JP5544883B2 - 電磁波抑制用樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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Description
カーボンナノコイルは、カーボンナノ繊維が螺旋構造となったものであり、その特異的な形状により、電気的、機械的特性に優れ、これを配合することにより数GHz〜数十GHzの電磁波の抑制に対応可能な樹脂組成物を得ることができる。
また、特許文献2では、電子部品の筐体等の用途において要求される耐薬品性についての検討もなされていない。
本発明によれば、導電性付与材としてカーボンナノコイルを用いるため、その螺旋構造に由来して優れた電磁波抑制性、更には機械的特性を得ることができる。カーボンナノコイルは、前述の如く、樹脂組成物の溶融混練時に破断し易いが、芳香族ポリカーボネート樹脂にポリエステル樹脂を配合することにより耐薬品性が付与されると共に、組成物の粘度が下がることで溶融混練時のカーボンナノコイルの破断が防止され、カーボンナノコイル本来の良好な電磁波抑制性能が得られる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物に用いられる(A)芳香族ポリカーボネート樹脂とは、芳香族ジヒドロキシ化合物をホスゲン或いは炭酸ジエステル等のカーボネート前駆体と反応させることにより製造される熱可塑性芳香族ポリカーボネート重合体又は共重合体である。この反応は公知の方法で行うことができ、例えば、ホスゲンを用いる場合は界面法により、炭酸ジエステルを用いる場合は溶融状で反応させるエステル交換法等が採用される。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物に用いられる(B)ポリエステル樹脂(熱可塑性ポリエステル樹脂)とは、ジカルボン酸類又はその反応性誘導体からなるジカルボン酸成分と、ジオ−ル類又はそのエステル誘導体からなるジオ−ル成分とを主成分とする縮合反応により得られる重合体又は共重合体である。
なお上記の固有粘度は、フェノール/テトラクロルエタン(重量比1/1)の混合溶媒を使用し、30℃で測定した値である。
なお、ポリエステル樹脂の末端カルボキシル基濃度は、ベンジルアルコール25mLにポリエチレンテレフタレート樹脂あるいはポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂0.5gを溶解し、水酸化ナトリウムの0.01モル/Lベンジルアルコール溶液を使用して滴定することにより求めることができる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物において、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂と(B)ポリエステル樹脂の含有割合は、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂が過度に多く、(B)ポリエステル樹脂が少な過ぎると、(B)ポリエステル樹脂を配合することによる耐薬品性の向上効果や、電磁波抑制性の向上効果を十分に得ることができず、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂が過度に少なく、(B)ポリエステル樹脂が多過ぎると、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂本来の機械的強度、耐熱性、成形加工性等が損なわれる。
本発明で用いる(C)カーボンナノコイルは、平均コイル長1〜100μm、平均コイル径1〜1000nm、平均コイルピッチ1〜1000nm、特に平均コイル長10〜40μm、平均コイル径1〜1000nm、平均コイルピッチ1〜1000nm、とりわけ平均コイル長20〜40μm、平均コイル径400〜800nm、平均コイルピッチ400〜800nmであることが好ましく、この範囲とすることにより、優れた電磁波吸収効果を得ることができる。
Vapor Deposition)法によって製造することもできる。
上記混合溶液の溶媒には、例えば、水、イソプロピルアルコール(IPA)、エタノールなどのアルコール類を用いることができる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物には、組成物に難燃性を付与する目的で(D)リン系難燃剤を含んでいても良い。(D)リン系難燃剤は、分子中にリンを含む化合物であれば特に制限されないが、難燃性及び更なる組成物の粘度低減効果の点から下記の一般式(1)で表されるリン酸エステル系化合物が好ましい。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物には、難燃性をさらに向上させるために、滴下防止剤として(E)ポリフルオロエチレンを配合しても良い。(E)ポリフルオロエチレンとしては、フィブリル形成能を有するもので、熱可塑性樹脂中に容易に分散し、且つ熱可塑性樹脂同士を結合して繊維状材料を作る傾向を示すものが好ましい。
このような被覆ポリフルオロエチレンを配合することにより、良好な難燃性を維持しつつ、成形品表面の白色異物の発生を抑制することができる。被覆ポリフルオロエチレン中のポリフルオロエチレンの含有比率が40質量%未満であると、難燃性が低下する場合があり、一方、95質量%を超えると、白点異物が多くなる場合がある。
本発明の樹脂組成物には、成形時の金型離型性を良好なものとするために離型剤を配合することができる。
本発明の樹脂組成物は、熱安定性向上のために、リン系化合物を添加することができる。
リン系化合物としては、公知の任意のものを使用できる。具体例を挙げると、リン酸、ホスホン酸、亜燐酸、ホスフィン酸、ポリリン酸などのリンのオキソ酸;酸性ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸カリウム、酸性ピロリン酸カルシウムなどの酸性ピロリン酸金属塩;リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸セシウム、リン酸亜鉛など第1族または第10族金属のリン酸塩;有機ホスフェート化合物、有機ホスファイト化合物、有機ホスホナイト化合物などが挙げられる。
なお、リン系安定剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
本発明の樹脂組成物には、さらに酸化防止剤を添加することができる。
酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。その具体例としては、ペンタエリスリトールテトラキス[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]、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、チオジエチレンビス[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]、N,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオナミド)、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、ジエチル[[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]ホスフォエート、3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサ−tert−ブチル−a,a’,a’’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[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]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン,2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール等が挙げられる。
なお、酸化防止剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物には、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で、紫外線吸収剤、染顔料、帯電防止剤、防曇剤、滑剤・アンチブロッキング剤、流動性改良剤、相溶化剤、可塑剤、分散剤、防菌剤等の樹脂用添加剤、耐衝撃性改良剤、無機フィラーなどを配合することができる。
本発明の樹脂組成物は、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂に(B)ポリエステル樹脂を配合することにより、耐薬品性を付与すると共に、樹脂組成物の粘度を下げ、(C)カーボンナノコイルを溶融混練するときのカーボンナノコイルの形態を保持するものである。
得られた樹脂組成物のペレットを120℃で4時間以上乾燥した後、JISK7210附属書Cに準拠した方法で、高荷式フローテスターを用いて、280℃、荷重160kgfの条件下で組成物の単位時間あたりの流出量Q値(単位:10−2cm3/sec)を測定し、流動性を評価した。なお、オリフィスは直径1mm×長さ10mmのものを使用した。Q値が高いほど、流動性に優れていることを示す。
樹脂成分として(A)芳香族ポリカーボネート樹脂と(B)ポリエステル樹脂を含む本発明の電磁波抑制用樹脂組成物は、ミクロ形態を電子顕微鏡で観察した際、(A)芳香族ポリカーボネート樹脂及び(B)ポリエステル樹脂のいずれか一方による連続相(以下、「海相」という)と他方による不連続相(以下、「島相」という)からなるミクロ形態を有するか、或いは両樹脂がそれぞれ連続相を形成した共連続相からなるミクロ形態を有する。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物の製造方法は、特に制限されるものではなく、例えば、
(1)(A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)ポリエステル樹脂、(C)カーボンナノコイル(好ましくはカーボンナノコイルマスターバッチ)、及び必要により配合される(D)リン系難燃剤や(E)ポリフルオロエチレン、その他の成分を一括して溶融混練する方法
(2)液状の(D)リン系難燃剤を用いる場合には、予め(D)リン系難燃剤以外の成分を溶融混練した後に、別途50〜120℃で加温しておいた液状の(D)リン系難燃剤を添加して、溶融混練する方法
などが挙げられる。
本発明の電磁波抑制用樹脂組成物は、各種製品(成形品)の製造(成形)用樹脂材料として使用される。その成形方法は、熱可塑性樹脂材料から成形品を成形する従来から知られている方法が適用できる。具体的には、一般的な射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシストなどの中空成形法、断熱金型を用いた成形法、急速加熱金型を用いた成形法、発泡成形(超臨界流体も含む法)、インサート成形法、インモールドコーティング(IMC)成形法、押出成形法、フィルム成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法などが挙げられるが、特に、成形中に(C)カーボンナノコイルを成形品の表層に沿って配向させることにより、高い電磁波抑制性を得ることができる点で、射出成形法が好ましい。
本発明の電磁波抑制用樹脂成形品は、本発明の電磁波抑制用樹脂組成物を射出成形してなるものであり、電気・電子・OA機器部品、機械部品、車輌用部品、携帯電話などの筐体や内部部品、とりわけ電子機器の筐体や内部部品として好適である。
ポリ−4,4−イソプロピリデンジフェニルカーボネート:三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製「商品名:ユーピロン(登録商標)S−3000」(粘度平均分子量:21,000)
ポリエチレンテレフタレ−ト樹脂:三菱化学(株)製「ノバペックスGG500」(固有粘度0.76dl/g、末端カルボキシル基濃度:15μeq/g)
財団法人大阪科学技術センター製カーボンナノコイル(平均長さ約20μm、平均線径約150nm、平均コイル径約500nm、平均ピッチ約500nm)9質量部をジクロロメタン70質量部に分散させた液に、上記の芳香族ポリカーボネート樹脂(ユーピロン(登録商標)S−3000)を21質量部溶解させ、これをステンレスバット中にキャスティングした後、50℃で5分間加熱することによりジクロロメタンを除去して厚さ0.2mmの薄膜を得た。その薄膜を3mm角に切断してカーボンナノコイルマスターバッチを得た。このカーボンナノコイルマスターバッチのカーボンナノコイル含有量は30質量%である。
リン系安定剤:モノ−及びジ−ステアリルアシッドホスフェート、アデカ社製「アデカスタブAX−71」
芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、カーボンナノコイルマスターバッチ及びリン系安定剤を、表1に示す組成となるようにブレンドし(ただし、比較例1ではポリエステル樹脂とリン系安定剤を配合せず)、ポリ袋中でよく振り混ぜることにて均一に分散させた後、二軸押出機(HAAKE社製「ミニラボ」)にてシリンダ温度300℃にて溶融させ、スクリュウ回転数80rpmにて混練し、ペレタイザーにて3mmの長さに切断して樹脂組成物のペレットを得た。
(1) 粘度(Q値)
樹脂組成物の製造に用いた芳香族ポリカーボネート樹脂のQ値、この芳香族ポリカーボネート樹脂に対して表1に示す配合で全成分を配合した樹脂組成物のQ値をそれぞれ以下の方法で測定した。
芳香族ポリカーボネート樹脂又は得られた樹脂組成物のペレットを120℃で4時間以上乾燥した後、JISK7210附属書Cに準拠した方法で、高荷式フローテスターを用いて、280℃、荷重160kgfの条件下で樹脂又は組成物の単位時間あたりの流出量Q値(単位:10−2cc/sec)を測定し、流動性を評価した。なお、オリフィスは直径1mm×長さ10mmのものを使用した。Q値が高いほど、流動性に優れていることを示す。
得られた樹脂組成物のペレットを射出成形機(HAAKE社製「ミニジェット」、最大射出圧力1200Bar)を用いて、シリンダー温度300℃、金型温度80℃にて、金型キャビティ(縦50mm、横30mm、厚み1mm)に射出成形し、得られた射出成形品3枚に対して、近磁界用ノイズ抑制シート評価システム・イントラ・デカップリングレシオ測定システム(IEC規格No:IEC62333−2)により、2GHzの周波数における磁界波のRda値を測定し、その平均値を算出した。この値は、製品から発生する周波数やその強さにも依存するため一概に決められる値ではないが、0.6dB以上であることが好ましい。
上記評価結果を表1及び図1に示す。図1において、PCは芳香族ポリカーボネート樹脂を、PBTはポリブチレンテレフタレ−ト樹脂を、CNCはカーボンナノコイルをそれぞれ示す。
これに対して、ポリエステル樹脂を配合していない比較例1では、この周波数領域における電磁波抑制性に劣るものとなる。
なお、実施例1と実施例2の対比から、ポリエステル樹脂としては、ポリブチレンテレフタレ−ト樹脂よりもポリエチレンテレフタレ−ト樹脂の方が電磁波抑制性の向上に有効であり、また、実施例1と実施例4の対比から芳香族ポリカーボネート樹脂をポリエステル樹脂よりも多く配合して芳香族ポリカーボネート樹脂の連続相にカーボンナノコイルを存在させる方が電磁波抑制性に優れることが分かる。
Claims (5)
- (A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)ポリエステル樹脂、及び(C)カーボンナノコイルを含み、樹脂成分で形成される連続相内に(C)カーボンナノコイルが存在する電磁波抑制用樹脂組成物であって、(B)ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート樹脂及び/又はポリブチレンテレフタレート樹脂であることを特徴とする電磁波抑制用樹脂組成物。
- (A)芳香族ポリカーボネート樹脂と(B)ポリエステル樹脂との合計に対する(A)芳香族ポリカーボネート樹脂の含有割合が50質量%以上99質量%以下であり、(C)カーボンナノコイルが芳香族ポリカーボネート樹脂の連続相内に存在することを特徴とする請求項1に記載の電磁波抑制用樹脂組成物。
- (C)カーボンナノコイルの含有量が1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電磁波抑制用樹脂組成物。
- 請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の電磁波抑制用樹脂組成物を射出成形してなる電磁波抑制用樹脂成形品。
- 電子機器の筐体又は電子機器の内部部品である請求項4に記載の電磁波抑制用樹脂成形品。
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