JPH09292480A - 磁気及び電磁波シールド材及び該シールド材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透磁率が高く、形状に自由度のある磁気及び
電磁波シールド材を提供すること。 【解決手段】 多数の粒状あるいは薄片状磁性材料のシ
ールド層６を樹脂製弾性繊維から成る少なくとも二層の
弾性体層４，４の間に挟み込み、弾性体層４，４とシー
ルド層６とを一体成形して弾性繊維を部分的に溶融、固
化することにより磁性材料を弾性繊維に絡ませて半浮動
状態で保持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気及び電磁波シー
ルド材及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、アモ
ルファス金属等の磁性材料あるいは磁性材料を含有する
複合材の薄片を綿状の弾性体で保持するようにした磁気
及び電磁波シールド材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療機器、電子機器、加工機等の機器類
の中には、ＭＲＩ（核磁気共鳴診断装置）、放電加工機
のように周辺に磁界や電磁波の影響を及ぼすものや、あ
るいは、ペースメーカー、脳波測定装置のように周辺か
ら磁界や電磁波の影響を受けやすいものがあり、このよ
うな機器類は、磁気シールドルームや電磁波シールドル
ームに収容することにより周辺に磁界や電磁波の影響を
与えないようにしたり、あるいは、適宜遮蔽することに
より周辺からの磁界や電磁波の影響を受けないようにし
ている。

【０００３】また、永久磁石の高性能化にシールド技術
がついていかず、高性能化した永久磁石を用いたアプリ
ケーション開発が遅れている。シールド材は平面状ある
いはシート状形態でしか用いることができず、応用機器
に使用する場合は、小型、軽量で、かつ、つなぎ部から
の漏洩磁気対策と３次元形状に対応するシールド材が必
要とされている。

【０００４】従来、このような目的で使用されるシール
ド材として、磁気及び電磁波に対し優れたシールド効果
を有し、磁気を帯びることがないという利点を生かして
アモルファス金属が利用されており、例えばアモルファ
ス金属薄膜をゴムシート等に貼着したものや、複数のア
モルファス金属薄膜を互いに接着あるいは粘着させて積
層した積層シートが使用されている。

【０００５】しかしながら、アモルファス金属薄膜をゴ
ムシートに貼着したものや、積層シートにおいてアモル
ファス金属薄膜の全面に接着剤あるいは粘着剤が塗布さ
れているものにあっては、アモルファス金属薄膜に変形
に対する自由度がないので、任意形状のシールド材を製
作するのが難しいばかりでなく、破断しやすく、積層体
の変形により、例えば透磁率等のシールド性能が低下す
るという問題があった。

【０００６】特開平８−３１５６９号公報に記載の発明
は、かかる問題を解決することを目的として、積層シー
トにおける隣接するアモルファス金属薄膜を部分的に接
着あるいは粘着させ、接着あるいは粘着部以外の部分に
おいて互いに相対変位を可能にすることで、積層体の屈
曲が容易になり、屈曲に伴う積層体の破断を防止するよ
うにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
モルファス金属薄膜積層シートにおいては、隣接するア
モルファス金属薄膜同士は、部分的とはいえ依然として
接合されており、ある程度の相対変位しか許容されない
ので、形状の自由度が十分とは言えず、積層シートの屈
曲に伴うアモルファス金属薄膜の変形あるいは切断によ
りシールド性能が低下することが予想される。

【０００８】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、透磁率が高く、形状
に自由度のある磁気及び電磁波シールド材を提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、少なくと
も二層の弾性体層と、該二層の弾性体層の間に挟み込ま
れた多数の粒状あるいは薄片状磁性材料のシールド層と
を有し、上記弾性体層は樹脂製弾性繊維から成り、上記
弾性体層とシールド層とを一体成形して上記弾性繊維を
部分的に溶融、固化することにより上記磁性材料を上記
弾性繊維に絡ませて半浮動状態で保持するようにしたこ
とを特徴とする磁気及び電磁波シールド材である。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、上記シー
ルド材を３次元形状に成形したことを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項３に記載の発明は、上記弾
性体層により外力からのエネルギを吸収し、シールド性
能を保持するようにしたことを特徴とする。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、上記弾性
体層は少なくとも２種類の融点の異なる弾性繊維から成
り、上記磁性材料の物性が変化しない温度で加温及び加
圧成形を施したことを特徴とする。

【００１３】また、請求項５に記載の発明は、上記弾性
体層に長繊維及び短繊維を用いたことを特徴とする。

【００１４】また、請求項６に記載の発明は、上記弾性
体層に導電性繊維を混入することにより導電性を付与し
たことを特徴とする。

【００１５】また、請求項７に記載の発明は、上記弾性
体層に導電処理を施すことにより導電性を付与したこと
を特徴とする。

【００１６】また、請求項８に記載の発明は、上記シー
ルド層に弾性材を混入して保持することにより上記磁性
材料の目付量を増加したことを特徴とする。

【００１７】また、請求項９に記載の発明は、上記磁性
材料に焼鈍処理を施したことを特徴とする。

【００１８】さらに、請求項１０に記載の発明は、樹脂
製弾性繊維から成る第一の弾性体層に多数の粒状あるい
は薄片状磁性材料を散布してシールド層を形成し、該シ
ールド層を樹脂製弾性繊維から成る第二の弾性体層で被
装し、金型内で加温及び加圧成形して上記第一及び第二
の弾性体層を構成する弾性繊維を部分的に溶融、固化す
ることにより上記磁性材料を上記弾性繊維に絡ませて半
浮動状態で保持するようにしたことを特徴とする磁気及
び電磁波シールド材の製造方法である。

【００１９】また、請求項１１に記載の発明は、上記第
一及び第二の弾性体層は少なくとも２種類の融点の異な
る弾性繊維から成り、上記磁性材料の物性が変化しない
温度で加温及び加圧成形を施したことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明にか
かる磁気及び電磁波シールド材２を示しており、平板状
弾性体４の上に例えばアモルファス金属等の磁性材料あ
るいは磁性材料を内部に含む複合材の薄片６を多数ラン
ダムに散布した後、別の平板状弾性体４をその上に被装
し、低温成形することにより製造される。

【００２１】弾性体４としては、例えばポリエステル綿
（ポリエステル繊維の不織布）等の樹脂材料を所定形状
に成形したものが使用されるが、ポリエステル綿の場
合、ポリエステルの長繊維、短繊維及び融点の異なる複
数の繊維材料を混合後、熱処理（処理温度は低融点以
上、高融点以下）することで、各繊維が交点で溶融、固
化し立体的に交錯する。したがって、外部からの負荷に
対して劣化しにくく、弾力性を長く保てる弾性体とな
る。この弾性体の繊維材の網の目構造の中にアモルファ
ス金属等の磁性材料あるいは磁性材料を内部に含む複合
材の薄片が存在し、その端面と繊維とが絡み合って一体
的に成形される。接着剤等による固定の場合と異なり繊
維と薄片との絡み具合は、全体が固定されているのでは
なく、部分的にしか固定されていないので、各薄片は半
浮動状態で保持され、ある程度自由に動くことができる
構造である。

【００２２】すなわち、２種類以上の融点の異なる弾性
体（樹脂）の組み合わせで、低融点以上高融点以下の温
度に保つことで、低融点の樹脂が高融点の樹脂と接触し
ている部分が融けて、接着剤の役目を果たし、立体構造
の成形が可能となる。ただし、この温度は、磁性材料の
特性を失う温度（例えば、アモルファス金属において
は、ガラス転移温度）以下である。

【００２３】ポリエステル繊維は、３ｄ×５１ｍｍ、１
５ｄ×６４ｍｍ、１３ｄ×５１ｍｍ等太さ、長さを種々
組み合わせて、硬度、耐久性等を変化させた製品を製造
できる。また、樹脂の接点となる低融点繊維の融点は１
１０〜２２０℃の間で設定することができる。三次元骨
格構造を構成するポリエステル繊維の弾性により外部か
らのエネルギを吸収でき、シールド材である磁性材料あ
るいはその複合材の周囲を弾性材で覆っているので、外
部の衝撃が伝わりにくく、かつ、各磁性材料あるいはそ
の複合材が完全に固定されていないので、ある程度自由
に動けるために、変形等による歪み、たわみ等による磁
性特性の低下を受けにくい。

【００２４】各構成繊維の長さは、例えば、２５〜１５
０ｍｍぐらいの範囲内で設定できる。長繊維だけでは、
繊維の配向性が均一となり、構造が二次元的になりやす
い。そこで、長繊維の他に短繊維を加えることで、短繊
維は長繊維の間で三次元的な配向となり、立体的な構造
で、弾性、耐久性等が向上する。

【００２５】繊維と磁性材料あるいはその複合材の物理
的な絡みによる保持方法なので、磁性材料やその複合材
の使用量の変更については、自由に増減設定が可能であ
る。繊維材と磁性材料あるいはその複合材の固定に接着
剤等を使用していないので、繊維材及び磁性材料あるい
はその複合材の再利用が容易である。

【００２６】また、図１においては、二層の弾性体４，
４で単層の磁性材料あるいはその複合材の薄片６を挟み
込む構造であったが、図２に示されるように、三層以上
の弾性体４，…，４の隣接する二層の弾性体４，４の間
にランダムに散布された多数の薄片６を挟み込んだ構造
２Ａとすることもできる。

【００２７】図１あるいは図２の積層体を成形するに際
し、磁性材料あるいはその複合材の薄片６が相互に必ず
接触または重なるように分布させ、適度な分布状態のシ
ールド材（薄片６）を挟み込んだ弾性体４を少なくとも
二層以上重ねて層状としたものを上型８及び下型１０か
ら成る金型内に入れ、加温（低融点＋３０℃）及び加圧
（数ｋｇ〜数十ｋｇ）した状態で数十分保持すること
で、自由な形状の成形が可能となり、例えば、図３に示
されるような、３次元（立体的）形状を有する製品１２
に成形することもできる。

【００２８】なお、製品内の温度分布を均一にするため
に、金型８，１０に複数の穴８ａ，１０ａを穿設するこ
とにより、通気性を向上させている。

【００２９】また、繊維材にカーボン含有等の導電性繊
維を数％混入することにより、弾性体自体の導電性が向
上するので、磁気シールド性に加えて電磁波シールド性
も向上する。また、表面に金属メッキ処理等の導電性処
理を実施することによっても、電磁波シールド性は向上
する。

【００３０】磁性材料及びその複合材の薄片の単層での
目付量を多くした場合、磁性体及びその複合材の層が厚
くなり、外周の弾性材料との接触、絡みによる固定、保
持が層の中心部までは及びにくくなり、自重による移動
が起こりやすくなる。これを防ぐために、磁性材料及び
その複合材料の間に構成部材の弾性体とは別に、薄片の
磁性体の動きを制限することを目的にごく少量の綿状の
弾性体を一緒に入れて成形する。こうすることにより外
周部を製作するときのストレスを磁性体に伝えずに磁性
材及びその複合材の量を増加することができる。

【００３１】また、焼鈍処理を行った磁性材料は、磁気
特性は大きく向上する（約３〜５倍）が、物理的に大変
脆くなる。外部より力が掛かると破損または焼鈍処理以
前の特性に低下してしまう。したがって、大きな一枚の
磁性材料を使用したシールド材として、焼鈍処理を実施
した磁気材料は使用しにくい。しかし、薄片の材料を弾
性材料で緩やかに保持しているこの方法では、外部より
の力は、覆っている弾性体により分散され、薄片の磁性
材料には伝わりにくく、磁気特性を低下させ難いので、
シールド材に使用できる。

【００３２】なお、上記実施形態において、隣接する弾
性体４，４に挟持される磁性材料あるいは複合材は薄片
６としたが、粒状であってもよい。

【００３３】次に、本発明にかかる磁気及び電磁波シー
ルド材２，２Ａの磁気遮蔽特性、導電性特性、外部付加
の影響等について数々の実験を行った。

【００３４】図４は、一層当たりの目付量を同じにして
シールド層の層数を変えた場合の層別磁気遮蔽特性を示
しており、層数が少ない場合は、層数が増加するにつれ
て磁気遮蔽効果も急激に増加するが、層数が多くなる
と、層数の増加に伴う磁気遮蔽効果の向上は減少するこ
とがわかる。

【００３５】図５は、導電性繊維の含有率を変えた場合
の磁気遮蔽特性変化を示しており、導電性繊維の含有率
が増加するにつれて磁束密度が減少しており、磁気遮蔽
特性が向上する。

【００３６】また、図６は、焼鈍処理を施した発明品と
焼鈍処理を施していない従来品とにおいて、添加される
磁性材料あるいは複合材の目付量を変えた場合の目付量
別磁気遮蔽特性を示しており、目付量を増加することに
より遮蔽特性は向上するが、従来品に比べ、焼鈍処理を
施した発明品は目付量の増加とともに磁気遮蔽特性が急
激に向上している。また、焼鈍処理を施した発明品の場
合、約６００ｇ／ｍ²まで目付量を増加すると遮蔽特性
は急激に向上し、それ以上目付量を増加した場合遮蔽特
性はある程度向上するものの、大きな向上は見られない
ことがわかる。

【００３７】図７は、２００ｍｍ×１００ｍｍの同一の
平板状矩形形状を有する発明品と、焼鈍処理を施してい
ない従来品Ｃと、焼鈍処理を施した従来品Ｄを折り曲げ
た場合の曲率半径Ｒに対する磁気遮蔽特性変化を示して
いる。

【００３８】図７のグラフに示されるように、発明品は
折り曲げても磁気遮蔽特性がほとんど変化しないのに対
し、焼鈍処理を施していない従来品Ｃの場合、曲率半径
Ｒが約３００ｍｍまでは磁気遮蔽特性はほとんど変化し
ないが、曲率半径が約３００ｍｍよりも小さくなると磁
気遮蔽特性が急激に悪化する。なお、焼鈍処理を施した
従来品Ｄは、曲率半径Ｒが６００ｍｍまでは磁気遮蔽特
性はほとんど変化しないが、６００ｍｍの曲率半径で破
断し、６００ｍｍ以下の曲率半径における磁気遮蔽特性
は測定できなかった。

【００３９】図８は、短繊維含有率を変えた場合の発明
品の弾性変化を示しており、寸法が５０ｍｍ以下で低融
点の短繊維を高融点の長繊維の中に織り込み、低融点ま
で温度上昇させることにより短繊維を溶け込ませて３次
元形状としている。

【００４０】図８のグラフに示されるように、短繊維含
有率が増加するにつれて２５％硬度が高くなり、硬くな
ることを示している。ここで、２５％硬度とは、ＪＩＳ
Ｋ６３０１に規定されており、部材を厚み方向に２５
％圧縮させるのに必要な荷重（単位：ニュートン）によ
って示される硬度のことである。

【００４１】図９及び図１０は、発明品に対する外部負
荷の影響を示すグラフで、図９は発明品に対し荷重１０
０Ｎを２秒間複数回加えた後磁束密度を測定したもの
で、図１０は発明品に対し異なる荷重を２０秒間加えた
後磁束密度を測定したものである。

【００４２】図９に示されるように、発明品の場合、加
圧回数４００回迄は磁束密度はほとんど変化せず、加圧
回数が４００回を超えると磁束密度がわずかに増加して
いるのに対し、従来品の場合、加圧回数の増加に伴う磁
束密度の大幅な増大が認められた。また、図１０に示さ
れるように、発明品の場合、約５００Ｎ以下の荷重に対
して磁束密度はあまり変化せず、磁気遮蔽特性の大きな
変化は見られなかったのに対し、従来品の場合、外部負
荷の影響による磁束密度の大幅な増大が認められた。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４４】請求項１あるいは請求項１０に記載の発明
によれば、樹脂製弾性繊維から成る少なくとも二層の弾
性体層と、その間に挟み込まれた粒状あるいは薄片状磁
性材料のシールド層とを一体成形することにより弾性繊
維を部分的に溶融、固化し、磁性材料を弾性繊維に絡ま
せて半浮動状態で保持するようにしたので、各粒子ある
いは薄片はある程度自由に移動することができ、外部負
荷あるいは衝撃によりシールド材が変形しても、各粒子
あるいは薄片が歪むことがなく、遮蔽特性が低下するこ
とがない。

【００４５】また、請求項２に記載の発明によれば、シ
ールド材を３次元形状に成形することができるようにし
たので、任意形状の被遮蔽物に対応させることができ
る。

【００４６】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
弾性体層により外力からのエネルギを吸収したので、シ
ールド層を構成する各粒子あるいは薄片は外力により歪
みを生じることがなく、シールド性能が保持される。

【００４７】また、請求項４あるいは請求項１１に記載
の発明によれば、弾性体層を少なくとも２種類の融点の
異なる弾性繊維で構成し、磁性材料の物性が変化しない
温度で加温及び加圧成形を施したので、低融点の樹脂の
みが部分的に溶融して接着剤の役目を果たし、立体的構
造の成形が可能となる。

【００４８】また、請求項５に記載の発明によれば、弾
性体層に長繊維及び短繊維を用いたので、短繊維が長繊
維の間で三次元的な配向となり、弾性、耐久性等が向上
する。

【００４９】また、請求項６あるいは請求項７に記載の
発明によれば、弾性体層に導電性繊維を混入することに
より、あるいは、導電処理を施すことにより導電性を付
与したので、電磁波シールド性が向上する。

【００５０】また、請求項８に記載の発明によれば、シ
ールド層に弾性材を混入して保持することにより磁性材
料の目付量を増加したので、シールド性能が一層向上す
る。

【００５１】また、請求項９に記載の発明によれば、磁
性材料に焼鈍処理を施したので、磁気特性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の磁気及び電磁波シール
ド材の製造工程を示す斜視図である。

【図２】 本発明の別の実施形態の磁気及び電磁波シー
ルド材の製造工程を示す斜視図である。

【図３】 本発明にかかる磁気及び電磁波シールド材の
斜視図である。

【図４】 シールド材に設けられたシールド層の層数を
変えた場合の層別磁気遮蔽特性を示すグラフである。

【図５】 本発明のシールド材において導電性繊維の含
有率を変えた場合の磁気遮蔽特性を示すグラフである。

【図６】 本発明のシールド材と従来品の目付量別磁気
遮蔽特性を示すグラフである。

【図７】 本発明のシールド材と従来品の折り曲げによ
る磁気遮蔽特性変化を示すグラフである。

【図８】 本発明のシールド材の短繊維含有率の変化に
伴う弾性変化を示すグラフである。

【図９】 本発明のシールド材の外部負荷の影響による
磁気遮蔽特性変化を示すグラフである。

【図１０】 外部負荷の加え方を変えた場合の本発明の
シールド材の磁気遮蔽特性変化を示すグラフである。

【符号の説明】

２，２Ａ 磁気及び電磁波シールド材 ４ 弾性体 ６ 磁性材料あるいは複合材の薄片 ８ 上金型 １０ 下金型 １２ 製品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 我田 茂樹 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 斉藤 奈己 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二層の弾性体層と、該二層の
   弾性体層の間に挟み込まれた多数の粒状あるいは薄片状
   磁性材料のシールド層とを有し、上記弾性体層は樹脂製
   弾性繊維から成り、上記弾性体層とシールド層とを一体
   成形して上記弾性繊維を部分的に溶融、固化することに
   より上記磁性材料を上記弾性繊維に絡ませて半浮動状態
   で保持するようにしたことを特徴とする磁気及び電磁波
   シールド材。
2. 【請求項２】 上記シールド材を３次元形状に成形した
   請求項１に記載の磁気及び電磁波シールド材。
3. 【請求項３】 上記弾性体層により外力からのエネルギ
   を吸収し、シールド性能を保持するようにした請求項１
   に記載の磁気及び電磁波シールド材。
4. 【請求項４】 上記弾性体層は少なくとも２種類の融点
   の異なる弾性繊維から成り、上記磁性材料の物性が変化
   しない温度で加温及び加圧成形を施した請求項１に記載
   の磁気及び電磁波シールド材。
5. 【請求項５】 上記弾性体層に長繊維及び短繊維を用い
   た請求項１に記載の磁気及び電磁波シールド材。
6. 【請求項６】 上記弾性体層に導電性繊維を混入するこ
   とにより導電性を付与した請求項１に記載の磁気及び電
   磁波シールド材。
7. 【請求項７】 上記弾性体層に導電処理を施すことによ
   り導電性を付与した請求項１に記載の磁気及び電磁波シ
   ールド材。
8. 【請求項８】 上記シールド層に弾性材を混入して保持
   することにより上記磁性材料の目付量を増加した請求項
   １に記載の磁気及び電磁波シールド材。
9. 【請求項９】 上記磁性材料に焼鈍処理を施した請求項
   １に記載の磁気及び電磁波シールド材。
10. 【請求項１０】 樹脂製弾性繊維から成る第一の弾性体
    層に多数の粒状あるいは薄片状磁性材料を散布してシー
    ルド層を形成し、該シールド層を樹脂製弾性繊維から成
    る第二の弾性体層で被装し、金型内で加温及び加圧成形
    して上記第一及び第二の弾性体層を構成する弾性繊維を
    部分的に溶融、固化することにより上記磁性材料を上記
    弾性繊維に絡ませて半浮動状態で保持するようにしたこ
    とを特徴とする磁気及び電磁波シールド材の製造方法。
11. 【請求項１１】 上記第一及び第二の弾性体層は少なく
    とも２種類の融点の異なる弾性繊維から成り、上記磁性
    材料の物性が変化しない温度で加温及び加圧成形を施し
    た請求項１０に記載の磁気及び電磁波シールド材の製造
    方法。