JP5688409B2 - Led照明筐体用の放熱性樹脂組成物及びそのled照明用放熱性筐体 - Google Patents
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Description
本発明者らが検討したところによると、ポリアミド樹脂の代わりに別の樹脂を用いた場合には、成型加工性及び難燃性が悪化するため、ポリアミド樹脂の使用が不可欠であることが分かった。また、金属水酸化物系難燃剤以外の難燃剤を用いた場合には、成型加工性、難燃性、及び熱伝導性が何れも悪化するため、金属水酸化物系難燃剤の利用が必須であることが分かった。さらに、ポリテトラフルオロエチレン樹脂以外の滴下防止剤を用いた場合には、成型加工性及び難燃性が悪化するため、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の利用が必須であることが分かった。さらに、窒化ホウ素を含めなかったり、窒化ホウ素以外の無機フィラーのみを用いた場合には、熱伝導性が大幅に悪化するため、窒化ホウ素の利用が必須であることが分かった。以上の検討によって、ポリアミド樹脂と、金属水酸化物系難燃剤と、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と、窒化ホウ素の4成分の全てを含有させることが、上記の所望の特性を有する樹脂組成物を得るためには必須であることが分かった。
以上により、上記の所望の特性は、上記の4つの成分を上記の成分組成で含有させることによって初めて達成されるものであることが分かった。
好ましくは、窒化ホウ素(D)のレーザー回折散乱法によって測定される体積平均粒子径が、5〜25μmである。
好ましくは、窒化ホウ素(D)の粉末X線回折法によって測定される黒鉛指数(GI)が、4以下である。
好ましくは、窒化ホウ素10〜90質量%と無機酸化物フィラー(E)10〜90質量%からなる無機フィラー(Y)である。
好ましくは、無機酸化物フィラー(E)のレーザー回折散乱法によって測定される体積平均粒子径が、0.1〜1μmである。
好ましくは、金属水酸化物系難燃剤(B)が水酸化マグネシウムである。
好ましくは、無機酸化物フィラー(E)が酸化チタンである。
本発明は、上記に記載の放熱性樹脂組成物を成形加工してなるLED照明用放熱性筐体も提供する。このLED照明用放熱性筐体は、好ましくは、射出成形体である。
(i)LED部の発熱部から筐体へ熱伝導し、筐体全体から熱放射されるため、LED部の蓄熱が抑制され、LEDの熱による破損を防止できる。
(ii)筐体部の熱放射が良好なことから、筐体部の高温化が抑制でき、接触による火傷などの事故を防止できる。
(iii)難燃性、絶縁性を有しており、安全性が高い。
(iv)軽量である。
(v)成形加工性に優れ、射出成形も可能なことから、生産性に優れる。
(vii)白色美麗な放熱性筐体が得られる。
本願明細書において、「〜」という記号は「以上」及び「以下」を意味し、例えば、「A〜B」なる記載は、A以上でありB以下であることを意味する。また、「を含有する」には、「から実質的になる」および「からなる」が含まれるものとする。
GI=[面積{(100)+(101)}]÷[面積(102)]
T≧−20・log10(t/4)+{(Ψ−100)2/20}+60
T≧−20・log10(t/4)+{(Ψ−100)2/20}+60
A−1:ナイロン6、宇部興産社製、商品名「1013B」、比重1.14g/cm3
A−2:ナイロン6,6、東洋紡績社製、商品名「T―662」、比重1.14g/cm3
A−3:ナイロン12、アルケマ社製、商品名「AMNOTLD」、比重1.01g/cm3
B−1:水酸化マグネシウム、神島化学工業社製、商品名「S−4」、体積平均粒子径0.9μm、比重2.40g/cm3
B−2:水酸化アルミニウム、昭和電工社製、商品名「H−42」、体積平均粒子径1.0μm、比重2.42g/cm3
C−1:三井・デュポンケミカル社製、商品名「31−JR」、比重2.10g/cm3
日本電工社製オルトホウ酸(以下、オルトホウ酸は同製品を使用)60kg、DSM社製メラミン(以下、メラミンは同製品を使用)50kg、Ca化合物として白石工業社製炭酸カルシウム(以下、炭酸カルシウムは同製品を使用)1kgをヘンシェルミキサーで混合した後、恒温恒湿機中にて温度90℃、相対湿度85%で5時間保持してホウ酸メラミンを形成させた。さらに、その後バッチ式雰囲気炉にて、窒素雰囲気下、2000℃で2時間焼成・結晶化し、黒鉛化指数(GI)0.86、比重2.27g/cm3の窒化ホウ素を得た。その後粉砕を調整することで体積平均粒子径18.0μmのD−1を製造した。
GI=[面積{(100)+(101)}]÷[面積(102)]
E−1:酸化チタン、デュポン社製、商品名「R−103」、体積平均粒子径0.2μm、比重4.10g/cm3
E−2:酸化チタン、テイカ社製、商品名「JR−1000」、体積平均粒子径1.0μm、比重4.20g/cm3
E−3:球状アルミナ、電気化学工業社製、商品名「ASFP−20」、体積平均粒子径0.3μm、比重3.90g/cm3
E−4:球状アルミナ、電気化学工業社製、商品名「DAW−03」、体積平均粒子径3.0μm、比重3.90g/cm3
E−5:球状アルミナ、電気化学工業社製、商品名「DAW−45」、体積平均粒子径45.0μm、比重3.90g/cm3
E−6:溶融シリカ、電気化学工業社製、商品名「SFP−20M」、体積平均粒子径0.3μm、比重2.20g/cm3
E−7:溶融シリカ、電気化学工業社製、商品名「FB−7SDC」、体積平均粒子径5.8μm、比重2.20g/cm3
E−8:酸化亜鉛、堺化学工業社製、商品名「1種」、体積平均粒子径0.6μm、比重5.60g/cm3
E−9:酸化マグネシウム、神島化学工業社製、商品名「スターマグPSF−WR」、体積平均粒子径2.0μm、比重3.60g/cm3
合金系統:Al−Mg(5000系)、JIS呼称:5052、比重2.70g/cm3
[実施例1〜32]
[比較例1]
[比較例2]
[比較例3〜11]
[比較例12]
比較例12では、ポリアミド樹脂(A)の代わりに、PET樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス社製「NOVADURAN 5505S」)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、評価用試験片を作製し、各種評価を行った。その結果を表5に示す。
[比較例13]
比較例13では、ポリアミド樹脂(A)の代わりに、ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス社製「NOVAREX 7022PJ−LH1」)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、評価用試験片を作製し、各種評価を行った。その結果を表5に示す。
[比較例14]
比較例14では、金属水酸化物系難燃剤(B)の代わりに、リン系難燃剤(トリフェニルホスフェート)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、評価用試験片を作製し、各種評価を行った。その結果を表5に示す。
[比較例15]
比較例15では、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(C)の代わりに、アクリル−シリコン複合ゴムを滴下防止剤として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、評価用試験片を作製し、各種評価を行った。その結果を表5に示す。
なお、アクリル−シリコン複合ゴムは、ポリオルガノシロキサンラテックス100部、n−ブチルアクリレート37.5部、アリルメタクリレート2.5部、メタクリル酸メチル30部からなるグラフト共重合体(特開昭64−79257号公報の実施例、参考例1記載の方法でアクリロニトリルとスチレンの代わりにメタクリル酸メチルを用いてグラフト重合したもの)である。
<測定方法>
各種評価は、以下の測定方法にて実施した。
熱伝導率は、NETZSCH社製熱伝導率測定装置(LFA447 Nanoflash)を用いて、ASTM E 1461に準拠して測定を行った。1.0W/m・K以上を合格とした。
4段階評価
優 :成形性良好で白色美麗な成形品が得られる
良 :成形可能であり、成形不良現象はないが、フィラーの斑模様が見られる
可 :成形可能であるが、成形品に一部フローマークや色ムラが見られる
不可:成形不可又は成形品に著しい外観不良が発生する
図1に示したLED照明筐体1と図2に示したLED照明基板取付けベース板2は、三菱重工プラスチックテクノロジー社製射出成形機(FANUC ROBOSHOT S−2000i 50A)によって作製した。図3に示すように放熱性評価方法は、LED照明筐体1の内部にLED照明基板取付けベース板2を装着し、その筐体内部とベース板側面の隙間に電気化学工業社製放熱グリース(GFC−K4)を塗布した。ベース板の上部には、電気化学工業社製熱伝導スペーサー3(FSL−100B)、パナソニック電工社製LED照明基板4(LDA8D−A1/D、LED数:6個、消費電力:7.6W)の順に密着させ、上部に透明カバー6(ポリカーボネート樹脂製)を装着した。また、LED照明基板4上の中心部(以下、LED部の発熱部7)と筐体部8に熱電対を取り付けた。LED部の発熱部7と筐体部8の温度が23℃(室温23℃)からLED照明を1000時間連続照射させ、10分、30分、1時間、24時間、1000時間後のLED部の発熱部7と筐体部8の温度を測定し、放熱性を評価した。LED部の発熱部7の温度が低いほど(温度上昇が低いほど)LEDの蓄熱を抑え、かつ筺体部8の温度が低いほど大気中へ熱放出しているため、放熱性に優れていることになる。加えて、筺体部8の温度が低いことにより、接触による火傷などの事故を防止できることになる。
2 LED照明基板取付けベース板
3 熱伝導スペーサー
4 LED照明基板
5 LED
6 透明カバー
7 熱電対装着位置(LED部の発熱部)
8 熱電対装着位置(筺体部)
Claims (9)
- ポリアミド樹脂(A)40〜65質量%、金属水酸化物系難燃剤(B)33.5〜59.8質量%、およびポリテトラフルオロエチレン樹脂(C)0.2〜1.5質量%からなる熱可塑性樹脂組成物(X)100質量部に対して、窒化ホウ素(D)5〜100質量%と無機酸化物フィラー(E)0〜95質量%からなる無機フィラー(Y)5〜200質量部を含有し、かつ熱伝導率が1.0W/m・K以上であることを特徴とするLED照明筐体用の放熱性樹脂組成物。
- 窒化ホウ素(D)のレーザー回折散乱法によって測定される体積平均粒子径が、5〜25μmである請求項1記載の放熱性樹脂組成物。
- 窒化ホウ素(D)の粉末X線回折法によって測定される黒鉛指数(GI)が、4以下である請求項1または2記載の放熱性樹脂組成物。
- 窒化ホウ素(D)10〜90質量%と無機酸化物フィラー(E)10〜90質量%からなる無機フィラー(Y)である請求項1〜3のいずれか1項に記載の放熱性樹脂組成物。
- 無機酸化物フィラー(E)のレーザー回折散乱法によって測定される体積平均粒子径が、0.1〜1μmである請求項4記載の放熱性樹脂組成物。
- 金属水酸化物系難燃剤(B)が水酸化マグネシウムである請求項1〜5のいずれか1項に記載の放熱性樹脂組成物。
- 無機酸化物フィラー(E)が酸化チタンである請求項1〜6のいずれか1項に記載の放熱性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の放熱性樹脂組成物を成形加工してなるLED照明用放熱性筐体。
- 射出成形体である請求項8記載のLED照明用放熱性筐体。
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