JPH11330777A - 電磁波シールド性に優れたシール部材用組成物およ びシール部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形によって薄肉あるいは細線化するこ
とができ、かつその状態で十分な弾力性を有し、望まし
いシールド特性を有するシール部材用組成物およびシー
ル部材を提供する。 【解決手段】 電磁シールド用シール部材用組成物を、
直径5〜30μｍ、長さ50〜1000μｍの金属細繊維を10〜5
5重量および直径5〜20μｍ、長さ100〜1500μｍの炭素
繊維を5〜20重量、残部スチレン系熱可塑性エラストマ
ーよりなるものとし、また、 電磁波シールド用シール
部材を、上記組成物を射出成形してなるものとし、特に
射出流動長（L）と平均断面積（S）の比（L/S)が5から2
8であるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁波シールド用シ
ール部材用組成物および電磁波シールド用部材に係り、
特に信号動作周波数が100MHzあるいはそれ以上の環境で
使用されるデジタル電子機器の筐体接合部から漏洩する
200〜500MHzの高調波成分放射ノイズをシールドするた
めに用いられるガスケットあるいはパッキン用の電磁波
シールド用組成物および電磁波シールド部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル電子機器より発生する放射ノイ
ズ（電磁ノイズ）は周辺の他の機器の誤動作を誘発する
などの電磁波障害の原因となる。そのため、その発生源
である電子回路基板上において種々の対策を講じ、さら
に電子機器の筐体を金属製あるいは金属繊維、炭素繊維
などの導電性フィラーを混入した導電性のシールド材と
する手段が講じられてきた。後者に属するものとして、
例えば特開平3-262199公報あるいは特開平3-262200号公
報に記載された電磁波シールド用成形材料がある。

【０００３】しかし、半導体の集積度が高まってくるに
にしたがい、放射ノイズが高周波数領域にシフトしてき
ており、回路上での発生防止対策だけで解決を図ること
が困難となってきている。さらに、近年のように信号動
作周波数が100MHzあるいはそれ以上となると、200〜500
MHzの低次の高調波成分が放射ノイズとして発生する
が、かかる波長の短いノイズは電子機器筐体の接合部か
ら容易に漏れ、前記電子機器の誤動作などを招来する危
険がある。また、これらの電子機器使用環境に関し、国
際規格（CISPR）あるいは国内規格（VCCI）が設けられ
ており、これらを遵守する必要もある。

【０００４】かかる電子機器の筐体接合部からの放射ノ
イズ漏れを防止するために、電子機器の筐体端面に貼り
付けるためのガスケットあるいはパッキンが提案されて
いる。これらは主として金属繊維あるいは金属メッシュ
を発泡樹脂に貼り付け、種々の加工を行って若干の弾力
性を付与し筐体間の隙間を埋めるようにしたものであ
る。また、金属箔を樹脂フォームに貼り付けてなるガス
ケットなどの提案されている。さらに、シリコーンゴム
に導電性フィラーを配合して焼成したものも提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のガスケットあるいはパッキンは、小型化され量産され
る電子機器のシールド部材として十分な特性を有してい
ない。まず、これらガスケットやパッキンは極めて薄
い、あるいは、アスペクト比の大きい部材に射出成形さ
れる必要があるが、上記提案によるものではかかる射出
成形は不可能である。特に、いわゆる２色射出成形によ
るときはパッキンを極めて細い形状に金型内に射出成形
しなければならないが、かかる成形は従来の提案によっ
ては達成できない。

【０００６】また、電磁シールド効果を発揮させるため
には、シール部材が筐体間の隙間を完全に充填する必要
があり、そのためには十分な弾力性、例えば国際ゴム硬
さ（IRHD）で80以下とするのがよいが、かかる要求は充
足されていない。

【０００７】さらに、電磁波シールド材はその機能を発
揮するための条件として、一般的指標として体積抵抗が
10⁰/cm以下が望ましく、電磁シールド効果が40dB程度が
必要とされている。さらに接合される筐体との電気的導
通を十分ならしめるためには表面抵抗が9.9×１０¹Ω以
下、すなわち99Ω以下、望ましくは、9.9×１０⁰、すな
わち9.9Ω以下であることが望ましいとされている。し
かしながら、かかる電気的特性は細線状のシール部材や
肉薄のパッキンでは射出成形の際にフィラー中の金属繊
維が剪断され、また長繊維が射出方向に整列されるた
め、薄物あるいは細線の場合には導電性が急速に低下す
るという問題がある。

【０００８】したがって本発明の解決課題は、射出成形
によって薄肉あるいは細線化することができ、かつその
状態で十分な弾力性を有し、望ましいシールド特性を有
するシール部材用組成物およびシール部材を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、樹脂および
導電性フィラーの組み合わせについて種々検討した結
果、スチレン系エラストマーに対して特定寸法の金属細
繊維と炭素繊維とを一定割合で配合したとき、上記の諸
要求を満たすシール部材用組成物を得ることができ、ま
た、この組成物を用いて射出成形を行えば理想的な特性
を有する電磁シールド用パッキン、ガスケットを製造で
きることを知見して本発明を完成したものである。

【００１０】具体的には本発明は、まず、電磁シールド
用シール部材用組成物を、直径5〜30μｍ、長さ50〜100
0μｍの金属細繊維を10〜55重量および直径5〜20μｍ、
長さ100〜1500μｍの炭素繊維を5〜20重量％、残部スチ
レン系熱可塑性エラストマーよりなるものとする。

【００１１】その際、スチレン系熱可塑性エラストマー
樹脂は、ハードセグメントとソフトセグメントとの共重
合組成物に柔軟剤としてのプロセスオイルおよび流動性
付与材としてのポリプロピレンを配合してなるものであ
って、かつ前記ハードセグメントがポリスチレンであ
り、前記ソフトセグメントがポリブタジエン、ポリイソ
プレン、水素添加ポリブタジエン、水素添加ポリイソプ
レン、水素添加スチレン・ブタジエンラバーのいずれか
１種または２種以上からなるものであることを好適とす
る。

【００１２】さらに、炭素繊維はNi、Al、Cr、Cuから選
ばれた金属の１種、または２種以上を複合して、金属被
覆したものであることを好適とし、上記組成物の表面硬
度が国際ゴム硬さで80以下であることを好適とするもの
である。

【００１３】また、本発明は、電磁波シールド用シール
部材を、直径5〜30μｍ、長さ50〜1000μｍのステンレ
ス鋼細繊維を10〜55重量および直径5〜20μｍ、長さ100
〜1500μｍの炭素繊維を5〜20重量、残部スチレン系熱
可塑性エラストマーよりなる材料を射出成形してなるも
のとし、特に射出流動長（L）と平均断面積（S）の比
（L/S）が5〜28であること、および、さらにかかる射出
成形された状態において表面抵抗が99Ω以下であること
を好適とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づき
詳細に説明する。まず、本発明において用いる樹脂にガ
スケット、パッキンなどのシール部材として最も重要な
性質であるゴム弾性に富んだスチレン系熱可塑性エラス
トマー樹脂よりなるものを採用する。このエラストマー
樹脂は単体で国際ゴム硬さ（IRHD）で40前後まで硬さを
制御することができるので、ゴム的弾性を必要に応じて
維持することができ、筐体をビスなどにより締め付けた
とき容易に電気的導通を得ることができる。しかし、他
のエラストマー樹脂、例えば、ポリオレフィン系、ポリ
エステル系、ポリウレタン系あるいはポリアミド系樹脂
は樹脂単体でおおむね国際ゴム硬さ80以上の高い表面硬
度と60％以上の大きな圧縮歪みを示すため、本発明の目
的に適さない。

【００１５】このスチレン系エラストマー樹脂はハード
セグメントとソフトセグメントを共重合させ、該共重合
物にプロセスオイルおよび流動性付与剤を配合してなる
ものである。ハードセグメントとしてポリスチレンを選
択し、ソフトセグメントしてはポリブタジエン、ポリイ
ソプレン、水素添加ポリブタジエン、水素添加ポリイソ
プレン、水素添加スチレン・ブタジエンラバーのいずれ
か１種または２種以上を選択する。プロセスオイルとし
ては、例えばパラフィン系プロセスオイルを用いること
ができる。流動性付与剤としてはポリプロピレンを利用
できる。これらは、上記共重合物100重量部に対して、
プロセスオイル60〜180重量部、ポリプロピレン10〜50
重量部を配合するのがよい。

【００１６】本発明では上記エラストマー樹脂に対し導
電性フィラーとして、直径5〜30μｍ、長さ50〜1000μ
ｍの金属細繊維を10〜55重量％および直径5〜20μｍ、
長さ100〜1500μｍの炭素繊維を5〜20重量を用いる。こ
こに金属細繊維とは、ステンレス鋼、ニッケル、銅等の
金属を適当な手段、例えば破砕等、によって微細な細線
状にしたものをいうが、その直径が5〜30μｍ、長さ50
〜1000μｍのものを用いるのがよい。

【００１７】特にステンレス鋼を、特開昭63-406号公報
に記載した方法によって切削して製造したものはステン
レスマイクロファイバー（略称ＳＭＦ）とよばれるが、
これは３次元空間において曲線状をなしている微細繊維
を多く含有し、しかも適度な強度を有して、射出成形の
段階で破壊され難く、電磁シールド材料中において比較
的長い炭素繊維に絡みつくとともに、パッキン等を射出
成形したとき表面に端部が露出して導通性を高くするの
で非常に好ましい。

【００１８】一方、炭素繊維は、エラストマー樹脂中に
おいて直径5〜20μｍ、長さ100〜1500μｍの大きさを有
する。本発明において用いられるゴム成分を含むエラス
トマー系樹脂は溶融粘度が高いため射出成形時の剪断作
用が大きく炭素繊維が破壊され、あるいは射出方向に整
列する傾向があるが、射出成形後において上記記範囲内
のサイズとなるようにすれば、前記金属細繊維のとの絡
み合い効果と相俟って射出成形後の薄肉、細線化した状
態においても高い導電性を得ることができる。

【００１９】この炭素繊維はその製法を特に問うもので
はなく、いわゆるパン系、ピッチ系の何れも使用可能で
ある。また炭素繊維の表面に、金属、例えば、Ni、Al、
Cr、Cuあるいはこれらの合金を単独あるいは複合して被
覆したものとしてもよい。なお、シールド用としての電
気特性からみれば繊維自体の機械的特性が優れ、加工時
の繊維破壊が少ないパン系が好ましく、また電気特性の
さらなる改良のためには金属被覆したものが好ましい。

【００２０】これら金属細繊維および炭素繊維はシール
部材中にそれぞれ10〜55重量、5〜20重量含有させる。
金属細繊維の含有量が10より少ないときには前記炭素繊
維との絡み合いによる効果が生ぜず、薄肉、細線化化さ
れたシール部材の表面に露出しないために電気特性が劣
り、一方55を超えると組成物の流動性を害し安定して射
出成形を行うことができなくなる。炭素繊維についても
5未満では金属細繊維との相乗効果が生ぜず、20を超え
ると射出成形時の流動性を害する。

【００２１】上記のようにして調整されたシール部材用
組成物は、射出成形によりシール部材に成形される。成
形はシール材として必要な任意の形状に行うことがで
き、0.5mm厚さの射出成型品とすることができる。断面
形状についても真円、正方形、長方形、あるいは任意の
異形断面材とすることができる。また、成形はパッキン
単独、あるいはガスケット単独で行うこともできるが、
いわゆる２色成形、すなわち、１個の金型もしくはダイ
を共有する２色成形機あるいは２色押出機などにより、
２色一体成形品を成形すること、とすることもできる。

【００２２】しかしながら、成形に当たっては射出流動
長（L）と射出成形品の平均断面積（S）との比L/Sを5〜
28の範囲に収めるようにするのがよい。この値が28を超
える場合は金型内における流動が困難となり、また表面
抵抗が極端に増大する。一方、L/Sが5以下の場合、射出
成形におけるゲート点の数が増加しランナー部分などの
不要部の増大を招きコストアップの原因になる。また、
薄肉化、細線化に伴う本発明の効果が発揮されない。

【００２３】なお、本発明に係るシール部材用組成物及
び射出成形後のパッキン、ガスケットの特性値は、次の
とおりである。 A．シール部材用組成物：幅50mm、長さ90mm、厚さ2.5mm
のサンプルについて以下の項目について測定する。 （１）表面硬度：IRHD（国際ゴム硬度）をポケット硬さ
計により測定する。 （２）体積抵抗：日本ゴム協会標準規格「導電性ゴム及
びプラスチックの体積抵抗試験法2301-1969」に準拠す
る。 （３）表面抵抗：日本ゴム協会規格SRIS2301-1969にし
たがい、電極間距離を15mmとして抵抗値を測定する。た
だし、電極と上記サンプルの接点には銀ペーストを塗布
後、乾燥する。 （４）電磁シールド性：アドバンテスト法（MIL-STD-28
5に準拠）による。 B．射出成型品：各種サイズに射出成形されたパッキ
ン、ガスケットをそのままサンプルとした。測定項目は
表面抵抗のみである。

【００２４】

【実施例】

【実施例１】表１に示す各組成物を用い、断面が直径6m
mの真円状のパッキンを、射出ゲートからの長さが50mm
として通常の射出成形金型を用いて射出成形した。この
場合、パッキンの断面積、Sと射出ゲートからの長さ、L
の比、L/Sは5.31であった。得られたパッキンの特性値
は表１に併せて示したとおりであり、エラストマー樹脂
としてスチレン系熱可塑性エラストマーを用いた場合に
は炭素繊維の種類に関係なく、良好な結果が得られた。
これに反し、他のエラストマー樹脂を用いた場合には表
面硬度、あるいは表面抵抗が高くパッキンとしての特性
を満足しなかった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【実施例２】エラストマー樹脂としてスチレン系熱可塑
性エラストマーを47（重量比、以下同じ）、ステンレス
鋼細繊維としてSMFを38、炭素繊維としてニッケルコー
ティングされたパン系炭素繊維15からなるシール部材用
組成物を表２に示す形状に通常の金型により射出成形し
パッキンとして。得られたパッキンの特性値は表２に併
せて示した。ここに示すように、L/S値が28以下であるN
o.9の場合は良好な結果が得られたが、それよりL/S値が
大なる場合には表面抵抗値が極端に大きくなるか、ある
いは成形不可能となり、パッキンとして使用できないも
のとなった。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【実施例３】表３に示す各組成物を用い、断面が直径1.
5mmの真円状のパッキンを、射出ゲートからの長さが50m
mとして通常の射出成形金型を用いて射出成形した。こ
の場合、パッキンの断面積、Sと射出ゲートからの長
さ、Lの比、L/Sは28.25であった。得られたパッキンの
特性値は表3に併せて示したとおりであり、エラストマ
ー樹脂がスチレン系熱可塑性エラストマーを用いた場合
であっても、L/S値が適当な範囲にないことおよび組成
物中のフィラーの配合量が適当でないため表面抵抗が高
くパッキンとしての特性を満足しなかった。

【００２９】

【表３】

【００３０】

【実施例４】表４に示す各組成物を用い、断面形状が厚
さ1.2mm、幅1.5mmの長方形を有するパッキンを、射出ゲ
ートからの長さが50mmとして２色成型法によって射出成
形した。この場合、パッキンの断面積、Sと射出ゲート
からの長さ、Lの比、L/Sは27.78であった。得られたパ
ッキンの特性値は表４に併せて示したとおりであり、ス
チレン系熱可塑性エラストマーの配合比、炭素繊維の種
類、あるいは配合に関係なく、本発明の範囲内において
良好な結果が得られた。

【００３１】

【表４】

【００３２】

【発明の効果】本発明は電磁シールド用に用いるシール
材組成物を上記のように構成したから、射出成形によっ
てパッキン、ガスケットとして適切な性質を有し、かつ
電磁気シールド材として良好な特性値を有するシール材
を製造することができる。これにより、デジタル電子機
器の電磁ノイズの漏洩防止がより完全になり機器の誤動
作を防止できる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直径5〜30μｍ、長さ50〜1000μｍの金
   属細繊維を10〜55重量％および直径5〜20μｍ、長さ100
   〜1500μｍの炭素繊維を5〜20重量％、残部スチレン系
   熱可塑性エラストマー樹脂よりなることを特徴とする電
   磁波シールド性に優れたシール部材用組成物。
2. 【請求項２】 スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂
   は、ハードセグメントとソフトセグメントとの共重合組
   成物に柔軟剤としてのプロセスオイルおよび流動性付与
   材としてのポリプロピレンを配合してなるものであっ
   て、かつ前記ハードセグメントはポリスチレンであり、
   ソフトセグメントはポリブタジエン、ポリイソプレン、
   水素添加ポリブタジエン、水素添加ポリイソプレン、水
   素添加スチレン・ブタジエンラバーのいずれか１種また
   は２種以上からなるものであることを特徴とする請求項
   １記載の電磁波シールド性に優れたシール部材用組成
   物。
3. 【請求項３】 炭素繊維はNi、Al、Cr、Cuから選ばれた
   金属の１種、または２種以上を複合して、金属被覆した
   ものであることを特徴とする請求項１または２記載の電
   磁波シールド性に優れたシール部材用組成物。
4. 【請求項４】 表面硬度が国際ゴム硬さで80以下である
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の電磁波シ
   ールド性に優れたシール部材用組成物。
5. 【請求項５】直径5〜30μｍ、長さ50〜1000μｍのステ
   ンレス鋼細繊維を10〜55重量および直径5〜20μｍ、長
   さ100〜1500μｍの炭素繊維を5〜20重量％、残部スチレ
   ン系熱可塑性エラストマー樹脂よりなる材料を射出成形
   してなる電磁波シールド用シール部材。
6. 【請求項６】 射出流動長（L）と平均断面積（S）の比
   （L/S）が5から28であることを特徴とする請求項５記載
   の電磁波シールド用シール部材。
7. 【請求項７】 表面抵抗が99Ω以下であることを特徴と
   する請求項５または６記載の電磁波シールド用シール部
   材。