JP6483002B2 - 断熱および電磁波遮蔽用複合シート、並びにその利用 - Google Patents
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Description
電磁波遮蔽の観点から見ると、電磁波遮蔽についての言及はないものの、特許文献1の自動製パン機の内蓋は、加熱室に面する表面に鏡面処理を施した金属材料で構成されており、特許文献2の炊飯器の外ケースはステンレス等の金属製である。また、特許文献3の炊飯器では、電磁波対策として、断熱カバーの外部に突出した部分に遮光塗膜を形成している。
また、特許文献3のガラスウールは柔軟性を有するものの、任意の寸法で裁断した後に取り扱う。このため、その断面や、ガラスウールの通気遮断シートが積層されない面からガラス繊維が飛散し易いという欠点があり、その飛散したガラス繊維は人体の肌を刺激し、時にかゆみや痛みを伴う。
そこで、本発明の目的は、柔軟性を有し、繊維の飛散が生じ難く、断熱性と電磁波遮蔽性の機能を併せ持った複合シートを提供することにある。
<1>(1)熱可塑性樹脂によって覆われた非金属無機繊維から構成された断熱層、
(2)第1粘着層または第1接着層、並びに
(3)金属層が、これらの順序で積層された、断熱および電磁波遮蔽用複合シートであって、
前記非金属無機繊維と熱可塑性樹脂との重量比が、95:5〜80:20であり、
前記断熱層の厚さが1.0mm〜7.0mmであることを特徴とする断熱および電磁波遮蔽用複合シート。
<2>前記熱可塑性樹脂がアクリル系エラストマーであると共に、
前記第1粘着層または第1接着層がアクリル樹脂を含むことを特徴とする<1>に記載の複合シート。
<3>前記金属層が1μm〜250μmのアルミ箔であることを特徴とする<1>または<2>に記載の複合シート。
<4>前記非金属無機繊維がセラミック繊維またはロックウール繊維であることを特徴とする<1>〜<3>の何れか1項に記載の複合シート。
<5>前記金属層における第1粘着層または第1接着層に対する反対面に、(4)第2粘着層または第2接着層、および、(5)セパレーターが、これらの順序で積層された<1>〜<4>の何れか1項に記載の断熱および電磁波遮蔽用複合シート。
<6><1>〜<5>の何れか1項に記載の複合シートがロール状に巻き取られている巻取り製品。
<7><1>〜<5>の何れか1項に記載の複合シートを備えることを特徴とする電気機器。
<8><1>〜<5>の何れか1項に記載の複合シートを備えることを特徴とする炊飯器。
さらに、複合シートは非金属無機繊維の重量比が高く、非金属無機繊維同士間に空隙を有しており、断熱層中に空気を留め、断熱性を発現させている。熱線を反射する効果を有する金属層も、断熱性を一層高めており、本発明の複合シートは、柔軟性、非金属無機繊維の飛散防止および断熱性を有しており、非常に有用なものである。
図1は本発明に係る断熱および電磁波遮蔽用複合シート(以下、「複合シート」と適宜略す)の一実施形態を模式的に示す断面図である。本実施形態の複合シート1は、少なくとも(1)熱可塑性樹脂および非金属無機繊維から構成された断熱層10、(2)粘着層11、(3)金属箔12の順に積層された複合シートである。以下、各構成について説明する。
断熱層10は、複合シート1において断熱性(保温性、保冷性)に資する部材であり、繊維が飛散し難い(繊維が折れ難い)構造となっている。
無機繊維の特定は、蛍光X線分析や、エネルギー分散型X線分析などを用いて分析すればよい。
また、断熱層が形成する空隙の観点から、無機繊維の平均繊維径は、1μm以上、10μm以下であることが好ましく、無機繊維の平均長さは、250μm以上、1000μm以下であることが好ましい。
無機繊維を覆う樹脂が、熱可塑性樹脂か否かは、示差走査熱量測定などで分析することで判定でき、具体的な樹脂の種類は、IR分析や熱分解ガスクロマトグラフィーなどによって分析できる。
また、熱可塑性樹脂は、無機繊維同士の絡み合いを保持し易い機能を断熱層10に付与し、無機繊維のみで製造した断熱層と比較して断熱層内の層間剥離を起こしづらくする効果がある。
但し、少なくとも断熱層の内部において、無機繊維同士の間には開孔および/または空隙が形成されている。ここで、開孔とは穴を意味し、外部と繋がっている空間であり、空隙とは外部と繋がっていない空間をいうものとする。
上記重量比は、加熱減量法を用いて測定することができる。断熱層の重量W1を測定した後、断熱層を900℃で30分間加熱し、熱可塑性樹脂の成分を除去する。デシケーター内で十分冷却した後の重量W2を測定し、下記式から算出することができる。
断熱層全体の重量:W1
無機繊維成分の重量:W2
熱可塑性樹脂成分の重量:W1−W2
無機繊維成分の重量比:熱可塑性樹脂成分の重量比= W2/W1 :(W1−W2)/W1
金属層12は電磁波を遮蔽するための層であり、柔軟性を有することが好ましい。金属層12の厚さは、柔軟性および電磁波遮蔽性を考慮して、1μm以上、250μm以下であることが望ましい。中でも、柔軟性を考慮すると1μm以上、140μm未満であることが好ましく、十分な電磁波遮蔽性を考慮すると、140μm以上、250μm以下の範囲がより適している。具体的には、金属層の厚みは、遮蔽したい周波数により適宜変更できる。例えば、0.1MHz以上、10MHz以下の電磁波を遮蔽したい場合は、金属層の厚みが140μm以上、250μmが好ましく、10MHz以上の電磁波を遮蔽したい場合は1μm以上、140μm未満が好ましい。
金属層12を構成する材料としては、アルミ、銅、鉄、金、銀などが挙げられる。中でも、コストや入手し易さ、金属箔の強度の観点から、アルミ箔であることが好ましい。1μm以上、140μm未満のアルミ箔の場合、軟質、硬質は問わないが、140μm以上、250μm未満の場合、柔軟性のある軟質アルミ箔が適している。
粘着層(第1粘着層)11は、熱可塑性樹脂を含む断熱層10と金属層12とをつなぎ合わせるための層であり、柔軟性かつ粘着力が良好な熱硬化性樹脂で構成されることが好ましい。また、粘着層11に代えて接着層(第1接着層)を用いてもよい。
粘着層と接着層とは、積層し、硬化後に再剥離可能かどうかの点や、硬化工程の煩雑さにより区別される。一般に、粘着層は被着体から再剥離可能であることが多く、被着体へ積層後に温度をかけるなどの硬化工程を伴わないことが多い。接着層は、被着体へ積層後に接着層をキュアする工程を必要とし、被着体から再剥離することができない。
粘着層11または接着層を構成する材料としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの熱可塑性樹脂と、イソシアネートなどの硬化剤とを併用した組成物を採用できる。中でも、耐熱性および柔軟性の観点からアクリル系の粘着剤が好ましい。粘着層11および接着層の厚さは、粘着力の観点から10μm以上が好ましく、シートの折り曲げ性およびコストの関係から50μm以下であることが好ましい。
本発明の複合シートの他の形態として、図1の断熱層10、粘着層11および金属層12に加えて、金属層12の粘着層11に対する反対面に粘着層(第2粘着層)13を積層させ、粘着層13にさらにセパレーターが積層された複合シート2が挙げられる(図2を参照)。以下、複合シート1と異なる点について説明し、共通する点については説明を省略する。
粘着層(第2粘着層)13は、複合シート2を任意の形状に追従させながら、その被着体に固定させる場合に有用である。粘着層13に代えて接着層(第2接着層)を用いてもよい。粘着層13および接着層を構成する材料はアクリル系、エポキシ系、ウレタン系の熱可塑性樹脂などと、イソシアネートなどの硬化剤を併用できる。耐熱性および柔軟性の観点からアクリル系の粘着剤が好ましい。
セパレーター14は、粘着層13または接着層との剥離強度が低いものであり、公知のセパレーターを使用すればよいが、粘着層13または接着層に対する剥離強度は、例えば、0.2N/25mm以下である。セパレーターの基材は、紙、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリオレフィンフィルムなどが使用できる。粘着層13または接着層との剥離強度が0.2N/25mmを超える場合、セパレーター14の剥離がしづらくなったり、第2粘着層または接着層が破断してしまう虞があるため好ましくない。
さらに、複合シートは無機繊維の重量比が高く、無機繊維同士間に空隙を有しており、断熱層中に空気を留め、断熱性を発現させている。熱線を反射する効果を有する金属層も、断熱性を一層高めており、本発明の複合シートは、柔軟性、無機繊維の飛散防止および断熱性を有しており、非常に有用なものである。
以上説明した本発明の複合シートは、電気機器における断熱、電磁波遮蔽用途で使用することが望ましい。例えば、ヒーターを用いる電気機器において、ヒーターの周囲、電気機器の外装部に設けることで、ヒーターから発生する熱を外部に流出させづらくし、且つ電磁波を外部に漏らさない。しかも、当該複合シートは柔軟性および無機繊維が飛散し難い特性を有するため、既存の断熱部材に代えて設置が容易である。また、設置スペースが狭くとも多くの複合シートを設置できるため、より高い断熱性を電気機器に付与できる。
また、複合シートを備える電気機器、特に製パン機、炊飯器なども本発明の範囲に含まれる。複合シートを設置する箇所は、断熱性または電磁波遮蔽性の少なくとも一方が要求される箇所であればよく、ヒーターの周囲、電気機器の外装体などが挙げられる。
本願発明の断熱および電磁波遮蔽用複合シートの製造方法は特に限定されるものではないが、以下の方法が例示される。
(1)断熱層を作製する断熱層作製工程
(2)金属層に粘着層または接着層を塗布するコーティング工程
(3)上記金属層に断熱層を貼合する断熱層貼合工程
(4)(必要に応じて)金属層にセパレーターを貼合するセパレーター貼合工程
総厚さはマイクロメーターによって評価を行った。なお、複合シートの繊維がつぶれないように測定を行った。
柔軟性の評価は、折り曲げ試験にて行った。3.0cm×7.0cmの複合シートの試験片を用意し、長辺方向が半分の長さになるように180°折り曲げたとき、表面に破れが見られず、元の形状に戻せるものを○、表面が破断したものや、元の形状に戻らないものを×とした。なお、折線は考慮に入れない。
無機繊維の非飛散性の評価は、柔軟性の評価試験片と同じものを用いた。柔軟性試験後、目視で観察したとき、試験片の端面から無機繊維が飛び出ていないものを○、無機繊維が飛び出ていた、または脱離していたものを×とした。
断熱性の評価方法は、ホットプレートおよび温度センサーを使用して評価した。まず、ホットプレートを100℃に加熱し、次に、3.0cm×5.0cmの複合シートの試験片を用意し、試験片の初期温度を測定した。続いて、ホットプレート上に試験片を置き、試験片の温度変化を観察した。測定開始から15分後の温度を測定値とし、その温度が低いほど断熱性が高いと評価した。15分後の温度が60℃以下であれば◎、60℃〜80℃であれば○、80℃以上であれば×と評価した。
電磁波遮蔽性の評価方法は、KEC法で評価した。KEC法とは、信号発振器、測定冶具、スペクトルアナライザーを用いた、電磁波シールド効果測定システムであり、試験片の電磁波遮蔽性能を測定することが出来る。9cm×14cmの複合シートの試験片を用意し、KEC法測定冶具にシートをはさみ、試験片の電磁波遮蔽性を測定した。複合シートの断熱層側を、KEC法測定冶具の電波発信側に向け測定した。10MHz、100MHz、500MHz、1GHzにおける、電界成分および磁界成分の電磁波遮蔽率をデシベル(dB)で表示した。前述の周波数において、遮蔽率が40dBを超えるものを○、一部周波数において20dBから40dBのものを△、一部周波数において20dB以下のものを×とした。加えて、前述の周波数において遮蔽率が40dBを超えており、且つ、0.5MHz以上、1MHz以下の領域において、電界成分および磁界成分の遮蔽率が30dB以上であるものを◎とした。
平均繊維径2.5μm、平均繊維長250μmのアルミナシリケート繊維を93部、アクリルエマルジョン(ガラス転移点−10℃)を7部、水を900部入れた混合液を攪拌羽根で攪拌した後、厚み3mmになるように抄造し、断熱層を得た。
次に、圧延アルミである30μmの厚さの硬質アルミ箔の片面に、アクリル系粘着剤(商品名:TD06A 株式会社巴川製紙所製 厚さ25μm)を貼合した。上記断熱層を、アクリル系粘着剤の上に貼合し、複合シートを得た。
アルミ箔の断熱層を貼合した面とは反対面に、アクリル系粘着剤(商品名:TX48A 株式会社巴川製紙所製 厚さ25μm)およびセパレーターを貼合する以外は、実施例1と同様にして複合シートを得た。
〔実施例3〕
アルミナシリケート繊維の替わりに、平均繊維径5.5μm、平均繊維長650μmのロックウール繊維を使用する以外は、実施例1と同様にして、複合シートを得た。
〔実施例4〕
圧延アルミである30μmの厚さの硬質アルミ箔の替わりに、150μmの軟質アルミ箔を使用する以外は、実施例3と同様にして、複合シートを得た。
断熱層を、無機繊維および熱可塑性樹脂を材料としないガラス板(商品名:ガラス板 厚さ1.8mm)に変更した以外は実施例1と同様にして複合シートを作製した。
断熱層を、熱可塑性樹脂を材料としないガラスウール(厚さ10mm)とした以外は、実施例1と同様にして複合シートを作製した。
厚さが10mmとなるよう断熱層を作製した以外は、実施例1と同様にして複合シートを作製した。
厚さが0.5mm断熱層を作製した以外は、実施例1と同様にして複合シートを作製した。
断熱層の作製において、アルミナシリケート繊維の重量比を99部、アクリルエマルジョンの重量比を1部に変更した以外は、実施例1と同様にして複合シートを作製した。
断熱層の作製において、アルミナシリケート繊維の重量比を70部、アクリルエマルジョンの重量比を30部に変更した以外は、実施例1と同様にして複合シートを作製した。
比較例4の断熱および電磁波遮蔽用複合シートは断熱性能が十分でなく、期待した断熱効果が得られなかった。これは、断熱層の厚さが不足しているためと推測される。
比較例5の断熱および電磁波遮蔽用複合シートは無機繊維の非飛散性が十分でなく、電化製品の組み立てや据付時に、人体の肌を刺激しやすくなってしまう。これは、断熱層に含まれる熱可塑性樹脂の量が不十分であるためと推測される。
比較例6の断熱および電磁波遮蔽用複合シートは、断熱層作成工程で表面にタックが発生してしまい、その後の工程を進めることができなかった。これは、断熱層に含まれる熱可塑性樹脂が過多であるためと推測される。
10 断熱層
11 粘着層(第1粘着層)
12 金属層
13 粘着層(第2粘着層)
14 セパレーター
Claims (7)
- (1)熱可塑性樹脂によって覆われた非金属無機繊維から構成された断熱層、(2)第1粘着層または第1接着層、並びに(3)金属層が、これらの順序で積層された、断熱および電磁波遮蔽用複合シートであって、
前記非金属無機繊維と熱可塑性樹脂との重量比が、95:5〜80:20であり、
前記断熱層の厚さが1.0mm〜7.0mmであり、
前記熱可塑性樹脂がアクリル系エラストマーであると共に、
前記第1粘着層または第1接着層がアクリル樹脂を含むことを特徴とする断熱および電磁波遮蔽用複合シート。 - (1)熱可塑性樹脂によって覆われた非金属無機繊維から構成された断熱層、(2)第1粘着層または第1接着層、並びに(3)金属層が、これらの順序で積層された、断熱および電磁波遮蔽用複合シートであって、
前記非金属無機繊維と熱可塑性樹脂との重量比が、95:5〜80:20であり、
前記断熱層の厚さが1.0mm〜7.0mmであり、
前記金属層における第1粘着層または第1接着層に対する反対面に、(4)第2粘着層または第2接着層、および、(5)セパレーターが、これらの順序で積層された断熱および電磁波遮蔽用複合シート。 - 前記金属層が1μm〜250μmのアルミ箔であることを特徴とする請求項1または2に記載の複合シート。
- 前記非金属無機繊維がセラミック繊維またはロックウール繊維であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の複合シート。
- (1)熱可塑性樹脂によって覆われた非金属無機繊維から構成された断熱層、(2)第1粘着層または第1接着層、並びに(3)金属層が、これらの順序で積層された、断熱および電磁波遮蔽用複合シートを備える巻取り製品であって、
前記非金属無機繊維と熱可塑性樹脂との重量比が、95:5〜80:20であり、
前記断熱層の厚さが1.0mm〜7.0mmである、
ことを特徴とする巻取り製品。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の複合シートを備えることを特徴とする電気機器。
- 請求項1〜4の何れか1項に記載の複合シートを備えることを特徴とする炊飯器。
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