JP2001119189A - 複合磁性体、及びそれを用いた電磁干渉抑制体 - Google Patents
複合磁性体、及びそれを用いた電磁干渉抑制体Info
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Abstract
ー等のバインダーおよびハロゲンを含有する臭素系の難
燃剤などのこれらハロゲン系の材料を一切使用しない複
合磁性体、および電磁干渉抑制体を提供すること。 【解決手段】 複合磁性体1は、軟磁性粉末2とシリコ
ーンゴム3とを備えている。このシリコーンゴム3は、
固形のシリコーンゴムであるか、又は液状の反応硬化型
のシリコーンゴムであることが好ましい。
Description
て不要電磁波の干渉によって生じる電磁障害を抑制する
ために用いられる複合磁性体とそれを用いた電磁干渉抑
制体に関する。特に環境に対する安全性といった観点か
ら、ハロゲンを含有しない難燃配合技術に関する。
ターといった高周波を利用する電子機器類が普及し、と
りわけ、小型化、軽量化の要求が顕著であり電磁ノイズ
障害が問題となっている。そこで、この高周波電磁障害
の対策する手段として、複合磁性体及び電磁干渉抑制体
が商品化されてきている。
干渉抑制体は、難燃化対策としてハロゲン系の難燃剤
や、難燃助剤として三酸化アンチモンを使用している。
また、これらの難燃化手法は、通常、電線等の被覆材や
電子機器の筐体などにも用いられている一般的な方法で
ある。
性粉末の充填性や難燃特性の向上のため塩素化ポリエチ
レンを用いた種類のものもあるが、これもハロゲンであ
る塩素を含有している。
不明確な点も多いが塩素を含有するものを廃棄焼却する
際、焼却する条件によってはダイオキシンの発生する可
能性が指摘されている。
ないものの、難燃剤などのハロゲンを含有するものから
も、ダイオキシン類の発生の可能性が懸念されてきてい
る。
全性意識の高まりから、これらを含有せず、環境に対す
る負荷の少ない材料の開発が求められてきている。
脂やエラストマーといった結合剤、およびハロゲンを含
有する臭素系難燃剤など、これらのハロゲンを含む材料
を一切使用しない複合磁性体、および電磁干渉抑制体を
提供することにある。
課題を解決するために、複合磁性体に粉末充填性の良い
ハロゲン系の結合剤や難燃効果の高いといわれるハロゲ
ン系難燃剤を一切用いず、難燃化を行うものである。
らなることを特徴とする複合磁性体である。
て、前記シリコーンゴムは、固形のシリコーンゴムであ
ることを特徴とする複合磁性体である。
て、前記シリコーンゴムは液状の反応硬化型のシリコー
ンゴムであることを特徴とする複合磁性体である。
て、前記シリコーンゴムが、元素として白金、ケイ素、
チタン、鉄、銅、ニッケル或いはコバルトのうち1種類
以上とカーボンブラックの少なくともいずれか一方を含
む添加剤を含有することを特徴とする複合磁性体であ
る。
て、前記軟磁性粉末は扁平形状を有する磁性合金粉末で
あることを特徴とする複合磁性体である。
て、前記軟磁性粉末は、表面積が0.1m2/g〜3m
2/gであることを特徴とする複合磁性体である。
て、前記軟磁性粉末は扁平形状を有する磁性合金粉末で
あって表面積が0.1m2/g〜3m2/gであること
を特徴とする複合磁性体である。
て、前記軟磁性粉末は、3以上のアスペクト比を有する
ことを特徴とする複合磁性体である。
て、前記軟磁性粉末はSP値が6〜10の範囲であるカ
ップリング剤により表面処理が施されていることを特徴
とする複合磁性体である。
タネート系、アルミネート系、及びシラン系の内のいず
れか一種であることを特徴とする複合磁性体である。
て、前記軟磁性粉末は、軟磁性粉末のSP値よりも小さ
く、前記シリコーンゴムのSP値より大きいSP値を有
するプライマーにより表面処理が施されていることを特
徴とする複合磁性体である。
て、不要電磁波の干渉によって生ずる電磁障害を抑制す
ることを特徴とする電磁干渉抑制体である。
て説明する。
体の概略的な構造を示す断面図である。図1に示すよう
に、複合磁性体1は、扁平状で、その平面が一面(図1
では、水平面)に沿うように配向した軟磁性粉末2と、
シリコーンゴムからなる結合剤とを備えている。
の内部および周辺部で使用する場合に不要電磁波の干渉
によって生じる電磁障害を抑制する電磁干渉抑制体とし
て機能する。したがって本実施の形態では、複合磁性体
はあくまでも以下に述べる組成物を以下の方法で得られ
た物として扱い、その得られた複合磁性体を電気機器等
の内部および周辺部で使用する場合に電磁干渉抑制体と
呼ぶことにする。すなわち複合磁性体と電磁干渉抑制体
は、その構成成分及び製造過程に着目すれば同じである
が、その用途に着目すると異なるものになるということ
で、別の表現として記載している。しかるに以下、複合
磁性体と電磁干渉抑制体が記載されているところでは上
記した理由によって使い分けているのでこのことに留意
されたい。
は、例えば、岩波書店発行理化学辞典のシリコーンの項
に示されるように、「シロキサン結合のくり返し−(S
i−O)n−を主鎖とし、側基としてアルキル、アリー
ル基などをもつ重合体をシリコーンと総称する。シリコ
ン(ケイ素)と混同しないように注意。シリコーンの物
性はこの分子構造に起因して耐熱性、撥水性、電気絶縁
性、耐薬品性、耐老化性などにすぐれている。重合度、
側基の種類、橋かけの程度などによつて液状、グリース
状、ゴム状、樹脂状のものがある。線状で、低重合度の
常温で流動性を示すシリコーン油といい、通常はジメチ
ルジクロロシランの重合体である。高重合度の線状のポ
リジメチルシロキサンあるいはその共重合体を中程度に
橋かけしてゴム状弾性を示すようにしたものをシリコー
ンゴムという。クロロシラン誘導体RnSiCl(4−
n)の加水分解、重縮合によってつくられる3次元網目
構造を高度にもったものは固体状でシリコーン樹脂ある
いはケイ素樹脂とよばれている。」のごとく示されるも
のである。
わる複合磁性体及び電磁干渉抑制体の一実施の形態につ
いて説明する。
体の配合処方を本発明例1として下記表1に示した。充
填剤は軟磁性粉末の一つであるFe−Si−Al合金粉
末を用いた。尚、軟磁性粉末としては、Fe−Si−A
l−Ni系の組成等であっても同等の結果が得られた。
なお、本発明例1では、6〜11wt%Si、4〜7w
t%Al、残りFeの組成のものを用い、粉末の平均粒
径は32μmである。
合剤である固形型のシリコーンゴム100重量部と、架
橋剤2重量部とをミキシングロールで混練することによ
り、混練磁性物を得る。尚、混練には、ニーダー、イン
テンシブミキサー等の混練機を用いても同等の混練磁性
物が得られた。
配置したロール間に通して圧延してシート状の複合磁性
体を得る。また、シート状の複合物を得るには、ロール
以外に押出成形やプレス成形、射出成形等、所望の形状
が得られる成形方法を用いてもよい。
させ、シート状の複合磁性体を得る。
体を電気機器等の内部および周辺部で使用することによ
って、該複合磁性体は不要電磁波の干渉によって生じる
電磁障害を抑制する電磁干渉抑制体として機能する。
を併せて下記表1に示す。なお、製造方法はそれぞれ比
較し易い様に、本発明例1と同様の製法を用いた。
は結合剤にハロゲン含有の塩素化ポリエチレンおよび難
燃剤にはハロゲン含有の臭素系ポリマー難燃剤を使用し
ていたことである。さらに、難燃助剤として三酸化アン
チモンを利用していたことである。
の形態による複合磁性体の配合処方を、本発明例1と併
せて下記表1に示した。
l合金粉末を用いた。また、本発明例1と同様、更に軟
磁性粉末としては、Fe−Si−Al−Ni系の組成等
であっても同等の結果が得られた。
金粉末273重量部と、二液型シリコーンゴムの主剤と
硬化剤を合わせての100重量部、これらの合計373
重量部をミキサーで撹拌する。そして、均一に分散した
混合複合磁性物を、射出成形機により成形し、複合磁性
体を得る。このときに射出成型金型をシート状にし、硬
化させ複合磁性体シートを得る。また、本本発明例での
複合磁性物を得るには、押し出し機やプレス成形、ロー
ル成形を用いても製造できた。
の形態による複合磁性体の配合処方を、本発明例1及び
2と併せて下記表1に示した。
末であるFe−Si−Al合金粉末を用いた。また、更
に軟磁性粉末としては、Fe−Si−Al−Ni系の組
成等であっても同様の結果が得られた。
3重量部と、一液型シリコーンゴム100重量部のこれ
らの合計373重量部をミキサーで撹拌する。そして、
本発明例2と同様に均一に分散した混合複合磁性物を、
射出成形機により成形し、複合磁性体を得る。このとき
に射出成型金型をシート状にし、硬化させ複合磁性体シ
ートを得る。また、本発明例3での複合磁性物を得るに
は、押し出し機やプレス成形、ロール成形を用いても製
造できた。
よび従来例で得られた複合磁性シートの燃焼試験の結果
を示す。燃焼試験方法は複合磁性体の用途が電子部品で
あることが多いため、機器の部品用プラスチック材料の
燃焼性試験に対する安全性のUL規格に準じ、以下の垂
直燃焼試験UL94Vにて行った。試料の寸法は長さ1
27mm、幅12.7mm、厚み0.3mmとした。ま
た、垂直燃焼試験は試料No.1〜No.5と5本の試
験片を用いて行うが、1回目の接炎後の燃焼時間(秒)
を「第1残炎」の欄に、2回目の接炎後の燃焼時間
(秒)を「第2残炎」の欄に、そして「第2残炎+火
種」の欄には、2回目の接炎後の燃焼時間と火種時間の
合計を標記した。火種時間とは、有炎燃焼が停止してか
ら、または有炎燃焼が生じない場合の材料の無炎燃焼を
続ける時間をいう。
はV−0クラスを確保できているが、上記に示した様に
バインダーに塩素化ポリエチレンおよび難燃剤にハロゲ
ン系の臭素系難燃剤を用い、ハロゲンの含有率は複合磁
性体の全重量を100としたとき約10%である。
の含有が無く、いわゆるノンハロゲン化を実現できてい
る。しかし、UL94V垂直燃焼試験において同規格の
V−0、V−1クラスには至っていない。しかしながら
UL94V垂直燃焼試験より低位の規格であるUL94
HB水平燃焼性試験には基準を満たしていた。
応硬化型のシリコーンゴムにおいてもUL94V垂直燃
焼試験はV−0、V−1クラスには達していないもの
の、同規格よりも難燃性において低位の規格であるUL
94HB水平燃焼性試験の基準には達している。 以
上、ハロゲンを含有しない結合剤であるシリコーンゴム
に、軟磁性粉末を充填させ複合磁性体を作製することが
できた。また難燃性はUL94HBクラス相当であるこ
とが確認できた。
ーンゴムを難燃化する方法で試みた。
100重量部に対して、各種難燃剤の添加したときの、
燃焼時間を示す。シリコーンゴム単体のときよりも、燃
焼時間がそれぞれ24秒から45秒間短くなる結果を得
た。これは難燃剤を添加することで燃焼時シリコーンゴ
ムの主鎖シロキサン結合の分解を遅延する効果があるた
めに、燃焼を抑えることができたのである。これらの中
から、白金、二酸化ケイ素、カーボンブラックを添加剤
として用いて複合磁性体の難燃化の更なる検討を図っ
た。
の形態による複合磁性体の配合組成を本発明例4として
下記表4に示した。また、本発明例1と比較が行える様
に、上記のシリコーンゴムの難燃剤以外は全て同じ配合
で作製した。
ム100重量部と、架橋剤2重量部および難燃剤である
白金55ppm重量部、二酸化ケイ素60重量部、カーボ
ンブラック2重量部をミキシングロールで混練する分散
する。これに前記軟磁性粉末Fe−Si−Al合金粉末
273重量部を混合し、さらにミキシングロールで混練
した。また、混練には、ニーダー、インテンシブミキサ
ー等の混練機を用いても同等の混練磁性物が得られた。
配置したロール間に通して圧延してシート状の複合磁性
体を得る。また、シート状の複合物を得るには、ロール
以外に押し出し機やプレス成形、射出成形を用いてもよ
い。
せ、シート状の複合磁性体を得る。
体を電気機器等の内部および周辺部で使用することによ
って、該複合磁性体は不要電磁波の干渉によって生じる
電磁障害を抑制する電磁干渉抑制体として機能する。
磁性シートの燃焼試験の結果を示す。
が確認でき、UL94V垂直燃焼試験はV−1クラス相
当である。
れぞれの1回目の接炎後の残炎時間(秒)と2回目の接
炎後の残炎時間(秒)の合計、つまり全10回の接炎後
の残炎時間(秒)を比較すると、本発明例1が263秒
であるのに対し、本発明例4は159秒であり、106
秒間も短縮できた。
に、軟磁性粉末以外は全て同じ配合および工法で作製し
た。充填剤である軟磁性粉末は、本発明例4で用いたF
e−Si−Al合金粉末を更に、アトライターで5時間
処理し扁平形状粒子となり、平均粒径が37μmのFe
−Si−Al合金粉末を用いた。
ム100重量部と、架橋剤2重量部および難燃剤である
白金55ppm重量部、二酸化ケイ素60重量部、カー
ボンブラック2重量部をミキシングロールで混練する分
散する。これに前記扁平形状のFe−Si−Al合金粉
末273重量部を混合し、さらにミキシングロールで混
練した。そして、得られた混練複合磁性物を平行に配置
したロール間に通して圧延してシート状の複合磁性体を
得る。
せ、シート状の複合磁性体を得ることができた。
ところ、下記表7に示した様にUL94V垂直燃焼試験
はV−1クラス相当であった。
試み、種々の実験を行ったが、シリコーンゴムに軟磁性
粉末、とりわけ磁性合金粉末を組み合わせると、難燃規
格V−0相当を確保できたものは無かった。これらは磁
性合金粉末の触媒作用や、熱伝導性の向上により燃焼性
が促進するといった現象が生じ、難燃性の主たる要素で
ある自己消火性を確保することが非常に困難になるため
である。また、軟磁性金属粉末自体が活性な可燃性固体
である場合も多く、自己消火性を確保することがより困
難になっている。
ため、軟磁性粉末の粒径の値により難燃性を管理しよう
とする試みを行った。しかしながら、粒径とは粉末の大
きさを示すものであって、粉末の表面状態、すなわち空
気或いは他の媒質と接触する面の面積を反映するもので
はない。或いは粉末の粒度分布が異なった場合でも難燃
性に相違が生じていた。
に、第6の実施の形態の試料である本発明例6では、粉
末性状を具体的に定義できる物性値として表面積に着目
し、軟磁性粉末の表面積を0.1m2/g〜3m2/g
に範囲を限定して複合磁性体を作製したのものである。
る複合磁性体の垂直燃焼試験UL94Vの結果を示す。
なお、複合磁性体の製造方法は本発明例1と同様であ
る。また、図2は、軟磁性粉末の表面積に対しての垂直
燃焼試験UL94Vの結果である。表面積が0.1m2
/g以下の場合は、全10回の接炎後の残炎時間は、お
およそ10秒である。また、表面積が0.6m2/gの
場合は、17秒、1.4m2/gでは20秒、2.6m
2/gでは37秒であった。そして表面積が3m 2/g
以上の3.2m2/gでは48秒、さらに4.1m2/
gでは、415秒に達した。
示すように、複合磁性体の難燃特性の結果から、燃焼試
験におけるV−0クラスを確保するには、産業上その生
産性を鑑み表面積が3m2/g以下の場合となる。ま
た、表面積が0.1m2/g以下のものを用いても、燃
焼試験はV−0クラスであり、自己消火性の確保はでき
る。しかし、表面積が小さくなったことで、磁気特性が
劣化して十分な電磁障害抑制の効果が得られない。
本発明例1と同組成のFe−Si−Al合金で表面積が
0.1m2/g未満のものを用いたときも同様である。
これらは、自己消火性は確保できるが、粉末の扁平度減
少により、磁気特性が劣化してしまい複合磁性体とし
て、電磁障害を抑制できない。
として軟磁性粉末の表面積が1.6m2/gであるもの
を使用した。また、軟磁性粉末の組成は、本発明例1と
同一なFe−Si−Al合金粉末で、平均粒径は32μ
mのものを用いた。また、複合磁性体の製造方法はそれ
ぞれ比較し易い様に、本発明例4と同様な製法を用い複
合磁性体を得た。
の形態は、一例として充填剤として軟磁性粉末は扁平形
状を有し、アスペクト比が28のものを使用した。さら
に、本軟磁性粉末は、一例として本発明例1と同様な組
成のFe−Si−Al合金粉末で平均粒径は32μmの
ものを用いた。また、複合磁性体の製造方法はそれぞれ
比較し易い様に、本発明例4と同様な製法を用い複合磁
性体を得た。
7、本発明例8のUL94V垂直燃焼試験はV−0が確
保できた。
軟磁性粉末を高充填させる検討を行った。難燃性を確保
できたが粉末充填率が低いため、磁気特性が劣化すると
いった問題があった。そこで、ミキシングロールで混練
り時間を長くしたり、2本のロールの回転速度比を1.
7倍以上にしてせん断を大きくし、シリコーン粉末充填
率を高くすると磁気特性は向上したが、複合磁性体の成
形性が著しく悪くなったり、機械的強度が大きく劣化し
た。
面処理を行ってから複合磁性体を成形すると、透磁率が
12であったものが17に向上した。これはカップリン
グ剤を用いることで、軟磁性粉末と結合剤の親和性を向
上することができたためである。特に、SP値すなわち
溶解性定数(Solubility Parameter)の範囲を限定する
ことで、シリコーンゴムとの相溶性を高め、成形性の優
れた複合磁性体が得られた。さらに、カップリング剤に
は主にチタネート系、アルミネート系、シラン系、フォ
スフェート系のカップリング剤があるが、前者3種類の
カップリング剤においては、チタンやアルミニウムなど
のを含めた親水基と軟磁性粉末が相互作用し、軟磁性粉
末の表面と化学的に結合するため、より軟磁性粉末の充
填性が向上した。
す。本発明の第8の実施の形態による複合磁性体の配合
処方は下記表8に示した。複合磁性体の製造方法は、ま
ず、前記軟磁性粉末273重量部とSP値が8.6のチ
タネート系カップリング剤3重量部をミキサー等で攪拌
し、あらかじめ表面処理しておく。なお、カップリング
剤による軟磁性粉末の表面処理このとき、均一に表面処
理ができるように表面処理剤を希釈剤等で希釈でしても
よい。また、これ以後の複合磁性体の製造方法はそれぞ
れ比較し易い様に、本発明例4と同様な製法を用い複合
磁性体を得た。
L94V垂直燃焼試験はV−0が確保できた。
の形態による複合磁性体の配合処方は下記表8に示す。
複合磁性体の製造方法は、まず、前記軟磁性粉末273
重量部と軟磁性粉末のSP値と結合剤の中間の範囲であ
るシリコーンゴムメーカー推奨のプライマー3重量部を
ミキサー等で攪拌し、あらかじめ表面処理しておく。な
お、プライマーによる軟磁性粉末の表面処理このとき、
均一に表面処理ができるように表面処理剤を希釈剤等で
希釈でしてもよい。
それぞれ比較し易い様に、表面処理以降は本発明例4と
同様な製法を用いた。
難燃性は、下記表9に示した通り、UL94V垂直燃焼
試験はV−0が確保できた。
複合磁性体の結合剤にシリコーンゴムを用いることで、
ハロゲンを含有しない環境に対する安全性を考慮した複
合磁性体および電磁干渉抑制体が得られる。また、本発
明による複合磁性体シートは、軟磁性粉末の物性を表面
積で規定し、難燃性の主たる要素である自己消火性を有
し難燃規格UL94V−0クラスを確保することができ
た。
造を示す断面図である。
に対して垂直燃焼所見UL94Vの結果を示す図であ
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 軟磁性粉末とシリコーンゴムからなるこ
とを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項2】 請求項1記載の複合磁性体において、前
記シリコーンゴムは、固形のシリコーンゴムであること
を特徴とする複合磁性体。 - 【請求項3】 請求項1記載の複合磁性体において、前
記シリコーンゴムは液状の反応硬化型のシリコーンゴム
であることを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項4】 請求項1乃至3の内のいずれかに記載の
複合磁性体において、前記シリコーンゴムが、元素とし
て白金、ケイ素、チタン、鉄、銅、ニッケル或いはコバ
ルトのうち1種類以上とカーボンブラックの少なくとも
いずれか一方を含む添加剤を含有することを特徴とする
複合磁性体。 - 【請求項5】 請求項1乃至4の内のいずれかに記載の
複合磁性体において、前記軟磁性粉末は扁平形状を有す
る磁性合金粉末であることを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項6】 請求項1乃至4の内のいずれかに記載の
複合磁性体において、前記軟磁性粉末は、表面積が0.
1m2/g〜3m2/gであることを特徴とする複合磁
性体。 - 【請求項7】 請求項1乃至4の内のいずれかに記載の
複合磁性体において、前記軟磁性粉末は扁平形状を有す
る磁性合金粉末であって表面積が0.1m2/g〜3m
2/gであることを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項8】 請求項1乃至7の内のいずれかに記載の
複合磁性体において、前記軟磁性粉末は、3以上のアス
ペクト比を有することを特徴とする特徴とする複合磁性
体。 - 【請求項9】 請求項1乃至8の内のいずれかに記載の
複合磁性体において、前記軟磁性粉末は、SP値が6〜
10の範囲であるカップリング剤により表面処理が施さ
れていることを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項10】 請求項9記載の複合磁性体において、
前記カップリング剤はチタネート系、アルミネート系、
及びシラン系のいずれか一種であることを特徴とする複
合磁性体。 - 【請求項11】 請求項1乃至8の内のいずれかに記載
の複合磁性体において、前記軟磁性粉末は、軟磁性粉末
のSP値よりも小さく、前記シリコーンゴムのSP値よ
り大きいSP値を有するプライマーにより表面処理が施
されていることを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項12】 請求項1乃至11の内のいずれかに記
載の複合磁性体を用い、不要電磁波の干渉によって生ず
る電磁障害を抑制することを特徴とする電磁干渉抑制
体。
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