JP2002505528A - 難燃性のemi遮蔽材料および製造方法 - Google Patents

難燃性のemi遮蔽材料および製造方法

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emi shielding
shielding material
conductive
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ブンヤン,マイケル・エイチ
フランダース,ウイリアム・アイ
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パーカー−ハニフイン・コーポレーシヨン
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 特に生地被覆発泡EMI遮蔽ガスケット構造物で用いるに適合した難燃性で導電性のEMI遮蔽材料および方法。製造時、少なくとも1番目の導電性側と2番目の側を有していて前記2番目の側がそれらの間の厚み寸法を限定している如き一般に平らで多孔性の生地部材を準備する。流動し得る難燃剤組成物の硬化性層を前記生地部材の前記2番目の側の少なくとも一部に前以て決めておいた流体力学的圧力および粘度下で加える。前記組成物の流体力学的圧力および粘度を前記層が前記生地部材に浸透する深さの限界が前記生地部材の前記厚み寸法未満であるように調節する。次に、前記生地部材の1番目の側が導電性のままであるように前記層を硬化させて前記生地部材の前記2番目の側に難燃性表面被膜を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 本発明は、幅広い意味で、電磁妨害(elctromagnetic int
erference)(EMI)遮蔽で用いるに適した導電性で難燃性の材料お
よびそれの製造方法、より詳細には、難燃性コーティング(coating)の
層を1つの表面に付着させた導電性生地をEMI遮蔽ガスケットに含める被覆材
(sheathing)として用いることに関する。
【0002】 テレビ、ラジオ、コンピューター、医学装置、ビジネス機器、通信装置などを
包含する電子装置の作動は、そのような装置に含まれる電子回路内に電磁放射線
が発生することを伴う。そのような放射線はしばしば電磁スペクトルの無線周波
帯、即ち約10KHzから10GHzの範囲内の場としてか或は過渡現象として
生じ、それは隣接する他の電子装置の作動を妨害することが知られていることか
ら「電磁妨害」または「EMI」と呼ばれる。
【0003】 EMIエネルギーを吸収および/または反射する能力を有する遮蔽材を用いて
そのEMIエネルギーを発生源装置(source devices)内に封じ
込めかつその装置または「標的」装置を他の発生源装置から絶縁することでEM
Iの影響を弱くすることができる。そのような遮蔽材は発生源と他の装置の間に
挿入されるバリヤー(barrier)として与えられており、これの形態は、
典型的に、当該装置を封じ込めている導電性でアース付き外装の形態である。こ
のような装置の回路を一般に配電(servicing)などに接続することが
できるままにしておく必要があることから、大部分の外装には開けることができ
るか或は取り外すことができるアクセス(accesses)、例えばドア、ハ
ッチ、パネルまたはカバーなどが与えられている。しかしながら、このようなア
クセスを最高に平らにしたとしても、このアクセスとそれの相当する合わせ面ま
たは密着面に隙間が存在する可能性があり、それによって、放射エネルギーが当
該装置から漏れ出るか或は他の様式で出入りすることを可能にする開口部が存在
する可能性があることで、遮蔽効果が低下し得る。更に、そのような隙間の存在
は外装または他の遮蔽材の表面および大地導電率が不連続になることに相当し、
スロットアンテナの形態として機能することから、二次的EMI発生源を生じさ
せる可能性さえある。これに関して、外装の中に誘発されたバルク(bulk)
または表面電流はそのような遮蔽材にいくらか存在する接触面隙間を横切る電圧
勾配を発生させ、このように、そのような隙間はEMIノイズを発するアンテナ
として機能する。このようなノイズの振幅は一般に隙間の長さに比例し、隙間の
幅はあまり影響を与えない。
【0004】 外装および他のEMI遮蔽構造物の合わせ面内の隙間を埋める目的で、そのよ
うな構造物を横切る電気連続性を維持しかつ当該装置の内部に水分および埃など
の如き汚染物が入らないようにするためのガスケット(gaskets)および
他のシールが提案された。そのようなシールは、そのような合わせ面の1つに接
着または機械的に取り付けられているか或は適合するように押し込められ(pr
ess−fit)、そしてこのようなシールは、表面と表面の間に存在する不規
則な部分に加圧下で合致することを通して、いくらか存在する接触面隙間を密封
してそこを横切る連続導電路を確立する機能を果す。従って、EMI遮蔽用途で
用いることを意図したシールは、圧縮下でさえ表面導電性を与えるばかりでなく
またこのシールが隙間の大きさに合致することを可能にする弾性を示す構造を有
するべきであると明記されている。このようなシールは、追加的に、耐摩耗性を
示すべきであり、経済的に製造可能であるべきであり、かつ繰り返される圧縮弛
緩サイクルに耐える能力を持っていなければならない。EMI遮蔽ガスケットの
仕様に関するさらなる情報に関してはSeverinsen, J., “Gaskets That Block E
MI," Machine Design、47巻、No.19、74−77頁(1975年8月7 日)が参考になり得る。
【0005】 典型的なEMI遮蔽用途の要求により、しばしば、ガスケットは低インピーダ
ンス(low impedance)で低プロファイル(low profil
e)で通常の閉鎖力荷重(closure force loads)下でデフ
レクタブル(deflectable)であることが決められている。他の要求
には、当該装置が適切に作動することと米国における商業的Federal C
ommunication Commision(FCC)EMC規則を順守す
ることの両方に関してEMI遮蔽効果を与えるデザインであることと低コストで
あることが含まれる。
【0006】 特に経済的なガスケット構造物[これはまた閉鎖力が非常に小さい、即ち約1
ポンド/インチ(0.175N/mm)未満であることも要求される]をPar
ker−Hannifin Corp.のChomerics Divisio
n[Woburn、MA]が商標「Soft−ShieldR 5000 Se ries」の下で市販している。そのような構造物は、ポリウレタンまたは他の
発泡体コア(core)の上を縦方向に「シガレット」包みしている導電性被覆
材(jacket or sheathing)で構成されている。米国特許第
4,871,477号に更に記述されているように、ポリウレタン発泡体は、一
般に、ポリイソシアネートとヒドロキシル官能ポリオールが発泡剤の存在下で反
応することで生じる。前記発泡剤が前記重合体構造物が膨張して複数の連続もし
くは独立気泡が生じることに影響を与える。
【0007】 そのような被覆材は、高い導電率、即ち約1Ω/sq.の導電率を示すニッケ
ルメッキ銀ナイロンを織ったリップストップ(rip−stop)[これは切断
した時に自己終結する(self−terminating)]として与えられ
ている。有利には、前記被覆材を連続成形方法でコアに接着させてもよく、この
方法では、膨張する発泡体の回りを前記被覆材で覆った状態で前記発泡体の発泡
、即ち膨張を前記被覆材内で起こさせそしてこの発泡体と被覆材をダイスに通し
そしてトラベリングモルディング(traveling molding)の中
に入れることが行われている。同様な被覆材構造物が共通譲渡の米国特許第5,
028,739号そして米国特許第4,857,668;5,054,635;5, 105,056;および5,202,536に示されている。
【0008】 PCおよび通信装置を包含する数多くの種類の電子装置は、特定のFCC要求
に従わなければならないばかりでなくまた難燃性に関する特定のUnderwr
iter’s Laboratories(UL)基準下の認可に合致する必要
もある。これに関して、電子装置内の個々の構成要素の各々がUL認可であるな
らば、その装置自身は個別の認可を受ける必要はない。従って、各構成要素のU
L認可を確保していれば、製造業者が承諾に要する費用が低くなり、最終的に結
果として消費者にとって品物がより安価になる可能性がある。しかしながら、E
MI遮蔽ガスケットの場合、そのようなガスケットは、EMI遮蔽要求を満足さ
せるに必要な導電性を犠牲することなく難燃性でなければならない、即ちUL基
準No.94、“Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in
Devices and Appliances"(1991)の下でV−0の等級を達成する必要がある。
【0009】 これに関して、特に上述した種類(発泡体を生地で覆った)のEMI遮蔽ガス
ケットに関して、発泡させた高分子材料は可燃性であることから特定の状況下で
は火災の危険性を示し得ることが長年に渡って認識されていた。大部分の発泡材
料は、気泡構造を有し、有機物の含有量が高くかつ表面積が大きいことから、炎
または高温にさらされた時に比較的急速に分解を受ける。
【0010】 発泡体を生地で覆ったガスケット(fabric over foam ga
skets)に難燃性を与えようとする1つのアプローチでは、発泡体用の難燃
性保護層として被覆材を用いることが行われてきた。実際、導電性のNi/Cu
メッキ生地内に発泡体を包み込んでそれに熱可塑性シートを熱で挟み込む(ho
t nipped)か或は他の様式でそれの下側に融解接着させることでV−0
の等級の承諾を達成したことが主張されている。そのような生地[これのさらな
る記述を米国特許第4,489,126;4,531,994;4,608,104;
および/または4,621,013の1つ以上に見ることができる]をMonsa
nto Co.(St.Louis)が商標「“Flectron(R) Ni/Cu Polyester
Taffeta V0."」の下で市販している。
【0011】 発泡体を生地で覆った他のガスケット[米国特許第4,857,668号に詳
述されている如き]には、被覆材の内側表面に取り付けられた補助層、即ち被膜
が組み込まれている。そのような被膜は難燃性のウレタン配合物であってもよく
、それはまた被覆材と発泡体の接着も助長し得る。その被膜は、追加的に、発泡
体が生地を通り抜ける度合を低下させる機能も果し得る(さもなければ前記被覆
材の導電性が犠牲になる可能性がある)。
【0012】 前記を鑑み、難燃性の生地被覆発泡(fabric−over foam)E
MI遮蔽ガスケットばかりでなくそれ用の被覆材のデザインを更に改良すること
ができれば、これは電子産業で良好に受け入れられることは理解されるであろう
。V−0のUL94等級を達成する難燃性ガスケット構造物が特に望まれている
【0013】 (発明の幅広い記述) 本発明は、生地被覆発泡EMI遮蔽ガスケットで用いるに適した導電性で難燃
性の材料およびそれの製造方法に向けたものである。本発明の材料では、導電性
で一般に多孔性の生地の一つの側に難燃性のコーティング層を持たせている点で
、それを生地被覆発泡ガスケット構造で被覆材として用いた時、それにUL94
V−0保護を与える。有利には、難燃層を生地にブリードスルー(bleed
through)が評価できるほど起こらないように湿式被覆する(wet
coated)ことができることから、比較的薄い、即ち2−4ミル(0.05
−0.10mm)のコーティング層を一方の生地側にもう一方の側の表面導電性
を犠牲にすることなく与えることができる。そのような薄いコーティング層は、
UL94 V−0保護を与えるに充分であるが、それにも拘らず、生地のドレー
パビリティー(drapability)を維持し、それによって、複雑な輪郭
を有するか或は約1mmと言った小さい断面を有していてUL94 V−0を順
守するガスケットの製造を容易に行うことができる。
【0014】 好適な態様では、本発明の導電性で難燃性のEMI遮蔽材料に、ニッケルもし
くは銀メッキしたナイロン、ポリエステルなどの織り生地を含め、それの一つの
側に、難燃性のアクリル樹脂ラテックスエマルジョン(acrylic lat
ex emulsion)または他の流動性樹脂組成物の層を湿式被覆する。本
発明の方法の指針に従い、前記コーティングが前記生地の未被覆側に浸透も他の
様式でも「ブリードスルー」を起こさないように前記エマルジョンの粘度および
流体力学的(hydrodynamic)圧力を調節する。従って、前記生地の
反対側の表面導電性がEMI遮蔽用途で犠牲になることはない。
【0015】 本発明の材料は生地被覆発泡EMI遮蔽ガスケット構造物に含める被覆材とし
て使用可能であり、これは特に、そのようなガスケットを連続的に成形する方法
で用いるに適合している。前記生地をそのような加工で用いる時、これの被覆側
が前記発泡体に接触する内側表面として位置しそして未被覆側が導電性の外側表
面として位置するように前記生地が発泡体の回りを被覆材として覆うようにする
。有利には、前記被覆材の内側表面に付着させた被膜が前記生地の孔を遮断する
ことで、前記発泡体が浸透、即ちブリードスルーを起こして外側表面に到達する
ことなくその中に保持されるようにする。この被覆材の被覆された内側表面をア
クリル樹脂材料で生じさせると、これは、発泡体の組成に応じて、更に、発泡体
と生地の接着を助長する相溶化(compatibilizing)もしくは「
つなぎ(tie)」中間層としても機能し得る。
【0016】 従って、本発明は、以下に行う詳細な開示で例示する構造物、要素の組み合わ
せそして部分および段階の配列を有する材料および方法を包含する。本発明の利
点は、難燃性であってもドレーパブル(drapable)のEMI遮蔽生地を
包含する。追加的利点には経済的な難燃性EMI遮蔽生地構造物が含まれ、ここ
では、難燃性コーティングの比較的薄い層を、導電性の織りまたは他の一般に多
孔性のEMI遮蔽生地の一方の側に、この生地のもう一方の側が示す導電性を犠
牲にすることなく湿式被覆することができる。本明細書に含める開示を基にして
前記および他の利点が本分野の技術者に容易に明らかになるであろう。
【0017】 (発明の詳細な記述) 以下に行う記述では、全く制限の目的ではなくむしろ便利さの目的で特定の用
語を用いるかもしれない。例えば用語「上方」および「下方」は、参照する図に
示す方向を表示し、用語「内側(inner or interior)」およ
び「外側(outer or exterior)」は、それぞれ、言及する要
素の中心に向かうか或はそれから離れる方向を指し、そして用語「半径方向」お
よび「軸方向」は、それぞれ、言及する要素の中心縦軸に垂直な方向および平行
な方向を指す。この上に具体的に述べた言葉以外の用語(同様な重要性を有する
)も、同様に、決して制限の意味ではなくむしろ便利さの目的で用いると見なさ
れるべきである。
【0018】 以下に行う開示の説明の目的で、本明細書に関係する電磁妨害(EMI)遮蔽
材料を、それを発泡コア(foam core)用の難燃性で導電性の被覆材と
して用いることに関連して記述する、と言うのは、そのようなEMI遮蔽ガスケ
ットは電磁妨害(EMI)遮蔽構造物に含まれる接触面、例えばドア、パネル、
ハッチ、カバーまたは他の分割線(parting line)の間の接触面が
それを受け入れるに適合し得るからである。このようなEMI遮蔽構造物は、コ
ンピューター、通信装置、またはEMI放射線を発生するか或はそれの影響を受
け易い他の電子装置(device or equipment)の導電性外装
であってもよい。前記ガスケットを、前記外装内の接触面を限定している1対の
合わせ面の一方に接着または固定させてもよいか、或は適合するように押し込ん
でもよく、これは、その合わせ面間にいくらか存在する接触面隙間または他の不
規則さを密封する機能を果し得る。即ち、このガスケットは、これが加圧下に置
かれている間、そのような如何なる不規則部分にも弾性的に合致することで、そ
の接触面を横切る連続導電路を確立しかつ外装の内側を環境的に密封して埃も水
分も他の汚染物も入らないようにする。しかしながら、本発明のこのような面を
他のEMI遮蔽用途で利用することも可能であることは理解されるであろう。従
って、そのような他の用途の範囲内の使用も明らかに本発明の範囲内であると見
なされるべきである。
【0019】 次に、本図(いくつかの図全体に渡って相当する要素を示す時には相当する参
照文字を用いる)を参照して、図1に、本発明に従う難燃性EMI遮蔽材料を、
発泡コアガスケット構造物に含める被覆材として用いるに一般に適合するとして
、一般的に10で示す。説明の目的で、材料シート10を、無限の寸法を有して
いて考えられる個々の用途に適した大きさに切断可能なシートであるとして示す
。基本的な構造において、材料10は、上方の一般的に平らで多孔性の生地部材
12と下方の難燃性コーティング部材14を包含する。
【0020】 生地部材は、少なくとも、導電性の1番目の側16と導電性もしくは非導電性
の2番目の側18を有し、この2番目の側18は厚み寸法を限定しており、この
寸法を図2の断面図に「t1」で示し、これは約2−4ミル(0.05−0.1 0mm)に及んで多様であり得る。「導電性」は、生地が導電性ワイヤー、モノ
フィラメント、ヤーンまたは他の繊維で構成されていることが理由でか或は別法
として非導電性繊維がメッキまたはスパッタリングの如き処理を受けていてそれ
の上に導電性層が与えられていることが理由で、生地が導電性を示し得る、即ち
約0.1Ω/sq.以下の表面抵抗を示し得ることを意味する。好適な導電性繊
維には、Monelニッケル−銅合金、銀メッキ銅、ニッケル被覆銅、Ferr
ex(商標)錫メッキ銅被覆鋼、アルミニウム、錫被覆銅、燐青銅、炭素、グラ
ファイトおよび導電性重合体が含まれる。好適な非導電性繊維には綿、羊毛、絹
、セルロース、ポリエステル、ポリアミド、ナイロン、およびポリイミド製のモ
ノフィラメントまたはヤーンが含まれ、これに銅、ニッケル、銀、ニッケルメッ
キ銀、アルミニウム、錫またはそれらの合金を金属メッキすることで導電性にす
る。公知な如く、金属メッキは個々の繊維ストランドにか或は織った後か或は編
んだ後か或は他の加工を行った後の生地の表面に適用可能である。
【0021】 ワイヤーメッシュ、ニット、そして不織布およびウエブの如き生地を用いるこ
とも可能であるが、部材12に好適な生地構造は、ナイロンまたはポリエステル
の平織り布であり、これに銀、ニッケル−銀または銀−ニッケル被覆銅メッキを
全生地重量を基準にして約20−40重量%、即ち0.01−0.10g/平方
インチの範囲で行うことで導電性にする。図1の拡大図(図3に20で示す)で
見ることができるように、そのような布は、図式的に24で示す繊維と繊維の間
に限定されている孔、即ち開口部(これらの1つを22で示す)を伴う一般に正
方形の平織り模様を有する点で透過性を示す。繊維24は、ヤーン、モノフィラ
メント、または好適には、各々の直径が約10−50μmのフィラメント、即ち
糸(threads)が約10−20本含まれている束であってもよい。例えば
、繊維24の各々がそのような糸の束で糸の総数が1インチ当たり約1000−
3000でありそして織りの総数(weave count)が1インチ当たり
約1000−1500であるとすると、約0.5−2ミル(12.5−50μm
)の範囲の中間平均孔サイズ(mean average pore size
)を有する開口部が1インチ当たり1000−2000個限定されることになる
であろう。
【0022】 正方形の平織り模様、例えばこはく織(taffeta)、タビー織(tab
by)またはリップストップなどが好適であると考えているが、また他の織り、
例えば朱子織り(satins)、あや織り(twill)なども本明細書に関
係する本発明の範囲内であると見なされるべきである。生地部材12に特に好適
な布は、厚みが4ミル(0.10mm)で重量が1.8オンス/平均ヤードの銀
メッキナイロン織物(silver−plated,woven nylon)
であり、これをSwift Textile Metalizing Corp., Bloomfield, CTが商標「31
EN RIPSTOP」の下で市販している。しかしながら、具体的な遮蔽用途
の必要に応じて、導電性繊維と非導電性繊維の組み合わせまたはブレンド物で構
成させた生地を代替として用いることも可能である。導電性繊維または導電性繊
維と非導電性繊維のブレンド物を織ったか、編み組みしたか或は縦編みした生地
の例がGladfelterの米国特許第4,684,762号およびBuon
annoの米国特許第4,857,668号に記述されている。
【0023】 図1および2に戻って、コーティング部材14の形成を、好適には、流動し得
る難燃性樹脂または他の組成物の硬化性層を生地部材12の2番目の側18に湿
式被覆することで行う。本明細書の以下に詳細に示すように、そのような樹脂組
成物の粘度および流体力学的圧力を、本発明の指針に従い、樹脂層の浸透が図2
に「d」で示す深さ(これは生地部材12の厚み寸法t1未満である)に限定さ れるように調節する。これに関して、前記層を硬化させて生地部材12の2番目
の側18の上に難燃性表面コーティング部材14を生じさせる時、それの1番目
の側16が導電性を示すままにする。好適な構造物では、前記層の塗布を湿った
状態の厚みが約10ミル(0.25mm)になるように行った後、それを硬化さ
せて、乾燥コーティング、即ちフィルム厚(図2にt2で示す)が約2−4ミル (0.05−0.10mm)の範囲で深さdが約1−2ミル(0.025−0.
05mm)になるようにする。最終的に、材料全体の厚み(「T」で示す)が約
6−7ミル(0.15−0.20mm)で乾燥重量ピックアップ(pickup
)が約100−150g/平方ヤードの範囲であることが観察される。「硬化」
は、樹脂が重合、架橋、さらなる架橋または重合、加硫、固化、乾燥、揮発、ま
たは他の様式で液体または他の流動形態から固体状の重合体または弾性重合体相
に化学的または物理的に変化することを意味する。
【0024】 前記難燃性組成物を、好適には、アクリル樹脂ラテックスエマルジョンを全固
体量が約60%でB型粘度(#5のスピンドル、4速度)が約40,000−6
0,000cpsで密度が1ガロン当たり約10ポンド(1.8g/cm3)に なるように調整した水エマルジョンとして配合する。前記エマルジョンに1種以
上の通常の難燃添加剤、例えば水化アルミニウム、三酸化アンチモン、燐酸エス
テルまたはハロゲン置換化合物、例えばポリ臭素化ジフェニルオキサイドなどを
約30−50重量%の範囲の量で充填することを通して、それに難燃性を与えて
もよい。好適な配合物は、デカブロモジフェニルオキサイドが全エマルジョン重
量を基準にして約25重量%で1種以上のアンチモン化合物が約15重量%の混
合物である。作動中にもしアクリル樹脂担体相(acrylic carrie
r phase)が着火したとしても、前記ハロゲン置換化合物および金属酸化
物が分解することで、化学的に、燃焼を支持するに充分な酸素が炎に行かないよ
うにする機能を果す。追加的に、前記アクリル樹脂相が分解を起こすことで、外
側に保護、即ち熱を絶縁する、即ち耐火性のチャー(char)層の生成がもた
らされ得る。
【0025】 好適な難燃剤であるアクリル樹脂ラテックスエマルジョンをHeveatex
Corp.(Fall River、MA)が商標「4129FR」の下で市
販している。水性アクリロイドゲルまたは他のアクリル樹脂増粘剤を用いて前記
エマルジョンの粘度を約40,000−60,000cpsの範囲に調整しても
よい。これに関して、前記エマルジョンの粘度を高めることは、前記コーティン
グ層が生地部材の中に浸透する度合が限定されることに寄与する。しかしながら
、このように粘度を比較的高くすると乾燥させたフィルムに望ましくない間隙が
生じる可能性があることから、前記エマルジョンに、追加的に、1種以上の市販
界面活性剤、例えばWitco Chemical Corp.(シカゴ、IL
)が市販している「Bubble Breaker」およびDiamonc S
hamrock,Inc.(サンアントニオ、TX)が市販している「Foam
Master Antifoam」などを約1重量%以下の量で用いた修飾を
受けさせて、コーティング層に空気が連行されて気泡が生じる度合を低くするこ
とも可能である。
【0026】 本発明のEMI遮蔽材料10は、上述したように、EMI遮蔽ガスケット構造
物、例えば図4のガスケット50などに含める発泡コアの上に与える難燃性で導
電性の被覆材として用いるに特に適合している。代表的な態様では、ガスケット
50に細長い弾性発泡コア部材52(これの長さは無限であってもよい)を含め
る。コア部材52は、ガスケット50の断面輪郭を限定している外側周囲表面5
4を有し、この輪郭は、説明の目的で、一般に多角形、即ち正方形または長方形
の幾何形態である。しかしながら、密封すべき接触面の幾何形態に応じて、他の
面輪郭、例えば円形、半円形または楕円形など、または複雑な輪郭を代わりに用
いることも可能である。コア部材52の半径または直径の大きさは如何なる大き
さであってもよいが、大部分の用途では、約0.25インチ(0.64cm)か
ら1インチ(2.54cm)の大きさの直径または幅にする。
【0027】 コア部材52に隙間を埋める能力を与える目的で、これが幅広い温度範囲に渡
って柔順性(compliant)を示しかつ繰り返す長期(cyclings
or long)の圧縮ドウェル(dwells)後でも良好な圧縮−弛緩ヒ
ステリシス(compression−relaxation hystere
sis)を示すようにするのが好適である。従って、コア部材52は発泡した弾
性熱可塑性プラスチック(elastomeric thermoplasti
c)、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン−EPDMブレン
ド物、ブタジエン、スチレン−ブタジエン、ニトリル、クロロスルホネート、ま
たは発泡ネオプレン、ウレタンまたはシリコンなどで作られていてもよい。好適
な構造材料には、連続気泡または独立気泡ウレタン類またはブレンド物、例えば
ポリオレフィン樹脂/モノオレフィン共重合体(monoolefin cop
olymer)ブレンド物、またはネオプレン、シリコンもしくはニトリルスポ
ンジゴム(sponge rubber)などが含まれる。
【0028】 コア部材52は、押出し加工もしくは成形した発泡プロファイル(foam
profile)として準備可能であり、これの上を遮蔽材料10で被覆物とし
て覆うが、この被覆物の縁を56で示すように重ね合わせる。好適な構造物では
、遮蔽材料10をコア部材52に連続成形方法で結合させて、前記遮蔽材料の中
で発泡体の発泡、即ち膨張を起こさせる。図4の拡大図(図5に60で示す)を
参照することで最良に分かるであろうように、そのような構造物の場合、コーテ
ィング部材14は遮蔽部材10の内側表面62としてコア部材52に接触して位
置し、生地部材12の未被覆側16はガスケット50の導電性外側表面64とし
て反対側に位置する。その被覆された内側表面62が前記生地の生地部材12の
孔22(図3)を遮断していることでその中にその発泡した発泡体が保持される
(浸透、即ちブリードスルーを起こしてガスケットの外側表面64に到達するこ
となく)ことは理解されるであろう。その上、この内側表面62は、前記発泡体
およびコーティングの個々の組成に応じて、前記発泡体と生地の接着を助長する
相溶化、即ち「つなぎ」中間層として機能し得る。ガスケット構造物50は、有
利には、閉鎖力が非常に小さい、即ち約1ポンド/インチ(0.175N/mm
)未満の用途でも使用可能な構造物を与える。
【0029】 再び図4を参照して、ガスケット50を基質に付着させる目的で、接着剤層7
0をガスケット50の長さ方向に沿って外側表面64の下側に塗布してもよい。
前記層70の配合を好適には感圧接着剤(PSA)の種類になるように行う。米
国特許第4,988,550号に記述されているように、EMI遮蔽用途で用い
るに適したPSAには、シリコン類、ネオプレン、スチレンとブタジエンの共重
合体、アクリル樹脂(acrylics)、アクリレート類、ポリビニルエーテ
ル類、ポリ酢酸ビニル共重合体、ポリイソブチレン類、そしてそれらの混合物、
ブレンド物および共重合体を基とする配合が含まれる。しかしながら、本明細書
に関係する種類のEMI用途では、アクリル樹脂を基とする配合が一般に好適で
あると考えている。接着剤層70ではPSAが好適であるが、他の接着剤、例え
ばエポキシ類およびウレタン類を代わりに用いることも可能であり、従ってそれ
らも本発明の範囲内であると見なされるべきである。追加的に、熱で融合し得る
接着剤、例えばホットメルトおよび熱可塑性プラスチックフィルムを用いること
も可能である。
【0030】 ガスケット50のバルク(bulk)導電率の測定は実質的に基質との表面接
触を通して行われることから、導電性PSAが最適なEMI遮蔽性能を示すこと
を確保するのが好適であり得る。そのような接着剤の配合を、通常は、約0.0
1−0.001?・cmの体積抵抗がもたらされるように導電性充填材を約1−
25重量%含有するように行う。このような充填材は粒子、繊維、フレーク、微
細球またはミクロバルーン(microballoons)の形態で添加されて
もよく、これの大きさは約1−100ミクロの範囲であってもよい。典型的な充
填材には固有の導電性を示す材料、例えば金属、炭素およびグラファイトなど、
または非導電性材料、例えばプラスチックまたはガラスなどに導電性材料、例え
ば貴金属などがメッキされている材料が含まれる。これに関して、そのような接
着剤が導電性を示すようにする手段は本発明の重要な面でないと考えており、こ
のように、所望の導電性と接着性を達成するならば如何なる手段も適切であると
見なされるべきである。
【0031】 前記ガスケットの外側表面に露出する接着剤層70の外側部分を保護する目的
で、72で示す剥離シートをその露出した接着剤に取り外し可能付着物として与
えてもよい。接着剤技術で通常な如く、剥離シート72を、これを外側表面64
から接着剤が評価できるほど持ち上がることなく剥がすことができるほど比較的
低い表面エネルギーを持つようにワックスが塗られているか、シリコンが被覆さ
れているか或は他のコーティングが被覆されている紙またはプラスチックシート
の片などとして与えてもよい。
【0032】 本発明のEMI遮蔽材料10を商業的量で製造する時、粘度を調節しそして他
の点でも修飾を受けさせておいたアクリル樹脂ラテックスエマルジョンまたは他
の樹脂組成物を直接的湿式方法、例えばナイフオーバーロール(knife o
ver roll)またはスロットダイス(slot die)などで生地部材
12の一方の側に塗布して硬化させてもよい。どのような方法を用いようとも、
本発明の指針に従い、樹脂層が浸透する深さが前記生地部材の厚み寸法未満であ
るように限定されるように前記樹脂組成物の流体力学的圧力を調節する。例えば
、図6を参照して、代表的な重力供給ナイフオーバーロールコーター(coat
er)の頭部をいくらか図式的に100で示し、そして多孔性、即ち透過性生地
部材12がフィードロールなど(示していない)からニップローラー102(こ
れは矢印104で示す方向に回転する)の上に運ばれることを示す。生地部材1
2の1番目の側16がローラー102に支持されながら、この生地の2番目の側
18がコーティングトラフ(coating trough)108の開口部(
106で示す)の下を通る。トラフ108は前方板110、後方板112および
1対の側板(示していない)で限定されている。
【0033】 前記エマルジョンまたは他の流動性樹脂組成物(114で示す)をポンプ輸送
するか或は他の様式で輸送してトラフ108に入れて、これを流体レベル(hで
示す)の所まで満たす。流体の密度が一定であると仮定して、このレベルhを、
生地と液体の接触面の所の流体力学的圧力が前以て決めておいた範囲内に維持さ
れるように調節する。例えば、流体の密度が1ガロン当たり約10ポンド(1.
8g/cm3)で生地の間隙率が1インチ当たり約1000−2000個の開口 部で中間平均孔サイズが約0.5−2ミル(12.5−50μm)である時に生
地と液体の接触面の所の流体力学的圧力を約0.05psi(0.35kPa)
にしようとする場合には、流体レベルhを約4インチ(10cm)に調節する。
他のコーティング方法では、例えばポンプ輸送の圧力などを用いて流体力学的流
体圧力を調節してもよい。
【0034】 説明的ナイフオーバーロールコーティング方法では、前方板110の下方縁1
20がナイフの表面を限定しており、これに挟み金を付ける(shimmed)
か或は他の様式で生地部材12の2番目の側18から前以て決めておいた距離だ
け離して位置させる。そのような間隔によって隙間(clearance or
gap)(これを「g」で示す)を生じさせ、この隙間を典型的には約10ミ
ル(0.25mm)にするが、これは、前記生地部材に塗布すべき液状コーティ
ング層122の厚みを調節するように調整可能である。その被覆された生地部材
12をローラー104から取り上げローラー装置(示していない)に通してイン
ラインオーブン(in−line oven)などに移送して、乾燥させるか、
或は液状コーティング層122に入っている水または他の希釈剤を瞬間的に蒸発
(flash)させるか、或は他の様式で前記液状コーティング層122を硬化
させることで、生地部材12の一方の側18のみに付着していて粘着性を示さな
いコーティング部材フィルムまたは他の層14(図1)を生じさせる。
【0035】 以下に示す実施例は、本明細書に関係した本発明の実施の説明であり、決して
制限の意味で解釈されるべきでなく、ここで、パーセントおよび比率は全部特に
明記しない限り重量である。
【0036】 実施例 本発明に従う代表的なEMI遮蔽材料を製造して、それの特徴づけを行った。
これに関して、アクリル樹脂ラテックスエマルジョン(Heveatex 「4
129FR」)を用いて難燃性コーティング組成物のマスターバッチを配合した
。アクリロイド増粘剤[Acrysol(商標)GS、Monsanto Co
.(セントルイス、MO)]を約5重量%用いて前記エマルジョンの粘度を約6
0,000cpsのB型粘度(#4スピンドル、40速度)に調整した。この修
飾を受けさせたエマルジョンの全固体含有量は約60重量%で、密度は1ガロン
当たり約10ポンド(1.8g/cm3)で、pHは約7.5から9.5の範囲 であった。
【0037】 ナイフオーバーロールコーター(JETZONE Model 7319, Wolverine Corp., Mer
rimac, MA)を用いて前記エマルジョンを厚みが約4ミル(0.1mm)の銀メ ッキナイロン生地(Swift「31 EN RIPSTOP」)の1つの側に
塗布した。前記コーターに備わっているコーティングトラフ内の流体レベルを約
4インチ(10cm)に維持することで、前記エマルジョンを前記布の表面に約
0.05psi(0.35kPa)の流体力学的圧力下で送り込んだ。前記コー
ティングナイフに挟み金を取り付けて前記生地の上の隙間が10ミル(0.25
mm)になるようにすると、湿った状態のコーティングドローダウン厚(dra
w down thickness)が約10ミルになった。このコーティング
、即ちフィルムを100−125℃のオーブンで5分間硬化させた後、約2.5
ミル(0.635mm)の乾燥コーティング、即ちフィルム厚を得、その結果と
して、重量ピックアップは約130−145g/平方ヤードで材料全体の厚みは
約6−7ミル(0.15−0.18mm)の範囲であった。この被覆した生地布
を検査した結果、コーティングが染み込んだ深さは約1−2ミル(0.02−0
.05mm)であることが分かり、これは生地表面上へのコーティングの満足さ
れる機械的保持および/または接着を与えた。しかしながら、前記生地の反対側
にはコーティングが実質的に存在しておらずかつ約0.1Ω/sqの表面抵抗値
が保持されていてEMI遮蔽効果が影響を受けなかったことを観察した。
【0038】 この上に記述した様式と類似した様式で被覆した生地サンプルに屋内垂直炎試
験(in−house vertical flame test)を受けさせ
た。乾燥フィルム厚が2、3または4ミル(0.05、0.08、0.10mm
)の時、燃焼は全く観察されなかった。従って、製造実験に関するフィルム厚の
操作ウインド(operating window)は妥当であることが示され
た。
【0039】 また、EMI遮蔽ガスケット構造物の状態になるようにサンプルをポリウレタ
ン発泡体コアの上を覆う被覆物として準備して、Underwriters Laboratories, I
nc., Melville, New Yorkによる炎試験を受けさせた。1.0mmの最小厚の時 にUL94下でV−0の炎クラス等級(flame class rating
)が割り当てられた。従って、このガスケット構造物は該当するUL要求に従う
ことが確認され、「UL」保証印を付けることが承認された。
【0040】 前記結果は、本発明のEMI遮蔽材料を生地被覆発泡ガスケット構造物に含め
る被覆材として用いた時にUL94 V−0保護を与えることを実証している。
比較的多孔性、即ち透過性の生地の片側を難燃性組成物の比較的薄い、即ち2−
4ミル(0.05−0.10mm)のコーティング層で湿式被覆することができ
、それをもう一方の側の表面導電性を犠牲にすることなく行うことができること
を、予想外に見い出した。そのような薄いコーティング層は、通常の生地被覆発
泡ガスケット構造物にUL94 V−0保護を与えるに充分である一方、それに
も拘らず、生地のドレーパビリティーが維持され、それによって、複雑な輪郭を
有するか或は約1mmであると言った小さい断面を有するUL94 V−0順守
ガスケットの加工を容易に行うことができる。
【0041】 本明細書に関係する指針から逸脱することなく本発明に関して特定の変化を成
し得ると予測されることから、この上で行った説明に含まれる事項は全部説明と
して解釈されるべきであり、制限の意味で解釈されるべきでないことを意図する
。本明細書に引用した文献は全部明らかに引用することによって本明細書に組み
入れられる。
【図面の簡単な説明】
本発明の本質および目的の理解がより完全になるようにこの上で行った詳細な
説明を添付図に関連させて参照すべきである。
【図1】 図1は、本発明に従うEMI遮蔽材料の1つの態様を示す透視図であり、この
材料には、一つの側が難燃性組成物の層で覆われている一般に平らな生地部材が
含まれており、この図では、前記材料の構造がより良好に分かるようにそれの一
部を分解した状態で示す。
【図2】 図2は、図1の線2−2で示す面を貫くように取った図1のEMI遮蔽材料の
拡大断面図である。
【図3】 図3は、図1に示した材料の生地部材の構造が分かるように図1を拡大した上
面図である。
【図4】 図4は、本発明に従う代表的なある長さのEMI遮蔽ガスケット構造物を示す
透視断面図であり、この構造物には、図1に示したEMI遮蔽材料で作られた被
覆材が含まれている。
【図5】 図5は、図4に示したガスケットの構造が分かるように図4を拡大した末端図
である。
【図6】 図6は、図1に示したEMI遮蔽材料の製造で用いるに適するような説明的重
力供給ナイフオーバーロールコーターの図式的部分断面図である。 前記図のさらなる説明を本発明の詳細な記述に関連してこの上に見ることがで
きるであろう。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年2月7日(2000.2.7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 難燃性で導電性のEMI遮蔽材料を製造する方法であって、 (a)少なくとも1番目の導電性側と2番目の側を有していて前記2番目の側が
    それらの間の厚み寸法を限定している一般に平らで多孔性の生地部材を準備し、 (b)流動し得る難燃剤組成物の硬化性層を前記生地部材の前記2番目の側の少
    なくとも一部に前以て決めておいた流体力学的圧力および粘度下で加え、 (c)前記組成物の流体力学的圧力および粘度を前記層が前記生地部材に浸透す
    る深さの限界が前記生地部材の前記厚み寸法未満であるように調節し、そして (d)前記生地部材の1番目の側が導電性のままであるように前記層を硬化させ
    て前記生地部材の前記2番目の側に難燃性コーティング部材を生じさせる、 段階を含んで成る方法。
  2. 【請求項2】 段階(b)の前記難燃性組成物が難燃性アクリル樹脂ラテッ
    クスエマルジョンを含んで成る請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記組成物の粘度を段階(c)において約40,000−6
    0,000センチポイズの範囲に調節する請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記組成物の流体力学的圧力を段階(c)において約0.0
    5psi(0.35kPa)に調節する請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 段階(d)における前記層を約2−4ミル(0.05−0.
    10mm)の範囲のコーティング厚になるように硬化させる請求項1記載の方法
  6. 【請求項6】 段階(a)の前記生地部材の厚み寸法を約2−4ミル(0.
    05−0.10mm)の範囲にする請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 段階(a)における前記生地部材を約0.5−2ミル(12
    .5−50μm)の範囲の中間平均孔サイズを有する金属メッキ織り布として準
    備する請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記布が綿、羊毛、絹、セルロース、ポリエステル、ポリア
    ミド、ナイロンおよびそれらの組み合わせから成る群から選択される繊維の織物
    でありそしてそれに銅、ニッケル、銀、ニッケルメッキ銀、アルミニウム、錫お
    よびそれらの組み合わせから成る群から選択される金属がメッキされている請求
    項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記繊維が約10−50μmの範囲の直径を有する請求項8
    記載の方法。
  10. 【請求項10】 導電性のEMI遮蔽材料であって、請求項1記載の方法を
    用いて作られたEMI遮蔽材料。
  11. 【請求項11】 請求項1記載の段階(b)の前記難燃剤組成物が難燃性ア
    クリル樹脂ラテックスエマルジョンを含んで成るものである請求項10記載のE
    MI遮蔽材料。
  12. 【請求項12】 請求項1記載の段階(c)において前記組成物の粘度を約
    40,000−60,000センチポイズの範囲に調節したものである請求項1
    0記載のEMI遮蔽材料。
  13. 【請求項13】 請求項1記載の段階(c)において前記組成物の流体力学
    的圧力を約0.05psi(0.35kPa)に調節したものである請求項10
    記載のEMI遮蔽材料。
  14. 【請求項14】 請求項1記載の段階(d)において前記層を約2−4ミル
    (0.05−0.10mm)のコーティング厚になるように硬化させたものであ
    る請求項10記載のEMI遮蔽材料。
  15. 【請求項15】 請求項1記載の段階(a)の前記生地部材の厚み寸法が約
    2−4ミル(0.05−0.10mm)の範囲である請求項10記載のEMI遮
    蔽材料。
  16. 【請求項16】 請求項1記載の段階(a)における前記生地部材が約0.
    5−2ミル(12.5−50μm)の範囲の中間平均孔サイズを有する金属メッ
    キ織り布として準備したものである請求項15記載のEMI遮蔽材料。
  17. 【請求項17】 前記布が綿、羊毛、絹、セルロース、ポリエステル、ポリ
    アミド、ナイロンおよびそれらの組み合わせから成る群から選択される繊維の織
    物でありそしてそれに銅、ニッケル、銀、ニッケルメッキ銀、アルミニウム、錫
    およびそれらの組み合わせから成る群から選択される金属がメッキされている請
    求項16記載のEMI遮蔽材料。
  18. 【請求項18】 前記繊維が約10−50μmの範囲の直径を有する請求項
    17記載のEMI遮蔽材料。
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