JP6252044B2 - 積層体 - Google Patents
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Description
第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層と、
第3の繊維フィラーと、前記第3の繊維フィラーを結着する第3の樹脂とを含む第3の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第3の層と、を備える積層体であって、
前記第1の層に開口部が形成され、前記開口部に、前記第2の層がはめ込まれ、
前記第3の層は、前記第1の層と前記第2の層とを被覆しており、
前記第1の繊維フィラー、前記第2の繊維フィラー、および前記第3の繊維フィラーの長さ方向が、当該積層体の面内方向に沿うように配置され、
前記第2の層が、熱放射性を有し、前記第3の層が電磁波遮蔽性を有し、
当該積層体が、電子機器を収容する筐体である、積層体が提供される。
本発明の第1の実施形態に係る物品の概要について、図1〜3を参照して説明する。
本実施形態に係る物品(1A、2A、3A)は、(A)繊維フィラー40(繊維片)および(B)樹脂50を含む材料組成物により構成され、抄造法により得られたものである本体部10と、本体部10を被覆する機能層20と、を備える。このような構成を備えることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性、防水性、意匠性、耐衝撃性あるいは難燃性の少なくとも一つの特性にも優れた物品を得ることができる。
本実施形態に係る物品(1A〜3A)は、上記でも述べたように、本体部10と機能層20を備える。また、かかる物品において、機能層20は、図1のように本体部10の片面を被覆していても、図2に示すように両面を被覆していてもよい。また、図3に示すように、本体部10と機能層20との間に接着層30を有したものであってもよい。また、本体部10と機能層20の配置は、図1〜3に示したものと逆であってもよい。
また、機能層20として、繊維フィラー(繊維片)と樹脂とを含む材料組成物により構成され、抄造法により得られる層を用いてもよい。この抄造法により得られる層は、上記本体部10と同様の方法で製造することが可能である。なお、抄造法により得られる層の組成は、上記本体部の組成と同じであっても異なっていてもよい。
まず、本体部10(以下、「抄造シート10」という)について詳細に説明する。
抄造シート10は、複合材料組成物で構成される。この複合材料組成物は、構成材料として、(A)繊維フィラー40、および(B)樹脂50を含む。
(A)繊維フィラー40は、抄造シート10に求められる特性によりその種類は異なるが、たとえば、
金属繊維、
木材繊維、木綿、麻、羊毛などの天然繊維、
レーヨン繊維などの再生繊維、
セルロース繊維などの半合成繊維、
ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維、
炭素繊維、
ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維などが挙げられる。
これらの繊維は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
電磁波遮蔽性能を有する抄造シート10または熱伝導性能を有する抄造シート10を製造する場合には、(A)繊維フィラー40は、金属繊維を主成分とすることが好ましい。
また、熱伝導性能または電磁波遮蔽性能を有する抄造シート10を製造する場合には、(A)繊維フィラー40は、金属繊維、炭素繊維の少なくともいずれか一方を主成分とすることが好ましい。
さらに、曲げ強度の高い抄造シート10を製造する場合には、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維のいずれかを含有することが好ましい。
また、曲げ強度の高い抄造シート10を製造する場合には、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維のいずれかの無機繊維を含有することが好ましい。
金属繊維としては、単独の金属元素で構成される金属繊維であっても、複数の金属で構成される合金繊維であってもよいが、金属繊維を構成する金属元素は、例えば、アルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデン及びタングステンからなる群から選択される1種以上の金属であることが好ましい。
一方で、繊維長さを500μm以上10mm以下とすることで、成形加工性を確保することができる。なお、成形加工性とは、成形品の表面平滑性および脱型性のことをいう。
なかでも、繊維フィラー40による特性を発揮させるとともに、成形加工性を確保する観点から、繊維フィラー40の繊維長さは、1mm以上、さらには3mm以上、8mm以下であることが好ましい。
また、(A)繊維フィラー40の径は、1μm以上100μm以下であることが好ましく、特に5μm以上80μm以下であることが好ましい。1μm以上とすることで、複合材料組成物の剛性を確保することができ、100μm以下とすることで、成形加工性を確保することができる。
繊維の長さおよび径は、例えば、得られた抄造シート8を電子顕微鏡で観察することにより、確認することができる。
さらに、平均繊維長さ、平均径は、以下のようにして確認することができる。
抄造シート10の表面に露出している繊維フィラー40を合計で100本選び、その平均値を算出することで、平均繊維長さを求めることができる。
また、抄造シート10中の繊維フィラー40を抜き取ったものを100本観察し、その平均値を算出することで、平均繊維長さ、平均繊維径を求めることができる。なお、抄造シート10の樹脂50を溶解あるいは溶融して繊維フィラー40を抜き取ってもよい。
このような流動性向上の観点から使用できる他の繊維フィラーとしては、ミルドファイバー、カットファイバー等が挙げられる。ミルドファイバーを使用することにより、得られる抄造シートの耐熱性および寸法安定性を向上させることができる。
複合材料組成物における(B)樹脂50の含有量は、複合材料組成物全体の5質量%以上、90質量%以下であることが好ましい。
ただし、繊維フィラー40の含有量に合わせて、(B)樹脂50の含有量を調整することが好ましい。繊維フィラー40の含有量が20質量%以上80質量%以下の場合には、複合材料組成物全体の10質量%以上、70質量%以下であることが好ましい。繊維フィラー40の含有量が30質量%以上、60質量%未満である場合には、(B)樹脂50の含有量は、60質量%以下、30質量%以上であることが好ましい。
繊維フィラー40の含有量が60質量%以上、90質量%以下である場合には、(B)樹脂50の含有量は、5質量%以上、30質量%以下であることが好ましい。
高分子凝集剤は、詳しくは後述するが、(A)繊維フィラー40および(B)樹脂50をフロック状に凝集させるためのものである。高分子凝集剤は、特にイオン性などにより限定されるものではなく、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などを用いることができる。このようなものとして、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。これらの高分子凝集剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。また、高分子凝集剤として、ポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く使用可能である。
次に、図4を参照して、抄造シート10の製造方法について説明する。
抄造シート10は、湿式抄造法により製造することができ、たとえば、以下のようにして製造することができる。
上述した複合材料組成物の構成材料のうち、高分子凝集剤を除いた材料を溶媒に添加し、撹拌して、分散させる(図4(a)参照)。前記材料を溶媒に分散させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ディスパーザーやホモジナイザーなどで撹拌する方法などが挙げられる。
なお、図4において、符号40は、繊維フィラーを示し、符号50は樹脂を示している。
その後、高分子凝集剤を添加する。複合材料組成物が(C)イオン交換能を有する粉末状物質を有する場合においては、この(C)イオン交換能を有する粉末状物質により、樹脂50と繊維フィラー40が凝集状態を形成しやすく、溶媒中の構成材料がフロック状に、よりいっそう凝集しやすくなる。
次に、図4(c)に示すように、図4(b)に示した容器からシート状の凝集物を取り出して、この凝集物を乾燥炉70内に入れて、乾燥させて溶媒をさらに除去する。その後、図4(d)に示すように、凝集物を成形する。これにより、抄造シート10が得られる。成形方法としては、例えば、プレス成形等が挙げられる。たとえば、図4(e)に示すように、プレス板71で、凝集物で構成されたシートをプレスするとともに、プレス板71の外周側に熱板72を配置して加熱する。これにより、抄造シート10を得ることができる。
なお、抄造シート10に含まれる樹脂50として、熱硬化性樹脂を使用する場合には、以上のようにして製造された抄造シート10においては、熱硬化性樹脂は半硬化状態であることが好ましい。熱硬化性樹脂を半硬化とすることで、機能層20と本体部10(抄造シート10)とを固着することができる。
本実施形態の抄造シート10は、上述した抄造法で製造されたものである。そのため、繊維フィラー40の長さ方向がシートの面内方向に沿うように、大半の繊維フィラー40が配置される。一方で、抄造シート10を平面視した際に、面内においてはランダムに配置されており、絡み合っている。
そのため、たとえば、繊維フィラー40を熱伝導性の高い熱伝導性材料で構成した場合、抄造シート10の面内方向の熱伝導率が非常に高いものとなる。
また、繊維フィラー40間には、樹脂50が介在し、繊維フィラー40同士を結着している。
たとえば、繊維フィラー40を金属繊維または炭素繊維等とすることで、電磁波遮蔽性能や、熱伝導性に優れた抄造シート10とすることができ、基板を電磁波から保護したり、基板からの熱を他の部品に伝導させたりすることができる。さらには、繊維フィラー40を金属繊維、炭素繊維等とすることで、熱伝導性が高い抄造シート10とすることができる。
さらには、繊維フィラー40を適宜選択して、抄造シート10を剛性の高いものとすることも可能となる。
本実施形態に係る物品における機能層20としては、樹脂組成物を用いて製造した層が用いられる。機能層20は、例えば、以下のものを用いる。
(I)ポリカーボネート樹脂を含むシート、
(II)難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシート
(III)ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシート
(IV)防水性樹脂層、および、
(V)硬化性樹脂層。
このように、機能層20は、種々の形態をとることができる。以下、それぞれのシート(層)について説明する。
まず、機能層20として用いる、ポリカーボネート樹脂を含むシートについて説明する。機能層20として、ポリカーボネート樹脂を含むシートを使用することによって、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐衝撃性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
機能層20の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、カレンダリング法、押出法、プレス法、キャスト法などを用いることができる。
上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールAの他に、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニル)プロパンのようなビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類などを用いることができる。なお、これらは単独で用いてもよいし、2種類以上混合して使用してもよい。
ホスフェート化合物(A)としては、下記一般式(1)または(2)のホスフェート化合物、もしくは、下記一般式(1)および(2)の混合物である、アルキルアシッドホスフェート化合物が挙げられる。
次に、機能層20として用いる、難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシートについて説明する。機能層20として、上記シートを用いることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、難燃性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
難燃剤を含む樹脂組成物としては、例えば、ポリカーボネート樹脂またはポリオレフィン樹脂を含む樹脂と、難燃剤とを含むものが挙げられる。
上記樹脂組成物に用いられる樹脂は、ポリカーボネート樹脂またはポリオレフィン樹脂である。
ポリカーボネート樹脂としては特に限定されないが、例えば、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られるものである。
本実施形態に係る難燃剤としては、特に限定されないが、例えば、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、塩素系難燃剤、無機系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤および窒素含有化合物からなる難燃剤などがある。中でも、窒素含有化合物からなる難燃剤を用いることによって、難燃性、耐熱性、成形加工性および金型付着性のいずれにも優れる機能層20を得ることができる。以下、窒素含有化合物からなる難燃剤について説明する。
以下、機能層20として用いる、ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシートについて説明する。
機能層20として、ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシートを用いることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
ポリエーテルイミド樹脂としては、特に限定されるものではないが、下記化学式(11)または(12)で表される繰り返し単位を有するものが挙げられる。なお、下記化学式(11)の構造を持つものとして米国GE社製ウルテム(商品名)等がある。
以下、機能層20として用いる、防水性樹脂層について説明する。機能層20として、防水性樹脂層を用いることによって、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、防水性という観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
防水性樹脂層1は、合成樹脂からなる躯体側防水層2と、合成樹脂からなる表面側防水層3と、これら両層2および3の間に介装された絶縁層4とからなるものであり、当該絶縁層4に接合用孔4aが設けられ、この接合用孔4aを介して躯体側防水層2と表面側防水層3とが部分的に接合一体化されたものである。
まず、シート状の躯体側防水層2に、接合用孔4aを有する絶縁層4をラミネート法により積層し、その後、絶縁層4の上に表面側防水層3をラミネート法により積層する。かかる方法によれば、後者の2段階目のラミネートの際、加熱後の加圧ロール間での挟圧により、表面側防水層3の積層のみならず、絶縁層4の接合用孔4aを介して躯体側防水層2と表面側防水層3の部分的接合も同時に行うことができる。このため、生産性に極めて優れるという利点を有している。
以下、機能層20として用いる、硬化性樹脂層について説明する。機能層20として、硬化性樹脂層を用いることにより、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、意匠性の観点においても、特に優れた物品を得ることができる。
次に、本実施形態に係る本体部10と機能層20との接合方法について説明する。
本体部10と機能層20との接合方法は、特に限定されないが、図3に示す物品となるよう接着層30を設けて接合してもよいし、インサート成形してもよく、機能層20を本体部10に融着させてもよく、また図5に示すようにプレス成形してもよい。また、機能層20を形成する材料が、熱可塑性樹脂である場合、本体部10と機能層20とを融着させて接合方法を用いることができる。一方、機能層20を形成する材料が、熱硬化性樹脂である場合、本体部10と機能層20とをプレス成形することができる。
本発明の第2の実施形態にかかる積層体の概要について、図8〜9を参照して説明する。
図8に示すように、積層体8A、8Bは、第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層9と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層9Aと
を備え、
前記第1の層9と前記第2の層9Aが積層されたものである。
また、第1の層9および第2の層9Aの一方が、熱可塑性樹脂を含み、他方が熱硬化性樹脂を含む場合、熱硬化性樹脂中に熱可塑性樹脂を配合することにより、積層面の接着性を向上させることができる。これは、第1の層9と第2の層9Aとを重ね、これを加熱しながらプレスする際、熱硬化性樹脂中の熱可塑性樹脂が溶融し、バインダーとして機能することによる。
本発明の第3の実施形態に係る積層体の概要について、図11を参照して説明する。
図11に示すように、積層体8Cは、第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層9と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層9Aと
を備え、
第1の層9に、開口部90が形成されている。なお、この開口部90には、第2の層9Aがはめ込まれていてもよい。このような積層体8Cの上面図を図11(a)、積層方向の断面図を図11(b)に示す。開口部90の形状は、積層体の用途に応じて変更することが可能である。
開口部90は、前出の図4(a)〜(d)に示す抄造シート10の製造方法と同様にして、抄造シートを作製し、これをウオータージェットまたは打ち抜き刃で後加工することにより作製することができる。
または、前出の図4(e)に示す凝集物をプレス成形する段階において、所望の形状を有するプレス板71を使用して、プレス成形の段階で凹凸形状の第1の層の一部を作製する(図12(a))。2枚の凹凸部を有する第1の層の一部をプレス成形することにより、開口部90を有する第1の層9を作製できる。次いで、この開口部90に、第2の層9Aを嵌め込み(図12(c))、次いで第3の層9Bを積層することにより、本実施形態に係る積層体を作製することができる。
あるいは、図12(b)に示すように、第1の層9となる各部分および第2の層9Bとなる各部分を作製し、これらを組合せて、図12(c)に示すように1つの層を作製してもよい。
例えば、電子機器がスマートフォンである場合、積層体8Cは、図11で示すような、スマートフォンを収容するのに適した形状に成形される。この場合、積層体8Cのうち、スマートフォンに接触する部分には、曲げ強度の高い抄造シートから作製される第1の層9が設けられる。第1の層9のうち、スマートフォンの発熱部分に接触する箇所には、開口部90が設けられ、この開口部90には、高い熱放射率を有する抄造シートから作製される第2の層9Aがはめ込まれる。また、第1の層9および第2の層9Aを被覆する第3の層9Bは、スマートフォンを電磁波から保護する電磁波遮蔽性能を有する抄造シートから作製される。
例えば、第3の実施形態において、矩形の開口部を有する抄造シートを例に挙げて説明したが、開口部の形状は任意の形状とすることができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1.繊維フィラーと樹脂とを含む材料組成物により構成され、抄造法により得られる本体部と、
前記本体部を被覆する機能層と、
を備える物品。
2.前記機能層が、繊維フィラーおよび樹脂を含む材料組成物により構成され、抄造法により得られる層である、1に記載の物品。
3.前記繊維フィラーの繊維長さが500μm以上10mm以下である1または2に記載の物品。
4.前記繊維フィラーの含有量が、前記材料組成物全体の1質量%以上90質量%以下である1〜3のいずれかに記載の物品。
5.前記繊維フィラーは、金属元素を含み、前記金属元素は、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムおよび銅からなる群より選択される少なくとも一種を含む1〜4のいずれかに記載の物品。
6.前記材料組成物は、イオン交換能を有する粉末状物質をさらに含む1〜5のいずれかに記載の物品。
7.前記材料組成物は、無機粉末および金属粉末からなる群より選択される少なくとも一種のフィラー粉末をさらに含む1〜6のいずれかに記載の物品。
8.金属からなる金属層をさらに備える、1〜7のいずれかに記載の物品。
9.第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層と
を備え、
前記第1の層と前記第2の層が積層された積層体。
10.前記第1の層に開口部が形成されている、9に記載の積層体。
11.前記開口部に、前記第2の層がはめ込まれている、10に記載の積層体。
12.第3の繊維フィラーと、前記第3の繊維フィラーを結着する第3の樹脂とを含む第3の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第3の層をさらに備える、9〜11のいずれかに記載の積層体。
13.金属からなる金属層をさらに備える、9〜12のいずれかに記載の積層体。
14.前記第1、第2および第3の繊維フィラーの長さが500μm以上10mm以下である、12に記載の積層体。
15.前記第1、第2および第3の繊維フィラーの含有量が、それぞれ、前記第1、第2および第3の材料組成物全体の1質量%以上90質量%以下である12に記載の積層体。
16.前記第1、第2または第3の繊維フィラーが、金属元素を含み、前記金属元素は、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムおよび銅からなる群より選択される少なくとも一種を含む12に記載の積層体。
17.前記第1、第2または第3の材料組成物は、イオン交換能を有する粉末状物質をさらに含む12に記載の積層体。
18.前記第1、第2または第3の材料組成物は、無機粉末及び金属粉末から成る群より選択される少なくとも一種のフィラー粉末をさらに含む12に記載の積層体。
19.当該積層体が折り曲げ加工されている、9〜18のいずれかに記載の積層体。
20.当該積層体が、電磁波遮蔽性能を有する、9〜19のいずれかに記載の積層体。
21.当該積層体が、電子機器を収容する筐体である、9〜20のいずれかに記載の積層体。
実施例に記載している原材料は、あらかじめ含有されている水分量を抜いた質量部で表している。
1.複合樹脂組成物の作製
(1)製造例1
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)45部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)2部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)1部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)12部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)40部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して900ppm添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を99%の収率で得た。尚、収率の測定方法の詳細は後述する。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)45部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)4部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)6部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)40部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を99%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)30部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)3部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)32部、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)10部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)25部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を96%の収率で得た。
凍結粉砕機で、平均粒径300μmに粉砕した粉砕したアクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂(ダイセル工業(株)製商品名セビアンN)を45部と、鱗片状シリカ微粒子(AGCエスアイテック(株)製商品名サンラブリー)5部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維(日本精線(株)製商品名ナスロン)5部、繊維径22μm、繊維長5mmのポリビニルアルコール繊維((株)クラレ製商品名ビニロン)45部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたカチオン性ポリアクリルアミド(ハリマ化成(株)製)を上述した構成材料すべての合計に対して0.4%の重量になるように添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに130℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を92%の収率で得た。
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)10部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)3部、繊維長3mm、繊維径60μmの銅繊維(虹技(株)製)77部、繊維長5mm、繊維径6μmのステンレス繊維5部(日本精線(株)製商品名ナスロン)、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)4部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を上述した構成材料すべての合計に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させた。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を95%の収率で得た。
(1)製造例6
製造例1で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例2で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例3で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例4で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧15MPa加圧下でコンプレッション成形を200℃、10分行い、50℃まで金型を冷却させて縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例5で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
3.1 複合樹脂組成物
(1)収率
下記式により算出した。
収率(%)=(得られた複合樹脂組成物の重量/仕込んだ複合樹脂組成物原料の重量合計)×100
得られた複合樹脂組成物については、乾燥後の重量を用い、仕込んだ複合樹脂組成物原料の合計重量に関しては、水分を抜いた量を用いた。
(1)比重測定
比重測定は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦2cm×横2cm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件と同一の成形条件で、縦12cm×横12cm×厚み1mmの抄造シートを作製し、それを試験片として用いた。次に、KEC法にて評価を行った。KEC法とは、一般社団法人関西電子工業振興センターによる測定方法で、左右対称に分割したシールドボックスに試験片をはさみ、スペクトラムアナライザーにて試験片を介しての電磁波の減衰度を測定するものである。
電磁波遮蔽性と電磁波遮蔽率の関係は下記に例を示す。
電磁波遮蔽性60dBとは、電磁波遮蔽率99.9%を示す。
電磁波遮蔽性40dBとは、電磁波遮蔽率99.0%を示す。
電磁波遮蔽性20dBとは、電磁波遮蔽率90.0%を示す。
曲げ試験は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦50mm×横25mm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。曲げ試験の支点間距離は32mmで行った。
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦5mm×横30mm×長さ10mmの抄造シートを作製し、それを縦5mm×横5mm×長さ10mmの試験片に切断し、熱機械的分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、TMA−6000)を用いて、長さ方向の線膨脹係数を測定した。昇温速度は、5℃/分とし、線膨脹係数(α1)を80〜120℃の温度範囲で求めた。
そして、製造例6で得られた抄造シートを、ビルドアップ基板にラミネートして、その後熱硬化させ、前記ビルドアップ基板に貼り付けたところ、電磁波遮蔽でき、かつ、基板を補強することができた。同様に、製造例7〜10で得られた抄造シートも、それぞれビルドアップ基板にラミネートして、その後熱硬化させ、前記ビルドアップ基板に貼り付けたところ、電磁波遮蔽でき、かつ、基板を補強することができた。
1.複合樹脂組成物の作製
(1)製造例11
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)24部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)5部、繊維長3mm、繊維径60μmのアルミニウム繊維(虹技(株)製、材質:A1070)60部、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)10部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を構成材料に対して0.4%の重量添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。尚、収率の測定方法の詳細は後述する。
高圧ホモジナイザーで平均粒径30μmに粉砕したエポキシ樹脂1002(三菱化学(株)製)を10部と、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤2PZ−PW(四国化成工業(株)製)1部、合成サポナイト(クニミネ工業(株)製商品名スメクトンSA)3部、繊維長3mm、繊維径60μmの銅繊維(虹技(株)製)82部、セルロースパルプ(日本製紙ケミカル(株)製商品名NDPT)4部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させた三和澱粉工業(株)製カチオン化澱粉SC−5を構成材料に対して0.3%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに100℃の乾燥器に4時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を95%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)40部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維25部(虹技(株)製、材質:A1070)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)25部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.2%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を97%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)35部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維40部(虹技(株)製、材質:A1070)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。
アトマイザー粉砕機で平均粒径100μmに粉砕した固形レゾール樹脂(住友ベークライト(株)製PR−51723)35部と、ベントナイト(クニミネ工業(株)製商品名クニピア)5部、繊維長3mm、繊維径90μmのアルミニウム繊維40部(虹技(株)製、材質:A5052)、ケブラー(登録商標)パルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)5部、テクノーラ(登録商標)繊維T32PNW(帝人テクノプロダクツ(株)製)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたポリエチレンオキシド分子量1,000,000(和光純薬工業(株)製)を構成材料に対して0.5%添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を40メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を94%の収率で得た。
凍結粉砕機で、平均粒径200μmに粉砕した粉砕したアクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂(ダイセル工業(株)製商品名セビアンN)を30部と、鱗片状シリカ微粒子(AGCエスアイテック(株)製商品名サンラブリー)5部、繊維長3mm、繊維径90μmの銅繊維(虹技(株)製)10部、平均粒子径20μmの銅粉末((株)高純度化学研究所製商品名CUE13PB)40部、繊維径22μm、繊維長5mmのポリビニルアルコール繊維((株)クラレ製商品名ビニロン)15部を10000部の水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌した後、あらかじめ水に溶解させたカチオン性ポリアクリルアミド(ハリマ化成(株)製)を構成材料に対して0.5%の重量になるように添加を行い、構成材料をフロック状に凝集させる。その凝集物を80メッシュの金属網で水と分離し、この後その凝集物を、脱水プレスし、さらに130℃の乾燥器に6時間入れて乾燥させ、複合樹脂組成物を90%の収率で得た。
(1)製造例17
製造例1で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例2で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を160℃、60分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例3で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例4で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例5で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧30MPa加圧下でコンプレッション成形を180℃、10分行い、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
製造例6で得られた複合樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、複合樹脂組成物に対して、面圧10MPa加圧下でコンプレッション成形を200℃、10分行い、50℃まで金型を冷却させて縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た。
3.1 複合樹脂組成物
(1)収率
下記式により算出した。
収率(%)=(得られた複合樹脂組成物の重量/仕込んだ複合樹脂組成物原料の重量合計)×100
得られた複合樹脂組成物については、乾燥後の重量を用い、仕込んだ複合樹脂組成物原料の合計重量に関しては、水分を抜いた量を用いた。
(1)比重測定
比重測定は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は縦2cm×横2cm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
平面方向測定用として、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦10mm×横10mm×長さ3cmの抄造シートを得た。また、厚み方向測定用として、縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件と同一の成形条件で、縦10cm×横10cm×長さ1.5mmの抄造シートを得た。得られたそれぞれの抄造シートから、縦10mm×横10mm×長さ1.5mmになるように切り出して試験片とした。次に、NETZSCH社製のXeフラッシュアナライザーLFA447を用いて、レーザーフラッシュ法により板状試験片の長さ方向の熱伝導率の測定を行った。測定は、大気雰囲気下、25℃の条件下で行った。
曲げ試験は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、縦50mm×横25mm×厚み2mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。曲げ試験の支点間距離は32mmで行った。
縦10cm×横10cm×厚み2mmの抄造シートを得た成形条件に対して、成形時間のみを3倍として、縦5mm×横30mm×長さ10mmの抄造シートを作製し、それを縦5mm×横5mm×長さ10mmの試験片に切断し、熱機械的分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、TMA−6000)を用いて、長さ方向の線膨脹係数を測定した。昇温速度は、5℃/分とし、線膨脹係数(α1)を80〜120℃の温度範囲で求めた。
4.1 抄造シート
(1) 赤外線放射率の測定
試験片を加熱し平衡温度に達した後、FT−IR(フーリエ変換赤外分光硬度計)を用いて、製造例9、10と比較例8は測定温度80℃、比較例7は測定温度250℃、測定波長4.4μm〜15.4μmの条件で赤外線分光放射スペクトルを測定し、積分放射率(%)を求めた。尚、試験片は縦4cm×横4cm×厚み1mmになるように抄造シートから切り出したものを用いた。
そして、製造例19で得られた抄造シート(本体部)に対して、以下の(I)〜(V)の構成を含む各機能層をエポキシ系の接着剤を用いて接合した。
(I)ポリカーボネート樹脂を含むシート、
(II)難燃剤を含む樹脂組成物により形成されたシート
(III)ポリエーテル芳香族樹脂を含む樹脂組成物により形成されたシート
(IV)防水性樹脂層を含むもの、および、
(V)硬化性樹脂を含む樹脂層
その結果、上記(I)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐衝撃性という観点において特に優れた物品を得ることができた。また、上記(II)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、難燃性という観点において特に優れた物品を得ることができた。また、上記(III)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、耐摩耗性という観点において、特に優れた物品を得ることができた。また、上記(IV)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、防水性という観点において、特に優れた物品を得ることができた。また、上記(V)の構成を含む機能層を用いた場合、電磁波遮蔽性および熱伝導性に優れるとともに、意匠性という観点において、特に優れた物品を得ることができた。
1A 物品
2 射体側防水層
2A 物品
3 表面側防水層
3A 物品
4 絶縁層
4a 接合用孔
8A 積層体
8A' 積層体
8B 積層体
8B' 積層体
8C 積層体
9 第1の層
9A 第2の層
9B 第3の層
10 本体部(抄造シート)
11 繊維層
20 機能層
30 接着層
40 繊維フィラー
50 樹脂
60 メッシュ
70 乾燥炉
71 プレス板
72 熱板
90 開口部
100 接合部
Claims (8)
- 第1の繊維フィラーと、前記第1の繊維フィラーを結着する第1の樹脂とを含む第1の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第1の層と、
第2の繊維フィラーと、前記第2の繊維フィラーを結着する第2の樹脂とを含む第2の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第2の層と、
第3の繊維フィラーと、前記第3の繊維フィラーを結着する第3の樹脂とを含む第3の材料組成物により構成され、抄造法により得られる第3の層と、を備える積層体であって、
前記第1の層に開口部が形成され、前記開口部に、前記第2の層がはめ込まれ、
前記第3の層は、前記第1の層と前記第2の層とを被覆しており、
前記第1の繊維フィラー、前記第2の繊維フィラー、および前記第3の繊維フィラーの長さ方向が、当該積層体の面内方向に沿うように配置され、
前記第2の層が、熱放射性を有し、前記第3の層が電磁波遮蔽性を有し、
当該積層体が、電子機器を収容する筐体である、積層体。 - 金属からなる金属層をさらに備える、請求項1に記載の積層体。
- 前記第1、第2および第3の繊維フィラーの長さが500μm以上10mm以下である、請求項1または2に記載の積層体。
- 前記第1、第2および第3の繊維フィラーの含有量が、それぞれ、前記第1、第2および第3の材料組成物全体の1質量%以上90質量%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記第1、第2または第3の繊維フィラーが、金属元素を含み、
前記金属元素は、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムおよび銅からなる群より選択される少なくとも一種を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層体。 - 前記第1、第2または第3の材料組成物は、イオン交換能を有する粉末状物質をさらに含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記第1、第2または第3の材料組成物は、無機粉末及び金属粉末から成る群より選択される少なくとも一種のフィラー粉末をさらに含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体。
- 当該積層体が折り曲げ加工されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層体。
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