JPH034077Y2

JPH034077Y2 -

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Publication number: JPH034077Y2
Application number: JP1986045534U
Authority: JP
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1991-02-01
Also published as: JPS62157200U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、繊維強化プラスチツク（以下
「FRP」と言う）サンドイツチ構造体の芯材とし
て有用な新規なFRP用電波障害の防止を必要と
する小型船舶の本体や建築物構造用パネル、ある
いは、電波の反射特性を必要とするパラボラアン
テナの反射板等に好適な電磁波シールド特性の良
好なFRP用芯材に関する。

〔従来の技術〕

FRPサンドイツチ工法はFRPの軽量化を促進
し、又、曲げ剛性の向上など優れた機械的特性が
得られるため非常に有用な方法である。

従来これらのFRPサンドイツチ工法には、バ
ルサ材やハニカム構造体等が芯材として利用さ
れ、芯材の表面層に主としてガラス繊維により強
化した不飽和高分子樹脂を塗布積層することが行
われてきた。

これらの芯材を改良するものとして、例えば特
開昭59−9254号等に示される微小中空体を含有し
た発泡不織布が開発され、このものは例えば不飽
和ポリエステル樹脂等のFRP用樹脂の含浸性に
優れ、樹脂使用量の軽減、FRPの軽量化、曲げ
剛性の向上等の優れた機械的特性、あるいは、経
済性や品質管理に優れているため、近年その利用
が増加している。

又、電磁波シールドに関する技術は歴史的にも
古いものであるが、近年のエレクトロニクスの急
速な発展によりその重要性は益々高まり、例え
ば、実開昭59−37792号や特開昭59−47797号等に
示される導電性繊維を利用した電磁波シールド材
や、特開昭58−6200号等に示される粉体を利用し
た電磁波吸収材料などが知られている。

又、本考案と技術思想は全く異なるものである
が、一部に類似点が認められるものとして、特開
昭54−73300号に示される導電性繊維と発泡樹脂
の組み合せによるシールド材が知られている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前記の実開昭59−37792号あるいは特開昭59−
47797号等に示される導電性繊維や粉体を利用し
た電磁波シールド材は、シールド特性も高く、
又、種々の改良により経済的にも完成度の高いも
のが開発されている。しかし、これらのものは何
れもが高密度に導電性繊維等を分散混在せしめる
ために、軽量化を必要としない用途においては、
好適なものであるが、本考案のように軽量化を必
要とし、しかも、高強度や高い曲げ剛性等の機械
的特性を必要とする用途へ適合することは極めて
困難であつた。

これらを解決する手段として、前記の、特開昭
54−73300号に示される。導電性繊維と発泡樹脂
を組合わせて利用することが提案されているが、
このものも、導電性繊維と発泡樹脂の体積比率を
ほぼ１：１としない限り、軽量化は得られるもの
のシールド特性がないか、あるいは強度、曲げ剛
性等の機械的性質に劣つたりするものであり、実
用性に乏しく、又、発泡樹脂中での導電性繊維の
均一分散が極めて困難で、作業性にも劣るもので
あつた。

前記の特開昭59−9254号等に示される発泡不織
布と導電性繊維を組み合せるという本考案に関連
する資料は見当らない。これは、一般に導電性繊
維は、比重が高く、且つ、合成繊維のような捲縮
が少ないため、均一分散性の不良、及び、ウエブ
形成の困難性が予測されたためと考えられる。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、繊維長が25乃至200mmの短繊維から
なる繊維ウエブを、加熱することにより膨張する
微小中空体を混合した接着剤により結合せしめた
発泡不織布からなるFRP用芯材であつて、該繊
維ウエブを構成する繊維の少なくとも20重量％以
上が比抵抗10^-1Ω・cm以下の導電性繊維であるこ
とを特徴とする電磁波シールド特性を有する
FRP用芯材に関する。

〔作用〕

本考案の目的は、FRPの軽量化に有効であり、
且つ、高強度、高曲げ剛性等の優れた機械的特性
を具備し、しかも、電磁波シールド特性が従来の
もの以上に高いFRP用芯材を提供することを目
的とする。

このため、本考案は、FRP用芯材を構成する
繊維として、導電性繊維を少なくとも20重量％以
上含むウエブを形成することで、シールド特性を
付与し、ウエブを結合する接着剤に加熱により膨
張する微小中空体を混合することで、前記導電性
繊維の均一分散を可能とし、且つ、芯材の有する
軽量化及び優れた機械的特性を確保すると言う構
成を有する。

以下、本考案によるFRP用芯材の一例を示す
図面に基づいて説明を行うが、本考案は、これら
の図面や後に記す実施例に限定されるものではな
い。

第１図は、本考案によるFRP用芯材を使用し
たFRP板の一例を示す斜視図で、第２図は、そ
の部分拡大断面図である。第３図は、本考案によ
るFRP用芯材の別の例を示す断面図である。

第１図において、本考案の芯材１を中心層とし
て、表皮層４及び裏面層５が形成され、高強度の
FRPサンドイツチ構造体が形成されている。強
化プラスチツクを構成する樹脂は、芯材１内部の
空隙にも浸透し、強固な一体構造となる。

第２図は、導電性繊維２が、膨張された微小中
空体３と共に接着剤により結合されて芯材１を構
成することを模式的に示している。

第３図は、導電性繊維２が、芯材１の表面に集
中して存在することで、電磁波の反射損失をより
高めることのできる芯材を示す。

本考案で使用する導電性繊維としては、比抵抗
が10^-1Ω・cm以下の導電性を有する繊維がシール
ド特性の点から必要であり、比抵抗が10⁰〜
10⁵Ω・cm程度の炭素繊維等の制電性繊維は、微
小中空体を膨張させた場合にシールド特性が不十
分となるので好ましくない。これらの繊維として
は、比抵抗が約10^-1〜10^-2Ω・cmのものとして、
硫化銅等の５金属化合物を化学的に染色法等によ
り通常の合成繊維に処理したもの、比抵抗がやく
10^-2〜10^-4Ω・cmのものとして、ニツケル等で表
面をメツキや蒸着加工した繊維、あるいは、10^-4
Ω・cm未満のものとしてステンレス、銅、ニオブ
等を細線化した金属繊維等が利用できる。これら
の繊維は、長期の使用に耐えるものであることが
必要であり、このため、酸化の恐れがないニツケ
ル等のメツキ繊維やステンレスやニオブ等の繊維
が好適であり、特にニオブを主体とする金属繊維
は剛性も高く、又、耐酸化性も良好であるので最
適のものと言える。

本考案において、これらの繊維は、太さが５〜
50μm、長さが25〜200mmのものを利用すること
が、ウエブの形成性及び電磁波シールド性の点か
ら好適である。繊維長が25mm未満の場合は、金属
繊維の含有率が少ないと微小中空体を膨張させた
場合に金属繊維相互間の接触不良が生じ、このた
めシールド特性を低下せしめる恐れがあるので好
ましくない。又、繊維長が200mmを越える場合に
は、ウエブの形成性及び微小中空体の膨張時の均
一分散性に劣るのでこれも又不適当である。

これらの繊維は、単独あるいは他の導電性の無
い通常の合成繊維等の繊維と混綿されたり積層さ
れてウエブを形成する。通常、金属繊維は捲縮保
持性に劣り、ウエブの形成性が悪いので、良好な
ウエブを得るためには、他の合成繊維等と混綿す
ることが好ましく、金属繊維の混綿率が、芯材を
構成する繊維の20〜95重量％の範囲であることが
望ましい。金属繊維の混綿率が20重量％未満の場
合は、互いの金属繊維が分離して連続した導電層
を形成しない恐れがあり、シールド特性が低下す
る場合があるので不適当である。

表面メタライジング繊維は、幹繊維が合成繊維
であるため通常の捲縮を有し、このためウエブの
形成性は良好であるが、金属繊維と比較した場合
には比抵抗が高いため、充分なシールド特性を得
るためには、金属繊維よりも配合率を多くするこ
とが望ましく、全構成繊維の20〜100重量％、好
適には40〜100重量％であることが必要である。
芯材を構成する全構成繊維に対してメタライジン
グ繊維の混綿率が20重量％未満のばあいは、金属
繊維を利用した場合と同じ理由で不適当である。

次に、加熱により膨張する微小中空体、及び、
前記繊維及び微小中空体を結合するための接着剤
について説明する。

これらは、前記特開昭59−9254号に示されたも
のをそのまま利用することができる。つまり、微
小中空体としては、加熱により軟化膨張すること
が可能な塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重
合体等の外殻を有し、その内部に加熱により膨張
するイソブタン等が封入されたものを利用するこ
とが可能で、また、結合剤としては、アクリル
系、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系、
あるいは、スチレン−ブタジエン共重合体系等の
任意の接着剤を採用することができる。

本考案のFRP用芯材を得るための製法の一例
を以下簡単に説明するが、これらの方法以外にも
周知の製法を利用することも当然可能である。

まず、導電性繊維を少なくとも20重量％以上含
むウエブがカーデイング法やエアレイ法により形
成される。次いで、微小中空体を予め混合した接
着剤が、含浸法やスプレー法により適量ウエブに
付着せしめられた後、乾燥工程に送られ、乾燥さ
れると同時に、微小中空体が膨張して、本考案に
よる発泡不織布からなるFRP用芯材が得られる。

このようにして得られたFRP用芯材が有する
性質を説明すると、まず、前記の導電性繊維２は
微小中空体３の膨張により芯材の厚み方向に極め
て均一に分散する。この理由は、従来のFRP用
樹脂等を単に発泡せしめた発泡技術とは根本的に
異なり、接着剤中に均一に分散した微小中空体が
膨張するので、発泡の均一性が高く、又、繊維に
対する分散力が従来の方法よりも格段に優れるた
めと考えられる。

この時、芯材中に占める微小中空体及び繊維材
料の容積は、芯材の用途あるいは目的に対応して
30〜70％の範囲に調整される。

芯材の厚み方向に極めて均一に導電性繊維が分
散していることは、シールド特性を非常に良好な
ものとする。周知のとおり、電磁波に対するシー
ルド特性は、反射損失と吸収損失に大別される。
この内、吸収損失は、シールド部材の厚みが重要
な因子となる。しかし、一般に厚みの増加を試み
た場合には、導電性充填剤の添加量も厚みに比例
して増加させる必要があり、従来の方法ではシー
ルド特性を確保しながらシールド部材の軽量化を
行うことは困難であつた。

このため、本考案者らは、これらの相反する課
題を解決するために鋭意研究を続けた結果、従来
のFRP技術の発泡方法とは全く異なる、微小中
空体を利用した発泡不織布からなるFRP用芯材
を構成する繊維として、繊維長が約25〜200mm、
最適には51〜152mmの導電性繊維を利用した場合
に、厚みを確保して電磁波シールド特性の吸収損
失を高め、且つ、極めて軽量化が可能なFRP用
芯材が得られることを見出したものである。

本考案による第２図に示すようなFRP用芯材
は、上記の通り、厚み方向に導電性繊維が分散し
ているので、表面抵抗は10²〜10^-2Ω・cm、体積
固有抵抗は10³〜10^-1Ω・cmと、従来のシールド
材料と比べて比較的低いものと考えられるが、
1MHz〜1Gdlの周波数領域で、全て30dB以上の
シーールド特性を示し、比抵抗が高い点を補つて
厚みが有効に作用していることを示している。

又、第３図に示すものは、ウエブ形成時に、導
電性繊維の多い層を表面層とし、中心層は導電性
繊維の少ない層とした３層構造のウエブを形成し
て、発泡及び結合せしめたFRP用芯材であるが、
このものは、表面抵抗が10^-1〜10^-4Ω・cmと極め
て低く、逆に体積固有抵抗は10⁰〜10⁴Ω・cmと高
いものであり、この場合は、電磁波に対する反射
率が極めて高いFRP用芯材を得ることができ、
このものは10〜15GHzの周波数において90％以上
の反射率を有する。しかも、このものは、1MHz
〜1GHzの周波数領域で全て45dB以上と言う優れ
たシールド特性をも有する。この理由は、明らか
ではないが、シールド特性の因子である反射損失
及び吸収損失の良好なことに加えて、通常は無視
されるシールド部材の内部反射損失が無視できな
い程度に有効に作用するためと考えられる。

以下、本考案のFRP用芯材を実施例に従い更
に説明する。

〔実施例１〕アクリロニトリル繊維（３デニール、64mm長）
60％、ニツケルメツキ繊維（３デニール、51mm
長、比抵抗6.0×10^-2Ω・cm）30％、ニオブチタ
ン繊維（繊維径11μm、76mm長、比抵抗1.3×10^-6
Ω・cm）10％を混綿して、目付36ｇ／m²のウエブ
をカーデイング法により作成した。

ついで、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共
重合体の外殻を有し、その内部に加熱により膨張
するイソブタンが封入された微小中空体と、アク
リル系エマルシヨンからなる接着剤とを、各々の
固形分の比率が３：２になるように配合した混合
液で前記ウエブを含浸して、目付60ｇ／m²、厚み
2.3mmの発泡不織布からなるFRP用芯材を得た。

得られた芯材は、表面抵抗が2.2×10Ω.cm、体
積固有抵抗が4.2×10Ω・cmであり、1MHz〜1GHz
の周波数領域で、32〜78dBの優れたシールド特
性を有していた。

この芯材を用いて、芯材の片面にはガラス繊維
で強化した不飽和ポリエステル樹脂をそのまま塗
布した裏面層を形成し、また反対面には表皮層を
形成するためにガラス織物を積層してガラス繊維
で強化した不飽和ポリエステル樹脂を塗布したと
ころ、樹脂の含浸性に優れ、しかも、樹脂の硬化
に伴う表面荒れのない極めて平滑な表面状態の
FRPが選られた。このものは、高強度、高曲げ
剛性で機械的特性に優れ、しかも、軽量であつ
て、船舶用として非常に優秀なものであつた。

〔実施例２〕表面を構成するウエブ層として、実施例１で用
いたニツケルメツキ繊維（３デニール、51mm長、
比抵抗6.0×10^-2Ω・cm）70％と、ニオブチタン
繊維（繊維径11μm、76mm長、比抵抗1.3×10^-6
Ω・cm）30％からなる目付20ｇ／m²のウエブ層
を、又、中心部を構成するウエブ層として、硫化
銅により化学的処理を行つたアクリロニトリル系
繊維（２デニール、51mm長、比抵抗1.3×10^-2）
20％、ポリエステル繊維（２デニール、44mm長）
80％からなる目付20ｇ／m²のウエブ層を形成し
て、目付60ｇ／m²の３層構造のウエブを作成し
た。

次いで、実施例１と同一配合の混合液を含浸し
て、目付100ｇ／m²、厚み４mmの、本考案による
FRP用芯材を得た。

得られた芯材は、表面抵抗が1.1×10^-4Ω・cm、
体積固有抵抗が1.2×10Ω・cmであり、10〜15GHz
の周波数に対する反射率が96％、1MHz〜1GHzの
周波数領域で全て42〜84dBの極めて優れたシー
ルド特性を有していた。

このものも実施例１と同様に、FRP用樹脂の
含浸性、表面状態の平滑性、高強度、高曲げ剛
性、軽量化等全てに優れた材料であり、特に、高
い反射率を必要とするパラボラアンテナ等の基材
として最適のものであつた。

〔効果〕

本考案によるFRP用芯材は、特別な材料を必
要とせず、又、周知の製法により作成することが
できるため、作業性及び経済性に優れる。

又、FRPを形成する場合の含浸性に優れ、更
に発泡不織布が有する適度の融通性がFRP用樹
脂の硬化収縮に対する緩衝作用を示し、従来の
FRPに認められる表面荒れが生じないため、製
品品位の向上にも役立つ。

しかも、これらの発泡不織布は、任意の厚みの
芯材を作成することが可能で、しかも、芯材その
ものは熱成型性に優れるので、複雑な形状のもの
や、優れたデザインをFRPに与えることができ
る。このことは、FRPの用途を従来以上に拡大
するものと考えられる。

従つて、本考案によるFRP用芯材は、FRP用
芯材としての軽量性、高い曲げ剛性等の機械的特
性、あるいは、経済性、作業性等の全ての必要特
性を具備し、且つ、本考案の要旨である電磁波に
対する高いシールド特性を有し、しかも、従来よ
りも遥かに広い用途分野において利用価値が高い
と云う理想的なFRP用芯材である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案によるFRP用芯材を使用し
たFRP板の一例を示す斜視図で、第２図は、そ
の部分拡大断面図である。第３図は、本考案によ
るFRP用芯材の別の例を示す断面図である。１……芯材、２……導電性繊維、３……微小中
空体、４……表皮層、５……裏面層。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 繊維長が25乃至200mmの短繊維からなる繊維
ウエブを、加熱することにより膨張する微小中
空体を混合した接着剤により結合せしめた発泡
不織布からなるFRP用芯材であつて、該繊維
ウエブを構成する繊維の少なくとも20重量％以
上が比抵抗10^-1Ω・cm以下の導電性繊維である
ことを特徴とする電磁波シールド特性を有する
FRP用芯材。 (2) 導電性繊維が比抵抗10^-1〜10^-3Ω・cmの表面
メタライズ化合成繊維、及び／又は、比抵抗
10^-4Ω・cm以下の金属繊維である実用新案登録
請求の範囲第１項記載のFRP用芯材。 (3) 表面メタライズ化合成繊維がニツケルメツキ
の施された合成繊維であり、金属繊維がニオブ
を主体とする繊維である実用新案登録請求の範
囲第１乃至２項記載のFRP用芯材。 (4) 導電性繊維が、芯材の片面又は両面に多く偏
在した構造の実用新案登録請求の範囲第１項記
載のFRP用芯材。 (5) 発泡不織布の表面抵抗が10^-1Ω・cm未満であ
り、体積固有抵抗が10⁰Ω・cm以上である実用
新案登録請求の範囲第４項記載のFRP用芯材。