JP2009027145A - 磁性シート及び磁性シートの製造方法、並びに、アンテナ及び携帯通信機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の磁性シートは、扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含む磁性シートであって、前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が、前記磁性シートの厚み方向に対して勾配を有し、前記磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が小さい面が内側になるように折曲されて使用され、前記磁性シートの表裏面において、入射角60°での光沢度の差が9.4以上であることを特徴とする。
【選択図】図4
Description
<1> 扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含む磁性シートであって、前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が、前記磁性シートの厚み方向に対して勾配を有し、前記磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が小さい面が内側になるように折曲されて使用され、前記磁性シートの表裏面において、入射角60°での光沢度の差が9.4以上であることを特徴とする磁性シートである。
なお、前記<1>における「折曲」とは、折曲られた磁性粉末の含有率が小さい面同士の角度(図4におけるX)が0°〜90°の場合のみならず、90°を超える場合をも含む。
<2> 樹脂バインダーは、官能基としてエポキシ基を有するアクリルゴムとエポキシ樹脂との共重合体である前記<1>に記載の磁性シートである。
<3> 扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含み、前記磁性粉末が、沈降するような混合比乃至粘度の磁性組成物が所定の基材上に塗布され、所定時間以上かけて乾燥されることにより形成されたものである前記<1>から<2>のいずれかに記載の磁性シートである。
<4> 磁性組成物が乾燥されて形成された磁性シートの上に、さらに前記磁性組成物と同一組成の磁性組成物を塗布して所定時間以上かけて乾燥する工程を1回又は複数回繰り返すことにより形成されたものである前記<3>に記載の磁性シートである。
<5> 磁性組成物を乾燥させることにより形成された磁性シートを圧縮して形成されたものである前記<3>から<4>のいずれかに記載の磁性シートである。
<7> 磁性組成物を乾燥させて形成された磁性シートの上に、さらに前記磁性組成物と同一組成の磁性組成物を塗布する第2の塗布工程と、前記第2の塗布工程において前記磁性シート上に塗布された前記磁性組成物を所定時間以上かけて乾燥する第2の乾燥工程とを含み、前記第2の塗布工程及び前記第2の乾燥工程を1回又は複数回繰り返し行い、厚み方向に対して前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が勾配を有する磁性シートを形成する前記<6>に記載の磁性シートの製造方法である。
<8> 磁性組成物を乾燥させて形成された磁性シートを圧縮する圧縮工程をさらに含む前記<6>から<7>のいずれかに記載の磁性シートの製造方法である。
該<10>に記載のアンテナでは、アンテナ本体は銅を含み、樹脂バインダーは、官能基としてエポキシ基を有するアクリルゴムとエポキシ樹脂との共重合体であるので、磁性シートの線膨張係数をアンテナ本体の線膨張係数に近付けることができることから、低温環境下と高温環境下との晒される状態が繰り返されたり、高温高湿環境下に晒される状態が継続したりする場合であっても、撓みや浮きが発生しにくいものとすることができる。
<11> アンテナ本体は、フレキシブルフラットケーブルを利用した構造である前記<9>から<10>のいずれかに記載のアンテナである。
本発明の磁性シートは、磁性粉末と、樹脂バインダーと少なくとも含有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、その他の成分を含有してなる。
前記磁性粉末(無機フィラー)としては、扁平形状の磁性粉末である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、扁平形状の軟磁性材料等が挙げられる。前記扁平形状の軟磁性粉末を構成する磁性材料としては、任意の軟磁性材料を用いることができるが、例えば、磁性ステンレス(Fe−Cr−Al−Si系合金)、センダスト(Fe−Si−Al系合金)、パーマロイ(Fe−Ni系合金)、ケイ素銅(Fe−Cu−Si系合金)、Fe−Si系合金、Fe−Si−B(−Cu−Nb)系合金、Fe−Si−Cr−Ni系合金、Fe−Si−Cr系合金、Fe−Si−Al−Ni−Cr系合金等が好適である。これらの軟磁性材料からなる軟磁性粉末を用いて製造した磁性シートは、軟磁性粉末が軟磁気特性に優れることから、RFIDシステムの用途や電波吸収体として好適に用いることができる。
前記樹脂バインダー(高分子結合剤)としては、溶媒に溶解可能なものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂、これらの共重合体を用いることができる。特に、樹脂バインダーとしては、官能基としてエポキシ基を有するアクリルゴムとエポキシ樹脂との共重合体を用いるのが好適である。これにより、低温環境下と高温環境下とに晒される状態が繰り返されたり、高温高湿環境下に晒される状態が継続したりした場合であっても、その厚みや磁気特性の変化が小さい磁性シートを製造することが可能となる。また、樹脂バインダーとしては、加工性が良好で、扁平形状の軟磁性粉末を高密度に配向させることが可能な樹脂であるポリエステル系樹脂を用いてもよい。ただし、ポリエステル系樹脂は、乾燥時に、揮発した溶媒が磁性シートの表裏面から外部に噴出できずに前記磁性シートの内部で膨張する場合がある。なお、樹脂バインダーとして用いるポリエステル系樹脂として、リン酸残基を有するリン内添ポリエステル系樹脂を用いてもよい。磁性シートは、このリン内添ポリエステル系樹脂を用いることにより、難燃性が付与されたものとすることができる。
さらに、磁性組成物には、樹脂バインダーを構成する樹脂に相溶せずに分散させる分散粒子を添加するようにしてもよい。磁性シートは、この分散粒子により、表面が平滑となり、後の工程で圧縮する際に樹脂中の空気の噴出跡が残らないような良好な外観とすることができる。ここで、分散粒子は、絶縁性のものが好ましい。さらに、分散粒子が難燃剤であれば、磁性シートに難燃性を付与することができる。
本発明の磁性シートの製造方法は、塗布工程と、乾燥工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択した、その他の工程を含む。
前記塗布工程は、少なくとも、扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含み、前記磁性粉末が沈降するような混合比乃至粘度の磁性組成物を所定の基材上に塗布する工程である。
前記乾燥工程は、前記塗布工程において前記基材上に塗布された前記磁性組成物を所定時間以上かけて乾燥する工程である。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、第2の塗布工程、第2の乾燥工程、圧縮工程などが挙げられる。
前記第2の塗布工程は、磁性組成物を乾燥させて形成された磁性シートの上に、さらに前記磁性組成物と同一組成の磁性組成物を塗布する工程である。
前記第2の乾燥工程は、前記第2の塗布工程において前記磁性シート上に塗布された前記磁性組成物を所定時間以上かけて乾燥する工程である。
前記圧縮工程は、磁性組成物を乾燥させて形成された磁性シートを圧縮する工程である。
本発明のアンテナは、本発明の磁性シートと、アンテナ本体とを少なくとも備え、更に必要に応じて適宜選択した、その他の部材を備えてなる。
前記アンテナ本体は、前記磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が大きい面に貼付されている。
本発明の携帯通信機器は、本発明のアンテナを少なくとも有するトランスポンダを備え、更に必要に応じて適宜選択した、その他の部材を備えてなる。
前記トランスポンダは、各種データを読み出し乃至書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有する。
−磁性シートの作製−
実施例1では、表1に示すように、樹脂バインダーとして、エポキシ基を有する80質量部のアクリルゴム(SG80H−3;ナガセケムテックス株式会社製)と、23質量部のエポキシ樹脂(エピコート(登録商標)1031S;ジャパンエポキシレジン株式会社製)と、7質量部のエポキシ硬化剤(HX3748;旭化成ケミカルズ株式会社製)とからなるものを用いるとともに、溶媒として、270質量部のトルエンと120質量部の酢酸エチルとの混合溶媒を用い、これら樹脂バインダーと、溶媒と、550質量部の扁平形状の磁性粉末(三菱マテリアル(株)製)とを均一に混合して軟磁性組成物を作製した。この作製した軟磁性組成物は、粘度が70,000cpsであった。そして、作製した軟磁性組成物を、表面に離型処理が施された基材としての剥離用PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上にロールコーターを用いて塗布し、室温から115℃までの温度範囲で乾燥することにより、剥離用PETフィルム側において磁性粉末の含有率が大きい一方で、剥離用PETフィルムとは反対側において樹脂バインダーが多く存在して磁性粉末の含有率が小さい磁性シートを製造した。最終的に実験対象として用いた磁性シートは、図1A〜図1Dに示すように、同一組成の軟磁性組成物を用いてこのような塗布工程及び乾燥工程を3回繰り返し、最後に圧縮することによって製造した。
前記磁性組成物の粘度の測定は、B型粘度計 ローター#6(株式会社トキメック製)を用いて、回転速度4rpmで行った。
このようにして作製された磁性シートは、線膨張係数が18ppm/℃であり、貼付するアンテナ本体の線膨張係数に近い値となった。また、この磁性シートは、比重が3.45と良好な値を示し、後述するオーブンによる環境試験前後における厚み変化も1.00%と小さいものとなった。また、この磁性シートは、キャリア周波数帯域が13.56MHzにおける透磁率μ’が40以上であり、磁気損失μ’’が1.5未満であった。すなわち、この磁性シートは、それ自体の磁気特性及び信頼性が良好であることが確認された。また、さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が19.5であり、表面光沢度が34であり、光沢度差が14.5であった。なお、線膨張係数、比重、厚み変化、透磁率μ’、磁気損失μ’’、光沢度は以下のように測定した。
線膨張係数については、熱・応力・歪測定装置(EXS TA6000 TMA/SS、エスエスアイ・ナノテクノロジー社)を用いて測定した。
比重については、外径7.05mm、内径2.945mmに抜き加工したリング状サンプルを作製し、厚みと質量を測定して比重を算出した。
まず、磁性シートの厚みを測定した。次いで、磁性シートをオーブンに入れ、85℃/
60%の条件で96時間加熱し、オーブンから取り出した後の磁性シートの厚みを測定し
、加熱前後の磁性シートの厚み変化率を測定した。
まず、外径7.05mm、内径2.945mmに抜き加工したリング状サンプルを作製し、これに導線を5ターン巻き、端子に半田付けした。ここで、前記端子の根元から前記リング状サンプルの下までの長さを20mmとした。そして、インピーダンスアナライザー(「4294A」;アジレントテクノロジー社製)を用いて、キャリア周波数(13.56MHz)におけるインダクタンスと抵抗値とを測定し、透磁率に換算した。
なお、透磁率μ’は、複素透磁率の実数部を表し、磁気損失μ’’は、複素透磁率の虚数部を表す。
日本電色工業社製の光沢計(VG2000)を使用し、入射角60°(60°及び−60°)での光沢度をJIS Z8741又はJIS P8142に基づき測定した。
また、この磁性シートを折曲した際の耐性を調べるために、図3に示すように、前記磁性シートを、粘着材を介してアンテナ本体の貼付し、携帯電話機の電池パックの側壁周囲を囲うように配設した。このとき、磁性シートは、図2Aに示すように、磁性粉末の含有率が大きい面をアンテナ本体に貼付し、図4に示すように、磁性粉末の含有率が小さい面が内側になるように折曲した。
溶媒として、270質量部のトルエンと120質量部の酢酸エチルとの混合溶媒を用いた代わりに、260質量部のトルエンと110質量部の酢酸エチルとの混合溶媒を用いた以外は実施例1と同様にして、磁性シートを作製し、作製された磁性シートを評価した。結果を表1に示す。なお、作製した軟磁性組成物は、粘度が110,000cpsであった。
作製された磁性シートは、線膨張係数が18ppm/℃であり、貼付するアンテナ本体の線膨張係数に近い値となった。また、この磁性シートは、比重が3.47と良好な値を示し、後述するオーブンによる環境試験前後における厚み変化も1.00%と小さいものとなった。また、この磁性シートは、キャリア周波数帯域が13.56MHzにおける透磁率μ’が40以上であり、磁気損失μ’’が1.5未満であった。すなわち、この磁性シートは、それ自体の磁気特性及び信頼性が良好であることが確認された。さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が23であり、表面光沢度が32.4であり、光沢度差が9.4であった。
溶媒として、270質量部のトルエンと120質量部の酢酸エチルとの混合溶媒を用いた代わりに、270質量部のトルエンと130質量部の酢酸エチルとの混合溶媒を用いた以外は実施例1と同様にして、磁性シートを作製し、作製された磁性シートを評価した。結果を表1に示す。なお、作製した軟磁性組成物は、粘度が45,000cpsであった。
作製された磁性シートは、線膨張係数が19ppm/℃であり、貼付するアンテナ本体の線膨張係数に近い値となった。また、この磁性シートは、比重が3.43と良好な値を示し、後述するオーブンによる環境試験前後における厚み変化も1.00%と小さいものとなった。また、この磁性シートは、キャリア周波数帯域が13.56MHzにおける透磁率μ’が40以上であり、磁気損失μ’’が1.5未満であった。すなわち、この磁性シートは、それ自体の磁気特性及び信頼性が良好であることが確認された。さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が22.2であり、表面光沢度が36.3であり、光沢度差が14.1であった。
溶媒として、270質量部のトルエンと120質量部の酢酸エチルとの混合溶媒を用いた代わりに、280質量部のトルエンと130質量部の酢酸エチルとの混合溶媒を用いた以外は実施例1と同様にして、磁性シートを作製し、作製された磁性シートを評価した。結果を表1に示す。なお、作製した軟磁性組成物は、粘度が20,000cpsであった。
作製された磁性シートは、線膨張係数が20ppm/℃であり、貼付するアンテナ本体の線膨張係数に近い値となった。また、この磁性シートは、比重が3.41と良好な値を示し、後述するオーブンによる環境試験前後における厚み変化も1.00%と小さいものとなった。また、この磁性シートは、キャリア周波数帯域が13.56MHzにおける透磁率μ’が40以上であり、磁気損失μ’’が1.5未満であった。すなわち、この磁性シートは、それ自体の磁気特性及び信頼性が良好であることが確認された。さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が19.2であり、表面光沢度が35.3であり、光沢度差が16.1であった。
比較例1では、表2に示すように、実施例1と同一の磁性シートを用い、図3に示すように、前記磁性シートを、粘着材を介してアンテナ本体に貼付し、携帯電話機の電池パックの側壁周囲を囲うように配設した。ただし、この比較例1では、アンテナ本体に対する磁性シートの貼付方法と折曲方向を、実施例1とは異なるものとした。
さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が23.1であり、表面光沢度が32.5であり、光沢度差が9.4であった。
比較例2では、表2に示したように、実施例1と同一の軟磁性組成物を用いて磁性シートを製造した。ただし、この比較例2では、磁性シート内での磁性粉末と樹脂バインダーとの含有率の勾配を、実施例1とは異なるものとした。すなわち、比較例2では、以下のようにして、磁性シートの表裏両面ともに磁性粉末の含有率が大きいような磁性シートを製造した。
さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が21.5であり、表面光沢度が24.8であり、光沢度差が3.3であった。
比較例3では、表2に示したように、樹脂バインダーとして、実施例1において用いたエポキシ基を有するアクリルゴムに代えて、官能基としてカルボキシル基と水酸基とを有するアクリルゴム(SG−700AS;ナガセケムテックス株式会社製)を用いて作製した軟磁性組成物に基づいて、磁性シートを製造した。その他の条件は、実施例1と同様である。圧縮して得られた磁性シートは、厚みが350μmであった。なお、作製した軟磁性組成物は、粘度が65,000cpsであった。
さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が23.9であり、表面光沢度が32であり、光沢度差が8.1であった。
比較例4では、表3に示したように、樹脂バインダーとして、実施例1において用いたエポキシ基を有するアクリルゴムに代えて、官能基としてカルボキシル基と水酸基とを有するアクリルゴム(WA−023;ナガセケムテックス株式会社製)を用いて作製した軟磁性組成物に基づいて、磁性シートを製造した。その他の条件は、実施例1と同様である。圧縮して得られた磁性シートは、厚みが330μmであった。なお、作製した軟磁性組成物は、粘度が60,000cpsであった。
さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が23.4であり、表面光沢度が33.4であり、光沢度差が10であった。
比較例5では、表3に示したように、樹脂バインダーとして、実施例1において用いたエポキシ基を有するアクリルゴムに代えて、官能基としてカルボキシル基を有するニトリルゴム(NBR)(Nipol(登録商標)1027J;日本ゼオン株式会社製)を用いて作製した軟磁性組成物に基づいて、磁性シートを製造した。その他の条件は、実施例1と同様である。圧縮して得られた磁性シートは、厚みが300μmであった。なお、作製した軟磁性組成物は、粘度が50,000cpsであった。
さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が24.3であり、表面光沢度が34.5であり、光沢度差が10.2であった。
比較例6では、表3に示すように、扁平形状の磁性粉末として、10質量部のシランカップリング剤(Z6040;東レ・ダウコーニング株式会社製)を用いて、500質量部のFe−Si−Cr−Ni系合金粉末(三菱マテリアル(株)製)をカップリング処理したものを用い、樹脂バインダーとして、100質量部のポリエステル樹脂(バイロン(登録商標)500;東洋紡績株式会社製)を用い、架橋剤として、10質量部のブロックイソシアネート(コロネート(登録商標)2507;日本ポリウレタン工業株式会社製)を用い、さらに、溶媒として、50質量部のイソプロピルアルコール(IPA)と210質量部のトルエンと30質量部のメチルエチルケトン(MEK)との混合溶媒を用い、これら樹脂バインダーと溶媒と扁平形状の磁性粉末とを均一に混合して軟磁性組成物を作製した。なお、作製した軟磁性組成物は、粘度が68,000cpsであった。そして、作製した軟磁性組成物を、表面に離型処理が施された基材としての剥離用PETフィルム上にロールコーターを用いて塗布し、室温から115℃までの温度範囲で乾燥することにより、磁性シートを製造した。最終的に実験対象として用いた磁性シートは、同一組成の軟磁性組成物を用いてこのような塗布工程及び乾燥工程を4回繰り返し、最後に圧縮することによって製造した。なお、磁性シートを4層構造としているのは、樹脂バインダーとしてポリエステル樹脂を用いた場合には、乾燥時に、揮発した溶媒が磁性シートの表裏面から外部に噴出できずに前記磁性シートの内部で膨張するためである。
さらに、この磁性シートは、裏面光沢度が36.2であり、表面光沢度が35.8であり、光沢度差が0.4であった。
12 基材
13 磁性粉末
21 磁性シート
22 磁性シート
23 磁性シート
30 アンテナ
31 磁性シート
32 アンテナ本体
33 粘着材
40 携帯通信機器
41 電池パック
Claims (12)
- 扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含む磁性シートであって、
前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が、前記磁性シートの厚み方向に対して勾配を有し、
前記磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が小さい面が内側になるように折曲されて使用され、
前記磁性シートの表裏面において、入射角60°での光沢度の差が9.4以上であることを特徴とする磁性シート。 - 樹脂バインダーは、官能基としてエポキシ基を有するアクリルゴムとエポキシ樹脂との共重合体である請求項1に記載の磁性シート。
- 扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含み、前記磁性粉末が沈降するような混合比乃至粘度の磁性組成物が、所定の基材上に塗布され、所定時間以上かけて乾燥されることにより形成されたものである請求項1から2のいずれかに記載の磁性シート。
- 磁性組成物が乾燥されて形成された磁性シートの上に、さらに前記磁性組成物と同一組成の磁性組成物を塗布して所定時間以上かけて乾燥する工程を1回又は複数回繰り返すことにより形成されたものである請求項3に記載の磁性シート。
- 磁性組成物を乾燥させることにより形成された磁性シートを圧縮して形成されたものである請求項3から4のいずれかに記載の磁性シート。
- 扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含み、前記磁性粉末が沈降するような混合比乃至粘度の磁性組成物を所定の基材上に塗布する塗布工程と、
前記塗布工程において前記基材上に塗布された前記磁性組成物を所定時間以上かけて乾燥させ、厚み方向に対して前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が勾配を有し、表裏面において、入射角60°での光沢度の差が9.4以上である磁性シートを形成する乾燥工程とを含むことを特徴とする磁性シートの製造方法。 - 磁性組成物を乾燥させて形成された磁性シートの上に、さらに前記磁性組成物と同一組成の磁性組成物を塗布する第2の塗布工程と、
前記第2の塗布工程において前記磁性シート上に塗布された前記磁性組成物を所定時間以上かけて乾燥する第2の乾燥工程とを含み、
前記第2の塗布工程及び前記第2の乾燥工程を1回又は複数回繰り返し行い、厚み方向に対して前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が勾配を有する磁性シートを形成する請求項6に記載の磁性シートの製造方法。 - 磁性組成物を乾燥させて形成された磁性シートを圧縮する圧縮工程をさらに含む請求項6から7のいずれかに記載の磁性シートの製造方法。
- 扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含み、前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が、厚み方向に対して勾配を有する磁性シートと、
前記磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が大きい面に貼付されたアンテナ本体とを備え、
前記磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が小さい面が内側になるように折曲されて配設され、
前記磁性シートの表裏面において、入射角60°での光沢度の差が9.4以上であることを特徴とするアンテナ。 - アンテナ本体は銅を含み、
樹脂バインダーは、官能基としてエポキシ基を有するアクリルゴムとエポキシ樹脂との共重合体である請求項9に記載のアンテナ。 - アンテナ本体は、フレキシブルフラットケーブルを利用した構造である請求項9から10のいずれかに記載のアンテナ。
- 各種データを読み出し乃至書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダが搭載された携帯通信機器であって、
前記トランスポンダは、扁平形状の磁性粉末と、溶媒に溶解可能な樹脂バインダーとを含み、前記磁性粉末と前記樹脂バインダーとの含有率が、前記磁性シートの厚み方向に対して勾配を有する磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が大きい面にアンテナ本体が貼付されたアンテナを備え、
前記アンテナは、前記磁性シートの表裏面のうち、前記磁性粉末の含有率が小さい面が内側になるように折曲されて配設され、
前記磁性シートの表裏面において、入射角60°での光沢度の差が9.4以上であることを特徴とする携帯通信機器。
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