JP7379649B2 - ミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材および遮蔽部材 - Google Patents
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Description
本発明は、ミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材およびそれを用いた遮蔽部材に関する。
自動車やバイクなどの移動体の自動運転や衝突防止を目的としてミリ波レーダが利用されている。ミリ波レーダ装置は、自動車の外周周囲に取り付けられており、電波を送受信するアンテナが組み込まれた高周波モジュール、該電波を制御する制御回路、アンテナおよび制御回路を収納するハウジング、アンテナの電波の送受信を覆うレーダードームなどを備えている。
このように構成されたミリ波レーダ装置は、アンテナからミリ波を送受信することで、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、自動車やバイクなどの移動体の自動運転や衝突防止に寄与する。
ただし、ミリ波を受信するアンテナは、目的とする障害物以外の路面などに反射したものも受信するため、装置の検出精度が低下することがある。
このような問題を解決するため、特許文献１のミリ波レーダ装置では、アンテナと制御
回路との間に電波を遮蔽する遮蔽部材を設けている。遮蔽部材として、レーダードームよりも誘電損失の大きい誘電損失層または磁気損失層のいずれかの層に導電体層を積層させている電波吸収材を使用することが開示されている。さらに前記誘電損失層として、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、シュンガイトカーボン、カーボンブラック、膨張黒鉛、カーボンファイバーのうちの少なくとも一つから選択されたカーボン材料からなるものが開示されている。
回路との間に電波を遮蔽する遮蔽部材を設けている。遮蔽部材として、レーダードームよりも誘電損失の大きい誘電損失層または磁気損失層のいずれかの層に導電体層を積層させている電波吸収材を使用することが開示されている。さらに前記誘電損失層として、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、シュンガイトカーボン、カーボンブラック、膨張黒鉛、カーボンファイバーのうちの少なくとも一つから選択されたカーボン材料からなるものが開示されている。
また、特許文献２には、熱可塑性樹脂中の炭素繊維の繊維長の長短と濃度によって、電波遮蔽性を高める方法が開示されている。
従来のミリ波の電波遮蔽性能は、樹脂素材中の遮蔽素材の濃度や繊維長で一定にするだけであり、いったん自動車に電波を遮蔽する遮蔽部材を設置すると遮蔽能力を高くすることや低くすることはできなかった。しかしながら、晴天、曇天、雨天、降雪、霧、早朝、日中、夕方、夜間、トンネル内等の外部環境の変化により、ミリ波の強度を調整することが求められている。
すなわち、本発明の課題は、ミリ波レーダ装置において目的とする障害物以外から反射されたミリ波の受信を抑え、ミリ波受信装置に取り付ける遮蔽部材の遮蔽性能を制御可能とし、検出精度を向上させることである。
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を有する。
熱可塑性樹脂および炭素繊維を含む熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料からなり、該熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料が、炭素繊維を５～５０重量％含有し、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の６０重量％以上である、ミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材。
２枚以上の前記熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料を炭素繊維の配向方向が０～９０度で交差するように重ねた、ミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料からなる遮蔽部材。
本発明によれば、ミリ波の遮蔽を制御する遮蔽部材が提供可能となる。電波遮蔽率を制御することで、自動車走行時に必要なミリ波を正しく受信し、自動車の安全走行に寄与することができる。この技術は自動車だけでなく、バイク、自転車、航空機、ヘリコプター、ドローン、船舶、潜水艇へも適用できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は、熱可塑性樹脂および炭素繊維を含む、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料からなり、該熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料が、炭素繊維を５～５０重量％含有し、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の６０重量％以上であり、ミリ波を遮蔽する（図１参照）。
本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は、強度の観点から炭素繊維が全体の５～５０重量％含まれ、５～３０重量％がより好ましく、１０～３０重量％がさらに好ましい。
成形加工性の点から、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は、全炭素繊維中６０％重量％以上である。繊維長は、０．１～０．５ｍｍがより好ましく、０．２～０．５ｍｍが更に好ましい。
繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維は、２軸の押出機により、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを混錬することにより作ることができる。繊維長は、スクリュー軸の回転速度、スクリュー軸の長さ、太さ、溝の深さ、溝の間隔、混錬速度、樹脂温度を変更することで、調節することができる。
前記炭素繊維は、ＰＡＮ系でもピッチ系でもよく、繊維径は1～２０μｍであり、繊維の断面は真円でも楕円でもよい。引張強度は２～４ＧＰａ、引張弾性率は２００～６００ＧＰaが好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材はミリ波の遮蔽性能を有しており、ミリ波の遮蔽性能を有しているとは、実施例の測定方法で求められるミリ波における透過減衰量の測定で評価されるものである。
本発明におけるミリ波とは周波数が１～３００ＧＨｚの電磁波であり、ミリ波の遮蔽性能としては透過減衰量が－１０ｄＢ以上であることが好ましく、－２０ｄＢ以上であることがより好ましく、－３０ｄＢ以上であることが更に好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂は少なくとも粘度の異なる第１の熱可塑性樹脂と第２の熱可塑性樹脂とを含み、熱可塑性樹脂の融点、またはガラス転移点、または軟化点から２０～５０℃の高い温度において、第２の熱可塑性樹脂の粘度が前記第１の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍である。
該熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料は、図２に示すような海島構造を有する。海相は、熱可塑性樹脂を主成分とする。一方、島相は、炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる。
本発明において、熱可塑性樹脂は、少なくとも粘度の異なる第１の樹脂と第２の樹脂からなることが好ましい。熱可塑性樹脂の粘度の差が第１の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍、より好ましくは５～２０倍であることが望ましい。
特に、熱可塑性樹脂の融点から２０～５０℃の高い所定温度において、粘度差による炭素繊維と樹脂の混練性を高めるため、第２の熱可塑性樹脂の粘度が第１の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍、より好ましくは、５～２０倍であることが望ましい。
低粘度の第１の熱可塑性樹脂が炭素繊維との密着性を向上させ、高粘度の第２の熱可塑性樹脂が材料全体の強度を向上させることで、シートの成形性を向上させる。
本発明において、熱可塑性樹脂はポリアミド、ポリプロピレン、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイドである。
前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン）、ポリスチレンでもよく、またはポリアミド（例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、芳香族ナイロン）でもよく、またはポリイミド、ポリアミドイミド、またはポリカーボネート、またはポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート）でもよく、またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルフォキシド、またはポリテトラフルオロエチレン、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ポリオキシメチレンでもよい。また、上記熱可塑性樹脂の誘導体や、上記熱可塑性樹脂の共重合体、さらにそれらの混合物でもよい。
特に、熱可塑性樹脂としてはポリアミドが好ましく、ナイロン６、ナイロン６６、それらの誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物がより好ましく、ナイロン６、ナイロン６６がさらに好ましい。
また、ポリオレフィンも好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物がより好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンがさらに好ましい。
さらに、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体、その誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物も好ましい。
さらに、ポリフェニレンサルファイド、その誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物も好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は全炭素繊維中、６０重量％以上の炭素繊維が３０°以内の一方向に配向しているのが好ましい。すなわち、図３に示すように全炭素繊維の６０重量％以上の炭素繊維が３０°以内の一方向に配向していることが好ましい。１５°以内の一方向に配向していることがより好ましく、１０°以内の一方向に配向していることがさらに好ましい。
炭素繊維の６０重量％以上を３０°以内の一方向に配向させた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は、上記の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料からなるペレットを用いて、一軸の押出機で溶融しながら、ダイスより一定方向に押し出し、ロールに接触定着させることで製造できる。
本発明において、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を縦方向、横方向、水平方向に裁断した断面を、図４～６に示す。縦断面の図４には炭素繊維が長さ方向に見える。また、横断面の図５には炭素繊維の切断面が見える。さらに、水平断面の図６には水平に広がる炭素繊維が長さ方向に見える。
このことより、本発明において、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材の内部で、炭素繊維が一方向に配向していることが判る。
本発明において、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行の時、炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交の時と比べて透過減衰量が１０～５０ｄＢ小さい。
本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は、可視光における偏光板の機能と同様に、特定の直線偏波方向のミリ波に対して遮蔽性を有する。
図７に示すように炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行に一致している場合、ミリ波は透過する。一方、図８に示すように炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交している場合、ミリ波の進行は阻害され遮蔽性を示す。
ミリ波の遮蔽性は、本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材の厚み、炭素繊維の割合によって制御することができる。
本発明において、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は複数の貫通孔を有する多孔構造体でもよく、多孔構造体の厚さが０．０５～１０ｍｍで、貫通孔の孔径が０．１～１００ｍｍ、貫通孔の開口部面積の合計が多孔構造体に対して５～７５％である多孔構造体が使用可能である。
本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材をパンチング加工することで、図９に示す貫通孔を有する多孔構造体を得ることができる。
多孔構造体は複数の貫通孔を有しており、多孔構造体の厚さが０．０５～１０ｍｍで、貫通孔の孔径が０．１～１００ｍｍ、貫通孔の開口部面積の合計が多孔構造体に対して５～７５％である。
前記貫通孔の孔径は０．１～１００ｍｍであることが好ましい。１～１０ｍｍがよりこのましく、２～５ｍｍがさらにより好ましい。また、孔の形状は円形でも楕円でも多角形でも構わない。
また、本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材をエキスパンド加工することでも、貫通孔を有する多孔構造体を得ることができる。
エキスパンド加工で得られる多孔構造体は菱形または六角形の貫通孔を有しており、多孔構造体の厚さが０．０５～１０ｍｍで、１つの貫通孔の開口部面積が０．０２～３９０００ｍｍ２、貫通孔の開口部面積の合計が多孔構造体に対して５～９０％である。
前記多孔構造体の開孔率と孔の大きさは、ミリ波の遮蔽性に関わり、開孔率や孔が小さいと遮蔽性は良くなり、大きすぎると不要なミリ波を透過させる。
また、開口率や孔が大きすぎると多孔構造体の強度が低下して、破損が起こる。そのため、前記貫通孔の開口部面積の合計が多孔構造体に対して５～７５％であることが好ましい。１５～６０％であることがより好ましく、３０～５０％であることが更に好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を２枚以上重ね、かつ、炭素繊維の方向を０～９０度で交差することで、ミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材からなる遮蔽部材となる。
本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材は、２枚以上重ね、かつ、炭素繊維の配向方向を０～９０度で交差することで、ミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材からなる遮蔽部材として使用することが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料は、炭素繊維が一方向に配向しているため、特定の直線偏波のミリ波は遮蔽するが、規則性のない非偏波のミリ波であると炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波が一致する部分はミリ波が透過してしまう。
そこで、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料を２枚重ね、そのうち一枚を配向が９０度になるよう直交させることで、ミリ波の遮蔽性が向上する。さらに３枚４枚と重ねると遮蔽性は向上する。一方、透過させたいミリ波は、炭素繊維の配向と直線偏波の方向を一致させることで透過性は向上する。
また、多孔構造体を使用することで透過性は向上する。さらに多孔構造体を２枚以上重ねるとより効果的であり、孔の大きさや、孔のピッチ、開口率、角度を変えることで、遮蔽性は制御することができる。
すなわち、本発明におけるミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料を使用することで、ミリ波レーダ装置において目的とする障害物以外から反射されたミリ波の受信を遮蔽するとともに、積層した熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料を部分的に回転させる機構を導入することで、外部環境に応じてミリ波の遮蔽性を制御可能な遮蔽部材を提供することができ、自動車の安全走行に寄与することができる。
以下、実施例および比較例に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、各実施例および比較例における試験条件は、特に記載しない限り、基本的に実施例１に準じるものとする。
（使用した材料）
（Ａ）炭素繊維
繊維径が７μｍの炭素繊維。
（Ａ）炭素繊維
繊維径が７μｍの炭素繊維。
（Ｂ）第１の熱可塑性樹脂
Ｂ１：ナイロン６（融点：２２５℃、２７５℃における粘度：８０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ２：ＰＰ（ポリプロピレン）（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：７５ｐｏｉｓｅ）
Ｂ３：ＡＢＳ（アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体）（ガラス転移点（軟化点）：１９０℃、２４０℃における粘度：４９０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ４：ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）（融点：２８５℃、３３５℃における粘度：１５０ｐｏｉｓｅ） 。
Ｂ１：ナイロン６（融点：２２５℃、２７５℃における粘度：８０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ２：ＰＰ（ポリプロピレン）（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：７５ｐｏｉｓｅ）
Ｂ３：ＡＢＳ（アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体）（ガラス転移点（軟化点）：１９０℃、２４０℃における粘度：４９０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ４：ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）（融点：２８５℃、３３５℃における粘度：１５０ｐｏｉｓｅ） 。
（Ｃ）第２の熱可塑性樹脂
Ｃ１：ナイロン６（融点：２２５℃、２７５℃における粘度：１，１５０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ２：ＰＰ（ポリプロピレン）（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：１，７００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ３：ＡＢＳ（アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体）（ガラス転移点（軟化点）：１９０℃、２４０℃における粘度：２，６００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ４：ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）（融点：２８５℃、３３５℃における粘度：８，１００ｐｏｉｓｅ）
（Ｄ）熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料のペレット
Ｄ１：炭素繊維を２０重量％、第１の熱可塑性樹脂Ｂ１を５０重量％、第２の熱可塑性樹脂Ｃ１を３０重量％含有する。
Ｃ１：ナイロン６（融点：２２５℃、２７５℃における粘度：１，１５０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ２：ＰＰ（ポリプロピレン）（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：１，７００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ３：ＡＢＳ（アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体）（ガラス転移点（軟化点）：１９０℃、２４０℃における粘度：２，６００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ４：ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）（融点：２８５℃、３３５℃における粘度：８，１００ｐｏｉｓｅ）
（Ｄ）熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料のペレット
Ｄ１：炭素繊維を２０重量％、第１の熱可塑性樹脂Ｂ１を５０重量％、第２の熱可塑性樹脂Ｃ１を３０重量％含有する。
Ｄ２：炭素繊維を５重量％、第１の熱可塑性樹脂Ｂ１を１５重量％、第２の熱可塑性樹脂Ｃ１を８０重量％含有する。
Ｄ３：炭素繊維を５０重量％、第１の熱可塑性樹脂Ｂ１を２０重量％、第２の熱可塑性樹脂Ｃ１を３０重量％含有する。
Ｄ４：炭素繊維を２０重量％、第１の熱可塑性樹脂Ｂ２を５０重量％、第２の熱可塑性樹脂Ｃ２を３０重量％含有する。
Ｄ５：炭素繊維を２０重量％、第１の熱可塑性樹脂Ｂ３を５０重量％、第２の熱可塑性樹脂Ｃ３を３０重量％含有する。
Ｄ６：炭素繊維を２０重量％、第１の熱可塑性樹脂Ｂ４を５０重量％、第２の熱可塑性樹脂Ｃ４を３０重量％含有する。
（粘度の測定に使用した機器）
東洋精機製作所製キャピラリーレオメーター キャピログラフ１Ｄ
（繊維長が０．０１～０．５ｍｍの炭素繊維の割合の測定に使用した機器）
キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ－５０００
画像解析用ＰＣ 。
東洋精機製作所製キャピラリーレオメーター キャピログラフ１Ｄ
（繊維長が０．０１～０．５ｍｍの炭素繊維の割合の測定に使用した機器）
キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ－５０００
画像解析用ＰＣ 。
（繊維長が０．０１～０．５ｍｍの炭素繊維の割合の測定方法）
熱可塑性樹脂炭素繊維複合材に燃焼処理または溶液抽出処理を施し、含有する炭素繊維のみを分離したのち、炭素繊維のみをデジタルマイクロスコープにて撮影し、画像処理ソフトにより炭素繊維長ごとの本数を計測し、炭素繊維長分布を求めた。
熱可塑性樹脂炭素繊維複合材に燃焼処理または溶液抽出処理を施し、含有する炭素繊維のみを分離したのち、炭素繊維のみをデジタルマイクロスコープにて撮影し、画像処理ソフトにより炭素繊維長ごとの本数を計測し、炭素繊維長分布を求めた。
（３０°以内の一方向に配向している炭素繊維の割合の測定に使用した機器）
ヤマト科学製Ｘ線ＣＴ装置ＴＤＭ１０００-ＩＳ
配向解析用ＰＣ 。
ヤマト科学製Ｘ線ＣＴ装置ＴＤＭ１０００-ＩＳ
配向解析用ＰＣ 。
（３０°以内の一方向に配向している炭素繊維の割合の測定方法）
Ｘ線ＣＴ装置にて熱可塑性樹脂炭素繊維複合材のＣＴデータを測定し、配向解析ソフトにより、炭素繊維の配向方向を解析した。
Ｘ線ＣＴ装置にて熱可塑性樹脂炭素繊維複合材のＣＴデータを測定し、配向解析ソフトにより、炭素繊維の配向方向を解析した。
（ミリ波の透過減衰量の測定に使用した機器）
ＫＥＹＳＩＧＨＴ製 ネットワークアナライザ Ｎ５２２７Ａ
Ｖｉｒｇｉｎｉａ Ｄｉｏｄｅｓ製 ミリ波モジュール ＷＲ１０－ＶＮＡＸ 。
ＫＥＹＳＩＧＨＴ製 ネットワークアナライザ Ｎ５２２７Ａ
Ｖｉｒｇｉｎｉａ Ｄｉｏｄｅｓ製 ミリ波モジュール ＷＲ１０－ＶＮＡＸ 。
（透過減衰量の測定方法）
対面するように設置した送信側および受信側のミリ波モジュールの間に熱可塑性樹脂炭素繊維複合材からなる試料を設置する。送信側ミリ波モジュールから照射された特定周波数および特定偏波のミリ波は試料を透過して受信側ミリ波モジュールにて検出される。受信側ミリ波モジュールに接続されたネットワークアナライザにより、透過減衰量を計測した。
対面するように設置した送信側および受信側のミリ波モジュールの間に熱可塑性樹脂炭素繊維複合材からなる試料を設置する。送信側ミリ波モジュールから照射された特定周波数および特定偏波のミリ波は試料を透過して受信側ミリ波モジュールにて検出される。受信側ミリ波モジュールに接続されたネットワークアナライザにより、透過減衰量を計測した。
（実施例１）
ナイロン６からなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ１、第２の熱可塑性樹脂Ｃ１および炭素繊維を押出機に投入し、加熱・混錬することで熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料のペレットＤ１を得た。
ナイロン６からなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ１、第２の熱可塑性樹脂Ｃ１および炭素繊維を押出機に投入し、加熱・混錬することで熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料のペレットＤ１を得た。
このペレットＤ１を押出機に投入し、溶融しながらダイスより一定方向に押し出し、ロールに接触定着させることで、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７３重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８４重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行に一致するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－１４．１ｄＢであった。
（実施例２）
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７４重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８５重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－３４．３ｄＢであった。
（実施例３）
実施例１と同様の方法にて得たペレットＤ２を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１と同様の方法にて得たペレットＤ２を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は８０重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８１重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行に一致するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－１０．８ｄＢであった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行に一致するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－１０．８ｄＢであった。
（実施例４）
実施例１と同様の方法にて得たペレットＤ２を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成する。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は８２重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が７８重量％であった。
実施例１と同様の方法にて得たペレットＤ２を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成する。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は８２重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が７８重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－２３．７ｄＢであった。
（実施例５）
実施例１と同様の方法にて得たペレットＤ３を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１と同様の方法にて得たペレットＤ３を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７６重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が７７重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行に一致するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－５０ｄＢ以上となり、測定限界越えであった。
（実施例６）
実施例１と同様の方法にて、ポリプロピレンからなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ２、第２の熱可塑性樹脂Ｃ２および炭素繊維から得たペレットＤ４を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１と同様の方法にて、ポリプロピレンからなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ２、第２の熱可塑性樹脂Ｃ２および炭素繊維から得たペレットＤ４を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は８１重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が７９重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－３１．０ｄＢであった。
（実施例７）
実施例１と同様の方法にて、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体からなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ３、第２の熱可塑性樹脂Ｃ３および炭素繊維から得たペレットＤ５を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１と同様の方法にて、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体からなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ３、第２の熱可塑性樹脂Ｃ３および炭素繊維から得たペレットＤ５を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７８重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が７８重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－３２．６ｄＢであった。
（実施例８）
実施例１と同様の方法にて、ポリフェニレンサルファイドからなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ４、第２の熱可塑性樹脂Ｃ４および炭素繊維から得たペレットＤ６を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１と同様の方法にて、ポリフェニレンサルファイドからなる第１の熱可塑性樹脂Ｂ４、第２の熱可塑性樹脂Ｃ４および炭素繊維から得たペレットＤ６を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７６重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８３重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－３７．５ｄＢであった。
（実施例９）
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．５ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．５ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材にパンチングマシーンを用いて孔開け加工を施し、多孔構造体を１枚作成した。
得られた多孔構造体において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７８重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８３重量％であった。
また、多孔構造体の貫通孔の開口部の形状は直径３．０ｍｍの真円形状であり、開口部の中心から隣接する開口部の中心までの間隔は４ｍｍ、孔と孔の間の幅は１ｍｍであった。貫通孔の配置は６０°千鳥配置であり、開孔率は５１．０％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－１４．８ｄＢであった。
（実施例１０）
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を２枚作成した。
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を２枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７５重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８４重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材２枚を炭素繊維の配向が平行に一致するように重ね、炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行に一致するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－２７．０ｄＢであった。
（実施例１１）
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を２枚作成した。
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み０．３ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を２枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７５重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８４重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材２枚を炭素繊維の配向が９０°直交するように重ね、一方の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材の炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行に一致するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－４６．６ｄＢであった。
（実施例１２）
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
実施例１に記載の方法にて得たペレットＤ１を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を１枚作成した。
得られた熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は７７重量％であり、３０°以内の一方向に配向している炭素繊維が８６重量％であった。
この熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を用いて炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交するように、７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－５０ｄＢ以上となり、測定限界越えであった。
（比較例１）
ナイロン６からなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ１を押出機に投入し、溶融しながら、ダイスより一定方向に押し出し、ロールに接触定着させることで、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
ナイロン６からなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ１を押出機に投入し、溶融しながら、ダイスより一定方向に押し出し、ロールに接触定着させることで、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
この素材を用いて７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－２．６ｄＢであった。
（比較例２）
比較例１に記載の方法にて、ポリプロピレンからなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ２を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
この素材を用いて７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－１．９ｄＢであった。
比較例１に記載の方法にて、ポリプロピレンからなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ２を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
この素材を用いて７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－１．９ｄＢであった。
（比較例３）
比較例１に記載の方法にて、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体からなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ３を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
比較例１に記載の方法にて、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体からなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ３を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
この素材を用いて７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－２．０ｄＢであった。
（比較例４）
比較例１に記載の方法にて、ポリフェニレンサルファイドからなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ４を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
比較例１に記載の方法にて、ポリフェニレンサルファイドからなる第２の熱可塑性樹脂Ｃ４を用いて、厚み１．０ｍｍ、幅６４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのシート状の素材を１枚作成した。
この素材を用いて７０～９０ＧＨｚのミリ波の透過減衰量を測定したところ、平均－２．５ｄＢであった。
上記実施例、比較例において使用した材料、複合材の特性、物性を表１に示す。
１ 熱可塑性樹脂炭素繊維複合材
２ 海島構造
３ 炭素繊維
４ 第１の熱可塑性樹脂
５ 第２の熱可塑性樹脂
６ 熱可塑性樹脂
７ 縦方向
８ 横方向
９ 水平方向
１０ 縦方向断面
１１ 横方向断面
１２ 水平方向断面
１３ 炭素繊維の配向
１４ 直線偏波のミリ波
１５ 多孔構造体
１６ 貫通孔
２ 海島構造
３ 炭素繊維
４ 第１の熱可塑性樹脂
５ 第２の熱可塑性樹脂
６ 熱可塑性樹脂
７ 縦方向
８ 横方向
９ 水平方向
１０ 縦方向断面
１１ 横方向断面
１２ 水平方向断面
１３ 炭素繊維の配向
１４ 直線偏波のミリ波
１５ 多孔構造体
１６ 貫通孔
Claims (2)
- 熱可塑性樹脂および炭素繊維を含む熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料からなり、該熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料が炭素繊維を５～５０重量％含有し、繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が全炭素繊維中６０重量％以上であり、前記熱可塑性樹脂炭素繊維複合材が、複数の貫通孔を有する多孔構造体であり、多孔構造体の厚さが０．０５～１０ｍｍで、貫通孔の孔径が０．１～１００ｍｍ、貫通孔の開口部面積の合計が多孔構造体に対して５～７５％であり、前記熱可塑性樹脂が、少なくとも粘度の異なる第１の熱可塑性樹脂と第２の熱可塑性樹脂とを含み、熱可塑性樹脂の融点、またはガラス転移点、または軟化点から２０～５０℃の高い所定温度において、第２の熱可塑性樹脂の粘度が第１の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍であり、前記熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、全炭素繊維中６０重量％以上の炭素繊維が３０°以内の一方向に配向しており、前記熱可塑性樹脂炭素繊維複合材において、炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が平行の時、炭素繊維の配向とミリ波の直線偏波方向が９０°直交の時と比べて透過減衰量が１０～５０ｄＢ小さい、ミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材。
- 前記第１の熱可塑性樹脂および第２の熱可塑性樹脂がポリアミド、ポリプロピレン、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイドである請求項１に記載のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材。
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