酸化物以外から選ばれる(D)熱伝導性フィラーを、前記組成物全体に占めるその体積率(XD)が下記(式2)で表される範囲内となるように配合したことを特徴とする請求項1記載の熱伝導用成形体。
XD+XC≦0.7・・・(式2)
(式中、XCは(C)金属水酸化物フィラーの前記組成物全体に占める体積率を表す。)
(3)前記成形体が、JIS Z 0237に基づくボールタック試験において8〜15以上の粘着性を有する(1)記載の熱伝導用成形体。
(4)熱伝導性シートであることを特徴とする(1)または(2)記載の熱伝導用成形体。
本発明においては、シロキサンの発生源となるシラン系物質を全く含まない(A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよび有機過酸化物架橋剤を用いるため、シロキサンの発生による接点障害を引き起こすことがない。また、液状ゴム材料を用いることにより、高い難燃性および高い熱伝導性を付与するために(C)金属水酸化物フィラー等のフィラーを多量に配合した組成物を用いても、架橋剤の添加量を適量に調整することにより架橋後の成形体の柔軟性を保つことができるという特徴を持つ。また、得られる成形体はゴム分子同士が架橋したものであるため、固形ゴム材料に可塑剤/オイル等を添加して柔軟性を付与した場合と異なり、高温環境下での使用や長期の使用においても可塑剤/オイル等の染み出し・ブリードアウトが生じない点で優れている。
(1)含まれるエチレン単位とプロピレン単位の比(エチレン単位/プロピレン単位)は、40/60〜95/5にあること
(2)ヨウ素価が0.5〜50(g/100g)であること
(3)135℃デカリン中で測定した極限粘度が0.01〜2dl/gであること
(4)GPCにより測定した分子量分布(Mw/Mn)が3〜50であること
(B)有機過酸化物架橋剤は、それ自身が分解しラジカルを発生することで分子同士に架橋構造を導入するものであるが、ゴム材料のみに限らず各種ポリマーに架橋構造を導入させる場面において幅広く使用されている。このため、材料・加工条件に合わせた多くの種類のものが容易に入手可能であり、組成および加工条件に応じた適当なものを選択することが容易である。
2000/Mn<m<5000/Mn (式1a)
これは、分子が小さいほど架橋密度を高くする必要があり、分子量が大きいものであれば架橋密度が低くて済むためである。
本発明に用いる金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等が挙げられ、これらを単独で用いても、または二種類以上を混合して用いても良い。ここで用いられる金属水酸化物は、レーザー回折法、動的光散乱法などにより計測される平均粒径(d50値)が好ましくは0.5〜30μm、さらに好ましくは8〜30μmであり、粒度分布において、分散が単分散の一山型のピークを示すものでも、粒度分布において、分散が複数の分散ピークを示し複数山型であるもののどちらも用いることができるが、このような複数分散を有する粒子は、異なる単分散を有する粒子を、2種類以上所定量ずつ混合することで得ることができるが、より柔軟な組成物とするためには後者の方が望ましい。
本発明では、(C)金属水酸化物フィラーを多量に配合することにより高い難燃性を得ると同時に、高い熱伝導性を得ているが、さらに(C)金属水酸化物以外から選ばれる(D)熱伝導性フィラーを配合することにより、さらに熱伝導率に優れた組成物を得ることができる。
XD+XC≦0.7・・・(式2)
これ以上の配合量となると組成物の硬度が高くなり、柔軟性が損なわれてしまうため、本発明において不適である。
また、本発明の液状ゴム組成物では、さらに必要に応じて架橋助剤、加工助剤、分散剤、老化防止剤、光安定剤、難燃助剤(ハロゲン、リンを含むものを除く)、着色剤、脱泡剤などを本発明の目的とする特性を損なわない範囲内で添加してもよい。その配合量は(A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴム100質量部に対し100質量部以下が好ましく、さらに好ましくは10質量部以下である。
本発明においては、(A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴム、(B)架橋剤、(C)金属水酸化物フィラー(、および必要に応じて(D)熱伝導性フィラー)を配合した液状ゴム組成物の、E型粘度計を用いて20℃で測定される降伏応力が0.1〜1000Pa、好ましくは5〜500Pa、さらに好ましくは50〜400Paの範囲にあるものを架橋させて成形体を得る。組成物の粘度が上記範囲内にあることにより、組成物の成形性が良く、架橋させた組成物の柔軟性、粘着性が適当なものが得られる。組成物の粘度が0.1Pa・sec以下では架橋後の成形体の強度が弱く脆くなってしまい、1000Pa・sec以上では架橋後の組成物の柔軟性が損なわれてしまう。
x(%)=(成形体に含まれるゴム質量のうちシクロヘキサンに不溶の質量)/(成形体に含まれるゴム質量)×100
=(架橋されたゴム分)/(全体のゴム分)×100
=(m2−(m1×y))/(m1−(m1×y))×100
また、成形体の表面はJIS Z 0237に基づくボールタック8以上、好ましくは8〜15の粘着性を有することが望ましい。これは、本発明の成形体を発熱部品および/もしくは放熱部品と接触させた際に、その成形体のみで隙間なく密着すること、また振動などでその位置がずれないために重要である。
上記の手法にて得られた本発明の成形体は熱伝導用成形体である。本発明の熱伝導用成形体は、特にシート状に成形し、熱伝導性シートとして電気・電子機器の内部において発熱部品と放熱部品との間に介在させ熱を効率的に伝導させる用途に対して好適に用いることができる。
(A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴム、(B)架橋剤、(C)金属水酸化物、(D)熱伝導性フィラーおよびその他の添加剤を、表1に示す割合(質量部)で秤量した。まず(A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴムと(B)架橋剤を、ハイブリッドミキサーAR−250(キーエンス(株)製)にて混合し、ついで(C)金属水酸化物フィラーおよび(D)熱伝導性フィラー、その他の配合剤を配合、混合した。
混合された組成物を所定のモールドに流し込み、100トンプレスにて150℃にて20分間保持することにより架橋するとともに、10mm、2.0mm、1.0mm厚および0.5mm厚のシートをそれぞれ成形した。
実施例1〜11および参考例1のシートを用いて以下の評価試験を行った。結果を表1〜2に示す。
・熱伝導率
10mm厚のシートを用いて、迅速熱伝導率計QTM−500(京都電子工業(株)製)にて熱伝導率(W/mK)を20℃で測定した。
・硬度
10mm厚のシートを用いて、アスカーC硬度計(高分子計器(株)製)により硬度の測定を20℃行った。
2.0mm、1.0mm、0.5mmのシートを用い、UL−94に定められた20mm垂直燃焼試験を実施し、難燃性評価がV−0となったものについて“○”とした。
架橋されたシートから切り出した1〜5gの小試験片を100℃に保持したときの低分子シロキサンの発生を測定し、検出下限以下の場合は「なし」、検出されたものについては×で示した。
表3に示す組成内容に変更した以外は実施例1〜11と同様にしてサンプルを作製し評価試験を行った。評価試験の結果を表3にあわせて示す。
表1〜3における材料は以下の通りである。
(A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴム
液状EPTゴムa;液状エチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重合体ゴム、三井化学(株)製、Mn=920
液状EPTゴムb;液状エチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重合体ゴム、三井化学(株)製、Mn=1980
(B)有機過酸化物架橋剤
1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5トリメチルシクロヘキサン、商品名:パーヘキサC、日油(株)製を流動パラフィンにより70質量%に希釈したもの(B’)シラン架橋剤
C6H5Si(−OSi(CH3)2H)3で表されるSiH基含有化合物
(C)金属水酸化物フィラー
水酸化アルミニウムa;商品名:B153T、日本軽金属(株)製、d50=15μm、チタンカップリング剤処理
水酸化アルミニウムb;商品名:B703T、日本軽金属(株)製、d50=2μm、チタンカップリング剤処理
水酸化マグネシウムa;商品名:キスマ5A、協和化学工業(株)、d50=1μm、ステアリン酸処理
(D)熱伝導性フィラー
球状アルミナ;商品名:AW50−74、マイクロン(株)製
その他助剤
架橋助剤;トリアリルイソシアヌレート、商品名:タイク、日本化成(株)
難燃助剤;スズ酸亜鉛、商品名:Flamtard S、デーケーファイン(株)製
これに対し、表3に示されるように、比較例1では硬化せず成形できなかった。また、比較例2では、柔軟性および難燃性に劣るものであった.比較例3では難燃性に劣るものであった。比較例4では柔軟性に劣るものであった。比較例5では有害な低分子シロキサンが発生した。
Claims (4)
- (A)液状エチレン・プロピレン共重合体ゴム100質量部に対し、少なくとも(B)有機過酸化物架橋剤1〜8質量部と、(C)金属水酸化物フィラー200〜600質量部とを配合してなる組成物である、E型粘度計により測定される降伏応力が0.1〜1000Paの範囲にある液状またはペースト状の組成物を成形した成形体であって、シクロヘキサン抽出により、下記(式1)で求められるゲル分率xが26〜52の範囲になるように架橋された、アスカーC硬度が40以下であり、
(C)金属水酸化物フィラーの平均粒径(d 50 )が0.5〜30μmの範囲にあり、
前記成形体が、JIS Z 0237に基づくボールタック試験において8以上の粘着性を有し、
前記成形体が、UL−94 20mm燃焼試験にて評価される難燃性レベルがV−0である熱伝導用成形体。
ゲル分率(x)=(成形体に含まれるゴム質量のうちシクロヘキサンに不溶の質量)/(成形体に含まれるゴム質量)×100・・・(式1) - さらに、金属水酸化物以外から選ばれる(D)熱伝導性フィラーを、前記組成物全体に占めるその体積率(XD)が下記(式2)で表される範囲内となるように配合したことを特徴とする請求項1記載の熱伝導用成形体。
XD+XC≦0.7・・・(式2)
(式中、XCは(C)金属水酸化物フィラーの前記組成物全体に占める体積率を表す。) - 前記成形体が、JIS Z 0237に基づくボールタック試験において8〜15の粘着性を有する請求項1または2に記載の熱伝導用成形体。
- 熱伝導性シートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱伝導用成形体。
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