JP2007250820A - 磁性シート - Google Patents

Abstract

【課題】高い透磁率を有する磁性シートを提供する。
【解決手段】ベースフィルム３と、ベースフィルム３の上面に形成された磁性層２とを有する磁性シート１であって、磁性層２は、軟磁性粒子（透磁率が大きく、かつ保磁力Ｈｃの小さな磁性粒子）と、バインダーとしてのポリカーボネートポリウレタン樹脂とを含有している。このポリカーボネートポリウレタン樹脂は、ポリカーボネートポリオールとポリイソシアネートのウレタン化反応によって合成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟磁性粒子およびバインダーを含有する磁性シートに関するものである。

この種の磁性シートとして、特開２００３−２４３８７７号公報に開示されている磁性シート（防磁性シート）が知られている。この磁性シートは、少なくとも一種類の軟磁性粒子と、高分子材料と、揮発性溶剤とからなる液状（ペースト状）の防磁性組成物を絶縁性支持体の少なくとも一方の表面に塗布することによって得られるものであり、柔軟性を有し、薄くて軽量であるという特徴を備えている。この場合、高分子材料としては、ウレタン樹脂やポリカーボネート樹脂などを用いることができる。この磁性シートによれば、上記の特徴を備えたことにより、電子装置のプラスチック筐体の壁面に貼り付けたり、導体ケーブルの外面に巻回したりして、都合良く使用することができる。
特開２００３−２４３８７７号公報（第１，４，９頁）

ところが、従来のこの種の磁性シートには、以下の問題点がある。すなわち、この種の磁性シートには、塗布した防磁性組成物を乾燥させる際に、揮発した揮発性溶剤の痕跡が空孔として残存する割合が多いため、密度が低下して、実質的な軟磁性粒子の充填割合が低下する結果、透磁率を高めるのが困難であるという問題点が存在する。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、高い透磁率を有する磁性シートを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく本発明に係る磁性シートは、バインダーおよび少なくとも一種類の軟磁性粒子を含有し、前記バインダーはポリカーボネートポリウレタン樹脂を含有する。

この場合、前記軟磁性粒子１００重量部に対して８重量部以上２２重量部以下の範囲内で前記バインダーを含有している。

また、前記軟磁性粒子１００重量部に対して８重量部以上１８重量部以下の範囲内で前記バインダーを含有させるのが好ましい。

本発明に係る磁性シートによれば、バインダーにポリカーボネートポリウレタン樹脂を含有させたことにより、磁性層の密度を高めることができる結果、磁性層の透磁率、つまり磁性シートの透磁率を高めることができる。なお、磁性層の密度を高めることができる理由は定かではないが、同量の塗布液量で形成した塗膜同士（ポリカーボネートポリウレタン樹脂を含有させた塗膜と例えばポリエステルポリウレタン樹脂を含有させた塗膜）を比較したときに、ポリカーボネートポリウレタン樹脂を含有させた塗膜は、乾燥後の厚みが薄いため、揮発性溶剤が揮発し易い結果、揮発性溶剤の残存に起因する空孔が少なくなるためか、または、分散性が良いために、軟磁性粒子同士が互いに重なったときに生じる軟磁性粒子相互間の空隙が少なくなるためとも考えられる。

また、本発明に係る磁性シートによれば、軟磁性粒子１００重量部に対して８重量部以上２２重量部以下の範囲内でバインダーを含有させたことにより、磁性シートの透磁率を十分に（４０以上に）高めることができる。

また、軟磁性粒子１００重量部に対して８重量部以上１８重量部以下の範囲内でバインダーを含有させることで、磁性シートの透磁率をより高く（５０以上に）することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る磁性シートの最良の形態について説明する。

最初に、本発明に係る磁性シート１の構成について、図面を参照して説明する。

図１に示す磁性シート１は、磁性層２がベースフィルム（非磁性支持体）３の少なくとも一方の面（本例では、同図に示すように上面）上に形成されて構成されている。

（ベースフィルム）
ベースフィルム３として用いる支持体には特に制限はなく、目的に応じて公知の絶縁性材料で形成された支持体を用いることができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル類、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、セルローストリアセテート、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、アラミド、芳香族ポリアミド等の樹脂材料で形成された絶縁性支持体（絶縁フィルム）を用いることができる。また、ベースフィルム３は、通常、その厚みが３μｍ〜１００μｍの範囲内に設定される。また、ベースフィルム３は、長尺な帯状（テープ状）、シート状、カード状、ディスク状等、各種の平面視形状に形成することができる。

（磁性層）
磁性層２は、バインダーおよび少なくとも一種類の軟磁性粒子を含有する。この場合、軟磁性粒子としては、一般的に、透磁率が大きく、かつ保磁力Ｈｃの小さな（例えば約７９０Ａ／ｍ（１０エルステッド）以下の）磁性材料が好ましい。このような軟磁性粒子としては、例えば、フェライトなどが挙げられるが、軟磁性合金または軟磁性アモルファス合金として分類される合金系軟磁性粒子なども好ましい。この場合、上記した軟磁性粒子を１種類用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。

磁性層２用のバインダー（結合剤）としては、ポリカーボネートポリウレタン樹脂を用いる。このポリカーボネートポリウレタン樹脂は、ポリカーボネートポリオールとポリイソシアネートのウレタン化反応によって合成される。この場合、ポリカーボネートポリオールとしては、ジアリルカーボネートまたはジアルキルカーボネートと、公知の多価アルコールとの縮合反応によって得られるものが用いられる。ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が挙げられる。

また、バインダーの配合比は、軟磁性粒子１００重量部に対し、好ましくは８重量部以上２２重量部以下の範囲内に、特に好ましくは８重量部以上１８重量部以下の範囲内に設定される。結合剤としてポリカーボネートポリウレタン樹脂をこの範囲で配合することにより、磁性層２の密度を高めることができる結果、磁性層２の透磁率、つまり磁性シート１の透磁率を高めることができる。なお、磁性層２の密度を高めることができる理由は定かではないが、同量の塗布液量で形成した塗膜同士（ポリカーボネートポリウレタン樹脂を含有させた塗膜と例えばポリエステルポリウレタン樹脂を含有させた塗膜）を比較したときに、ポリカーボネートポリウレタン樹脂を含有させた塗膜は、乾燥後の厚みが薄いため、揮発性溶剤が揮発し易い結果、揮発性溶剤の残存に起因する空孔が少なくなるためか、または、分散性が良いために、軟磁性粒子同士が互いに重なったときに生じる軟磁性粒子相互間の空隙が少なくなるためとも考えられる。

また、バインダーの配合比を低下させていくと、ある程度までは、バインダーの含有量の低下に応じて軟磁性粒子の配合比が増加するため、密度が増加して透磁率が高まる。ところが、さらにバインダーの含有量が低下したときには、分散性が低下して軟磁性粒子同士の互いの重なり合いが増加し、これに起因して各軟磁性粒子相互間に生じる空隙が増加する（充填率が低下する）。このため、密度の増加が減少に転じて、透磁率も上昇傾向から低下傾向に転じることとなる。したがって、バインダーの配合比が少なすぎると、透磁率が、低下傾向に転じて、必要な値を確保できなくなる。他方、バインダーの含有量が多すぎると、軟磁性粒子の含有量が低下して、磁性層２の透磁率が低下する。

磁性層２を形成するための磁性塗料の調整に際しては揮発性溶剤を用いるが、このような揮発性溶剤としては、例えば、トルエンやキシレンなどの芳香族系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、酢酸エチルや酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶剤、エタノールやイソプロパノールなどのアルコール系溶剤の他、ヘキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。

磁性層２を形成するための磁性塗料は、公知の方法で、上記各成分に上記揮発性溶剤を加えて、混合、攪拌、混練、分散等を行うことにより調製される。一例として、磁性層２を形成するための磁性塗料は、上記の軟磁性粒子およびバインダーに、揮発性溶剤として例えばメチルエチルケトンおよびトルエンを軟磁性粒子１００重量部に対して２５重量部ずつ投入して十分に混練し、その後に、さらにメチルエチルケトンおよびトルエンを軟磁性粒子１００重量部に対して５０重量部ずつ追加投入して十分に混練を行うことで調整する。この場合、軟磁性粒子を揮発性溶剤およびバインダーと混練し、これらを均一に分散させる方法としては、ニーダー、ボールミル、ロールミル、ジェットミルなどを使用して行う方法を採用することができる。

また、磁性層２中には、必要に応じて、分散剤、安定剤、滑剤、充填剤、増量剤、可塑剤、架橋剤、硬化剤、老化防止剤、加硫促進剤、難燃性材料などの各種添加剤を添加してもよい。このような添加剤は、例えば、上記方法で作製した磁性塗料に添加および混合する。この場合、硬化剤としては、ポリイソシアネート化合物、具体的には、イソシアヌレート環を有するポリイソシアネート化合物を用いるのが好ましい。これにより、磁性シート１の製造後における膨張率を低下させることができる。市販品の具体例としては、例えば、コロネート２０３０（日本ポリウレタン社製）などが挙げられる。

（磁性シート１の製造）
上記のようにして調製された磁性塗料を用いて、塗布、配向、乾燥、カレンダーおよび硬化等することにより、磁性層２をベースフィルム３上に形成して、図１に示す磁性シート１を製造する。

具体的には、まず、塗布工程を行うことにより、ベースフィルム３の一方の面上に調製された磁性塗料を塗布して、未硬化の磁性層２を形成する。この場合、磁性塗料の塗布に際しては、グラビア塗布、ロール塗布、ブレード塗布、エクストルージョン塗布などの公知の塗布方法を用いることができる。次いで、未硬化の磁性層２に対して配向磁界を印加して軟磁性粒子を配向する。

続いて、乾燥工程を行うことにより、磁性層２を乾燥させる。この乾燥工程では、磁性層２を６０℃雰囲気内で乾燥させて、磁性層２内の揮発性溶剤を揮発させ、その後に、加熱状態の磁性層２に対して金属ロールによりカレンダー処理を行う。揮発性溶剤の揮発によって磁性層２に空孔（気孔）が残ったときには、磁性層２およびベースフィルム３全体の密度（具体的には磁性層２の密度）が高くならないことがあるが、バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を用いることにより、揮発性溶剤が揮発する際の空孔の発生を軽減することができる。また、加熱状態の磁性層２にカレンダー処理を行い、磁性層２に対して垂直な方向（厚み方向）に圧力を加えることにより、磁性層２に発生した空孔を減少させて、磁性層２およびベースフィルム３全体の密度（具体的には磁性層２の密度）を高めると共に、軟磁性粒子の配向性を改善することができる。

次いで、カレンダー処理を完了した磁性層２およびベースフィルム３（磁性シート１の原反）を巻取りロールに巻き取る。最後に、巻き取った状態の磁性シート１の原反に対して、６０℃雰囲気内で２４時間放置する熱硬化処理を行い、磁性シート１の作製が完了する。

このように、この磁性シート１によれば、ポリカーボネートポリウレタン樹脂をバインダーとして調整された磁性塗料を用いることにより、磁性層２の密度を高めることができる結果、磁性層２の透磁率、つまり磁性シート１の透磁率を高めることができる。また、この磁性シート１は、その透磁率が高いため、例えば電子機器の輻射ノイズ対策等に、電波干渉防止材や電波吸収体として好適に使用することができる。また、ＲＦＩＤタグの安定動作に不可欠である搬送波（磁界）収束部材としても好適に用いることができる。

なお、磁性層２がベースフィルム３上に一体的に形成された磁性シート１について上記したが、図３に示すように、ベースフィルム３の表面に剥離層１２が形成されたフィルム１３を使用し、この剥離層１２の表面に磁性層２を形成して磁性シート１１を構成することもできる。この場合、磁性層２は、ベースフィルム３から剥離して単体でも用いられるため、本発明における磁性シートとして機能する。なお、磁性シート１と同一の構成については同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

次に、実施例を挙げて本発明に係る磁性シート１について詳細に説明する。

［軟磁性粒子の製造例］
水アトマイズ法により、合金粒子（Ｆｅ／Ｓｉ／Ｃｒ＝７５／２４／１（原子比））を作製し、次いで、媒体撹拌ミルにより、合金粒子を扁平化する。続いて、熱処理を施して、扁平状軟磁性合金粒子からなる軟磁性粒子を得た。媒体撹拌ミルによる扁平化は、扁平状軟磁性合金粒子の重量平均粒径Ｄ５０が２５μｍとなるまで行った。重量平均粒径Ｄ５０は、光散乱を使用した粒度分析計によって測定した。熱処理は、０．１体積％〜１体積％の酸素を含む窒素雰囲気中にて、３５０℃で２０分間から１時間行った。なお、分析型走査型電子顕微鏡で測定したところ、軟磁性粒子の平均厚さは、０．１μｍ〜１．０μｍであった。

［実施例１］
（磁性塗料の調製）
軟磁性粒子（上記製造例で製造したもの） １００重量部
（Ｆｅ／Ｓｉ／Ｃｒ＝７５／２４／１（原子比）、Ｈｃ：４９０Ａ／ｍ、厚み：０．１μｍ〜１．０μｍ、Ｄ５０：２５μｍ）
バインダー（結合剤） ポリカーボネートポリウレタン樹脂 ８重量部
（日本ポリウレタン工業（株）製 商品名：Ｎ５２３０、粘度：８０００〜１８０００ｃｐ／２５℃、Ｔｇ：−３３℃）
揮発性溶剤 メチルエチルケトン ２５重量部
揮発性溶剤 トルエン ２５重量部

上記の各材料をニーダーで混練した後、揮発性溶剤としてメチルエチルケトンおよびトルエンをさらに５０重量部ずつ投入して混練を行い、最後に、硬化剤（日本ポリウレタン工業（株）製 商品名：コロネート２０３０）を０．８重量部（バインダーの配合量の１０重量％）、添加および混合して、磁性塗料を作製した。なお、上記したバインダー、各揮発性溶剤および硬化剤の各配合比は、軟磁性粒子の配合量を１００としたときの数値で示したものである。

（磁性層形成工程）
２５μｍ厚のＰＥＴ製のベースフィルム３の一方の面上に、ブレード塗布方式により、カレンダー加工後の厚みが５０μｍとなるように磁性塗料を塗布し、次いで、配向磁界を印加して配向を行い、続いて、６０℃雰囲気内で乾燥させた。その後に、金属ロールを用いたカレンダーによって、ニップ数１回で加工を行い、磁性層２を形成した。

以上のようにして得られた磁性シート１の原反を、巻取りロールに巻き取った状態で、６０℃で２４時間熱硬化させ、この磁性シート１を以下の各評価で規定されている形状に裁断することにより、磁性シートのサンプルを作製した。

［実施例２〜５］
また、上記した磁性塗料の調製において、バインダーであるポリカーボネートポリウレタン樹脂の配合比を図２に示すように変え、かつ硬化剤の配合量をポリカーボネートポリウレタン樹脂の配合量の１０重量％に調整した以外は、上記した実施例１と同様にして、磁性シート１を作製し、この磁性シート１を以下の各評価で規定されている形状に裁断することにより、実施例２〜５としての磁性シートのサンプルを作製した。

［比較例１〜３］
また、上記した磁性塗料の調製において、ポリカーボネートポリウレタン樹脂に代えて、ポリエステルポリウレタン樹脂（１）（日本ポリウレタン工業（株）製 商品名：Ｎ３３１５）、ポリエステルポリウレタン樹脂（２）（東洋紡績（株）製 商品名：ＵＲ２３００）、ポリエステルポリウレタン樹脂（３）（日本ポリウレタン工業（株）製 商品名：Ｎ２３０４）をバインダーとして用いると共に、図２に示すように、その配合比を１８重量部とし、かつ硬化剤の配合量をバインダーの配合量の１０重量％に調整した以外は、上記した実施例１と同様にして、磁性シート１を作製し、この磁性シート１を以下の各評価で規定されている形状に裁断することにより、比較例１〜３としての磁性シートの各サンプルを作製した。

［磁性シートの評価］
各磁性シートのサンプルについて、次の評価試験を実施した。

（透磁率）
磁性シート１を外径１４ｍｍ、内径６ｍｍのリング状体に打ち抜いて作製したサンプルについて、アジレントテクノロジー社製の測定器「Ａｇｉｌｅｎｔ ４２９１Ｂ ＲＦインピーダンス／マテリアル・アナライザ」を使用して、１３．５６ＭＨｚでの透磁率を測定した。

（密度）
磁性シート１を２０ｍｍ×２０ｍｍの方形状体に裁断して作製したサンプルについて、ソニー社製の測定器「μ−ｍａｔｅ」を使用して磁性層２の厚みを測定し、また磁性層２の重量も測定して、得られた厚みと重量とから磁性層２の密度を算出した。

以上の各実施例１〜５および各比較例１〜３についての透磁率および密度の測定結果を、バインダーの種類および配合比と共に図２の測定結果図に示す。この測定結果から、透磁率については、各実施例１〜５の磁性シートサンプルが４０以上の高い値を示し、いずれも良好な透磁率であることが確認された。特に、各実施例１〜４の磁性シートサンプルでは５０を超える極めて高い値であり、一層良好な透磁率であることが確認された。一方、各比較例１〜３の磁性シートサンプルは、いずれも３０以下の低い値になることが確認された。

この場合、バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を使用した各実施例１〜５の磁性シートサンプルは、ポリエステルポリウレタン樹脂をバインダーとして使用した各比較例１〜３の磁性シートサンプルと比較して、密度も２．８ｇ／ｃｍ^３を超える高い値であることが確認された。これは、バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を用いて磁性塗料を調整することにより、乾燥処理において揮発性溶剤の揮発に起因した空孔の発生を軽減でき、しかもその後のカレンダー処理において、磁性層２内に発生した空孔を減少させることができ、これによって磁性層２の密度を高めて、磁性層２の透磁率、ひいては磁性シート１の透磁率を向上させることができるものと考えられる。

その一方で、実施例３，４，５の各密度および各透磁率の変化の様子から、バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を用いたとしても、バインダーが多すぎると、磁性層２における軟磁性粒子の比率が低下して、密度が次第に低下する結果、透磁率が次第に低下するという傾向を有することが確認できる。他方、バインダーが少なすぎると、分散性が低下して軟磁性粒子同士の互いの重なり合いが増加し、これに起因して各軟磁性粒子相互間に生じる空隙が増加する（充填率が低下する）ため、密度の増加が減少に転じて、透磁率も上昇傾向から低下傾向に転じるという傾向を有することが確認できる。したがって、十分な（４０以上の）透磁率を確保するためには、ポリカーボネートポリウレタン樹脂の配合比を８重量部以上２２重量部以下の範囲内にするのが好ましく、さらに、より高い（５０以上の）透磁率を確保するためには、８重量部以上１８重量部以下の範囲内にするのが好ましいことが確認された。

本発明に係る磁性シート１の断面図である。 各実施例１〜５および各比較例１〜３についてのバインダーの種類、その配合比、その磁性層２の透磁率および密度の測定結果を示す測定結果図である。 本発明に係る磁性シート１１の断面図である。

符号の説明

１，１１ 磁性シート
２ 磁性層
３ ベースフィルム

Claims (2)

1. バインダーおよび軟磁性粒子を含有する磁性層を含み、前記バインダーはポリカーボネートポリウレタン樹脂を含有する磁性シート。
2. 前記軟磁性粒子１００重量部に対して８重量部以上２２重量部以下の範囲内で前記バインダーを含有している請求項１記載の磁性シート。

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