JP2011116870A - 誘電体用樹脂組成物及び誘電体アンテナ部品 - Google Patents
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Abstract
【手段】少なくとも(A)樹脂材料を85〜20重量%と、(B)薄片状高誘電材料を15〜80重量%とを含む誘電体用樹脂組成物からなる成形品であって、成形品中の(B)薄片状高誘電材料の平均粒径と平均厚みの比(平均粒径/平均厚み)が5以上であることを特徴とする成形品。好ましい樹脂材料は、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂とのポリマーアロイであり、好ましい薄片状高誘電材料は、酸化チタン又はチタン酸金属塩である。
【選択図】なし
Description
さらに、球状ないしアスペクト比が3〜5と比較的アスペクト比が小さいセラミックス粉体と樹脂からなる樹脂組成物の場合には、セラミックス粉体の添加量を多くしなければ高い誘電率が得られず、結果的に比重が高くなりアンテナの軽量化に対応できないという問題がある。
本発明の誘電体用樹脂組成物に用いる(B)薄片状高誘電材料は、平均粒径と平均厚みの比(平均粒径/平均厚み)が50以上であるものが好ましい。平均粒径と平均厚みの比は、好ましくは60以上、より好ましくは100以上である。その上限は限定されるものではないが、通常は、1000以下、好ましくは700以下である。
また、(B)薄片状高誘電材料としては、通常は、平均粒径が1〜200μmで、平均厚みが0.01〜1μmのものを用いる。平均粒径が、10〜150μmで、平均厚みが0.03〜1μmのものを用いるのが好ましい。
K−6911規格に準じて1MHzにおいて行うものとする。
(b−1)薄片状基質としては、樹脂と溶融混練しても熱変形しないものが好ましく、通常は、無機材料、金属材料や炭素材料を用いる。好ましくは無機材料、例えば、天然マイカ、合成マイカ、ガラスフレーク、シリカフレーク、アルミナフレーク、タルク等を用いる。これらの中でも、扁平度や取り扱いのしやすさの点からマイカが好ましい。
被覆組成物に占める被覆層の厚みの比率は大きい方が好ましく、通常は両面の被覆層の厚みの合計が被覆組成物の平均厚みの30%以上、好ましくは40%以上、より好ましくは45%以上を占めるものを用いる。両面の被覆層の厚みの合計が30%より小さいと、樹脂組成物に所望の高い誘電率を付与することが困難な傾向にある。また、両面の被覆層の厚みの合計は最大で80%程度であり、これより被覆層が厚い被覆組成物は入手が困難な場合がある。通常、入手し得る被覆組成物の両面の被覆層の厚みの合計は最大でも70%程度である。なお、被覆層の平均厚みとは、樹脂組成物について、被覆組成物の厚み方向の端面が露出するようにその断面を研磨し、ランダムに選んだ500個の試料の被覆層の厚みを電子顕微鏡で測定した、その最も薄い部分の厚みの算術平均を意味する。また、両面の被覆層の厚みの合計とは、被覆組成物の厚み方向の端面において、(被覆組成物の平均厚み−薄片状基質の平均厚み)で算出される値である。
シロキサン化合物としては、ポリオルガノハイドロジェンシロキサン、ポリオルガノシロキサンが好ましく、中でも、ポリメチルハイドロジェンシロキサン、ポリジメチルシロキサンがより好ましく、ポリメチルハイドロジェンシロキサンが特に好ましい。処理量としては、薄片状高誘電材料の0.1〜10重量%が好ましく、0.5〜8重量%がより好ましく、1〜5重量%がさらに好ましい。
熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低分子量ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレン系樹脂とのアロイ、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリアミド樹脂とのアロイ、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリオレフィン系樹脂とのアロイ等のポリフェニレンエーテル樹脂を含有するアロイ、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリメタキシリレンジアパミド等のポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂等のエンジニアリングプラスチックスや、これらエンジニアリングプラスチックスを含むアロイが挙げられる。また、液晶高分子、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂といった高耐熱性のスーパーエンジニアリングプラスチックスやこれらを含むアロイを用いることもできる。
スチレン系単量体と他の共重合可能な単量体との共重合体としては、例えば、AS樹脂等が挙げられる。スチレン系グラフト共重合体としては、例えば、HIPS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂等が挙げられる。これらの共重合体のスチレン系単量体の含有量は40〜99重量%が好ましい。ポリスチレン系樹脂としては、GPPS、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ゴム成分含有スチレン樹脂等が好ましい。なかでも、誘電正接が低く、誘電率及び体積抵抗率のバランスに優れ、さらに、耐熱性にも優れている点でシンジオタクチックポリスチレン樹脂が好ましく、価格の点ではGPPSを用いるが好ましい。ポリスチレン系樹脂の平均分子量は重量平均分子量として50,000〜400,000が好ましい。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、芳香族ジヒドロキシ化合物又はこれと少量のポリヒドロキシ化合物を、ホスゲン又は炭酸ジエステルと反応させることによって得られる熱可塑性重合体である。芳香族ポリカーボネート樹脂は、分岐していてもよいし、共重合体であってもよい。芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のホスゲン法(界面重合法)や溶融法(エステル交換法)により製造できる。また、溶融法によって得られる芳香族ポリカーボネート樹脂を用いる場合、末端基のOH基量を調整して用いてもよい。
また、成形品中の(B)薄片状高誘電材料は、平均粒径が0.1〜50μmで、平均厚みが0.01〜3μmであることが好ましい。なかでも、平均粒径が1〜30μmで、平均厚みが0.03〜1μmであることがより好ましく、平均粒径が1〜25μmで、平均厚みが0.05〜0.8μmであることがより好ましい。なお、平均粒径とは、成形品を約2g採取し、空気中にて600℃に加熱し(B)薄片状高誘電材料以外の樹脂成分等を燃焼させて除去後、残った灰分中の薄片状高誘電材料を取得し、得られた薄片状高誘電材料からランダムに選んだ500個の試料の長径(試料外周の任意の2点を結んだ線分のうち、最も長い線分が得られる2点を結ぶ直線)を電子顕微鏡で測定した、その算術平均を意味する。また平均厚みとは、樹脂組成物について、薄片状高誘電材料の厚み方向の端面が露出するようにその断面を研磨し、ランダムに選んだ500個の試料の厚みを電子顕微鏡で測定した、その最も厚い部分の厚みの算術平均を意味する。
射出成形機としては、例えば、未溶融樹脂に急激な剪断をかけないようにスクリュー構成がより緩圧縮なタイプのスクリューを採用する方法や、インラインスクリュータイプ成形機においては、スクリュー先端の逆流防止リング等のクリアランスを大きくする方法等が採用できる。
成形条件の調整においては、特に、高剪断速度での可塑化や射出を回避する必要がある。本発明においては、可塑化、計量、射出時の条件として、例えば、シリンダー温度、背圧、スクリュー回転数、射出速度等を調整することが好ましい。また、成形材料に他成分、例えば、滑剤を添加し射出成形時の樹脂溶融粘度を下げる方法や、可塑剤を添加して樹脂流動性を改善する方法等も有効である。
該滑剤及び可塑剤としては、例えば、ステアリン酸金属塩やモンタン酸金属塩等の脂肪酸金属塩、脂肪族炭化水素化合物、高級アルコール、アミド化合物、エステル化合物等が挙げられ、これらを機械物性に大きな影響を与えない範囲で添加することが好ましい。該滑剤や可塑剤の配合量は、例えば、(A)樹脂材料100重量部に対し0.01〜5重量部が好ましく、0.01〜2重量部がより好ましい。該滑剤、可塑剤は、上記誘電体用樹脂組成物ペレットの製造時に添加してもよいし、上記樹脂組成物ペレットにドライブレンドして成形に供してもよい。
従って、本発明の誘電体用樹脂組成物からなる成形品は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等の移動体通信機器や無線LANに用いられる誘電体アンテナ部品、特に、表面実装型誘導体アンテナ部品に好適である。
上記のような誘導体アンテナに使用される成形品としては、例えば、長辺が3〜5cm、短辺が0.1〜1cmで、厚みが2mm以下の平板状(リブを有していてもよい)、箱型状のもの等が挙げられる。特に、射出成形法により成形品を製造する場合、射出成形時の剪断による比誘電率の異方性は、成形品の厚みが薄い場合に顕著である。従って、このような比誘電率の異方性が生じ易い成形品の厚みが薄い場合、具体的には厚み1mm以下である場合に、本発明の効果がより発揮される。さらに、本発明の樹脂組成物は、前記のような比誘電率に異方性が生じ難いため、比誘電率の異方性を考慮した部材(形状、ゲート位置等)の設計、成形条件の設定等の制限が少なく、広範囲の用途に適用可能である。
なお、以下の実施例において、原料としては下記のものを用いた。
(a−1)ポリフェニレンエーテル樹脂;
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製品、「商品名:PX100L」、クロロホルム中で測定した30℃の固有粘度0.47dl/g
ポリスチレン樹脂、日本ポリスチレン社製、「商品名:HF−77」、重量平均分子量 220,000
(B−1)ルチル型酸化チタン被覆天然マイカ;
日本光研工業(株)製、「商品名:パールグレーズMG−2100R」、粒子径 10〜60μm、平均粒径 35μm、平均厚み0.5μm、酸化チタン被覆層の平均厚み 0.145μm。平均粒径/平均厚み 70。被覆組成物中の両面の被覆層の厚みの合計割合 58%。被覆層ルチル型酸化チタンの比誘電率100。
日本光研工業(株)製、「商品名:パールグレーズMG−100RL」、粒子径 10〜125μm、平均粒径 68μm、平均厚み0.3μm、酸化チタン被覆層の平均厚み 0.0725μm。平均粒径/平均厚み 227。被覆組成物中の両面の被覆層の厚みの合計割合 48%。被覆層ルチル型酸化チタンの比誘電率100。
(B−3)ルチル型酸化チタン被覆合成マイカ;
日本光研工業(株)製、「商品名:パアルティミカGE−100」、粒子径 10〜125μm、平均粒径 68μm、平均厚み0.5μm、酸化チタン被覆層の平均厚み 0.145μm。平均粒径/平均厚み 136。被覆組成物中の両面の被覆層の厚みの合計割合 58%。被覆層ルチル型酸化チタンの比誘電率100。
石原産業(株)製、「商品名:FTL−300」、平均直径0.4μm、平均繊維長5μm、平均アスペクト比(平均繊維長/平均直径)12.5、比誘電率100
(B−5)ルチル型粒子状酸化チタン;
石原産業(株)製、「商品名:PC−3」、平均粒径180nmの粒状酸化チタン、比誘電率100
(B−6)アナターゼ型酸化チタン;
粒子径 5〜30μm、平均粒径 20μm、厚み0.05〜0.1μm、平均厚み0.075μm、平均粒径/平均厚み 267、比誘電率50
(C−1)2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール;
住友化学工業(株)社製、「商品名:スミライザーBHT」
(C−2)テトラキス(2,4―ジ−tert−ブチルフェニル)[1、1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスフォナイト;
チバスペシャルティケミカル社製、「商品名:IRGAFAS P−EPQ」
(D)離型剤
(D−1)低分子量ポリエチレン;
三洋化成工業(株)社製、「商品名:サンワックス151−P」、平均分子量約2,000
表1に示す重量割合で各原料を配合し、タンブラーミキサーにて均一に混合したのち、二軸押出機(池貝社製「PCM30」、スクリュー径30mm、L/D=42)の上流部分に投入し、シリンダー温度270℃、スクリュー回転数150rpmにて溶融混練して樹脂組成物をペレット化した。
得られた樹脂組成物ペレットを80℃×4時間乾燥させた後、下記(1)〜(5)の評価を行った。評価結果を表1に示す。
射出成形機(住友重機械工業製「SH100」、型締め力100t)を用い、シリンダー温度290℃〜310℃、金型温度100℃の条件にて、縦100×横100×厚み2mmのキャビテイを有する金型に一辺からフィルムゲートにて溶融樹脂を射出して、縦100×横100×厚み2mmの成形品を製造した。この成形品の流動方向又はその直角方向が長手方向となるように、成形品を幅0.5mmに機械切削し、縦100×横0.5×厚み2mmの棒状成形品に加工した。この棒状成形品を用い、アジレントテクノロジー(株)製「ネットワークアナライザN5230A」に、関東電子応用開発(株)製「2.45GHz帯用円筒型空洞共振器CP481」を組み合わせた誘電率測定装置を用いて、樹脂流動方向とその直角方向の比誘電率実部及び誘電正接をそれぞれ測定した。
上記の方法で得られた、縦100×横100×厚み2mmの成形品について、デジタル超高抵抗/微少電流計(ADVANTEST社製「R8340」)及びレジスティビティ・チエンバー(ADVANTEST製「R12704」)を用いて、体積抵抗率を測定した。
上記の方法で得られた縦100×横100×厚み2mmの成形品から約2gを切り出して、ISO1183のA法(水中置換法)により密度を測定した。
(4)平均粒径
上記の方法で得られた縦100×横100×厚み2mmの成形品から約2gを切り出し、600℃の電気炉(東洋製作所社製「電気マッフル炉KM−280」)内で(B)薄片状高誘電材料以外の成分を燃焼させて除去後、残った灰分中の薄片状高誘電材料を取得し、得られた薄片状高誘電材料からランダムに選んだ500個の試料の長径(試料外周の任意の2点を結んだ線分のうち、最も長い線分が得られる2点を結ぶ直線)を電子顕微鏡で測定し、その算術平均から平均粒径を求めた。
上記の方法で得られた縦100×横100×厚み2mmの成形品について、薄片状高誘電材料の厚み方向の端面が露出するようにその断面を研磨し、ランダムに選んだ500個の試料の厚みを電子顕微鏡で測定し、その最も厚い部分の厚みの算術平均から平均厚みを求めた。
Claims (15)
- 少なくとも(A)樹脂材料を85〜20重量%と、(B)薄片状高誘電材料を15〜80重量%とを含む誘電体用樹脂組成物からなる成形品であって、成形品中の(B)薄片状高誘電材料の平均粒径と平均厚みの比(平均粒径/平均厚み)が5以上であることを特徴とする成形品。
- 成形品中の(B)薄片状高誘電材料が、平均粒径が0.1〜50μm、平均厚みが0.01〜3μmであることを特徴とする、請求項1に記載の成形品。
- 成形品中の(B)薄片状高誘電材料が、平均粒径が1〜30μm、平均厚みが0.03〜1μmであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の成形品。
- 成形品中の(B)薄片状高誘電材料が、(b−1)薄片状基質の表面上に(b−2)高誘電材料からなる被覆層を有する被覆組成物であることを特徴する、請求項1ないし3のいずれかに記載の成形品。
- 被覆組成物が、被覆層の厚みが両面の合計で被覆組成物の平均厚みの30〜80%を占めることを特徴とする、請求項4に記載の成形品。
- 被覆組成物が、平均厚み0.03μm以上の被覆層を有するものであることを特徴とする、請求項4又は5に記載の成形品。
- 被覆組成物が、平均厚み0.1μm以上の被覆層を有するものであることを特徴とする、請求項4ないし6のいずれかに記載の成形品。
- (B)薄片状高誘電材料及び/又は(b−2)高誘電材料の比誘電率が30以上であることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の成形品。
- (B)薄片状高誘電材料及び/又は(b−2)高誘電材料の材質が、酸化チタン又はチタン酸金属塩であることを特徴とする、請求項1ないし8のいずれかに記載の成形品。
- (b−1)薄片状基質が、マイカ、ガラスフレーク、シリカフレーク、アルミナフレーク及びタルクより成る群から選ばれたものであることを特徴とする、請求項4ないし9のいずれかに記載の成形品。
- (A)樹脂材料が、(a−1)ポリフェニレンエーテル樹脂と(a−2)ポリスチレン系樹脂とからなり、樹脂材料中に占めるポリフェニレンエーテル樹脂の比率が25〜75重量%であることを特徴とする、請求項1ないし10のいずれかに記載の成形品。
- (a−2)ポリスチレン系樹脂が、ポリスチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂及びゴム成分含有スチレン樹脂よりなる群から選ばれたものであることを特徴とする、請求項11に記載の成形品。
- 大きさが、縦100mm、横100mm、厚み2mmであり、かつ、樹脂流動方向とその直角方向との比誘電率実部比(流動方向の比誘電率実部/流動方向に直角方向の比誘電率実部)が0.9〜1.1であることを特徴とする、請求項1ないし12のいずれかに記載の成形品。
- 誘電体アンテナ部品である、請求項1ないし13のいずれかに記載の成形品。
- 少なくとも(A)樹脂材料85〜20重量%と、平均粒径と平均厚みの比(平均粒径/平均厚み)が50以上である(B)薄片状高誘電材料15〜80重量%とを溶融混練してなる誘電体用樹脂組成物を用い、該樹脂組成物を射出成形することを特徴とする、請求項1ないし14のいずれかに記載の成形品。
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