JP4471346B2 - 電磁波シールド体 - Google Patents
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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3×103Ω/□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)。
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。
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。
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/m2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。
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105Ω/□以下に容易にコントロールできるのである。
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。
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。
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。
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。
一方、カーボンナノチューブの目付け量を増加して250〜450mg/m2程度にすると、100〜101Ω/□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。
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。
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。
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。
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/m2であった。
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/m2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3.6×102Ω/□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/m2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。
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/cm2でプレスすることによって、塩化ビニル樹脂板を得た。
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)
- 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105Ω/□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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 上記導電層が極細導電繊維を30〜450mg/m2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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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104Ω/□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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