CN110198989A - 树脂成形体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在1GHz以上的高频区域中具有优异的电磁波屏蔽性的树脂成形体。本发明提供一种树脂成形体,其包含热塑性树脂、片状石墨、以及选自炭黑和金属纤维中的至少一者,其中,上述片状石墨相对于上述热塑性树脂100重量份的含量为50重量份以上且200重量份以下,炭黑的DBP吸油量为100ml/100g以上且600ml/100g以下,金属纤维的直径为5μm以上且20μm以下,金属纤维的纤维长度为2mm以上且12mm以下,选自炭黑和上述金属纤维中的至少一者相对于上述热塑性树脂100重量份的含量为1重量份以上且50重量份以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有电磁波屏蔽性的树脂成形体。
背景技术
目前,在室内和室外使用的通信机器或汽车导航系统、智能仪表等多信息显示器或车载摄像机、车载ECU等电子机器的壳体中,为了提高电磁波屏蔽性而使用了金属板或导电带、或者通过镀敷、沉积、涂装等的导电性表面处理物。但是,当使用这种材料时,除了成本较高之外,还不能有助于产品的轻量化,因此,近年来,已经尝试赋予树脂成形体以电磁波屏蔽性。
例如,下述专利文献1中公开了一种树脂组合物的成形体,其包含热塑性树脂、长径比为10~20且重均粒径为10~200μm的石墨粒子。相对于热塑性树脂100重量份,上述树脂组合物中包含10重量份~1000重量份的石墨粒子。
下述专利文献2中公开了一种纤维强化热塑性树脂的成形体。相对于碳纤维、石墨以及热塑性树脂的总量100重量份,上述成形体中包含碳纤维1重量份~30重量份,石墨1重量份~40重量份、以及热塑性树脂30重量份~98重量份。碳纤维的重均纤维长度为0.3mm~3mm。此外,成形体的比重为1.1g/cm3~1.9g/cm3。
下述专利文献3中公开了一种碳纤维和石墨粉末均匀分散而得的树脂碳复合材料的成形体。上述碳纤维以及上述石墨粉末的总量为20体积%~80体积%。专利文献3中记载了,上述碳纤维优选具有100W/(m·k)以上的导热率。此外,还记载了,上述石墨粉末优选是固定碳含量为95%以上的球状石墨粉末。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第5225558号
专利文献2:国际公开第2016/063855号
专利文献3:国际公开第2009/075322号
发明内容
发明所解决的技术问题
近年来,伴随CPU的高速化,不仅在目前需要的0.1MHz~1GHz的频率带中,而且在1GHz以上的高频区域中都需要电磁波屏蔽性。
然而,当专利文献1~3的成形体用于壳体时,其在1GHz以上的高频区域中的电磁波屏蔽性不充足。
本发明的目的是提供一种在1GHz以上的高频区域中具有优异的电磁波屏蔽性的树脂成形体。
解决问题的技术手段
本发明的树脂成形体包含热塑性树脂、片状石墨、以及选自炭黑和金属纤维中的至少一者,其中,上述片状石墨相对于上述热塑性树脂100重量份的含量为50重量份以上且200重量份以下,上述炭黑的DBP吸油量为100ml/100g以上且600ml/100g以下,上述金属纤维的直径为5μm以上且20μm以下,上述金属纤维的纤维长度为2mm以上且12mm以下,上述炭黑和上述金属纤维中的至少一者相对于上述热塑性树脂100重量份的含量为1重量份以上且50重量份以下。
在本发明的树脂成形体的特定方案中,上述树脂成形体具有主面,上述主面中,当将电磁波屏蔽效果最大的方向设为x方向,并且将与该x方向垂直的方向设为y方向时,在上述y方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλy,在上述x方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλx,aλy/aλx为0.90以上,在上述x方向对25GHz、50GHz、75GHz中的任一频率的电磁波的屏蔽效果设为bλx,在上述y方向对与上述x方向相同频率的电磁波的屏蔽效果设为bλy,bλy/bλx为0.90以上。
在本发明的树脂成形体的另一个特定方案中,对3GHz、25GHz、50GHz、75GHz中的任一频率的电磁波的屏蔽效果为20dB以上。
在本发明的树脂成形体的另一个特定方案中,上述片状石墨的体积平均粒径为5μm以上且500μm以下。
在本发明的树脂成形体的另一个特定方案中,上述片状石墨是薄片化石墨。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,上述炭黑是油炉黑。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,上述炭黑的一次粒径为50nm以下。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,上述金属纤维是不锈钢纤维。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,其还包含与上述金属纤维不同的非导电性纤维类填料。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,上述纤维类填料相对于上述热塑性树脂100重量份的含量为1重量份以上且200重量份以下。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,上述热塑性树脂包含烯烃类树脂。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,上述主面的面内方向的导热率为1W/(m·K)以上。
在本发明的树脂成形体的又一个特定方案中,其为散热底座、散热壳体、或散热片的形状。
发明效果
根据本发明,可以提供一种在1GHz以上的高频区域中具有优异的电磁波屏蔽性的树脂成形体。
附图说明
[图1]是散热底座的示意性立体图。
[图2]是散热壳体的示意性立体图。
[图3]是散热片形状的示意性立体图。
具体实施方式
在下文中,将对本发明进行详细说明。
本发明的树脂成形体包含热塑性树脂、片状石墨、以及选自炭黑和金属纤维中的至少一者。上述炭黑的DBP吸油量为100ml/100g以上且600ml/100g以下。上述金属纤维的直径为5μm以上且20μm以下。上述金属纤维的纤维长度为2mm以上且12mm以下。上述片状石墨相对于上述热塑性树脂100重量份的含量为50重量份以上且200重量份以下。此外,上述炭黑和上述金属纤维中的至少一者相对于上述热塑性树脂100重量份的含量为1重量份以上且50重量份以下。
需要说明的是,在本发明中,炭黑的DBP吸油量可以根据JIS K 6217-4进行测定。DBP吸油量例如可以使用吸收量测定器(ASAHI SOUKEN公司制造,产品编号“S-500”)来进行测定。
金属纤维的直径和纤维长度例如可以使用扫描型电子显微镜(SEM)进行测定。从易于进一步观察的观点出发,期望将从树脂成形体中切出得到的试验片在600℃下进行加热来除去树脂并用扫描型电子显微镜(SEM)进行观察。
本发明的树脂成形体以特定比例包含片状石墨、以及选自炭黑和金属纤维中的至少一者,因此在1GHz以上的高频区域中具有优异的电磁波屏蔽性。此外,本发明的树脂成形体可以使电磁波屏蔽性的各向异性较小,并且可以提高电子机器等产品的可靠性。
本申请的发明人等已经发现,作为导电性粒子的片状石墨,基于表明在目标物质中以何种方式进行连接的逾渗理论(Percolation Theory),表现出上述电磁波屏蔽性。
具体而言,已经发现,在特定量的片状石墨的存在下,以特定量含有DBP吸油量在特定的范围内的炭黑或具有特定直径和纤维长度的金属纤维时,能够有效进行逾渗,由此,提高了在1GHz以上的高频区域中的电磁波屏蔽性。
特别是,在本发明中,对3GHz、25GHz、50GHz、75GHz中的任一频率的电磁波的屏蔽效果,优选为20dB以上,更优选为30dB以上,进一步优选为40dB以上。电磁波屏蔽效果的上限值没有特别限定,例如为70dB。
对频率为3GHz的电磁波的屏蔽效果(电磁波遮蔽性能),例如可以使用双焦点平面腔(Dual-Focus Flat Cavity:DFFC)法进行测定。此外,对频率为25GHz、50GHz、75GHz的电磁波的屏蔽效果,例如可以使用自由空间(Free Space:FS)法进行测定。
此外,本发明的树脂成形体,因为包含具有高导热性的片状石墨、以及选自炭黑和金属纤维中的至少一者,所以具有优异的散热性。
在本发明中,树脂成形体的主面的面内方向的导热率,优选为1W/(m·K)以上,更优选为3W/(m·K)以上,进一步优选为5W/(m·K)以上。面内方向的导热率的上限值没有特别限定,例如为50W/(m·K)。
需要说明的是,上述主面可以是平面,也可以是曲面。此外,本发明中的主面是指,树脂成形体外表面上的多个面中具有最大面积的面,并且是连续的面。
面内方向的导热率可以使用下述式(1)进行计算。
导热率(W/(m·K))=密度(g/cm3)×比热(J/(g·K))×热扩散率(mm2/s)···式(1)
热扩散率,例如可以使用NETZSCH JAPAN公司制造,产品编号“XENON FLASH LASERANALYZER LFA467HYPERFLASH”进行测定。
本发明的树脂成形体同时具有优异的电磁波屏蔽性和散热性,因此可以适用于需要电磁波屏蔽性的通信机器或智能仪表或车载ECU等电子机器的壳体。
此外,在上述树脂成形体的主面中,将电磁波屏蔽效果最大的方向设为x方向,并且将与该x方向垂直的方向设为y方向。此时,在上述y方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλy,在上述x方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλx,优选aλy/aλx为0.90以上。更优选aλy/aλx为0.92以上,进一步优选aλy/aλx为0.95以上。需要说明的是,aλy/aλx的上限没有特别限定,例如优选为1.00以下。
此外,在上述x方向对25GHz、50GHz、75GHz中的任一频率的电磁波的屏蔽效果设为bλx,在上述y方向对与上述x方向相同频率的电磁波的屏蔽效果设为bλy,优选bλy/bλx为0.90以上。更优选bλy/bλx为0.92以上,进一步优选bλy/bλx为0.95以上。需要说明的是,bλy/bλx的上限没有特别限定,例如优选为1.00以下。
当比aλy/aλx和比bλy/bλx分别在上述范围内时,可以进一步降低电磁波屏蔽性能的各向异性,并且可以进一步提高电子机器等产品的可靠性。
需要说明的是,就比aλy/aλx和比bλy/bλx而言,例如可以通过下述方式在上述范围内进行调整:以与上述相同的方式,在特定量的片状石墨的存在下,以特定量含有DBP吸油量在特定的范围内的炭黑或具有特定直径和纤维长度的金属纤维。
需要说明的是,对频率为10MHz的电磁波的屏蔽效果,可以使用KEC法(“KECElectronic Industry Development Center”的简称)进行测定。
就电磁波屏蔽性能的各向异性而言,将150mm长×150mm宽×2mm厚的试验片设置在任意方向上,将其位置设定为0°,并将样品每次旋转15°。对0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°方向上的电磁波的屏蔽效果进行测定,将电磁波屏蔽效果最大的方向设为x方向,并且将与该x方向垂直的方向设为y方向。
需要说明的是,当试验片的厚度大于2mm时,以使厚度为2mm的方式进行切片后进行使用。
本发明的树脂成形体优选为包含热塑性树脂、片状石墨、以及选自炭黑和金属纤维中的至少一者的树脂组合物的成形体。本发明的树脂成形体,例如可以通过压制加工、挤出加工、挤出层压加工或注塑成形等方法使上述树脂组合物进行成形而得到。
在本发明中,片状石墨的体积平均粒径优选为5μm以上,更优选为30μm以上,进一步优选为60μm以上,并且优选为500μm以下,更优选为350μm以下,进一步优选为200μm以下。当片状石墨的体积平均粒径为上述下限以上时,可以进一步提高电磁波屏蔽性和散热性。另一方面,当片状石墨的体积平均粒径为上述上限以下时,可以进一步提高树脂成形体的耐冲击性。此外,只要本发明的树脂组合物中包含的片状石墨的体积平均粒径在上述范围内,就可以组合使用两种以上的粒径不同的石墨粒子。
需要说明的是,在本发明中,体积平均粒径是指,根据JIS Z 8825:2013,使用激光衍射/散射式粒度分布测定装置,通过激光衍射法,并且根据体积基准分布而计算得到的值。
例如,将片状石墨投入肥皂水溶液(含有0.01%中性洗涤剂)中,并使其浓度为2重量%,使用超声波分散器输出300W的超声波对上述溶液进行1分钟的照射,得到悬浊液。接下来,对于悬浊液,使用激光衍射·散射式粒度分析测定装置(NIKKISO公司制造,商品名“MICROTRAC MT3300”)对片状石墨的体积粒径分布进行测定。可以计算出该体积粒径分布的累积50%的值,作为片状石墨的体积平均粒径。
在本发明中,炭黑的一次粒径优选为40nm以上,并且优选为50nm以下,更优选为45nm以下。当炭黑的一次粒径在上述范围内时,可以通过较低浓度的炭黑含量而得到较高的电磁波屏蔽效果。
需要说明的是,炭黑的一次粒径,例如可以使用通过透射型电子显微镜而得到的炭黑的图像数据来求得。作为透射型电子显微镜,例如可以使用JEOL公司制造的商品名“JEM-2200 FS”。
本发明的树脂成形体可以为散热底座、散热壳体、或散热片的形状。
图1是散热底座的示意图。当树脂成形体为散热底座时,图1中的箭头A所示的部分是主面。
图2是散热壳体的示意图。当树脂成形体为散热壳体时,图2中的箭头B所示的部分是主面。需要说明的是,如图1和图2所示,主面可以具有凹凸。
图3是散热片形状的示意图。当树脂成形体为散热片的形状时,图3中的箭头C所示的部分是主面。此外,在这种情况下,进一步经由较小的面连接到箭头C所示的主面并且具有基本相同的尺寸的多个面也是主面。因此,可以存在多个主面。
在下文中,将对于构成本发明的树脂成形体的材料的详细情况进行说明。
(热塑性树脂)
作为上述热塑性树脂,没有特别限定,可以使用公知的热塑性树脂。作为热塑性树脂的具体实例,可举出:聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚苯硫醚、或它们中的至少两种形成的共聚物等。热塑性树脂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
作为上述热塑性树脂,优选为弹性率较高的树脂。从便宜并且易于在加热下进行成形的观点出发,更优选为聚烯烃。
作为上述聚烯烃,没有特别限定,可以使用公知的聚烯烃。作为聚烯烃的具体实例,可举出:作为乙烯均聚物的聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等聚乙烯类树脂。此外,聚烯烃可以是作为丙烯均聚物的聚丙烯、丙烯-α-烯烃共聚物等聚丙烯类树脂、作为丁烯均聚物的聚丁烯、丁二烯及异戊二烯等共轭二烯的均聚物或共聚物等。这些聚烯烃可以单独使用,也可以组合使用两种以上。从进一步提高耐热性及弹性率的观点出发,上述聚烯烃优选为聚丙烯。
此外,聚烯烃(烯烃类树脂)优选含有乙烯组分。乙烯组分的含量优选为5质量%~40质量%。当乙烯组分的含量在上述范围内时,可以进一步提高树脂成形体的耐冲击性,同时进一步提高耐热性。
(片状石墨)
作为片状石墨,没有特别限定,只要是片状的石墨即可,例如可以使用石墨、薄片化石墨及石墨烯等。从进一步提高电磁波屏蔽性和热扩散性的观点出发,优选为石墨或薄片化石墨,更优选为薄片化石墨。它们可以单独使用,也可以组合使用两种以上。需要说明的是,在本发明中,片状石墨可以是鳞片状石墨。
薄片化石墨是指,对原本的石墨进行剥离处理而得到的、比原本的石墨更薄的石墨烯片叠层体。作为用于制备薄片化石墨的剥离处理,可以使用:使用了超临界流体等的机械剥离法或使用了酸的化学剥离法等中的任一种。薄片化石墨中石墨烯片叠层数可以比原本的石墨小,优选为1000以下,更优选为500以下,进一步优选为200以下。
片状石墨相对于热塑性树脂100重量份的含量为50重量份以上,优选为70重量份以上,更优选为100重量份以上,并且为200重量份以下,优选为180重量份以下,更优选为150重量份以下。当片状石墨的含量为上述下限以上时,可以进一步提高电磁波屏蔽性和散热性。此外,如果片状石墨的含量太大,则作为破裂起点的界面的面积变大,因此,当片状石墨的含量为上述上限以下时,可以进一步提高耐冲击性。
片状石墨的长径比优选为5以上,更优选为21以上,并且优选小于2000,更优选小于1000,进一步优选小于100。当片状石墨的长径比为上述下限以上时,可以进一步提高面方向上的散热性。此外,当片状石墨的长径比小于上述上限时,例如在注塑成形时石墨粒子自身更难以在热塑性树脂中弯曲。因此,可以进一步提高电磁波屏蔽性能。需要说明的是,在本说明书中,长径比是指,片状石墨的叠层面方向上的最大尺寸相对于片状石墨的厚度的比例。
需要说明的是,片状石墨的厚度,例如可以使用透射型电子显微镜(TEM)或扫描型电子显微镜(SEM)进行测定。从进一步易于观察的观点出发,期望将从树脂成形体中切出得到的试验片在600℃下进行加热来除去树脂,并用透射型电子显微镜(TEM)或扫描型电子显微镜(SEM)进行观察。需要说明的是,就试验片而言,只要可以除去树脂并对片状石墨的厚度进行测定,就可以沿着沿树脂成形体的主面的方向切出测试片,也可以沿着与树脂成形体的主面垂直的方向切出测试片。
(炭黑和金属纤维)
本发明的树脂成形体可包含炭黑和金属纤维中的至少一者。因此,上述树脂成形体可以仅包含炭黑,也可以仅包含金属纤维。此外,上述树脂成形体也可以含有炭黑和金属纤维这两者。
上述炭黑的DBP吸油量为100ml/100g以上,优选为180ml/100g以上,并且为600ml/100g以下,优选为450ml/100g以下,更优选为300ml/100g以下。当炭黑的DBP吸油量为上述下限以上时,可以进一步提高树脂成形体的电磁波屏蔽性。当炭黑的DBP吸油量为上述上限以下时,可以防止混炼时的聚集并且可以进一步提高稳定性。
作为炭黑,例如可以使用科琴黑等油炉黑、乙炔黑、槽法炭黑、热裂法炭黑等。其中,从进一步提高树脂成形体的电磁波屏蔽性的观点出发,优选油炉黑。此外,炭黑可以含有Fe、Ni等金属杂质。
上述金属纤维的直径为5μm以上,优选为7μm以上,并且为20μm以下,优选为15μm以下。
上述金属纤维的纤维长度为2mm以上,优选为4mm以上,并且为12mm以下,优选为10mm以下。
作为金属纤维,例如可举出:不锈钢纤维、在芳纶纤维上施加了金属被膜而得的金属纤维。其中,从进一步提高树脂成形体的电磁波屏蔽性的观点出发,优选不锈钢纤维。
炭黑和金属纤维中的至少一者相对于热塑性树脂100重量份的含量为1重量份以上,优选为3重量份以上,更优选为5重量份以上,并且为50重量份以下,优选为45重量份以下,更优选为40重量份以下。当炭黑和金属纤维中的至少一者的含量为上述下限以上时,可以进一步提高电磁波屏蔽性和散热性。此外,当炭黑和金属纤维中的至少一者的含量为上述下限以上时,可以进一步提高电磁波屏蔽性。此外,当炭黑和金属纤维中的至少一者的含量为上述上限以下时,可以进一步提高电磁波屏蔽效果和耐冲击性之间的平衡。
(纤维类填料)
本发明的树脂成形体还可包含与上述金属纤维不同的非导电性纤维类填料。作为上述纤维类填料,例如可举出:碳纤维或玻璃纤维。
纤维类填料的含量没有特别限定,相对于热塑性树脂100重量份的含量优选为1重量份以上且200重量份以下。当纤维类填料的含量在上述范围内时,可以在形成树脂成形体时赋予树脂组合物以更优异的流动性。
作为碳纤维,没有特别限定,可以使用PAN类或沥青类的碳纤维等。
(其他添加剂)
可以将各种添加剂作为任选组分添加到树脂成形体中。作为添加剂,例如可举出:酚类、磷类、胺类、硫类等抗氧化剂;苯并三唑类、羟苯基三嗪类等紫外线吸收剂;金属危害抑制剂等。此外,添加剂也可以是六溴代二苯醚、十溴代二苯醚等卤化阻燃剂;聚磷酸铵、磷酸三甲酯等阻燃剂;各种填充剂;抗静电剂;稳定剂;颜料等。它们可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
(镀敷加工)
可以对本发明的树脂成形体进行镀敷加工。通过镀敷加工,可以更有效地赋予ECU等壳体所需的电磁波屏蔽性和接地性。
作为镀敷的种类,没有特别限定,优选施加了铜镀敷。通过使用铜镀敷,可以进一步使得散热性和抗冲击性更优异。
本发明的树脂成形体,例如可以通过下述方法进行制造。
首先,准备包含热塑性树脂、片状石墨、以及炭黑或金属纤维等的树脂组合物。树脂组合物中可以进一步包含上述各种材料。在树脂组合物中,优选使片状石墨分散在热塑性树脂中。在这种情况下,可以进一步提高所得到的树脂成形体的电磁波屏蔽性。使片状石墨分散在热塑性树脂中的方法没有特别限定,通过将热塑性树脂进行加热熔融并与片状石墨进行混炼,可以更均匀地进行分散。
上述混炼方法没有特别限制,例如可举出:使用PLASTOMILL等双螺杆混炼机、捏合混炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双螺杆单螺杆挤出机、双螺杆锥形挤出机、FEEDERRUDER挤出机、柱塞式挤出机、班伯里搅拌机(Banbury mixer)、辊等混炼装置,在加热下进行混炼的方法。其中,优选使用挤出机进行熔融混炼的方法。
接下来,例如通过压制加工、挤出加工、挤出层压加工或注塑成形等方法,使准备的树脂组合物进行成形,从而能够得到树脂成形体。
如上所述,在本发明的树脂成形体中,可以根据目标用途而适当地调整物理性质。
在下文中,将通过举出本发明的具体实施例和比较例,来对本发明的效果进行说明。需要说明的是,本发明不限于下述实施例。
(实施例1)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP)、100重量份的作为片状石墨粒子的鳞片状石墨粒子、以及10重量份的作为炭黑的油炉黑,在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。需要说明的是,作为聚丙烯,使用了日本聚丙烯公司制造的商品名“BC10HRF”。作为鳞片状石墨粒子,使用了伊藤黑铅工业株式会社制造的商品名“CNP35”(平均粒径:35μm)。使用狮王公司制造的商品名“EC200L”(DBP吸油量:300ml/100g,一次粒径:41nm)作为油炉黑。
(实施例2)
除了将鳞片状石墨粒子的添加量设为70重量份之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例3)
除了将鳞片状石墨粒子的添加量设为150重量份之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例4)
除了将鳞片状石墨粒子的添加量设为180重量份之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例5)
除了将炭黑的添加量设为5重量份之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例6)
除了将炭黑的添加量设为20重量份之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例7)
除了将炭黑的添加量设为30重量份之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例8)
除了将炭黑的添加量设为45重量份之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例9)
除了使用DBP吸油量为495ml/100g,一次粒径为34nm的油炉黑(狮王公司制造,商品名“EC600JD”)作为炭黑之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例10)
除了使用DBP吸油量为365ml/100g,一次粒径为40nm的油炉黑(狮王公司制造,商品名“EC300J”)作为炭黑之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例11)
除了使用DBP吸油量为180ml/100g,一次粒径为30nm的油炉黑(ASAHI CARBON公司制造,商品名“F-200GS”)作为炭黑之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例12)
除了使用DBP吸油量为177ml/100g,一次粒径为48nm的乙炔黑(DENKA公司制造,商品名“Li-400”)作为炭黑之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例13)
除了使用平均粒径为7μm的鳞片状石墨粒子(伊藤黑铅工业株式会社制造,商品名“PC-H”)之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例14)
除了使用平均粒径为140μm的鳞片状石墨粒子(NIPPON GRAPHITE公司制造,商品名“F#2”)之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例15)
除了使用平均粒径为300μm的鳞片状石墨粒子(CHUETSU GRAPHITE公司制造,商品名“CPB-80”)之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例16)
除了使用平均粒径为30μm的薄片化石墨(NIPPON GRAPHITE公司制造,商品名“UP-35N”)代替鳞片状石墨粒子作为片状石墨粒子之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例17)
除了使用平均粒径为100μm的薄片化石墨(ITEC公司制造,商品名“iGrafen-α”)代替鳞片状石墨粒子作为片状石墨粒子之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例18)
除了使用平均粒径为300μm的薄片化石墨(CHUETSU GRAPHITE公司制造,商品名“BSP-300AK”)代替鳞片状石墨粒子作为片状石墨粒子之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例19)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP)、100重量份的作为石墨粒子的鳞片状石墨粒子、以及10重量份的作为金属纤维的不锈钢长纤维(不锈钢纤维),在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。需要说明的是,作为聚丙烯,使用了日本聚丙烯公司制造的商品名“BC10HRF”。作为鳞片状石墨粒子,使用了伊藤黑铅工业株式会社制造的商品名“CNP35”(平均粒径:35μm)。作为不锈钢长纤维(不锈钢纤维),使用了不锈钢长纤维母粒(DAICEL公司制造,商品名“PP-SF50”,浓度50%,直径:10μm,纤维长度:7mm)。
(实施例20)
除了将不锈钢纤维的添加量设为5重量份之外,以与实施例18相同的方式得到树脂成形体。
(实施例21)
除了将不锈钢纤维的添加量设为20重量份之外,以与实施例18相同的方式得到树脂成形体。
(实施例22)
除了将不锈钢纤维的添加量设为30重量份之外,以与实施例18相同的方式得到树脂成形体。
(实施例23)
除了使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)(ASAHI KASEI公司制造,商品名“STYLAC181”)作为热塑性树脂之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例24)
除了使用聚酰胺(PA)(TORAY公司制造,商品名“AMILAN CM1007”)作为热塑性树脂之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例25)
除了使用聚碳酸酯(PC)(MITSUBISHI ENGINEERING PLASTICS公司制造,商品名“NOVAREX 7020R”)作为热塑性树脂之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例26)
除了使用聚苯硫醚(PPS)(TORAY公司制造,商品名“TORELINA A900”)作为热塑性树脂之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例27)
除了使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)(MITSUBISHI ENGINEERING PLASTICS公司制造,商品名“NOVADURAN 5010R5”)作为热塑性树脂之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例28)
除了使用间同立构聚苯乙烯(SPS)(IDEMITSU KOSAN公司制造,商品名“XARECSP130”)作为热塑性树脂之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例29)
除了进一步添加20重量份的作为纤维类填料的玻璃纤维(玻璃长纤维母粒,日本聚丙烯公司制造,商品名“LR26Y”,玻璃纤维含量:58%)之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(实施例30)
除了进一步添加100重量份的作为纤维类填料的玻璃纤维(玻璃长纤维母粒,日本聚丙烯公司制造,商品名“LR26Y”,玻璃纤维含量:58%)之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(比较例1)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP,日本聚丙烯公司制造,商品名“BC10HRF”)、100重量份的鳞片状石墨粒子(伊藤黑铅工业株式会社制造,商品名“CNP35”,平均粒径:35μm),在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物,在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。
(比较例2)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP)、10重量份的作为炭黑的油炉黑,在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物,在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。需要说明的是,作为聚丙烯,使用了日本聚丙烯公司制造的商品名“BC10HRF”。作为油炉黑,使用了狮王公司制造的商品名“EC600JD”(DBP吸油量:495ml/100g,一次粒径:34nm)。
(比较例3)
除了使用100重量份的球状石墨(伊藤黑铅工业株式会社制造,商品名“SG-BL40”,平均粒径:40μm)代替实施例1的鳞片状石墨粒子之外,以与实施例1相同的方式得到树脂成形体。
(比较例4)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP,日本聚丙烯公司制造,商品名“BC10HRF”)、5重量份的作为金属纤维的不锈钢长纤维(不锈钢纤维),在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物,在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。需要说明的是,作为不锈钢长纤维(不锈钢纤维),使用了不锈钢长纤维母粒(DAICEL公司制造,商品名“PP-SF50”,浓度50%,直径:10μm,纤维长度:7mm)。
(比较例5)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP)、100重量份的作为纤维类填料的碳纤维,在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物,在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。需要说明的是,作为聚丙烯,使用了日本聚丙烯公司制造的商品名“BC10HRF”。作为碳纤维,使用了NIHON GLASS FIBER INDUSTRIAL公司制造的商品名“XN-100”的研磨纤维(纤维长度:50μm)。
(比较例6)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP)、10重量份的作为炭黑的油炉黑、5重量份的作为金属纤维的不锈钢长纤维(不锈钢纤维),在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物,在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。需要说明的是,作为聚丙烯,使用了日本聚丙烯公司制造的商品名“BC10HRF”。作为油炉黑,使用了狮王公司制造的商品名“EC600JD”(DBP吸油量:495ml/100g,一次粒径:34nm)。作为不锈钢长纤维(不锈钢纤维),使用了不锈钢长纤维母粒(DAICEL公司制造,商品名“PP-SF50”,浓度50%,直径:10μm,纤维长度:7mm)。
(比较例7)
使用LABO PLASTOMILL(TOYO SEIKI公司制造,产品编号“R100”),将100重量份的作为热塑性树脂的聚丙烯(PP)、10重量份的作为炭黑的油炉黑、100重量份的作为纤维类填料的碳纤维,在200℃下进行熔融混炼,从而得到树脂组合物。将得到的树脂组合物,在树脂组合物的温度为230℃、金属模具的温度为40℃的条件下进行注塑成形,从而得到300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体。需要说明的是,作为聚丙烯,使用日本聚丙烯公司制造的商品名“BC10HRF”。作为油炉黑,使用了狮王公司制造的商品名“EC600JD”(DBP吸油量:495ml/100g,一次粒径:34nm)。作为碳纤维,使用了NIHON GLASS FIBER INDUSTRIAL公司制造,商品名“XN-100”的研磨纤维(纤维长度:50μm)。
(评价方法)
对实施例和比较例中得到的树脂成形体进行下述评价。结果如下述表1~4所示。
<对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果的比aλy/aλx>
就对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果(单位;dB)而言,使用电磁波屏蔽效果测定用夹具MA8602B(ANRITSU公司制造),通过KEC法(KEC:“KEC Electronic IndustryDevelopment Center”的简称)进行测定。具体而言,对具有用于发送伪噪声信号的天线的探头与具有收信天线的探头之间的电场强度进行了测定。对未插入样品时的电场强度E0与插入样品时的两个探头之间的电场强度E进行测定,并且根据下述式(2)计算出电磁波屏蔽效果。
电磁波屏蔽效果=20×log10(E0/E)···式(2)
测定频率范围为0.1MHz~1GHz,作为测定仪器,使用了安捷伦公司制造的产品编号“SPECTRUM ANALYZER N9000A”。树脂成形体的样品尺寸为150mm×150mm×2.0mm。电磁波屏蔽效果的各向异性,通过下述方式进行测定。首先,将试验片设置在任意方向上,将其位置设定为0°,并将样品每次旋转15°。对0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°方向上的电磁波的屏蔽效果进行测定,将电磁波屏蔽效果最大的方向设为x方向,并且将与该x方向垂直的方向设为y方向。在x方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλx,在y方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλy。
<对3GHz频率的电磁波的屏蔽效果(dB)>
对频率为3GHz的电磁波的屏蔽效果(电磁波遮蔽性能,单位:dB),使用屏蔽特性测定用夹具双焦点平面腔(Dual-Focus Flat Cavity:DFFC)(SANKEN公司制造)进行测定。具体而言,从送信侧的焦点发射电磁波,对会聚到收信侧的焦点的电磁波的强度进行测定,并将得到的结果设为收信电压。对未插入样品时的收信电压V0和插入样品时的收信电压V进行测定,并根据下述式(3)计算出电磁屏蔽效果。
电磁波屏蔽效果=20×log10(V0/V)···式(3)
测定频率范围为1GHz~15GHz,作为测定仪器,使用了安捷伦公司制造的产品编号“COMPONENT ANALYZER N4375D”。树脂成形体的样品尺寸为300mm×20mm×2.0mm。
<对25GHz、50GHz、75GHz频率的电磁波的屏蔽效果(dB)和电磁波屏蔽效果的比bλy/bλx>
对25GHz、50GHz、75GHz频率的电磁波的屏蔽效果(单位:dB),使用电磁波透过衰减量测定夹具DPS10(KEYCOM公司制造)进行测定。具体而言,从送信侧的天线发射电磁波,对收信侧的天线检测出的电磁波的强度进行测定,并将得到的结果作为收信电压。对未插入样品时的收信电压V0和插入样品时的收信电压V进行测定,并根据上述式(3)计算出电磁屏蔽效果。
测定频率范围为18.5GHz~26.5GHz、40GHz~60GHz、60GHz~90GHz,作为测定仪器,使用了ANRITSU公司制造的产品编号“VECTOR NETWORK ANALYZER ME7838A”。树脂成形体的样品尺寸为150mm×150mm×2.0mm。电磁波屏蔽效果的各向异性,通过下述方式进行测定。首先,将试验片设置在任意方向上,将其位置设定为0°,并将样品每次旋转15°。对0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°方向上的电磁波的屏蔽效果进行测定,将电磁波屏蔽效果最大的方向设为x方向,并且将与该x方向垂直的方向设为y方向。在x方向对25GHz、50GHz、75GHz中的任一频率的电磁波的屏蔽效果设为bλx,在y方向对与x方向相同频率的电磁波的屏蔽效果设为bλy。
<面内方向的导热率(W/(m·K))>
面内方向的导热率(面内方向导热率),使用NETZSCH JAPAN公司制造的产品编号“XENON FLASH LASER ANALYZER LFA467HYPERFLASH”进行测定。具体而言,将通过实施例和比较例中记载的方法成形为300mm长×300mm宽×2mm厚的树脂成形体,冲压成10mm长×2mm宽×2mm厚,并将其作为测定样品。将测定样品沿能够测定面内方向导热率的方向插入支架中,对30℃下的热扩散率进行测定,并且根据下述式(4)计算出导热率。需要说明的是,就密度而言,使用ALFAMIRAGE公司制造的商品名“MDS-300”进行测定。此外,就比热而言,使用SEIKO INSTRUMENTS公司制造的商品名“DSC-6200”进行测定。
导热率(W/(m·K))=密度(g/cm3)×比热(J/(g·K))×热扩散率(mm2/s)···式(4)
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
Claims (13)
1.一种树脂成形体,其包含热塑性树脂、片状石墨、以及选自炭黑和金属纤维中的至少一者,其中,
所述片状石墨相对于所述热塑性树脂100重量份的含量为50重量份以上且200重量份以下,
所述炭黑的DBP吸油量为100ml/100g以上且600ml/100g以下,
所述金属纤维的直径为5μm以上且20μm以下,
所述金属纤维的纤维长度为2mm以上且12mm以下,
选自所述炭黑和所述金属纤维中的至少一者相对于所述热塑性树脂100重量份的含量为1重量份以上且50重量份以下。
2.根据权利要求1所述的树脂成形体,其具有主面,
在所述主面中,当将电磁波屏蔽效果最大的方向设为x方向,并且将与该x方向垂直的方向设为y方向时,
在所述y方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλy,在所述x方向对10MHz频率的电磁波的屏蔽效果设为aλx,aλy/aλx为0.90以上,
在所述x方向对25GHz、50GHz、75GHz中的任一频率的电磁波的屏蔽效果设为bλx,在所述y方向对与所述x方向相同频率的电磁波的屏蔽效果设为bλy,bλy/bλx为0.90以上。
3.根据权利要求1或2所述的树脂成形体,其中,
对3GHz、25GHz、50GHz、75GHz中的任一频率的电磁波的屏蔽效果为20dB以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的树脂成形体,其中,
所述片状石墨的体积平均粒径为5μm以上且500μm以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的树脂成形体,其中,
所述片状石墨是薄片化石墨。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的树脂成形体,其中,
所述炭黑是油炉黑。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的树脂成形体,其中,
所述炭黑的一次粒径为50nm以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的树脂成形体,其中,
所述金属纤维是不锈钢纤维。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的树脂成形体,其还包含与所述金属纤维不同的非导电性纤维类填料。
10.根据权利要求9所述的树脂成形体,其中,
所述纤维类填料相对于所述热塑性树脂100重量份的含量为1重量份以上且200重量份以下。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的树脂成形体,其中,
所述热塑性树脂包含烯烃类树脂。
12.根据权利要求2~11中任一项所述的树脂成形体,其中,
所述主面的面内方向的导热率为1W/(m·K)以上。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的树脂成形体,其为散热底座、散热壳体、或散热片的形状。
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