JPH11279543A - 熱伝導性有機材料 - Google Patents
熱伝導性有機材料Info
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- JPH11279543A JPH11279543A JP10096836A JP9683698A JPH11279543A JP H11279543 A JPH11279543 A JP H11279543A JP 10096836 A JP10096836 A JP 10096836A JP 9683698 A JP9683698 A JP 9683698A JP H11279543 A JPH11279543 A JP H11279543A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な熱伝導性を確保できるとともに、引張
り強度を大幅に向上させることができる熱伝導性有機材
料を提供する。 【解決手段】 有機材料のマトリックス２に、所定量の
リン片状および／または粉状熱伝導性材料３と所定量の
繊維状熱伝導性材料４が添加されている。
り強度を大幅に向上させることができる熱伝導性有機材
料を提供する。 【解決手段】 有機材料のマトリックス２に、所定量の
リン片状および／または粉状熱伝導性材料３と所定量の
繊維状熱伝導性材料４が添加されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導性樹脂など
の熱伝導性有機材料に関する。
の熱伝導性有機材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱伝導性有機材料は一般に、樹脂
などの有機材料に、熱伝導性を有するアルミ粉や銅粉な
どの金属粉、あるいは粉状またはリン片状のグラファイ
トなどを添加することによって、熱伝導性を確保するよ
うになっている。
などの有機材料に、熱伝導性を有するアルミ粉や銅粉な
どの金属粉、あるいは粉状またはリン片状のグラファイ
トなどを添加することによって、熱伝導性を確保するよ
うになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の熱伝
導性有機材料では、添加剤が粉状またはリン片状である
ために嵩が大きいので、熱伝導率を高めるべく、その配
合率を増加させると、成形品の外観が非常に悪くなると
いう欠点がある。このため、添加剤の配合率が制約さ
れ、得られる熱伝導率には限界がある。また、上記の限
度内で添加剤の配合率を高くした場合、高い熱伝導率が
得られる一方で、逆に強度が低下するという特性があ
り、例えば、引張り強度はほとんど増加せずに、伸びが
異常に低下するという、いわゆる非常に脆い材料になっ
てしまう。
導性有機材料では、添加剤が粉状またはリン片状である
ために嵩が大きいので、熱伝導率を高めるべく、その配
合率を増加させると、成形品の外観が非常に悪くなると
いう欠点がある。このため、添加剤の配合率が制約さ
れ、得られる熱伝導率には限界がある。また、上記の限
度内で添加剤の配合率を高くした場合、高い熱伝導率が
得られる一方で、逆に強度が低下するという特性があ
り、例えば、引張り強度はほとんど増加せずに、伸びが
異常に低下するという、いわゆる非常に脆い材料になっ
てしまう。
【０００４】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、良好な熱伝導性を確保できると
ともに、引張り強度を大幅に向上させることができる熱
伝導性有機材料を提供することを目的としている。
になされたものであり、良好な熱伝導性を確保できると
ともに、引張り強度を大幅に向上させることができる熱
伝導性有機材料を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の熱伝導性有機材料は、有機材料のマトリッ
クスに、所定量のリン片状および／または粉状熱伝導性
材料と所定量の繊維状熱伝導性材料が添加されているこ
とを特徴としている。
め、本発明の熱伝導性有機材料は、有機材料のマトリッ
クスに、所定量のリン片状および／または粉状熱伝導性
材料と所定量の繊維状熱伝導性材料が添加されているこ
とを特徴としている。
【０００６】この熱伝導性有機材料によれば、有機材料
のマトリックス中において、リン片状および／または粉
状熱伝導性材料同士の熱輸送に加えて、リン片状および
／または粉状熱伝導性材料と繊維状熱伝導性材料が互い
に接触してつながることによる両者間の熱輸送が行われ
る。その結果、リン片状または粉状熱伝導性材料が単独
で添加されている従来の場合と比較して、熱輸送を効率
的に行うことができ、したがって、良好な熱伝導性を確
保することができる。また、繊維状熱伝導性材料が補強
機能を果たすことによって、引張り強度を向上させるこ
とができる。
のマトリックス中において、リン片状および／または粉
状熱伝導性材料同士の熱輸送に加えて、リン片状および
／または粉状熱伝導性材料と繊維状熱伝導性材料が互い
に接触してつながることによる両者間の熱輸送が行われ
る。その結果、リン片状または粉状熱伝導性材料が単独
で添加されている従来の場合と比較して、熱輸送を効率
的に行うことができ、したがって、良好な熱伝導性を確
保することができる。また、繊維状熱伝導性材料が補強
機能を果たすことによって、引張り強度を向上させるこ
とができる。
【０００７】この場合、リン片状および／または粉状熱
伝導性材料がグラファイトで構成され、繊維状熱伝導性
材料が炭素繊維で構成されていることが好ましい。この
構成によれば、グラファイトは、安価でかつ熱伝導性が
良好であるという特性を有し、炭素繊維は、剛性が高く
補強効果に優れかつ熱伝導性が良好であるという特性を
有するので、両者を組み合わせて有機材料に添加するこ
とによって、熱伝導性および引張り強度の双方に優れた
熱伝導性有機材料を安価に構成することができる。
伝導性材料がグラファイトで構成され、繊維状熱伝導性
材料が炭素繊維で構成されていることが好ましい。この
構成によれば、グラファイトは、安価でかつ熱伝導性が
良好であるという特性を有し、炭素繊維は、剛性が高く
補強効果に優れかつ熱伝導性が良好であるという特性を
有するので、両者を組み合わせて有機材料に添加するこ
とによって、熱伝導性および引張り強度の双方に優れた
熱伝導性有機材料を安価に構成することができる。
【０００８】また、この場合、グラファイトの所定量が
２０重量％以上であり、炭素繊維の所定量が１０重量％
以上であることが好ましい。この構成では、それぞれ所
定量以上のグラファイトおよび炭素繊維が添加されるこ
とにより、良好な熱伝導性と高い引張り強度を確保する
ことができる。
２０重量％以上であり、炭素繊維の所定量が１０重量％
以上であることが好ましい。この構成では、それぞれ所
定量以上のグラファイトおよび炭素繊維が添加されるこ
とにより、良好な熱伝導性と高い引張り強度を確保する
ことができる。
【０００９】さらに、この場合、グラファイトの所定量
が３０重量％以上であり、炭素繊維の所定量が１５重量
％以上であることが好ましい。この構成では、グラファ
イトおよび炭素繊維の添加量が増すことによって、熱伝
導性および引張り強度をさらに向上させることができ
る。
が３０重量％以上であり、炭素繊維の所定量が１５重量
％以上であることが好ましい。この構成では、グラファ
イトおよび炭素繊維の添加量が増すことによって、熱伝
導性および引張り強度をさらに向上させることができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適
用した熱伝導性有機材料の組成を示している。同図に示
すように、この熱伝導性有機材料１は、有機材料のマト
リックス２に、リン片状の熱伝導性材料３と繊維状の熱
伝導性材料４を、それぞれ所定量、添加したものであ
る。
を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適
用した熱伝導性有機材料の組成を示している。同図に示
すように、この熱伝導性有機材料１は、有機材料のマト
リックス２に、リン片状の熱伝導性材料３と繊維状の熱
伝導性材料４を、それぞれ所定量、添加したものであ
る。
【００１１】マトリックス２は、熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂や熱可塑性エラストマーなどの樹脂の他、加硫ゴ
ムなどの有機材料で構成されている。また、マトリック
ス２を塗装膜で構成すること、すなわち有機塗料に上記
の熱伝導性材料３、４を添加して熱伝導性塗料とするこ
とも可能である。
性樹脂や熱可塑性エラストマーなどの樹脂の他、加硫ゴ
ムなどの有機材料で構成されている。また、マトリック
ス２を塗装膜で構成すること、すなわち有機塗料に上記
の熱伝導性材料３、４を添加して熱伝導性塗料とするこ
とも可能である。
【００１２】熱伝導性材料３は、例えば、リン片状のグ
ラファイトで構成されている。あるいは、この熱伝導性
材料３を、リン片状のグラファイトに代えて、粉状のグ
ラファイトや、熱伝導性を有するアルミ粉や銅粉などの
金属粉で構成することや、リン片状および粉状のものを
組み合わせて構成することも可能である。材料コストの
観点からは、グラファイトとすることが特に好ましい。
ラファイトで構成されている。あるいは、この熱伝導性
材料３を、リン片状のグラファイトに代えて、粉状のグ
ラファイトや、熱伝導性を有するアルミ粉や銅粉などの
金属粉で構成することや、リン片状および粉状のものを
組み合わせて構成することも可能である。材料コストの
観点からは、グラファイトとすることが特に好ましい。
【００１３】熱伝導性材料４は、例えば、炭素繊維やガ
ラス繊維などで構成されている。剛性や強度の観点から
は、炭素繊維とすることが特に好ましい。
ラス繊維などで構成されている。剛性や強度の観点から
は、炭素繊維とすることが特に好ましい。
【００１４】次の表１は、３つの実施形態による熱伝導
性有機材料１の熱的特性および強度特性を、種々の比較
例とともに示したものである。これらの実施形態および
比較例ではいずれも、マトリックス２として、ナイロン
１２エラストマーが使用されている。また、各実施形態
では、熱伝導性材料３としてリン片状のグラファイト
が、熱伝導性材料４として炭素繊維（ＣＦ）が、それぞ
れ用いられ、マトリックス２に添加されており、グラフ
ァイトおよび炭素繊維の添加量は、第１〜第３実施形態
でそれぞれ、２０重量％および１０重量％、３０重量％
および１５重量％、４０重量％および２０重量％であ
る。
性有機材料１の熱的特性および強度特性を、種々の比較
例とともに示したものである。これらの実施形態および
比較例ではいずれも、マトリックス２として、ナイロン
１２エラストマーが使用されている。また、各実施形態
では、熱伝導性材料３としてリン片状のグラファイト
が、熱伝導性材料４として炭素繊維（ＣＦ）が、それぞ
れ用いられ、マトリックス２に添加されており、グラフ
ァイトおよび炭素繊維の添加量は、第１〜第３実施形態
でそれぞれ、２０重量％および１０重量％、３０重量％
および１５重量％、４０重量％および２０重量％であ
る。
【００１５】第１および第２比較例は、従来の熱伝導性
樹脂に相当しており、リン片状のグラファイトのみが、
それぞれ２０重量％および３０重量％の添加量で添加さ
れている。また、第３〜第６の比較例は、添加剤の変更
による特性の変化を比較するためのものであり、第３お
よび第４比較例は、炭素繊維のみを２０重量％および３
０重量％の添加量で添加したもの、第５比較例は、ガラ
ス繊維（ＧＦ）のみを２０重量％の添加量で添加したも
の、第６比較例は、無添加のものである。
樹脂に相当しており、リン片状のグラファイトのみが、
それぞれ２０重量％および３０重量％の添加量で添加さ
れている。また、第３〜第６の比較例は、添加剤の変更
による特性の変化を比較するためのものであり、第３お
よび第４比較例は、炭素繊維のみを２０重量％および３
０重量％の添加量で添加したもの、第５比較例は、ガラ
ス繊維（ＧＦ）のみを２０重量％の添加量で添加したも
の、第６比較例は、無添加のものである。
【００１６】
【表１】
【００１７】同表において、まず、従来の熱伝導性樹脂
に相当する第１および第２比較例の特性を見ると、グラ
ファイトのみを２０重量％、添加した第１比較例では、
熱伝導率が 0.39 kcal/mhr℃、引張り強度が 29.2 Mpa
であるのに対し、グラファイトを３０重量％に増量した
第２比較例では、熱伝導率が 0.75 kcal/mhr℃、引張り
強度が 19.9 Mpa になっていて、熱伝導率が増加する反
面、引張り強度が著しく低下している。
に相当する第１および第２比較例の特性を見ると、グラ
ファイトのみを２０重量％、添加した第１比較例では、
熱伝導率が 0.39 kcal/mhr℃、引張り強度が 29.2 Mpa
であるのに対し、グラファイトを３０重量％に増量した
第２比較例では、熱伝導率が 0.75 kcal/mhr℃、引張り
強度が 19.9 Mpa になっていて、熱伝導率が増加する反
面、引張り強度が著しく低下している。
【００１８】これに対して、グラファイトおよび炭素繊
維をそれぞれ２０重量％および１０重量％で添加した第
１実施形態では、熱伝導率が 0.41 kcal/mhr℃、引張り
強度が 47.8 Mpa になっており、第１比較例と比較し、
同等の熱伝導率が得られるとともに、炭素繊維の補強効
果により、引張り強度が飛躍的に増加している。
維をそれぞれ２０重量％および１０重量％で添加した第
１実施形態では、熱伝導率が 0.41 kcal/mhr℃、引張り
強度が 47.8 Mpa になっており、第１比較例と比較し、
同等の熱伝導率が得られるとともに、炭素繊維の補強効
果により、引張り強度が飛躍的に増加している。
【００１９】また、グラファイトおよび炭素繊維を３０
重量％および１５重量％に増量した第２実施形態では、
熱伝導率 0.81 kcal/mhr℃、引張り強度 57.8 Mpa が得
られており、すなわち、第１実施形態と比較し、熱伝導
率がほぼ倍増して、飛躍的に改善されるとともに、引張
り強度はさらに増加している。これは、グラファイト同
士の熱輸送に加えて、グラファイトと炭素繊維が互いに
接触してつながることにより両者間で熱輸送が行われる
ことで、全体としての熱輸送効率が向上するためであ
る。
重量％および１５重量％に増量した第２実施形態では、
熱伝導率 0.81 kcal/mhr℃、引張り強度 57.8 Mpa が得
られており、すなわち、第１実施形態と比較し、熱伝導
率がほぼ倍増して、飛躍的に改善されるとともに、引張
り強度はさらに増加している。これは、グラファイト同
士の熱輸送に加えて、グラファイトと炭素繊維が互いに
接触してつながることにより両者間で熱輸送が行われる
ことで、全体としての熱輸送効率が向上するためであ
る。
【００２０】さらに、グラファイトおよび炭素繊維を４
０重量％および２０重量％にさらに増量した第３実施形
態では、熱伝導率 1.88 kcal/mhr℃、引張り強度 59.7
Mpaが得られており、すなわち、第２実施形態と比較し
て、熱伝導率が２倍以上に増加して、さらに飛躍的に改
善されるとともに、引張り強度もさらに若干改善される
ことがわかる。
０重量％および２０重量％にさらに増量した第３実施形
態では、熱伝導率 1.88 kcal/mhr℃、引張り強度 59.7
Mpaが得られており、すなわち、第２実施形態と比較し
て、熱伝導率が２倍以上に増加して、さらに飛躍的に改
善されるとともに、引張り強度もさらに若干改善される
ことがわかる。
【００２１】以上のように、本実施形態の熱伝導性有機
材料１によれば、有機材料から成るマトリックス２に、
熱伝導性材料３としてグラファイトを、熱伝導性材料４
として炭素繊維を、組み合わせて添加しているので、グ
ラファイト同士の熱輸送に加えて、グラファイトと炭素
繊維が互いに接触してつながることにより両者間で熱輸
送が行われることによって、良好な熱伝導性を確保でき
るとともに、炭素繊維の補強効果によって、引張り強度
を大幅に向上させることができる。
材料１によれば、有機材料から成るマトリックス２に、
熱伝導性材料３としてグラファイトを、熱伝導性材料４
として炭素繊維を、組み合わせて添加しているので、グ
ラファイト同士の熱輸送に加えて、グラファイトと炭素
繊維が互いに接触してつながることにより両者間で熱輸
送が行われることによって、良好な熱伝導性を確保でき
るとともに、炭素繊維の補強効果によって、引張り強度
を大幅に向上させることができる。
【００２２】なお、本発明は、説明した実施形態に限定
されることなく、種々の態様で実施することができる。
例えば、マトリックス２、熱伝導性樹脂３、４の各材質
は、本発明の趣旨に合致する限り、例示した以外のもの
を適宜、採用することができる。また、熱伝導性樹脂
３、４の添加量についても、例示した以外の値を採用で
きることはもちろんである。その他、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で、細部の構成を適宜、変更することがで
きる。
されることなく、種々の態様で実施することができる。
例えば、マトリックス２、熱伝導性樹脂３、４の各材質
は、本発明の趣旨に合致する限り、例示した以外のもの
を適宜、採用することができる。また、熱伝導性樹脂
３、４の添加量についても、例示した以外の値を採用で
きることはもちろんである。その他、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で、細部の構成を適宜、変更することがで
きる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の熱伝導性
有機材料は、良好な熱伝導性を確保できるとともに、引
張り強度を大幅に向上させることができるなどの効果を
有している。
有機材料は、良好な熱伝導性を確保できるとともに、引
張り強度を大幅に向上させることができるなどの効果を
有している。
【図１】本発明による熱伝導性有機材料の組成を模式的
に示す図である。
に示す図である。
１ 熱伝導性有機材料 ２ マトリックス ３ リン片状の熱伝導性材料 ４ 繊維状の熱伝導性材料
Claims (4)
- 【請求項１】 有機材料のマトリックスに、所定量のリ
ン片状および／または粉状熱伝導性材料と所定量の繊維
状熱伝導性材料が添加されていることを特徴とする熱伝
導性有機材料。 - 【請求項２】 前記リン片状および／または粉状熱伝導
性材料がグラファイトで構成され、前記繊維状熱伝導性
材料が炭素繊維で構成されていることを特徴とする、請
求項１に記載の熱伝導性有機材料。 - 【請求項３】 前記グラファイトの前記所定量が２０重
量％以上であり、前記炭素繊維の前記所定量が１０重量
％以上であることを特徴とする、請求項２に記載の熱伝
導性有機材料。 - 【請求項４】 前記グラファイトの前記所定量が３０重
量％以上であり、前記炭素繊維の前記所定量が１５重量
％以上であることを特徴とする、請求項３に記載の熱伝
導性有機材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10096836A JPH11279543A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 熱伝導性有機材料 |
| EP99114547A EP1070738A1 (en) | 1998-03-25 | 1999-07-23 | Thermally conductive organic material |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10096836A JPH11279543A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 熱伝導性有機材料 |
| EP99114547A EP1070738A1 (en) | 1998-03-25 | 1999-07-23 | Thermally conductive organic material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11279543A true JPH11279543A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=26153060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10096836A Pending JPH11279543A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 熱伝導性有機材料 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1070738A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11279543A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007291267A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Teijin Ltd | 熱伝導性成形材料及びこれを用いた成形シート |
| US20090277608A1 (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Kamins Theodore I | Thermal Control Via Adjustable Thermal Links |
| JP2014018656A (ja) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Albea Services | 冷却効果アプリケータ先端部 |
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