JP2012028576A

JP2012028576A - 難燃性ノイズ抑制シート

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Publication number: JP2012028576A
Application number: JP2010166213A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Awakura; 由夫粟倉; Mitsuharu Sato; 光晴佐藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: JP5879026B2

Abstract

【課題】ノイズ抑制効果に優れ、かつ難燃性に優れたノイズ抑制シートを提供すること
【解決手段】扁平状軟磁性粉末、高分子バインダー、金属水酸化物を混合した複合磁性体からなるノイズ抑制シートであって、前記扁平状軟磁性粉末はアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）が１５以上、９０以下であり、前記高分子バインダーは熱可塑性高分子バインダーであり、前記金属水酸化物は水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのいずれか一方を少なくとも含み、前記複合磁性体の配合比は、前記扁平状軟磁性粉末が５８ｍａｓｓ％以上、６８ｍａｓｓ％以下、前記高分子バインダーが７ｍａｓｓ％以上、１７ｍａｓｓ％以下、金属水酸化物が１５ｍａｓｓ％以上、３０ｍａｓｓ％以下であり、前記複合磁性体をシート状に成形した前記ノイズ抑制シートの充填率（実比重／理論比重）が８０％以上、１００％以下であることを特徴とする難燃性ノイズ抑制シートとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、複合磁性体からなるノイズ抑制シートに関する。

近年、携帯情報端末などのデジタル電子機器をはじめ高周波を利用する電子機器類の普及が進んでいる。これらの機器は、小型化・高性能化が求められ、内部の電子部品は高密度実装がなされている。このため、電磁波を放射するＩＣなどの電磁波放射部品が組み込まれた電子機器においては、電磁波ノイズによる電磁波障害や干渉の抑制が課題となっている。

一方、電子機器は電源部や高周波で駆動する回路において、構成材料については、難燃性が要求されることが増えてきている。

さらに環境への負荷を軽減するために、ハロゲン系の材料を使用せずに難燃性を得る方法として、たとえば、特許文献１には、アクリルゴムのマトリクス中に、軟磁性材料の粉末を分散させてなる電磁波吸収体において、難燃剤ないし難燃助剤として、メラミンおよびメラミン誘導体の一方または両方を含むハロゲン系の材料を含まない難燃性電磁波吸収体が開示されている。また、特許文献２に記載の電磁干渉抑制体では、ハロゲン系の材料を含まない材料で難燃性を得ている。

特開２００３−２４３８７９号公報特開２００９−８８２３７号公報

特許文献１に記載の電磁波吸収体の実施例として開示されている電磁波吸収シートでは、難燃性についての特定がなされているのみで、ノイズ抑制効果の向上に不可欠な磁性粉末の充填率向上の検討については記載されていない。

また特許文献２に記載の電磁干渉抑制体では、人体への影響や、環境への負荷が懸念されるアンチモン系の材料を用いている。水酸化マグネシウムを使用して、難燃性を得ているものも開示されているが、水酸化マグネシウム単体では難燃性の効果が充分得られていない。

製品として要求される難燃規格を得ている難燃性ノイズ抑制シートとは、自己消火性を具えたものであり、これらの難燃性を得るために、赤リンやリン系のリン酸エステルを併用している。一方、近年では、赤リンは高温高湿の条件下においてイオンマイグレーションによりノイズ抑制シートの絶縁性が低下する恐れがあるなどの問題で、リン系の材料を用いないことが求められている。

従って本発明は、ノイズ抑制効果に優れ、かつ難燃性に優れ、イオンマイグレーションへの対策を行ったノイズ抑制シートを提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、扁平状軟磁性粉末、高分子バインダー、金属水酸化物を混合した複合磁性体からなるノイズ抑制シートであって、前記扁平状軟磁性粉末はアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）が１５以上、９０以下であり、前記高分子バインダーは熱可塑性高分子バインダーであり、前記金属水酸化物は水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのいずれか一方を少なくとも含み、前記複合磁性体の配合比は、前記扁平状軟磁性粉末が５８ｍａｓｓ％以上、６８ｍａｓｓ％以下、前記高分子バインダーが７ｍａｓｓ％以上、１７ｍａｓｓ％以下、金属水酸化物が１５ｍａｓｓ％以上、３０ｍａｓｓ％以下であり、前記複合磁性体をシート状に成形した前記ノイズ抑制シートの充填率（実比重／理論比重）が８０％以上、１００％以下であることを特徴とする難燃性ノイズ抑制シートである。理論比重とは、ノイズ抑制シートに空隙（ボイド、エアー）が無いとした場合の比重である。すなわち、配合する材料自体の比重を基に、配合比によって計算されたノイズ抑制シートの比重のことである。ここで、粉末の材料自体の比重は、粒子間に隙間の無いタップ密度１００％の場合の比重とする。

また、本発明によれば、前記高分子バインダーは５０ｍａｓｓ％以上がエチルアクリレートである単量体を重合したアクリルゴムであって、ガラス転移温度が−３０℃以上であることを特徴とする難燃性ノイズ抑制シートである。なお、アクリルゴムには側鎖にエポキシ基を有するのがより望ましい。

また、本発明によれば前記複合磁性体の配合比は、前記扁平状磁性粉末が６２ｍａｓｓ％以上、６８ｍａｓｓ％以下、前記高分子バインダーが７ｍａｓｓ％以上、１３ｍａｓｓ％以下、前期金属水酸化物が１５ｍａｓｓ％以上、２６ｍａｓｓ％以下であり、前記金属水酸化物の割合は前記水酸化マグネシウムが５０％以上、１００％以下である難燃性ノイズ抑制シートである。

また、本発明によれば前記複合磁性体における前記扁平状軟磁性粉末は、平均粒径が４５μｍ以上、１０５μｍ以下であり、前記金属水酸化物の粒径が０．１μｍ以上、２μｍ以下である難燃性ノイズ抑制シートである。

本発明によれば、ノイズ抑制効果に優れ、優れた自己消火性を有する難燃性ノイズ抑制シートを提供することができる。

本発明のノイズ抑制シート用の複合磁性体は扁平状軟磁性粉末、高分子バインダー、金属水酸化物からなる。これらの構成物は環境負荷を考慮して、ハロゲン系の材料やアンチモン系の材料、リン系の材料を含有しない。さらにイオンマイグレーションなどの反応性を抑えるために、赤リンも含有せず構成される複合磁性体である。

まず、本発明の構成材料について説明する。

本発明で用いる磁性粉末としては、特に限定されないが、軟磁性材料から構成される軟磁性粉末が好ましい。このような軟磁性材料から構成される軟磁性粉末としては、特に限定されないが、例えば、磁性ステンレス（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｓｉ系合金）、センダスト（登録商標）等の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−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｆｅやアモルファス合金等が挙げられる。このような軟磁性粉末は１種単独でも、または複数種組み合わせて用いても良い。

本発明の扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末の平均粒径は４５μｍから１０５μｍである。また、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している。また、平均粒径／平均厚さで表したアスペクト比が１５〜９０である。

高分子バインダーは、ゴム、エラストマー、樹脂があるが、リサイクル性のある熱可塑性樹脂がよく、好ましくはＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリルゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、シリコーンゴム、ポリウレタンがよい。特にアクリルゴムは耐熱性が良好であり、扁平状軟磁性粉末と金属水酸化物へ配合することで高い充填性が得られる。さらにガラス転移温度が−３０℃以上となる、５０ｍａｓｓ％以上がエチルアクリレートである単量体を重合したアクリルゴムの場合、より柔軟性にも優れ、成形加工性がよく、扁平状軟磁性粉末と金属水酸化物へ配合することでより高い充填性が得られる。さらに、本アクリルゴム組成物の側鎖にエポキシ基を有することで、極性を有することにより、さらに高い充填性が得られる。

金属水酸化物は水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムの少なくともいずれかを用いることで難燃性を付与することができる。

金属水酸化物は、水酸化マグネシウムを５０ｍａｓｓ％以上含有すれば難燃性がより向上する。さらに、金属水酸化物の粒径を０．１μｍから２μｍとすることで良好な成形性を得ることができる。

難燃性ノイズ抑制シートを構成する複合磁性体は、高分子バインダーを１００重量部としたときに、優れたノイズ抑制効果を得るために、扁平状軟磁性粉末を４００重量部、好ましくは５００重量部を添加する必要がある。さらに、難燃性を得るためには、これらの配合に加えて、金属水酸化物を１５０重量部以上、好ましくは２００重量部以上を添加する。

従来技術では、高い透磁率特性を得るために、高分子バインダー１００重量部に対して、扁平状軟磁性粉末を４００重量部から好ましくは５００重量部以上添加し、さらに難燃性を確保するために、金属水酸化物を１５０重量部以上、好ましくは２００重量部以上を添加するといった概念はなく、難燃性と高透磁率の両立は実現できていなかった。

本発明の難燃性ノイズ抑制シートは、上述した本発明の難燃性ノイズ抑制シート用複合磁性体をシート状に成形してなるものである。

本発明の難燃性ノイズ抑制シートの製造方法は特に限定されないが、たとえば、以下の方法により製造することができる。すなわち、まず、扁平状軟磁性粉末、高分子バインダー、金属水酸化物、さらに溶剤を配合して低粘度化されたものを、シート状に成形する。

次いで、シート状に成形した難燃性ノイズ抑制シート用複合磁性体を加熱することで溶剤を除去し、シート形状を固定化することにより製造することができる。または、加熱することにより架橋反応を行い、架橋物として形状を固定化することにより製造することもができる。また、加熱工程は、加熱プレス成形によって行ってもよい。

このようにして得られる本発明のノイズ抑制シートは、透磁率が高く、優れたノイズ抑制効果を有するものである。そのため、本発明のノイズ抑制シートは、このような特性を活かし、不要輻射対策、内部干渉対策、ＲＦＩＤ通信品質改善、ＥＳＤ対策、ＳＡＲ対策などに好適に用いることができる。

以上述べたように、本発明によって、ハロゲン系の材料、アンチモン系の材料、赤リンおよびリン系材料を適用せず、金属水酸化物を用いて難燃性を得た難燃性ノイズ抑制シートが提供できる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。また、試験、評価は下記による。

透磁率は、インピーダンスマテリアルアナライザーを用いて、１ターン法で行った。

比重は、厚さ０．１ｍｍとした難燃性ノイズ抑制シートを用いて、アルキメデス法で測定した。充填率は、実比重／理論比重から算出した。

難燃性は、難燃規格ＵＬ９４Ｖの垂直燃焼試験によりシートの自己消火性である難燃特性を評価した。測定方法はＵＬ９４Ｖに準拠した。

（実施例１）
アクリルゴム（Ａ１）１００重量部を、トルエン９００重量部に溶解することで、アクリルゴムのトルエン溶液を調製した。そして、アクリルゴムのトルエン溶液１０００重量部、長径６０μｍでアスペクト比６０のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金であるセンダスト（登録商標）磁性粉末４５４重量部と水酸化マグネシウム（平均粒径３μｍ）を１０８重量部と水酸化アルミニウム（平均粒径３μｍ）を１０８重量部を混合して、難燃性ノイズ抑制シート用複合磁性体を調製した。これらは、実施の形態のため重量部で示したが、配合量の比率とした場合は、表１に示したように、アクリルゴム（Ａ１）は１３ｍａｓｓ％、水酸化マグネシウム（平均粒径３μｍ）は、１４ｍａｓｓ％、水酸化アルミニウム（平均粒径３μｍ）は１４ｍａｓｓ％、扁平状軟磁性粉末は５９ｍａｓｓ％である。

そして、上記にて得られた難燃性ノイズ抑制シート用複合磁性体を用いて、基材上に塗布した後に、１１０℃、１０分の条件で乾燥することによりトルエンを除去して、厚さ０．１ｍｍの難燃性ノイズ抑制シートを作製した。そして、得られたノイズ抑制シートについて、上述の方法に従い、難燃性、比重および、透磁率の評価を行った。結果を表１に示す。

難燃性は良好で、１試料当たりの最大燃焼時間は１３秒であった。比較例１、比較例２、比較例３も難燃性は良好であるが、難燃性ノイズ抑制シートの充填率が４０％と低く、透磁率がμ’＝３０と低くなっている。これに対して、実施例１では透磁率がμ’＝７０と高くなって改善できている。

比較例１、２、３は高分子バインダー１００重量部、センダスト（登録商標）磁性粉末４５４重量部、水酸化マグネシウム５４重量部、赤リン３８重量部、窒素系難燃剤６９重量部を混合して、難燃性ノイズ抑制シート用複合磁性体を調製した結果である。実施例１と比べて充填率が低く、透磁率も低い。高分子バインダーとして比較例１ではＥＶＡ、比較例２では、ＮＢＲ、比較例３ではアクリルゴムを用い、比較例３では透磁率が改善されているが、それでも難燃性ノイズ抑制シートの充填率が５０％であり、透磁率がμ’＝３５と低い。これは、赤リンの粒径が１０μｍであることや窒素系難燃剤を均一に分散させることは困難であり、充填性が低下したためと考えられる。

これに対して、比較例４では赤リンや窒素系難燃剤を用いず、水酸化マグネシウムのみを適用した。そうすると難燃性は低下して、自己消火性は無く、厚み０．３ｍｍでの試料は燃焼した。難燃性は厚さ０．０２５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度製品で特に求められており、厚みが厚くなると難燃規格での自己消火性を満足することが難しくなる。扁平状軟磁性粉末量は７３ｍａｓｓ％であるにもかかわらず、難燃性ノイズ抑制シートの充填率が６０％であり、透磁率は４０であった。

一方、本発明では、高分子バインダー１００重量部に対して、金属水酸化物を２００重量部以上も添加することで、難燃性と高透磁率の両立を実現することができている。このように金属水酸化物を過剰に添加すると、軟磁性粉末を高い充填率で添加することができる。従来技術からは難燃性ノイズ抑制シートに金属水酸化物を過剰に添加すると、高分子バインダーの配合比が低下し成形できない配合と予想されるが、本発明によれば、その予想に反した結果が得られている。

（実施例２）
高分子バインダーの構成として、実施例１よりも多い７０ｍａｓｓ％がエチルアクリレートである単量体を重合したアクリルゴム（Ａ２）を用いた。

実施例１と同様にアクリルゴム（Ａ２）１００重量部を、トルエン９００重量部に溶解することで、アクリルゴムのトルエン溶液を調製した。そして、アクリルゴムのトルエン溶液１０００重量部、長径６０μｍでアスペクト比６０のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金であるセンダスト（登録商標）磁性粉末４５４重量部と水酸化マグネシウム（平均粒径３μｍ）を１０８重量部と水酸化アルミニウム（平均粒径３μｍ）を１０８重量部を混合して、難燃性ノイズ抑制シート用複合磁性体を調製した。

そして、上記にて得られた難燃性ノイズ抑制シート用複合磁性体を用いて、実施例１と同様に基材上に塗布した後に、１１０℃、１０分の条件で乾燥することによりトルエンを除去して、厚さ０．１ｍｍの難燃性ノイズ抑制シートを作製した。そして、得られた難燃性ノイズ抑制シートについて、上述の方法に従い、難燃性、比重および、透磁率の評価を行った。結果を表１に示した。

難燃性は実施例１と同等であるが、さらに充填率が４％向上し、透磁率μ’＝７５と向上した。

（実施例３）
高分子バインダーの構成として、エチルアクリレートを７０ｍａｓｓ％で共重合したアクリルゴムに対して、側鎖にエポキシ基を導入したアクリルゴム（Ａ３）を用いた。

実施例１と同様に難燃性ノイズ抑制シートを作製した。結果を表１に示した。難燃性は１２秒であり、充填率が８５％に向上し、透磁率μ’＝７８と実施例２よりも向上した。

（実施例４）
表１に示した配合で、実施例１と同様に難燃性ノイズ抑制シートを作製した。結果は、難燃性が９秒と実施例３よりも改善した。これは使用した金属水酸化物の全量に対して、水酸化マグネシウムを６７％用いたことによると考えられる。

（実施例５）
表１に示した配合で、実施例１と同様に難燃性ノイズ抑制シートを作製した。結果は、難燃性が８秒と実施例４よりも改善した。これは使用した金属水酸化物の全量に対して、水酸化マグネシウムを１００％用いたことによると考えられる。さらに改善できた効果として、充填率が９０％となり、透磁率μ’が８２に改善した。

（実施例６）
表１に示した配合で、実施例１と同様に難燃性ノイズ抑制シートを作製した。結果は、難燃性が７秒と改善した。これは金属水酸化物の水酸化マグネシウムの平均粒径を１μｍのものを使用したことによると考えられる。さらに改善できた効果として、充填率が９３％となり、透磁率μ’が８６に改善した。

金属水酸化物の平均粒径を０．１μｍから７μｍとした場合の実施例６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇを表２に示す。いずれも結果は良好である。とりわけ実施例６、実施例６Ｄ、実施例６Ｅ、実施例６Ｆの結果が良好であることがわかる。このことは、金属水酸化物の平均粒径の好ましい範囲が、０．１μｍから２μｍであることを示している。

一方で、同じように金属水酸化物の平均粒径を０．１μｍから７μｍとして、高分子バインダーをＥＶＡに変更した場合の実施例６’、６Ａ’、６Ｂ’、６Ｃ’、６Ｄ’、６Ｅ’、６Ｆ’を表３に示す。表３の結果から、高分子バインダーとしてエチルアクリレートを７０ｍａｓｓ％で共重合したアクリルゴムを用いることが本発明においては優れていることを再確認できるが、同時に金属水酸化物の平均粒径が、特に０．１μｍから２μｍの範囲で優れた特性を示す傾向は高分子バインダーが異なる場合も同様である。

（実施例７）
表１に示した配合で、実施例１と同様に難燃性ノイズ抑制シートを作製した。結果は、難燃性が３秒と大幅に改善した。これは金属水酸化物の水酸化マグネシウムを用い、平均粒径が１μｍの水酸化マグネシウムを不飽和脂肪酸で表面を処理して使用したことによると考えられる。さらに改善できた効果として、充填率が９５％となり、透磁率μ’が９０に改善した。

一方で、金属水酸化物の平均粒径を０．１μｍから７μｍとした場合の実施例７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆを表４に示す。表４の結果から、金属水酸化物の平均粒径が、特に０．１μｍから２μｍの範囲で優れた特性を示す傾向が水酸化マグネシウムを不飽和脂肪酸で表面を処理して使用した場合も同様である。

以上に示したように、本発明により高分子バインダー１００重量部に対して、扁平状軟磁性粉末を４００重量部、好ましくは５００重量部以上添加した上に、金属水酸化物を２００重量部以上添加して、ノイズ抑制シートを作製することができる。

本発明によって、環境への負荷の少ない難燃剤のみを用い、イオンマイグレーションへの対策を強化した、難燃性と優れたノイズ抑制効果を実現することができる、周波数３ＭＨｚで透磁率６０以上となる高透磁率かつ難燃性のノイズ抑制シートの提供が可能となる。

Claims

扁平状軟磁性粉末、高分子バインダー、金属水酸化物を混合した複合磁性体からなるノイズ抑制シートであって、前記扁平状軟磁性粉末はアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）が１５以上、９０以下であり、前記高分子バインダーは熱可塑性高分子バインダーであり、前記金属水酸化物は水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのいずれか一方を少なくとも含み、前記複合磁性体の配合比は、前記扁平状軟磁性粉末が５８ｍａｓｓ％以上、６８ｍａｓｓ％以下、前記高分子バインダーが７ｍａｓｓ％以上、１７ｍａｓｓ％以下、金属水酸化物が１５ｍａｓｓ％以上、３０ｍａｓｓ％以下であり、前記複合磁性体をシート状に成形した前記ノイズ抑制シートの充填率（実比重／理論比重）が８０％以上、１００％以下であることを特徴とする難燃性ノイズ抑制シート。
前記高分子バインダーは５０ｍａｓｓ％以上がエチルアクリレートである単量体を重合したアクリルゴムであって、ガラス転移温度が−３０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の難燃性ノイズ抑制シート。
前記高分子バインダーは側鎖にエポキシ基を有するアクリルゴムであることを特徴とする請求項１または２に記載の難燃性ノイズ抑制シート。
前記複合磁性体の配合比は、前記扁平状磁性粉末が６２ｍａｓｓ％以上、６８ｍａｓｓ％以下、前記高分子バインダーが７ｍａｓｓ％以上、１３ｍａｓｓ％以下、前期金属水酸化物が１５ｍａｓｓ％以上、２６ｍａｓｓ％以下であり、前記金属水酸化物の割合は前記水酸化マグネシウムが５０％以上、１００％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の難燃性ノイズ抑制シート。
前記複合磁性体における前記扁平状軟磁性粉末は、平均粒径が４５μｍ以上、１０５μｍ以下であり、前記金属水酸化物の粒径が０．１μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の難燃性ノイズ抑制シート。