WO2017104771A1 - 複合シート、電子機器 - Google Patents

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WO2017104771A1
WO2017104771A1 PCT/JP2016/087449 JP2016087449W WO2017104771A1 WO 2017104771 A1 WO2017104771 A1 WO 2017104771A1 JP 2016087449 W JP2016087449 W JP 2016087449W WO 2017104771 A1 WO2017104771 A1 WO 2017104771A1
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resin
composite sheet
sheet according
polyvinyl acetal
aggregate
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PCT/JP2016/087449
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French (fr)
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武 藤原
真 古賀
和宏 滝沢
太宇人 中西
健太郎 石川
孝行 宮林
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Jnc株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a composite sheet that suppresses electromagnetic waves, and particularly to a thin and light composite sheet.
  • electrical / electronic devices generate electromagnetic noise.
  • a signal (electromagnetic wave) used for operating a certain electronic device is a signal unnecessary for other devices, and such unnecessary electromagnetic wave becomes noise (electromagnetic wave noise).
  • a fiber / resin composite composition pellet for electromagnetic shielding formed by impregnating a long fiber bundle of conductive fibers with polycarbonate resin, and a fiber / resin composite pellet for this electromagnetic shielding And a resin molded body for electromagnetic wave shielding formed by molding the electromagnetic wave shielding resin composition (see, for example, Patent Document 1 (paragraph 0001)).
  • an object of the present invention is to provide an electromagnetic wave suppression sheet that can be reduced in thickness and weight.
  • the present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it was found that when a specific resin is impregnated into a carbon fiber aggregate and dried, a very thin and light sheet can be produced, and further, the sheet exhibits excellent electromagnetic noise suppression properties, and the present invention. was completed.
  • the composite sheet according to the first aspect of the present invention comprises: an aggregate of carbon fibers; and a resin impregnated and solidified in the aggregate of carbon fibers, wherein the resin is a polyvinyl acetal resin, an epoxy resin, or an acrylic resin. , Polyimide resin, polyamide resin, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene rubber, butyl rubber, and chloroprene rubber.
  • the aggregate of carbon fibers may be any aggregate of carbon fibers, and may be, for example, tow, web, twisted yarn, woven fabric, or non-woven fabric.
  • the composite sheet should just be formed in the sheet form, for example, can be used as an electromagnetic wave suppression sheet or a reinforcement sheet. When the composite sheet is configured in this manner, a composite sheet that is very thin and light and has electromagnetic wave noise suppression properties can be obtained.
  • the resin is a polyvinyl acetal resin.
  • a composite sheet having a thermoplastic electromagnetic wave noise suppression property can be obtained. Because of thermoplasticity, post-processing such as bonding and molding is possible.
  • the polyvinyl acetal resin includes the following structural units A, B and C. (In the structural unit A, R is independently hydrogen or alkyl.)
  • the polyvinyl acetal resin is a resin containing the structural units A to C, and thus has excellent toughness, heat resistance, and impact resistance, and particularly excellent adhesion and adhesion to carbon fibers. .
  • the polyvinyl acetal resin further includes the following structural unit D.
  • R 1 is independently hydrogen or alkyl having 1 to 5 carbon atoms.
  • the polyvinyl acetal resin is a resin further including the structural unit D, and therefore, the addition of a crosslinking agent increases the number of cross-linked sites between molecular chains, thereby improving the mechanical strength and heat resistance. preferable.
  • a composite sheet according to a fifth aspect of the present invention is the composite sheet according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the aggregate of carbon fibers is formed of carbon nanotubes or carbon fibers. .
  • the carbon nanotube or the carbon fiber has excellent lightness, high specific strength, high specific modulus, conductivity, heat resistance, low thermal expansion coefficient, chemical stability, self-lubricating property, etc.
  • a composite sheet having characteristics can be formed.
  • a composite sheet according to a sixth aspect of the present invention is the composite sheet according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the aggregate of carbon fibers is a carbon having a length of 0.1 mm to 20 mm.
  • a three-dimensional fiber assembly formed by entanglement of fibers which is a web having any one of a cloth shape, a leather shape, a cotton shape, and a paper shape.
  • Such a composite sheet is preferable because it easily impregnates the polyvinyl acetal resin with the orientation direction of the carbon fibers fixed.
  • a composite sheet according to a seventh aspect of the present invention is the composite sheet according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the aggregate of carbon fibers is a thread-like fiber bundle of tow or staple yarn.
  • the thread-like fiber bundles are arranged in a certain direction.
  • “Tow” refers to a long fiber bundle composed of an extremely large number of filaments and having no twist.
  • the “filament” is a long fiber bundle composed of a large number of single fibers, and may be any of twisted, untwisted, and untwisted.
  • “Staple yarn” refers to a spun yarn obtained by spinning staples (short fibers), and may be any of twisted, untwisted, and untwisted.
  • “Arranged in a certain direction” includes not only the case where a plurality of fiber bundles are arranged in parallel, but also the case where they are arranged in a certain direction as long as the effects of the present invention are obtained.
  • the other fiber bundles may have an angle of less than ⁇ 45 ° with respect to the fiber bundles arranged in one direction. Preferably it is ⁇ 30 ° or less, more preferably ⁇ 15 ° or less.
  • a composite sheet according to an eighth aspect of the present invention is the composite sheet according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the aggregate of carbon fibers is a thread-like fiber bundle of tow or staple yarn.
  • the thread-like fiber bundles are arranged in two different directions.
  • the “arrangement in two different directions” includes not only a case where a plurality of fiber bundles are arranged perpendicularly to each other but also a case where they are arranged in two different directions as long as the effect of the present invention is obtained.
  • the other fiber bundles may have an angle of 45 ° or more and 90 ° or less with respect to the fiber bundle arranged in one direction.
  • the composite sheet is 60 ° or more, more preferably 75 ° or more.
  • the anisotropy of the electromagnetic wave suppressing function can be reduced, and a composite sheet having a more excellent electromagnetic wave suppressing ability can be obtained.
  • a composite sheet according to a ninth aspect of the present invention is the composite sheet according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, wherein the carbon fiber is added in an amount of 0.1 to 200 with respect to 100% by volume of the resin. Including volume%.
  • the composite sheet is configured in this manner, the amount of carbon fibers in the resin can be optimized.
  • a composite sheet according to a tenth aspect of the present invention includes the compound having an oxazoline group in the composite sheet according to any one of the first to ninth aspects of the present invention.
  • a composite sheet according to an eleventh aspect of the present invention is the composite sheet according to any one of the first to tenth aspects of the present invention, further comprising an insulating resin that covers the composite sheet.
  • the composite sheet is configured in this way, insulation can be imparted to the composite sheet.
  • a composite sheet according to a twelfth aspect of the present invention is the composite sheet according to the eleventh aspect of the present invention, further comprising a metal sheet or a graphite sheet bonded to the insulating resin.
  • the composite sheet is configured in this way, mechanical strength can be imparted to the composite sheet, and workability can be further improved.
  • An electronic device includes the composite sheet according to any one of the first to twelfth aspects of the present invention; and an electronic component protected by the composite sheet.
  • the composite sheet is configured in this manner, electromagnetic noise generated from the electronic component can be suppressed.
  • the composite sheet of the present invention comprises a carbon fiber aggregate and a specific resin impregnated and solidified into the carbon fiber aggregate, so that the composite sheet is reduced in thickness and weight, and has thermoplasticity and electromagnetic wave suppression.
  • a composite sheet having properties can be obtained.
  • the composite sheet according to the first embodiment of the present invention is formed by impregnating a carbon fiber aggregate with a composition containing a resin (resin-containing composition), solidifying the resin, and forming the sheet.
  • the resin to be impregnated and solidified may be a synthetic resin or a natural resin.
  • polyvinyl acetal resin, epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene rubber, butyl rubber, And at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of chloroprene rubber can be mentioned.
  • a polyvinyl acetal resin is used will be described.
  • the present invention can be implemented by appropriately replacing the resin.
  • the aggregate of carbon fibers may be any aggregate of carbon fibers. Further, it may be a PAN-based carbon fiber or a pitch-based carbon fiber.
  • the carbon fiber yarn is a long fiber (filament)
  • it may be a monofilament or tow, a spun woven fabric, a knitted fabric, a braid, a paper mat formed in a web shape, or the like.
  • the carbon fiber yarn is short fiber (staple) it may be spun spun yarn, spun woven fabric, knitted fabric, braided fabric, felt mat formed in web shape, paper made, etc. May be.
  • the length of the carbon fiber is preferably 0.1 to 20 mm, more preferably 1 to 20 mm, and particularly preferably 5 to 15 mm.
  • the ability to suppress electromagnetic waves is high, and when it is 20 mm or less, the moldability is excellent.
  • Specific examples of carbon fibers include carbon nanotubes and carbon fibers.
  • the thickness is preferably 0.01 to 50 ⁇ m, more preferably 0.01 to 30 ⁇ m, and particularly preferably 0.05 to 20 ⁇ m. .
  • the thickness of the aggregate is 0.01 ⁇ m or more, the electromagnetic wave absorbing ability is high.
  • the thickness of the aggregate is 50 ⁇ m or less, the space saving property is particularly excellent.
  • the thickness is preferably 5 to 5000 ⁇ m, more preferably 10 to 500 ⁇ m, and particularly preferably 30 to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the aggregate is 5 ⁇ m or more, the ability to suppress electromagnetic waves is high.
  • the thickness of the aggregate is 5000 ⁇ m or less, the space saving property is excellent.
  • the polyvinyl acetal resin-containing composition includes a polyvinyl acetal resin, and may include an additive, a solvent, and the like as necessary.
  • a composition prepared by dissolving a polyvinyl acetal resin in a solvent can be given. The same applies when other resins are used.
  • a polyvinyl acetal resin contains the following structural units A, B, and C.
  • the structural unit A is a structural unit having an acetal moiety, and is formed, for example, by a reaction between a vinyl alcohol unit and an aldehyde (R—CHO).
  • R is independently hydrogen or alkyl.
  • the R is a bulky group (for example, a hydrocarbon group having a large number of carbon atoms)
  • the polyvinyl acetal resin has high solubility in a solvent, but may have poor chemical resistance. Therefore, R is preferably hydrogen or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, more preferably hydrogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms from the viewpoint of the toughness of the resulting layer, and hydrogen or propyl. More preferably, hydrogen is particularly preferable from the viewpoint of heat resistance.
  • the polyvinyl acetal resin may further include the following structural unit D.
  • R 1 is independently hydrogen or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, preferably hydrogen or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, more preferably hydrogen.
  • the structural units A to D may be regularly arranged (block copolymer, alternating copolymer, etc.) or randomly arranged (random copolymer). More preferably, they are arranged at random.
  • Each constituent unit in the polyvinyl acetal resin has a constituent unit A content of 49.9 to 80 mol% and a constituent unit B content of 0.1 to 49.9 mol% with respect to all constituent units of the resin.
  • the content of the structural unit C is 0.1 to 49.9 mol%
  • the content of the structural unit D is 0 to 49.9 mol%.
  • the content of the structural unit A is 49.9 to 80 mol%
  • the content of the structural unit B is 1 to 30 mol% with respect to all the structural units of the polyvinyl acetal resin.
  • the content is 1 to 30 mol%
  • the content of the structural unit D is 0 to 30 mol%.
  • the structural unit A preferably has a content of 49.9 mol% or more from the viewpoint of obtaining a polyvinyl acetal resin excellent in chemical resistance, flexibility, abrasion resistance and mechanical strength.
  • the structural unit B preferably has a content of 0.1 mol% or more from the viewpoint of improving the solubility of the polyvinyl acetal resin in the solvent.
  • the content is preferably 49.9 mol% or less from the viewpoint of the chemical resistance, flexibility, wear resistance, and mechanical strength of the polyvinyl acetal resin not easily lowered.
  • the structural unit C preferably has a content of 49.9 mol% or less from the viewpoint of the solubility of the polyvinyl acetal resin in the solvent and the adhesion of the resulting composite sheet to the metal layer and the graphite layer. Further, in the production of the polyvinyl acetal resin, when the polyvinyl alcohol chain is acetalized, the structural unit B and the structural unit C are in an equilibrium relationship, and therefore the content of the structural unit C may be 0.1 mol% or more. preferable.
  • the structural unit D preferably has a content of 0 to 30 mol% from the viewpoint of adhesion to a metal material such as a metal sheet or a carbon material such as a graphite sheet.
  • the content of each of the structural units A to C in the polyvinyl acetal resin can be measured according to JIS K 6728 in the case of polyvinyl butyral and in accordance with JIS K 6729 in the case of polyvinyl formal.
  • the content rate of the structural unit D in a polyvinyl acetal resin can be measured by the method described below.
  • the polyvinyl acetal resin is heated at 80 ° C. for 2 hours. By this operation, sodium is added to the carboxyl group, and a polymer having —COONa is obtained. Excess sodium hydroxide is extracted from the polymer and then dehydrated and dried. Thereafter, carbonization is performed and atomic absorption analysis is performed, and the amount of sodium added is determined and quantified.
  • the structural unit B (vinyl acetate chain)
  • the structural unit D measured according to JIS K 6728 or JIS K6729 is used.
  • the content rate of the structural unit D determined is subtracted from the content rate, and the content rate of the structural unit B is corrected.
  • the weight average molecular weight of the polyvinyl acetal resin is preferably 5,000 to 300,000, and more preferably 10,000 to 150,000.
  • the composite sheet of the present invention for example, an electromagnetic wave suppressing sheet
  • the electromagnetic wave suppressing sheet having excellent molding processability and bending strength using the composite sheet. Is preferable.
  • the weight average molecular weight of the polyvinyl acetal resin may be appropriately selected according to the desired purpose, but is 10,000 to 40,000 from the viewpoint that the temperature at the time of producing the electromagnetic wave suppression sheet can be kept low. More preferably, it is more preferably 50,000 to 150,000 from the viewpoint that a composite sheet having a high heat-resistant temperature can be obtained.
  • the weight average molecular weight of the polyvinyl acetal resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC). Specific measurement conditions are as follows. Detector: 830-RI (manufactured by JASCO Corporation) Oven: NFL-700M manufactured by Nishio Separation column: Shodex KF-805L x 2 Pump: PU-980 (manufactured by JASCO Corporation) Temperature: 30 ° C Carrier: Tetrahydrofuran Standard sample: Polystyrene
  • the Ostwald viscosity of the polyvinyl acetal resin is 1 to 1000 mPa ⁇ s, preferably 1 to 500 mPa ⁇ s, and more preferably 1 to 100 mPa ⁇ s.
  • Use of a polyvinyl acetal resin having an Ostwald viscosity in the above range is preferable because a composite sheet of carbon fibers and a polyvinyl acetal resin can be easily produced and a composite sheet having excellent toughness can be obtained.
  • the Ostwald viscosity can be measured using an Ostwald-Cannon Fenske Viscometer at 20 ° C. using a solution obtained by dissolving 5 g of polyvinyl acetal resin in 100 ml of dichloroethane.
  • polyvinyl acetal resin examples include polyvinyl butyral, polyvinyl formal, polyvinyl acetoacetal, and derivatives thereof.
  • Polyvinyl formal is preferable from the viewpoints of adhesion to a graphite layer and the like and heat resistance of the composite sheet.
  • the said polyvinyl acetal resin may be used independently, and may use together 2 or more types of resin from which the order of the coupling
  • the polyvinyl acetal resin may be obtained by synthesis or may be a commercially available product.
  • the method for synthesizing the resin containing the structural units A, B and C is not particularly limited, and examples thereof include the method described in JP-A-2009-298833.
  • the method for synthesizing the resin containing the structural units A, B, C and D is not particularly limited, and examples thereof include a method described in JP 2010-202862 A.
  • vinylec C, vinylec K (manufactured by JNC Co., Ltd.) and the like are mentioned as polyvinyl formal, and as polyvinyl butyral, ESREC B, ESREC K (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and the like. Can be mentioned.
  • Additives Additives are not particularly limited as long as they do not impair the effects of the present invention, but are thermosetting resins such as antioxidants, silane coupling agents, epoxy resins, curing agents, copper damage inhibitors, metal inertness Examples include agents, rust inhibitors, tackifiers, anti-aging agents, antifoaming agents, antistatic agents, weathering agents, and the like.
  • the composite sheet when used for flexible applications, it is preferable to add an epoxy resin or an oxetane resin when the toughness is insufficient, and to improve the adhesion with the base material when pasted to a resin base material.
  • the addition of a silane coupling agent is preferred, and the addition of a resin having an oxazoline group as a reactive site is preferred to improve the heat resistance (softening temperature) of the resin layer.
  • Examples of the epoxy resin include Mitsubishi Chemical Co., Ltd., jER828, jER827, jER806, jER807, jER4004P, jER152, jER154; manufactured by Daicel Corporation, Celoxide 2021P, Celoxide 3000; Nippon Kayaku Co., Ltd., EPPN-201, EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1020, EOCN-1025, EOCN-1027DPPN-503, DPPN-502H, DPPN-501H, NC6000 and EPPN- 202; manufactured by ADEKA Co., Ltd., DD-503; manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., Rica Resin W-100; As the oxetane resin, OXT-101, OXT-121, OXT-212, OXT-221, etc.
  • the addition amount of the epoxy resin or oxetane resin is preferably 1 to 49 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the resin components contained in the composite sheet from the viewpoint of increasing the glass transition temperature of the adhesive layer.
  • Epoxy resins are not subject to curing inhibition by oxygen due to cationic polymerization. Further, the polymerization is preferably ring-opening polymerization, so that there is little shrinkage at the time of curing and excellent adhesion to the substrate.
  • Oxetane resin produces a polymer having a molecular weight of about several tens of thousands because the growth of a polymer of oxetane resin is faster than the polymerization reaction of epoxy resin. As a result, it is preferable because mechanical properties such as toughness of the cured film are improved. Further, many epoxy resins have strong toxicity such as mutagenicity, but oxetane resins are preferable because they are less toxic than epoxy resins.
  • a curing agent or a polymerization initiator As the curing agent, an amine curing agent, a phenol curing agent, a phenol novolac curing agent, an imidazole curing agent, or the like is preferable.
  • the polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator, but a thermal polymerization initiator is preferred because carbon fibers block visible light.
  • Examples of the resin containing an oxazoline group include Epocros K series, Epocros WS series, and Epocros RPS manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., and specifically, Epocros WS-500 and Epocros RPS-1005.
  • Examples of commercially available low-molecular compounds having an oxazoline group include 2,2 '-(1,3-phenylene) bis (2-oxazoline) manufactured by Mikuni Pharmaceutical Co., Ltd.
  • the addition amount of the resin containing an oxazoline group is preferably based on 100 parts by weight of the total amount of the resin contained in the composite sheet from the viewpoint of improving the heat resistance without inhibiting the adhesion between the polyvinyl acetal resin and the carbon fiber. Is 5 to 60 parts by weight.
  • the polyvinyl acetal resin that constitutes the composite sheet has been used for enameled wires for a long time, and is a resin that does not easily deteriorate or deteriorate when it comes into contact with metal.
  • a copper damage inhibitor or a metal deactivator may be added.
  • the amount of the copper damage inhibitor added is preferably 0.1 with respect to 100 parts by weight of the total amount of the resin components contained in the composite sheet from the viewpoint of preventing the deterioration of the resin in the part in contact with the metal of the adhesive layer. ⁇ 3 parts by weight.
  • silane coupling agent a silane coupling agent (trade names S320, S330, S510, S520, S530) manufactured by JNC Corporation is preferable.
  • the addition amount of the silane coupling agent is a resin contained in the resin layer from the viewpoint that the adhesion between the resin and the glass can be improved when the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention is formed on a glass plate or the like.
  • the total amount is preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight.
  • the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the polyvinyl acetal resin, but is preferably one that has high wettability with carbon fibers and does not have a too high drying speed, and is methanol, ethanol, n-propanol, iso- Alcohol solvents such as propanol, n-butanol, sec-butanol, n-octanol, diacetone alcohol, benzyl alcohol; cellosolv solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve; acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, isophorone Ketone solvents such as N; N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, amide solvents such as 1-methyl-2-pyrrolidone; ester solvents such as methyl acetate and ethyl acetate; dioxane Ether solvents
  • the solvent is used in such an amount that the resin concentration in the polyvinyl acetal resin-containing composition is preferably 3 to 70% by mass, more preferably 5 to 50% by mass. From the point of view, it is preferable.
  • the compounding ratio of the carbon fiber and the polyacetal resin in the composite sheet of the present invention preferably includes 0.1 to 200% by volume of carbon fiber with respect to 100% by volume of the polyacetal resin. More preferably, it is 1 to 100% by volume, and particularly preferably 5 to 50% by volume.
  • the carbon fiber is 0.1% by volume or more, the electromagnetic wave suppression performance is increased, and when the carbon fiber is 200% by volume or less, the strength of the sheet is increased.
  • the blending ratio is the same when other resins are used.
  • ⁇ Other resin-containing compositions examples include the following resins. These resins may be used alone or in combination of two or more. These resins may also be obtained by synthesis or may be commercially available products.
  • the epoxy resin is not particularly limited, but is preferably a compound having two or more epoxy groups in the molecule, such as bisphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidylamine.
  • Type epoxy resin isocyanate modified epoxy resin, urethane modified epoxy resin, alicyclic epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, fluorene type epoxy resin and the like.
  • bisphenol type epoxy resin examples include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, and bisphenol S type epoxy resin.
  • Examples of the bisphenol S type epoxy resin include DIC Corporation, Epicron EXA-1514, Epicron EXA-1515, and the like.
  • phenol novolac type epoxy resin Mitsubishi Chemical Corporation, jER152, jER154; DIC Corporation, Epicron N-740, Epicron N-770, Epicron N-775; Nippon Steel Chemical Co., Ltd., Epototo YDPN-638; and the like.
  • cresol novolak type epoxy resin examples include DIC Corporation, Epicron N-660, Epicron N-665, Epicron N-670, Epicron N-673, Epicron N-695; Nippon Kayaku Co., Ltd., EOCN-1020 , EOCN-102S, EOCN-104S; and the like.
  • Examples of the glycidylamine type epoxy resin include Sumitomo Chemical Co., Ltd., ELM-120, ELM-434, ELM-434HV; DIC Corporation, Epicron 430-L, Epicron 430; Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Epototo YH-434, Epototo YH-434L; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, jER604; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., GAN, GOT;
  • Examples of the isocyanate-modified epoxy resin and urethane-modified epoxy resin include Asahi Kasei E-material Co., Ltd., AER4152; ADEKA Co., Ltd., ACR1348; Examples of the alicyclic epoxy resin include Daicel Corporation, Celoxide 2021, Celoxide 2080, and the like.
  • biphenyl type epoxy resin examples include Mitsubishi Chemical Co., Ltd., jERXY4000, jERYL6121H, jERYL6640; Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000.
  • naphthalene type epoxy resins examples include DIC Corporation, Epicron HP4032, Nippon Kayaku Corporation NC-7000, NC-7300, and the like.
  • dicyclopentadiene type epoxy resin examples include DIC Corporation, Epicron HP7200, Epicron HP7200L, Epicron HP7200H; Nippon Kayaku Co., Ltd., XD-1000-1L, XD-1000-2L, and the like.
  • Acrylic resin is not particularly limited, and examples thereof include polymers obtained from ⁇ , ⁇ -unsaturated acids and derivatives thereof, and specific examples include polyacrylates, polymethacrylates, polyacrylamides, and the like. .
  • Polyimide resin is not particularly limited, and examples thereof include a polyimide resin, a polyetherimide resin, and a polyamide-imide resin described in JP-A-7-152037.
  • Polyamide resin The polyamide resin is not particularly limited, and examples thereof include polyamides and copolyamides obtained from diamines and dicarboxylic acids and / or aminocarboxylic acids or corresponding lactams. Specifically, polyamide 4, polyamide 6, Polyamide 6/6, 6/10, 6/9, 6/12 or 4/6, polyamide 11, polyamide 12, polyamide MXD6 obtained by condensation of m-xylenediamine and adipic acid, hexamethylenediamine and isophthalic acid and Modified polyamide 6T obtained by condensation with terephthalic acid, polyamide or copolyamide modified with EPDM (ethylene-propylene-diene rubber) or ABS, polyamide condensed during resin molding (RIM polyamide), etc. All I can get lost.
  • the composite sheet of the present invention may form a laminate including the above resin layer, layers other than carbon fibers, and the like according to the desired application.
  • a resin layer such as polyethylene terephthalate or polyimide may be provided on the outermost surface in order to prevent carbon fibers from falling off or to improve insulation.
  • constituent members other than the polyvinyl acetate resin and carbon fiber that form the laminate include those having conventionally known adhesiveness.
  • a laminate having such a layer a resin film made of polyethylene terephthalate, polyimide, polyamide, vinyl chloride, etc., formed in advance on the outermost layer of a specific sheet, is made of an acrylic or silicone adhesive.
  • stacked through the commercially available adhesive sheet (layer which has adhesiveness) is mentioned.
  • an electronic substrate formed of copper and glass reinforced epoxy resin, a flexible substrate formed of copper and polyimide, and the like can be given.
  • a laminate may be formed by further attaching a metal sheet or a graphite sheet to the insulating resin layer.
  • a metal sheet By using a metal sheet, the mechanical strength and workability of the composite sheet can be improved.
  • the metal sheet include a sheet containing gold, silver, copper, aluminum, titanium, beryllium, nickel and an alloy containing at least one of these metals. More preferably, a sheet containing silver, copper, aluminum, titanium, beryllium, and an alloy containing at least one of these metals can be used. Particularly preferred is a sheet containing copper, aluminum, and an alloy containing at least one of these metals.
  • the alloy may be in a solid solution, eutectic or intermetallic state.
  • Examples of the alloy include phosphor bronze, copper nickel, copper beryllium, brass, and duralumin.
  • the thickness of the metal sheet is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the use and weight of the sheet of the present invention to be obtained, but is preferably 5 to 1000 ⁇ m from the viewpoint of availability, More preferably, it is 10 to 50 ⁇ m, and particularly preferably 12 to 40 ⁇ m.
  • a graphite sheet will not be restrict
  • those produced by the methods described in JP-A-61-275117 and JP-A-11-21117 may be used, or commercially available products may be used.
  • Commercially available products include, as an artificial graphite sheet (trade name) manufactured from a synthetic resin sheet, eGRAF SPREADERSSHIELD SS-1500 (manufactured by GrafTECH International), Graffiti (manufactured by Kaneka Corporation), PGS graphite sheet (Panasonic Corporation) Manufactured).
  • Examples of the natural graphite sheet (trade name) manufactured from natural graphite include eGRAF SPREADERSSHIELD SS-500 (manufactured by GrafTECH International).
  • the thickness of the graphite sheet is not particularly limited, but is preferably 15 to 600 ⁇ m, more preferably 15 to 500 ⁇ m, and particularly preferably 15 to 300 ⁇ m from the viewpoint of availability.
  • ⁇ Composite sheet manufacturing method ⁇ A method for manufacturing a composite sheet according to the third embodiment of the present invention will be described.
  • the composite of carbon fiber and polyvinyl acetal resin among the composite sheets will be described in detail below.
  • the carbon fibers are arranged in a predetermined amount and in a predetermined direction on a base such as a glass plate, a fluororesin plate, or a release-treated polyethylene terephthalate film.
  • a method for applying the polyvinyl acetal resin-containing composition to a substrate on which carbon fibers are arranged is not particularly limited, but it is preferable to use a wet coating method capable of uniformly coating the composition.
  • a wet coating method capable of uniformly coating the composition.
  • an applicator that can form a simple and homogeneous film.
  • productivity is important, gravure coating, die coating, bar coating, reverse coating, roll coating, slit coating, spray coating, kiss coating, reverse kiss coating, air knife coating, curtain A coating method, a rod coating method, an ink jet method and the like are preferable.
  • the resin-containing composition may be applied dropwise and the carbon fiber may be impregnated with the resin.
  • the thickness and lightness are more important than the mechanical strength.
  • the resin-containing composition may be applied by a coating method that does not come into contact with the carbon fiber using a spray or the like, and the carbon fiber may be impregnated with the resin.
  • the amount of resin can be reduced with respect to the same amount of carbon fiber, and as a result, a thinner and lighter composite sheet can be formed.
  • the drying is not particularly limited, and may be performed by allowing to stand at room temperature for about 1 to 7 days, but is heated at a temperature of about 80 to 120 ° C. for about 1 to 10 minutes with a hot plate or a drying furnace. It is preferable to do.
  • the preliminary drying may be performed in the air, but may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or a rare gas, or may be performed under reduced pressure, if desired. In particular, when drying at a high temperature in a short time, it is preferable to carry out under reduced pressure.
  • the method is not particularly limited, but the pressure is preferably 0.1 to 30 MPa, and the heating temperature is preferably 80 to 120 ° C.
  • the heating and pressing time is preferably 1 minute to 1 hour. Heating may be performed in the air, but may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or a rare gas, or may be performed under reduced pressure as desired.
  • a curing agent such as a polymer containing an epoxy group or an oxazoline group, it is desirable to raise the temperature as it is after smoothing at a low temperature and to heat and press at the curing temperature.
  • the thickness of the composite sheet when the resin-containing composition is dropped and the carbon fiber is impregnated with the resin is preferably 1 to 2000 ⁇ m, more preferably 10 to 1000 ⁇ m, and particularly preferably 11 to 600 ⁇ m.
  • the thickness of the composite sheet when the resin-containing composition is sprayed and carbon fibers are impregnated with the resin is preferably 0.1 to 100 ⁇ m, more preferably 0.5 to 50 ⁇ m, and particularly preferably 1 to 30 ⁇ m. is there.
  • the electromagnetic wave suppressing ability of the composite sheet is mainly expressed by carbon fibers.
  • the resin is compounded to maintain the distance between the carbon fibers and to increase the mechanical strength. Therefore, when it is thick, the mechanical strength is high and easy to handle, and when it is thin, it is light and space saving.
  • the electronic device of the present invention is an electronic device including the above composite sheet and an electronic component protected by the composite sheet.
  • Electronic components include, for example, chips such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) used for image processing devices, televisions, audios (electronic devices), CPUs (Central Processing Units) such as personal computers and smartphones, IGBTs, LEDs Lighting etc. are mentioned.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • CPUs Central Processing Units
  • IGBTs IGBTs
  • LEDs Lighting etc. are mentioned.
  • the composite sheet of the present invention is used as an electromagnetic wave suppression sheet, there is no particular limitation on the application field. That is, it can be used for applications requiring electromagnetic shielding properties, for example, housing applications such as OA equipment, AV equipment, measuring equipment, transportation equipment, communication equipment, radar equipment, connectors, and packaging materials.
  • the composite sheet of the present invention can be used as an electromagnetic wave suppression sheet.
  • a digital device such as a personal computer, a smartphone, a digital camera, or a DVC movie
  • it may be attached directly along a noise source (IC or the like) or may be attached to the entire surface of the substrate.
  • IC noise source
  • it may be used by sticking to the entire surface of the flat cable, or may be used by wrapping around a normal cable.
  • the frequency that can be suppressed is preferably 0.1 to 100 GHz, more preferably 0.5 to 60 GHz, and particularly preferably 0.8 to 20 GHz. is there.
  • the materials used in the examples of the present invention are as follows. ⁇ Carbon fiber> ⁇ Spun carbon nanotube (spun CNT): On a peeled PET film in which a spun carbon nanotube (spun CNT) spun from a carbon nanotube array prepared by the method of a patent document (Japanese Patent Laid-Open No. 2015-63462) is wound around a paper tube having a diameter of 3 inches (7.62 cm) In addition, the spun yarn was wound up with care so as not to open a gap between the spun CNTs to be wound and to avoid overlapping.
  • the formed film was cut with a design cutter, and the peeled PET was peeled off from the paper tube to create a peeled PET film with one layer of spun CNTs attached (Examples 1 and 5). use).
  • the operation of winding the spun CNT was repeated nine times in the same manner to prepare a peeled PET film in which ten layers of spun CNTs were stacked (used in Examples 2, 3, and 4).
  • a spun CNT is a fiber bundle without twist.
  • the CNTs constituting the spun CNTs are expected to be aggregated due to intermolecular force or the like, although there is no chemical bond between the CNTs.
  • Carbon fiber tow (XN-80) Product made by Sano Factory, Granoc carbon roving XN-80, filament number 6000, filament diameter 10 ⁇ m ⁇ Carbon fiber tow (T700): Made by Sano Factory, Torayca carbon roving T700, 12000 filaments, filament diameter 7 ⁇ m ⁇ CNT powder: VGCF-H, manufactured by Showa Denko K.K.
  • PV-K Polyvinyl formal resin, manufactured by JNC Corporation, Vinylec K (trade name)
  • Table 1 The structure and the like of “PVF-K” are shown in Table 1 below.
  • R is hydrogen
  • Epoxy resin manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, jER807 (trade name)
  • Cyclopentanone cyclopentanone, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Wako first grade
  • MEK 2-butanone, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade for reagents
  • a PVF (polyvinyl formal resin) solution was dropped on the peeled PET film to which the spun CNTs adhered, and was applied carefully while confirming that the solution soaked into the spun CNTs using an applicator.
  • the gap between the applicators was adjusted so that the thickness of the solidified sheet after drying was approximately 10 ⁇ m.
  • the applicator was slid along the orientation direction (winding direction) of the spun CNTs.
  • the peeled PET film with spun CNTs was dried for 20 minutes on a hot plate set at 80 ° C. The dried / solidified sheet was carefully peeled off from the peeled PET film to obtain a sample (composite sheet 1) (Example 1).
  • a sample (composite sheet 2) having a thickness of about 30 ⁇ m was prepared using 10 layers of spun CNTs (Example 2).
  • the film thickness was measured at three points using a DIGIMICRO MFC-101A manufactured by Nikon. The average value of the three measurements was taken as the film thickness.
  • Example 3 A composite sheet 2 composed of a composite of spun CNTs (10 layers) and PVF prepared in Example 2 was overlapped with the orientation direction of spun CNTs aligned, and sandwiched between peeled PET films, and a small press (Toyo Seiki Co., Ltd.) It was allowed to stand at the center of the heating plate of a mini test press (trade name) manufactured by Seisakusho. This sample was pressurized at 10 MPa, heated to 80 ° C., and after reaching 130 ° C., kept as it was for 20 minutes, then cooled to 50 ° C., the fused sample was taken out, and carefully peeled PET It peeled off from the film and the sample (composite sheet 3) was obtained (Example 3).
  • the spun CNTs were superposed so that the orientation direction of the CNTs was vertical, and fused in the same manner (composite sheet 4, Example 4). Since the composite sheet of the present invention uses thermoplastic PVF as a resin component, it can be bent and bonded by heat.
  • Example 5 69.7 parts by weight, 20.3 parts by weight, and 20 parts by weight of jER807, DDM, and 2-butanone (MEK) were weighed, placed in a polypropylene container, and mixed with a magnetic stirrer. This solution was used in place of the PVF solution in Example 1 to prepare a sample (composite sheet 5) having a thickness of 24 ⁇ m.
  • Example 6 In the same manner as in Example 1, a composite sheet of carbon fiber and PVF was obtained using pitch-based carbon fiber (manufactured by Sano Factory, Granoc XN-80) instead of the spun CNT. When arranging the carbon fibers on the release film, the carbon fibers were spread as thin as possible and fixed with a commercially available masking tape. The finished sample (composite sheet 6) had a thickness of about 510 ⁇ m.
  • Example 7 In the same manner as in Example 6, a sample of carbon fiber and PVF was prepared using a PAN-based carbon fiber (manufactured by Sano Factory, Torayca T700). The completed sample (composite sheet 7) was 260 ⁇ m thick.
  • Example 1 The PVF solution having the same concentration as that used in Example 1 was directly applied onto the peeled PET film and dried so that the thickness after drying was 10 ⁇ m. After drying the solvent, the PVF-K film was carefully peeled off from the peeled PET film to obtain a sample (sheet 11).
  • Multiwall carbon nanotube powder (VGCF-H, manufactured by Showa Denko KK) for 7.2% of the resin component was added to the PVF solution having the same concentration as that used in Example 1.
  • this rotating / revolving mixer (Shinky Awatori Rentaro ARE250)
  • the mixture was stirred for 10 minutes at a rotational speed of 2000 rpm and then defoamed for 10 minutes at a rotational speed of 2200 rpm.
  • a dispersion solution was prepared.
  • a sample (composite sheet 12) having a thickness of 110 ⁇ m was prepared in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 when the Rtp when the orientation direction of the carbon fiber is measured in the direction parallel to the measurement electrode and the Rtp when measured in the vertical direction are compared, as shown in FIG. Is about 4 dB, but in the vertical direction, a large Rtp of about 20 dB is shown. Moreover, even if it sees the comparative example 1 shown in FIG. 8, PVF itself does not have an electromagnetic wave suppression function. Therefore, it can be seen that the electromagnetic wave suppressing ability is expressed by the spun CNT and depends on the orientation direction of the spun CNT. It turns out that this composite sheet can be used not only as an electromagnetic wave suppression film but also as an element whose transmission performance varies depending on the vibration direction of the electromagnetic wave, such as a polarizing filter in an optical element.
  • Example 1 and Example 5 it can be seen from the comparison between Examples 1 and 2 that the number of spun CNTs can be increased in order to increase Rtp.
  • PVF is thermoplastic as described above, post-processing such as bonding and molding is possible. For example, a heated vacuum laminator is used to attach a sheet to uneven electronic parts. You can also.
  • the spun CNTs may be stacked in different directions in order to reduce the anisotropy of the electromagnetic wave suppression function.
  • the electromagnetic wave suppressing ability is longer than that of short carbon fibers such as CNT powder dispersed. It turns out that it is better to use it. This is probably because the wavelength of the electromagnetic wave of several GHz is about several centimeters, and the longer the fiber length, the easier it is to suppress the electromagnetic wave.
  • Example 3 when Example 3 is compared with Examples 6 and 7, a 45 ⁇ m thick sheet using spun CNTs and a 260 ⁇ m or more sheet show equivalent or higher Rtp. .
  • Rtp becomes small if they are dispersed as in Comparative Example 2. This is because innumerable CNTs having a length of about 5 mm in spun CNTs form one spun yarn (fiber bundle), and the spun yarn effectively suppresses electromagnetic waves in the GHz band. .
  • Comparative Example 3 is an Rtp measurement result of a commercially available soft magnetic material noise suppression sheet (SU005 manufactured by Takeuchi Kogyo Co., Ltd.).
  • a soft magnetic material noise suppression sheet S005 manufactured by Takeuchi Kogyo Co., Ltd.
  • the sheet according to the present invention can effectively suppress even a high frequency without a peak.
  • Example 8 From Examples 1 to 7, it was found that if spun CNTs are used, a high-performance electromagnetic wave suppression sheet can be constructed even if it is very thin. Even if the same PVF-K is used for the resin layer, this electromagnetic wave suppression function greatly depends on the characteristics of the carbon fiber because the performance changes greatly by changing the carbon fiber such as the spun CNT. It is done. If so, it is considered that the effect does not change even if the PVF-K layer is made thinner than Example 1. In Example 8, PVF diluted 1.5 times with cyclopentanone using a spray work basic compressor set (with airbrush) manufactured by Tamiya Co., Ltd. on the same peeled PET film with spun CNT as in Example 1.
  • a sheet with a thickness of about 3 ⁇ m was produced by spraying the ⁇ K solution.
  • Each sample cut into 100 mm ⁇ 100 mm was subjected to Rtp measurement using an E8314A network analyzer manufactured by Agilent and a measurement kit TF-18C manufactured by Keycom (Example 8). Since it was difficult to fix the sheet having a thickness of 3 ⁇ m to the measurement jig, the Rtp was measured together with the PET film.
  • the measurement result of electromagnetic wave suppression capability is shown in FIG.
  • Example 4 As in Example 8, instead of the spun CNT and PVF-K solution, the noise suppression paint SP-D-01 (free) Custom Guitar Research Co., Ltd. was applied on the release PET film with a coating thickness of about 3 ⁇ m. It was sprayed to become. Rtp was measured without removing this sheet from the peeled PET (Comparative Example 4). The measurement result of electromagnetic wave suppression capability is shown in FIG.
  • Example 8 shows almost the same characteristics, although Rtp is slightly smaller. Therefore, in applications where thinness and lightness are more important than the mechanical strength of the film, use a spray or the like as in Example 8 to combine with the resin solution by a coating method that does not contact the spun CNTs. You can see that Moreover, when compared with Comparative Example 4 (FIG. 12), it can be seen that Example 8 (FIG. 11) has a higher ability to suppress electromagnetic waves to the high frequency region.
  • Example 8 As in Example 1, a large difference in electromagnetic wave suppression characteristics is recognized depending on the orientation direction of the spun CNTs. Therefore, it is considered effective even when it is desired to suppress noise only in a certain direction.
  • Example 9 Although a large anisotropy was confirmed in the electromagnetic wave suppressing ability of the sheets of Example 1 and Example 8, in order to verify whether this function could be applied to an electromagnetic wave (plane wave) filter, a plane wave antenna was provided. It was measured whether the sheet of Example 8 was able to suppress plane waves in the air by using a Voytic Tagformance lite type RF-ID tester and a calibration standard IC tag for the apparatus. The plane wave antenna and the standard IC tag were fixed at an interval of 45 cm using a self-made foamed polystyrene sample holder so as to be parallel to each other.
  • Example 9 The same sample as Example 8 molded so as to be 280 mm ⁇ 390 mm was fixed to the antenna side or the surface of the standard IC tag with a masking tape (Example 9).
  • the measurement range was 800-1100 MHz.
  • the measurement result (Transmittance, transmittance) of the electromagnetic wave (plane wave) suppression ability is shown in FIG.

Abstract

本発明は、薄型化、軽量化が可能な電磁波抑制シートとなり得る複合シートである。本発明の複合シートは、炭素繊維の集合体と;前記炭素繊維の集合体に含浸し固化した樹脂と;を備える。前記樹脂は、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、および、クロロプレンゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種である。

Description

複合シート、電子機器
 本発明は、電磁波を抑制する複合シートに関し、特に、薄くて軽い複合シートに関する。
 一般に、電気・電子機器(以後電子機器と総称する)は電磁波ノイズを発生する。例えば、ある電子機器を作動させるために用いられている信号(電磁波)は、他の機器にとっては不要な信号であり、このような不要な電磁波がノイズ(電磁波ノイズ)となる。
 このような電磁波ノイズを抑制する部材については、ポリカーボネート樹脂を導電性繊維の長繊維束に含浸させてなる電磁波シールド用繊維/樹脂複合組成物ペレットと、この電磁波シールド用繊維/樹脂複合組成物ペレットを含む電磁波シールド用樹脂組成物、並びにこの電磁波シールド用樹脂組成物を成形してなる電磁波シールド用樹脂成形体がある(例えば、特許文献1(段落0001)参照)。
 しかし、近年の電子機器の小型化、軽量化にともない、電磁波ノイズを抑制する部材においても薄型化、軽量化が望まれている。
特開2012-236944号公報
 そこで本発明は、薄型化、軽量化が可能な電磁波抑制シートを提供することを課題とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、炭素繊維の集合体に特定の樹脂を含浸させ乾燥させると、非常に薄くて軽いシートが作成できることを見出し、さらに、当該シートが優れた電磁波ノイズ抑制性を示すことを見出し、本発明を完成させた。
 本発明の第1の態様に係る複合シートは、炭素繊維の集合体と;前記炭素繊維の集合体に含浸し固化した樹脂と;を備え、前記樹脂が、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、および、クロロプレンゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種である。炭素繊維の集合体とは、炭素繊維の集合したものであればよく、例えば、トウ、ウェブ、撚糸、織布、不織布であってもよい。複合シートは、シート状に形成されたものであればよく、例えば、電磁波抑制シートや補強シートとして用いることができる。
 このように複合シートを構成すると、非常に薄くて軽い複合シートであって、電磁波ノイズ抑制性を有する複合シートを得ることができる。
 本発明の第2の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1の態様に係る複合シートにおいて、前記樹脂が、ポリビニルアセタール樹脂である。
 このように複合シートを構成すると、熱可塑性の複合シートであって、電磁波ノイズ抑制性を有する複合シートを得ることができる。熱可塑性のため、貼り合せや、成型加工などの後加工が可能となる。
 本発明の第3の態様に係る複合シートは、上記本発明の第2の態様に係る複合シートにおいて、前記ポリビニルアセタール樹脂が、下記構成単位A、BおよびCを含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 (構成単位A中、Rは独立に水素またはアルキルである。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 このように複合シートを構成すると、ポリビニルアセタール樹脂が構成単位A~Cを含む樹脂であるため、靭性、耐熱性および耐衝撃性に優れ、特に炭素繊維との密着性や接着性に優れるため好ましい。
 本発明の第4の態様に係る複合シートは、上記本発明の第3の態様に係る複合シートにおいて、前記ポリビニルアセタール樹脂が、さらに、下記構成単位Dを含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 
 (構成単位D中、Rは独立に水素または炭素数1~5のアルキルである。)
 このように複合シートを構成すると、ポリビニルアセタール樹脂が構成単位Dをさらに含む樹脂であるため、架橋剤を添加することにより分子鎖間の架橋部位が増え、機械的強度や耐熱性が向上するため好ましい。
 本発明の第5の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1~4のいずれか1の態様に係る複合シートにおいて、前記炭素繊維の集合体が、カーボンナノチューブまたはカーボンファイバーで形成される。
 このように複合シートを構成すると、カーボンナノチューブまたはカーボンファイバーの有する、軽量性、高比強度、高比弾性率、導電性、耐熱性、低熱膨張率、化学安定性、自己潤滑性などの優れた特性を持つ複合シートを形成することができる。
 本発明の第6の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1~5のいずれか1の態様に係る複合シートにおいて、前記炭素繊維の集合体が、長さ0.1mm~20mmの炭素繊維の絡合によって形成された3次元の繊維集合体であり、布状、レザー状、綿状、紙状のいずれかの形状を有するウェブである。
 このように複合シートを構成すると、炭素繊維の配向方向を固定した状態で、ポリビニルアセタール樹脂を含浸させやすくなるため好ましい。
 本発明の第7の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1~5のいずれか1の態様に係る複合シートにおいて、前記炭素繊維の集合体が、トウまたはステープルヤーンの糸状の繊維束であり、前記糸状の繊維束が、一定方向に配列されている。「トウ」とは、極めて多数のフィラメントから構成される長繊維束で撚りのないものをいう。「フィラメント」とは、多数の単繊維から構成される長繊維束であり、撚り有り、撚りなし、撚り戻しのいずれであってもよい。「ステープルヤーン」とは、ステープル(短繊維)を紡績することにより得られる紡績糸をいい、撚り有り、撚りなし、撚り戻しのいずれであってもよい。「一定方向に配列」とは、複数の繊維束が平行に配列された場合だけでなく、本発明の効果が得られる限りにおいて一定方向に配列された場合をも含む。例えば、本発明の効果が得られる限り、一の方向に配列された繊維束に対して他の繊維束が±45°未満の角度を有していてもよい。好ましくは±30°以下、より好ましくは±15°以下である。
 このように複合シートを構成すると、電磁波抑制能力が繊維束の配向方向に依存するため、配向方向を揃えることにより、より優れた電磁波抑制能力を有する複合シートとすることができる。
 本発明の第8の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1~5のいずれか1の態様に係る複合シートにおいて、前記炭素繊維の集合体が、トウまたはステープルヤーンの糸状の繊維束であり、前記糸状の繊維束は、異なる二方向に配列されている。「異なる二方向に配列」とは、複数の繊維束が互いに垂直に配列された場合だけでなく、本発明の効果が得られる限りにおいて異なる二方向に配列された場合をも含む。例えば、本発明の効果が得られる限り、一の方向に配列された繊維束に対して他の繊維束が45°以上90°以下の角度を有していてもよい。好ましくは60°以上、より好ましくは75°以上である。
 このように複合シートを構成すると、電磁波抑制機能の異方性を減少させることができ、より優れた電磁波抑制能力を有する複合シートとすることができる。
 本発明の第9の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1~8のいずれか1の態様に係る複合シートにおいて、前記樹脂100体積%に対し、前記炭素繊維を0.1~200体積%含む。
 このように複合シートを構成すると、樹脂中の炭素繊維の量を適正化することができる。
 本発明の第10の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1~9のいずれか1の態様に係る複合シートにおいて、オキサゾリン基を有する化合物を含有する。
 このように複合シートを構成すると、オキサゾリン化合物をポリビニルアセタール樹脂と共に用いることで、高温下での、炭素繊維とポリビニルアセタール樹脂間の密着力やシートの強度が高まるだけでなく、被着体、特に、金属シートなどの金属材料やグラファイトシートなどの炭素材料に対する接着性を向上させることができる。
 本発明の第11の態様に係る複合シートは、上記本発明の第1~10のいずれか1の態様に係る複合シートにおいて、前記複合シートを被覆する絶縁性樹脂;をさらに備える。
 このように複合シートを構成すると、複合シートに絶縁性を付与することができる。
 本発明の第12の態様に係る複合シートは、上記本発明の第11の態様に係る複合シートにおいて、前記絶縁性樹脂に貼り合せた金属シートまたはグラファイトシート;をさらに備える。
 このように複合シートを構成すると、複合シートに機械的強度を付与し、さらに加工性を向上させることができる。
 本発明の第13の態様に係る電子機器は、上記本発明の第1~12のいずれか1の態様に係る複合シートと;前記複合シートで保護された電子部品と;を備える。
 このように複合シートを構成すると、電子部品から生じる電磁波ノイズを抑制することができる。
 本発明の複合シートは、炭素繊維の集合体と、前記炭素繊維の集合体に含浸し固化した特定の樹脂とを備えるため、薄型化、軽量化した複合シートであって、熱可塑性および電磁波抑制性を有する複合シートを得ることができる。
実施例1の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 実施例2の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 実施例3の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 実施例4の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 実施例5の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 実施例6の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 実施例7の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 比較例1の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 比較例2の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 比較例3の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)を示すグラフである。 実施例8の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)とS11パラメータを示すグラフである。 比較例4の電磁波抑制能力の測定結果(Rtp値)とS11パラメータを示すグラフである。 実施例9の電磁波(平面波)抑制能力の測定結果を示すグラフである。
 この出願は、日本国で2015年12月16日に出願された特願2015-245560号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部分には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
≪複合シート≫
 本発明の第1の実施の形態に係る複合シートについて説明する。本発明の複合シートは、炭素繊維の集合体に、樹脂を含む組成物(樹脂含有組成物)を含浸させて、前記樹脂を固化し、シート状に形成したものである。
 含浸させ固化する樹脂は、合成樹脂であっても天然樹脂であってもよく、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、および、クロロプレンゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。
 以下は、ポリビニルアセタール樹脂を用いた場合で説明するが、ポリビニルアセタール樹脂以外の樹脂を用いた場合は、適宜読み替えて本願発明を実施することができる。
〈炭素繊維の集合体〉
 炭素繊維の集合体は、炭素繊維を集合させたものであればよい。また、PAN系炭素繊維であっても、ピッチ系炭素繊維であってもよい。
 例えば、炭素繊維の原糸が長繊維(フィラメント)であれば、モノフィラメントまたはトウ、紡績した織布・編物・組物等、ウェブ状に形成したペーパー・マット等であってもよい。または、炭素繊維の原糸が短繊維(ステープル)であれば、紡績した紡績糸、紡績した織布・編物・組物等、ウェブ状に形成したフェルト・マット等、抄造されたペーパー等であってもよい。
 なお、短繊維の場合は、炭素繊維の長さは0.1~20mmであることが好ましく、より好ましくは1~20mmであり、特に好ましくは5~15mmである。0.1mm以上であると、電磁波抑制能力が高く、20mm以下であると、成形性に優れる。
 炭素繊維は具体的には、カーボンナノチューブやカーボンファイバーを挙げることができる。
 炭素繊維の集合体が、カーボンナノチューブ(CNT)の集合体の場合、その厚みは0.01~50μmが好ましく、より好ましくは0.01~30μmであり、特に好ましくは0.05~20μmである。前記集合体の厚みが0.01μm以上であると、電磁波吸収能力が高い。前記集合体の厚みが50μm以下であると、省スペース性に特に優れる。
 炭素繊維の集合体が、カーボンファイバー(CF)の集合体の場合、その厚みは5~5000μmが好ましく、より好ましくは10~500μmであり、特に好ましくは30~300μmである。前記集合体の厚みが5μm以上であると、電磁波抑制能力が高い。前記集合体の厚みが5000μm以下であると、省スペース性に優れる。
〈ポリビニルアセタール樹脂含有組成物〉
 ポリビニルアセタール樹脂含有組成物は、ポリビニルアセタール樹脂を含み、必要に応じて、添加剤や溶剤等を含んでもよい。例えば、ポリビニルアセタール樹脂を溶剤に溶解させて調製された組成物を挙げることができる。他の樹脂を用いた場合も同様である。
・ポリビニルアセタール樹脂
 ポリビニルアセタール樹脂は、下記構成単位A、B、Cを含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 構成単位Aは、アセタール部位を有する構成単位であって、例えば、ビニルアルコール単位とアルデヒド(R-CHO)との反応により形成される。
 構成単位A中、Rは独立に水素またはアルキルである。前記Rが嵩高い基(例えば炭素数が多い炭化水素基)であると、ポリビニルアセタール樹脂は、溶剤への溶解性は高くなるが、一方で耐薬品性に劣ることがある。そのため、前記Rは、水素または炭素数1~5のアルキルであることが好ましく、得られる層の靭性などの点から水素または炭素数1~3のアルキルであることがより好ましく、水素またはプロピルであることがさらに好ましく、耐熱性などの点から水素であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 
 
 ポリビニルアセタール樹脂は、さらに下記構成単位Dを含んでもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 
 構成単位D中、Rは独立に水素または炭素数1~5のアルキルであり、好ましくは水素または炭素数1~3のアルキルであり、より好ましくは水素である。
 ポリビニルアセタール樹脂において、構成単位A~Dは、規則性をもって配列(ブロック共重合体、交互共重合体など)していても、ランダムに配列(ランダム共重合体)していてもよい。ランダムに配列していることがより好ましい。
 ポリビニルアセタール樹脂における各構成単位は、該樹脂の全構成単位に対して、構成単位Aの含有率が49.9~80mol%であり、構成単位Bの含有率が0.1~49.9mol%であり、構成単位Cの含有率が0.1~49.9mol%であり、構成単位Dの含有率が0~49.9mol%であることが好ましい。より好ましくは、前記ポリビニルアセタール樹脂の全構成単位に対して、構成単位Aの含有率が49.9~80mol%であり、構成単位Bの含有率が1~30mol%であり、構成単位Cの含有率が1~30mol%であり、構成単位Dの含有率が0~30mol%である。
 構成単位Aは、耐薬品性、可撓性、耐摩耗性および機械的強度に優れるポリビニルアセタール樹脂を得るなどの点から、含有率が49.9mol%以上であることが好ましい。
 構成単位Bは、ポリビニルアセタール樹脂の溶媒への溶解性が良くなるなどの点から、含有率が0.1mol%以上であることが好ましい。また、ポリビニルアセタール樹脂の耐薬品性、可撓性、耐摩耗性、および機械的強度が低下しにくいなどの点から、含有率が49.9mol%以下であることが好ましい。
 構成単位Cは、ポリビニルアセタール樹脂の溶媒への溶解性や得られる複合シートの金属層やグラファイト層との接着性などの点から、含有率が49.9mol%以下であることが好ましい。また、ポリビニルアセタール樹脂の製造において、ポリビニルアルコ-ル鎖をアセタール化する際、構成単位Bと構成単位Cが平衡関係となるため、構成単位Cの含有率は0.1mol%以上であることが好ましい。
 構成単位Dは、金属シートなどの金属材料やグラファイトシートなどの炭素材料との接着性などの点から、含有率が0~30mol%であることが好ましい。
 ポリビニルアセタール樹脂における構成単位A~Cのそれぞれの含有率は、ポリビニルブチラールの場合はJIS K 6728に準じて、ポリビニルホルマールの場合はJIS K 6729に準じて測定することができる。
 ポリビニルアセタール樹脂における構成単位Dの含有率は、以下に述べる方法で測定することができる。
 1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液中で、ポリビニルアセタール樹脂を、2時間、80℃で加温する。この操作により、カルボキシル基にナトリウムが付加し、-COONaを有するポリマーが得られる。該ポリマーから過剰な水酸化ナトリウムを抽出した後、脱水乾燥を行う。その後、炭化させて原子吸光分析を行い、ナトリウムの付加量を求めて定量する。
 なお、構成単位B(ビニルアセテート鎖)の含有率を分析する際に、構成単位Dは、ビニルアセテート鎖として定量されるため、前記JIS K 6728またはJIS K6729に準じて測定された構成単位Bの含有率より、定量した構成単位Dの含有率を差し引き、構成単位Bの含有率を補正する。
 ポリビニルアセタール樹脂の重量平均分子量は、5,000~300,000であることが好ましく、10,000~150,000であることがより好ましい。重量平均分子量が前記範囲にあるポリビニルアセタール樹脂を用いると、本発明の複合シート(例えば電磁波抑制シート)を容易に製造でき、当該複合シートを用いて、成形加工性や曲げ強度に優れる電磁波抑制シートが得られるため好ましい。
 ポリビニルアセタール樹脂の重量平均分子量は、所望の目的に応じて適宜選択すればよいが、電磁波抑制シートを製造する際の温度を低く抑えることができる等の点から、10,000~40,000であることがさらに好ましく、耐熱温度の高い複合シートを得ることができる等の点から、50,000~150,000であることがさらに好ましい。
 本発明において、ポリビニルアセタール樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。具体的な測定条件は以下の通りである。
  検出器:830-RI (日本分光(株)製)
  オ-ブン:西尾社製 NFL-700M
  分離カラム:Shodex KF-805L×2本
  ポンプ:PU-980(日本分光(株)製)
  温度:30℃
  キャリア:テトラヒドロフラン
  標準試料:ポリスチレン
 ポリビニルアセタール樹脂のオストワルド粘度は1~1000mPa・sであり、好ましくは1~500mPa・sであり、1~100mPa・sであることがより好ましい。オストワルド粘度が前記範囲にあるポリビニルアセタール樹脂を用いると、炭素繊維とポリビニルアセタール樹脂との複合シートを容易に製造でき、靭性に優れる複合シートが得られるため好ましい。
 オストワルド粘度は、ポリビニルアセタール樹脂5gをジクロロエタン100mlに溶解した溶液を用い、20℃で、Ostwald-Cannon Fenske Viscometerを用いて測定することができる。
 ポリビニルアセタール樹脂としては、具体的には、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセトアセタールおよびこれらの誘導体等が挙げられる。グラファイト層等との接着性および、複合シートの耐熱性などの点から、ポリビニルホルマールが好ましい。なお、前記ポリビニルアセタール樹脂は単独で用いてもよく、構造単位の結合の順番や結合の数等が異なる樹脂を2種以上併用してもよい。
 ポリビニルアセタール樹脂は、合成して得てもよく、市販品でもよい。
 前記構成単位A、BおよびCを含む樹脂の合成方法は、特に制限されないが、例えば、特開2009-298833号公報に記載の方法を挙げることができる。また、前記構成単位A、B、CおよびDを含む樹脂の合成方法は、特に制限されないが、例えば、特開2010-202862号公報に記載の方法を挙げることができる。
 ポリビニルアセタール樹脂の市販品としては、ポリビニルホルマールとして、ビニレックC、ビニレックK(JNC(株)製)などが挙げられ、ポリビニルブチラールとして、エスレックB、エスレックK(積水化学工業(株)製)などが挙げられる。
・添加剤
 添加剤としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限されないが、酸化防止剤、シランカップリング剤、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、硬化剤、銅害防止剤、金属不活性化剤、防錆剤、粘着性付与剤、老化防止剤、消泡剤、帯電防止剤、耐候剤などが挙げられる。
 例えば、前記複合シートをフレキシブル用途に用いる場合において靱性が不足している場合にはエポキシ樹脂やオキセタン樹脂の添加が好ましく、樹脂基材などに貼り合せる場合の基材との密着性を向上させるにはシランカップリング剤の添加が好ましく、樹脂層の耐熱性(軟化温度)を向上させるにはオキサゾリン基を反応部位として持つ樹脂の添加が好ましい。
 エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)製、jER828、jER827、jER806、jER807、jER4004P、jER152、jER154;(株)ダイセル製、セロキサイド2021P、セロキサイド3000;新日鉄住金化学(株)製、YH-434;日本化薬(株)製、EPPN-201、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025、EOCN-1027DPPN-503、DPPN-502H、DPPN-501H、NC6000およびEPPN-202;(株)ADEKA製、DD-503;新日本理化(株)製、リカレジンW-100;などが好ましい。
 オキセタン樹脂としては、東亜合成(株)製OXT-101、OXT-121、OXT-212、OXT-221などが好ましい。
 前記エポキシ樹脂やオキセタン樹脂の添加量は、接着層のガラス転移温度を高くするなどの点から、前記複合シートに含まれる樹脂成分の総量100重量部に対して好ましくは1~49重量部である。
 エポキシ樹脂は、カチオン重合のため、酸素による硬化阻害を受けない。また重合の形式が開環重合のため、硬化時の収縮が少なく基板との密着性に優れているため好ましい。
 オキセタン樹脂は、エポキシ樹脂の重合反応に比べて、オキセタン樹脂の重合物の成長が速いので、分子量が数万程度のポリマーを生成する。その結果、硬化膜の靭性等の力学特性が向上するため好ましい。また、エポキシ樹脂には変異原性等を有するなど毒性が強いものが多いが、オキセタン樹脂はエポキシ樹脂に比べて毒性が低いため好ましい。
 前記エポキシ樹脂やオキセタン樹脂を添加する際には、さらに、硬化剤または重合開始材を添加することが好ましい。前記硬化剤としては、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、フェノールノボラック系硬化剤、イミダゾール系硬化剤などが好ましい。重合開始剤は熱重合開始剤でも光重合開始剤でも良いが、炭素繊維が可視光を遮ってしまうので、熱重合開始剤のほうが好ましい。
 オキサゾリン基を含む樹脂としては、例えば(株)日本触媒製の、エポクロスKシリーズ、エポクロスWSシリーズ、エポクロスRPSが挙げられ、具体的には、エポクロスWS-500、エポクロスRPS-1005が挙げられる。また、オキサゾリン基を有する低分子化合物の市販品としては、例えば、三國製薬工業(株)製の2,2’-(1,3-フェニレン)ビス(2-オキサゾリン)が挙げられる。オキサゾリン基を含む樹脂の添加量は、ポリビニルアセタール樹脂と炭素繊維の密着性を阻害せず、耐熱性を向上させるなどの点から、前記複合シートに含まれる樹脂の総量100重量部に対して好ましくは5~60重量部である。
 前記複合シートを構成するポリビニルアセタール樹脂は、古くからエナメル線などに使用されており、金属と接触することにより劣化したり、金属を劣化させたりし難い樹脂ではあるが、電磁波抑制シートを銅などの金属に貼り合せた状態で、高温多湿環境で使用する場合などでは、銅害防止剤や金属不活性化剤を添加してもよい。銅害防止剤としては、(株)ADEKA製、Mark ZS-27、Mark CDA-16;三光化学工業(株)製、SANKO-EPOCLEAN;BASF社製、Irganox MD1024;などが好ましい。
 銅害防止剤の添加量は、接着層の金属と接触する部分の樹脂の劣化を防止できるなどの点から、前記複合シートに含まれる樹脂成分の総量100重量部に対して好ましくは0.1~3重量部である。
 シランカップリング剤としては、JNC(株)製のシランカップリング剤(商品名S320、S330、S510、S520、S530)などが好ましい。シランカップリング剤の添加量は、本発明の電磁波抑制シートをガラス板などの上に形成する場合に、樹脂とガラスの密着性を向上させることができるなどの点から、樹脂層に含まれる樹脂の総量100重量部に対して好ましくは1~10重量部である。
・溶剤
 溶剤としては、前記ポリビニルアセタール樹脂を溶解できるものであれば特に制限されないが、炭素繊維との濡れ性が高く乾燥速度が速すぎないものが好ましく、メタノール、エタノール、n-プロパノール、iso-プロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、n-オクタノール、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコールなどのアルコール系溶媒;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、イソホロンなどのケトン系溶媒;N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、1-メチル-2-ピロリドンなどのアミド系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル系溶媒;ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、メチレンクロライド、クロロホルムなどの塩素化炭化水素系溶媒;トルエン、ピリジンなどの芳香族系溶媒;ジメチルスルホキシド;酢酸;テルピネオール;ブチルカルビトール;ブチルカルビトールアセテート等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 溶剤は、ポリビニルアセタール樹脂含有組成物中の樹脂濃度が、好ましくは3~70質量%、より好ましくは5~50質量%となる量で用いることが、前記複合シートの製造容易性および機械特性などの点から好ましい。
 本発明の複合シートにおける炭素繊維とポリアセタール樹脂の配合比は、ポリアセタール樹脂100体積%に対し、炭素繊維を0.1~200体積%含むことが好ましい。より好ましくは1~100体積%であり、特に好ましくは5~50体積%である。炭素繊維が0.1体積%以上であると電磁波抑制性能が高くなり、また、炭素繊維が、200体積%以下であるとシートの強度が高くなる。配合比は、他の樹脂を用いた場合も同様である。
〈他の樹脂含有組成物〉
 ポリビニルアセタール樹脂以外の樹脂としては、以下の樹脂を挙げることができる。これらの樹脂も、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、これらの樹脂も、合成して得てもよく、市販品でもよい。
・エポキシ樹脂
 エポキシ樹脂としては、特に制限されないが、分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物であることが好ましく、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、イソシアネート変性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
 ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂などが挙げられる。
 ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)製、jER827、jER828、jER834、jER1001、jER1002、jER1003、jER1004、jER1055、jER1007、jER1009、jER1010;DIC(株)製、エピクロン840、エピクロン850、エピクロン860、エピクロン1050、エピクロン1055、エピクロン2050、エピクロン3050;新日鐵化学(株)製、エポトートYD-127、エポトートYD-128、エポトートYD-134;などが挙げられる。
 ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)製、jER806、jER807、jER4004P、jER4005P、jER4007P、jER4010P;DIC(株)製、エピクロン830;新日鐵化学(株)製、エポトートYD-170、エポトートYD-2001、エポトートYD-2004、エポトートYD-2005RL;などが挙げられる。
 ビスフェノールS型エポキシ樹脂としては、DIC(株)製、エピクロンEXA-1514、エピクロンEXA-1515などが挙げられる。
 フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)製、jER152、jER154;DIC(株)製、エピクロンN-740、エピクロンN-770、エピクロンN-775;新日鐵化学(株)製、エポトートYDPN-638;などが挙げられる。
 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、DIC(株)製、エピクロンN-660、エピクロンN-665、エピクロンN-670、エピクロンN-673、エピクロンN-695;日本化薬(株)製、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-104S;などが挙げられる。
 グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、住友化学(株)製、ELM-120、ELM-434、ELM-434HV;DIC(株)製、エピクロン430-L、エピクロン430;新日鐵化学(株)製、エポトートYH-434、エポトートYH-434L;三菱化学(株)製、jER604;日本化薬(株)製、GAN、GOT;などが挙げられる。
 イソシアネート変性エポキシ樹脂やウレタン変性エポキシ樹脂としては、旭化成イーマテリアル(株)製、AER4152;(株)ADEKA製、ACR1348;などが挙げられる。
 前記脂環式エポキシ樹脂としては、(株)ダイセル製、セロキサイド2021、セロキサイド2080などが挙げられる。
 ビフェニル型エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)製、jERXY4000、jERYL6121H、jERYL6640;日本化薬(株)製、NC-3000;などが挙げられる。
 ナフタレン型エポキシ樹脂としては、DIC(株)製、エピクロンHP4032;日本化薬(株)製、NC-7000、NC-7300などが挙げられる。
 ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂としては、DIC(株)製、エピクロンHP7200、エピクロンHP7200L、エピクロンHP7200H;日本化薬(株)製、XD-1000-1L、XD-1000-2L;などが挙げられる。
・アクリル樹脂
 アクリル樹脂としては、特に制限されないが、例えば、α,β-不飽和酸およびその誘導体から得られるポリマーが挙げられ、具体的には、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミドなどが挙げられる。
・ポリイミド樹脂
 ポリイミド樹脂としては、特に制限されないが、特開平7-152037号公報に記載のポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド-イミド樹脂などが挙げられる。
・ポリアミド樹脂
 ポリアミド樹脂としては、特に制限されないが、ジアミンとジカルボン酸および/またはアミノカルボン酸または対応するラクタムから得られるポリアミドおよびコポリアミドなどが挙げられ、具体的には、ポリアミド4、ポリアミド6、ポリアミド6/6、6/10、6/9、6/12または4/6、ポリアミド11、ポリアミド12、m-キシレンジアミンとアジピン酸との縮合によって得られるポリアミドMXD6、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸および/またはテレフタル酸との縮合によって得られる変性ポリアミド6T、EPDM(エチレン-プロピレン-ジエンゴム)またはABSで改質されたポリアミドまたはコポリアミド、樹脂成形加工中に縮合されるポリアミド(RIMポリアミド系)などが挙げられる。
 さらに、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム等の天然ポリマーまたはこれらを化学的に改質したものの同族誘導体なども挙げられる。
≪複合シート(積層体)≫
 本発明の第2の実施の形態に係る複合シートについて説明する。
 本発明の複合シートは、所望の用途に応じ、上記の樹脂層、炭素繊維以外の他の層などを含んで積層体を形成していてもよい。例えば、炭素繊維の粉落ちを防ぐ目的や絶縁性を向上させるために、最外面にポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどの樹脂層を設けてもよい。
 積層体を形成する、ポリビニルアセテート樹脂、炭素繊維以外の他の構成部材としては、例えば、従来公知の接着性を有するものが挙げられる。このような層を有する積層体としては、具体的シートの最外層に予め形成された、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ビニルなどからなる樹脂製フィルムを、アクリル系またはシリコーン系の粘着剤からなる、市販の粘着シート(接着性を有する層)を介して積層した積層体が挙げられる。または、銅とガラス強化エポキシ樹脂で形成された電子基板や、銅とポリイミドで形成されたフレキキシブル基板などが挙げられる。
 本願の複合シートが、上記の樹脂層、炭素繊維以外の他の層として絶縁性樹脂層を有する場合は、絶縁性樹脂層にさらに金属シートやグラファイトシートを貼り付けて積層体を形成してもよい。
・金属シート
 金属シートを用いることで、複合シートの機械的強度および加工性などを向上させることができる。金属シートとしては、好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、チタン、ベリリウム、ニッケルおよびこれらの少なくともいずれか1つの金属を含有する合金を含むシートが挙げられる。より好ましくは銀、銅、アルミニウム、チタン、ベリリウムおよびこれらの少なくともいずれか1つの金属を含有する合金を含むシートが挙げられる。特に好ましくは、銅、アルミニウム、およびこれらの少なくともいずれか1つの金属を含有する合金を含むシートが挙げられる。
 前記合金は、固溶体、共晶または金属間化合物のいずれかの状態であってもよい。前記合金としては、リン青銅、銅ニッケル、銅ベリリウム、真鍮、ジュラルミンなどが挙げられる。
 金属シートの厚みは特に制限されず、得られる本発明のシートの用途、重さなどを考慮して適宜選択すればよいが、入手の容易さなどの点から、好ましくは5~1000μmであり、より好ましくは10~50μmであり、特に好ましくは12~40μmである。
・グラファイトシート
 グラファイトシートは、グラファイトからなるシートであれば特に制限されない。たとえば、特開昭61-275117号公報および特開平11-21117号公報に記載の方法で製造したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
 市販品としては、合成樹脂シートから製造された人工グラファイトシート(商品名)として、eGRAF SPREADERSHIELD SS-1500(GrafTECH International製)、グラフィニティー((株)カネカ製)、PGSグラファイトシート(パナソニック(株)製)などが挙げられる。天然グラファイトから製造された天然グラファイトシート(商品名)としてはeGRAF SPREADERSHIELD SS-500(GrafTECH International製)などが挙げられる。
 グラファイトシートの厚みは特に制限されないが、入手の容易さなどの点から、好ましくは15~600μmであり、より好ましくは15~500μmであり、特に好ましくは15~300μmである。
≪複合シートの製造方法≫
 本発明の第3の実施の形態に係る複合シートの製造方法について説明する。
 複合シートのうち、炭素繊維とポリビニルアセタール樹脂の複合化について以下に詳述する。前記炭素繊維を、ガラス板、フッ素樹脂板、離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルムなどの基上に、炭素繊維を所定の分量、所定の方向にならべる。炭素繊維の状態を崩さないように注意しながら、ポリビニルアセタールを溶媒に溶解させた溶液(ポリビニルアセタール樹脂含有組成物)を所定の厚みのフィルムが形成できるように基材上に塗布し溶媒を乾燥させる。溶媒乾燥後、樹脂が含浸したフィルムを基材から剥がすことにより、ポリビニルアセタールと炭素繊維の複合シートが得られる。複合シートを単体で使用するのではなく、樹脂シートやガラスの表面に接着された状態で使用する場合には、剥離性のない基材であれば、複合シートと基材は付着したままの状態になるので好ましい。
 ポリビニルアセタール樹脂含有組成物を、炭素繊維を並べた基材に塗布する方法としては、特に制限されないが、組成物を均一にコーティング可能なウェットコーティング法を用いることが好ましい。ウェットコーティング法のうち、膜厚の薄い接着層を形成する場合には、簡便で均質な膜を成膜可能であるアプリケーターの使用が好ましい。生産性を重視する場合には、グラビアコート法、ダイコート法、バーコート法、リバースコート法、ロールコート法、スリットコート法、スプレーコート法、キスコート法、リバースキスコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ロッドコート法、インクジェット法などが好ましい。
 例えば、複合シートの機械的強度を重要視する用途では、樹脂含有組成物を滴下により塗布し炭素繊維に樹脂を含浸させてもよく、機械的な強度よりもより薄さや軽さを重要視する用途では、スプレーなどを用いて炭素繊維に接触しないような塗布方法で樹脂含有組成物を塗布し炭素繊維に樹脂を含浸させてもよい。スプレーなどで塗布することにより同量の炭素繊維に対して樹脂の量を減らすことができ、結果としてより薄くより軽い複合シートを形成することができる。
 前記乾燥は、特に制限されず、室温で1~7日間程度静置することで行ってもよいが、ホットプレートや乾燥炉などにより80~120℃程度の温度で、1分~10分間程度加熱することが好ましい。また、前記予備乾燥は、大気中で行えばよいが、所望により、窒素や希ガスなどの不活性ガス雰囲気下で行ってもよく、減圧下で行ってもよい。特に、高い温度で短時間に乾燥させる場合には減圧下で行うことが好ましい。
 圧力をかけながら加熱することにより前記複合シートを平坦化する場合は、方法は特に制限されないが、圧力としては、好ましくは0.1~30MPaであり、加熱温度としては、好ましくは80~120℃であり、加熱加圧時間は、好ましくは1分~1時間である。また、加熱は、大気中で行えばよいが、所望により、窒素や希ガスなどの不活性ガス雰囲気下で行ってもよく、減圧下で行ってもよい。また、エポキシ基やオキサゾリン基などを含むポリマーなど、硬化剤を用いる場合には、低温で平滑化させた後に、そのまま温度をあげ硬化温度で加熱加圧することが望ましい。
 樹脂含有組成物を滴下して炭素繊維に樹脂を含浸させた場合の複合シートの厚みは、1~2000μmが好ましく、より好ましくは10~1000μmであり、特に好ましくは11~600μmである。樹脂含有組成物をスプレーして炭素繊維に樹脂を含浸させた場合の複合シートの厚みは、0.1~100μmが好ましく、より好ましくは0.5~50μmであり、特に好ましくは1~30μmである。複合シートの電磁波抑制能力は、主に炭素繊維によって発現する。樹脂は炭素繊維間の距離を保つため、および機械強度を増すために複合化される。よって、厚い場合は機械的強度が高く扱い易くなり、薄い場合は軽量で省スペース性が高くなる。
 本発明の第4の実施の形態に係る電子機器について説明する。本発明の電子機器は、上記の複合シートと、当該複合シートで保護された電子部品を備える電子機器である。
 電子部品としては、例えば、画像処理装置やテレビ、オーディオ(電子機器)などに使用されるASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のチップ、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなどのCPU(Central Processing Unit)、IGBT、LED照明などが挙げられる。
 しかし、本発明の複合シートを電磁波抑制シートとして用いる場合、適用分野については特に制限はない。すなわち、電磁波シールド性が要求される用途、例えば、OA機器、AV機器、測定機器、輸送機器、通信機器、レーダー装置等のハウジング用途やコネクタ、包装材等に用いることができる。
 以上のとおり、本発明の複合シートは電磁波抑制シートとして使用できる。例えば、パソコン、スマートフォン、デジタルカメラ、DVCムービー等のデジタル機器において、ノイズ発信源(IC等)に沿って直接貼り付けてもよく、基板全面に貼り付けてもよい。または、フラットケーブルの全面に貼って使用しよもよく、通常のケーブルに巻き付けて使用してもよい。特に、絶縁性の外装ケース近傍に貼って使用することにより、電磁波が機器の内部と外部で遮断されるので好ましい。
 本発明の複合シートを電磁波抑制シートとして使用した場合の抑制可能な周波数は、好ましくは0.1~100GHzであり、より好ましくは0.5~60GHzであり、特に好ましくは0.8~20GHzである。
 以下に本発明を、実施例を用いて詳細に説明する。しかし本発明は、以下の実施例に記載された内容に限定されるものではない。
 本発明の実施例に用いた材料は次のとおりである。
<炭素繊維>
・紡績カーボンナノチューブ(紡績CNT):
 特許文献(特開2015-63462号公報)の方法で作成したカーボンナノチューブアレイから紡績した紡績カーボンナノチューブ(紡績CNT)を、直径3インチ(7.62cm)の紙管に巻きつけた剥離PETフィルム上に、巻き付ける紡績CNT同士の隙間が開かないように、またなるべく重ならないように注意しながら紡績糸を巻き取った。剥離PETフィルムの合わせ目のところで、形成された膜をデザインカッターで切断し、紙管から剥離PETを引き剥がして、紡績CNTが1層付着した剥離PETフィルムを作成した(実施例1、5に使用)。また、紡績CNTが1層巻き終わった後で、さらに同様に紡績CNT巻き付ける操作を9回繰り返し、紡績CNTが10層積み重なった剥離PETフィルムを作成した(実施例2、3、4に使用)。紡績CNTは撚りのない繊維束である。この紡績CNTを構成するCNTは、それぞれのCNTの化学結合はないが、分子間力などにより凝集しているものと予想される。
・カーボンファイバー・トウ(XN-80):
 Sano Factory製、Granocカーボンロービング XN-80、フィラメント数6000、フィラメント径10μm
・カーボンファイバー・トウ(T700):
 Sano Factory製、Toraycaカーボンロービング T700、フィラメント数12000、フィラメント径7μm
・CNT粉末:
 昭和電工(株)製、VGCF-H
<剥離PETフィルム>
 ・剥離PETフィルム:
 帝人デュポン(株)製、ピューレックスA53、厚み50μm
<ポリビニルアセタール樹脂>
・「PVF-K」:
 ポリビニルホルマール樹脂、JNC(株)製、ビニレック K(商品名)
 前記「PVF-K」の構造等を下記表1に記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 
 (構成単位A中、Rは水素である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 
<エポキシ樹脂>
・エポキシ:エポキシ樹脂、三菱化学(株)製、jER807(商品名)
<エポキシ硬化剤>
・4,4’-ジアミノジフェニルメタン(DDM):和光純薬工業(株)製、97%
<溶剤>
・シクロペンタノン:シクロペンタノン、和光純薬工業(株)製、和光一級
・MEK:2-ブタノン、和光純薬工業(株)製、試薬特級
[実施例1、2]
<複合シートの調製>
 200mlの三つ口フラスコにシクロペンタノンを60g入れ、フッ素樹脂製の攪拌羽根を上部からセットし、モーターにより攪拌羽根を回転させた。回転数は溶液の粘度により適時調節した。このフラスコにガラス製の漏斗を用いてポリビニルホルマール樹脂(PVF-K)を10g投入した。漏斗に付着したPVF-Kを10gのシクロペンタノンで洗い流した後、漏斗を取り外し、ガラス栓をした。得られた溶液を80℃に設定したウォーターバスで4時間攪拌しながら加熱し、PVF-Kをシクロペンタノンに完全に溶解させた。攪拌後のフラスコをウォーターバスから取り出し、複合シート形成用組成物を得た。
 紡績CNTが付着した剥離PETフィルム上にPVF(ポリビニルホルマール樹脂)溶液を滴下し、アプリケーターを用いて溶液が紡績CNTに浸み込むのを確認しながら慎重に塗布した。アプリケーターの隙間は、乾燥後の固化したシートの厚みがおよそ10μmになるように調整した。アプリケーターは紡績CNTの配向方向(巻き取り方向)に沿って滑らせた。塗布後の紡績CNTつき剥離PETフィルムは、80℃に設定したホットプレート上で20分間溶媒を乾燥させた。乾燥/固化したシートを、注意深く剥離PETフィルムより引き剥がし、試料(複合シート1)を得た(実施例1)。
 また、同様に紡績CNTを10層重ねたものを使用して、厚さ約30μmの試料(複合シート2)を作成した(実施例2)。
 膜厚は、Nikon社製 DIGIMICRO MFC-101Aを使用し3点測定した。3点の測定の平均値を膜厚とした。
[実施例3、4]
 実施例2で作成した紡績CNT(10層)とPVFを複合した複合シート2を、紡績CNTの配向方向を揃えて2枚重ね合わせ、さらに剥離PETフィルムで挟み込み、小型プレス((株)東洋精機製作所製のミニテストプレス(商品名))の加熱板の中央に静置した。この試料を10MPaで加圧した後、80℃まで加熱し、130℃に達した後は20分間そのままの状態を保った後、50℃まで冷却し、融着された試料を取り出し、注意深く剥離PETフィルムより引き剥がし、試料(複合シート3)を得た(実施例3)。
 また、紡績CNTの配向方向が垂直方向になるように重ね合わせて、同様に融着した(複合シート4、実施例4)。
 本発明の複合シートは、樹脂成分として熱可塑性があるPVFを用いているので、熱で折り曲げ加工や接着をおこなうことができる。
[実施例5]
 jER807、DDM、および2-ブタノン(MEK)をそれぞれ69.7重量部、20.3重量部、20重量部を秤量してポリプロピレン製の容器に入れマグネチックスターラーで混合した。この溶液を、実施例1におけるPVF溶液の代わりに使用し、厚み24μmの試料(複合シート5)を作成した。
[実施例6]
 実施例1と同じ方法で、紡績CNTの代わりにピッチ系カーボンファイバー(Sano Factory製、Granoc XN-80)を用いて、カーボンファイバーとPVFの複合シートを得た。なお、カーボンファイバーを剥離フィルム上に並べる際に、できるだけ薄く広げ、市販のマスキングテープで固定したが、でき上がった試料(複合シート6)は約510μmの厚みであった。
[実施例7]
 実施例6と同じ方法で、PAN系カーボンファイバー(Sano Factory製、Torayca T700)を用いて、カーボンファイバーとPVFの試料を作成した。でき上がった試料(複合シート7)は260μmの厚みであった。
[比較例1]
 実施例1で使用したものと同じ濃度のPVF溶液を、乾燥後の厚みが10μmになるように、そのまま剥離PETフィルムの上に塗布し、乾燥させた。溶媒乾燥後、剥離PETフィルムからPVF-Kのフィルムを注意深く剥がし、試料(シート11)とした。
[比較例2]
 実施例1で使用したものと同じ濃度のPVF溶液に、樹脂成分の7.2%分のマルチウオールカーボンナノチューブ粉末(昭和電工(株)製、VGCF-H)を加えた。この混合液を、自転・公転ミキサー((株)シンキー製あわとり錬太郎 ARE250)を使用して、混合液を回転数2000rpmで10分間撹拌した後に、回転数2200rpmで10分間脱泡することにより分散溶液を作成した。この分散溶液を用いて、実施例1と同様に厚み110μmの試料(複合シート12)を作成した。
[比較例3]
 市販の軟磁性体ノイズ抑制シート(竹内工業(株)製SU005)を試料とした。
[電磁波抑制能力の評価]
 100mm×50mmに切り出した各試料を、アンリツ社製、MS2026Cベクトルネットワークアナライザーとキーコム(株)製の測定キット TF-6C(IEC規格No.:IEC62333-1、IEC62333-2に規定)を用いて、トランスミッションアッテネーションパワーレシオ(Rtp)を測定した。Rtp値が大きいほど、電磁波抑制機能が高いといえる。Rtp測定用の電極は、およそ54mm×4mmの短冊状であるので、繊維束の配向方向が電極に垂直方向と平行方向の、それぞれについて測定した。
 実施例1~7、および比較例1、2で得られた電磁波抑制シートの組成や厚みを表2に、電磁波抑制能力の測定結果を図1~図9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 
 実施例1において、炭素繊維の配向方向を測定用電極と平行方向にして測定した場合と、垂直方向にして測定した場合のRtpを比較すると、図1に示すように、平行方向の場合はRtpが4dB程度であるが、垂直方向の場合は20dBほどの大きなRtpを示すことがわかる。また、図8に示す比較例1を見てみても、PVF自体に電磁波抑制機能はない。したがって、電磁波抑制能力は紡績CNTにより発現しており、紡績CNTの配向方向に依存することがわかる。この複合シートは単純に電磁波抑制フィルムとしてだけではなく、光学素子における偏光フィルターのように、電磁波の振動方向により透過性能が変わる素子としても使用可能なことがわかる。
 また、図1、2に示すように、実施例1と2の比較から、Rtpを大きくしたい場合には紡績CNTの積層数を増やせばよいことがわかる。
 また、図1、5に示すように、実施例1と実施例5を比較すると、樹脂に炭素繊維との密着性がよいPVFを使用したほうが、一般的に用いられるエポキシよりも、少ない分量で複合化をすることができ、より薄いシートを作成可能である。また、前述のようにPVFは熱可塑性であるので、貼り合せや、成型加工などの後加工が可能であり、たとえば加熱式真空ラミネータを用いて、凹凸のある電子部品に、シートを密着させることもできる。
 図3、4に示すように、実施例3と4の比較より、電磁波抑制機能の異方性を減少させるためには、紡績CNTを異なる方向に向けて積層すればよいことがわかる。
 図2~7、9に示すように、実施例2~7と比較例2の比較より、電磁波抑制能力はCNT粉末などの短い炭素繊維を分散させたものよりも、長さを持った繊維を使用したほうが良いことがわかる。これは、数GHzの電磁波の波長が数センチメートル程度であり、繊維長が長いほうが電磁波を抑制しやすいためと思われる。
 図3、6、7に示すように、実施例3と実施例6および実施例7を比較すると、紡績CNTを使用した厚み45μmのシートと、260μm以上のシートは同等以上のRtpを示している。これは、紡績CNTを構成するCNTが非常に細かいため、効果的に電磁波を抑制しているものと考えられる。一方、CNTを使用していても、比較例2のように分散させてしまうとRtpは小さくなってしまう。これは、紡績CNTでは長さ5mm程度の無数のCNTが1本の紡績糸(繊維束)を形成しており、その紡績糸が効果的にGHz帯の電磁波を抑制しているものと考えられる。
 したがって、厚みがあっても良い場合には通常のカーボンファイバー(例えばCFトウ)を、厚みを薄くしたい場合にはカーボンナノチューブ(例えば紡績CNT)をというように使い分ければ、高性能で扱いやすい電磁波抑制シートを構成することができることがわかった。
 さらに、図10示すように、比較例3は市販の軟磁性体ノイズ抑制シート(竹内工業(株)製SU005)のRtp測定結果であるが、軟磁性体やフェライト系のノイズ抑制シートの場合、周波数特性にピークができてしまうことや、高周波領域には適用しにくい問題がある。しかし、本発明のシートでは、ピークを持たず高い周波数まで効果的に抑制することが可能である。
[実施例8]
 実施例1~7から、紡績CNTを使用すれば、非常に薄くても高性能な電磁波抑制シートを構成できることがわかった。この電磁波抑制機能は、同じPVF-Kを樹脂層に使用した場合でも、紡績CNTなどのカーボン繊維を変更することにより大きく性能が変化することから、カーボン繊維の特性に大きく依存していると考えられる。それであれば、PVF-Kの層を実施例1よりも薄くしても効果が変わらないと考えられる。実施例8に、実施例1と同じ紡績CNTつき剥離PETフィルムに、(株)タミヤ製のスプレーワーク ベーシックコンプレッサーセット (エアーブラシ付き)を用いて、シクロペンタノンで1.5倍に希釈したPVF-K溶液を吹き付け、厚さが約3μmのシートを作製した。
 100mm×100mmに切り出した各試料を、アジレント社製のE8314A型ネットワークアナライザーとキーコム(株)製の測定キット TF-18Cを用いて、Rtpを測定した(実施例8)。3μm厚のシートは測定ジグに固定しにくかったことから、Rtpの測定はPETフィルムごと行った。電磁波抑制能力の測定結果を図11に示す。
[比較例4]
 実施例8と同様に、紡績CNTとPVF-K溶液の代わりに、剥離PETフィルム上に(有)フリーダムカスタムギターリサーチ社製のノイズ抑制塗料SP-D-01を塗膜の厚さが約3μmになるように吹きつけた。このシートも剥離PETから剥がさずに、Rtpを測定した(比較例4)。電磁波抑制能力の測定結果を図12に示す。
 実施例8(図11)と実施例1(図1)のRtpを比較すると、実施例8の方が、少しRtpが小さくなっているが、ほぼ同じ特性を示していることがわかる。したがって、膜の機械的な強度よりも、薄さや軽さが重要視される用途では、実施例8のようにスプレーなどを用いて、紡績CNTに接触しないような塗布法で樹脂溶液と複合化すればよいことがわかる。また、比較例4(図12)と比較すると、実施例8(図11)の方が高周波領域まで電磁波を抑制する能力が高いことがわかる。これは、紡績CNTの方がその形状のために電磁波を抑制する炭素成分間の静電容量が小さくなるためと考えられ、高周波で性能のよい電磁波抑制シートが作製できていることがわかる。また、実施例8では実施例1と同じく、紡績CNTの配向方向により大きな電磁波抑制特性の違いが認められる。したがって、ある方向のみのノイズを抑制したい場合にも有効であると考えられる。
[実施例9]
 実施例1や実施例8のシートの電磁波抑制能力に大きな異方性が確認できたが、この機能を電磁波(平面波)のフィルターに応用できないかを検証するために、平面波用のアンテナを備えたVoyantic製 Tagformance lite型RF-ID試験機と、同装置用の校正用標準ICタグを用いて、実施例8のシートが空中の平面波を抑制できるかを測定した。平面波アンテナと、標準ICタグは互いに平行になるように、自作の発泡スチロール製サンプルホルダーを用いて、45cmの間隔で固定した。このアンテナ側または標準ICタグの表面に、280mm×390mmになるように成型した実施例8と同じ試料をマスキングテープで固定した(実施例9)。測定範囲は800~1100MHzとした。電磁波(平面波)抑制能力の測定結果(Transmittance、透過率)を図13に示す。なお、図13の透過率という表記は、標準ICタグに関しての透過率であり、元来は標準ICタグの効率が悪い=標準ICタグからの応答電波が弱い=標準ICタグ自体の透過率が大きいという意味である。本測定では、透過率が高い=標準ICタグからの応答電波が弱い=電磁波抑制膜の能力が高いことを示している。
 空中の平面波を制御する用途の場合には、紡績CNTの配向方向を波面と平行にセットした場合に大きな抑制を示し、波面と垂直にセットした場合は殆ど電磁波を抑制しないことがわかる。また、アンテナ側に設置した場合にも、ICタグ側に設置した場合でも同様な傾向が認められる。したがって、たとえばアンテナに入射する欲しい方向の平面波以外のノイズをフィルタリングする用途や、電磁波に対して光学デバイスにおける偏光板のような用途への使用が期待できる。
 本明細書中で引用する刊行物、特許出願および特許を含むすべての文献を、各文献を個々に具体的に示し、参照して組み込むのと、また、その内容のすべてをここで述べるのと同じ程度で、参照してここに組み込む。
 本発明の説明に関連して(特に以下の請求項に関連して)用いられる名詞および同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム(すなわち「~を含むが限定しない」という意味)として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し(例えば「など」)は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、請求項に記載されていない要素を示すものとは解釈されないものとする。
 本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読んだ上で、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを予期しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の変更および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。
 

Claims (13)

  1.  炭素繊維の集合体と;
     前記炭素繊維の集合体に含浸し固化した樹脂と;を備え、
     前記樹脂は、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、および、クロロプレンゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種である、
     複合シート。
  2.  前記樹脂は、ポリビニルアセタール樹脂である、
     請求項1に記載の複合シート。
  3.  前記ポリビニルアセタール樹脂が、下記構成単位A、BおよびCを含む、
     請求項2に記載の複合シート。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (構成単位A中、Rは独立に水素またはアルキルである。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     
  4.  前記ポリビニルアセタール樹脂が、さらに、下記構成単位Dを含む、
     請求項3に記載の複合シート。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     
    (構成単位D中、Rは独立に水素または炭素数1~5のアルキルである。)
  5.  前記炭素繊維の集合体は、カーボンナノチューブまたはカーボンファイバーで形成された、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の複合シート。
  6.  前記炭素繊維の集合体は、長さ0.1mm~20mmの炭素繊維の絡合によって形成された3次元の繊維集合体であり、布状、レザー状、綿状、紙状のいずれかの形状を有するウェブである、
     請求項1~5のいずれか1項に記載の複合シート。
  7.  前記炭素繊維の集合体は、トウまたはステープルヤーンの糸状の繊維束であり、
     前記糸状の繊維束は、一定方向に配列された、
     請求項1~5のいずれか1項に記載の複合シート。
  8.  前記炭素繊維の集合体は、トウまたはステープルヤーンの糸状の繊維束であり、
     前記糸状の繊維束は、異なる二方向に配列された、
     請求項1~5のいずれか1項に記載の複合シート。
  9.  前記樹脂100体積%に対し、前記炭素繊維を0.1~200体積%含む、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の複合シート。
  10.  オキサゾリン基を有する化合物を含有する、
     請求項1~9のいずれか1項に記載の複合シート。
  11.  前記複合シートを被覆する絶縁性樹脂;をさらに備える、
     請求項1~10のいずれか1項に記載の複合シート。
  12.  前記絶縁性樹脂に貼り合せた金属シートまたはグラファイトシート;をさらに備える、
     請求項11に記載の複合シート。
  13.  請求項1~12のいずれか1項に記載の複合シートと;
     前記複合シートで保護された電子部品と;を備える、
     電子機器。
     
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