JP6127984B2 - 電波吸収体部材用難燃紙及び電波吸収体部材 - Google Patents

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Description

本発明は、電波暗室用のほか、無線通信システムなどにおける電波障害を軽減するために用いられる電波吸収体の部材となる難燃紙及び、それを用いた電波吸収体の部材に関するものである。
電波吸収体は、各種電子機器・通信機器から発生する電波ノイズの評価、及び電波による誤作動がないかを評価する施設である電波暗室や、近年では、ETC、無線LAN、RFIDシステムなどの無線通信システムにおいて、電波干渉といった電波障害を低減させるために使用されている。
これら電波吸収体は、電波エネルギーを熱エネルギーに変化することにより電波を吸収するため、高エネルギーの電波が照射された際、電波吸収体が燃えてしまう可能性があり、特に電波暗室に用いられる吸収体については、難燃性が求められている。また、その他電波吸収体においても火災などに対する安全性を確保するため、難燃性を有するものが求められている。
また、これら電波吸収体は、取扱い性(施工性)の観点から軽量であることが求められており、更には、破損や変形による電波吸収性能の低下が無いよう、剛性の高いものが求められている。
更に、電波暗室で使用される電波吸収体などは、10年以上の長期間にわたって使用されるが、その間に変色したり、難燃性が低下したりしないことも必要である。
上記のような要求を解決しようとした電波吸収体として、特許文献1のような、難燃性を有するシート材を、段ボール構造体とし、それを組み立てた中空立体構造の電波吸収体が提案されている。しかしながら、この電波吸収体を構成するシート材は、目標とする難燃性を達成するため、多くの無機成分(特に無機粉体)を必要としていた。その結果、シート材としての引張り強度が低くなり、シート材を段ボール構造体にしても、運搬、施工時、施工後の衝撃に耐え得る十分な剛性が得られず、変形や破損してしまうといった問題があった。また、剛性を高くしようとすると、シート材の米坪量を多くする、すなわちシート材に用いる原料の量を多くする必要があり、結果的に吸収体とした際の質量アップ、コストアップにつながってしまうといった問題があった。更に、これらシート材を段ボール構造体に加工する際においても、シート材の引張り強度が低いため、加工装置の圧力や張力に耐えられずシート材が破断するなどの加工不良が発生したり、これらを防ぐため加工スピードを上げられず、加工コストがアップするなどの加工上の問題もあった。
また、特許文献2には、木材パルプと炭素繊維を含有する原紙に、燐酸グアニジンなどのグアニジン系難燃剤を含浸してなる電磁波抑制紙が提案されている。この構成では、難燃剤として多量の無機成分を使用しないため、シート材の引張り強度を得ることができる。しかしながら、グアニジン系をはじめとするセルロース用の難燃剤は、原紙中の木材パルプの変色を引き起こしたり、また高湿環境下で難燃剤が脱落し難燃性が低下してしまうといった問題があった。
特開2005−311332号公報 特開2009−194341号公報
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消し、電波吸収体の部材に好適な、高い引張り強度、適度な剛性、高難燃性を有することに加え、長期使用において黄変などの変色がなく、高湿環境下でも高い難燃性を維持する、加工性に優れた電波吸収体部材用難燃紙及び、それを用いた高剛性を有する取扱い性に優れた電波吸収部材を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、パルプ40〜70質量%、水酸化アルミニウム粉末5〜50質量%及びポリホウ酸塩からなる難燃剤3〜15質量%を含み、かつ、前記ポリホウ酸塩からなる難燃剤が前記パルプに対して、7〜25質量%含有する。
また、本発明の電波吸収体部材は、前記電波吸収体部材用難燃紙を、波型に加工した中芯及び/またはライナに用いた段ボール構造体であり、かつ中芯及び/またはライナが導電性物質を含有しており、かつ段ボール構造体の曲げ強度が15N以上である。
本発明によれば、高い引張り強度、適度な剛性、高難燃性を有することに加え、長期使用において黄変などの変色がなく、高湿環境下でも高い難燃性を維持する、加工性に優れた電波吸収体部材用難燃紙及び、それを用いて高剛性を有する取扱い性に優れた電波吸収部材を得ることができる。
電波吸収体部材用難燃紙の折り曲げ加工の概略図である。 折り目部分に割れのない電波吸収体部材用難燃紙の概念図である。 折り目部分に全体的な割れが生じた電波吸収体部材用難燃紙の概念図である。 折り目部分に部分的な割れが生じた電波吸収体部材用難燃紙の概念図である。 段ボール構造体の曲げ強度測定用治具の概略図である。
以下、本発明の実施形態の例を説明する。
本発明の電波吸収体部材用難燃紙の全原料の質量和を100質量%とした場合に、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、パルプ40〜70質量%、水酸化アルミニウム粉末5〜50質量%及びポリホウ酸塩からなる難燃剤3〜15質量%を含み、かつ、前記ポリホウ酸塩からなる難燃剤が前記パルプに対して、7〜25質量%含有している。
本発明の電波吸収体部材用難燃紙に用いるパルプとしては、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、サーモメカニカルパルプ、砕木パルプ、リンターパルプ、麻パルプなどの植物繊維からなるパルプや、レーヨンなどの再生繊維からなるパルプや、ビニロンやポリエステルなどの合成繊維パルプが挙げられる。この中で、難燃紙及び段ボール構造体に十分な引張り強度、剛性を付与できることに加え、低価格である針葉樹パルプ、広葉樹パルプを用いることが好ましい。
本発明の電波吸収体部材用難燃紙は上記の量のパルプを含む必要がある。その含有量が少ないと、電波吸収体部材用難燃紙の十分な引張り強度が得られず、段ボール構造体などの二次加工時に破断し、安定した製造をすることが困難になる。更に、電波吸収体部材用難燃紙の剛軟度も低下するため、段ボール構造体の十分な曲げ強度が得られなくなり、段ボール構造体を用いた電波暗室用電波吸収体としてよく用いられる形態である中空の立体形状した際に、施工時や使用時の接触などにより変形、破損しやすくなる。また、パルプが多すぎると、UL94 V−0(後述)の難燃性を達成することが困難になる。加えて、パルプは経時変化により徐々に黄色に変色していくため、含有量が多いと難燃紙自体の変色が顕著になることから、好ましくない。更に、本発明の電波吸収体部材用難燃紙で用いるポリホウ酸塩からなる難燃剤はパルプを硬化させる作用があるため、パルプが多いと電波吸収体部材用難燃紙が硬くなり段ボール加工や印刷加工等の後加工で電波吸収体部材用難燃紙が破断する等、工程通過性が悪化する傾向がある。また、パルプのより好ましい含有量は60質量%以下である。この範囲とすることにより、二次加工するのに適した剛性及び引張り強度と、電波吸収体部材とした際に十分な曲げ強度を得ることができる。
次に、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は水酸化アルミニウム粉末を、5〜50質量%含むことが必要である。水酸化アルミニウムは、白色粉末の分子中に結晶水を持ち、高温加熱時にこれらが脱水分解し、その際の吸熱作用により難燃効果が得られる。また、この難燃性は経時的に低下せず、長期間難燃効果を維持する。また、水酸化アルミニウムは白色であるため、電波暗室用の電波吸収体とした際、室内の照明効果を高めることができる。更に、一般にパルプは経時変化により徐々に黄色に変色していくが、水酸化アルミニウムは変色せず、白色を維持できる。水酸化アルミニウムは、抄紙時にカチオン高分子化合物あるいはアニオン高分子化合物からなる歩留まり向上剤や紙力増強剤などの慣用的な抄紙用薬剤を適宜添加することで、パルプなどの繊維に吸着され、紙の難燃性に寄与する。電波吸収体部材用難燃紙に対する水酸化アルミニウム粉末の量が少ないと、UL94 V−0の難燃性を達成することができない。また、水酸化アルミニウム粉末の量が少ないと、長期使用において後述のポリホウ酸塩からなる難燃剤による難燃効果が低下した際に、UL94 V−0相当の難燃性を維持できなくなる可能性がある。更に、難燃紙中のパルプ分が多くなり、経時変化による変色が顕著になるため、好ましくない。一方、多いと、高度な難燃性は得られるが、電波吸収体部材用難燃紙として十分な引張り強度が得られず、段ボール構造体などの二次加工時に破断し、安定した製造をすることが困難になる。また、段ボール構造体としたときに十分な曲げ強度が得られず、中空立体形状の電波吸収体とした際に、施工時や使用時の接触などにより変形、破損しやすくなるため、好ましくない。また、水酸化アルミニウム粉末の含有量は25〜50質量%の範囲であれば、二次加工するのに十分な引張り強度と、段ボール構造体とした際に十分な曲げ強度を得ることができるため好ましい。
また、本発明の電波吸収体部材用難燃紙はポリホウ酸塩からなる難燃剤を含有することが必要である。これは、このポリホウ酸塩からなる難燃剤がセルロース素材に対し極めて高い難燃効果を示すためである。また、リン酸グアニジン、リン酸メラミン、リン酸アンモニウム、縮合リン酸アルキルエステル誘導体、スルファミン酸グアニジン、スルファミン酸アンモニウムなどのリン酸、スルファミン酸系の難燃剤は、溶媒を酸性とする必要があるためにパルプの変色を促進させるのに対し、ポリホウ酸塩からなる難燃剤は溶媒が中性であるためパルプの変色を助長しないことも重要である。
ポリホウ酸塩からなる難燃剤としては、ポリホウ酸ナトリウム、ポリホウ酸カルシウムなどが挙げられるが、難燃効果、価格の点からポリホウ酸ナトリウムが好ましい。なお、本発明の目的を阻害しない範囲で、ホウ酸塩やケイ酸塩などの難燃剤を混合して電波吸収体部材用難燃紙に含有させてもよい。
ポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量は3〜15質量%であり、かつ、ポリホウ酸塩からなる難燃剤がパルプに対して、7〜25質量%であることが重要である。ポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量が少ない場合、または、パルプに対するポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量が少ない場合では、目標とするUL94 V−0の難燃性を達成することができない可能性があることに加え、高温高湿条件下での難燃剤の脱落により難燃性が維持できなくなる可能性がある。一方、ポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量が多い場合、または、パルプに対するポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量が多い場合では、ポリホウ酸塩からなる難燃剤にはパルプを硬化させる作用があるため、電波吸収体部材用難燃紙が硬くなり段ボール加工や印刷加工等の後加工で電波吸収体部材用難燃紙が破断する等、工程通過性が悪化する傾向がある。また、難燃紙の製造コストが高価になるため工業的な利用が困難になる。更に、十分な難燃性と製造コスト、工程通過性の観点から、ポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量は、好ましくは5〜12質量%、更に好ましくは5〜9質量%の範囲であり、またポリホウ酸塩からなる難燃剤のパルプに対する割合は、好ましくは10〜20質量%の範囲である。
また、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、ガラス繊維を含有させることが好ましい。これが無機繊維であるため難燃性を向上できる。さらにこれが剛性の高い繊維であることから、電波吸収体部材用難燃紙及びその段ボール構造体でより高度な剛性を発現できるようになるためである。ガラス繊維の含有率としては、本発明の電波吸収体部材用難燃紙の全原料の質量和を100質量%とした場合に、3〜15質量%の範囲であることが好ましく、更に好ましくは3〜8質量%である。この範囲とすることで、高度な剛性を有する電波吸収体部材用難燃紙をより安定して製造でき、段ボール構造体とした際に十分な曲げ強度が得られる。
なお、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、必要に応じて、一般の紙材料で用いられる湿潤紙力増強剤や乾燥紙力増強剤、歩留向上剤、バインダーなどを添加剤として添加してもよい。
また、電波吸収体部材用難燃紙の柔軟性をより改善する観点から、電波吸収体部材用難燃紙に柔軟剤を添加することが好ましい。柔軟剤を添加し電波吸収体部材用難燃紙の剛性を適度なものとすることで、電波吸収体部材用難燃紙を折り曲げたり、引っ張ったりする際にかかる負荷によって、電波吸収体部材用難燃紙が割れたり破断したりしないように、段ボール加工や印刷加工等の後加工をするための条件をより広くとることができる点で工程通過性により優れたものとなる。柔軟剤としては、特に限定されるものではなく、グリセリン、パラフィン乳化物、第4級アンモニウム塩、脂肪族アルコール、尿素等が挙げられる。この中で、速やかに水分を取り込むことで、本発明の電波吸収体部材用難燃紙を良好に柔軟化できる尿素を用いることが好ましい。
柔軟剤の添加量はポリホウ酸塩からなる難燃剤に対して、30〜100質量%の範囲であることが好ましく、更に好ましくは40〜80質量%である。この範囲とすることで、柔軟剤の使用量の増大や難燃性等の性能低下を招くことなく、工程通過性を十分に向上できる柔軟性が得られる。
本発明の電波吸収体部材用難燃紙の米坪量は、50〜200g/mの範囲であることが好ましい。電波吸収体部材用難燃紙の引張り強度が向上し電波吸収体部材用難燃紙を段ボール構造体に二次加工する際に、電波吸収体部材用難燃紙の破断が抑制できるとともに、電波吸収体部材用難燃紙の剛性が適度なものとなり、段ボール加工や印刷加工等の後加工の工程通過性を向上させることができる。更には、80g/m以上が好ましく、一方150g/m以下であることが好ましい。
また、上記米坪量の範囲において、電波吸収体部材用難燃紙の剛軟度が縦方向横方向共に1〜10mNであることが好ましい。剛軟度がこの範囲であれば、電波吸収体部材用難燃紙を電波吸収体部材である段ボール構造体とした場合に、十分な曲げ強度を得ることができ、この段ボール構造体を中空立体形状の電波吸収体とした際に、施工時や使用時の接触などにより変形、破損しにくくなるとの効果、及び電波吸収体部材用難燃紙を段ボール構造体に二次加工する際に、電波吸収体部材用難燃紙の割れが抑制され、高速でも安定した加工ができるとの効果が得られる。電波吸収体部材用難燃紙の剛軟度は縦方向横方向共に、パルプ、水酸化アルミニウム粉末並びにポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量及びパルプに対するポリホウ酸塩からなる難燃剤の含有量を調整することや、電波吸収体部材用難燃紙に柔軟剤を添加すること等で調整することができる。なお、電波吸収体部材用難燃紙の剛軟度の下限は、電波吸収体部材用難燃紙を段ボール構造体とした際の十分な曲げ強度の実現、及びこの段ボール構造体を中空立体形状の電波吸収体とした際の、施工時や使用時の接触などによる変形、破損抑制の観点から縦方向横方向共に1.5mN以上であることがより好ましく、2以上であることが特に好ましい。次に、電波吸収体部材用難燃紙の剛軟度の上限は、電波吸収体部材用難燃紙を段ボール構造体に二次加工する際の電波吸収体部材用難燃紙の破断等抑制の観点から縦方向横方向共に4mN以下であることがより好ましく、3.2mN以下であることが更に好ましく、2.9mN以下であることが特に好ましい。
また、電波吸収体部材用難燃紙を段ボール加工する際には、電波吸収体部材用難燃紙に熱をかけつつ折り曲げ加工を行う。この際、電波吸収体部材用難燃紙にかかる熱により電波吸収体部材用難燃紙の含水分量が減少し、その状態で折り曲げ加工を行うことにより発生する折り目部分の割れをより抑制するために、電波吸収体部材用難燃紙に含まれるパルプの量などを調整しながら電波吸収体部材用難燃紙を製造することが推奨されるが、上記の条件の自由度をより拡張する観点から、電波吸収体部材用難燃紙は、その含水分量がより少ない状態でも割れが生じ難いものであることが好ましい。乾燥処理により一定の少ない含水分量の状態とした電波吸収体部材用難燃紙を自然状態に近い一定の温湿度条件下に置くと上記電波吸収体部材用難燃紙は特定の速度で水分を吸収し、自然状態に近い一定の温湿度条件下に置く時間が長くなるほど上記電波吸収体部材用難燃紙の含水分量はより増加することとなる。従って、一定の少ない含水分量の状態とした電波吸収体部材用難燃紙を自然状態に近い一定の温湿度条件下に置き、一定時間経過毎に上記電波吸収体部材用難燃紙に折り曲げ加工を施し、割れが生じない時間が短いほど、含水分量がより少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であるといえる。含水分量がより少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙として、具体的には、電波吸収体部材用難燃紙を100℃に加熱した熱風オーブン内で5分間乾燥した後、速やかにデシケーターに入れ1時間置いた後、温度23℃×相対湿度50%の室内に一定時間の静置した後の折り曲げ加工にて折り目部分の割れの有無を確認する場合において、上記の一定時間が5分以下で折り目部分に割れが生じない電波吸収体部材用難燃紙が好ましく、上記の一定時間が3分以下で折り目部分に割れが生じない電波吸収体部材用難燃紙がより好ましい。
更に、上記米坪量の範囲において、電波吸収体部材用難燃紙の引張り強度が4kN/m以上であると、段ボール構造体など二次加工する際に、電波吸収体部材用難燃紙の破断が抑制でき、安定した加工が可能となるため好ましい。
本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、温度85℃、1000時間処理前後の色差が、ΔEで4以下であることが好ましい。電波吸収体部材用難燃紙からなる電波吸収体の用途として、電波暗室に用いられる電波吸収体が挙げられる。電波暗室は10年以上の長期にわたって使用されるが、この間に電波吸収体が大きく変色しないことが望まれる。難燃紙中のパルプは、長期の間に受ける熱や光等の刺激によって黄色に変色していく。また、リン系などの難燃剤を付与によって、変色が助長されてしまう可能性がある。これに対し、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、変色しない水酸化アルミニウム粉末、及びパルプの変色を助長しないポリホウ酸塩からなる難燃剤を最適な含有量とすることにより、長期間の使用時にもほとんど変色しないという特徴を有している。紙の変色は、高温環境に晒すことで変色を促進する加速試験により評価される。温度85℃、1000時間の加速試験条件において色差ΔEが4以下であれば、長期間の使用における変色が許容範囲内とできる。なお、ΔEが3以下がより好ましい。
また、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、温度60℃、湿度90%、1000時間処理前後共に難燃性が、UL規格のUL94V‐0であることが好ましい。ここで、ULとは、米国Underwriters Laboratories Inc.が制定・認可している電子機器に関する安全性規格であり、UL94は難燃性の規格である。電波暗室は様々な気候の地域で使用されるため、電波吸収体が高湿度の状況に長期間晒される可能性もある。この湿度の影響により難燃剤が脱落して難燃効果が低下してしまうことが懸念される。これに対し、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、湿度によって難燃効果が変化しない水酸化アルミニウム粉末、及びパルプに対して高度な難燃効果を付与できるポリホウ酸塩からなる難燃剤により、高湿度環境に長期間晒されても、高度な難燃性を維持できる特徴を有している。難燃効果の耐湿性は、温度60℃、湿度90%、1000時間といった高湿度環境による加速試験で評価できる。この条件での処理後にUL94V‐0を維持されていれば、高湿度環境における難燃効果の耐湿性が許容範囲内とできる。
次に、本発明の電波吸収体部材は、上記の電波吸収体部材用難燃紙を、段ボール構造体において、波型に加工した中芯、ライナのいずれか一枚、もしくは両方に用いた段ボール構造体とすることにより、十分な曲げ強度と難燃性を併せ持つ電波吸収体部材を得ることができる。なお、中芯とライナの両方に本発明の電波吸収体部材用難燃紙を用いることが、より高度な難燃性と曲げ強度を実現できるため好ましい。
また、本発明の電波吸収体部材は、中芯、ライナのいずれか一枚、もしくは両方に導電性物質を含有することができる。本発明における導電性物質とは、電波エネルギーを微小な電流に変換し、更に熱エネルギーに変換することにより電波の減衰作用、すなわち電波の吸収をおこなう材料である。導電性物質としては例えば、金属粒子、カーボンブラック、カーボンナノチューブ粒子、カーボンマイクロコイル粒子、グラファイト粒子などの導電性粒子や、炭素繊維、ステンレス、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、鉄などの金属繊維などの導電性繊維を挙げることができる。また、非導電性の粒子もしくは繊維に金属をメッキ、蒸着、溶射するなどして導電性を付与したものを挙げることもできる。導電性物質の含有量は、導電性物質を除いた電波吸収体部材用難燃紙の原料100重量部に対して、0.05重量部以上5重量部以下あることが好ましい。
これら導電性物質の中でも、導電性短繊維を用いることがより好ましい。導電性繊維はアスペクト比が大きいので、繊維同士が接触しやすく、粉体に比べて少量でも効果的に電波吸収性能を得ることができる。また、導電性繊維の中でも、炭素繊維は、繊維自体が剛着であり基材内に配向させやすいこと、長期間の使用においてほとんど性能の変化がないことから、更に好ましい。
更に、この段ボール構造体において、単位断面積あたりの曲げ強度が12N/cm以上であれば、段ボール構造体を中空立体形状の電波吸収体とした際に、施工時や使用時の接触などにより変形、破損しにくくなるため好ましい。
本発明の電波吸収体部材用難燃紙の製造方法としては、その一例として、周知の紙材料の抄紙製造方法を利用することができる。本発明の電波吸収体部材用難燃紙の構成材料である、繊維、水酸化アルミニウム粉末などと水とを混合したスラリーとし、抄紙機で抄きあげる湿式抄紙法などである。抄紙機としては、円網、単網、長網、パーチフォーマー、ロトフォーマー、ハイドロフォーマーなど、いずれを用いてもよく、乾燥機も、ヤンキー型、多筒型、スルー型などのいずれを用いてもよい。
更に、ポリホウ酸塩からなる難燃剤を電波吸収体部材用難燃紙に含有させる方法は特に限定されない。ポリホウ酸塩からなる難燃剤を電波吸収体部材用難燃紙に含有させる方法としては、例えば、含浸塗布やコーティング塗布が例示できる。また、含浸塗布やコーティング塗布には、サイズプレスコーター、ロールコーター、ブレードコーター、バーコーター、エアーナイフコーターなどの塗工装置を用いることができ、それらの塗工装置はオンマシンもしくはオフマシンで用いることができる。
また、電波吸収体部材用難燃紙に導電性物質を添加する方法は特に限定されないが、上記スラリー中に導電性物質を混合し、電波吸収体部材用難燃紙の中に抄き込んだり、バインダー樹脂材料に導電性物質を混合し、サイズプレスコーター、ロールコーター、ブレードコーター、バーコーターエアーナイフコーターなどの装置で電波吸収体部材用難燃紙に塗布するなどといった方法が挙げられる。
本発明の電波吸収体部材の製造方法としては、その一例として、高速で、かつ製造コストの安い周知の紙段ボールの製造方法を利用することができる。具体的にはコルゲーターと呼ばれる装置で中芯に波型をつけ、表または裏いずれか一方のライナに糊付けすることにより、片面段ボールを製造する。更に、同装置で片面段ボールにもう一枚ライナを糊付けし、両面または複両面段ボールにするとともに、カッターに送り込んで、所定寸法に裁断する方法が利用できる。なお、中芯やライナなど、段ボールを構成する部材同士を接着剤としては、デンプン糊など周知の接着剤を使用することができる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。なお、実施例に示す性能値は次の方法で測定した。
[測定方法]
(1)米坪量
原紙を300mm角の正方形にカットして、質量から難燃紙の米坪量を算出した。
(2)剛軟度
JIS L−1096:1999 曲げ反発性 A法(ガーレ法)に準拠して難燃紙の縦方向(連続式抄紙方式による湿式抄紙での流れ方向。以下同じ。)と横方向(連続式抄紙方式による湿式抄紙での流れ方向に対し垂直方向。以下同じ。)の剛軟度を測定した。なお、試料のサイズは、それぞれの方向で、長さ51mm、幅25mmに5枚カットし、測定した。
(3)引張り強度
引張り強度はJIS P−8113:2006に準拠して難燃紙の縦方向を測定した。
(4)難燃性
機器の部品用プラスチック材料の燃焼性試験UL−94安全規格における20mm垂直燃焼試験;94V−0に基づき評価した。この難燃性試験を、高湿度処理:温度60℃×湿度90%×1000時間処理前後の難燃紙に対して実施した。
評価基準
A:V−0合格
B:V−0不合格。
(5)温度85℃×1000時間処理前後の色差ΔE
測色計SMカラーコンピュータSM−4(スガ試験機株式会社製)を用いて、温度85℃×1000時間処理前後の難燃紙を測色した。測定モードは反射測定とし、試料測定部口径は5mmφとした。この試料測定部に難燃紙を置き、その上から白色標準板を置いて測定した。各試料のランダムな部位を10点測色し、各値を平均した。尚、測色値はJIS Z8730に記載されるL表色系で求めた。温度85℃×1000時間処理前の10点平均測色値(L ,a ,b )と、処理後の10点平均測色値(L ,a ,b )を下式に代入して、両者の色差ΔEを求めた。
ΔE={(L −L +(a −a +(b −b 0.5
(6)少ない含水分量状態の電波吸収体部材用難燃紙の割れの有無
以下の手法により、電波吸収体部材用難燃紙の割れの有無を確認した。100mm角にカットした電波吸収体部材用難燃紙10枚を、100℃に加熱した熱風オーブン内で5分間乾燥した後、速やかにデシケーターに入れ、1時間置いた。その後、温度23℃×相対湿度50%の室内で、電波吸収体部材用難燃紙をデシケーターから取り出し、取り出し直後から1分おきに1枚ずつ、図1(A)〜(C)に示す手順で電波吸収体部材用難燃紙を折り曲げ加工を行った。すなわち、図1(A)に示すように温度23℃×相対湿度50%の室内で電波吸収体部材用難燃紙1をデシケーターから取り出し所定の時間静置し、次に図1(B)に示すように電波吸収体部材用難燃紙1の縦又は横の辺の中心付近で二つ折りにし5秒間二つ折りの状態で電波吸収体部材用難燃紙1を保持し、続いて図1(C)に示すように二つ折りの状態の電波吸収体部材用難燃紙1を広げ折り目部分2の割れの有無を確認した。上記の確認の結果、電波吸収体部材用難燃紙に全く割れが生じなくなる、温度23℃×相対湿度50%の室内での電波吸収体部材用難燃紙の静置時間を評価した。ここで、上記の静置時間が短いほど、含水分量のより少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であるといえる。電波吸収体部材用難燃紙の割れの状態を図2〜4に示す。図2には折り目部分2に折り目3のみがあり割れのない電波吸収体部材用難燃紙1を示し、図3には折り目部分2に全体的な割れ4が生じた電波吸収体部材用難燃紙1を示し、図4には折り目部分2に部分的な割れ5が生じ、部分的な割れ5および部分的な折り目6を有する電波吸収体部材用難燃紙1を示した。上記の全く割れが生じていない電波吸収体部材用難燃紙とは図3又は図4に示す全体的な折り割れ4および部分的な割れ5のいずれもが生じていない電波吸収体部材用難燃紙をいう。
(7)段ボール構造体の単位断面積あたりの曲げ強度
以下の3点曲げ強度試験により、段ボール構造体の単位断面積あたりの曲げ強度を測定した。
曲げ強度測定機器は、デジタルフォースゲージDS2−50N(株式会社イマダ製)、折曲治具GA−10N(株式会社イマダ製)、手動スタンドHV−500NII(株式会社イマダ製)を使用した。
図5は、段ボール構造体の曲げ強度測定用治具の概略図である。段ボール構造体の曲げ強度の測定治具7は、図5のように配置し、加圧棒8、支持棒9として幅aが5mm(先端が半径2.5mmの半円形)、奥行きDが60mmのものを使用した。ふたつの支持棒9はその間隔Wを40mmとなるように配置し、加圧棒8はその間の中心にくるように配置した。
次に、段ボール構造体を、50mm角で一辺が中芯の波型の稜線と垂直または平行となるように10枚カットし、測定用試料(段ボール構造体10)を用意した。
次に、測定用試料(段ボール構造体10)を支持棒上に、中芯の波型の稜線と加圧棒8とが垂直となるように乗せ、加圧棒8を介して加圧方向11の方向に加圧し、試料が折れ曲がるまでの最大の加重(単位:N)を測定した。この最大の加重を、単位断面積(一辺の長さ50cm×厚さcm)で割り、単位断面積あたりの曲げ強度(単位:N/cm)を算出した。
[実施例1]
パルプとして繊維長5mmの針葉樹晒パルプを40質量%、水酸化アルミニウム粉末を50質量%、ガラス繊維を4質量%混合して連続式抄紙方式で湿式抄紙し、サイズプレスコーターにより、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤(製品名ファイアレスB(商品名)、株式会社トラストライフ製)を6質量%となるように含有させて、米坪量100g/mの電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して15質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙について、剛軟度、引張り強度、温度85℃×1000時間処理前後の色差ΔE、高湿度処理:温度60℃×湿度90%×1000時間処理前後の難燃性について評価し、その結果を表1に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに1mN以上であり、引張り強度は4.4kN/m、ΔEは1.9と低く、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例2]
実施例1のパルプを50質量%、水酸化アルミニウム粉末を40質量%とした以外は実施例1と同様にして実施例2の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して12質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙についての評価を行い、その結果を表1に示した。剛軟度はパルプが増量したことで縦方向横方向ともに2mN以上であり、引張り強度は5.1kN/m、ΔEは2.2、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例3]
実施例1のパルプを60質量%、水酸化アルミニウム粉末を30質量%とした以外は実施例1と同様にして実施例3の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して10質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表1に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上であり、引張り強度は6.2kN/m、ΔEは2.6、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例4]
実施例1のパルプを70質量%、水酸化アルミニウム粉末を20質量%とした以外は実施例1と同様にして実施例4の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して9質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表1に示した。剛軟度は更なるパルプの増量により縦方向横方向ともに4mN以上と高い数値を示し、引張り強度も6.7kN/mと高い。対して、ΔEは変色するパルプが増量したことにより3.2と若干高くなった。高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐湿性のある難燃性と、最低限の耐変色性を有するものであった。また、含水分量が少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例5]
実施例1のパルプを50質量%、水酸化アルミニウム粉末を36質量%、ポリホウ酸ナトリウムを10質量%とした以外は、実施例1と同様にして実施例5の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して20質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表1に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上であり、引張り強度は4.9kN/m、ΔEは2.1と低く、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例6]
実施例1のパルプを60質量%、水酸化アルミニウム粉末を26質量%、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤を10質量%とした以外は、実施例1と同様にして実施例6の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して17質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表1に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上、引張り強度は6.1kN/mと高く、さらにΔEは2.7、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例7]
実施例5において、実施例5の難燃紙原料であるパルプ、水酸化アルミニウム粉末、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤、ガラス繊維の質量の和を100質量部として、繊維長3mmの炭素繊維を1.2質量部を湿式抄紙の際に加えた以外は実施例5と同様にして実施例7の電波吸収体部材用難燃紙を得た。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表1に示した。実施例5と同様の結果であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
Figure 0006127984
[実施例9]
実施例1の水酸化アルミニウム粉末を48質量%、ポリホウ酸ナトリウムを8質量%とした以外は、実施例1と同様にして実施例9の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して20質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表2に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに1mN以上であり、引張り強度は4.2kN/m、ΔEは1.8と低く、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例10]
実施例9のパルプを45質量%、水酸化アルミニウム粉末を43質量%とした以外は、実施例1と同様にして実施例10の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して18質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表2に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上であり、引張り強度は5.0kN/m、さらにΔEは2.0、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例11]
実施例9のパルプを50質量%、水酸化アルミニウム粉末を38質量%とした以外は、実施例1と同様にして実施例11の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して16質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表2に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上であり、引張り強度は5.3kN/m、さらにΔEは2.2、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例12]
実施例9のパルプを55質量%、水酸化アルミニウム粉末を33質量%とした以外は、実施例1と同様にして実施例12の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して15質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表2に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上であり、5.8kN/mと高い引張り強度が得られた。更に、ΔEは2.5、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例13]
実施例9のパルプを60質量%、水酸化アルミニウム粉末を28質量%とした以外は、実施例1と同様にして実施例13の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して13質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表2に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに3mN以上であり、5.8kN/mと高い引張り強度が得られた。更に、ΔEは2.7、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また含水分量が少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例14]
実施例11の電波吸収体部材用難燃紙であるパルプ、水酸化アルミニウム粉末、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤、ガラス繊維の質量の和を100質量部として、繊維長3mmの炭素繊維を1.2質量部を湿式抄紙の際に加えた以外は実施例11と同様にして実施例14の電波吸収体部材用難燃紙を得た。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表2に示した。実施例11と同様の結果であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
Figure 0006127984
[実施例15]
実施例6において、サイズプレスコーターでポリホウ酸ナトリウム難燃剤を紙材に付与する際に、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤加工液中に尿素(試薬一級尿素、高杉製薬株式会社製)を配合する以外は、実施例6と同様にして実施例15の電波吸収体部材用難燃紙を得た。尿素はポリホウ酸ナトリウム難燃剤に対して35質量%となるように配合した。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表3に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上、引張り強度は5.9kN/mと高く、さらにΔEは2.5、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。尿素を配合することで電波吸収体部材用難燃紙の剛軟度もより適切なものとなり、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙を得ることができた。
[実施例16]
実施例15の、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤に対する尿素の配合量を50%とした以外は、実施例15と同様にして実施例16の電波吸収体部材用難燃紙を得た。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表3に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上であり、6.3kN/mと非常に高い引張り強度が得られた。更に、ΔEは2.7、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[実施例17]
実施例15の、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤に対する尿素の配合量を85%とした以外は、実施例15と同様にして実施例16の電波吸収体部材用難燃紙を得た。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表3に示した。剛軟度は縦方向横方向ともに2mN以上であり、6.3kN/mと非常に高い引張り強度が得られた。更に、ΔEは2.6、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であり、高い引張り強度、耐変色性、及び耐湿性のある難燃性を有するものであった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。
Figure 0006127984
[比較例1]
実施例5のポリホウ酸ナトリウム難燃剤をリン酸グアニジン難燃剤(製品名ノンネン(登録商標)985、丸菱油化工業株式会社製)とした以外は実施例5と同様にして比較例1の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、リン酸グアニジン難燃剤はパルプに対して20質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙について実施例1と同様に評価を行い、その結果を表4に示した。剛軟度、引張り強度は実施例5と同様の結果が得られた。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。しかし、ΔEは17.5と大きく変色しており、さらに高湿度処理前の難燃性はV−0合格であるものの、高湿度処理後は不合格であり、耐変色性及び難燃効果の耐湿性に劣るものであった。
[比較例2]
実施例1のパルプを30質量%、水酸化アルミニウム粉末を56質量%、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤を10質量%とした以外は、実施例1と同様にして比較例2の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して33質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表4に示した。剛軟度はパルプ含有量の低下により1mN以下となり、引張り強度は2.6kN/mと低くなった。一方、変色及び難燃性が湿度によって低下しない水酸化アルミニウム粉末の増量により、ΔEは1.4と小さくなり、高湿度処理前後の難燃性ともにV−0合格であった。また、含水分量が非常に少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であった。このように、耐変色性、及び難燃効果の耐湿性には優れるものの、引張り強度に劣るものであった。
[比較例3]
実施例1のパルプを80質量%、水酸化アルミニウム粉末を6質量%、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤を10質量%とした以外は、実施例1と同様にして比較例3の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して13質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表4に示した。パルプ含有量が多い分、剛軟度は4以上、引張り強度は7.9kN/mと高い。これに対し、ΔEは3.8と若干高く、十分な難燃性が得られず高湿度処理前後いずれもV−0不合格であった。このように、引張り強度には優れるものの、耐変色性、及び難燃性に劣るものであった。また、含水分量が少ない状態では割れが生じ易い電波吸収体部材用難燃紙であった。
[比較例4]
実施例1のパルプを50質量%、水酸化アルミニウム粉末を44.5質量%、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤を1.5質量%とした以外は、実施例1と同様にして比較例4の電波吸収体部材用難燃紙を得た。また、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤はパルプに対して3質量%含有していた。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表4に示した。剛軟度、引張り強度、ΔEは実施例5とほぼ同等の性能を示したが、十分な難燃性が得られず高湿度処理前後いずれもV−0不合格であった。
[比較例5]
比較例2の難燃紙原料であるパルプ、水酸化アルミニウム粉末、ポリホウ酸ナトリウム難燃剤、ガラス繊維の質量の和を100質量部として、繊維長3mmの炭素繊維を1.2質量部を湿式抄紙の際に加えた以外は比較例2と同様にして比較例5の電波吸収体部材用難燃紙を得た。
得られた電波吸収体部材用難燃紙の評価結果を表4に示した。比較例2と同じく、耐変色性、及び難燃効果の耐湿性はあるが、引張り強度に劣るものであった。
Figure 0006127984
[実施例8]
表ライナ及び裏ライナ用原紙として実施例5の電波吸収体部材用難燃紙を用い、中芯用原紙として実施例7の電波吸収体部材用難燃紙を用いて、コルゲーターにてBフルート(厚さ0.25cm、段繰率1.35)の段ボール構造体とし、電波吸収体部材を得た。
得られた電波吸収部材の単位断面積あたりの曲げ強度を測定した結果を表5に示すが、18.4N/cmと高い曲げ強度を有するものであった。
[実施例18]
実施例8において、表ライナ及び裏ライナ用原紙に実施例11の電波吸収体部材用難燃紙、中芯用原紙に実施例14の電波吸収体部材用難燃紙を用いた以外は、実施例8と同様にして比較例6の電波吸収体部材を得た。
得られた電波吸収部材の単位断面積あたりの曲げ強度を測定した結果を表5に示すが、18.1N/cmと高い曲げ強度を有するものであった。
[比較例6]
実施例8において、表ライナ及び裏ライナ用原紙に比較例2の電波吸収体部材用難燃紙、中芯用原紙に比較例5の電波吸収体部材用難燃紙を用いた以外は、実施例8と同様にして比較例6の電波吸収体部材を得た。
得られた電波吸収部材の単位断面積あたりの曲げ強度を測定した結果を表5に示すが、6.4N/cmと低く、剛性に劣るものであった。
Figure 0006127984
上記実施例1〜18及び比較例1〜6の結果から、本発明の電波吸収体部材用難燃紙は、パルプ、水酸化アルミニウム粉末、ポリホウ酸塩からなる難燃剤をそれぞれ所定量配合することにより、高い引張り強度、適度な剛性)、高難燃性を有し、耐変色性、及び難燃効果の耐湿性に優れたものとなることがわかる。また、含水分量が少ない状態でも割れが生じ難い電波吸収体部材用難燃紙であることもわかる。
電波暗室用吸収体や、ETC、無線LAN、RFIDシステムなどの各種無線通信システムにおける電波環境改善用の電波吸収体を構成する部材、中でも電波暗室用電波吸収体としてよく用いられる形態である中空の立体形状の電波暗室用吸収体の部材として利用することができる。
1:電波吸収体部材用難燃紙
2:折り目部分
3:折り目
4:全体的な割れ
5:部分的な割れ
6:部分的な折り目
7:段ボール構造体の曲げ強度の測定治具
8:加圧棒
9:支持棒
10:段ボール構造体
11:加圧方向

Claims (5)

  1. パルプ40〜70質量%、水酸化アルミニウム粉末5〜50質量%及びポリホウ酸塩からなる難燃剤3〜15質量%を含み、かつ、前記ポリホウ酸塩からなる難燃剤が前記パルプに対して、7〜25質量%含有する電波吸収体部材用難燃紙。
  2. 米坪量が50〜200g/mの範囲であり、かつ剛軟度が縦方向横方向共に1〜10mNの範囲である請求項1記載の電波吸収体部材用難燃紙。
  3. 温度60℃、湿度90%、1000時間処理前後の難燃性が、UL規格のUL94V‐0である請求項1または2記載の電波吸収体部材用難燃紙。
  4. 温度85℃、1000時間処理前後の色差が、ΔEで4以下である請求項1〜3いずれかに記載の電波吸収体部材用難燃紙。
  5. 請求項1〜4いずれかに記載の電波吸収体部材用難燃紙を、波型に加工して中芯として、またはライナに用いた段ボール構造体であり、かつ中芯及び/またはライナが導電性物質を含有しており、かつ段ボール構造体の単位断面積あたりの曲げ強度が12N/cm以上である電波吸収体部材。
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