JPH01260896A - 積層磁気シールド材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁界を遮へいするための超電導セラミック
ス成形体および強磁性体成形体からなる積層磁気シール
ド材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、フェライト等の強磁性体が磁気シールド材として
使用されている。一方、超電導物質の反磁性は知られて
いる。また超電導物質として、Ｙ、　Ｂａ２Ｃｕ、　０
□などの、液体窒素温度以上の温度で超電導性を示す高
温超電導セラミックスが知られている。このような超電
導セラミックスは、所定の酸化物比となるように原料を
秤量し、エタノール中で混合粉砕してスラリー状とし、
乾燥後仮焼して乾式で粉砕したのち、所定の形状に成形
して純酸素雰囲気で焼結し製造されている。

ところが、従来磁気シールド材として用いられているフ
ェライト等の強磁性体は、自身が磁化されることにより
エネルギを吸収して磁界を減衰させるため、完全な磁気
遮へいはできなかった。

一方、従来の超電導合金を磁気シールド材として用いる
と、液体ヘリウムによる冷却が必要で装置が大型化し、
コスト高になるという問題点があった。また上記のよう
な超電導セラミックスを磁気シールド材として使用する
場合には成形体として使用されるが、セラミックスの製
造のためには焼結が必要であるため、成形体を製造する
ためには、予め原料またはその仮焼物を所定の製品形状
に成形した状態で焼結を行う必要がある。

しかしながら、このような従来の成形後に焼結を行う方
法では、大型または複雑な構造の成形品の成形および焼
結が困難であるとともに、成形後の焼結の際に寸法変化
が生じやすく、所定の形状、寸法の成形体が得られない
などの問題点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の目的は、上記問題点を解決するため製造が容
易で、大型または複雑な構造のものでも容易に製造可能
であり、しかも磁気漏洩を防止して、完全に磁気遮へい
を行うことができる積層磁気シールド材を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、超電導セラミックス粉末を有機バインダで
結合した超電導セラミックス成形体と、強磁性体粉末を
有機バインダで結合した強磁性体成形体との積層体から
なることを特徴とする積層磁気シールド材である。

本発明において、超電導セラミックスとは、所定の臨界
温度において超電導体に転移するセラミックスであり、
液体窒素温度以上の臨界温度において超電導性を示す高
温超電導セラミックスが一般的である。高温超電導セラ
ミックスとしては、Ｙ、Ｂａ２Ｃｕ、Ｏ，、Ｙｂ、　Ｂ
ａ、　Ｃｕ３０．、Ｔｍ、　Ｂａ、　Ｃｕ、　Ｏ□。

Ｅｒ１Ｂａ２Ｃｕ、　Ｏｉ、Ｈｏ、　Ｂａ２Ｃｕ、　Ｏ
，、Ｄ”／１Ｂａｚｃｕ、０□、ＧｄＩＢａｔ　Ｃｕ、
　ｏ、、ＥｕｔＢａ、Ｃｕ、Ｏ□、Ｓｍ、　Ｂａ２Ｃｕ
３ｏ７　。

ＮｂＩ　Ｂａ２Ｃｕ、　０７、Ｙｏ　＊　ｓ　Ｓｃ、　
、　５　Ｂａ２Ｃｕ、　０７、ＹｌＢａ、　Ｃｕ、Ｆ２
０．、Ｂｉ、５ｒＬＣａｌＣｕ２０ｘなどが例示できる
が、これらに限定されない。

本発明において、超電導セラミックス粉末とは、上記超
電導セラミックスの１種または２種以上の粉末である。

粉末の粒径は成形可能な範囲で任意に選択できるが、一
般的には０．００５〜２ｆｆｉ■、好ましくはＯ，ＯＳ
〜１ｍｍ程度である。

本発明において使用する有機バインダとしては、上記超
電導セラミックス粉末の粒子同士を結合させるものであ
れば制限はなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが広
く使用でき、一般に接着剤として使用されているものも
含まれる。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
、ユリア樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フタル酸樹
脂、フラン樹脂、アニリン樹脂、ウレタン樹脂、ポリジ
フェニルエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが例
示できる。

また熱可塑性樹脂としては、エチレン、プロピレン、１
−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィ
ンの単独重合体もしくは共重合体またはその変性物等の
ポリオレフィン樹脂、エチレン・アクリル酸共重合体、
エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアル
コール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエ
チレン・ビニル化合物共重合体樹脂、ポリスチレン、ア
クリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、メタクリ
ル酸メチル・スチレン共重合体、α−メチルスチレン・
スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル
、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共
重合体、ポリアクリル酸メチル。

ポリメタクリル酸メチル等のポリビニル樹脂、ナイロン
６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０．ナイロン１１
．ナイロン１２等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性
ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニ
レンオキサイド樹脂等あるいはそれらの混合物などが例
示できる。

これらのうち特に熱硬化性樹脂としては、例えばポリア
ミンを硬化剤とするエポキシ樹脂など、また熱可塑性樹
脂としては１例えばポリオレフィン樹脂または（および
）そのマレイン酸等の不飽和カルボン酸による変性物な
どが好ましい。

超電導セラミックス粉末と有機バインダの配合比は、こ
れらの種類（組成）、粒径、成形方法等により異なるが
、超電導セラミックス粉末の下限は超電導性を示す量、
上限は形状保持可能な機械物性が得られる量である。一
般的には超電導セラミックス／有機バインダが容量比で
４５１５５〜６５／３５、好ましくは５５／４５〜６２
／３８、重量比で８３／１７〜９２／８、好ましくは８
８／１２〜９１／９程度である。

超電導セラミックスの製造方法はそれぞれの超電導セラ
ミックスによって相違するが、従来から行われている方
法を採用できる。例えばＹＢａＣｕＯ系の超電導セラミ
ックスの場合、次のような方法で製造される。すなわち
所定の酸化物比となるように原料を秤量し、エタノール
中で混合粉砕してスラリー状とし、減圧下に７０〜８０
℃で１０〜２０時間乾燥する。これを空気中８００〜１
０００℃で３〜８時間仮焼（昇温速度６０〜８０℃／ｈ
ｒ、降温速度５０〜７０℃／ｈｒ）する。次いで乾式で
粉砕した後、Ｊ、〜３　ｔ／ａＪの圧力でタブレフ１−
成形し、これを純酸素雰囲気において９００〜１１００
℃で０．５〜２時間焼結（昇温速度６０〜ｂ 導セラミックスを得る。

こうして得られた超電導セラミックスタブレットを乾式
で粉砕して粉末化し、その粉末を有機バインダと混合し
て、板状、ケース状等の所定の形状に成形し、超電導セ
ラミックス成形体を得る。

成形力法は有機バインダおよび成形体の形状等に応じて
任意に選択でき、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
を有機バインダとする場合は、手練加工、注型加工、圧
縮成形など、またポリオレフィン等の熱可塑性樹脂の場
合は射出成形、押出成形、シート成形などを採用するこ
とができる。

これらの方法により成形することにより大型または複雑
な形状の成形体も成形可能である。また超電導セラミッ
クス粉末と有機バインダの混合物を液状で塗布すること
により、塗膜としての成形体を得ることができる。

上記により得られた超電導セラミックス成形体は、それ
ぞれの超電導セラミックスの臨界温度以下の温度におい
て超電導性を示す。この場合、有機バインダが含まれる
ため、電気抵抗は零にならないが、超電導の特性である
マイスナー効果による反磁性を示すので、本発明ではこ
れを磁気シールド材として使用して、磁界を遮へいする
。超電導の反磁性のみを利用する磁気シールド材の場合
は、通電性は必要としないから、有機バインダは電気抵
抗の大きいものでもよい。

このような超電導セラミックスは第１種超電導体であっ
て、下部臨界磁界以下の磁界に対しては完全反磁性を示
し、磁束粒子を通さず、完全遮へい効果がある。これに
対して磁界強度が増して下部臨界を超えると、一部の磁
束粒子が通過するようになるが、上部臨界磁界までは反
磁性があり、不完全ながら遮へい効果はある。

本発明ではこのような下部臨界磁界を超える場合に漏洩
する磁束粒子を遮へいするために、超電導セラミックス
成形体に強磁性体成形体を積層して完全な磁気遮へいを
行う。

本発明で使用する強磁性体としては、磁性金属、酸化物
など任意の強磁性体が使用できるが、特に鉄、鉄合金ま
たはフェライトが好ましい８強磁性体成形体はこれらの
強磁性体粉末を有機バインダで結合したものである。有
機バインダおよび成形方法は超電導セラミックス成形体
の場合と同様であり、超電導セラミックス成形体と積層
できるように成形する。

本発明の磁気シールド材は超電導セラミックス成形体と
強磁性体成形体とを積層したものであり、それぞれ別に
成形された成形体を接着剤等により接合して積層するこ
ともできるが、成形時に多層成形により同時に一体成形
するのが好ましく、これにより任意の形状に一体成形で
きるとともに、衝撃強度等の機械的強度を大きくするこ
とができる。各層の積層数は１層でも複数層でもよい。

このような積層体からなる磁気シールド材により磁気遮
へいを要するものとしては、リニアモータカーなどのよ
うに、超電導磁石等の強磁界による人体等への悪影響を
緩和するものや、計器、電子装置、超電導コンピュータ
　（ジョセフソン素子の利用）などのように、外部磁界
による妨害を防止するものなどがある。

いずれの場合も遮へい部を覆う形状の超電導セラミック
ス成形体および強磁性体成形体の積層体を形成して遮へ
い部を覆い、磁気シールドを行う。

この場合、１個の積層体で覆うようにしてもよいが、大
型または複雑な形状の場合などでは、各部に分割した積
層体を形成し、これを接着剤等で接合して一体化するこ
ともできる。接合する場合は接合部を重ねて、磁気漏洩
を防止するのが好ましい。

磁気シールド材として、磁気遮へい効果を得るためには
、遮へい部を覆った状態で超電導セラミックス成形体を
臨界温度以下に冷却することにより、超電導性を示し、
マイスナー効果による完全反磁性により完全な磁気遮へ
いが可能である。この場合、高温超電導セラミックス成
形体を用いると、液体窒素により冷却することができる
。

そして下部臨界磁界を超える場合に超電導セラミックス
成形体から漏洩する磁気は、１層された強磁性体成形体
に吸収され、全体として完全な磁気遮へいが行われる。

超電導セラミックス成形体は純粋なセラミックス物質よ
り比重が大幅に小さいため１反磁性を利用した磁気シー
ルド材に有利である。また磁気遮へいできる大きな板が
容易に製造できるとともに、マイスナー効果は表層部分
で生じるため、超電導セラミックス成形体を表層のみに
、塗膜状に形成しても磁気シールド材が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、超電導セラミックス粉末を有機バイン
ダで結合した超電導セラミックス成形体と、強磁性体粉
末を有機バインダで結合した強磁性体成形体との積層体
を磁気シールド材として用いたので、製造が容易で、大
型または複雑な構造のものでも容易に製造可能であり、
しかも軽量で正確な形状１寸法の超電導セラミックス成
形体の磁気シールド材が得られ、多層成形により機械的
強度を大きくでき、かつ製造工程を簡素化することがで
きる。そして磁気遮へい効果も完全反磁性を利用すると
ともに、漏洩磁気を強磁性体成形体で遮へいするため、
完全な磁気遮へい効果が得られる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例について説明する。各例中、％は
重量％である。

実施例１ それぞれ純度９９．９９％、　（株）レアメタリック製
のＹ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯを使用し、　Ｙ２Ｏ，
１１，２９０６ｇ、ＢａＣ０，３９，４６８２ｇ、　Ｃ
ｕ０２３．８６３８ｇ、合計７４．６２２６ｇを秤量し
た。これらをエタノールとともに石川式撹拌摺潰機ＡＧ
Ａ型（（株）石川工場製、めのう鍵付）により混合粉砕
してスラリー状とし、減圧下に８０℃で１６時間乾燥し
たのち、９５０℃で５時間空気中で仮焼（昇温速度７２
℃／ｈｒ、降温速度６０℃／ｈｒ）　した、その後手動
乳鉢により乾式で粉砕し、２ｔ／ａＪの圧力で２０＋ａ
ｍφＸ２ｍｍｔの形状にタブレット成形し、純酸素雰囲
気において、　ｔｏｏｏ℃で１時間焼結（昇温速度７２
℃／ｈｒ、降温速度６０℃／ｈｒ）して、Ｙ、Ｂａ、　
Ｃｕｉ　ｏ、−δ　からなる超電導セラミックスを得た
。その後手動乳鉢により粉砕して、粒径０．１ｍ＋ａの
粉末とした。

こうして得られた超電導セラミックス粉末３６ｇを、有
機バインダとしてエポキシ系接着剤Ｈｉ−３ｕｐｅｒ（
セメダイン（株）製、商品名）の主剤（エポキシ樹脂）
２ｇおよび硬化剤（ポリアミン）２ｇと混合（超電導セ
ラミックス粉末／有機バインダ＝６０：４０（容量比）
）シて混練し、別にフェライト粉末を同じ有機バインダ
を用いて同様に混練し、それぞれ約４０ｍ＋＊　Ｘ　４
０ｍｒｓ　Ｘ　１　ｍｍｔの板状物を成形し、完全硬化
前にフェライト粉末成形体の両側に超電導セラミックス
成形体を積層して硬化させた。

硬化後３層の積層体からなる板状物を試料とし。

この上に液体窒素温度で永久磁石を置いたところ、試料
はマイスナー効果を示した。次に上記と同様の方法で積
層成形体の蓋のできる小さな箱を作り、その中に永久磁
石を入れて磁気遮へい効果を測定したところ、冷却前に
３０ガウスを示したガウスメータの測定値は１ガウス以
下となった。

以上の結果より、本発明の積層磁気シールド材は磁気遮
へい効果を示すことがわかる。

実施例２ （株）レアメタリック製の純度９９．９％Ｙ（ＮＯ３）
３　・ｘＨ２Ｏを１００℃で１夜乾燥後、ｙ（Ｎ０３）
３・３Ｈ２０として３２．８９７ｇ秤量した。また和光
紬薬（株）製の特級試薬Ｂａ（Ｎｏ３）２５２．２６７
ｇ、Ｃｕ（Ｎｏ、）２・３１１２０７２．４８０ｇをそ
れぞれ秤量し、それらを蒸留水１．７　Ｑを入れた３Ｑ
フラスコに投入して撹拌溶解を行った。その後クエン酸
９４．５６５ｇとエチレングリコール６２．０７ｇを加
え、９０℃で５時間加熱し、さらに高温加熱を行って水
分を全部蒸発させた。青色のゲル状物となったが、これ
をさらに加熱して約３００℃で熱分解し、　この分解物
を取り出してアルミナルツボに入れ、電気炉にて８５０
℃で２時間空気中で仮焼（昇温速度７２℃／ｈｒ、降温
速度６０℃／ｈｒ）　した。次にめのう製摺潰機を用い
て乾式粉砕し、この仮焼粉をプレス成形機で３０１ａ＋
ａφＸ３ｍ５＋ｔのタブレットを３個成形し、このタブ
レットを８７０℃で３時間、純酸素中で焼結（昇温速度
７２℃／ｈｒ、降温速度６０℃／ｈｒ）　した。

この焼結体を粉砕して粉状とし、さらにめのう製摺潰機
を用いて乾式粉砕して微粉体とした。この微粉体２０ｇ
を合成ゴム系強力接着剤ボンドＧ１７（コニシ（株）製
、商品名）を少しずつ加えて混線し、塊状物としてプレ
スで加圧し約１　ｍａｔの板状とした６そして実施例１
と同様にフェライト粉末成形体と３層に積層して硬化さ
せた。

硬化後、実施例１と同様に磁気遮へい効果を測定したと
ころ、同様の効果が認められた。

代理人　弁理士　柳　原　　　成

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導セラミックス粉末を有機バインダで結合し
   た超電導セラミックス成形体と、強磁性体粉末を有機バ
   インダで結合した強磁性体成形体との積層体からなるこ
   とを特徴とする積層磁気シールド材。
2. （２）超電導セラミックスが高温超電導セラミックスで
   ある請求項（１）記載の積層磁気シールド材。
3. （３）強磁性体粉末が鉄、鉄合金またはフェライトの粉
   末である請求項（１）または（２）記載の積層磁気シー
   ルド材。