JP2007262246A - 電磁波シールド用樹脂組成物とその成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な電磁波シールド性能を、良好な成形性で導電性繊維の少ない使用量での均一分散によって安定して実現することのできる、新しい電磁波シールド用樹脂組成物と、これを用いて成形した電磁波シールド成形品を提供する。
【解決手段】（ａ）ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、並びにＡＢＳ樹脂のうち少くとも１種の熱可塑性樹脂が含浸され、そのペレット長が５ｍｍ以下である金属被覆アラミド繊維と、
（ｂ）ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、並びにＡＢＳ樹脂のうちの少くとも１種の熱可塑性樹脂とを含有している電磁波シールド用樹脂組成物を用いる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電磁波シールド用樹脂組成物とその成形品に関するものである。

携帯電話、ノート型パソコン、ＰＤＡなどの電子機器には、その内部から発生する電磁波が外部に漏洩して周囲の電子機器などに悪影響を与えないようにするために、その筺体として電磁波シールド性を有する筐体が用いられている。

そして、近年では、各種電子機器の高周波化に伴い、高周波領域における高い電磁波シールド性が求められている。

従来から、筐体に電磁波シールド性を付与するために、熱可塑性樹脂からなる成形体の表面に金属のメッキや蒸着を施して導電性を付与した筐体などが知られているが、方法では製造工程が煩雑となり、また複雑な形状の成形体の場合には処理が難しくなるという問題があった。

そこで、このような処理工程の煩雑さを解消するために、金属フレーク、金属繊維、炭素繊維あるいは金属被覆炭素繊維などの導電性材料を配合した樹脂組成物を成形して得られる電磁波シールド性を有する成形品とその製造方法が提案されている。

このような電磁波シールド性能を付与したプラスチック成形品を製造する場合、熱可塑性樹脂と導電性繊維とを含有したペレット状等の樹脂組成物が用いられる。導電性繊維は、長繊維を一方向に揃えた状態で熱可塑性樹脂が含浸されたものであり、電磁波シールド性能を有する射出成形品の材料として評価されている。このような導電性繊維としてステンレス繊維、炭素繊維、金属コート炭素繊維等の繊維が用いられているが、これらの中で最も一般的に使用されているのは、ステンレス繊維と炭素繊維、金属コート炭素繊維である（たとえば特許文献１−２参照）。

しかしながら、通常、ステンレス繊維ペレットは、ステンレス繊維を７５−９０重量％含有しているため、ペレットの比重が２．５〜４程度になり、このペレットと成形用の熱可塑性樹脂ペレットとの比重差が大きいため、各ペレットが均一に混合されないまま偏在した状態で射出成形されるため、成形ショットの最初と最後では電磁波シールド性能にばらつきを生じる原因となっていた。

このため、電磁波シールドの電界、及び磁界性能が規定以上とならず、成形品内部に組み込まれる電子部品を誤動作や、安定した電磁波シールド性能が発揮されず適正さを欠くおそれがあった。

また、炭素繊維の場合には、長繊維など繊維長を長くするなどの工夫がされているものの、電磁波シールド特性は低く、低いレベルの電磁波シールドに限定され、実用に適していないのが現状である。

一方、金属被覆炭素繊維は、優れた電磁波シールド特性を有するものの、成形加工場面で繊維が破損してしまい所要の電磁波シールド特性を有するものとするためには、成形品全体量での含有率として１５〜３０ｗｔ％も必要で、添加量が多くなり、機械的特性が低下する場合や成形性低下してしまう場合がある。

そこで、近年になって、金属被覆繊維を熱可塑性樹脂により含浸させてペレットとし、これをマスターバッチとすることが提案されており、具体的には、たとえばアラミド繊維の表面を銅等の金属で被覆し、これに樹脂含浸させて長さ６ｍｍのペレットとして使用し、これによって成形性を良好として電磁気シールド特性を高めようとしている（特許文献３）。

しかし、この場合においても、導電性繊維としての金属被覆繊維の破損が避けられず、その均一分散性には依然として難点があり、電磁性シールド特性の向上に実際的な制約があった。
特開平９−２３５３８２号公報 特開２００３−１６０７３号公報 特開２００５−２９００８６号公報

本発明は、以上のとおりの背景から、射出成形による電磁波シールド成形品の製造に係わる従来の問題点を解消し、良好な電磁波シールド性能を、良好な成形性で導電性繊維の少ない使用量での均一分散によって安定して実現することのできる、新しい電磁波シールド用樹脂組成物と、これを用いて成形した電磁波シールド成形品を提供することを課題としている。

本発明の電磁波シールド用樹脂組成物とその成形品は、上記の課題を解決するものとして、以下のことを特徴としている。

第１：（ａ）ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、並びにＡＢＳ樹脂のうち少くとも１種の熱可塑性樹脂が含浸され、そのペレット長が５ｍｍ以下である金属被覆アラミド繊維のペレットと、
（ｂ）ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、並びにＡＢＳ樹脂のうちの少くとも１種の熱可塑性樹脂とを含む電磁波シールド用樹脂組成物。

第２：金属被覆アラミド繊維の配合割合が組成物全体量の１〜１０質量％の範囲内である上記の電磁波シールド用樹脂組成物。

第３：金属被覆アラミド繊維における被覆金属が銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）のうちの少くともいずれかである上記いずれかの電磁波シールド用樹脂組成物。

第４：金属被覆アラミド繊維のペレットにおける割合が４０〜７０質量％の範囲内である上記いずれかの電磁波シールド用樹脂組成物。

第５：上記いずれかの樹脂組成物において、さらに銅（Ｃｕ）粉末、スズ−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）合金粉末、Ｎｉ粉末およびパーマロイのうちの少くともいずれかの金属粉末を含有している電磁波シールド用樹脂組成物。

第６：金属粉末の平均粒径は５〜７０μｍの範囲内であって、組成物全体量の２〜６０質量％の範囲内である上記の電磁波シールド用樹脂組成物。

第７：以上いずれかの樹脂組成物の射出成形品である電磁波シールド成形品。

第８：上記の電磁波シールド成形品が少くともその構成の一部とされている携帯電話用部品または車載用部品。

特有の熱可塑性樹脂を含浸した５ｍｍ以下という特定のペレット長を有する特有の導電性繊維としての金属被覆アラミド繊維の樹脂含浸ペレットと、特有の熱可塑性樹脂との組成物であることを特徴とする上記第１の発明によれば、射出成形において成形品の強度を損うことなく、良好な成形性をもって、しかも導電性繊維の少ない使用量でこれを均一に分散させて良好な電磁波シールド性能を安定して実現することを可能としている。

導電性繊維としての上記の金属繊維アラミド繊維の配合量や、被覆金属を、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉとし、ペレットにおける質量割合を特定範囲とする上記の第２、第３、そして第４の発明によれば、上記の効果はより確実に顕著なものとして実現される。

また、さらにＣｕ粉末、Ｓｎ−Ｃｕ金属粉末Ｎｉ粉末およびパーマロイを配合する第５および第６の発明によれば、電磁波シールド性能はさらに格段に向上することになる。

そして、第７および第８の発明のように、上記の効果をもって、電磁波シールド性能の良好な成形品が実現されることになる。

本発明は上記のとおりの特徴を有するものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

本発明の電磁波シールド用樹脂組成物において導電性繊維として配合される上記（ａ）金属被覆アラミド繊維の樹脂含浸ペレットは、金属被覆したアラミド繊維が特有の熱可塑性樹脂としてのＰＡ、ＰＥＴ、ＰＣおよびＡＢＣ樹脂のうちの少くとも１種によって含浸されたものであるが、ここでのアラミド繊維は、含浸工程の際の温度においても形状が保持されていること、また、成形品製造の際に、過剰な混練等の物理的な力により有機繊維が折損して電磁波シールド性能の低下を防ぐ観点から、成形工程の際の温度においても形状が保持されていることが必要であるが、それ以外の制限は特にない。

繊維表面が化学処理や電子線照射等の物理的処理をされたものでもよい。これらの１種、または２種以上の組み合わせも可能であり、目的とする成形品の要求特性に応じて適宜選択して使用すればよい。

電磁波シールド性を付与する点で、アラミド繊維は、繊維が破損しにくく、耐熱性の観点からも好ましいものである。本発明でのアラミド繊維で代表的なものは、分子骨格が全体として直線状のパラ型タイプと、分子骨格がジグザグ状のメタ型タイプが挙げられる。

アラミド繊維の被覆に用いられる金属としては、導電性が良好で酸化し難い金属が好ましい。具体例としては導電性の観点からは銅、鉄、ニッケル等が挙げられる。これらの１種、または２種以上の組み合わせが可能である。また、特に電磁波シールド性の点では、銅下地ニッケルが好ましい。

アラミド繊維への金属被覆の方法は特に限定されないが、無電界メッキによるのが一般的である。この他、真空蒸着、スパッタリング等の方法でも可能である。ニッケルの場合にはニッケル精錬時に発生するニッケルカーボニルガス中でのニッケルコート方法も例として挙げられる。

金属の被覆量は使用する繊維や金属の種類、必要な体積抵抗値によって適宜決められるが、繊維表面上に厚さ０．１〜１．μｍで被覆されることが好ましい。本発明で用いられる金属被覆アラミド繊維の繊維径や本数等は特に限定されないが、本発明のペレットにおいては、含浸工程やその後の取り扱いの観点から１本あたりの繊維径が６〜２０μｍ、１束あたりの本数が２５００〜１６０００の範囲が好ましい。

そして、そのペレット長は、５ｍｍ以下であることが好ましい。更に好ましいのは１〜４ｍｍの範囲である。なお、ここでペレット長とは、円柱、角柱、あるいはブロックや球状の各種のペレット形状において、最も寸法の長い部分の長さを示している。

５ｍｍを超える場合には成形性、そして導電性の点において充分な効果が得られない。

本発明の金属被覆アラミドのペレットにおける含有量はペレット成形性や充分な導電率効果の観点から４５〜７０質量％の範囲が好ましい。

本発明における樹脂含浸の金属被覆アラミド繊維はペレット長５ｍｍ以下のペレットとして（ｂ）熱可塑性樹脂と混練されて射出成形に使用されることになるが、この場合のペレットは、上記のとおり、金属被覆アラミド繊維に、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＡＢＳという特有の熱可塑性樹脂が含浸されることで形成されている。

これらの樹脂を金属被覆アラミド繊維に良好に含浸させるための条件としては、含浸時の温度条件下においてＪＩＳ Ｋ ６８６２に規定された方法にて測定された溶融粘度の値が、４０００ｍＰｓ・ｓ以下であることが好ましい。

熱可塑性樹脂の含浸方法には特に制限無く公知の方法を用いることができる。

本発明において金属被覆アラミド繊維は、特定の熱可塑性樹脂の含浸工程により、繊維の束をコンパクトにして取り扱い容易にし、成形品における繊維の分散を良好にする。繊維がばらばらの状態であると嵩高くなり、均一な電磁波シールド用樹脂組成物が得られず、また、樹脂未含浸の場合、繊維が樹脂に濡れていないため繊維中に空気が入っている状態にあり、この状態の繊維を用いて成形品を製造すると、気泡が成形品中に入り、機械物性や外観を不良にするが、本発明においてはこのような不都合は生じない。

本発明の成形品は、前記（ａ）ペレットと（ｂ）樹脂とを均一に攪拌混合したものを射出成形機に投入して、成形することによって得られる。

金属被覆アラミド繊維に含浸されるＰＡ、ＰＥＴ、ＰＣ、そしてＡＢＳ樹脂、また、成形時に使用される（ｂ）ＰＡ、ＰＢＴ、ＰＣ、そしてＡＢＳ樹脂は、耐熱性等の成形品の要求性性能に応じて、市販品、合成品のうちから適宜に選択して使用することができる。

成形品製造の際、電磁波シールド用樹脂組成物中の樹脂部分が溶融し、金属被覆アラミド繊維の束がばらばらになって、金属被覆アラミド繊維が成形用の熱可塑性樹脂中に均一分散される。そして成形された成形品中において、金属被覆アラミド繊維が互いに接して分散状態になることにより、繊維表面上の金属を介して電磁波シールド性能を有する状態になる。

以上のような電磁波シールド性能を得る為には、成形品における（ａ）金属被覆アラミド繊維の含有量は組成物全体量において１〜１０質量％の範囲内であることが好ましい。

また、本発明においては、以上のとおりの電磁波シールド用樹脂組成物に対して、さらに、Ｃｕ粉末、Ｓｎ−Ｃｕ合金粉末の少くともいずれかをさらに添加してもよい。こうすることで、電磁波シールド性能はさらに顕著に向上することになる。このような粉末については、各々、その平均粒径が５〜７０μｍの範囲内であり、また添加含有量は、組成物全体量の２〜６０質量％の範囲とすることが好適に考慮される。

平均粒径が５μｍ未満、含有量が２質量％未満の場合には電磁波シールド性能の向上への寄与は小さく、一方、平均粒径７０μｍ超、含有量６０質量％超の場合には、成形品の機械的強度や成形性を低下させやすくなる。

上記の本発明の樹脂組成物における成分（ａ）（ｂ）の混合、混練物をもっての射出成形については従来公知の方法と条件、そして成形品の性能や形状等を考慮に適宜に選択することができる。

本発明の成形品の例として携帯電話機能部品、車載用機能部品等が挙げられる。更に詳しくはＯＡ機器、ＡＶ機器、測定機器、輸送機器、通信機器等のハウジング用途やコネクト等が挙げられる。

なお、本発明の電磁波シールド用樹脂組成物及び成形品には、本発明の効果を阻害しない範囲内で耐熱安定剤、耐侯剤、滑剤、スリップ剤、難燃剤、核剤、顔料、染料等を配合することができる。

そして、成形過程で金属被覆アラミド繊維は損傷せず、繊維長を維持できることから、成形品中での金属被覆アラミド繊維分散性を向上させるために分散剤を添加してもよい。

また、予め、押出機で混練物にした上で成形しても優れた成形品が得られる。

以下、実施例を挙げて本発明について具体的に説明する。

もちろん、以下の例によって発明が限定されることはない。

＜１＞金属被覆アラミド繊維樹脂ペレット
１本あたりの繊維径が８〜１２μｍのアラミド繊維の表面に、無電解メッキによって、Ｃｕ、ＦｅまたはＮｉを、厚さ０．４〜０．７μｍとなるように被覆した。この金属被覆アラミド繊維４０００〜４３００本を１束とし、これに、溶融粘度の値（ＪＩＳ Ｋ ６８６２）が２８００〜３２００ｍＰａ・ｓとなる温度下に樹脂を含浸させてペレットとした。

このペレットの長さは、３〜１０ｍｍの範囲内とした。また、ペレットに占める金属被覆アラミド繊維の割合は、５０〜６０質量％の範囲とした。

なお、使用した樹脂は次のものである。

ＡＢＳ 日本エイアンドエル クララスチック（商品名）ＧＡ−５０１
ＰＣ 住友ダウ カリバー（商品名）３０１−２２
ＰＢＴ ウインテックポリマー ジェラネックス（商品名）２０００
ＰＡ 宇部興産 ＵＢＥナイロン（商品名）１０１３Ｂ
＜２＞射出成形
上記において種類の異なる含浸樹脂と異なるペレット長のものを用いて、金属被覆アラミド繊維の割合が全体の５質量％もしくは１質量％となるように熱可塑性樹脂と混合して射出成形した。

成形機には、日清樹脂製「ＥＳ６００」を使用し、シリンダー温度：２４０℃、金型温度：６０℃、スクリュウ回転数：８０ｒｐｍとした。
＜評価＞
射出成形における成形性と、成形品の電磁シールド性能を以下の方法により評価した。
（電磁波シールド性ＫＥＣ法 電界）
成形φ５０を１００枚成形し、１、１００、２５０、５００ショットで評価した。

電界８００ＭＨｚでの評価値「７０」以上を良好と判定した。
（電磁波シールド性ＫＥＣ法 磁界）
成形φ５０を１００枚成形し、１、１００、２５０、５００ショットで評価した。

電界８００ＭＨｚでの評価値「５０」以上を良好と判定した。
（成形性）
薄肉成形性（０．２ｍｍ＊１００＊５０ｍｍ）１００枚成形し充填性を評価した。

不良数が「５」以下を良好と判定した。

その結果を、表１（実施例１−１３）、表２（実施例１４−２３）、表３（比較例１−５）に示した。なお、表１における実施例１４−２３では、Ｓｎ−Ｃｕ合金粉末（福田金属箔製：平均粒径２５μｍ、融点２３０℃）と、Ｃｕ粉末（平均粒径３５μｍ）およびＮｉ粉末（平均粒径３０μｍ）をも配合した例を示している。

表１、表２および表３の結果から明らかなように、本発明の実施例においては成形性、電磁波シールド性能がともに優れていることが確認された。

Claims (8)

1. （ａ）ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、並びにＡＢＳ樹脂のうち少くとも１種の熱可塑性樹脂が含浸され、そのペレット長が５ｍｍ以下である金属被覆アラミド繊維のペレットと、
   （ｂ）ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、並びにＡＢＳ樹脂のうちの少くとも１種の熱可塑性樹脂とを含むことを特徴とする電磁波シールド用樹脂組成物。
2. 金属被覆アラミド繊維の配合割合が組成物全体量の１〜１０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の電磁波シールド用樹脂組成物。
3. 金属被覆アラミド繊維における被覆金属が銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）のうちの少くともいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の電磁波シールド用樹脂組成物。
4. 金属被覆アラミド繊維のペレットにおける割合が４０〜７０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電磁波シールド用樹脂組成物。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の樹脂組成物において、さらに銅（Ｃｕ）粉末、スズ−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）合金粉末、Ｎｉ粉末、およびパーマロイのうちの少くともいずれかの金属粉末を含有していることを特徴とする電磁波シールド用樹脂組成物。
6. 金属粉末の平均粒径は５〜７０μｍの範囲内であって、組成物全体量の２〜６０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項５記載の電磁波シールド用樹脂組成物。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の樹脂組成物の射出成形品であることを特徴とする電磁波シールド成形品。
8. 請求項７の電磁波シールド成形品が少くともその構成の一部とされていることを特徴とする携帯電話用部品または車載用部品。