JP4471346B2 - 電磁波シールド体 - Google Patents

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本発明は、電磁波を発生する電気機器類のケーシングやその覗き窓等に使用される電磁波シールド体に関する。
従来の透明な電磁波シールド体の代表的なものは、透明な基材の表面にITO等の金属酸化物蒸着膜を形成したものがある。
また、被膜形成成分にカーボンナノチューブ及び/又はカーボンマイクロコイルを配合したコーティング組成物を、メタクリル樹脂の基材に塗布、硬化して、厚さが100μmで表面抵抗率が略3×10Ω/□のコーティング被膜を形成してなる電磁波シールド性能を備えたメタクリル樹脂板を形成することが知られている(特許文献1参照)。
特開2000−26760号公報
しかしながら、上記金属酸化物蒸着膜を形成した電磁波シールド板は、金属酸化物蒸着膜の薄い黄色を呈するという問題があり、基板が金属蒸着時の熱に耐え難い熱可塑性樹脂板等である場合には、金属酸化物蒸着膜の形成が難しいという問題もあった。また、折り曲げや延伸などの加工により金属酸化物蒸着膜が割れて表面抵抗率が増加し、電磁波シールド性能を発揮しなくなるという問題もあった。一方、特許文献1の電磁波シールド性能を備えたメタクリル樹脂板は、コーティング被膜が厚く、該被膜に多量のカーボンナノチューブ等が含まれるため、コーティング被膜が暗色になって透明性が極端に低下し、透視性が要求される用途には使用し難いという問題があった。
この問題を解決しようとしてコーティング皮膜を薄くすると、該皮膜に含まれるカーボンナノチューブ量が減少して電磁波シールドに必要な表面抵抗率を得ることができなくなる、という問題も内在していた。
本発明は上記の問題に対処すべくなされたもので、その目的とするところは、導電層に含ませるカーボンナノチューブなどの極細繊維の量を減少させても電磁波シールド性能を発揮する電磁波シールド体を提供することを解決課題とする。
また、導電層の厚みを薄くして、電磁波シールド性能を維持しつつ透明性を向上させた導電層を有する電磁波シールド体を提供することも解決課題としている。
さらに、コストが安く経済的で透明な導電層を有する電磁波シールド体を提供することも解決課題としている。
上記目的を達成するため、本発明の電磁波シールド体は、基材の少なくとも片面に、極細導電繊維を含んだ透明な導電層が形成された電磁波シールド体であって、上記極細導電繊維が1本づつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが1束づつ分離した状態で、長径と短径の平均値が0.5μm以上の凝集塊を生じないように分散して互いに接触し、上記導電層が10Ω/□以下の表面抵抗率を備えていることを特徴とするものである。
上記の本発明において、極細導電繊維が極細炭素繊維であることを特徴とし、また極細炭素繊維がカーボンナノチューブであることが好ましい。
更に、上記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブであって1本づつ分離した状態で分散して互いに接触していること、或は上記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブであって複数本が集まって束になったものが1束づつ分離した状態で分散して互いに接触していること、或は上記カーボンナノチューブが2〜3層カーボンナノチューブであり、複数本が集まって束になったものが1束づつ分離した状態で分散して互いに接触していることも、それぞれ好ましい。
更に、基材が透明樹脂で成形された透明な電磁波シールド体であり、厚みが2mmの該基材の少なくとも片面に上記導電層を形成して電磁波シールド体の厚みを略2mmとしたときの該電磁波シールド体の全光線透過率が75%以上、ヘーズが5%以下であることも好ましい。
また、導電層が極細導電繊維を30〜450mg/m含み、前記導電層の厚みが5〜500nmであることも好ましい。
上記の導電層は、後の実施例に記載されているように、溶媒中に極細導電繊維であるカーボンナノチューブと分散剤を加えて均一に混合、分散させた塗液を塗布、乾燥することによって形成したものであるか、又は、溶媒中に極細導電繊維であるカーボンナノチューブと分散剤を加えて均一に混合、分散させた塗液を塗布、乾燥した後、バインダー樹脂溶液を塗布、乾燥することによって形成したものであるか、又は、バインダー樹脂を溶解した溶液中に極細導電繊維であるカーボンナノチューブと分散剤を加えて均一に混合、分散させた塗液を塗布、乾燥することによって形成したものであることが好ましい。そして、この導電層は、上下の厚み方向に圧縮されていることが好ましい。
また、本発明の更に他の電磁波シールド体は、透明な基材の少なくとも片面に、カーボンナノチューブを含んだ熱可塑性樹脂よりなる透明な導電層が形成された電磁波シールド体であって、上記カーボンナノチューブが1本づつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが1束づつ分離した状態で、長径と短径の平均値が0.5μm以上の凝集塊を生じることなく上記導電層の熱可塑性樹脂中に分散して互いに接触し、上記導電層が10Ω/□以下の表面抵抗率を備えていることを特徴とするものである。
上記の本発明において、「接触」とは、極細導電繊維が現実に接触している場合と、極細導電繊維が導通可能な微小間隔をあけて近接している場合の双方を意味する用語である。
本発明の電磁波シールド体は、導電層に含まれる極細導電繊維が1本づつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが1束づつ分離した状態で、長径と短径の平均値が0.5μm以上の凝集塊を生じないように分散して互いに接触しているので、分散した1本若しくは1束の極細導電繊維相互の接触機会が多くなり、十分な導通が確保されて良好な導電性を得ることができる。そのため、極細導電繊維量を少なくしても10Ω/□以下の表面抵抗率を得ることができ、電磁波シールド体とすることができる。
そして、極細導電繊維の量が減少した分だけ透明性を向上させることができ、
導電層の厚みを薄くすることもできるので、例えば、シールド体の厚みが略2mmであるときには、全光線透過率を75%以上、ヘーズを5%以下にすることができる。一方、極細導電繊維量を従来と同じにすると、凝集塊を生じないように極細導電繊維が解れて分散した分だけ、導通に寄与する極細導電繊維の本数が増え、今まで以上に優れた導電性を得ることができ、優れた電磁波シールド体とすることができるのである。そして、極細導電繊維がカーボンナノチューブであると、該カーボンナノチューブが細くて長いので、これら相互の接触がさらに良好に確保され、表面抵抗率を10Ω/□以下に容易にコントロールできるのである
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図1は本発明の板状の電磁波シールド体の一実施形態を示す断面図、図2の(A)は導電層内部における極細導電繊維の分散状態を示す模式概略断面図、図2の(B)は導電層表面における極細導電繊維の分散状態を示す模式概略断面図、図3は導電層を平面から見た極細導電繊維の分散状態を示す模式概略平面図である。
この電磁波シールド体Pは、合成樹脂やガラスやセラミックや無機材などよりなる基材1の片面に、極細導電繊維3を含んだ導電層2を積層形成したものである。導電層2は基材1の片面のみではなく、基材1の両面に形成してもよい。
基材1は、上記の如く熱可塑性樹脂、熱や紫外線や電子線や放射線などで硬化する硬化性樹脂、ガラス、セラミック、無機材などが使用される。これらの中でも、透明性を有するシールド体Pを得るためには、透明な熱可塑性樹脂や硬化性樹脂やガラスが好ましく使用される。前記透明熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等のビニル系樹脂、ニトロセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシクロヘキサンテレフタレート、芳香族ポリエステル等のエステル系樹脂、ABS樹脂、これらの樹脂の共重合体樹脂、これらの樹脂の混合樹脂などが使用され、前記透明硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などが使用される。
また、基材1は必ずしも平板状である必要はなく、異型形状のものでもよい。
そして、基材1の厚さが2mmのときに、80%以上、好ましくは85%以上の全光線透過率と、4%以下のヘーズを有するようになされる樹脂が特に好ましく使用される。このような樹脂としては、環状ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシクロヘキサンテレフタレートあるいはその共重合体樹脂、これらの混合樹脂、硬化型アクリル樹脂が用いられる。その他、ガラスも全光線透過率が95%以上と透明性が非常に良好であるので、透明性電磁波シールド体Pを得るうえで好ましく用いられる。このような樹脂やガラスを基材1に用いると、厚さが略2mmのシールド体の全光線透過率を75%以上、ヘーズを5%以下とすることができる。
上記合成樹脂製基材1には可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤等が適宜配合され、成形性、熱安定性、耐候性等が高められる。更に、これらの基材1に顔料や染料を添加して不透明にしたり、半透明にしたりしてもよく、この場合は不透明成形体或は半透明成形体となるが、導電層2が透明であるため、その色調を損なうことがない。
基材1の厚さは、用途に応じた厚さとすればよいが、通常は0.03〜10mm程度の厚さの基材1が使用される。
この基材1の片面に形成された導電層2は、極細導電繊維を含んだ透明層であって、極細導電繊維が、長径と短径の平均値が0.5μm以上の凝集塊を生じないように、凝集することなく分散して互いに接触している。換言すれば、極細導電繊維が絡み合うことなく1本づつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが1束づつ分離した状態で、分散して互いに接触している。導電層2が主に極細導電繊維と透明なバインダーとで形成されていると、図2(A)に示すように、該極細導電繊維はバインダーの内部に上記の分散状態で分散し互いに接触しているか、或は図2(B)に示すように、極細繊維の一部がバインダー中に入り込み他の部分がバインダー表面から突出乃至露出して上記分散状態で分散し互いに接触しているか、或は極細導電繊維の一部は図2(A)のようにバインダーの内部に、他の極細導電繊維は図2(B)のように表面から突出乃至露出している状態で分散していることとなる。
これらの極細導電繊維3の平面から見た分散状態を図3に模式概略的に示す。この図3から理解されるように、極細導電繊維3が多少曲がっているが1本づつ或は1束づつ分離し、互いに複雑に絡み合うことなく即ち凝集することなく、単純に交差した状態で導電層2の内部に或は表面に分散され、それぞれの交点で接触している。このように分散していると、凝集している場合に比べて、繊維が解れて広範囲に存在しているので、これら繊維同士の接触する機会が著しく増加し、その結果導通して導電性を著しく高めることができる。例えば、従来の特許文献1と同じ10Ω/□の導電性を得るためには、接触点(導通の密度)を従来のものと同じにすればよいのであるから、上記分散状態にすることで極細導電繊維の量を減少させても同じ接触機会を得ることができ、その分、極細導電繊維の量を少なくすることができるのである。その結果、透明性を阻害する極細導電繊維の量が少なくなった分だけ透明性が向上するし、また、導電層2を薄くすることもでき、一層透明性を向上させることができる。
このような分散状態であると、シールド体Pを折り曲げても極細導電繊維の曲がった部分が伸びることができるので、該繊維が切断されることがなく、導通性を確保でき表面抵抗率を低下させることがない。
なお、極細導電繊維3は完全に1本づつ或は1束づつ分離し分散している必要はなく、一部に絡み合った小さな凝集塊があっても良いが、その大きさは平均径が0.5μm以上でないことが好ましい。
一方、従来と同じ量の極細導電繊維3を導電層2に含ませると、上記分散状態にすることで、従来より多くの繊維同士の接触機会を得ることができる。そのため、導電性を著しく向上させることができるので、10Ω/□以下、好ましくは10Ω/□以下の導電性を容易に得ることができ、良好な電磁波シールド性能を発揮し得るのである。
さらに、極細導電繊維3を導電層2に含ませて該導電層2の厚みを5〜500nmと薄くすると、厚み方向に分散していた極細導電繊維3が濃縮され、これら相互の接触する機会が増加するので、一層導電性を高めることが可能となる。従って、導電層2の厚みを上記の範囲で薄くすることが好ましく、更に好ましくは10〜400nmにすることが望ましい。
導電層2に使用される極細導電繊維3としては、カーボンナノチューブやカーボンナノホーン、カーボンナノワイヤ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリルなどの極細長炭素繊維、白金、金、銀、ニッケル、シリコンなどの金属ナノチューブ、ナノワイヤなどの極細長金属繊維、酸化亜鉛などの金属酸化物ナノチューブ、ナノワイヤなどの極細長金属酸化物繊維などの、直径が0.3〜100nmで長さが0.1〜20μm、好ましくは長さが0.1〜10μmである極細導電繊維が好ましく用いられる。
これらの極細導電繊維3は、これが凝集することなく1本づつ或は1束づつ分散することにより、該導電層2の表面抵抗率が10〜10Ω/□である時にはその光線透過率が50%以上であるものが得られるし、表面抵抗率が10〜10Ω/□である時には光線透過率が75%以上のものが得られる。これらの極細導電繊維の中でも、カーボンナノチューブは、直径が極めて細く0.3〜80nmであるので、1本或は1束づつ分散することで該カーボンナノチューブが光透過を阻害することが少なくなり、光線透過率が75%以上の透明な導電層2を得るうえで特に好ましい。
これらの極細導電繊維3は、導電層2の内部に、或は表面に、凝集することなく、1本づつ、或は複数本が束になつた状態で分散し、互いに接触して導通性を確保している。そのため、該極細導電繊維を導電層2に30〜450mg/mの目付け量含ませることで、その表面抵抗率を10〜10Ω/□の範囲内で自由にコントロールすることができる。該目付け量は、導電層2の表面を電子顕微鏡で観察し、表面面積に占める極細導電繊維の面積割合を測定し、これに厚みと極細導電繊維の比重(極細導電繊維がカーボンナノチューブである場合は、グラファイトの文献値2.1〜2.3の平均値2.2を採用)を掛けることで計算した値である。
ここで、凝集をしていないとは、前記の如く、導電層を光学顕微鏡で観察し、凝集している塊があれば、その長径と短径とを測定し、その平均値が0.5μm以上の塊がないことを意味する用語である。
上記カーボンナノチューブには、中心軸線の周りに直径が異なる複数の円筒状に閉じたカーボン壁を同心的に備えた多層カーボンナノチューブや、中心軸線の周りに単独の円筒状に閉じたカーボン壁を備えた単層カーボンナノチューブがある。
前者の多層カーボンナノチューブは、上記のように直径が異なる複数の円筒状に閉じたカーボン壁からなるチューブが中心軸線の周りに多層に重なって構成されており、このカーボン壁は、カーボンの六角網目構造にて形成されている。その他、上記カーボン壁が渦巻き状に多層に形成されているものもある。好ましい多層カーボンナノチューブは、このカーボン壁が2〜30層、より好ましくは2〜15層重なったものであり、この範囲の層の重なりであれば、カーボン壁が少なくて光線透過率やヘーズを更に良好にすることができる。該多層カーボンナノチューブは1本づつ分離した状態で分散しているものが殆どであるが、2〜3層カーボンナノチューブは、束になって分散している場合もある。
一方、後者の単層カーボンナノチューブは、上記のように中心軸線の周りに円筒状に閉じた単層のカーボン壁から構成されており、このカーボン壁もカーボンの六角網目構造にて形成されている。このような単層カーボンナノチューブは単独で存在することはなく、2本以上が束になった状態で存在し、その束が1束づつ分離して、束同士が複雑に絡み合うことなく、単純に交差した状態で導電層の内部若しくは表面に分散され、それぞれの交点で接触している。そして、好ましくは10〜50本の単層カーボンナノチューブが集まって束になったものが用いられる。
上記のように、極細導電繊維3が絡み合うことなく凝集せずに導電層2中に分散してお互いに接触すると、導電層2の厚みを薄くしても、カーボンナノチューブ相互の十分な導通が確保されるため、極細導電繊維3の目付け量を30〜450mg/mとし、導電層2の厚みを5〜500nmと薄くしても、カーボンナノチューブが解れているので相互の十分な導通が確保され、表面抵抗率を10Ω/□以下にすることが容易であり、良好な導電性を発現でき、電磁波シールド性能を発揮する。そして、極細導電繊維が解れて凝集塊がなくなり光透過を阻害しないので透明性が良好になると共に、導電層2の厚みを薄くしてカーボンナノチューブの目付け量を少なくした分だけ透明性が向上するようになる。そのため、透明基材1の厚みが2mmであるときには、全光線透過率が75%以上、ヘーズが5%以下の透明シールド体とすることができる。より好ましい透明シールド体は、全光線透過率を80%以上、ヘーズを2%以下にしたものである。
そして、カーボンナノチューブの目付け量を30〜250mg/m程度にすると、102〜10Ω/□の表面抵抗率である高透明(光線透過率が75〜88%)の導電層2を得ることができる。そのため、透明樹脂を基材1に使用すると、電磁波シールド可能な透明体とすることができる。例えば、透明ポリカーボネート樹脂を基材1に使用すると、基材1の厚みが2mmのときの全光線透過率が70%以上、ヘーズが4%以下の高透明電磁波シールドポリカーボーネト体となる。
一方、カーボンナノチューブの目付け量を増加して250〜450mg/m程度にすると、10〜10Ω/□の導電性能に優れたものとすることができるうえ、導電層2の透明性(光線透過率が50〜75%)も保持でき、基材1に透明樹脂を使用することで透明電磁波シールド体とすることができる。例えば、透明ポリカーボネート樹脂を基材1に使用すると、基材1の厚みが2mmのときの全光線透過率が45%以上、ヘーズが5%以下の透明電磁波シールドポリカーボネート体となる。
なお、導電層2の光線透過率は、測定に分光光度計を用い、波長が550nmにおけるシールド体の光線透過率を、基材1のみの光線透過率で補正することにより得ることができる。 また、全光線透過率及びヘーズは、ASTM D1003に準拠して測定した値である。
極細導電繊維3を多量に導電層2内に含有し、より良好な電磁波シールド性能及び透明性を発現させるには、極細導電繊維3の分散性を高め、さらに作製した塗液の粘度を下げて塗液のレベリング性を向上させ、薄い導電層を形成することが重要であり、そのためには、分散剤を併用することが重要である。このような分散剤としては、酸性ポリマーのアルキルアンモニウム塩溶液や3級アミン修飾アクリル共重合物やポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合物などの高分子系分散剤、カップリング剤などが好ましく用いられる。
なお、この導電層2には紫外線吸収剤、表面改質剤、安定剤等の添加剤を適宜加えて、耐候性その他の物性を向上させても良い。
導電層2に使用する透明なバインダーとしては、前述した基材1に使用する透明な熱可塑性樹脂、特にポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、弗化ビニリデンが、また熱や紫外線や電子線や放射線などで硬化する透明な硬化性樹脂、特にメラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂などが使用され、これらのバインダーと上記極細導電繊維とからなる導電層2が透明層となるようにされる。なお、これらのバインダーにはコロイダルシリカのような無機材を添加してもよい。
基材1が透明な熱可塑性樹脂で形成されていれば、これと同種の透明な熱可塑性樹脂、又は相溶性のある異種の透明な熱可塑性樹脂が、互いの積層性に優れ、透明電磁波シールド体を得るうえで好ましく使用される。また、バインダーとして硬化性樹脂やコロイダルシリカを含むバインダーを使用すると、耐磨耗性などに優れるシールド体Pを得ることができる。このように、導電層2は基材1の表面に形成されるものであるから、要求される耐候性、表面硬度、耐摩耗性などに適したバインダーを選択使用することが望ましい。
上述したように、導電層2における極細繊維の目付け量を30〜450mg/mとし、導電層2の厚みを5〜500nmと薄くして、極細導電繊維を凝集することなく1本づつ或は1束づつ分散させることで、表面抵抗率が10Ω/□以下、好ましくは10Ω/□以下の良好な導電性及び透明性が発現される。より好ましい極細繊維の目付け量は40〜400mg/m、導電層2の厚みは10〜400nmである。なお、カーボンナノチューブの他に導電性金属酸化物の粉末を30〜50質量%程度含有させてもよい。
以上のような電磁波シールド体は、例えば次の方法で効率良く量産することができる。一つの方法は、導電層形成用の前記バインダーを揮発性溶剤に溶解した溶液に極細導電繊維を均一に分散させて塗液を調製し、この塗液を基材1の片面に塗布、固化させて導電層2を形成することにより電磁波シールド体Pを製造する方法である。もう一つの方法は、基材1と同種の熱可塑性樹脂フィルム又は相溶性のある異種の熱可塑性樹脂フィルムの片面に、上記塗液を塗布、固化させて導電層2を形成した導電性フィルムを作製し、この導電性フィルムを基材1の片面に重ねて熱プレスやロールプレスで熱圧着することにより電磁波シールド体Pを製造する方法である。さらに他の方法は、ポリエチレンテレフタレートなどの剥離フィルムに上記塗料を塗布、固化させて導電層2を形成し、必要であればさらに接着層を形成して転写フィルムを作製し、この転写フィルムを基材1の片面に重ねて圧着して導電層2若しくは接着層と導電層2とを転写することにより電磁波シールド体Pを製造することができる。なお、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
第一の方法で電磁波シールド体Pを製造する場合は、最後に熱プレスすることによって導電層2を上下方向に圧縮し、導電層2中に分散する極細導電繊維の上下間隔を小さくして極細導電繊維相互の接触頻度を高めたり導通可能な微小間隔部分を縮小させることが好ましい。このようにすると、表面抵抗率が更に低下する利点がある。なお、後者のラミネート方法或は転写方法で製造する場合は、熱圧着時或は転写時に導電層が圧縮されるので、最後のプレスを省略することもできる。
また、導電層形成後に得られる導電性が目的に合致するものであれば、熱プレスは必ずしも必要ではない。
次に、本発明の更に具体的な実施例を挙げる。
[実施例1]
溶媒としてのイソプロピルアルコール/水混合物(混合比3:1)中に単層カーボンナノチューブ(文献Chemical Physics Letters,323(2000)P580−585に基づき合成した物、直径1.3〜1.8nm)と分散剤としてのポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン共重合物を加えて均一に混合、分散させ、単層カーボンナノチューブを0.003質量%、分散剤を0.05質量%含む塗液を調整した。
この塗液を、市販の厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(全光線透過率94.5%、ヘーズ1.5%)の表面に塗布して乾燥後、更に、メチルイソブチルケトンで600分の1に希釈した熱硬化性のウレタンアクリレート溶液を塗布して乾燥することにより導電層を形成し、透明ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。
この透明ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面抵抗率を三菱化学社製のロレスターで測定したところ、表1に示すように、表面抵抗率が約8.7×10Ω/□であつた。
また、このフィルムの全光線透過率とヘーズとを、ASTM D1003に準拠して、スガ試験機社製の直読ヘーズコンピューターHGM−2DPで測定したところ、表1に示すように、全光線透過率が44.9%、ヘーズが4.7%であった。
さらに、このフィルムの導電層の単層カーボンナノチューブの目付け量を測定したところ、274mg/mであった。
さらに、このフィルムの導電層を光学顕微鏡で観察したところ、0.5μ以上の凝集塊は存在しておらず、単層カーボンナノチューブの分散が十分に行われていた。そして、多数のカーボンナノチューブが1束ずつ分離した状態で均一に分散し、単純に交差した状態で接触していることがわかった。
また、電界シールド性能をKEC法(アンリツ(株)製MA8602B)にて測定し、その電界シールド性能の結果を電界シールド率として表1に記載すると共に、図4にグラフ化して示す。なお、電界シールド率は入射電界強度を1(100%)としたときの反射電界強度を%で表したものである。
[実施例2]
実施例1で用いた塗液を、実施例1で使用したポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に塗布して乾燥することにより導電層を形成し、該導電層中のカーボンナノチューブの目付け量が94mg/mである透明ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。
この透明ポリエチレンテレフタレートフィルムフィルムの表面抵抗率を、実施例1と同様にして測定したところ、表1に併記するように、表面抵抗率が約3.6×10Ω/□であつた。
また、このフィルムの全光線透過率とヘーズとを、実施例1と同様にして測定したところ、表1に併記するように、全光線透過率が78.4%、ヘーズが1.6%であった。
さらに、このフィルムの電界シールド性能を、実施例1と同様にして測定した結果を表1及び図4に併記する。
[実施例3]
実施例1で用いた塗液を、実施例1で使用したポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に塗布して乾燥することにより導電層を形成し、該導電層中のカーボンナノチューブの目付け量が50mg/mである透明ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。
このフィルムの表面抵抗率、全光線透過率とヘーズ、更に電界シールド性能とを、実施例1と同様にして測定し、その結果を表1及び図4に併記した。
[実施例4]
溶剤としてのシクロヘキサノンに、熱可塑性樹脂として塩化ビニル樹脂の粉末を1.17質量%添加して溶解した。この溶液中に多層カーボンナノチューブ(ティンファ−ナファイン ナノ−パウダー コマーシャリゼーション エンジニアリング センター社製、直径0.7〜2nm)と分散剤としての酸性ポリマーのアルキルアンモニウム塩溶液を加えて均一に混合、分散させ、カーボンナノチューブを0.3質量%、分散剤を0.3質量%含む塗液を調整した。
この塗液を市販の厚さ100μmのアクリルフィルムの表面に塗布し、乾燥してラミネートフィルムを得た。このラミネートフィルムを、厚さ0.7mmの塩化ビニル樹脂板の表面に重ね合せ、温度170℃、圧力50kg/cmでプレスすることによって、塩化ビニル樹脂板を得た。
この樹脂板の表面抵抗率、全光線透過率とヘーズ、更に電界シールド性能とを、実施例1と同様にして測定し、その結果を表1及び図4に併記した。
Figure 0004471346
表1からわかるように、実施例1〜4の全ての表面抵抗率は10Ω/□以下の数値を示し、十分電磁波シールド性能を有する表面抵抗率を有していた。そして、実施例1〜3の表面抵抗率から、カーボンナノチューブの目付け量が多いほど、その表面抵抗率が低下することがわかる。
また、表1及び図3からわかるように、実施例1の表面抵抗率が約8.7×10Ω/□であるフィルムは、1〜100MHzで95%以上の電界シールド率を有し、100MHz〜1GHzでは75%以上の電界シールド率を有していることがわかる。また、実施例2の表面抵抗率が約4×10Ω/□であるフィルムは、1〜100MHzで80%以上の電界シールド率を有し、100MHz〜1GHzでは50%以上の電界シールド率を有しおり、更に、実施例3の表面抵抗率が約1×10Ω/□であるフィルムは、1〜100MHzで60%以上の電界シールド率を有し、また100MHz〜1GHzでは20%以上の電界シールド率を有していることがわかる。
これらのことより、本実施例1〜3の各フィルムは十分な電磁波シールド性能を有しており、特に表面抵抗率が5×10Ω/□以下である実施例1、2は十二分なシールド性能を有していた。そして、この表面抵抗率は導電層に含まれるカーボンナノチューブの目付け量に比例していることもわかるので、必要な電磁波シールド性能を得るためには上記目付け量を調整すればよいこともわかる。
一方、表面抵抗率が約1×10Ω/□である実施例4の塩化ビニル樹脂板は、1〜10MHzで60%以上の電界シールド率を有し、10MHz〜1GHzでは20%以上の電界シールド率を有していることがわかる。該塩化ビニル樹脂板は透明性は劣るものの、電界シールド率を有していて、透明性をあまり必要としない用途には電磁波シールド板として使用可能であることがわかる。
以上の説明及び実施例から明らかなように、本発明の電磁波シールド体は、導電層におけるカーボンナノチューブの分散性が良好であるため、良好な電磁波シールド性能を発揮することができる。また、導電層の厚みを薄くしても、表面抵抗率が10Ω/□以下で電磁波シールド性能を有する電磁波シールド体とすることができる。
本発明に係る電磁波シールド体の一実施形態を示す断面図である。 (A)は本発明の導電層内部での極細繊維の分散状態を示す模式概略断面図、(B)は本発明の導電層表面での極細繊維の分散状態を示す模式概略断面図である。 本発明の導電層を平面から見た極細繊維の分散状態を示す模式概略平面図である 本発明に係る電磁波シールド板の電界シールド特性を示すグラフである。
符号の説明
1 基材
2 導電層
3 多層カーボンナノチューブ
P 電磁波シールド体

Claims (13)

  1. 基材の少なくとも片面に、極細導電繊維を含んだ透明な導電層が形成された電磁波シールド体であって、上記極細導電繊維が1本づつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが1束づつ分離した状態で、長径と短径の平均値が0.5μm以上の凝集塊を生じないように分散して互いに接触し、上記導電層が10Ω/□以下の表面抵抗率を備えていることを特徴とする電磁波シールド体。
  2. 極細導電繊維が極細炭素繊維であることを特徴とする請求項1に記載の電磁波シールド体。
  3. 上記極細炭素繊維がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項2に記載の電磁波シールド体。
  4. 上記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブであり、1本づつ分離した状態で分散して互いに接触していることを特徴とする請求項3に記載の電磁波シールド体。
  5. 上記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブであり、複数本が集まって束になった状態で分散して互いに接触していることを特徴とする請求項3に記載の電磁波シールド体。
  6. 上記カーボンナノチューブが2〜3層カーボンナノチューブであり、複数本が集まって束になった状態で分散して互いに接触していることを特徴とする請求項3に記載の電磁波シールド体。
  7. 基材が透明樹脂で成形されてなる透明な電磁波シールド体であり、厚みが2mmの該基材の少なくとも片面に上記導電層を形成して電磁波シールド体の厚みを略2mmとしたときの該電磁波シールド体の全光線透過率が75%以上、ヘーズが5%以下である請求項1〜6のいずれかに記載の電磁波シールド体。
  8. 上記導電層が極細導電繊維を30〜450mg/m含み、上記導電層の厚みが5〜500nmである請求項1〜7のいずれかに記載の電磁波シールド体。
  9. 上記導電層が、溶媒中に極細導電繊維であるカーボンナノチューブと分散剤を加えて均一に混合、分散させた塗液を塗布、乾燥することによって形成されたものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電磁波シールド体。
  10. 上記導電層が、溶媒中に極細導電繊維であるカーボンナノチューブと分散剤を加えて均一に混合、分散させた塗液を塗布、乾燥した後、バインダー樹脂溶液を塗布、乾燥することによって形成されたものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電磁波シールド体。
  11. 上記導電層が、バインダー樹脂を溶解した溶液中に極細導電繊維であるカーボンナノチューブと分散剤を加えて均一に混合、分散させた塗液を塗布、乾燥することによって形成されたものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電磁波シールド体。
  12. 上記導電層が、上下の厚み方向に圧縮されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の電磁波シールド体。
  13. 透明な基材の少なくとも片面に、カーボンナノチューブを含んだ熱可塑性樹脂よりなる透明な導電層が形成された電磁波シールド体であって、上記カーボンナノチューブが1本づつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが1束づつ分離した状態で、長径と短径の平均値が0.5μm以上の凝集塊を生じることなく上記導電層の熱可塑性樹脂中に分散して互いに接触し、上記導電層が10Ω/□以下の表面抵抗率を備えていることを特徴とする電磁波シールド体。
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