JP4069480B2

JP4069480B2 - 電磁波及び磁気遮蔽用軟磁性粉末並びに遮蔽用シート

Info

Publication number: JP4069480B2
Application number: JP25014397A
Authority: JP
Inventors: 章彦齋藤
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: JPH10261516A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波及び磁気遮蔽材に適した軟磁性粉末並びにこの軟磁性粉末を含有するた電磁波及び磁気遮蔽用シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン、ワープロ、ファックシミリ、携帯電話などの電子機器が急速に発達している。これらの機器に使用されているＩＣ、ＬＳＩから発生する電磁波がノイズとなって、コンピュータなどの誤動作、無線通信への障害、人体の健康への影響などが問題視され、磁気シールドが一部に実用化されている。
また、電源用の導電ケーブル、モータ、超伝導磁石などから発生する強力な磁場が、測定機器、センサー、電気回路などに影響を与えるため、磁気シールドが行われている。
【０００３】
これらの電磁波及び磁気を遮蔽するには、透磁率及び飽和磁束密度の高いパーマロイ合金などの金属板でシールドするのが望ましい。しかし、パーマロイ合金などの圧延板により磁気の影響を排除すべき各種機器の電子回路やコンピュータなどが設置された空間や室内を覆うと、出来上がる遮蔽材自体の重量も嵩むとともに、空間や室内を覆うためには、板を切断、折り曲、場合によっては溶接を必要とするなど多大の工数を必要としているため、コストが高くなるという欠点がある。
また、透磁率及び飽和磁束密度の高い合金は、高価であり、且つ上記の各種の加工を施すために加工部分の金属組織が歪み、そのために遮蔽特性が低下するので、磁気遮蔽材としてあまり使用されていない。
【０００４】
そこで、被覆したり、加工したりするのが容易な磁気遮蔽材として、透磁率及び飽和磁束密度の高い偏平な磁性粉末を有機結合材に分散して塗料にしたり、有機結合材中に分散して固化あるいは適当な可撓性支持体などに塗布してシールド板としたものが使用されるようになった。
この高透磁率の粉末を用いた磁気シールド材として、軟磁性アモルファス合金を粉砕した偏平粉末を高分子化合物の結合材中に混合した磁気遮蔽用塗料が特開昭５９─２０１４９３号公報に開示されており、また高透磁率合金の偏平粉末を高分子化合物の結合材中に混合した磁気遮蔽用塗料が特開昭５８─５９２６８号公報に開示されている。
【０００５】
さらに、ＦｅーＮｉ系合金、ＦｅーＮｉーＣｏ系合金、ＦｅーＳｉーＡｌ系合金、ＦｅーＮｉーＭｏ系合金、すなわち、パーマロイ合金、モリブデンパーマロイ合金あるいはセンダスト合金などの偏平な不定形状の粒子を、高分子化合物の結合材中に混合した磁気遮蔽用塗料が特公昭６２ー５８６３１号公報に開示されている。
また、パーマロイの磁気遮蔽膜が特公昭６２ー５８６３１号公報に開示されており、またＣｒ＝０．５〜２０重量％、Ｓｉ＝０．５〜９重量％（原子百分率に換算して１〜１６．５atm)、Ａｌ＝０．５〜１５重量％のいずれか１種を含む偏平磁性鉄粉の塗布膜を磁気遮蔽用の保護膜として用いることが特開平１─２２３６２７号公報に開示されている。
【０００６】
また、Ｆｅ、ＳｉおよびＣｒの３元組成図（原子比）において、
Ａ：Ｆｅ₇₈Ｓｉ₂₂Ｃｒ₀ Ｂ：Ｆｅ₇₀Ｓｉ₃₀Ｃｒ₀
Ｃ：Ｆｅ₆₀Ｓｉ₃₀Ｃｒ₁₀ Ｄ：Ｆｅ₆₃Ｓｉ₁₈Ｃｒ₁₉
Ｅ：Ｆｅ₇₆Ｓｉ₁₈Ｃｒ₆
としたとき、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを順に結んで得られる５角形の内側の領域で表される組成を有する偏平状軟磁性粒子から構成される磁気遮蔽用軟磁性粉末及びその製造方法並びにこの磁気遮蔽用軟磁性粉末と結合材とからなる磁気遮蔽用材が特開平３─２９５２０６号公報に開示されている。
また、導電性支持体の片面または両面に、有機結合剤にＦｅーＡｌーＳｉ合金などの偏平状軟磁性体微粉末を混合した絶縁性軟磁性体層を塗工した電磁波干渉抑制体が特開平７─２１２０７９号公報に開示されている。
【０００７】
しかし、軟磁性アモルファス合金、パーマロイ合金、モリブデンパーマロイ合金の粉末は、偏平化を圧延で行っているので、偏平化に要する時間が長くなるため、生産性が低く、また偏平化に要する時間が長いことにより加工歪みが大きくなるため、高い磁気シールド特性が得られないという欠点がある。
さらに、フレーク状のセンダスト合金は、センダスト合金の飽和磁歪定数が約０．３×１０^-6以下であるが、０以下にならないため、磁気シールド材に適用した場合、偏平化工程での応力や使用時の応力印加により磁気特性が劣化してしまい、設計通りの磁気シールド特性が得られないという欠点がある。
【０００８】
また、上記ＦｅーＳｉーＣｒ合金の磁気シールド用軟磁性粉末は、耐食性が十分でないとともに、変形抵抗が高いために偏平化に時間がかかるという欠点がある。
また、導電性支持体の片面または両面に、有機結合剤にＦｅーＡｌーＳｉ合金の偏平状軟磁性微粉末を混合した絶縁性軟磁性体層を塗工したものは、ＦｅーＡｌーＳｉ合金が偏平し難いため、その結果として上記のように電磁波の遮蔽効果が十分でないという欠点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、偏平化が容易な電磁波及び磁気遮蔽用軟磁性粉末を提供することを目的とし、またこの軟磁性粉末を用いることにより電磁波及び磁気の遮蔽効果が高く、しかも安価な遮蔽シートを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者は、ＦｅーＣｒ系合金について研究していたところ、ＦｅーＣｒにＳｉとＡｌを複合添加した合金は、変形抵抗がＦｅーＣｒーＳｉ合金より低く、ＦｅーＣｒーＡｌ合金とほぼ同等であり、またこの合金を粉末にした場合に耐食性がＦｅーＣｒーＳｉ合金より優れているとの知見を得て本発明をなしたものである。
すなわち、本発明の電磁波及び磁気遮蔽用軟磁性粉末（以下「遮蔽用軟磁性粉末」という。）は、その成分組成をＣｒ：０．５〜２０％、Ｓｉ：０．００１〜０．５未満％、Ａｌ：０．０１〜６．０％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるものとしたことである。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の遮蔽用軟磁性粉末は、前記粉末のアスペクト比、すなわち平均粒径を平均厚さで割ったものを２以上にしたことである。
また、上記目的を達成するため、本発明の電磁波及び磁気遮蔽用シート（以下「遮蔽用シート」という。）は、Ｃｒ：０．５〜２０％、Ｓｉ：０．００１〜０．５未満％、Ａｌ：０．０１〜６．０％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる遮蔽用軟磁性粉末をゴムまたはプラスチックなどの柔軟な絶縁材の中に分散して埋設したことである。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の遮蔽用シートは、上記遮蔽用シートの一表面の一部あるいは全面に接着剤層を設けたことである。
また、上記目的を達成するため、本発明の遮蔽用シートは、上記遮蔽用シートの一表面の一部あるいは全面に複数の突起あるいは突条を設けたことである。
【００１３】
次に、本発明の遮蔽用軟磁性粉末の各成分の添加目的、含有量などの限定理由について説明する。
Ｃｒは、耐食性を改善するために添加する元素で、０．５より少ないと耐食性が改善されず、また２０％を超えると、飽和磁束密度が低下するので、その含有範囲を０．５〜２０％とした。好ましくは、５．０〜１４％である。
さらに、Ｓｉは、電気抵抗を高くするために添加する元素で、そのためには０．００１％以上必要であり、０．５％以上になると、扁平加工性が悪くなるので、その含有量を０．０１〜０．５未満％にした。好ましくは、０．０５〜０．４％である。
また、Ａｌは、偏平加工性、電気抵抗及び耐食性を高めるとともに、磁気特性に悪影響を及ぼす酸素を下げるために添加する元素で、０．０１％より少ないと、その効果がなく、また６．０％を超えると偏平加工性が低下するので、その含有範囲を０．０１〜６．０％とした。
【００１４】
次に、本発明の遮蔽用軟磁性粉末の不可避不純物について説明する。
Ｃは、０．０３％より多くなると飽和磁束密度が低下するので、０．０３％以下が好ましい。
Ｍｎは、脱酸剤として必要な元素であるが、０．３０％より多くなると飽和磁束密度が低下するので、０．３０％以下が好ましい。
ＰおよびＳは、０．０３％より多くなると、偏平加工性または耐食性を低下するので、０．０３％以下が好ましい。
Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏは、０．０５％より多くなると、飽和磁束密度が低下するので、０．０５％以下が好ましい。
【００１５】
本発明の遮蔽用軟磁性粉末は、アスペクト比が２以上、好ましくはアスペクト比が１０以上、更に好ましくはアスペクト比が２５以上で、平均粒径が１００μｍ以下、平均短径が６０μｍ以下、平均厚さが３μｍのものであるが、本発明の遮蔽用軟磁性粉末のアスペクト比を２以上にしたのは、遮蔽用軟磁性粉末はアスペクト比が大きいほど遮蔽効果が高くなり、また本発明の遮蔽用軟磁性粉末はアスペクト比を２以上にすることが容易にできるからである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の遮蔽用軟磁性粉末は、原料を溶解してＣｒ：０．５〜２０％、Ｓｉ：０．００１〜０．５未満％、Ａｌ：０．０１〜６．０％、残部Ｆｅからなる成分組成の溶湯にした後、水噴霧法、ガス噴霧、真空噴霧法などで粉末にし、この粉末をアトライターなどで偏平化し、その後熱処理、例えば５００〜１１００℃で１０分〜１００分程度加熱して製造することができる。
【００１７】
本発明の遮蔽用シートは、上記遮蔽用軟磁性粉末、例えば、容量％で５０％以上、重量で７０％以上（例えば８０％）を柔軟な絶縁材及び硬質の絶縁材の中に分散して埋設したもので、図１〜図４に示した形状をしているものである。
図１は、本発明の遮蔽用シートの断面を模式的に示した断面図で、本発明の遮蔽用軟磁性粉末２を柔軟な絶縁材３の中にほぼ均一に分散して埋没した遮蔽用シート１を示している。この遮蔽用シート１は、ロール成形、押出成形、射出成形などによって製造することができる。
図２は、本発明の応用例で、遮蔽用シート１の一表面に有機系の接着剤層４を被覆したものを示す。この接着剤層を予め被覆することで、シート１を遮蔽対象物の表面に対して容易に接着できるとともに、遮蔽用シート１自体もテープ状やラップ状に巻き付けて保管や運搬することもできる。
なお、有機系の接着剤層は、両表面に設けることもできるし、等間隔、周囲などに部分的に設けることもできる。
【００１８】
図３、図４は、本発明の他の応用例を示すもので、コンピュータルーム、シールドルームなどの床面上に敷設するのに適した遮蔽用シート１の断面図である。このうちの図３に示すものは、遮蔽用シート１の一表面に滑り止め用の突起５を散点状に設けたプラスチックまたはゴム製の薄いシート７を貼り合わせたものであり、図４に示すものは、遮蔽用シート１の一表面に押出成形と同時に突条６群を一体的に形成したものである。
なお、図３、４に示したものの裏面の全体または一部に接着剤層を被覆することもできる。また、図４に示した遮蔽用シート１は、その長手方向と直角に等間隔に切断しておけば、床などに敷設するときに突条６群の方向を変えることにより種々の模様が形成することができる。
【００１９】
本発明の遮蔽用シートに適した柔軟若しくは硬質の絶縁材としては、例えば天然ゴム、クロロプレンゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブタジエンアクリロニトリゴム、イソブチレンイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどの合成ゴム、フエノール樹脂、エポキシ樹脂、各種ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン及びポリカーボネイト樹脂などの柔軟若しくは硬質のプラスチック、塩素化ポリエチレンなどを用いることができる。
【００２０】
本発明の遮蔽用軟磁性粉末は、上記のように柔軟若しくは硬質の絶縁材に混入して遮蔽用シートとする他、各種塗料に混入して電磁波及び磁気遮蔽用塗料としても使用することができる。
【００２１】
【実施例】
実施例１
下記表１に記載した成分組成の本発明材及び現在使用されている比較材を溶解した後、水噴霧法により粉末化し、内径５ｍｍで深さ５ｍｍのプラスチック容器に入れＶＳＭ（振動試料磁力計）にて磁束密度及び透磁率を測定した。その結果を下記表２に示した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
さらに、温度１５℃、湿度４０％の恒温室に粉末を入れて１００Ｈｒ放置し、粉末の発錆を目視し、耐食性の評価を行った。
また、上記表１に記載した成分組成の本発明材及び比較材を溶解して水噴霧法で平均径１０μｍの粉末を製造した。この粉末をアトライターに入れてアスペクト比が２５以上になるまでの時間を測定した。その結果を下記表２の偏平化時間として示した。
【００２４】
また、このようにして製造したフレーク粉末を不活性ガス雰囲気中で８００℃、１２０分間の焼鈍処理を行った。これらの粉末（平均粒径が１０μｍ、平均短径が１μｍ、平均厚さが１μｍ、アスペクト比１０以上）を６５体積％（８０重量％）を塩素化ポリエチレン３５体積％中に均一に分散させて厚さ１ｍｍ、巾１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍの遮蔽用シートを製造した。
この遮蔽用シートを１回巻いて直径５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒形にし、これを一対の対向するホルムヘルツコイル間に挿入した後、前記ホルムヘルツコイル間に交番磁界が１ガウスになるように５０Ｈｚの交流電流を流して、前記円筒形の遮蔽用シートの中にガウスメータを挿入して磁界を測定して減衰率を求めた。この結果を下記表２のシールド効果の欄に示した。
【００２５】
【表２】

【００２６】
これらの結果、本発明材は、磁束密度が比較材より僅に高いだけであるが、透磁率が比較材より大幅に高くなっていた。また本発明材の耐食性にはバラツキがあるが、すべてのものが比較材より優れており、またシールド効果（遮蔽効果）は、全てのものが比較材より高くなっていた。また偏平化時間は、全てのものが比較材の約２分の１以下で、大幅に短縮されていた。
これらより、本発明の遮蔽用軟磁性粉末は、いずれの性質も比較材と同等またはそれより優れているので、遮蔽用軟磁性粉末として優れていることが分かる。
【００２７】
実施例２
上記実施例１と同様な方法で本発明材Ｎ o. ６の遮蔽用軟磁性粉末を用いて製造した遮蔽用シートを上記実施例１と同様に１回巻いて直径５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒形にし、これを一対の対向するホルムヘルツコイル間に挿入し、この円筒形の遮蔽用シートの中にガウスメータを挿入し、前記ホルムヘルツコイルに交流電流を流し、周波数を０．１〜１０００Ｍｚの間で変化させながら電磁波の遮蔽効率を求めた。
【００２８】
また、比較例として、Ｆｅー5%Ａｌー9%Ｓｉ合金からなる平均粒径１０μｍ、アスペクト比５以上の偏平状軟質磁性粉末：９０重量％、ポリウレタン樹脂８重量％、硬化剤（イソシアネート化合物）：２重量％に溶剤を加えた軟磁性ペーストをＯＨＰシートに塗工し、乾燥、硬化させて厚さ１．２ｍｍ、巾１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ遮蔽用シートを製造した。これを巻いて直径５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒形にして本発明の遮蔽用シートと同じ方法で電磁波の遮蔽効率を求めた。
これらの結果を図５に記載する。
【００２９】
この結果より、本発明の遮蔽用軟磁性粉末を使用した遮蔽用シートは、減衰率が約１６０ＭＨｚまで１１dBで、比較例の遮蔽用シートの５dBの２倍以上の遮蔽効率があった。また比較例の遮蔽用シートは遮蔽効率が約８０ＭＨｚから低下し、約５００ＭＨｚで０になって遮蔽効果がなくなったが、本発明の遮蔽用シートは遮蔽効率が約１６０ＭＨｚまでほとんど変わらず、約６００ＭＨｚで５dBとなり、約１０００ＭＨｚで２になって遮蔽効果はわずかに残る程度となった。
これより、本発明の遮蔽用軟磁性粉末及びこの粉末を用いた遮蔽用シートは電磁波に対しても遮蔽効果が高いことが分かる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の遮蔽用軟磁性粉末並びに遮蔽用シートの製造方法は、上記構成にしたことにより次のような優れた効果を奏する。
（１）本発明の遮蔽用軟磁性粉末は、電磁波及び磁気遮蔽用に必要な透磁率が高く、また耐食性も優れている。
（２）本発明の遮蔽用軟磁性粉末は、偏平化が容易であり、アクペスト比が２０以上のものが容易に得られる。
【００３１】
（３）本発明の遮蔽用シート材は、上記遮蔽用軟磁性粉末を使用しており、電磁波及び磁気の遮蔽効果が高く、安価である。
（４）また、本発明の遮蔽用シート材には、柔軟性があるものもあるので、適用する電磁波及び磁気の発生源や防護対象の形状、寸法、周囲の空間などに応じて巻付け、被覆、敷設、貼り付けなどにより容易に作業でき、現場作業も低コストで遮蔽を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遮蔽用シートを模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の遮蔽用シートの応用例を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の遮蔽用シートの他の応用例を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の遮蔽用シートの他の応用例を模式的に示した断面図である。
【図５】実施例２に示した本発明の遮蔽用軟磁性粉末を使用した遮蔽用シート及び比較例の遮蔽用シートの電磁波の遮蔽効率を示すグラフである。
【符号の説明】
１遮蔽用シート
２遮蔽用軟磁性粉末
３柔軟な絶縁材
４接着剤層
５突起
６突条
７薄いシート

Claims

重量％で（以下同じ）、Ｃｒ：０．５〜２０％、Ｓｉ：０．００１〜０．５未満％、Ａｌ：０．０１〜６．０％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする電磁波及び磁気遮蔽用軟磁性粉末。
前記粉末のアスペクト比が２以上であることを特徴とする請求項１記載の電磁波及び磁気遮蔽用軟磁性粉末。
Ｃｒ：０．５〜２０％、Ｓｉ：０．００１〜０．５未満％、Ａｌ：０．０１〜６．０％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる電磁波及び磁気遮蔽用軟磁性粉末を柔軟な絶縁材の中に分散して埋設したことを特徴とする電磁波及び磁気遮蔽用シート。
前記絶縁材が、ゴムまたはプラスチックであることを特徴とする請求項３記載の電磁波及び磁気遮蔽用シート。
前記電磁波及び磁気遮蔽用シートの一表面の一部あるいは全面に接着剤層を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の電磁波及び磁気遮蔽用シート。
前記電磁波及び磁気遮蔽用シートの一表面に複数の突起あるいは突条を設けたことを特徴とする請求項３、請求項４または請求項５記載の電磁波及び磁気遮蔽用シート。