JPH02223106A

JPH02223106A - 電線

Info

Publication number: JPH02223106A
Application number: JP4236489A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshinaka; 芳中　實; Eizo Asakura; 朝倉　栄三; Mitsumasa Oku; 奥　光正; Kojiro Matsuo; 松尾　光二郎; Hidenosuke Nakamura; 中村　秀之助
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-09-05
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2697082B2

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】産業上の利用分野本発明は電線に関する。さらに詳しくは、配線。

送受信、送電等に用いる電線に関する。

従来の技術従来よシ、電線においては、ＥＭＩやＥＭＣが問題とな
る分野の場合には、電磁波による干渉抑止や放射防止の
ために、金属メツシュ等によるシーＡ／ド被覆線や、フ
ェライト製のシールドリング等が用いられてきた。さら
に、最近では電波吸収性の被覆材も種々考えられてきて
いる。

発明が解決しようとする課題その技術的効果や機能面から問題も多々有り、充分に実
用化されているとは云い難い。すなわち、優れた電波吸
収効果と機能（絶縁性、柔軟性など）を持った電線が望
まれている。

課題を解決するための手段本発明の電線は、電線被覆の少なくとも一部に、酸化亜
鉛ウィスカーを具備してなるものである。

さらに、この酸化亜鉛ウィスカーの基部から先端までの
長さが３μｍ以上の電線である。

また、特に、この酸化亜鉛ウィスカーがテトラポット構
造の電線である。

作　　　用本発明の電線は、被覆部に電波吸収性能の特に優れた酸
化亜鉛ウィスカーを用いるが、この酸化亜鉛ウィスカー
（以下ＺｎＯウィスカーと略記する）が、高性能な電波
吸収性を示す作用機構は、未だ未解明な点が多いが、次
の如く考えられている。

すなわち、まず、本発明に用いるＺｎＯウイスカ−は、
内部まで効果的に電波を導く作用がある。

その理由はまず、ＺｎＯウィスカー自体が適切な半導電
性を具備するので、電波の反射が少ないこと、次に、Ｚ
ｎＯウィスカーが、従来の短繊維状のウィスカーと全く
異なり、三次元のテトラポット構造（第１図）をしてお
シ、集合した場合、適度な空隙を備えた三次元メツシュ
構造を容易に作ること、さらに、　ＺｎＯウィスカーは
、従来のウィスカーのイメージとは全く異なり、全てが
端正な単結晶体であシ、表面の凹凸も少なく、無色透明
の光沢性表面であるため、電波の乱反射が少ないこと、
等である。

次に本発明に用いるＺｎＯウィスカーはこれまでの材料
に比べてはるかに高性能に電波を吸収する作用があるが
、その理由は下記に示す通りである。

まず、上記の如く電波を効果的に内部まで導き、よシ多
くのＺｎＯウィスカーと会合の機会を作るため、効果的
な吸収性能が得られることである。次に、ＺｎＯウィス
カーがテトラポット構造を持ち、平均的にはランダムに
配向するので、電波の入射方向や偏波に対して強いこと
である。さらに、−般の短繊維ウィスカーとは異なシ、
三次元メツシュ構造を容易に作るので、電波が到来した
ときに、電磁誘導において、一種のループアンテナ的効
果を果し、高能率な吸収性を示すこと。また、テトラポ
ット状ＺｎＯウィスカーをマトリックス中に分散すると
それぞれが適切な間隔をとった均一分散が得られるため
、高能率な吸収材が得られることである。さらに、Ｚｎ
Ｏウィスカーの針状結晶の先端は極めて先鋭であシ、先
端部の電界が極めて強くなり、その部分で大きな電波吸
収が得られることである。また、ＺｎＯウィスカー全体
が均一な単結晶体で、単なる表面加工とは異なりウィス
カー全体が半導体で、均一な電波吸収体となっているた
め、能率の良い電波吸収材となることである。

さらに、アスペクト比の大きな半導体であるため、大き
な分極が期待でき、ε′、ε“ともに大きな電波吸収材
となることである。また、従来の電波吸収剤と異なシ、
本発明に用いる電波吸収剤は大きな光導電性やバリスタ
ー特性を具備した材料であることである。さらに、Ｚｎ
Ｏは磁気的には、磁化率（ｍａｇｎｅｔ　ｉａ　５ｕｓ
ａｅｐｔ　ｉｂｉ　ｔｙ　）　−０，３１Ｘ１Ｏ−６１
０℃（ａ、　ｇ、　ｓ、単位）の反磁性を示す材料で、
フェライトに混入して、特異な性質を出すために使われ
てきたが、この磁気効果も充分考えられる。

以上の通り、ＺｎＯ材料の比類稀れな多機能さに加え、
ＺｎＯウィスカーの独特の形状的、結晶体的。

半導体的あるいは、磁気的性質が作用して、高性能な電
波吸収性が生み出されるものと考えられる。

また、ＺｎＯは金属酸化物であるため、酸化劣化が進む
ことはなく、紫外線吸収や、耐チヨーキング性を具備す
るため、耐候性に優れる。

さらに、前述の通り、均−分、散が可能で、酸化劣化等
もないため、個々の電線の電波吸収性がバフつかず、経
時的にも安定したものが得られる。

また、ＺｎＯウィスカー自体は、硬度が４〜４．５で、
Ｃ軸に垂直にへき開面を持つなどのため極めてしなやか
なウィスカーであシ、その複合物に補強性とともに柔軟
性を付与することとなる。

さらに、ＺｎＯウィスカー自体が高い電波吸収性能を有
するため、マＩＩックス中に少量充填する（あるいは少
量使用する）だけで大きな電波吸収性が得られるため、
被覆部の絶縁性能と両立することが可能となる。

実施例以下に実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。

本発明は、第３図（（イ）〜に）までの４種類の構成の
いずれを用いても良好な結果が得られる。第３図げ）〜
に）において、１．１’、　１“、１″は電線被覆、２
、２’、　２”、２“は芯線、３．３′はＺｎＯウィス
カーである。

また、金属メツシュ等と併用することができるのは勿論
である。

次に、電線被覆の材質は、従来より用いられているもの
がいずれも適用でき、特に、ゴム、樹脂。

繊維、糸等の絶縁性材質が用いられる。

樹脂では、例えば不飽和ポリエステル、ウレタン、シリ
コン等の熱硬化性樹脂や、ポリ塩化ビニール、ポリエチ
レン、ポリブタジェン等の熱可塑性樹脂が適用される。

さらに、ゴムを用いる場合には、天然ゴムや、合成ゴム
が用いられるが、ＺｎＯに対して悪影響を及ぼさないゴ
ム材料が好ましく、その点で、ポリウレタンゴムが良い
が、その他に、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ブタ
ジェン系ゴム、ポリエーテルゴム、イソブチレン−イソ
プレン共重合体。

インシアネート系ゴムが好ましく、用途によってハ、ニ
トリルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリ
エチレン、ポリサルファイドゴム。

フッ素系ゴムも使用される。

本発明では、電線被覆用充填剤として全く新規なＺｎＯ
ウィスカーを用いる。このＺｎＯウィスカーの中でも特
に特性的に極立つのがテトラポット構造（第１図）のＺ
ｎＯウィスカーである。このＺｎＯウィスカーは表面に
酸化皮膜を有する金属亜鉛粉末を、酸素を含む雰囲気下
で加熱処理して生成することができる。得られたテトラ
ポット状ＺｎＯウィスカーは、みかけの嵩比重０．０２
〜０．１を有し、７０　ｗ　ｔ％以上の高収率で極めて
量産的である。第１図および第２図はその電子顕微鏡写
真で生成品の一例を示す。これによると、前記形状的２
寸法的特長が明確に認められる（テトラポット構造）。

ところで、テトラポット状ＺｎＯウィスカーの針状結晶
部が、３軸、あるいは２軸、さらには１軸のものが混入
する場合があるが、これは元来４軸の結晶の一部が折損
したものである。また、ゴム。

樹脂等にこのテトラボッ）ＺｎＯウィスカーを混入する
場合には、充分配慮しないと混合時や成形時にテトラポ
ット構造がくずれて、単純な針状ウィスカーに変化する
場合が多い。

このテトラポット状ＺｎＯウィスカーのＸ線回折図をと
ると、すべてＺｎ○のピークを示し、また、電子線回折
の結果も、転移、格子欠陥の少ない単結晶性を示した。

また、不純物の含有量も少なく、原子吸光分析の結果、
ＺｎＯが９９．９８％であった。

一方、単純な針状のＺｎＯウィスカーも生成することが
でき、例えば金属亜鉛粉末を木炭等と同時に焼成して、
ルツボの壁面等に生成させることができるが、量産的で
はない。

また、電波吸収性能の点から針状結晶部の長さが３μｍ
より小さなＺｎＯウィスカーが大きな割合（例えば９９
　ｗｔ％以上）を占める系は好ましくない。好ましくは
、針状結晶部の長さが３０μｍ以上のＺｎＯウィスカー
を３ｗｔ％以上用いるのが望ましい。さらに望ましくは
、長さが６０μｍ以上のＺｎＯウィスカーを７Ｑｗｔ％
以上用いるのが好ましい。

次にＺｎＯウィスカーのアスペクト比は平均で３以上が
望ましく、さらに望ましくは、平均で１０以上が望まし
い。また、針状結晶部の基部の径で先端部の径を除した
値は、０．８以下が電波吸収特性から望ましく、好まし
くは、Ｏ，Ｓ以下、さらに好ましくは０．１以下が望ま
しい。

本発明で用いるＺｎＯウィスカーの抵抗値範囲は、０．
２ｆｆ厚の圧粉状ｔ！　（５ｋ？／ｄ　、　５ｏＶＤＣ
）で１０〜１ｏ８Ω−１の範囲が可能であり、用途によ
り使い分けるが、電波吸収性能からは６Ｘ１０〜８×１
０５Ω−１が好ましく、さらに生産コストを考慮に入れ
ると、５Ｘ１０３〜８Ｘ１ｏ４Ω−１が特に有効である
。

この範囲内のテトラポット状ＺｎＯウィスカ−（平均脚
長ニア０μｍ）を用いて、３５０　＃／ｃｄの圧粉（５
ｍ厚）では、１．２Ｘ１０　Ω−ｃＭ（ヒオキ社製：デ
ジタルテスターにて測定）を示しだ。一方、長さ６ｆｆ
の針状ウィスカーの両端に、銀ペイントで！極をつけ、
この針状ウィスカーのＶ−１特性を測定し、ＤＣ３０Ｖ
における針状ウィスカーの比抵抗を測定したところ、約
１００−傷であった。

本発明に用いるＺｎＯウィスカーの抵抗随は、ウィスカ
ーの製造時の焼成条件や、還元焼成処理、あるいは、他
の元素（例えば、Ａ／、Ｌｉ、Ｃｕなど）を適切な方法
でドープすることにより変えることができる。

次に、第３図（ロ）、（ハ）、に）に用いるＺｎＯウィ
スカー層４．４’、４“は、ＺｎＯウィスカー単体によ
る紙、プリプレグ、シート（適当な、有機や無機のバイ
ンダー使用可能）の他、織布、不織布１紙等の保持材中
に混入して用いる方法、各種マトリックス中に分散する
方法などが用いられる。

この場合、ウィスカー配合量を段階的に変えて、複数層
状にし、特性改善を図ることができる。

また、第３図（（イ）の構成では、絶縁性との兼ねあい
から、ゴムで７００重量部以下で用いられることが好ま
しく、望ましくは２００重量部以下で用いるのが良い。

また、樹脂では、６０重量部以下、１０重量部以上が望
ましい。

（実施例１）表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粉末を酸素を含む雰囲
気下で加熱処理して、テトラポット状ＺｎＯウィスカー
を生成した。このＺｎＯウィスカーは基部から先端まで
の長さが平均１０ｏＡｍで基部の径の平均が６μｍであ
り、大部分がテトラポット構造をしていた。抵抗値は、
ｔｓＨ／ｄ、５゜Ｖ　Ｄ　Ｃ，２００ｔｔｒｎ厚で２．
５Ｘ１０　　Ω−１であった。

次に、ポリエチレンのベレット溶融物の中に徐々に投入
しく２５ｗｔ％）、混練層、銅電線を被覆（３ｍ厚）し
て、被覆電線を得た。このモデル電線をマイクロ波発振
（２，４５ＧＨｚ）部からの引き出し線に用いたところ
、この電線から３０１離れた地点における漏洩電波が、
−７ｄＢとなることがわかった。

発明の効果本発明によると極めて少量の充填で、大きな電波吸収性
の被覆電線が得られ、ＥＭＩ、ＥＭＣの問題が強く叫ば
れ始めた昨今、回路設計、送受信。

送電等において、極めて重大な発明であり、その産業性
は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に用いるテトラポット状Ｚｎ
Ｏウィスカーの結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第３図
（イ）、（ロ）、（ハ）、に）は本発明の各実施例の電
線の断面図である。１．１　’　、１”、１′＃・・・・・・電線被覆、２
．２’、２″２″ｆ・・・・・・芯線、３．３’　・・
・・・・ＺｎＯウィスカー、４゜４′、４“・・・・・
・ＺｎＯウィスカー層。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１
凹第　２　図第図（イ）（ロ）ｖ（ニ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電線被覆の少なくとも一部に、酸化亜鉛ウィスカ
ーを具備した電線。
（２）酸化亜鉛ウィスカーの基部から先端までの長さが
、３μｍ以上である請求項１記載の電線。
（３）酸化亜鉛ウィスカーがテトラポット構造である請
求項１または２記載の電線。