WO2018105369A1 - 電磁波抑制シート - Google Patents

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WO2018105369A1
WO2018105369A1 PCT/JP2017/041691 JP2017041691W WO2018105369A1 WO 2018105369 A1 WO2018105369 A1 WO 2018105369A1 JP 2017041691 W JP2017041691 W JP 2017041691W WO 2018105369 A1 WO2018105369 A1 WO 2018105369A1
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electromagnetic wave
frequency
suppression sheet
wave suppression
sheet
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PCT/JP2017/041691
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成瀬　新二
竜士 藤森
孝一 浮ヶ谷
千尋 近藤
田中　康紀
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デュポン帝人アドバンスドペーパー株式会社
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    • H05K9/009—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding comprising electro-conductive fibres, e.g. metal fibres, carbon fibres, metallised textile fibres, electro-conductive mesh, woven, non-woven mat, fleece, cross-linked

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic wave suppression sheet.
  • electromagnetic wave shielding materials are being developed as one of the means for protecting against electromagnetic waves.
  • a lightweight and flexible fiber for example, a woven or knitted fabric such as a woven fabric made of a synthetic polymer fiber is used.
  • means for forming a metal film on the fiber include vacuum deposition, sputtering, and electroless plating. Fabrics woven with fibers coated with metal as described above have problems that it is difficult to produce a thin fabric, shape stability is low, and workability is not good.
  • an electromagnetic wave absorber for an electromagnetic wave having a low frequency of 10 MHz or less which may affect the carcinogenicity or malfunction of an electronic device or near 1 GHz or a human body, does not satisfy thinness and lightness.
  • an electromagnetic wave absorber that has an electromagnetic wave absorption capability uses a material selected in advance according to the absorption frequency. In order to satisfy the conditions such as the desired absorption frequency and the maximum absorption amount at that frequency, A method of changing the thickness is used.
  • a ⁇ / 4 type electromagnetic wave absorber requires a thickness of about 50 cm with respect to an electromagnetic wave of 100 MHz. At lower frequencies, greater thickness is required. Furthermore, since a metal plate backing is required, it is difficult to put it into practical use. In order to reduce the weight of the body of a hybrid car or an electric vehicle, there is a need for a lighter electromagnetic wave absorber that can absorb a wide range of frequencies including an electromagnetic wave having a low frequency, for example, 1 GHz or less, and further 10 MHz or less. In addition, as motors and inverters become smaller and lighter, an electromagnetic wave absorbing material having high heat resistance that can withstand the heat generation of a conductor due to high-frequency high current flowing from the inverter to the electric motor is required.
  • JP-T-2008-542557 discloses an electromagnetic wave suppression sheet composed of short aramid fibers, aramid fibrids, and conductive fillers such as carbon fibers.
  • aramid fibers such as aramid fibers
  • conductive fillers such as carbon fibers.
  • none of them aims at the above electromagnetic wave absorption, and therefore does not satisfy characteristics that are important as electromagnetic wave absorption characteristics, such as dielectric loss characteristics and scattering characteristics.
  • An object of the present invention is to provide a lighter electromagnetic wave suppression sheet having high heat resistance and capable of absorbing electromagnetic waves in a wide range of frequencies including low frequencies.
  • One embodiment of the present invention includes a surface resistivity including a conductive substance and an insulating material having a dielectric loss tangent of 0.01 or more at 20 ° C. and a frequency of 60 Hz in a state where the conductive substance and the insulating material are in direct contact with each other.
  • the conductive material is carbon fiber.
  • the relative dielectric constant of the insulating material at a frequency of 20 ° C. and 60 Hz is 4 or less.
  • the insulating material is polymetaphenylene isophthalamide.
  • the thickness of the absorption layer is 1 ⁇ 4 or less of the wavelength of the irradiated electromagnetic wave.
  • the following formula (1) is satisfied for electromagnetic waves having a frequency of 10 kHz and 2 GHz.
  • a + B ⁇ 70 (1) (Here, A is the reflectance (%) of the electromagnetic wave, and B is the transmittance (%) of the electromagnetic wave.)
  • the following formula (2) is satisfied with respect to electromagnetic waves having a frequency of 10 kHz and a frequency of 2 GHz. 0.9 ⁇ C / D ⁇ 1.1 (2) (Here, C is the sum of reflectance (%) and transmittance (%) for electromagnetic waves with a frequency of 10 kHz, and D is the sum of reflectance (%) and transmittance (%) for electromagnetic waves with a frequency of 2 GHz.
  • the transmittance of electromagnetic waves having a frequency of 18 GHz is 1% or less.
  • the thickness is 300 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the retention rate of tensile strength at 300 ° C. for 1 hour is 90% or more.
  • the absorption layer is a hot-pressed sheet.
  • Another embodiment of the present invention is an electrical insulator including the electromagnetic wave suppression sheet.
  • Still another embodiment of the present invention provides: (1) a conductive material selected from the group consisting of metal fiber, carbon fiber, carbon black, metal plating fiber, metal powder mixed fiber, and carbon black mixed fiber; and polymetaphenylene Selected from the group consisting of isophthalamide and copolymers thereof, polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, methyl methacrylate / styrene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, nylon 6 and nylon 66
  • the surface resistivity of the surface in contact with the serial-absorbing layer
  • the conductive material used in the present invention has a wide range of conductivity from a conductor having a volume resistivity of about 10 ⁇ 1 ⁇ ⁇ cm or less to a semiconductor having a volume resistivity of about 10 ⁇ 1 to 10 8 ⁇ ⁇ cm. And fibrous or fine particles (powder or flakes).
  • the size of the conductive substance is at least a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave to be irradiated, at least at the minimum.
  • the wavelength of the electromagnetic wave is expressed by the following equation.
  • ⁇ 1 / ( ⁇ 1/2 ⁇ ⁇ 1/2 ⁇ f)
  • ⁇ the wavelength of the electromagnetic wave (m)
  • ⁇ the dielectric constant of the medium (m ⁇ 3 kg ⁇ 1 s 4 A 2 )
  • ⁇ the magnetic permeability of the medium (H / m)
  • f the frequency of the electromagnetic wave (Hz) ).
  • the frequency of the irradiated electromagnetic wave is 60 Hz to 300 GHz and the medium is vacuum or air
  • the wavelength of the electromagnetic wave is 5000 km to 1 mm
  • 1 ⁇ 4 of the wavelength of the electromagnetic wave is 1250 km to 0.25 mm.
  • the minimum portion of the conductive material is larger than 1 ⁇ 4 of the wavelength of the electromagnetic wave, the possibility that the electromagnetic wave is transmitted without being absorbed increases.
  • the minimum portion means not the fiber length, the so-called fiber length, but the short diameter of the cross section perpendicular to the length direction.
  • the minimum part of the thickness of a film is said.
  • conductive substances include materials having uniform conductivity such as metal fibers, carbon fibers, and carbon black, or conductive materials and non-conductive materials such as metal plating fibers, metal powder mixed fibers, and carbon black mixed fibers.
  • the present invention is not limited to these materials. Of these, carbon fibers are preferably used in the present invention.
  • the carbon fiber used in the present invention is preferably carbon fiber obtained by firing a fibrous organic material at a high temperature in an inert atmosphere.
  • carbon fibers are broadly classified into those obtained by firing polyacrylonitrile (PAN) fibers and those obtained by spinning after pitch spinning, but in addition to these, they are manufactured by spinning and firing resins such as rayon and phenol. And these can also be used in the present invention.
  • PAN polyacrylonitrile
  • Prior to firing it is also possible to carry out an oxidative crosslinking treatment using oxygen or the like to prevent fusing during firing.
  • the fineness of the fiber which is a conductive substance used in the present invention, is not particularly limited as long as the minor axis is 1/4 or less of the electromagnetic wave irradiated.
  • the fiber length is selected from the range of 1 mm to 20 mm.
  • a conductive substance it is more preferable to use a material having high conductivity and exhibiting good dispersion in the wet papermaking method described later.
  • a carbon fiber it is preferable to select a carbon fiber having higher strength and less embrittlement.
  • an insulating material having a dielectric loss tangent of 0.01 or more refers to a substance having a dielectric loss tangent of 0.01 or more under the condition that an electromagnetic wave of 60 Hz is irradiated at 20 ° C.
  • P E 2 ⁇ tan ⁇ ⁇ 2 ⁇ f ⁇ ⁇ r ⁇ ⁇ 0 ⁇ S / d (W)
  • W the dielectric loss
  • E the voltage
  • V the voltage
  • tan ⁇ the dielectric tangent of the insulating material
  • f the frequency
  • ⁇ r the dielectric constant of the insulating material
  • ⁇ 0 the dielectric constant of the vacuum (8.84541882 ⁇ 10 ⁇ 12 (m ⁇ 3 kg ⁇ 1 s 4 A 2 )
  • S is the contact area (m 2 ) between the conductive material and the insulating material
  • d the distance (m) between the conductive materials.
  • the dielectric material has a dielectric loss proportional to the contact area between the conductive material and the insulating material. Therefore, film-like microparticles that increase the contact area are preferred, but this is not the only case. Is not to be done. It is preferable that at least a minimum part of the size of the insulating material is 1/4 or less of the wavelength of the electromagnetic wave to be irradiated. If the size of the minimum portion of the insulating material is larger than 1 ⁇ 4 of the wavelength of the electromagnetic wave, the electromagnetic wave may be transmitted without being absorbed. In the case of a fibrous substance, the minimum portion means not the fiber length, the so-called fiber length, but the short diameter of the cross section perpendicular to the length direction.
  • the relative dielectric constant of the insulating material at 20 ° C. and 60 Hz is preferably 4 or less. If the relative dielectric constant is low, it is difficult to reflect electromagnetic waves, which is considered suitable as the insulating material of the present invention.
  • the insulating material include polymetaphenylene isophthalamide having a dielectric loss tangent of 0.01 or more at 60 ° C.
  • polyvinyl chloride polymethyl methacrylate, methyl methacrylate / styrene copolymer, polychloro
  • examples thereof include, but are not limited to, trifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, nylon 6, nylon 66, and the like.
  • polymetaphenylene isophthalamide and a copolymer thereof, polymethyl methacrylate, methyl methacrylate / styrene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, and nylon 66 have a relative dielectric constant at 20 ° C. and a frequency of 60 Hz.
  • polymetaphenylene isophthalamide fibrids and / or short fibers are preferably used because they have good molding processability, flame retardancy, heat resistance, and the like.
  • polymetaphenylene isophthalamide fibrids are preferably used because of their film-like fine particle form, increasing the contact area with the conductive material, increasing the above-described dielectric loss, and increasing the amount of electromagnetic waves absorbed. It is done.
  • the fibrid used in the present invention means film-like microparticles.
  • film-like microparticles made of polymetaphenylene isophthalamide it may be called aramid pulp.
  • Examples of the production method include those described in JP-B-35-11851, JP-B-37-5732, and the like.
  • fibrids have paper-making properties like ordinary wood (cellulose) pulp, they can be formed into a sheet by a paper machine after being dispersed in water.
  • a so-called beating process can be performed for the purpose of maintaining quality suitable for papermaking. This beating process can be performed by a disk refiner, a beater, or other papermaking raw material processing equipment that exerts a mechanical cutting action.
  • the shape change of the fibrid can be monitored with the freeness as defined in JIS P8121.
  • the freeness of the aramid fibrid after the beating treatment is preferably in the range of 10 to 300 cm 3 (Canadian Standard Freeness).
  • the strength of the sheet formed therefrom may be reduced.
  • the utilization efficiency of the mechanical power to be input becomes small, the processing amount per unit time is often reduced, and further refinement of the fibrid is reduced. Since it proceeds too much, the so-called binder function is likely to deteriorate. Therefore, no particular advantage is recognized even when trying to obtain a freeness smaller than 10 cm 3 .
  • the short fiber used in the present invention is a fiber obtained by cutting a fiber into a predetermined length.
  • a fiber using polymetaphenylene isophthalamide as a raw material for example, “Teijin Conex (registered trademark)” by Teijin Limited. ", And those that can be obtained under trade names such as” Nomex (registered trademark) "by DuPont, but are not limited thereto.
  • a short fiber is 1/4 or less of the electromagnetic waves with which a short diameter is irradiated.
  • it can have the fineness in the range of 0.05 dtex or more and less than 25 dtex.
  • a fiber having a fineness of less than 0.05 dtex is not preferred because it tends to cause aggregation in the production by the wet method described later, and a fiber having a fineness of 25 dtex or more is too large, for example, a perfect circle shape.
  • the density is 1.4 g / cm 3
  • the diameter is 45 ⁇ m or more, there may be inconveniences such as a decrease in aspect ratio, a reduction in mechanical reinforcement effect, and poor uniformity of the electromagnetic wave suppression sheet.
  • the uniformity failure of the electromagnetic wave suppression sheet occurs, the conductivity of the electromagnetic wave suppression sheet varies, and there is a possibility that the required electromagnetic wave suppression function cannot be sufficiently exhibited.
  • the length of the aramid short fiber can be selected from the range of 1 mm or more and less than 25 mm, preferably 2 to 12 mm.
  • the length of the short fiber is less than 1 mm, the mechanical properties of the electromagnetic wave suppression sheet are deteriorated. Since it is easy to generate
  • the electromagnetic wave suppression sheet 1 has a configuration in which one absorption layer 10 and one contact layer 20 are laminated.
  • the absorption layer 10 includes a conductive substance and an insulating material having a dielectric loss tangent of 0.01 or more at 20 ° C. and a frequency of 60 Hz in a state where the conductive substance and the insulating material are in direct contact with each other.
  • the surface resistivity of the absorption layer 10 is 100 ⁇ / ⁇ or more.
  • the electromagnetic wave enters from the top of the page.
  • the contact layer 20 is laminated on the surface 30 opposite to the surface irradiated with electromagnetic waves.
  • the surface resistivity of the contact layer 20 on the opposite surface 30 side is 20 ⁇ / ⁇ or more.
  • the absorption layer includes the conductive substance and the insulating material in a state where the conductive substance and the insulating material are in direct contact with each other.
  • the state of being in direct contact means the state of being in contact without any other material.
  • the conductive substance and the insulating material are mixed substantially uniformly in the absorption layer.
  • the content of the conductive substance is not particularly limited as long as a predetermined surface resistivity can be obtained, but is generally preferably 0.5 to 30 wt%, more preferably 1 to 1% based on the weight of the absorption layer. 20 wt%.
  • the density of the sheet is in the range of 0.5 to 0.8 g / cm 3
  • the content of the conductive material is 1 to 10 wt% based on the weight of the absorption layer. Is preferred.
  • the density of the sheet is in the range of 0.1 to 0.5 g / cm 3 , it is preferable to take a value of 5 to 20 wt% based on the weight of the absorption layer.
  • the content of the insulating material is preferably 70 to 99.5 wt%, more preferably 80 to 99 wt%, based on the weight of the absorption layer.
  • the density of the sheet is in the range of 0.5 to 0.8 g / cm 3 , it is preferable to take a value of 90 to 99 wt% based on the weight of the absorbing layer.
  • the density of the sheet is in the range of 0.1 to 0.5 g / cm 3 , it is preferable to take a value of 80 to 95 wt% based on the weight of the absorbing layer.
  • the absorption layer may include a material other than the conductive substance and the insulating material.
  • the absorbent layer is added to the extent that the dispersibility improver, antifoaming agent, paper strength enhancer, acrylic resin, fixing agent, polymer flocculant, organic fiber, inorganic fiber, etc. are not impaired. May be.
  • the content of these other additives is preferably 20 wt% or less based on the weight of the absorbent layer.
  • the thickness of the absorbing layer is preferably 1 ⁇ 4 or less of the wavelength of the electromagnetic wave to be irradiated. Specifically, the thickness of the absorption layer is preferably 5 to 1000 ⁇ m, more preferably 10 to 700 ⁇ m. When the absorption layer is in this range, efficient absorption of electromagnetic waves can be expected.
  • the contact layer may be a layer having two or more consecutive layers having the same structure as the absorbing layer, or may be a layer having a different structure.
  • the second layer corresponds to the contact layer.
  • the contact layer include an adhesive layer made of an adhesive, an air layer made of air, and an insulating layer made of a film.
  • the number of stacked layers is not particularly limited. What is necessary is just to determine the number of lamination
  • the adhesion means in the case of successively laminating layers having the same structure as the absorbent layer is not particularly limited. It may be simply laminated without chemical bonding such as adhesive or crimping.
  • the contact layer has a surface resistivity of 20 ⁇ / ⁇ or more on the surface in contact with the absorption layer. When the surface resistivity is less than 20 ⁇ / ⁇ , the electromagnetic field in the layer is closed, so that a strong electric field is not generated in the absorption layer, and the effect of absorbing the electromagnetic wave may be drastically reduced. If the contact layer becomes too thick, for example, when it is installed on an electrical insulator described later, it tends to be an obstacle to saving space. Therefore, the thickness of the contact layer is preferably 5 to 2000 ⁇ m, more preferably 50 to 300 ⁇ m.
  • the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention preferably satisfies the following formula (1) with respect to an electromagnetic wave with a frequency of 10 kHz and an electromagnetic wave with a frequency of 2 GHz.
  • a + B ⁇ 70 (1)
  • A is the electromagnetic wave reflectance (%)
  • B is the electromagnetic wave transmittance (%).
  • seat of this invention satisfy
  • seat of this invention is 1% or less in the transmittance
  • the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention preferably has a tensile strength retention of 90% or more at 300 ° C. for 1 hour.
  • the thickness of the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention is not particularly limited, but in general, it preferably has a thickness in the range of 10 ⁇ m to 5000 ⁇ m, more preferably 300 to 1000 ⁇ m. More preferably, it is 400 to 700 ⁇ m.
  • the thickness is smaller than 10 ⁇ m, the electromagnetic wave transmittance is increased, and the electromagnetic wave transmission suppressing function as the electromagnetic wave suppressing sheet may be sufficient.
  • it exceeds 5000 ⁇ m for example, when installed on an electrical insulator described later, it tends to be an obstacle to saving space.
  • the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention can be generally produced by a method of forming a sheet after mixing the above-described conductive material and an insulating material having a dielectric loss tangent of 0.01 or more.
  • a method of forming a sheet using an air flow after the conductive material, the above-mentioned fibrid and the short fiber are blended by a dry method, the conductive material, the above-mentioned fibrid and the short fiber are liquid media
  • a liquid permeable support for example, a method of discharging it onto a net or belt to form a sheet and drying it by removing the liquid can be applied.
  • water is used as a medium.
  • the so-called wet papermaking method is preferably selected.
  • at least a conductive substance, an aqueous slurry of the above-mentioned fibrid and short fiber or a mixture of aqueous slurry is fed to a paper machine, dispersed, and then subjected to dehydration, water extraction, and drying operations to form a sheet.
  • a winding method is common.
  • the paper machine for example, a long paper machine, a circular paper machine, an inclined paper machine, a combination paper machine combining these, and the like can be used.
  • a composite sheet composed of a plurality of paper layers by forming and uniting aqueous slurries having different blending ratios.
  • Additives such as dispersibility improvers, antifoaming agents, and paper strength enhancers may be used as necessary during wet papermaking, and if the conductive material is particulate, acrylic A resin, a fixing agent, a polymer flocculant, and the like may be added, but care must be taken in the use so as not to hinder the purpose of the present invention.
  • the electromagnetic wave suppressing sheet of the present invention includes other fibrous components other than the above components, for example, polyphenylene sulfide fiber, polyether ether ketone fiber, cellulosic fiber, polyvinyl alcohol, as long as the object of the present invention is not impaired.
  • Organic fibers such as fiber, polyester fiber, polyarylate fiber, liquid crystal polyester fiber, polyimide fiber, polyamideimide fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, inorganic fiber such as glass fiber, rock wool, and boron fiber can also be added.
  • the electromagnetic wave suppressing sheet thus obtained can be improved in mechanical strength by hot pressing at a high temperature and a high pressure between a pair of flat plates or between metal rolls, for example.
  • the conditions of the hot pressing process include a temperature of 100 to 400 ° C. and a linear pressure of 50 to 1000 kg / cm in the case of using a metal roll, in order to obtain high tensile strength and surface smoothness.
  • the roll temperature is preferably 330 ° C. or higher, more preferably 330 ° C. to 380 ° C.
  • the linear pressure is preferably 50 to 500 kg / cm.
  • the temperature is higher than the glass transition temperature of polymetaphenylene isophthalamide and close to the crystallization temperature of polymetaphenylene isophthalamide, not only the mechanical strength is improved by hot pressing at the temperature, but also electromagnetic waves.
  • the materials constituting the suppression sheet for example, the area where the conductive material and the insulating material having a dielectric loss tangent of 0.01 or more contact can be increased.
  • the conductive material is carbon fiber
  • its scattering can be prevented, and at the site where the electromagnetic wave suppression sheet is processed or used, it adheres to the skin or the like due to direct contact with the fiber or scattering of the fiber, and thereby It suppresses skin irritation such as itching and pain, and prevents deterioration of the working environment.
  • the above hot pressing may be performed a plurality of times, or a plurality of sheet-like materials obtained by the above-described method may be stacked to perform the hot pressing. Further, the electromagnetic wave transmission suppressing performance and thickness may be adjusted by bonding the sheet-like material obtained by the above-described method with an adhesive or the like.
  • the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention is (1) having electromagnetic wave absorptivity, (2) having electromagnetic wave transmission inhibitory property, and a sheet backing with a metal plate like a ⁇ / 4 type electromagnetic wave absorber. Not essential, (3) exhibit characteristics of (1) and (2) at a wide range of frequencies including low frequencies, (4) have heat resistance and flame retardancy, (5) good It has excellent characteristics such as having excellent processability, and is suitably used as an electromagnetic wave suppression sheet for electric and electronic devices, particularly hybrid cars that require weight reduction, electronic devices in electric vehicles, etc. be able to.
  • the electromagnetic wave suppression sheet in the present invention can be applied to various electrical insulators.
  • the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention is attached to a sheet, casing, or the like having a volume resistivity exceeding 10 6 ( ⁇ cm) using an adhesive.
  • a thermoplastic resin having a volume resistivity exceeding 10 6 ( ⁇ cm) may be melted and impregnated in the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention.
  • the electromagnetic wave suppression sheet in the present invention may be impregnated and cured with a thermosetting resin having a volume resistivity exceeding 10 6 ( ⁇ cm).
  • the electromagnetic wave suppression sheet according to the present invention does not require sheet lining with a metal plate, it can be used by being attached to the surface of an electrical insulator such as a resin as described above or encapsulated in a resin. This contributes to the resin and weight reduction of housings such as inverters.
  • the reflectance and transmittance are defined as follows.
  • Reflectivity (A) power of reflected wave / power of incident wave ⁇ 100 (%)
  • Transmittance (B) transmitted wave power / incident wave power x 100 (%) Since the coaxial tube type shield effect measurement system is hermetically sealed with metal, 100 ⁇ (A + B) represents the electromagnetic wave absorption rate by the sample sheet. It can be said that the smaller the A + B, the larger the electromagnetic wave absorption rate by the sample sheet.
  • Electromagnetic wave suppression performance 2 (high frequency region) It was measured by the free space method.
  • the antenna, the lens, the sample sheet, the lens, and the antenna were arranged in this order to transmit electromagnetic waves, and the reflectance and transmittance at each frequency at that time were measured with a network analyzer.
  • the reflectance and transmittance are defined as follows.
  • Reflectivity (A) power of reflected wave / power of incident wave ⁇ 100 (%)
  • Transmittance (B) transmitted wave power / incident wave power x 100 (%)
  • 100 ⁇ (A + B) represents the sum of the electromagnetic wave absorption rate and the electromagnetic wave scattering rate by the sample sheet. It can be said that the smaller the A + B, the larger the sum of the electromagnetic wave absorption rate and the electromagnetic wave scattering rate by the sample sheet.
  • a pulp particle production apparatus (wet precipitator) composed of a combination of a stator and a rotor described in JP-A-52-15621, a polymetaphenylene isophthalamide fibrid (hereinafter “meta-aramid fibrid”) is used. ”Was manufactured. This was treated with a beating machine, and the length weighted average fiber length was adjusted to 0.9 mm (freeness 200 cm 3 ).
  • a short fiber of polymetaphenylene isophthalamide a meta-aramid fiber (Nomex (registered trademark), single yarn fineness 2.2 dtex) manufactured by DuPont is cut into a length of 6 mm (hereinafter referred to as “meta-aramid short fiber”) for papermaking Used as raw material.
  • Nomex registered trademark
  • single yarn fineness 2.2 dtex single yarn fineness 2.2 dtex
  • Table 1 shows the results of producing cast films of polymetaphenylene isophthalamide and measuring the dielectric constant and dielectric loss tangent by the bridge method.
  • the obtained sheet was hot-pressed under the conditions shown in Table 2 with a pair of metal calender rolls to obtain a sheet-like material.
  • Ingot-shaped copper was rolled to obtain a copper foil sheet.
  • Table 2 shows the main characteristic values of the sheet thus obtained.
  • Examples 1 to 7 The sheets prepared in the above reference examples were laminated so as to have the configurations shown in Tables 3 and 4 to obtain sheets.
  • the main characteristic values of the electromagnetic wave suppression sheet thus obtained are shown in Tables 3 and 4.
  • Examples 1 and 2 there was an air layer as a contact layer between the sample sheet and the receiving antenna of the network analyzer on the transmission side opposite to the electromagnetic wave irradiation side.
  • the surface resistivity of the air layer was> 10 8 ⁇ / ⁇ .
  • the electromagnetic wave suppression sheets of Examples 1 to 7 exhibit excellent characteristics with respect to electromagnetic wave absorption, electromagnetic wave transmission suppression, and heat resistance at a wide range of frequencies including a low frequency of 10 kH. It was.
  • the electromagnetic wave absorptivity of the sheets of Comparative Examples 1 to 5 all showed low values, which was insufficient as the intended electromagnetic wave suppression sheet.
  • the electromagnetic wave suppression sheet of the present invention has an electromagnetic wave absorbency useful as an electromagnetic wave absorbing material for electric and electronic devices, in particular, hybrid cars and electronic devices in electric vehicles that require weight reduction. It exhibits high characteristics without sheet lining with a metal plate, and has high workability and heat resistance.
  • Electromagnetic wave suppression sheet 10 Absorbing layer 20
  • Contact layer 30 The surface opposite to the surface irradiated with electromagnetic waves

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Abstract

本発明は、導電性物質および２０℃周波数６０Ｈｚでの誘電正接が０．０１以上である絶縁材料を、前記導電性物質および前記絶縁材料が直接接した状態で含む、表面抵抗率が１００Ω／□以上である吸収層と、　前記吸収層の電磁波が照射される面と反対面上に形成された、前記吸収層と接する面の表面抵抗率が２０Ω／□以上である接触層と、　を備える、電磁波抑制シートを提供する。

Description

電磁波抑制シート
　本発明は、電磁波抑制シートに関する。
　高度情報化社会の発展、マルチメディア社会の到来により、電子機器から発生する電磁波が他の機器に対して、また人体に対して悪影響を及ぼす電磁波障害が、大きな社会問題となりつつある。電磁波環境がますます悪化していく中、電磁波に対する防御手段の１つとして、電磁波シールド材が開発されている。
　従来より、電磁波シールド材料として、軽量で柔軟性のある繊維、例えば合成高分子繊維からなる織物等の織編物に金属被膜を付与したものが使用されている。繊維に金属被膜を形成する手段としては、真空蒸着法、スパッタリング法および無電解めっき法等がある。上記したような金属で被覆された繊維で織成された織物は、薄いものが作製し難く、形状安定性が低く、加工性が良くないという問題があった。
　近年、ハイブリッドカー、電気自動車社会が到来しているが、これらの自動車は４００～６００Ｖの直流を用いている。この直流はスイッチングノイズが多く低周波ノイズの発生源となっている。しかしながら、発がん性への影響や電子機器の誤作動を与えうる１ＧＨｚ近傍や人体に影響を及ぼす可能性がある１０ＭＨｚ以下の低周波数の電磁波に対する電磁波吸収体は、薄さや軽量性を満足していない。
　電磁波シールド材のうち電磁波の吸収性能がある電磁波吸収体には吸収周波数に合わせて予め選択された材料が使用され、所望の吸収周波数やその周波数における最大吸収量等の条件を満たすために、その厚さを変化させる方法が用いられている。例えば、λ／４型電磁波吸収体では、１００ＭＨｚの電磁波に対して５０ｃｍ程度の厚さが必要である。それ以下の周波数では、それ以上の厚さが必要である。さらに、金属板の裏打ちを必要とするので、実用に供することは困難である。
　ハイブリッドカーや電気自動車の車体の軽量化のためにも、低周波数、例えば１ＧＨｚ以下、更には、１０ＭＨｚ以下の電磁波も含む広範囲の周波数を吸収できるより軽量の電磁波吸収体が必要とされている。
　また、モータ、インバータの小型化、軽量化が進み、インバータから電気モータへ高周波大電流が流れることによる導線の発熱に耐えうる耐熱性の高い電磁波吸収材料が求められている。特に高電圧が付加される大型回転機などの電気・電子機器においては、機器の温度上昇も大きくなるため、耐熱性の高い材料が求められる。
　電気絶縁物や薄葉構造材料として高耐熱性のアラミド紙が、前述の回転機（発電機、電動機）、変圧器分野および電気・電子機器の電気絶縁材料として広く用いられており、このアラミド紙にある程度の導電性を付与して電界緩和材料として用いることがこれまでに検討されてきた。
　特開昭５１－４７１０３号公報及び特開昭５７－１１５７０２号公報には、アラミドファイブリッドと、炭素繊維または金属繊維を使用した紙が開示されている。また、特表２００８－５４２５５７号公報には、アラミド短繊維、アラミドファイブリッドと、炭素繊維などの導電性フィラーから構成された電磁波抑制シートが開示されている。
　しかしながらいずれも上記電磁波吸収を目的としていないため、電磁波吸収特性として重要な関係のある特性、例えば、誘電損失特性、散乱特性を満足するものではない。
　本発明は、低周波数を含む広範囲の周波数の電磁波を吸収することのできる耐熱性が高い、より軽量の電磁波抑制シートを提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、導電性物質と誘電正接が一定値以上の物質とを含有するシートを調整することにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明の一実施形態は、導電性物質および２０℃周波数６０Ｈｚでの誘電正接が０．０１以上である絶縁材料を、前記導電性物質および前記絶縁材料が直接接した状態で含む、表面抵抗率が１００Ω／□以上である吸収層と、前記吸収層の電磁波が照射される面と反対面上に形成された、前記吸収層と接する面の表面抵抗率が２０Ω／□以上である接触層とを備える、電磁波抑制シートである。
　好ましくは、前記導電性物質は、炭素繊維である。
　好ましくは、前記絶縁材料の２０℃周波数６０Ｈｚでの比誘電率が４以下である。
　好ましくは、前記絶縁材料は、ポリメタフェニレンイソフタルアミドである。
　好ましくは、前記吸収層の厚みは、照射される電磁波の波長の１／４以下である。
　好ましくは、周波数１０ｋＨｚおよび２ＧＨｚの電磁波に対して、下式（１）を満たす。
　　　Ａ＋Ｂ≦７０（１）
（ここで、Ａは電磁波の反射率（％）であり、Ｂは電磁波の透過率（％）である。）
　好ましくは、周波数１０ｋＨｚと周波数２ＧＨｚの電磁波に対して、下式（２）を満たす。
　　　０．９≦　Ｃ／Ｄ　≦１．１　（２）
（ここで、Ｃは周波数１０ｋＨｚの電磁波に対する反射率（％）と透過率（％）の和であり、Ｄは周波数２ＧＨｚの電磁波に対する反射率（％）と透過率（％）の和である。）
　好ましくは、周波数１８ＧＨｚの電磁波の透過率が１％以下である。
　好ましくは、厚みが３００μｍ以上、１０００μｍ以下である。
　好ましくは、３００℃、１時間における引張強度の保持率が９０％以上である。
　好ましくは、前記吸収層は、熱圧加工シートである。
　本発明の他の実施形態は、前記電磁波抑制シートを含む電気絶縁物である。
　本発明のさらに他の実施形態は、（１）金属繊維、炭素繊維、カーボンブラック、金属めっき繊維、金属粉末混合繊維およびカーボンブラック混合繊維からなる群より選択される導電性物質と、ポリメタフェニレンイソフタルアミドおよびその共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート／スチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン６およびナイロン６６からなる群より選択される材料で構成されるファイブリッドまたは短繊維である絶縁材料とを、前記導電性物質および前記絶縁材料が直接接した状態で含む、表面抵抗率が１００Ω／□以上である吸収層、および、（２）前記吸収層の電磁波が照射される面と反対面上に形成された、前記吸収層と接する面の表面抵抗率が２０Ω／□以上である接触層とを備える、電磁波抑制シートである。
本発明の一実施形態の電磁波抑制シートを示す斜視図である。
　以下、本発明について詳細に説明する。
（導電性物質）
　本発明で用いる導電性物質としては、約１０-1Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を持つ導体から、約１０-1～１０8Ω・ｃｍの体積抵抗率を持つ半導体まで、広範囲にわたる導電性を有する繊維状または微粒子（粉末またはフレーク）状物などがあげられる。
　本発明において導電性物質のサイズは少なくとも最小部分は照射される電磁波の波長の１／４以下であることが望ましい。ここで電磁波の波長は下式で表される。

λ＝１／（ε1/2×μ1/2×ｆ）

　但し、λは電磁波の波長（ｍ）、εは媒体の誘電率（ｍ-3ｋｇ-1ｓ4Ａ2）、μは媒体の透磁率（Ｈ／ｍ）、ｆは、電磁波の周波数（Ｈｚ）である。

　例えば照射される電磁波の周波数が６０Ｈｚ～３００ＧＨｚで媒体が真空や空気の場合、電磁波の波長は５０００ｋｍ～１ｍｍとなり、電磁波の波長の１／４は１２５０ｋｍ～０．２５ｍｍとなる。導電性物質の最小部分のサイズが電磁波の波長の１／４より大きいと、電磁波が吸収されないで透過する可能性が高まる。
　尚、最小部分とは繊維状物質の場合、繊維の長さいわゆる繊維長ではなく、長さ方向に垂直な断面の短径をいう。また、フィルム状の小粒子では、フィルムの厚みの最小部分をいう。
　このような導電性物質としては、例えば金属繊維、炭素繊維、カーボンブラックなどの均質な導電性を有する材料、あるいは金属めっき繊維、金属粉末混合繊維、カーボンブラック混合繊維など、導電材料と非導電材料とが混合されて全体として導電性を示す材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。この中で、本発明においては炭素繊維を使用することが好ましい。本発明で用いる炭素繊維は、繊維状有機物を不活性雰囲気にて高温焼成して炭化したものが好ましい。一般に炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維を焼成したものと、ピッチを紡糸した後に焼成したものに大別されるが、これ以外にもレーヨンやフェノールなどの樹脂を紡糸後、焼成して製造するものもあり、これらも本発明において使用することができる。焼成に先立ち酸素等を使用して酸化架橋処理を行い、焼成時の融断を防止することも可能である。
　本発明で用いる導電性物質である繊維の繊度は、短径が照射される電磁波の１／４以下であれば、特に制限はない。また、繊維長は１ｍｍ～２０ｍｍの範囲から選ばれる。
　導電性物質の選択においては、導電性が高く、かつ、後述の湿式抄造法において良好な分散を示す材料を使用することがより好ましい。また、炭素繊維を選択する場合には、更に高強度、かつ脆化しにくいものを選択することが好ましい。そのような材料を選択することにより、電磁波抑制シートに適した導電性が得られる。また、熱圧加工により特定の範囲に緻密化された電磁波抑制シートを得ることが可能となる。
（誘電正接が０．０１以上の絶縁材料）
　本発明において誘電正接が０．０１以上の絶縁材料とは、２０℃で６０Ｈｚの電磁波が照射される条件で誘電正接が０．０１以上である物質をいう。絶縁材料は、一般に、下式で表される誘電損失が大きいほど、電磁波の吸収量が多くなる。

　Ｐ＝Ｅ2×ｔａｎδ×２πｆ×εr×ε0×Ｓ／ｄ　（Ｗ）

　式中、Ｐは誘電損失（Ｗ）、Ｅは電圧（Ｖ）、ｔａｎδは絶縁材料の誘電正接、ｆは周波数（Ｈｚ）、εrは絶縁材料の比誘電率、ε0は真空の誘電率（８．８５４１８７８２　×　１０-12（ｍ-3ｋｇ-1ｓ4Ａ2））、Ｓは導電性物質と絶縁材料の接触面積　（ｍ2）、ｄは導電性物質間の距離（ｍ）を意味する。
　絶縁材料の形状は、上式に表されるように、誘電損失は導電性物質と絶縁材料の接触面積に比例するため、接触面積が大きくなるようなフィルム状微小粒子が好ましいが、これに限定されるものではない。
　絶縁材料のサイズは少なくとも最小部分は照射される電磁波の波長の１／４以下であることが好ましい。
　絶縁材料の最小部分のサイズが電磁波の波長の１／４より大きいと、電磁波が吸収されないで透過する可能性がある。
　尚、最小部分とは繊維状物質の場合、繊維の長さいわゆる繊維長ではなく、長さ方向に垂直な断面の短径のことを示す。また、フィルム状の小粒子では一般にフィルムの厚みの最小部分のことを示す。
　絶縁材料の２０℃周波数６０Ｈｚでの比誘電率は、４以下であることが好ましい。比誘電率が低いと電磁波が反射し難くなり、本発明の絶縁材料として好適であると考えられる。
　絶縁材料としては、例えば、２０℃、６０Ｈｚで誘電正接が０．０１以上であるポリメタフェニレンイソフタルアミドおよびその共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート／スチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン６、ナイロン６６などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　これらの絶縁材料のうちで、ポリメタフェニレンイソフタルアミドおよびその共重合体、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート／スチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ナイロン６６が、２０℃周波数６０Ｈｚでの比誘電率が４以下と小さく、電磁波が反射し難くなり、本発明の絶縁材料として好適であると考えられる。
　これらの絶縁材料の中では、ポリメタフェニレンイソフタルアミドのファイブリッド、及び／または短繊維が、良好な成型加工性、難燃性、耐熱性などの特性を備えている点で好ましく用いられる。特にポリメタフェニレンイソフタルアミドのファイブリッドはそのフィルム状微小粒子の形態から、導電性物質との接触面積が増大され、上述の誘電損失が大きくなり、電磁波の吸収量が多くなるという点で好ましく用いられる。
（ファイブリッド）
　本発明で用いるファイブリッドとは、フィルム状微小粒子を意味し、例えば、ポリメタフェニレンイソフタルアミドからなるフィルム状微小粒子の場合には、アラミドパルプと称することもある。製造方法は、例えば特公昭３５－１１８５１号、特公昭３７－５７３２号公報等に記載の方法が例示される。ファイブリッドは、通常の木材（セルロース）パルプと同じように抄紙性を有するため、水中分散した後、抄紙機にてシート状に成形することができる。この場合、抄紙に適した品質を保つ目的でいわゆる叩解処理を施すことができる。この叩解処理は、ディスクリファイナー、ビーター、その他の機械的切断作用を及ぼす抄紙原料処理機器によって実施することができる。この操作において、ファイブリッドの形態変化は、ＪＩＳ　Ｐ８１２１に規定の濾水度（フリーネス）でモニターすることができる。本発明において、叩解処理を施した後のアラミドファイブリッドの濾水度は、１０～３００ｃｍ3（カナディアンスタンダードフリーネス）の範囲内にあることが好ましい。この範囲より大きな濾水度のファイブリッドでは、それから成形されるシートの強度が低下する可能性がある。他方、１０ｃｍ3よりも小さな濾水度を得ようとすると、投入する機械動力の利用効率が小さくなり、また、単位時間当たりの処理量が少なくなることが多く、さらに、ファイブリッドの微細化が進行しすぎるため、いわゆるバインダー機能の低下を招きやすい。したがって、１０ｃｍ3よりも小さな濾水度を得ようとしても、格段の利点が認められない。
（短繊維）
　本発明で用いる短繊維とは、繊維を所定の長さに切断したものをいい、ポリメタフェニレンイソフタルアミドを原料とする繊維としては、例えば、帝人（株）の「テイジンコーネックス（登録商標）」、デュポン社の「ノーメックス（登録商標）」等の商品名で入手することができるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　短繊維は、短径が照射される電磁波の１／４以下であることが好ましい。サイズにおいて、特に制限はないが、好ましくは、０．０５ｄｔｅｘ以上２５ｄｔｅｘ未満の範囲内の繊度を有することができる。繊度が０．０５ｄｔｅｘ未満の繊維は、後述する湿式法での製造において凝集を招きやすいために好ましくなく、また、繊度が２５ｄｔｅｘ以上の繊維は、繊維直径が大きくなり過ぎるため、例えば、真円形状で密度を１．４ｇ／ｃｍ3とすると、直径４５μｍ以上である場合、アスペクト比の低下、力学的補強効果の低減、電磁波抑制シートの均一性不良などの不都合が生じる可能性がある。電磁波抑制シートの均一性不良が生じた場合、電磁波抑制シートの導電性にバラツキが生じ、それにより求められる電磁波抑制機能が十分に発現できない可能性がある。
　アラミド短繊維の長さは、１ｍｍ以上２５ｍｍ未満、好ましくは２～１２ｍｍの範囲から選ぶことができる。短繊維の長さが１ｍｍよりも小さいと、電磁波抑制シートの力学特性が低下し、他方、２５ｍｍ以上のものは、後述する湿式法での電磁波抑制シートの製造に際して「からみ」「結束」などが発生しやすく欠陥の原因となりやすいため好ましくない。
（電磁波抑制シート）
　図１に、本発明の電磁波抑制シートの一実施態様を示す。図１に示す実施態様においては、電磁波抑制シート１は、１層の吸収層１０と１層の接触層２０とが積層された構成を有する。吸収層１０は、導電性物質および２０℃周波数６０Ｈｚでの誘電正接が０．０１以上である絶縁材料を、前記導電性物質および前記絶縁材料が直接接した状態で含む。吸収層１０の表面抵抗率は１００Ω／□以上である。電磁波は、紙面上部より入射する。接触層２０は、電磁波が照射される面と反対面３０に積層されている。反対面３０側における、接触層２０の表面抵抗率は２０Ω／□以上である。
　吸収層は、上記導電性物質および上記絶縁材料を、導電性物質と絶縁材料とが直接接した状態で含む。直接接した状態とは、他の材料を介さずに、接触している状態を意味する。好ましくは、導電性物質と絶縁材料とは、吸収層内において、実質的に均一に混じりあっている。
　導電性物質の含有量は、所定の表面抵抗率が得られる限りにおいて特に制限はないが、一般に、吸収層の重量を基準として、好ましくは０．５～３０ｗｔ％であり、より好ましくは１～２０ｗｔ％である。ＪＩＳ　Ｃ　２３００－２で規定された（坪量／厚さ）より算出されるシートの密度が小さいほど、多く含有した方が、上式（１）、（２）を同時に満たすシートを作製しやすい。例えば、シートの密度が０．５～０．８ｇ／ｃｍ3の範囲内である場合には、導電性物質の含有量は、吸収層の重量を基準として、１～１０ｗｔ％の値をとることが好ましい。シートの密度が０．１～０．５ｇ／ｃｍ3の範囲である場合には、吸収層の重量を基準として、５～２０ｗｔ％の値をとることが好ましい。
　絶縁材料の含有量は、吸収層の重量を基準として、好ましくは７０～９９．５ｗｔ％であり、より好ましくは８０～９９ｗｔ％である。例えば、シートの密度が０．５～０．８ｇ／ｃｍ3の範囲内である場合には、吸収層の重量を基準として、９０～９９ｗｔ％の値をとることが好ましい。シートの密度が０．１～０．５ｇ／ｃｍ3の範囲である場合には、吸収層の重量を基準として、８０～９５ｗｔ％の値をとることが好ましい。
　吸収層は、導電性物質および絶縁材料以外の材料を含んでいても良い。例えば、吸収層は、分散性向上剤、消泡剤、紙力増強剤、アクリル系樹脂、定着剤、高分子凝集剤、有機繊維、無機繊維などが、本発明の目的を阻害しない範囲で添加されてもよい。これらの他の添加物の含有量は、吸収層の重量を基準として、２０ｗｔ％以下とするのが好ましい。
　吸収層の厚みは、照射される電磁波の波長の１／４以下であることが好ましい。具体的には、吸収層の厚みは、好ましくは５～１０００μｍであり、より好ましくは１０～７００μｍである。吸収層がこの範囲であると、電磁波の効率的な吸収が期待できる。
　接触層は、吸収層と同じ構成の層が境界なく２層以上連続したものであっても良いし、異なる構成の層であってもよい。同じ構成の層が境界なく連続する場合には、２層目の層が接触層に相当する。接触層としては、例えば、接着剤による接着層、空気による空気層、フィルムなどによる絶縁層が挙げられる。吸収層と同じ構成の層が連続して積層される場合には、積層数には特に制限はない。積層の手間やシート厚みを考慮して、適宜積層数を決定すればよい。例えば、２５層以下、２０層以下、１５層以下、１２層以下、１０層以下でありえる。吸収層と同じ構成の層を連続して積層する場合の接着手段は特に制限されない。接着剤や圧着などの化学的な接着なしに、単純に積層しただけであってもよい。
　接触層は、吸収層と接する面の表面抵抗率が２０Ω／□以上である。表面抵抗率が２０Ω／□未満であると、その層で電磁波の電界が閉じることにより、吸収層に強い電界が発生しなくなり、電磁波を吸収する効果が激減する可能性がある。
　接触層が厚くなりすぎると、例えば、後述する電気絶縁物へ据え付ける際に、省スペース化の障害となりやすい。したがって、接触層の厚みは、好ましくは５～２０００μｍであり、より好ましくは５０～３００μｍである。
　本発明の電磁波抑制シートは、周波数１０ｋＨｚの電磁波および周波数２ＧＨｚの電磁波に対して、下式（１）を満たすことが好ましい。
　　　Ａ＋Ｂ≦７０（１）
　但し、Ａは電磁波の反射率（％）、Ｂは電磁波の透過率（％）である。
　Ａ＋Ｂ＞７０の場合には、電磁波抑制シートとしての十分な電磁波吸収機能を発現しないおそれがある。
　また、本発明の電磁波抑制シートは、周波数１０ｋＨｚと周波数２ＧＨｚの電磁波に対して、下式（２）を満たすことが好ましい。
　　　０．９≦　Ｃ／Ｄ　≦１．１　（２）
　但し、Ｃは周波数１０ｋＨｚの電磁波に対する反射率（％）と透過率（％）の和であり、Ｄは周波数２ＧＨｚの電磁波に対する反射率（％）と透過率（％）の和である。
　また、本発明の電磁波抑制シートは、周波数１８ＧＨｚの電磁波の透過率が１％以下であることが好ましい。
　また、本発明の電磁波抑制シートは、３００℃、１時間における引張強度の保持率が９０％以上であることが好ましい。
　本発明の電磁波抑制シートの厚みには、特に制限はないが、一般に、１０μｍ～５０００μｍの範囲内の厚さを有していることが好ましく、より好ましくは３００～１０００μｍである。さらに好ましくは４００～７００μｍである。１０μｍよりも厚みが小さい場合、電磁波透過率が高くなり、電磁波抑制シートとしての電磁波透過抑制機能が十分になるおそれがある。他方、５０００μｍを超える場合、例えば、後述する電気絶縁物へ据え付ける際に、省スペース化の障害となりやすい。
　（電磁波抑制シートの製造）
　本発明の電磁波抑制シートは、一般に、前述した導電性物質と誘電正接が０．０１以上の絶縁材料を混合した後シート化する方法により製造することができる。具体的には、例えば、導電性物質、上記のファイブリッド及び短繊維を乾式でブレンドした後に、気流を利用してシートを形成する方法、導電性物質、上記のファイブリッド及び短繊維を液体媒体中で分散混合した後、液体透過性の支持体、例えば網またはベルト上に吐出してシート化し、液体を除いて乾燥する方法などを適用することができるが、これらの中でも水を媒体として使用する、いわゆる湿式抄造法が好ましく選択される。
　湿式抄造法では、少なくとも導電性物質、上記のファイブリッド及び短繊維の単一または混合物の水性スラリーを抄紙機に送液し分散した後、脱水、搾水および乾燥操作を行うことによって、シートとして巻き取る方法が一般的である。抄紙機としては、例えば、長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜型抄紙機及びこれらを組み合わせたコンビネーション抄紙機などを利用することができる。コンビネーション抄紙機での製造の場合、配合比率の異なる水性スラリーをシート成形し合一することにより、複数の紙層からなる複合シートを得ることも可能である。湿式抄造の際に必要に応じて分散性向上剤、消泡剤、紙力増強剤などの添加剤を使用することは差し支えなく、また導電性物質が粒子状物である場合には、アクリル系樹脂、定着剤、高分子凝集剤などを添加してもかまわないが、本発明の目的を阻害することがないよう、その使用には注意を払う必要がある。
　また、本発明の電磁波抑制シートには、本発明の目的を阻害しない範囲で、上記成分以外に、その他の繊維状成分、例えば、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、セルロース系繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維などの有機繊維、ガラス繊維、ロックウール、ボロン繊維などの無機繊維を添加することもできる。尚、上記添加剤や他の繊維状成分を用いる場合には、電磁波抑制シート全重量の２０ｗｔ％以下とするのが好ましい。
　このようにして得られる電磁波抑制シートは、例えば、一対の平板間または金属製ロール間にて高温高圧で熱圧加工することにより、機械的強度を向上させることができる。
　熱圧加工の条件は、例えば、金属製ロール使用の場合、温度１００～４００℃、線圧５０～１０００ｋｇ／ｃｍの範囲内を例示することができるが、高い引張強度と表面平滑性を得るために、ロール温度は３３０℃以上とすることが好ましく、より好ましくは３３０℃～３８０℃である。又、線圧は５０～５００ｋｇ／ｃｍであるのが好ましい。該温度はポリメタフェニレンイソフタルアミドのガラス転移温度より高く、またポリメタフェニレンイソフタルアミドの結晶化温度に近いことから、該温度で熱圧加工することにより機械的強度が向上するだけでなく、電磁波抑制シートを構成する材料同士を強固に密着させることで、例えば、導電性物質と誘電正接が０．０１以上の絶縁材料が接触した面積を増加させることができる。また、導電性物質が炭素繊維の場合にはその飛散を防ぐことができ、電磁波抑制シートの加工又は使用する現場において、繊維との直接接触や繊維の飛散による皮膚等への付着、及びそれによる痒みや痛み等の皮膚刺激を抑制し、作業環境の劣悪化を防ぐことができる。
　上記の熱圧加工は複数回行ってもよく、また、上述の方法により得たシート状物を複数枚重ね合わせて熱圧加工を行ってもよい。
　さらに、上述の方法により得たシート状物を接着剤などで貼り合わせて電磁波透過抑制性能、厚みを調整してもよい。
　本発明の電磁波抑制シートは、（１）電磁波吸収性を有していること、（２）電磁波透過抑制性を有しており、λ／４型電磁波吸収体のように金属板によるシート裏打ちが必須でないこと、（３）低周波を含む広い範囲の周波数で、（１）、（２）の特性を発現すること、（４）耐熱性、難燃性を備えていること、（５）良好な加工性を有していることなどの優れた特性を有しており、電気電子機器、特に軽量化が必要とされるハイブリッドカー、電気自動車中の電子機器などの電磁波抑制シートとして好適に用いることができる。
（電磁波抑制シートを含む電気絶縁物）
　本発明における電磁波抑制シートは、種々の電気絶縁物に適用されうる。例えば、体積抵抗率が１０6（Ωｃｍ）を超えるシート、筐体などに本発明の電磁波抑制シートが、接着剤を用いて貼りつけられる。体積抵抗率が１０6（Ωｃｍ）を超える熱可塑性樹脂などを溶融し、本発明における電磁波抑制シートに含浸させてもよい。あるいは体積抵抗率が１０6（Ωｃｍ）を超える熱硬化性樹脂などを、本発明における電磁波抑制シートに含浸、硬化させてもよい。
　本発明における電磁波抑制シートは金属板によるシート裏打ちが必要ないので、上述のように樹脂などの電気絶縁物の表面に貼り付け、あるいは樹脂の内部に内包して使用することが可能であり、モータ、インバータなどの筐体の樹脂化・軽量化に寄与する。
　以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。なお、これらの実施例は、単なる例示であり、本発明の内容を何ら限定するためのものではない。
（測定方法）
（１）シートの目付、厚み、密度
　ＪＩＳ　Ｃ　２３００－２に準じて実施し、密度は（目付／厚み）により算出した。
（２）引張強度
　幅１５ｍｍ、チャック間隔５０ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで実施した。
（３）表面抵抗率
　ＡＳＴＭ　　Ｄ－２５７に準じて実施した。
　　尚、不等号（＞、＜）は測定レンジ外であったことを表す。
（４）体積抵抗率
　ＡＳＴＭ　　Ｄ－２５７に準じて実施した。
　　尚、不等号（＞、＜）は測定レンジ外であったことを表す。
（５）耐熱性
　表３、４、６に示した温度で１時間保持した後、引張強度を測定した。
　引張強度保持率は（保持した後の引張強度／保持する前の引張強度）で算出した。
（６）誘電率、誘電正接
　ＪＩＳ　Ｋ６９１１に準じて実施した。
（７）電磁波抑制性能１（低周波領域）
　同軸管タイプ　シールド効果測定システム（ＡＳＴＭ　Ｄ４９３５に準拠）に基づいて測定した。具体的には、同軸管内にサンプルシートを保持し、電磁波を発信し、その時の各周波数における反射率と透過率を、ネットワーク・アナライザーで測定した。
　上記測定において、反射率および透過率は、以下のように定義される。
反射率（Ａ）＝反射波の電力／入射波の電力　×１００（％）
透過率（Ｂ）＝透過波の電力／入射波の電力　×１００（％）
　尚、同軸管タイプ　シールド効果測定システムは測定システムが金属で密閉されているため、１００－（Ａ＋Ｂ）はサンプルシートによる電磁波吸収率を表す。Ａ＋Ｂが小さいほど、サンプルシートによる電磁波吸収率が大きいと言える。
（８）電磁波抑制性能２（高周波領域）
　自由空間法で測定した。具体的には、アンテナ、レンズ、サンプルシート、レンズ、アンテナの順に配置し、電磁波を発信し、その時の各周波数における反射率と透過率をネットワーク・アナライザーで測定した。
　上記測定において、反射率および透過率は、以下のように定義される。
反射率（Ａ）＝反射波の電力／入射波の電力　×１００（％）
透過率（Ｂ）＝透過波の電力／入射波の電力　×１００（％）
　尚、自由空間法では測定システムが密閉されていないため、１００－（Ａ＋Ｂ）はサンプルシートによる電磁波吸収率と電磁波散乱率の和を表す。Ａ＋Ｂが小さいほど、サンプルシートによる電磁波吸収率と電磁波散乱率の和が大きいと言える。
（原料調製）
　特開昭５２－１５６２１号公報に記載の、ステーターとローターの組み合わせで構成されるパルプ粒子の製造装置（湿式沈殿機）を用いて、ポリメタフェニレンイソフタルアミドのファイブリッド（以下「メタアラミドファイブリッド」と記載）を製造した。これを叩解機で処理し長さ加重平均繊維長を０．９ｍｍに調節した（濾水度２００ｃｍ3）。一方、ポリメタフェニレンイソフタルアミドの短繊維として、デュポン社製メタアラミド繊維（ノーメックス（登録商標）、単糸繊度２．２ｄｔｅｘ）を長さ６ｍｍに切断（以下「メタアラミド短繊維」と記載）し抄紙用原料とした。
（誘電率、誘電正接測定）
　ポリメタフェニレンイソフタルアミドのキャストフィルムを作製し、ブリッジ法で誘電率、誘電正接を測定した結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（参考例１～５）
（シート作製）
　上記のとおり調製したメタアラミドファイブリッド、メタアラミド短繊維、及び炭素繊維（東邦テナックス株式会社製、繊維長３ｍｍ、単繊維径７μｍ、繊度０．６７ｄｔｅｘ、体積抵抗率１．６×１０-3Ω・ｃｍ）をそれぞれ水中に分散してスラリーを作製した。このスラリーを、メタアラミドファイブリッド、メタアラミド短繊維、及び炭素繊維が、表２に示す配合比率となるように混合し、タッピー式手抄き機（断面積３２５ｃｍ2）で処理して表２に示すシート状物を作製した。次いで、得られたシートを１対の金属製カレンダーロールにより表２に示す条件で熱圧加工し、シート状物を得た。
　また、インゴット状の銅を圧延し銅箔シートを得た。
　このようにして得られたシートの主要特性値を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（実施例１～７）
　上記参考例で作製したシートを表３、４に示す構成になるように積層し、シートを得た。このようにして得られた電磁波抑制シートの主要特性値を表３、４に示す。
　尚、実施例１、２に関しては電磁波照射側と反対側の透過側にサンプルシートとネットワーク・アナライザーの受信側アンテナの間に接触層として空気層が存在した。尚、空気層の表面抵抗率は＞１０8Ω／□であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　尚、実施例６、７のシートについては厚みが大きいため、電磁波抑制性能１の測定では、誤差が大きくなるため、実施例２～４の厚みとＢの下記近似曲線により、Ｂの値を計算した値を表５に示す。

１０ｋＨｚ　の近似曲線　　Ｂ　＝　３６．９６８ｅ-0.009×(シートの厚み(μm))
２ＧＨｚ　の近似曲線　　　Ｂ　＝　３７．３８２ｅ-0.009×(シートの厚み(μm))

ここで、ｅは自然対数の底で、その値は２．７１８２である。
相関係数はいずれも０．９１であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（比較例１～５）
　上記参考例で作製したシートを表６に示す構成になるように積層し、シートを得た。このようにして得られたシートの主要特性値を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表３～５に示されるように、実施例１～７の電磁波抑制シートは、１０ｋＨの低周波を含む広い範囲の周波数で、電磁波吸収性、電磁波透過抑制性、耐熱性について優れた特性を示した。
　これに対して、表６に示されるように、比較例１～５のシートの電磁波吸収性はいずれも低い値を示し、目的とする電磁波抑制シートとしては不十分であった。
　本発明の電磁波抑制シートは、電気電子機器、特に特に軽量化が必要とされるハイブリッドカー、電気自動車中の電子機器などの電磁波吸収材料として有用な、電磁波吸収性を有する。金属板によるシート裏打ちなしに高い特性を発現し、加工性や耐熱性も高い。
１　　　　　　電磁波抑制シート
１０　　　　　吸収層
２０　　　　　接触層
３０　　　　　電磁波が照射される面の反対面

Claims (12)

  1. 　導電性物質および２０℃周波数６０Ｈｚでの誘電正接が０．０１以上である絶縁材料を、前記導電性物質および前記絶縁材料が直接接した状態で含む、表面抵抗率が１００Ω／□以上である吸収層と、
    　前記吸収層の電磁波が照射される面と反対面上に形成された、前記吸収層と接する面の表面抵抗率が２０Ω／□以上である接触層と、
    　を備える、電磁波抑制シート。
  2. 　前記導電性物質は、炭素繊維である、請求項１に記載の電磁波抑制シート。
  3. 　前記絶縁材料の２０℃周波数６０Ｈｚでの比誘電率が４以下である、請求項１または２に記載の電磁波抑制シート。
  4. 　前記絶縁材料は、ポリメタフェニレンイソフタルアミドである、請求項１～３のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
  5. 　前記吸収層の厚みは、照射される電磁波の波長の１／４以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
  6. 　周波数１０ｋＨｚと周波数２ＧＨｚの電磁波に対して、下式（１）を満たす、請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
    　　　Ａ＋Ｂ≦７０（１）
    （ここで、Ａは電磁波の反射率（％）であり、Ｂは電磁波の透過率（％）である。）
  7. 　周波数１０ｋＨｚと周波数２ＧＨｚの電磁波に対して、下式（２）を満たす、請求項１～６のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
    　　　０．９≦　Ｃ／Ｄ　≦１．１　（２）
    （ここで、Ｃは周波数１０ｋＨｚの電磁波に対する反射率（％）と透過率（％）の和であり、Ｄは周波数２ＧＨｚの電磁波に対する反射率（％）と透過率（％）の和である。）
  8. 　周波数１８ＧＨｚの電磁波の透過率が１％以下である、請求項１～７のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
  9. 　厚みが３００μｍ以上、１０００μｍ以下である、請求項１～８のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
  10. 　３００℃、１時間における引張強度の保持率が９０％以上である、請求項１～９のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
  11. 　前記吸収層は、熱圧加工シートである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電磁波抑制シート。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の電磁波抑制シートを含む電気絶縁物。
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