JP2009081234A - 難燃性磁性シートおよびそれを用いたｒｆｉｄデバイス並びにｒｆｉｄ無線通信を改善する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性を有し、且つ高い透磁率のシート体およびそれを用いたＲＦＩＤデバイス並びにＲＦＩＤ無線通信を改善する方法を提供することにある。
【解決手段】電磁誘導方式の通信を行うＲＦＩＤデバイスを通信妨害部材の近傍で用いる場合の通信改善用の磁性シートであって、該磁性シートは軟磁性金属粉、結合剤および難燃剤を含有し、前記難燃剤は少なくとも固体状難燃剤を含み、その平均粒径が１μｍ以下である。ＲＦＩＤデバイスは、前記磁性シートをアンテナと導体面間の全部または一部に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）と呼ばれるＩＣタグ機能を持つ機器での電磁誘導方式の周波数（例えば１３５ＫＨｚ以下帯、１３．５６ＭＨｚ帯等）を用いる無線通信を改善するために、近傍金属の影響を減らす目的で用いられる、磁界を集中させて通過させるシート体、これを用いたＲＦＩＤデバイスに関する。

近年、１３．５６ＭＨｚ帯を中心とする電磁波にて無線通信を行うＩＣタグ機能を持つモバイル端末（例えば携帯電話、ＩＣカード、タグなどのＲＦＩＤシステム）の実用化が始まっている。このようなモバイル端末において、金属筐体もしくはメッキ等の導電化処理をされた筐体内面がこのアンテナコイルの近くに存在するなどアンテナコイルの近傍に金属が存在すると、送受信時にアンテナコイルの周囲に発生する磁界の磁力線が導電体表面に平行に走り、導電体表面に渦電流を発生させることにより抵抗損による損失が生じる。また、この渦電流から発生する磁界が、初めの磁界を相殺する方向に形成されて（反磁界となる）損失する。さらに共振周波数がシフトすることにより、通信に用いる周波数での磁界が大きく減衰し、通信距離が著しく短くなる現象も同時に発生する。

一方、通信妨害部材として金属等の導電性材料以外にアンテナ同士が影響しあう場合がある。例えば非接触ＩＣカードを同一のカードケースに複数枚収容している場合のように、アンテナコイル同士が近傍で重複する状態で存在すると、アンテナの共振周波数が変化する（例えば、周波数ピークが双峰に分かれたりする）ので、互いのアンテナが干渉により無線通信を妨害する通信妨害部材になり、リーダとの無線通信ができなくなる現象がある。アンテナ同士を離反させることによって、タグとリーダとの無線通信を可能にすることができるが、カードケースなどの非接触ＩＣカードを収容する容器に、アンテナ同士を離反させる空間を確保することは困難である。

これらの無線通信を改善する方法として、ＩＣタグにおけるアンテナと金属筺体または導電材料との間に、磁性シートを配置する方法が知られている。さらに重複状態の非接触ＩＣカードの間に磁性シート／導体板／磁性シートの積層体を配置することでそれぞれの非接触ＩＣカードが無線通信可能となる。こうした磁性シートを使用するにおいては、通信周波数域（１３５ＫＨｚ以下帯、１３．５６ＭＨｚ帯等）で高い透磁率を持ったシートが要求される。高い透磁率を得る方法として、特許文献１には軟磁性金属粉として球状ではなく扁平な形状を持つものを使用し、かつ、この扁平軟磁性金属粉をシートの面に沿って配向させることが記載されている。さらに高い透磁率を得るためには、軟磁性金属粉を高密度で充填する必要がある。

一方、上記のような電子機器類には発火を起こす恐れがあるため、電子機器内部にこれらシート体を使用する場合には、シート体に対し、無線通信改善効果だけではなく、発火および延焼を防ぐために、難燃性を要求される場合が多い。すなわち、シート体は一般的に軟磁性金属粉と合成樹脂等の結合剤との複合体であるが、軟磁性金属粉および合成樹脂は一般的に可燃性であるため、難燃性を持たせるためには何らかの対策を行う必要がある。

特開２００３−２２９６９４号公報

しかしながら、特許文献１の方法において、さらに難燃性を付与するために難燃剤を多量に充填すると、添加される難燃剤の粒子によって軟磁性金属粉の配向や配列が乱されてしまい、シートの透磁率を低下させ無線通信に悪影響を与える恐れが生じる。
本発明の課題は、難燃性を有し、且つ高い透磁率の磁性シートおよびそれを用いたＲＦＩＤデバイス並びにＲＦＩＤ無線通信を改善する方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、軟磁性金属粉、結合剤、および難燃剤とを含有する磁性シートにおいて、少なくとも固体状難燃剤を含有し、その平均粒径が１μｍ以下である場合には、軟磁性金属粉の配向や配列を乱すことなく、軟磁性金属粉を密に充填することができることにより、難燃性を有し、且つ高い透磁率を有することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明における難燃性磁性シートは、以下の構成からなる。
（１）電磁誘導方式の通信を行うＲＦＩＤデバイスを通信妨害部材の近傍で用いる場合の通信改善用の磁性シートであって、軟磁性金属粉、結合剤および難燃剤を含有し、前記難燃剤は少なくとも固体状難燃剤を含み、該固体状難燃剤の平均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする難燃性磁性シート。
（２）前記固体状難燃剤が、ハロゲン系難燃剤と、表面処理された、アンチモン系難燃剤、水酸化物系難燃剤、窒素系難燃剤およびリン系難燃剤から選ばれる少なくとも１種と、からなることを特徴とする（１）に記載の難燃性磁性シート。
（３）前記固体状難燃剤が、表面処理された、アンチモン系難燃剤、水酸化物系難燃剤、窒素系難燃剤およびリン系難燃剤から選ばれる２種以上からなることを特徴とする（１）または（２）に記載の磁性シート。
（４）前記難燃剤の表面処理が樹脂、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、チタネートカップリング剤、シランカップリング剤から選ばれる１種からなる表面処理剤を用いて行われることを特徴とする（２）または（３）に記載の難燃性磁性シート。
（５）前記難燃剤の少なくとも１種のＢＥＴ比表面積が１０〜２５ｍ²／ｇである（１）〜（４）のいずれかに記載の難燃性磁性シート。
（６）加圧および架橋したことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の難燃性磁性シート。
（７）前記結合剤が、エチレン−酢酸ビニル共重合体および塩素化ポリエチレンであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の難燃性磁性シート。

本発明におけるＲＦＩＤデバイスは、（１）〜（７）のいずれかに記載の難燃性磁性シートをアンテナと導体面間の全部または一部に配置することを特徴とする。

本発明におけるＲＦＩＤ無線通信を改善する方法は、（１）〜（７）のいずれかに記載の難燃性磁性シートを用いたことを特徴とする。

本発明の難燃性磁性シートによれば、少なくとも固体状難燃剤を含有し、その平均粒径が１μｍ以下であるので、軟磁性金属粉の配向や配列を乱すことなく、軟磁性金属粉を高密度に充填できると共に難燃性を付与することができる。その結果、近傍金属等の通信妨害部材の影響を減らして特定周波数での無線通信を改善することができるという効果がある。また、本発明の磁性シートを用いたＲＦＩＤデバイスによれば、通信妨害部材となる、金属等の導電性材料を有する部材や磁性を有する部材または他のアンテナ素子の近傍にアンテナ素子を設けても、無線通信や電子情報の伝達をすることができる。

本発明の難燃性磁性シートは、軟磁性金属粉および難燃剤を主要構成材料とし、さらに必要に応じて表面処理剤、分散剤等を含有させることができる。
（軟磁性金属粉）
前記軟磁性金属粉としては、例えば磁性ステンレス（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｓｉ合金）、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、ケイ素銅（Ｆｅ―Ｃｕ―Ｓｉ合金）、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ（−Ｃｕ−Ｎｂ）合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ―Ｓｉ合金、Ｆｅ―Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ―Ｓｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。また、フェライト若しくは純鉄粒子を用いてもよく、フェライトとしては、例えばＭｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｍｇフェライト、Ｍｎフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｚｎフェライト等のソフトフェライト、あるいは永久磁石材料であるハードフェライト等が挙げられる。フェライトは金属酸化物（セラミックス）であるが、金属成分を含有することで、本発明の軟磁性金属粉に含めることができる。上記で例示した各磁性材料は、それぞれ単体で使用するほか、複数をブレンドしてもよい。

前記軟磁性金属粉の形状は、特に限定されないが、例えば扁平状、塊状、繊維状、球状、不定形状等が挙げられ、これらの形状のうち、特に扁平状（扁平形状）であるのが好ましい。扁平形状の軟磁性金属粉（フェライト、純鉄粒子等を含む）は、長径が１〜５００μｍ、好ましくは５〜１００μｍ、アスペクト比は２〜１０００、好ましくは１０〜４００であるのがよい。塊状、繊維状、球状、不定形状等の軟磁性金属粉は、最も長い径が１μｍ〜５ｍｍ、好ましくは５〜５００μｍであるのがよい。また、軟磁性金属粉は、５０〜１５００ＰＨＲ、好ましくは３００〜８００ＰＨＲの割合で含有されているのがよい。前記ＰＨＲおよび以下のＰＨＲは、樹脂（結合剤）１００質量部に対する質量部を意味する。

また、前記軟磁性金属粉の表面は、結合剤との親和性を向上させる上で、表面処理が施されていてもよく、該表面処理としては、例えばカップリング剤処理、樹脂等有機材料によるコーティング等が挙げられる。前記カップリング剤としては、例えばシランカップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等の各種カップリング剤が挙げられ、その使用量は、軟磁性金属粉総量に対して約０．０１〜５質量％であるのがよい。また、前記樹脂等有機材料によるコーティングを行う樹脂等の有機材料としては、使用する結合剤と同じか、あるいは使用する結合剤との親和性に優れたエラストマー、樹脂等が挙げられる。このエラストマーおよび樹脂としては、下記結合剤で例示するものと同じものが挙げられる。樹脂等有機材料によるコーティング量は、軟磁性金属粉総量に対して約０．０１〜１０質量％であるのがよい。

（結合剤）
前記結合剤としては、各種の有機重合体材料が使用可能であり、例えばゴム、熱可塑性エラストマー、各種プラスチック等の高分子材料が挙げられる。前記ゴムとしては、例えば天然ゴムのほか、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン−アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等の合成ゴム単独、もしくはこれらのゴムを各種変性処理にて改質したものが挙げられる。

これらの結合剤は単独で使用するほか、複数をブレンドして用いることができる。場合によっては加硫剤のほか、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、着色剤等の従来からゴム等の配合剤として使用されていたものを適宜配合することができる。また、これら以外にも任意の添加剤を使用することができる。例えば、誘電率や導電率を制御するために所定量の誘電体（カーボンブラック、黒鉛、酸化チタン等）、放熱特性を付与するための熱伝導性材料（窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、アルミナ等）を、使用される電子機器内に発生する不要電磁波へのインピーダンスマッチングや、温度環境に応じて、材料設計して添加することができる。さらに加工助剤（滑剤、分散剤）を適宜選択して添加してもよい。

前記熱可塑性エラストマーとしては、例えば塩素化ポリエチレンのようなポリ塩化ビニル系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。

前記各種プラスチックとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、フッ素樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、ポリスルホン、ポリウレタン、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。

また、上記で例示した各結合剤の低分子量のオリゴマータイプや液状タイプを採用してもよく、熱、圧力、紫外線、硬化剤、風乾等により、成型後にシート状になるものであれば任意の材料を選択することができる。

特に、本発明では、結合剤としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）または塩素化ポリエチレンを使用するのが好ましい。ＥＶＡを使用すると、ハロゲンフリーでかつ耐熱性を付与でき、塩素化ポリエチレンを使用すると加工性が良好となる。

（難燃剤）
本発明の難燃剤は、使用される固体状難燃剤の平均粒径が１μｍ以下であり、平均粒径が１μｍを超えるものは含まない。前記平均粒径は好ましくは０．１〜１．０μｍであるのがよい。平均粒径が０．１μｍ未満であると固体状難燃剤粒子が凝集しやすくなることで、加工性に悪影響を与えるとともに、比表面積が小さくなるので、難燃効果を得るための添加量が増えてしまい、軟磁性金属粉の配向・配列に影響を与えてしまう。逆に１．０μｍを超えると固体状難燃剤の大きな粒子が軟磁性金属粉の層間に介在することで、軟磁性金属粉が密に配向・配列する構造を形成することができない。このことを図１に示した軟磁性金属粉を結合剤中に配列させた構造の一例で説明する。図１に示すように、結合剤中の固体状難燃剤の粒子が扁平な軟磁性金属粉の間に分散している。前記固体状難燃剤の平均粒径が大きい場合、軟磁性金属粉の周囲や間に均一分散できなくなるため難燃性が悪くなると共に、軟磁性金属粉を密に充填する際に軟磁性金属粉の配向・配列構造を乱すおそれがある。固体状難燃剤の粒子形状は、球状、針状、フレーク状など様々であり、特に限定されるものではないが、充填性の点では球状が好ましい。また、難燃剤として使用される化合物の種類、平均粒径、形状は、各々単独のものを使用しても２種以上組み合わせて使用してもよい。
前記難燃剤の少なくとも１種はＢＥＴ比表面積が１０〜２５（ｍ²／ｇ）であるのが好ましい。この範囲であれば、より少ない添加量で難燃性効果を得ることができる。
本発明の固体状難燃剤は、ヘンシェルミキサーなどの混合装置で攪拌混合して得ることができる。前記攪拌混合して得られる混合物を二軸押出機などで結合剤に溶融混練し、冷却後、ハンマーミルやジェットミルなどの粉砕機で粉砕する。あらかじめ結合剤と固体状難燃剤のみを混練し、せん断力を付与して固体状難燃剤が細分散した結合剤を得ることができる。原材料として平均粒径の小さい固体状難燃剤を使用する場合と、平均粒径を小さくする過程を経て平均粒径の小さい固体状難燃剤が得られる場合がある。難燃剤の粒径は、磁性シートの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより求められる。元素分析を同時に行い、位置特定をしてからマッピングにて粒径を求めている。ここでは磁性シートの透磁率や通信距離は軟磁性金属粉の量と配向・配列度合いにより決まり、その性能を維持したまま難燃性が発現していることを確認することが優先され、そのモルフォロジー確認のためにＳＥＭ観察を行っている。

本発明の難燃剤は、ハロゲン系難燃剤と、表面処理された、アンチモン系難燃剤、水酸化物系難燃剤、窒素系難燃剤およびリン系難燃剤から選らばれる１種とを使用する。あるいは、前記難燃剤は、ハロゲン系難燃剤を使用せず、表面処理された、アンチモン系難燃剤、水酸化物系難燃剤、窒素系難燃剤およびリン系難燃剤から選らばれる少なくとも２種を使用する。また、前記難燃剤は平均粒径が１μｍ以下である固体状難燃剤に加えて、さらに前記難燃剤が液体である難燃剤を使用することができる。この場合、表面処理を行わない（できない）ことはいうまでもない。

前記ハロゲン系難燃剤としては塩素系化合物、臭素系化合物が挙げられ、例えば塩素化パラフィン、デカブロモジフェニルエタン等が挙げられる。これらの化合物は単独で用いてもよく、あるいは２種以上を併用することもできる。前記アンチモン系難燃剤としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等が挙げられる。前記水酸化物系難燃剤としては、例えば水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等が挙げられる。前記窒素系難燃剤としては、トリアジン化合物、ヒンダードアミン化合物、もしくはメラミンシアヌレート、メラミングアニジン化合物といったようなメラミン系化合物などが挙げられる。前記リン系難燃剤としては、例えば赤リンや（縮合）リン酸エステル等が挙げられ、該（縮合）リン酸エステルとしては、例えばトリアリールホスフェート、レゾルシノールビスジフェニルホスフェート、ビスフェノールＡビスジフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリス（ブトキシエチル）ホスフェート等が挙げられる。

本発明では、ハロゲン系難燃剤、アンチモン系難燃剤、水酸化物系難燃剤、窒素系難燃剤、リン系難燃剤から選ばれる少なくとも２種を使用することが必要であって、１種のみの場合には所望の高い難燃性を得ることができない。

前記難燃剤は、４〜１００ＰＨＲ、好ましくは８〜５０ＰＨＲの割合で含有されているのがよい。その他難燃助剤を適宜併用することも可能である。

（表面処理剤)
前記難燃剤は凝集するのを抑えて結合剤への分散性を向上させるために表面処理を行うのがよい。表面処理剤としては、樹脂、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、チタネートカップリング剤、シランカップリング剤から選ばれる１種である。前記表面処理剤で表面処理した難燃剤を用いると、難燃性をより一層高めることができる。その理由は、上記表面処理された難燃剤を使用することにより、該難燃剤の分散が良好となるためと考えられる。
上記表面処理に用いる樹脂としては、ポリプロピレン系、ポリカーボネート系、ウレタン系、ポリエチレン系、ポリアミド系の樹脂等が挙げられる。飽和脂肪酸としては、パルミチン酸、ステアリン酸等、不飽和脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられる。また、チタネート系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルビンゼンスルホニルチタネート、イソプロペルトリス（ジオクチルピロホスフェート）チタネート等を挙げることができる。シランカップリング剤としては、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン等が挙げられる。

（分散剤）
軟磁性金属粉および固体状難燃剤の分散性を高めるために、軟磁性金属粉の含有量に対し１〜５質量％の分散剤を添加するのが好ましい。分散剤としては、飽和脂肪酸系、不飽和脂肪酸系、脂肪酸金属塩、チタネートカップリング剤から選ばれる１種または２種以上であるのがよい。
飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸とも高級脂肪酸であるのが好ましい。飽和高級脂肪酸としては、例えばパルミチン酸、ステアリン酸が挙げられ、不飽和高級脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられ、いずれも炭素数は１４〜２０であるのが好ましい。また、飽和高級脂肪酸および不飽和高級脂肪酸のいずれも使用可能であるが、安定性の上で飽和高級脂肪酸であるのが好ましい。前記脂肪酸金属塩の脂肪酸としては前記高級脂肪酸であるのが好ましい。金属塩における金属としては、例えばカドミウム、バリウム、カルシウム、亜鉛、鉛、スズ、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、リチウム、リン等が挙げられる。該高級脂肪酸金属塩は、それぞれ単体で使用するほか、複数をブレンドしてもよい。

本発明では、上記で例示した高級脂肪酸金属塩のうち、ステアリン酸金属塩であるのが好ましく、該ステアリン酸金属塩の具体例としては、例えばステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛、ステアリン酸スズ、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。

特に、本発明では、上記で例示したステアリン酸金属塩のうち、ステアリン酸亜鉛であるのが好ましい。上記のような高級脂肪酸金属塩を含有すると、磁性シートの表面抵抗率および難燃性が向上すると共に、前記軟磁性金属粉の分散性および防錆性が向上する。これらの効果が得られる理由としては、成形加工工程において高級脂肪酸金属塩が軟磁性金属粉の表面を被覆するように磁性シート中に分散し、軟磁性金属粉の表面を緻密に被覆しながら、他の軟磁性金属粉との間に錯体状のネットワークを形成していることによるものと推察される。

前記高級脂肪酸金属塩は、前記軟磁性金属粉の総体積に対して０．５〜５体積％、好ましくは１〜４体積％含有するのがよい。この範囲内で高級脂肪酸金属塩を含有することにより、上記列挙した効果を得ることが出来た。すなわち磁性シートの表面抵抗率および難燃性が向上すると共に、軟磁性金属粉の分散性および防錆性が向上する。これに対し、含有量が０．５体積％より少ないと、上記した効果が得られないおそれがあり、５体積％を超えると、磁性シートの通信改善効果が低下するおそれがあるので好ましくない。防錆性は、分散剤の表面被覆効果から得られる副次効果である。

チタネートカップリング剤としては、上記表面処理剤で用いたのと同様のものを挙げることができる。

（架橋・加圧）
本発明では、磁性シートの高密度化および高密度安定化のために結合剤の加圧および結合剤に架橋剤を添加して架橋するのが好ましい。該架橋剤としては、特に限定されるものではなく、例えば前記結合剤を架橋することが可能な各種の公知の架橋剤が採用可能である。
結合剤を架橋するための架橋剤としては、例えば有機過酸化物（有機ＰＯ）、硫黄、フェノール樹脂化合物、イソシアナート化合物、金属イオン、アミン化合物、第４級アンモニウム等、結合剤の種類に合わせて適宜の種類を用いることができる。好ましいのは有機過酸化物であり、例えばジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、α，α´−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンなどを用いることができる。架橋剤の添加量は結合剤１００質量部に対して０．１〜２０質量部、好ましくは１〜７質量部である。また架橋反応は、例えば光照射、ＵＶ照射や電子線照射等により達成できるものでも良い。また、これらの架橋剤は、適宜な組合せにより、ゴム、熱可塑性エラストマー、およびプラスチックに適用することができる。

本発明で、具体的に高密度化する方法は、例えば軟磁性金属粉と結合剤に溶剤を加えてなる磁性塗料から溶剤を揮発させてシート体を形成した後、加圧し、さらに結合剤を化学反応により架橋させることにより達成することができる。加圧と架橋は同時でも同時でなくてもいいが、同時でない場合でも工程として前後にあるとか近接している方がよい。加圧方法は、５ＭＰａ〜２５ＭＰａの圧力をシートの上下方向から印加する。その際、加圧と同時に架橋する温度および時間条件を付与するのがより好ましい。これにより、圧力を印加したシートの内部構造（モルフォロジー）を架橋（化学反応）により固定化することができる。結合剤の流動と架橋を同時に行うため、できるだけ短時間（例えば５分以内）で架橋する架橋システムを採用することになる。またこの加圧方法は、とくに金型等を用いる必要もなく、シート体のままプレス位置を連続的に変えていく方法により、連続シート体を得ることができる。架橋システムとしては、金属アイオノマー化、過酸化物、イソシアナートやアミン類等反応剤を感圧性や感温性マイクロカプセル等に封入することで、任意の温度、圧力、時間の条件を選ぶことができる。

加圧および架橋を付与する理由は、軟磁性金属粉が多量に結合剤中に充填したシート体の上下方向にただ圧力を印加しても、印加時に結合剤の流動が進み、エアーが抜け、軟磁性金属粉の配向が進むが、その圧力を抜いた直後にスプリングバックの様な効果でシート厚が増し、エアー（空孔）が入ったと同じ状態に戻るためである。これは印加を除いた直後だけでなく、時間をかけて元の状態に戻る現象もあり、実際、圧力印加だけでは、加圧直後はシートの高比重化はあるものの、相殺効果により期待した効果は得られていない。この脱圧直後または経時でのシート厚回復現象を防ぐためには、たとえば結合剤（樹脂）の軟化点付近の温度で加圧する方法があるが、最も効果があるのは結合剤に化学反応による架橋を施すことである。軟磁性金属粉に加えられた加圧による歪みは結合剤に流動を与えるに十分な剪断力を生み出すため、結合剤にも流動に対するそれ以上の抵抗力を与える必要がある。また結合剤自身は形態および内部分散状態を保持しながら、残存応力を緩和する役割を果たさねばならない。これにより長期的な性能安定性が得られることになるといえる。

このような本発明の磁性シートは、任意の加圧手段を選択することができる。例えば、軟磁性金属粉と結合剤とを含有した磁性塗料を支持材上にブレードにて塗布、乾燥し、ついでロートキュアー、高圧カレンダーまたはプレス加硫を行なって得られる。

本発明の磁性シートは、例えば軟磁性金属粉と、結合剤と、本発明の難燃剤、分散剤等をそれぞれ所定量で混合し、ロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダー等を用いて混練して樹脂組成物を得、ついで加圧プレス、カレンダーロール、押し出し機等によりシート状に成形して製造することができる。

また、磁性シートの厚さが薄い場合（例えば０．３ｍｍ以下）には、所定量の前記各構成成分に適量の溶剤を加えてなる組成物（磁性塗料）を作製し、支持体面に塗布、スプレー、ナイフコーティングといった公知の技術を用いて磁性シートを作製することも可能である。

前記溶剤としては、特に限定されるものではないが、例えばアセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸エチル、エチルグリコールアセテート等のエステル類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、２−エトキシエタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物、メチレンクロライド、エチレンクロライド、四塩化炭素、クロロフォルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素化合物などを用いることができる。これらの溶剤は、それぞれ単独で使用できるほか、２種以上をブレンドして用いてもよい。

前記塗料調製のための分散および混練装置としては、例えばニーダー、アジタ、ボールミル、サウンドミル、ロールミル、エクストルーダー、ホモジナイザ、超音波分散機、２軸遊星式混練機等を用いることができる。これら分散および混合装置のうち、特に軟磁性金属粉を破壊、歪みを与えない上で、アジタ、ボールミル、ロールミル、ホモジナイザ、超音波分散機、２軸遊星式混練機等が好ましい。

また、前記磁性塗料を、例えば（剥離）支持材上にブレード等にて塗布、乾燥し、ついでこの（剥離）支持体を剥離、加圧プレス（プレス成形）し、製造してもよい。前記支持体としては、特に限定されるものではなく、例えば紙、ポリオレフィン等の高分子樹脂をラミネートした紙、上質紙、グラシン紙、高分子樹脂、布、不織布、金属等が挙げられる。これらのうち、薄くて強度が有る高分子樹脂が好ましく、この高分子樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２、６−ナフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、これらポリオレフィン類の水素の一部または全部をフッ素樹脂で置換したフッ素樹脂、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン等のビニリデン樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリイミド等が挙げられる。これらの高分子樹脂表面は、シリコーン樹脂等の離型剤で剥離処理を施されているのが磁性シートを簡単に剥離することができるうえで好ましい。また、これらの高分子樹脂は、厚さ６μｍ〜１８８ｍｍ程度のフィルム状であるのがよい。この場合に剥離しない支持体に塗布、乾燥する場合もある。具体的には金属箔や導体層を持つフィルム、高分子フィルム、紙系材料、発泡材、各種テープなどの場合がある。金属等の導体層を設けた場合は、磁性シートのアンテナ素子との反対側にある導体層によって、導体層の先にある材料の種類による影響を封じることが可能となり、どのような材料に貼り付けても同様の効果を得ることが可能となる。剥離しない支持体の厚さにもとくに制限はないが、６μｍ〜１ｍｍのフィルム状がよい。６μｍより薄いフィルムは剛性に欠け、価格が上がる。１ｍｍ以上では剛性が高くなり、取り扱い性に劣ってしまう。

前記支持体上に磁性塗料を塗布する方法としては、例えばエアドクターコート、ブレードコート、ワイアバーコート、エアナイフコート、スクイズコート、含浸コート、リバースロールコート、トランスファロールコート、グラビアコート、キスコート、キャストコート、エクストルージョンコート、ダイコート、スピンコート等の従来の方法は、いずれも採用可能である。

前記プレス成形の条件としては、特に限定されるものではなく、例えばプレス温度は８０〜２００℃、プレス時間は０．５〜２０分、プレス面圧は５〜２０ＭＰａ程度であるのがよい。

また、磁性塗料を支持材上に塗工中または塗工後に磁場を加えてもよい。これにより得られる磁性シートは、軟磁性金属粉を面内方向に配向させているので、軟磁性金属粉をより高密度に充填することができる。軟磁性金属粉をシート面方向に配向・配列させるには、例えば塗工面の上方または下方に永久磁石を設置し、垂直方向（シートの厚さ方向）に磁場を加える方法が挙げられる。磁場の強さ（磁束密度）は、溶剤に溶解または分散している結合剤、軟磁性金属粉の種類により異なるが、一般に０．０１〜１テスラの範囲が選ばれる。なお、この磁場配向技術を用いる場合には、軟磁性金属粉は扁平状や繊維状が好ましい。

本発明の磁性シートは通常シート体であり、その厚さは５μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１０μｍ〜１ｍｍであるのがよい。厚さが５μｍ未満であると、通信改善効果が不十分であり、また厚さが５ｍｍを超えると、限られた空間内の占有体積が大きくなり過ぎ、他のものの配置に制限を加えることになるからである。

本発明の磁性シートの使用形態としては、例えばシート状である磁性シートを適宜切り取り、粘着剤等を介してアンテナ素子の近傍に貼り付けたり、あるいは通信妨害部材の近傍に前記のように貼り付けたりまたは塗布するなどして磁性シートを形成するなどして使用される。

本発明のＲＦＩＤデバイスは、上記した本発明の磁性シートをアンテナ素子と導体面との間に配置したもの、すなわちアンテナである。アンテナをこのように構成することで、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）と呼ばれるＩＣタグ機能を有するモバイル端末（例えば携帯電話）、金属対応タグや重複非接触ＩＣカードにおいて、例えば１３．５６ＭＨｚの電磁波における電磁誘導方式による無線通信を改善することができる。これは、本発明にかかる磁性シートは、軟磁性金属粉の分散性に優れるので配向制御が可能となり、その結果、通信周波数における磁性シートの複素比透磁率の実数部（μ’）が高くなり、磁束（磁界）を磁性シートに集中させる事ができ、かつ磁性シートの複素比透磁率の虚数部（μ”）が低くなり、集中させた磁束（磁界）を熱変換させることが少なく、通り抜けさせることができるためである。電磁誘導方式による無線通信は、１３．５６ＭＨｚ帯に限定されるものではなく、１２５ＫＨｚ帯、１３５ＫＨｚ帯その他の周波数を使用することができる。

前記アンテナ素子としては、例えばアンテナコイル、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ等が挙げられる。アンテナ素子は、導電性材料で構成され、特定周波数を送受信するための電子部材である。
前記ＲＦＩＤデバイスとしては、例えば携帯電話、非接触ＩＣカード、ＲＦＩＤタグラベル、非接触ＩＣカード用カードケース等が挙げられる。具体的には、送受信用のアンテナ素子と、導電化処理が施された筐体（導電化筐体）の内面（導体面）とが近接して配置され、１３．５６ＭＨｚ帯の電磁波で無線通信を行う携帯電話において、前記アンテナ素子と導体面との間に本発明の磁性シートを配置すると、前記アンテナ素子と導体面とが近接して配置されることによる導体面に発生する渦電流の発生を抑制でき、さらに、該渦電流から発生する磁界（反磁界）が通信に用いる磁界を減少させて通信距離が短くなるのを防止することができる。また、近くにある導電材料（金属、アンテナ体、磁気カード等）による共振周波数のシフト（一般に高周波数側にシフトする。）を磁性シートの存在により元に戻すことができる。磁性シートには共振周波数を低くする効果があるため、導電材料の影響で高周波数側にシフトした共振周波数を磁性シートにて相殺できれば、自由空間の場合と同じまたは近似した共振周波数を得ることが可能となる。この場合、磁性シートのみで共振周波数を合わせる必要はなく、整合回路によっても良い。さらに、本発明の磁性シートは高い難燃性を有しているので、携帯電話の発火や延焼を防止することができる。

なお、本発明におけるＲＦＩＤデバイスは、上記で説明した１３．５６ＭＨｚ帯の電磁波で無線通信を行う携帯電話に限定されるものではなく、例えばＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、ＳＨＦ帯、ＥＨＦ帯等の導体（金属、カーボンや水などの液体を含む）近傍での動作するアンテナ（例えばＩＣタグ、リーダ、データキャリア装置）等が挙げられる。

また、本発明の磁性シートは、例えばＧＨｚ帯の無線通信、無線ＬＡＮ、ＥＴＣ用等各種の電波吸収体を含む。また、本発明の磁性シートは、無機系の充填材を多量に使用することになる感圧センサー、誘電センサー、磁気センサー、および放熱材等にも使用することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

以下の実施例および比較例で使用した材料は表１および表２に示す通りである。

[実施例１〜５および比較例１〜４]
表１および２に示した各材料を、表３〜５に示す組み合わせおよび割合で混合し、この混合物に適量の溶剤（トルエン）を加えて磁性塗料を作製し、該磁性塗料をドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、剥離支持体）上に塗工および乾燥してシート成形を行った。ついで、前記ＰＥＴをはがし、続いてプレス成形（プレス温度：１７０℃、プレス時間：１０分、プレス面圧：１０ＭＰａ）を行うことによって、厚さ１００μｍの磁性シートをそれぞれ製造した（表３〜５中の実施例１〜５および比較例１〜４）。

なお、表３〜５中、各材料の配合の単位はＰＨＲ［樹脂（結合剤）１００質量部に対する質量部］である。また、難燃剤については、磁性シートの総質量に対する質量％も併せて示した。

上記で得られた各磁性シートについて、難燃性を評価した。評価方法を以下に示すと共に、その結果を表３〜５に示す。
なお、表３はハロゲン系難燃剤を用いた場合について、表４はハロゲン系難燃剤を用いない場合、表５は表４で軟磁性金属粉（扁平状）の配合量等を変えた場合についての結果である。
（難燃性の評価方法）
難燃性は、ＵＬ９４の規格に準拠して評価した。なお、評価基準は以下のように設定した。
○：ＵＬ９４Ｖ−０相当の難燃性を示す
×：ＵＬ９４Ｖ−０相当の難燃性を示さない（燃焼した）

表３から明らかなように、臭素系難燃剤を含んだ場合で、本発明の範囲内の難燃剤を含有した実施例１、２の磁性シートは、難燃性および透磁率並びに通信距離について良好な結果を示した。これに対し、平均粒径が本発明の範囲外の臭素系難燃剤を用いた比較例１は、透磁率および通信距離は良好であったものの難燃性は不良で燃焼に至る結果を示した。また、表４および５から明らかなように、臭素系難燃剤を含まない場合で、本発明の範囲内の難燃剤を含有した実施例３〜５の磁性シートは、難燃性および透磁率並びに通信距離について良好な結果を示した。これに対し、平均粒径が本発明の範囲外の窒素系難燃剤または水酸化マグネシウムを用いた比較例２〜４は、比較例１と同様に、透磁率および通信距離は良好であったものの難燃性は不良で燃焼に至る結果を示した。

＜透磁率の評価＞
本発明の磁性シートの透磁率、すなわち複素比透磁率の実数部μ’、複素比透磁率の虚数部μ”の測定は、材料をリング加工（φ７ラφ３）して同軸管法で測定した。使用した機器は、周波数１ＭＨｚ〜１ＧＨｚに対してマテリアルアナライザー（アジレント社製Ｅ４９９１Ａ）である。
結果を表３〜５に示す。実施例１〜５では、１３．５６ＭＨｚ帯の周波数において複素比透磁率の実数部μ’が高く（５７〜７８）、複素比透磁率の虚数部μ”が低い（１２〜２１）関係があり、磁界を集めやすく、集めた磁束を損失し難いという性質を有しているといえる。これに対して、比較例１〜４では、１３．５６ＭＨｚ帯の周波数において複素比透磁率の実数部μ’は５２〜７１、複素比透磁率の虚数部μ”１０〜１７であった。

＜ＲＦＩＤシステムFeliCaリーダ・ライタ評価キット（１３．５６ＭＨｚ）による通信距離の測定＞
ソニー株式会社製のFeliCaリーダ・ライタ評価キットＲＣ−Ｓ４４０Ｃを用いて、ＩＣタグとリーダ・ライタ間の通信距離の測定を行った。測定方法は、図２に示すように、ＩＣタグの裏面に実施例１〜５と比較例１〜４のいずれかの磁性シートおよび金属板（鉄板）を配置し、この状態でＩＣタグとリーダ・ライタ間の通信距離Ｌを測定した。なお、図２において６０はＩＣタグ、６１は磁性シート、６２は基材、６３はライタコイル、６４は誘電体層、６５はリーダコイル、６６は通信妨害部材（金属板）を表し、矢印Ａは電波送受信方向を示す。測定結果を表３〜５に示す。なお、各磁性シートは厚さ１００μｍのものを用いた。一般に、通信距離Ｌは、金属板のない自由空間では約１０ｃｍであったものが、金属板をタグに近傍に設置した場合に通信距離が０ｃｍになってしまう。
表３〜５から、磁性シートを使用しない場合は通信不能であったのに対し、ＩＣタグと金属板の間に磁性シートを配置することで、ＩＣタグとリーダ・ライタを実施例１〜５では３８〜５１ｍｍ離しても通信できるようになったことが分かる。これに対して比較例１〜４では３２〜４６ｍｍであった。

本発明の磁性シートの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の磁性シートを用いたタグの通信距離を評価した実験構成を表す図である。

符号の説明

１・・・磁性シート
２・・・軟磁性金属粉
３・・・結合剤
４・・・難燃剤
６０・・・ＩＣタグ
６１・・・磁性シート
６３・・・ライタコイル
６５・・・リーダコイル

Claims (9)

1. 電磁誘導方式の通信を行うＲＦＩＤデバイスを通信妨害部材の近傍で用いる場合の通信改善用の磁性シートであって、軟磁性金属粉、結合剤および難燃剤を含有し、前記難燃剤は少なくとも固体状難燃剤を含み、該固体状難燃剤の平均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする難燃性磁性シート。
2. 前記固体状難燃剤が、ハロゲン系難燃剤と、表面処理された、アンチモン系難燃剤、水酸化物系難燃剤、窒素系難燃剤およびリン系難燃剤から選ばれる少なくとも１種と、からなることを特徴とする請求項１記載の難燃性磁性シート。
3. 前記固体状難燃剤が、表面処理された、アンチモン系難燃剤、水酸化物系難燃剤、窒素系難燃剤およびリン系難燃剤から選ばれる２種以上からなることを特徴とする請求項１記載の磁性シート。
4. 前記難燃剤の表面処理が樹脂、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、チタネートカップリング剤、シランカップリング剤から選ばれる１種からなる表面処理剤を用いて行われることを特徴とする請求項２または３に記載の難燃性磁性シート。
5. 前記難燃剤の少なくとも１種のＢＥＴ比表面積が１０〜２５ｍ²／ｇである請求項１〜４のいずれかに記載の難燃性磁性シート。
6. 加圧および架橋したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の難燃性磁性シート。
7. 前記結合剤が、エチレン−酢酸ビニル共重合体および塩素化ポリエチレンであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の難燃性磁性シート。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の難燃性磁性シートをアンテナと導体面間の全部または一部に配置することを特徴とするＲＦＩＤデバイス。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の難燃性磁性シートを用いてＲＦＩＤ無線通信を改善する方法。

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