JP2017135189A

JP2017135189A - 電波吸収シート

Info

Publication number: JP2017135189A
Application number: JP2016012307A
Authority: JP
Inventors: 広文水野; Hirofumi Mizuno; 耕一荒田; Koichi Arata
Original assignee: Techno Preknead Hida Co Ltd; TOKAI DENKI KK
Current assignee: Techno Preknead Hida Co Ltd; TOKAI DENKI KK
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-03

Abstract

【課題】ゴム中に炭素繊維を分散させるとともに、炭素繊維が脱離することのない電波吸収シートを提供する。【解決手段】ゴム中に炭素繊維を分散させるとともにゴム表面に炭素繊維が表出しないように構成した電波吸収シートを提供する。ゴム表面に炭素繊維が表出しないように構成することにより、電波吸収シートが物体と接触した際などに、ゴム表面から表出した炭素繊維が脱離するといった事態を防止することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム中に炭素繊維を分散させた電波吸収・遮蔽シートに関する。

近年、様々な電気機器が開発されており、電波を介して情報のやり取りを行うワイヤレス機器が普及しているが、一方で電波の悪影響について懸念されている。電波の人体への影響について、例えば母体や胎児に影響を与える懸念から、電車には携帯電話の使用を制限する優先座席が設けられている。

各種電気機器から放射される電波の電界値はＩＥＣやＪＩＳ等により規定されており、電子機器内の電子部品等から既定された値以上の電波が放射されると予測される場合には、電波を遮蔽する必要がある。電波を遮蔽する方法として、電波を反射する素材や吸収する素材を用いて遮蔽する方法が考えられている。電波を吸収する素材としては、炭素繊維を樹脂中に分散させたものは電波吸収性に優れていることが知られている。例えば特許文献１において、炭素繊維と硬化剤、有機高分子材料を所定量ずつ配合させた有機無機複合組成物が開示されており、かかる組成物は電磁波吸収体として好適であることが記載されている。

特許第５３８００２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように炭素繊維を有機高分子中に分散させたものを電波吸収材として使用する場合、炭素繊維が電波吸収材から脱離することが防止されなければならない。例えば、特許文献１に記載の電波吸収材から炭素繊維が脱離し、人間の体内に混入されると、炭素繊維は体内で分解されにくいから、人間に重篤な症状を引き起こしてしまうおそれがある。また、電波吸収体から脱離した炭素繊維がコンセントなどに蓄積すると、ショートを引き起こして火災の原因となるおそれがある。

したがって、本発明は、ゴム中に炭素繊維を分散させるとともに、炭素繊維が脱離することのない電波吸収シートを提供することを課題とする。本発明の電波吸収シートは、ゴム中に炭素繊維を分散させるとともにゴム表面に炭素繊維が表出しないように構成していることを第一の特徴とする。例えばゴム表面に炭素繊維が表出していると、電波吸収シートと物体とが接触した場合に、ゴムから炭素繊維が脱離してしまう恐れが生じてしまうため、ゴム表面に炭素繊維が表出しないように構成することにより、ゴムから炭素繊維が脱離する事態を防止することができる。

また、本発明の電波吸収シートは、ゴムと炭素繊維との配合比が、ゴムが１００部に対して炭素繊維１部から２０部であることが好ましい。ここで、「部」とは重量比のことを示している。ゴムが１００部に対して炭素繊維が１部以下であると、ゴムに対する炭素繊維の分量が少なすぎるため、電波吸収シートの電波吸収性能が落ちてしまうため好適でない。また、ゴムが１００部に対して炭素繊維が２０部以上であると、ゴムに対する炭素繊維の分量が多くなり、電波吸収シートの電波吸収性能よりも電波遮蔽性能が増大してしまうこととなる。

また、本発明の電波吸収シートは、さらにアルミ粉を添加されていても良い。ゴム中に加えるアルミ粉の分量によって、電波吸収シートの電波遮蔽性能を調整することができる。

また、本発明の電波吸収シートは、ゴムが発泡ゴムで構成されても良い。電波吸収シートのゴムを発泡ゴムで構成することにより、電波吸収シートの軽量化を図ることができる。

また、本発明は、ゴムをゴム練ロールに投入してゴム練りするゴム練ステップと、ゴム練りステップにて練り上げられたゴムに炭素繊維を加えて混練し炭素繊維分散ゴムとする炭素繊維分散ゴム製造ステップと、からなる電波吸収シートの製造方法を提供する。上述した電波吸収シートは、通常のゴムの製造工程にあるゴム練りステップにおいて、ゴムに炭素繊維を加えることにより製造することが可能である。従って、特殊な製造方法を用いる事なく、既存のプロセスにひと手間を加えるだけで本発明の電波吸収シートを製造することができる。

また、炭素繊維分散ゴム製造ステップは、炭素繊維を加えるに際してチョップドファイバーを加えるチョップドファイバー付加サブステップを有していても良い。「チョップドファイバー」とは、炭素繊維を集束し、所定の長さに切断した製品のことである。チョップドファイバーは電気伝導性に優れているため、チョップドファイバーを炭素繊維としてゴム中に分散させることで、電波吸収性能の優れた電波吸収シートとすることができる。

本発明の電波吸収シートは、電波吸収材から炭素繊維が脱離することを避け、人間の体内に混入されて、人間に重篤な症状を引き起こしてしまうおそれを防止し、かつ、電波吸収体から脱離した炭素繊維がコンセントなどに蓄積すると、ショートを引き起こして火災の原因となることを防止することができる。

以下、本発明の各実施形態について図面と共に説明する。なお、本発明は本実施形態の記載に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。
＜電波吸収シート＞

図１（ａ）は、本発明の電波吸収シートの断面図を示している。本発明の電波吸収シート（０１００）は、ゴム（０１０１）中に炭素繊維（０１０２）が分散されているとともに、ゴム表面（０１０３）に炭素繊維が表出していない。図１（ｂ）に示す図も、ゴム中に炭素繊維が分散されているが、図１（ａ）とは異なりゴム表面に炭素繊維が表出している。ゴム表面に炭素繊維が表出していると、表出している炭素繊維がゴム表面から脱離してしまう恐れが生じ、脱離した炭素繊維が人体に影響を及ぼす恐れが生じるため好ましくない。なお、「ゴム表面に炭素繊維が表出していない」とは、ゴム表面から炭素繊維が突出していない状態のことを示しているが、図１（ｃ）に示すように、ゴム表面から内部に対して一定長（０１０４）の空間には、炭素繊維が分散されていないように構成されているとなお好ましい。例えば、電波吸収シートの表面が人体などと接触した場合には、電波吸収シートの表面に傷がついてしまうことがあり、電波吸収シートの表面近傍まで炭素繊維が分散されていると、表面についた傷から炭素繊維が脱離してしまう恐れが生じてしまうためである。

本発明の電波吸収シートに用いる「ゴム」としては特に限定するものではないが、電波吸収シートの素材自体が人体に無害であり、抗菌性などを有していることが好ましいから、シリコーンゴムが好適である。また、炭素繊維は大抵の場合黒色であるから、ゴムは黒色で構成されるほうが、電波吸収シートの美観を向上させることができるため好ましい。

本発明の電波吸収シートに用いる「炭素繊維」も特に限定するものではなく、炭素繊維としてチョップドファイバーやカーボンナノチューブなどを使用することも可能である。炭素繊維の幅や繊維長についても特に限定するものではないが、あまりに炭素繊維の繊維長が短すぎると、ゴム中で炭素繊維同士の接触を得られず、電波吸収シートとして十分な電波吸収性能を得ることができなくなるため好ましくない。従って、炭素繊維の繊維長としては、５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とすることが好ましい。

ゴム中に分散されている炭素繊維は均一に分散されていることが好ましい。例えば、ゴム中の炭素繊維の密度にむらがあると、電波吸収シートの各位置によって電波吸収性能が変化してしまうこととなり、品質を安定させることができない。

炭素繊維とゴムとの配合比は、ゴムが１００部に対して炭素繊維が１部から２０部とすることが好ましい。ここで、「部」とは重量比のことを示している。ゴムが１００部に対して炭素繊維が１部以下であると、ゴムに対する炭素繊維の分量が少なすぎるため、電波吸収シートの電波吸収性能が落ちてしまうため好適でない。また、ゴムが１００部に対して炭素繊維が２０部以上であると、ゴムに対する炭素繊維の分量が多くなり、電波吸収シートの電波吸収性能よりも電波遮蔽性能が増大してしまうこととなる。

電波吸収シートの厚みについても特に限定するものではないが、例えばあまりに電波吸収シートが薄すぎると、十分な電波吸収性能を得られず、電波吸収シートを用いて電波を遮蔽しようとしても十分に遮蔽することができない。逆に、あまりに電波吸収シートが厚すぎると、十分な電波吸収性能を得られるものの、厚さとともに電波吸収シートの重量が増加し、シートとしての柔軟性も減少することとなるから、好ましくない。

なお、本発明の電波吸収シートは、さらにアルミ粉が添加されていても良い。「アルミ粉」とはアルミニウム粉末のことを示しており、ゴム中に加えるアルミ粉の分量によって、電波吸収シートの電波遮蔽性能を調整することができる。すなわち、電波吸収シートに対してアルミ粉の添加量を増大させると、電波吸収シートの電波遮蔽性能を増大させることができ、電波吸収シートに対してアルミ粉の添加量を減少させると、電波吸収シートの電波遮蔽性能を減少させることができる。電波吸収シートへのアルミ粉の添加量として、ゴムが１００部に対してアルミ粉を５部から３０部とすることが好ましい。

また、本発明の電波吸収シートは、ゴムが発泡ゴムであっても良い。電波吸収シートを通常のゴムで構成する場合と比較して、電波吸収シートを発泡ゴムで構成すると、電波吸収シートの重量を減少させることができ、さらに電波吸収シートの柔軟性も向上させることができる。電波吸収シートの発泡の程度については特に限定するものではないが、あまりにゴムを発泡させてしまうと、電波吸収シートの強度の低下や、電波吸収シートの発泡箇所に炭素繊維が表出し、炭素繊維が電波吸収シートから脱離してしまう恐れが生じるため好ましくない。ただし、発泡剤はゴムの全体でなく、表面から所定の深さのゴムのみが発泡すると良い。炭素繊維の脱離が生じないからである。そのためにはゴムの混練行程にて最初と最後の部分ではゴムに発泡剤を添加しないゴムを用い、途中で発泡剤と炭素繊維が加えられるゴムの混練行程とすればよい。発泡剤にて体積増加する割合は１０％〜５０％程度がよい。１０％より少ないと重量の減少というメリットを享受できず、５０％より大きいと機械的強度が落ちてしまう。
＜電波吸収体の製造方法＞

図２に、本発明の電波吸収シートの製造方法の処理の流れの一例を示す。例えば本発明の電波吸収シートの製造方法として、まずゴムをゴム練りロールに投入し（Ｓ０２０１）、ゴムのゴム練りを行う（Ｓ０２０２）。ゴム練りステップは通常のゴムの製造方法と同様であり、ゴム練りを行うことによって、ゴムの弾性を向上させることができる。なお、ゴム練ステップにおいて、通常のゴムの製造方法と同様に、顔料・補強剤・充填剤・軟化剤・硬化剤・加硫剤などを添加しても良い。

次に、ゴム練りステップにて練り上げられたゴムに炭素繊維を加えて混練し炭素繊維分散ゴムとする（Ｓ０２０３）。ゴム練りステップ前に炭素繊維を加えてしまうと、炭素繊維がゴム中にうまく分散しないため好ましくない。なお、加える炭素繊維の分量については、すでに上述したようにゴムが１００部に対して炭素繊維が１部から１０部とする。ここで、ゴムに加える炭素繊維の形態については特に限定するものではないが、チョップドファイバーを加えるように構成しても良い。

なお、上述の構成に加えて、電波遮蔽性能を調整するためにアルミ粉を加えて混練しても良い（Ｓ０２０４）。また、発泡剤を加えて混練し（Ｓ０２０５）、ゴムを成型しながら発泡させても良い（Ｓ０２０６）。

上述した構成は一枚の電波吸収シートの製造方法について示しているが、複数枚の電波吸収シートを重ね合わせて一枚の電波吸収シートを製造することも可能である。例えば、図３（ａ）に示すように、複数枚の電波吸収シート（０３０１ａ〜０３０１ｄ）を重ね合わせ、それぞれの表面を加熱融着して各電波吸収シートを接着することにより、一枚の電波吸収シートを製造しても良い。かかる構成とすると、炭素繊維が電波吸収シート内で不均一に分散してしまう事態を最小限とすることができる。

また、図３（ｂ）に示すように、複数枚の電波吸収シート（０３１１ａ〜０３１１ｃ）を積層して一枚の電波吸収シートを製造する場合に、炭素繊維が分散している電波吸収シート（０３１１ａ、０３１１ｂ）を炭素繊維が分散していないシート（０３１１ｃ）で被覆するようにして、それぞれのシートを加熱融着して電波吸収シートとしても良い。その場合に製造される電波吸収シートは、表面から所定長（炭素繊維が分散していないシートの厚み）までは炭素繊維が分散していないため、電波吸収シートの表面に傷がついてしまったとしても、炭素繊維が傷口から脱離するといった事態を防止することができる。

さらに、図３（ｃ）に示すように、複数枚の電波吸収シート（０３２１ａ〜０３２１ｃ）の一つの層をアルミ粉を分散させた電波吸収シート（０３２１ｃ）として、炭素繊維が分散していないシート（０３２１ｄ）が複数枚の電波吸収シートを被覆するようにして、それぞれのシートを加熱融着して電波吸収シートとしても良い。アルミ粉を分散させた電波吸収シートは電波遮蔽性能に優れているから、電波吸収シートの最外郭にアルミ粉が分散されているように構成すると、電波が外部に漏えいする事態をさらに低減することができる。
＜利用用途＞

本発明の電波吸収シートは、電波吸収材や電波遮蔽材として様々な用途にて利用されることが想定される。例えば、携帯電話の電波の人体への影響を回避するため、洋服等に装着してもいい。

また、例えば実験施設など外部の電波のノイズを除去したいケースがあり得る空間が存在するのであれば、本発明の電波吸収シートを空間の壁に貼り付けることにより、外部からの電波ノイズを除去することができる。

このように、本発明の電波吸収シートは、電波吸収材や電波遮蔽材を必要とする様々な場面や用途において利用される。

本実施例において、本発明の電波吸収シートの電波吸収特性、電波遮蔽特性について測定した。本実施例において用いた電波吸収シートは、ゴムとしてシリコーンゴムを、炭素繊維としてチョップドファイバーを使用し、ゴムに対する炭素繊維の含有率を５％（重量比）とした。また、電波吸収シートは７ｍｍ厚のものを用いて測定を行った。図４（ａ）は本実施例において測定された電波吸収シートの電波吸収特性を示しており、図４（ｂ）は電波遮蔽特性を示している。

電波吸収シートの電波吸収特性としては、使用用途にもよるが１０ｄＢ以上であることが好ましい。本実施例において測定された電波吸収シートは、１．５ＧＨｚの周波数帯において９．６ｄＢの電波吸収特性が得られており、１０ｄＢにはわずかに届かないものの十分な電波吸収特性を有しているものと思われる。なお、ゴムに対する炭素繊維の含有率を変化させることにより、電波吸収特性をさらに向上させることができると思われる。

また、電波吸収シートの電波遮蔽性能としては、電波吸収特性以上の数値である２０ｄＢ以上の特性を得られることが理想的であるが、本実施レにおいて測定された電波吸収シートは。１．５ＧＨｚの周波数帯において１０．５ｄＢの電波遮蔽性能が得られている。電波遮蔽性能を向上させるためには、ゴムに対する炭素繊維の含有率や、電波吸収シートの厚みを調整することが必要と思われる。

本実施例において、本発明の電波吸収シートの表面や断面の様子を電子顕微鏡で観察した。観察に使用した電波吸収シートは、ゴムとしてシリコーンゴムを、炭素繊維としてチョップドファイバーを使用し、ゴムに対する炭素繊維の含有率を５％（重量比）とした。また、電波吸収シートの断面を観察するうえで、カッターナイフを用いて電波吸収シートを切断した際の断面を測定した。図５及び図６に示すのが、電波吸収シートの表面の様子であり、図７及び図８に示すのが、電波吸収シートの断面の様子である。まず、電波吸収シートの表面について、サンプル全体を観察したものの炭素繊維が表出している様子はほとんど見られなかった。また、炭素繊維の断面を観測すると、炭素繊維がゴム中に分散されている様子を観察することができた。

電波吸収シートの概要図電波吸収シートの処理の流れの一例を示す図電波吸収シートの製造方法の一例を示す図電波吸収シートの電波吸収特性・電波反射特性の測定結果電波吸収シートの電子顕微鏡像１電波吸収シートの電子顕微鏡像２電波吸収シートの電子顕微鏡像３電波吸収シートの電子顕微鏡像４

０１００：電波吸収シート、０１０１：ゴム、０１０２：炭素繊維、０１０３：表面、０１０４：所定長

Claims

ゴム中に炭素繊維を分散させるとともにゴム表面に炭素繊維が表出しないように構成した電波吸収シート。
前記ゴムと前記炭素繊維との配合比は、ゴムが１００部に対して炭素繊維１部から２０部である請求項１に記載の電波吸収シート。
さらにアルミ粉を添加した請求項１又は２に記載の電波吸収シート。
前記ゴムは発泡ゴムである請求項１から３のいずれか一に記載の電波吸収シート。
ゴムをゴム練ロールに投入してゴム練りするゴム練ステップと、
ゴム練ステップにて練り上げられたゴムに炭素繊維を加えて混練し炭素繊維分散ゴムとする炭素繊維分散ゴム製造ステップと、
からなる電波吸収シートの製造方法。
炭素繊維分散ゴム製造ステップは、炭素繊維を加えるに際してチョップドファイバーを加えるチョップドファイバー付加サブステップを有する請求項５に記載の電波吸収シートの製造方法。
さらに電波遮蔽性能を調整するためアルミ粉を加えて混練するアルミ粉付加ステップを有する請求項５又は６に記載の電波吸収シートの製造方法。
さらに発泡剤を加えて混練する発泡剤付加ステップと、
発泡剤を発泡させる発泡ステップと、
を有する請求項５から７のいずれか一に記載の電波吸収シートの製造方法。