JP2020050985A

JP2020050985A - 電磁波シールド材用不織布基材

Info

Publication number: JP2020050985A
Application number: JP2018180749A
Authority: JP
Inventors: 友洋佐藤; Tomohiro Sato; 圭介大山; Keisuke Oyama; 敬生増田; Takao Masuda
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-04-02

Abstract

【課題】本発明の課題は、優れた電磁波シールド性を発現できる電磁波シールド材用不織布基材を提供することにある。【解決手段】電磁波シールド材用不織布基材において、不織布基材がポリエステル系短繊維を主体としてなり、不織布基材の厚みが６μｍ以上４０μｍ以下であり、不織布基材における引張強度の縦横比が２．０以上９．５以下であることを特徴とする電磁波シールド材用不織布基材。【選択図】なし

Description

本発明は、優れた電磁波シールド性を発現できる電磁波シールド材用不織布基材に関する。

電子機器は電磁波を発生している。そして、電磁波を電子機器の外部に漏らさないようにするため、また、電磁波により電子機器が誤作動を起こさないようにするために、電磁波シールド材が使用されている。電磁波シールド材には、板金、金属を含む塗料、金属メッシュ、発泡金属等が挙げられる。近年の電子機器の小型化に伴い、薄い電磁波シールド材が求められており、非導電性繊維で構成された織物、編物又は不織布に導電性金属層を湿式メッキ法により付着させてなる静電、電磁しやへい材及びポリエステル系短繊維から形成される不織布に金属皮膜処理を施してなる電磁波シールド材が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

上記のような不織布に金属皮膜処理を施した電磁波シールド材では、薄い電磁波シールド材が求められるにつれ、電磁波シールド性が十分に確保できない問題があった。

実開昭４８−４０８００号公報特開２０１４−７５４８５号公報

本発明の課題は、優れた電磁波シールド性を発現できる電磁波シールド材用不織布基材を提供することにある。

上記課題を解決するために鋭意研究した結果、電磁波シールド材用不織布基材において、不織布基材がポリエステル系短繊維を主体としてなり、不織布基材の厚みが６μｍ以上４０μｍ以下であり、不織布基材における引張強度の縦横比が２．０以上９．５以下であることを特徴とする電磁波シールド材用不織布基材が見出された。

本発明によって、優れた電磁波シールド性を発現できる電磁波シールド材用不織布基材が提供される。

すなわち、ポリエステル系短繊維を主体としてなる不織布基材の引張強度の縦横比が２．０以上９．５以下であることで、繊維が縦方向に配向し、不織布基材表面の均一性が高くなり、均一な金属皮膜処理が可能となることから、厚みが薄くても優れた電磁波シールド性を発現させることができる。

以下、本発明の電磁波シールド材用不織布基材について詳説する。本発明において、電磁波シールド材用不織布基材は、ポリエステル系短繊維を主体としてなり、厚みが６μｍ以上４０μｍ以下であり、引張強度の縦横比が２．０以上９．５以下である。

不織布基材におけるポリエステル系短繊維の含有量は、全繊維に対して、７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上がさらに好ましい。ポリエステル系短繊維の含有量が７０質量％よりも少ない場合、強度が弱くなる場合がある。含有量の上限値は１００質量％である。

本発明におけるポリエステル系短繊維の平均繊維径は０．１〜２０μｍが好ましく、０．１〜１５μｍがより好ましく、０．１〜１０μｍがさらに好ましい。平均繊維径が０．１μｍ未満では、繊維が細すぎて、不織布基材から脱落する場合があり、平均繊維径が２０μｍより太いと、不織布基材の厚みを薄くすることが困難になる場合がある。

本発明における平均繊維径とは、不織布断面の走査型電子顕微鏡写真より、不織布を形成する繊維について、繊維の長さ方向に対して垂直な断面又は垂直に近い断面の繊維を３０本選択し、その繊維径を測定した平均値である。合成樹脂繊維は熱や圧力によって溶融する場合や変形する場合がある。その場合は、断面積を測定して、真円換算の繊維径を算出する。

本発明におけるポリエステル系短繊維の繊維長は１〜１５ｍｍが好ましく、１〜１０ｍｍがより好ましく、２〜８ｍｍがさらに好ましい。繊維長が１ｍｍより短いと、不織布基材から脱落することがあり、１５ｍｍより長いと、繊維がもつれてダマになることがあり、厚みむらが生じる場合がある。

本発明において、ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。ポリエステル系短繊維は、電磁波シールドの厚みを薄くするために繊維径を小さくできること、抄紙のしやすさ、鍍金加工における湿式でのアルカリ処理時の寸法安定性から好ましい。ポリエステル系短繊維は、単独で使用しても良いし、２種類以上を併用しても良い。

本発明の不織布基材は、ポリエステル系短繊維以外の繊維を含有しても良い。例えば、溶剤紡糸セルロースや再生セルロースの短繊維、天然セルロース繊維、天然セルロース繊維のパルプ化物やフィブリル化物、ポリオレフィン、アクリル、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメジン、ポリイミド、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの樹脂からなる単繊維や複合繊維、これらをフィブリル化したものを適量単独で含有しても良いし、２種類以上の組み合わせで含有しても良い。また、各種の分割型複合繊維を分割させたものを含有しても良い。

半芳香族ポリアミドとは、主鎖の一部に例えば脂肪鎖などを有する芳香族ポリアミドを指す。全芳香族ポリアミドはパラ型、メタ型いずれでも良い。

不織布の製造方法としては、繊維ウェブを形成し、繊維ウェブ内の繊維を結合させて不織布を得る製造方法を用いることができる。得られた不織布は、そのまま基材として使用しても良いし、複数枚の不織布からなる積層体を基材として使用することもできる。繊維ウェブの製造方法としては、例えば、カード法、エアレイ法、スパンボンド法、メルトブロー法等の乾式法；湿式抄紙法等の湿式法；静電紡糸法等が挙げられる。このうち、湿式法によって得られるウェブは、均質かつ緻密であり、セパレータ用基材として好適に用いることができる。湿式法は、繊維を水中に分散して均一な抄紙スラリーとし、この抄紙スラリーを円網式、長網式、傾斜式等の抄紙方式の少なくとも１つを有する抄紙機を用いて、繊維ウェブを得る方法である。

繊維ウェブから不織布を製造する方法では、接着、融着及び絡合からなる群から選ばれる繊維結合方法によって、繊維を結合させる。繊維結合方法としては、水流交絡（スパンレース）法、ニードルパンチ法、バインダー接着法等を使用することができる。バインダー接着法には、繊維ウェブに付与したバインダーで繊維を結合させるケミカルボンド法、繊維ウェブに含まれるバインダー用合成樹脂繊維で繊維を結合させるサーマルボンド法等を使用することができる。特に、均一性を重視して前記湿式法を用いる場合、サーマルボンド法を施して、バインダー用合成樹脂繊維を接着することが好ましい。サーマルボンド法により、均一な繊維ウェブから均一な不織布が形成される。

不織布に対して、カレンダー等によって圧力を加えて、厚さを調整することや、厚さを均一化することが好ましい。ただし、バインダー用合成樹脂繊維が皮膜化しない温度（バインダー用合成樹脂繊維の融点又は軟化点よりも２０℃以上低い温度）で加圧することが好ましい。

本発明において、不織布基材の厚みは６μｍ以上４０μｍ以下である。不織布基材の厚みは、７〜３５μｍがより好ましく、８〜３３μｍがさらに好ましく、８〜３０μｍが特に好ましい。厚みが４０μｍを超えると、電子機器で使用するには厚みが厚くなり過ぎ、厚み６μｍ未満であると、不織布基材における横方向の引張強度が弱くなり過ぎる。なお、厚みはＪＩＳＢ７５０２：２０１６に規定された外側マイクロメーターを使用して、５Ｎ荷重することにより測定された値を意味する。

本発明において、不織布基材の坪量は、４．５〜２４ｇ／ｍ^２が好ましく、５．０〜２０ｇ／ｍ^２がより好ましく、６．０〜１５ｇ／ｍ^２がさらに好ましい。２４ｇ／ｍ^２を超えると、不織布基材の厚みが厚くなり過ぎる場合があり、４．５ｇ／ｍ^２未満であると、不織布基材の引張強度が弱くなり過ぎる場合や、均一性を得ることが難しくなり、電磁波シールド性の効果にバラつきが発生しやすくなる場合がある。なお、坪量はＪＩＳＰ８１２４：２０１１（紙及び板紙−坪量測定法）に規定された方法に基づき測定される。

本発明において、不織布基材における引張強度の縦横比は２．０以上９．５以下である。引張強度の縦横比は、２．５以上９．０以下がより好ましく、３．０以上８．５以下がさらに好ましく、３．５以上８．０以下が特に好ましい。縦横比が９．５を超えると、横方向の引張強度が弱くなり過ぎ、不織布に金属皮膜処理を施す際の加工性が落ちる。縦横比が２．０未満であると、電磁波シールド性が悪くなる。

引張強度の縦横比とは、ＪＩＳＰ８１１３：２００６に規定された方法に基づき、不織布基材の縦方向及び横方向の引張強度を測定し、次式（Ｉ）から算出する。

縦横比＝縦方向の引張強度／横方向の引張強度（Ｉ）

本発明において、不織布基材における引張強度の縦横比の制御は、抄紙工程におけるワイヤー速度と繊維スラリーのジェット流速度の比（Ｊ／Ｗ比）調整や、ワイヤー上での脱水パターンの調整、抄紙機ワイヤーパートにシェーキング装置を設ける方法などで行うことができる。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例において、％及び部は、断りのない限り、全て質量基準である。

［実施例１］
繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系短繊維６０質量部と、繊度０．２ｄｔｅｘ（繊維径４．３μｍ）、繊維長３ｍｍの単一成分型バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維４０質量部とをパルパーにより水中に分散し、濃度１質量％の均一な抄造用スラリーを調製した。この抄造用スラリーを、傾斜型抄紙機を用いて、傾斜ワイヤー速度とスラリーのジェット流速度の比（Ｊ／Ｗ比）を１．１８とし、湿式抄紙法で抄き上げ、１３５℃のシリンダードライヤーによって、バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維を熱融着させて不織布強度を発現させ、目付１０ｇ／ｍ^２の不織布とした。さらに、この不織布を、誘電発熱ジャケットロール（金属製熱ロール）及び弾性ロールからなる１ニップ式熱カレンダー装置を使用して、熱ロール温度２００℃、線圧１００ｋＮ／ｍ、処理速度３０ｍ／分の条件で熱カレンダー処理し、厚み１５μｍ、引張強度の縦横比２．５の不織布基材を作製した。

［実施例２］
Ｊ／Ｗ比を１．１０とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ、引張強度の縦横比３．５の不織布基材を作製した。

［実施例３］
Ｊ／Ｗ比を０．９０とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ、引張強度の縦横比５．０の不織布基材を作製した。

［実施例４］
Ｊ／Ｗ比を０．６０とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ、引張強度の縦横比８．０の不織布基材を作製した。

［実施例５］
Ｊ／Ｗ比を０．４４とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ、引張強度の縦横比９．５の不織布基材を作製した。

［実施例６］
Ｊ／Ｗ比を１．２２とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ、引張強度の縦横比２．０の不織布基材を作製した。

［実施例７］
繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系短繊維５０質量部と、繊度０．２ｄｔｅｘ（繊維径４．３μｍ）、繊維長３ｍｍの単一成分型バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維５０質量部とをパルパーにより水中に分散し、濃度１質量％の均一な抄造用スラリーを調製した。この抄造用スラリーを、傾斜型抄紙機を用いて、傾斜ワイヤー速度とスラリーのジェット流速度の比（Ｊ／Ｗ比）を０．６５とし、湿式法で抄き上げ、１３５℃のシリンダードライヤーによって、バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維を熱融着させて不織布強度を発現させ、目付４．５ｇ／ｍ^２の不織布とした。さらに、この不織布を、誘電発熱ジャケットロール（金属製熱ロール）及び弾性ロールからなる１ニップ式熱カレンダー装置を使用して、熱ロール温度２００℃、線圧１００ｋＮ／ｍ、処理速度３０ｍ／分の条件で熱カレンダー処理し、厚み６μｍ、引張強度の縦横比７．０の不織布基材を作製した。

［実施例８］
繊度０．６ｄｔｅｘ（繊維径７．４μｍ）、繊維長５ｍｍの延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系短繊維６０質量部と、繊度０．２ｄｔｅｘ（繊維径４．３μｍ）、繊維長３ｍｍの単一成分型バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維４０質量部とをパルパーにより水中に分散し、濃度１質量％の均一な抄造用スラリーを調製した。この抄造用スラリーを、傾斜型抄紙機を用いて、傾斜ワイヤー速度とスラリーのジェット流速度の比（Ｊ／Ｗ比）を０．６０とし、湿式法で抄き上げ、１３５℃のシリンダードライヤーによって、バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維を熱融着させて不織布強度を発現させ、目付２４ｇ／ｍ^２の不織布とした。さらに、この不織布を、誘電発熱ジャケットロール（金属製熱ロール）及び弾性ロールからなる１ニップ式熱カレンダー装置を使用して、熱ロール温度２０５℃、線圧１００ｋＮ／ｍ、処理速度３０ｍ／分の条件で熱カレンダー処理し、厚み４０μｍ、引張強度の縦横比７．７の不織布基材を作製した。

［実施例９］
目付６．５ｇ／ｍ^２とした以外は実施例７と同じようにして、厚み９μｍ、引張強度の縦横比６．９の不織布基材を作製した。

［実施例１０］
繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系短繊維３０質量部、繊度０．１ｄｔｅｘ（繊維径３．０μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系短繊維３０質量部と、繊度０．２ｄｔｅｘ（繊維径４．３μｍ）、繊維長３ｍｍの単一成分型バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維４０質量部とをパルパーにより水中に分散し、濃度１質量％の均一な抄造用スラリーを調製した。この抄造用スラリーを、傾斜型抄紙機を用いて、傾斜ワイヤー速度とスラリーのジェット流速度の比（Ｊ／Ｗ比）を０．８１とし、湿式法で抄き上げ、１３５℃のシリンダードライヤーによって、バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維を熱融着させて不織布強度を発現させ、目付１７．５ｇ／ｍ^２の不織布とした。さらに、この不織布を、誘電発熱ジャケットロール（金属製熱ロール）及び弾性ロールからなる１ニップ式熱カレンダー装置を使用して、熱ロール温度２０５℃、線圧１００ｋＮ／ｍ、処理速度３０ｍ／分の条件で熱カレンダー処理し、厚み３０μｍ、引張強度の縦横比６．０の不織布基材を作製した。

［比較例１］
Ｊ／Ｗ比を１．２５とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ、縦横比１．９の不織布基材を作製した。

［比較例２］
Ｊ／Ｗ比を０．４２とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ、縦横比９．６の不織布基材を作製した。

［比較例３］
目付４．０ｇ／ｍ^２とした以外は実施例７と同じようにして、厚み５μｍ、引張強度の縦横比６．８の不織布基材を作製した。

［比較例４］
目付２５ｇ／ｍ^２とした以外は実施例８と同じようにして、厚み４２μｍ、引張強度の縦横比７．６の不織布基材を作製した。

実施例及び比較例で作製した不織布基材に対して無電解鍍金法により、銅及びニッケルの鍍金を施し、電磁波シールド材を作製した。

＜評価＞
［横方向の引張強度］
ＪＩＳＰ８１１３：２００６に規定された方法に基づき、不織布基材の横方向の引張強度を測定し、次の３段階に分類した。

「○」横方向の引張強度１００Ｎ／ｍ以上
「△」横方向の引張強度８０Ｎ／ｍ以上１００Ｎ／ｍ未満
「×」横方向の引張強度８０Ｎ／ｍ未満

［電磁波シールド性］
電磁波シールド材をＫＥＣ法によって評価し、次の４段階に分類した。

「◎」特に優れた電磁波シールド性がある。
「○」優れた電磁波シールド性がある。
「△」やや優れた電磁波シールド性がある。
「×」電磁波シールド性が劣る。

実施例１〜１０の不織布基材は、ポリエステル系短繊維を主体としてなり、厚みが６μｍ以上４０μｍ以下であり、引張強度の縦横比が２．０以上９．５以下であることから、横方向の引張強度及び電磁波シールド性が優れていた。

一方、比較例１の不織布基材は、引張強度の縦横比が２．０未満であることから、電磁波シールド性が劣っていた。

比較例２の不織布基材は、引張強度の縦横比が９．５より大きいことから、横方向の引張強度が劣っていた。

比較例３の不織布基材は、厚みが６μｍより薄く、横方向の引張強度及び電磁波シールド性が劣っていた。

比較例４の不織布基材は、厚みが４０μｍより厚く、電子機器で使用するには厚みが厚過ぎた。

実施例１〜６の比較から、実施例５の不織布基材は、引張強度の縦横比が９．５とやや大きいことから、横方向の引張強度がやや弱かった。また、実施例６の不織布基材は、引張強度の縦横比が２．０とやや小さいことから、電磁波シールド性がやや低かった。

実施例７の不織布基材は、厚みが６μｍとやや薄いことから、横方向の引張強度がやや弱く、電磁波シールド性がやや低かった。

本発明の不織布基材の活用例としては、電磁波シールド材が好適である。

Claims

電磁波シールド材用不織布基材において、不織布基材がポリエステル系短繊維を主体としてなり、不織布基材の厚みが６μｍ以上４０μｍ以下であり、不織布基材における引張強度の縦横比が２．０以上９．５以下であることを特徴とする電磁波シールド材用不織布基材。