JP7310996B1 - 電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物および成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
ミリ波とは電磁波のうち、波長が1~10mm、周波数30~300GHzの電磁波であり、現在では車載レーダーや空港等で防犯チェックとして衣服の下を透視する全身スキャナー、列車のワンマン運転時において、プラットホーム上の監視カメラの映像伝送等にも使用されている。ミリ波レーダー装置は、ミリ波を飛ばして跳ね返ってくる波を受信し、障害物を認識できる装置であり、検出可能距離が大きいことや、太陽光、雨、霧による阻害を受けにくいこと等から、今日では自動車等の自動運転技術などに利用されている。自動車のセンサーの場合、ミリ波レーダー装置は、アンテナからミリ波を送受信して、障害物との相対距離や相対速度等を検出することができる。
カーボンナノチューブを含む樹脂組成物は高い導電性を有するため、自動車や家電製品、建築部材の分野で導電性が必要な部品(特許文献1)や、電磁波特性を生かした電磁波吸収体として使用されている(特許文献2、3)。
なかでも、ミリ波と呼ばれる特定周波数60~90GHz帯の反射損失および透過損失に優れる、ミリ波吸収体用成形体を提供することである。
〔1〕熱可塑性樹脂(A)、平均直径が1~15nmであるカーボンナノチューブ(B)、及び平均一次粒子径が20~50nmであるカーボンブラック(C)を含み、
下記(i)~(iv)のいずれかを満たし、
下記式(1)で表されるΔRLが3dB以下、かつ下記式(2)で表されるΔTLが5dB以下であることを特徴とする、
電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物。
(i):熱可塑性樹脂(A)は、温度230℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリオレフィン樹脂(A1)を含む。
(ii):熱可塑性樹脂(A)は、温度240℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリアミド樹脂(A2)を含む。
(iii):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリエステル樹脂(A3)を含む。
(iv):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリカーボネート樹脂(A4)を含む。
式(1) ΔRL=|RL(MD)-RL(TD)|
式(2) ΔTL=|TL(MD)-TL(TD)|
(なお、RL(MD)、RL(TD)は、それぞれ射出成型機により電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から成形してなる、縦90mm、横110mm、厚さ3mmの成形体を1日静置後に、成形体の厚み方向に対して、周波数76.5GHzの電磁波を、電磁波の電界方向が、射出方向と平行方向(MD方向)、または射出方向と垂直方向(TD方向)に入射させた際の透過減衰量である。
また、TL(MD)、TL(TD)は、それぞれ射出成型機により電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から成形してなる、縦90mm、横110mm、厚さ3mmの成形体を1日静置後に、成形体の厚み方向に対して、周波数76.5GHzの電磁波を、電磁波の電界方向が、射出方向と平行方向(MD方向)、または射出方向と垂直方向(TD方向)に入射させた際の反射減衰量である。
また、成形体の縦が射出方向である。)
〔2〕前記電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物を基準として、カーボンナノチューブ(B)、およびカーボンブラック(C)の合計含有率は6~15質量%である、〔1〕記載の電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物。
〔3〕前記電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物を基準として、熱可塑性樹脂(A)の含有率は85~90質量%、カーボンナノチューブ(B)の含有率は1~3質量%、カーボンブラック(C)の含有率は5~12質量%である、〔1〕または〔2〕記載の電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物。
〔4〕請求項〔1〕~〔3〕いずれか記載のいずれか1項記載の電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から形成してなる成形体。
なかでも、ミリ波と呼ばれる特定周波数60~90GHz帯の反射損失および透過損失に優れるため、ミリ波吸収体用成形体としても、好適に用いることができる。
なお、本明細書において「~」を用いて特定される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値の範囲として含むものとする。
また、カーボンナノチューブをCNTと表すことがあり、「平均直径が1~15nmであるカーボンナノチューブ(B)」、「平均一次粒子径が20~50nmであるカーボンブラック(C)」、「温度230℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリオレフィン樹脂(A1)」、「温度240℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリアミド樹脂(A2)」、「温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリエステル樹脂(A3)」、「温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリカーボネート樹脂(A4)」、および「電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物」を、それぞれ「カーボンナノチューブ(B)」、「カーボンブラック(C)」、「ポリオレフィン樹脂(A1)」、「ポリアミド樹脂(A2)」、「ポリエステル樹脂(A3)」、「ポリカーボネート樹脂(A4)」、および「熱可塑性樹脂組成物」と称することがある。
また、本明細書中に出てくる各種成分は特に注釈しない限り、それぞれ独立に一種単独
でも二種以上を併用してもよい。
なお、本明細書において特定する数値は、実施形態または実施例に開示した方法により求められる値である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、電磁波吸収体を形成するために用いられる。
熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)、平均直径が1~15nmであるカーボンナノチューブ(B)、及び平均一次粒子径が20~50nmであるカーボンブラック(C)を含み、下記(i)~(iv)のいずれかを満たす。
(i):熱可塑性樹脂(A)は、温度230℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリオレフィン樹脂(A1)を含む。
(ii):熱可塑性樹脂(A)は、温度240℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリアミド樹脂(A2)を含む。
(iii):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリエステル樹脂(A3)を含む。
(iv):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリカーボネート樹脂(A4)を含む。
式(1) ΔRL=|RL(MD)-RL(TD)|
式(2) ΔTL=|TL(MD)-TL(TD)|
(なお、RL(MD)、RL(TD)は、それぞれ射出成型機により電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から成形してなる、縦90mm、横110mm、厚さ3mmの成形体を1日静置後に、成形体の厚み方向に対して、周波数76.5GHzの電磁波を、電磁波の電界方向が、射出方向と平行方向(MD方向)、または射出方向と垂直方向(TD方向)に入射させた際の透過減衰量である。
また、TL(MD)、TL(TD)は、それぞれ射出成型機により電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から成形してなる、縦90mm、横110mm、厚さ3mmの成形体を1日静置後に、成形体の厚み方向に対して、周波数76.5GHzの電磁波を、電磁波の電界方向が、射出方向と平行方向(MD方向)、または射出方向と垂直方向(TD方向)に入射させた際の反射減衰量である。
また、成形体の縦が射出方向である。)
すなわち、縦90mm、横110mm、厚さ3mmの成形体とは、射出方向の長さが90mm×射出方向と垂直方向の長さが110mmであり、厚さ3mmの成形体である。
熱可塑性樹脂(A)は、加熱溶融により成形可能な樹脂であり、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、下記(i)~(iii)のいずれかを満たす。
(i):熱可塑性樹脂(A)は、温度230℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリオレフィン樹脂(A1)を含む。
(ii):熱可塑性樹脂(A)は、温度240℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリアミド樹脂(A2)を含む。
(iii):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリエステル樹脂(A3)を含む。
(iv):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリカーボネート樹脂(A4)を含む。
一方で、溶融時の流動性が一定以上高くなると、成形体表面と内部において、カーボンナノチューブ(B)の濃度が比較的低いスキン層と、カーボンナノチューブ(B)の濃度が比較的高いコア層が生じ、濃度勾配が発生する。そのため、上記熱可塑性樹脂を選択して用いることで、均一なカーボンナノチューブ濃度の成形体を得ることができ、電波吸収の角度依存性が小さいといった効果を奏する。
主成分とは、熱可塑性樹脂(A)を構成する熱可塑性樹脂のなかで、最も含有率が高い成分であることをいう。
具体的には、ポリオレフィン樹脂(A1)、ポリアミド樹脂(A2)、ポリエステル樹脂(A3)、またはポリカーボネート樹脂(A4)の含有率は、それぞれの実施形態において、熱可塑性樹脂(A)を基準として、80質量%以上であることが好ましく、90%質量以上がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。
ポリオレフィン樹脂(A1)は、温度230℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリオレフィン樹脂である。
ポリオレフィン樹脂(A1)は、オレフィン(単量体、モノマー)より構成される重合体であり、具体的には、高密度ポリエチレン(HDPE)や低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等のポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、エチレン-αオレフィン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合耐、エチレンアクリル酸エチル共重合体や、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等の環状オレフィン樹脂等が挙げられる。汎用性や流動性の点から、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、もしくはポリプロピレン樹脂(PP)が好ましい。これらのポリオレフィン樹脂は、ポリオレフィンが部分的に酸化された酸化ポリオレフィンであっても構わない。また、ポリオレフィン樹脂(A1)は、単独または2種以上を併用できる。
ポリアミド樹脂(A2)は、温度240℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリアミド樹脂である。
ポリアミド樹脂(A1)は、アミド結合を有する重縮合体であり、具体的には、ナイロン4,6、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン12、ナイロン6,T、ナイロン9,T、芳香族ナイロン樹脂、等が挙げられる。汎用性や流動性の点から、ナイロン6、ナイロン6,6が好ましい。また、ポリアミド樹脂(A2)は、単独または2種以上を併用できる。
ポリエステル樹脂(A3)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリエステル樹脂である。
ポリエステル樹脂(A3)は、エステル結合を有する重縮合体であり、具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、非晶性コポリエステル樹脂等が挙げられる。汎用性や流動性の点から、ポリエチレンテレフタレート樹脂、またはポリブチレンテレフタレート樹脂が好ましい。また、ポリエステル樹脂(A3)は、単独または2種以上を併用できる。
ポリカーボネート樹脂(A4)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリカーボネート樹脂である。
ポリカーボネート樹脂(A4)は、モノマー単位同士の接合部がカーボネート基からなる重縮合体である。具体的には、芳香族ジヒドロキシ化合物とホスゲンあるいは炭酸ジエステル等のカーボネート前駆体とを反応させることにより容易に製造される樹脂を用いることができる。樹脂の製造としては例えば、カーボネート前駆体として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態で反応させるエステル交換法等により得ることができる。
カーボンナノチューブ(B)は、走査型電子顕微鏡により求められる平均直径が1~15nmである。好ましくは、1~10nmの範囲内である。この範囲であることで、熱可塑性樹脂組成物中のカーボンナノチューブの分散性が高く、成形体の電磁波吸収性能に優れる。
学気相成長法(CVD)、燃焼法などで製造できるが、どのような方法で製造したカーボ
ンナノチューブでも構わない。特にCVD法は、通常、400~1000℃の高温下にお
いて、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、珪酸塩、珪藻土、アルミナシ
リカ、シリカチタニア、およびゼオライトなどの担体に鉄やニッケルなどの金属触媒を担
持した触媒微粒子と、原料の炭素含有ガスとを接触させることにより、カーボンナノチュ
ーブを安価に、かつ大量に生産することができる方法であり、本発明に使用するカーボン
ナノチューブとしても好ましい。
カーボンブラック(C)は、走査型電子顕微鏡により求められる平均一次粒子径が20~50nmである。25nm以上が好ましい。また、好ましくは40nm以下であり、より好ましくは35nm以下である。平均一次粒子径がこの範囲であるカーボンブラック(C)を用いることで、射出成型や押出成形後、成形体内部に取り込まれたカーボンナノチューブ(B)同士が有効に導電パスを形成することができ、安定して高い導電性と電磁波吸収性能を発現することが可能となる。
熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて電磁波吸収材料、耐候安定剤、帯電防止剤、染料、顔料、カップリング剤、結晶造核剤、樹脂充填材等のその他任意成分を用いることができる。
熱可塑性樹脂組成物100質量%中、溶剤や低分子量成分等の揮発成分は5質量%以下であることが好ましく、1質量%以下がより好ましい。
カーボンナノチューブ(B)およびカーボンブラック(C)以外の電磁波吸収材料の含有率は、電磁波吸収材料100質量%中、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
また、カーボンナノチューブよりも導電性能の劣るカーボンブラックにより電磁波吸収性能を達成しようとする場合には、カーボンナノチューブ以上の高添加が必須となる。これら電磁波吸収材料が樹脂組成物中に高濃度となることで、樹脂組成物の流動性が低下し、分配不良によって成形品における均一な電磁波吸収性能が得られなくなる場合がある。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではない。
例えば、熱可塑性樹脂(A)と、カーボンナノチューブ(B)、カーボンブラック(C)、更に必要に応じて添加剤等を加え、ヘンシェルミキサーやタンブラー、ディスパー等で混合しニーダー、ロールミル、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、シュギミキサー、バーティカルグラニュレーター、ハイスピードミキサー、ファーマトリックス、ボールミル、スチールミル、サンドミル、振動ミル、アトライター、バンバリーミキサーのような回分式混練機、二軸押出機、単軸押出機、ローター型二軸混練機等で混合や溶融混練し、ペレット状、粉体状、顆粒状あるいはビーズ状等の形状の樹脂組成物を得ることができる。
本発明では、溶融混錬に二軸押出機を用いるのが好ましい。
成形体は、本発明の熱可塑性樹脂組成物から形成され、電磁波吸収体に用いられる。
成形体は、熱可塑性樹脂組成物であるコンパウンド、またはマスターバッチと希釈樹脂を、通常50℃~350℃に設定した成型機にて溶融混合後に成形体の形状を形成し冷却することで得ることができる。成型機の温度は、熱可塑性樹脂(A)が軟化する温度であれば問題ないが、主成分となる熱可塑性樹脂の軟化点より30℃以上高い温度である。
成形体の形状は、板状、棒状、繊維、チューブ、パイプ、ボトル、フィルムなどを得ることができることが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、カーボンナノチューブ(B)の配向性を高度に制御することが可能であるため、配向性が生じやすい射出成形体や押出成形体であっても高い電磁波吸収性能および角度依存性の抑制に優れた効果を発揮できる。
また、成形体のカーボンブラック(C)の含有率は、電波吸収性能の観点から、熱可塑性樹脂組成物を基準(100質量%)として、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、7質量%以上であることがさらに好ましい。また、15質量%以下であることが好ましく、12質量%以下であることがより好ましい。
電磁波吸収体は、高速道路の自動料金収受システム(ETC)、または車載レーダーや空港等で防犯チェックとして衣服の下を透視する全身スキャナー、列車のワンマン運転時において、プラットホーム上の監視カメラの映像伝送等に用いられるミリ波レーダー装置、船舶マストのレーダー偽像防止等に用いられる。
なかでも、本発明における熱可塑性樹脂組成物により形成される成形体は、周波数60~90GHz帯のミリ波帯域の電磁波吸収性能にも優れるため、ミリ波レーダー装置にも好適に用いることができる。
走査型電子顕微鏡(日本電子(JEOL)社製、JSM-6700M))を用いて加速電圧5kVにてカーボンナノチューブを観察し、5万倍の画像(画素数1024×1280)を撮影した。次いで、撮影された画像にて任意のカーボンナノチューブ20個について、各々の短軸長を測定し、それら短軸長の数平均値をカーボンナノチューブの平均直径とした。
走査型電子顕微鏡(日本電子(JEOL)社製、JSM-6700M))を用いて加速電圧5kVにてカーボンブラックを観察し、5万倍の画像(画素数1024×1280)を撮影した。次いで、撮影された画像にて任意のカーボンブラック20個について、各々の粒径を測定し、それらの数平均値をカーボンブラックの平均一次粒子径とした。
熱可塑性樹脂(A)のMFRは、東洋精機社製メルトインデクサーを用いて、JIS.K7210に準じ、測定を行った。
測定は、ポリオレフィン樹脂については温度230℃、荷重2.16kgf、ポリアミド樹脂は温度240℃、荷重2.16kgf、ポリエステル樹脂は温度280℃、荷重1.2kgf、ポリカーボネート樹脂は温度280℃、荷重1.2kgfの条件で測定して求めた。
<熱可塑性樹脂(A)>
・(A1-1)プライムポリプロJ107G(プライムポリマー社製ポリプロピレン樹脂)
・(A1-2)プライムポリプロJ106G(プライムポリマー社製ポリプロピレン樹脂)
・(A1-3)サンアロマーPM802A(サンアロマー社製ポリプロピレン樹脂)
・(A2-4)アミランCM1017(東レ社製ナイロン6)
・(A3-5)ジュラネックス700FP(ポリプラスチックス社製ポリブチレンテレフタレート樹脂)
・(A4-6)ユーピロンH3000(三菱エンジニアリングプラスチックス社製ポリカーボネート樹脂)
・(A5-7)サンアロマーPMB60A(サンアロマー社製ポリプロピレン樹脂)
・(A5-8)サンアロマーPM472W(サンアロマー社製ポリプロピレン樹脂)
・(A5-9)結晶性ポリアミド樹脂(240℃×1.2kgfにおけるMFR0.1g/10分以下、300℃×10kgfにおけるMFR60g/10分)
表1に熱可塑性樹脂(A)の、それぞれの条件におけるMFRをまとめて記載した。
・(B-1)Flotube7000(CNano社製、平均直径6.0nm)
・(B-2)SMW210(SouthWest NanoTechnologies社
製、平均直径9.0nm)
・(B-3)CM‐130(Hanhwa Chemical hanos社製、平均直径15.0nm)
・(B’-1)NTP3121(NTP社製、平均直径30.0nm)
<カーボンブラック(C)等>
・(C-1)三菱カーボン#30B(三菱ケミカル社製、平均一次粒子径30nm)
・(C-2)ニテロン#10(日鉄カーボン社製ファーネスブラック、平均一次粒子径39nm)
・(C-3)Ensaco250G(イメリス社製ファーネスブラック、平均一次粒子径45nm)
・(C’-1)三菱カーボン#3030B(三菱ケミカル社製、平均一次粒子径55nm)
・(C’-2)三菱カーボン#900B(三菱ケミカル社製、平均一次粒子径16nm)
(実施例1)
熱可塑性樹脂(A-1)89質量%、カーボンナノチューブ(B-1)1質量%、カーボンブラック(C-1)10質量%となるように混合して溶融混錬し、二軸押出機(日本製鋼所社製)にて230℃で押出し、造粒し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
表1、2に示す材料と配合量(質量%)にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様の方法で熱可塑性樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂(A-4)89質量%、カーボンナノチューブ(B-1)1質量%、カーボンブラック(C-1)10質量%となるように混合して溶融混錬し、二軸押出機(日本製鋼所社製)にて280℃で押出し、造粒し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂(A-5)89質量%、カーボンナノチューブ(B-1)1質量%、カーボンブラック(C-1)10質量%となるように混合して溶融混錬し、二軸押出機(日本製鋼所社製)にて260℃で押出し、造粒し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂(A-6)89質量%、カーボンナノチューブ(B-1)1質量%、カーボンブラック(C-1)10質量%となるように混合して溶融混錬し、二軸押出機(日本製鋼所社製)にて280℃で押出し、造粒し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂(A-1)89質量%、カーボンナノチューブ(B’-1)1質量%、カーボンブラック(C-1)10質量%となるように混合して溶融混錬し、単軸押出機(日本製鋼所社製)にて230℃で押出し、造粒し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
表3に示す材料と配合量(質量%)にそれぞれ変更した以外は、比較例1と同様の方法
で熱可塑性樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂(A-3’)89質量%、カーボンナノチューブ(B-1)1質量%、カーボンブラック(C-1)10質量%となるように混合して溶融混錬し、単軸押出機(日本製鋼所社製)にて280℃で押出し、造粒し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
得られた熱可塑性樹脂組成物の物性値および評価結果を下記の方法で求めた。結果を表
2~4に示す。
実施例1~14、比較例1~2、比較例4~13により得られた熱可塑性樹脂組成物は、シリンダー設定温度220℃、金型温度40℃の射出成型機(東芝機械社製)にて射出成形し、縦(射出方向)90mm、横(射出方向と垂直の方向)110mm、厚さ3mmの成形体を作製した。
また、成形体の縦が射出方向である。
図1は、成形体の厚み方向に対して電磁波を入射させた際、電磁波の射出方向に成形体の平面を静置した際、電磁波の照射方向(x)、電界方向(y)、磁界方向(z)であり、1.は透過減衰量TL(MD)、2.は反射減衰量RL(MD)、3.は透過減衰量RL(TD)、4.は反射減衰量RL(TD)の測定概念図である。
図1の1、2に示すように、得られた成形体を1日静置後に、電磁波の電界方向(図中y方向)が、射出方向と平行方向(MD方向)となる状態での反射減衰量RL(MD)、及び透過減衰量TL(MD)を測定した。
また、図1の3、4に示すように、得られた成形体を1日静置後に、電磁波の電界方向(図中y方向)が、射出方向と電磁波の電界方向(図中y方向)が垂直方向(TD方向)となる状態での反射減衰量RL(TD)、及び透過減衰量TL(TD)を測定した。
ミリ波送信装置としては、E8257D+E8257DS12(出力:4dBm)、ミリ波受信装置としてN9030A+M1970V、ホーンアンテナとしてAAHR015(WR15、AET,INC)(すべてキーサイトテクノロジー社製)を用い、温度24.8℃、相対湿度48%の環境下で、得られた成形体について、測定周波数76.5GHzにおける反射減衰量、および透過減衰量を測定した。
得られた反射減衰量RL(MD)、RL(TD)、及び透過減衰量TL(MD)、TL(TD)をもとに、下記式(1)、(2)より、反射減衰量における入射角度依存性ΔRL、及び透過減衰量における入射角度依存性ΔTLを算出した。
式(1) ΔRL=|RL(MD)-RL(TD)|
式(2) ΔTL=|TL(MD)-TL(TD)|
得られた電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物を、シリンダー設定温度220℃、金型温度40℃のT型成形機(東洋精機製)にて押出成形し、幅10cm×長さ5m×厚み100μmのTダイフィルムを作製した。
得られたTダイフィルムを光学顕微鏡(キーエンス製)で観察し、100μm以上のブツ個数をカウントし、下記基準で分散性の評価を行った。
[評価基準]
〇(良好):ブツ個数が30個未満
△(実用可):ブツ個数が30個以上、50個未満
×(実用不可):ブツ個数が50個以上
(反射損失RL(MD))
電磁波吸収性能の指標として、ミリ波周波数帯の反射損失(dB)を以下の方法で測定した。
ミリ波送信装置として、E8257D+E8257DS12(出力:4dBm)、ミリ波受信装置としてN9030A+M1970V、ホーンアンテナとしてAAHR015(WR15、AET,INC)(すべてキーサイトテクノロジー社製)を用い、温度24.8℃、相対湿度48%の環境下で、実施例及び比較例で得られた成形体について、測定周波数76.5GHzにおける射出方向(MD方向)と電磁波の電界方向(図中y方向)が平行方向となる状態での反射損失を測定した。
電磁波吸収性能として、反射損失RL(MD)の評価は下記の基準で行った。
[評価基準]
〇(良好):反射損失が-7dB未満
△(実用可):反射損失が-7dB以上、-5dB未満
×(実用不可):反射損失が-5dB以上
電磁波吸収性能の指標として、ミリ波周波数帯の透過損失(dB)を以下の方法で測定した。
ミリ波送信装置として、E8257D+E8257DS12(出力:4dBm)、ミリ波受信装置としてN9030A+M1970V、ホーンアンテナとしてAAHR015(WR15、AET,INC)(すべてキーサイトテクノロジー社製)を用い、温度24.8℃、相対湿度48%の環境下で、実施例及び比較例で得られた成形体について、測定周波数76.5GHzにおける射出方向(MD方向)と電磁波の電界方向(図中y方向)が平行方向となる状態での透過損失を測定した。
電磁波吸収性能として、透過損失TL(MD)の評価は下記の基準で行った。
[評価基準]
〇(良好):透過損失が-15dB未満
△(実用可):透過損失が-15dB以上、-10dB未満
×(実用不可):透過損失が-10dB以上
角度依存性は、以下の方法で入射角依存性により評価を行った。
ミリ波送信装置として、E8257D+E8257DS12(出力:4dBm)、ミリ波受信装置としてN9030A+M1970V、ホーンアンテナとしてAAHR015(WR15、AET,INC)(すべてキーサイトテクノロジー社製)を用い、温度24.8℃、相対湿度48%の環境下で、実施例及び比較例で得られた成形体について、測定周波数76.5GHzにおける射出方向(MD方向)と電磁波の電界方向(図中y方向)が平行方向となる状態での反射損失、及び透過損失を測定した。
また、本測定では、電磁波の照射方向に対し、角度が20°となるよう成形体を設置し、測定を行った(図2は透過損失の測定を例とした概念図である)。
入射角度依存性として、反射損失RL(MD)の評価は下記の基準で行った。
[評価基準]
〇(良好):反射損失が-5dB未満
△(実用可):反射損失が-5dB以上、-3dB未満
×(実用不可):反射損失が-3dB以上
[評価基準]
〇(良好):透過損失が-15dB未満
△(実用可):透過損失が-15dB以上、-10dB未満
×(実用不可):透過損失が-10dB以上
すなわち、(i)~(iv)のすべての形態における効果が確認された。
なかでも、ミリ波と呼ばれる特定周波数60~90GHz帯の反射損失および透過損失に優れるため、ミリ波吸収体用成形体としても、好適に用いることができるといえる。
Claims (4)
- 熱可塑性樹脂(A)、平均直径が1~15nmであるカーボンナノチューブ(B)、及び平均一次粒子径が20~50nmであるカーボンブラック(C)を含み、
電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物を基準として、熱可塑性樹脂(A)の含有率は85~90質量%、カーボンナノチューブ(B)の含有率は0.1~5質量%、カーボンブラック(C)の含有率は5~12質量%であり、
下記(i)~(iv)のいずれかを満たし、
下記式(1)で表されるΔRLが3dB以下、かつ下記式(2)で表されるΔTLが5dB以下であることを特徴とする、
電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物。
(i):熱可塑性樹脂(A)は、温度230℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリオレフィン樹脂(A1)を含む。
(ii):熱可塑性樹脂(A)は、温度240℃、荷重2.16kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリアミド樹脂(A2)を含む。
(iii):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリエステル樹脂(A3)を含む。
(iv):熱可塑性樹脂(A)は、温度280℃、荷重1.2kgfにおけるMFRが5.0~50g/10分である、ポリカーボネート樹脂(A4)を含む。
式(1) ΔRL=|RL(MD)-RL(TD)|
式(2) ΔTL=|TL(MD)-TL(TD)|
(なお、RL(MD)、RL(TD)は、それぞれ射出成型機により電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から成形してなる、縦90mm、横110mm、厚さ3mmの成形体を1日静置後に、成形体の厚み方向に対して、周波数76.5GHzの電磁波を、電磁波の電界方向が、射出方向と平行方向(MD方向)、または射出方向と垂直方向(TD方向)に入射させた際の透過減衰量である。
また、TL(MD)、TL(TD)は、それぞれ射出成型機により電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から成形してなる、縦90mm、横110mm、厚さ3mmの成形体を1日静置後に、成形体の厚み方向に対して、周波数76.5GHzの電磁波を、電磁波の電界方向が、射出方向と平行方向(MD方向)、または射出方向と垂直方向(TD方向)に入射させた際の反射減衰量である。
また、成形体の縦が射出方向である。) - 前記電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物を基準として、カーボンナノチューブ(B)、およびカーボンブラック(C)の合計含有率は6~15質量%である、請求項1記載の電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物。
- 前記電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物を基準として、カーボンナノチューブ(B)の含有率は1~3質量%である、請求項1記載の電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1~3いずれか1項記載の電磁波吸収体用熱可塑性樹脂組成物から形成してなる成形体。
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