JP2021080623A

JP2021080623A - 電磁波シールド材用不織布基材の製造方法

Info

Publication number: JP2021080623A
Application number: JP2021019709A
Authority: JP
Inventors: 秀彰三枝; Hideaki Saegusa; 敬生増田; Takao Masuda; 重松　俊広; Toshihiro Shigematsu; 俊広重松
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2037-09-11
Also published as: JP7191135B2

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の製造方法を提供することにある。【解決手段】湿式不織布である電磁波シールド材用不織布基材の製造方法において、湿式不織布が、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下で融点が２２０℃以上２５０℃以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを必須成分として含有し、湿式不織布を、温度が２００℃以上２１５℃以下である熱ロールを用いて熱カレンダー処理することを特徴とする電磁波シールド材用不織布基材の製造方法。【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の製造方法に関する。

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、ポリエステル系短繊維から形成される不織布に金属鍍金加工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）。

特許文献１の実施例では、延伸ポリエステル系短繊維として、繊維径３μｍ及び７．４μｍの短繊維が使用されているが、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。

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の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、湿式不織布である電磁波シールド材用不織布基材の製造方法において、湿式不織布が、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下で融点が２２０℃以上２５０℃以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを必須成分として含有し、湿式不織布を、温度が２００℃以上２１５℃以下である熱ロールを用いて熱カレンダー処理することを特徴とする電磁波シールド材用不織布基材の製造方法を見出した。

本発明の電磁波シールド材用不織布基材の製造方法によって、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。

以下、本発明の電磁波シールド材用不織布基材の製造方法について詳説する。本発明において、電磁波シールド材用不織布基材は、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを必須成分として含有することを特徴としている。

一般的に、電磁波シールド材用不織布基材の鍍金加工には無電解鍍金が用いられるが、無電解鍍金では、不織布を形成する繊維の比表面積（単位体積当たり表面積）が小さいと、単位体積当たりの金属の付着量が小さくなり、優れた電磁波シールド性を発現できない。繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを必須成分として含有する場合、比表面積を増やすことができ、優れた電磁波シールド性が発現できる。すなわち、電磁波シールド材用不織布基材が、繊維径が３．０μｍ以上の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が５．０μｍ超の未延伸ポリエステル系短繊維のみから成る場合では、優れた電磁波シールド性が発現できない。また、薄い電磁波シールド材が求められており、繊維径が小さいと電磁波シールド材としての強度が得られない場合がある。繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを含むことで、薄く強度のある電磁波シールド材用不織布基材を提供することが容易になる。

本発明において、延伸ポリエステル系短繊維は、熱カレンダー処理によっても、溶融又は軟化しにくく、不織布基材の骨格を形成する主体繊維である。

本発明において、未延伸ポリエステル系短繊維は、熱カレンダー処理によって、溶融又は軟化し、不織布基材の強度を高めるバインダー繊維として機能する。未延伸ポリエステルの融点は、２２０℃〜２５０℃が好ましい。未延伸ポリエステルの融点が２２０℃未満の場合、熱カレンダー処理時の熱ロールに不織布基材が貼り付いてしまい、シートにならない場合がある。２５０℃を超える場合、繊維が接着せずにシートの強度が発現しない場合がある。

未延伸ポリエステル系短繊維の融点は、示差走査熱量測定装置にて窒素雰囲気で昇温速度１０℃／ｍｉｎ、２５℃から３００℃まで昇温した時のピーク温度である。

本発明において、電磁波シールド材用不織布基材は、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを必須成分として含有する。繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維の繊維径は、０．１μｍ以上であることが好ましい。繊維径が０．１μｍ未満である場合、強度が発現しない場合がある。

本発明において、延伸ポリエステル系短繊維と未延伸ポリエステル系短繊維の質量含有比率は、２０：８０〜８０：２０であることが好ましい。未延伸ポリエステル系短繊維の含有率が不織布基材を構成する繊維全体の２０質量％未満であると、基材として必要な強度が発現しなくなることがある。一方、未延伸ポリエステル系短繊維の含有率が８０質量％を超えると、均一性を損なう場合がある。

本発明において、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維以外の繊維を使用しても良い。すなわち、繊維径が３．０μｍ以上の延伸ポリエステル系短繊維、繊維径が３．０μｍ未満や５．０μｍ超の未延伸ポリエステル系短繊維を使用しても良い。これらは、単独で使用しても良いし、２種類以上の繊維径の繊維を併用してもよい。

繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維については、その質量含有率は、含有する全延伸ポリエステル系短繊維中、１〜１００質量％であることが好ましく、３〜１００質量％であることがより好ましい。繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維の含有率が１質量％未満である場合、併用する繊維径によっては比表面積が小さくなり、優れた電磁波シールド性が発現し難くなる場合がある。

また、繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維については、その質量含有率は、含有する全未延伸ポリエステル系短繊維中、１〜１００質量％が好ましく、２〜１００質量％がより好ましい。繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維の含有率が１質量％未満である場合、併用する繊維径によっては比表面積が小さくなり、優れた電磁波シールド性が発現し難くなる、または優れた不織布の強度が発現し難くなる場合がある。

なお、ポリエステル系短繊維の繊維径は、顕微鏡で３０００倍の不織布基材断面の拡大写真を撮り、ポリエステル系短繊維の断面積を測定し、繊維の断面形状が真円として算出した直径であり、本発明では、１０本以上の繊維の算術平均値を求めた。

ポリエステル系短繊維の繊維長は、好ましくは１〜２０ｍｍであり、より好ましくは１〜１０ｍｍであり、さらに好ましくは２〜８ｍｍである。ポリエステル系短繊維の繊維長が１ｍｍ未満である場合、基材として必要な強度が発現しなくなることがある。ポリエステル系短繊維の繊維長が２０ｍｍ超の場合、均一性を損なう場合がある。

上記繊維をシート状に形成せしめる方法としては、スパンボンド法、メルトブロー法、静電紡糸法、湿式法等の各種製造方法によることができる。繊維間を接合する方法としては、ケミカルボンド法、熱融着法等の各種方法によることができる。これらの中で、湿式法によってシート状に形成し、熱融着法によって接合することが、耐久性や強度に優れ表面が平滑な不織布基材が得られることから好ましい。

湿式法における熱融着法としては、抄紙で得られたシートを、多筒式ドライヤー、ヤンキードライヤー、エアースルードライヤー等の抄紙後に使用される乾燥機で乾燥する際に熱融着する方法を用いることができる。また、金属製熱ロール／金属製熱ロール、金属製熱ロール／弾性ロール、金属製熱ロール／コットンロールなどのロール組み合わせを有する熱カレンダー装置による熱カレンダー処理によって熱融着する方法が好ましい。熱カレンダー処理により、バインダー成分が熱溶融し、熱融着が生じる。

また、熱カレンダーの条件は以下に例示することができるが、これらに限定されるものではない。熱カレンダー処理における熱ロールの温度は、２００℃以上２１５℃以下が好ましい。熱ロールの温度が２００℃未満の場合、繊維同士が接着せずに強度が発現しないという問題が発生し、逆に、熱ロールの温度が２１５℃超である場合、熱ロールに不織布が貼り付いてしまい、シートにならないという問題が発生する。熱ロールの温度は、より好ましくは、２０５℃以上２１０℃以下である。強度を発現するために熱カレンダー処理における圧力は、好ましくは５０〜２５０ｋＮ／ｍであり、さらに好ましくは８０〜１５０ｋＮ／ｍである。５０ｋＮ／ｍ未満である場合、表面の平滑性を損なう可能性があり、また、速度を低下させないと厚みが薄くならない可能性がある。２５０ｋＮ／ｍ超の場合、シートが圧力に耐えられずに破断する可能性がある。熱カレンダーの速度は１〜３００ｍ／ｍｉｎが好ましい。１ｍ／ｍｉｎ以上とすることで、作業効率が良好となる。３００ｍ／ｍｉｎ以下とすることで、不織布基材に熱を伝導させ、熱融着の実効を得やすくなる。熱カレンダーのニップ回数は不織布基材に熱を伝導することができれば特に限定するものではないが、金属製熱ロール／弾性ロールの組み合わせでは、不織布基材の表裏から熱を伝導させるために２回以上ニップしても良い。

本発明の電磁波シールド材用不織布基材の厚みは、電子機器で使用する目的から、７〜３０μｍであることが好ましく、目付（坪量）は６〜３０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。目付が６ｇ／ｍ^２未満であると、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。

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、通気度２７５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ、組織［上網：平織、下網：畝織］の抄造ワイヤーを設置した傾斜型抄紙機にて、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の不織布基材を作製した。

［実施例２］
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２０質量部と、繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維４０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質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［実施例３］
繊度０．３ｄｔｅｘ（繊維径５．３μｍ）、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２０質量部と、繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維４０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質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［実施例４］
繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維９０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１０質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［実施例５］
繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維８０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２０質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［実施例６］
繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維２０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８０質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ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ＰＥＴ系短繊維１０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９０質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［比較例１］
繊度０．６ｄｔｅｘ（繊維径７．４μｍ）、繊維長５ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維３０質量部と、繊度０．３ｄｔｅｘ（繊維径５．３μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維３０質量部と、繊度１．２ｄｔｅｘ（繊維径１０．５μｍ）、繊維長５ｍｍの単一成分型バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維４０質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［比較例２］
繊度０．０６ｄｔｅｘ（繊維径２．４μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維６０質量部と、繊度１．２ｄｔｅｘ（繊維径１０．５μｍ）、繊維長５ｍｍの単一成分型バインダー用未延伸ＰＥＴ系短繊維４０質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［比較例３］
繊度０．６ｄｔｅｘ（繊維径７．４μｍ）、繊維長５ｍｍの延伸ＰＥＴ系短繊維３０質量部と、繊度０．３ｄｔｅｘ（繊維径５．３μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸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質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍの不織布基材を作製した。

［比較例４］
繊度０．１ｄｔｅｘ（繊維径３．０μｍ）、繊維長３ｍｍの延伸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質量部とした以外は実施例１と同じようにして、厚み１５μｍ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＞
［耐繊維脱落性］
不織布基材を５分間、１０％水酸化ナトリウム水溶液に浸した後、純水で十分に洗浄した。その後、学振型摩擦堅牢度試験機を使い、５００ｇｆの錘を載せたビリケンモス布を使って５往復基材を擦り下記基準で評価した。

「○」ビリケンモス布に繊維がほとんど付着しない。
「△」ビリケンモス布に繊維が若干付着するが実用上問題がない。

［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１〜４の不織布基材は、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを必須成分として含有することから、優れた電磁波シールド性がある。これに対し、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを含有していない比較例１の不織布基材、繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下の未延伸ポリエステル系短繊維を含有していない比較例２の不織布基材、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維を含有していない比較例３及び４の不織布基材では、電磁波シールド性が劣るものであった。

また、未延伸ポリエステル系短繊維の含有率が不織布基材を構成する繊維全体の２０質量％未満である実施例４は、含有率が２０質量％以上の実施例１〜３、５、６と比較してやや耐繊維脱落性すなわち強度が低下した。また、未延伸ポリエステル系短繊維の含有率が不織布基材を構成する繊維全体の８０質量％を超える実施例７は、含有率が８０質量％以下の実施例１〜３、５、６と比較してやや電磁波シールド性が低下した。繊維の融着点が多く、フィルム状になり、不織布基材としての均一性が損なわれたためと考える。

本発明の不織布基材の製造方法活用例としては、電磁波シールド材が好適である。

Claims

湿式不織布である電磁波シールド材用不織布基材の製造方法において、湿式不織布が、繊維径が３．０μｍ未満の延伸ポリエステル系短繊維と繊維径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下で融点が２２０℃以上２５０℃以下の未延伸ポリエステル系短繊維とを必須成分として含有し、湿式不織布を、温度が２００℃以上２１５℃以下である熱ロールを用いて熱カレンダー処理することを特徴とする電磁波シールド材用不織布基材の製造方法。