JPH06232587A - 電磁波シールド成形体の製造方法 - Google Patents

電磁波シールド成形体の製造方法

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JPH06232587A
JPH06232587A JP5032699A JP3269993A JPH06232587A JP H06232587 A JPH06232587 A JP H06232587A JP 5032699 A JP5032699 A JP 5032699A JP 3269993 A JP3269993 A JP 3269993A JP H06232587 A JPH06232587 A JP H06232587A
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soft magnetic
rollers
mixed composition
particles
electromagnetic wave
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JP5032699A
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Akio Nakamura
昭雄 中村
Hajime Tsujihana
一 辻葩
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Shin Etsu Polymer Co Ltd
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Polymer Co Ltd
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 細長い板状の軟質磁性体粒子1を高分子マト
リクス2に分散含有させた混合組成物3を、可塑化状態
で一定方向に薄層状に流動させ、前記細長い板状の粒子
1を実質的に流動方向に整列させると共に、該粒子1の
板状面を実質的に層面と平行に配向させる。 【効果】本発明の方法は、電磁波シールド機能の優れた
成形体を容易に製造することができ、また、本発明の方
法で得られた成形体は、特に直流磁界又は静磁界のシー
ルドに対して優れたシールド機能を有し、10MHz以上
の高周波帯域の電磁波を高導電性材料によって電界を遮
蔽することにより電磁波そのものを遮断することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁波シールドに有用
なシート状の電磁波シールド成形体(以下、単に成形体
ということもある)の製造方法に関し、特に、直流磁界
又は静磁界のシールドとして有効な成形体の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、電磁石や永久磁石による直流磁界
(又は静磁界)が外界に与える影響が大きくなってい
る。例えば、病院のMRI室(磁気共鳴断層写真撮影
室)の廊下をペースメーカーを付けた患者が通ると心臓
が止まってしまう,自動車のスピーカーを大音量のも
のと取り替えて楽しむと自動変速機、車速制御装置等の
電子装置が誤作動を起こす,電磁調理器やIH(電磁
誘導加熱)炊飯器をステンレス流し台の上で使用する
と、流し台にも磁束が流れ、流し台が渦電流により抵抗
発熱して高温になる,将来、リニアモーターカーの時
代には心臓病患者が利用できない、等の問題が指摘され
ている。
【0003】かかる問題を解消することはこれからの社
会生活において不可欠で、そのために電磁波シールドが
広く利用されるようになり、特に直流磁界を遮蔽する電
磁波シールドが要望されている。そのような電磁波シー
ルドに用いられるシールド体としては、透磁率の高い軟
質磁性体金属、例えば、Fe−Si(珪素鋼)やFe−
Ni(パーマロイ)等の材料を板金成形したものが広く
使用されている。
【0004】しかし、上記のような軟質磁性金属材料を
板金成形した成形体、例えばFe−Ni(パーマロイ)
は、板金に成形する際に、折り曲げや穴空け等の歪を与
えると、原子配列が乱れて電磁波シールド効果が消失し
易く、成形加工した後に、約1,100℃の高温の還元ガス
中で焼鈍して原子配列を整える必要がある。また、この
成形体に振動や落下等の衝撃を与えると容易に原子配列
に歪を生じて電磁波シールド効果が消失するため、運搬
その他の取扱いには細心の慎重さを要するので、はなは
だ厄介であり、一寸した不注意で再度焼鈍調製しなけれ
ばならない等の実用上の問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明の目
的ないし技術的課題は、上記のように折り曲げや穴空け
のような加工により、あるいは振動や落下等の衝撃によ
り容易に電磁波シールド効果が低下しない成形体の製造
方法を提供することにある。また他の課題は、実質的に
歪むことがなく、従って 焼鈍や再焼鈍の必要もなく、
しかも長期にわたって安定な電磁波シールド効果が得ら
れる成形体の効果的製造方法を提供することにある。本
発明のその他の課題ないし技術的効果は、以下の記載か
ら一層明らかになるであろう。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、特に、軟質磁性体粒子に着目して研究を
重ねた結果、細長い板状の軟質磁性体粒子を電磁波シー
ルド材として高分子樹脂マトリックス内に整然と配列さ
せることにより、極めて望ましい成形体を提供し得るこ
とを見出だした。すなわち、本発明は、細長い板状の軟
質磁性体粒子を高分子マトリックスに分散含有させた混
合組成物を、可塑化状態で一定方向に薄層状に流動さ
せ、前記軟質磁性体粒子を実質的に流動方向に整列させ
ると共に、該軟質磁性体粒子の板状面を実質的に層面と
平行に配向させることを特徴とする成形体の製造方法を
要旨とするものである。
【0007】本発明の方法に用いられる軟質磁性体粒子
としては、例えば、Fe−Siアモルファス粒子,Fe
−Ni粒子,Fe−Si−Al(センダスト)粒子,C
o−Feアモルファス粒子及びMn−Znフェライト粒
子等を挙げることができる。これらは二種以上を組み合
わせて用いることができるが、好ましくは単独種をかつ
粒子形状を揃えて使用される。10〜 100Oe以上の高強
度磁界のシールドには保磁力が10Oe程度のFe−Si
アモルファス粒子や保磁力が7Oe程度のFe−Si−
Al(センダスト)粒子の使用が望ましく、1Oe以下
の低強度磁界(因みに地球磁場は 0.3〜 0.5Oe)のシ
ールドには,保磁力が1Oe以下の値をもつCo−Fe
アモルファス粒子が望ましく用いられる。
【0008】また、これらの軟質磁性体粒子は細長い板
状体粒子であって、その多数の粒子を高分子マトリック
スに添加,配合して分散含有させた混合組成物を、加熱
軟化させて可塑化状態で次の製造工程に供される。この
ような細長い板状の軟質磁性体粒子は、例えば、短軸長
さと長軸長さが1:10以上の細長い形状を有し、しか
も、厚さが二軸平均径[(短軸径+長軸径)÷2]の10
分の1以下の扁平度の板状体が好ましい。10分の1より
も厚い偏平度の粒子の場合には、混合塑性物を可塑化状
態で一定方向に薄層状に流動させるとき、各粒子の偏平
面が成形体表面に対してほぼ平行に並びにくく、粒子の
満足し得る重なり合いが得られない。従って、高い電磁
波シールド効果を得るには、細長く可及的扁平な軟質磁
性体粒子が望ましく、厚さは約1μm以下に、また二軸
平均径はできるだけ大きく、できるだけ細長い、例えば
10μm〜1mm程度とするのが望ましい。
【0009】このような細長い扁平な軟質磁性体粒子を
添加混合する高分子マトリックスとしては、例えば、フ
ェノール樹脂,メラミン樹脂,アニリン樹脂,不飽和ポ
リエステル,ジアリルフタレート樹脂,エポキシ樹脂及
びアルキッド樹脂等の熱硬化性樹脂類、ポリエチレン,
ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂,塩化ビニル系
樹脂,ポリビニルアルコール,ポリ塩化ビニリデン,ポ
リ酢酸ビニル,ポリビニルプチラール,ポリスチレン,
ポリメタクリル酸メチル,ポリアクリロニトリル,ポリ
アミド,ポリカーボネート,ポリアセタール,ポリエチ
レンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート,ポ
リフェニレンエーテル,ポリサルフォン,ポリアミドイ
ミド,ポリエーテルイミド,ポリエーテルサルフォン,
フッ素樹脂及びセルロース系樹脂等の熱可塑性プラスチ
ック、天然ゴム,IR,BR,SBR,NBR,CR,
IIR,EVA,ウレタンゴム,シリコーンゴム,フッ
素ゴム,アクリルゴム,塩素化ポリエチレン及びエピク
ロルヒドリンゴム等の架橋ゴム,スチレン系及びポリエ
ステル系等の熱可塑性エラストマー等を挙げることがで
きる。
【0010】本発明の方法において、上記高分子マトリ
ックスに対する軟質磁性体粒子の配合割合は、前記した
ように、マトリックスをシート状に流動成形して充分な
電磁波シールド効果が得られることが重要である。配合
割合が少なすぎるとその電磁波シールド効果が小さくな
り、また多すぎると樹脂の成形が困難となるので好まし
くない。上記Fe−Si粒子、Co−Fe粒子、Fe−
Si−Al粒子等の比重6〜8を考慮すれば、5〜50体
積%の範囲が実用的に望ましい。これは高分子マトリッ
クスの比重を 1.2〜1.4 とすると、ほぼ20〜80重量%に
相当する。この軟質磁性体粒子の配合割合は、その適用
対象物や用途に関連して、また成形方法によって任意に
選択することができる。
【0011】例えば、建築用の壁材などでは、施工性
(巻物で供給できる)や耐候性、低価格等の観点から塩
化ビニル系樹脂が広く用いられ、また電装部品用途では
リング状、容器状等の異形成形を必要とするため、射出
成形が可能なポリアミド、ポリブチレンテレフタレート
等のエンジニアリングプラスチックが選択される。また
電磁調理器やIH炊飯器用途では、ホットプレートや釜
本体からの熱伝導により加熱されるので、耐熱性のある
シリコーンゴムを使用することが望ましく、高分子マト
リックスの種類によって適宜選択される。
【0012】本発明における成形体の製造は、軟質磁性
体粒子を高分子マトリックスに分散混合した混合組成物
を可塑化状態で、これを薄層に流動させ塑性変形させて
成形される。そのような塑性変形による成形方法は、代
表的方法として次の三つの方法が実用的である。すなわ
ち、ニ本のロール間隙を通過させる方法,押出機の
口金を通過させる方法及び、ナイフコーターのドクタ
ーナイフとロールとの間隙を通過させる方法を挙げるこ
とができる。
【0013】第1の、軟質磁性体粒子1を高分子マトリ
ックス2に分散混合した混合組成物3を二本のロール間
隙を通過させて、軟質磁性体粒子1の偏平面と成形体4
の表面とがほぼ平行となるように配向させる方法におい
て、該二本ロールは混練用ロールを用いてもよいが、量
産的方法として、図1(a)のように、複数本のロール
からなるカレンダーロール5を用い、ロール間隙を複数
回通してシーティング厚さを徐々に薄くし、最終段のロ
ール間隙が最も狭くなるように薄層化する方法が好まし
く採用できる。この場合、高分子マトリックスの種類に
よって、キャリアシート6を用いる場合と用いない場合
とがある。またこの方法によって成形体を得る場合に
は、最終製品の厚さが、例えば2〜3mmとすると、ロー
ルシーティング厚さを 0.3〜0.4mm 程度にして、これを
図1(b)の如く数枚重ね合わせて一体化する方法が、
該粒子偏平面と成形体表面とをほぼ平行に、かつ重なり
合った状態とする点で効果がある。
【0014】第2の、押出機の口金を通過させて、軟質
磁性体粒子の偏平面と成形体表面とがほぼ平行となるよ
うに配向させる方法において、この口金の形状は、円形
ダイス、T形ダイスその他が考えられる。円形ダイスを
用いる場合には、図2(a)に示すように、直径2〜3
mmとして丸棒状押出を行い、これを整列させてプレス成
形し、板状または異形状の成形体4を得ることができ
る。この場合に口金から押出した状態では丸棒状である
から、軟質磁性体粒子の偏平面は、この丸棒の周囲に沿
って配向するが、この丸棒を整列させ板状にプレス成形
した場合には図2(b)に示すように、押出丸棒相互の
界面の軟質磁性体粒子1は偏平面が成形板面に対して平
行に配列していないものの、その他の部分はほぼ平行に
配列していることが確認できた。T形ダイスを用いて成
形する場合には、図3のごとく、軟質磁性体粒子1の偏
平面と成形体4の表面とが、全ての領域で均一にほぼ平
行となるように配向させることが可能である。この方法
においては、カレンダロール法と同様に、図1(b)の
ごとく、薄目の押出シートを数枚重ね合わせて所定厚さ
を得る方法が電磁波シールド効果の面から望ましい。
【0015】第3の、ナイフコーターのドクターナイフ
とロールとの間隙を通過させる方法は、高分子マトリッ
クス2を適当な溶媒に溶かした溶液又は高分子マトリッ
クス2自体をホットメルトさせた溶液に、軟質磁性体粒
子1を分散混合し、 500〜5,000cP の範囲に粘度調整を
行い、シリコーン離形紙等のキャリアシート6上にナイ
フコーターによりコーティングを行う。ナイフコーター
のヘッド部は図4に示すように、アプリケーターロール
7、ドクターナイフ8及び堰板9で構成され、該軟質磁
性体粒子1を混合した混合組成物3は、アプリケーター
ロール7と堰板9との間に液溜まりを作る。被塗布物で
あるキャリアシート6は、図の如く上記液溜まりを通っ
て矢印方向に引き取られるため、その混合組成物3はド
クターナイフ8によって所定厚さに掻きとられキャリア
シート6上にコーティングされるが、細長い偏平軟質磁
性体粒子は図の矢印方向に向かって配列する。このコー
ティング塗膜は乾燥工程を経て溶剤等を揮散させた後、
キャリアシート6を剥離して数層重ね合わせ所定厚さに
一体化する。コーティング乾燥塗膜の厚さは、0.05〜0.
5mm の範囲から選べばよく、0.3 〜0.4mm とするのが後
工程の点から望ましい。
【0016】
【実施例】実施例 1 平均重合度 1,000の塩化ビニル樹脂(信越化学工業社
製、商品名TK-1,000)100重量部、ジオクチルフタレ
ート可塑剤 100重量部、Ba−Sn系安定剤、(昭和化
学工業社製、商品名 900F)3重量部からなる配合物 1
00重量部に、厚さ0.5〜 1.0μm、二軸平均径の50%粒
径が85μmである偏平状のCo−Fe系アモルファス粒
子 300重量部をブレンドし、 155℃の熱ロールで配向し
ないように予備混練し、Co−Fe系アモルファス粒子
が75重量%(33体積%)の軟質PVC混合組成物を得
た。このCo−Fe系アモルファス粒子は、比重が8.6
5、VSM(振動試料磁気メーター)保磁力< 1.0O
e、飽和磁化90emu/g を有する。透磁率は10,000程度で
ある。
【0017】この軟質PVC混合組成物を、図1
(a),(b)に示すように、 160℃に設定した四本の
カレンダーロール5により厚さ 0.3mmに分出しシーティ
ングし、これを7枚重ねてプレスして、厚さが2mm,幅
が 150mmで長さ 150mmの成形体4を得た。この成形体を
カットして断面を観察したところ、シート面に対して軟
質磁性体粒子1の偏平面がほぼ平行に配列して重なり合
っているのが観察できた。
【0018】この成形体4の磁気シールド効果を測定す
るために、磁界強度10Oeの永久磁石を高さ,幅及び長
さが、それぞれ12mm× 150mm× 150mmの紙箱の底面中央
に置き、ガウスメーターのセンサーを永久磁石の直上 1
00mmの位置にセットし、低磁場用ガウスメーター、M−
DGML5型(マイテック(株)製、商品名)により磁
界強度を測定したところ10Oeであった。次に、紙箱の
上に上記成形体4を置き、同様の測定を行ったところ、
0.8〜 1.0Oeとなり約1/10のシールド特性が確認で
きた。比較のために、上記熱ロールで混練後、この熱ロ
ールでいきなり厚さ2mmに分出し、上記同様の寸法にカ
ットして同様の測定を行ったところ、磁界強度は約 2.0
Oeとなり、またこのカット断面は、偏平粉の配列は見
られたが、上記多層のシート状物と比べると、多少劣る
ように観察された。
【0019】実施例 2 メチルビニルシリコーン生ゴム(信越化学工業社製、商
品名:KE77VBS)100重量部、過酸化物加硫剤(信
越化学工業社製、商品名:C−8)3重量部からなる配
合物 100重量部に対して、厚さ 0.2〜 0.3μm、二軸平
均径の50%粒径が15μmの偏平状のFe−Si系アモル
ファス粒子 300重量部をブレンドし、該アモルファス粒
子が75重量%(35体積%)の混合組成物を得た。このF
e−Si系アモルファス粒子は、比重が 6.5で、VSM
保磁力10Oe、飽和磁化110emu/gを有し、透磁率は10,0
00程度である。
【0020】この混合組成物を、室温下でシリコーンゴ
ム用押出機により円形ダイスφ3mmから押出し、得られ
た丸棒を長さ15mmにカットし、その未加硫状態の丸棒43
本を図2(a)に示すように整列させ、これを厚さ2mm
のスペーサーを用いてプレス板に挟み、175 ℃×20kgf/
cm2 ×10分の条件でプレス加硫成形を行い、厚さ2mm×
幅 150mm×長さ 150mmの成形体4を得た。この成形体4
を、押出丸棒の整列方向にカットして断面を観察したと
ころ、図2(b)に模式的に描かれるように、押出丸棒
相互の界面部にあった軟質磁性体粒子1は、偏平面が成
形板面に対して平行に配列できていないが、その他の部
分はほぼ平行に配列していることが確認された。
【0021】この成形体4の電磁波シールド効果を測定
するために、磁界強度 100Oeの永久磁石を高さ12mm×
幅 150mm×長さ 150mmの紙箱の底面中央に置き、ガウス
メーターのセンサーを永久磁石の直上 100mmの位置にセ
ットし、実施例1と同じガウスメーターにより磁界強度
を測定したところ18〜20Oeとなり、約1/5のシール
ド効果が確認できた。
【0022】実施例 3 実施例2と同様の混合組成物を、室温条件下にシリコー
ンゴム用押出機を用いて、幅 0.3×長さ 150mmのスリッ
トを有するT形ダイスから押出しを行い、この厚さ 0.3
mmのシートを7層重ね合わせて、厚さ2mmのスペーサー
を用いて 175℃×20kgf/cm2 ×10分の条件でプレス加硫
を行い、厚さ2mm×幅 150mm×長さ 150mmの成形体4を
得た。この成形体を、押出方向と直角にカットして断面
を観察したところ、シート面に対して軟質磁性体粒子の
偏平面がほぼ平行に配列して重なり合っているのが観察
できた。この成形体を、実施例2と同様に紙箱の上に置
き同様の測定を行ったところ、10〜20Oeとなり、1/
10のシールド特性が確認できた。
【0023】比較のために、上記と同様の混合組成物
を、プレス金型の中央に塊状において押し伸ばすように
して、実施例2と同様の条件でプレスし、シート状物を
作り、カット断面を観察したところ、偏平粒子の配列は
かなり乱れたものであり、上記同様の磁界強度測定を行
ったところ、70〜80Oeであり、電磁波シールド効果は
あまり認められなかった。
【0024】実施例 4 平均重合度 800の塩化ビニル樹脂(三菱化成ビニル社
製、商品名PSL-280)100 重量部、可塑剤(ジオクチ
ルフタレート)100 重量部、Ba−Sn系安定剤(旭電
化工業社製、商品名AC-212)3重量部、ゴム系揮発油
10重量部からなる配合物 100重量部に対して、実施例1
と同様のCo−Fe系アモルファス粒子 300重量部及び
上記ゴム系揮発油 100重量部を添加して粘度3,000cP の
プラスチゾル混合組成物を調製した。次に、コーターヘ
ッドにドクターナイフをセットした試験用マルチコータ
ー(上野山機工社製品)を用いて、シリコーン剥離紙上
に上記プラスチゾル混合組成物をコーティングし、 180
℃×30秒の条件で乾燥して、膜厚 0.3mmのゲル化物を得
た。
【0025】このゲル層を、7層重ねてブレスし、厚さ
2mm×幅 150mm×長さ 150mmの成形体を得て、この断面
を観察したところ、シート面に対して軟質磁性体粒子の
偏平面がほぼ平行に配列して重なり合っているのが観察
できた。この成形体の電磁波シールド効果を測定するた
めに、磁界強度10Oeの永久磁石を高さ12mm×幅 150mm
×長さ 150mmの紙箱の底面中央に置き、ガウスメーター
のセンサーを永久磁石の直上 100mmの位置にセットし、
紙箱の上に上記シート状物を置いて、実施例1と同様の
ガウスメーターにより磁界強度を測定したところ、実施
例1と同様 0.8〜1Oeとなり、約1/10のシールド特
性が確認できた。
【0026】
【発明の効果】本発明の方法によれば、ロール成形、押
出成形、コーティング等の一般的なプラスチック加工法
により、偏平状軟質磁性体粒子を含む混合組成物の流動
特性を利用して、極めて容易に粒子の偏平面の平行配列
を得ることができ、電磁波シールド効果の大きい成形体
を作ることができる。また、本発明の方法で得られる成
形体は、特に直流磁界又は静磁界のシールドに対して優
れたシールド機能を有し、10MHz以上の高周波帯域の
電磁波を高導電性材料によって電界を遮蔽することによ
り電磁波そのものを遮断することもできる。更に、本発
明方法による磁気シールド成形体は、10MHz以下の低
周波帯域の電磁波では、電界よりも磁界を遮蔽するのに
有効であり、この帯域の電磁波シールドに対して極めて
有効に機能することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の四本のカレンダーロールを
用いた成形体の製造方法の概略説明図で、(b)は得ら
れた成形体の縦断面図である。
【図2】(a),(b)は、本発明の他の方法により得
られる成形体の製造方法の概略説明図である。
【図3】本発明の他の方法により得られる成形体の模式
的斜視図である。
【図4】本発明の他の方法により得られる成形体の製造
方法の概略説明図である。
【符号の説明】
1…軟質磁性体粒子 2…高分子マトリックス 3…混合組成物 4…成形体 5…カレンダーロール 6…キャリアシート 7…アプリケーターロール 8…ドクターナイフ 9…堰板
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29K 105:10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】細長い板状の軟質磁性体粒子を高分子マト
    リックスに分散含有させた混合組成物を、可塑化状態で
    一定方向に薄層状に流動させ、前記軟質磁性体粒子を実
    質的に流動方向に整列させると共に、該軟質磁性体粒子
    の板状面を実質的に層面と平行に配向させることを特徴
    とする電磁波シールド成形体の製造方法。
  2. 【請求項2】可塑化状態にある前記混合組成物の薄層状
    の流動を、少なくとも二本のロールの狭い間隙を通過さ
    せる方法、押出機の口金を通過させる方法又はナイフコ
    ーターのドクターナイフとロールとの間隙を通過させる
    方法で行う請求項1に記載の電磁波シールド成形体の製
    造方法。
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