JP2011192714A - Electromagnetic wave shielding material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合成樹脂材料と同等程度の優れた成形性、軽量性及び低コスト性を保持しながら、高い電磁波シールド特性を有する、合成樹脂を主体とした電磁波シールド材に関するものである。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「繊維」とは、「単繊維」という用語を除いて、単繊維が束になって構成されている繊維を意味するものとする。 The present invention relates to an electromagnetic wave shielding material mainly composed of a synthetic resin having high electromagnetic wave shielding characteristics while maintaining excellent moldability, lightness and low cost equivalent to those of a synthetic resin material. In the present specification and claims, the term “fiber” means a fiber in which single fibers are bundled except for the term “single fiber”.
近年、IT(情報技術)の発達によって、パーソナル・コンピュータ(以下、「パソコン」という。)を始めとするIT機器・OA機器が急速に普及し、通常の家庭環境や職場環境においても、これらのIT機器・OA機器から放射される電磁波が人体にもたらす影響等が問題にされるようになってきた。特に、携帯電話、ノート型パソコン、電子手帳、ビデオカメラ等に代表される携帯用電子機器の普及は目覚ましく、これらの電子機器の筐体(ハウジング)には、電子機器内部で発生する電磁波の外部への漏洩を防止するために、導電性(電磁波シールド性)が要求される。 In recent years, with the development of IT (information technology), IT and OA devices such as personal computers (hereinafter referred to as “personal computers”) have rapidly spread, and even in normal home and work environments, The influence of electromagnetic waves radiated from IT equipment / OA equipment on the human body has become a problem. In particular, portable electronic devices represented by mobile phones, notebook computers, electronic notebooks, video cameras, etc. have been widely used, and the housings (housings) of these electronic devices are external to electromagnetic waves generated inside the electronic devices. In order to prevent leakage to the surface, conductivity (electromagnetic wave shielding property) is required.
また、自動車等の車両にも、エンジン制御系、操舵系、駆動系、空調系等の電子制御ユニット(ECU)や、各種センサ、アクチュエータ等の電子機器が多数搭載されるようになっており、これらの車載用電子機器の筐体についても、電磁波シールド性が必要とされる。
ここで、上記携帯用電子機器や車載用電子機器の筐体については、小型化・軽量化・低コスト化及び形状設計の自由度等の要請があることから、従来から合成樹脂を主体とした製品が用いられている。
Also, vehicles such as automobiles are equipped with a large number of electronic control units (ECU) such as engine control system, steering system, drive system, air conditioning system, various sensors, actuators, etc. Electromagnetic shielding properties are also required for the casings of these in-vehicle electronic devices.
Here, with respect to the casings of the above portable electronic devices and in-vehicle electronic devices, since there are demands such as downsizing, weight reduction, cost reduction and freedom of shape design, synthetic resin has been mainly used conventionally. The product is used.
例えば、特許文献1においては、上記電子機器類の電磁波遮蔽用キャビネット等への応用を目的として、弾性繊維の周囲に金属繊維を螺旋状に巻き付けた複合弾性糸で構成された織布を熱可塑性合成樹脂シートで挟んだ電磁波遮蔽用合成樹脂板の考案について開示している。
しかし、上記特許文献1に記載の技術においては、熱可塑性合成樹脂シートの間に金属繊維を用いて構成した織布を挟んでおり、極めて生産性が悪いためコスト高となってしまう。また、形状設計の自由度も非常に限定され、更に、電磁波遮蔽性能も周波数30MHzで57dB、1000MHz(1GHz)で42dBであって、際立って大きな値は得られていない。
For example, in Patent Document 1, for the purpose of application to an electromagnetic wave shielding cabinet or the like of the above electronic devices, a woven fabric composed of a composite elastic yarn in which metal fibers are spirally wound around an elastic fiber is thermoplastic. The present invention discloses a device for shielding an electromagnetic wave that is sandwiched between synthetic resin sheets.
However, in the technique described in Patent Document 1, a woven fabric configured using metal fibers is sandwiched between thermoplastic synthetic resin sheets, and the productivity is extremely poor, resulting in high costs. In addition, the degree of freedom in shape design is very limited, and the electromagnetic wave shielding performance is 57 dB at a frequency of 30 MHz and 42 dB at 1000 MHz (1 GHz), and a remarkably large value is not obtained.
また、特許文献2においては、電子機器のハウジング等を始めとする電磁波シールド性が要求される各種用途への適用を目的として、熱可塑性樹脂100質量部、炭素繊維1〜20質量部、及び金属繊維1〜20質量部を含有し、成形体の体積固有抵抗値が103 Ω・cm以下である導電性樹脂組成物の発明について開示している。この導電性樹脂組成物は押出成形及び射出成形が可能であり、電磁波シールド材の生産性においては、上記特許文献1に記載の技術よりも優れている。
Moreover, in
しかし、上記特許文献2に記載の技術においても、同文献の表1に示されるように、電磁波遮蔽性能は周波数10MHzで10dB〜53dB、1GHzで8dB〜40dBであって、やはり際立って大きな値は得られていない。この理由としては、いずれの技術も、電磁波シールド材の内部において導電回路(電磁波を遮蔽するのに効果のある一定以上の長さを有する導電性を持つ部分。導電パスともいう。)を形成するのが導電性の繊維のみであり、繊維同士の接触が不充分で電磁波シールド材の内部に多数の導電回路を形成することができないためと考えられる。
However, even in the technique described in
これに対して、特許文献3には、3〜10重量%のステンレス繊維と、15〜40重量%のタルクを含む配合材がポリプロピレン樹脂中に18〜50重量%で配合されてなる樹脂組成物により形成され、弾性変形可能な係止部を一体に備えた車載電磁波シールドケースの発明が開示され、更に第2の発明として、上記樹脂組成物に10〜30重量%のカーボンブラックを配合したものが開示されている。これによって、車両に搭載される電子部品用として充分なシールド効果を有し、しかも成形性に優れた電磁波シールドケースが得られるとしている。
On the other hand,
しかしながら、特許文献3の表1に示されるように、ステンレス繊維の配合量を下限の3重量%とした場合には、初期シールド効果として30dBという小さい値しか得ることができず、一方ステンレス繊維の配合量を上限の10重量%とした場合には、70dBという大きな初期シールド効果が得られているが、このようにステンレス繊維の配合量を多くすると、ステンレス繊維が高価であるためコスト高となり、更に、押出成形機や射出成形機等の成形機のスクリューやシリンダー及び金型等の摩耗が激しくなるという問題点があった。
However, as shown in Table 1 of
そこで、本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、小型化・軽量化・形状設計の自由度の要請に応えることができ、高価で成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こすステンレス繊維等の導電性繊維の配合量を最小限に抑えながら、広い周波数範囲で優れた電磁波シールド性能を得ることができる電磁波シールド材を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and can meet the demands for freedom in downsizing, weight reduction, and shape design, and is expensive, such as a molding machine member or mold. An object of the present invention is to provide an electromagnetic shielding material capable of obtaining excellent electromagnetic shielding performance in a wide frequency range while minimizing the blending amount of conductive fibers such as stainless fibers that cause wear.
請求項1の発明に係る電磁波シールド材は、合成樹脂と、導電性材料と、前記導電性材料同士の接触を増加させる非導電性粒子または気泡とを含有するものである。 The electromagnetic wave shielding material according to the invention of claim 1 contains a synthetic resin, a conductive material, and non-conductive particles or bubbles that increase contact between the conductive materials.
ここで、「合成樹脂」としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド系樹脂、アラミド樹脂、ABS樹脂等の汎用樹脂を始めとする熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等の熱硬化性樹脂の1つまたは1つ以上の組み合わせ樹脂材料を用いることができる。
また、「導電性材料」としては、炭素繊維、銅繊維、鉄繊維、アルミニウム繊維、ステンレス繊維等を始めとする導電性繊維や、銅粉、鉄粉、アルミニウム粉、亜鉛粉、カーボンブラック、グラファイト粉(黒鉛粉)等を始めとする導電性粒子等の1つまたは1つ以上の組み合わせを用いることができる。
Here, as the “synthetic resin”, general-purpose resins such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, acrylic resin, polytetrafluoroethylene, polyamide-based resin, aramid resin, and ABS resin are used. Thermoplastic resins such as phenolic resins, epoxy resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyester resins, alkyd resins, polyurethanes, thermosetting polyimides, etc. Materials can be used.
“Conductive materials” include conductive fibers such as carbon fiber, copper fiber, iron fiber, aluminum fiber, stainless steel fiber, etc., copper powder, iron powder, aluminum powder, zinc powder, carbon black, graphite One or a combination of one or more conductive particles such as powder (graphite powder) can be used.
更に、「非導電性粒子」としては、無機化合物の粒子を用いることができ、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコン粒子、ガラスビーズ、陶磁器を粉砕したもの、ゼオライトを粉砕したもの、タルク、マイカ(雲母)等の1つまたは1つ以上の組み合わせを使用できる。
また、「気泡」とは、一般に『液体または固体中にあって気体を含む微小部分。』(新村出・編「広辞苑(第4版)」641頁,1991年11月15日株式会社岩波書店発行)であるが、本明細書及び特許請求の範囲においては、気体を含むか含まないかに関わらず、「液体または固体中における空隙部分」という意味として用いるものとする。
更に、合成樹脂中に気泡を含有させる方法としては、例えば、射出成形金型やプレス成型金型に金型の一部(コア)を後退させる機構を設けて、成形時にコアを後退させて金型キャビティの大きさを急激に拡大することによって合成樹脂を発泡させる、所謂、コアバック成形法や、合成樹脂に発泡剤を混ぜて加熱することによって気体を発生させる方法等があり、発泡剤としては、ジアゾアミノベンゼン、炭酸水素ナトリウム、酢酸アルミニウム、炭酸アンモニウム等の1つまたは1つ以上の組み合わせを用いることができる。
Furthermore, as the “non-conductive particles”, particles of inorganic compounds can be used. For example, silica particles, alumina particles, zircon particles, glass beads, ceramic crushed particles, zeolite crushed particles, talc, mica One or a combination of one or more such as (mica) can be used.
In addition, “bubbles” are generally “microscopic parts containing gas in a liquid or solid. (Shinmura, edited by “Kojien (4th edition)”, page 641, published by Iwanami Shoten Co., Ltd. on November 15, 1991). However, in the present specification and claims, it may or may not contain gas. Regardless, it shall be used to mean “a void in a liquid or solid”.
Further, as a method of incorporating bubbles in the synthetic resin, for example, a mechanism for retracting a part of the mold (core) is provided in an injection mold or press mold, and the core is retracted during molding. There is a so-called core back molding method in which a synthetic resin is foamed by rapidly expanding the size of the mold cavity, a method of generating gas by mixing a synthetic resin with a foaming agent, and heating, etc. One or a combination of one or more of diazoaminobenzene, sodium hydrogen carbonate, aluminum acetate, ammonium carbonate and the like can be used.
請求項2の発明に係る電磁波シールド材は、請求項1の構成において、前記非導電性粒子または前記気泡の前記電磁波シールド材に占める体積の割合が10vol%〜50vol%の範囲内、より好ましくは15vol%〜42vol%の範囲内、更に好ましくは30vol%〜40vol%の範囲内であるものである。
The electromagnetic shielding material according to the invention of
請求項3の発明に係る電磁波シールド材は、請求項1または請求項2の構成において、前記非導電性粒子のコールター原理で測定した平均粒子径が10μm〜500μmの範囲内または前記気泡の大きさが10μm〜500μmの範囲内、より好ましくは50μm〜100μmの範囲内であるものである。
ここで、「コールター原理」とは、W.H.Coulterが発明した電気抵抗を利用した粒子測定原理で、この原理に基づく粒度分布測定装置としては、例えば、ベックマン・コールター社製のマルチサイザー3(商品名) 、マルチサイザー4(商品名) 、コールターカウンターモデルZBI(商品名)等がある。
An electromagnetic wave shielding material according to a third aspect of the present invention is the electromagnetic shielding material according to the first or second aspect, wherein the average particle diameter measured by the Coulter principle of the non-conductive particles is in the range of 10 μm to 500 μm or the size of the bubbles. Is in the range of 10 μm to 500 μm, more preferably in the range of 50 μm to 100 μm.
Here, the “Coulter principle” is a particle measurement principle using electrical resistance invented by WHCoulter. As a particle size distribution measuring apparatus based on this principle, for example, Multisizer 3 (trade name) manufactured by Beckman Coulter, Inc. Multisizer 4 (trade name), Coulter counter model ZBI (trade name), and the like.
請求項4の発明に係る電磁波シールド材は、請求項1乃至請求項3の何れか1つの構成において、前記導電性材料が、少なくとも導電性繊維であるものである。
ここで、「導電性繊維」としては、炭素繊維や、銅繊維、鉄繊維、アルミニウム繊維、ステンレス繊維等の金属繊維(特に、ステンレス繊維が好ましい)、合成繊維を炭素や金属等の導電性材料で被覆したもの等の1つまたは1つ以上の組み合わせを用いることができる。
An electromagnetic wave shielding material according to a fourth aspect of the present invention is the electromagnetic wave shielding material according to any one of the first to third aspects, wherein the conductive material is at least a conductive fiber.
Here, as the “conductive fiber”, carbon fiber, metal fiber such as copper fiber, iron fiber, aluminum fiber, stainless steel fiber (especially stainless steel fiber is preferable), synthetic fiber is made of conductive material such as carbon or metal. One or a combination of one or more such as those coated with can be used.
請求項5の発明に係る電磁波シールド材は、請求項4の構成において、前記導電性材料が、導電性繊維と導電性粒子とを含んでいるものである。
ここで、「導電性粒子」としては、銅粉、鉄粉、アルミニウム粉、亜鉛粉を始めとする金属粉や、カーボンブラック、グラファイト粉(黒鉛粉)等の炭素粉等の1つまたは1つ以上の組み合わせを用いることができる。
An electromagnetic wave shielding material according to a fifth aspect of the present invention is the electromagnetic wave shielding material according to the fourth aspect, wherein the conductive material includes conductive fibers and conductive particles.
Here, as the “conductive particles”, one or one of metal powder such as copper powder, iron powder, aluminum powder and zinc powder, carbon powder such as carbon black and graphite powder (graphite powder), etc. Combinations of the above can be used.
請求項1の発明に係る電磁波シールド材は、合成樹脂と、導電性材料と、導電性材料同士の接触を増加させる非導電性粒子または気泡とを含有する。これによって、導電性材料と比較して安価な非導電性粒子または気泡が、合成樹脂中において一定の体積を占めるため、導電性材料が合成樹脂中において占める体積が限定され、導電性材料の存在する部分の密度が高くなって、導電性材料同士が接触する箇所が非常に多くなるため、電磁波シールド材の内部に多数の導電回路(電磁波を遮蔽するのに効果のある一定以上の長さを有する導電性を持つ部分)が形成される。 The electromagnetic wave shielding material according to the invention of claim 1 contains a synthetic resin, a conductive material, and non-conductive particles or bubbles that increase the contact between the conductive materials. As a result, non-conductive particles or bubbles that are less expensive than the conductive material occupy a certain volume in the synthetic resin, so the volume occupied by the conductive material in the synthetic resin is limited, and the presence of the conductive material As the density of the parts to be increased increases, the number of places where the conductive materials come into contact with each other increases so that a large number of conductive circuits within the electromagnetic wave shielding material (a certain length that is effective for shielding electromagnetic waves) A portion having electrical conductivity).
したがって、高価な導電性材料を大量に用いることなく、合成樹脂中において導電回路を数多く形成することが可能となり、しかも導電性材料としての短い導電性繊維や粒状の導電性粒子等と、それらが連続して接触してなる長い導電回路とを合成樹脂中において並存させることができるため、短い周波数の電磁波から長い周波数の電磁波までを、効果的に遮蔽することができる。そして、導電性材料の含有量が少ないため、電磁波シールド材として成形する際にも、成形機の部材や金型等の摩耗を最低限に抑えることができる。 Therefore, it becomes possible to form a large number of conductive circuits in a synthetic resin without using a large amount of expensive conductive material, and short conductive fibers or granular conductive particles as a conductive material, Since long conductive circuits in continuous contact can coexist in the synthetic resin, it is possible to effectively shield electromagnetic waves having a short frequency to electromagnetic waves having a long frequency. And since there is little content of an electroconductive material, also when shape | molding as an electromagnetic wave shielding material, abrasion of the member of a molding machine, a metal mold | die, etc. can be suppressed to the minimum.
このようにして、小型化・軽量化・形状設計の自由度の要請に応えることができ、高価で成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こすステンレス繊維等の導電性材料の配合量を最小限に抑えながら、広い周波数範囲で優れた電磁波シールド性能を得ることができる電磁波シールド材となる。 In this way, it is possible to meet the demands for freedom in miniaturization, weight reduction, and shape design, and the amount of conductive materials such as stainless steel fibers that cause wear on molding machine parts and molds is minimized. An electromagnetic shielding material capable of obtaining excellent electromagnetic shielding performance in a wide frequency range while suppressing to the limit.
請求項2の発明に係る電磁波シールド材においては、非導電性粒子または気泡の電磁波シールド材に占める体積の割合が10vol%〜50vol%の範囲内である。
本発明者は、電磁波シールド材のシールド性能を向上させるために最適な非導電性粒子または気泡の電磁波シールド材に占める体積の割合について、鋭意実験研究を重ねた結果、非導電性粒子または気泡の電磁波シールド材に占める体積の割合が10vol%〜50vol%の範囲内である場合に、シールド性能がより向上することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
In the electromagnetic shielding material which concerns on invention of
The inventor has conducted extensive experimental research on the ratio of the volume of non-conductive particles or bubbles to the electromagnetic wave shielding material optimal for improving the shielding performance of the electromagnetic shielding material. The inventors have found that the shielding performance is further improved when the volume ratio in the electromagnetic shielding material is in the range of 10 vol% to 50 vol%, and have completed the present invention based on this finding.
即ち、非導電性粒子または気泡の電磁波シールド材に占める体積の割合が10vol%未満であると、導電性材料の存在する部分の密度が低くなって、導電性材料同士が接触する箇所が少なくなり、その結果電磁波シールド材の内部に多数の導電回路が形成される効果が低下して、充分なシールド性能が得られなくなる。一方、非導電性粒子または気泡の電磁波シールド材に占める体積の割合が50vol%を超えると、合成樹脂の体積の割合が少なくなって成形性が悪くなり、歩留まり良く電磁波シールド材を製造することが困難になるか、または電磁波シールド材の強度が低下するか、或いは導電性材料の割合が少なくなって充分なシールド性能が得られなくなる。
したがって、非導電性粒子または気泡の電磁波シールド材に占める体積の割合は、10vol%〜50vol%の範囲内であることが好ましい。
That is, if the volume ratio of the non-conductive particles or bubbles to the electromagnetic shielding material is less than 10 vol%, the density of the portion where the conductive material exists becomes low, and the number of places where the conductive materials are in contact with each other is reduced. As a result, the effect of forming a large number of conductive circuits inside the electromagnetic wave shielding material is reduced, and sufficient shielding performance cannot be obtained. On the other hand, when the proportion of the volume of the non-conductive particles or bubbles in the electromagnetic shielding material exceeds 50 vol%, the proportion of the synthetic resin volume decreases, the moldability deteriorates, and the electromagnetic shielding material can be produced with a high yield. It becomes difficult, or the strength of the electromagnetic wave shielding material is reduced, or the ratio of the conductive material is reduced, and sufficient shielding performance cannot be obtained.
Therefore, the volume ratio of the non-conductive particles or bubbles to the electromagnetic wave shielding material is preferably in the range of 10 vol% to 50 vol%.
なお、非導電性粒子または気泡の電磁波シールド材に占める体積の割合が15vol%〜42vol%の範囲内であると、より確実に優れた電磁波シールド性能が得られるためより好ましく、30vol%〜40vol%の範囲内であると、一層優れた電磁波シールド性能が得られるため、更に好ましい。 In addition, it is more preferable that the proportion of the volume of the non-conductive particles or bubbles in the electromagnetic shielding material is in the range of 15 vol% to 42 vol%, because more excellent electromagnetic shielding performance can be obtained more surely, and 30 vol% to 40 vol%. It is more preferable that it is within the range because a better electromagnetic shielding performance can be obtained.
請求項3の発明に係る電磁波シールド材は、非導電性粒子のコールター原理で測定した平均粒子径が10μm〜500μmの範囲内または気泡の大きさが10μm〜500μmの範囲内である。
The electromagnetic shielding material according to the invention of
本発明者は、電磁波シールド材における非導電性粒子及び気泡の適切な大きさについて、鋭意実験研究を重ねた結果、コールター原理で測定した平均粒子径、即ち電気抵抗による粒子測定器(コールターカウンター)によって測定した平均粒子径が10μm〜500μmの範囲内である場合、及び気泡の大きさが10μm〜500μmの範囲内である場合に、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加えて、より確実に優れた電磁波シールドの効果が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
As a result of earnest experiment research on the appropriate size of non-conductive particles and bubbles in the electromagnetic wave shielding material, the present inventor has obtained an average particle diameter measured by the Coulter principle, that is, a particle measuring device based on electric resistance (Coulter counter). In addition to the effect of the invention according to claim 1 or
即ち、電気抵抗による粒子測定器によって測定した非導電性粒子の平均粒子径または気泡の大きさが10μm未満であると、非導電性粒子または気泡が細か過ぎて、合成樹脂内で一定の体積を占めることによって導電回路を形成し易くする効果が低下するため、優れた電磁波シールド性能を得ることが困難になり、一方、電気抵抗による粒子測定器によって測定した非導電性粒子の平均粒子径または気泡の大きさが500μmを超えると、非導電性粒子または気泡が大き過ぎて成形性が悪くなるか強度が低下するとともに、導電性材料の間に入り込み難くなるため導電回路を形成し易くする効果が低下してしまう。
したがって、非導電性粒子または気泡の大きさは、電気抵抗による粒子測定器によって測定した非導電性粒子の平均粒子径または気泡の大きさが10μm〜500μmの範囲内とすることが好ましい。
That is, if the average particle diameter or bubble size of the non-conductive particles measured by a particle measuring instrument based on electric resistance is less than 10 μm, the non-conductive particles or bubbles are too fine, and a certain volume in the synthetic resin is obtained. Since the effect of facilitating the formation of a conductive circuit is reduced by occupying it, it becomes difficult to obtain excellent electromagnetic shielding performance. On the other hand, the average particle diameter or bubbles of non-conductive particles measured by a particle measuring instrument based on electric resistance If the size exceeds 500 μm, the non-conductive particles or bubbles are too large and the moldability is deteriorated or the strength is lowered, and it is difficult to enter between the conductive materials, so that it is easy to form a conductive circuit. It will decline.
Therefore, the size of the non-conductive particles or bubbles is preferably such that the average particle diameter of the non-conductive particles or the size of the bubbles measured by a particle measuring instrument based on electric resistance is in the range of 10 μm to 500 μm.
なお、非導電性粒子または気泡の大きさを、電気抵抗による粒子測定器によって測定した平均粒子径または気泡の大きさが50μm〜100μmの範囲内とした場合には、非導電性粒子の場合には合成樹脂に均一に分散させることがより容易になり、気泡の場合には形成することがより容易になるため、より優れた電磁波シールド性能をより容易に得ることができるので、より好ましい。 In the case of non-conductive particles, when the size of the non-conductive particles or bubbles is within the range of 50 μm to 100 μm, the average particle diameter or bubble size measured by a particle measuring instrument based on electrical resistance. Is more preferable because it is easier to disperse uniformly in the synthetic resin, and in the case of bubbles, it is easier to form, so that better electromagnetic shielding performance can be obtained more easily.
請求項4の発明に係る電磁波シールド材においては、導電性材料が、少なくとも導電性繊維であることから、請求項1乃至請求項3に記載の発明の効果に加えて、導電性繊維同士の接触によって長い導電回路が形成され、低い周波数の領域においても優れた電磁波シールド性能を有する電磁波シールド材となる。
In the electromagnetic wave shielding material according to the invention of
請求項5の発明に係る電磁波シールド材においては、導電性材料が、導電性繊維と導電性粒子とを含んでいることから、請求項4に記載の発明の効果に加えて、導電性粒子4が導電性繊維3の間に入り込むため導電回路が形成されやすくなり、より優れた電磁波シールド性能を得ることができる。
In the electromagnetic wave shielding material according to the invention of
なお、非導電性粒子がその内部に空間を有する中空粒子である場合には、かかる中空粒子は中実粒子に比較して同じ外径でも質量が小さいため、電磁波シールド材の電磁波シールド性能を維持しながら、電磁波シールド材をより一層軽量化することができる。 In addition, when the non-conductive particles are hollow particles having a space inside, the hollow particles have a smaller mass than the solid particles even with the same outer diameter, so the electromagnetic wave shielding performance of the electromagnetic wave shielding material is maintained. However, the electromagnetic shielding material can be further reduced in weight.
また、本発明者は、電磁波シールド材における合成樹脂、導電性繊維、導電性粒子の適切な含有率について、鋭意実験研究を重ねた結果、合成樹脂の含有率を25重量%〜70重量%の範囲内とし、導電性繊維の含有率を3重量%〜9重量%の範囲内とし、導電性粒子の含有率を9重量%〜40重量%の範囲内とした場合に、より確実に優れた電磁波シールドの効果が得られることを見出した。 In addition, as a result of earnest experiment research on the appropriate content ratio of the synthetic resin, conductive fiber, and conductive particles in the electromagnetic wave shielding material, the present inventor has obtained a synthetic resin content of 25 wt% to 70 wt%. When the content is within the range, the conductive fiber content is within the range of 3% by weight to 9% by weight, and the conductive particle content is within the range of 9% by weight to 40% by weight, it is more reliably superior. It has been found that the effect of electromagnetic wave shielding can be obtained.
即ち、合成樹脂の含有率が25重量%未満であると、合成樹脂が少な過ぎて成形性が悪くなり、歩留まり良く電磁波シールド材を製造することが困難になり、一方、合成樹脂の含有率が70重量%を超えると導電性繊維、導電性粒子の含有量が少なくなって、優れた電磁波シールド性能を得ることが困難となる。
また、導電性繊維の含有率が3重量%未満であると、導電性繊維が少な過ぎて優れた電磁波シールド性能を得ることが困難となり、一方、導電性繊維の含有率が9重量%を超えると、電磁波シールド材を成形する際に成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こし易くなってしまう。
That is, when the content of the synthetic resin is less than 25% by weight, the amount of the synthetic resin is too small, the moldability is deteriorated, and it is difficult to produce an electromagnetic shielding material with a high yield. If it exceeds 70% by weight, the content of conductive fibers and conductive particles decreases, making it difficult to obtain excellent electromagnetic shielding performance.
Further, when the content of the conductive fiber is less than 3% by weight, it is difficult to obtain excellent electromagnetic shielding performance because the conductive fiber is too small, while the content of the conductive fiber exceeds 9% by weight. Then, when the electromagnetic wave shielding material is molded, wear of a molding machine member or a mold is likely to occur.
更に、導電性粒子の含有率が9重量%未満であると、導電性粒子が少な過ぎて優れた電磁波シールド性能を得ることが困難となり、一方、導電性粒子の含有率が40重量%を超えると、合成樹脂が少なくなって成形性が悪くなるとともに、電磁波シールド材のコストが高くなってしまう。
したがって、合成樹脂の含有率を25重量%〜70重量%の範囲内とし、導電性繊維の含有率を3重量%〜9重量%の範囲内とし、導電性粒子の含有率を9重量%〜40重量%の範囲内とすることが好ましい。
Furthermore, when the content of the conductive particles is less than 9% by weight, it is difficult to obtain excellent electromagnetic wave shielding performance due to too few conductive particles, while the content of the conductive particles exceeds 40% by weight. Then, the synthetic resin is reduced, the moldability is deteriorated, and the cost of the electromagnetic shielding material is increased.
Therefore, the content of the synthetic resin is in the range of 25 wt% to 70 wt%, the content of the conductive fiber is in the range of 3 wt% to 9 wt%, and the content of the conductive particles is 9 wt% to It is preferable to be within the range of 40% by weight.
なお、合成樹脂の含有率を30重量%〜50重量%の範囲内とし、導電性繊維の含有率を4重量%〜7重量%の範囲内とし、導電性粒子の含有率を15重量%〜30重量%の範囲内とした場合には、より一層優れた電磁波シールド性能を得ることができるので、より好ましい。 The content of the synthetic resin is in the range of 30% to 50% by weight, the content of the conductive fiber is in the range of 4% to 7% by weight, and the content of the conductive particles is 15% to When it is within the range of 30% by weight, it is more preferable because a further excellent electromagnetic shielding performance can be obtained.
また、本発明者は、電磁波シールド材における導電性繊維の適切な繊維径及び繊維長さについて、鋭意実験研究を重ねた結果、繊維径を1μm〜20μmの範囲内とし、繊維長さを1mm〜10mmの範囲内とした場合に、より確実に優れた電磁波シールドの効果が得られることを見出した。 Further, as a result of earnest experimental research on the appropriate fiber diameter and fiber length of the conductive fiber in the electromagnetic wave shielding material, the present inventor has made the fiber diameter within the range of 1 μm to 20 μm and the fiber length of 1 mm to It has been found that when it is within the range of 10 mm, an excellent electromagnetic shielding effect can be obtained more reliably.
即ち、導電性繊維の繊維径が1μm未満であると、導電性繊維が細過ぎて成形時に細かく切れ易くなるとともに、優れた電磁波シールド性能を得ることが困難になり、一方、導電性繊維の繊維径が20μmを超えると、導電性繊維が太過ぎて成形性が悪くなるとともに成形時に成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こし易くなってしまう。
また、導電性繊維の繊維長さが1mm未満であると、導電性繊維が短過ぎて優れた電磁波シールド性能を得ることが困難となり、一方、導電性繊維の繊維長さが10mmを超えると、電磁波シールド性能は向上するが電磁波シールド材中における含有率のばらつきが大きくなるとともに、電磁波シールド材を成形する際に成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こし易くなってしまう。
したがって、導電性繊維の繊維径を1μm〜20μmの範囲内とし、繊維長さを1mm〜10mmの範囲内とすることが好ましい。
That is, when the fiber diameter of the conductive fiber is less than 1 μm, the conductive fiber is too thin and becomes easy to cut at the time of molding, and it becomes difficult to obtain excellent electromagnetic shielding performance. When the diameter exceeds 20 μm, the conductive fibers are too thick and the moldability is deteriorated, and at the same time, the members of the molding machine and the mold are easily worn.
Moreover, if the fiber length of the conductive fiber is less than 1 mm, it is difficult to obtain excellent electromagnetic wave shielding performance because the conductive fiber is too short, while the fiber length of the conductive fiber exceeds 10 mm, Although the electromagnetic shielding performance is improved, the variation of the content ratio in the electromagnetic shielding material is increased, and when the electromagnetic shielding material is molded, wear of a molding machine member or a mold is likely to occur.
Therefore, it is preferable that the fiber diameter of the conductive fiber is in the range of 1 μm to 20 μm and the fiber length is in the range of 1 mm to 10 mm.
なお、導電性繊維の繊維径を5μm〜15μmの範囲内とし、繊維長さを3mm〜6mmの範囲内とした場合には、より優れた電磁波シールド性能を得ることができるので、より好ましい。 In addition, when the fiber diameter of the conductive fiber is in the range of 5 μm to 15 μm and the fiber length is in the range of 3 mm to 6 mm, more excellent electromagnetic wave shielding performance can be obtained, which is more preferable.
また、本発明者は、電磁波シールド材における導電性粒子の適切な大きさについて、鋭意実験研究を重ねた結果、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が10μm〜100μmの範囲内、またはふるい試験法によって測定した粒度分布において45μm以下の粒子が70重量%以上とした場合に、より確実に優れた電磁波シールドの効果が得られることを見出した。 In addition, as a result of earnest experiment research on the appropriate size of the conductive particles in the electromagnetic wave shielding material, the present inventor found that the average particle diameter measured by the laser diffraction / scattering method was in the range of 10 μm to 100 μm or sieved. It has been found that when the particle size distribution measured by the test method is such that particles of 45 μm or less are 70% by weight or more, an excellent electromagnetic shielding effect can be obtained more reliably.
即ち、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が10μm未満であると、導電性粒子が細か過ぎて導電回路を形成し難くなるため、優れた電磁波シールド性能を得ることが困難になり、一方、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が100μmを超え、かつ、ふるい試験法によって測定した粒度分布において45μm以下の粒子が70重量%未満であると、導電性粒子が大き過ぎて成形性が悪くなるとともに、成形時に成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こし易くなってしまう。
したがって、導電性粒子の大きさは、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が10μm〜100μmの範囲内、またはふるい試験法によって測定した粒度分布において45μm以下の粒子が70重量%以上とすることが好ましい。
That is, when the average particle diameter measured by the laser diffraction / scattering method is less than 10 μm, the conductive particles are too fine to form a conductive circuit, making it difficult to obtain excellent electromagnetic shielding performance. When the average particle diameter measured by the laser diffraction / scattering method exceeds 100 μm and the particle size distribution measured by the sieve test method is less than 70% by weight, the conductive particles are too large and the moldability is high. And the wear of molding machine members and molds is likely to occur during molding.
Therefore, the size of the conductive particles is such that the average particle diameter measured by the laser diffraction / scattering method is within the range of 10 μm to 100 μm, or the particle size distribution measured by the sieving test method is such that particles of 45 μm or less are 70% by weight or more. It is preferable.
なお、導電性粒子の大きさを、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が20μm〜50μmの範囲内とし、またはふるい試験法によって測定した粒度分布において45μm以下の粒子が90重量%以上とした場合には、より優れた電磁波シールド性能を得ることができるので、より好ましい。 The size of the conductive particles is such that the average particle diameter measured by the laser diffraction / scattering method is in the range of 20 μm to 50 μm, or the particle size distribution measured by the sieve test method is 45% or less of particles of 90% by weight or more. In this case, more excellent electromagnetic wave shielding performance can be obtained, which is more preferable.
また、電磁波シールド材の製造方法としては、合成樹脂として熱硬化性樹脂または二液性エポキシ樹脂を使用し、合成樹脂、導電性繊維、導電性粒子及び非導電性粒子を混合して混合液とする混合工程と、混合液を上型と下型とを有するプレス金型の下型に流し込む流し込み工程と、プレス金型の下型に上型を嵌合させて所定の圧力でプレスするプレス工程と、熱硬化性樹脂または二液性エポキシ樹脂を硬化させる硬化工程とを具備する製造方法によるのが良い。 Moreover, as a manufacturing method of an electromagnetic wave shielding material, a thermosetting resin or a two-part epoxy resin is used as a synthetic resin, and a synthetic resin, conductive fibers, conductive particles, and non-conductive particles are mixed and mixed liquid and A mixing step, a pouring step of pouring the mixed liquid into a lower die of a press die having an upper die and a lower die, and a pressing step of fitting the upper die to the lower die of the press die and pressing at a predetermined pressure And a curing method for curing a thermosetting resin or a two-part epoxy resin.
これによって、常温でも流動性を有する熱硬化性樹脂または二液性エポキシ樹脂を合成樹脂として使用していることから、混合工程において合成樹脂、導電性繊維、導電性粒子及び非導電性粒子を均一に混合することができ、流し込み工程において均一性を保持しながらプレス金型内に流し込むことができ、製造される電磁波シールド材における導電性繊維、導電性粒子及び非導電性粒子の分散状態を確実に均一化することができる。 As a result, a thermosetting resin or two-part epoxy resin that has fluidity at room temperature is used as the synthetic resin, so the synthetic resin, conductive fibers, conductive particles, and non-conductive particles are uniformly distributed in the mixing process. Can be mixed into the press mold while maintaining uniformity in the casting process, and the dispersion state of the conductive fibers, conductive particles and non-conductive particles in the electromagnetic wave shielding material to be manufactured is ensured. Can be made uniform.
また、プレス工程によって成形していることから、成形時に剪断力が殆ど掛からないため、導電性繊維が剪断力によって短く切断されることもなく、長い導電性繊維から生ずる高い電磁波シールド性能を保持することができる。したがって、最小限の量の導電性繊維の使用によって優れた電磁波シールド性能を得ることができる。
更に、導電性粒子の存在によって、高い周波数領域でも大きな電磁波シールド性能を得ることができる。
In addition, since the molding process is performed by a pressing process, almost no shearing force is applied at the time of molding, so that the conductive fiber is not cut short by the shearing force and maintains high electromagnetic shielding performance generated from the long conductive fiber. be able to. Therefore, excellent electromagnetic shielding performance can be obtained by using a minimum amount of conductive fibers.
Furthermore, due to the presence of the conductive particles, a large electromagnetic shielding performance can be obtained even in a high frequency region.
また、他の電磁波シールド材の製造方法としては、合成樹脂、導電性繊維、導電性粒子及び非導電性粒子を混合して混合材料とする混合工程と、混合材料を低剪断スクリューを備えた射出成形機またはプリプランジャー式射出成形機を用いて射出成形する射出成形工程とを具備するものがある。 In addition, as another method for producing an electromagnetic shielding material, there are a mixing step of mixing synthetic resin, conductive fibers, conductive particles and non-conductive particles to form a mixed material, and injection of the mixed material with a low shear screw. Some have an injection molding process of injection molding using a molding machine or a pre-plunger type injection molding machine.
ここで、「低剪断スクリュー」とは、合成樹脂(射出成形材料)の計量・可塑化・押出し(射出)を1つのスクリューで行う一般的なインライン式射出成形機において、合成樹脂の可塑化に際して合成樹脂に剪断力を極力掛けないように設計された特殊なスクリューである。具体的には、例えば、三菱重工プラスチックテクノロジー(株)製の長繊維強化樹脂専用スクリューや高粘度樹脂用Fスクリュー、広州市衝動機電科技有限公司製の円錐形ツインスクリューや平行ツインスクリュー等がある。 Here, the “low shear screw” is a general in-line injection molding machine that measures, plasticizes, and extrudes (injects) a synthetic resin (injection molding material) with a single screw. It is a special screw designed not to apply a shearing force to the synthetic resin as much as possible. Specifically, for example, there are special screws for long fiber reinforced resin manufactured by Mitsubishi Heavy Industries Plastic Technology Co., Ltd., F screws for high viscosity resin, conical twin screws and parallel twin screws manufactured by Guangzhou Impulse Electric Technology Co., Ltd. .
また、「プリプランジャー式射出成形機」とは、上述した一般的なインライン式射出成形機とは異なり、可塑化スクリューと射出シリンダーとが別個に設けられている射出成形機であり、可塑化スクリューで合成樹脂(射出成形材料)を可塑化し、射出シリンダーに移動させ、射出シリンダーからプランジャーで射出する方式であるため、合成樹脂に剪断力が掛からない射出成形機である。 The “pre-plunger type injection molding machine” is an injection molding machine in which a plasticizing screw and an injection cylinder are separately provided, unlike the above-described general inline type injection molding machine. This is an injection molding machine in which the synthetic resin (injection molding material) is plasticized, moved to the injection cylinder, and injected from the injection cylinder with a plunger, so that no shear force is applied to the synthetic resin.
これによって、混合工程において撹拌・混練等によって均一に混合された混合材料が、射出成形工程において射出成形法によって電磁波シールド材に成形されることから、プレス成形法よりも複雑な形状の電磁波シールド材を量産することができ、形状設計の自由度の要請に応えられるとともに、より一層の低コスト化を図ることができる。 As a result, the mixed material uniformly mixed by stirring and kneading in the mixing process is formed into the electromagnetic shielding material by the injection molding method in the injection molding process, so that the electromagnetic shielding material having a more complicated shape than the press molding method. Can be mass-produced, can meet the demand for the degree of freedom in shape design, and can further reduce the cost.
そして、射出成形工程においては、低剪断スクリューを備えた射出成形機またはプリプランジャー式射出成形機を用いて射出成形することから、従来のインライン式射出成形機におけるような大きな剪断力が混合材料に掛かることがなく、導電性繊維が剪断力によって短く切断されることもなく、長い導電性繊維から生ずる高い電磁波シールド性能を保持することができる。したがって、最小限の量の導電性繊維の使用によって優れた電磁波シールド性能を得ることができる。
更に、導電性粒子の存在によって、高い周波数領域でも大きな電磁波シールド性能を得ることができる。
In the injection molding process, injection molding is performed using an injection molding machine equipped with a low shear screw or a pre-plunger type injection molding machine, so that a large shearing force as in a conventional inline type injection molding machine is applied to the mixed material. It does not hang and the conductive fiber is not cut short by shearing force, and high electromagnetic shielding performance generated from the long conductive fiber can be maintained. Therefore, excellent electromagnetic shielding performance can be obtained by using a minimum amount of conductive fibers.
Furthermore, due to the presence of the conductive particles, a large electromagnetic shielding performance can be obtained even in a high frequency region.
本発明に係る電磁波シールド材を実施するためには、合成樹脂と、導電性材料と、非導電性粒子、または気泡を導入する方法とが必要となる。
ここで、合成樹脂としては、汎用樹脂・エンジニアリングプラスチック(以下、「エンプラ」ともいう。)・スーパーエンプラ等の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を用いることができるが、電磁波シールド材の成形段階においてできるだけ流動性の高いものが好ましい。流動性が高い方が、合成樹脂中に導電性繊維、導電性粒子、非導電性粒子または気泡をより均一に分散させることができるからである。
In order to implement the electromagnetic wave shielding material according to the present invention, a synthetic resin, a conductive material, a non-conductive particle, or a method of introducing bubbles is required.
Here, as the synthetic resin, thermoplastic resins such as general-purpose resins, engineering plastics (hereinafter also referred to as “engineer plastics”), super engineering plastics, and thermosetting resins can be used. Those having as high a fluidity as possible are preferred. This is because when the fluidity is higher, conductive fibers, conductive particles, non-conductive particles, or bubbles can be more uniformly dispersed in the synthetic resin.
電磁波シールド材の成形段階において流動性の高い合成樹脂として、具体的には、熱可塑性樹脂ではポリアルキレン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、アクリル樹脂、熱硬化性樹脂ではフェノール樹脂、エポキシ樹脂または二液性エポキシ樹脂が好ましい。特に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及び二液性エポキシ樹脂は、熱可塑性樹脂と異なり、常温においても液体状態に近い流動性を有しているので、より好ましい。 As a synthetic resin having high fluidity in the molding stage of the electromagnetic shielding material, specifically, a polyalkylene resin (polyethylene, polypropylene, etc.) for a thermoplastic resin, an acrylic resin, a phenol resin, an epoxy resin or a two-component for a thermosetting resin An epoxy resin is preferable. In particular, a phenol resin, an epoxy resin, and a two-component epoxy resin are more preferable because they have fluidity close to a liquid state even at room temperature, unlike thermoplastic resins.
また、導電性材料としては、導電性繊維や導電性粒子等を用いることができ、導電性繊維としては、炭素繊維や、銅繊維、鉄繊維、アルミニウム繊維、ステンレス繊維等の金属繊維、合成繊維を炭素や金属等の導電性材料で被覆したもの等を用いることができるが、強磁性体であって電磁波シールド性能に優れているという点においては、鉄繊維及びステンレス繊維が好ましい。
更に、導電性繊維の長さとしては、長いほど電磁波シールド性能は向上するが、余り長くなると合成樹脂中における含有率のばらつきが大きくなるとともに、電磁波シールド材を成形する際に成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こし易くなるため、1mm〜10mmの範囲内とするのが好ましく、特に、3mm〜6mmの範囲内とすることがより好ましい。
In addition, as the conductive material, conductive fibers, conductive particles, and the like can be used. As the conductive fibers, carbon fibers, metal fibers such as copper fibers, iron fibers, aluminum fibers, stainless fibers, and synthetic fibers are used. Can be used, such as carbon or metal coated with a conductive material, but iron fibers and stainless steel fibers are preferable in that they are ferromagnetic and have excellent electromagnetic shielding performance.
Furthermore, as the length of the conductive fiber, the longer the electromagnetic shielding performance is improved, the longer the length of the conductive fiber, the greater the variation in the content in the synthetic resin. In order to easily cause wear of a mold or the like, it is preferably within a range of 1 mm to 10 mm, and more preferably within a range of 3 mm to 6 mm.
また、導電性粒子としては、銅粉、鉄粉、アルミニウム粉、亜鉛粉を始めとする金属粉や、カーボンブラック、グラファイト粉(黒鉛粉)等の炭素粉等を用いることができるが、導電性を高めるという点においては、銅粉及びグラファイト粉が好ましい。
更に、導電性粒子の大きさとしては、導電性粒子が細か過ぎると導電回路を形成し難くなり、導電性粒子が大き過ぎると成形性が悪くなるとともに成形時に成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こし易くなることから、銅粉等の金属粉については、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が10μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、グラファイト粉等の炭素粉については、ふるい試験法によって測定した粒度分布において直径約45μm以下の粒子が70重量%以上であることが好ましい。
In addition, as the conductive particles, metal powder such as copper powder, iron powder, aluminum powder and zinc powder, carbon powder such as carbon black, graphite powder (graphite powder), etc. can be used. Copper powder and graphite powder are preferable in terms of enhancing the hardness.
Further, as the size of the conductive particles, if the conductive particles are too fine, it is difficult to form a conductive circuit, and if the conductive particles are too large, the moldability is deteriorated and the molding machine member, mold, etc. For metal powder such as copper powder, it is preferable that the average particle diameter measured by the laser diffraction / scattering method is in the range of 10 μm to 100 μm, and for carbon powder such as graphite powder, It is preferable that particles having a diameter of about 45 μm or less are 70% by weight or more in the particle size distribution measured by a sieve test method.
また、非導電性粒子としては、無機化合物の粒子、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコン粒子、ガラスビーズ、陶磁器を粉砕したもの、ゼオライトを粉砕したもの、タルク、マイカ(雲母)等の1つまたは1つ以上の組み合わせを用いることができるが、安価であること、品質の安定したものが入手容易であることから、シリカ粒子、ガラスビーズ、タルクが好ましい。
更に、本発明においては、電磁波シールド材を軽量化することをも目的として合成樹脂を主体とした構成としていることから、中空粒子である発泡無機化合物粒子、中空シリカ粒子、ガラスバルーン等の1つまたは1つ以上の組み合わせを用いることが、軽量化により貢献できる点で好ましい。
Non-conductive particles include inorganic compound particles such as silica particles, alumina particles, zircon particles, glass beads, ceramic pulverized particles, zeolite pulverized particles, talc, mica (mica), etc. Alternatively, one or more combinations can be used, but silica particles, glass beads, and talc are preferable because they are inexpensive and easily available.
Furthermore, in the present invention, since the electromagnetic shielding material is mainly composed of a synthetic resin for the purpose of reducing the weight, one of the foamed inorganic compound particles, hollow silica particles, glass balloons and the like which are hollow particles is used. Alternatively, it is preferable to use one or more combinations because they can contribute to weight reduction.
また、非導電性粒子の大きさとしては、非導電性粒子が細か過ぎると合成樹脂内で一定の体積を占めて導電回路を形成し易くする効果が低下し、非導電性粒子が大き過ぎると成形性が悪くなるとともに導電性繊維の間に入り込み難くなるため導電回路を形成し易くする効果が低下することから、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が10μm〜500μmの範囲内であることが好ましく、50μm〜100μmの範囲内であることがより好ましい。 In addition, as the size of the non-conductive particles, if the non-conductive particles are too fine, the effect of occupying a certain volume in the synthetic resin and facilitating the formation of a conductive circuit is reduced, and if the non-conductive particles are too large The average particle diameter measured by the laser diffraction / scattering method is in the range of 10 μm to 500 μm because the effect of facilitating the formation of the conductive circuit is reduced because the moldability is deteriorated and it is difficult to enter between the conductive fibers. It is preferable that it is in the range of 50 μm to 100 μm.
また、合成樹脂中に気泡を導入する方法としては、金型のコアを後退させる機構を設けて行うコアバック成形法や、合成樹脂に発泡剤を混ぜて加熱することによって気体を発生させる方法等を用いることができるが、金型の低コスト化という点においては、発泡剤を用いる方法が好ましい。発泡剤としては、ジアゾアミノベンゼン、炭酸水素ナトリウム、酢酸アルミニウム、炭酸アンモニウム等を用いることができる。 In addition, as a method of introducing bubbles into the synthetic resin, a core back molding method in which a mechanism for retreating the core of the mold is provided, a method of generating a gas by mixing a synthetic resin with a foaming agent, and heating, etc. However, in terms of cost reduction of the mold, a method using a foaming agent is preferable. As the foaming agent, diazoaminobenzene, sodium hydrogen carbonate, aluminum acetate, ammonium carbonate, or the like can be used.
以下、本発明に係る電磁波シールド材の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of an electromagnetic wave shielding material according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施の形態1]
まず、本発明に係る電磁波シールド材の実施の形態1について、図1乃至図6を参照して説明する。
[Embodiment 1]
First, Embodiment 1 of the electromagnetic wave shielding material according to the present invention will be described with reference to FIGS.
最初に、本発明の実施の形態1に係る電磁波シールド材が優れた電磁波シールド性能を有する理由について、比較例1及び比較例2の電磁波シールド材と比較しつつ、図1の模式図を参照して説明する。
図1(a)に示されるように、比較例2の電磁波シールド材10は、合成樹脂2の中に導電性繊維3のみを分散させてなるものである。かかる構成では、導電性繊維3同士の接触のみから導電回路(電磁波を遮蔽するのに効果のある一定以上の長さを有する導電性を持つ部分)が形成されるため、図1(a)に示されるように、充分な数の導電回路が形成されていない。
First, the reason why the electromagnetic shielding material according to Embodiment 1 of the present invention has excellent electromagnetic shielding performance is compared with the electromagnetic shielding materials of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and referring to the schematic diagram of FIG. I will explain.
As shown in FIG. 1A, the
かかる構成で充分な数の導電回路を形成するためには、導電性繊維3の含有量を極端に多くしなければならず、合成樹脂2の含有量が少なくなって成形性に劣るものとなり、コストも高くなり、更に押出成形機や射出成形機等の成形機のスクリューやシリンダー及び金型等の摩耗が激しくなるという欠点を有する。
このような図1(a)に示される比較例2の電磁波シールド材10は、上述した[背景技術]の項で説明した上記特許文献2に記載の技術に相当するものである。
In order to form a sufficient number of conductive circuits with such a configuration, the content of the
Such an electromagnetic
また、図1(b)に示されるように、比較例1の電磁波シールド材11は、合成樹脂2の中に導電性繊維3とともに導電性粒子4を分散させてなるものである。かかる構成においては、導電性粒子4が導電性繊維3の間に入り込むため導電回路が形成されやすくなり、図1(b)に示されるように、比較例2の電磁波シールド材10よりは多くの導電回路が形成されている。
しかし、この比較例1の構成においても、まだ導電回路の数が不充分であり、充分に大きな電磁波シールド性能を得ることはできない。
As shown in FIG. 1B, the electromagnetic wave shielding material 11 of Comparative Example 1 is obtained by dispersing
However, even in the configuration of Comparative Example 1, the number of conductive circuits is still insufficient, and a sufficiently large electromagnetic shielding performance cannot be obtained.
これに対して、図1(c)に示されるように、本実施の形態1に係る電磁波シールド材1は、合成樹脂2の中に非導電性粒子5を、導電性材料として導電性繊維3や必要に応じて導電性繊維3とともに導電性粒子4を分散させてなるもの、または合成樹脂2の中に導電性材料として導電性繊維3や必要に応じて導電性繊維3とともに導電性粒子4が分散し、更に合成樹脂2の中に気泡5が形成されているものである。
これによって、導電性繊維3や導電性粒子4と比較して安価な非導電性粒子5や気泡5が合成樹脂2中において一定の体積を占めるため、図1(c)に示されるように、導電性繊維3と導電性粒子4とが合成樹脂2中において占める体積が限定され、導電性繊維3と導電性粒子4との存在する部分の密度が高くなって、導電性繊維3同士または導電性繊維3と導電性粒子4とが接触する箇所が非常に多くなるため、電磁波シールド材1の内部に多数の導電回路が形成される。したがって、充分に大きな電磁波シールド性能を得ることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 1C, the electromagnetic wave shielding material 1 according to the first embodiment includes a
As a result, the
次に、本実施の形態1に係る電磁波シールド材1の製造方法について、図2のフローチャートを参照して説明する。本実施の形態1に係る電磁波シールド材1の製造方法においては、合成樹脂として二液性エポキシ樹脂を使用する。 Next, the manufacturing method of the electromagnetic wave shielding material 1 according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the manufacturing method of the electromagnetic wave shielding material 1 according to the first embodiment, a two-component epoxy resin is used as the synthetic resin.
図2に示されるように、まず、二液性エポキシ樹脂2Aの基剤2Aaに硬化剤2Abが添加され、この二液性エポキシ樹脂2Aに、導電性繊維3、導電性粒子4、非導電性粒子5が混合される混合工程が実施される(ステップS10)。なお、混合工程における混合の手順はこれに限られるものではなく、二液性エポキシ樹脂2Aの基剤2Aaに導電性繊維3、導電性粒子4、非導電性粒子5を混合した後に硬化剤2Abを添加しても良い。これによって混合液6が得られ、この混合液6がプレス金型の下型に流し込まれる流し込み工程が実施される(ステップS11)。
As shown in FIG. 2, first, the curing agent 2Ab is added to the base 2Aa of the two-
そして、流し込み工程が完了したところで、混合液6が流し込まれたプレス金型の下型に、プレス金型の上型を嵌合させて所定の圧力でプレスするプレス工程が実施される(ステップS12)。本実施の形態1においては、供試体製作用の平板形状のキャビティを有するプレス金型を用いて、キャビティ内の混合液6が所定の厚さ(3mm)になるまで、手で圧縮した。したがって、本実施の形態1に係る電磁波シールド材1の製造方法における「所定の圧力」とは、混合液6が流し込まれたプレス金型のキャビティの厚さを3mmとするのに必要な圧力である。 When the pouring process is completed, a pressing process is performed in which the upper mold of the press mold is fitted to the lower mold of the press mold into which the mixed liquid 6 has been poured and pressed at a predetermined pressure (step S12). ). In Embodiment 1, using a press die having a flat plate-shaped cavity for producing a specimen, the mixed liquid 6 in the cavity was compressed by hand until the predetermined thickness (3 mm) was reached. Therefore, the “predetermined pressure” in the method for manufacturing the electromagnetic wave shielding material 1 according to the first embodiment is a pressure necessary for setting the thickness of the cavity of the press mold into which the mixed liquid 6 is poured to 3 mm. is there.
後は、プレス金型内の混合液6を硬化させる硬化工程が実施される(ステップS13)。本実施の形態1においては、合成樹脂として二液性エポキシ樹脂を用いているため、そのまま室温で約8時間放置して硬化させた。これによって、本実施の形態1に係る電磁波シールド材1が得られた。
なお、本実施の形態1では常温硬化の二液性エポキシ樹脂を使用して非導電性粒子5を電磁波シールド材1に配しているが、合成樹脂として加熱硬化のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することで、発泡剤を予め添加して硬化時の加熱により発泡剤を発泡させて、内部に気泡を形成した電磁波シールド材1を作製することができる。
After that, a curing process for curing the mixed liquid 6 in the press mold is performed (step S13). In Embodiment 1, since a two-component epoxy resin is used as the synthetic resin, it is left to cure at room temperature for about 8 hours. As a result, the electromagnetic shielding material 1 according to the first embodiment was obtained.
In Embodiment 1, the
以上の工程にしたがって、配合成分の特性・配合量等を変化させて、本実施の形態1の実施例1乃至実施例12に係る電磁波シールド材1を製造し、その電磁波シールド性能の評価を行った。なお、比較のため、比較例1及び比較例2の電磁波シールド材をも製造し、その電磁波シールド性能を評価して、実施例1乃至実施例12に係る電磁波シールド材1と対比させて評価した。
実施例1乃至実施例12に係る電磁波シールド材及び比較例1,比較例2の電磁波シールド材の配合を、表1の上段に示す。
According to the above steps, the characteristics / blending amounts of the blending components are changed to produce the electromagnetic shielding material 1 according to Examples 1 to 12 of the first embodiment, and the electromagnetic shielding performance is evaluated. It was. For comparison, the electromagnetic shielding materials of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were also manufactured, their electromagnetic shielding performance was evaluated, and the electromagnetic shielding materials 1 according to Examples 1 to 12 were compared and evaluated. .
The composition of the electromagnetic shielding material according to Examples 1 to 12 and the electromagnetic shielding material of Comparative Examples 1 and 2 is shown in the upper part of Table 1.
表1に示されるように、また上述したように、合成樹脂2としては二液性エポキシ樹脂を用いている。二液性エポキシ樹脂として具体的には、丸本ストルアス(株)製の二液性エポキシ樹脂エポフィックス(商品名)を使用した。
また、導電性繊維3としては、ステンレス繊維(以下、「SUS繊維」ともいう。)を用いて繊維長さの異なる三種類を使用した。具体的には、繊維長さが0.3mmのSUS短繊維としては、JFEスチール(株)製のSMFグレード(繊維長さ:300μm、繊維径:φ10μm)を使用し、繊維長さが1mm及び3mmのSUS長繊維としては、日本精線(株)の製品を使用した。
As shown in Table 1 and as described above, the two-component epoxy resin is used as the
In addition, as the
更に、導電性粒子4としては、表1に示されるように、金属粒子である銅粉と、炭素粒子であるグラファイト粉の二種類を用いた。具体的には、銅粉としては福田金属箔粉工業(株)製のFCC−115(品番)を使用し、グラファイト粉としては日本黒鉛工業(株)製の球状化黒鉛粉末シリーズのCGC−50(製品名)を使用した。
そして、銅粉FCC−115は、ふるい試験法であるMPIF(Metal Powder Industries Federation)スタンダード05で測定したところ、45μm以下の粒子が90重量%以上で、45μm〜63μmの粒子が10重量%未満、63μm〜75μmの粒子が2重量%未満、75μm以上の粒子が0重量%という粒度分布を有していた。
Further, as shown in Table 1, as the
And when copper powder FCC-115 was measured by MPIF (Metal Powder Industries Federation) standard 05 which is a sieve test method, particles of 45 μm or less are 90% by weight or more, and particles of 45 μm to 63 μm are less than 10% by weight, The particle size distribution was such that particles of 63 μm to 75 μm were less than 2% by weight, and particles of 75 μm or more were 0% by weight.
また、グラファイト粉CGC−50は、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いてレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が50μmであった。 Further, the graphite powder CGC-50 had an average particle diameter of 50 μm as measured by a laser diffraction / scattering method using a laser diffraction particle size distribution analyzer.
更に、非導電性粒子5としては、表1に示されるように、粒子径の異なる四種類のガラスビーズを使用した。ガラスビーズとしては、ポッターズバロティーニ(株)製のM−4−20PN(平均粒子径0.5mm)、M−7−20PN(平均粒子径0.3mm)、M−11−20PN(平均粒子径0.1mm)、及びGB301S(平均粒子径0.05mm)を使用した。なお、平均粒子径の値は、電気抵抗による粒子測定器、即ちコールターカウンターによって測定したものである。
Further, as the
表1に示される実施例1乃至実施例12及び比較例1,比較例2の各配合を用いて、図1のフローチャートに示される製造工程に基づいて、各配合の電磁波シールド材の供試体をそれぞれ製造した。供試体の大きさは、110mm×110mm×3mm(厚さ)とした。そして、KEC法によって、10MHz,100MHZ,300MHz,500MHz,1000MHz(1GHz)の五種類の周波数について、近傍界の電磁波シールド性能を測定した。 Using each formulation of Example 1 to Example 12 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 shown in Table 1, based on the manufacturing process shown in the flowchart of FIG. Each was manufactured. The size of the specimen was 110 mm × 110 mm × 3 mm (thickness). The near-field electromagnetic wave shielding performance was measured for five frequencies of 10 MHz, 100 MHZ, 300 MHz, 500 MHz, and 1000 MHz (1 GHz) by the KEC method.
なお、「KEC法」とは、社団法人関西電子工業振興センター(KEC)が開発した電磁波シールド効果測定装置を用いた測定方法であって、シート状の材料であれば比較的容易にその電磁波シールド効果を測定評価するものである。簡単に全体を説明すると、電磁波の発生する場所が近いところのシールド効果を、電界と磁界に分けて評価するものである。即ち、このKEC法は送信用と受信用の治具に分かれており、その間にシールド材を入れ、受信側でどれだけ信号が減衰したかを評価する。信号発生器から出力した信号を、アッテネータを通して送信側の治具に入力する。また、受信側では、治具に到達した信号をプリアンプで増幅してから、スペクトラムアナライザにより信号レベルを測定する。このとき、試料のない状態を基準として、測定試料を挿入した時の減衰量をデシベル表示で評価するものである。
そのKEC法による測定結果を、表1の下段、及び図3乃至図6に示す。
The “KEC method” is a measurement method using an electromagnetic shielding effect measuring device developed by the Kansai Electronics Industry Promotion Center (KEC). The effect is measured and evaluated. Briefly, the shielding effect at a place where an electromagnetic wave is generated is evaluated by dividing it into an electric field and a magnetic field. That is, the KEC method is divided into a transmitting jig and a receiving jig, and a shielding material is inserted between them to evaluate how much the signal is attenuated on the receiving side. The signal output from the signal generator is input to the transmission side jig through the attenuator. On the receiving side, the signal reaching the jig is amplified by a preamplifier, and then the signal level is measured by a spectrum analyzer. At this time, the amount of attenuation when the measurement sample is inserted is evaluated in decibels with reference to the state where there is no sample.
The measurement results by the KEC method are shown in the lower part of Table 1 and in FIGS.
図3の特性図は、非導電性粒子5としてのガラスビーズの添加量と電磁波シールド性能との関係を明らかにしたものである。
表1の上段に示されるように、実施例1の配合はガラスビーズの添加量が13.0重量%(体積%では15.3vol%)、実施例2の配合はガラスビーズの添加量が25.0重量%(30.0vol%)、実施例3の配合はガラスビーズの添加量が34.4重量%(41.8vol%)と、次第に増えている。これに対して、表1の上段に示されるように、比較例1の配合はガラスビーズが添加されていない。
The characteristic diagram of FIG. 3 clarifies the relationship between the amount of glass beads added as the
As shown in the upper part of Table 1, in the formulation of Example 1, the addition amount of glass beads was 13.0% by weight (15.3 vol% in volume%), and in the formulation of Example 2, the addition amount of glass beads was 25. 0.0% by weight (30.0 vol%), and in the formulation of Example 3, the amount of glass beads added was gradually increased to 34.4% by weight (41.8 vol%). In contrast, as shown in the upper part of Table 1, the glass beads were not added to the formulation of Comparative Example 1.
その結果、図3及び表1の下段に示されるように、ガラスビーズの添加量が多くなるにしたがって、電磁波シールド効果が大きくなることが分かる。これは、ガラスビーズの添加量の増加に伴ってガラスビーズの電磁波シールド材1中に占めるガラスビーズの体積(vol%)が増加することで、相対的に電磁波シールド材1中に占める導電性材料(SUS繊維及び銅粉)の体積が減少し、この体積の減少が大きくなるほど電磁波シールド効果が増大していることになる。このことから、前述したように電磁波シールド材1中に占める導電性材料の体積を限定すると、占有体積中の導電性材料の密度が増して導電性材料間の接触箇所が増加し、その結果電磁波シールド効果が向上することが証明できた。
なお、実施例1乃至実施例3及び比較例1の間の電磁波シールド性能の差が高周波数では少なく、かつ、全体の電磁波シールド性能が20dB未満と小さいのは、後述するように、SUS繊維として短過ぎる繊維長さ0.3mmのものを使用しているためである。
As a result, as shown in the lower part of FIG. 3 and Table 1, it can be seen that the electromagnetic shielding effect increases as the amount of glass beads added increases. This is because the volume (vol%) of glass beads occupying in the electromagnetic wave shielding material 1 of glass beads increases as the amount of glass beads added increases, so that the conductive material relatively occupied in the electromagnetic wave shielding material 1. The volume of (SUS fiber and copper powder) decreases, and the electromagnetic wave shielding effect increases as the decrease in volume increases. Therefore, as described above, when the volume of the conductive material in the electromagnetic shielding material 1 is limited, the density of the conductive material in the occupied volume increases and the number of contact points between the conductive materials increases. It was proved that the shielding effect was improved.
The difference in electromagnetic wave shielding performance between Example 1 to Example 3 and Comparative Example 1 is small at high frequencies and the overall electromagnetic wave shielding performance is as small as less than 20 dB. This is because a fiber having a fiber length of 0.3 mm which is too short is used.
図4の特性図は、非導電性粒子5としてのガラスビーズの大きさ(平均粒子径)と電磁波シールド性能との関係を明らかにしたものである。
表1の上段に示されるように、実施例4の配合はガラスビーズの大きさがφ0.5mm、実施例5の配合はガラスビーズの大きさがφ0.3mm、実施例6の配合はガラスビーズの大きさがφ0.1mm、実施例7の配合はガラスビーズの大きさがφ0.05mmと、次第に小さくなっている。なお、ガラスビーズの添加量は37.0重量%(39.5vol%)で統一されている。
The characteristic diagram of FIG. 4 clarifies the relationship between the size (average particle diameter) of the glass beads as the
As shown in the upper part of Table 1, the composition of Example 4 has a glass bead size of 0.5 mm, the composition of Example 5 has a glass bead size of 0.3 mm, and the composition of Example 6 has a glass bead. The size of the glass beads was gradually reduced to φ0.05 mm. In addition, the addition amount of a glass bead is unified with 37.0 weight% (39.5 vol%).
その結果、図4及び表1の下段に示されるように、ガラスビーズの大きさが小さくなるにしたがって、電磁波シールド効果が大きくなることが分かる。ここで、本実施の形態1では平均粒子径がφ0.5mm以下の大きさのガラスビーズを使用し、実施例4の結果から分かるように一番大きなφ0.5mmのガラスビーズを使用しても10MHz〜1000MHzの周波数領域において20dB以上のシールド効果を発揮している。したがって、非導電性粒子5としてのガラスビーズの大きさは、平均粒子径がφ0.5mm以下であり、更に好ましくは平均粒子径がφ0.1mm以下である。
As a result, as shown in FIG. 4 and the lower part of Table 1, it can be seen that the electromagnetic shielding effect increases as the size of the glass beads decreases. Here, in the first embodiment, glass beads with an average particle diameter of φ0.5 mm or less are used, and as can be seen from the results of Example 4, the largest glass beads with φ0.5 mm are used. The shielding effect of 20 dB or more is exhibited in the frequency range of 10 MHz to 1000 MHz. Therefore, the size of the glass beads as the
図5の特性図は、導電性繊維3としてのSUS繊維の繊維長さと電磁波シールド性能との関係を明らかにしたものである。表1の上段に示されるように、実施例8の配合はSUS繊維の繊維長さが3mm、実施例9の配合はSUS繊維の繊維長さが1mmである。
この両者を比較した結果、図5及び表1の下段に示されるように、SUS繊維の繊維長さが長い方の電磁波シールド効果が大きくなることが分かる。また、表1の結果から、SUS繊維の繊維長さが0.3mmの実施例1乃至実施例3とSUS繊維の繊維長さが1mm以上の実施例4、実施例8、実施例9を比べると、実施例4、実施例8、実施例9のシールド効果の方が優れている。よって、導電性繊維3としてのSUS繊維の繊維長さは1mm以上が、更に言えば3mm以上が好ましい。
The characteristic diagram of FIG. 5 clarifies the relationship between the fiber length of the SUS fiber as the
As a result of comparison between the two, as shown in the lower part of FIG. 5 and Table 1, it can be seen that the electromagnetic shielding effect is increased when the fiber length of the SUS fiber is longer. Moreover, from the results of Table 1, Examples 1 to 3 in which the fiber length of the SUS fiber is 0.3 mm are compared with Examples 4, 8 and 9 in which the fiber length of the SUS fiber is 1 mm or more. And the shield effect of Example 4, Example 8, and Example 9 is more excellent. Therefore, the fiber length of the SUS fiber as the
特に、表1の下段に示されるように、実施例8の配合に係る電磁波シールド材1においては、10MHzで82.08dBと、合成樹脂を主体とした電磁波シールド材としてはこれまでにないほど電磁波シールド性能が際立って大きく、1000MHz(1GHz)でも71.2dBと際立って大きな値を示している。
即ち、本実施の形態1の実施例8に係る電磁波シールド材1は、特に優れた電磁波シールド材といえる。
In particular, as shown in the lower part of Table 1, the electromagnetic shielding material 1 according to the formulation of Example 8 is 82.08 dB at 10 MHz, and the electromagnetic shielding material mainly composed of synthetic resin is more electromagnetic than ever. The shielding performance is remarkably large, and even at 1000 MHz (1 GHz), the remarkably large value is 71.2 dB.
That is, it can be said that the electromagnetic wave shielding material 1 according to Example 8 of the first embodiment is a particularly excellent electromagnetic wave shielding material.
図6の特性図は、その実施例8の配合に係る電磁波シールド材1と、導電性粒子4の種類を変えた場合及び実施例12の配合の場合、並びに比較例2の配合の電磁波シールド材とを、電磁波シールド性能において比較したものである。
表1の上段に示されるように、実施例10の配合は導電性粒子4として銅粉の代わりにグラファイト粉を9.7重量%添加したものであり、実施例11の配合はグラファイト粉を27.7%添加したものである。また、実施例12の配合はガラスビーズが46.2重量%(42.0vol%)と比較的多量に添加されているが、導電性粒子4が全く添加されていない。
The characteristic diagram of FIG. 6 shows the electromagnetic wave shielding material 1 according to the formulation of Example 8, the electromagnetic shielding material of the case of changing the kind of the
As shown in the upper part of Table 1, the formulation of Example 10 is obtained by adding 9.7% by weight of graphite powder instead of copper powder as the
これに対して、比較例2の配合は、導電性粒子4及び非導電性粒子5としてのガラスビーズを全く添加しておらず、合成樹脂2としての二液性エポキシ樹脂85.0重量%と、導電性繊維3としてのSUS繊維15.0重量%のみから製造されている。
On the other hand, the composition of Comparative Example 2 does not add any glass beads as the
その結果、図6及び表1の下段に示されるように、導電性粒子4としてのグラファイト粉の添加量が9.7重量%と少ない実施例10に係る配合においては、周波数100MHzでは60.6dBと比較的大きな電磁波シールド性能を示しているが、周波数1000MHz(1GHz)では46.84dBと、実施例8に係る配合と比較してかなり電磁波シールド性能が小さくなっている。
As a result, as shown in the lower part of FIG. 6 and Table 1, in the formulation according to Example 10 in which the amount of graphite powder added as the
一方、導電性粒子4としてのグラファイト粉の添加量が27.7重量%と多い実施例11に係る配合においては、周波数100MHzでは70.6dB、周波数1000MHz(1GHz)では67.24dBと、実施例8に係る配合と同等レベルの優れた電磁波シールド性能を示している。
したがって、導電性粒子4としてはグラファイト粉等の炭素粒子を用いても、銅粉等の金属粒子を用いた場合と同等の電磁波シールド性能を得ることが可能であることが明らかになった。
On the other hand, in the formulation according to Example 11 where the amount of graphite powder added as the
Therefore, it has been clarified that even when carbon particles such as graphite powder are used as the
また、図6及び表1の下段に示されるように、実施例12は比較例2とほぼ同等のシールド効果を示しており、高価なSUS繊維の添加量を安価なガラスビーズを添加することで低減できることを示している。更に、導電性粒子4を添加した実施例8、実施例10、実施例11と導電性粒子4無添加の実施例12の結果から、導電性繊維であるSUS繊維に加えて導電性粒子4(銅粉またはグラファイト粉)を配することでシールド効果が向上することが分かる。
Moreover, as shown in the lower part of FIG. 6 and Table 1, Example 12 shows a shielding effect substantially equivalent to that of Comparative Example 2, and the addition amount of expensive SUS fiber is reduced by adding inexpensive glass beads. It can be reduced. Furthermore, from the results of Example 8, Example 10, Example 11 in which
以上の検討結果より、合成樹脂2を主体とした電磁波シールド材において優れた電磁波シールド性能を得るためには、導電性繊維3と非導電性粒子5が必須成分であり、導電性繊維3の繊維長さは1mm以上、更には3mm以上であることが好ましく、非導電性粒子5の平均粒子径はφ0.5mm以下、更にはφ0.1mm以下であることが好ましいことが明らかになった。
From the above examination results, in order to obtain excellent electromagnetic shielding performance in the electromagnetic shielding material mainly composed of the
このようにして、本実施の形態1に係る電磁波シールド材においては、小型化・軽量化・形状設計の自由度の要請に応えることができ、高価で、かつ、成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こす導電性繊維としてのステンレス繊維等の配合量を最小限に抑えながら、広い周波数範囲で優れた電磁波シールド性能を得ることができる。 Thus, in the electromagnetic wave shielding material according to the first embodiment, it is possible to meet demands for freedom in size reduction, weight reduction, and shape design, which is expensive and is a member of a molding machine, a mold, or the like. Excellent electromagnetic shielding performance can be obtained in a wide frequency range while minimizing the blending amount of stainless steel fibers or the like as conductive fibers that cause wear.
[実施の形態2]
次に、本発明に係る電磁波シールド材の実施の形態2について、図7を参照して説明する。本実施の形態2に係る電磁波シールド材1の製造方法においては、成形法として射出成形法を使用する。
[Embodiment 2]
Next,
まず、本発明の実施の形態2に係る電磁波シールド材の製造方法について、図7のフローチャートを参照して説明する。図7に示されるように、最初に合成樹脂2Bに、導電性粒子4、非導電性粒子5が混合される混合工程が実施される(ステップS20)。この混合工程として具体的には、合成樹脂2Bとして熱可塑性樹脂を用いた場合には、ニーダー等を用いて熱可塑性樹脂の軟化温度まで加熱して混練する方法等があり、合成樹脂2Bとして熱硬化性樹脂を用いた場合には、室温における熱硬化性樹脂の粘度に応じて撹拌する方法等がある。
First, the manufacturing method of the electromagnetic wave shielding material which concerns on
これと並行して、導電性繊維3を合成樹脂2Bで被覆するプルトルージョン成形による繊維ペレット成形工程が実施される(ステップS21)。これによって、導電性繊維3が切断されることなく、一定方向に引き揃えられた長繊維ペレット8が得られる。
In parallel with this, a fiber pellet molding process by pultrusion molding for covering the
この長繊維ペレット8を混合工程で合成樹脂2B、導電性粒子4、非導電性粒子5が均一に混合されて得られた混合物7をドライブレンドによって混合するドライブレンド工程が実施される(ステップS22)。そして、少なくとも低剪断スクリューを備えた射出成形機またはプリプランジャー式射出成形機を用いて射出成形を行う射出成形工程が実施される(ステップS23)。
これによって、射出成形金型のキャビティ形状に応じた様々な形状を有する電磁波シールド材1Aを得ることができる。
A dry blending step is performed in which the long fiber pellet 8 is mixed by dry blending with a mixture 7 obtained by uniformly mixing the
Thereby, the electromagnetic
本実施の形態2においては、具体的には合成樹脂2Bとして熱可塑性樹脂であるポリアミドPA6(ナイロン6,融点225℃)を用いて、実施の形態1と同様に導電性繊維3としてステンレス繊維(SUS繊維)を、導電性粒子4としてはグラファイト粉である日本黒鉛工業(株)製の球状化黒鉛粉末シリーズのCGC−50(レーザ回折式粒度分布測定装置を用いてレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が50μm)を、非導電性粒子5としてガラスビーズを用い、SUS繊維の繊維長さは6mmとし、ガラスビーズの大きさは電気抵抗による粒子測定器、即ちコールターカウンターによって測定した平均粒子径が0.05mmのものとした。
In the second embodiment, specifically, a polyamide PA6 (nylon 6, melting point 225 ° C.), which is a thermoplastic resin, is used as the
また、配合率は、混合物7においては、ポリアミドPA6が26.34重量%(体積%では34.97vol%)、グラファイト粉が30.33重量%(21.67vol%)、ガラスビーズが43.34重量%(43.35vol%)とした。一方、長繊維ペレット8においては、ポリアミドPA6が25.0重量%、SUS繊維が75.0重量%として、ドライブレンド工程においては混合物7を91.5重量%、長繊維ペレット8を8.5重量%の割合でドライブレンドして射出成形した。
その結果、得られた電磁波シールド材1Aにおける配合率は、ポリアミドPA6が26.2重量%(36.45vol%)、グラファイト粉が27.8重量%(20.76vol%)、ガラスビーズが6.4重量%(41.53vol%)、SUS繊維が39.7重量%(1.25vol%)となった。
In addition, in the mixture 7, polyamide PA6 was 26.34% by weight (34.97 vol% in volume%), graphite powder was 30.33% by weight (21.67 vol%), and glass beads were 43.34. It was set as weight% (43.35 vol%). On the other hand, in the long fiber pellet 8, the polyamide PA6 is 25.0% by weight and the SUS fiber is 75.0% by weight. In the dry blending process, the mixture 7 is 91.5% by weight and the long fiber pellet 8 is 8.5. Dry blending was carried out at a weight percentage and injection molding was performed.
As a result, the blending ratio in the obtained
そして、混合工程においては、上記の配合成分を加熱式ニーダーで温度を250℃として5分間24rpmの回転数で混練して混合し、混合した材料を取り出して室温近くまで冷却する。その後、冷めた混合材料を再加熱しφ2.0の穴の開いた治具から押出してカットし棒状のペレット(混合物7)を作製した。なお、この混合工程は、2軸押出機等を用いることで混練からペレット化までを一度に実施することができる。
この混合物7と長繊維ペレット8のドライブレンド材料を、ソディック社製の低剪断スクリューを備えたプリプランジャー式射出成形機のホッパーに投入して、射出成形を実施した。なお、射出成形金型のキャビティ形状は、110mm×110mm×3mmの大きさとした。
In the mixing step, the above ingredients are kneaded and mixed at a rotation speed of 24 rpm for 5 minutes at a temperature of 250 ° C. with a heating kneader, and the mixed material is taken out and cooled to near room temperature. Then, the cooled mixed material was reheated and extruded from a jig having a hole having a diameter of φ2.0 and cut to produce a rod-shaped pellet (mixture 7). In addition, this mixing process can implement from kneading | mixing to pelletization at once by using a twin-screw extruder.
The dry blend material of the mixture 7 and the long fiber pellet 8 was put into a hopper of a pre-plunger type injection molding machine equipped with a low shear screw manufactured by Sodick, and injection molding was performed. The cavity shape of the injection mold was 110 mm × 110 mm × 3 mm.
こうして得られた110mm×110mm×3mmの寸法を有する電磁波シールド材の電磁波シールド性能を、KEC法によって測定したところ、10MHz,100MHZ,300MHz,500MHz,1000MHz(1GHz)の五種類の周波数について、表1の下段に示される上記実施の形態1の実施例8の配合による電磁波シールド材とほぼ同等の電磁波シールド性能を有していることが明らかになった。 The electromagnetic shielding performance of the electromagnetic shielding material having the dimensions of 110 mm × 110 mm × 3 mm obtained in this way was measured by the KEC method. It became clear that it has an electromagnetic wave shielding performance substantially equivalent to the electromagnetic wave shielding material by the composition of Example 8 of the first embodiment shown in the lower part.
このようにして、本実施の形態2に係る電磁波シールド材においては、小型化・軽量化・形状設計の自由度の要請に応えることができ、高価で、かつ、成形機の部材や金型等の摩耗を引き起こす導電性繊維としてのステンレス繊維等の配合量を最小限に抑えながら、広い周波数範囲で優れた電磁波シールド性能を得ることができる。 Thus, in the electromagnetic wave shielding material according to the second embodiment, it is possible to meet the demands for freedom in miniaturization, weight reduction, and shape design, which are expensive, and are members of a molding machine, molds, etc. Excellent electromagnetic shielding performance can be obtained in a wide frequency range while minimizing the blending amount of stainless steel fibers or the like as conductive fibers that cause wear.
上記各実施の形態においては、合成樹脂として二液性エポキシ樹脂またはポリアミドPA6を使用した場合のみについて説明したが、合成樹脂としてはこれらに限られるものではなく、ポリアミドPA6以外の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂を用いることができる。 In each of the above embodiments, only the case where a two-component epoxy resin or polyamide PA6 is used as the synthetic resin has been described. However, the synthetic resin is not limited to these, and a thermoplastic resin other than polyamide PA6, A thermosetting resin can be used.
また、上記各実施の形態においては、合成樹脂中に非導電性粒子を含有させることによって優れた電磁波シールド性能が得られる電磁波シールド材とその製造方法のみについて説明したが、それ以外にも、合成樹脂中に導電性繊維及び導電性粒子を含有させるとともに、合成樹脂に発泡剤を添加して加熱したり、コアバック成形を行ったりする等によって、合成樹脂中に気泡を含有させることによっても、優れた電磁波シールド性能を有する電磁波シールド材を得ることができる。 Further, in each of the above-described embodiments, only the electromagnetic wave shielding material and the manufacturing method thereof that can obtain excellent electromagnetic wave shielding performance by including non-conductive particles in the synthetic resin have been described. By containing conductive fibers and conductive particles in the resin, adding a foaming agent to the synthetic resin, heating, performing core back molding, etc., by including bubbles in the synthetic resin, An electromagnetic shielding material having excellent electromagnetic shielding performance can be obtained.
更に、上記各実施の形態においては、電磁波シールド材として110mm×110mm×3mmの大きさの平板形状の成形体を成形した場合のみについて説明したが、これはKEC法による電磁波シールド性能測定の供試体とするためであり、他のどのような形状の電磁波シールド材であっても成形することができる。
特に、実施の形態2に係る射出成形法においては、形状設計の自由度が極めて大きいという利点がある。
Further, in each of the above-described embodiments, only the case where a 110 mm × 110 mm × 3 mm plate-shaped molded body is formed as the electromagnetic wave shielding material has been described, but this is a specimen for measuring electromagnetic wave shielding performance by the KEC method. Therefore, any other shape of electromagnetic shielding material can be formed.
In particular, the injection molding method according to
また、上記各実施の形態においては、非導電性粒子として中実粒子であるガラスビーズを用いた場合について説明したが、非導電性粒子として中空粒子を用いることもでき、これによって電磁波シールド材が一層軽量化されるとともに断熱性も向上するという利点が得られる。このような中空粒子としては、発泡無機化合物粒子、中空シリカ粒子、ガラスバルーン等を用いることができる。 In each of the above embodiments, the case where glass beads that are solid particles are used as non-conductive particles has been described. However, hollow particles can also be used as non-conductive particles. There is an advantage that the weight is further reduced and the heat insulation is improved. As such hollow particles, foamed inorganic compound particles, hollow silica particles, glass balloons and the like can be used.
本発明を実施するに際しては、電磁波シールド材のその他の部分の成分、構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係、製造方法等についても、電磁波シールド材の製造方法のその他の工程についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。なお、本発明の実施の形態で挙げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。 In practicing the present invention, the component, configuration, shape, quantity, material, size, connection relationship, manufacturing method, etc. of other parts of the electromagnetic shielding material, and other steps of the electromagnetic shielding material manufacturing method are also included. The invention is not limited to the above embodiments. The numerical values given in the embodiment of the present invention are not all critical values, and certain numerical values indicate appropriate values suitable for implementation. The implementation is not denied.
1,1A 電磁波シールド材
2,2A,2B 合成樹脂
3 導電性繊維
4 導電性粒子
5 非導電性粒子
1, 1A Electromagnetic
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- 2010-03-12 JP JP2010055756A patent/JP2011192714A/en active Pending
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