JP2009044069A - 電磁干渉抑制体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ハロゲンを用いずに難燃性が付与され自己消火性を有し、かつ実数部透磁率および虚数部透磁率が高く、加工性および実装性に優れ、表面に印刷をした際に読み取り判断が容易な電磁干渉抑制体を提供すること。
【解決手段】 軟磁性粉末が結合剤中に分散された複合磁性体からなる電磁干渉抑制体であり、(1)複合磁性体の全重量に対し70重量%以上の軟磁性粉末と、(2)複合磁性体の全重量に対し10重量%以下(0重量%を含まず)の燐または燐化合物と、(3)アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含み前記複合磁性体の全重量に対し5重量%以上20重量%以下の結合剤とを含有し、シート状に成形したときの厚みが25μm以上1mm以下の範囲にある。
【選択図】 図1
Description
本発明は、結合剤に軟磁性粉末を分散させた電磁干渉抑制体に関し、特に高周波数帯域の電子機器、電子回路、電子装置における電磁ノイズの放射レベルの増大による障害、ノイズ干渉による信号劣化や誤動作の抑制に好適な電磁干渉抑制体に関する。
近年、コンピュータをはじめとするデジタル機器の高速化に伴い、電磁ノイズの放射レベルの増大による障害、ノイズ干渉による信号劣化や誤動作の発生頻度が増加している。そこでこれらの電磁ノイズの発生源や近傍および高周波電流の流れる箇所に電磁干渉抑制体を配置することで電磁ノイズ対策を行う手法が採られるようになってきた。電磁干渉抑制体の電磁ノイズ対策に対する効果である電磁ノイズ抑制効果は、電磁干渉抑制体の複素透磁率に依存する。すなわち、電磁干渉抑制体の複素透磁率の実数部が大きいほど、磁束の収束効果が高く、複素透磁率の虚数部が大きいほど損失効果が高く、複素透磁率を制御することで電磁ノイズ対策に大きな効果を発揮できる。
従来の電磁干渉抑制体の複素透磁率では、実数部が8から20程度のものが開発され、さらに種々の技術改善が施され、60程度のものが広く市販されるようになった。また、電磁干渉抑制体は軟磁性粉末が結合剤中に分散された結合剤−軟磁性粉末複合体から構成される。電磁干渉抑制体を構成する軟磁性粉末には、Fe−Si−Al合金、Fe−Si合金、Fe−Si−Cr合金や金属酸化物が用いられる。特に、磁化が大きい金属合金が、透磁率特性を向上させるために使用される。一方の結合剤は、粉末充填性に優れ、柔軟性を有し、難燃性を有する塩素化ポリエチレン、クロロプレンゴムなどが用いられていた。これらの方法は特許文献1に開示されている。
その後、環境問題に対する意識の高まりから電気製品の使用材料のグリーン調達といった考えや、ヨーロッパでのRoHS指令で2種のハロゲン系難燃剤が規制されたことに基づき、特定の指定された難燃剤以外であってもハロゲンを含有する物質の使用を極力抑えることが望まれている。そこで、従来はシリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂等を用いた電磁干渉抑制体が開発されてきた。これらの方法は特許文献2に開示されている。
しかしながら、特許文献2の方法では結合剤がシリコーンゴムであるためにシロキサンガスが発生し、有害ではないが絶縁性があるために電気的な接点箇所での絶縁不良が生じたり、絶縁性を付与されるためにセンサーが正しく信号を読め取れないといった問題が発生している。
一方で、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂等であると、ハロゲンフリーではあるが、難燃性が得られないといった問題がある。難燃性を得るには、一般的にハロゲンを含有する結合剤およびハロゲン含有の樹脂などを添加する方法が用いられている。ハロゲンを含有する樹脂であると、難燃配合処方を設計する際には、含有するハロゲン量も含め難燃性に寄与させることができる。これに対して、ハロゲンを含有しない樹脂は燃焼し難い材料を添加する必要性が出てくる。これを行うには結合剤の量を減らすか、軟磁性粉末を減量させることになる。結合剤を減量すると電磁干渉抑制体の機械的性質が劣化し、これに対し、軟磁性粉末を減量すると電磁干渉抑制体の透磁率が低下する。
上述した特許文献1の方法による電磁干渉抑制体は難燃性が確保できているが、ハロゲンを含有しているといった点が問題になる。それに対して、特許文献2の方法であるとシリコーンゴムを用いてハロゲンフリーを実現しているが、シロキサンが発生するといった問題がある。
また、ハロゲンを含有していないゴム、樹脂を用いると、難燃性を付与するために不燃性物質を大量に入れる等の必要がある。すなわち、ハロゲンを含有しない燐系の難燃剤を使用する方法もあるが、UL規格のUL94V(垂直燃焼試験)といった条件では高い難燃性を得ることができないといった問題がある。難燃性を確保するためには軟磁性粉末を充填する量を低下させ、透磁率特性を犠牲にしなければならない。
この状況にあって、本発明の技術課題は、結合剤・軟磁性粉末複合体(複合磁性体)からなる電磁干渉抑制体でハロゲンを用いずに難燃性が付与され自己消火性を有し、かつ高い透磁率を有し、加工性および実装性に優れ、かつ表面に印刷をした際に読み取り判断が容易な電磁干渉抑制体を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の電磁干渉抑制体は、軟磁性粉末が結合剤中に分散された複合磁性体からなる電磁干渉抑制体であって、前記複合磁性体の全重量に対し70重量%以上の軟磁性粉末と、前記複合磁性体の全重量に対し10重量%以下(0重量%を含まず)の燐または燐化合物と、アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含み前記複合磁性体の全重量に対し5重量%以上20重量%以下の結合剤とを含有し、シート状に成形したときの厚みが25μm以上1mm以下の範囲にあることを特徴とする。
また、前記結合剤はアクリルゴムおよびニトリルゴムからなり、前記結合剤の全重量に対して、前記アクリルゴムが10重量%〜90重量%の範囲にあり、前記ニトリルゴムが90重量%〜10重量%の範囲にあるとよい。
前記燐または燐化合物は赤燐であり、さらに窒素を含む化合物を含有し、前記赤燐成分をa重量部、前記窒素を含む化合物をb重量部とするとき、その比率a/bが1/20〜1/1であるとよい。
前記燐または燐化合物は、チタン酸化物、金属元素の水酸化物のうちの少なくとも1つと混合して添加されるとよい。
前記窒素を含む化合物の分子骨格に燐が含まれるとよい。
前記アクリルゴムは、架橋基がエポキシ基であるとよい。
前記ニトリルゴムは、ニトリル量が20%以上であるとよい。
前記軟磁性粉末の最大径Dと最小の径または厚みtとの比で定義されるアスペクト比(D/t)の平均値が20〜100の前記軟磁性粉末の一部または全量をシランカップリング剤で表面処理するとよい。
前記結合剤は、未架橋、未加硫または未硬化状態であるとよい。
また、引張強さが1MPa以上7MPa未満で、かつ破断前の最大の伸びが5%以上100%以下であるとよい。
そして、表面反射率が12%以上であるとよい。
本発明によれば、軟磁性粉末が結合剤中に分散された複合磁性体(結合剤・軟磁性粉末複合体)からなる電磁干渉抑制体において、結合剤を少なくともアクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムの1つあるいは混合物とし、配合処方を軟磁性粉末が70重量%以上に対して結合剤が20重量%以下とし、燐または燐化合物を10重量%以下で構成することにより、ハロゲンを含有せずに、電磁干渉抑制体の厚みが25μm以上の範囲において電子機器で使用可能な難燃性を有する電磁干渉抑制体が得られる。
また、燐または燐化合物の赤燐成分の量と窒素を含む化合物の量との比率を1:20〜1:1の重量比率としたことで、電磁干渉抑制体の厚みが25μm以上で自己消火性として難燃性UL94V−0を具備した電磁干渉抑制体が得られる。
さらに、引張強さが1MPa以上7MPa未満でかつ破断前の最大の伸びが5%以上であるため、電磁干渉抑制体を平面だけではなく、屈曲させたり、巻き付けても使用することができる電磁干渉抑制体が得られる。
電磁干渉抑制体の表面の反射率を、12%以上とすることで、電磁干渉抑制体の表面に文字、数字等を印刷しても速やかに読み取りることができる。
以上の結果、ハロゲンを含有せずに高い実数部透磁率および虚数部透磁率を有し、自己消火性を有する難燃性を具備し、加工性や実装性に優れ、かつ表面に印刷をした際に読み取り判断が容易な電磁干渉抑制体の提供が可能になる。
次に本発明を実施するための最良の形態に係る電磁干渉抑制体について説明する。
本発明の実施の形態に係る電磁干渉抑制体の作製では、ハロゲンを含有しない結合剤として、アクリルゴム、ニトリルゴムであるニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを使用する。
なお、本発明の実施の形態での結合剤は好ましくはアクリルゴム、ニトリルゴムなどの高充填可能な結合剤が好適である。
また、本発明の実施の形態の軟磁性粉末には、高周波透磁率が高いFe−Si−Al合金粉末を用いる。ただし、Fe−Si−Al合金以外の軟磁性粉末として、高周波透磁率が高い、純鉄、Fe−Si合金、Fe−Si−Cr合金、Ni−Fe合金、Mo−Ni−Fe合金やアモルファス合金が使用できる。
また、本発明の実施の形態での燐または燐化合物には、赤燐を用いるが、他に燐酸エステルなどの燐化合物などを用いることができる。
電磁干渉抑制体の作製には、軟磁性粉末を結合剤などと共に混練機で混合し、混練して均一に分散させ複合磁性体の混練物を得る。その混練物を加熱プレス成形機で所定の厚みのシート状に加工し、本実施の形態の電磁干渉抑制体を得る。
作製した電磁干渉抑制体の複素透磁率測定は、インピーダンスマテリアルアナライザーで行い、比重測定はアルキメデス法で行う。さらに、引張試験機により、電磁干渉抑制体に引っ張り応力を印加し、破断に至る過程での抗力と伸びを測定し、引張強さを求める。また、光反射率は収束した白色光を入射させ、表面散乱光を含めて測定する。
燃焼試験方法は、本発明の電磁干渉抑制体の用途が電子部品または電子機器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127mm、幅12.7mm、厚み1.0mm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残炎の燃焼時間として、2回目の接炎後の燃焼時間(秒)を第2残炎の燃焼時間として、そして2回目の接炎後の燃焼時間と火種時間の合計時間(秒)として結果を表記した。なお、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。
次に個々の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
始めに、軟磁性粉末を作製する。高透磁率が得られるFe−Si−Al合金を作製し、高透磁率が得られやすい偏平形状の粉末に加工する。これはアトライタなどで粉末に衝突エネルギーを与え、剪断力を発生し、偏平形状に加工する。軟磁性粉末の種類によっては、粉末表面に酸化皮膜を形成させ安定化させ、特性向上や絶縁性を確保する。この工程までは公知の技術による。次に、(1)軟磁性粉末と、(2)燐または燐化合物と、(3)アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含む結合剤とを混練して均一に分散させ複合磁性体を作製する。その配合比率については、複合磁性体の全重量に対し70重量%以上の軟磁性粉末と、複合磁性体の全重量に対し10重量%以下(0重量%を含まず)の燐または燐化合物と、アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含み複合磁性体の全重量に対し5重量%以上20重量%以下の結合剤とを含有するようにする。こうして得た複合磁性体を厚みが25μm以上1mm以下のシート形状に成形する。なお、厚みによっては、薄く形成したもの圧着して所望の厚みにする。こうして本実施の形態の電磁干渉抑制体を得る。
始めに、軟磁性粉末を作製する。高透磁率が得られるFe−Si−Al合金を作製し、高透磁率が得られやすい偏平形状の粉末に加工する。これはアトライタなどで粉末に衝突エネルギーを与え、剪断力を発生し、偏平形状に加工する。軟磁性粉末の種類によっては、粉末表面に酸化皮膜を形成させ安定化させ、特性向上や絶縁性を確保する。この工程までは公知の技術による。次に、(1)軟磁性粉末と、(2)燐または燐化合物と、(3)アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含む結合剤とを混練して均一に分散させ複合磁性体を作製する。その配合比率については、複合磁性体の全重量に対し70重量%以上の軟磁性粉末と、複合磁性体の全重量に対し10重量%以下(0重量%を含まず)の燐または燐化合物と、アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含み複合磁性体の全重量に対し5重量%以上20重量%以下の結合剤とを含有するようにする。こうして得た複合磁性体を厚みが25μm以上1mm以下のシート形状に成形する。なお、厚みによっては、薄く形成したもの圧着して所望の厚みにする。こうして本実施の形態の電磁干渉抑制体を得る。
このとき、軟磁性粉末の量を複合磁性体の全重量に対し70重量%以上とすることで、複素透磁率の実数部および虚数部を大きくすることができ、電磁干渉抑制効果を確保できる。
燐または燐化合物の赤燐成分の量については、それが0.1重量%の微量であっても難燃性の効果が認められるが、10重量%を越えると、軟磁性粉末の量が減少し透磁率特性が十分でないか、あるいは、結合剤の量が減少し曲げなどの柔軟性が低下して電子機器への装着が困難になる。
結合剤については、アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含み複合磁性体の全重量に対し5重量%以上20重量%以下とすることで、透磁率特性および柔軟性を確保しつつ、最も難燃性を確保するのが困難な1mm前後のシート厚みにおいても自己消化性が得られるようになる。
ここで本発明に係る電磁干渉抑制体シートの燃焼モード(燃焼形態を分類したもの)と難燃性の関係について説明する。一般に、シートの厚みが薄くなると、相対的に供給される酸素量が増加するので、本実施の形態の材料構成の場合、25μm未満の厚みでは難燃性が確保できない。次に厚みが増加して1mm程度になると、蓄熱効果が現れポリマーが分解し可燃性ガスが発生するという燃焼モードが発生する。さらに厚みが増加すると表面の一部で酸化燃焼は起こるが、全体に燃焼が拡がることはなく自己消化性がある。すなわち、1mm前後の厚みで自己消化性を確保することが最も困難であり、1mm前後で難燃性が確保できれば、25μm以上のすべての厚みで自己消化性が得られる。ただし、自己消化性とは別の観点から、シートの厚みが1mmを越えると小型の電子機器の内部に装着する上で障害となる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、結合剤はアクリルゴムおよびニトリルゴムからなり、結合剤の全重量に対して、アクリルゴムが10重量%〜90重量%の範囲であり、ニトリルゴムが90重量%〜10重量%の範囲である電磁干渉抑制体を作製する。
本実施の形態では、結合剤はアクリルゴムおよびニトリルゴムからなり、結合剤の全重量に対して、アクリルゴムが10重量%〜90重量%の範囲であり、ニトリルゴムが90重量%〜10重量%の範囲である電磁干渉抑制体を作製する。
ここで、ニトリルゴムが90重量%を越え、アクリルゴムが10重量%未満になると、引張強さおよび耐熱性が確保できず、ニトリルゴムが10重量%未満で、アクリルゴムが90重量%を越えると耐溶剤性、耐湿性が劣化して電磁干渉抑制体が膨潤、膨張して電磁ノイズに対する効果が低下する。
(実施の形態3)
本実施の形態では、結合剤はアクリルゴムおよびエチレンプロピレンゴムからなり、結合剤の全重量に対して、アクリルゴムが10重量%〜90重量%の範囲であり、エチレンプロピレンゴムが90重量%〜10重量%の範囲である電磁干渉抑制体を作製する。
本実施の形態では、結合剤はアクリルゴムおよびエチレンプロピレンゴムからなり、結合剤の全重量に対して、アクリルゴムが10重量%〜90重量%の範囲であり、エチレンプロピレンゴムが90重量%〜10重量%の範囲である電磁干渉抑制体を作製する。
ここで、エチレンプロピレンゴムが90重量%を越え、アクリルゴムが10重量%未満になると、引張強さおよび耐熱性が確保できず、エチレンプロピレンゴムが10重量%未満で、アクリルゴムが90重量%を越えると耐溶剤性、耐湿性が劣化して電磁干渉抑制体が膨潤、膨張して電磁ノイズに対する効果が低下する。
(実施の形態4)
本実施の形態で用いる、燐または燐化合物は、たとえば赤燐であり、さらに窒素を含む化合物を含有させた場合、赤燐成分をa重量部、窒素を含む化合物をb重量部とするとき、その比率a/bが1/20〜1/1であるようにして電磁干渉抑制体を作製する。
本実施の形態で用いる、燐または燐化合物は、たとえば赤燐であり、さらに窒素を含む化合物を含有させた場合、赤燐成分をa重量部、窒素を含む化合物をb重量部とするとき、その比率a/bが1/20〜1/1であるようにして電磁干渉抑制体を作製する。
ここで、窒素を含む化合物としては、メラミンシアヌレート、窒素含有エポキシ化合物、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、硫酸メラミン、スルファミン酸グアニジン、リン酸グアニジン、リン酸グアニル尿素、ポリリン酸メラミン・メラム・目レム複塩などを使用できる。ところで、a/bが1/20未満になると、赤燐による効果、すなわち赤燐が酸化することで結合剤が燃焼することを抑制する効果が十分に得られず、a/bが1を越えると窒素を含む化合物が赤燐と共に作用してもたらされる難燃性の効果が発揮されない。しかし、その比率a/bが1/20〜1/1の範囲では、赤燐のみまたは窒素を含む化合物のみでは得られない相乗的な難燃性の効果が得られる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、燐または燐化合物として、例えば赤燐をチタン酸化物、金属元素の水酸化物のうちの少なくとも1つと混合して添加することにより、電磁干渉抑制体を作製する。金属元素の水酸化物としては特にMg(OH)2とAl(OH)3が適している。こうすることで、燐または燐化合物が、チタン酸化物、金属元素の水酸化物などにより被覆され、結合剤の樹脂との間で結合力が増加する。その結果、リンのマイグレーションが抑制され、電磁干渉抑制体を電子部品に装着したとき、その端子の燐と水分の反応に起因する短絡を防止できる。また赤燐の場合は、材料の取扱における安全性も向上する。
本実施の形態では、燐または燐化合物として、例えば赤燐をチタン酸化物、金属元素の水酸化物のうちの少なくとも1つと混合して添加することにより、電磁干渉抑制体を作製する。金属元素の水酸化物としては特にMg(OH)2とAl(OH)3が適している。こうすることで、燐または燐化合物が、チタン酸化物、金属元素の水酸化物などにより被覆され、結合剤の樹脂との間で結合力が増加する。その結果、リンのマイグレーションが抑制され、電磁干渉抑制体を電子部品に装着したとき、その端子の燐と水分の反応に起因する短絡を防止できる。また赤燐の場合は、材料の取扱における安全性も向上する。
(実施の形態6)
本実施の形態では、窒素を含む化合物として、その分子骨格にリンが含まれるものを用いて電磁干渉抑制体を作製する。窒素を含有することと、リンを分子骨格に含有することにより、実施の形態3と同様に、相乗効果により難燃性が高められる。
本実施の形態では、窒素を含む化合物として、その分子骨格にリンが含まれるものを用いて電磁干渉抑制体を作製する。窒素を含有することと、リンを分子骨格に含有することにより、実施の形態3と同様に、相乗効果により難燃性が高められる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、架橋基がエポキシ基であるアクリルゴムを用いて電磁干渉抑制体を作製する。そうすると、引張強さが大きく、難燃性が確保でき、耐熱性に優れ、金属腐食性のない電磁干渉抑制体が得られる。
本実施の形態では、架橋基がエポキシ基であるアクリルゴムを用いて電磁干渉抑制体を作製する。そうすると、引張強さが大きく、難燃性が確保でき、耐熱性に優れ、金属腐食性のない電磁干渉抑制体が得られる。
(実施の形態8)
本実施の形態ではニトリル量が30%以上のニトリルゴムを用いて電磁干渉抑制体を作製する。ニトリル量が30%以上のニトリルゴムは、引張強さ、耐熱性、難燃性などにおいて優れており、さらにニトリル量が40%のニトリルゴムは機械的性質に優れる。このニトリル量は多いほど好ましいが、実際の上限は実用的なニトリル製品が得られる範囲によって定められる。
本実施の形態ではニトリル量が30%以上のニトリルゴムを用いて電磁干渉抑制体を作製する。ニトリル量が30%以上のニトリルゴムは、引張強さ、耐熱性、難燃性などにおいて優れており、さらにニトリル量が40%のニトリルゴムは機械的性質に優れる。このニトリル量は多いほど好ましいが、実際の上限は実用的なニトリル製品が得られる範囲によって定められる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、軟磁性粉末の最大径Dと最小の径または厚みtとの比で定義されるアスペクト比(D/t)の平均値が20〜100の軟磁性粉末の一部または全量をシランカップリング剤で表面処理して電磁干渉抑制体を作製する。
本実施の形態では、軟磁性粉末の最大径Dと最小の径または厚みtとの比で定義されるアスペクト比(D/t)の平均値が20〜100の軟磁性粉末の一部または全量をシランカップリング剤で表面処理して電磁干渉抑制体を作製する。
ここで、軟磁性粉末のアスペクト比の平均値が20未満であると透磁率が低下し、また100を越えるものは製造上の困難がある。さらに、軟磁性粉末をシランカップリング剤で表面処理することにより、軟磁性粉末と結合剤の樹脂との間で結合力が増加し、耐熱性、機械的強度において安定した特性が得られる。
(実施の形態10)本実施の形態では、結合剤には架橋剤、加硫剤または硬化剤を添加せず、未架橋、未加硫または未硬化状態のまま用いて電磁干渉抑制体を作製する。
このように、架橋剤、加硫剤または硬化剤を添加せず、結合剤分子の3次元結合化は行わない結合剤を用いると、得られた複合磁性体を電磁干渉抑制体としてシート状に成形した後も、再混練、再成形が可能な複合磁性体とすることが可能であり、さらにはリサイクル性にも優れる。
(実施の形態11)
本実施の形態では、引張強さが1MPa以上7MPa未満で、かつ破断前の最大の伸びが5%以上100%以下であるように、結合剤の配合を調整して電磁干渉抑制体を作製する。こうすることで、電子機器への装着が容易で同時に機械的な強度も確保できる。引張強さが1MPa未満では機械的強度が十分でなく、また、7MPa以上のものを得ようとする伸びが5%未満になり、柔軟性の点で機器への装着が困難になる。また、破断前の最大の伸びが100%を越えるものを得ようとすると、機械的強度、耐熱性などの点で十分な特性が得られなくなる。
本実施の形態では、引張強さが1MPa以上7MPa未満で、かつ破断前の最大の伸びが5%以上100%以下であるように、結合剤の配合を調整して電磁干渉抑制体を作製する。こうすることで、電子機器への装着が容易で同時に機械的な強度も確保できる。引張強さが1MPa未満では機械的強度が十分でなく、また、7MPa以上のものを得ようとする伸びが5%未満になり、柔軟性の点で機器への装着が困難になる。また、破断前の最大の伸びが100%を越えるものを得ようとすると、機械的強度、耐熱性などの点で十分な特性が得られなくなる。
(実施の形態12)
本実施の形態では、結合剤などの配合を調整し、表面反射率が12%以上になる電磁干渉抑制体を作製する。このように白色光に対する表面反射率を12%以上とすると、本発明に係る電磁干渉抑制体の表面色はグレー系統であるので、その表面に文字あるいは図柄を印刷したとき、その読み取りが容易になる。
本実施の形態では、結合剤などの配合を調整し、表面反射率が12%以上になる電磁干渉抑制体を作製する。このように白色光に対する表面反射率を12%以上とすると、本発明に係る電磁干渉抑制体の表面色はグレー系統であるので、その表面に文字あるいは図柄を印刷したとき、その読み取りが容易になる。
次に本発明の実施例を説明する。ただし、本発明は以下の実施例のみに限られるものではない。
(実施例1)
軟磁性粉末のアスペクト比D/t(ただし、Dはその最大径、tは最小径または最小厚み)が20のFe−Si−Al合金粉末を使用した。なお、Fe−Si−Al合金粉末は粉末の表面に数nm〜数10nm程度の酸化被膜を有する。本実施例1として、結合剤は、アクリルゴムを用い、85重量%(wt%とも表記)のFe−Si−Al合金粉末と5重量%の赤燐、10重量%の結合剤とを配合した。結合剤と合金粉末を二軸混練機で混合し、混練して均一に分散させ電磁干渉抑制体の混練物を得る。その後、電磁干渉抑制体の混練物を加熱プレス成形機で厚み1mmのシート状に加工し、電磁干渉抑制体を得た。その後、インピーダンスマテリアルアナライザーで得られた電磁干渉抑制体の複素透磁率特性を測定した。また、アルキメデス法により電磁干渉抑制体の比重測定を行った。
軟磁性粉末のアスペクト比D/t(ただし、Dはその最大径、tは最小径または最小厚み)が20のFe−Si−Al合金粉末を使用した。なお、Fe−Si−Al合金粉末は粉末の表面に数nm〜数10nm程度の酸化被膜を有する。本実施例1として、結合剤は、アクリルゴムを用い、85重量%(wt%とも表記)のFe−Si−Al合金粉末と5重量%の赤燐、10重量%の結合剤とを配合した。結合剤と合金粉末を二軸混練機で混合し、混練して均一に分散させ電磁干渉抑制体の混練物を得る。その後、電磁干渉抑制体の混練物を加熱プレス成形機で厚み1mmのシート状に加工し、電磁干渉抑制体を得た。その後、インピーダンスマテリアルアナライザーで得られた電磁干渉抑制体の複素透磁率特性を測定した。また、アルキメデス法により電磁干渉抑制体の比重測定を行った。
燃焼試験結果は、垂直燃焼試験UL94Vにて行った。試料の寸法は長さ127mm、幅12.7mm、厚み1.0mm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い、表1に、1回目の接炎後の燃焼時間(秒)を1F(第1残炎)の欄に、2回目の接炎後の燃焼時間(秒)を2F(第2残炎)の欄に、そして、2F(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時間を示した。
その複素透磁率を図1に示す。なお、図1は、本発明の電磁干渉抑制体の複素透磁率の実数項および虚数項の周波数依存性を実施例1〜3の間で比較して示すグラフである。
比重をアルキメデス法で測定すると3.4であった。
比重をアルキメデス法で測定すると3.4であった。
(実施例2)
実施例2として、結合剤にニトリルゴムを用い、他は実施例1と同様に作製し、電磁干渉抑制体を得た。表2に難燃性を示し、複素透磁率を図1に示す。比重は2.8であった。
実施例2として、結合剤にニトリルゴムを用い、他は実施例1と同様に作製し、電磁干渉抑制体を得た。表2に難燃性を示し、複素透磁率を図1に示す。比重は2.8であった。
(実施例3)
実施例3として、実施例1の配合で、結合剤の割合をアクリルゴムが85wt%、ニトリルゴムを15wt%として、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。実施例1と同様に作製し、電磁干渉抑制体を得た。表3に難燃性を示し、複素透磁率を図1に示す。比重は3.0であった。
実施例3として、実施例1の配合で、結合剤の割合をアクリルゴムが85wt%、ニトリルゴムを15wt%として、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。実施例1と同様に作製し、電磁干渉抑制体を得た。表3に難燃性を示し、複素透磁率を図1に示す。比重は3.0であった。
実施例1〜実施例3の電磁干渉抑制体の難燃性について、表1〜表3に示す通り、すべてUL94V−1規格に相当する結果が得られた。
また、図1に示されるように、複素透磁率の実数項および虚数項が、それぞれの結合剤の種類に対応して変化したが、いずれも、電磁干渉抑制体として十分な値が得られている。
引張試験の結果、実施例1〜実施例3のいずれの電磁干渉抑制体も最大の引張強さは3MPaであり、最大の伸びは5〜10%であった。
比重測定の結果、実施例1〜実施例3の電磁干渉抑制体は2.8〜3.4の範囲となり、軽量で実装性に優れたものであった。
(実施例4)
実施例4として、実施例1の配合で、結合剤の割合をアクリルゴムが85wt%、エチレンプロピレンゴムを15wt%として、同様に作製し、電磁干渉抑制体を得た。表4に難燃性を示し、複素透磁率の測定結果は実施例3とほぼ同様となり周波数3MHzの実数項は70であった。比重は3.0であった。難燃性もUL94V−1規格に相当する結果が得られた。電磁干渉抑制体として十分な特性が得られた。
実施例1〜実施例4では複合磁性体の全重量に対して、赤燐を5重量%添加したが、いずれも10重量部以上添加すると逆に難燃性が劣化してV−1も確保できずに不合格になった。
実施例4として、実施例1の配合で、結合剤の割合をアクリルゴムが85wt%、エチレンプロピレンゴムを15wt%として、同様に作製し、電磁干渉抑制体を得た。表4に難燃性を示し、複素透磁率の測定結果は実施例3とほぼ同様となり周波数3MHzの実数項は70であった。比重は3.0であった。難燃性もUL94V−1規格に相当する結果が得られた。電磁干渉抑制体として十分な特性が得られた。
実施例1〜実施例4では複合磁性体の全重量に対して、赤燐を5重量%添加したが、いずれも10重量部以上添加すると逆に難燃性が劣化してV−1も確保できずに不合格になった。
(実施例5)
実施例5として、実施例1〜実施例4と同様の軟磁性粉末を使用した。結合剤は割合をアクリルゴム85wt%、ニトリルゴム15wt%とし、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。そして赤燐を2.5重量%、窒素を含む化合物としてメラミンシアヌレートを2.5重量%配合した。
実施例5として、実施例1〜実施例4と同様の軟磁性粉末を使用した。結合剤は割合をアクリルゴム85wt%、ニトリルゴム15wt%とし、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。そして赤燐を2.5重量%、窒素を含む化合物としてメラミンシアヌレートを2.5重量%配合した。
作製方法は、実施例1〜実施例4と同様に結合剤と粉末を二軸混練機で混合し、混練して均一に分散させ電磁干渉抑制体の混練物を得た。その後、電磁干渉抑制体の混練物を加熱プレス成形機で厚み1mmのシート状に加工し、電磁干渉抑制体を得た。比重測定すると3であった。複素透磁率の測定結果は実施例3、実施例4とほぼ同様となり周波数3MHzの実数項は70であった。さらに難燃性は表5に示した通り、UL94V−0規格に相当する結果が得られた。これは、燐と窒素を含む化合物との相乗効果により難燃性が高められた結果であると推定される。
実施例1〜実施例4までは前記複合磁性体の全重量に対して10重量%以下の燐、または燐化合物を使用した。これに対して、実施例5では窒素を含む化合物のメラミンシアヌレートを添加した。そのときの燐は赤燐を使用し、赤燐とメラミンシアヌレートの重量比率を1:1とした。なお、この場合は、赤燐の比率を2.5重量%以上添加しても難燃性V−0を確保することができず、V−1となった。これらのことから複合磁性体の難燃性の配合量に最適値の範囲があることがわかる。
一方でメラミンシアヌレートの比率を高くすることで赤燐の量を減らして赤燐とメラミンシアヌレートの重量比率が1:12まではV−0を確保することができた。さらに1:20まではV−1を確保することができた。
これらのように窒素を含む化合物を添加することにより、赤燐成分の量を、複合磁性体の全重量の2.5重量%以下としても難燃性V−0を確保することができた。
なお、実施例1〜実施例5までの電磁干渉抑制体の引張強さは、それぞれ、4MPa、3MPa、3.5MPa、4Mpa、そして3.3MPaとなった。
一方でメラミンシアヌレートの比率を高くすることで赤燐の量を減らして赤燐とメラミンシアヌレートの重量比率が1:12まではV−0を確保することができた。さらに1:20まではV−1を確保することができた。
これらのように窒素を含む化合物を添加することにより、赤燐成分の量を、複合磁性体の全重量の2.5重量%以下としても難燃性V−0を確保することができた。
なお、実施例1〜実施例5までの電磁干渉抑制体の引張強さは、それぞれ、4MPa、3MPa、3.5MPa、4Mpa、そして3.3MPaとなった。
(実施例6)
実施例6は、実施例5と同様な軟磁性粉末を使用し、85重量%、結合剤は割合をアクリルゴム85wt%、ニトリルゴムを15wt%とし、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。そして赤燐を2.5重量%としたがこのときに、赤燐の表面をコーティングできるように約50wt%の水酸化アルミニウム粉末で処理を行った。さらに窒素を含む化合物としてメラミンシアヌレートを2.5重量%配合した。
比重は実施例5と同様の3が得られた。複素透磁率の測定結果は実施例5とほぼ同様となり周波数3MHzの実数項は70であった。
難燃性の結果を表6に示した通り、UL94V−0規格に相当する結果が得られ、さらに実施例5と比較して火種時間を減少させることができた。これは、赤燐の表面を金属元素の水酸化物である水酸化マグネシウムで処理することにより、火種に対する吸熱効果が高まったためと考えられる。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは4MPaである。
実施例6は、実施例5と同様な軟磁性粉末を使用し、85重量%、結合剤は割合をアクリルゴム85wt%、ニトリルゴムを15wt%とし、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。そして赤燐を2.5重量%としたがこのときに、赤燐の表面をコーティングできるように約50wt%の水酸化アルミニウム粉末で処理を行った。さらに窒素を含む化合物としてメラミンシアヌレートを2.5重量%配合した。
比重は実施例5と同様の3が得られた。複素透磁率の測定結果は実施例5とほぼ同様となり周波数3MHzの実数項は70であった。
難燃性の結果を表6に示した通り、UL94V−0規格に相当する結果が得られ、さらに実施例5と比較して火種時間を減少させることができた。これは、赤燐の表面を金属元素の水酸化物である水酸化マグネシウムで処理することにより、火種に対する吸熱効果が高まったためと考えられる。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは4MPaである。
(実施例7)
実施例7は、実施例6と同様な軟磁性粉末を使用し、85重量%、結合剤は割合をアクリルゴム85wt%、ニトリルゴムを15wt%とし、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。そして赤燐の約50wt%の水酸化アルミニウム粉末でコーティング処理を行った赤燐を2.5重量%と、窒素を含む化合物としてメラミンシアヌレートを2.5重量%配合した。このときにニトリルゴムのニトリル量を30%以上にすると、実施例6の燃焼時間の合計時間31秒に対して、8秒も短縮することができた。電磁干渉抑制体の比重は3が得られ、複素透磁率の測定結果は実施例5とほぼ同様となり周波数3MHzの実数項は70であった。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは5MPaと向上した。
実施例7は、実施例6と同様な軟磁性粉末を使用し、85重量%、結合剤は割合をアクリルゴム85wt%、ニトリルゴムを15wt%とし、合わせた結合剤の複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。そして赤燐の約50wt%の水酸化アルミニウム粉末でコーティング処理を行った赤燐を2.5重量%と、窒素を含む化合物としてメラミンシアヌレートを2.5重量%配合した。このときにニトリルゴムのニトリル量を30%以上にすると、実施例6の燃焼時間の合計時間31秒に対して、8秒も短縮することができた。電磁干渉抑制体の比重は3が得られ、複素透磁率の測定結果は実施例5とほぼ同様となり周波数3MHzの実数項は70であった。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは5MPaと向上した。
(実施例8)
実施例8は、軟磁性粉末以外は実施例7と同様な配合処方で電磁干渉抑制体を作製した。実施例1〜実施例7までは軟磁性粉末のアスペクト比D/tが20の粉末を用いていたが、実施例8ではアスペクト比D/tを60のものを使用した。その結果、比重は2.8となった。これはアスペクト比が大きくなったことで成形性が劣化したためと思われる。また、複素透磁率は周波数3MHzの実数項は100と向上した。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは3.5MPaであった。難燃性も同様にV−0の結果を得た。
実施例8は、軟磁性粉末以外は実施例7と同様な配合処方で電磁干渉抑制体を作製した。実施例1〜実施例7までは軟磁性粉末のアスペクト比D/tが20の粉末を用いていたが、実施例8ではアスペクト比D/tを60のものを使用した。その結果、比重は2.8となった。これはアスペクト比が大きくなったことで成形性が劣化したためと思われる。また、複素透磁率は周波数3MHzの実数項は100と向上した。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは3.5MPaであった。難燃性も同様にV−0の結果を得た。
(実施例9)
実施例9は、結合剤以外は実施例7と同様の配合処方とした。結合剤のアクリルゴム85wt%、ニトリルゴムを15wt%の比率はそのままとしたが、アクリルゴムに架橋基としてエポキシ基の導入されているものを選定した。複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。
その結果、比重が3.1と向上し、透磁率は周波数3MHzの実数項は75であった。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは6MPaであった。難燃性も同様にV−0の結果を得た。
実施例9は、結合剤以外は実施例7と同様の配合処方とした。結合剤のアクリルゴム85wt%、ニトリルゴムを15wt%の比率はそのままとしたが、アクリルゴムに架橋基としてエポキシ基の導入されているものを選定した。複合磁性体全体に対する重量比率は10重量%とした。
その結果、比重が3.1と向上し、透磁率は周波数3MHzの実数項は75であった。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは6MPaであった。難燃性も同様にV−0の結果を得た。
(実施例10)
実施例10は、実施例8と同様な配合処方で電磁干渉抑制体を作製したが、事前に軟磁性粉末をシランカップリング剤で表面処理を行った。実施例8ではアスペクト比D/tを60のものを使用した結果、比重は2.8となったが、実施例10では比重が3.3に向上した。また、複素透磁率は周波数3MHzの実数項は125と向上した。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは6MPaであった。難燃性も同様にV−0の結果を得た。
実施例10は、実施例8と同様な配合処方で電磁干渉抑制体を作製したが、事前に軟磁性粉末をシランカップリング剤で表面処理を行った。実施例8ではアスペクト比D/tを60のものを使用した結果、比重は2.8となったが、実施例10では比重が3.3に向上した。また、複素透磁率は周波数3MHzの実数項は125と向上した。電磁干渉抑制体の引っ張り強さは6MPaであった。難燃性も同様にV−0の結果を得た。
以上に示したように、本発明により、ハロゲンを含有せず、図1に示されたような優れた複素透磁率特性を有し、自己消火性を有する難燃性を具備し、加工性や実装性に優れ、かつ表面に印刷をした際に読み取り判断が容易な電磁干渉抑制体の提供が可能になる。
Claims (12)
- 軟磁性粉末が結合剤中に分散された複合磁性体からなる電磁干渉抑制体であって、
前記複合磁性体の全重量に対し70重量%以上の軟磁性粉末と、
前記複合磁性体の全重量に対し10重量%以下(0重量%を含まず)の燐または燐化合物と、
アクリルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムのうちの少なくとも1つを含み前記複合磁性体の全重量に対し5重量%以上20重量%以下の結合剤とを含有したことを特徴とする電磁干渉抑制体。 - 前記結合剤はアクリルゴムおよびニトリルゴムからなり、前記結合剤の全重量に対して、前記アクリルゴムが10重量%〜90重量%の範囲にあり、前記ニトリルゴムが90重量%〜10重量%の範囲にあることを特徴とする、請求項1記載の電磁干渉抑制体。
- 前記複合磁性体の前記燐または前記燐化合物に含まれる燐成分は赤燐であり、さらに窒素を含む化合物を含有し、前記赤燐成分をa重量部、前記窒素を含む化合物をb重量部とするとき、その比率a/bが1/20〜1/1であることを特徴とする請求項1または2記載の電磁干渉抑制体。
- 請求項3記載の赤燐成分が、前記複合磁性体の全重量に対し2.5重量%以下であることを特徴とする電磁干渉抑制体。
- 前記燐または燐化合物は、チタン酸化物、金属元素の水酸化物のうちの少なくとも1つと混合して添加されたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
- 前記窒素を含む化合物の分子骨格に燐が含まれることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
- 前記アクリルゴムは、架橋基がエポキシ基であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
- 前記ニトリルゴムは、ニトリル量が30%以上であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
- 前記軟磁性粉末の最大径Dと最小の径または厚みtとの比で定義されるアスペクト比(D/t)の平均値が20〜100の前記軟磁性粉末の一部または全量をシランカップリング剤で表面処理したことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
- 前記結合剤は、未架橋、未加硫または未硬化状態であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
- 引張強さが1MPa以上7MPa未満で、かつ破断前の最大の伸びが5%以上100%以下であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
- 表面反射率が12%以上であることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電磁干渉抑制体。
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---|---|---|---|
JP2007209744A JP2009044069A (ja) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | 電磁干渉抑制体 |
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CN110164677A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-23 | 莱芜职业技术学院 | 一种制备用于3d打印的铁基软磁复合材料丝材 |
-
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