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特許7379649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
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-06
(45)【発行日】2023-11-14
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
   C08L 101/00 20060101AFI20231107BHJP
   C08J 9/00 20060101ALI20231107BHJP
   C08K 3/04 20060101ALI20231107BHJP
   C08K 7/06 20060101ALI20231107BHJP
   C08L 23/12 20060101ALI20231107BHJP
   C08L 55/02 20060101ALI20231107BHJP
   C08L 77/00 20060101ALI20231107BHJP
   C08L 81/02 20060101ALI20231107BHJP
   H05K 9/00 20060101ALI20231107BHJP
【FI】
C08L101/00
C08J9/00 Z CEZ
C08K3/04
C08K7/06
C08L23/12
C08L55/02
C08L77/00
C08L81/02
H05K9/00 W
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2022205218
(22)【出願日】2022-12-22
(62)【分割の表示】P 2019084996の分割
【原出願日】2019-04-26
(65)【公開番号】P2023052028
(43)【公開日】2023-04-11
【審査請求日】2022-12-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000222406
【氏名又は名称】東レプラスチック精工株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100186484
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 満
(72)【発明者】
【氏名】芹沢 是高
(72)【発明者】
【氏名】冨岡 和彦
(72)【発明者】
【氏名】小路 弘晃
【審査官】宮内 弘剛
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-078323(JP,A)
【文献】特開2018-186286(JP,A)
【文献】国際公開第2017/104771(WO,A1)
【文献】特開2015-007216(JP,A)
【文献】特開2001-185892(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08K
C08L
C08J 9/00
H05K 9/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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。
【請求項2】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開2007-74662号公報
【文献】特開2015-7216号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【0009】
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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を有する。
【0011】
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。
【0012】
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。
【発明の効果】
【0013】
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。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材の概略図である。
図2】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材の海島構造の概略図である。
図3】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材の炭素繊維の配向を示す模式図である。
図4】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を縦方向に裁断した断面を示す模式図である。
図5】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を横方向に裁断した断面を示す模式図である。
図6】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材を水平方向に裁断した断面を示す模式図である。
図7】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材に炭素繊維の配向と直線偏波方向が平行に一致したミリ波を照射した状態を示す模式図である。
図8】本発明のミリ波を遮蔽する熱可塑性樹脂炭素繊維複合材に炭素繊維の配向と直線偏波方向が90°に直交したミリ波を照射した状態を示す模式図である。
図9】本発明における熱可塑性樹脂炭素繊維複合材に複数の貫通孔を加工した多孔構造体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0016】
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)。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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0.02~39000mm、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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【実施例
【0056】
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。
【0057】
(使用した材料)
(A)炭素繊維
繊維径が7μmの炭素繊維。
【0058】
(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) 。
【0059】
(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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
(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 。
【0066】
(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。
【0067】
(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 。
【0068】
(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。
【0069】
(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 。
【0070】
(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。
【0071】
(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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
(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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
(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。
【0079】
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。
【0080】
(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。
【0081】
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。
【0082】
(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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
(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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
(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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
(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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
(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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
(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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
(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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
(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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
(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。
【0109】
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。
【0110】
(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。
【0111】
(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。
【0112】
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。
【0113】
(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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
【表1】
【符号の説明】
【0117】
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
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9