JP2012151205A - 低周波磁界波シールド性を有する射出成形体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】家庭用の電気・電子機器から発生される低周波の磁界波のシールド性が優れた低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体と、その製造方法を提供する。
【解決手段】（Ａ）メジアン径ｄ50が５〜100μmで、アスペクト比が10以上である扁平軟磁性粉末５〜50体積％、（Ｂ）熱可塑性樹脂95〜50体積％を含有する熱可塑性樹脂組成物からなる低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体であって、前記（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末が、厚み方向と垂直な方向に配向された状態で含有されており、前記平板状の射出成形体が、縦120mm、横120mm及び厚み２mmの平板であるときの周波数0.1〜100MHzの範囲の磁界波シールド効果が８dB以上である低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体。
【選択図】なし

Description

本発明は、低周波磁界波シールド性を有する射出成形体とその製造方法に関する。

家庭用の電気・電子機器のハウジングには、前記機器から発生する電磁波（磁界波）のシールド性能が要求される。

特許文献１は、携帯機器用筺体等に使用することができる電磁波シールド成形品の製造方法の発明であり、射出成形により、導電性充填材を表面に偏在させる製造方法が記載されている。
しかし、この発明で製造された成形体の電磁波シールド性は、８００MHzにおける電磁波シールド性を基準としており（段落番号００６０）、実施例においては１００〜１０００MHzの電磁波シールド性を評価した（段落番号６３）ことが記載されているが、結果を示す表１からは、前記した範囲における電磁波シールド性を確認することができない。

特許文献２には、軟磁性金属磁性粉と結合剤を含む半導電性のシート状複合磁性体の発明が開示されている。このシート状複合磁性体は、基材となるプラスチックシートに、軟磁性金属磁性粉と結合剤複合磁性材ペーストを塗布・乾燥して製造されるものである（段落番号００２３）。このため、電気・電子機器のハウジングには適用することができない。

特許文献３は、結合材（熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂）４０〜７０体積％と、軟磁性粉末３０〜６０体積％からなる軟磁性体組成物の発明が開示されている。
軟磁性粉末としてケイ素鋼フレーク（Fe−6.0Si；粒径約30μm、アスペクト比約3.0）を４０体積％含有する試料１のシールド効果（段落番号００３１及び図２）は、４００〜１００MHzの範囲で高いことが示されており、２００MHz以下の低周波領域における電磁波シールド効果は低くなっている。

特許文献４は、アスペクト比が５〜５０の扁平な軟磁性合金粉末を含む電磁波吸収体に関する発明である。実施例では、扁平な軟磁性合金粉末としては、鉄、クロム、アルミニウム、ケイ素からなる合金とナイロン１２からなるペレットを用いて、射出成形することで板状成形品（板厚４mm）を製造しているが、具体的な射出成形条件は不明である。

特許文献５は、軟磁性金属扁平粉末と樹脂バインダーを配合した軟磁性樹脂組成物と、その成形体に関する発明である。
請求項５には、射出圧縮成形機を用いて成形することで、扁平金属粉を一定方向に配向させる発明が記載されている。請求項５の発明の詳細については、段落番号００２７において「本発明の軟磁性樹脂組成物は射出圧縮成形機を用いて成形することで、軟磁性金属扁平粉末の配向性を高め、透磁率を向上させることができる。射出圧縮成形機は通常の射出成形機に圧縮機能を持たせたものであり、金型を閉じた状態から一定距離開いてから溶融した樹脂組成物を注入し、金型を閉じて１０〜１００MPaの圧力で樹脂組成物を圧縮するものである。この圧縮により、軟磁性金属扁平粉末を圧縮方向に垂直に、物理的に配向させることができる。」と記載されている。
この段落番号００２７の記載から明らかなとおり、請求項５の発明は、射出成形操作自体で軟磁性金属扁平粉末を配向させるものではなく、金型に溶融した軟磁性樹脂組成物を注入した後、金型を閉じて１０〜１００MPaの圧力で樹脂組成物を圧縮することにより配向させるものである。

特開２００７−２６１１００号公報 特開２００６−６０００８号公報 特開２００３−３３２７８４号公報 特開２０００−６８１１７号公報 特開２００３−２０９０１０号公報

本発明は、家庭用の電気・電子機器から発生される低周波の磁界波のシールド性が優れた低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体と、その製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
（Ａ）メジアン径ｄ50が５〜100μmで、アスペクト比が１０以上である扁平軟磁性粉末５〜５０体積％、
（Ｂ）熱可塑性樹脂９５〜５０体積％を含有する熱可塑性樹脂組成物からなる低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体であって、
前記（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末が、厚み方向と垂直な方向に配向された状態で含有されており、
前記平板状の射出成形体が、縦120mm、横120mm及び厚み２mmの平板であるときの周波数0.1〜100MHzの範囲の磁界波シールド効果が８dB以上である、低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体を提供する。

また本発明は、他の課題の解決手段として、
上記の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体の製造方法であって、
熱可塑性樹脂組成物を射出成形するとき、射出速度を制御して樹脂のゲート通過線速度が100〜5,000cm／secの範囲になるように射出成形する、低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体の製造方法を提供する。

本発明の低周波磁界波シールド性を有する射出成形体とその製造方法において「平板状」は、用途に応じて選択される形状及び大きさを有する平板であり、全体の厚みが均一な平板のほか、厚みが不均一な平板、部分的に凹凸を有する平板、孔や窪みを有する平板等のほか、平板状の成形体からなる筐体（箱体）等の成形体も含むものである。

本発明の低周波磁界波シールド性を有する射出成形体は、高い低周波磁界波シールド性を有している。

＜熱可塑性樹脂組成物＞
本発明の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体を構成する、（Ａ）成分と（Ｂ）成分を含む熱可塑性樹脂組成物について説明する。

（Ａ）成分は、メジアン径ｄ50（実施例に記載の方法により測定される）が５〜１００μmで、アスペクト比（実施例に記載の方法により測定される）が１０以上である扁平軟磁性粉末である。
メジアン径ｄ50は、10〜80μmが好ましく、20〜60μmがより好ましい。
アスペクト比は、10〜70が好ましく、20〜50がより好ましい。

扁平軟磁性粉末としては、鉄、鉄−シリコン合金、鉄−シリコン−アルミ合金（センダスト合金）、鉄−クロム合金、鉄−ニッケル合金等の各種金属磁性材料を用いることができる。これらの中でもセンダスト合金（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ）が好ましい。

（Ｂ）成分が熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂は、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂及びスチレン系樹脂から選ばれる１種、同じ種類の樹脂から選ばれる２種以上の組み合わせ又は異なる種類の樹脂から選ばれる２種以上の組み合わせが好ましい。

ポリアミド系樹脂は、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドを使用することができる。
脂肪族ポリアミドは、ポリアミド６、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド１２１２、ポリアミド１０１０、ポリアミド１０１２、ポリアミド１１１２、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド６９、ポリアミド８１０等を使用することができる。
芳香族ポリアミドは、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミン又は脂肪族ジカルボン酸と芳香族ジアミンから得られるもの、例えば、ポリアミドMXD（メタキシリレンジアミンとアジピン酸）、ポリアミド6T（ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸）、ポリアミド6I（ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸）、ポリアミド9T（ノナンジアミンとテレフタル酸）、ポリアミドM5T（メチルペンタジアミンとテレフタル酸）、ポリアミド10T（デカメチレンジアミンとテレフタル酸）等を使用することができる。

ポリエステル系樹脂は、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等から選ばれる１種以上を挙げることができる。

オレフィン系樹脂は、ポリプロピレン、高密度、低密度及線状低密度ポリエチレン、ポリ−１−ブテン、ポリイソブチレン、エチレンとプロピレンの共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（原料としてのジエン成分が１０質量％以下）、ポリメチルペンテン、エチレン又はプロピレン（５０モル％以上）と他の共重合モノマー（酢酸ビニル、メタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルキルエステル、芳香族ビニル等）とのランダム、ブロック、グラフト共重合体等を用いることができる。

スチレン系樹脂は、ポリスチレン、スチレンと、アクリロニトリル、アクリル酸並びにメタクリル酸のようなビニル化合物及び／又はブタジエン、イソプレンのような共役ジエン化合物の単量体から構成される共重合体も含まれる。例えば、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、スチレン−メタクリレート共重合体（ＭＳ樹脂）、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＳ樹脂）等を挙げることができる。

熱可塑性樹脂組成物中の（Ａ）成分と（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ）成分が５〜５０体積％、好ましくは５〜３５体積％、より好ましくは１０〜３０体積％であり、（Ｂ）成分は合計を１００質量％とする残部割合である。

熱可塑性樹脂組成物は、本発明の課題を解決できる範囲内において、公知の各種樹脂添加剤を含有することができる。
樹脂添加剤としては、各種有機又は無機充填材（（Ａ）成分の扁平磁性粉末は除く）、難燃剤、発泡剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、抗菌剤、結晶核剤、着色剤、可塑剤等を挙げることができる。

＜低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体＞
本発明の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体は、射出成形体中において、（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末が厚み方向と垂直な方向に配向された状態で含有されている。
厚み方向と垂直な方向は、射出成形時のＭＤ方向であり、面方向（面に沿った方向）である。

このようにして平板状の射出成形体中において、（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末が厚み方向と垂直な方向に配向された状態で含有されていることから、下記のシールド効果（実施例に記載の方法により測定される）を有するものである。
即ち、本発明の平板状の射出成形体は、縦120mm、横120mm及び厚み２mmの平板（均一厚みである）であるときの周波数0.1〜100MHzの範囲の磁界波シールド効果が８dB以上であり、好ましくは10dB以上である。

本発明の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体は、厚みが５mm以下、好ましくは0.5〜５mm、より好ましくは1〜3mmであり、密度が好ましくは１〜３g／cm³、より好ましくは２〜３g／cm³のものである。

本発明の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体は、電気絶縁性を有するようにすることができる。
電気絶縁性を有するようにするときは、（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末に対して絶縁性材料で表面処理する方法、本発明の平板状の射出成形体表面に絶縁性材料からなる層（絶縁層）を形成する方法を適用することができる。
絶縁層は、平板状の射出成形体表面に樹脂塗料を塗布して絶縁性塗膜を形成する方法、樹脂フィルムや樹脂シートを貼り付ける（接着、融着、溶着）方法、二色成形法により本発明の平板状射出成形体に絶縁性樹脂層を積層する方法等を適用することができる。

＜低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体の製造方法＞
本発明の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体の製造方法について説明する。
本発明の平板状の射出成形体を製造するとき、射出速度を制御して樹脂のゲート通過線速度が100〜5,000cm／secの範囲になるように射出成形する。

樹脂のゲート通過線速度を100〜5,000cm／secの範囲にするためには、スクリュー断面積が10.2cm²、ゲートサイズ7mm×2mm（最小断面積＝0.14cm²）のとき、射出速度を1.4〜70cm/sの範囲に設定すればよい。
スクリュー断面積が０．５倍又は２倍で、ゲートサイズが同じ場合には、射出速度を2.8〜140 cm/s又は0.7〜35cm/sの範囲に設定すればよい。
スクリュー断面積が同じで、ゲートサイズが０．１倍又は２倍である場合には、射出速度を0.14〜7cm/s又は2.8〜140cm/sの範囲に設定すればよい。

ゲート通過線速度は、好ましくは300〜4,000cm/s、より好ましくは400〜3,000cm／secの範囲、さらに好ましくは500〜3,000cm／secの範囲、特に好ましくは500〜2,000cm／secの範囲である。
このようにして樹脂のゲート通過線速度を所定範囲になるように調整することにより、射出成形体中において、（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末を厚み方向と垂直な方向に配向させることができ、その結果、上記した所定のシールド効果を得ることができる。
ゲート通過線速度が低い場合は、磁性粉末の配向が不十分で所望のシールド効果が得られない。したがって、磁性粉末を成形体中で十分配向させるには、ゲート通過線速度ができるだけ高いことが望ましいが、高すぎる場合はせん断熱による樹脂焼けが生じ成形体の力学的物性や外観を悪くする。
本発明の製造方法は、上記のように射出成形操作のみで（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末を厚み方向と垂直な方向に配向させることができるものであり、特許文献５の発明に記載されている射出成形法（金型に溶融樹脂組成物を注入した後、金型と閉じた状態で圧縮して配向させる方法）とは全く異なるものである。

本発明の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体は、用途に応じた形状（筐体等）、厚み（均一でもよいし、不均一でもよい）及び大きさに成形することができる。
本発明の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体は、低周波磁界波を発生する各種の電気・電子機器のハウジング（筐体）用として好適である。

（１）メジアン径ｄ50及びアスペクト比
磁性粉のメジアン径（ｄ５０）は、レーザー回折型粒度分布計（島津製作所（株）製、ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて測定した。また、アスペクト比は、前記メジアン径と平均厚みの比（メジアン径／平均厚み）とした。平均厚みは、扁平粉体を走査型電子顕微鏡で観察し、視野内で厚みを確認できるもの２０個程度について厚みを測定し、それらの平均値として求めた。

（２）ゲート通過線速度
射出成形における「ゲート通過線速度」は、「射出率」と「ゲート最小断面積」の比（射出率／ゲート最小断面積）として求めた。「射出率」は「射出速度」と「スクリュー断面積」の積（射出速度×スクリュー断面積）として算出できる。したがって、「射出速度」を制御することによって、「ゲート通過線速度」を制御することができる。

（３）電磁波シールド効果（ＫＥＣ法／磁界波）
ANRITSU製のMA8602B測定器を用いて、KEC法により近傍界の磁界シールド特性を周波数０．１MHz〜１００MHzの範囲で測定した。数値が大きいほど、電磁波シールド性が良いことを示している。

実施例及び比較例
表１に示す（Ａ）成分と（Ｂ）成分を二軸押出機（ＨＫ２５Ｄ、パーカーコーポレーション製）を用いて混練したものをペレタイザーに供給して、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。二軸押出機による混練条件は、シリンダー温度２５０℃、スクリュー回転数２００rpm、フィード量６ｋｇ／ｈであった。

次に熱可塑性樹脂組成物を用い、下記条件及び表１に示す条件（ゲート通過速度）で射出成形して、平板状の射出成形体を得た。
射出成形機：住友重機工業社製、型式：SH100−NIV
射出速度＝8.5cm/s（実施例１）、11.9cm/s（実施例２）
スクリュー断面積＝10.2cm²
ゲートサイズ＝2mm×7mm（最小断面積＝0.14cm²）
射出率＝86.7cm³/s（実施例１）、121.4cm³/s（実施例２）

軟磁性粉末１：山陽特殊製鋼（株）の品名PST−S−FM60（センダスト合金粉末，扁平状，メジアン径（ｄ５０）４５μｍ，アスペクト比＞２０）
ＰＡ１：ポリアミド６，DSMの品名ノバミッド1005PJ

Claims (7)

1. （Ａ）メジアン径ｄ50が５〜100μmで、アスペクト比が１０以上である扁平軟磁性粉末５〜５０体積％、
   （Ｂ）熱可塑性樹脂９５〜５０体積％を含有する熱可塑性樹脂組成物からなる低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体であって、
   前記（Ａ）成分の扁平軟磁性粉末が、厚み方向と垂直な方向に配向された状態で含有されており、
   前記平板状の射出成形体が、縦120mm、横120mm及び厚み２mmの平板であるときの周波数0.1〜100MHzの範囲の磁界波シールド効果が８dB以上である、低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体。
2. 前記熱可塑性樹脂組成物中、（Ａ）成分の含有量が５〜３５体積％であり、（Ｂ）成分の熱可塑性樹脂の含有量が６５〜９５体積％である、請求項１記載の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体。
3. 厚みが５mm以下で、密度が１〜３g／cm³である、請求項１又は２記載の低周波磁界波シールド性を有する射出成形体。
4. （Ａ）成分の扁平軟磁性粉末がセンダスト合金（Fe−Si−Al）からなるものである、請求項１〜３のいずれか１項記載の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体。
5. （Ｂ）熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂及びスチレン系樹脂から選ばれる１種又は２種以上のものである、請求項１〜４のいずれか１項記載の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体の製造方法であって、
   熱可塑性樹脂組成物を射出成形するとき、射出速度を制御して樹脂のゲート通過線速度が100〜5,000cm／secの範囲になるように射出成形する、低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体の製造方法。
7. 前記ゲート通過線速度が500〜3,000cm／secの範囲になるように射出速度を制御して射出成形する、請求項６記載の低周波磁界波シールド性を有する平板状の射出成形体の製造方法。