JP6003010B2 - Electromagnetic wave shielding composite material, electronic equipment casing and battery case - Google Patents
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Description
本発明は、炭素繊維強化合成樹脂よりなる繊維強化樹脂成形体部分と金属層部分とを積層した電磁波遮蔽用複合材料に関する。また、本発明は、この電磁波遮蔽用複合材料よりなる電磁波遮蔽材を有する電子機器用筐体及びバッテリーケースに関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave shielding composite material in which a fiber reinforced resin molded body portion made of a carbon fiber reinforced synthetic resin and a metal layer portion are laminated. The present invention also relates to an electronic device casing and a battery case having an electromagnetic wave shielding material made of the electromagnetic wave shielding composite material.
近年、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品、フラットパネルディスプレイなどの電子機器の誤作動防止や、周辺電子機器への電磁波障害防止のために、電子機器に電磁波遮蔽材を設けることが多くなっている。同様に、車載用電子機器の誤作動防止のために、スイッチングによる電磁ノイズ源となりうるＥＣＵケース、インバータまたはコンバーター等の車載用電子筐体のみならず、車載用バッテリーケースにも電磁波遮蔽材を設けることがある。中でも、これら車載用電子機器による電磁ノイズは、ＡＭ・ＦＭラジオ（０．３〜３０ＭＨｚ）の音声障害を引き起こす原因とも見られており、電磁波のノイズ対策の強化が望まれている。
また、それと同時に電子機器の用途では、薄型化や小型化と軽量化が要求されており、特に車載用電子機器では燃費向上の要求からも、軽量化が重要となっている。
In recent years, electronic devices have been used to prevent malfunctions of electronic devices such as personal computers, OA devices, AV devices, mobile phones, telephones, facsimiles, home appliances, toy products, flat panel displays, and to prevent electromagnetic interference with peripheral electronic devices. In many cases, an electromagnetic shielding material is provided on the surface. Similarly, in order to prevent malfunction of in-vehicle electronic devices, electromagnetic shielding materials are provided not only in in-vehicle electronic cases such as ECU cases, inverters, converters, etc., but also in in-vehicle battery cases, which can be a source of electromagnetic noise due to switching. Sometimes. Among these, electromagnetic noise caused by these in-vehicle electronic devices is also seen as a cause of audio disturbance of AM / FM radio (0.3 to 30 MHz), and enhancement of countermeasures against electromagnetic noise is desired.
At the same time, thinning, miniaturization, and weight reduction are required for the use of electronic devices. In particular, in the case of on-vehicle electronic devices, weight reduction is important because of demands for improving fuel consumption.
軽量かつ電磁波遮蔽特性が良好な電磁波遮蔽材として、金属箔と炭素繊維含有合成樹脂とを複合させた電磁波遮蔽用複合材料が特開平５−２０６６８０（特許文献１）、特開２０１０−１５０３９０（特許文献２）に記載されている。 As an electromagnetic wave shielding material that is lightweight and has good electromagnetic wave shielding characteristics, an electromagnetic wave shielding composite material in which a metal foil and a carbon fiber-containing synthetic resin are combined is disclosed in JP-A-5-206680 (Patent Document 1) and JP-A 2010-150390 (Patent). Document 2).
特許文献１には、金属箔として厚さ１５μｍのアルミ箔を用い、炭素繊維含有合成樹脂として、長さ５０μｍ以下の炭素繊維を熱可塑性合成樹脂に５０重量％又は６０重量％（実施例１，２）分散させたものを用いることが記載されている。 In Patent Document 1, an aluminum foil having a thickness of 15 μm is used as a metal foil, and a carbon fiber having a length of 50 μm or less is added to a thermoplastic synthetic resin as a carbon fiber-containing synthetic resin by 50 wt% or 60 wt% (Example 1, 2) It is described that a dispersed material is used.
特許文献２には、金属箔として厚さ１０〜１００μｍのステンレス等を用い、炭素繊維含有合成樹脂として炭素繊維布帛（織布）にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを用いて成形した電子機器用筐体が記載されている。
In
しかしながら、上記特許文献１のように、金属層の厚みが薄く、更に炭素繊維が５０μｍ以下と短い場合、電磁波遮蔽特性が低いことが認められた。また、上記特許文献２のように炭素繊維として布帛を用いた場合、特許文献２の０００７段落にも記載されているように、プレス加工等によって複雑形状に賦形した場合に、製品形状の延ばされる部分を中心にして炭素繊維の目開きや炭素繊維の目が曲がる目曲がりが発生し、この部分での電磁波遮蔽特性が低下する。また、本来、軽量性と共に金属代替に重要となる力学特性や寸法安定性については何ら記載されていない。
However, when the thickness of the metal layer is thin and the carbon fiber is as short as 50 μm or less as in Patent Document 1, it has been recognized that the electromagnetic wave shielding characteristics are low. In addition, when a fabric is used as the carbon fiber as in
特許文献３には、金網をインサートしたガラス繊維強化合成樹脂製のバッテリーケースが記載されているが、金網の場合は網目部分の目において電束もれを生じやすく、さらにコーナー部分でも目開きを起こしやすいため電界、磁界ともに優れたシールド性を得ることは困難である。また、先に金網を設置した後に金網を固定しながら樹脂を導入する必要があるため、生産性や成形性に劣る。
本発明は、軽量で低周波数からの電界と磁界の両方の遮蔽特性に優れ、しかも金属より軽量、且つ寸法安定性にも優れ、剛性も高い電磁波遮蔽用複合材料を提供することを目的とする。本発明は、その一態様において、成形性が良好な電磁波遮蔽用複合材料を提供することを目的とする。また、本発明は、この電磁波遮蔽用複合材料よりなる電磁波遮蔽材を備えた電子機器用筐体及びバッテリーケースを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave shielding composite material that is lightweight and excellent in shielding properties of both an electric field and a magnetic field from a low frequency, is lighter than metal, has excellent dimensional stability, and has high rigidity. . In one aspect of the present invention, an object of the present invention is to provide an electromagnetic wave shielding composite material having good moldability. Another object of the present invention is to provide a housing for an electronic device and a battery case provided with an electromagnetic wave shielding material made of the electromagnetic wave shielding composite material.
本発明（請求項１）の電磁波遮蔽用複合材料は、炭素繊維及びマトリックス樹脂を含有する繊維強化樹脂成形体部分と金属層部分とが積層された電磁波遮蔽用複合材料において、該繊維強化樹脂成形体部分は、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とが複合化された混抄不織布を熱プレス成形したものであり、厚さが０．２〜８ｍｍであり、重量平均繊維長０．５〜１００ｍｍの炭素繊維をランダム分散状態で２０〜８０重量％含有しており、該炭素繊維は、引張弾性率が４００ＧＰａ以上のピッチ系炭素繊維であり、該金属層部分が、厚みが０．０２〜２ｍｍのシートであることを特徴とするものである。 The composite material for electromagnetic wave shielding of the present invention (Claim 1) is an electromagnetic wave shielding composite material in which a fiber reinforced resin molded body portion containing a carbon fiber and a matrix resin and a metal layer portion are laminated. The body part is obtained by hot press molding a mixed nonwoven fabric in which carbon fibers and thermoplastic resin fibers are combined, and has a thickness of 0.2 to 8 mm and a weight average fiber length of 0.5 to 100 mm. The fiber contains 20 to 80% by weight in a randomly dispersed state, the carbon fiber is a pitch-based carbon fiber having a tensile modulus of 400 GPa or more, and the metal layer portion is a sheet having a thickness of 0.02 to 2 mm. It is characterized by being.
請求項２の電磁波遮蔽用複合材料は、請求項１において、前記金属層部分同士の間に前記繊維強化樹脂成形体部分を介在させるか、又は前記繊維強化樹脂成形体部分同士の間に前記金属層部分を介在させたサンドイッチ構造を有することを特徴とするものである。
Composite material for electromagnetic shielding according to
請求項３の電磁波遮蔽用複合材料は、請求項１において、１層の前記繊維強化樹脂成形体部分と１層の金属層部分とが積層されていることを特徴とするものである。
Composite material for electromagnetic shielding according to
請求項４の電磁波遮蔽用複合材料は、請求項１において、前記繊維強化樹脂成形体部分と金属層部分とが交互に積層された多層積層構造を有することを特徴とするものである。 Composite material for electromagnetic shielding according to claim 4 is characterized in that it has a multi-layer laminate structure Oite to claim 1, the said fiber-reinforced resin molded body portion and the metal layer portion are alternately stacked.
請求項５の電磁波遮蔽用複合材料は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記金属層部分がアルミニウム又はアルミニウム合金よりなることを特徴とするものである。 The composite material for electromagnetic wave shielding according to claim 5 is characterized in that, in any one of claims 1 to 4 , the metal layer portion is made of aluminum or an aluminum alloy.
本発明（請求項６）の電子機器用筐体は、電磁波遮蔽材を有する電子機器用筐体において、該電磁波遮蔽材が請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電磁波遮蔽用複合材料よりなることを特徴とするものである。 The electronic device casing of the present invention (invention 6 ) is an electronic device casing having an electromagnetic shielding material, wherein the electromagnetic shielding material is the electromagnetic shielding composite material according to any one of claims 1 to 5. It is characterized by comprising.
請求項７の電子機器用筐体は、請求項６において、該電磁波遮蔽材が絞り成形されていることを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the electronic device casing according to the sixth aspect , wherein the electromagnetic wave shielding material is formed by drawing.
本発明（請求項８）のバッテリーケースは、電磁波遮蔽材を有するバッテリーケースにおいて、該電磁波遮蔽材が請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電磁波遮蔽用複合材料よりなることを特徴とするものである。 The battery case of the present invention (invention 8 ) is a battery case having an electromagnetic wave shielding material, wherein the electromagnetic wave shielding material is made of the composite material for electromagnetic wave shielding according to any one of claims 1 to 5. To do.
請求項９のバッテリーケースは、請求項８において、該電磁波遮蔽材が絞り成形されていることを特徴とするものである。 The battery case of claim 9 is characterized in that, in claim 8 , the electromagnetic wave shielding material is drawn.
請求項１０のバッテリーケースは、請求項８又は９において、車載用バッテリーケースであることを特徴とするものである。 A battery case according to a tenth aspect is the vehicle battery case according to the eighth or ninth aspect.
本発明の電磁波遮蔽用複合材料と、それを用いた電子機器用筐体及びバッテリーケースにあっては、電磁波遮蔽用複合材料の繊維強化樹脂成形体部分が重量平均繊維長０．５〜１００ｍｍの炭素繊維をランダム分散状態で２０〜８０重量％含有している。このように比較的短い炭素繊維をランダム分散状態で含有しているので、電磁波遮蔽用複合材料を曲げ加工しても炭素繊維の目開きや目曲がりが全く又は殆ど発生せず、電磁波遮蔽に優れたものとなる。また、この繊維強化樹脂成形体部分中に含有される炭素繊維が低熱膨張性かつ高引張弾性率であるところから、本発明の電磁波遮蔽用複合材料は、低熱膨張性であると共に剛性も高い。 In the composite material for electromagnetic wave shielding of the present invention and the casing and battery case for electronic equipment using the same, the fiber-reinforced resin molded part of the composite material for electromagnetic wave shielding has a weight average fiber length of 0.5 to 100 mm. It contains 20 to 80% by weight of carbon fibers in a random dispersion state. Because it contains relatively short carbon fibers in a randomly dispersed state as described above, even if the electromagnetic shielding composite material is bent, no or almost no carbon fiber opening or bending is generated, and excellent electromagnetic shielding is achieved. It will be. In addition, since the carbon fiber contained in the fiber-reinforced resin molded part has low thermal expansion and high tensile elastic modulus, the electromagnetic shielding composite material of the present invention has low thermal expansion and high rigidity.
この電磁波遮蔽用複合材料では、金属層部分の厚みが０．０２ｍｍ以上であるため、電界シールド性および磁界シールド性が良好である。 In this electromagnetic wave shielding composite material, since the thickness of the metal layer portion is 0.02 mm or more, the electric field shielding property and the magnetic field shielding property are good.
なお、炭素繊維は二次元ランダム分散状態及び三次元ランダム分散状態のいずれでもよいが、同じ炭素繊維含有量の場合、電磁波シールド特性は、二次元ランダム分散状態の方が優れている。 The carbon fiber may be in either a two-dimensional random dispersion state or a three-dimensional random dispersion state. However, when the carbon fiber content is the same, the electromagnetic shielding characteristics are superior in the two-dimensional random dispersion state.
炭素繊維として引張弾性率が４００ＧＰａ以上のピッチ系炭素繊維を用いると、繊維強化樹脂成形体部分の剛性が高いものとなる。また、ピッチ系炭素繊維は熱伝導率及び導電性が高いので、電磁波遮蔽用複合材料、電子機器用筐体及びバッテリーケースの放熱性及び電磁波遮蔽特性が高いものとなる。 When a pitch-based carbon fiber having a tensile elastic modulus of 400 GPa or more is used as the carbon fiber, the rigidity of the fiber-reinforced resin molded body portion is high. In addition, since the pitch-based carbon fiber has high thermal conductivity and conductivity, the heat radiation and electromagnetic wave shielding characteristics of the electromagnetic shielding composite material, the electronic device casing and the battery case are high.
合成樹脂として熱可塑性樹脂を用いると、成形時に熱硬化性樹脂の場合のような硬化時間がかからないので、成形時間が短くて済み、成形効率が向上する。繊維強化樹脂成形体部分を成形するときに熱可塑性樹脂として熱可塑性樹脂繊維を用い、例えば、これと炭素繊維とを混抄して不織布とし、これを熱プレス成形することにより、繊維強化樹脂成形体部分を効率よく成形することができる。 When a thermoplastic resin is used as the synthetic resin, it does not take a curing time as in the case of a thermosetting resin at the time of molding, so that the molding time can be shortened and the molding efficiency is improved. When molding a fiber reinforced resin molded part, a thermoplastic resin fiber is used as a thermoplastic resin. For example, a fiber reinforced resin molded article is obtained by mixing the carbon fiber with a carbon fiber to form a nonwoven fabric and hot pressing it. The part can be molded efficiently.
金属層部分としては、軽量なアルミニウム又はアルミニウム合金が好適である。 As the metal layer portion, lightweight aluminum or aluminum alloy is suitable.
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明の電磁波遮蔽用複合材料は、炭素繊維及びマトリックス樹脂を含有する繊維強化樹脂成形体部分と金属層部分とが積層されたものである。この繊維強化樹脂成形体部分は、重量平均繊維長０．５〜１００ｍｍの炭素繊維をランダム分散状態で２０〜８０重量％含有しており、該金属層部分の厚みは０．０２〜２ｍｍである。 The composite material for electromagnetic wave shielding of the present invention is obtained by laminating a fiber reinforced resin molded body portion containing a carbon fiber and a matrix resin and a metal layer portion. This fiber-reinforced resin molded part contains 20 to 80% by weight of carbon fibers having a weight average fiber length of 0.5 to 100 mm in a random dispersion state, and the thickness of the metal layer part is 0.02 to 2 mm. .
この電磁波遮蔽用複合材料は、該繊維強化樹脂成形体部分と金属層部分とを１層ずつ積層したものであってもよく、いずれか一方で他方を挟んだサンドイッチ構造のものであってもよく、さらに多数のものを交互に積層した積層構造のものであってもよい。第１図〜第５図はその一例を示すものであり、第１図の電磁波遮蔽用複合材料１は、１層の繊維強化樹脂成形体部分２と１層の金属層部分３とを積層したものである。第２図の電磁波遮蔽用複合材料１Ａは、１対の金属層部分３，３の間に繊維強化樹脂成形体部分２を介在させたサンドイッチ構造のものであり、第３図の電磁波遮蔽用複合材料１Ｂは、１対の繊維強化樹脂成形体部分２，２の間に金属層部分３を介在させたサンドイッチ構造のものである。
The electromagnetic wave shielding composite material may be a laminate of the fiber reinforced resin molded body part and the metal layer part one by one, or may have a sandwich structure with one of the other sandwiched between them. Further, a laminated structure in which a large number of them are alternately laminated may be used. FIG. 1 to FIG. 5 show an example, and the electromagnetic shielding composite material 1 in FIG. 1 is formed by laminating one layer of fiber reinforced resin molded
第４図の電磁波遮蔽用複合材料１Ｃは、合計３層の金属層部分３と合計２層の繊維強化樹脂成形体部分２とを交互に合計５層積層した構造のものである。第５図の電磁波遮蔽用複合材料１Ｄは、合計３層の繊維強化樹脂成形体部分２と合計２層の金属層部分３とを交互に合計５層積層した構造のものである。なお、第４，５図では合計５層となっているが、層の数はこれよりも多くてもよい。また、第４，５図では、繊維強化樹脂成形体部分２と金属層部分３の一方が偶数層、他方が奇数層となっているが、同数層ずつ積層してもよい。
The
なお、第１図の２層構造の電磁波遮蔽用複合材料は構成が簡易で安価である。第２図〜第５図のように積層方向に対称構造となっている電磁波遮蔽用複合材料は、筐体やバッテリーケースを成形するときに電磁波遮蔽用複合材料の表裏を区別する必要がなく、扱い易い。第３図、第５図のように最外層を繊維強化樹脂成形体部分２とした電磁波遮蔽用複合材料を用いて成形した筐体やバッテリーケースは、耐食性が良好である。
The two-layered electromagnetic shielding composite material shown in FIG. 1 has a simple structure and is inexpensive. As shown in FIGS. 2 to 5, the electromagnetic shielding composite material having a symmetrical structure in the stacking direction does not need to distinguish between the front and back of the electromagnetic shielding composite material when molding a casing or a battery case. Easy to handle. As shown in FIGS. 3 and 5, the casing and the battery case molded using the electromagnetic shielding composite material having the outermost layer as the fiber-reinforced resin molded
繊維強化樹脂成形体部分３は、重量平均繊維長０．５〜１００ｍｍの炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を炭素繊維がランダム分散状態となるように成形してなる成形体である。まず、この炭素繊維について説明する。
The fiber reinforced resin molded
［炭素繊維］
本発明において用いる炭素繊維は、好ましくは単繊維を１００〜５００００本集束剤により集束したものである。この炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維のいずれでもよい。炭素繊維に高弾性が必要であるときには、ピッチ系炭素繊維を用いるのが好ましい。
[Carbon fiber]
The carbon fiber used in the present invention is preferably obtained by bundling single fibers with 100 to 50,000 bundling agents. This carbon fiber may be either a PAN-based carbon fiber or a pitch-based carbon fiber. When the carbon fiber requires high elasticity, it is preferable to use pitch-based carbon fiber.
炭素繊維強化合成樹脂の炭素繊維を高引張弾性率かつ高熱伝導率、高導電性のピッチ系炭素繊維とすることにより繊維強化樹脂成形体部分の熱伝導率、熱放射特性、電磁波遮蔽及び剛性が高いものとなる。特に、熱伝導率の高い炭素繊維を使用すると、炭素繊維強化合成樹脂成形体としての熱伝導率が２０〜６０Ｗ／ｍＫ（面方向）と、従来一般的であるＰＡＮ系の炭素繊維を使用した場合の２Ｗ／ｍＫ（面方向）という低い熱伝導率に比べて高いので、成形品に熱源からの熱が即座に分散し、放熱性が向上する。 By making the carbon fiber of carbon fiber reinforced synthetic resin into a pitch-based carbon fiber with high tensile elastic modulus, high thermal conductivity, and high conductivity, the thermal conductivity, thermal radiation characteristics, electromagnetic wave shielding and rigidity of the fiber reinforced resin molded part can be reduced. It will be expensive. In particular, when carbon fibers having high thermal conductivity are used, the thermal conductivity as a carbon fiber reinforced synthetic resin molded body is 20 to 60 W / mK (in the plane direction), and a conventional PAN-based carbon fiber is used. Since it is higher than the low thermal conductivity of 2 W / mK (surface direction) in the case, the heat from the heat source is immediately dispersed in the molded product, and the heat dissipation is improved.
ピッチ系炭素繊維の炭素質原料としては、配向しやすい分子種が形成されており、光学的には異方性の炭素繊維を与えるようなものであれば特に制限はない。例えば、石炭系のコールタール、コールタールピッチ、石炭液化物、石油系の重質油、タール、ピッチ、または、ナフタレンやアントラセンの触媒反応による重合反応生成物等が挙げられる。これらの炭素質原料には、フリーカーボン、未溶解石炭、灰分、窒素分、硫黄分、触媒等の不純物が含まれているが、これらの不純物は、濾過、遠心分離、あるいは溶剤を使用する静置沈降分離等の周知の方法であらかじめ除去しておくことが望ましい。 The carbonaceous raw material for pitch-based carbon fibers is not particularly limited as long as molecular species that are easily oriented are formed and optically anisotropic carbon fibers are provided. For example, coal-based coal tar, coal tar pitch, coal liquefied product, petroleum-based heavy oil, tar, pitch, or a polymerization reaction product by a catalytic reaction of naphthalene or anthracene can be used. These carbonaceous raw materials contain impurities such as free carbon, undissolved coal, ash, nitrogen, sulfur, and catalysts. These impurities can be filtered, centrifuged, or statically used in a solvent. It is desirable to remove it in advance by a known method such as settling separation.
また、前記炭素質原料を、例えば、加熱処理した後、特定溶剤で可溶分を抽出するといった方法、あるいは、水素供与性溶剤、水素ガスの存在下に水添処理するといった方法で予備処理を行っておいても良い。 In addition, the carbonaceous raw material is subjected to a pretreatment by, for example, a method in which a soluble component is extracted with a specific solvent after heat treatment, or a method in which a hydrogenation treatment is performed in the presence of a hydrogen donating solvent or hydrogen gas. You can go there.
本発明で用いる炭素繊維の繊維径は３〜２０μｍ、特に５〜１２μｍであることが好ましい。炭素繊維の繊維径が細過ぎると、取り扱い性に劣り、また、一般に極細の炭素繊維は高コストであるため、製品コストを押し上げる原因となる。炭素繊維の繊維径が太過ぎると、繊維強度が低下し、折れ易くなるため、好ましくない。 The fiber diameter of the carbon fiber used in the present invention is preferably 3 to 20 μm, particularly preferably 5 to 12 μm. If the fiber diameter of the carbon fiber is too thin, the handleability is inferior, and the ultrafine carbon fiber is generally high in cost, which increases the product cost. If the fiber diameter of the carbon fiber is too thick, the fiber strength is lowered and the fiber is easily broken, which is not preferable.
なお、ここで、炭素繊維の繊維径は、炭素繊維の顕微鏡観察またはレーザー計測器により２０〜３０個の繊維径を測定し、その測定値の平均値で求められる。また、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率および熱伝導率は、炭素繊維とエポキシ樹脂の一方向材を作製し、その繊維軸方向の引張弾性率および熱伝導率を測定した値を、複合則に則って、炭素繊維の体積含有率で割り返して、繊維単体の物性としたものである。さらに具体的には、引張弾性率については、ＪＩＳ Ｋ７０７３に準拠し、万能試験機で測定された値からの計算値である。また、熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ１６１１に準拠し、真空理工（株）製レーザーフラッシュ法熱定数測定装置「ＴＣ−３０００」で測定された値からの計算値である。後掲の実施例においても同様である。 Here, the fiber diameter of the carbon fiber is obtained by measuring 20 to 30 fiber diameters with a microscopic observation of the carbon fiber or a laser measuring instrument, and obtaining the average value of the measured values. In addition, the tensile modulus and thermal conductivity in the fiber axis direction of the carbon fiber are composite values obtained by preparing a unidirectional material of carbon fiber and epoxy resin and measuring the tensile modulus and thermal conductivity in the fiber axis direction. According to the law, the physical properties of the fiber itself are obtained by dividing the volume content of the carbon fiber. More specifically, the tensile elastic modulus is a calculated value from a value measured with a universal testing machine in accordance with JIS K7073. The thermal conductivity is a calculated value from a value measured with a laser flash method thermal constant measuring device “TC-3000” manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd. in accordance with JIS R1611. The same applies to the embodiments described later.
また、バッテリーケースや筐体などにおける炭素繊維の重量平均繊維長は重要な要素である。重量平均繊維長は重量としての存在率を示す。同種の繊維の場合は繊維の長さが重さと関係するため、重量平均繊維長は長い繊維が少ない場合、大きく低減する。繊維長さが短いと、例えば熱伝導や電気伝導などのパスの形成に関与する特性に関し、強化効果が低減する。繊維強化樹脂成形体部分中に存在する炭素繊維は、重量平均繊維長が０．５〜１００ｍｍ、特に１〜２０ｍｍであることが好ましい。また、炭素繊維は２〜５０ｍｍのものの割合が５０重量％以上、好ましくは５０〜９０重量％の繊維長分布を有することが好ましい。繊維の長さが短か過ぎると、繊維同士の絡み合いがなくなって不織布を形成し難くなり、また繊維強化樹脂成形体部分の曲げ弾性率や熱伝導率、導電性を十分に高めることができない恐れがある。一方、原料繊維の長さが長過ぎると繊維同士の絡まりや開繊不良などを生じやすく、熱可塑性樹脂繊維と炭素繊維の混合が不均一になる恐れがある。 In addition, the weight average fiber length of the carbon fiber in a battery case or a housing is an important factor. The weight average fiber length indicates the abundance as a weight. In the case of the same type of fiber, the length of the fiber is related to the weight, so that the weight average fiber length is greatly reduced when there are few long fibers. When the fiber length is short, the reinforcing effect is reduced with respect to the characteristics involved in the formation of paths such as heat conduction and electric conduction. The carbon fibers present in the fiber reinforced resin molded body portion preferably have a weight average fiber length of 0.5 to 100 mm, particularly 1 to 20 mm. Moreover, it is preferable that the carbon fiber has a fiber length distribution in which the ratio of 2 to 50 mm is 50% by weight or more, preferably 50 to 90% by weight. If the length of the fiber is too short, the fibers will not be entangled and it will be difficult to form a nonwoven fabric, and the flexural modulus, thermal conductivity, and conductivity of the fiber reinforced resin molded part may not be sufficiently increased. There is. On the other hand, if the length of the raw fiber is too long, the fibers tend to be entangled or poorly opened, and the mixing of the thermoplastic resin fiber and the carbon fiber may be uneven.
本発明で用いる炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率は４００ＧＰａ以上、好ましくは４４０ＧＰａ以上、より好ましくは５００〜９００ＧＰａで、また、繊維軸方向の熱伝導率は、６０Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１１０Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは１２０〜６００Ｗ／ｍＫである。 The tensile modulus in the fiber axis direction of the carbon fiber used in the present invention is 400 GPa or more, preferably 440 GPa or more, more preferably 500 to 900 GPa, and the thermal conductivity in the fiber axis direction is 60 W / mK or more, preferably 110 W. / MK or more, more preferably 120 to 600 W / mK.
このように、それ自体、引張弾性率および熱伝導率の高い炭素繊維を用いることにより、得られる繊維強化樹脂成形体部分の曲げ弾性率および熱伝導率を高くすることができる。 Thus, the bending elastic modulus and thermal conductivity of the obtained fiber-reinforced resin molded product portion can be increased by using carbon fibers having high tensile elastic modulus and high thermal conductivity.
炭素繊維の体積抵抗値は、１〜２０μΩ・ｍ特に２〜１５μΩ・ｍ程度が好ましい。炭素繊維の体積抵抗値がこの範囲より低いと、電磁波遮蔽用複合材料の電磁波遮蔽特性が向上する。 The volume resistance value of the carbon fiber is preferably about 1 to 20 μΩ · m, particularly about 2 to 15 μΩ · m. When the volume resistance value of the carbon fiber is lower than this range, the electromagnetic wave shielding characteristics of the electromagnetic wave shielding composite material are improved.
炭素繊維は黒鉛化処理することにより、引張弾性率や熱伝導率、導電性が向上する。従って、本発明では、炭素繊維不織布として黒鉛化炭素繊維を用いてもよく、また、黒鉛化していない低弾性率・低熱伝導率の炭素繊維を不織布とした後に、樹脂と複合化する前の段階で黒鉛化処理して、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率や熱伝導率、導電性を高めるようにしてもよい。 Carbon fiber is graphitized to improve tensile modulus, thermal conductivity, and conductivity. Therefore, in the present invention, graphitized carbon fiber may be used as the carbon fiber nonwoven fabric, and the step before composite with the resin after the non-graphitized low elastic modulus / low thermal conductivity carbon fiber is made into the nonwoven fabric. May be graphitized to increase the tensile modulus, thermal conductivity, and conductivity of the carbon fiber in the fiber axis direction.
［マトリックス樹脂］
次に、炭素繊維と複合化するマトリックス樹脂について説明する。
[Matrix resin]
Next, the matrix resin that is combined with the carbon fiber will be described.
炭素繊維と複合化する樹脂は、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂のいずれでもよい。 The resin compounded with the carbon fiber may be either a thermoplastic resin or a curable resin.
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニルサルフォン樹脂（ＰＰＳＵ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）等の芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
The thermoplastic resins include polyethylene resin (PE), polypropylene resin (PP), polymethylpentene resin (PMP), polyvinyl chloride resin (PVC), polystyrene resin (PS), acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer (ABS). ), Polymethyl methacrylate resin (PMMA), polyamide resin (PA), polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate resin (PBT), polycarbonate resin (PC), modified polyphenylene ether resin (modified PPE), polyether sulfone Resin (PES), Polyimide resin (PI), Polyetherimide resin (PEI), Polyethernitrile resin (PEN), Polyacetal resin (POM), Polyphenylene sulfide resin (PPS), Polyether ketone Down resin (PEK), polyether ether ketone resin (PEEK), polyphenyl sulfone resin (PPSU), such as polyphthalamide resin (PPA) aromatic polyamide resins, and the like.
These resins may be used alone or in combination of two or more.
なお、樹脂が熱可塑性である場合、後述のように、表皮材と芯材とを熱融着によって接合して一体化して板状体を製造することができる。 When the resin is thermoplastic, a plate-like body can be manufactured by joining and integrating the skin material and the core material by heat fusion as will be described later.
硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂（例えば紫外線硬化性樹脂）、湿気硬化性樹脂等が挙げられる。 Examples of the curable resin include a thermosetting resin, a photocurable resin (for example, an ultraviolet curable resin), and a moisture curable resin.
熱硬化性樹脂としては、常温で流動性を示し、加熱により硬化性を示す樹脂であれば特に限定されない。例えば、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン、シリコーン樹脂等を挙げることができる。特に、炭素繊維との接着性や剛性、取り扱い易さの観点からエポキシ樹脂が好ましい。 The thermosetting resin is not particularly limited as long as it is a resin that exhibits fluidity at room temperature and exhibits curability when heated. Examples thereof include polyurethane, unsaturated polyester, phenol resin, urea resin, epoxy resin, acrylic resin, polybutadiene, and silicone resin. In particular, an epoxy resin is preferable from the viewpoints of adhesion to carbon fiber, rigidity, and ease of handling.
光硬化性樹脂としては、ラジカル重合性成分及び光ラジカル重合開始剤、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物を用いることができる。本発明では、特に制限はないが好ましくは硬化後の樹脂剛性を考慮した場合、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物を用いることが好ましい。 As a photocurable resin, the composition which consists of a radically polymerizable component and a radical photopolymerization initiator, a cationically polymerizable component, and a cationic photopolymerization initiator can be used. In the present invention, although there is no particular limitation, it is preferable to use a composition comprising a cationically polymerizable component and a photocationic polymerization initiator when considering the resin rigidity after curing.
湿気硬化性樹脂としては、特開平２−１６１８０、特開２０００−０３６０２６、特開２０００−２１９８５５、特開２０００−２１１２７８、特開２０００−２１９８５５、特開２００２−１７５５１０等に記載の樹脂、具体的には、ウレタン系樹脂、アルコキシド基含有シリコーン系樹脂などが挙げられる。湿気硬化型接着剤の１例として、分子末端にイソシアネート基含有ウレタンポリマーを主成分とし、このイソシアネート基が水分と反応して架橋構造を形成するものがある。湿気硬化型接着剤としては、例えば積水化学工業社製９６１３Ｎ、住友スリーエム社製ＴＥ０３０、ＴＥ１００、日立化成ポリマー社製ハイボン４８２０、カネボウエヌエスシー社製ボンドマスター１７０シリーズ、Ｈｅｎｋｅｌ社製ＭａｃｒｏｐｌａｓｔＱＲ３４６０等があげられる。 Examples of moisture curable resins include resins described in JP-A-2-16180, JP-A-2000-036026, JP-A-2000-211985, JP-A-2000-21278, JP-A-2000-218555, JP-A-2002-175510, and the like. Examples thereof include urethane resins and alkoxide group-containing silicone resins. As one example of the moisture curable adhesive, there is one in which an isocyanate group-containing urethane polymer is a main component at a molecular end, and this isocyanate group reacts with moisture to form a crosslinked structure. Examples of the moisture curable adhesive include 9613N manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., TE030 and TE100 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., Hibon 4820 manufactured by Hitachi Chemical Polymer Co., Ltd., Bond Master 170 series manufactured by Kanebo UESC, Inc. .
これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤、無機フィラー、紫外線吸収剤、酸化防止剤、各種染顔料等、通常、樹脂に配合される各種の添加剤を配合してもよい。 These resins may be blended with various additives that are usually blended in resins, such as flame retardants, coupling agents, conductivity-imparting agents, inorganic fillers, ultraviolet absorbers, antioxidants, and various dyes and pigments. Good.
［熱可塑性樹脂を用いた繊維強化樹脂成形体部分の製造方法］
＜繊維混抄マット状成形体＞
熱可塑性樹脂を用いた炭素繊維強化合成樹脂製の繊維強化樹脂成形体部分を製造する手法として、マトリックス樹脂である熱可塑性樹脂も繊維状にしておき、炭素繊維と樹脂繊維からなる繊維混抄マット状成形体（不織布）とした後、熱プレスして樹脂を溶融させて成形するのが好ましい。ただし、マトリックス樹脂の一部を平均粒径０．１〜１００μｍ特に０．５〜２０μｍ程度の粉体を用いてもよい。
[Method for producing fiber-reinforced resin molded body portion using thermoplastic resin]
<Mixed fiber mat-like molded product>
As a method of manufacturing a fiber reinforced resin molded body part made of carbon fiber reinforced synthetic resin using thermoplastic resin, the matrix resin thermoplastic resin is also made into a fiber, and a fiber mixed mat made of carbon fiber and resin fiber After forming into a molded body (nonwoven fabric), it is preferable to heat press to melt the resin and mold. However, a part of the matrix resin may be a powder having an average particle size of 0.1 to 100 μm, particularly about 0.5 to 20 μm.
樹脂繊維の長さは、好ましくは５０ｍｍ以下特に１〜５０ｍｍとりわけ３〜２０ｍｍである。繊維の長さが短か過ぎると、繊維同士の絡み合いが不十分となり、マット状成形体の成形や形状維持が困難となる。一方、樹脂繊維の長さが長過ぎると繊維同士の絡まりや開繊不良などを生じやすく、樹脂繊維と炭素繊維の混合が不均一になる恐れがある。 The length of the resin fiber is preferably 50 mm or less, particularly 1 to 50 mm, particularly 3 to 20 mm. When the length of the fiber is too short, the entanglement between the fibers becomes insufficient, and it becomes difficult to form and maintain the shape of the mat-shaped molded body. On the other hand, if the length of the resin fiber is too long, the fibers tend to be entangled or poorly opened, and the mixing of the resin fiber and the carbon fiber may be uneven.
熱可塑性樹脂繊維の製造方法としては、例えば単軸押出機、二軸押出機を用いた方法としてマルチフィラメントダイやモノフィラメントダイを用いた溶融紡糸方法、メルトブロー法やフラッシュ紡糸法、ポリマーブレンド法、エレクトロスピニング法、海島複合紡糸法、割繊複合紡糸法などの種々の方法を用いることが可能であり、通常は繊維径０．１μｍ〜５００μｍ程度である。 Examples of the thermoplastic resin fiber production method include a single-screw extruder, a melt spinning method using a multifilament die or a monofilament die as a method using a twin screw extruder, a melt blow method, a flash spinning method, a polymer blend method, an electro Various methods such as spinning method, sea-island composite spinning method, split fiber composite spinning method and the like can be used, and the fiber diameter is usually about 0.1 μm to 500 μm.
上記の繊維混抄マット状成形体は不織布と言われるものであり、前述した樹脂繊維及び炭素繊維を所定の長さに切断して短繊維状とし、それらを面状（２次元）にランダムに分散させてシート状とすることにより製造することができる。 The above-mentioned fiber-mixed mat-like molded body is called a non-woven fabric, and the above-described resin fibers and carbon fibers are cut into predetermined lengths to form short fibers, which are randomly dispersed in a planar shape (two-dimensional). It can manufacture by making it into a sheet form.
短繊維から繊維混抄マット状成形体を製造する方法としては湿式法、乾式法など様々な方法を採用することができる。 Various methods such as a wet method and a dry method can be adopted as a method for producing a fiber-mixed mat-like molded body from short fibers.
湿式法による作成方法としては、繊維を溶媒中に分散させ、製紙工業で使われるビーター、パルパーなどの装置を使用して解繊させた後に網上に抄き上げ、付着した溶媒を乾燥除去してシート化する所謂湿式抄紙法などがある。 As a preparation method by a wet method, fibers are dispersed in a solvent, defibrated using a device such as a beater or a pulper used in the paper industry, then drawn on a net, and the attached solvent is removed by drying. There is a so-called wet papermaking method for forming a sheet.
湿式抄紙法による繊維混抄マット状成形体の製造において、炭素短繊維を均一に分散させるための溶媒としては、水、アセトン、炭素数１〜５のアルコール、アントラセン油、その他の有機溶媒が例示されるが、好ましくは水を使用する。 Examples of the solvent for uniformly dispersing the short carbon fibers in the production of the fiber-mixed mat-shaped molded body by the wet papermaking method include water, acetone, alcohol having 1 to 5 carbon atoms, anthracene oil, and other organic solvents. However, water is preferably used.
乾式法による繊維混抄マット状成形体の作製方法としては、針や凹凸のついたロール間に繊維を通して機械的に叩解・解繊してシート化するカード法、あるいは、繊維を気流中で浮遊・解繊した後にスクリーン上に吸引してシート化するエアレイ法などがある。具体的には、例えば、炭素短繊維と樹脂繊維とを予備的に、例えば袋や容器等の中に両者を収容して軽く上下や左右に１分程度撹拌し、その後ヘンシェルミキサー、二軸式混合撹拌機などにより予備混合した後に、エアレイド装置等、乾式混合機を用いた装置中で、繊維を気流で撹拌した後、回転バーで叩き撹拌する等して更に撹拌混合し、これを気流搬送して金網ベルト上にベルト下部より吸引積層して不織布とする。 Fabrication of the fiber-mixed mat-shaped molded body by the dry method includes the card method in which the fiber is mechanically beaten and defibrated between the rolls with needles and unevenness, or the fiber is floated in an air stream. There is an air array method in which a sheet is sucked onto a screen after defibration. Specifically, for example, carbon short fibers and resin fibers are preliminarily stored in, for example, a bag or a container, and lightly stirred up and down or left and right for about 1 minute, and then a Henschel mixer, biaxial type After premixing with a mixing stirrer, etc., the fiber is stirred with an air stream in an air raid device or other device, and then stirred and mixed with a rotating bar. Then, a non-woven fabric is formed by suction lamination on the wire mesh belt from the lower part of the belt.
繊維混抄マット状成形体の目付、すなわち単位面積あたりの繊維の重量（Fiber Areal Weight、以下ＦＡＷと記すことがある。）は２５０〜２０００ｇ／ｍ２特に５００〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。ＦＡＷの小さいものは繊維混抄マット状成形体自体の強度不足により取り扱いが困難となる上、所望の厚さの成形体を得るためには、後述する成形工程で不織布および／または炭素繊維強化樹脂シートの積層枚数を多くする必要があり、製造工程が煩雑となる。逆にＦＡＷの大きすぎるものは樹脂の含浸性が悪く、樹脂の複合化が容易ではなくなる。 Basis weight of fiber mixed mats shaped body, i.e. fiber weight per unit area (Fiber Areal Weight, sometimes hereinafter referred to as FAW.) Is preferably 250~2000g / m 2, especially 500 to 1000 g / m 2 . Those having a small FAW are difficult to handle due to insufficient strength of the fiber-mixed mat-like molded product itself, and in order to obtain a molded product having a desired thickness, a nonwoven fabric and / or a carbon fiber reinforced resin sheet is formed in the molding process described later. It is necessary to increase the number of stacked layers, and the manufacturing process becomes complicated. On the other hand, if the FAW is too large, the resin impregnation property is poor and the resin cannot be easily combined.
繊維混抄マット状成形体には、金属繊維を少量たとえば１０重量％以下混合してもよい。金属繊維の好適な径、長さは炭素繊維の場合と同様である。 A small amount of metal fiber, for example, 10% by weight or less may be mixed in the fiber-mixed mat-like molded body. The suitable diameter and length of the metal fiber are the same as in the case of carbon fiber.
＜繊維混抄マット状成形体からの繊維強化樹脂成形体部分の製造方法＞
上記の繊維混抄マット状成形体を、当該混抄マット状成形体中の熱可塑性樹脂の短繊維の流動開始温度（Ｔｆ）以上においてプレス成形することにより繊維強化樹脂成形体が製造される。
<Manufacturing method of fiber reinforced resin molding from fiber-mixed mat-like molding>
A fiber-reinforced resin molded body is manufactured by press-molding the above-mentioned fiber mixed mat-shaped molded body at a flow start temperature (Tf) or higher of the short fibers of the thermoplastic resin in the mixed paper mat-shaped molded body.
この方法としては、繊維混抄マット状成形体を溶融プレス成形することによりプレスシートを成形し、このプレスシートを、金型を用いて賦型プレス成形することにより繊維強化樹脂成形体を成形する方法が挙げられる。 As this method, a press sheet is formed by melt press molding a fiber-mixed mat-like molded body, and a fiber reinforced resin molded body is formed by forming press molding of the press sheet using a mold. Is mentioned.
この溶融プレス成形時の温度は、流動開始温度Ｔｆよりも１０〜１００℃特に２０〜５０℃程度高い温度であることが好ましい。プレス成形時の圧力は１〜２０ＭＰａ特に３〜１０ＭＰａ程度が好適であり、プレス時間は１〜３０ｍｉｎ特に３〜２０ｍｉｎ程度が好適である。このプレス成形に際し、繊維混抄マット状成形体又はプレスシートを１層だけプレスしてもよく、２枚以上重ねて複層プレス成形してもよい。この複層プレス成形によれば、厚みの大きい繊維強化樹脂成形体を製造することができる。 The temperature during the melt press molding is preferably higher by about 10 to 100 ° C., particularly about 20 to 50 ° C. than the flow start temperature Tf. The pressure at the time of press molding is preferably about 1 to 20 MPa, particularly about 3 to 10 MPa, and the pressing time is preferably about 1 to 30 minutes, particularly about 3 to 20 minutes. In this press molding, only one layer of the fiber-mixed mat-like molded body or press sheet may be pressed, or two or more layers may be stacked and multilayer press-molded. According to this multilayer press molding, it is possible to produce a fiber reinforced resin molded body having a large thickness.
さらに賦型プレス成形の条件としては、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ＋１０℃以上、流動開始温度Ｔｆ＋１００℃以下であり、特にＴｇ＋３０℃以上、Ｔｆ＋５０℃以下の温度であることが好ましい。この際、加熱方法として電熱ヒーターやＩＲヒーター、通電加熱装置やプレス内での予備加熱などを用いることが出来る。また、プレス成形時の圧力は１〜２０ＭＰａ、特に２〜１０ＭＰａ程度が好適であり、プレス時間は１０〜１８００秒程度、特に３０〜６００秒程度が好ましい。
なお、上記溶融プレスを所定の金型内で行なう等により、溶融プレスと賦型プレスを同時に行ない、繊維混抄マット状成形体から繊維強化樹脂成形体を直接成形してもよい。
Further, the conditions for the forming press molding are a glass transition temperature Tg + 10 ° C. or higher and a flow start temperature Tf + 100 ° C. or lower of the thermoplastic resin, and a temperature of Tg + 30 ° C. or higher and Tf + 50 ° C. or lower is particularly preferable. At this time, as a heating method, an electric heater, an IR heater, an electric heating device, preheating in a press, or the like can be used. The pressure at the time of press molding is preferably 1 to 20 MPa, particularly about 2 to 10 MPa, and the pressing time is preferably about 10 to 1800 seconds, particularly about 30 to 600 seconds.
The fiber reinforced resin molded body may be directly molded from the fiber-mixed mat-shaped molded body by simultaneously performing the melting press and the shaping press, for example, by performing the above-mentioned melt press in a predetermined mold.
製造された繊維強化樹脂成形体中における炭素繊維と樹脂との合計に対する炭素繊維の割合は２０〜８０重量％が好ましく、特に３５〜６５重量％であることが好ましい。
また、繊維強化樹脂成形体としての面方向の熱伝導率は５〜６０Ｗ／ｍＫが好ましく、より好ましくは２０〜４０Ｗ／ｍＫである。
The ratio of the carbon fiber to the total of the carbon fiber and the resin in the produced fiber reinforced resin molded body is preferably 20 to 80% by weight, and particularly preferably 35 to 65% by weight.
Moreover, 5-60 W / mK is preferable and, as for the heat conductivity of the surface direction as a fiber reinforced resin molding, More preferably, it is 20-40 W / mK.
［熱硬化性樹脂を用いた繊維強化樹脂成形体部分の製造方法］
熱硬化性樹脂を用いた炭素繊維強化合成樹脂製の繊維強化樹脂成形体部分を製造する手法として、炭素繊維からなるマット状成形体（不織布）を作成した後に液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、樹脂を硬化させて成形するのが好ましい。
[Method for producing fiber-reinforced resin molded part using thermosetting resin]
As a method for producing a fiber reinforced resin molded part made of carbon fiber reinforced synthetic resin using a thermosetting resin, a mat-like molded body (nonwoven fabric) made of carbon fiber is made and then impregnated with a liquid thermosetting resin. The resin is preferably cured and molded.
上記の炭素繊維マット状成形体は不織布と言われるものであり、前述した炭素繊維を所定の長さに切断して短繊維状とし、それらを面状（２次元）にランダムに分散させてシート状とすることにより製造することができる。 The above-mentioned carbon fiber mat-like molded product is called a nonwoven fabric, and the carbon fiber is cut into a predetermined length by cutting the carbon fiber into a predetermined length, and these are randomly dispersed in a planar shape (two-dimensional). It can manufacture by making it into a shape.
短繊維から炭素繊維マット状成形体を製造する方法としては湿式法、乾式法など様々な方法を採用することができる。 Various methods such as a wet method and a dry method can be adopted as a method for producing a carbon fiber mat-like molded body from short fibers.
湿式法による作製方法としては、繊維を溶媒中に分散させ、製紙工業で使われるビーター、パルパーなどの装置を使用して解繊させた後に網上に抄き上げ、付着した溶媒を乾燥除去してシート化する所謂湿式抄紙法などがある。 As a production method by a wet method, fibers are dispersed in a solvent, and defibrated using a device such as a beater or a pulper used in the paper industry, then drawn on a net, and the attached solvent is removed by drying. There is a so-called wet papermaking method for forming a sheet.
湿式抄紙法による炭素繊維マット状成形体の製造において、炭素短繊維を均一に分散させるための溶媒としては、水、アセトン、炭素数１〜５のアルコール、アントラセン油、その他の有機溶媒が例示されるが、好ましくは水を使用する。 Examples of the solvent for uniformly dispersing the short carbon fibers in the production of the carbon fiber mat-like molded body by the wet papermaking method include water, acetone, alcohol having 1 to 5 carbon atoms, anthracene oil, and other organic solvents. However, water is preferably used.
乾式法による炭素繊維マット状成形体の作製方法としては、針や凹凸のついたロール間に繊維を通して機械的に叩解・解繊してシート化するカード法、あるいは、繊維を気流中で浮遊・解繊した後にスクリーン上に吸引してシート化するエアレイ法などがある。具体的には、例えば、炭素短繊維と樹脂繊維とを予備的に、例えば袋や容器等の中に両者を収容して軽く上下や左右に１分程度撹拌し、その後ヘンシェルミキサー、二軸式混合撹拌機などにより予備混合した後に、エアレイド装置等、乾式混合機を用いた装置中で、繊維を気流で撹拌した後、回転バーで叩き撹拌する等して更に撹拌混合し、これを気流搬送して金網ベルト上にベルト下部より吸引積層して不織布とする。 Carbon fiber mat-shaped molded products can be produced by dry methods, such as a card method in which fibers are mechanically beaten and defibrated through fibers between rolls with needles and irregularities, or fibers are floated in an air stream. There is an air array method in which a sheet is sucked onto a screen after defibration. Specifically, for example, carbon short fibers and resin fibers are preliminarily stored in, for example, a bag or a container, and lightly stirred up and down or left and right for about 1 minute, and then a Henschel mixer, biaxial type After premixing with a mixing stirrer, etc., the fiber is stirred with an air stream in an air raid device or other device, and then stirred and mixed with a rotating bar. Then, a non-woven fabric is formed by suction lamination on the wire mesh belt from the lower part of the belt.
炭素繊維マット状成形体の目付、すなわち単位面積あたりの繊維の重量（Fiber Areal Weight、以下ＦＡＷと記すことがある。）は２５０〜２０００ｇ／ｍ２特に５００〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。ＦＡＷの小さいものは炭素繊維マット状成形体自体の強度不足により取り扱いが困難となる上、所望の厚さの成形体を得るためには、後述する成形工程で不織布および／または炭素繊維強化樹脂シートの積層枚数を多くする必要があり、製造工程が煩雑となる。逆にＦＡＷの大きすぎるものは樹脂の含浸性が悪く、樹脂の複合化が容易ではなくなる。 Basis weight of the carbon fiber mat-like molded body, i.e. fiber weight per unit area (Fiber Areal Weight, sometimes hereinafter referred to as FAW.) Is preferably 250~2000g / m 2, especially 500 to 1000 g / m 2 . Those having a small FAW are difficult to handle due to insufficient strength of the carbon fiber mat-like molded product itself, and in order to obtain a molded product having a desired thickness, a nonwoven fabric and / or a carbon fiber reinforced resin sheet is formed in the molding process described later. It is necessary to increase the number of stacked layers, and the manufacturing process becomes complicated. On the other hand, if the FAW is too large, the resin impregnation property is poor and the resin cannot be easily combined.
炭素繊維マット状成形体には、金属繊維を少量たとえば１０重量％以下混合してもよい。金属繊維の好適な径、長さは炭素繊維の場合と同様である。 A small amount of metal fibers, for example, 10% by weight or less may be mixed in the carbon fiber mat-shaped molded body. The suitable diameter and length of the metal fiber are the same as in the case of carbon fiber.
＜炭素繊維マット状成形体からの繊維強化樹脂成形体部分の製造方法＞
上記の炭素繊維マット状成形体をＲＩＭ成形機、ＲＴＭ成形機等の一般的な繊維強化樹脂成形体の成形装置を用いて金型内にセットした後に液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱処理を行なうことにより樹脂を硬化させて成形することにより繊維強化樹脂成形体が製造される。
<Method for producing fiber-reinforced resin molded body portion from carbon fiber mat-shaped molded body>
The above carbon fiber mat-shaped molded body is set in a mold using a general fiber reinforced resin molded body molding apparatus such as a RIM molding machine or RTM molding machine, and then impregnated with a liquid thermosetting resin and heated. By performing the treatment, the resin is cured and molded to produce a fiber-reinforced resin molded body.
製造された繊維強化樹脂成形体中における炭素繊維と樹脂との合計に対する炭素繊維の割合は２０〜８０重量％が好ましく、特に３５〜６５重量％であることが好ましい。
また、繊維強化樹脂成形体としての面方向の熱伝導率は５〜６０Ｗ／ｍＫが好ましく、より好ましくは２０〜４０Ｗ／ｍＫである。
The ratio of the carbon fiber to the total of the carbon fiber and the resin in the produced fiber reinforced resin molded body is preferably 20 to 80% by weight, and particularly preferably 35 to 65% by weight.
Moreover, 5-60 W / mK is preferable and, as for the heat conductivity of the surface direction as a fiber reinforced resin molding, More preferably, it is 20-40 W / mK.
本発明における金属層と繊維強化樹脂成形体からなる複合材料は先に繊維強化樹脂成形体を作製した後に金属層を貼り合わせてもよく、また繊維強化樹脂成形体の製造段階において金型内に金属層となるホイルやシートをあらかじめ導入して成形することにより本発明の複合材料を成形することも可能である。 The composite material composed of the metal layer and the fiber reinforced resin molded body in the present invention may be bonded to the metal layer after the fiber reinforced resin molded body is prepared first, and in the production stage of the fiber reinforced resin molded body, It is also possible to form the composite material of the present invention by previously introducing and forming a foil or sheet to be a metal layer.
［繊維強化樹脂成形体部分の厚さ］
本発明の電磁波遮蔽用複合材料の繊維強化樹脂成形体部分の厚さは、好ましくは、０．２〜８ｍｍ特に０．５〜５ｍｍである。繊維強化樹脂成形体部分の厚さが過度に小さいと電磁波シールド特性が低くなると共に、材料の剛性や強度が低く、破損や切断などを生じやすく実用性に劣る。繊維強化樹脂成形体部分の厚さが過度に大きいと、電磁波遮蔽用複合材料の重量が大きくなる。
[Thickness of fiber reinforced resin molded product]
The thickness of the fiber-reinforced resin molded body part of the composite material for electromagnetic wave shielding of the present invention is preferably 0.2 to 8 mm, particularly 0.5 to 5 mm. When the thickness of the fiber reinforced resin molded part is excessively small, the electromagnetic wave shielding characteristics are lowered, and the rigidity and strength of the material are low, so that breakage or cutting is likely to occur and the practicality is inferior. If the thickness of the fiber reinforced resin molded part is excessively large, the weight of the composite material for shielding electromagnetic waves increases.
［金属層部分］
金属層部分の金属としてはアルミ、アルミ合金、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鋼、銅、銅合金などが例示される。アルミ合金としては、Ａｌ−Ｍｇ系であるＡ５０５２等の５０００番台やＡｌ−Ｃｕ系であるＡ２０１４等の２０００番台、ダイカスト用のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金（ＪＩＳ規格 ＡＤＣ１２やＡＤＣ１０等）などを用いることができるが、これに限定されない。金属層部分の厚みは０．０２〜２ｍｍ特に０．０５〜１．５ｍｍ程度が好適である。金属層部分の厚みが０．０２ｍｍよりも小さいと磁界シールド性が低Ｈｚ領域（特に１０ＭＨｚ以下）で低下する。金属層部分の厚みが過度に大きいと、電磁波遮蔽用複合材料の重量が大きくなる。
[Metal layer part]
Examples of the metal of the metal layer portion include aluminum, aluminum alloy, magnesium alloy, titanium, titanium alloy, steel, copper, and copper alloy. As the aluminum alloy, Al-Mg-based A5052 or the like 5000 series, Al-Cu-based A2014 or the like 2000 series, die-casting Al-Si-Cu-based alloys (JIS standard ADC12, ADC10, etc.) or the like is used. However, the present invention is not limited to this. The thickness of the metal layer portion is preferably about 0.02 to 2 mm, particularly about 0.05 to 1.5 mm. When the thickness of the metal layer portion is smaller than 0.02 mm, the magnetic field shielding property is lowered in the low Hz region (particularly 10 MHz or less). When the thickness of the metal layer portion is excessively large, the weight of the electromagnetic wave shielding composite material increases.
［電磁波遮蔽用複合材料の用途］
電磁波遮蔽用複合材料は、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品、フラットパネルディスプレイなどの電子機器の筐体や、バッテリーケースなどに好適に用いることができる。この電磁波遮蔽用複合材料は、軽量で高剛性であるところから、特に自動車に搭載される車載用の大型のバッテリーケースに好適である。筐体やバッテリーケースの形状に特に制限はない。
[Applications of electromagnetic shielding composite materials]
The electromagnetic shielding composite material can be suitably used for a casing of an electronic device such as a personal computer, OA equipment, AV equipment, a mobile phone, a telephone, a facsimile, a home appliance, a toy product, a flat panel display, a battery case, and the like. . Since the electromagnetic shielding composite material is light and highly rigid, it is particularly suitable for a large-sized battery case mounted on a vehicle. There are no particular restrictions on the shape of the housing or battery case.
以下に実施例及び比較例を説明するが、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではない。 Examples and Comparative Examples will be described below, but the present invention is not limited by these.
なお、以下の実施例及び比較例における炭素繊維の繊維長の測定方法は次の通りである。 In addition, the measuring method of the fiber length of the carbon fiber in a following example and a comparative example is as follows.
＜繊維長の測定方法＞
溶剤を用いて成形体の樹脂部分を溶解させたのちに白色シート上に移し、乾燥させた後に、光学顕微鏡により観察する。このとき、残存する樹脂材料は白色シートにより観察されなくなり、結果として炭素繊維からなる黒色繊維のみが観察されるようになる。この炭素繊維をランダムに１０００本選択し、繊維長さを測定する。
<Measurement method of fiber length>
After the resin portion of the molded body is dissolved using a solvent, it is transferred onto a white sheet, dried, and then observed with an optical microscope. At this time, the remaining resin material is not observed by the white sheet, and as a result, only black fibers made of carbon fibers are observed. 1000 carbon fibers are selected at random and the fiber length is measured.
＜物性の測定方法及び評価方法＞
また、以下の実施例及び比較例における電磁波遮蔽用複合材料の物性の測定方法及び評価方法は次の通りである。
<Measurement method and evaluation method of physical properties>
Moreover, the measuring method and evaluation method of the physical property of the composite material for electromagnetic wave shielding in the following Examples and Comparative Examples are as follows.
（１）電磁波遮蔽特性
電磁波遮蔽特性については、実施例及び比較例で作製した成形体を１５ｃｍ□の大きさに切り出した測定サンプルを用いて東京都立産業技術センターのＡｇｉｌｅｎｔ４３９６Ｂを用いてＫＥＣ法により０．１〜１０００ＭＨｚの範囲において測定した。測定結果に基づくシールド特性評価としては、０．１、１、１０、１００、１０００ＭＨｚのすべての測定結果において電界特性及び磁界特性の両特性ともに２ｍｍ厚みアルミニウム板の値に対し８０％以上の値を示すものを○とし、その値に満たないものを×として評価した。
(1) Electromagnetic wave shielding property About the electromagnetic wave shielding property, it is 0 by KEC method using Agilent 4396B of Tokyo Metropolitan Industrial Technology Center using the measurement sample which cut out the compact | molding | casting produced in the Example and the comparative example to the size of 15cm □. Measured in the range of 1-1000 MHz. As the shield characteristic evaluation based on the measurement results, both the electric field characteristics and the magnetic field characteristics in all measurement results of 0.1, 1, 10, 100, and 1000 MHz are 80% or more of the value of the 2 mm thick aluminum plate. The evaluation was evaluated as ◯, and the evaluation of less than that was evaluated as ×.
（２）密度
密度については、実施例及び比較例で作製した成形体を１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズに切削した後に重量測定し、更にサンプルの厚み及び縦横の長さをマイクロメーター及びデジタルノギスを用いて厚みは０．０１ｍｍ、縦横の長さは０．１ｍｍの精度まで測定し、算出した。
(2) Density Regarding the density, the molded bodies prepared in Examples and Comparative Examples were cut to a size of 10 cm × 10 cm and then weighed, and the thickness and length and width of the sample were further measured using a micrometer and a digital caliper. The thickness was measured to 0.01 mm, and the vertical and horizontal lengths were measured to an accuracy of 0.1 mm and calculated.
（３）膨張係数
膨張係数については、ＴＭＡ１２０Ｃ（エスアイアイナノテクノロジー製）を用い、実施例及び比較例で作製した成形体から面内方向に長さ×幅＝１０ｍｍ×６ｍｍの大きさで測定サンプルを切り出し、ＪＩＳＫ−７１９７により荷重０．１ｇ×断面積で昇温２℃／分で測定した。
(3) Expansion coefficient As for the expansion coefficient, TMA120C (manufactured by SII NanoTechnology) was used to measure a sample of length × width = 10 mm × 6 mm in the in-plane direction from the molded bodies prepared in Examples and Comparative Examples. Was measured according to JISK-7197 at a temperature of 2 ° C./min under a load of 0.1 g × cross-sectional area.
（４）曲げ強度及び曲げ弾性率
曲げ強度及び曲げ弾性率については、万能材料試験機（ＵＨ−１０ 島津製作所製）を用いて測定した。実施例及び比較例で作製した成形体からＪＩＳ―Ｋ７０７４に基づき所定の大きさのサンプルを切り出し、ロードセル１００ｋＮによりクロスヘッド速度５ｍｍ／分で４点曲げ試験により測定した。
(4) Flexural strength and flexural modulus The flexural strength and flexural modulus were measured using a universal material testing machine (UH-10 manufactured by Shimadzu Corporation). Samples of a predetermined size were cut out from the molded bodies produced in Examples and Comparative Examples based on JIS-K7074, and measured by a four-point bending test with a load cell of 100 kN at a crosshead speed of 5 mm / min.
［実施例１（３層構造（第２図）の電磁波遮蔽用複合材料の製造と評価）］
炭素繊維としてピッチ系炭素繊維（商品名「ダイアリード６３７１Ｔ」、三菱樹脂株式会社製、引張弾性率６４０ＧＰａ、６ｍｍカットファイバー、密度２．１ｇ／ｃｍ３）を用い、マトリックス樹脂として共重合ポリエステル繊維（商品名「Ｎ７０１Ｙ」、クラレ製、５ｍｍカットファイバー、融点１３０℃、密度１．３８ｇ／ｃｍ３）を用いた。強化繊維６０重量％とマトリックス樹脂繊維４０重量％とを配合した後にエアレイド式の不織布作製装置を用いて目付け１０００ｇ／ｍ２の混抄マット状成形体（以下マットＡと略記）とした。このマットＡの炭素繊維の重量平均繊維長さは０．８ｍｍであった。
[Example 1 (Production and evaluation of composite material for shielding electromagnetic waves of three-layer structure (FIG. 2))]
Pitch-based carbon fiber (trade name “DIALEAD 6371T”, manufactured by Mitsubishi Plastics, tensile elastic modulus 640 GPa, 6 mm cut fiber, density 2.1 g / cm 3 ) is used as the carbon fiber, and copolymer polyester fiber ( Trade name “N701Y”, manufactured by Kuraray, 5 mm cut fiber, melting point 130 ° C., density 1.38 g / cm 3 ) was used. After blending 60% by weight of the reinforcing fibers and 40% by weight of the matrix resin fibers, an airlaid nonwoven fabric production apparatus was used to obtain a mixed mat-like molded body (hereinafter abbreviated as “mat A”) having a basis weight of 1000 g / m 2 . The weight average fiber length of the carbon fibers of this mat A was 0.8 mm.
このマットＡを４枚積層した後に蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス４．０ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより厚み２．０ｍｍの繊維強化樹脂成形体を作製した。 After laminating four mats A, preheated with a steam-type hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 4.0 mm for a pressurization holding time of 10 minutes, and then cooled under a pressure condition of a surface pressure of 10 MPa and a clearance of 2.0 mm. A fiber-reinforced resin molded body having a thickness of 2.0 mm was produced by pressing.
この繊維強化樹脂成形体の上下面に厚さ０．１ｍｍのアルミニウムシートを積層し、蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス２．２ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより、アルミニウムシートを貼り合わせ、厚み２．０ｍｍの第２図に示す３層構造を有した電磁波遮蔽用複合材料を作製した。この電磁波遮蔽用複合材料の評価結果を表１に示す。なお、この電磁波遮蔽用複合材料の繊維強化樹脂成形体部分中の炭素繊維の重量平均繊維長は１．２ｍｍであった。 Aluminum sheets having a thickness of 0.1 mm are laminated on the upper and lower surfaces of the fiber-reinforced resin molded body, and preheated with a steam hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 2.2 mm for 10 minutes under a pressure holding time, and then the surface pressure is increased. By cooling and pressing under pressure conditions of 10 MPa and a clearance of 2.0 mm, an aluminum sheet was bonded to produce a composite material for shielding electromagnetic waves having a thickness of 2.0 mm and having a three-layer structure shown in FIG. The evaluation results of this electromagnetic wave shielding composite material are shown in Table 1. In addition, the weight average fiber length of the carbon fiber in the fiber reinforced resin molding part of this composite material for electromagnetic wave shielding was 1.2 mm.
［実施例２（２層構造（第１図）の電磁波遮蔽用複合材料の製造と評価）］
実施例１において作製したマットＡを４枚積層した後に蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス４．０ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより厚み２．０ｍｍの繊維強化樹脂成形体を作製した。
[Example 2 (Production and evaluation of composite material for shielding electromagnetic waves of two-layer structure (FIG. 1))]
After four mats A produced in Example 1 were stacked, the sheet was preheated with a steam hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 4.0 mm for 10 minutes under a pressure holding time of 10 minutes, and then a contact pressure of 10 MPa and a clearance of 2.0 mm was applied. A fiber-reinforced resin molded article having a thickness of 2.0 mm was produced by cooling and pressing under pressure.
この繊維強化樹脂成形体の片面に厚さ０．１ｍｍのアルミニウムシートを積層し、蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス２．１ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより、アルミニウムシートを貼り合わせ、厚み２．０ｍｍの、第１図に示す２層構造を有した電磁波遮蔽用複合材料を作製した。この電磁波遮蔽用複合材料の評価結果を表１に示す。なお、この電磁波遮蔽用複合材料の繊維強化樹脂成形体部分中の炭素繊維の重量平均繊維長は１．１ｍｍであった。 An aluminum sheet having a thickness of 0.1 mm is laminated on one side of the fiber reinforced resin molded body, and preheated at a pressure of 200 minutes at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 2.1 mm by a steam hot press molding apparatus, and then a surface pressure of 10 MPa. The aluminum sheet was bonded by cooling and pressing under a pressurizing condition with a clearance of 2.0 mm to produce an electromagnetic wave shielding composite material having a thickness of 2.0 mm and having a two-layer structure shown in FIG. The evaluation results of this electromagnetic wave shielding composite material are shown in Table 1. In addition, the weight average fiber length of the carbon fiber in the fiber reinforced resin molding part of this composite material for electromagnetic wave shielding was 1.1 mm.
［実施例３（実施例１よりも繊維強化樹脂成形体部分の厚みを大きくした電磁波遮蔽用複合材料）］
実施例１において作製したマットＡの積層枚数を８枚とした後に蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス６．０ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス４．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより厚み４．０ｍｍの繊維強化樹脂成形体を作製した。
[Example 3 (composite material for electromagnetic wave shielding in which the thickness of the fiber-reinforced resin molded body portion is larger than that in Example 1)]
The number of laminated mats A produced in Example 1 was set to 8 and then preheated with a steam hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 6.0 mm at a pressure holding time of 10 minutes, and then a surface pressure of 10 MPa and a clearance of 4. A fiber-reinforced resin molded body having a thickness of 4.0 mm was produced by cooling and pressing under a pressure condition of 0 mm.
この繊維強化樹脂成形体の上下面に厚さ０．１ｍｍのアルミニウムシートを積層し、蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス４．２ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス４．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより、アルミニウムシートを貼り合わせ、厚み４．０ｍｍの電磁波遮蔽用複合材料を作製した。この電磁波遮蔽用複合材料の評価結果を表１に示す。なお、この電磁波遮蔽用複合材料の繊維強化樹脂成形体部分中の炭素繊維の重量平均繊維長は１．１ｍｍであった。 Aluminum sheets having a thickness of 0.1 mm are laminated on the upper and lower surfaces of this fiber-reinforced resin molded body, and after preheating with a steam type hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 4.2 mm for a pressure holding time of 10 minutes, the surface pressure is increased. By cooling and pressing under a pressure of 10 MPa and a clearance of 4.0 mm, an aluminum sheet was bonded to prepare an electromagnetic wave shielding composite material having a thickness of 4.0 mm. The evaluation results of this electromagnetic wave shielding composite material are shown in Table 1. In addition, the weight average fiber length of the carbon fiber in the fiber reinforced resin molding part of this composite material for electromagnetic wave shielding was 1.1 mm.
［実施例４（実施例１よりもアルミシートの厚みを大きくした電磁波遮蔽用複合材料）］
実施例１において作製したマットＡを２枚積層した後に蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス３．０ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより厚み２．０ｍｍの繊維強化樹脂成形体を作製した。
[Example 4 (electromagnetic wave shielding composite material in which the thickness of the aluminum sheet is larger than that in Example 1)]
After the two mats A prepared in Example 1 were laminated, they were preheated with a steam hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 3.0 mm for a pressurization holding time of 10 minutes, and then applied with a surface pressure of 10 MPa and a clearance of 2.0 mm. A fiber-reinforced resin molded article having a thickness of 2.0 mm was produced by cooling and pressing under pressure.
この繊維強化樹脂成形体の上下面に厚さ０．５ｍｍのアルミニウムシートを積層し、蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス３．０ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより、アルミニウムシートを貼り合わせ、厚み２．０ｍｍの電磁波遮蔽用複合材料を作製した。この電磁波遮蔽用複合材料の評価結果を表１に示す。なお、この電磁波遮蔽用複合材料の繊維強化樹脂成形体部分中の炭素繊維の重量平均繊維長は１．１ｍｍであった。 Aluminum sheets having a thickness of 0.5 mm are laminated on the upper and lower surfaces of the fiber-reinforced resin molded body, and preheated with a steam hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 3.0 mm for 10 minutes under a pressure holding time, and then the surface pressure is increased. By cooling and pressing under a pressure of 10 MPa and a clearance of 2.0 mm, an aluminum sheet was bonded to produce a 2.0 mm thick electromagnetic shielding composite material. The evaluation results of this electromagnetic wave shielding composite material are shown in Table 1. In addition, the weight average fiber length of the carbon fiber in the fiber reinforced resin molding part of this composite material for electromagnetic wave shielding was 1.1 mm.
［参考例］
アルミニウム板（Ａ５０５２）の厚さ２ｍｍ品をブランクとして、同様の測定方法により評価した。この評価結果を表１に示す。
[Reference example]
An aluminum plate (A5052) having a thickness of 2 mm was used as a blank and evaluated by the same measurement method. The evaluation results are shown in Table 1.
［比較例１（アルミシートを省略した電磁波遮蔽用複合材料）］
実施例１において作製した繊維強化樹脂成形体の評価結果を表１に示す。
[Comparative Example 1 (Electromagnetic wave shielding composite material without aluminum sheet)]
Table 1 shows the evaluation results of the fiber-reinforced resin molded body produced in Example 1.
［比較例２（アルミシート厚を０．０１ｍｍとした電磁波遮蔽用複合材料）］
実施例１において作製したマットＡを４枚積層した後に蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス４．０ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．２ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより厚み２．２ｍｍの繊維強化樹脂成形体を作製した。
[Comparative Example 2 (Electromagnetic wave shielding composite material with aluminum sheet thickness of 0.01 mm)]
After four mats A prepared in Example 1 were laminated, they were preheated with a steam-type hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 4.0 mm at a pressure holding time of 10 minutes, and then a contact pressure of 10 MPa and a clearance of 2.2 mm were applied. A fiber-reinforced resin molded article having a thickness of 2.2 mm was produced by cooling and pressing under pressure.
この繊維強化樹脂成形体の上下面に厚さ０．０１ｍｍのアルミニウムシートを積層し、蒸気式熱プレス成形装置により温度２００℃、クリアランス２．２ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることにより、アルミニウムシートを貼り合わせ、厚み２．０ｍｍの電磁波遮蔽用複合材料を作製した。この電磁波遮蔽用複合材料の評価結果を表１に示す。なお、この電磁波遮蔽用複合材料の繊維強化樹脂成形体部分中の炭素繊維の重量平均繊維長は１．１ｍｍであった。 Aluminum sheets having a thickness of 0.01 mm are laminated on the upper and lower surfaces of this fiber reinforced resin molded body, and preheated with a steam hot press molding apparatus at a temperature of 200 ° C. and a clearance of 2.2 mm for 10 minutes under a pressure holding time, and then the surface pressure is increased. By cooling and pressing under a pressure of 10 MPa and a clearance of 2.0 mm, an aluminum sheet was bonded to produce a 2.0 mm thick electromagnetic shielding composite material. The evaluation results of this electromagnetic wave shielding composite material are shown in Table 1. In addition, the weight average fiber length of the carbon fiber in the fiber reinforced resin molding part of this composite material for electromagnetic wave shielding was 1.1 mm.
［比較例３（繊維強化樹脂成形体部分が炭素繊維を含有しない電磁波遮蔽用複合材料）］
実施例１において、繊維強化樹脂成形体の代わりに厚み２．０ｍｍのＰＥＴ樹脂プレート（ＰＥＴＥＣ６０１０ タキロン（株）製）の上下面に厚さ０．１ｍｍのアルミニウムシートを積層し、蒸気式熱プレス成形装置により温度２８０℃、クリアランス２．２ｍｍにおいて加圧保持時間１０分で予熱した後に面圧１０ＭＰａ、クリアランス２．０ｍｍの加圧条件下で冷却プレスすることによりアルミニウムシートを貼り合わせ、厚み２．０ｍｍの電磁波遮蔽用複合材料を作製した。この電磁波遮蔽用複合材料の評価結果を表１に示す。
[Comparative Example 3 (electromagnetic wave shielding composite material in which the fiber-reinforced resin molded part does not contain carbon fiber)]
In Example 1, instead of the fiber-reinforced resin molded body, an aluminum sheet having a thickness of 0.1 mm is laminated on the upper and lower surfaces of a PET resin plate having a thickness of 2.0 mm (manufactured by PETEC 6010 Takiron Co., Ltd.), and steam hot press molding is performed. After preheating with a device at a temperature of 280 ° C. and a clearance of 2.2 mm with a pressure holding time of 10 minutes, the aluminum sheet was bonded by cooling and pressing under a pressure condition of a surface pressure of 10 MPa and a clearance of 2.0 mm, and a thickness of 2.0 mm A composite material for shielding electromagnetic waves was prepared. The evaluation results of this electromagnetic wave shielding composite material are shown in Table 1.
表１の通り、実施例１〜４の電磁波遮蔽用複合材料は、いずれも、電界シールド及び磁界シールドのいずれも、低Ｈｚ側から高Ｈｚ側までアルミニウムと同等以上であり、膨張係数はアルミニウムよりも低い値であった。これらの結果より、本発明の電磁波遮蔽用複合材料はアルミニウムよりもシールド特性、軽量性、寸法安定性の何れの面においても優れた材料であることが分かる。また、本発明の電磁波遮蔽用複合材料は炭素繊維がランダム分散されているため織物などで顕著な賦型時の目開きが存在せず、電磁波シールド性能に関しては局所部分での電界漏れを生じにくい。また、物性も等方的であり、物性に関して方向性を生じにくい。一方、繊維強化樹脂成形体単体（比較例１）及びアルミニウム層の厚みが本発明の規定する範囲より薄い（比較例２）場合、磁界シールドに関して特に低ＭＨｚ側において十分なシールド特性を得ることが困難となる。また、繊維強化樹脂成形体の代わりに炭素繊維を含まない樹脂プレートを用いた場合（比較例３）は、シールド特性はアルミニウム材と同等レベル以上であるが、膨張係数が高く、また剛性も低いため寸法精度が金属材料より大きく劣る。 As shown in Table 1, the electromagnetic shielding composite materials of Examples 1 to 4 are both equal to or higher than aluminum from the low Hz side to the high Hz side, and the expansion coefficient is higher than that of aluminum. Was also low. From these results, it can be seen that the electromagnetic shielding composite material of the present invention is superior to aluminum in all aspects of shielding properties, lightness, and dimensional stability. In addition, the composite material for electromagnetic wave shielding of the present invention has carbon fibers randomly dispersed, so that there is no remarkable opening at the time of shaping in a woven fabric or the like, and it is difficult to cause electric field leakage in a local portion with respect to electromagnetic wave shielding performance. . In addition, the physical properties are isotropic, and it is difficult to produce directionality with respect to the physical properties. On the other hand, when the thickness of the fiber reinforced resin molded body alone (Comparative Example 1) and the aluminum layer is thinner than the range defined by the present invention (Comparative Example 2), sufficient shielding characteristics can be obtained particularly on the low MHz side with respect to the magnetic field shield. It becomes difficult. Moreover, when the resin plate which does not contain carbon fiber is used instead of the fiber reinforced resin molded body (Comparative Example 3), the shielding characteristic is equal to or higher than that of the aluminum material, but the expansion coefficient is high and the rigidity is also low. Therefore, the dimensional accuracy is greatly inferior to that of metal materials.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 電磁波遮蔽用複合材料
２ 繊維強化樹脂成形体部分
３ 金属層部分
1, 1A, 1B, 1C, 1D Electromagnetic wave shielding
Claims (10)
該繊維強化樹脂成形体部分は、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とが複合化された混抄不織布を熱プレス成形したものであり、厚さが０．２〜８ｍｍであり、重量平均繊維長０．５〜１００ｍｍの炭素繊維をランダム分散状態で２０〜８０重量％含有しており、
該炭素繊維は、引張弾性率が４００ＧＰａ以上のピッチ系炭素繊維であり、
該金属層部分が、厚みが０．０２〜２ｍｍのシートであることを特徴とする電磁波遮蔽用複合材料。 In an electromagnetic wave shielding composite material in which a fiber reinforced resin molded body portion containing a carbon fiber and a matrix resin and a metal layer portion are laminated,
The fiber reinforced resin molded body part is obtained by hot press molding a mixed nonwoven fabric in which carbon fibers and thermoplastic resin fibers are combined, has a thickness of 0.2 to 8 mm, and has a weight average fiber length of 0.00. Containing 5 to 100 mm of carbon fiber in a randomly dispersed state in an amount of 20 to 80% by weight,
The carbon fiber is a pitch-based carbon fiber having a tensile modulus of 400 GPa or more,
The electromagnetic wave shielding composite material, wherein the metal layer portion is a sheet having a thickness of 0.02 to 2 mm.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220099254A (en) | 2021-01-06 | 2022-07-13 | 전주대학교 산학협력단 | Electromagnetic shielding function composite material and its manufacturing method |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150305144A1 (en) * | 2012-06-07 | 2015-10-22 | Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. | Shield film and shield printed wiring board |
| WO2014054364A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-10 | 住友ベークライト株式会社 | Article and laminate |
| FR3003428B1 (en) * | 2013-03-12 | 2016-11-04 | Plastic Omnium Cie | MOTOR VEHICLE POWER EQUIPMENT ACCOMMODATION BOX FORMING ELECTROMAGNETIC SHIELD |
| JP2015012098A (en) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | 住友電工プリントサーキット株式会社 | Shield film and printed wiring board |
| WO2015119064A1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | Thermally conductive composite material, and manufacturing method therefor |
| JP6328973B2 (en) * | 2014-03-28 | 2018-05-23 | 三光合成株式会社 | Electromagnetic wave shielding plate and method for producing electromagnetic wave shielding plate |
| JP2016219466A (en) * | 2015-05-14 | 2016-12-22 | トヨタ紡織株式会社 | Electromagnetic wave shield material |
| JP6379071B2 (en) * | 2015-06-15 | 2018-08-22 | Ｊｘ金属株式会社 | Electromagnetic shielding material |
| JP6788340B2 (en) * | 2015-11-27 | 2020-11-25 | 株式会社ユウホウ | Prepreg sheet |
| PL3381974T3 (en) | 2015-11-27 | 2022-04-11 | Yuho Co., Ltd. | Prepreg sheet |
| WO2017104771A1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Jnc株式会社 | Composite sheet and electronic device |
| JP6906937B2 (en) * | 2016-12-12 | 2021-07-21 | 株式会社ユウホウ | Prepreg sheet |
| JP2018206812A (en) * | 2017-05-30 | 2018-12-27 | 三井化学株式会社 | Electromagnetic wave shielding body, manufacturing method and use of electromagnetic wave shielding body |
| KR101912542B1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-01-14 | (주)크린앤사이언스 | lectro Magnetic Shielding Materials Using Perforated Metal Foil and Process for Producing The Same |
| KR102273032B1 (en) * | 2018-02-02 | 2021-07-02 | 이정석 | Electromagnetic waves shielding board |
| KR102034135B1 (en) * | 2018-03-08 | 2019-10-18 | 국민대학교산학협력단 | Composite material, Manufacturing method thereof and electromagnetic wave shielding material |
| JP7069977B2 (en) * | 2018-03-30 | 2022-05-18 | 三菱ケミカル株式会社 | Thermoplastic resin laminate |
| CN108513524A (en) * | 2018-04-18 | 2018-09-07 | 成都联腾动力控制技术有限公司 | A kind of New-energy electric vehicle high-strength magnetic shielding material and preparation method thereof |
| EP3706193B1 (en) | 2019-03-05 | 2023-06-14 | Ranger Compositi S.r.l. | Protective case for batteries and method for the production of a protective case for batteries |
| JP7432887B2 (en) | 2019-11-05 | 2024-02-19 | ニチコン株式会社 | Aluminum foil surface processing method |
| CN114761225A (en) | 2019-12-02 | 2022-07-15 | 东洋钢钣株式会社 | Laminated composite body |
| CN114919265A (en) * | 2022-05-05 | 2022-08-19 | 北京卫星制造厂有限公司 | Light composite material for efficiently shielding low-frequency magnetic field |
| CN115401960A (en) * | 2022-09-01 | 2022-11-29 | 哈尔滨玻璃钢研究院有限公司 | Resin-based composite material with high electromagnetic shielding efficiency and forming method and application thereof |
| CN115972635B (en) * | 2022-12-14 | 2024-04-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | Thermoplastic electromagnetic shielding prepreg production device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0548289A (en) * | 1991-08-08 | 1993-02-26 | Showa Denko Kk | Shield material for electromagnetic waves |
| JPH0621683A (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Yazaki Corp | Electromagnetic shield and manufacture thereof |
| JPH0653688A (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Kobe Steel Ltd | Molded form for electromagnetic shield |
| JPH0653689A (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Kobe Steel Ltd | Molded form for electromagnetic shield |
| JPH06268390A (en) * | 1993-03-09 | 1994-09-22 | Inoac Corp | Electromagnetic shield case |
| JP5205947B2 (en) * | 2007-12-12 | 2013-06-05 | スターライト工業株式会社 | Resin carbon composite material |
| JP4235681B2 (en) * | 2008-04-04 | 2009-03-11 | 真和工業株式会社 | Inverter cover |
| JP2010150390A (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Kyocera Chemical Corp | Metal foil laminated carbon fiber cloth prepreg for press working and carbon fiber cloth renforced plastic molded article |
| JP5827544B2 (en) * | 2011-10-28 | 2015-12-02 | 株式会社キーレックス | Battery case for vehicle |
-
2010
- 2010-11-18 JP JP2010258039A patent/JP6003010B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220099254A (en) | 2021-01-06 | 2022-07-13 | 전주대학교 산학협력단 | Electromagnetic shielding function composite material and its manufacturing method |
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