JP2024502705A - 5gシステム用アンテナモジュール - Google Patents
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Abstract
5G無線周波信号を送受信するように構成された少なくとも1つのアンテナ素子を収容するハウジングを含むアンテナモジュールが開示される。ハウジングは、熱可塑性ポリマーを含むポリマーマトリクス、およびポリマーマトリクス内に分布する複数の長尺強化用繊維を含む繊維強化ポリマー組成物を含む。ポリマー組成物は、2GHzの周波数で約3.5以下の比誘電率および約0.009以下の誘電正接を示す。【選択図】図1
Description
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、2020年12月17日の出願日を有する米国特許仮出願第63/126,595号、および2021年4月7日の出願日を有する米国特許仮出願第63/171,602号の出願の利益を主張し、これらはその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
[0001]本出願は、2020年12月17日の出願日を有する米国特許仮出願第63/126,595号、および2021年4月7日の出願日を有する米国特許仮出願第63/171,602号の出願の利益を主張し、これらはその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
[0002]アンテナモジュールは、通常、日光、風および湿気などの天候から共鳴アンテナ素子を保護するためのハウジング構造体(レドーム)内に収容された共鳴アンテナ素子を含む。様々な材料が、無線周波信号に対し透過性であり、かつ所望の構造支持体を与えるために比較的高度の強度を有するレドームを求めて開発されている。これらの材料は幾つかの用途において適切ではあるが、それにもかかわらず、例えば5Gシステムに関連するより高い周波数範囲で問題が生じる恐れがある。とりわけ、従来のレドーム材料は、しばしば高い周波数で比較的高い誘電正接(dissipation factor)(損失正接:loss tangent)および誘電率(dielectric constant)を示し、受け入れがたいレベルの電磁気信号の損失をもたらす。したがって、アンテナモジュール、特に5Gシステムに用いられるもの用の改善された材料に対する必要性が、現在存在する。
[0003]本発明の一実施形態によると、5G無線周波信号を送受信するように構成された少なくとも1つのアンテナ素子を収容するハウジングを含むアンテナモジュールが開示される。ハウジングは、熱可塑性ポリマーを含むポリマーマトリクス、およびポリマーマトリクス内に分布する複数の長尺強化用(reinforcing)繊維を含む繊維強化(reinforced)ポリマー組成物を含む。ポリマー組成物は、2GHzの周波数で約3.5以下の比誘電率および約0.009以下の誘電正接を示す。
[0004]本発明の他の特徴および態様は以下により詳しく述べられる。
[0005]本発明の完全で実施可能な開示が、当業者にとってそれらの最良の様式を含めて、以下の添付の図への参照を含む本明細書の残りの部分により詳細に記載される。
[0005]本発明の完全で実施可能な開示が、当業者にとってそれらの最良の様式を含めて、以下の添付の図への参照を含む本明細書の残りの部分により詳細に記載される。
[0010]本議論が、例示の実施形態の説明のみであり、本発明のより広範な態様を限定するように意図されないことは、当業者によって理解されるはずである。
[0011]概して言えば、本発明は、5G無線周波信号を送受信するように構成された少なくとも1つのアンテナ素子を収容するハウジングを含むアンテナモジュール(例えばマクロセル(基地局)、小形セル、マイクロセルまたはリピーター(フェムトセル)など)を対象とする。ハウジングは、熱可塑性ポリマーを含むポリマーマトリクス、およびポリマーマトリクス内に分布する複数の長尺強化用繊維を含む繊維強化ポリマー組成物を含む。ポリマー組成物の成分の特定の性質および濃度の注意深い選択によって、本発明者らは、結果として得られる組成物が広範囲の周波数にわたって低い比誘電率および誘電正接を示すことができ、5G用途における使用に特に適切になることを発見した。すなわち、ポリマー組成物は、典型的な5G周波数(例えば2または10GHz)にわたって約3.5以下の低比誘電率、幾つかの実施形態において約0.1~約3.4および幾つかの実施形態において約1~約3.3、幾つかの実施形態において約1.5~約3.2、幾つかの実施形態において約2~約3.1および幾つかの実施形態において約2.5~約3.1を示してもよい。ポリマー組成物の誘電正接は、エネルギーの損失率の指標であり、同様に、典型的な5G周波数(例えば2または10GHz)にわたって約0.009以下、幾つかの実施形態において約0.008以下、幾つかの実施形態において約0.0007以下、幾つかの実施形態において約0.006以下および幾つかの実施形態において約0.001~約0.005であってもよい。
[0011]概して言えば、本発明は、5G無線周波信号を送受信するように構成された少なくとも1つのアンテナ素子を収容するハウジングを含むアンテナモジュール(例えばマクロセル(基地局)、小形セル、マイクロセルまたはリピーター(フェムトセル)など)を対象とする。ハウジングは、熱可塑性ポリマーを含むポリマーマトリクス、およびポリマーマトリクス内に分布する複数の長尺強化用繊維を含む繊維強化ポリマー組成物を含む。ポリマー組成物の成分の特定の性質および濃度の注意深い選択によって、本発明者らは、結果として得られる組成物が広範囲の周波数にわたって低い比誘電率および誘電正接を示すことができ、5G用途における使用に特に適切になることを発見した。すなわち、ポリマー組成物は、典型的な5G周波数(例えば2または10GHz)にわたって約3.5以下の低比誘電率、幾つかの実施形態において約0.1~約3.4および幾つかの実施形態において約1~約3.3、幾つかの実施形態において約1.5~約3.2、幾つかの実施形態において約2~約3.1および幾つかの実施形態において約2.5~約3.1を示してもよい。ポリマー組成物の誘電正接は、エネルギーの損失率の指標であり、同様に、典型的な5G周波数(例えば2または10GHz)にわたって約0.009以下、幾つかの実施形態において約0.008以下、幾つかの実施形態において約0.0007以下、幾つかの実施形態において約0.006以下および幾つかの実施形態において約0.001~約0.005であってもよい。
[0012]従来は、低い誘電正接および比誘電率を示すポリマー組成物はまた十分な機械的性質を有しないと考えられた。しかしながら、本発明者らは、ポリマー組成物が優れた機械的性質を維持することができることを発見した。例えば、ポリマー組成物は、ISO試験No.179-1:2010)(技術的にASTM D256-10e1と同等)に従って例えば、約-50℃~約85℃(例えば-40℃または23℃)の温度範囲内の様々な温度で測定して、約20kJ/m2以上、幾つかの実施形態において約30~約80kJ/m2および幾つかの実施形態において約40~約60kJ/m2のシャルピーノッチ無し衝撃強度を示してもよい。引張および曲げの機械的性質もまた良好であり得る。例えば、ポリマー組成物は、約50MPa以上300MPa、幾つかの実施形態において約80~約500MPaおよび幾つかの実施形態において約85~約250MPaの引張強度;約0.5%以上、幾つかの実施形態において約0.6%~約5%および幾つかの実施形態において約0.7%~約2.5%の引張破壊歪み;および/または約3,500MPa~約20,000MPa、幾つかの実施形態において約6,000MPa~約15,000MPaおよび幾つかの実施形態において約8,000MPa~約15,000MPaの引張弾性率を示してもよい。引張特性は、ISO試験No.527-1:2019(技術的にASTM D638-14と同等)に従って、約-50℃~約85℃(例えば-40℃または23℃)の温度範囲内などの様々な温度で求められてもよい。ポリマー組成物は、また約100~約500MPa、幾つかの実施形態において約130~約400MPaおよび幾つかの実施形態において約140~約250MPaの曲げ強度;約0.5%以上、幾つかの実施形態において約0.6%~約5%および幾つかの実施形態において約0.7%~約2.5%の曲げ破壊歪み;および/または約4,500MPa~約20,000MPa、幾つかの実施形態において約5,000MPa~約15,000MPaおよび幾つかの実施形態において約5,500MPa~約12,000MPaの曲げ弾性率を示してもよい。曲げ特性は、ISO試験No.178:2019(技術的にASTM D790-17と同等)に従って、約-50℃~約85℃(例えば-40℃または23℃)の温度範囲内などの様々な温度で求められてもよい。
[0013]ポリマー組成物は、また低温または高温で経時変化にあまり敏感ではないことがある。例えば、組成物は、約-50℃~約85℃(例えば-40℃または85℃)の温度を有する雰囲気内で約100時間以上、幾つかの実施形態において約300時間~約3000時間および幾つかの実施形態において約400時間~約2500時間(例えば500時間または1,000時間)の期間経時変化してもよい。経時変化の後でさえ、機械的性質(例えば衝撃強度、引張特性および/または曲げ特性)は、上記に注目した範囲内に持続し得る。例えば、150℃で1,000時間の「経時変化」後の特定の機械的性質(例えばシャルピーノッチ無し衝撃強度、引張強度、曲げ強度など)とそのような経時変化前の初期の機械的性質との比は、約0.6以上、幾つかの実施形態において約0.7以上および幾つかの実施形態において約0.8~1.0であってもよい。同様に、ポリマー組成物は、紫外線にあまり敏感ではない。例えば、ポリマー組成物は、上記に注目されるような紫外線の1つまたは複数の周期に晒されてもよい。そのような曝露(例えばSAE J2527_2017092に従って2,500kJ/m2の全露光レベル)の後でさえ、機械的性質(例えば衝撃強度、引張強度、曲げ強度など)およびそのような性質の比は、上記に注目された範囲内に持続し得る。
[0014]ポリマー組成物はまた難燃性(Flame retardant)であってもよい。例えば、組成物が火を消すこと(「チャー形成」)ができる程度はその限界酸素指数(「LOI:Limiting Oxygen Index」)によって表されてもよく、それは燃焼を支えるのに必要とされる酸素の体積百分率である。とりわけ、ポリマー組成物のLOIは、ISO 4589:2017(技術的にASTM D2863-19と同等)に従って求めて約25以上、幾つかの実施形態において約27以上、幾つかの実施形態において約28以上および幾つかの実施形態において約30~100であってもよい。難燃性はまた、「Tests for Flammability of Plastic Materials, UL94」と題するUnderwriter’s Laboratory Bulletin 94の手順に従って特性評価されてもよい。幾つかの格付けを、消火時間(5つの試験片1セットの合計火炎時間)および以下により詳細に記載される滴下に抵抗する能力を基準にして適用することができる。この手順によると、例えば、ポリマー組成物は少なくともV1格付けおよび好ましくは以下でより詳細に検討されるような部品厚さ(例えば3ミリメートル)でV0格付けを示してもよい。例えば、組成物は、約250秒以下(V1格付け)、幾つかの実施形態において約100秒以下および幾つかの実施形態において約50秒以下(V0格付け)の合計火炎時間を示してもよい。
[0015]ある実施形態において、組成物は、また電磁障害(「EMI」)に高度の遮蔽有効度を提供することができる。とりわけ、EMI遮蔽有効度は、ASTM D4935-18に従って2GHzの周波数で求めて約20デシベル(dB)以上、幾つかの実施形態において約25dB以上および幾つかの実施形態において約30dB~約100dBであってもよい。良好なEMI遮蔽有効度を示すことに加えて、組成物はまた、ASTM D257-14に従って求めて、約5,000Ω・cm以下、幾つかの実施形態において約1,000Ω・cm以下および幾つかの実施形態において約50~約800Ω・cmなどの比較的低い体積抵抗率を示してもよい。
[0016]本発明の様々な実施形態が、ここでより詳細に記載される。
I. ポリマーマトリクス
A. 熱可塑性ポリマー
[0017]ポリマーマトリクスは,組成物の連続相として機能し、1種または複数の熱可塑性ポリマー、例えばプロピレンポリマー、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリアリールエーテルケトン(例えばポリエーテルエーテルケトン)、ポリカーボネート、ポリブタジエン樹脂(例えばアクリロニトリル-ブタジエン-スチレンコポリマー)などを含む。一実施形態において、例えば、プロピレンポリマーは特に適切であり得る。用いられる場合、プロピレンポリマーは、ポリマーマトリクスの、例えば、約30重量%~約80重量%、幾つかの実施形態において約45重量%~約75重量%および幾つかの実施形態において約50重量%~約70重量%を、ならびに全ポリマー組成物の約30重量%~約65重量%、幾つかの実施形態において約35重量%~約60重量%および幾つかの実施形態において約40重量%~約55重量%を構成してもよい。
I. ポリマーマトリクス
A. 熱可塑性ポリマー
[0017]ポリマーマトリクスは,組成物の連続相として機能し、1種または複数の熱可塑性ポリマー、例えばプロピレンポリマー、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリアリールエーテルケトン(例えばポリエーテルエーテルケトン)、ポリカーボネート、ポリブタジエン樹脂(例えばアクリロニトリル-ブタジエン-スチレンコポリマー)などを含む。一実施形態において、例えば、プロピレンポリマーは特に適切であり得る。用いられる場合、プロピレンポリマーは、ポリマーマトリクスの、例えば、約30重量%~約80重量%、幾つかの実施形態において約45重量%~約75重量%および幾つかの実施形態において約50重量%~約70重量%を、ならびに全ポリマー組成物の約30重量%~約65重量%、幾つかの実施形態において約35重量%~約60重量%および幾つかの実施形態において約40重量%~約55重量%を構成してもよい。
[0018]例えば、プロピレンホモポリマー(例えば、シンジオタクチック、アタクチック、アイソタクチックなど)、プロピレンコポリマーなどの様々なプロピレンポリマーまたはプロピレンポリマーの組み合わせのうちのいずれもが、一般にポリマーマトリクスにおいて用いられてもよい。一実施形態において、例えば、アイソタクチックまたはシンジオタクチックホモポリマーであるプロピレンポリマーが用いられてもよい。一般に「シンジオタクチック」という用語は、メチル基のかなりの部分(すべてではないにしても)がポリマー鎖に沿って交互に反対側にあるタクティシティーを指す。一方、「アイソタクチック」という用語は一般に、メチル基のかなりの部分(すべてではないにしても)がポリマー鎖に沿って同じ側にあるタクティシティーを指す。そのようなホモポリマーは約160℃~約170℃の融点を有していてもよい。なお他の実施形態において、α-オレフィンモノマーを含むプロピレンのコポリマーが用いられてもよい。適切なα-オレフィンモノマーの特定の例としては、エチレン、1-ブテン;3-メチル-1-ブテン;3,3-ジメチル-1-ブテン;1-ペンテン;1個もしくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を含む1-ペンテン;1個もしくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を含む1-ヘキセン;1個もしくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を含む1-ヘプテン;1個もしくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を含む1-オクテン;1個もしくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を含む1-ノネン;エチル、メチルまたはジメチル置換の1-デセン;1-ドデセン;およびスチレンを含んでいてもよい。そのようなコポリマーのプロピレン含有率は、約60モル%~約99モル%、幾つかの実施形態において約80モル%~約98.5モル%、および幾つかの実施形態において約87モル%~約97.5モル%であってもよい。α-オレフィン含有率は同様に、約1モル%~約40モル%、幾つかの実施形態において約1.5モル%~約15モル%、および幾つかの実施形態において約2.5モル%~約13モル%の範囲であってもよい。プロピレンポリマーは通常、小形部品への組成物の成形を容易にするのを助けるために高度の流動を有する。高流動性プロピレンポリマーは例えば、ISO 1133-1:2011(技術的にASTM D1238-13と同等)に従って2.16kgの荷重および230℃の温度で求めて比較的高いメルトフローインデックス、例えば10分当たり約150グラム以上、幾つかの実施形態において10分当たり約180グラム以上、および幾つかの実施形態において10分当たり約200~約500グラムを有していてもよい。
[0019]様々な公知技法のいずれかが、一般にプロピレンコポリマーを形成するために用いられてもよい。例えば、そのようなポリマーは、フリーラジカルまたは配位触媒(例えばZiegler-Natta)を使用して形成されてもよい。幾つかの実施形態において、例えば、ポリマーはメタロセン触媒などの単一部位の配位触媒から形成されてもよい。そのような触媒系は、コモノマーが、ランダムに分子鎖内に分布し、異なる分子量分画にわたって一様に分布するコポリマーを生成する。メタロセン触媒の例は、ビス(n-ブチルシクロペンタジエニル)チタンジクロリド、ビス(n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)スカンジウムクロリド、ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(メチルシクロペンタジエニル)チタンジクロリド、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、コバルトセン、シクロペンタジエニルチタントリクロリド、フェロセン、ハフノセンジクロリド、イソプロピル(シクロペンタジエニル-1-フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、モリブドセンジクロリド、ニッケロセン、ニオボセンジクロリド、ルテノセン、チタノセンジクロリド、ジルコノセンクロリドヒドリド、ジルコノセンジクロリドなどを含む。メタロセン触媒を使用して製造されたポリマーは、通常狭い分子量範囲を有する。例えば、メタロセン触媒ポリマーは、4未満の多分散性数(Mw/Mn)、制御された短鎖分岐分布、および制御されたアイソタクティシティーを有し得る。
[0020]他のポリマーもまた用いられてもよい。幾つかの実施形態において、例えば、ポリマーマトリクスはポリカーボネートを含んでいてもよく、これは、通常、式-R1-O-C(O)-O-の繰り返し構造のカーボネート単位を含む。ポリカーボネートは、R1基の総数の少なくとも一部(例えば60%以上)が芳香族部分を含み、その残部は、脂肪族、脂環式または芳香族であるので芳香族としてもよい。一実施形態において、例えば、R1は、C6-30芳香族基であってもよく、すなわち、少なくとも1つの芳香族部分を含む。通常、R1は、一般式HO-R1-OHのジヒドロキシ芳香族化合物、例えば、下記参照の特定の式を有するものに由来する:
HO-A1-Y1-A2-OH
[式中、
A1およびA2は独立して単環二価芳香族基であり;
Y1は、単結合、またはA2からA1を分離する1個もしくは複数の原子を有する架橋基である]。特定の一実施形態において、ジヒドロキシ芳香族化合物は、以下の式(I)に由来し得る:
HO-A1-Y1-A2-OH
[式中、
A1およびA2は独立して単環二価芳香族基であり;
Y1は、単結合、またはA2からA1を分離する1個もしくは複数の原子を有する架橋基である]。特定の一実施形態において、ジヒドロキシ芳香族化合物は、以下の式(I)に由来し得る:
[式中、
RaおよびRbはそれぞれ独立して、ハロゲンまたはC1-12アルキル基、例えば、各アリーレン基のヒドロキシ基に対してメタに配置されたC1-3アルキル基(例えばメチル)であり;
pおよびqはそれぞれ独立して0~4(例えば1)であり;
Xaは、2個のヒドロキシ置換芳香族基を接続する架橋基を表し、ここで、各C6アリーレン基の架橋基およびヒドロキシ置換基は、C6アリーレン基の互いに対して、オルト、メタまたはパラ(とりわけパラ)に配置されている]。
RaおよびRbはそれぞれ独立して、ハロゲンまたはC1-12アルキル基、例えば、各アリーレン基のヒドロキシ基に対してメタに配置されたC1-3アルキル基(例えばメチル)であり;
pおよびqはそれぞれ独立して0~4(例えば1)であり;
Xaは、2個のヒドロキシ置換芳香族基を接続する架橋基を表し、ここで、各C6アリーレン基の架橋基およびヒドロキシ置換基は、C6アリーレン基の互いに対して、オルト、メタまたはパラ(とりわけパラ)に配置されている]。
[0021]一実施形態において、Xaは、式-C(Rc)(Rd)-[式中、RcおよびRdはそれぞれ独立して、水素、C1-12アルキル、C1-12シクロアルキル、C7-12アリールアルキル、C7-12ヘテロアルキルまたは環状C7-12ヘテロアリールアルキル、または式-C(=Re)-{式中、Reは二価C1-12炭化水素基である}の基である]の置換または非置換のC3-18シクロアルキリデン、C1-25アルキリデンであってもよい。このタイプの例示の基は、メチレン、シクロヘキシルメチレン、エチリデン、ネオペンチリデンおよびイソプロピリデン、ならびに2-[2.2.1]-ビシクロヘプチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンチリデン、シクロドデシリデンおよびアダマンチリデンを含む。Xaが置換シクロアルキリデンである特定の例は、以下の式(II)のシクロヘキシリデン架橋アルキル置換ビスフェノールである:
[式中、
Ra’およびRb’はそれぞれ独立して、C1-12アルキル(例えば、メチルなどのC1-4アルキル)であり、場合によって、シクロヘキシリデン架橋基に対してメタ配置されていてもよく;
RgはC1-12アルキル(例えばC1-4アルキル)またはハロゲンであり;
rおよびsはそれぞれ独立して1~4(例えば1)であり;
tは0~10(例えば0~5)である]。
Ra’およびRb’はそれぞれ独立して、C1-12アルキル(例えば、メチルなどのC1-4アルキル)であり、場合によって、シクロヘキシリデン架橋基に対してメタ配置されていてもよく;
RgはC1-12アルキル(例えばC1-4アルキル)またはハロゲンであり;
rおよびsはそれぞれ独立して1~4(例えば1)であり;
tは0~10(例えば0~5)である]。
[0022]シクロヘキシリデン架橋ビスフェノールは、1モルのシクロヘキサノンとの2モルのo-クレゾールの反応生成物であってもよい。別の実施形態において、シクロヘキシリデン架橋ビスフェノールは、1モルの水素化イソホロン(例えば1,1,3-トリメチル-3-シクロヘキサン-5-オン)との2モルのクレゾールの反応生成物であってもよい。そのようなシクロヘキサン含有ビスフェノール、例えば1モルの水素化イソホロンとの2モルのフェノールの反応生成物は、高いガラス転移温度および高い熱変形温度を有するポリカーボネートポリマーを製造するのに役立つ。
[0023]別の実施形態において、Xaは、C1-18アルキレン基、C3-18シクロアルキレン基、縮合C6-18シクロアルキレン基または式-B1-W-B2-[式中、B1およびB2は独立してC1-6アルキレン基であり、WはC3-12シクロアルキリデン基またはC6-16アリーレン基である]の基であってもよい。
[0024]Xaはまた以下の式(III)の置換C3-18シクロアルキリデンであってもよい:
[式中、
Rr、Rp、RqおよびRtはそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、酸素またはC1-12有機基であり;
Iは、直接結合、炭素または二価の酸素、硫黄または-N(Z)-{式中、Zは、水素、ハロゲン、ヒドロキシ、C1-12アルキル、C1-12アルコキシまたはC1-12アシルである}であり;
hは0~2であり;
jは1または2であり;
iは0または1であり;
kは0~3であり、ただし、Rr、Rp、RqおよびRtの一緒になった少なくとも2つは、縮合した脂環式、芳香族またはヘテロ芳香環である]。
Rr、Rp、RqおよびRtはそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、酸素またはC1-12有機基であり;
Iは、直接結合、炭素または二価の酸素、硫黄または-N(Z)-{式中、Zは、水素、ハロゲン、ヒドロキシ、C1-12アルキル、C1-12アルコキシまたはC1-12アシルである}であり;
hは0~2であり;
jは1または2であり;
iは0または1であり;
kは0~3であり、ただし、Rr、Rp、RqおよびRtの一緒になった少なくとも2つは、縮合した脂環式、芳香族またはヘテロ芳香環である]。
[0025]他の有用な芳香族ジヒドロキシ芳香族化合物は以下の式(IV)を有するものを含む:
[式中、
Rhは、独立してハロゲン原子(例えば臭素)、C1-10ヒドロカルビル(例えばC1-10アルキル基)、ハロゲン置換C1-10アルキル基、C6-10アリール基またはハロゲン置換C6-10アリール基であり;
nは0~4である]。
Rhは、独立してハロゲン原子(例えば臭素)、C1-10ヒドロカルビル(例えばC1-10アルキル基)、ハロゲン置換C1-10アルキル基、C6-10アリール基またはハロゲン置換C6-10アリール基であり;
nは0~4である]。
[0026]式(I)のビスフェノール化合物の特定の例は、例えば、1,1-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)プロパン(以下「ビスフェノールA」または「BPA」)、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、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)n-ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-1-メチルフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-t-ブチルフェニル)プロパン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フタリミジン、2-フェニル-3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フタリミジン(PPPBP)、および1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン(DMBPC)を含む。特定の一実施形態において、ポリカーボネートは、式(I)においてA1およびA2のそれぞれがp-フェニレンであり、Y1がイソプロピリデンであるビスフェノールAに由来する直鎖ホモポリマーであってもよい。
[0027]適切な芳香族ジヒドロキシ化合物の他の例としては以下を含んでもよいが、しかしこれらに限定されない:4,4’-ジヒドロキシビフェニル、1,6-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-ナフチルメタン、1,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(3-ヒドロキシフェニル)プロパン、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-3-ブロモフェニル)プロパン、1,1-ビス(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、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)イソブテン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、trans-2,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-ブテン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)アダマンタン、アルファ,アルファ’-ビス(4-ヒドロキシフェニル)トルエン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)アセトニトリル、2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-エチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-n-プロピル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-イソプロピル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-sec-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-シクロヘキシル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1-ジクロロ-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1-ジブロモ-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1-ジクロロ-2,2-ビス(5-フェノキシ-4-ヒドロキシフェニル)エチレン4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-ブタノン、1,6-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1,6-ヘキサンジオン、エチレングリコールビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,7-ジヒドロキシピレン、6,6’-ジヒドロキシ-3,3,3’,3’-テトラメチルスピロ(ビス)インダン(「スピロビインダンビスフェノール」)、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フタルイミド、2,6-ジヒドロキシジベンゾ-p-ジオキシン、2,6-ジヒドロキシチアントレン、2,7-ジヒドロキシフェノキサチン、2,7-ジヒドロキシ-9,10-ジメチルフェナジン、3,6-ジヒドロキシジベンゾフラン、3,6-ジヒドロキシジベンソチオフェン、および2,7-ジヒドロキシカルバゾール、レゾルシノール、置換レゾルシノール化合物、例えば、5-メチルレゾルシノール、5-エチルレゾルシノール、5-プロピルレゾルシノール、5-ブチルレゾルシノール、5-t-ブチルレゾルシノール、5-フェニルレゾルシノール、5-クミルレゾルシノール、2,4,5,6-テトラフルオロレゾルシノール、2,4,5,6-テトラブロモレゾルシノールなど;カテコール;ヒドロキノン;置換ヒドロキノン、例えば、2-メチルヒドロキノン、2-エチルヒドロキノン、2-プロピルヒドロキノン、2-ブチルヒドロキノン、2-t-ブチルヒドロキノン、2-フェニルヒドロキノン、2-クミルヒドロキノン、2,3,5,6-テトラメチルヒドロキノン、2,3,5,6-テトラ-t-ブチルヒドロキノン、2,3,5,6-テトラフルオロヒドロキノン、2,3,5,6-テトラブロモヒドロキノンなど、ならびにそれらの組み合わせ。
[0028]上記のような芳香族ポリカーボネートは、通常、例えばISO 1628-4:1998に従って求めて約0.1dl/g~約6dl/g、幾つかの実施形態において約0.2~約5dl/gおよび幾つかの実施形態において約0.3~約1dl/gの固有粘度を有する。同様に芳香族ポリカーボネートは、通常、ポリマーマトリクス内に存在する芳香族ポリエステルを超えるガラス転移温度およびVicat軟化温度を有する。例えば、芳香族ポリカーボネートは、ISO 11357-2:2013によって求めて、例えば、約50℃~約250℃、幾つかの実施形態において約90℃~約220℃および幾つかの実施形態において約100℃~約200℃のガラス転移温度、ならびに例えばISO 306:2004に従って求めて約50℃~約250℃、幾つかの実施形態において約90℃~約220℃および幾つかの実施形態において約100℃~約200℃のVicat軟化温度を有していてもよい。
[0029]上記に示すように、ポリブタジエンもまたポリマーマトリクスにおいて用いられてもよい。一実施形態において、例えば、ポリマーマトリクスは、ポリブタジエンと組み合わせてポリカーボネートのブレンドを含んでいてもよい。そのようなブレンドが用いられる場合、ポリカーボネートは、例えば、ブレンドの約40重量%~約95重量%、幾つかの実施形態において約60重量%~約92重量%、および幾つかの実施形態において約70重量%~約90重量%を、ならびに全ポリマー組成物の約30重量%~約75重量%、幾つかの実施形態において約35重量%~約70重量%、および幾つかの実施形態において約40重量%~約65重量%を構成してもよい。同様に、ポリブタジエンは、ブレンドの約5重量%~約60重量%、幾つかの実施形態において約8重量%~約40重量%、および幾つかの実施形態において約10重量%~約30重量%を、ならびに全ポリマー組成物の約1重量%~約25重量%、幾つかの実施形態において約2重量%~約20重量%、および幾つかの実施形態において約3重量%~約15重量%を構成してもよい。適切なポリブタジエンポリマーは、Brambrinkらへの米国特許出願公開第2016/028061号に記載され、例えば、スチレンモノマー(例えばスチレン、α-メチルスチレン、アルキル置換スチレンなど)、および/またはニトリルモノマー(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アルキル置換アクリロニトリルなど)と組み合わせてブタジエンモノマーを含むコポリマーを含んでいてもよい。例えば、ブタジエンコポリマーは、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(「ABS」)などの、スチレンおよび/またはアクリロニトリルでグラフト化されたポリブタジエンゴムであってもよい。
B. 難燃剤系
[0030]上記の成分に加えて、ポリマーマトリクスは、また所望の燃焼性能を達成するのを助けるために難燃剤系を含んでいてもよい。用いられる場合、難燃剤系は通常、ポリマーマトリクスの約5重量%~約60重量%、幾つかの実施形態において約6重量%~約50重量%、幾つかの実施形態において約8重量%~約35重量%および幾つかの実施形態において約10重量%~約30重量%を、ならびに全ポリマー組成物の約1重量%~約50重量%、幾つかの実施形態において約5重量%~約30重量%および幾つかの実施形態において約10重量%~約25重量%を構成する。難燃剤系は一般に、少なくとも1種の低ハロゲン難燃剤を含む。そのような試剤のハロゲン(例えば臭素、塩素および/またはフッ素)含有率は、約1,500重量百万分率(「ppm」)以下、幾つかの実施形態において約900ppm以下、および幾つかの実施形態において約50ppm以下である。ある実施形態において、難燃剤は全くハロゲンを含まない(すなわち0ppm)。ハロゲンを含まない難燃剤の特定の性質は、ポリマー組成物の誘電性能(例えば比誘電率、誘電正接など)および機械的性質に悪影響を与えずに、所望の燃焼特性を達成するのを助けるように選択されてもよい。
[0030]上記の成分に加えて、ポリマーマトリクスは、また所望の燃焼性能を達成するのを助けるために難燃剤系を含んでいてもよい。用いられる場合、難燃剤系は通常、ポリマーマトリクスの約5重量%~約60重量%、幾つかの実施形態において約6重量%~約50重量%、幾つかの実施形態において約8重量%~約35重量%および幾つかの実施形態において約10重量%~約30重量%を、ならびに全ポリマー組成物の約1重量%~約50重量%、幾つかの実施形態において約5重量%~約30重量%および幾つかの実施形態において約10重量%~約25重量%を構成する。難燃剤系は一般に、少なくとも1種の低ハロゲン難燃剤を含む。そのような試剤のハロゲン(例えば臭素、塩素および/またはフッ素)含有率は、約1,500重量百万分率(「ppm」)以下、幾つかの実施形態において約900ppm以下、および幾つかの実施形態において約50ppm以下である。ある実施形態において、難燃剤は全くハロゲンを含まない(すなわち0ppm)。ハロゲンを含まない難燃剤の特定の性質は、ポリマー組成物の誘電性能(例えば比誘電率、誘電正接など)および機械的性質に悪影響を与えずに、所望の燃焼特性を達成するのを助けるように選択されてもよい。
[0031]例えば、系は、1種または複数の有機リン難燃剤、例えばリン酸塩、リン酸エステル、ホスホン酸エステル、ホスホン酸アミン、ホスファゼン、ホスフィン酸塩など、ならびにそれらの混合物を含んでもよい。一実施形態において、有機リン難燃剤は、窒素含有塩基とリン酸の反応から形成される窒素含有リン酸塩であってもよい。適切な窒素含有塩基は、環構造中に少なくとも1個の窒素ヘテロ原子(例えば複素環式またはヘテロアリール基)および/または環構造の炭素原子および/またはヘテロ原子に置換した少なくとも1個の窒素含有官能基(例えばアミノ、アシルアミノなど)と共に、置換または非置換の環構造を有するものを含んでいてもよい。そのような複素環式基の例は、例えば、ピロリジンおよびイミダゾリン、ピラゾリジン、オキサゾリジン、イソオキサゾリジン、チアゾリジン、イソチアゾリジン,ピペリジン、ピペラジン、チオモルホリンなどを含んでいてもよい。同様に、ヘテロアリール基の例は、例えば、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、フラザン、オキサジアゾール、テトラゾール、ピリジン、ジアジン、オキサジン、トリアジン、テトラジンなどを含んでいてもよい。所望の場合、塩基の環構造はまた、1個または複数の官能基、例えばアシル、アシルオキシ、アシルアミノ、アルコキシ、アルケニル、アルキル、アミノ、アリール、アリールオキシ、カルボキシル、カルボキシルエステル、シクロアルキル、ヒドロキシル、ハロ、ハロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクリルなどで置換されていてもよい。置換は、環構造のヘテロ原子および/または炭素原子で生じてもよい。
[0032]適切な1種の窒素含有塩基は、メラミンであり、これは、3個の炭素原子のそれぞれにアミノ官能基で置換した1,3,5トリアジン環構造を含む。適切なリン酸メラミン塩の例は、例えば、正リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミンなどを含んでいてもよい。ピロリン酸メラミンは、例えば、約1:2のピロリン酸とメラミンのモル比を含んでいてもよい。別の適切な窒素含有塩基は、ピペラジンであり、これは、環内の対向する位置に2個の窒素原子を含む6員環構造である。適切なリン酸ピペラジン塩の例は、例えば、正リン酸ピペラジン、ピロリン酸ピペラジン、ポリリン酸ピペラジンなどを含んでいてもよい。ピロリン酸ピペラジンは、例えば、約1:1のピロリン酸とメラミンのモル比を含んでいてもよい。ある実施形態において、リン酸メラミン塩とリン酸ピペラジン塩のブレンドが難燃剤系に用いられてもよい。難燃剤系は、例えば、約40重量%~約90重量%、幾つかの実施形態において約50重量%~約80重量%の量の1種または複数のリン酸ピペラジン塩(例えばピロリン酸ピペラジン)を、および約10重量%~約60重量%、幾つかの実施形態において約20重量%~約50重量%および幾つかの実施形態において約25重量%~約45重量%の量の1種または複数のリン酸メラミン塩(例えばピロリン酸メラミン)を含んでいてもよい。
[0033]当然のことながら、他の有機リン難燃剤もまた用いられてもよい。例えば、一実施形態において、モノマーおよびオリゴマーのリン酸およびホスホン酸エステル、例えばリン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレシル、リン酸ジフェニルクレジル、リン酸ジフェニルオクチル、リン酸ジフェニル2-エチルクレジル、リン酸トリ(イソプロピルフェニル)、レゾルシノール架橋オリゴホスフェート、リン酸ビスフェノールA(例えばビスフェノールA架橋オリゴホスフェートまたはビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート))など、ならびにそれらの混合物が用いられてもよい。ホスフィン酸および/またはジホスフィン酸の塩などのホスフィン酸塩が用いられてもよい。特に適切なホスフィン酸塩は、例えば、ジメチルホスフィン酸、エチルメチルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、メチル-n-プロピルホスフィン酸、メタン-ジ(メチルホスフィン酸)、エタン-1,2-ジ(メチルホスフィン酸)、ヘキサン-1,6-ジ(メチルホスフィン酸)、ベンゼン-1,4-ジ(メチルホスフィン酸)、メチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、次亜リン酸などの塩を含む。結果として得られる塩は通常モノマー化合物であるが、しかし、ポリマー状ホスフィネートもまた形成されてもよい。特に適切なホスフィン酸塩はホスフィン酸ジエチル亜鉛またはアルミニウムである。
[0034]ある実施形態において、難燃剤系は、上記のものなどの有機リン難燃剤から全体が形成されてもよい。他の事例においては、しかし、有機リン難燃剤(複数可)は、1種または複数の追加の添加剤と組み合わせて用いられてもよい。そのような実施形態において、有機リン化合物は、難燃剤系の約50重量%~約99.5重量%、幾つかの実施形態において約70重量%~約99重量%および幾つかの実施形態において約80重量%~約95重量%を、ならびにポリマーマトリクスの約1重量%~約30重量%、幾つかの実施形態において約2重量%~約25重量%および幾つかの実施形態において約5重量%~約20重量%を構成してもよい。
[0035]用いられてもよい1つの適切なタイプの添加剤は、低ハロゲンチャー形成剤および/または煙抑制薬として用いられてもよい無機化合物である。適切な無機化合物(無水または水和物)は例えば、無機モリブデン酸塩、例えば、モリブデン酸亜鉛(例えば、Huber Engineered Materialsから名称Kemgard(登録商標)の下で市販されている)、モリブデン酸カルシウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸亜鉛-ケイ酸マグネシウムなどを含んでいてもよい。他の適切な無機化合物は、無機ホウ酸塩、例えばホウ酸亜鉛(Rio Tento Mineralsから名称Firebrake(登録商標)の下で市販されている)など);リン酸亜鉛、リン酸水素亜鉛、ピロリン酸亜鉛、塩基性クロム酸亜鉛(VI)(亜鉛黄)、亜クロム酸亜鉛、過マンガン酸亜鉛、シリカ、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、二水酸化マグネシウムなどを含んでいてもよい。特定の実施形態において、組成物の全体的性能を高めるために無機亜鉛化合物、例えば、モリブデン酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、酸化亜鉛などを使用することが所望され得る。用いられる場合、そのような無機化合物(例えば酸化亜鉛)は例えば、難燃剤系の約1重量%~約20重量%、幾つかの実施形態において約2重量%~約15重量%および幾つかの実施形態において約3重量%~約10重量%を構成してもよい。
[0036]別の適切な添加剤は、有機リン難燃剤(複数可)および/または他の成分と組み合わせてより効果的な難燃剤系をもたらす作用をすることができる窒素含有相乗剤である。そのような窒素含有相乗剤は、式(III)~(VIII)のもの、またはそれらの混合物を含んでいてもよい:
[式中、
R5、R6、R7、R9、R10、R11、R12およびR13は、独立して水素;C1~C8アルキル;C5~C16-シクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル(ヒドロキシまたはC1~C4ヒドロキシアルキルで置換されていてもよい);C2~C8アルケニル;C1~C8アルコキシ、アシルまたはアシルオキシ;C6~C12-アリールまたはアリールアルキル;OR8またはN(R8)R9{式中、R8は水素、C1~C8アルキル、C5~C16シクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル(ヒドロキシまたはC1~C4ヒドロキシアルキルで置換されていてもよい)、C2~C8アルケニル、C1~C8アルコキシ、アシル、アシルオキシ、またはC6~C12アリールもしくはアリールアルキルである}であり;
mは1~4であり;
nは1~4であり;
Xは、式IIIのトリアジン化合物と付加物を形成することができる酸である]。例えば、窒素含有相乗剤は、ベンゾグアナミン、イソシアヌル酸トリス(ヒドロキシエチル)、アラントイン、グリコールウリル、メラミン、シアヌル酸メラミン、ジシアンジアミド、グアニジンなどを含んでいてもよい。そのような相乗剤の例は、Jeneweinらへの米国特許第6,365,071号;Hoeroldらへの米国特許第7,255,814号;およびBauerらへの米国特許第7,259,200号に記載されている。特に適切な1つの相乗剤は、シアヌル酸メラミンであり、例えば、BASFから名称MELAPUR(登録商標)MC(例えばMELAPUR(登録商標)MC 15、MC25、MC50)の下で市販されている。
R5、R6、R7、R9、R10、R11、R12およびR13は、独立して水素;C1~C8アルキル;C5~C16-シクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル(ヒドロキシまたはC1~C4ヒドロキシアルキルで置換されていてもよい);C2~C8アルケニル;C1~C8アルコキシ、アシルまたはアシルオキシ;C6~C12-アリールまたはアリールアルキル;OR8またはN(R8)R9{式中、R8は水素、C1~C8アルキル、C5~C16シクロアルキルまたはアルキルシクロアルキル(ヒドロキシまたはC1~C4ヒドロキシアルキルで置換されていてもよい)、C2~C8アルケニル、C1~C8アルコキシ、アシル、アシルオキシ、またはC6~C12アリールもしくはアリールアルキルである}であり;
mは1~4であり;
nは1~4であり;
Xは、式IIIのトリアジン化合物と付加物を形成することができる酸である]。例えば、窒素含有相乗剤は、ベンゾグアナミン、イソシアヌル酸トリス(ヒドロキシエチル)、アラントイン、グリコールウリル、メラミン、シアヌル酸メラミン、ジシアンジアミド、グアニジンなどを含んでいてもよい。そのような相乗剤の例は、Jeneweinらへの米国特許第6,365,071号;Hoeroldらへの米国特許第7,255,814号;およびBauerらへの米国特許第7,259,200号に記載されている。特に適切な1つの相乗剤は、シアヌル酸メラミンであり、例えば、BASFから名称MELAPUR(登録商標)MC(例えばMELAPUR(登録商標)MC 15、MC25、MC50)の下で市販されている。
[0037]上記に注目したように、難燃剤系および/またはポリマー組成物自体、一般に例えば約15,000百万分率(「ppm」)以下、幾つかの実施形態において約5,000ppm以下、幾つかの実施形態において約1,000ppm以下、幾つかの実施形態において約800ppm以下および幾つかの実施形態において約1ppm~約600ppmのハロゲン(すなわち臭素、フッ素および/または塩素)の比較的低い含有率を有する。それにもかかわらず、本発明のある実施形態において、ハロゲン系難燃剤が、なおも任意選択の成分として用いられてもよい。特に適切なハロゲン系難燃剤は、フルオロポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素化エチレンポリプロピレン(FEP)コポリマー、パーフルオロアルコキシ(PFA)樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)コポリマー、エチレン-クロロトリフルオロエチレン(ECTFE)コポリマー、エチレン-テトラフルオロエチレン(ETFE)コポリマー、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンド、および他の組み合わせである。用いられる場合、そのようなハロゲン系難燃剤は、通常、難燃剤系のわずか約10重量%以下、幾つかの実施形態において約5重量%以下および幾つかの実施形態において約1重量%以下を構成する。同様に、ハロゲン系難燃剤は通常、全ポリマー組成物の約5重量%以下、幾つかの実施形態において約1重量%以下および幾つかの実施形態において約0.5重量%以下を構成する。
C. 安定剤系
[0038]決して必要ではないが、ポリマーマトリクスは、また紫外線および高温に曝露された後でさえ所望の表面外観および/または機械的性質を維持するのを助けるために安定剤系を含んでいてもよい。とりわけ、安定剤系は、1種または複数の抗酸化剤(例えば立体障害フェノール抗酸化剤、ホスファイト抗酸化剤、チオエステル抗酸化剤など)および/または紫外線光安定剤、ならびに様々な他の任意選択の光安定剤、任意選択の熱安定剤などを含んでいてもよい。
[0038]決して必要ではないが、ポリマーマトリクスは、また紫外線および高温に曝露された後でさえ所望の表面外観および/または機械的性質を維持するのを助けるために安定剤系を含んでいてもよい。とりわけ、安定剤系は、1種または複数の抗酸化剤(例えば立体障害フェノール抗酸化剤、ホスファイト抗酸化剤、チオエステル抗酸化剤など)および/または紫外線光安定剤、ならびに様々な他の任意選択の光安定剤、任意選択の熱安定剤などを含んでいてもよい。
i. 抗酸化剤
[0039]ポリマー組成物において用いられてもよい抗酸化剤の1つのタイプは立体障害フェノールである。用いられる場合、立体障害フェノールは通常、ポリマー組成物の約0.01~約1重量%、幾つかの実施形態において約0.02重量%~約0.5重量%および幾つかの実施形態において約0.05重量%~約0.3重量%の量で存在する。様々な異なる化合物が用いられてもよいが、特に適切な立体障害フェノール化合物は、以下の一般構造(IV)、(V)、および(VI)の1つを有するものである:
[0039]ポリマー組成物において用いられてもよい抗酸化剤の1つのタイプは立体障害フェノールである。用いられる場合、立体障害フェノールは通常、ポリマー組成物の約0.01~約1重量%、幾つかの実施形態において約0.02重量%~約0.5重量%および幾つかの実施形態において約0.05重量%~約0.3重量%の量で存在する。様々な異なる化合物が用いられてもよいが、特に適切な立体障害フェノール化合物は、以下の一般構造(IV)、(V)、および(VI)の1つを有するものである:
[式中、a、bおよびcは、独立して、1~10、幾つかの実施形態において2~6の範囲であり;R8、R9、R10、R11およびR12は、独立して、水素、C1~C10アルキル、およびC3~C30分岐アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチルまたは第三級ブチル部分から選択され;R13、R14およびR15は、以下の一般構造(VII)および(VIII)の1つによって表される部分から独立して選択され:
ここで、dは、1~10、および幾つかの実施形態において2~6の範囲であり;R16、R17、R18およびR19は、水素、C1~C10アルキル、およびC3~C30分岐アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、または第三級ブチル部分から独立して選択される]。
[0040]上記に述べた一般構造を有する適切な立体障害フェノールの特定の例としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール;2,4-ジ-tert-ブチル-フェノール;ペンタエリトリチルテトラキス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート;オクタデシル-3-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート;テトラキス[メチレン(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシシンナメート)]メタン;ビス-2,2’-メチレン-ビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)テレフタレート;1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン;トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート;1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン;1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン;1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン;1,3,5-トリス[[3,5-ビス-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル];4,4’,4’’-[(2,4,6-トリメチル-1,3,5-ベンゼントリイル)トリス-(メチレン)]トリス[2,6-ビス(1,1-ジメチルエチル)];6-tert-ブチル-3-メチルフェニル;2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール;2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール);4,4’-ブチリデンビス(6-tert-ブチル-m-クレゾール);4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-m-クレゾール);4,4’-ジヒドロキシジフェニル-シクロヘキサン;アルキル化ビスフェノール;スチレン化フェノール;2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール;n-オクタデシル-3-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート;2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール);4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェニル);4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール);ステアリル-β-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート;1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン;1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン;テトラキス[メチレン-3-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ステアリル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメートなど、ならびにそれらの混合物を含んでいてもよい。
[0041]特に適切な化合物は一般構造(VI)を有するもの、例えば名称Irganox(登録商標)3114の下で市販されているトリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレートである。
[0042]別の適切な抗酸化剤はホスファイト抗酸化剤である。用いられる場合、ホスファイト抗酸化剤は、通常、ポリマー組成物の約0.02~約2重量%、幾つかの実施形態において約0.04重量%~約1重量%および幾つかの実施形態において約0.1重量%~約0.6重量%の量において存在する。ホスファイト抗酸化剤は、様々な異なる化合物、例えばアリールモノホスファイト、アリールジホスファイトなど、ならびにそれらの混合物を含んでいてもよい。例えば、以下の一般構造(IX)を有するアリールジホスファイトが用いられてもよい:
[式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9およびR10は、水素、C1~C10アルキル、およびC3~C30分岐アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、または第三級ブチル部分から独立して選択される]。
[0043]そのようなアリールジホスファイト化合物の例は、例えば、ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリトリトールジホスファイト(Doverphos(登録商標)S-9228として市販されている)、およびビス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリトリトールジホスファイト(Ultranox(登録商標)626として市販されている)を含む。同様に、適切なアリールモノホスファイトはトリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト(Irgafos(登録商標)168として市販されている);ビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)エチルホスファイト(Irgafos(登録商標)38として市販されている)などを含んでいてもよい。
[0044]なお別の適切な抗酸化剤はチオエステル抗酸化剤である。用いられる場合、チオエステル抗酸化剤はまた通常、ポリマー組成物の約0.04~約4重量%、幾つかの実施形態において約0.08重量%~約2重量%および幾つかの実施形態において約0.2重量%~約1.2重量%の量において存在する。本発明で使用される特に適切なチオエステル抗酸化剤は、以下の一般構造を有するものなどのチオカルボン酸エステルである:
R11-O(O)(CH2)x-S-(CH2)y(O)O-R12
[式中、
xおよびyは、独立して1~10、幾つかの実施形態において1~6および幾つかの実施形態において2~4(例えば2)であり;
R11およびR12は、直鎖または分岐C6~C30アルキル、幾つかの実施形態においてC10~C24アルキル、および幾つかの実施形態においてC12~C20アルキル、例えばラウリル、ステアリル、オクチル、ヘキシル、デシル、ドデシル、オレイルなどから独立して選択される]。
R11-O(O)(CH2)x-S-(CH2)y(O)O-R12
[式中、
xおよびyは、独立して1~10、幾つかの実施形態において1~6および幾つかの実施形態において2~4(例えば2)であり;
R11およびR12は、直鎖または分岐C6~C30アルキル、幾つかの実施形態においてC10~C24アルキル、および幾つかの実施形態においてC12~C20アルキル、例えばラウリル、ステアリル、オクチル、ヘキシル、デシル、ドデシル、オレイルなどから独立して選択される]。
[0045]適切なチオカルボン酸エステルの特定の例は、例えばジステアリルチオジプロピオネート(Irganox(登録商標)PS 800として市販されている)、チオジプロピオン酸ジラウリル(Irganox(登録商標)PS 802として市販されている)、チオジプロピオン酸ジ-2-エチルヘキシル、チオジプロピオン酸ジイソデシルなどを含んでいてもよい。
[0046]本発明の特に適切な実施形態において、抗酸化剤の組み合わせは、組成物の特性に相乗効果を与えるのを助けるために用いられてもよい。一実施形態において、例えば、安定剤系は、少なくとも1種の立体障害抗酸化剤、ホスファイト抗酸化剤およびチオエステル抗酸化剤の組み合わせを用いてもよい。用いられる場合、ホスファイト抗酸化剤と立体障害フェノール抗酸化剤の重量比は、約1:1~約5:1、幾つかの実施形態において約1:1~約4:1、および幾つかの実施形態において約1.5:1~約3:1(例えば約2:1)の範囲であってもよい。チオエステル安定剤とホスファイト抗酸化剤の重量比は、また一般に、約1:1~約5:1、幾つかの実施形態において約1:1~約4:1、および幾つかの実施形態において約1.5:1~約3:1(例えば約2:1)である。同様に、チオエステル抗酸化剤と立体障害フェノール抗酸化剤の重量比は、また一般に、約2:1~約10:1、幾つかの実施形態において約2:1~約8:1、および幾つかの実施形態において約3:1~約6:1(例えば約4:1)である。これらの選択される比の内では、高温および/または紫外線への曝露後でさえ、組成物は安定性を持続する独特の能力を得ることができると考えられる。
[0047]ポリマー組成物はまた1種または複数のUV安定剤を含んでいてもよい。適切なUV安定剤は例えば、ベンゾフェノン類(例えば(2-ヒドロキシ-4-(オクチロキシ)フェニル)フェニル、メタノン(Chimassorb(登録商標)81))、ベンゾトリアゾール類(例えば2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-α-クミルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール(Tinuvin(登録商標)234)、2-(2-ヒドロキシ-5-tert-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール(Tinuvin(登録商標)329)、2-(2-ヒドロキシ-3-α-クミル-5-tert-オクチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール(Tinuvin(登録商標)928)など)、トリアジン類(例えば2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシロキシフェニル)-s-トリアジン(Tinuvin(登録商標)1577))、立体障害アミン(例えばビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート(Tinuvin(登録商標)770)またはコハク酸ジメチルと1-(2-ヒドロキシエチル)-4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジンのポリマー(Tinuvin(登録商標)622))など、ならびにそれらの混合物を含んでいてもよい。ベンゾフェノン類は、ポリマー組成物において使用するのに特に適している。用いられる場合、そのようなUV安定剤は通常、組成物の約0.05重量%~約2重量%、幾つかの実施形態において約0.1重量%~約1.5重量%および幾つかの実施形態において約0.2重量%~約1.0重量%を構成する。
D. 他の成分
[0048]上記で注目された成分に加えて、ポリマーマトリクスはまた様々な他の成分を含んでいてもよい。そのような任意選択の成分の例は例えば、EMI充填剤、相溶化剤、微粒子充填剤、滑剤、色素、流動調整剤、顔料、ならびに性質および加工性を高めるために添加される他の材料を含んでいてもよい。EMI遮蔽性質が所望の場合、例えば、EMI充填剤が用いられてもよい。EMI充填剤は一般に、電磁障害遮蔽の所望の程度を提供することができる電気伝導性材料から形成される。ある実施形態において、例えば、材料は金属、例えばステンレス鋼、アルミニウム、亜鉛、鉄、銅、銀、ニッケル、金、クロムなど、ならびにそれらの合金または混合物を含む。EMI充填剤はまた、様々な異なる形態、例えば粒子(例えば鉄の粉末)、フレーク(例えばアルミニウムフレーク、ステンレス鋼フレークなど)、または繊維を有していてもよい。特に適切なEMI充填剤は金属を含む繊維である。そのような実施形態において、繊維は主として金属(例えばステンレス鋼繊維)から形成されてもよく、または、繊維は、金属で被覆されたコア材料から形成されてもよい。金属コーティングを用いる場合、コア材料は本質的に伝導性または絶縁材料から形成されてもよい。例えば、コア材料は炭素、ガラスまたはポリマーから形成されてもよい。そのような繊維の1つの例はニッケル被覆炭素繊維である。
[0048]上記で注目された成分に加えて、ポリマーマトリクスはまた様々な他の成分を含んでいてもよい。そのような任意選択の成分の例は例えば、EMI充填剤、相溶化剤、微粒子充填剤、滑剤、色素、流動調整剤、顔料、ならびに性質および加工性を高めるために添加される他の材料を含んでいてもよい。EMI遮蔽性質が所望の場合、例えば、EMI充填剤が用いられてもよい。EMI充填剤は一般に、電磁障害遮蔽の所望の程度を提供することができる電気伝導性材料から形成される。ある実施形態において、例えば、材料は金属、例えばステンレス鋼、アルミニウム、亜鉛、鉄、銅、銀、ニッケル、金、クロムなど、ならびにそれらの合金または混合物を含む。EMI充填剤はまた、様々な異なる形態、例えば粒子(例えば鉄の粉末)、フレーク(例えばアルミニウムフレーク、ステンレス鋼フレークなど)、または繊維を有していてもよい。特に適切なEMI充填剤は金属を含む繊維である。そのような実施形態において、繊維は主として金属(例えばステンレス鋼繊維)から形成されてもよく、または、繊維は、金属で被覆されたコア材料から形成されてもよい。金属コーティングを用いる場合、コア材料は本質的に伝導性または絶縁材料から形成されてもよい。例えば、コア材料は炭素、ガラスまたはポリマーから形成されてもよい。そのような繊維の1つの例はニッケル被覆炭素繊維である。
[0049]相溶化剤はまた、ポリマーマトリクスとの長尺繊維間の密着度を高めるために用いられてもよい。用いられる場合、そのような相溶化剤は通常、ポリマー組成物の約0.1重量%~約15重量%、幾つかの実施形態において約0.5重量%~約10重量%および幾つかの実施形態において約1重量%~約5重量%を構成する。ある実施形態において、相溶化剤は、極性官能基で修飾されたポリオレフィンを含むポリオレフィン相溶化剤であってもよい。ポリオレフィンは、オレフィンホモポリマー(例えばポリプロピレン)またはコポリマー(例えばエチレンコポリマー、プロピレンコポリマーなど)であってもよい。官能基は、ポリオレフィン骨格上にグラフト化され、またはポリマーのモノマー構成要素(例えばブロックまたはランダムコポリマー)などとして組み込まれてもよい。特に適切な官能基は、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、マレイミド、マレイン酸ヒドラジド、無水マレイン酸とジアミンの反応生成物、無水ジクロロマレイン酸、マレイン酸アミドなどを含む。
[0050]用いられる特定の成分には無関係に、原料(例えば熱可塑性ポリマー、難燃剤、安定剤、相溶化剤など)は通常、長尺繊維で強化される前にポリマーマトリクスを形成するために一緒に溶融ブレンドされる。原料は、材料を分散ブレンドする溶融ブレンド装置に同時にまたは順に供給されてもよい。バッチおよび/または連続的溶融ブレンド技法が用いられてもよい。例えば混合機/混練機、バンバリーミキサー、Farrel連続混合機、単軸押出機、二軸押出機、ロールミルなどが材料をブレンドするのに利用されてもよい。特に適切な溶融ブレンド装置の1つは同方向回転二軸押出機(例えばWerner & Pfleiderer Corporation of Ramsey, N.J.から入手可能なZSK-30二軸押出機)である。そのような押出機は供給および放出ポートを含み、高強度の分配分散混合を提供することができる。例えば、プロピレンポリマーは二軸押出機の供給ポートに供給され溶融されてもよい。その後、安定剤はポリマー溶融物に注入されてもよい。代替として、安定剤は、その長さに沿った異なる地点で押出機に別々に供給されてもよい。選ばれる特定の溶融ブレンド技法には無関係に、原料は高い剪断/圧力および熱の下でブレンドされて十分な混合を確実にする。例えば、溶融ブレンドは、約150℃~約300℃、幾つかの実施形態において、約155℃~約250℃および幾つかの実施形態において約160℃~約220℃の温度で行ってもよい。
[0051]上記に注目したように、本発明のある実施形態は、ポリマーマトリクス内のポリマーのブレンド(例えば、プロピレンホモポリマー、および/または、プロピレン/α-オレフィンコポリマー)の使用を企図する。そのような実施形態において、ブレンドにおいて用いられるポリマーのそれぞれは、上に記載の方式で溶融ブレンドされてもよい。しかし、なお他の実施形態において、第1のポリマー(例えばプロピレンポリマー)を溶融ブレンドして濃縮物を形成することが所望されてもよく、次いで、これは下記の方式で、長尺繊維で強化されて前駆体組成物を形成する。前駆体組成物は、その後第2のポリマー(例えばプロピレンポリマー)とブレンド(例えばドライブレンド)されて所望の性質を有するポリマー組成物を形成してもよい。また、追加のポリマーもまた、長尺繊維でのポリマーマトリクスの強化の前および/またはその最中に添加することができることは理解されるはずである。
II. 長尺繊維
[0052]本発明の繊維強化組成物を形成するために、長尺繊維が一般に、ポリマーマトリクス内に埋め込まれる。長尺繊維は例えば、組成物の約5重量%~約50重量%、幾つかの実施形態において約10重量%~約40重量%および幾つかの実施形態において約15重量%~約35重量%を構成してもよい。同様に、ポリマーマトリクスは通常、組成物の約50重量%~約95重量%、幾つかの実施形態において約60重量%~約90重量%および幾つかの実施形態において約65重量%~約85重量%を構成する。
[0052]本発明の繊維強化組成物を形成するために、長尺繊維が一般に、ポリマーマトリクス内に埋め込まれる。長尺繊維は例えば、組成物の約5重量%~約50重量%、幾つかの実施形態において約10重量%~約40重量%および幾つかの実施形態において約15重量%~約35重量%を構成してもよい。同様に、ポリマーマトリクスは通常、組成物の約50重量%~約95重量%、幾つかの実施形態において約60重量%~約90重量%および幾つかの実施形態において約65重量%~約85重量%を構成する。
[0053]用語「長尺繊維」は一般に、連続的でなく、約1~約25ミリメートル、幾つかの実施形態において約1.5~約20ミリメートル、幾つかの実施形態において約2~約15ミリメートルおよび幾つかの実施形態において約3~約12ミリメートルの長さを有する繊維、フィラメント、ヤーンまたはロービング(例えば繊維の束)を指す。繊維のかなりの部分は、成形部品に形成された後(例えば射出成形)でさえ比較的大きい長さを維持してもよい。すなわち、組成物中の繊維の中央値長さ(D50)は、約1ミリメートル以上、幾つかの実施形態において約1.5ミリメートル以上、幾つかの実施形態において約2.0ミリメートル以上および幾つかの実施形態において約2.5~約8ミリメートルであってもよい。それらの長さには無関係に、繊維の公称直径(例えばロービング内の繊維の直径)は、結果として得られるポリマー組成物の表面外観を改善するのを助けるために選択的に制御されてもよい。とりわけ、繊維の公称直径は、約20~約40マイクロメートル、幾つかの実施形態において約20~約30マイクロメートル、および幾つかの実施形態において約21~約26マイクロメートルの範囲であってもよい。この範囲内では、成形部品の表面に繊維の「凝集」する傾向は低減し、それによって部品の色および表面外観が優勢的にポリマーマトリクスに由来することを可能にする。改善された審美的な一貫性を提供することに加えて、またポリマーマトリクス内により容易に安定剤系を用いることができるので、紫外線への曝露後に色が良好に維持されることを可能にする。当然のことながら、約1~約20マイクロメートル、幾つかの実施形態において約8~約19マイクロメートル、および幾つかの実施形態において約10~約18マイクロメートルなどの他の公称直径が用いられてもよいことは理解されるべきである。
[0054]繊維は、当業界で公知の任意の従来材料、例えば金属繊維;ガラス繊維(例えばEガラス、Aガラス、Cガラス、Dガラス、ARガラス、Rガラス、S1ガラス、S2ガラス)、炭素繊維(例えばグラファイト)、ボロン繊維、セラミック繊維(例えばアルミナまたはシリカ)、アラミド繊維(例えばKevlar(登録商標))、合成有機繊維(例えばポリアミド、ポリエチレン、パラフェニレン、テレフタルアミド、ポリエチレンテレフタレートおよびポリフェニレンスルフィド)、上記の金属繊維(例えばステンレス鋼繊維)、および熱可塑性組成物の強化用として知られている様々な他の天然または合成の無機または有機繊維質材料から形成されてもよい。ガラス繊維、特にSガラス繊維が、特に望ましい。繊維は捩じれていても直鎖状であってもよい。所望の場合、繊維は、単繊維タイプまたは異なるタイプの繊維を含むロービング(例えば繊維の束)の形態をしていてもよい。異なる繊維は個々のロービング中に含まれていてもよく、または、代替として、各ロービングは異なる繊維タイプを含んでいてもよい。例えば、一実施形態において、あるロービングは炭素繊維を含んでいてもよく、一方で他のロービングはガラス繊維を含んでいてもよい。各ロービング中に含まれる繊維の数は、一定であってもよいが、またはロービングごとに変動することができる。通常、ロービングは、約1,000の繊維~約50,000の個々の繊維、および幾つかの実施形態において約2,000~約40,000の繊維を含んでいてもよい。
[0055]様々な異なる技法のうちのいずれかが一般に、ポリマーマトリクスに繊維を組み込むために用いられてもよい。長尺繊維は、ポリマーマトリクス内にランダムに分布してもよく、または代替として、整列して分布してもよい。一実施形態において、例えば、連続繊維は、ストランドを形成するために最初にポリマーマトリクスへ含浸させられてもよく、その後冷却され、次に、結果として得られた繊維が長尺繊維としての所望の長さを有するようにペレットへ細断される。そのような実施形態において、ポリマーマトリクスおよび連続繊維(例えばロービング)は通常、含浸ダイを通して引抜成形されて繊維とポリマーの間で所望の接触を達成する。引抜成形は、また繊維が間隔を空けて同じまたは実質上類似の方向、例えば、ペレットの主軸(例えば長手)と平行な縦方向に並ぶことを確実にするのを助けることができ、それがさらに機械的性質を増強する。図1を参照すると、例えば、引抜成形プロセス10の一実施形態が示され、ここで、ポリマーマトリクスが押出機13から含浸ダイ11に供給され、一方で連続繊維12は引抜装置18によってダイ11を通して引き抜かれて複合構造体14を生成する。通常の引抜装置(puller devices)は、例えばキャタピラー引抜機および往復引抜機を含んでもよい。任意選択であるが、複合構造体14はまた、押出機16に取り付けられたコーティングダイ15(それを通してコーティング樹脂が塗布されて被覆構造体17を形成する)を通して引き抜くこともできる。図1に示されるように、被覆構造体17は、次に引抜機アセンブリ18によって引き抜かれ、長尺繊維強化組成物を形成するための望ましいサイズに構造体17を切断するペレタイザー19に供給される。
[0056]引抜成形プロセス中に用いられる含浸ダイの性質を選択的に変化させて、ポリマーマトリクスと長尺繊維との間に良好な接触を達成するのを助けることができる。適切な含浸ダイシステムの例は、Hawleyへの再発行特許第32,772号;Reganらへの第9,233,486号;およびEastepらへの第9,278,472号に詳細に記載されている。図2を参照すると、例えば、そのような適切な含浸ダイ11の一実施形態が示されている。示されるように、ポリマーマトリクス127は、押出機(図示せず)を介して含浸ダイ11に供給されてもよい。とりわけ、ポリマーマトリクス127は、バレルフランジ128を通して押出機から出て、ダイ11のダイフランジ132に導入することができる。ダイ11は、下側ダイ半体136と噛合する上側ダイ半体134を含む。連続繊維142(例えばロービング)は、リール144から供給ポート138を通してダイ11の上側ダイ半体134に供給される。同様に、連続繊維146もリール148から供給ポート140を通して供給される。マトリクス127は、上側ダイ半体134および/または下側ダイ半体136内に搭載されたヒーター133によって、ダイ半体134および136の内側で加熱される。ダイは一般に、熱可塑性ポリマーの溶融および含浸を引き起こすのに十分な温度で作業される。通常は、ダイの作業温度はポリマーマトリクスの融点よりも高い。このように処理されると、連続繊維142および146はマトリクス127中に埋め込まれる。次に、混合物は、含浸ダイ11を通して引き抜かれて繊維強化組成物152を生成する。所望の場合、圧力センサー137によって含浸ダイ11付近の圧力を検知して、スクリューシャフトの回転速度、またはフィーダーの供給量を制御することによって、押出速度に対する制御を発揮させることを可能にすることもあり得る。
[0057]含浸ダイ内では、繊維が一連の衝突帯域に接触することが一般に望ましい。これらの帯域において、ポリマー溶融物が繊維を通して横方向に流れて剪断および圧力を生じさせることができ、これにより含浸の程度が著しく高まる。これは、高い繊維含有率のリボンから複合体を形成する場合に特に有用である。通常は、ダイは、十分な程度の剪断および圧力を生じさせるために、ロービング当たり少なくとも2、幾つかの実施形態においては少なくとも3、幾つかの実施形態においては4~50の衝突帯域を含む。それらの特定の形態は変化してもよいが、衝突帯域は、通常は湾曲した突出部、ロッドなどのような湾曲した表面を有する。衝突帯域はまた、通常、金属材料で製造される。
[0058]図2は、突出部182の形態の多数の衝突帯域を含む含浸ダイ11の一部の拡大概略図を示す。本発明は、場合によって機械方向と同軸であってよい複数の供給ポートを使用して実施することができることは理解されるべきである。使用される供給ポートの数は、ダイ内で一度に処理される繊維の数に伴って変化してもよく、供給ポートは、上側ダイ半体134または下側ダイ半体136内に搭載されてもよい。供給ポート138は、上側ダイ半体134内に搭載されたスリーブ170を含む。供給ポート138は、スリーブ170内に摺動可能に搭載されている。供給ポート138は、ピース172および174として示される少なくとも2つのピースに分割される。供給ポート138は、長手方向に貫通する孔176を有する。孔176は、上側ダイ半体134から離隔した直円柱状コーン開口として成形されてもよい。繊維142は、孔176を通過し、上側ダイ半体134と下側ダイ半体136との間の通路180に入る。また、通路210が回旋状の経路をとるように、一連の突出部182が上側ダイ半体134および下側ダイ半体136内に形成される。突出部182によって繊維142および146が少なくとも1つの突出部上を通過して、通路180の内部のポリマーマトリクスがそれぞれの繊維と十分に接触するようになる。このようにして、溶融ポリマーと繊維142および146との間の十分な接触が確実になる。
[0059]含浸をさらに容易にするために、繊維はまた、含浸ダイ内に存在している間、張力下に維持されてもよい。張力は、例えば、繊維のトウ当たり約5~約300ニュートン、幾つかの実施形態において約50~約250ニュートン、および幾つかの実施形態において約100~約200ニュートンの範囲であってよい。さらに、繊維はまた、剪断を増大させるために、曲がりくねった進路で衝突帯域を通過させてもよい。例えば、図2に示される実施形態において、繊維は正弦波型の通り道で衝突帯域を横切る。ロービングが1つの衝突帯域から別の衝突帯域へ横切る角度は、一般に剪断を増大させるのに十分に高いが、繊維を破断する過剰な力を引き起こすほどは高くない。したがって、例えばこの角度は約1°~約30°、および幾つかの実施形態においては約5°~約25°の範囲であってよい。
[0060]上記に示され記載された含浸ダイは、本発明において用いられてもよい種々の可能な構成の1つにすぎない。例えば、代替の実施形態において、繊維はポリマー溶融物の流れの方向に対してある角度に位置するクロスヘッドダイ中に導入されてもよい。繊維がクロスヘッドダイを通って移動し、ポリマーが押出機バレルから出る地点に到達すると、ポリマーは強制的に繊維と接触させられる。二軸押出機などの任意の他の押出機の設計も用いられてよいことも理解されるべきである。なおさらに、場合によって、繊維の含浸を補助するために他の構成要素も用いられてもよい。例えば、ある実施形態において、「ガスジェット」アセンブリを用いて、それぞれが最大24,000もの繊維を含んでいてよい個々の繊維の束またはトウを、合体したトウの全幅にわたって均一に拡げるのを助けることができる。これによって、リボン内の強度特性の均一な分布を達成するのを助ける。そのようなアセンブリは、出口ポートを通過する移動している繊維トウ上に概して垂直に衝突する圧縮空気または他のガスの供給部を含むことができる。次に、拡げられた繊維束は、上記のように、含浸のためにダイ中に導入されてもよい。
[0061]繊維強化ポリマー組成物は一般に、様々な異なる技法を使用して成形部品を形成するために用いられてもよい。適切な技法は例えば、射出成形、低圧射出成形、押出圧縮成形、ガス射出成形、発泡射出成形、低圧ガス射出成形、低圧発泡射出成形、ガス押出圧縮成形、発泡押出圧縮成形、押出成形、発泡押出成形、圧縮成形、発泡圧縮成形、ガス圧縮成形などを含んでいてもよい。例えば、繊維強化組成物が注入されてもよい型を含む射出成形システムが用いられてもよい。ポリマーマトリクスが先に凝固しないように、射出機内の時間が制御され最適化されてもよい。サイクル時間に到達し、バレルが排出に向けて満たされたら、型穴に組成物を注入するためにピストンが使用されてもよい。圧縮成形システムもまた用いられてもよい。射出成形でのように、所望の用品への繊維強化組成物の成形はまた、型内で行われる。組成物は、任意の公知技法を使用して、例えば、自動ロボットアームで掴むことによって圧縮型に装入されてもよい。凝固を可能にするために、所望の期間、型の温度が、ポリマーマトリクスの凝固温度またはその上の温度に維持されてもよい。次いで、成形物は、溶融温度のそれより下の温度に至らせることにより凝固されてもよい。結果として得られた生成物は脱型されてもよい。各成形プロセスのサイクル時間は、ポリマーマトリクスに適し、十分な接着を達成し、プロセス全体の生産性を高めるように調節されてもよい。繊維強化組成物の独特の性質により、比較的薄い成形部品(例えば射出成形部品)を容易にそれから形成することができる。例えば、そのような部品は、約10ミリメートル以下、幾つかの実施形態において約8ミリメートル以下、幾つかの実施形態において約6ミリメートル以下、幾つかの実施形態において約0.4~約5ミリメートルおよび幾つかの実施形態において約0.8~約4ミリメートル(例えば0.8、1.2または3ミリメートル)の厚さを有していてもよい。
II. アンテナモジュール
[0062]上記に示すように、ポリマー組成物は、5Gシステム、例えばマクロセル(基地局)、小形セル、マイクロセルまたはリピーター(フェムトセル)などのアンテナモジュールにおいて用いられてもよい。本明細書において使用される場合、「5G」は一般に、無線周波信号を介した高速データ通信を指す。5Gネットワークおよびシステムは、前世代のデータ通信規格(例えば、「4G」、「LTE」)よりもはるかに速い速度でデータを通信する能力がある。5G通信の要件を定量化する種々の規格および仕様が発表されている。一例として、International Telecommunications Union(ITU)は、2015年にInternational Mobile Telecommunications-2020(「IMT-2020」)規格を発表した。IMT-2020規格は、5Gのための種々のデータ送信基準(例えば、ダウンリンクおよびアップリンクのデータ速度、待ち時間など)を規定している。IMT-2020規格は、アップリンクおよびダウンリンクのピークデータ速度を、5Gシステムがサポートしなければならないデータのアップロードおよびダウンロードの最小データ速度として定義している。IMT-2020規格は、ダウンリンクのピークデータ速度要件を20Gbit/秒、アップリンクのピークデータ速度を10Gbit/秒と設定している。別の例として、3rd Generation Partnership Project(3GPP)は、「5G NR」と呼ばれる5Gの新しい規格を近年発表している。3GPPは、2018年に5G NRの標準化のための「フェーズ1」を定義する「Release 15」を公開した。3GPPは、5G周波数帯を、一般にサブ6GHzの周波数を含む「Frequency Range 1」(FR1)、および20~60GHzの範囲の周波数帯としての「Frequency Range 2」(FR2)と定義している。しかし、本明細書において使用される場合、「5G周波数」は、60GHzを超える、例えば最高80GHz、最高150GHzおよび最高300GHzの範囲の周波数を利用するシステムを指すことができる。本明細書において使用される場合、「5G周波数」は、約1.8GHz以上、幾つかの実施形態において約2.0GHz以上、幾つかの実施形態において約3.0GHz以上、幾つかの実施形態において約3GHz~約300GHz以上、幾つかの実施形態において約4GHz~約80GHz、幾つかの実施形態において約5GHz~約80GHz、幾つかの実施形態において約20GHz~約80GHz、幾つかの実施形態において約28GHz~約60GHzである周波数を指すことができる。
[0062]上記に示すように、ポリマー組成物は、5Gシステム、例えばマクロセル(基地局)、小形セル、マイクロセルまたはリピーター(フェムトセル)などのアンテナモジュールにおいて用いられてもよい。本明細書において使用される場合、「5G」は一般に、無線周波信号を介した高速データ通信を指す。5Gネットワークおよびシステムは、前世代のデータ通信規格(例えば、「4G」、「LTE」)よりもはるかに速い速度でデータを通信する能力がある。5G通信の要件を定量化する種々の規格および仕様が発表されている。一例として、International Telecommunications Union(ITU)は、2015年にInternational Mobile Telecommunications-2020(「IMT-2020」)規格を発表した。IMT-2020規格は、5Gのための種々のデータ送信基準(例えば、ダウンリンクおよびアップリンクのデータ速度、待ち時間など)を規定している。IMT-2020規格は、アップリンクおよびダウンリンクのピークデータ速度を、5Gシステムがサポートしなければならないデータのアップロードおよびダウンロードの最小データ速度として定義している。IMT-2020規格は、ダウンリンクのピークデータ速度要件を20Gbit/秒、アップリンクのピークデータ速度を10Gbit/秒と設定している。別の例として、3rd Generation Partnership Project(3GPP)は、「5G NR」と呼ばれる5Gの新しい規格を近年発表している。3GPPは、2018年に5G NRの標準化のための「フェーズ1」を定義する「Release 15」を公開した。3GPPは、5G周波数帯を、一般にサブ6GHzの周波数を含む「Frequency Range 1」(FR1)、および20~60GHzの範囲の周波数帯としての「Frequency Range 2」(FR2)と定義している。しかし、本明細書において使用される場合、「5G周波数」は、60GHzを超える、例えば最高80GHz、最高150GHzおよび最高300GHzの範囲の周波数を利用するシステムを指すことができる。本明細書において使用される場合、「5G周波数」は、約1.8GHz以上、幾つかの実施形態において約2.0GHz以上、幾つかの実施形態において約3.0GHz以上、幾つかの実施形態において約3GHz~約300GHz以上、幾つかの実施形態において約4GHz~約80GHz、幾つかの実施形態において約5GHz~約80GHz、幾つかの実施形態において約20GHz~約80GHz、幾つかの実施形態において約28GHz~約60GHzである周波数を指すことができる。
[0063]5Gアンテナシステムは一般に、5Gコンポーネント、例えば、マクロセル(基地局)、小形セル、マイクロセル、またはリピーター(フェムトセル)など、および/または、5Gシステムの他の適切なコンポーネントに使用する高周波数アンテナおよびアンテナアレイを用いる。アンテナ素子/アレイおよびシステムは、Release 15(2018)などの3GPPによって発表された規格、および/またはIMT-2020規格に基づき「5G」を満たし、または適格とすることができる。高周波数でのそのような高速データ通信を達成するために、アンテナ素子およびアレイは、一般に、アンテナ性能を向上させることができる小さなフィーチャーサイズ(feature size)/間隔(例えば、ファインピッチ技術)を用いる。例えば、フィーチャーサイズ(アンテナ素子間の間隔、アンテナ素子の幅)などは、一般に、アンテナ素子が形成される基板を通って伝搬する所望の送信および/または受信無線周波の波長(「λ」)に依存する(例えば、nλ/4(ここでnは整数である))。さらに、ビームフォーミングおよび/またはビームステアリングは、複数の周波数範囲またはチャネルにわたる受信および送信を容易にするために用いられてもよい(例えば、多入力多出力(MIMO)、大規模MIMO)。高周波数5Gアンテナ素子は、種々の構成を有することができる。例えば、5Gアンテナ素子は、共平面導波路素子、パッチアレイ(例えば、メッシュグリッドパッチアレイ)、他の適切な5Gアンテナ構成であってもよく、またはそれらを含んでいてもよい。アンテナ素子は、MIMO、大規模MIMO機能、ビームステアリングなどをもたらすように構成されてもよい。本明細書で使用される場合、「大規模」MIMO機能は、一般にアンテナアレイで多数の送信および受信チャネル、例えば8個の送信(Tx)および8個の受信(Rx)チャネル(8×8と略称される)を提供することを指す。大規模MIMO機能は、8×8、12×12、16×16、32×32、64×64以上で提供されてもよい。
[0064]アンテナ素子は、様々な製作技法を使用して作製されてもよい。一例として、アンテナ素子および/または関連素子(例えば、接地素子、給電ラインなど)は、ファインピッチ技術を用いることができる。ファインピッチ技術は、一般に、それらのコンポーネントまたはリード間の小さいまたは細かい間隔を指す。例えば、アンテナ素子間(またはアンテナ素子と接地面との間)の特徴的寸法および/または間隔は、約1,500マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において1,250マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において750マイクロメートル以下(例えば1.5mm以下の中心間間隔)、650マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において550マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において450マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において350マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において250マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において150マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において100マイクロメートル以下、幾つかの実施形態において50マイクロメートル以下であってもよい。しかし、より小さいおよび/またはより大きいフィーチャーサイズおよび/または間隔もまた用いられ得ることは理解されるべきである。このような小さい特徴的寸法の結果として、アンテナ構成および/またはアレイは、小さなフットプリントで多数のアンテナ素子を用いて達成することができる。例えば、アンテナアレイは、1平方センチメートル当たり1,000個を超えるアンテナ素子、幾つかの実施形態において1平方センチメートル当たり2,000個を超えるアンテナ素子、幾つかの実施形態において1平方センチメートル当たり3,000個を超えるアンテナ素子、幾つかの実施形態において1平方センチメートル当たり4,000個を超えるアンテナ素子、幾つかの実施形態において1平方センチメートル当たり6,000個を超えるアンテナ素子、および幾つかの実施形態において1平方センチメートル当たり約8,000個を超えるアンテナ素子の平均アンテナ素子密度を有していてもよい。アンテナ素子のそのような緻密な配列は、アンテナ面積の単位面積あたりのMIMO機能のチャネル数を増加させることができる。例えば、チャネル数は、アンテナ素子の数に対応することができる(例えば、等しいまたは比例する)。
[0065]図4を参照すると、例えば、5Gアンテナシステム100は、基地局102、1つもしくは複数の中継局104、1つもしくは複数のユーザコンピューティングデバイス106、1つもしくは複数のWi-Fiリピーター108(例えば、「フェムトセル」)、および/または5Gアンテナシステム100用の他の適切なアンテナコンポーネントを含むことができる。中継局104は、基地局102とユーザコンピューティングデバイス106および/または中継局104との間で信号を中継するまたは「繰り返す」ことにより、ユーザコンピューティングデバイス106および/または他の中継局104による基地局102との通信を容易にするよう構成されてもよい。基地局102は、中継局(複数可)104、Wi-Fiリピーター108、および/またはユーザコンピューティングデバイス(複数可)106と直接、無線周波信号112を受信および/または送信するように構成されたMIMOアンテナアレイ110を含むことができる。ユーザコンピューティングデバイス306は、必ずしも本発明によって限定されず、5Gスマートフォンなどのデバイスを含む。MIMOアンテナアレイ110は、中継局104に対して無線周波信号112を集中させるまたは導くために、ビームステアリングを用いることができる。例えば、MIMOアンテナアレイ110は、X-Y面に対する仰角114、および/またはZ-Y面で規定され、Z方向に対するヘディング角116を調節するよう構成することができる。同様に、中継局104、ユーザコンピューティングデバイス106、Wi-Fiリピーター108のうちの1つまたは複数は、基地局102のMIMOアンテナアレイ110に対するデバイス104、106、108の感度および/または電力送信を方向チューニングすることによって(例えば、それぞれのデバイスの相対仰角および/または相対方位角の一方または両方を調節することによって)MIMOアンテナアレイ110に対する受信および/または送信能力を改善するためにビームステアリングを用いることができる。
[0066]システムの特定の構成には無関係に、5Gアンテナモジュール(例えばマクロセル(基地局)、小形セル、マイクロセルまたはリピーター(フェムトセル)など)は、通常、5Gアンテナ素子と、電磁障害の外からの素子を保護するが、しかし無線周波信号がそれを通過することは可能にするハウジングとを含む。ハウジング(しばしば「レドーム」と称される)は、例えば、基体から延在する側壁を含む基体を含んでいてもよい。アンテナコンポーネント(複数可)が収容され外部の環境から保護される内部を画定する基体の側壁に、カバーもまた支持されてもよい。モジュールの特定の構成には無関係に、本発明のポリマー組成物が、ハウジングおよび/またはカバーのすべてまたは一部を形成するために使用されてもよい。一実施形態において、例えば、本発明のポリマー組成物が、ハウジングの基体および側壁を形成するために使用されてもよい。そのような実施形態において、カバーは、本発明のポリマー組成物または金属コンポーネント(例えばアルミニウム板)などの異なる材料から形成されてもよい。殊に、本発明の1つの恩恵は、ポリマー組成物がアンテナモジュールにおいて使用される典型的な金属コンポーネントと同様の線熱膨張率を有することである。例えば、ポリマー組成物の線熱膨張率は、ISO 11359-2:1999に従って流れの向き(並行)に求めて約10μm/m℃~約35μm/m℃、幾つかの実施形態において約12μm/m℃~約32μm/m℃および幾つかの実施形態において15μm/m℃~約30μm/m℃の範囲であってもよい。さらに、ポリマー組成物の線熱膨張率と金属コンポーネントの線熱膨張率の比は、約0.5~約1.5、幾つかの実施形態において約0.6~約1.2、および幾つかの実施形態において約0.6~約1.0であってもよい。例えば、アルミニウムの線熱膨張率は約21~24μm/m℃である。
[0067]例えば、図3を参照すると、本発明のポリマー組成物を組み込んでもよいアンテナモジュール100の特定の一実施形態が示されている。アンテナモジュール100は、基体114から延在する側壁132を含むハウジング102を含む。所望の場合、ハウジング102は、電気コネクター(図示せず)を格納することができるシュラウド116も含んでいてもよい。それとは関係なく、プリント回路基板(「PCB」)がモジュール100の内部に収容され、ハウジング102に取り付けられる。とりわけ、回路基板104は、ハウジング102に位置する柱110と並べてそれを受ける穴122を含む。回路基板104は、モジュール100の無線周波動作を可能にする電気回路121が与えられた第1の表面118を有する。例えば、RF回路121は、1つまたは複数のアンテナ素子120aおよび120bを含むことができる。回路基板104はまた、第1の表面118の反対に第2の表面119を有し、場合によってモジュール100のデジタル電子動作を可能にするコンポーネント(例えば、デジタル信号プロセッサー、半導体メモリー、入力/出力インターフェースデバイスなど)などの他の電気部品を含んでいてもよい。代替として、そのようなコンポーネントが追加のプリント回路基板に与えられてもよい。回路基板104上に配置され、溶接、接着剤などの公知の技法によってハウジング102(例えば、側壁)に取り付けられるカバー108を用いて、電気部品を内部に封止してもよい。上記に示すように、ポリマー組成物を使用して、カバー108および/またはハウジング102の全部または一部を形成してもよい。
[0068]本発明は、以下の実施例を参照してより良好に理解することができる。
試験方法
[0069]メルトフローインデックス:ポリマーまたはポリマー組成物のメルトフローインデックスは、ISO 1133-1:2011(技術的にASTM D1238-13と同等)に従って2.16kgの荷重および230℃の温度で求められてもよい。
[0069]メルトフローインデックス:ポリマーまたはポリマー組成物のメルトフローインデックスは、ISO 1133-1:2011(技術的にASTM D1238-13と同等)に従って2.16kgの荷重および230℃の温度で求められてもよい。
[0070]引張弾性率、引張応力、および破断時引張伸び:引張特性は、ISO試験No.527-1:2019(ASTM-D638-14と技術的に同等)に従って試験されてもよい。長さ170/190mm、厚さ4mmおよび幅10mmを有するイヌ骨形状の試験片試料で、弾性率および強度の測定が行われてもよい。試験温度は、例えば-40℃、23℃または80℃のように変動してもよく、試験速度は1または5mm/分であってよい。
[0071]曲げ弾性率、破断時曲げ伸びおよび曲げ応力:曲げ特性は、ISO試験No.178:2019(ASTM-D790-17と技術的に同等)に従って試験されてもよい。この試験は64mmの支持材スパンで行われてもよい。試験は、未切断のISO 3167多目的棒材の中央部分で行われてもよい。試験温度は例えば-40℃、23℃または80℃のように変動してもよく、試験速度は2mm/分であってもよい。
[0072]シャルピー衝撃強度:シャルピー特性は、ISO試験No.179-1:2010(ASTM-D256-10、方法Bと技術的に同等)に従って試験されてもよい。この試験は、タイプ1の試験片サイズ(長さ80mm、幅10mmおよび厚さ4mm)を使用して行われてもよい。試験片は、一枚歯フライス盤を使用して多目的棒材の中央部分から切り出されてもよい。試験温度は、例えば-40℃、23℃または80℃のように変動してもよい。
[0073]荷重撓み温度(「DTUL」):荷重撓み温度は、ISO試験No.75-2:2013(ASTM-D648-07と技術的に同等)に従って求められてもよい。とりわけ、長さ80mm、幅10mmおよび厚さ4mmを有する試験片試料が、規定荷重(最大外繊維応力)が1.8メガパスカルであるエッジワイズ3点曲げ試験にかけられてもよい。試験片は、0.25mm(ISO試験No.75-2:2013としては0.32mm)歪むまで温度を2℃/分で上昇させるシリコーン油浴中に降下させてもよい。
[0074]線熱膨張率(「CLTE」):線熱膨張率は、ISO 11359-2:1999に従って流動中および/または横方向で求められてもよい。
[0075]比誘電率(「Dk」)および誘電正接(「Df」):比誘電率(または相対静的誘電率)および誘電正接(または損失正接)は、IPC 650試験方法No.2.5.5.13(1/07)に従って2GHzの周波数で求められる。この方法によると、面内比誘電率および誘電正接は分割円筒共振器を使用して求められてもよい。試験する試料は、厚さ8.175mm、幅70mmおよび長さ70mmを有していた。
[0075]比誘電率(「Dk」)および誘電正接(「Df」):比誘電率(または相対静的誘電率)および誘電正接(または損失正接)は、IPC 650試験方法No.2.5.5.13(1/07)に従って2GHzの周波数で求められる。この方法によると、面内比誘電率および誘電正接は分割円筒共振器を使用して求められてもよい。試験する試料は、厚さ8.175mm、幅70mmおよび長さ70mmを有していた。
[0076]限界酸素指数:限界酸素指数(「LOI」)は、ISO 4589:2017(技術的にASTM D2863-19と同等)によって求められてもよい。LOIは、酸素と窒素の流動混合物中で火炎燃焼をかろうじて支えるだけの酸素の最小濃度である。とりわけ、試験片は、透明な試験カラム中に垂直に置くことができ、カラムを上向きに通して酸素と窒素の混合物を流し込むことができる。試験片は上部で発火させることができる。試験片が燃焼をかろうじて支えるまで、酸素濃度を調節することができる。報告される濃度は、試験片が燃焼をかろうじて支える酸素の体積百分率である。
[0077]UL94:試験片は垂直な位置で支持され、火炎は試験片の底部に当てられる。火炎は、10秒間当てられ、次に、燃焼が止まるまで除去され、その時には火炎は、さらに10秒間再び当てられ、次いで除去される。5つの試験片2セットが試験される。試料サイズは、長さ125mm、幅13mmおよび厚さ3mmである。2つのセットが経時変化(aging)前後にコンディショニングされる。経時変化の無い試験として、各厚さは、23℃および50%の相対湿度で48時間コンディショニング後に試験される。経時変化試験については、各厚さの5つの試料が70℃で7日間のコンディショニング後に試験される。
実施例1
[0078]プロピレンホモポリマー(65g/10分のメルトフローインデックス、0.90g/cm3の密度)およそ45重量%、難燃剤マスターバッチ35重量%、連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)20重量%、カップリング剤(無水マレイン酸グラフト化オレフィンポリマー)5重量%未満、および熱/UV安定剤2重量%未満を含む試料を形成する。難燃剤マスターバッチは、ポリプロピレン40重量%、および上記のようなリンベース難燃剤を含む、ハロゲンを含まない難燃剤系60重量%を含む。溶融温度が250℃、ダイ温度が250℃、および帯域温度が160℃~320℃の範囲、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で試料を溶融加工する。
[0078]プロピレンホモポリマー(65g/10分のメルトフローインデックス、0.90g/cm3の密度)およそ45重量%、難燃剤マスターバッチ35重量%、連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)20重量%、カップリング剤(無水マレイン酸グラフト化オレフィンポリマー)5重量%未満、および熱/UV安定剤2重量%未満を含む試料を形成する。難燃剤マスターバッチは、ポリプロピレン40重量%、および上記のようなリンベース難燃剤を含む、ハロゲンを含まない難燃剤系60重量%を含む。溶融温度が250℃、ダイ温度が250℃、および帯域温度が160℃~320℃の範囲、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で試料を溶融加工する。
実施例2
[0079]プロピレンホモポリマー(65g/10分のメルトフローインデックス、0.90g/cm3の密度)およそ50重量%、実施例1に記載の難燃剤マスターバッチ30重量%、連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)20重量%、カップリング剤(無水マレイン酸グラフト化オレフィンポリマー)5重量%未満、および熱/UV安定剤2重量%未満を含む試料を形成する。試料は、溶融温度が250℃であり、ダイ温度が250℃であり、および帯域温度が160℃~320℃の範囲であり、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で溶融加工する。
[0079]プロピレンホモポリマー(65g/10分のメルトフローインデックス、0.90g/cm3の密度)およそ50重量%、実施例1に記載の難燃剤マスターバッチ30重量%、連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)20重量%、カップリング剤(無水マレイン酸グラフト化オレフィンポリマー)5重量%未満、および熱/UV安定剤2重量%未満を含む試料を形成する。試料は、溶融温度が250℃であり、ダイ温度が250℃であり、および帯域温度が160℃~320℃の範囲であり、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で溶融加工する。
実施例3
[0080]ポリカーボネート-アクリロニトリル難燃剤ブレンド(CovestroからのBayblend(登録商標)FR3010)80重量%および連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)20重量%を含む試料を形成する。試料は、溶融温度が310℃であり、ダイ温度が310℃であり、および帯域温度が160℃~320℃の範囲であり、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で溶融加工する。
[0080]ポリカーボネート-アクリロニトリル難燃剤ブレンド(CovestroからのBayblend(登録商標)FR3010)80重量%および連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)20重量%を含む試料を形成する。試料は、溶融温度が310℃であり、ダイ温度が310℃であり、および帯域温度が160℃~320℃の範囲であり、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で溶融加工する。
実施例4
[0081]ポリカーボネート-アクリロニトリル-難燃剤ブレンド(CovestroからのBayblend(登録商標)FR3010)70重量%および連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)30重量%を含む試料を形成する。試料は、溶融温度が310℃であり、ダイ温度が310℃であり、および帯域温度が160℃~320℃の範囲であり、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で溶融加工する。
[0081]ポリカーボネート-アクリロニトリル-難燃剤ブレンド(CovestroからのBayblend(登録商標)FR3010)70重量%および連続的ガラス繊維ロービング(2400 Tex、16μmのフィラメント径)30重量%を含む試料を形成する。試料は、溶融温度が310℃であり、ダイ温度が310℃であり、および帯域温度が160℃~320℃の範囲であり、およびスクリュー速度が160rpmである単軸押出機(90mm)で溶融加工する。
[0082]誘電特性、機械的性質および難燃性について実施例1~4の試料を試験する。結果は下表に述べる。
[0083]本発明のこれらおよび他の修正および変形は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者によって実施することができる。さらに、種々の実施形態の態様は、全体的にまたは部分的に交換することができることが理解されるべきである。さらに、当業者であれば、上の記載が単に例示の目的であり、添付の特許請求の範囲にさらに記載される本発明を限定することは意図しないことを認識するであろう。
Claims (38)
- 5G無線周波信号を送受信するように構成された少なくとも1つのアンテナ素子を収容するハウジングを含むアンテナモジュールであって、前記ハウジングは、熱可塑性ポリマーを含むポリマーマトリクス、および前記ポリマーマトリクス内に分布する複数の長尺強化用繊維を含む繊維強化ポリマー組成物を含み、前記ポリマー組成物は、2GHzの周波数で約3.5以下の比誘電率および約0.009以下の誘電正接を示すアンテナモジュール。
- ISO 4589:2017に従って求めて、前記ポリマー組成物が約25以上の限界酸素指数を示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマー組成物がUL94によるV0またはV1格付けを示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマー組成物が、UL94による約250秒以下の合計火炎時間を示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- ISO試験No.179-1:2010に従って約23℃の温度で求めて、前記ポリマー組成物が、約20kJ/m2以上のシャルピーノッチ無し衝撃強度を示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- ISO試験No.179-1:2010に従って約-40℃の温度で求めて、前記ポリマー組成物が約20kJ/m2以上のシャルピーノッチ無し衝撃強度を示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- ISO試験No.527-1:2019に従って約23℃の温度で求めて、前記ポリマー組成物が約50MPa以上の引張強度を示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- ISO試験No.527-1:2019に従って約-40℃の温度で求めて、前記ポリマー組成物が約50MPa以上の引張強度を示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記熱可塑性ポリマーがプロピレンポリマーを含む、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記熱可塑性ポリマーが芳香族ポリカーボネートを含む、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマーマトリクスがアクリロニトリル-ブタジエン-スチレンコポリマーをさらに含む、請求項10に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマーマトリクスが、前記組成物の約50重量%~約95重量%を構成し、前記長尺強化用繊維が前記組成物の約5重量%~約50重量%を構成する、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマー組成物が難燃剤系をさらに含む、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記難燃剤系が少なくとも1種のハロゲンを含まない有機リン難燃剤を含む、請求項13に記載のアンテナモジュール。
- 前記有機リン難燃剤が窒素含有リン酸塩を含む、請求項14に記載のアンテナモジュール。
- 前記リン酸塩がリン酸メラミン塩、リン酸ピペラジン塩またはそれらの組み合わせを含む、請求項15に記載のアンテナモジュール。
- 前記有機リン難燃剤が、リン酸エステル、ホスホン酸エステル、ホスフィン酸塩、ホスホネートアミン、ホスファゼンまたはそれらの組み合わせを含む、請求項14に記載のアンテナモジュール。
- 有機リン難燃剤が前記難燃剤系の約50重量%~約99.5重量%を構成する、請求項14に記載のアンテナ電子モジュール。
- 前記ポリマー組成物が安定剤系をさらに含む、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記安定剤系が立体障害フェノール抗酸化剤、ホスファイト抗酸化剤、チオエステル抗酸化剤またはそれらの組み合わせを含む、請求項19に記載のアンテナモジュール。
- 前記安定剤系がUV安定剤を含む、請求項19に記載のアンテナモジュール。
- 前記繊維がガラス繊維を含む、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記繊維が間隔を空けて実質上類似の方向に並んでいる、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記ハウジングが、基体であってそれから延在する側壁を含む基体、および前記側壁に支持された任意選択のカバーを含む、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記基体、側壁、カバーまたはそれらの組み合わせが前記ポリマー組成物を含む、請求項24に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマー組成物が金属コンポーネントに隣接して位置する、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマー組成物の線熱熱膨張率と前記金属コンポーネントの線熱熱膨張率の比が約0.5~約1.5である、請求項26に記載のアンテナモジュール。
- 前記金属コンポーネントがアルミニウムを含む、請求項27に記載のアンテナモジュール。
- 前記ポリマー組成物が約10μm/m℃~約35μm/m℃の線熱膨張率を示す、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 基地局、小形セルまたはフェムトセルである、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナ素子が、約1,500マイクロメートル未満であるフィーチャーサイズを有する、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記5G無線周波信号が、約28GHzより大きい周波数を有する、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- アンテナアレイに配置された複数のアンテナ素子を含む、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナ素子が、約1,500マイクロメートル未満である間隔距離で、間隔を空けられている、請求項33に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナ素子が少なくとも16個のアンテナ素子を含む、請求項33に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナ素子がグリッドに配置されている、請求項33に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナアレイが、少なくとも8つの送信チャネルおよび少なくとも8つの受信チャネルのために構成される、請求項33に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナアレイが、1平方センチメートル当たり1,000個を超えるアンテナ素子の平均アンテナ素子密度を有する、請求項33に記載のアンテナモジュール。
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