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JP2008049607A - Heat-conductive laminate with bonded thin film of electrical insulation - Google Patents

Heat-conductive laminate with bonded thin film of electrical insulation Download PDF

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JP2008049607A
JP2008049607A JP2006229009A JP2006229009A JP2008049607A JP 2008049607 A JP2008049607 A JP 2008049607A JP 2006229009 A JP2006229009 A JP 2006229009A JP 2006229009 A JP2006229009 A JP 2006229009A JP 2008049607 A JP2008049607 A JP 2008049607A
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pitch
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molding
heat
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JP2006229009A
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Hiroki Sano
弘樹 佐野
Hiroshi Hara
寛 原
Shigeki Hirata
滋己 平田
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat-conductive laminate which consists of a molding composed of a resin composition containing carbon fibers of a high degree of graphitization with excellent heat conductivity and has electrical insulating properties. <P>SOLUTION: The laminate which meets electrical insulation requirements while retaining high heat conductivity is obtained by preparing pitch-based carbon fibers of a high heat conductivity, serving as a heat conductive material, with the size, surface geometry and fine structures of the graphite crystals controlled, by dispersing the carbon fibers appropriately with a matrix of e.g. a thermosetting or a thermoplastic resin to form a composite material so as to obtain a molding of e.g. an electrically insulating material and by making an electrical insulating thin film of silica, alumina, etc. overlie the surface or cross-section of the composite material. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱伝導性の部分黒鉛化炭素繊維からなる成形物の改良技術に関わり、特に、
電気絶縁性を備えた炭素繊維からなる熱伝導性材料に関する。更に詳しくは、ピッチ系炭素繊維を原料に用い、これに黒鉛化処理を施して熱伝導性を向上せしめ、更に、この炭素繊維に熱硬化性樹脂及び/又は熱可塑性樹脂をマトリクスとした組成物に、電気絶縁性を有する薄層を蒸着・積層して電気絶縁性を賦与してなる成形材料・積層材に関わる。
The present invention relates to a technique for improving a molded article composed of thermally conductive partially graphitized carbon fiber, and in particular,
The present invention relates to a thermally conductive material made of carbon fiber having electrical insulation. More specifically, a pitch-based carbon fiber is used as a raw material, and this is graphitized to improve thermal conductivity. Further, a composition in which the carbon fiber is a matrix of a thermosetting resin and / or a thermoplastic resin. In addition, the present invention relates to a molding material / laminated material obtained by depositing and laminating a thin layer having electrical insulation properties to impart electrical insulation properties.

炭素繊維は、その原料の構造に由来して、鎖状(線状)高分子であるセルローズ繊維やポリアクリロニトリル(PAN)を原料とする線状炭素繊維と、環状縮合高分子を原料とする平面状炭素繊維とに分類できる。従来から、鎖状炭素繊維は強度・弾性率が通常の合成高分子に比較して著しく高いという特徴を利用し、航空・宇宙機材用途、建築・土木資材用途、産業用ロボット、スポーツ・レジャー用具など広い分野に用いられている。殊にPAN系炭素繊維はその機械的強度を利用する用途に、そしてピッチ系炭素繊維は弾性率を利用する分野に用いられることが多い。   Carbon fiber originates from the structure of its raw material, and is a linear carbon fiber made from a chain (linear) polymer, such as cellulose fiber or polyacrylonitrile (PAN), and a plane made from a cyclic condensation polymer. It can be classified as a carbon fiber. Conventionally, chain carbon fiber uses the characteristics that strength and elastic modulus are remarkably higher than ordinary synthetic polymers, and is used for aerospace and space equipment, construction and civil engineering materials, industrial robots, sports and leisure equipment. It is used in a wide range of fields. In particular, PAN-based carbon fibers are often used for applications that utilize their mechanical strength, and pitch-based carbon fibers are often used for fields that use elastic modulus.

炭素繊維は、上述の原料を紡糸工程において繊維化し、ついで不融化処理を施し、さらに高温度で結晶化処理を加えて得られる。この結晶化熱処理によって、炭素繊維は部分的に黒鉛結晶となる。線状高分子由来の炭素繊維に較べてピッチを原料とした面状炭素繊維の方が黒鉛化され易く、結晶化度が高く、結晶サイズも大きい。   The carbon fiber is obtained by making the above-mentioned raw material into a fiber in a spinning process, then subjecting it to an infusibilizing treatment, and further applying a crystallization treatment at a high temperature. By this crystallization heat treatment, the carbon fiber partially becomes graphite crystals. Compared to carbon fibers derived from linear polymers, planar carbon fibers made from pitch are easier to graphitize, have a higher degree of crystallinity, and a larger crystal size.

ところで、昨今、通信・情報産業の分野では、高速化されたCPUによる発熱や電子回路のジュール熱による発熱が重篤な問題として認識されつつある。これら問題を解決するためには、熱を効率的に処理する技術、所謂サーマルマネジメントを考慮する必要があることが、夙に指摘されている。   By the way, in recent years, in the field of communication and information industries, heat generation by a high-speed CPU and heat generation by Joule heat of an electronic circuit are being recognized as serious problems. In order to solve these problems, it is pointed out that it is necessary to consider a technique for efficiently processing heat, so-called thermal management.

このサーマルマネジメントを具現化するには、金属・金属酸化物・金属窒化物・金属酸窒化物・合金のような高い熱伝導性を有する金属系材料を用いることが一般的である。その典型的な例として、金属ダイカストを挙げることができる。しかしながら、複雑な形状をした電気部品の筐体を作製するには、上述した部分黒鉛化炭素繊維材料を熱伝導材として利用し、これに何らかのマトリクスとなる耐熱性材料を配合して、複合材として用いることが好ましい態様となる。もっとも、マトリクスに適用できる合成樹脂の熱伝導率は黒鉛繊維の1/100程度以下であり、その結果、複合材料として多量の炭素繊維を配合する必要が生じる。   In order to realize this thermal management, it is common to use a metal material having high thermal conductivity such as metal, metal oxide, metal nitride, metal oxynitride, and alloy. A typical example is metal die casting. However, in order to fabricate a housing of an electrical component having a complicated shape, the above-mentioned partially graphitized carbon fiber material is used as a heat conductive material, and a heat-resistant material serving as a matrix is blended with the composite material. It becomes a preferable aspect to use as. However, the thermal conductivity of the synthetic resin that can be applied to the matrix is about 1/100 or less that of the graphite fiber, and as a result, a large amount of carbon fiber needs to be blended as a composite material.

しかるに、複合材料において多量の炭素繊維フィラーの添加は、成形性の不安定性を招き、成形物としても実用性を損なってしまう。そのような事由から、効率的に熱伝導性を発現できる形状にまで配慮がなされた高熱伝導性炭素繊維フィラーが求められていた。   However, the addition of a large amount of carbon fiber filler in the composite material leads to instability of moldability and impairs practicality as a molded product. For such reasons, there has been a demand for a highly thermally conductive carbon fiber filler in which consideration has been given to a shape that can efficiently exhibit thermal conductivity.

炭素繊維は他の合成高分子に比較して熱伝導率が高いものであるが、サーマルマネジメント用途に向け、さらなる熱伝導の向上が検討されている。ところが、市販されているPAN系炭素繊維の熱伝導率は通常200W/(m・K)よりも小さい。これは、PAN系炭素繊維が所謂「難黒鉛化」炭素繊維であり、熱伝導を担う黒鉛化度を高めることが非常に困難なことに起因している。これに対して、ピッチ系炭素繊維は「易黒鉛化」炭素繊維と呼ばれ、PAN系炭素繊維に較べて、黒鉛化度を高くすることができるため、高熱伝導率を達成しやすい。したがって、高い熱伝導性を発現でき、炭素繊維集合体としての形状にまで検討したうえでの高熱伝導性炭素繊維充填材が得られる期待がある。   Carbon fibers have higher thermal conductivity than other synthetic polymers, but further improvements in thermal conductivity are being studied for thermal management applications. However, the thermal conductivity of commercially available PAN-based carbon fibers is usually smaller than 200 W / (m · K). This is because PAN-based carbon fibers are so-called “non-graphitizable” carbon fibers, and it is very difficult to increase the degree of graphitization responsible for heat conduction. On the other hand, pitch-based carbon fibers are called “easily graphitized” carbon fibers, and can have a higher degree of graphitization than PAN-based carbon fibers, so that high thermal conductivity is easily achieved. Therefore, there is an expectation that a high thermal conductivity carbon fiber filler can be obtained after high thermal conductivity can be expressed and the shape as a carbon fiber aggregate is studied.

尤も炭素繊維単体での熱伝導性部材への直接的加工は困難であるため、特殊な手段を用いる必要がある。そこで、金属性フィラー等と同様に、何らかのマトリクスと炭素繊維を複合材化し、それを成形体化し、その成形体の熱伝導度を向上させることが求められる。   However, since it is difficult to directly process the carbon fiber alone into the heat conductive member, it is necessary to use a special means. Therefore, like a metallic filler or the like, it is required to form a composite material of some matrix and carbon fiber, to form a molded body, and to improve the thermal conductivity of the molded body.

そして、成形体が所定の熱伝導を達成するためには、熱伝導を主として担う炭素繊維フィラーが三次元的にネットワークを形成している必要がある。例えばサイズの揃った球体フィラーの場合、成形体中のフィラーのネットワークは分散状態にも依存するが、均一分散を仮定すると、パーコレーション的な挙動となることが判る。このように、成形体として充分な熱伝導性や電気伝導性を得るためには一定量のフィラーの添加が必要になる。ところが、成形体を形成する際に、媒質とフィラーとの間に増粘作用や不均一分散状態が起こり、媒体とフィラーとを所定の濃度で分散せしめることが困難となる場合がある。そこで、フィラー添加量が少な目であっても効果的な組成となることが望まれる。   And in order for a molded object to achieve predetermined | prescribed heat conduction, the carbon fiber filler which mainly bears heat conduction needs to form the network in three dimensions. For example, in the case of spherical fillers of uniform size, it can be seen that the filler network in the molded body depends on the dispersion state but assumes a percolation behavior when uniform dispersion is assumed. Thus, in order to obtain sufficient thermal conductivity and electrical conductivity as a molded article, it is necessary to add a certain amount of filler. However, when forming a molded body, a thickening action or a non-uniform dispersion state occurs between the medium and the filler, and it may be difficult to disperse the medium and the filler at a predetermined concentration. Therefore, it is desired that the composition be effective even if the filler addition amount is small.

このような背景により、三次元的な架橋をフィラーに与える検討がされている。例えば金属を網目状にすることで、熱流を輸送する試みが特許文献1に開示されている。しかし、マトリクスへの分散に極めて高度な技術を要すると考えられる。また、特許文献2には、合金化することでマトリクスとフィラーとが同時に熔融し、その結果、成形性を維持しながら高熱伝導性が達成されることが開示されている。   In view of such a background, studies have been made to give fillers three-dimensional crosslinking. For example, Patent Document 1 discloses an attempt to transport a heat flow by forming a metal network. However, it is considered that a very high level of technology is required for dispersion into the matrix. Patent Document 2 discloses that alloying causes the matrix and the filler to melt simultaneously, and as a result, high thermal conductivity is achieved while maintaining formability.

しかしながら、比重が樹脂に比して大きい金属材料の添加は、樹脂組成物の比重をも高くし、1gのオーダーで軽量化を議論するような集積回路の放熱板や電気計算機のCPU等の用途には、不利であると言わざるを得ない。
さらに用途によっては、熱伝導性を維持したままで、電気絶縁性を求められる用途もある。部分黒鉛化された炭素繊維は熱伝導性のみならず電気伝導性にも著しく富むため絶縁材料によって確実に導電性能を遮断する必要がある。
However, the addition of a metal material whose specific gravity is larger than that of the resin increases the specific gravity of the resin composition, and uses such as a heat sink for an integrated circuit and a CPU of an electric computer, etc. to discuss weight reduction on the order of 1 g. I have to say that it is disadvantageous.
Furthermore, depending on the application, there are applications in which electrical insulation is required while maintaining thermal conductivity. Since the partially graphitized carbon fiber is remarkably rich not only in heat conductivity but also in electrical conductivity, it is necessary to reliably cut off the conductive performance by an insulating material.

特開平6−196884号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-196684 国際公開第03/029352号パンフレットInternational Publication No. 03/029352 Pamphlet

高い熱伝導性を備えると同時に電気的絶縁性を有する樹脂組成物を得る必要がある。この課題を達成するためには、熱伝導が高い物質である黒鉛成分の多い炭素繊維が求められており、さらに最終的な使用状態において充分な熱伝導性を発現すると共に、電気絶縁性をも確実に備える必要がある。   It is necessary to obtain a resin composition having high thermal conductivity and at the same time having electrical insulation. In order to achieve this problem, a carbon fiber with a high graphite component, which is a material with high thermal conductivity, is demanded. Furthermore, sufficient thermal conductivity is exhibited in the final use state, and electrical insulation is also achieved. It is necessary to be sure.

本発明者らは、例えば放熱部材の如き最終的な成形体において、熱伝導率を向上させることを目的とし、熱伝導性材料として熱伝導率の高いピッチ系炭素繊維を主材とし、黒鉛結晶サイズ、表面形状及び微細構造を制御し、さらにマトリクスと適切に分散させ複合化させた後、その表面や断面に電気絶縁性薄膜を積層することにより、高い熱伝導性を維持しながら、同時に電気絶縁性を満足できることを見出し本発明に到達した。   The inventors of the present invention aim to improve thermal conductivity in a final molded body such as a heat radiating member. For example, the main component is pitch-based carbon fiber having high thermal conductivity as a thermal conductive material. After controlling the size, surface shape and microstructure, further dispersing and compositing with the matrix appropriately, and then laminating an electrically insulating thin film on the surface and cross-section, it maintains electrical conductivity while maintaining high thermal conductivity. The inventors have found that the insulating properties can be satisfied and have reached the present invention.

即ち、本発明の第1の実施態様は、請求項1の成形用途の複合材料として、電気絶縁性薄膜が表面や断面に現れることで、そのままその絶縁性を発現できる状態を維持するものであり、炭素繊維集合体とマトリクスとの組成からなる成形体に電気絶縁性薄膜を積層してなる熱伝導性積層材である。   That is, the first embodiment of the present invention maintains the state in which the insulating property can be expressed as it is as the electrically insulating thin film appears on the surface or cross section as the composite material for molding of claim 1. And a heat conductive laminated material obtained by laminating an electrically insulating thin film on a molded body composed of a carbon fiber aggregate and a matrix.

また、本発明の第2の実施態様となる請求項2の発明は、上述の複合材料を成形して得た成形物における電気絶縁性を保障するものであって、成形体の表面又は断面に、無機高分子又は有機高分子からなる電気絶縁性薄膜を塗設又は貼合してなる熱伝導性積層材である。また、本発明の第3の実施態様となる請求項3の発明は上述の電気絶縁性薄膜が、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、窒化ホウ素の群より選ばれる少なくとも1種類を含有してなる熱伝導性積層材である。これらは、絶縁性であると同時に熱伝導性を有するため、電気絶縁性薄膜として効果的に機能する。また、本発明の第4の実施態様となる請求項4の発明は上述の電気絶縁性薄膜が、膜厚が1〜100μmである有機高分子からなるフィルムである。これらは、電気絶縁性薄膜に薄い有機高分子を用いることで電気絶縁性薄膜の強度を維持すると共に、熱伝導性を損なわないという特性がある。また、この有機高分子フィルムは、ポリイミド類、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリカーボネート類であるのが耐熱性やハンドリング性の面で優れている。   The invention of claim 2 which is the second embodiment of the present invention is to ensure electrical insulation in a molded product obtained by molding the above-mentioned composite material, and has a surface or cross section of the molded body. It is a heat conductive laminated material formed by coating or bonding an electrically insulating thin film made of an inorganic polymer or an organic polymer. According to a third aspect of the present invention, which is a third embodiment of the present invention, the above-mentioned electrically insulating thin film contains at least one selected from the group consisting of silica, alumina, zirconia, titania and boron nitride. Conductive laminate. Since these have insulating properties and thermal conductivity, they function effectively as electrically insulating thin films. According to a fourth aspect of the present invention, which is a fourth embodiment of the present invention, the above-mentioned electrically insulating thin film is a film made of an organic polymer having a thickness of 1 to 100 μm. These have the characteristics that the strength of the electrically insulating thin film is maintained by using a thin organic polymer for the electrically insulating thin film and the thermal conductivity is not impaired. In addition, the organic polymer film is made of polyimides, polyamides, polyesters, and polycarbonates, which are excellent in terms of heat resistance and handling properties.

本発明における好ましい実施態様として、熱伝導性に優れた、高い黒鉛化度の炭素繊維を選択すべきこと、縮合され複素環を有する環状炭化水素、即ちピッチ系の炭素原料を使用すべきこと、紡糸工程を経て得られるマット状に集積された炭素繊維集合体は、例えば、走査型電子顕微鏡による観察表面が実質的に平坦であるピッチ系炭素繊維フィラーからなり、光学顕微鏡で観測した平均繊維径)が1μm乃至20μmの範囲であると共に、該炭素繊維フィラーの端面が閉じており、平均繊維長が5μm乃至1000μmの範囲であり、繊維径に対する繊維長のアスペクト比が1〜100の範囲であり、CVが5乃至18の範囲であるものが最適な黒鉛化率を呈することを明示している。   As a preferred embodiment of the present invention, carbon fiber having high thermal conductivity and high graphitization degree should be selected, cyclic hydrocarbon having condensed heterocyclic ring, that is, pitch-based carbon raw material should be used, The carbon fiber aggregate accumulated in a mat shape obtained through the spinning process is made of, for example, a pitch-based carbon fiber filler whose observation surface by a scanning electron microscope is substantially flat, and an average fiber diameter observed by an optical microscope ) Is in the range of 1 μm to 20 μm, the end face of the carbon fiber filler is closed, the average fiber length is in the range of 5 μm to 1000 μm, and the aspect ratio of the fiber length to the fiber diameter is in the range of 1 to 100 It is clearly shown that those having a CV in the range of 5 to 18 exhibit an optimum graphitization rate.

黒鉛化率が高い場合、炭素繊維の真密度は1.5〜2.2g/ccの範囲となり、繊維軸方向の熱伝導率が300W/(m・K)以上を呈する。そして、六角網面の厚さ方向の結晶サイズが10nm以上となり、また六角網面の成長方向の結晶サイズも8nm以上に成長している。   When the graphitization rate is high, the true density of the carbon fiber is in the range of 1.5 to 2.2 g / cc, and the thermal conductivity in the fiber axis direction is 300 W / (m · K) or more. The crystal size in the thickness direction of the hexagonal mesh surface is 10 nm or more, and the crystal size in the growth direction of the hexagonal mesh surface is also grown to 8 nm or more.

請求項10に記載した発明は、ピッチ系炭素繊維において、繊維径及び/又は繊維長の異なる炭素繊維集合体からなり、この集合体とマトリクスとを複合したとき、高い炭素繊維充填率を呈することから、高い熱伝導性を有する組成の成形体が得られることを知見したものである。   The invention described in claim 10 is composed of carbon fiber aggregates having different fiber diameters and / or fiber lengths in pitch-based carbon fibers, and exhibits a high carbon fiber filling rate when this aggregate and a matrix are combined. Thus, it has been found that a molded article having a composition having high thermal conductivity can be obtained.

長繊維及び短繊維の製糸では、生産コストを抑えて、合理的に長短2種類の繊維長を有する炭素繊維シートを得るには、同一のピッチ原料を用い、ほぼ同一の条件でピッチ繊維を紡糸する。スピナレット、紡糸温度、時間当たりの吐出量、スリットからの加熱ガスの温度・噴出速度、噴出位置等の条件を殆ど変更しないで、金網ベルト上にピッチ繊維を捕集し、要すれば、クロスラッピングにより目付けを調整し、さらにバインダーで軽く接着して、圧延プレスを加え、不融化処理して、さらに焼成処理を施してから、ミリング装置を用いてこのピッチ繊維を短繊維化して、短繊維を得る。   In the production of long fibers and short fibers, in order to obtain a carbon fiber sheet having two types of fiber lengths that are reasonably long and short while suppressing production costs, the same pitch raw material is used, and the pitch fibers are spun under almost the same conditions. To do. The pitch fiber is collected on the wire mesh belt without changing the conditions such as the spinneret, spinning temperature, discharge rate per hour, heated gas temperature / spout speed from the slit, and the spout position. After adjusting the basis weight, lightly adhere with a binder, add a rolling press, infusibilize, and further calcinate, and then shorten the pitch fiber using a milling device. obtain.

ついで、先に金網ベルト上に捕集してある残余の長繊維からなるピッチ系炭素繊維とブレンドして、平坦状の混合繊維シートを得る。このシートに調整する際、ポリビニールアルコール(PVA)繊維等の水膨潤性有機高分子をバインダーに替えて部分的に使用する湿式抄紙法を適用することや空気量を利用して短繊維と長繊維とをバインダー代わりの熱可塑性樹脂を介在させて混合し、融着せしめる乾式抄紙法を適用できる。
爾後、要すれば、不融化、焼成処理、黒鉛化処理等の諸工程を経て、マトリクスと混用できる複合化材料用炭素繊維集合体が得られる。
Subsequently, it is blended with the pitch-based carbon fiber comprising the remaining long fibers previously collected on the wire mesh belt to obtain a flat mixed fiber sheet. When adjusting to this sheet, it is possible to apply a wet papermaking method in which water-swellable organic polymers such as polyvinyl alcohol (PVA) fibers are partially used instead of binders, and use short air and long fibers by utilizing the amount of air. A dry papermaking method in which fibers are mixed with a thermoplastic resin instead of a binder and fused together can be applied.
After that, if necessary, a carbon fiber aggregate for a composite material that can be mixed with a matrix is obtained through various steps such as infusibilization, firing treatment, and graphitization treatment.

この長短2種類の繊維長を有する炭素繊維シートは、単繊維の平均直径が1〜20μmの範囲であり、単繊維の平均繊維長が2000μm(2.0mm)以下、平均直径に対する平均繊維長の比、即ちアスペクト比が1乃至100であるピッチ系炭素繊維(短繊維A)と、繊維平均直径が2〜40μmの範囲であり、単繊維の平均繊維長さが5〜150mmである炭素繊維(長繊維B)とを、短繊維A対長繊維Bとの重量比が1対99乃至99対1の比率となるように混合することにより得られる。
この炭素繊維シートにおけるピッチ系炭素繊維短繊維Aの六角網面の成長方向の微結晶サイズは5nm以上であり、その厚さは0.05〜5mmであって、その空隙率は50〜90体積%である。
The carbon fiber sheet having two kinds of long and short fiber lengths has an average diameter of single fibers in the range of 1 to 20 μm, the average fiber length of single fibers is 2000 μm (2.0 mm) or less, and the average fiber length relative to the average diameter Ratio, that is, a pitch-based carbon fiber (short fiber A) having an aspect ratio of 1 to 100, and a carbon fiber having a fiber average diameter of 2 to 40 μm and a single fiber having an average fiber length of 5 to 150 mm ( Long fibers B) are mixed so that the weight ratio of short fibers A to long fibers B is 1 to 99 to 99 to 1.
The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface of the pitch-based carbon fiber short fibers A in this carbon fiber sheet is 5 nm or more, the thickness is 0.05 to 5 mm, and the porosity is 50 to 90 volumes. %.

先に述べた端面が閉じられている炭素繊維シートや長短2種類の繊維長を有する炭素繊維シートに、樹脂等からなるマトリックスを配合して複合体成形材料を得る。本発明の炭素繊維集合体はマトリックスに対して体積分率で3〜60体積%の前記炭素繊維材料を含有する特徴がある。   A composite molding material is obtained by blending a matrix made of a resin or the like into the carbon fiber sheet having the end face closed as described above or the carbon fiber sheet having two kinds of long and short fiber lengths. The carbon fiber aggregate of the present invention is characterized by containing the carbon fiber material in a volume fraction of 3 to 60% by volume with respect to the matrix.

マトリクスは熱可塑性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂であり、例えば、熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート類、ポリエチレンテレフタレート類、ポリエチレン2,6ナフタレート類、ナイロン類、ポリプロピレン類、ポリエチレン類、ポリエポキシエーテルケトン類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリフェニレンスルフィド類の群より選ばれる少なくとも1種の樹脂であり、また、例えば、熱硬化性樹脂はエポキシ類、アクリル類、ウレタン類、シリコーン類、フェノール類の群より選ばれる少なくとも1種の樹脂である。そして、平板状に成形した状態における複合材料又はその成形物の熱伝導率は2W/(m・K)以上である。   The matrix is a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin. For example, the thermoplastic resin may be polycarbonates, polyethylene terephthalates, polyethylene 2,6 naphthalates, nylons, polypropylenes, polyethylenes, polyepoxyether ketones. At least one resin selected from the group of polyether ether ketones and polyphenylene sulfides. For example, the thermosetting resin is selected from the group of epoxies, acrylics, urethanes, silicones, and phenols. At least one resin. And the heat conductivity of the composite material in the state shape | molded in the flat form or its molded object is 2 W / (m * K) or more.

本発明の複合材料を、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形法、ロール成形法、押出成形法、注型成形法、ブロー成形法の群より選ばれる少なくとも1種の成形手段によって成形物を成形することができる。
さらに、炭素繊維複合材料を成形してなる複合成形物が電気絶縁性を維持していない場合、絶縁処理を施すことができる。既に述べたように、この絶縁処理は成形物の表面又は断面に、無機高分子又は有機高分子からなる電気絶縁性薄膜、もしくは金属酸化物、セラミックスからなる電気絶縁性薄膜を形成する加工法によって達成される。
本発明の複合成形物を主たる材料とする電子部品用放熱部材、電波遮蔽板又は熱交換器等が適当な用途の例である。
The composite material of the present invention is formed into a molded product by at least one molding means selected from the group of injection molding, press molding, calendar molding, roll molding, extrusion molding, cast molding, and blow molding. Can be molded.
Furthermore, when the composite molded product formed by molding the carbon fiber composite material does not maintain electrical insulation, an insulation treatment can be performed. As already described, this insulation treatment is performed by a processing method of forming an electrically insulating thin film made of an inorganic polymer or an organic polymer, or an electrically insulating thin film made of a metal oxide or ceramic on the surface or cross section of a molded product. Achieved.
Examples of suitable applications include a heat radiating member for electronic parts, a radio wave shielding plate, a heat exchanger, and the like, which are mainly made of the composite molded product of the present invention.

本発明の複合成形物を主たる材料として電子部品の放熱部材に加工し、集積回路のための放熱板や電気計算機のCPU等の放熱筐体に利用できる。また、ピッチ系原料由来の炭素繊維が、数GHzの周波数帯域の電波遮蔽性に優れることにより、電波遮蔽板に適用できる。   The composite molded product of the present invention is processed into a heat radiating member of an electronic component as a main material, and can be used for a heat radiating case such as a heat sink for an integrated circuit or a CPU of an electric computer. Moreover, the carbon fiber derived from the pitch-based material can be applied to a radio wave shielding plate by being excellent in radio wave shielding performance in a frequency band of several GHz.

さらに用途によっては、熱伝導性を維持したままで、電気絶縁性を求められる用途もある。黒鉛化された炭素繊維は電気伝導性に富むため絶縁材料によって確実に導電部分を遮断できる。   Furthermore, depending on the application, there are applications in which electrical insulation is required while maintaining thermal conductivity. Since the graphitized carbon fiber has a high electrical conductivity, the conductive portion can be reliably cut off by the insulating material.

本発明に供し得るピッチ系炭素繊維フィラーは、特定の形状を有し、さらにサイズが制御されていることにより、マトリクスの粘度増大を抑制しつつ、高い熱伝導率を複合成形体に付与することが可能になり、成形性が良好で熱伝導率の高い複合成形材料にすることが可能である。   The pitch-based carbon fiber filler that can be used in the present invention has a specific shape and is controlled in size, thereby imparting high thermal conductivity to the composite molded body while suppressing an increase in the viscosity of the matrix. Therefore, a composite molding material having good moldability and high thermal conductivity can be obtained.

次に、本発明の実施の形態について詳しく説明する。
本発明において用い得るピッチ系炭素繊維の原料としては、例えば、ナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチの如き縮合複素環化合物等が挙げられる。なかんずくナフタレンやフェナントレンの如き縮合多環炭化水素化合物が好ましい。殊に光学的異方性ピッチ、即ちメソフェーズピッチが好ましい。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を適宜組み合わせて用いてもよいが、メソフェーズピッチを単独で用いることが黒鉛化処理において黒鉛化率を高めることができるため、結果的に炭素繊維の熱伝導性を向上させることができ、好ましい態様となる。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
Examples of the raw material for pitch-based carbon fibers that can be used in the present invention include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene, condensed heterocyclic compounds such as petroleum-based pitch and coal-based pitch, and the like. In particular, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene are preferred. In particular, an optically anisotropic pitch, that is, a mesophase pitch is preferable. These may be used singly or in appropriate combination of two or more, but the use of mesophase pitch alone can increase the graphitization rate in the graphitization treatment, and consequently The thermal conductivity of the carbon fiber can be improved, which is a preferred embodiment.

原料ピッチの軟化点はメトラー法により求めることができ、230℃以上340℃以下の範囲のものが好ましい。軟化点が230℃より低いと、不融化の際に繊維同士の融着や大きな熱収縮が発生する。また、340℃より高いものでは、紡糸工程において、ピッチの熱分解が生じ紡糸成形が困難になる傾向がある。さらに、高温度の紡糸条件では、ガス成分が発生し、紡糸糸に気泡が発生し強度劣化を招くほか断糸も起き易い。
原料ピッチはメルトブロー法により紡糸され、その後、不融化、焼成、ミリング、篩い分け、黒鉛化の諸工程によって繊維長の比較的短いピッチ系炭素繊維となる。
The softening point of the raw material pitch can be determined by the Mettler method, and is preferably in the range of 230 ° C. or higher and 340 ° C. or lower. If the softening point is lower than 230 ° C., fusion between fibers or large heat shrinkage occurs during infusibilization. If the temperature is higher than 340 ° C., the pitch is thermally decomposed in the spinning process, which tends to make the spinning molding difficult. Further, under high temperature spinning conditions, gas components are generated, bubbles are generated in the spun yarn, causing strength deterioration, and yarn breakage is likely to occur.
The raw material pitch is spun by a melt blow method, and then becomes pitch-based carbon fiber having a relatively short fiber length by various processes of infusibilization, firing, milling, sieving, and graphitization.

以下各々の工程について説明する。
本発明においては、ピッチ系炭素繊維の原料となるピッチ繊維を紡糸する際、紡糸ノズルの形状については特に制約はない。もっとも、ノズル孔の長さと孔径の比が3よりも小さいものが好ましく用いられ、更に好ましくは1.5程度のものが用いられる。
紡糸時のノズルの温度についても特に制約はなく、安定した紡糸状態が維持できる温度であれば問題がない。原料ピッチの粘度が適切な範囲であれば、紡糸状態が安定する、即ち、紡糸ピッチの粘度が1〜30Pa・S、好ましくは8〜16Pa・Sになる温度であればよい。
Each process will be described below.
In the present invention, there is no particular restriction on the shape of the spinning nozzle when spinning the pitch fiber that is the raw material of the pitch-based carbon fiber. However, the nozzle hole length / hole diameter ratio is preferably smaller than 3, more preferably about 1.5.
There are no particular restrictions on the nozzle temperature during spinning, and there is no problem as long as the temperature can maintain a stable spinning state. When the viscosity of the raw material pitch is in an appropriate range, the spinning state may be stabilized, that is, the temperature at which the spinning pitch has a viscosity of 1 to 30 Pa · S, preferably 8 to 16 Pa · S.

ノズル孔から出糸されたピッチ繊維は、100〜370℃に加温された毎分100〜10000mの線速度のガスを細化点近傍に吹き付けることによって短繊維化されるメルトブロー法によって作成できる。吹き付けるガスとしては空気、窒素、アルゴン等々を用いることができるが、コストパフォーマンスの点から空気が望ましい。
ピッチ繊維は、金網ベルト上に捕集され連続的なマット状になり、さらにクロスラップされることで所定の目付(単位面積あたりの重量)のウェブとなる。
The pitch fibers drawn out from the nozzle holes can be made by a melt-blowing method in which the fibers are shortened by blowing a gas having a linear velocity of 100 to 10000 m per minute heated to 100 to 370 ° C. in the vicinity of the thinning point. As the gas to be blown, air, nitrogen, argon or the like can be used, but air is preferable from the viewpoint of cost performance.
The pitch fibers are collected on a wire mesh belt to form a continuous mat, and are further cross-wrapped to form a web having a predetermined basis weight (weight per unit area).

このようにして得られたピッチ繊維よりなるウェブは、公知の方法で不融化できる。この不融化温度は200〜320℃である。不融化は、空気又はオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素若しくは臭素を空気に添加した混合ガスを用いて200〜320℃の温度で一定時間の熱処理を施す。安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。   The web made of pitch fibers thus obtained can be infusibilized by a known method. The infusibilization temperature is 200 to 320 ° C. For infusibilization, heat treatment is performed at a temperature of 200 to 320 ° C. for a certain time using air or a mixed gas obtained by adding ozone, nitrogen dioxide, nitrogen, oxygen, iodine or bromine to air. Considering safety and convenience, it is desirable to carry out in air.

不融化したピッチ繊維は、継いで真空中又は窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガス中において、600〜1000℃の温度範囲で焼成される。通常、焼成は常圧においてコストの安い窒素を用いて実施される。
不融化・焼成されたピッチ繊維よりなるウェブは、さらに短繊維化を進め、所定の繊維長にするために、ミリング、篩分けを実施する。ミリングには、ビクトリーミル、ジェットミル、高速回転ミル等の粉砕機又は切断機等が使用される。ミリングを効率よく行うためには、ブレードを取付けたロータを高速に回転させることにより、繊維軸に対して直角方向に繊維を寸断する方法が適切である。
The infusible pitch fiber is subsequently fired in a temperature range of 600 to 1000 ° C. in a vacuum or in an inert gas such as nitrogen, argon or krypton. Usually, the calcination is performed using nitrogen which is inexpensive at normal pressure.
The web made of infusibilized and fired pitch fibers is further milled and sieved in order to further shorten the fibers and to obtain a predetermined fiber length. For milling, a pulverizer or cutting machine such as a Victory mill, a jet mill, or a high-speed rotary mill is used. In order to perform milling efficiently, a method of cutting fibers in a direction perpendicular to the fiber axis by rotating a rotor to which blades are attached at high speed is appropriate.

ミリングによって生じる繊維の平均繊維長は、ロータの回転数、ブレードの角度等を調整することにより制御される。さらに、篩により、10〜100μm、より好ましくは、15〜50μmに分けられる。或いは、100〜1000μm、より好ましくは100〜400μmに分けられる。このような平均繊維長の調整は篩の目の粗さを組み合わせることによって為し得る。
上記のミリング処理、篩分けを終えた繊維を2300〜3500℃に加熱し黒鉛化して最終的なピッチ系炭素短繊維とする。黒鉛化はアチソン炉等にて非酸化性雰囲気下で実施される。
The average fiber length of the fibers produced by milling is controlled by adjusting the rotational speed of the rotor, the angle of the blade, and the like. Furthermore, it divides into 10-100 micrometers by a sieve, More preferably, it is 15-50 micrometers. Alternatively, it is divided into 100 to 1000 μm, more preferably 100 to 400 μm. Such adjustment of the average fiber length can be made by combining the coarseness of the sieve.
The above-mentioned milled and sieved fibers are heated to 2300-3500 ° C. and graphitized to obtain the final pitch-based carbon short fibers. Graphitization is performed in a non-oxidizing atmosphere in an Atchison furnace or the like.

次に、本発明のピッチ系炭素短繊維フィラーの形状について述べる。本発明のピッチ系炭素繊維は、透過型電子顕微鏡でフィラー端面の形状を観察すると、グラフェンシートが閉じた構造になっている。フィラーの端面がグラフェンシートとして閉じている場合には、余分な官能基の発生や、形状に起因する電子の局在化が起こらないので、水のような不純物の濃度を低減することができ、例えば、膨張黒鉛との親和性をより高めることが可能になり好ましい。特に、本発明では繊維長が1mmよりも短いフィラーにも適用できるが、フィラー表面積に占める端面の割合が高くなることより、グラフェンシートが閉じている構造が特に好ましい。   Next, the shape of the pitch-based carbon short fiber filler of the present invention will be described. When the shape of the filler end face is observed with a transmission electron microscope, the pitch-based carbon fiber of the present invention has a structure in which the graphene sheet is closed. When the end face of the filler is closed as a graphene sheet, generation of extra functional groups and localization of electrons due to shape do not occur, so the concentration of impurities such as water can be reduced, For example, the affinity with expanded graphite can be further increased, which is preferable. In particular, the present invention can be applied to a filler having a fiber length shorter than 1 mm, but a structure in which the graphene sheet is closed is particularly preferable because the ratio of the end face to the filler surface area is increased.

なお、グラフェンシートが閉じているとは、炭素繊維を構成するグラフェンシートそのものの端部が炭素繊維端部に露出することなく、グラファイト層が略U字上に湾曲し、湾曲部分が炭素繊維端部に露出している状態である。   Note that the graphene sheet is closed means that the end of the graphene sheet itself constituting the carbon fiber is not exposed at the end of the carbon fiber, the graphite layer is curved in a substantially U shape, and the curved portion is the end of the carbon fiber. It is in the state exposed to the part.

また、本発明に供するピッチ系炭素繊維フィラーは走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平坦である。ここで、実質的に平坦であるとは、フィブリル構造のような激しい凹凸を表面に有しないことを云い、フィラーの表面に激しい凹凸が存在する場合には、マトリクス樹脂との混練に際して表面積の増大に伴う粘度の増大を惹起こし、成形性を低下させることから、表面凹凸はできるだけ小さい状態が望ましい。
上述のピッチ系炭素繊維フィラーは、ミリングを行った後に黒鉛化処理を実施することによって、容易に得ることができる。
The pitch-based carbon fiber filler used in the present invention has a substantially flat observation surface with a scanning electron microscope. Here, “substantially flat” means that the surface does not have severe unevenness like a fibril structure, and when there is intense unevenness on the surface of the filler, the surface area increases upon kneading with the matrix resin. It is desirable that the surface irregularities be as small as possible because it causes an increase in the viscosity associated with the above and lowers the moldability.
The pitch-based carbon fiber filler described above can be easily obtained by performing graphitization after milling.

本発明のピッチ系炭素繊維フィラーの光学顕微鏡で観測した平均繊維径は1〜20μmであることが望ましく、より望ましくは7〜12μmである。繊維径が20μmより大きい場合は、不融化工程で近接する繊維同士の融着が起きやすく、1μm未満の場合は、ピッチ系炭素繊維フィラーの重量当たりの表面積が増大し、繊維表面が実質的に平坦であっても、表面に凹凸を有する繊維と同様に成形性を低下させてしまい、実際面で不適切となる。また、光学顕微鏡で観測した繊維径の分散である繊維径分散の径に対する比率は3〜20%の範囲が好ましい。   The average fiber diameter of the pitch-based carbon fiber filler of the present invention observed with an optical microscope is desirably 1 to 20 μm, and more desirably 7 to 12 μm. When the fiber diameter is larger than 20 μm, adjacent fibers are likely to be fused in the infusibilization process. When the fiber diameter is less than 1 μm, the surface area per weight of the pitch-based carbon fiber filler is increased, and the fiber surface is substantially increased. Even if it is flat, the formability is lowered in the same manner as the fiber having irregularities on the surface, and it is inappropriate in practice. Moreover, the ratio with respect to the diameter of fiber diameter dispersion | distribution which is dispersion | distribution of the fiber diameter observed with the optical microscope has the preferable range of 3 to 20%.

本発明のピッチ系炭素繊維フィラーの平均繊維長は、10〜1000μmである。繊維長は用途によって最適な値があるが、当該フィラーが副次的に発現する補強効果を出す場合には、100〜700μmの範囲が好ましい。より好ましくは100〜500μmの範囲である。他方、当該フィラーを伝熱経路作製用、即ち放熱部材に用いる場合は、繊維長は10〜500μmの範囲が好ましい。より好ましくは、10〜300μmの範囲である。繊維長が10μmより短い場合は、繊維状を維持し難い。また、繊維長が500μmを超える場合には、嵩真密度が小さくなり、マトリクス成分との混合が困難になる。なお、繊維のアスペクト比(L1/D1)は1〜100の範囲であることが好ましい。   The average fiber length of the pitch-based carbon fiber filler of the present invention is 10 to 1000 μm. The fiber length has an optimum value depending on the application, but in the case where the filler exhibits a secondary effect, the range of 100 to 700 μm is preferable. More preferably, it is the range of 100-500 micrometers. On the other hand, when the filler is used for preparing a heat transfer path, that is, for a heat dissipation member, the fiber length is preferably in the range of 10 to 500 μm. More preferably, it is the range of 10-300 micrometers. When the fiber length is shorter than 10 μm, it is difficult to maintain the fiber shape. On the other hand, when the fiber length exceeds 500 μm, the bulk density becomes small and mixing with the matrix component becomes difficult. In addition, it is preferable that the aspect ratio (L1 / D1) of a fiber is the range of 1-100.

L1/D1は平均繊維長にも依存するが、一方、L1/D1が1より小さいときには、最終的な成形品での粉落ちが顕著になる。他方、L1/D1が100を超えると、折れる繊維の割合が高くなるため、本来の性能を発現させることが困難になる。より好ましい態様では平均繊維長が10〜100μmの場合にはアスペクト比は1.5〜10程度であり、平均繊維長が300〜500μmの場合にはアスペクト比は30〜50である。   L1 / D1 depends on the average fiber length. On the other hand, when L1 / D1 is smaller than 1, powder falling in the final molded product becomes remarkable. On the other hand, if L1 / D1 exceeds 100, the percentage of fibers that breaks increases, making it difficult to express original performance. In a more preferred embodiment, when the average fiber length is 10 to 100 μm, the aspect ratio is about 1.5 to 10, and when the average fiber length is 300 to 500 μm, the aspect ratio is 30 to 50.

平均繊維径(D1)に対する繊維径分散(S1)CVは5〜18であることが望ましい。CVが18以上と小さい炭素繊維は繊維径のばらつきが大きいため、マトリクスへの分散性が悪く熱伝導度が安定しない。それに対しCVが5以下の場合は、繊維径のばらつきは少なく分散は良好であるが、分散が非常に良いため繊維同士の接触があまり期待できず、熱伝導性が低くなる。   The fiber diameter dispersion (S1) CV with respect to the average fiber diameter (D1) is preferably 5 to 18. Carbon fibers having a CV as small as 18 or more have a large variation in fiber diameter, so that the dispersibility in the matrix is poor and the thermal conductivity is not stable. On the other hand, when the CV is 5 or less, the dispersion of the fiber diameter is small and the dispersion is good, but since the dispersion is very good, the contact between the fibers cannot be expected so much and the thermal conductivity becomes low.

本発明においてピッチ系炭素繊維フィラーの真密度は、黒鉛化温度に強く依存するが、1.5〜2.2g/ccの範囲のものが好ましい。より好ましくは、1.8〜2.2g/ccである。また、ピッチ系炭素繊維の繊維軸方向の熱伝導率は300W/(m・K)以上であり、より好ましくは、400W/(m・K)以上である。
また、ピッチ系炭素繊維フィラーは、六角網面の厚さ方向の結晶サイズが10nm以上であり、さらに六角網面の成長方向の結晶サイズが8nm以上である。
In the present invention, the true density of the pitch-based carbon fiber filler strongly depends on the graphitization temperature, but is preferably in the range of 1.5 to 2.2 g / cc. More preferably, it is 1.8-2.2 g / cc. The thermal conductivity in the fiber axis direction of the pitch-based carbon fiber is 300 W / (m · K) or more, and more preferably 400 W / (m · K) or more.
In addition, the pitch-based carbon fiber filler has a hexagonal mesh surface with a crystal size in the thickness direction of 10 nm or more, and a hexagonal mesh surface in the growth direction with a crystal size of 8 nm or more.

結晶サイズは六角網面の厚さ方向、六角網面の成長方向、いずれにおいても、黒鉛化に対応するものであり、熱物性を発現するためには、一定サイズ以上の大きさの結晶粒が必要である。六角網面の厚さ方向に由来する結晶子サイズ及び六角網面の成長方向の結晶子サイズは、X線回折法で求めるこができる。測定手法は集中法とし、解析手法としては、学振法を用いた。六角網面の厚さ方向の結晶サイズは、(002)面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向の結晶サイズは、(110)面からの回折線を用いて夫々求めることができる。   The crystal size corresponds to graphitization in both the thickness direction of the hexagonal mesh surface and the growth direction of the hexagonal mesh surface, and in order to develop thermophysical properties, crystal grains of a certain size or larger are required. is necessary. The crystallite size derived from the thickness direction of the hexagonal mesh surface and the crystallite size in the growth direction of the hexagonal mesh surface can be obtained by an X-ray diffraction method. The measurement method was the concentration method, and the Gakushin method was used as the analysis method. The crystal size in the thickness direction of the hexagonal mesh plane is obtained using diffraction lines from the (002) plane, and the crystal size in the growth direction of the hexagonal mesh plane is obtained using diffraction lines from the (110) plane, respectively. Can do.

本発明では、ピッチ系炭素繊維フィラーとマトリクスとを混合し、炭素繊維複合材を作製する。この際、ピッチ系炭素短繊維フィラーは、マトリクスに対して体積分率で3〜60%を添加させる。一方、3体積%より少ない添加量では、熱伝導性を充分に発現させることが難しい。他方、60体積%より多いピッチ系炭素繊維フィラーをマトリクスに対し添加することは実際面で困難となる場合が多い。
マトリクスは、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のいずれかを含有する。さらに、マトリクスとしては、複合成形物に所望の物性を発現させるために熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を適宜混合して用いることもできる。
In the present invention, a pitch-based carbon fiber filler and a matrix are mixed to produce a carbon fiber composite material. At this time, the pitch-based carbon short fiber filler is added in a volume fraction of 3 to 60% with respect to the matrix. On the other hand, when the addition amount is less than 3% by volume, it is difficult to sufficiently develop the thermal conductivity. On the other hand, it is often difficult in practice to add more than 60% by volume of pitch-based carbon fiber filler to the matrix.
The matrix contains either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Further, as the matrix, a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be appropriately mixed and used in order to develop desired physical properties in the composite molded product.

熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート類、ポリエチレンテレフタレート類、ポリエチレン2,6ナフタレート類、ナイロン類、ポリプロピレン類、ポリエチレン類、ポリエポキシエーテルケトン類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリフェニレンスルフィド類の群より選ばれる少なくとも1種から選定することができる。   The thermoplastic resin is at least selected from the group consisting of polycarbonates, polyethylene terephthalates, polyethylene 2,6 naphthalates, nylons, polypropylenes, polyethylenes, polyepoxy ether ketones, polyether ether ketones, polyphenylene sulfides. One type can be selected.

具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニールアルコール、ポリアセタール、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等)、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ABS樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、変性PPE樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸類(ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステル)、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、アイオノマー等が挙げられる。そして、マトリクスとしては、これらから1種を単独で用いても、2種以上を適宜組み合わせて用いてもよく、2種以上の高分子材料からなるポリマーアロイを使用してもよい。   Specifically, polyethylene-polypropylene, ethylene-α-olefin copolymer such as ethylene-propylene copolymer, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, Polyvinyl alcohol, polyacetal, fluororesin (polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymer, ABS resin, polyphenylene ether (PPE) ) Resin, modified PPE resin, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, polyimide, polyamideimide, polymethacrylic acid (polymethacrylic acid such as polymethylmethacrylate) Ester), polyacrylic acids, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyether nitrile, polyether ketone, polyketone, liquid crystal polymer, ionomer and the like. And as a matrix, 1 type may be used individually from these, 2 or more types may be used in combination suitably, and the polymer alloy which consists of 2 or more types of polymeric materials may be used.

また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ類、アクリル類、ウレタン類、シリコーン類、フェノール類、イミド類、熱硬化型変性PPE類、熱硬化型PPE類等が挙げられ、これらから1種を単独で用いても、2種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。   Examples of the thermosetting resin include epoxies, acrylics, urethanes, silicones, phenols, imides, thermosetting modified PPEs, thermosetting PPEs, and the like. Or two or more types may be used in appropriate combination.

本発明の複合成形物は、ピッチ系炭素繊維フィラーとマトリクスとを混合して作製するが、混合の際には、ニーダー、ミキサー、ブレンダー、ロール、押出機、ミリング機、自公転式の撹拌機などの混合装置又は混練装置が好適に用いられる。そして、複合成形体は、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形法、ロール成形法、押出製刑法、注型成形法、ブロー成形法等の成形方法にて、成形することが可能である。   The composite molded product of the present invention is produced by mixing a pitch-based carbon fiber filler and a matrix. During mixing, a kneader, a mixer, a blender, a roll, an extruder, a milling machine, a self-revolving stirrer For example, a mixing device or a kneading device is preferably used. The composite molded body can be molded by a molding method such as an injection molding method, a press molding method, a calendar molding method, a roll molding method, an extrusion manufacturing method, a casting molding method, or a blow molding method.

成形条件は、マトリクスと成形技術手段によって変化するが、熱可塑性樹脂の場合は、当該樹脂の熔融粘度より温度を上げた状態で成形を実施する。マトリクスが熱硬化性樹脂の場合は、適切な型において、当該樹脂の硬化温度に加熱するといった方法を挙げることができる。   Molding conditions vary depending on the matrix and molding technique means, but in the case of a thermoplastic resin, molding is carried out with the temperature raised from the melt viscosity of the resin. In the case where the matrix is a thermosetting resin, a method of heating to a curing temperature of the resin in an appropriate mold can be exemplified.

また、マトリクス樹脂をあらかじめ平面状などの形状に加工し、炭素繊維の分散されたピッチ系炭素繊維シートと積層させた状態でプレス成形することによっても炭素繊維複合材が得られる。
また、この場合も、真空プレス成形時には、ボイドの発生を抑制する目的で真空状態にて成形することも第1の方法と同様である。
The carbon fiber composite material can also be obtained by processing the matrix resin into a shape such as a planar shape in advance and press-molding it in a state of being laminated with a pitch-based carbon fiber sheet in which carbon fibers are dispersed.
Also in this case, at the time of vacuum press molding, molding in a vacuum state for the purpose of suppressing generation of voids is the same as in the first method.

本発明において、電気絶縁性薄膜により電気絶縁性を確保する。ここで示す電気絶縁性とは、表面抵抗で10Ω/□以上であることを意味する。表面抵抗は市販の四端子表面抵抗計などで測定することができる。 In the present invention, electrical insulation is ensured by the electrically insulating thin film. The electrical insulation shown here means that the surface resistance is 10 6 Ω / □ or more. The surface resistance can be measured with a commercially available four-terminal surface resistance meter.

電気絶縁性薄膜は、無機高分子又は有機高分子から作成することができる。無機高分子又は有機高分子に特に限定は無いが、具体的には無機高分子としてシリコーン、有機高分子としてポリアミド類、ポリイミド類、ポリカーボネート類、ポリエステル類などを用いることができる。基本的に上述にある電気絶縁性薄膜は熱伝導性に劣るものが多い。そこで電気絶縁性薄膜に絶縁性を有する熱伝導性物質を含有させ、熱伝導性を保持させることで、熱伝導性成形体の熱伝導性を効果的に維持することができる。熱伝導性物質に特に限定は無いが、具体的にはシリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、窒化ホウ素を用いることができる。   The electrically insulating thin film can be made from an inorganic polymer or an organic polymer. The inorganic polymer or the organic polymer is not particularly limited, and specifically, silicone can be used as the inorganic polymer, and polyamides, polyimides, polycarbonates, polyesters, and the like can be used as the organic polymer. Basically, many of the above-described electrically insulating thin films have poor thermal conductivity. Then, the heat conductivity of a heat conductive molded object can be effectively maintained by containing the heat conductive substance which has insulation in an electrically insulating thin film, and keeping heat conductivity. Although there is no limitation in particular in a heat conductive substance, Specifically, a silica, an alumina, a zirconia, a titania, and boron nitride can be used.

有機高分子からなる電気絶縁性薄膜は、あらかじめフィルム状に成形しておくと容易に炭素繊維複合材に絶縁性を付与することができる。この有機高分子からなるフィルムは薄いことがのぞましく、その膜厚は1〜100μm以下であることが望ましい。膜厚が1μmより薄いと、フィルムの機械的強度が非常に小さくハンドリング性に劣るため、炭素繊維複合材に絶縁性薄膜を貼合するのが困難になる。また、膜厚が100μmより厚くなると、フィルムは基本的に熱伝導度に劣るものが多い為、熱伝導性成形体の熱伝導性を損なうおそれがある。   An electrically insulating thin film made of an organic polymer can easily impart insulation to a carbon fiber composite material if it is previously formed into a film shape. The film made of the organic polymer is preferably thin, and the film thickness is desirably 1 to 100 μm or less. When the film thickness is thinner than 1 μm, the mechanical strength of the film is very small and the handling property is inferior, making it difficult to bond the insulating thin film to the carbon fiber composite material. On the other hand, when the film thickness is thicker than 100 μm, the film is basically inferior in thermal conductivity, so that the thermal conductivity of the thermally conductive molded body may be impaired.

フィルムに用いる有機高分子に特に限定は無いが、上述に示す有機高分子類を使用することができる。
上述にあるフィルムを炭素繊維複合材に貼合させる方法として特に限定は無いが、具体的には、フィルム又は炭素繊維複合材の少なくとも一面に接着剤等を塗布し張り合わせる方法やフィルムと炭素繊維複合材をプレス成型機等でプレスする方法がある。
Although there is no limitation in particular in the organic polymer used for a film, the organic polymer shown above can be used.
Although there is no limitation in particular as a method of laminating the film in the above to a carbon fiber composite material, specifically, a method of applying an adhesive or the like to at least one surface of a film or a carbon fiber composite material, and a film and carbon fiber There is a method of pressing a composite material with a press molding machine or the like.

その他に電気絶縁性薄膜を炭素繊維複合材の表面に形成させる手法としては、成形物の表面に、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着、スパッタリング又はイオンプレーティング、化学的蒸着法、塗装、浸漬又は微細粒子を機械的に固着させるメカノケミカル法によって電気絶縁性の金属酸化物又はセラミックスを被覆させる手法がある。
ピッチ系炭素繊維シート及び/又は炭素短繊維は、表面処理したのちサイジング剤を添着させてもよい。
Other methods for forming an electrically insulating thin film on the surface of the carbon fiber composite material include electroless plating, electrolytic plating, vacuum deposition, sputtering or ion plating, chemical vapor deposition, and coating on the surface of the molded product. There is a technique of coating an electrically insulating metal oxide or ceramic by a mechanochemical method in which immersion or fine particles are mechanically fixed.
The pitch-based carbon fiber sheet and / or short carbon fiber may be surface-treated and then a sizing agent may be added thereto.

表面処理の方法としては電解酸化などによる酸化処理やカップリング剤やサイジング剤で処理することで、表面を改質させたものでもよい。また、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理的蒸着法、化学的蒸着法、塗装、浸漬、微細粒子を機械的に固着させるメカノケミカル法などの手段によって金属やセラミックスを表面に被覆させたものでもよい。   As the surface treatment method, the surface may be modified by oxidation treatment such as electrolytic oxidation, or by treatment with a coupling agent or sizing agent. Also, by means such as electroless plating, electrolytic plating, physical vapor deposition such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, chemical vapor deposition, painting, dipping, and mechanochemical methods for mechanically fixing fine particles. A metal or ceramic coated on the surface may be used.

サイジング剤はピッチ系炭素繊維シート及び/又は炭素短繊維に対し0.1〜15重量%、好ましくは0.1〜7.5重量%添着させる。サイジング剤としては通常用いられる任意のものが使用でき、具体的にはエポキシ化合物、水溶性ポリアミド化合物、飽和ポリエステル、不飽和ポリエステル、酢酸ビニル、水、アルコール、グリコール単独又はこれらの混合物を用いることができる。このような表面処理は、嵩真密度を高くすることから有効である。ただし、過剰のサイジング剤の添着は、熱抵抗となるため、必要とされる物性に応じてこれを調整する。   The sizing agent is added to the pitch-based carbon fiber sheet and / or short carbon fiber in an amount of 0.1 to 15% by weight, preferably 0.1 to 7.5% by weight. Any commonly used sizing agent can be used. Specifically, an epoxy compound, a water-soluble polyamide compound, a saturated polyester, an unsaturated polyester, vinyl acetate, water, alcohol, glycol alone or a mixture thereof may be used. it can. Such surface treatment is effective because it increases the bulk density. However, since excessive sizing agent adhesion results in thermal resistance, it is adjusted according to the required physical properties.

本発明の複合成形物を平板状に成形し、熱伝導率を測定すると2W/(m・K)以上の熱伝導率を示す。2W/(m・K)の熱伝導率は、マトリクスとして用いている高分子材料に比較すると約1桁(約10倍)高い熱伝導率である。   When the composite molded product of the present invention is molded into a flat plate shape and the thermal conductivity is measured, it shows a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or more. The thermal conductivity of 2 W / (m · K) is about one digit (about 10 times) higher than that of the polymer material used as the matrix.

本発明の複合成形物は、その熱伝導率の高さを利用することで、電子部品用放熱板として用いることができる。また、ピッチ系炭素繊維フィラーの添加量を多くすることで、高い熱伝導度が得られるため、電子部品においても、比較的耐熱性が要求される自動車や大電流を必要とする産業用パワーモジュールのコネクタ等に好適に用いることができる。より具体的には、放熱板、半導体パッケージ用部品、ヒートシンク、ヒートスプレッダー、ダイパッド、プリント配線基板、冷却ファン用部品、筐体等に用いることができる。また、熱交換器の部品として用いることもできる。ヒートパイプに用いることができる。さらに、ピッチ系炭素繊維フィラーの電波遮蔽性を利用し、特にGHz帯の電波遮蔽用部材として好適に用いることができる。   The composite molded product of the present invention can be used as a heat sink for electronic components by utilizing its high thermal conductivity. In addition, since high thermal conductivity can be obtained by increasing the amount of pitch-based carbon fiber filler added, automobiles that require relatively high heat resistance in electronic components and industrial power modules that require large currents It can be suitably used for a connector or the like. More specifically, it can be used for a heat sink, a semiconductor package component, a heat sink, a heat spreader, a die pad, a printed wiring board, a cooling fan component, a housing, and the like. It can also be used as a part of a heat exchanger. Can be used for heat pipes. Furthermore, the radio wave shielding property of the pitch-based carbon fiber filler is utilized, and it can be suitably used particularly as a radio wave shielding member in the GHz band.

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
(1)ピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維径及び繊維径分散:
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維フィラーを光学顕微鏡下400倍で10視野撮影し求めた。
(2)ピッチ系炭素短繊維フィラーの平均繊維長:
黒鉛化を経たピッチ系炭素短繊維フィラーを光学顕微鏡下で10視野撮影し求めた。倍率は糸長さに応じて適宜調整した。
(3)ピッチ系炭素短繊維フィラーの真密度:
比重法を用いて求めた。
(4)結晶サイズ:
X線回折にて求め、六角網面の厚さ方向の結晶サイズは(002)面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向の結晶サイズは(110)面からの回折線を用いて求めた。また、求め方は学振法に準拠して実施した。
(5)ピッチ系炭素短繊維フィラーの熱伝導率:
粉砕工程以外を同じ条件で作製した、黒鉛化後のピッチ系炭素短繊維の抵抗率を測定し、特開平11−117143号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式(1)より求めた。
[数1]
K=1272.4/ER−49.4 (1)
ここで、Kは黒鉛化後のピッチ系炭素繊維の熱伝導率W/(m・K)、ERは同じピッチ系炭素繊維の電気比抵抗μΩmを表す。
(6)熱伝導性積層材の熱伝導率:
京都電子製QTM−500で測定した。
(7)成形体の絶縁性
ダイアインスツルメンツのロレスタEPで測定した。
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
(1) Average fiber diameter and fiber diameter dispersion of pitch-based carbon short fiber filler:
The pitch-based carbon fiber filler that had undergone graphitization was determined by photographing 10 fields of view at 400 times under an optical microscope.
(2) Average fiber length of pitch-based carbon short fiber filler:
The pitch-based short carbon fiber filler that had undergone graphitization was determined by photographing 10 visual fields under an optical microscope. The magnification was appropriately adjusted according to the yarn length.
(3) True density of pitch-based carbon short fiber filler:
It calculated | required using the specific gravity method.
(4) Crystal size:
Obtained by X-ray diffraction, the crystal size in the thickness direction of the hexagonal mesh surface is obtained using the diffraction line from the (002) plane, and the crystal size in the growth direction of the hexagonal mesh surface is the diffraction line from the (110) plane. Obtained using. In addition, the request was made in accordance with the Gakushin Law.
(5) Thermal conductivity of pitch-based carbon short fiber filler:
The resistivity of pitch-based short carbon fibers after graphitization prepared under the same conditions except for the pulverization step is measured, and the relationship between the thermal conductivity and electrical resistivity disclosed in JP-A-11-117143 is expressed. It calculated | required from following formula (1).
[Equation 1]
K = 1272.4 / ER-49.4 (1)
Here, K represents the thermal conductivity W / (m · K) of the pitch-based carbon fiber after graphitization, and ER represents the electrical specific resistance μΩm of the same pitch-based carbon fiber.
(6) Thermal conductivity of thermally conductive laminate:
Measured with QTM-500 manufactured by Kyoto Electronics.
(7) Insulating property of the molded body Measured with a Loresta EP from Dia Instruments.

[実験例1]
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。光学的異方性割合は100%、軟化点が283℃であった。直径0.2mmの円形孔のスピナレットを使用し、スリットから加熱空気を毎分5000mの線速度で噴出させて、熔融ピッチを牽引して平均繊維径が15μmのピッチ系繊維を作製した。紡出されたピッチ系繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付320g/mのピッチ系繊維からなるウェブとした。
[Experimental Example 1]
A pitch made of a condensed polycyclic hydrocarbon compound was used as a main raw material. The optical anisotropy ratio was 100%, and the softening point was 283 ° C. A spinneret having a circular hole with a diameter of 0.2 mm was used, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 5000 m / min, and the melt pitch was pulled to produce a pitch fiber having an average fiber diameter of 15 μm. The spun pitch-based fibers were collected on a belt to form a mat, and then a web made of pitch-based fibers having a basis weight of 320 g / m 2 by cross wrapping.

このウェブを空気中で175℃から280℃まで平均昇温速度7℃/分で昇温して不融化を行った。不融化したウェブを窒素雰囲気中800℃で焼成した後、ミリングし、平均繊維長が25μmの短繊維フィラーに篩い分けを行った。その後、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理することにより黒鉛化し、ピッチ系炭素繊維フィラーとした。平均繊維径は9.7μmであった。CVは14%であった。真密度は、2.05g/ccであった。   The web was infusibilized by increasing the temperature from 175 ° C. to 280 ° C. in air at an average temperature increase rate of 7 ° C./min. The infusible web was fired at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then milled, and sieved to a short fiber filler having an average fiber length of 25 μm. Then, it graphitized by heat-processing at 3000 degreeC with the electric furnace made into the non-oxidizing atmosphere, and it was set as the pitch-type carbon fiber filler. The average fiber diameter was 9.7 μm. CV was 14%. The true density was 2.05 g / cc.

透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で4000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面は、大きな凹凸はなく平滑であった。
X線回折法によって求めた六角網面の厚さ方向の結晶サイズは15nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶サイズは20nmであった。
The image was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph at 4 million times. It was confirmed that the graphene sheet was closed at the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler, which was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 4000 times, was smooth with no large irregularities.
The crystal size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 15 nm. The crystal size in the growth direction of the hexagonal network surface was 20 nm.

焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、2.4μΩmであった。下記式(1)を用いて求めた熱伝導度は480W/(m・K)であった。
[数2]
K=1272.4/ER−49.4 (1)
A single yarn was extracted from a graphitized web prepared by the same process up to firing and not milled, and heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. It was 2.4 μΩm. The thermal conductivity obtained using the following formula (1) was 480 W / (m · K).
[Equation 2]
K = 1272.4 / ER-49.4 (1)

[実験例2]
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。光学的異方性割合は100%、軟化点が283℃であった。直径0.2mmの円形断面孔の紡糸口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分6000mの線速度で噴出させて、熔融ピッチを牽引して平均繊維径が11μmのピッチ系繊維を作製した。紡出された短繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングで目付280g/mのピッチ系繊維からなるウェブとした。
[Experiment 2]
A pitch made of a condensed polycyclic hydrocarbon compound was used as a main raw material. The optical anisotropy ratio was 100%, and the softening point was 283 ° C. Using a spinneret with a circular cross-sectional hole having a diameter of 0.2 mm, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 6000 m / min, and the melt pitch was pulled to produce pitch fibers having an average fiber diameter of 11 μm. The spun short fibers were collected on a belt to form a mat, and then a web made of pitch fibers having a basis weight of 280 g / m 2 by cross wrapping.

このウェブを空気中で175℃から280℃まで平均昇温速度7℃/分で昇温して不融化を行った。不融化したウェブを窒素雰囲気中800℃で焼成した後、ミリングし、平均繊維長が30μmの短繊維フィラーに篩い分けを行った。その後、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理することで黒鉛化し、ピッチ系炭素短繊維フィラーとした。平均繊維径は8.1μmであった。CVは16%であった。真密度は、2.0g/ccであった。透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていた。また、走査型電子顕微鏡で4000倍の倍率で観察したピッチ系炭素短繊維フィラーの表面は、大きな凹凸はなく平滑であった。   The web was infusibilized by increasing the temperature from 175 ° C. to 280 ° C. in air at an average temperature increase rate of 7 ° C./min. The infusible web was fired at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere and then milled and sieved to a short fiber filler having an average fiber length of 30 μm. Then, it graphitized by heat-processing at 3000 degreeC with the electric furnace made into the non-oxidizing atmosphere, and it was set as the pitch-type carbon short fiber filler. The average fiber diameter was 8.1 μm. CV was 16%. The true density was 2.0 g / cc. The image was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph at 4 million times. The graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler observed with a scanning electron microscope at a magnification of 4000 times was smooth with no large irregularities.

X線回折法によって求めた六角網面の厚さ方向の結晶サイズは17nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶サイズは25nmであった。
焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、2.2μΩmであった。上記式(1)を用いて求めた熱伝導度は530W/(m・K)であった。
The crystal size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 17 nm. The crystal size in the growth direction of the hexagonal network surface was 25 nm.
A single yarn was extracted from a graphitized web prepared by the same process up to firing and not milled, and heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. 2.2 μΩm. The thermal conductivity obtained using the above formula (1) was 530 W / (m · K).

[実験例3]
実験例1と同じウェブでミリング後の篩い分けの目開きを調整し、平均繊維長が350μmのピッチ系炭素短繊維フィラーを得た。
平均繊維径は9.9μmであった。CVは16%であった。真密度は、2.05g/ccであった。透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていた。また走査型電子顕微鏡で4000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面は、大きな凹凸はなく平滑であった。
[Experiment 3]
By adjusting the opening of sieving after milling with the same web as in Experimental Example 1, a pitch-based carbon short fiber filler having an average fiber length of 350 μm was obtained.
The average fiber diameter was 9.9 μm. CV was 16%. The true density was 2.05 g / cc. The image was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph at 4 million times. The graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler, which was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 4000 times, was smooth without any large unevenness.

X線回折法によって求めた六角網面の厚さ方向の結晶サイズは14nmであった。また六角網面の成長方向の結晶サイズは19nmであった。
熱伝導率は、ミリング前のウェブをそのまま、黒鉛化した材料を使用しているので、実験例1と同じである。
The crystal size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 14 nm. The crystal size in the growth direction of the hexagonal network surface was 19 nm.
The thermal conductivity is the same as that of Experimental Example 1 because the graphitized material is used as it is as the web before milling.

[実験例4]
実験例2と同じウェブでミリング後の篩い分けの目開きを調整し、平均繊維長が400μmのピッチ系炭素短繊維フィラーを得た。
平均繊維径は7.9μmであった。CVは15%であった。真密度は、2.0g/ccであった。透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていた。また、走査型電子顕微鏡で4000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面は、大きな凹凸はなく平滑であった。
[Experimental Example 4]
By adjusting the opening of sieving after milling with the same web as in Experimental Example 2, a pitch-based carbon short fiber filler having an average fiber length of 400 μm was obtained.
The average fiber diameter was 7.9 μm. CV was 15%. The true density was 2.0 g / cc. The image was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph at 4 million times. The graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler, which was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 4000 times, was smooth with no large irregularities.

X線回折法によって求めた六角網面の厚さ方向の結晶サイズは16nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶サイズは24nmであった。
熱伝導率は、ミリング前のウェブをそのまま、黒鉛化した材料を使用しているので、実験例2と同じである。
The crystal size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 16 nm. The crystal size in the growth direction of the hexagonal network surface was 24 nm.
The thermal conductivity is the same as that in Experimental Example 2 because the graphitized material is used as it is as the web before milling.

[実験例5]
ミリングまでを実験例1と同じとし、非酸化性雰囲気とした電気炉にて2300℃で黒鉛化し、ピッチ系炭素短繊維フィラーを得た。平均繊維長は、30μmであった。
平均繊維径は10.6μmであった。CVは13%であった。真密度は、1.8g/ccであった。透過型電子顕微鏡で100万倍の倍率で観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系炭素短繊維フィラーの端面はグラフェンシートが閉じていた。また、走査型電子顕微鏡で4000倍の倍率で観察した、ピッチ系炭素短繊維フィラーの表面は、大きな凹凸はなく平滑であった。
[Experimental Example 5]
The process up to milling was the same as in Experimental Example 1, and graphitized at 2300 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere to obtain a pitch-based carbon short fiber filler. The average fiber length was 30 μm.
The average fiber diameter was 10.6 μm. CV was 13%. The true density was 1.8 g / cc. The image was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph at 4 million times. The graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based carbon short fiber filler. Further, the surface of the pitch-based carbon short fiber filler, which was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 4000 times, was smooth with no large irregularities.

X線回折法によって求めた六角網面の厚さ方向の結晶サイズは11nmであった。また、六角網面の成長方向の結晶サイズは10nmであった。
焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて2300℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、3.4μΩmであった。上記式(1)を用いて求めた熱伝導度は320W/(m・K)であった。
The crystal size in the thickness direction of the hexagonal network surface determined by the X-ray diffraction method was 11 nm. The crystal size in the growth direction of the hexagonal network surface was 10 nm.
A single yarn was extracted from a graphitized web prepared by the same process up to firing and not milled, and heat-treated at 2300 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical resistivity was measured. It was 3.4 μΩm. The thermal conductivity obtained using the above formula (1) was 320 W / (m · K).

[実験例6]
短繊維の製造は次の通りである。
生産コストを抑えて、合理的に長短2種類の繊維長を有する炭素繊維シートを得るには、同一のピッチ原料を用い、ほぼ同一の条件でピッチ繊維を紡糸する。スピナレット、紡糸温度、時間当たりの吐出量、スリットからの加熱ガスの温度・噴出速度、噴出位置等の条件をほとんど変更しないで、金網ベルト上にピッチ繊維を捕集し、要すれば、クロスラッピングにより目付けを調整し、さらにバインダーで軽く接着して、圧延プレスを加え、不融化処理して、さらに焼成処理を施してから、ミリング装置を用いてこのピッチ繊維を短繊維化して、短繊維Aを得る。
[Experimental Example 6]
The production of short fibers is as follows.
In order to obtain a carbon fiber sheet having reasonably two types of long and short fiber lengths while suppressing production cost, pitch fibers are spun under substantially the same conditions using the same pitch raw material. The pitch fiber is collected on the wire mesh belt without changing the conditions such as the spinneret, spinning temperature, discharge rate per hour, heated gas temperature / spout speed from the slit, and spout position, and if necessary, cross-wrapping. After adjusting the basis weight, lightly adhering with a binder, adding a rolling press, infusibilizing, further firing, and then shortening this pitch fiber using a milling device, short fiber A Get.

ついで、長繊維と短繊維との混合繊維シートの調製を行った。先に金網ベルト上に捕集してある長繊維Bからなるピッチ計炭素繊維とブレンドして、平坦状の混合繊維シートを得る。このシートに調整する際、ポリビニールアルコール(PVA)繊維等の水膨潤性有機高分子をバインダーに替えて部分的に使用する湿式抄紙法を適用すること、又は空気量を利用して短繊維と長繊維とをバインダー代わりの熱可塑性樹脂を介在させて混合して融着せしめる乾式抄紙法を適用できる。爾後、要すれば、不融化、焼成処理、黒鉛化処理等の諸工程を経て、マトリクスと混用できる複合化材料用炭素繊維集合体が得られる。   Next, a mixed fiber sheet of long fibers and short fibers was prepared. A flat mixed fiber sheet is obtained by blending with pitch meter carbon fibers made of long fibers B previously collected on a wire mesh belt. When adjusting to this sheet, apply a wet papermaking method in which a water-swellable organic polymer such as polyvinyl alcohol (PVA) fiber is partially used in place of a binder, or using short amount of air A dry papermaking method in which long fibers are mixed and fused with a thermoplastic resin instead of a binder can be applied. After that, if necessary, a carbon fiber aggregate for a composite material that can be mixed with a matrix is obtained through various steps such as infusibilization, firing treatment, and graphitization treatment.

縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。その主原料は光学的異方性割合が100%で、軟化点が285℃であった。直径0.2mmの孔径を有つ紡糸口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分5000mの線速度で噴出させて、熔融ピッチを牽引して平均直径11μmのピッチ系長繊維を紡出した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマット状とし、さらにクロスラッピングを施し目付250g/mの三次元ランダム形状を有するピッチ繊維シートに整形した。 A pitch made of a condensed polycyclic hydrocarbon compound was used as a main raw material. The main raw material had an optical anisotropy ratio of 100% and a softening point of 285 ° C. A spinneret having a diameter of 0.2 mm was used, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 5000 m / min, and the melt pitch was pulled to spin pitch-based long fibers having an average diameter of 11 μm. The spun fibers were collected on a belt to form a mat, further cross-wrapped, and shaped into a pitch fiber sheet having a three-dimensional random shape with a basis weight of 250 g / m 2 .

このピッチ繊維シートの一部を次の処理を施して炭素短繊維を得る。即ち、このピッチ系繊維シートを空気中において、170℃から300℃まで、平均昇温速度5℃/分で昇温して不融化を行った。不融化したピッチ繊維シートを900℃で焼成処理し、その後粉砕装置にて短繊維化し、その後更に3000℃で焼成することによりピッチ系炭素短繊維を得た。ピッチ系炭素短繊維の平均直径(D1)は10μm、D1に対する繊維直径分散の比(CV1)は18%であった。平均繊維長(L1)は0.5mmであった。六角網面の成長方向の微結晶サイズは46nmであった。繊維軸方向の熱伝導率は590W/(m・K)であった。また、ピッチ系炭素短繊維の真密度は2.1g/ccであった。   A part of this pitch fiber sheet is subjected to the following treatment to obtain short carbon fibers. That is, this pitch fiber sheet was infusibilized by raising the temperature from 170 ° C. to 300 ° C. at an average temperature raising rate of 5 ° C./min. The infusible pitch fiber sheet was fired at 900 ° C., then shortened with a pulverizer, and then fired at 3000 ° C. to obtain pitch-based carbon short fibers. The average diameter (D1) of the pitch-based carbon short fibers was 10 μm, and the ratio of the fiber diameter dispersion to D1 (CV1) was 18%. The average fiber length (L1) was 0.5 mm. The crystallite size in the growth direction of the hexagonal network surface was 46 nm. The thermal conductivity in the fiber axis direction was 590 W / (m · K). The true density of the pitch-based carbon short fibers was 2.1 g / cc.

残りのピッチ系繊維シートを炭素長繊維とするため、不融化したピッチ繊維シートを3000℃で焼成・黒鉛化して三次元ランダム形状を有するピッチ系炭素繊維シートを得た。ピッチ系炭素繊維シートを構成するピッチ繊維径は平均で11μmであり、その変動率CVは13%であり、繊維長は平均100mmであった。微結晶サイズは46nmであり、また熱伝導率は595W/(m・K)であった。   In order to make the remaining pitch fiber sheet into carbon long fibers, the infusible pitch fiber sheet was fired and graphitized at 3000 ° C. to obtain a pitch carbon fiber sheet having a three-dimensional random shape. The pitch fiber diameter constituting the pitch-based carbon fiber sheet was 11 μm on average, the variation rate CV was 13%, and the fiber length was 100 mm on average. The crystallite size was 46 nm, and the thermal conductivity was 595 W / (m · K).

次にピッチ系炭素繊維シート100重量部に対し、粉砕処理した炭素短繊維50重量部をドライブレンドの要領で分散させ、混合してピッチ系炭素繊維強化材を得た。
ついで、マトリクス樹脂として株式会社三洋化成製マレイン酸変性ポリプロピレンフィルムを用い、ピッチ系炭素繊維強化材を成形体の体積比率として40%になるように設定し、北川精機株式会社製真空プレス機にて、内のり650mmの金型で1mm厚さになるようにプレス成形を実施した。成形された炭素繊維複合材の熱伝導率を測定したところ、5.5W/(m・K)であった。
Next, 50 parts by weight of pulverized short carbon fibers were dispersed in a manner of dry blending with respect to 100 parts by weight of the pitch-based carbon fiber sheet and mixed to obtain a pitch-based carbon fiber reinforcing material.
Next, a maleic acid-modified polypropylene film manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd. was used as the matrix resin, and the pitch-based carbon fiber reinforcement was set to 40% as the volume ratio of the molded body. In addition, press molding was performed so that the inner diameter was 1 mm with a 650 mm inner die. The thermal conductivity of the molded carbon fiber composite material was measured and found to be 5.5 W / (m · K).

[実験例7]
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。この主原料の光学的異方性割合は100%であり、軟化点が285℃であった。直径0.2mmの孔径のスピナレットを使用し、スリットから加熱空気を毎分4800mの線速度で噴出させて、熔融ピッチを牽引して平均直径12μmのピッチ系繊維を紡糸した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマット状とし、さらにクロスラッピングで目付250g/mの三次元ランダム形状を有するピッチ繊維マットとした。
[Experimental Example 7]
A pitch made of a condensed polycyclic hydrocarbon compound was used as a main raw material. This main raw material had an optical anisotropy ratio of 100% and a softening point of 285 ° C. A spinneret having a diameter of 0.2 mm was used, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 4800 m / min, and the pitch pitch fiber having an average diameter of 12 μm was spun by pulling the melt pitch. The spun fibers were collected on a belt to form a mat, and further, a pitch fiber mat having a three-dimensional random shape with a basis weight of 250 g / m 2 was obtained by cross wrapping.

このピッチ繊維マットを空気中において、170℃から300℃まで、平均昇温速度5℃/分の条件で昇温して不融化処理を行った。不融化したピッチ繊維マットを3000℃で焼成・黒鉛化して、三次元ランダム形状を有するピッチ系炭素繊維シートを得た。ピッチ系炭素繊維シートを構成するピッチ系炭素繊維の繊維径は平均で10μmであり直径の変動率CVは19%であった。繊維長は平均で150mmであった。微結晶サイズは47nmであり、熱伝導率は610W/(m・K)であった。   This pitch fiber mat was heated in the air from 170 ° C. to 300 ° C. under an average temperature rising rate of 5 ° C./min for infusibilization treatment. The infusible pitch fiber mat was fired and graphitized at 3000 ° C. to obtain a pitch-based carbon fiber sheet having a three-dimensional random shape. The fiber diameter of the pitch-based carbon fibers constituting the pitch-based carbon fiber sheet was 10 μm on average, and the diameter variation rate CV was 19%. The fiber length was 150 mm on average. The crystallite size was 47 nm and the thermal conductivity was 610 W / (m · K).

上記不融化処理の終了したピッチ繊維マットを700℃で焼成し、その後粉砕装置にて短繊維化し、その後さらに3000℃で焼成・黒鉛化処理することにより炭素繊維を得た。この炭素繊維の繊維径は平均で10μm、径変動率CVは19%であった。なおこの短繊維の繊維長は平均で0.2mmであった。
次にマトリックス樹脂として帝人化成株式会社製ポリカーボネート樹脂を用い、製膜用ダイの具備された二軸押出機を用いてポリカーボネート樹脂100重量部に対して炭素繊維20重量部を熔融混練したのち、フィルム状成形物とした。
The pitch fiber mat having been subjected to the infusibilization treatment was fired at 700 ° C., then shortened with a pulverizer, and then further fired and graphitized at 3000 ° C. to obtain carbon fibers. The carbon fiber had an average fiber diameter of 10 μm and a diameter variation rate CV of 19%. The average fiber length of these short fibers was 0.2 mm.
Next, a polycarbonate resin manufactured by Teijin Chemicals Ltd. is used as a matrix resin, 20 parts by weight of carbon fiber is melt-kneaded with 100 parts by weight of the polycarbonate resin using a twin screw extruder equipped with a film forming die, and then a film A molded product was obtained.

さらに、上記方法にて得られた炭素短繊維Bを含むポリカーボネートフィルムおよび帝人化成株式会社製ポリカーボネートフィルム及びピッチ系炭素繊維強化材を用い、ピッチ系炭素繊維強化材として使用されるピッチ系炭素繊維シートと炭素繊維短繊維の重量比を100重量部:50重量部とし、炭素繊維強化材を成形体の体積比率として45%になるように設定し、北川精機株式会社製真空プレス機にて、内のり650mmの金型を使用して1mm厚さになるようにプレス成形を実施した。成形された炭素繊維複合材の熱伝導率を測定したところ、6.1W/(m・K)であった。   Furthermore, a pitch-based carbon fiber sheet used as a pitch-based carbon fiber reinforcing material using a polycarbonate film containing carbon short fibers B obtained by the above method, a polycarbonate film manufactured by Teijin Chemicals Limited and a pitch-based carbon fiber reinforcing material The weight ratio of carbon fibers to short fibers is 100 parts by weight: 50 parts by weight, and the carbon fiber reinforcement is set to 45% as the volume ratio of the molded body. Using a 650 mm mold, press molding was performed so that the thickness became 1 mm. The thermal conductivity of the molded carbon fiber composite material was measured and found to be 6.1 W / (m · K).

電気絶縁フィルムの貼り合わせ
[実施例1]
実験例6、7により得られた炭素繊維複合材に下記に示す電気絶縁性薄膜をホットプレス(200℃)により貼り合わせて、その電気絶縁性、熱伝導度を観察した。これらの結果を表示する。
Bonding of electrical insulating film [Example 1]
The electrical insulating thin film shown below was bonded to the carbon fiber composites obtained in Experimental Examples 6 and 7 by hot pressing (200 ° C.), and the electrical insulating properties and thermal conductivity were observed. Display these results.

Figure 2008049607
Figure 2008049607

電気絶縁性薄膜は以下の手法により得た。
アラミカ:帝人アドバンストフィルム製(膜厚12μm)を使用
The electrically insulating thin film was obtained by the following method.
Aramika: Using Teijin Advanced Film (film thickness 12μm)

[実施例2]
実験例6、7により得られた炭素繊維複合材に下記に示す電気絶縁性薄膜を塗布及び後処理にて形成した。その電気絶縁性、熱伝導度を観察した。
[Example 2]
The following electrical insulating thin films were formed on the carbon fiber composite materials obtained in Experimental Examples 6 and 7 by coating and post-treatment. The electrical insulation and thermal conductivity were observed.

Figure 2008049607
Figure 2008049607

電気絶縁性薄膜は以下の手法により得た。
シリコーン:二液硬化性シリコーン(東レ・ダウシリコーン製SE1821)を、ドクターブレードにて、炭素繊維複合材上に厚さ20μmの厚さになるようにキャストした。その後、140℃で1時間処理してシリコーンを硬化し薄膜を形成した。
ポリアミド薄膜:コーネックス(帝人製)をジクロロメタンに溶解し、熱伝導性積層材の上に20μmの厚さにキャストし、80℃で溶剤を除去した。
シリコーン+窒化ホウ素薄膜:二液硬化性シリコーン(東レ・ダウシリコーン製SE1821)に窒化ホウ素を50重量%になるように混合し、熱伝導性積層材の上に20μmの厚さにキャストし、140℃で1時間処理してシリコーンを硬化し薄膜を形成した。
The electrically insulating thin film was obtained by the following method.
Silicone: Two-component curable silicone (SE1821 manufactured by Toray Dow Silicone) was cast on a carbon fiber composite material to a thickness of 20 μm with a doctor blade. Then, the silicon | silicone was hardened by processing at 140 degreeC for 1 hour, and the thin film was formed.
Polyamide thin film: Conex (manufactured by Teijin) was dissolved in dichloromethane, cast on a heat conductive laminate to a thickness of 20 μm, and the solvent was removed at 80 ° C.
Silicone + boron nitride thin film: Two-component curable silicone (SE1821 manufactured by Toray Dow Silicone) was mixed with boron nitride so as to be 50% by weight, cast on a thermally conductive laminate to a thickness of 20 μm, and 140 The silicone was cured by treatment at 1 ° C. for 1 hour to form a thin film.

[実験例3]
実験例6、7により得られた炭素繊維複合材を真空中でスパッタリングによりシリカの薄膜を厚さ20オングストロームで形成した。その電気絶縁性、熱伝導度を観察した。
[Experiment 3]
A thin film of silica having a thickness of 20 angstroms was formed by sputtering the carbon fiber composite materials obtained in Experimental Examples 6 and 7 in a vacuum. The electrical insulation and thermal conductivity were observed.

Figure 2008049607
Figure 2008049607

[比較例1]
実験例6、7により得られた炭素繊維複合材の電気伝導度を測定した。実験例6が1.8Ω/□、実験例7が0.9Ω/□であった。
[Comparative Example 1]
The electrical conductivity of the carbon fiber composites obtained in Experimental Examples 6 and 7 was measured. Experimental Example 6 was 1.8Ω / □, and Experimental Example 7 was 0.9Ω / □.

Claims (24)

炭素繊維集合体とマトリクスとの組成からなる成形体に電気絶縁性薄膜を積層してなる熱伝導性積層材。   A heat-conductive laminated material obtained by laminating an electrically insulating thin film on a molded body composed of a carbon fiber aggregate and a matrix. 炭素繊維集合体とマトリクスとの組成からなる成形体の表面又は断面に、無機高分子又は有機高分子からなる電気絶縁性薄膜を塗設又は貼合してなる請求項1に記載の熱伝導性積層材。   2. The thermal conductivity according to claim 1, wherein an electrically insulating thin film made of an inorganic polymer or an organic polymer is applied or bonded to the surface or cross section of a molded body made of a composition of a carbon fiber aggregate and a matrix. Laminated material. 請求項2に記載の電気絶縁性薄膜が、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、窒化ホウ素の群より選ばれる少なくとも1種類を含有してなる請求項1又は請求項2に記載の熱伝導性積層材。   The heat conductive laminated material according to claim 1 or 2, wherein the electrically insulating thin film according to claim 2 contains at least one selected from the group consisting of silica, alumina, zirconia, titania and boron nitride. . 請求項2又は請求項3に記載の電気絶縁性薄膜の膜厚が1〜100μmである有機高分子からなるフィルムである請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱伝導性積層材。   The heat conductive laminated material according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrically insulating thin film according to claim 2 or 3 is a film made of an organic polymer having a thickness of 1 to 100 µm. 請求項4に記載の有機高分子フィルムが、ポリイミド類、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリカーボネート類の群より選ばれる少なくとも1種の樹脂よりなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱伝導性積層材。   The heat conduction according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic polymer film according to claim 4 is made of at least one resin selected from the group of polyimides, polyamides, polyesters, and polycarbonates. Laminated material. 炭素繊維集合体とマトリクスとの組成からなる成形体の表面又は断面に、金属酸化物又はセラミックスからなる電気絶縁性薄膜を塗設してなる請求項1に記載の熱伝導性積層材。   The heat conductive laminated material of Claim 1 formed by coating the electrically insulating thin film which consists of a metal oxide or ceramics on the surface or cross section of the molded object which consists of a composition of a carbon fiber aggregate and a matrix. 請求項1〜6のいずれかに記載の炭素繊維集合体はピッチ系炭素繊維フィラーからなり、光学顕微鏡で観測した平均繊維径(D1)が1μm乃至20μmの範囲であり、平均繊維長(L1)が5μm乃至1000μmの範囲であり、D1に対するL1のアスペクト比が1〜100の範囲であり、D1に対する繊維径分散(S1)の比(CV1)が5乃至18の範囲であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝導性積層材。   The carbon fiber aggregate according to any one of claims 1 to 6 comprises a pitch-based carbon fiber filler, an average fiber diameter (D1) observed with an optical microscope is in a range of 1 µm to 20 µm, and an average fiber length (L1). Is in the range of 5 μm to 1000 μm, the aspect ratio of L1 to D1 is in the range of 1 to 100, and the ratio (CV1) of fiber diameter dispersion (S1) to D1 is in the range of 5 to 18. The heat conductive laminated material of any one of Claims 1-6. 真密度が1.5〜2.2g/ccの範囲であり、繊維軸方向の熱伝導率が300W/(m・K)以上である請求項7に記載のピッチ系炭素繊維フィラーを含む熱伝導性積層材。   8. The heat conduction including the pitch-based carbon fiber filler according to claim 7, wherein the true density is in the range of 1.5 to 2.2 g / cc, and the thermal conductivity in the fiber axis direction is 300 W / (m · K) or more. Laminated material. 六角網面の厚さ方向に由来する結晶サイズが10nm以上であり、六角網面の成長方向に由来する微結晶サイズが8nm以上である請求項7又は請求項8に記載のピッチ系炭素繊維フィラーを含む熱伝導性積層材。   The pitch-based carbon fiber filler according to claim 7 or 8, wherein the crystal size derived from the thickness direction of the hexagonal network surface is 10 nm or more, and the crystallite size derived from the growth direction of the hexagonal network surface is 8 nm or more. Thermally conductive laminate including 炭素繊維集合体が、メルトブロー法により得られた3次元ランダムマットからなることを特徴とする請求項7〜9に記載のピッチ系炭素繊維フィラーを含む熱伝導性積層材。   The heat conductive laminate comprising the pitch-based carbon fiber filler according to claim 7, wherein the carbon fiber aggregate is a three-dimensional random mat obtained by a melt blow method. 炭素繊維集合体は繊維径及び/又は繊維長の異なるピッチ系炭素繊維からなり、マトリクスと複合したとき、高い炭素繊維充填率を有する組成の成形体を得る請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝導性積層材。   The carbon fiber aggregate is composed of pitch-based carbon fibers having different fiber diameters and / or fiber lengths, and when combined with a matrix, a molded body having a composition having a high carbon fiber filling rate is obtained. The heat conductive laminated material as described in. マトリクスとして熱可塑性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝導性積層部材。   The thermally conductive laminated member according to any one of claims 1 to 6, comprising a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin as a matrix. マトリクスとなる熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート類、ポリエチレンテレフタレート類、ポリエチレン2,6ナフタレート類、ナイロン類、ポリプロピレン類、ポリエチレン類、ポリエポキシエーテルケトン類、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリフェニレンスルフィド類の群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含む請求項12に記載の熱伝導性積層材。   The thermoplastic resin used as the matrix is selected from the group consisting of polycarbonates, polyethylene terephthalates, polyethylene 2,6 naphthalates, nylons, polypropylenes, polyethylenes, polyepoxy ether ketones, polyether ether ketones, and polyphenylene sulfides. The thermally conductive laminate according to claim 12, comprising at least one kind of resin. マトリクスとなる熱硬化性樹脂としてエポキシ類、アクリル類、ウレタン類、シリコーン類、フェノール類の群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含む請求項12に記載の熱伝導性積層部材。   The heat conductive laminated member according to claim 12, comprising at least one resin selected from the group of epoxies, acrylics, urethanes, silicones, and phenols as a thermosetting resin serving as a matrix. 炭素繊維集合体とマトリクスとを含む複合成形材料を成形して成形物を得、ついで該成形物の表面に電気絶縁層を設ける工程を含む熱伝導性積層材の製造方法。   A method for producing a thermally conductive laminate, comprising a step of molding a composite molding material containing a carbon fiber aggregate and a matrix to obtain a molded product, and then providing an electric insulating layer on the surface of the molded product. 平板状に整形した状態における熱伝導性積層材料の熱伝導率が少なくとも2W/(m・K)であることを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の熱伝導性積層材の製造方法。   The thermal conductive laminate material according to any one of claims 12 to 14, wherein the thermal conductivity of the thermally conductive laminate material in a state of being shaped into a flat plate is at least 2 W / (m · K). Method. 炭素繊維集合体とマトリクスとを含む熱伝導性の炭素繊維複合材料を成形してなる成形物の表面に、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着、スパッタリング又はイオンプレーティングにより電気絶縁性の金属酸化物又はセラミックスを蒸着せしめる請求項1又は請求項6に記載の炭素繊維複合体成形物の加工法。   The surface of the molded product formed by molding a heat conductive carbon fiber composite material including a carbon fiber aggregate and a matrix is electrically insulated by electroless plating, electrolytic plating, vacuum deposition, sputtering or ion plating. The method for processing a carbon fiber composite molded article according to claim 1 or 6, wherein metal oxide or ceramic is vapor-deposited. 炭素繊維集合体とマトリクスとを含む熱伝導性の炭素繊維複合材料を成形してなる成形物の表面に、化学的蒸着法、塗装、浸漬又は微細粒子を機械的に固着させるメカノケミカル法によって電気絶縁性の金属酸化物又はセラミックスを被覆させる請求項1又は請求項6に記載の炭素繊維複合体成形物の加工法。   Electricity is generated by chemical vapor deposition, painting, dipping, or mechanochemical method of mechanically fixing fine particles to the surface of a molded product formed by molding a thermally conductive carbon fiber composite material containing a carbon fiber aggregate and a matrix. The method for processing a carbon fiber composite molded article according to claim 1 or 6, wherein an insulating metal oxide or ceramic is coated. 炭素繊維集合体とマトリクスとの組成からなる成形体の表面に、無機高分子又は有機高分子の電気絶縁性薄膜を塗設せしめる請求項1又は請求項2に記載の熱伝導性積層材の加工法。   The processing of the heat conductive laminated material according to claim 1 or 2, wherein an electrically insulating thin film of an inorganic polymer or an organic polymer is coated on the surface of a molded body composed of a carbon fiber aggregate and a matrix. Law. 炭素繊維集合体とマトリクスとの組成からなる成形体の少なくとも一方の表面に、有機高分子からなるフィルムを貼合せしめる請求項1〜4に記載の熱伝導性積層材の加工方法。   The processing method of the heat conductive laminated material of Claims 1-4 which bonds the film which consists of an organic polymer to the surface of at least one of the molded object which consists of a carbon fiber aggregate and a matrix. 請求項12〜14のいずれかに記載の複合成形材料を、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形法、ロール成形法、押出成形法、注型成形法、ブロー成形法の群より選ばれる少なくとも1種の成形手段によって成形する複合成形物の製造方法。   The composite molding material according to any one of claims 12 to 14, at least selected from the group consisting of an injection molding method, a press molding method, a calendar molding method, a roll molding method, an extrusion molding method, a casting molding method, and a blow molding method. A method for producing a composite molded article formed by one type of forming means. 請求項12〜14のいずれかに記載の複合成形物を主たる材料とする電子部品用放熱部材。   The heat radiating member for electronic components which uses the composite molding in any one of Claims 12-14 as a main material. 請求項12〜14のいずれかに記載の複合成形物を主たる材料とする電波遮蔽板。   The electromagnetic wave shielding board which uses the composite molding in any one of Claims 12-14 as a main material. 請求項12〜14のいずれかに記載の複合成形物を主たる材料とする熱交換器。   The heat exchanger which uses the composite molded product in any one of Claims 12-14 as a main material.
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