JP2005255811A

JP2005255811A - 電磁波シールド機能を有する内装塗材及び該内装塗材を用いた電磁波シールド方法

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Publication number: JP2005255811A
Application number: JP2004068278A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nishitani; 匡弘西谷; Koji Asada; 浩嗣浅田; Noritaka Nishioka; 宣隆西岡
Original assignee: Shikoku Chemicals Corp
Current assignee: Shikoku Chemicals Corp
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】既設の壁面等に塗布することにより、電磁波シールド機能を付与すると共に、意匠性に優れた内装塗材を提供する。
【解決手段】無機質粉体と、主たる粒径が０．１〜１．０ｍｍの炭粒と、主たる線径が５〜５０μｍ、主たる長さが０．５〜５．０ｍｍの炭素繊維と、合成樹脂バインダーとを含有し、無機質粉体１００重量部に対して、炭粒を５．０〜１０．０重量部、炭素繊維を２．０〜１０．０重量部の割合で配合して内装塗材を作製し、この内装塗材を壁面等に塗布する。
【選択図】なし

Description

この発明は、屋内側となる壁面もしくは天井面等に塗布される内装塗材に関するものであり、特に電磁波シールド機能を壁面等に付与することのできる内装塗材及び該内装塗材を用いた電磁波シールド方法に関するものである。

従来知られている電磁波シールドの方法として、壁材、天井材等の内部若しくは表面に金属メッシュの金網、アルミ板、アルミ箔等を設ける方法が知られている。
特許文献１には、亜鉛メッキ鋼板等の導電性金属板からなる表面板に、石膏ボード等の芯材を接着した電磁波シールド機能を有する壁パネルが開示されている。

しかしながら、上記従来技術では、既存の部屋に電磁波シールド機能を付与する場合、壁面に電磁波シールドパネルを取付けなければならず、その取付作業が大掛かりなものとなってしまうものであった。また、導電性の金属板が露出しているパネルでは、内装材としての意匠性が乏しく、意匠性を高めるために、別途化粧壁紙等を貼り付けなければならないものであった。

上記従来技術の他、壁面等に鏝塗りする内装塗材において、木炭あるいは炭素繊維を配合したものが知られている（特許文献２、特許文献３参照）。木炭を配合した壁材は、木炭が多孔質粉体であるので、タバコや灯油の燃焼ガス等の悪臭物質を吸着すると共に、多孔質粉体が有する吸放湿作用により、室内の湿度を調整することができるものである。
一方、炭素繊維を配合した壁材は、塗布面の引っ張り強度、曲げ強さ、ひび割れ抵抗性等を改善するものであり、石膏ボード等の継ぎ合せ部分の下地調整材として有用である。

しかしながら、特許文献２、３に記載された壁材では、導電性材料である炭又は炭素繊維を配合するも、その配合量が少量のため、炭又は炭素繊維による繋がりが保てず、壁面に導電性を付与することができなかった。その結果、電磁波シールド効果が得られないものであった。
導電性を付与し、電磁波シールド効果を得るには、木炭あるいは炭素繊維を多量に配合する必要がある。木炭を多量に配合すると、壁面に所定の強度を付与することが困難になると共に、壁面の不燃性能が低下するものであった。また、炭素繊維を多量に配合すると、塗材における炭素繊維の分散性が悪くなり、炭素繊維の塊が発生して鏝塗り作業性を悪化するばかりか、仕上げ面に炭素繊維の塊が出現し、外観の悪化を招くものである。

特開２００１−３６２８１号公報特開２００４−３５３１９号公報特許第３４５２８１５号公報

本発明の目的は、炭粒と炭素繊維が有する導電性に着目し、これらを所定の割合で配合することにより、施工作業性を低下することなく、石膏ボード、古壁、ビニルクロス面等に塗布するだけで電磁波シールド機能を付与することのできる内装塗材及び該内装塗材を用いた電磁波シールド方法を提供するものである。

本発明者等は、このような事情に鑑み鋭意検討を重ねた結果、無機質粉体と、主たる粒径が０．１〜１．０ｍｍの炭粒と、主たる線径が５〜５０μｍ、主たる繊維長が０．５〜５．０ｍｍの炭素繊維と、合成樹脂バインダーとを含有し、無機質粉体１００重量部に対して、炭粒を５．０〜１０．０重量部、炭素繊維を２．０〜１０．０重量部の割合で配合したことにより、所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

炭素繊維をカール状炭素繊維としたことにより、炭素繊維同士が絡まり合いながら均一に分散し、仕上げ面の導電性が寸断されることなく、より効果の高い電磁波シールド機能を付与することができる。

さらに、無機質粉体と、主たる粒径が０．１〜１．０ｍｍの炭粒と、主たる線径が５〜５０μｍ、主たる繊維長が０．５〜５．０ｍｍの炭素繊維と、合成樹脂バインダーとを含有し、無機質粉体１００重量部に対して、炭粒を５．０〜１０．０重量部、炭素繊維を２．０〜１０．０重量部の割合で配合した内装塗材を屋内側に塗布したことにより、既存の壁、天井等に電磁波シールド機能を簡単に付与することができる。

本発明電磁波シールド機能を有する内装塗材及び該内装塗材を用いた電磁波シールド方法によれば、炭粒と炭素繊維を所定の割合で配合することにより、施工作業性を悪化することなく、内装塗材を既存の壁面等に塗布するだけで、壁面に導電性を付与し、電磁波シールド機能を得ることができる。

本発明の実施に適する無機質粉体の代表的なものとしては、珪砂、寒水石、珪石粉、珪藻土、炭酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、ゼオライト、銀砂、セピオライト、ベントナイト、スラグ、白土などが挙げられる。これらの無機質粉体は施工場所に合わせて色、種類を選択することにより、塗布面の意匠性を高めることができる。
多量の炭素繊維の配合を可能とするために、主たる無機質粉体（９０重量％以上の無機質粉体）の粒径を０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以下にすべきである。無機質粉体に対する炭素繊維の分散性が悪いので、無機質粉体の粒径が０．１ｍｍを超えると、炭素繊維の分散性が悪化し、炭素繊維の塊が発生するなどの問題が生じる。

本発明の実施に適する炭粒の代表的なものとしては、木炭、竹炭、活性炭等が使用され、これらは単独あるいは複数を併用しても構わない。鏝塗り内装塗材として使用する場合には、鏝圧に耐え得る強度を有し、粒状加工の容易な備長炭が好適である。

炭粒の大きさは、主たる粒径が０．１〜１．０ｍｍの範囲（主たる粒径とは、９０重量％以上の炭粒の粒径をいう）にあるものが適している。粒径が０．１ｍｍより小さい場合、一緒に配合される炭素繊維との接点を得ることが困難となり、仕上げ面に所期の導電性を付与することができず、良好な電磁波シールド効果が得られない。粒径が１．０ｍｍを超えるものを配合した場合、一緒に配合される炭素繊維の分散性が悪化し、炭素繊維の塊が発生するなどして外観の悪化を招く。また内装塗材を壁面等に鏝を用いて塗布する際、炭粒が仕上げ面を引っかいたり、塗面にダレが生じるなどして作業性が著しく低下する。

炭粒の配合量は、無機質粉体１００重量部に対して、５．０〜１０．０重量部の割合で配合する。５．０重量部より少ない場合、炭粒と炭素繊維の接点が少なくなり、所期の導電性を付与することができず、良好な電磁波シールド効果が得られない。
１０．０重量部より多い場合においても、大きな炭粒が炭素繊維の分散性を低下させ、炭素繊維の塊が発生するなどして所期の導電性を付与することができず、良好な電磁波シールド効果が得られない。また、鏝塗りによる施工作業性も悪化する。

本発明の実施において使用する炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系あるいはピッチ系のいずれも使用することができる。その大きさは、主たる線径が５〜５０μｍ（主たる線径とは、９０重量％以上の炭素繊維の線径をいう）、主たる繊維長が０．５〜５．０ｍｍ（主たる繊維長とは、９０重量％以上の炭素繊維の繊維長をいう）の範囲にあるものが適している。炭素繊維の線径が５μｍより小さいもの、あるいは繊維長が０．５ｍｍより小さいものを多量に用いた場合は、炭粒と炭素繊維あるいは炭素繊維同士の絡み合いによる接触部分が少なくなり、所期の導電性を付与することができず、良好な電磁波シールド効果が得られない。

炭素繊維の線径が５０μｍを超えると、無機質粉体への分散性が悪化し、内装塗材の生産性が著しく低下する。また、炭素繊維の繊維長が５．０ｍｍを超えると、無機質粉体への分散性が悪化すると共に、鏝塗による施工の際、炭素繊維が鏝にまとわりついて、鏝伸び、鏝離れなどの作業性が悪化する。

炭素繊維の配合量は、無機質粉体１００重量部に対して、２．０〜１０．０重量部の割合で配合する。２．０重量部より少ない場合、仕上げ面に所期の導電性能を付与することができず、電磁波シールド効果が得られない。また１０．０重量部より多い場合には、内装塗材における炭素繊維の分散性が悪化し、炭素繊維の塊が発生して仕上げ面の外観を悪化するものである。

本発明の実施において使用される炭素繊維の形状は、カール状のものが適している。炭素繊維の形状には、針状のものとカール状のものとがあるが、針状のものは１０〜３０本の炭素繊維が塊となって収束しているもので、無機質粉体への分散性が悪く、内装塗材の生産性が著しく低下する。
カール状の炭素繊維は収束することなく、１本１本の繊維が独立してカールした状態であるため、無機質粉体への分散性もよく、均一に攪拌することができ、生産性も問題ない。また、無機質粉体と攪拌混合した後も、カールした炭素繊維同士が絡まり合っているので、導電性能が低下することがない。

本発明の実施において、無機質粉体と炭粒、炭素繊維を混合する際、高速流動式混合機を用いて毎秒７ｍの周速度で数分間攪拌混合することが好ましい。リボンブレンダーを用いて混合すると、炭素繊維を均一に分散することが困難となり、炭素繊維の塊が発生する。

本発明の実施において使用される合成樹脂バインダーとしては、エマルション樹脂、粉末樹脂の何れのタイプでも使用できるが、エマルション樹脂の方が、非導電体である合成樹脂が局部的に固形分として残留しないため、仕上げ面の導電性を低下することがない。

合成樹脂バインダーの代表的なものとしては、酢酸ビニル樹脂系（エチレン酢酸ビニル共重合体、酢ビ塩化ビニル共重合体など）、アクリル樹脂系（アクリルスチレン共重合体、アクリル樹脂エチレン酢酸ビニル共重合体など）、ベオバ樹脂系などの合成樹脂エマルションが使用される。これらの使用に当っては、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＭＣ（メチルセルロース）、ＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）などの水溶性糊料を併用することができる。

粒径が０．１ｍｍ以下の珪石粉１００重量部と、主たる粒径が０．３〜０．７ｍｍ（平均粒径０．５ｍｍ）の備長炭７．０重量部、主たる線径が１０〜１５μｍ（平均線径１３μｍ）、主たる繊維長が２．０〜４．０ｍｍ（平均繊維長３．０ｍｍ）のカール状炭素繊維（商品名：ドナカーボS-331、大阪ガスケミカル製）４．０重量部及びメチルセルロース１．０重量部を高速流動式混合機に入れて、１分間攪拌混合し、均一組成物として取り出したのち、これに酢酸ビニル系エマルション樹脂（商品名：P−４、昭和高分子製）５重量部及び水６０重量部を加え、攪拌混合機を用いて均一に混練して内装塗材を作製した。

この内装塗材を２００×１００ｍｍの紙面に、鏝を用いて厚さ１．５ｍｍに塗布し、室温で２４時間乾燥して試験片を作製した。この試験片をＫＥＣ法による電磁波シールド効果測定装置を用いて、電磁波シールド効果（電界）を測定した。
その結果は表１に示したとおりであり、周波数が１〜１０００ＭＨｚの帯域において、電磁波シールド効果（電界）は７．５〜３５．８ｄＢの値を示しており、良好な電磁波シールド効果が得られた。また、鏝塗り作業性、並びに仕上がり面の意匠性も良好であった。

次に、１００×１００ｍｍに切断した厚さ１２．５ｍｍの石膏ボードに、本実施例１の内装塗材を厚さ３ｍｍで塗布し、これを温度２３℃、相対湿度５０％で乾燥し、不燃性試験の試験片を作製した。この試験片をコーンカロリーメーター（ＩＳＯ準拠燃焼試験装置）により５０ｋｗ／ｍ^２の輻射熱を２０分間照射し、試験片の総発熱量を測定した。なお、総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であれば、不燃性能が良好と評価した。
その結果は表２に示したとおりであり、良好な不燃性能が得られた。

〔比較例１〕
粒径が０．１ｍｍ以下の珪石粉１００重量部と、主たる粒径が０．３〜０．７ｍｍ（平均粒径０．５ｍｍ）の備長炭７．０重量部、主たる線径が１０〜１５μｍ（平均線径１３μｍ）、主たる繊維長が２．０〜４．０ｍｍ（平均繊維長３．０ｍｍ）のカール状炭素繊維（商品名：ドナカーボS-331、大阪ガスケミカル製）１．０重量部及びメチルセルロース１．０重量部を高速流動式混合機に入れて、１分間攪拌混合し、均一組成物として取り出したのち、これに酢酸ビニル系エマルション樹脂（商品名：P−４、昭和高分子製）５重量部及び水６０重量部を加え、攪拌混合機を用いて均一に混練して内装塗材を作製した。

この内装塗材を２００×１００ｍｍの紙面に、鏝を用いて厚さ１．５ｍｍに塗布し、２４時間乾燥して試験片を作製した。この試験片を実施例１と同様にして電磁波シールド効果（電界）を測定した。
その結果は表１に示したとおりであり、周波数が１〜１０００ＭＨｚの帯域において、電磁波シールド効果（電界）は０．９〜１．６ｄＢの値を示しており、実施例１と比較すると電磁波シールド効果はかなり低いものであった。これは、炭素繊維の配合量が少ないため、炭素繊維の絡み合いが途絶え、仕上げ面に非導電部分が生じたことによると考えられる。

〔比較例２〕
粒径が０．１ｍｍ以下の珪石粉１００重量部と、主たる粒径が０．３〜０．７ｍｍ（平均粒径０．５ｍｍ）の備長炭７．０重量部、主たる線径が１０〜１５μｍ（平均線径１３μｍ）、平均繊維長が０．４ｍｍのカール状炭素繊維（商品名：ドナカーボS-331、大阪ガスケミカル製）１２重量部及びメチルセルロース１．０重量部を高速流動式混合機に入れて、１分間攪拌混合し均一組成物として取り出したのち、これに酢酸ビニル系エマルション樹脂（商品名：P−４、昭和高分子製）５重量部及び水６０重量部を加え、攪拌混合機を用いて均一に混練して内装塗材を作製した。

この内装塗材を２００×１００ｍｍの紙面に、鏝を用いて厚さ１．５ｍｍに塗布し、２４時間乾燥して試験片を作製した。この試験片を実施例１と同様にして電磁波シールド効果（電界）を測定した。
その結果は表１に示したとおりであり、周波数が１０ＭＨｚ以下の帯域においては、２０ｄＢ以上の良好な電磁波シールド効果が得られたが、２００ＭＨｚ以上の帯域においては、２．２ｄＢ以下となり、電磁波シールド効果は殆ど期待できないものであった。これは、炭素繊維を多量に配合したため、炭素繊維の塊が発生し、炭素繊維を均一に分散することができなかったことに起因すると思われる。
さらに、本比較例の内装塗材は、炭素繊維の塊が発生していたため、壁面に塗布する際の作業性並びに仕上げ面の外観の悪いものであった。

〔比較例３〕
粒径が０．１ｍｍ以下の珪石粉１００重量部と、主たる粒径が０．３〜０．７ｍｍ（平均粒径０．５ｍｍ）の備長炭７．０重量部、主たる線径が１０〜１５μｍ（平均線径１３μｍ）、平均繊維長が６．０ｍｍのカール状炭素繊維（商品名：ドナカーボS-331、大阪ガスケミカル製）２．０重量部及びメチルセルロース１．０重量部を高速流動式混合機に入れて、１分間攪拌混合し均一組成物として取り出したのち、これに酢酸ビニル系エマルション樹脂（商品名：P−４、昭和高分子製）５重量部及び水６０重量部を加え、攪拌混合機を用いて均一に混練して内装塗材を作製した。

この内装塗材を２００×１００ｍｍの紙面に、鏝を用いて厚さ１．５ｍｍに塗布し、２４時間乾燥して試験片を作製した。この試験片を実施例１と同様にして電磁波シールド効果（電界）を測定した。
得られた試験結果によれば、周波数が１〜１０００ＭＨｚの帯域において、５〜３０ｄＢの良好な電磁波シールド効果が得られた。しかし、炭素繊維の平均繊維長が５．０ｍｍを超えているため、壁面に鏝を用いて塗布する際、炭素繊維が鏝にまとわりついて、鏝伸び、鏝離れなどの作業性が悪化するという問題があった。

〔比較例４〕
主たる粒径が０．１〜１．０ｍｍ（平均粒径０．５ｍｍ）の備長炭１００．０重量部に対し、酢酸ビニル系粉末樹脂（酢ビ／ベオバ／アクリル共重合樹脂）７．０重量部と及びメチルセルロース１．０重量部を高速流動式混合機に入れて、１分間攪拌混合し均一組成物として取り出したのち、これに水１００重量部を加え、攪拌混合機を用いて均一に混練して内装塗材を作製した。

この内装塗材を２００×１００ｍｍの紙面に、鏝を用いて厚さ１．５ｍｍに塗布し、２４時間乾燥して試験片を作製した。この試験片を実施例１と同様にして電磁波シールド効果（電界）を測定した。
その結果は表１に示したとおりであり、周波数が１〜１０００ＭＨｚの帯域において、１３．８〜５３．３ｄＢの優れた電磁波シールド効果が確認された。
しかしながら、この内装塗材を用いて実施例１と同様に不燃性試験を行ったところ、試験片表面からの発熱量は１６．５３ＭＪ／ｍ^２であり、満足できる不燃性能は得られなかった。

Claims

無機質粉体と、主たる粒径が０．１〜１．０ｍｍの炭粒と、主たる線径が５〜５０μｍ、主たる繊維長が０．５〜５．０ｍｍの炭素繊維と、合成樹脂バインダーとを含有し、無機質粉体１００重量部に対して、炭粒を５．０〜１０．０重量部、炭素繊維を２．０〜１０．０重量部の割合で配合したことを特徴とする電磁波シールド機能を有する内装塗材。
炭素繊維をカール状炭素繊維としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁波シールド機能を有する内装塗材。
無機質粉体と、主たる粒径が０．１〜１．０ｍｍの炭粒と、主たる線径が５〜５０μｍ、主たる繊維長が０．５〜５．０ｍｍの炭素繊維と、合成樹脂バインダーとを含有し、無機質粉体１００重量部に対して、炭粒を５．０〜１０．０重量部、炭素繊維を２．０〜１０．０重量部の割合で配合した内装塗材を屋内側に塗布したことを特徴とする電磁波シールド方法。