JP2014088020A - 物品および積層体 - Google Patents

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Abstract

【課題】電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性あるいは難燃性の少なくとも一つの特性にも優れた物品を提供する。
【解決手段】繊維フィラーおよび樹脂を含む材料組成物により構成され、抄造法により得られたものである本体部10と、前記本体部10を被覆する機能層20と、を備える物品。
【選択図】図1

Description

本発明は、物品および積層体に関する。
近年、ノートパソコンや携帯電話等のエレクトロニクス分野や、自動車産業分野において、種々の特性を有した筐体が求められている。これらの分野では、製品の省エネルギー化や小型化、あるいは電磁波を遮蔽するため、電磁波遮蔽性能や熱伝導性に優れた筐体に関する技術が種々提案されている(例えば、特許文献1および2)。
しかしながら、製品を使用する環境等を考えると、筐体が有する特性としては、電磁波遮蔽性能や熱伝導性だけは不十分であり、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性および難燃性等の各種性能についても要求されている。
例えば、特許文献3には、電波遮断性を維持したまま無線通信性能を劣化させず、特に意匠性に優れた電子機器筐体を提供する技術が開示されている。
特開2006−278574号公報 特開2004−10668号公報 特開2011−93213号公報
しかしながら、引用文献3に記載の技術は、電磁波遮断性と意匠性のバランスという観点において未だ不十分であった。さらに、引用文献3に記載の技術は、限られた製品にのみ有効であるものの、各種分野の製品には応用できないという問題もあった。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性あるいは難燃性の少なくとも一つの特性にも優れた物品を提供するものである。
本発明によれば、繊維フィラーおよび樹脂を含む材料組成物により構成され、抄造法により得られたものである本体部と、
前記本体部を被覆する機能層と、
を備える物品が提供される。
また、本発明によれば、
第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層と
を備え、
前記第1の層と前記第2の層が積層された積層体が提供される。
本発明によれば、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性あるいは難燃性の少なくとも一つの特性にも優れた物品を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る物品を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る物品を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る物品を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る本体部の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る物品の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る機能層を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る機能層を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る積層体の積層方向に沿った断面図である。 積層体の製造工程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る積層体の積層方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態にかかる積層体を示す図であり、図11(a)は、積層体の上面図であり、図11(b)は、積層体の積層方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態にかかる積層体の製造工程を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る物品の概要について、図1〜3を参照して説明する。
本実施形態に係る物品(1A、2A、3A)は、(A)繊維フィラー40(繊維片)および(B)樹脂50を含む材料組成物により構成され、抄造法により得られたものである本体部10と、本体部10を被覆する機能層20と、を備える。このような構成を備えることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性あるいは難燃性の少なくとも一つの特性にも優れた物品を得ることができる。
本実施形態において、本体部10は、抄造法により得られたものである。抄造法とは、製紙化技術の一つである紙抄きの技術のことを示している。本体部10は、(A)繊維フィラー40と(B)樹脂50を含む材料組成物を、抄造法により処理することにより得られる。抄造法を採用することにより、高強度な本体部10を得ることができる。この理由は必ずしも明らかではないが、上記でも述べたように、(A)繊維フィラー40同士の絡み合いを作ることができるためであると考えられる。また、抄造法では、材料組成物を得る際に、(A)繊維フィラー40と(B)樹脂50以外の各種材料を組み合わせてもよく、かかる材料の組み合わせに制約が少ない。このため、物品に求められる特性に応じて(A)繊維フィラー40と(B)樹脂50以外の添加剤を適宜使用することができる。
また、抄造法により本体部10を製造することにより、(A)繊維フィラー40と(B)樹脂50とを非対象に配置させることができる。このため、従来の方法とは異なり、(A)繊維フィラー40と(B)樹脂50の配合量を適宜変更することで、目的の物品に求められる各種特性に応じることができる。
また、本体部10は、得られる物品に求められる特性に応じて、さまざまな構成とすることができる。このような構成としては、特に限定されないが、例えば、異なる組成の材料組成物を用いて抄造法により得られた複数の本体部10を積層した構成、本体部10の一部を除去した後に、除去した箇所に異なる組成の材料組成物を用いて抄造法により得られた部分を埋め込んだ構成が挙げられる。こうすることで、用途に応じて好ましい形状に調整された物品を得ることができる。
本実施形態において、機能層20は、種々の形態をとることができる。このため、物品に求められる各種特性に応じて、機能層20の構成も適宜変更することが可能である。本実施形態に係る物品は、本体部10と、機能層20とを備えるものである。上記で述べたように、本体部10および機能層20は、それぞれ、物品に求められる各種特性に応じて適宜態様を変化させることができる。すなわち、本体部10および機能層20の形態をそれぞれ選択して組み合わせて用いることにより、本実施形態に係る物品は、これらの相乗効果により、より一層各種特性に優れたものとすることが可能である。
以下、本実施形態に係る物品について詳細に説明する。
図1〜3は、本実施形態に係る物品を説明するための断面図である。
本実施形態に係る物品(1A〜3A)は、上記でも述べたように、本体部10と機能層20を備える。また、かかる物品において、機能層20は、図1のように本体部10の片面を被覆していても、図2に示すように両面を被覆していてもよい。また、図3に示すように、本体部10と機能層20との間に接着層30を有したものであってもよい。また、本体部10と機能層20の配置は、図1〜3に示したものと逆であってもよい。
本実施形態に係る物品において、本体部10、および本体部10と機能層20の接合方法はいずれの実施形態においても共通の構成である。一方、機能層20は、後述するように、種々の好ましい形態を有している。
また、機能層20として、繊維フィラー(繊維片)と樹脂とを含む材料組成物により構成され、抄造法により得られる層を用いてもよい。この抄造法により得られる層は、上記本体部10と同様の方法で製造することが可能である。なお、抄造法により得られる層の組成は、上記本体部の組成と同じであっても異なっていてもよい。
まず、本体部10(以下、「抄造シート10」という)について詳細に説明する。
(抄造シート10)
抄造シート10は、複合材料組成物で構成される。この複合材料組成物は、構成材料として、(A)繊維フィラー40、および(B)樹脂50を含む。
(A)繊維フィラー40は、抄造シート10に求められる特性によりその種類は異なるが、たとえば、
金属繊維、
木材繊維、木綿、麻、羊毛などの天然繊維、
レーヨン繊維などの再生繊維、
セルロース繊維などの半合成繊維、
ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維、
炭素繊維、
ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維などが挙げられる。
これらの繊維は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
電磁波遮蔽性能を有する抄造シート10または熱伝導性能を有する抄造シート10を製造する場合には、(A)繊維フィラー40は、金属繊維を主成分とすることが好ましい。
また、熱伝導性能または電磁波遮蔽性能を有する抄造シート10を製造する場合には、(A)繊維フィラー40は、金属繊維、炭素繊維の少なくともいずれか一方を主成分とすることが好ましい。
さらに、曲げ強度の高い抄造シート10を製造する場合には、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維のいずれかを含有することが好ましい。
また、曲げ強度の高い抄造シート10を製造する場合には、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維のいずれかの無機繊維を含有することが好ましい。
金属繊維としては、単独の金属元素で構成される金属繊維であっても、複数の金属で構成される合金繊維であってもよいが、金属繊維を構成する金属元素は、例えば、アルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデン及びタングステンからなる群から選択される1種以上の金属であることが好ましい。
本実施形態における金属繊維としては、例えば、日本精線(株)やベカルトジャパン(株)製のステンレス繊維、虹技(株)製の銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維、鋼繊維、チタン繊維、りん青銅繊維などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。これらの金属繊維は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。また、これらのうち、熱伝導性という観点では銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維のいずれか1種以上が好ましく、電磁波シールド性という観点ではステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維のいずれか1種以上が好ましい。
また、金属繊維は、そのまま使用してもよいが、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理したり、樹脂50との密着性や取り扱い性を向上させるために収束剤処理をしたものを使用してもよい。
なお、金属繊維以外の繊維として、例えば、東レ・デュポン(株)製のアラミド繊維であるケブラー(登録商標)や、帝人テクノプロダクツ社(株)製のアラミド繊維であるテクノーラ(登録商標)、(株)クラレ製のポリビニルアルコール繊維であるビニロン、東洋紡績(株)製のポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維であるザイロン(登録商標)、日東紡績(株)製のガラス繊維、電気化学工業(株)製のアルミナ繊維であるデンカアルセンなどが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。
繊維フィラー40の形状としては、特に制限無く使用可能であり、必要特性に応じた形状のものを用いることができるが、金属繊維以外の繊維を使用して曲げ強度や、耐衝撃性などの強度特性を向上させる場合には、チョップドストランドで使用することが望ましい。また、歩留まりの向上効果を得るためには、繊維をビーターや、ホモジナイザーなどの機械的なせん断力により叩解したものや、フィブリル化したものが好ましい。このような繊維は、繊維表面積が大きく、物理的に樹脂50の捕捉能力が高く、また、化学的に高分子凝集剤(後述)と作用しやすくなるため好ましい。
また、本実施形態に係る(A)繊維フィラー40の含有量は、1質量%以上90質量%以下であることが好ましく、特に求められる要求に応じて使い分けることが好ましい。例えば、樹脂50の加工性や軽量性が要求された場合は、複合材料組成物全体の含有量の1質量%以上30質量%未満にすることが好ましく、繊維フィラー40と樹脂50の性質をバランスよく発現することが要求された場合は、複合材料組成物全体の含有量の30質量%以上60質量%未満にすることが好ましく、熱伝導性や剛性など繊維フィラー40の性質が要求された場合には、複合材料組成物全体の含有量の30質量%以上90質量%以下にすることが望ましい。(A)繊維フィラー40の含有量を、複合材料組成物全体の含有量の1質量%以上とすることで、繊維フィラー40の性能を発現させることができる。一方で、(A)繊維フィラー40の含有量を、複合材料組成物全体の含有量の90質量%以下とすることで、軽量性、加工性の悪化を防止できる。
また、本実施形態に係る(A)繊維フィラー40の繊維長さは、特に限定されないが、要求される特性に応じて使い分けることが望ましく、例えば、500μm以上10mm以下であることが好ましい。繊維長さを500μm以上とすることで、(A)繊維フィラー40による特性、たとえば、熱伝導性、電磁波シールド性、剛性などの特性を発現させることができる。
一方で、繊維長さを500μm以上10mm以下とすることで、成形加工性を確保することができる。なお、成形加工性とは、成形品の表面平滑性および脱型性のことをいう。
なかでも、繊維フィラー40による特性を発揮させるとともに、成形加工性を確保する観点から、繊維フィラー40の繊維長さは、1mm以上、さらには3mm以上、8mm以下であることが好ましい。
また、(A)繊維フィラー40の径は、1μm以上100μm以下であることが好ましく、特に5μm以上80μm以下であることが好ましい。1μm以上とすることで、複合材料組成物の剛性を確保することができ、100μm以下とすることで、成形加工性を確保することができる。
繊維の長さおよび径は、例えば、得られた抄造シート8を電子顕微鏡で観察することにより、確認することができる。
さらに、平均繊維長さ、平均径は、以下のようにして確認することができる。
抄造シート10の表面に露出している繊維フィラー40を合計で100本選び、その平均値を算出することで、平均繊維長さを求めることができる。
また、抄造シート10中の繊維フィラー40を抜き取ったものを100本観察し、その平均値を算出することで、平均繊維長さ、平均繊維径を求めることができる。なお、抄造シート10の樹脂50を溶解あるいは溶融して繊維フィラー40を抜き取ってもよい。
本発明において、成形時に、樹脂50とともに繊維フィラー40を好適に流動させることができ、その結果、得られる成形体中の繊維フィラー40を均一分散させることが望まれる。このような流動性向上の観点から、本発明において、上記繊維フィラー40に加え、500μm未満の平均繊維長さの他の繊維フィラーを使用することができる。
このような流動性向上の観点から使用できる他の繊維フィラーとしては、ミルドファイバー、カットファイバー等が挙げられる。ミルドファイバーを使用することにより、得られる抄造シートの耐熱性および寸法安定性を向上させることができる。
本実施形態に係る(B)樹脂50は、熱可塑性樹脂であっても、熱硬化性樹脂であってもよく、バインダーとして作用して、樹脂を結着し得るものであれば特に限定されるものではないが、例えば、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂や、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂や、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、必要特性に応じて、適宜選択して使用することが可能であり、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらのうち、機械強度や耐薬品性が良好であるという観点では、熱硬化性樹脂が好ましく、成形性が良好であることや、樹脂の透明性などのデザイン性が必要であるという観点では、熱可塑性樹脂が好ましい。
複合材料組成物における(B)樹脂50の含有量は、複合材料組成物全体の5質量%以上、90質量%以下であることが好ましい。
ただし、繊維フィラー40の含有量に合わせて、(B)樹脂50の含有量を調整することが好ましい。繊維フィラー40の含有量が20質量%以上80質量%以下の場合には、複合材料組成物全体の10質量%以上、70質量%以下であることが好ましい。繊維フィラー40の含有量が30質量%以上、60質量%未満である場合には、(B)樹脂50の含有量は、60質量%以下、30質量%以上であることが好ましい。
繊維フィラー40の含有量が60質量%以上、90質量%以下である場合には、(B)樹脂50の含有量は、5質量%以上、30質量%以下であることが好ましい。
複合材料組成物は、(C)イオン交換能を有する粉末状物質を含むことが好ましい。
本実施形態に係る(C)イオン交換能を有する粉末状物質としては、粘土鉱物、鱗片状シリカ微粒子、ハイドロタルサイト類、フッ素テニオライト及び膨潤性合成雲母から選ばれる少なくとも1種の層間化合物であることが好ましい。
粘土鉱物としては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、スメクタイト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム及び燐酸チタニウムなどが挙げられる。ハイドロタルサイト類としては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などが挙げられる。フッ素テニオライトとしては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、リチウム型フッ素テニオライト、ナトリウム型フッ素テニオライトなどが挙げられる。膨潤性合成雲母としては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ナトリウム型四珪素フッ素雲母、リチウム型四珪素フッ素雲母などが挙げられる。これらの層間化合物は、天然物でも合成されたものであってもよく、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらのうちでは、粘土鉱物がより好ましく、スメクタイトが、天然物から合成物まで存在し、選択の幅が広いという点においてさらに好ましい。
スメクタイトとしては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト及びスチーブンサイトなどが挙げられ、これらのうち、いずれか1種以上を使用できる。モンモリロナイトは、アルミニウムの含水ケイ酸塩であるが、モンモリロナイトを主成分とし、他に石英や雲母、長石、ゼオライトなどの鉱物を含んでいるベントナイトであってもよい。着色や不純物を気にする用途に用いる場合などには、不純物が少ない合成スメクタイトが好ましい。
また、(C)イオン交換能を有する粉末状物質として、例えば、クニミネ工業(株)製のクニピア(ベントナイト)、スメクトンSA(合成サポナイト)、AGCエスアイテック(株)製のサンラブリー(鱗片状シリカ微粒子)、コープケミカル(株)製のソマシフ(膨潤性合成雲母)、ルーセンタイト(合成スメクタイト)、堺化学工業(株)製のハイドロタルサイトSTABIACE HT−1(ハイドロタルサイト)などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。
本実施形態に係る(C)イオン交換能を有する粉末状物質の含有量は、複合材料組成物全体の0.1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは、2質量%以上20質量%以下である。上記範囲内であれば、(A)繊維フィラー40と(B)樹脂50のように性質の異なる構成材料の定着性を向上させる効果を得ることができる。尚、構成材料中の(A)繊維フィラー40と(B)樹脂50との比率や、高分子凝集剤の種類や量などに合せて、(C)イオン交換能を有する粉末状物質の含有量を調整することが好ましい。
複合材料組成物は、(D)高分子凝集剤を含むことが好ましい。
高分子凝集剤は、詳しくは後述するが、(A)繊維フィラー40および(B)樹脂50をフロック状に凝集させるためのものである。高分子凝集剤は、特にイオン性などにより限定されるものではなく、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などを用いることができる。このようなものとして、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。これらの高分子凝集剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。また、高分子凝集剤として、ポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く使用可能である。
また、高分子凝集剤としては、例えば、和光純薬工業(株)製や関東化学工業(株)製、住友精化(株)製のポリエチレンオキシドや、ハリマ化成(株)製のカチオン性PAMであるハリフィックス、アニオン性PAMであるハーマイドB−15、両性PAMであるハーマイドRB−300、三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉であるSC−5などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。
また、高分子凝集剤の添加量としては、特に限定はされないが、構成材料の重量に対して100質量ppm以上1質量%以下が好ましい。更に好ましくは、500質量ppm以上0.5質量%以下である。これにより、好適に構成材料が凝集させることができる。高分子凝集剤の添加量が上記下限値よりも小さいと収得が低下する可能性があり、上記上限値よりも大きいと凝集が強すぎて脱水などに問題が生じる可能性がある。
複合材料組成物には、上述の(C)イオン交換能を有する粉末状物質、(A)繊維フィラー40、(B)樹脂50、(D)高分子凝集剤以外に、特性向上を目的とした無機粉末、金属粉、酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、可塑剤、難燃剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤などの紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、消泡剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤などのサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミなどの凝結剤など、生産条件調整や、要求される物性を発現させることを目的に様々な添加剤を使用することができる。
また、無機粉末としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マグネシウムなどの酸化物類や、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素などの窒化物類や、硫酸バリウム、硫酸鉄、硫酸銅などの硫化物類や、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物類や、カオリナイト、タルク、天然マイカ、合成マイカなどの鉱物類ならびに、炭化ケイ素などの炭化物類などが挙げられ、そのまま使用してもよいが、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理をしたものを使用してもよい。
また、本実施形態によれば、抄造法により抄造シート10(本体部10)を製造したことによって、本体部10と機能層20とを接合して得られる物品を、電磁波遮蔽性や熱伝導性という観点において、その他の特性とのバランスに優れたものとすることができる。この理由は必ずしも明らかではないが、従来の方法により得られた物品とは異なり、折れることなく(A)繊維フィラー40を配合させることができるため、(A)繊維フィラー40同士の絡み合いを作ることができるためと考えられる。こうすることで、本体部10における(A)繊維フィラー40の配向性は定まらなくなり、本体部10中に(B)樹脂50を満遍なく分散させることができる。このため、かかる本体部10を機能層20により被覆して得られる物品において、電磁波遮蔽性や熱伝導性だけでなく、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性および難燃性などの各種特性を向上させることができるものと考えられる。
(抄造シート10の製造方法)
次に、図4を参照して、抄造シート10の製造方法について説明する。
抄造シート10は、湿式抄造法により製造することができ、たとえば、以下のようにして製造することができる。
上述した複合材料組成物の構成材料のうち、高分子凝集剤を除いた材料を溶媒に添加し、撹拌して、分散させる(図4(a)参照)。前記材料を溶媒に分散させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ディスパーザーやホモジナイザーなどで撹拌する方法などが挙げられる。
なお、図4において、符号40は、繊維フィラーを示し、符号50は樹脂を示している。
前記溶媒は、特に限定されないが、複合材料組成物の構成材料を分散させる過程において、揮発しにくいことと、抄造シート10に残存させないために、脱溶媒をしやすいということ、沸点が高すぎると脱溶媒するために、エネルギーが大きく掛かることなどの観点から、沸点が50℃以上200℃以下であるものが好ましく、このようなものとしては、例えば、水や、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などを挙げることができる。これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、供給量が豊富であり、安価、環境負荷が低い、安全性も高く扱いやすいという理由から水が特に好ましい。
また、複合材料組成物の構成材料である(B)樹脂50は、平均粒径500μm以下の固体状態のものを使用することができる。また、(B)樹脂50は、エマルジョン状となったものであってもよい。(B)樹脂50は平均粒径1nm〜300μm程度の粒径であると更に好ましい。これにより、高分子凝集剤を添加した時、(C)イオン交換能を有する粉末状物質存在下では、樹脂50と繊維フィラー40が凝集状態を形成しやすくなり、収率が向上する。尚、(B)樹脂50の平均粒径は、例えば、(株)島津製作所製のSALD−7000などのレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、質量基準の50%粒子径を平均粒径として求めることができる。
その後、高分子凝集剤を添加する。複合材料組成物が(C)イオン交換能を有する粉末状物質を有する場合においては、この(C)イオン交換能を有する粉末状物質により、樹脂50と繊維フィラー40が凝集状態を形成しやすく、溶媒中の構成材料がフロック状に、よりいっそう凝集しやすくなる。
その後、図4(b)に示すように、底面がメッシュ60で構成された容器に、前記溶媒および凝集した構成材料(凝集物)を入れて、メッシュ60から溶媒を排出する。これにより、凝集物と、溶媒とが分離されることとなる(抄造工程)。
次に、図4(c)に示すように、図4(b)に示した容器からシート状の凝集物を取り出して、この凝集物を乾燥炉70内に入れて、乾燥させて溶媒をさらに除去する。その後、図4(d)に示すように、凝集物を成形する。これにより、抄造シート10が得られる。成形方法としては、例えば、プレス成形等が挙げられる。たとえば、図4(e)に示すように、プレス板71で、凝集物で構成されたシートをプレスするとともに、プレス板71の外周側に熱板72を配置して加熱する。これにより、抄造シート10を得ることができる。
なお、抄造シート10に含まれる樹脂50として、熱硬化性樹脂を使用する場合には、以上のようにして製造された抄造シート10においては、熱硬化性樹脂は半硬化状態であることが好ましい。熱硬化性樹脂を半硬化とすることで、機能層20と本体部10(抄造シート10)とを固着することができる。
(抄造シート10の特徴)
本実施形態の抄造シート10は、上述した抄造法で製造されたものである。そのため、繊維フィラー40の長さ方向がシートの面内方向に沿うように、大半の繊維フィラー40が配置される。一方で、抄造シート10を平面視した際に、面内においてはランダムに配置されており、絡み合っている。
そのため、たとえば、繊維フィラー40を熱伝導性の高い熱伝導性材料で構成した場合、抄造シート10の面内方向の熱伝導率が非常に高いものとなる。
また、繊維フィラー40間には、樹脂50が介在し、繊維フィラー40同士を結着している。
さらには、上述したように、抄造シート10は、図4(b)に示すように、容器の底面に配置されたメッシュ60から溶媒を排出させる際に、(A)繊維フィラー40が自重でメッシュ60側に移動する。抄造シート10における(B)樹脂50の含有量や、(A)繊維フィラー40の種類等にも依存するが、抄造シート10において、(A)繊維フィラー40で構成された繊維層の厚みの中心位置から、(B)樹脂50で構成される樹脂層の一方の面までの距離と、他方の面までの距離とが異なる距離となる場合がある。
また、抄造シート10における(B)樹脂50の含有量や、(A)繊維フィラー40の種類等にも依存するが、(A)繊維フィラー40で構成された繊維層内部にボイドが複数形成されていてもよい。これにより、抄造シート10の軽量化を図ることができる。
抄造シート10は、その繊維フィラー40の種類、含有量、樹脂50の種類、含有量を適宜設定することで、種々の特性を発揮させることができる。
たとえば、繊維フィラー40を金属繊維または炭素繊維等とすることで、電磁波遮蔽性能や、熱伝導性に優れた抄造シート10とすることができ、基板を電磁波から保護したり、基板からの熱を他の部品に伝導させたりすることができる。さらには、繊維フィラー40を金属繊維、炭素繊維等とすることで、熱伝導性が高い抄造シート10とすることができる。
さらには、繊維フィラー40を適宜選択して、抄造シート10を剛性の高いものとすることも可能となる。
(機能層20)
本実施形態に係る物品における機能層20としては、樹脂組成物を用いて製造した層が用いられる。機能層20は、例えば、以下のものを用いる。
(I)ポリカーボネート樹脂を含むシート、
(II)難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシート
(III)ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシート
(IV)防水性樹脂層、および、
(V)硬化性樹脂層。
このように、機能層20は、種々の形態をとることができる。以下、それぞれのシート(層)について説明する。
(I)ポリカーボネート樹脂を含むシート
まず、機能層20として用いる、ポリカーボネート樹脂を含むシートについて説明する。機能層20として、ポリカーボネート樹脂を含むシートを使用することによって、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐衝撃性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
ポリカーボネート樹脂を含む樹脂組成物としては、例えば、(1)ポリカーボネート樹脂とポリエステル樹脂とを含む組成物、(2)ポリカーボネート樹脂と、ジカルボン酸系成分とグリコール成分を重縮合させて得られるポリエステル樹脂とを含む組成物、ならびに(3)ポリカーボネートと、ポリメタクリル酸メチル樹脂とを含む組成物であって、このポリメタクリル酸メチル樹脂は、メチルメタクリレート単体またはメチルメタクリレート50重量%以上と他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体との共重合体である、組成物、などが挙げられるが、これに限定されない。
機能層20の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、カレンダリング法、押出法、プレス法、キャスト法などを用いることができる。
ポリカーボネート樹脂を含むシートとしては、例えば、住友ベークライト社製「ポリカエース」等が挙げられる。
以下、ポリカーボネート樹脂を含むシートとして、上記で述べた(1)ポリカーボネート樹脂とポリエステル樹脂とを含む組成物を用いた場合を例に挙げて説明する。
ポリカーボネート樹脂は、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる。
上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールAの他に、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニル)プロパンのようなビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類などを用いることができる。なお、これらは単独で用いてもよいし、2種類以上混合して使用してもよい。
また、ポリカーボネート樹脂を製造するに際、分子量調節剤、触媒などを必要に応じて添加してもよい。
ポリカーボネート樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の重量に対して、20重量部以上80重量部以下であり、好ましくは30重量部以上70重量部以下、さらに好ましくは40重量部以上60重量部以下である。ポリカーボネート樹脂の含有量が、上記下限値を上回ることで、耐熱性に優れたものとすることができる。一方、ポリカーボネート樹脂の含有量が、上記上限値を下回ることで、成形時の発泡や、加熱時間および型再現性という観点において、生産性に優れたものとすることができる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、ジカルボン酸系成分とグリコール系成分とを重縮合させて得られる樹脂が挙げられる。ジカルボン酸系成分としては、テレフタル酸および/またはその誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。テレフタル酸誘導体としては、特に限定されないが、例えば、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチルなどが挙げられるが、中でもテレフタル酸ジメチルが好ましい。グリコール系成分としては、1,4−シクロヘキサンジメタノールが挙げられる。
グリコール系成分は、1,4−シクロヘキサンジメタノールを40モル%以上含有することが好ましい。これにより、透明性を有した機能層20を得ることができる。グリコール系成分中の1,4−シクロヘキサンジメタノール含有量は、好ましくは、50モル%以上である。なお、1,4−シクロヘキサンジメタノールは、シス型とトランス型、いずれであってもよい。さらに、1,4−シクロヘキサンジメタノールと併用して用いるグリコール系縮合成分としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、プロプレングリコールなどが挙げられるが、物性バランスや、広く工業生産され安価であるという観点から、エチレングリコールであるとこのましい。当然のことながら、グリコール系成分として1,4−シクロヘキサンジメタノールを100%使用してもよい。
上記樹脂組成物に含まれるポリエステル樹脂の含有量は、例えば、樹脂組成物全体の重量に対して、20重量部以上80重量部以下であり、好ましくは30重量部以上70重量部以下、さらに好ましくは40重量部以上60重量部以下である。ポリエステル樹脂の含有量が、上記上限値を下回ることで、耐熱性に優れたものとすることができる。一方、ポリエステル樹脂の含有量が、上記下限値を上回ることで、成形時の発砲や、加熱時間および型再現性という観点において、生産性に優れたものとすることができる。
上記樹脂組成物は、好ましくは、ホスフェート化合物(A)、および/またはホスファイト化合物およびホスホナイト化合物のうちの1種以上の化合物(B)を含む。このような化合物を含むことにより、得られる機能層20は、優れた成形安定性および耐熱変色性を有する。
ホスフェート化合物(A)としては、下記一般式(1)または(2)のホスフェート化合物、もしくは、下記一般式(1)および(2)の混合物である、アルキルアシッドホスフェート化合物が挙げられる。
(R−O)−P(O)−OH (1)
(R−O)−P(O)−(OH) (2)
上記一般式(1)あるいは(2)において、RおよびRは、炭素数4〜20のアルキル基を表す。
上記アルキルアシッドホスフェート化合物において、RおよびRで表わされる炭素原子数4から20のアルキル基としては、直鎖または分岐鎖構造の、ブチル、オクチル、ドデシル、トリデシル、イソトリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシルなどがあげられ、アルキル基は1種類でもよいし、複数のアルキル基が混在してもよい。
上記一般式(1)で表わされるジアルキルジアシッドホスフェートまたは、上記一般式(2)で表わされるモノアルキルアシッドホスフェートにより、成形時の樹脂の着色を防止するメカニズムは、金属触媒残渣、特にチタン系金属触媒残渣と錯体を形成し、触媒残渣を失活させることによるものと考えられる。なお、これらのうち、モノアルキルアシッドホスフェートの方が、比較的少量でその効果を発揮し、押出法などによる成形時の安定化により効果的である。この理由は必ずしも明らかではないが、ホスフェート化合物中に含有されるリン原子に結合された水酸基が、着色防止に作用しているものと考えられる。
また、アルキルアシッドホスフェート化合物は、例えば、対応するトリアルキルホスフェートを加水分解する方法、オキシ塩化リンと対応するアルカノールとを反応させた後加水分解する方法あるいは五酸化リンと対応するアルカノールとを反応させる方法などの周知の方法によって容易に合成することができる。
また、上記五酸化リンと対応するアルカノールとを反応させる方法によって合成された長鎖アルキルアシッドホスフェート化合物は、一般には、上記一般式(1)で表わされるジアルキルジアシッドホスフェートと、上記一般式(2)で表わされるモノアルキルアシッドホスフェートとの混合物として得られやすく、これらの混合物からの分離操作は煩雑である。
モノアルキルアシッドホスフェート化合物とジアルキルジアシッドホスフェート化合物は、同時に添加しても、成形時の樹脂の着色を防止する効果を十分に発揮することから、本実施形態においては、これらのモノアルキルアシッドホスフェートとジアルキルアシッドホスフェートの混合物をそのまま使用することもできる。
アルキルアシッドホスフェート化合物の含有量は、ポリカーボネート樹脂と、ポリエステル樹脂との合計100重量部に対して、0.005重量部以上、0.15重量部以下、より好ましくは0.01重量部以上0.1重量部以下である。かかる含有量が、上記下限値を上回ることで、成形時の樹脂の着色をより一層効果的に防止することができ、上記上限値を下回ることで、成形時の安定性や、耐熱変色性という観点において優れたものとすることができる。
次に、ホスファイト化合物およびホスホナイト化合物のうちの1種以上の化合物(B)について、以下に説明する。
ホスファイト化合物としては、亜リン酸エステル中の少なくとも1つのエステルが、フェノールおよび/または炭素数1〜25のアルキル基を少なくとも1つ有するフェノールでエステル化された亜リン酸エステルが挙げられる。
亜リン酸エステル化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリオクチルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス(オクチルフェニル)ホスファイト、ジフェニルイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、オクチルジフェニルホスファイト、ジラウリルフェニルホスファイト、ジイソデシルフェニルホスファイト、ビス(ノニルフェニル)フェニルホスファイト、ジイソオクチルフェニルホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、ジラウリルペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、(フェニル)(1,3−プロパンジオール)ホスファイト、(4−メチルフェニル)(1,3−プロパンジオール)ホスファイト、(2,6−ジメチルフェニル)(1,3−プロパンジオール)ホスファイト、(4−tert−ブチルフェニル)(1,3−プロパンジオール)ホスファイト、(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)(1,3−プロパンジオール)ホスファイト、(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(1,3−プロパンジオール)ホスファイト、(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)(1,3−プロパンジオール)ホスファイト、(フェニル)(1,2−エタンジオール)ホスファイト、(4−メチルフェニル)(1,2−エタンジオール)ホスファイト、(2,6−ジメチルフェニル)(1,2−エタンジオール)ホスファイト、(4−tert−ブチルフェニル)(1,2−エタンジオール)ホスファイト、(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)(1,2−エタンジオール)ホスファイト、(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(1,2−エタンジオール)ホスファイト、(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)(1,2−エタンジオール)ホスファイト、(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)(1,4−ブタンジオール)ホスファイトなど、ジフェニルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(3−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジメチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,3,6−トリメチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(3−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ビフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジナフチルペンタエリスリトールジホスファイトなどが挙げられる。
亜リン酸エステル化合物としては、例えば、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトが挙げられる。これらの中でも、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトを用いることが好ましい。
ホスホナイト化合物としては、下記一般式(3)で表されるホスホナイト化合物が挙げられる。
(RO)−P−R−R−P−(OR (3)
上記一般式(3)中、Rはフェニル基またはフェニレン基、Rはフェニル基、C〜Cのアルキル基またはC〜C15のフェニル誘導体を表す。フェニル誘導体としては、C〜Cのアルキル基によって置換されたフェニル基が挙げられる。
ホスホナイト化合物としては、特に限定されないが、例えば、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチル−フェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,5−ジ−tert−ブチル−フェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,3,4−トリメチルフェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,3−ジメチル−5−エチル−フェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチル−5−メチル−フェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチル−5−エチルフェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,3,4−トリ−ブチルフェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4,6−トリ−tert−ブチルフェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイト、などが挙げられる。
中でも、ホスホナイト化合物としては、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチル−フェニル)−4,4'−ビフェニレンジホスホナイトなどの4,4'−ビフェニレンジホスホナイト化合物が好ましい。
上記ホスフェート化合物(A)と、上記ホスファイト化合物またはホスホナイト化合物のうち少なくとも1種類の化合物(B)とを併用する場合、それらの含有量の比[A/B]は、0.01以上1以下であり、より好ましくは0.03以上0.5以下である。上記(A)および(B)の含有量の比[A/B]が、この範囲にあることで、着色防止性と、耐熱変色の防止という観点で格段の効果を発揮する。また、この含有量の比[A/B]が、上記下限値を上回ると、着色防止効果という観点において、上記上限値を下回ると、成形時の安定性という観点において、耐熱変色性に優れたものを得ることができる。
さらに上記樹脂組成物は、紫外線吸収剤を含有していてもよい。
紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、安息香酸エステル類、サリチル酸フェニル類、クロトン酸類、マロン酸エステル類、オルガノアクリレート類、ヒンダードアミン類、ヒンダードフェノール類、トリアジン類などが挙げられる。これらの紫外線吸収剤は、単独もしくは複数を併用してもよく、樹脂組成物に均一に添加してもよいし、また、複層構造として表面層に高濃度を添加した層を形成してもよいし、それらを組み合わせてもよい。
また、上記樹脂組成物は、難燃剤を含有していてもよい。
難燃剤としては、特に限定されないが、例えば、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、塩素系難燃剤、無機系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤などが挙げられる。
難燃剤の配合量としては、例えば、樹脂組成物の全含有量に対して、0.01重量部以上5重量部以下、好ましくは0.1重量部以上4重量部以下、さらに好ましくは1重量部以上3重量部以下である。難燃剤の含有量が、上記下限値を上回ると、難燃性向上効果という観点において、上記上限値を下回ると、押出法などによる製造時に、プレートの外観を向上させるという観点において、優れたものとすることができる。
また、樹脂組成物には、必要に応じて、通常に使用される添加剤、例えば安定剤、滑剤、加工助剤、顔料、帯電防止剤、酸化防止剤、中和剤、分散剤を含有させてもよい。
上記樹脂組成物を用いて、機能層20であるシートを製造する方法は、特に限定されないが、例えば、真空成型、圧空成形、真空圧空成形、プレス成形などの熱成形を用いることができる。
(II)難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシート
次に、機能層20として用いる、難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシートについて説明する。機能層20として、上記シートを用いることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、難燃性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
難燃剤を含む樹脂組成物としては、例えば、ポリカーボネート樹脂またはポリオレフィン樹脂を含む樹脂と、難燃剤とを含むものが挙げられる。
また、機能層20を製造する方法としては、特に限定されないが、例えば、カレンダリング法、押し出し法、プレス法、キャスト法などを用いることができる。
こうした、難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシートとしては、例えば、住友ベークライト社製「サンロイドエコシート ポリカ」等が挙げられる。
以下、難燃剤を含む樹脂組成物について詳細に説明する。
(樹脂)
上記樹脂組成物に用いられる樹脂は、ポリカーボネート樹脂またはポリオレフィン樹脂である。
ポリカーボネート樹脂としては特に限定されないが、例えば、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られるものである。
上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールAの他に、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニル)プロパンのようなビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。これらは単独だけでなく2種類以上混合して使用してもよい。
また、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、難燃性、成形性および金型付着性という観点から、1.2×10以上3.5×10以下であり、好ましくは1.5×10〜3.0×10、さらに好ましくは1.8×10〜2.8×10である。なお、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算により算出することができる。
また、ポリカーボネート樹脂を製造するに際、分子量調節剤、触媒等を必要に応じて添加してもよい。
ポリオレフィン樹脂としては、特に限定されないが、例えば、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エチル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレン、カルボン酸変性ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等が挙げられる。これらの樹脂は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
なお、ポリカーボネート樹脂とポリオレフィン樹脂とを併用することもできる。耐熱性、折り曲げ加工性の観点からポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。
また、上記の樹脂とともに、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ乳酸、スチレン系共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂およびセルロースエステル樹脂等を併用してもよい。
(難燃剤)
本実施形態に係る難燃剤としては、特に限定されないが、例えば、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、塩素系難燃剤、無機系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤および窒素含有化合物からなる難燃剤などがある。中でも、窒素含有化合物からなる難燃剤を用いることによって、難燃性、耐熱性、成形加工性および金型付着性のいずれにも優れる機能層20を得ることができる。以下、窒素含有化合物からなる難燃剤について説明する。
窒素含有化合物としては、上記効果をより一層向上させる観点から、例えば、トリアジン骨格を有する化合物が好ましい。
トリアジン骨格を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、メラミン;ブチルメラミン、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、リン酸メラミンなどのメラミン誘導体;シアヌル酸;メチルシアヌレート、ジエチルシアヌレート、トリメチルシアヌレート、トリエチルシアヌレートなどのシアヌル酸誘導体;イソシアヌル酸;メチルイソシアヌレート、N,N'−ジエチルイソシアヌレート、トリスメチルイソシアヌレート、トリスエチルイソシアヌレート、ビス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレートなどのイソシアヌル酸誘導体;メラミンシアヌレート;メラミンイソシアヌレートなどを挙げることができる。これらの化合物は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
トリアジン環骨格を有する化合物として、メラミン、メラミンシアヌレート、メラミンイソシアヌレートおよびこれら誘導体よりなる群から選択される1種以上のメラミン系化合物を用いることが好ましく、メラミンシアヌレートを用いることが特に好ましい。こうすることによって、得られる機能層20の難燃性および耐熱性、さらに難燃性樹脂組成物の成形加工性および金型付着性のいずれにおいてもバランス良く優れたものとすることができる。
難燃剤の配合量は、樹脂100重量部に対して、0.1〜30重量部、好ましくは1〜20重量部、さらに好ましくは2〜10重量部である。
難燃剤の配合量が、上記下限値を上回る場合、難燃性に優れ、上限値を下回る場合、成形加工性および金型付着性に優れた機能層20を得ることができる。すなわち、難燃剤の配合量を上記範囲とすることにより、難燃性および耐熱性、成形加工性、さらには金型付着性のいずれにおいてもより優れた機能層20を得ることができる。
さらに、窒素含有化合物からなる難燃剤を多量に添加することにより、得られる機能層20の耐熱性の低下が抑制される。
難燃剤は、粒子状であってもよい。粒子の平均粒子径は、0.01〜30μmであり、好ましくは0.5〜20μm、さらに好ましくは1〜10μmである。平均粒子径がこの範囲の難燃剤を用いることにより、成形加工性および金型付着性に優れた機能層20を得ることができる。なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定することができる。
上記樹脂組成物には、所望により通常に使用される添加剤、例えば安定剤、滑剤、加工助剤、顔料、帯電防止剤、酸化防止剤、中和剤、紫外線吸収剤、分散剤、増粘剤を含有させてもよい。
上記樹脂組成物は、好ましくは、ポリカーボネート樹脂100重量部に対し、メラミンシアヌレートを0.1〜30重量部、好ましくは1〜20重量部、さらに好ましくは2〜10重量部含有する。
上記ポリカーボネート樹脂およびメラミンシアヌレ−トは、以下の物性をすべて満たすことが好ましい。なお、これらの数値範囲は、任意に組み合わせることができる。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量:1.2×10〜3.5×10、好ましくは1.5×10〜3.0×10、さらに好ましくは1.8×10〜2.8×10
メラミンシアヌレ−トの平均粒子径:0.01〜30μm、好ましくは0.5〜20μm、さらに好ましくは1〜10μm。
(III)ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシート
以下、機能層20として用いる、ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシートについて説明する。
機能層20として、ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシートを用いることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物としては、例えば、(1)ポリエーテル芳香族ケトン樹脂、ポリサルフォン樹脂およびポリエーテルイミド樹脂のうち少なくとも2種類以上の樹脂からなる組成物、(2)3層あるいは2層のポリエーテル芳香族ケトン樹脂を含む組成物、などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
こうした、ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシートとしては、例えば、住友ベークライト社製「スミライト」等が挙げられ、その中でも「スミライトFS1100」等が好適に用いられる。
以下、機能層20を構成する樹脂組成物について、上記で述べた(1)ポリエーテル芳香族ケトン樹脂、ポリサルフォン樹脂およびポリエーテルイミド樹脂のうち少なくとも2種類以上の樹脂からなるものを例に挙げて説明する。
ポリエーテル芳香族ケトン樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば、下記化学式(1)または(2)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする熱可塑性樹脂である。なお、化学式(1)の構造を持つものとしてVICTREX社製PEEK(商品名)等がある。
Figure 2014088020
Figure 2014088020
なお、上記化学式(1)および(2)で示される繰り返し単位の他に、以下の繰り返し単位を含ませることも可能である。
Figure 2014088020
(また式中、Aは直接結合、O、S、SO、COまたは二価の炭化水素基を示し、QおよびQ'はそれぞれSOまたはCOであり、Ar'は二価の芳香族基であり、mは0,1,2または3である。)
ポリサルフォン樹脂としては、特に限定されるものではないが、化学式(3)〜(10)のいずれかで表わされる繰り返し単位を有するポリサルフォン樹脂が挙げられる。
ポリエーテルイミド樹脂としては、特に限定されるものではないが、下記化学式(11)または(12)で表される繰り返し単位を有するものが挙げられる。なお、下記化学式(11)の構造を持つものとして米国GE社製ウルテム(商品名)等がある。
Figure 2014088020
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上記樹脂組成物は、好ましくは、板状フィラーを含む。板状フィラーの添加量は、樹脂成分100重量部に対して、5重量部〜50重量部であり、好ましくは10重量部〜40重量部である。板状フィラーの添加量が、樹脂成分に対して、上記下限値を上回る場合には、得られる樹脂組成物の生産性、コスト、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性という観点において優れた機能層20を得ることができる。一方、板状フィラーの添加量が、樹脂成分に対して、上記上限値を下回る場合には、樹脂組成物の成形加工性という観点において優れた機能層20を得ることができる。
板状フィラーの平均粒子径は、好ましくは、0.1μm〜20μmであり、さらに好ましくは、1μm〜10μmであり、より好ましくは、2μm〜8μmである。
板状フィラーの平均粒子径が、上記下限値を上回る場合には、樹脂に対して生産性、コスト、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性等の性能を向上させるという観点において、溶融加工時の流動性に優れた機能層20を得ることができる。
板状フィラーの平均粒子径が、上記上限値より下回る場合には、機能層20の表面の平滑性および、溶融加工時の流動性という観点において優れたものとすることができる。
板状フィラーを用いることにより、得られるシートの寸法安定性を飛躍的に向上することができる。この板状フィラーは、使用環境温度域において樹脂固有の線膨張挙動を抑制する効果を有し、さらには樹脂の軟化を抑制する効果を有するため、機械特性を向上させることができる。
また、板状フィラーによれば、基材樹脂に対する分散性に優れ、樹脂中に均一に分散させることができる為、樹脂組成物全体に均等に良好な特性を付与させることが可能となる。
板状フィラーは、アスペクト比が10以上であることが好ましい。この場合、板状フィラーのアスペクト比とは、平均粒子径/板状フィラーの平均厚みで表わされる。板状フィラーのアスペクト比が10以上である場合、線膨張係数の低減効果が有効に発現できるため、優れた機能層20を得ることができる。
板状フィラーとしては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミナ、酸化マグネシウムを主成分とするものを使用することができる。
樹脂組成物において、樹脂と板状フィラーが均一に混合していることが好ましい。なお、樹脂組成物は、必要に応じて繊維補強材(ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム繊維、セラミック質繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等)、粒状または鱗片状強化材(炭酸カルシウム、クレー、タルク、マイカ、グラファイト炭素系、二硫化モリブデン等)、導電性向上材(カーボン、酸化亜鉛、酸化チタン等)、熱伝導性向上剤(粉末状金属酸化物等)、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑材、離型剤、染料、顔料、他の熱可塑性樹脂(ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリアセタール系、PET系、PBT系、ポリアリレート系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリエーテルサルフォン系、ポリイミド系、フッ素系、ポリエーテルニトリル系、液晶ポリマー系等)、熱硬化性樹脂(フェノール系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコン系、ポリアミドイミド系等)を含み得る。また、各充填材に対して表面処理を行ってもよい。
上記樹脂と板状フィラーの添加混合・混錬方法は、特に限定されないが、各種混合・混錬手段が用いられる。例えば、各々別々に溶融押出し機に供給して混合してもよく、あらかじめ紛体原料のみをヘンシェルミキサー、ボールミキサー、ブレンダー、タンブラー等の混合機を利用して乾式予備混錬し、溶融混錬機にて溶融混錬してもよい。成形方法としては基材となる樹脂に適当な成形方法を適用することができる。たとえば射出成形、溶融押出し成形、注型成形、圧縮成形、焼結成形、紛体塗装等の各種成形方法が挙げられる。
上記樹脂組成物は、溶融押出成形によりフィルム・シート化されるが、その押出方法、引き取り方法については特に限定されない。
上記で述べた樹脂組成物からなる機能層20の製法としては、溶融押出直後に引き取り冷却ロールにより冷却固化させる方法がある。冷却ロールの表面を平滑にしておくことで、溶融樹脂が固化する際にロール表面の平滑性をシート表面へ転写させることが可能である。また、冷却ロールの表面をマット加工し、所定の表面粗さを有するシート表面を得る事も可能である。
また、表面平滑性に優れた機能層20を得る為には、異物混入が無いことも必要とされる。溶融押出しシート状に加工する際、溶融した樹脂組成物材をフィルトレーションすることで混練異物等の除去が可能となる。フィルトレーションに用いる異物除去フィルターの種類や条件については特に限定するものではない。
(IV)防水性樹脂層
以下、機能層20として用いる、防水性樹脂層について説明する。機能層20として、防水性樹脂層を用いることによって、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、防水性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
また、本実施形態に係る防水性樹脂層としては、(1)合成樹脂からなる表面側防水層と、絶縁層とからなるもの、(2)防水性の表面側樹脂層と裏面側樹脂層とがそれぞれ被覆積層一体化されたものであるもの、などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
こうした、防水性樹脂層を含むシートとしては、例えば、住友ベークライト社製「サンロイドDNシート」等が挙げられる。
以下、防水性樹脂層を構成する樹脂組成物について、上記で述べた(1)合成樹脂からなる表面側防水層と、絶縁層とからなるものを例に挙げて説明する。
図6に本実施形態に係る防水性樹脂層の断面図を示す。
防水性樹脂層1は、合成樹脂からなる躯体側防水層2と、合成樹脂からなる表面側防水層3と、これら両層2および3の間に介装された絶縁層4とからなるものであり、当該絶縁層4に接合用孔4aが設けられ、この接合用孔4aを介して躯体側防水層2と表面側防水層3とが部分的に接合一体化されたものである。
躯体側防水層2を構成する合成樹脂、および表面側防水層3を構成する合成樹脂としては、特に限定されないが、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン系エラストマーを用いることが好ましい。これらの中でも、施工性、耐久性、難燃性、製造加工性という観点から、軟質塩化ビニル樹脂を用いることが特に好ましい。
また、躯体側防水層2あるいは表面側防水層3を構成する樹脂として塩化ビニル樹脂を用いる場合、躯体側防水層2を構成する樹脂組成物あるいは表面側防水層3を構成する樹脂組成物に、防水性樹脂層1に塑性を与え十分な柔軟性を付与するという観点から、可塑剤が配合される。この可塑剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、DOP(ジ−2−エチルヘキシルフタレート)に代表される側鎖アルコール系フタル酸エステルや直鎖アルコール系フタル酸エステルなどを用いる。また、可塑剤の配合量は、合成樹脂100重量部に対して30〜90重量部としてもよい。本実施形態に係る可塑剤の配合量が、上記下限値を上回る場合には、可塑剤の効果が十分に発揮するという観点において、上記上限値を下回る場合には、加工性を向上させるという観点において、より一層優れた機能層20を得ることができる。
また、表面側防水層3を構成する樹脂組成物には、無機系紫外線遮蔽剤を配合せしめることが好ましい。こうすることによって、表面側防水層3の紫外線遮蔽効果を向上させることができるため、表面側防水層3の耐久性を向上させることができ、さらには防水性樹脂層1としての耐用期間を一層向上させることができる。
また、躯体側防水層2を構成する樹脂組成物および表面側防水層3を構成する樹脂組成物には、防水性樹脂層のその他の諸性質の向上を目的として各種添加剤を配合してもよい。主な添加剤としては、安定剤や有機系紫外線吸収剤等が挙げられる。また、安定剤としては、特に限定されないが、例えば、ジブチル錫マレートなどの有機錫マレートや、有機酸バリウム塩、有機酸亜鉛塩等がある。また、有機系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾトリアゾール、シアノアクリレートなどがある。これらの添加剤の他に、酸化防止剤、加工助剤、着色剤等を適宜配合してもよい。
また、躯体側防水層2および表面側防水層3は、上記樹脂組成物から構成されるものの他、ガラス繊維等の無機繊維や、ポリエステル繊維等の有機繊維などの繊維で補強されたものであってもよい。例えば、図7に示されるように、躯体側防水層2の中間層位置に、補強繊維からなる繊維層11が介装一体化されたものでもよい。
躯体側防水層2の厚さは、0.8〜2.0mmであり得る。躯体側防水層2の厚さが、上記下限値を上回った場合には、躯体側防水層2の防水耐久性を向上させるという観点において好ましく、上記上限値を下回った場合には、防水性樹脂層の施工性、製造コストという観点において好ましい。また、躯体側防水層2の厚さは、1.2mm〜1.5mmであると好ましい。
表面側防水層3の厚さは、1.0mm〜2.5mmであり得る。表面側防水層3の厚さが、上記下限値を上回った場合には、表面側防水層の耐久性という観点において好ましく、上記上限値を下回った場合には、防水性樹脂層の施工性、製造コストという観点において好ましい。また、表面側防水層3の厚さは、1.5mm〜2.0mmであると好ましい。
絶縁層4としては、躯体側防水層2と表面側防水層3の間の絶縁効果を得ることができるもの、すなわち、表面側防水層3からのひび割れなどによる悪影響を躯体側防水層2に及ぼすことなく阻止する絶縁効果を発揮し得るものであり、かつ防水層と同様にフレキシブル性を有するものであればどのようなものでもよい。この絶縁層4としては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラスクロス、ポリエステルクロス等の織布、ガラス不織布、ポリエステル不織布等の不織布、ポリエチレン発泡シート、ポリエステル発泡シート等の発泡シート、ポリエチレンの薄層シート、ガラス繊維とポリエチレンの複合シート、アルミ箔などがある。
一般に、塩化ビニル樹脂からなる防水性樹脂層1に含まれている可塑剤は、経年的に防水性樹脂層1の表面から徐々に揮散し消失する性質を有する。このような可塑剤の揮散、消失の現象は、太陽光線や雨水等の外的要因の影響を受けて著しく促進される。また、当該防水性樹脂層中の可塑剤は、表面付近の可塑剤の揮散、消失を補うように内部から表面部分に向かって移行し、拡散する。そして、可塑剤の残存量が著しく減少すると、柔軟性や伸び特性が低下し、いわゆる脆化現象を起こす。この脆化現象を起こした防水性樹脂層は、気温の変化に伴う熱伸縮などによって亀裂を生じやすくなる。本実施形態においては、このような脆化現象を引き起こす原因となる可塑剤の移行が、躯体側防水層2と表面側防水層3との間にある絶縁層4で阻止されるようになされており、経年後も躯体側防水層2における柔軟性、伸び特性をそのまま維持することができる。したがって防水性樹脂層1としての耐用年数を顕著に延長せしめることができる。
絶縁層4の厚さは、用いる材質によって異なってくるものの、いずれの材質を用いた場合においても、製作作業の取り扱いの際にやぶれ等が発生せず、かつ絶縁効果を充分に発揮できるだけの厚さを有していればよい。このため、かかる絶縁層4の厚さの上限値は、1.0mmであってもよく、上記上限値を下回る場合には、防水性樹脂層1としての厚さが増大することなく機能を発揮することができる。また、絶縁層4の厚さの上限値は、0.5mmであると好ましい。
絶縁層4には、その上面から下面にかけて貫通する接合用孔4aが設けられていてもよい。この接合用孔4aを介して躯体側防水層2と表面側防水層3は、接合一体化される。
絶縁層4における各接合用孔4aの大きさは、好ましくは、10〜40cm2 であり、より好ましくは、15〜30cm2である。接合用孔4aの大きさが、上記下限値を上回った場合には、接合部100における接合が十分することができ、躯体側防水層2と表面側防水層3との生産時の接合強度という観点において好ましい。一方、接合用孔4aの大きさが、上記上限値を下回った場合には、接合部100における絶縁性を十分に得られるため、絶縁層4としての絶縁効果を発揮し、防水性樹脂層1の耐久性という観点において好ましい。
また、絶縁層4に接合用孔4aを設ける割合は、1m2の絶縁層4当たりに接合用孔4aを1〜5個としてもよく、2〜4個であると好ましい。絶縁層4に接合用孔4aを設ける割合が、上記下限値を上回った場合には、防水施工後における躯体側防水層2への表面側防水層3の接合固定強度という観点において、上記上限値を下回った場合には、絶縁効果を発揮し、防水性樹脂層1のとしての耐久性という観点において、優れた機能層20を得ることができる。
また、接合用孔4aの形状は、特に限定されないが、例えば、円形、四角形、六角形、楕円形などであってもよいし、その他のいずれの形状であってもよい。
また、本実施形態において接合用孔4aは、例えば、分散して配置される。
躯体側防水層2と表面側防水層3は、絶縁層4の接合用孔4aを介して部分的に接合一体化されているものの、この接合の手段としては、特に限定されず、例えば、熱融着、溶剤による溶着、接着剤による接着等が挙げられる。これら手段の中でも、作業性、生産性に優れることから、熱融着による接合を用いることが好ましい。
また、防水性樹脂層1を得る際、躯体側防水層2、絶縁層4および表面側防水層3の各層を積層する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、ラミネート法、プレス法等の通常適用される積層方法を用いればよい。
例えば、以下に説明する方法を用いることができる。
まず、シート状の躯体側防水層2に、接合用孔4aを有する絶縁層4をラミネート法により積層し、その後、絶縁層4の上に表面側防水層3をラミネート法により積層する。かかる方法によれば、後者の2段階目のラミネートの際、加熱後の加圧ロール間での挟圧により、表面側防水層3の積層のみならず、絶縁層4の接合用孔4aを介して躯体側防水層2と表面側防水層3の部分的接合も同時に行うことができる。このため、生産性に極めて優れるという利点を有している。
躯体側防水層2と表面側防水層3との間に介装される絶縁層4は、躯体側防水層2と表面側防水層3のいずれか一方の層に接合されていてもよく、絶縁層4による絶縁効果や可塑剤の移行防止性をより高め、機能させる観点から、躯体側防水層2と表面側防水層3の両層に接合されずに、単に躯体側防水層2と表面側防水層3の間に介在せしめられているのがよい。
(V)硬化性樹脂層
以下、機能層20として用いる、硬化性樹脂層について説明する。機能層20として、硬化性樹脂層を用いることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、意匠性の観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
硬化性樹脂層としては、例えば、(1)硬化性樹脂と無機顔料とを含有する層、(2)一方の面側にメラミン樹脂を含有する樹脂を担持し、他方の面側に熱可塑性エマルジョン樹脂の固形分を担持する表面層基材からなる表面層材料で構成される層、などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
こうした、硬化性樹脂層を含むシートとしては、例えば、住友ベークライト社製「デコラ」等が挙げられる
以下、硬化性樹脂層を構成する樹脂組成物について、上記で述べた(1)硬化性樹脂と無機顔料とを含有するものを例に挙げて説明する。
硬化性樹脂層は、硬化性樹脂と無機顔料とを含有する樹脂組成物によって形成される。
硬化性樹脂としては特に限定されないが、例えば、レゾール型、ノボラック型などのフェノール樹脂、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いることもできるし、2種類以上を併せて用いることもできる。
中でも、硬化性樹脂として、メラミン樹脂を用いることが好ましい。メラミン樹脂は透明性が高く、変色・黄変しにくいので、無機顔料により発現される色調を損なうことが少ない。また、表面硬度や耐薬品性にも優れ、表面耐衝撃強度の高い化粧板とすることができる。
上記硬化性樹脂を用いる場合は、必要に応じて硬化剤、硬化促進剤を併せて用いることができる。
無機顔料としては、特に限定されないが、白色顔料としては例えば、二酸化チタン(チタン白、チタニウムホワイト)、酸化亜鉛(亜鉛華)、塩基性炭酸鉛(鉛白)、チタン酸ストロンチウム、酸化アンチモン、リトポン(硫化亜鉛と硫酸バリウムの混晶)など、有色顔料としては例えば、弁柄、紺青、郡青、コバルト青、クロムグリーンなどが挙げられる。これらは単独で用いることもできるし、2種類以上を併せて用いることもできる。
これらの無機顔料の中でも、白色顔料としては二酸化チタンが好ましい。二酸化チタンは白さ、隠蔽力、着色力などにおいて優れた特性を有するため、比較的低い濃度で用いてもこれらの特性を発揮することができる。
無機顔料の粒度としては、特に限定されないが、例えば、平均粒径が0.1〜1μmのものがあり、0.1〜0.5μmの平均粒径を有する無機顔料を用いることが好ましい。無機顔料の粒度を上記範囲とすることで、機能層20表面の平滑性と、表面層の下層側の色調を遮蔽する能力に優れたものとすることができる。
無機顔料の平均粒径が、上記下限値より上回った場合には、表面層の下層側の色調を遮蔽する能力を保持することができるとともに、樹脂組成物ワニスを調製する際の粘度や、作業性という観点において、優れたものとすることができる。一方、無機顔料の平均粒径が、上記上限値を下回る場合には、機能層20の表面平滑性という観点において優れたものとすることができる。
硬化性樹脂と無機顔料との配合割合としては、特に限定されないが、硬化性樹脂100重量部に対して、20〜100重量部であり、好ましくは40〜80重量部である。無機顔料の配合割合が、上記下限値を上回る場合には、表面層の下層側の色調を遮蔽する能力を保持することができる。一方、上記上限値を下回る場合には、樹脂組成物ワニスを調製する際の粘度や、作業性および機能層20の表面平滑性という観点において、優れたものとすることができる。
上記樹脂組成物は、上記硬化性樹脂と無機顔料に加え、可撓性付与剤を含有することが好ましい。これにより、機能層20を製造する際、樹脂組成物の流動性を高めることができるため、表面層の平滑性をより向上させることができる。また、表面層にクラックが生ずるのを抑制することができる。
可撓性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンオイル、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いることもできるし、2種類以上を併せて用いることもできる。
これらの可撓性付与剤の中でも、フッ素樹脂が好ましく、さらには、溶剤溶解型の変性フッ素樹脂が好ましい。これにより、化粧板表面の硬度を大きく低下させることなく、上記効果を発現させることができる。
上記可撓性付与剤の配合量は、用いる可撓性付与剤の種類により異なるため特に限定されないが、例えば、可撓性付与剤として溶剤溶解型の変性フッ素樹脂を用いる場合は、硬化性樹脂100重量部に対して、0.5〜5重量部であり、好ましくは0.5〜2重量部である。
溶剤溶解型の変性フッ素樹脂の配合量が、上記下限値を上回る場合には、上記効果を充分に発現することができ、上記上限値を下回る場合には、機能層20の表面硬度を保つことができる。なお、このような溶剤溶解型フッ素樹脂としては、例えば、株式会社トウペ製「ニューガーメット」などを使用することができる。
上記樹脂組成物は、有機顔料を含有し得る。有機顔料としては、樹脂組成物ワニスを調製する際に用いる溶媒に不溶のもの、可溶のものいずれも用いることができる。
また、上記樹脂組成物には、硬化性樹脂と無機顔料との濡れ性や、樹脂組成物ワニス中における無機顔料の分散性を向上させるために、カップリング剤、界面活性剤などを用いることができる。
(本体部10と機能層20との接合方法)
次に、本実施形態に係る本体部10と機能層20との接合方法について説明する。
本体部10と機能層20との接合方法は、特に限定されないが、図3に示す物品となるよう接着層30を設けて接合してもよいし、インサート成形してもよく、機能層20を本体部10に融着させてもよく、また図5に示すようにプレス成形してもよい。また、機能層20を形成する材料が、熱可塑性樹脂である場合、本体部10と機能層20とを融着させて接合方法を用いることができる。一方、機能層20を形成する材料が、熱硬化性樹脂である場合、本体部10と機能層20とをプレス成形することができる。
また、本体部10と熱硬化性樹脂により形成された機能層20とプレス成形する際は、少なくとも機能層20としてBステージ状のものを用いることが好ましいが、本体部10は、完全硬化しているCステージ状であっても、Bステージ状であってもよい。このように本体部10と機能部とを接合することによって、本実施形態に係る電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性あるいは難燃性の少なくとも一つの特性にも優れた物品を得ることができる。
接着層30としては、特に限定されないが、例えば、溶剤を含む熱可塑性樹脂を接着後に乾燥して硬化させたもの、光硬化性樹脂からなるもの、反応硬化性樹脂からなるもの、熱硬化性樹脂からなるもの、ホットメルト型接着剤からなるもの、および粘着剤からなるもの等がある。また、これらの複数の性質を併せ持つ接着剤としてもよい。このような接着剤としては、特に限定されないが、たとえば、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系の接着剤などがある。
このうち、接着層30が光硬化性樹脂からなる構成とすることにより、室温で硬化が可能であって200℃以上のガラス転移温度を有する材料とすることも可能であるため、好適に用いられる。光硬化性樹脂としては、たとえば、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂等を用いる。
また、熱硬化性樹脂からなるものは、酸化ケイ素や窒化ケイ素を主成分とする材料に対して優れた接着性を示すものを得やすい。熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いる。
なお、接着層30の材料は、エポキシ系架橋樹脂,アクリル系架橋樹脂,不飽和ポリエステル等とすることができる。これらは単独で用いることもできるし、複数のものを組み合わせて用いることもできる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態にかかる積層体の概要について、図8〜9を参照して説明する。
図8に示すように、積層体8A、8Bは、第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層9と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層9Aと
を備え、
前記第1の層9と前記第2の層9Aが積層されたものである。
本実施形態の積層体8A、8Bを構成する第1の層9および第2の層9Aは、上記の抄造シートの製造に用いられたものと同様の、(A)繊維フィラーおよび(B)樹脂を含む複合材料組成物で構成される。第1の層9および第2の層9Aは、上記の抄造シートと同様の製造方法により製造することができる。なお、第1の層9に用いられる第1の繊維フィラーおよび第1の樹脂と、第2の層9Aに用いられる第2の繊維フィラーおよび第2の樹脂は、同じであっても、異なっていてもよい。
第1の層9と第2の層9Aとを積層する方法としては、ヒートプレス法、吸着法、スプレー塗布法等が挙げられるが、これらに限定されない。積層方法は、第1および第2の層に用いられる繊維フィラーおよび樹脂の種類、得られる積層体の形状等に基づいて、適宜選択することが可能である。ヒートプレス法を用いる場合、前出の図4(a)〜図4(d)に示す抄造シート10の製造方法と同様にして、2枚のシート状凝集物を作成する。次いで、2枚のシート状凝集物を重ね、図9に示すように、プレス板71で、シート状凝集物を加熱しながらプレスする。図9に示すヒートプレス工程において、プレス板71として、凹凸形状のプレス板を使用してプレスすることにより、2枚のシート状凝集物を積層するとともに、所望の形状に折り曲げ加工された積層体を得ることができる。例えば、積層体を、所定の電子部品の筐体として使用する場合、用いられる電子部品に適切な寸法および形状のプレス板を使用して、所定の形状の積層体を製造することができる。
第1の層9と第2の層9Aを積層する際、第1の層9および/または第2の層9Aの積層面を、表面粗化してもよい。表面粗化することにより、積層面の接着性を向上させることができる。表面粗化の方法としては、第1の層9および/または第2の層9Aを抄造法により製造する際、用いる(B)樹脂の配合量を減らし、(A)繊維フィラーを表面に露出させる方法が挙げられる。
また、第1の層9および第2の層9Aの一方が、熱可塑性樹脂を含み、他方が熱硬化性樹脂を含む場合、熱硬化性樹脂中に熱可塑性樹脂を配合することにより、積層面の接着性を向上させることができる。これは、第1の層9と第2の層9Aとを重ね、これを加熱しながらプレスする際、熱硬化性樹脂中の熱可塑性樹脂が溶融し、バインダーとして機能することによる。
図10(a)、(b)に示すように、積層体8A'、8B'は、少なくとも1つの第3の層9Bを備えていてもよい。この第3の層は、第3の繊維フィラーと、第3のフィラーを結着する第3の樹脂とを含む第3の材料組成物により構成され、第3の繊維フィラーと第3の樹脂とを抄造して得られる層である。第3の層9Bは、上記抄造シートの製造に用いられたものと同様の、(A)繊維フィラーおよび(B)樹脂を含む材料組成物で構成され、上記抄造シートと同様の製造方法により製造することができる。この第3の層に用いられる(A)繊維フィラーおよび(B)樹脂、ならびにその他の成分は、上記第1の層9および第2の層9Aに用いられるものと同一であっても、異なっていてもよい。
本実施形態において、上記積層体は、さらに金属からなる少なくとも1層の金属層を備えていてもよい。金属層は、第1、第2、または第3の層9、9A、9Bのいずれかの間、あるいは表面に積層されていてもよい。金属層を設けることにより、得られる積層体の耐衝撃性を向上させることができる。
本実施形態の一例において、積層体を構成する各層に用いる材料を調整することにより、所望の特性を有する層を組み合わせて積層体を形成することができる。例えば、第1の層9および第3の層9Bが、熱伝導性を有し、第2の層9Aが電磁波遮蔽性能を有するように作製することができる。このような積層体は、電子機器を収容する筐体として使用することができる。具体例としては、スマートフォンを収容するケース、インバータを収容するケース、バッテリーを収容するケース等が挙げられる。こうした筐体は車載用のものとすることができる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る積層体の概要について、図11を参照して説明する。
図11に示すように、積層体8Cは、第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層9と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層9Aと
を備え、
第1の層9に、開口部90が形成されている。なお、この開口部90には、第2の層9Aがはめ込まれていてもよい。このような積層体8Cの上面図を図11(a)、積層方向の断面図を図11(b)に示す。開口部90の形状は、積層体の用途に応じて変更することが可能である。
本実施形態において、積層体8Cは、少なくとも第3の層9Bを備えていてもよい。この第3の層9Bは、第3の繊維フィラーと、第3の繊維フィラーを結着する第3の樹脂とを含む第3の材料組成物により構成され、抄造法により得られる層である。この第3の層9Bは、上記抄造シートの製造に用いられたものと同様の、(A)繊維フィラーおよび(B)樹脂を含む材料組成物で構成され、上記抄造シートと同様の製造方法により製造することができる。
このような、第1の層9の一部分に第2の層9Aがはめ込まれた構造を有する積層体は、例えば、以下の方法により作製することができる。
開口部90は、前出の図4(a)〜(d)に示す抄造シート10の製造方法と同様にして、抄造シートを作製し、これをウオータージェットまたは打ち抜き刃で後加工することにより作製することができる。
または、前出の図4(e)に示す凝集物をプレス成形する段階において、所望の形状を有するプレス板71を使用して、プレス成形の段階で凹凸形状の第1の層の一部を作製する(図12(a))。2枚の凹凸部を有する第1の層の一部をプレス成形することにより、開口部90を有する第1の層9を作製できる。次いで、この開口部90に、第2の層9Aを嵌め込み(図12(c))、次いで第3の層9Bを積層することにより、本実施形態に係る積層体を作製することができる。
あるいは、図12(b)に示すように、第1の層9となる各部分および第2の層9Bとなる各部分を作製し、これらを組合せて、図12(c)に示すように1つの層を作製してもよい。
このような積層体8Cもまた、図9に示すように、凹凸形状を有するプレス板を使用して加熱プレスすることにより、所望の形態に折り曲げることができる。このように折り曲げ加工された積層体8Cは、電子部品を収容する筐体として使用することができる。
例えば、電子機器がスマートフォンである場合、積層体8Cは、図11で示すような、スマートフォンを収容するのに適した形状に成形される。この場合、積層体8Cのうち、スマートフォンに接触する部分には、曲げ強度の高い抄造シートから作製される第1の層9が設けられる。第1の層9のうち、スマートフォンの発熱部分に接触する箇所には、開口部90が設けられ、この開口部90には、高い熱放射率を有する抄造シートから作製される第2の層9Aがはめ込まれる。また、第1の層9および第2の層9Aを被覆する第3の層9Bは、スマートフォンを電磁波から保護する電磁波遮蔽性能を有する抄造シートから作製される。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外のさまざまな構成を採用することができる。
例えば、第3の実施形態において、矩形の開口部を有する抄造シートを例に挙げて説明したが、開口部の形状は任意の形状とすることができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、実施例及び比較例に記載されている「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を示す。
実施例に記載している原材料は、あらかじめ含有されている水分量を抜いた質量部で表している。
(電磁波遮蔽用の抄造シート)
1.複合樹脂組成物の作製
(1)製造例1
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)45部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)2部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)1部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)12部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)40部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して900ppm添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を99%の収率で得た。尚、収率の測定方法の詳細は後述する。
(2)製造例2
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)45部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)4部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)6部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)40部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を99%の収率で得た。
(3)製造例3
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)30部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)3部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)32部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)10部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)25部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を96%の収率で得た。
(4)製造例4
凍結粉砕機で、平均粒径300μmに粉砕した粉砕したアクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂(ダイセル工業(株)製商品名セビアンN)を45部と、鱗片状シリカ微粒子(AGCエスアイテック(株)製商品名サンラブリー)5部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)5部、繊維径22μm、繊維長5mmのポリビニルアルコール繊維((株)クラレ製商品名ビニロン)45部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたカチオン性ポリアクリルアミド(ハリマ化成(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.4%の重量になるように添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに130℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を92%の収率で得た。
(5)製造例5
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)10部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)3部、繊維長3mm、繊維径60μmの銅繊維(虹技(株)製)77部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維5部(日本精線(株)製商品名ナスロン)、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)4部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を上述した構成材料すべての合計に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を95%の収率で得た。
2.抄造シートの作製
(1)製造例6
製造例1で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(2)製造例7
製造例2で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(3)製造例8
製造例3で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(4)製造例9
製造例4で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧15MPa加圧下でコンプレッション成形を200℃、10分行い、50℃まで金型を冷却させて縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(5)製造例10
製造例5で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例6〜10で得られた抄造シートを用いて、下記に示す特性評価を行った。結果を表1に示す。
Figure 2014088020
3.特性の評価方法
3.1 複合樹脂組成物
(1)収率
下記式により算出した。
収率(%)=(得られた複合樹脂組成物の重量/仕込んだ複合樹脂組成物原料の重量合計)×100
得られた複合樹脂組成物については、乾燥後の重量を用い、仕込んだ複合樹脂組成物原料の合計重量に関しては、水分を抜いた量を用いた。
3.2 抄造シート
(1)比重測定
比重測定は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦2cm×横2cm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
(2)電磁波遮蔽率の測定
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件と同一の成形条件で、縦12cm×横12cm×厚み1mmの抄造シートを作製し、それを試験片として用いた。次に、KEC法にて評価を行った。KEC法とは、一般社団法人関西電子工業振興センターによる測定方法で、左右対称に分割したシールドボックスに試験片をはさみ、スペクトラムアナライザーにて試験片を介しての電磁波の減衰度を測定するものである。
電磁波遮蔽性と電磁波遮蔽率の関係は下記に例を示す。
電磁波遮蔽性60dBとは、電磁波遮蔽率99.9%を示す。
電磁波遮蔽性40dBとは、電磁波遮蔽率99.0%を示す。
電磁波遮蔽性20dBとは、電磁波遮蔽率90.0%を示す。
(3)曲げ試験
曲げ試験は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦50mm×横25mm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。曲げ試験の支点間距離は32mmで行った。
(4)平面方向の線膨脹係数の測定
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦5mm×横30mm×長さ10mmの抄造シートを作製し、それを縦5mm×横5mm×長さ10mmの試験片に切断し、熱機械的分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、TMA−6000)を用いて、長さ方向の線膨脹係数を測定した。昇温速度は、5℃/分とし、線膨脹係数(α1)を80〜120℃の温度範囲で求めた。
製造例1〜5は、いずれも、高い収率で複合樹脂組成物得られた。また、製造例6〜10は、いずれも、800MHzの電磁波遮蔽性が20dB以上、曲げ強度が80MPa以上、曲げ弾性率が8GPa以上であり、比重が1以上5以下、かつ平面方向の線膨脹係数が0.1ppm/℃以上50ppm/℃以下と、特性バランスに優れた抄造シートが得られることが分かった。
そして、製造例6で得られた抄造シートを、ビルドアップ基板にラミネートして、その後熱硬化させ、前記ビルドアップ基板に貼り付けたところ、電磁波遮蔽でき、かつ、基板を補強することができた。同様に、製造例7〜10で得られた抄造シートも、それぞれビルドアップ基板にラミネートして、その後熱硬化させ、前記ビルドアップ基板に貼り付けたところ、電磁波遮蔽でき、かつ、基板を補強することができた。
(放熱用の抄造シート)
1.複合樹脂組成物の作製
(1)製造例11
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)24部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)5部、繊維長3mm、繊維径60μmのアルミニウム繊維(虹技(株)製、材質:A1070)60部、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)10部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を構成材料に対して0.4%の重量添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。尚、収率の測定方法の詳細は後述する。
(2)製造例12
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)を10部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)3部、繊維長3mm、繊維径60μmの銅繊維(虹技(株)製)82部、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)4部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を構成材料に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を95%の収率で得た。
(3)製造例13
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)40部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維25部(虹技(株)製、材質:A1070)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)25部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.2%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を97%の収率で得た。
(4)製造例14
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)35部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維40部(虹技(株)製、材質:A1070)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。
(5)製造例15
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)35部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維40部(虹技(株)製、材質:A5052)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。
(6)製造例16
凍結粉砕機で、平均粒径200μmに粉砕した粉砕したアクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂(ダイセル工業(株)製商品名セビアンN)を30部と、鱗片状シリカ微粒子(AGCエスアイテック(株)製商品名サンラブリー)5部、繊維長3mm、繊維径90μmの銅繊維(虹技(株)製)10部、平均粒子径20μmの銅粉末((株)高純度化学研究所製商品名CUE13PB)40部、繊維径22μm、繊維長5mmのポリビニルアルコール繊維((株)クラレ製商品名ビニロン)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたカチオン性ポリアクリルアミド(ハリマ化成(株)製)を構成材料に対して0.5%の重量になるように添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに130℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を90%の収率で得た。
2.抄造シートの作製
(1)製造例17
製造例1で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(2)製造例18
製造例2で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(3)製造例19
製造例3で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(4)製造例20
製造例4で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(5)製造例21
製造例5で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
(6)製造例22
製造例6で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を200℃、10分行い、50℃まで金型を冷却させて縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例17〜22で得られた抄造シートを用いて、下記に示す特性評価を行った。結果を表2に示す。
Figure 2014088020
3.特性の評価方法(その1)
3.1 複合樹脂組成物
(1)収率
下記式により算出した。
収率(%)=(得られた複合樹脂組成物の重量/仕込んだ複合樹脂組成物原料の重量合計)×100
得られた複合樹脂組成物については、乾燥後の重量を用い、仕込んだ複合樹脂組成物原料の合計重量に関しては、水分を抜いた量を用いた。
3.2 抄造シート
(1)比重測定
比重測定は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は縦2cm×横2cm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
(2)熱伝導率の測定
平面方向測定用として、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦10mm×横10mm×長さ3cmの抄造シートを得た。また、厚み方向測定用として、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件と同一の成形条件で、縦10cm×横10cm×長さ1.5mmの抄造シートを得た。得られたそれぞれの抄造シートから、縦10mm×横10mm×長さ1.5mmになるように切り出して試験片とした。次に、NETZSCH社製のXeフラッシュアナライザーLFA447を用いて、レーザーフラッシュ法により板状試験片の長さ方向の熱伝導率の測定を行った。測定は、大気雰囲気下、25℃の条件下で行った。
(3)曲げ試験
曲げ試験は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦50mm×横25mm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。曲げ試験の支点間距離は32mmで行った。
(4)線膨脹係数の測定
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦5mm×横30mm×長さ10mmの抄造シートを作製し、それを縦5mm×横5mm×長さ10mmの試験片に切断し、熱機械的分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、TMA−6000)を用いて、長さ方向の線膨脹係数を測定した。昇温速度は、5℃/分とし、線膨脹係数(α1)を80〜120℃の温度範囲で求めた。
製造例19、20で得られた抄造シートを用いて、下記に示す特性評価を行った。結果を表3に示す。
Figure 2014088020
4.特性の評価方法(その2)
4.1 抄造シート
(1) 赤外線放射率の測定
試験片を加熱し平衡温度に達した後、FT−IR(フーリエ変換赤外分光硬度計)を用いて、製造例9、10と比較例8は測定温度80℃、比較例7は測定温度250℃、測定波長4.4μm〜15.4μmの条件で赤外線分光放射スペクトルを測定し、積分放射率(%)を求めた。尚、試験片は縦4cm×横4cm×厚み1mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
製造例11〜16は、いずれも、高い収率で複合樹脂組成物が得られた。また、製造例17〜22は、いずれも、平面方向の熱伝導率が5W/mK以上、厚み方向の熱伝導率が平面方向の熱伝導率に対して半分以下、曲げ強度が80MPa以上、曲げ弾性率が8GPa以上であり、比重が1以上5以下、かつ平面方向の線膨脹係数が0.1ppm/℃以上50ppm/℃以下と、特性バランスに優れた抄造シートが得られることが分かった。
また、製造例19〜21においては、有機繊維を併用しても平面方向への熱伝導率は5W/mK以上と、有機繊維を併用しても熱伝導率は損なわれることなく、良好な熱伝導性を示しており、かつ曲げ強度も200MPa以上と良好な機械特性を有している抄造シートが得られている。
そして、製造例19で得られた抄造シート(本体部)に対して、以下の(I)〜(V)の構成を含む各機能層をエポキシ系の接着剤を用いて接合した。
(I)ポリカーボネート樹脂を含むシート、
(II)難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシート
(III)ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシート
(IV)防水性樹脂層を含むもの、および、
(V)硬化性樹脂を含む樹脂層
その結果、上記(I)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐衝撃性という観点において特に優れた物品を得ることができた。また、上記(II)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、難燃性という観点において特に優れた物品を得ることができた。また、上記(III)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性という観点において、特に優れた物品を得ることができた。また、上記(IV)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、防水性という観点において、特に優れた物品を得ることができた。また、上記(V)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、意匠性という観点において、特に優れた物品を得ることができた。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
1 防水性樹脂層
1A 物品
2 射体側防水層
2A 物品
3 表面側防水層
3A 物品
4 絶縁層
4a 接合用孔
8A 積層体
8A' 積層体
8B 積層体
8B' 積層体
8C 積層体
9 第1の層
9A 第2の層
9B 第3の層
10 本体部(抄造シート)
11 繊維層
20 機能層
30 接着層
40 繊維フィラー
50 樹脂
60 メッシュ
70 乾燥炉
71 プレス板
72 熱板
90 開口部
100 接合部

Claims (21)

  1. 繊維フィラーと樹脂とを含む材料組成物により構成され、抄造法により得られる本体部と、
    前記本体部を被覆する機能層と、
    を備える物品。
  2. 前記機能層が、繊維フィラーおよび樹脂を含む材料組成物により構成され、抄造法により得られる層である、請求項1に記載の物品。
  3. 前記繊維フィラーの繊維長さが500μm以上10mm以下である請求項1または2に記載の物品。
  4. 前記繊維フィラーの含有量が、前記材料組成物全体の1質量%以上90質量%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の物品。
  5. 前記繊維フィラーは、金属元素を含み、
    前記金属元素は、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムおよび銅からなる群より選択される少なくとも一種を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の物品。
  6. 前記材料組成物は、イオン交換能を有する粉末状物質をさらに含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の物品。
  7. 前記材料組成物は、無機粉末および金属粉末からなる群より選択される少なくとも一種のフィラー粉末をさらに含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の物品。
  8. 金属からなる金属層をさらに備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の物品。
  9. 第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層と、
    第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層と
    を備え、
    前記第1の層と前記第2の層が積層された積層体。
  10. 前記第1の層に開口部が形成されている、請求項9に記載の積層体。
  11. 前記開口部に、前記第2の層がはめ込まれている、請求項10に記載の積層体。
  12. 第3の繊維フィラーと、前記第3の繊維フィラーを結着する第3の樹脂とを含む第3の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第3の層をさらに備える、請求項9〜11のいずれか1項に記載の積層体。
  13. 金属からなる金属層をさらに備える、請求項9〜12のいずれか1項に記載の積層体。
  14. 前記第1、第2および第3の繊維フィラーの長さが500μm以上10mm以下である、請求項12に記載の積層体。
  15. 前記第1、第2および第3の繊維フィラーの含有量が、それぞれ、前記第1、第2および第3の材料組成物全体の1質量%以上90質量%以下である請求項12に記載の積層体。
  16. 前記第1、第2または第3の繊維フィラーが、金属元素を含み、
    前記金属元素は、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムおよび銅からなる群より選択される少なくとも一種を含む請求項12に記載の積層体。
  17. 前記第1、第2または第3の材料組成物は、イオン交換能を有する粉末状物質をさらに含む請求項12に記載の積層体。
  18. 前記第1、第2または第3の材料組成物は、無機粉末及び金属粉末から成る群より選択される少なくとも一種のフィラー粉末をさらに含む請求項12に記載の積層体。
  19. 当該積層体が折り曲げ加工されている、請求項9〜18のいずれか1項に記載の積層体。
  20. 当該積層体が、電磁波遮蔽性能を有する、請求項9〜19のいずれか1項に記載の積層体。
  21. 当該積層体が、電子機器を収容する筐体である、請求項9〜20のいずれか1項に記載の積層体。
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