JP2002220745A - 電磁波シールド材及びその製造方法 - Google Patents

電磁波シールド材及びその製造方法

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JP2002220745A
JP2002220745A JP2001345060A JP2001345060A JP2002220745A JP 2002220745 A JP2002220745 A JP 2002220745A JP 2001345060 A JP2001345060 A JP 2001345060A JP 2001345060 A JP2001345060 A JP 2001345060A JP 2002220745 A JP2002220745 A JP 2002220745A
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wave shielding
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shielding material
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Shizuo Hayashi
鎮雄 林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁波の遮断に高性能を発揮する電磁波シー
ルド材及びその製造方法であって、大規模な生産設備を
用いず、安価な原料を用いて比較的簡単に加工性に優れ
た炭素繊維の電磁波シールド材を得る。 【解決手段】 絹繊維で作られた布材を真空中で加熱し
て炭化させた絹繊維の炭化物からなる電磁波シールド
材。この電磁波シールド材は、酵素で精練処理された絹
繊維からなる布材を作成する布材作成工程と、得られた
布材を真空焼成炉を用いて無酸素状態で輻射熱により2
段階で焼成する焼成工程と、前記焼成工程で焼成された
布材を冷却する工程とを経て得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波の遮断に高
性能を発揮する電磁波シールド材及びその製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】布状又はシート状の電磁波シールド材と
して、特開昭61−35599号公報に記載のものが知
られている。この電磁波シールド材は、炭素繊維又は活
性炭素繊維の表面に金属を溶射した導電性シートからな
るもので、炭素と金属それぞれの電磁波シールド効果を
兼ね備えているばかりでなく、製造方法が簡単で大量生
産に適し、非常に薄いものも容易に形成でき、しかも種
々の形状に加工できるとされている(同公報の特許請求
の範囲(1)及び第2頁左下欄第1〜10行参照)。ま
た、この電磁波シールド材に用いられる炭素繊維の例と
しては、フェノール系ノボラック繊維布(厚み700ミ
クロン)を不活性ガス雰囲気下で炭化してなる炭素繊維
布(目付90g/m2 )が挙げられている(同公報の第
2頁左下欄第12〜14行)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来公知の電磁波
シールド材は、炭素繊維布による電磁波シールド効果の
不足を補うために、その布の表面に金属層を形成してい
るものと考えられる。しかしながら、このような金属層
を形成するのは、必要な生産設備が多くなるとともに、
工程が複雑化するので好ましくない。そこで本発明は、
上記従来の電磁波シールド材のような金属層を不要と
し、大規模な生産設備を用いなくても、比較的簡単に加
工性に優れた炭素繊維の電磁波シールド材を得ることが
できるようにすることを課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明中請求項1に記載の電磁波シールド材は、絹繊維で
作られた布材を真空中で加熱して炭化させた絹繊維の炭
化物からなることを特徴としている。
【0005】また、請求項2に記載の電磁波シールド材
の製造方法は、酵素で精練処理された絹繊維からなる布
材を作成する布材作成工程と、得られた布材を真空焼成
炉を用いて無酸素状態で輻射熱により焼成する焼成工程
と、前記焼成工程で焼成された布材を冷却する工程とを
経て、絹繊維の炭化物からなる電磁波シールド材を得る
ことを特徴としている。
【0006】上記電磁波シールド材の製造方法における
前記焼成工程は、比較的低い第1の焼成温度で焼成する
第1の焼成工程と、当該第1の焼成工程で焼成された布
材を冷却した後、前記第1の焼成温度よりも高い第2の
焼成温度で焼成する第2の焼成工程とを含む2段階の工
程とするのが好ましい。
【0007】また、前記布材作成工程は、種繭等の絹繊
維原料を酵素で精練処理する工程と、精練処理された絹
繊維原料を櫛流開繊してシート状物とする工程と、得ら
れた複数のシート状物を繊維方向を異ならせて積層し、
ニードリングして不織布とする工程とを含む工程とする
のが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に基づい
て、具体的に説明する。この電磁波シールド材1は、絹
繊維を真空中で炭化させた炭化繊維を材質とするもので
ある。この製造方法について説明すると、まず、原料で
ある絹繊維(フィブロイン繊維)からなる布材を、無酸
素状態に近い焼成炉内で輻射熱により焼成する。この焼
成により、絹繊維が炭化し、布材が電磁波シールド性を
獲得するのである。焼成条件(焼成炉内の雰囲気、圧
力、焼成温度、焼成時間等)は、絹繊維の主体であるフ
ィブロイン繊維が焼成により所望の炭化状態を呈するよ
うなものとすればよい。布材は織布でも不織布でもよ
い。焼成炉としては、公知の電気炉を好適に使用するこ
とができる。
【0009】絹繊維の原料である繭糸は、フィブロイン
繊維の表面をセリシンが膜状に被覆した構造を有してい
る。布材の作成工程において、セリシンが完全に除去さ
れずに残留すると、そのセリシンが焼成工程においてガ
ス化し、焼成炉に備えられた吸気装置の通気口等に付着
して目詰まりを起こしたり、焼成炉の内壁面に付着する
等の問題を発生させるおそれがある。このような点を考
慮し、酵素による精練処理を行った絹繊維からなる布材
を使用するのが好ましい。酵素による絹繊維の精練処理
は従来より公知であり、この精練処理によると、フィブ
ロイン繊維を被覆しているセリシンを完全に除去するこ
とができる。
【0010】上記精練処理は、布材を構成する絹繊維に
付着する不純物の除去にも有効である。布材にフィブロ
イン繊維以外の不純物が混入していると、焼成中にその
不純物が灰化し、その灰化成分が電磁波シールド材の使
用中に特定の波長の電磁波と強く反応して発火するおそ
れがある。このような問題は、上記精練処理を行った絹
繊維からなる布材の使用により解決される。
【0011】上記精練処理に際して、水酸化スズを添加
するのが好ましい。この水酸化スズの添加は、絹糸に対
する増量加工として、絹の脆化作用を緩和するために従
来より行われている。本発明では、水酸化スズの非水溶
化の性質を利用して、製造工程中に必要に応じて付加
し、金属性のγスズを付加した絹焼成化物とすることに
より、電磁波の吸収率を高めることも可能である。
【0012】絹繊維からなる布材の作成には、例えば特
許第2690070号公報に記載の技術を利用するとよ
い。この方法には、安価に入手可能ないわゆる三角真綿
を利用して絹不織布を作成する方法が開示されている。
この方法では、まず3.5〜5.0cmの四角形に裁断
された三角真綿を、酵素で精練処理してフィブロイン繊
維を主体とする絹繊維を得る。精練処理後の絹繊維は、
硬い板状を呈している。この板状の絹繊維を紡毛カード
で櫛流開繊することにより、絹繊維のシート状物が得ら
れる。この櫛流開繊処理は、絹繊維をシート状に成形す
ることを目的としている。このようにして得られた絹繊
維のシート状物は、繊維方向が一方向に揃っており、繊
維の経方向における引張り強度は大であるが、それに直
交する緯方向における引張り強度は小さい。そこで、複
数のシート状物を、その繊維方向を異ならせて積層し、
ニードリングやその他の方法で繊維を絡み合わせること
により、各方向に強度の均一な1枚の不織布を得ること
ができる。この場合、積層するシート状物の枚数を変え
ることにより、さまざまな目付けの不織布を得ることが
できる。こうして得られた不織布を本発明の布材として
利用すればよい。この布材では、隣接する2枚のシート
状物の間に境界面が形成されており、これが電磁波シー
ルド(吸収)の効果を高めることが期待できる。
【0013】絹は、他の繊維に比べて窒素をより多く含
んでいるため、これを酸素雰囲気中で高温焼成すると、
窒素と酸素との反応(酸化)によるためか、分子の結合
が破壊され、不織布が固体ではなく粉状またはタール状
になってしまう。この問題を考慮して、本発明では、焼
成炉内を無酸素に近い状態にして布材を焼成する。無酸
素に近い状態は、例えば真空ポンプで焼成炉内の空気を
除去することにより達成することができる。焼成温度及
び焼成時間は、焼成炉の構造、焼成対象とする布材の
量、形状、寸法等を考慮して決定すればよい。
【0014】焼成工程では、布材を一気に高温で焼成す
ると、布材を構成する繊維が激しく損傷する。このた
め、この焼成工程を、比較的低温での第1の焼成工程
と、当該第1の焼成工程後に一旦冷却した後、再度前記
第1の焼成工程よりも高い温度で焼成を行う第2の焼成
工程の2段階またはそれ以上の段階に分けて行うのが好
ましい。第1の焼成温度と第2の焼成温度は、絹繊維を
構成するアミノ酸の分解温度及び溶解温度を目安として
設定する。このように布材を2段階で焼成することによ
り、品質がより安定した製品が得られるのである。
【0015】なお、本発明の好ましい形態においては、
前記工程により得られた電磁波シールド材をフッ素ガス
雰囲気中に通してフッ素処理するフッ素処理工程を設け
ておく。このフッ素処理を行うと、撥水性が付与され、
製品の強度が向上する。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る電磁波シールド材は、炭素繊維の布材の表面に金
属等の導電性物質を定着させたり、炭素繊維と他の導電
性繊維とを混合して布材を織製した物と異なり、炭素繊
維以外の導電製物質または材料を使用しなくてもすぐれ
た電磁波シールド効果が得られる物である。この電磁波
シールド材は、炭素繊維からなるシート状製品であるか
ら、柔軟性と加工姓にすぐれ、種々の用途に適応させる
ことができる。また、本発明に係る電磁波シールド材の
製造方法は、基本的には、酵素で精練処理された絹繊維
から布材を作成し、これを真空焼成炉で無酸素状態で焼
成することにより製造するものであるから、安価な原料
で簡単かつ低コストですぐれた電磁波シールド材を製造
することができる。
【0017】
【実施例】以下に述べるような手順で電磁波シールド材
を製造した。
【0018】(準備工程) 特許第269007号公報
に記載の方法で三角真綿から絹不織布(目付75g/m
2 )を作成した。 (第1工程)上記準備工程で得られた絹不織布を、中
外炉工業(株)社製の電気炉(型番TF58−341
焼成マッフル炉)内に80%の体積量で積層し、炉内が
常温・常圧であることを確認した後、下記のような減圧
状態で焼成した。この焼成雰囲気は可能な限り高真空状
態であるのが好ましいが、実用上では高真空度を得るの
は困難であるので、0.01Torr〜0.03Tor
rの炉内気圧に設定し、無酸素に近い状態とした。ま
た、炉内温度は、400〜450℃に設定し、30分程
度で炉内温度をこの設定温度まで上昇させ、その温度で
30分間輻射熱による加熱を行った。 (第1工程)この状態から炉内温度を油槽を利用して
60分間冷却を行い、常温、常圧とした。
【0019】(第2工程)上記第1工程で得られた絹
不織布を、常温、常圧であることを確認した後、再度前
記炉内気圧状態として、その状態で焼成した。焼成温度
は、1100〜1200℃に設定し、30分で炉内温度
をこの温度まで上昇させ、さらに60分間程度この温度
で加熱焼成した。 (第2工程)第2工程で得られた絹不織布を、同じ
炉内で油槽冷却で60分程度冷却し、再度、常温、常圧
であることを確認して、目的とする電磁波シールド材を
得ることができた。
【0020】上記のようにして得られた製品(目付75
g/m2 )を用いて、電磁波シールド効果のテストを行
った。シールド対象とする電磁波は、ネットワークアナ
ライザー機により、電磁波シールドの吸収度を測定し
た。測定には、図6に示すように、ホーンアンテナ1,
3を用いた60GHzのミリ波を放射する装置を使用
し、アンテナ間に試料2を置かない非シールド状態と、
試料2である上記電磁波シールド材(炭化した絹繊維の
不織布)でアンテナ間をシールドした状態とで、電磁波
の減衰率を測定した。その結果を図2乃至図5に示す。
なお、これらのグラフは、入射側のアンテナとして導波
管プローブを用い、アンテナの磁界面と平行な面内で走
査して測定した結果を表している。これらの図中、図2
及び図3は、横軸はアンテナの軸芯を挟んで両側に5m
m間隔で設定した測定点を表し、横軸の9の目盛りの位
置がアンテナの中心を表す。また、図4及び図5の横軸
は、アンテナの中心からの距離を表している。シールド
効果はこの中心位置で図2と図3の減衰率の差、及び図
4と図5の減衰率の差から、本発明の電磁波シールド材
の電磁波遮蔽効果が高いことがわかる。これらのテスト
結果では、40dBの減衰を得ることが実証できた。ま
た、日常生活で使用される、例えば携帯電話機、テレビ
のリモコン等に本発明の電磁波シールド材を一重巻きに
して包機すると、機器の作動は得られず、30MHz〜
1500MHz間でも電磁波を遮断する機能を保持する
ことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【図1】電磁波シールド材の製造工程図である。
【図2】電磁波シールド測定結果(シールドなし)を表
すグラフである。
【図3】電磁波シールド測定結果(シールドあり)を表
すグラフである。
【図4】電磁波シールド測定結果(シールドなし)を表
すグラフである。
【図5】電磁波シールド測定結果(シールドあり)を表
すグラフである。
【図6】測定方法の説明図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 試料(電磁波シールド材) 3 アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) D06L 3/11 D06L 3/11 H05K 9/00 H05K 9/00 W // H01F 1/00 H01F 1/00 C Fターム(参考) 4F100 AD11A AD11B AJ09A AJ09B BA02 BA03 BA04 BA05 BA10A BA10B BA22 DG15A DG15B EC092 GB41 JD08 JK13 JL01 4L037 CS03 CT01 FA17 PC11 PS12 UA02 4L047 AA10 BA03 BA22 BD04 CA02 CA05 CB01 CB10 CC14 5E040 CA13 5E321 AA21 BB22 BB25 BB41 BB44 BB60 GG05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絹繊維で作られた布材を真空中で加熱し
    て炭化させた絹繊維の炭化物からなることを特徴とする
    電磁波シールド材。
  2. 【請求項2】 酵素で精練処理された絹繊維からなる布
    材を作成する布材作成工程と、得られた布材を真空焼成
    炉を用いて無酸素状態で輻射熱により焼成する焼成工程
    と、前記焼成工程で焼成された布材を冷却する工程とを
    経て、絹繊維の炭化物からなる電磁波シールド材を得る
    ことを特徴とする電磁波シールド材の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記焼成工程は、比較的低い第1の焼成
    温度で焼成する第1の焼成工程と、当該第1の焼成工程
    で焼成された布材を冷却した後、前記第1の焼成温度よ
    りも高い第2の焼成温度で焼成する第2の焼成工程とを
    含む請求項2に記載の電磁波シールド材の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記布材作成工程は、種繭等の絹繊維原
    料を酵素で精練処理する工程と、精練処理された絹繊維
    原料を櫛流開繊してシート状物とする工程と、得られた
    複数のシート状物を繊維方向を異ならせて積層し、ニー
    ドリングして不織布とする工程とを含む請求項2又は3
    に記載の電磁波シールド材の製造方法。
  5. 【請求項5】 種繭等の絹繊維原料を酵素で精練するに
    際し、水酸化スズ等の添加物を適宜配合して精練するこ
    とにより前記精練された絹繊維を得る請求項2乃至4に
    記載の電磁波シールド材の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005007947A1 (ja) * 2003-07-16 2005-01-27 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha 絹焼成体、これを用いた抗菌材および絹焼成体の製造方法
JP2007119993A (ja) * 2005-09-29 2007-05-17 Nakatsuyama Netsushori:Kk 絹焼成体及びその製造方法
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CN111961441A (zh) * 2020-08-26 2020-11-20 浙江理工大学桐乡研究院有限公司 一种基于桑蚕丝生物质炭的吸波材料制备方法

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