(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
引張伸び率が200%以上の樹脂(A)、架橋剤(B)及び赤外線吸収性無機粒子(C)を含有する樹脂組成物Iより得られる引張伸び率が100%以上の放熱層と、粘着性樹脂(D)を含有する樹脂組成物IIより得られる引張伸び率が200%以上の粘着層とから構成される、引張伸び率が100%以上の2層構造の伸縮性放熱シート。
引張伸び率が200%以上の樹脂(A)が、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の伸縮性放熱シート。
引張伸び率が200%以上の樹脂(A)が、ポリエステル樹脂であり、かつ、その数平均分子量が10,000〜80,000であって、その水酸基価が1〜20mgKOH/g以下である、請求項1に記載の伸縮性放熱シート。
赤外線吸収性無機粒子(C)が、非多孔質シリカ、多孔質シリカ、窒化ホウ素、石英、カオリン、フッ化カルシウム、水酸化アルミニウム、ベントナイト、タルク、サリサイト、マイカ及びコージェライトからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の伸縮性放熱シート。
樹脂組成物Iにおいて、引張伸び率が200%以上の樹脂(A)100重量部(固形分換算)に対して、架橋剤(B)の含有量が1〜40重量部(固形分換算)および赤外線吸収性無機粒子(C)の含有量が20〜200重量部である、請求項1に記載の伸縮性放熱シート。
粘着性樹脂(D)が、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂及びシリコーン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂である、請求項1に記載の伸縮性放熱シート。
【発明を実施するための形態】
【0032】
本発明の伸縮性放熱シートは、引張伸び率が100%以上の放熱層と、引張伸び率が200%以上の粘着層とから構成される2層構造を有し、シート自体の引張伸び率が100%以上であること、並びに、該放熱層が引張伸び率200%以上の樹脂(A)、架橋剤(B)及び赤外線吸収性無機粒子(C)を含有する樹脂組成物Iより得られることによって、特徴付けられる。
【0033】
本発明において、引張伸び率とは、JIS K 7312に規定された方法に準拠して測定した値である。具体的には、測定対象が例えば樹脂(A)の場合には、当該樹脂からなるシートを10mm×123mm×0.1mmの短冊形に加工し、標線間距離10mmとして、引張速度5mm/minで伸び率の測定を行った時の測定値(切断時の伸び(%))のことである。伸び率の測定は、例えば、精密万能試験機を用いて、行うことができる。精密万能試験機としては、例えば、市販品の「オートグラフ AGS−X」(製品名、(株)島津製作所製)を用いることができる。また、かかる測定方法は、本発明に係る放熱層、粘着層及び放熱シートのそれぞれの引張伸び率の測定にも適用する。
【0034】
本発明に係る伸縮性放熱性シートの放熱層は、引張伸び率200%以上の樹脂(A)、架橋剤(B)及び赤外線吸収性無機粒子(C)を含有する樹脂組成物Iを用いて形成される。
【0035】
樹脂(A)としては、引張伸び率が200%以上である限りにおいて、特に限定されず公知の樹脂を使用することができる。樹脂(A)の引張伸び率は、200以上600%以下であるのが好ましい。樹脂(A)の引張伸び率が600%を超えると、放熱シートの引張り後の復元性が大きく低下し、被貼付物品への密着性が不十分になる傾向にある。かかる観点より、樹脂(A)の引張伸び率は、200以上550%以下であるのがより好ましい。
【0036】
樹脂(A)としては、具体的には、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン樹脂等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でもポリエステル樹脂を用いると、本発明の放熱シートを被貼付物品の表面に追従、密着させやすくなる点で好ましい。
【0037】
一方、引張伸び率が200%未満の樹脂、例えば一般的なポリイミド樹脂を樹脂(A)として用いて用いると、本発明の放熱シートの引張伸び率を100%以上とすることが困難になり、本発明が目的とする伸縮性のある放熱シートが得られない。
【0038】
樹脂(A)として用いられるポリエステル樹脂としては、引張伸び率が200%以上程度となるものであれば、特に限定されず、公知のものを使用することができる。ポリエステル樹脂の引張伸び率は、200以上600%以下であるのが好ましく、200以上550%以下であるのがより好ましい。ポリエステル樹脂としては、具体的には、ジカルボン酸とジオールの反応物が挙げられる。
【0039】
使用するジカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸等が挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、特に限定されないが、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。脂肪族ジカルボン酸としては、特に限定されないが、コハク酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。脂環族ジカルボン酸としては、特に限定されないが、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等が挙げられる。これらのジカルボン酸は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよいが、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸を併用することが好ましい。なお、これらのジカルボン酸はそのまま用いてもよいが、そのジメチルエステルやジエチルエステル等の低級アルキルエステル化物を用いてもよい。ただし、本発明の伸縮シートの柔軟性と引張伸び率等を考慮すると、該芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸を、前者対後者が95:5〜70:30程度の重量比率となる範囲で併用するのが好ましい。また、これらのジカルボン酸に加えて、必要に応じて安息香酸、クロトン酸、p−t−ブチル安息香酸等の一塩基酸、無水トリメリット酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸、無水ピロメリット酸等の3価以上の多塩基酸等を併用してもよい。
【0040】
使用するジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の分岐構造を有さない脂肪族ジオール;1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチルペンタンジオール、1,4−ヘキサンジオール等の分岐構造を有する脂肪族ジオール;1,4−ジメチロールシクロヘキサン等の脂環族ジオール等が挙げられる。特に分岐構造を有する脂肪族ジオールと分岐構造を有しない脂肪族ジオールとを、前者対後者が90:10〜50:50程度の重量比率となる範囲で併用するのが好ましい。これらのジオールは、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよいが、分岐構造を有する脂肪族ジオールと分岐構造を有しない脂肪族ジオールを併用することが好ましい。また、これらのジオールに加えて、必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン等の3価以上のポリオール成分を併用してもよい。
【0041】
樹脂(A)として使用するポリエステル樹脂は、数平均分子量が10,000〜80,000程度であるのが好ましく、15,000〜50,000程度であるのがより好ましい。また、ポリエステル樹脂の水酸基価は、1〜20mg/KOH程度であるのが好ましく、4〜16mgKOH/g程度であるのがより好ましい。これら物性を備えるポリエステル樹脂を用いると、本発明の放熱シートの放熱層の硬度と、シート自体の加工性とのバランスが良好になる。
【0042】
アクリル樹脂としては、特にアルキル基の炭素数が1〜18の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類およびスチレン類より得られるアクリル樹脂が好ましい。当該(メタ)アクリル酸アルキルエステル類としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸sec−ブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデセニル、(メタ)アクリル酸イコシル、(メタ)アクリル酸ドコシル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等が挙げられ、放熱層と粘着層との密着性や、放熱層の硬度の観点より、アルキル基の炭素数が1〜12程度のものが好ましく、1〜5程度のものがより好ましい。また、前記スチレン類としては、スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、ジメチルスチレン、アセトキシスチレン、ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン、クロルビニルトルエン等が挙げられ、入手が容易であり、かつ、放熱層と粘着層との密着性や、放熱層の硬度にも寄与する点より、スチレンが好ましい。なお、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類およびスチレン類の他に、必要に応じて、各種公知のαオレフィン類、ニトリル類、(メタ)アクリルアミド類、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類等を併用できる。
【0043】
なお、前記したアルキル基の炭素数が1〜18の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、スチレン類およびその他の単量体の使用量は特に限定されないが、通常、全単量体を100モル%とした場合において、順に、40〜60モル%程度、60〜40モル%程度、および0〜10モル%程度であるのが好ましく、特に、順に45〜55モル%程度、55〜45モル%程度、および0〜5モル%程度であるのがより好ましい。
【0044】
前記アクリル樹脂の製造法は、特に限定されず、各種公知の重合反応を採用できる。例えば、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、スチレン類およびその他の単量体を、前記使用量において、各種公知のラジカル重合開始剤の存在下、通常20〜120℃において2〜10時間反応させればよい。また、反応の際には後述の有機溶剤のうち適当なものを反応溶媒として使用できる。なお、ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビスイソブチルニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
【0045】
前記アクリル樹脂の市販品としては、例えば、パラペットSA((株)クラレ製、伸び率200%)、アルマテックス748−5M(三井化学(株)製)、アルマテックス748−16AE(三井化学(株)製)等が挙げられる。
【0046】
前記エポキシ樹脂としては、具体的には、非アミン変性エポキシ樹脂、アミン変性エポキシ樹脂、およびアミン・ウレタン変性エポキシ樹脂が挙げられる。
【0047】
該非アミン変性エポキシ樹脂としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、各種ビスフェノール類をグリシジル化してなるビスフェノール型エポキシ樹脂や当該ビスフェノール型エポキシ樹脂の水添物、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂にハロエポキシドを反応させて得られるノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、テトラフルオロビスフェノールA等を例示できる。
【0048】
該アミン変性エポキシ樹脂としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、前記非アミン変性エポキシ樹脂、特にビスフェノール型エポキシ樹脂やその水添物に各種公知のアミン類を反応させたものである。当該アミン類としては、例えば、トルイジン類、キシリジン類、クミジン(イソプロピルアニリン)類、ヘキシルアニリン類、ノニルアニリン類、ドデシルアニリン類等の該芳香族アミン類;シクロペンチルアミン類、シクロヘキシルアミン類、ノルボニルアミン類等の脂環族アミン類;メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン、イコシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘプチルアミン等の脂肪族アミン類;ジエタノ−ルアミン、ジイソプロパノ−ルアミン、ジ−2−ヒドロキシブチルアミン、N−メチルエタノ−ルアミン、N−エチルエタノ−ルアミン、N−ベンジルエタノ−ルアミン等のアルカノ−ルアミン類が挙げられ、これらの中でも放熱性塗膜の機械的強度や基材との密着性等を考慮すると、分子内に炭素数3〜30のアルキル基を1つ以上有するものが好ましい。
【0049】
該アミン・ウレタン変性エポキシ樹脂としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、前記アミン変性エポキシ樹脂を更にポリイソシアネートで変性したものが挙げられる。該ポリイソシアネートとしては、例えば、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート等の各種の脂肪族系、脂環族系または芳香族系のジイソシアネートが挙げられる。
なお、前記アミン変性エポキシ樹脂およびアミン・ウレタン変性エポキシ樹脂としては、例えば特開2010−235918号公報に記載のものを使用できる。
【0050】
前記ポリウレタン樹脂(但し、前記アミン・ウレタン変性エポキシ樹脂に相当するものを除く。)としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、高分子ポリオールおよび前記ポリイソシアネートを原料とするものが挙げられる。当該高分子ポリオールとしてはポリエステルポリオールやポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオール等が、該ポリイソシアネートとしては前記したものが挙げられる。また、ポリウレタン樹脂に水性を付与するために、ジオール成分としてジメチロールプロパン酸やジメチロールブタン酸等の該カルボキシル基含有ジオールを併用してもよい。また、その数平均分子量も特に限定されないが、通常は通常10,000〜80,000程度、特に15,000〜50,000程度である。なお、市販品としては、例えば、エラストランC80A(伸び率500%)、エラストランC1180A(伸び率550%)等が挙げられる(いずれも商品名、全てBASF製)。
【0051】
前記シリコーン樹脂としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、ジメチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂、アルキル変性シリコーン樹脂、アラルキル変性シリコーン樹脂及びアルキルアラルキル変性シリコーン樹脂等の、シリコーン変性アクリル樹脂が挙げられる。なお、市販品としては、例えば、JCR6125(2液硬化型メチル系シリコーンエラストマー、伸び率230%)、SE9186(伸び率555%)およびSE6186L(伸び率320%、アクリル変性シリコーンエラストマー)(いずれも商品名、全て東レ・ダウコーニング社製)が挙げられる。
【0052】
架橋剤(B)は、樹脂(A)を放熱層の内部で橋かけ状に結合させることによって、その硬度を確保する目的で使用され、樹脂(A)の種類やその官能基に応じて適切なものを選択すればよい。
【0053】
例えば、樹脂(A)として分子内に水酸基やカルボキシル基を有するようなものについては、アミノ樹脂系架橋剤が好ましい。該アミノ樹脂系架橋剤としては、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、スピログアナミン樹脂およびジシアンジアミド等や、それらとアルデヒドとの反応によって得られるメチロール化アミノ樹脂が挙げられ、これらの中でも、放熱層の硬度の点より、メラミン樹脂および/または、炭素数1〜5程度のアルキル基で置換されたアルキル化メラミン樹脂が好ましい。
【0054】
無機粒子(C)としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、酸化チタン、炭化ケイ素、非多孔質シリカ、多孔質シリカ、窒化ホウ素、石英、カオリン、フッ化カルシウム、水酸化アルミニウム、ベントナイト、タルク、サリサイト、マイカ、コージェライト等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0055】
また、無機粒子(C)の中でも、6.3〜10.5μm程度の波長域の赤外線を吸収する無機粒子(以下、(c)成分という。)を用いると、本発明の放熱シートの放熱効率の観点より好ましい。そうしたものとしては、例えば、多孔質シリカ、窒化ホウ素、フッ化カルシウム、及び水酸化アルミニウム等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。無機粒子(C)における(c)成分の含有量は、特に限定されないが、5〜100重量%程度、好ましくは20〜80重量%程度とすることが放熱シートの放熱効率の観点より好ましい。
【0056】
なお、無機粒子(C)の粒径は、放熱層の厚さと同じかそれよりも小さい値である限りにおいて特に限定されることはない。例えば、無機粒子(C)として平均一次粒子径が通常0.1〜15.0μm程度、好ましくは0.1〜10.0μm程度のものを用いると、本発明の放熱シートは伸縮性が良好になり、被貼付物の表面に追従、密着させやすくなるため好ましい。
【0057】
また、本発明の放熱シートの放熱層における無機粒子(C)の含有率は特に限定されないが、該放熱層の重量に基づいて通常10〜60重量%程度であるのが、放熱効率の観点より好ましい。
【0058】
放熱層は、引張伸び率が200%以上の樹脂(A)、架橋剤(B)及び無機粒子(C)を含有する樹脂組成物Iを用いて形成される。樹脂組成物Iにおける各成分の含有量は特に限定されないが、樹脂(A)100重量部(固形分換算)に対して、架橋剤(B)が1〜40重量部(固形分換算)程度、および無機粒子(C)が20〜200重量部程度、好ましくは架橋剤(B)が5〜25重量部(固形分換算)程度、および無機粒子(C)が70〜150重量部程度であることにより、本発明の放熱シートの放熱効果を維持しつつ、その伸縮性を良好にできる。
【0059】
樹脂組成物Iには、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の添加剤を使用することもできる。使用できる添加剤としては、例えば、有機ベントナイト、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の増粘剤;ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩等の各種分散剤等が挙げられる。添加剤を使用する場合、その使用量は特に限定されないが、通常は、樹脂組成物I中、固形分換算で5重量%以下である。
【0060】
樹脂組成物Iは、通常、有機溶媒または水を含有する液状組成物又はペースト状組成物の態様で用いられる。有機溶剤としては、例えば、キシレン、エチルベンゼン、トルエン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素;イソパラフィン等の脂肪族炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール等のモノアルコール;エチレングリコール等の多価アルコール;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のアセテート系溶剤;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等の揮発性ケトン;ナフサ等が挙げられる。
【0061】
放熱層は、その引張伸び率が100%以上であることが必要であり、そうすることによって、本発明の放熱シートを被貼付物、特に複雑形状の部品や製品の表面に追従、密着させやすくなる。かかる観点より、当該引張伸び率は100%以上300%以下であるのが好ましく、100%以上200%以下であるのがより好ましい。なお、放熱層の引張伸び率の調整は、例えば、樹脂(A)の種類や使用量、架橋剤(B)の種類や使用量、および無機粒子(C)の含有量を変更する等の手段によって可能である。
【0062】
また、当該放熱層の熱放射率は、70℃において0.95以上とすることが、本発明の放熱シートの放熱効率の観点より好ましい。
【0063】
本発明放熱性シートの粘着層は、粘着性樹脂(D)を含有する樹脂組成物IIより得られる。
【0064】
粘着性樹脂(D)としては、粘着性を有する樹脂である限り、特に限定されず、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中では、アクリル樹脂が好ましい。また、粘着性樹脂(D)としては、また、例えば日本国特開2008‐195904号に記載されている粘着性樹脂や、日本国特開日本国特開2012‐131921号に記載されている粘着性樹脂を使用してもよい。
【0065】
上記アクリル樹脂は、通常、アルキル(メタ)アクリレートを重合することにより得られる。使用するアルキル(メタ)アクリレートは、特に限定されず公知のものを使用することができる。具体的には、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレートを重合させることにより得られる。アクリル樹脂のガラス転移温度は、−20℃以下とすることが好ましい。また、溶融粘度は50,000mPa・s以上とすることが好ましく、100,000〜70,0000mPa・s程度とすることがより好ましい。
【0066】
ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂およびシリコーン樹脂としては、前記した樹脂(A)として挙げたもののうち、粘着性を有するものを選択して用いることができる。
【0067】
また、樹脂組成物IIには、必要に応じて、熱伝導率が10〜300W/m・K程度である無機粒子(E)を含めてもよい。例えば、後述するように、粘着層の厚みは特に限定されないところ、その値が10μm以上30μm以下である場合には粘着層の熱伝導に関わる熱抵抗を無視できるため、無機粒子(E)は格別必要ない。一方、その厚みが30μmを超える場合には、粘着層の熱抵抗を無視し難くなるため、当該無機粒子(E)を用いる利点がある。
【0068】
無機粒子(E)としては、熱伝導率が10〜300W/m・K程度である限り特に限定されない。そのようなものとしては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素及び炭化ケイ素等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる
【0069】
また、無機粒子(E)の使用量は、特に限定されないが、粘着層の熱伝導率を高くして、しかもその粘着性を維持する点より、該粘着層の重量に基づいて通常10〜80重量%程度であることが好ましい。
【0070】
なお、無機粒子(E)の粒径は、放熱層の厚さと同じかそれよりも小さい値である限りにおいて特に限定されることはない。例えば、無機粒子(E)として平均一次粒子径が通常0.1〜15.0μm程度、好ましくは0.1〜10.0μm程度であるものを用いると、本発明の放熱シートの伸縮性が良好になり、被貼付物の表面に追従、密着させやすくなるため好ましい。
【0071】
なお、樹脂組成物IIには、さらに必要に応じて、架橋性モノマー、反応性希釈剤及びラジカル重合開始剤を含めてもよい。
【0072】
前記架橋性モノマーとしては、例えば、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート等の2官能アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ポリグリセロールトリ(メタ)アクリレート、ポリグリセロールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の3官能アクリレート等を用いることができる。架橋モノマーの配合量は、粘着剤樹脂(D)100重量部(固形分換算)に対して0.01〜10.0重量部程度であることが好ましく、0.03〜5.0重量部程度であることがより好ましい。
【0073】
前記反応性希釈剤としては、公知の1官能の(メタ)アクリル化合物等を例示することができる。具体的には、例えば、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、アクリロイルモルホリン、トリシクロデカニルアクリレート、イソボルニルアクリレート等が挙げられる。反応性希釈剤の使用量は、特に限定されないが、通常は、粘着性樹脂(D)100重量部に対して、50重量部以下であることが好ましい。
【0074】
前記ラジカル重合開始剤としては、アセトフェノン系開始剤、ベンゾイン系開始剤、ベンゾフェノン系開始剤、フォスフィンオキサイド系開始剤等の公知のものを使用することができる。特に、ヒドロキシル基を有する化合物を用いることが、組成物の相溶性の点から好ましい。ラジカル重合開始剤の使用量は、特に限定されないが、前記架橋性モノマーおよび前記反応性希釈剤の合計量100重量部に対し、0.5〜5重量部程度であることが好ましい。
【0075】
樹脂組成物IIには、本発明の効果を損なわない範囲で、更に公知の添加剤として、例えば、粘着付与剤、沈降防止剤、増粘剤、チクソトロピー剤、酸化防止剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤、着色剤等の1種または2種以上を含めてよい。添加剤を使用する場合、その使用量は特に限定されないが、通常は樹脂組成物II中、固形分換算で5重量%以下とするのが適当である。
【0076】
樹脂組成物IIは、通常、有機溶媒または水を含有する液状組成物又はペースト状組成物の態様で用いられ、当該有機溶媒は、樹脂組成物Iに使用したものと同様である。
【0077】
粘着層は、その引張伸び率が200%以上であることが必要である。本発明の放熱シートを各種物品に貼付する際、粘着層は放熱層よりも内側に位置しているところ、被貼付体に直に接する。そして、その凹凸形状に追従して密着する必要があるため、放熱層よりも引張伸び率が大きいことが必要である。また、当該引張伸び率を好ましくは200%以上400%以下、より好ましくは200%以上300%以下とすることによって、放熱シートの復元性が良好となり、各種の被貼付物、特に複雑形状の部品や製品の表面に追従、密着させやすくなることが容易になる。なお、粘着層の引張伸び率の調整は、例えば、粘着性樹脂(D)の種類や使用量、無機粒子(E)の含有量を変更する等の手段によって可能である。
【0078】
本発明の放熱シートは、公知の方法により、前記放熱層上に前記粘着層を設ける、または前記粘着層上に前記放熱層を設けることにより得られる。
【0079】
具体的には、放熱層を形成する樹脂組成物Iを適当な支持体の上に塗工した後に、更に樹脂組成物IIを塗工し、次いで乾燥し、当該支持体を剥離することによって得られる。
【0080】
また、樹脂組成物IIを適当な支持体の上に塗工した後に、更に樹脂組成物Iを塗工し、次いで乾燥し、当該支持体を剥離することによって、本発明の放熱シートを調製することができる。
【0081】
また、樹脂組成物Iおよび樹脂組成物IIを、それぞれ異なる支持体の上に塗工し乾燥させた後、放熱層と粘着層を圧着し、次いで支持体を剥離することによっても、本発明の伸縮性シートを調製することができる。
【0082】
ここで、前記支持体は特に限定されないが、例えば、ポリエチレンフタレート等のプラスチック製のフィルム又は板、ガラス板、金属板等を使用することができる。また、支持体には必要に応じて離型処理してもよい。
【0083】
本発明の放熱シートにおいて、放熱層の厚みは特に限定されないが、通常、10〜100μm程度、好ましくは12〜70μm程度である。また、粘着層の厚みも特に限定されないが、通常、10〜150μm程度、好ましくは12〜70μm程度である。放熱層及び粘着層の厚みをいずれも10μm以上とすることによって、本発明の放熱シートの強度を維持することができ、伸縮時の破れを抑制できる。また、放熱層の厚みを100μm以下とし、粘着層の厚みを150μm以下とすることによって、熱伝導による熱抵抗を抑制できるため、本発明の放熱シートの放熱効率を高めることができる。
【0084】
前記方法で得られる本発明の放熱シートは、その引張伸び率が100%以上であることが必要である。伸縮性シートの引張伸び率を100%以上とすることによって、各種物品、特に複雑形状の部品や製品の表面に追従、密着させやすくなる。かかる観点より、放熱シートの引張伸び率は、100%以上400%以下であることが好ましく、特に100%以上200%以下であるのがより好ましい。なお、放熱シートの引張伸び率の調整は、当該引張伸び率を与えるような放熱層と着層の組み合わせによって可能である。
【0085】
図2に、本発明に係る伸縮性放熱シートの一例の模式図を示した。
図2において、5は本発明の伸縮性放熱シートを、6は放熱層を、7は粘着層を、それぞれ示したものである。
【0086】
本発明の放熱シートは、必要に応じて、その片面又は両面に、表面を保護する目的でセパレーターが貼り合わさったものであってよい。セパレーターとしては、前記した支持体が挙げられるが、特に、放熱層と粘着層の表面平滑性を保つ観点より、プラスチックフィルムが好ましい。プラスチックフィルムとしては、放熱シートの表面を保護するできるものであれば、特に限定されず、公知のものを使用することができる。例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体フィルム等が挙げられる。
【0087】
かくして得られる本発明の放熱シートは、その優れた柔軟性及び伸縮性に基づいて、半導体、LED素子、電子基板等の電子部品等の各種部品、並びにこれらの部品を含む筐体である電子製品等の各種製品に対して、好適に貼付して用いることができ、これによって、これらの部品や製品から発生する熱を効果的に放出することができる。
【0088】
図3に、本発明に係る伸縮性放熱シートを、プリント配線基板における半導体チップ(上位置)と中央演算子チップ(下位置)に貼付けた状態を表す写真を示す。
【実施例】
【0089】
以下に、製造例、比較製造例、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。但し、本発明はこれら各例によって限定されるものではない。
【0090】
以下に示す製造例の内、製造例1〜14は、樹脂組成物Iを用いて放熱層(シート状硬化物)を作製する例である。また、製造例15〜20は、樹脂組成物IIを用いて粘着層(シート状硬化物)を作製する例である。
【0091】
製造例1
市販のポリエステル樹脂(商品名:アラキード7005N、荒川化学工業(株)製、引張伸び率550%)65重量部、ブチル化メラミン樹脂(商品名:ユーバン228、三井化学(株)製)8重量部、酸化チタン粉末(商品名:TI TONE R−32、堺化学工業(株)製、平均一次粒子径0.2μm以下)16重量部、炭化ケイ素粉末(商品名:シナノランダムGP−3000、信濃電気製錬(株)製、平均一次粒子径4.0μm以下)2重量部、窒化ホウ素粉末(商品名:Boronid S3、ESK CERAMICS社製、平均一次粒子径10.0μm以下)2重量部、触媒としてジノニルナフタレンジスルフォン酸アミン塩0.5重量部を混合して、樹脂組成物Iを調製した。この樹脂組成物Iを用いて、乾燥後の膜厚が30μm〜40μm程度となるように、離型処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ75μm)に、アプリケーターで塗布した。約5分間室内で放置した後、乾燥器中にて120℃で30分間、乾燥を行った後、上記フィルムを剥離して、放熱層としてのシート状硬化物を得た。
【0092】
製造例2〜14
使用する各成分の種類および使用量を、後記表1又は表2に記載のとおりに変更した他は製造例1と同様にして、放熱層としてのシート状硬化物を得た。
【0093】
製造例1〜14で得られたシートについて、伸縮性、伸び率及び70℃熱放射率を、下記方法に従って、測定した。
【0094】
伸縮性
製造例1〜14の各シートより、JIS K 7312で定める成型物の物理試験方法に準拠して、10mm×123mm×0.03〜0.10mmの短冊形試験片を作製し、標線間距離10mmとして、精密万能試験機(製品名:オートグラフ AGS−X、(株)島津製作所製)を用いて100%に伸ばした。そして、形状が保持されている場合は◎と、一部変形がある場合は○と、大きく変形または破断した場合は×とした。
【0095】
伸び率
製造例1〜14の各シートより、JIS K 7312で定める成型物の物理試験方法に準拠して、10mm×123mm×0.03〜0.10mmの短冊形試験片を作製し、標線間距離10mmとして、精密万能試験機(製品名:オートグラフ AGS−X、(株)島津製作所製)を用いて、引張速度5mm/minで、切断時の伸び(%)の測定を行った。
【0096】
70℃熱放射率
製造例1〜14の各シートを、アルミニウム板(A10.5P、サイズ:2.0mm×50mm×120mm)の片面の中心に、熱伝導性両面テープ(製品名:NO.5046 熱伝導性テープ、マクセルスリオンテック(株)製)で貼付した。硬化物を貼付したアルミニウム板の裏側の中心に、熱源として抵抗器(シャント抵抗器、PCN社製、型番PBH1ΩD、定格電力10W、サイズ:長さ20mm×幅15mm×厚さ5mm)を、上記両面テープで固定した。熱源には一定の電流(2.82A)を印加して、1.0〜1.5時間経過後、平衡状態となったシート面の温度を約70℃とした。熱放射率測定には、サーモグラフィー(製品名:サーモギアG100、NEC Avio赤外線テクノロジー(株)製)を用いた。放射率が0.95の黒体テープ0.5mm×0.5mmをシート面中心に貼付、サーモグラフィーの熱放射率設定を黒体テープの放射率(0.95)にし、黒体テープ貼付部の温度を測定。その後、解析ソフトで(製品名:InfReC Analyzer NS9500 Standard
Ver.1.1A、NEC Avio赤外線テクノロジー(株)製)黒体テープの貼付面側の放熱層面の温度が黒体テープ面と同じ温度となるように熱放射率設定の調整を行ない、そのときの熱放射率を放熱層の測定値とした。
【0097】
表1及び表2に、製造例1〜14で得られた樹脂組成物Iの組成、並びに、放熱層としてのシート状硬化物について、伸縮性、伸び率、70℃熱放射率及び膜厚を示した。
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
表1及び表2において、各配合物の配合量の数値は重量部である。また、配合物の詳細は、下記の通りである。
【0101】
アラキード7005N:ポリエステル樹脂(荒川化学工業(株)製、引張伸び率550%、数平均分子量23000、水酸基価6〜12mgKOH/g、不揮発分35重量%、溶剤:ソルベッソ100、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートおよびシクロヘキサノン)
【0102】
アラキード7021:ポリエステル樹脂(荒川化学工業(株)製、引張伸び率530%、数平均分子量26000、水酸基価5〜9mgKOH/g、不揮発分33重量%、溶剤:ソルベッソ150、シクロヘキサノン)
【0103】
アラキード7015N:ポリエステル樹脂(荒川化学工業(株)製、数平均分子量15000、水酸基価8〜16mgKOH/g、不揮発分40重量%、溶剤:ソルベッソ150、ブチルグリコール、引張伸び率200%)
【0104】
ユーバン228:ブチル化メラミン樹脂(三井化学(株)製、固形分60重量%、溶剤:ノルマルブタノール)
【0105】
エリーテルUE−3310:ポリエステル樹脂(ユニチカ(株)製、固形分100%、数平均分子量34000、水酸基価4、引張伸び率590%)
【0106】
JCR 6125(主剤/架橋剤):2液硬化性メチル系シリコーンエラストマー(東レ・ダウコーニング社製、固形分100重量%、引張伸び率230%)
【0107】
エラストランC80A:ポリエステル系熱可塑性ポリウレタンエラストマー(BASF社製、固形分100重量%、引張伸び率500%)
【0108】
エポキー802-30CX:ウレタン変性エポキシ樹脂(三井化学(株)製、固形分30重量%、引張伸び率250%、溶剤:キシレン、シクロヘキサノン、3−メトキシブチルアセテート、2−ブタノール、シクロヘキシルアセテート)
【0109】
パラペットSA:軟質アクリル樹脂((株)クラレ製、固形分100重量%、引張伸び率210%)
【0110】
TITONE R−32:酸化チタン粉末(堺化学工業(株)製、平均一次粒子径0.2μm)
【0111】
シナノランダムGP−3000:炭化ケイ素粉末(信濃電気製錬(株)製、平均一次粒子径4.0μm)
【0112】
Boronid S3:窒化ホウ素粉末(ESK CERAMICS社製、平均一次粒子径10.0μm以下)
【0113】
HO#100:フッ化カルシウム粉末(三共製粉(株)製、平均一次粒子径6.0μm以下)
【0114】
製造例15
アクリル系ポリマー粘着剤(商品名:ファインタック CT−6010、DIC(株)製、不揮発分25重量%、溶剤:酢酸エチル)を、粘着剤組成物IIとして用いた。この組成物を、乾燥後の膜厚が20〜30μmとなるように、離型処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ75μm)に、アプリケーターで塗布した。約5分間室内で放置した後、乾燥器中にて100℃で3分間乾燥を行い、更に40℃で72時間エージングを行った後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離して、粘着層としてのシート状硬化物を得た。
【0115】
製造例16〜20
使用する粘着剤組成物IIとして、後記表2に記載の粘着剤又は成分組成のものを用いた他は製造例15と同様にして、粘着層としてのシート状硬化物を得た。
【0116】
製造例15〜20で得られた粘着層としてのシート状硬化物について、伸縮性、及び伸び率を、下記方法に従って、測定した。
【0117】
伸縮性
粘着層としてのシート状硬化物を、JIS K 7312で定める成型物の物理試験方法に準拠して、10mm×123mm×0.01〜0.15mmの短冊形に加工、標線間距離10mmとして、200%に伸ばした後の形状を保持できるか確認した。形状を保持できる場合は◎、一部変形がある場合は○、大きく変形または破断した場合は×とした。
【0118】
伸び率
粘着層としてのシート状硬化物を、JIS K 7312で定める成型物の物理試験方法に準拠して、10mm×123mm×0.01〜0.15mmの短冊形に加工、標線間距離10mmとして、精密万能試験機(製品名:オートグラフ AGS−X、(株)島津製作所製)を用いて、引張速度5mm/minで、切断時の伸び(%)の測定を行った。
【0119】
表3に、製造例15〜20で得られた粘着剤組成物IIの組成、並びに、粘着層(硬化物シート)について、伸縮性、伸び率及び膜厚の物性を示した。
【0120】
【表3】
【0121】
表3において、各配合物の配合量は下記製品の重量部である。また、配合物の詳細は、下記の通りである。
【0122】
ファインタック CT−6010:アクリル系ポリマー粘着剤(DIC(株)製、不揮発分25重量%、溶剤:酢酸エチル)
【0123】
ファインタック CT−3080:アクリル系ポリマー粘着剤(DIC(株)製、不揮発分45重量%、溶剤:酢酸エチル、メチルエチルケトン)
【0124】
アロンタック S−1601:溶剤型アクリル系ポリマー粘着剤(東亞合成(株)製、不揮発分30重量%)
【0125】
アルミナAL−43−M:アルミナ粉末(昭和電工(株)製、平均一次粒子径1.5μm)
【0126】
実施例1〜26
製造例1〜14で得られた放熱層である硬化物シートと製造例15〜20で得られた粘着層としてのシート状硬化物とを圧着して、2層構造の放熱シートを作製した。得られた放熱シートの物性として、伸び率、伸縮性、密着性、70℃熱放射率、及び放熱性を、下記方法によって、測定した。
【0127】
伸縮性
実施例1〜26の放熱シートについて、JIS K 7312で定める成型物の物理試験方法に準拠して、10mm×123mm×0.05〜0.2mmの短冊形に加工、標線間距離10mmとして、100%に伸ばした後の形状を保持できるか確認した。形状を保持できる場合は◎、一部変形がある場合は○、大きく変形または破断した場合は×とした。
【0128】
密着性
アルミニウム板(A10.5P、サイズ:10.0mm×50mm×120mm)の表面に幅10mm、深さ5mmの溝加工を長さ方向に垂直で10mm間隔で行い、加工面に実施例1〜26の放熱シートを貼付して密着性を確認した。貼付後、加工面と放熱シート間に隙間があまり生じていない状態を◎、やや隙間が生じる場合は○、大きな隙間が生じて放熱シートが加工面に追従できていないと判断された場合は×とした。
【0129】
伸び率
放熱シートを、JIS K 7312で定める成型物の物理試験方法に準拠して、10mm×123mm×0.05〜0.2mmの短冊形に加工、標線間距離10mmとして、精密万能試験機(製品名:オートグラフ AGS−X、(株)島津製作所製)を用いて、引張速度5mm/minで、切断時の伸び(%)の測定を行った。
【0130】
70℃熱放射率
放熱シートを、アルミニウム板(A10.5P、サイズ:2.0mm×50mm×120mm)の片面の中心に、熱伝導性両面テープ(商品名:NO.5046 熱伝導性テープ、マクセルスリオンテック(株)製)で貼付した。上記シートを貼付したアルミニウム板の裏側の中心に、熱源として抵抗器(シャント抵抗器、PCN社製、型番PBH1ΩD、定格電力10W、サイズ:長さ20mm×幅15mm×厚さ5mm)を、上記両面テープで固定した。熱源には一定の電流(2.82A)を印加して1.0〜1.5時間経過後、平衡状態となったシート面の温度を約70℃とした。を約70℃とした。熱放射率測定には、サーモグラフィー(製品名:サーモギアG100、NEC Avio赤外線テクノロジー(株)製)を用いた。放射率が0.95の黒体テープ0.5mm×0.5mmをシート面中心に貼付、サーモグラフィーの熱放射率設定を黒体テープの放射率(0.95)にし、黒体テープ貼付部の温度を測定。その後、解析ソフトで(製品名:InfReC Analyzer NS9500 Standard Ver.1.1A、NEC Avio赤外線テクノロジー(株)製)黒体テープの貼付面側の放熱シート面の温度が黒体テープ面と同じ温度となるように熱放射率設定の調整を行ない、そのときの熱放射率を放熱シートの測定値とした。
【0131】
放熱性
アルミニウム板(A10.5P、サイズ:10.0mm×50mm×120mm)の表面に幅10mm、深さ5mmの溝加工を長さ方向に垂直で10mm間隔で行い、加工面に実施例1〜22の放熱シートを貼付した。裏面の中心に、熱源として抵抗器(シャント抵抗器、PCN社製、型番PBH1ΩD、定格電力10W、サイズ:長さ20mm×幅15mm×厚さ5mm)を、熱伝導性両面テープ(商品名:NO.5046 熱伝導性テープ、マクセルスリオンテック(株)製)で固定した。熱源には一定の電流(3.2A)を印加して1.0〜1.5時間経過後、平衡状態となった熱源の温度を約100℃とした。熱源の温度測定にはK熱電対を使用した。放熱シート未貼付の場合と比較して、10℃以上の温度低下となった場合は◎、7〜10℃未満を○、7℃未満を×とした。
【0132】
表4〜9に、放熱シートのシート構成及び物性を示す。
【0133】
【表4】
【0134】
【表5】
【0135】
【表6】
【0136】
【表7】
【0137】
【表8】
【0138】
【表9】
【0139】
比較製造例1〜2
使用する各成分の種類および使用量を、後記表10に記載のとおりに変更した他は製造例1と同様にして、放熱層である硬化物シートを得た。
【0140】
表10に、比較製造例1〜2で得られた樹脂組成物Iの組成、並びに、放熱層(硬化物シート)について、前記と同様にして測定した物性を、示した。
【0141】
【表10】
【0142】
表10において、各配合物の配合量は下記製品の重量部である。また、配合物の詳細は、下記の通りである。
【0143】
エリーテルUE−3380:ポリエステル樹脂(ユニチカ(株)製、固形分100%、数平均分子量8000、水酸基価15、引張伸び率155%)
【0144】
エリーテルUE−3350:ポリエステル樹脂(ユニチカ(株)製、固形分100%、数平均分子量5000、水酸基価25、引張伸び率105%)
【0145】
表10により、比較製造例1〜2では、放熱層の引張伸び率が100%以下となっているとこがわかる。
【0146】
比較製造例3〜4
使用する各成分の種類および使用量を、後記表11に記載のとおりに変更した他は製造例15と同様にして、粘着層としてのシート状硬化物を得た。
【0147】
表11に、比較製造例3〜4で得られた粘着剤組成物IIの組成、並びに、粘着層(硬化物シート)について、前記と同様にして測定した物性を、示した。
【0148】
【表11】
【0149】
比較例1〜4
比較製造例1〜2で得られた放熱層である硬化物シートと比較製造例3〜4で得られた粘着層としてのシート状硬化物とを圧着して、2層構造の比較用の放熱シートを作製した。得られた放熱シートの物性として、伸び率、接着性、70℃熱放射率、放熱性を、前記と同様の方法によって、測定した。
【0150】
表12に、比較用の放熱シートのシート構成及び物性を示す。
【0151】
【表12】