JP2010144182A - 電磁波抑制用樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)芳香族ポリカーボネート樹脂と、(B)カーボンナノコイルと、(C)鱗片状黒鉛及び/又は(D)カーボンナノチューブを含むことを特徴とする電磁波抑制用樹脂組成物。この電磁波抑制用樹脂組成物を射出成形してなる電磁波抑制用樹脂成形品。カーボンナノコイルと鱗片状黒鉛及び/又はカーボンナノチューブとの併用で良好な電磁波抑制性が得られる。
【選択図】図1
Description
カーボンナノコイルは、カーボンナノ繊維が螺旋構造となったものであり、その特異的な形状により、電気的、機械的特性に優れ、これを配合することにより数GHz〜数十GHzの電磁波の抑制に対応可能な樹脂組成物を得ることができる。
本発明によれば、導電性付与材としてカーボンナノコイルを用いるため、その螺旋構造に由来して優れた電磁波抑制性、更には機械的特性を得ることができる。カーボンナノコイルは、前述の如く、樹脂組成物の溶融混練時に破断し易いが、本発明では、カーボンナノコイルと共に、第2の導電性付与材として、鱗片状黒鉛又はカーボンナノチューブを併用するため、カーボンナノコイルの破断による性能低下が、これらの鱗片状黒鉛又はカーボンナノチューブにより補足されると共に、カーボンナノコイルの分散性を適度に制御するため、併用による相乗効果で優れた電磁波抑制性能が得られる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物に用いられる(A)芳香族ポリカーボネート樹脂とは、芳香族ジヒドロキシ化合物をホスゲン或いは炭酸ジエステル等のカーボネート前駆体と反応させることにより製造される熱可塑性芳香族ポリカーボネート重合体又は共重合体である。この反応は公知の方法で行うことができ、例えば、ホスゲンを用いる場合は界面法により、炭酸ジエステルを用いる場合は溶融状で反応させるエステル交換法等が採用される。
本発明で用いる(B)カーボンナノコイルは、平均コイル長1〜100μm、平均コイル径1〜1000nm、平均コイルピッチ1〜1000nm、特に平均コイル長10〜40μm、平均コイル径1〜1000nm、平均コイルピッチ1〜1000nm、とりわけ平均コイル長20〜40μm、平均コイル径400〜800nm、平均コイルピッチ400〜800nmであることが好ましく、この範囲とすることにより、優れた電磁波吸収効果を得ることができる。
Vapor Deposition)法によって製造することもできる。
上記混合溶液の溶媒には、例えば、水、イソプロピルアルコール(IPA)、エタノールなどのアルコール類を用いることができる。
本発明で用いる(C)鱗片状黒鉛は、アスペクト比が20〜50で、平均粒子径が10〜200μmであるような偏平形状であるものが好ましく、また、この(C)鱗片状黒鉛は、固定炭素量が98質量%以上であることが好ましい。扁平形状の黒鉛を併用することにより、カーボンナノコイルの分散を制御し、効果的な電磁波吸収性能を発現できる。
カーボンナノチューブは、通常は、単繊維が絡み合った毛玉状、直線状等の形状を有する中空繊維であると云われており、その製造方法としては、化学的気相成長法、レーザーアブレーション、アーク放電等の種々の方法が提案されている。
チューブの形状も単層、多層が見られ、典型的な単管(パイプ)状、パイプが何層にも重なった多層管状、魚の中骨のように円錐台形状が積み重なったような形状等があるとされている。単管状の場合は直径が1〜5nm程度のものが多く、多層管状や中骨状の場合は10〜50nm程度の径を有するものや、場合によっては径が100nmを超えるものもある。
長さは長尺(径に対して長さが長い)なものであるが、アスペクト比(長さ/直径)は100〜10,000程度とされている。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物において、(C)鱗片状黒鉛の含有量は、(B)カーボンナノコイルの含有量や、(D)カーボンナノチューブの併用の有無、要求される電磁波抑制性、その他の特性によっても異なるが、(D)カーボンナノチューブと併用しない場合、組成物中の(C)鱗片状黒鉛の含有量は1〜30質量%、特に5〜20質量%であり、(B)カーボンナノコイルとの合計の含有量で2〜60質量%、特に10〜40質量%であることが好ましい。組成物中の(C)鱗片状黒鉛の含有量が少な過ぎると、十分な導電性、電磁波抑制性を得ることができず、多過ぎると組成物の混練性、成形性、得られる成形品の強度、表面性状などが損なわれ、好ましくない。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物は(E)無機微粒子を含んでいても良く、無機微粒子を含むことにより、組成物中で無機微粒子が分散して(B)カーボンナノコイルや(C)鱗片状黒鉛、(D)カーボンナノチューブの分散性と配向性を高め、これらの導電性材料による組成物の導電性及び電磁波抑制性をより一層高めることができる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物には、組成物に難燃性を付与する目的で(F)リン系難燃剤を含んでいても良い。(F)リン系難燃剤は、分子中にリンを含む化合物であれば特に制限されないが、難燃性及び更なる組成物の粘度低減効果の点から下記の一般式(1)で表されるリン酸エステル系化合物が好ましい。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物には、難燃性をさらに向上させるために、滴下防止剤として(G)ポリフルオロエチレンを配合しても良い。(G)ポリフルオロエチレンとしては、フィブリル形成能を有するもので、熱可塑性樹脂中に容易に分散し、且つ熱可塑性樹脂同士を結合して繊維状材料を作る傾向を示すものが好ましい。
このような被覆ポリフルオロエチレンを配合することにより、良好な難燃性を維持しつつ、成形品表面の白色異物の発生を抑制することができる。被覆ポリフルオロエチレン中のポリフルオロエチレンの含有比率が40質量%未満であると、難燃性が低下する場合があり、一方、95質量%を超えると、白点異物が多くなる場合がある。
本発明の樹脂組成物には、成形時の金型離型性を良好なものとするために離型剤を配合することができる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物には、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で、リン系安定剤、フェノール系安定剤、紫外線吸収剤、染顔料、帯電防止剤、防曇剤、滑剤・アンチブロッキング剤、流動性改良剤、相溶化剤、可塑剤、分散剤、防菌剤等の樹脂用添加剤、耐衝撃性改良剤、無機フィラーなどを配合することができる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物の製造方法は、特に制限されるものではなく、例えば、
(1)(A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)カーボンナノコイル(好ましくはカーボンナノコイルマスターバッチ)、(C)鱗片状黒鉛及び/又は(D)カーボンナノチューブ(好ましくはカーボンナノチューブマスターバッチ)、並びに必要により配合される(F)リン系難燃剤や(G)ポリフルオロエチレン、その他の成分を一括して溶融混練する方法
(2)液状の(F)リン系難燃剤を用いる場合には、予め(F)リン系難燃剤以外の成分を溶融混練した後に、別途50〜120℃で加温しておいた液状の(F)リン系難燃剤を添加して、溶融混練する方法
などが挙げられる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物は、各種製品(成形品)の製造(成形)用樹脂材料として使用される。その成形方法は、熱可塑性樹脂材料から成形品を成形する従来から知られている方法が適用できる。具体的には、一般的な射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシストなどの中空成形法、断熱金型を用いた成形法、急速加熱金型を用いた成形法、発泡成形(超臨界流体も含む法)、インサート成形法、インモールドコーティング(IMC)成形法、押出成形法、フィルム成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法などが挙げられるが、特に、成形中に(B)カーボンナノコイルを成形品の表層に沿って配向させることにより、高い電磁波抑制性を得ることができる点で、射出成形法が好ましい。
本発明の電磁波抑制用樹脂成形品は、本発明の電磁波抑制用樹脂組成物を射出成形してなるものであり、電気・電子・OA機器部品、機械部品、車輌用部品、携帯電話などの筐体や内部部品、とりわけ電子機器の筐体や内部部品として好適である。
ポリ−4,4−イソプロピリデンジフェニルカーボネート:三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、商品名:ユーピロン(登録商標)S−3000、粘度平均分子量:21,000
財団法人大阪科学技術センター製カーボンナノコイル(平均長さ約20μm、平均線径約150nm、平均コイル径約500nm、平均ピッチ約500nm)3質量部をジクロロメタン70質量部に分散させた液に、上記の芳香族ポリカーボネート樹脂(ユーピロン(登録商標)S−3000)を27質量部溶解させ、これをステンレスバット中にキャスティングした後、50℃で5分間加熱することによりジクロロメタンを除去して厚さ0.2mmの薄膜を得た。その薄膜を3mm角に切断してカーボンナノコイルマスターバッチを得た。このカーボンナノコイルマスターバッチのカーボンナノコイル含有量は10質量%である。
下記表1に示すものを用いた。
<平均粒子径・平均厚み>
平均粒子径:樹脂組成物のペレットを600℃で2時間保持して灰分を得、導電テープ上に該灰分を貼り付けて電子顕微鏡にて観察し、各々の黒鉛粉末の外接円を描き、その直径を粒子径として100個の測定値を得、この測定値の平均値を算出して平均粒子径とした。
平均厚み:樹脂組成物のペレットから、射出成形によりフィルムゲート100×100×3mm厚さの平板を得、その流動方向と肉厚方向を含む断面をゲートから50mmの位置について切り出し、その断面を電子顕微鏡にて観察し、黒鉛粉末の厚みを100個測定し、この測定値の平均値を算出して平均厚みとした。
上記平均粒子径及び平均厚みの値から、平均粒子径/平均厚みを算出して求めた。
JIS M8511に準拠して測定した。
カーボンナノチューブ(多層カーボンナノチューブ、平均繊維径15nm、アスペクト比100〜1000)9質量部をジクロメタン70質量部に分散させた液に、上記の芳香族ポリカーボネート樹脂(ユーピロン(登録商標)S−3000)を21質量部溶解させ、これをステンレスバット中にキャスティングした後、50℃で5分間加熱することによりジクロロメタンを除去して厚さ0.2mmの薄膜を得た。その薄膜を3mm角に切断してカーボンナノチューブマスターバッチを得た。このカーボンナノチューブマスターバッチのカーボンナノチューブ含有量は30質量%である。
シリカ微粒子:扶桑化学(株)製、商品名:AEROSIL200、平均一次粒子径約12nm、比表面積(BET法)200±25m2/g、見かけ比重約50g/L
芳香族ポリカーボネート樹脂、カーボンナノコイルマスターバッチ、鱗片状黒鉛又はカーボンナノチューブマスターバッチ、或いは無機微粒子を、表2に示す組成となるようにブレンドし、ポリ袋中でよく振り混ぜることにて均一に分散させた後、二軸押出機(HAAKE社製「ミニラボ」)にてシリンダ温度300℃にて溶融させ、スクリュウ回転数80rpmにて混練し、ペレタイザーにて3mmの長さに切断して樹脂組成物のペレットを得た。
得られた樹脂組成物のペレットを射出成形機(HAAKE社製「ミニジェット」、最大射出圧力1200Bar)を用いて、シリンダー温度300℃、金型温度80℃にて、金型キャビティ(縦50mm、横30mm、厚み1mm)に射出成形し、得られた射出成形品3枚に対して、近磁界用ノイズ抑制シート評価システム・イントラ・デカップリングレシオ測定システム(IEC規格No:IEC62333−2)により、2GHzの周波数における磁界波のRda値を測定し、その平均値を算出した。この値は、製品から発生する周波数やその強さにも依存するため一概に決められる値ではないが、0.6dB以上であることが好ましい。
実施例1〜4、比較例1及び参考例1においては、0〜4GHzまでの磁界波のRda値を連続的に測定した。
上記評価結果を表2及び図1に示す。
これに対して鱗片状黒鉛又はカーボンナノチューブを配合していない比較例1では、電磁波抑制性に劣るものとなる。カーボンナノコイルを用いず鱗片状黒鉛、カーボンナノチューブ又は無機微粒子のみを用いた比較例2〜4では、電磁波抑制性は得られない。カーボンナノコイルと無機微粒子を併用した参考例1は、実施例のものよりも劣るが、比較例2〜4よりも改善され、比較例1よりも更に改善される。
Claims (8)
- (A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)カーボンナノコイル、及び(C)鱗片状黒鉛を含むことを特徴とする電磁波抑制用樹脂組成物。
- (C)鱗片状黒鉛の含有量が1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の電磁波抑制用樹脂組成物。
- (A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)カーボンナノコイル、及び(D)カーボンナノチューブを含むことを特徴とする電磁波抑制用樹脂組成物。
- (D)カーボンナノチューブの含有量が1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項3に記載の電磁波抑制用樹脂組成物。
- (B)カーボンナノコイルの含有量が1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の電磁波抑制用樹脂組成物。
- 更に(E)無機微粒子を含有することを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の電磁波抑制用樹脂組成物。
- 請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の電磁波抑制用樹脂組成物を射出成形してなる電磁波抑制用樹脂成形品。
- 電子機器の筐体又は電子機器の内部部品である請求項7に記載の電磁波抑制用樹脂成形品。
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