JP4685977B2 - 線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム及びその製造装置 - Google Patents
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Description
本発明の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムは、プラスチックフィルムの少なくとも一面に単層又は多層の金属薄膜を有する。多層の金属薄膜を二層構造とする場合、磁性金属薄膜と非磁性金属薄膜との組合せが好ましい。
プラスチックフィルム10を形成する樹脂は、絶縁性とともに十分な強度、可撓性及び加工性を有する限り特に制限されず、例えばポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアリーレンサルファイド(ポリフェニレンサルファイド等)、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)等が挙げられる。プラスチックフィルム10の厚さは10〜100μm程度で良い。
金属薄膜11を形成する金属は導電性を有する限り特に限定されないが、耐食性及びコストの観点からアルミニウム、銅、ニッケル、コバルト、銀及びこれらの合金が好ましく、特にアルミニウム、銅、ニッケル及びこれらの合金が好ましい。金属薄膜の厚さは0.01μm以上が好ましい。厚さの上限は特に限定的でないが、実用的には10μm程度で十分である。勿論、10μm超の金属薄膜を用いても良いが、高周波数の電磁波の吸収能はほとんど変わらない。金属薄膜の厚さは0.01〜5μmがより好ましく、0.01〜1μmが最も好ましく、10〜100 nmが特に好ましい。金属薄膜11は蒸着法(真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法、又はプラズマCVD法、熱CVD法、光CVD法等の化学気相蒸着法)、めっき法又は箔接合法により形成することができる。
図1(b)及び図1(c) に示すように、金属薄膜11に多数の実質的に平行で断続的な線状痕12a,12bが二方向に不規則な幅及び間隔で形成されている。なお、説明のために図1(c)では線状痕12の深さを誇張している。二方向に配向した線状痕12は種々の幅W及び間隔Iを有する。線状痕12の幅Wは線状痕形成前の金属薄膜11の表面Sに相当する高さで求め、線状痕12の間隔Iは、線状痕形成前の金属薄膜11の表面Sに相当する高さにおける線状痕12の間隔とする。線状痕12が種々の幅W及び間隔Iを有するので、本発明の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムは広範囲にわたる周波数の電磁波を効率良く吸収することができる。
図3(a) 及び図3(b) に示すように、金属薄膜11に線状痕12の他に多数の微細貫通穴13をランダムに設けても良い。微細穴13は、表面に高硬度微粒子を有するロールを金属薄膜11に押圧することにより形成することができる。図3(b) に示すように、微細穴13の開口径Dは線状痕形成前の金属薄膜11の表面Sに相当する高さで求める。微細穴13の開口径Dは90%以上が0.1〜1,000μmの範囲内にあるのが好ましく、0.1〜500μmの範囲内にあるのがより好ましい。また微細穴13の平均開口径Davは0.5〜100μmの範囲内にあるのが好ましく、1〜50μmの範囲内にあるのがより好ましい。
図4に示すように、金属薄膜11の上に、線状痕12(及び微細穴13)を覆うプラスチック保護層10aを形成するのが好ましい。保護層10aの厚さは10〜100μmが好ましい。
線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム1の電磁波反射係数RCは、RC=(R−Z)/(R+Z)[ただし、Rは金属薄膜11の表面抵抗(Ω/□)であり、Zは電磁波の特性インピーダンス(Ω)である。]により表され、R=Zだと0である。金属薄膜11の表面抵抗は、金属薄膜11の材料及び厚さ、線状痕12の幅、間隔、長さ等により調整することができる。表面抵抗は直流二端子法で測定することができる。電磁波の特性インピーダンスZは、電磁波源の近傍では電磁波源からの距離に応じて大きく変化し、電磁波源から十分に遠い位置では自由空間の特性インピーダンス(377Ω)である。従って、線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム1を電磁波源の近傍に配置する場合、Zにできるだけ近くなるようにRを調整し、電磁波源から十分に遠い位置に配置する場合、Rを自由空間の特性インピーダンスに近づける。
図6(a)〜図6(e) は線状痕を二方向に形成する装置の一例を示す。この装置は、(a) 金属薄膜−プラスチック複合フィルム100を巻き出すリール21と、(b) 複合フィルム100の幅方向と異なる方向で金属薄膜11の側に配置された第一のパターンロール2aと、(c) 第一のパターンロール2aの上流側で金属薄膜11の反対側に配置された第一の押えロール3aと、(d) 複合フィルム100の幅方向に関して第一のパターンロール2aと逆方向にかつ金属薄膜11の側に配置された第二のパターンロール2bと、(e) 第二のパターンロール2bの下流側で金属薄膜11の反対側に配置された第二の押えロール3bと、(f) 第一及び第二のパターンロール2a,2bの間で金属薄膜11の側に配置された電気抵抗測定手段4aと、(g) 第二のパターンロール2bの下流側で金属薄膜11の側に配置された電気抵抗測定手段4bと、(h) 線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム1を巻き取るリール24とを有する。その他に、所定の位置に複数のガイドロール22,23が配置されている。各パターンロール2a,2bは、撓みを防止するためにバックアップロール(例えばゴムロール)5a,5bで支持されている。
本発明の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムは、多数の断続的で不規則な線状痕が複数方向に形成されているので、種々の周波数を有する電磁波ノイズに対して高い吸収能を有し、かつ入射方向に応じた電磁波吸収能の変化(異方性)が小さい。さらにTE波(入射面に対して電界成分が垂直な電磁波)及びTM波(入射面に対して磁界成分が垂直な電磁波)の両方とも効率良く吸収することができる。
本発明の線状痕付き金属薄膜−プラスチック層複合フィルムは単独で電磁波吸収体として使用できるが、必要に応じて直接又は誘電体層を介して複数枚の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムを積層しても良い。一枚の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムで吸収されずに反射又は透過した電磁波は別の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムにより吸収されるので、電磁波吸収能は著しく向上する。
図13に示すように、本発明の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムと電磁波反射体とを組合せて、複合型電磁波吸収体とすることもできる。この複合型電磁波吸収体は、線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム1と電磁波反射体15とを誘電体層16を介して積層してなる。線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム1は電磁波源側に配置する。電磁波反射体15は、金属のシート、ネット又はメッシュ、金属薄膜を形成したプラスチックフィルム等である。誘電体層16は、プラスチック等からなる中実の誘電体のみならず、空気層を含む多孔構造体でも良い。誘電体層16の厚さは、吸収すべき電磁波の中心波長λの1/4を含む範囲、例えばλ/8〜λ/2の範囲とするのが好ましい。
粒径分布が50〜80μmのダイヤモンド微粒子を電着したパターンロール2a,2bを有する図6(a) に示す構造の装置を用い、厚さ12μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの一面に真空蒸着法により厚さ0.05μmのアルミニウム薄膜を形成した複合フィルムから線状痕付きアルミニウム薄膜−プラスチック層複合フィルムを製造した。線状痕は図1(b)に示すように二方向に配向していた。線状痕付きアルミニウム薄膜−プラスチック複合フィルムの光学顕微鏡写真を図15に示す。
幅Wの範囲:0.5〜5μm
平均幅Wav:2μm
間隔Iの範囲:2〜30μm
平均間隔Iav:20μm
平均長さLav:5mm
鋭角側の交差角θs:30°
線状痕の交差角θsをそれぞれ10°,20°,40°,50°,60°,70°,80°及び90°とした以外実施例1と同様にして、線状痕付きアルミニウム薄膜−プラスチック複合フィルムを作製し、電磁波吸収能を評価した。結果を図18〜20に示す。図18〜20から明らかなように、実施例1〜9の複合型電磁波吸収体はいずれも3.5GHzの電磁波に対して5dB以上の吸収能を有していた。特に線状痕の交差角θsが20〜80°である実施例1及び実施例3〜8の複合型電磁波吸収体は10 dB以上の吸収能を有していた。中でも交差角θsが30°である実施例1の複合型電磁波吸収体は、10〜50°の入射角度θiの電磁波に対して30 dB以上の吸収能を有していた。
実施例1と同様にして、線状痕の交差角θsが40°の線状痕付きアルミニウム薄膜−プラスチック複合フィルムの試験片T2(21 cm×29.7 cm、線状痕の鋭角な交差方向が長手方向と一致)を作製し、図17に示す装置を用いて電磁波吸収能を以下の方法により評価した。まずホルダ62にアルミニウム板(縦21 cm×横29.7 cm×厚さ2 mm)を取り付け、アンテナ63aから10°から60°まで10°間隔で入射角度θiを変えながら、1〜4GHzのTE波及びTM波をそれぞれ0.25 GHz間隔で照射し、アンテナ63bで反射波を受信し、ネットワークアナライザ64により反射電力を測定した。次に試験片T2を図1(b) に示すように線状痕の鋭角な交差方向が水平となるようにホルダ62に固定し、同様に反射電力を測定した。反射電力の測定値から、実施例1と同様にしてTE波及びTM波の各々について反射減衰量RL(dB)を求めた。各入射角度θiにおけるピーク吸収率(dB)及びそれが得られた周波数(ピーク周波数:GHz)をプロットした結果を図21に示す。
粒径分布が50〜80μmのダイヤモンド微粒子を電着したパターンロール2a〜2dを具備する図9に示す構造の装置を用い、厚さ0.05μmのアルミニウム薄膜を有する複合フィルムから、図2(b) に示すように四方向に配向した線状痕(交差角度は全て45°)を作製した。線状痕付きアルミニウム薄膜−プラスチック複合フィルムの試験片(60 cm×60 cm)の表面抵抗は377Ω/□であった。光学顕微鏡写真から、線状痕付きアルミニウム薄膜−プラスチック複合フィルムの線状痕は下記特性を有することが分った。
幅Wの範囲:0.5〜5μm
平均幅Wav:2μm
間隔Iの範囲:2〜10μm
平均間隔Iav:5μm
平均長さLav:5mm
実施例11と同様に作製した表面抵抗が320Ω/□及び270Ω/□の線状痕付きアルミニウム薄膜−プラスチック複合フィルムを用いた以外実施例11と同様にして複合型電磁波吸収体を作製し、電磁波吸収能を評価した。結果を図23に示す。
厚さ16μmの二軸延伸PETフィルムの一面に真空蒸着法により厚さ0.03μmのニッケル薄膜を形成した複合フィルムを用いた以外実施例1と同様にして、図1(b) に示すように二方向に配向する線状痕を有し、380Ω/□の表面抵抗を有する線状痕付きニッケル薄膜−プラスチック複合フィルムを作製した。光学顕微鏡写真の観察により、線状痕付きニッケル薄膜−プラスチック複合フィルムの線状痕は下記特性を有することが分った。
幅Wの範囲:0.5〜5μm
平均幅Wav:2μm
間隔Iの範囲:2〜10μm
平均間隔Iav:5μm
平均長さLav:5mm
Claims (10)
- プラスチックフィルムと、その少なくとも一面に設けた単層又は多層の金属薄膜とを有し、前記金属薄膜に多数の実質的に平行で断続的な線状痕が不規則な幅及び間隔で複数方向に形成されていることを特徴とする電磁波吸収能の異方性が低減された線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム。
- 請求項1に記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムにおいて、前記線状痕が二方向に配向しており、その交差角が10〜90°であることを特徴とする線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム。
- 請求項1又は2に記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムにおいて、前記線状痕の幅は90%以上が0.1〜1,000μmの範囲内にあって、平均1〜100μmであり、前記線状痕の間隔は0.1μm〜5mmの範囲内にあって、平均1〜100μmであることを特徴とする線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムにおいて、前記金属薄膜がアルミニウム、銅、ニッケル又はこれらの合金からなることを特徴とする線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルム。
- 線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムの製造装置であって、金属薄膜−プラスチック複合フィルムの金属薄膜に線状痕を形成するように配置された多数の高硬度微粒子を表面に有する複数のパターンロールと、前記パターンロールを前記複合フィルムに押圧する手段とを具備し、前記複数のパターンロールは前記複合フィルムの金属薄膜に摺接する面内において異なる方向を向いており、もって前記金属薄膜を前記複数のパターンロールに順次摺接させることにより、前記金属薄膜に多数の実質的に平行で断続的な線状痕を複数方向に形成することを特徴とする装置。
- 請求項5に記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムの製造装置において、2本の前記パターンロールを有し、両パターンロールは前記複合フィルムの幅方向に関して相互に逆の側に傾斜していることを特徴とする装置。
- 請求項5に記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムの製造装置において、(a) 多数の高硬度微粒子を表面に有し、前記複合フィルムの幅方向と異なる方向に配置された上流側の第一のパターンロールと、(b) 多数の高硬度微粒子を表面に有し、前記複合フィルムの幅方向と異なる方向に配置された下流側の第二のパターンロールと、(c) 前記第一及び第二のパターンロールの周辺に配置された複数の押えロールとを具備し、両パターンロールは前記複合フィルムの幅方向に関して相互に逆の側に傾斜しており、前記金属薄膜を押えロールで押圧した状態で前記第一及び第二のパターンロールに摺接させ、もって前記金属薄膜に多数の実質的に平行で断続的な線状痕を複数方向に形成することを特徴とする装置。
- 請求項5に記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムの製造装置において、2本の前記パターンロールを有し、一方のパターンロールが前記複合フィルムの幅方向に平行であり、他方のパターンロールが前記複合フィルムの幅方向に対して傾斜していることを特徴とする装置。
- 請求項8に記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムの製造装置において、(a) 多数の高硬度微粒子を表面に有し、前記複合フィルムの幅方向と異なる方向に配置された第一のパターンロールと、(b) 多数の高硬度微粒子を表面に有し、前記複合フィルムの幅方向と平行に配置された第二のパターンロールと、(c) 前記第一及び第二のパターンロールの周辺に配置された複数の押えロールとを具備し、前記第一及び第二のパターンロールのいずれか一方が前記複合フィルムの走行方向に関して上流側に位置し、他方が下流側に位置し、前記金属薄膜を押えロールで押圧した状態で前記第一及び第二のパターンロールに順次摺接させ、もって前記金属薄膜に多数の実質的に平行で断続的な線状痕を複数方向に形成することを特徴とする装置。
- 請求項5に記載の線状痕付き金属薄膜−プラスチック複合フィルムの製造装置において、3本以上の前記パターンロールを有し、2本以上のパターンロールが前記複合フィルムの幅方向に対して傾斜しており、1本のパターンロールが前記複合フィルムの幅方向に平行であることを特徴とする装置。
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