JP3571364B2

JP3571364B2 - 導電性材料及びその製造方法

Info

Publication number: JP3571364B2
Application number: JP03728294A
Authority: JP
Inventors: 弘二北川
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH07249890A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子機器への電磁波の侵入又は電子機器からの電磁波の漏出等を防止する電磁波シールド材として用いる導電性材料とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、合成樹脂の発泡体に導電性を付与してなる導電性材料が知られ、シート状，板状，あるいはブロック状など種々の形状にされて、電子機器への電磁波の侵入や、電子機器からの電磁波の漏出等を防止する電磁波シールド材として利用されている。この導電性材料は、発泡剤を使って合成樹脂を発泡させる際に、合成樹脂中あるいは発泡剤中にあらかじめ導電性物質を添加して製造され、合成樹脂発泡体の中に導電性物質が分散した状態になっているものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術によれば、導電性物質が混入されているため、例えば導電性物質が部分的に集中していたりすると、ベースとなる合成樹脂発泡体が脆くなり、十分な強度が確保できない場合があった。このため、上記導電性材料を電磁波シールド材として成形する際には、薄いシート状にしたり、細いネック部を設けたりすると、電磁波シールド材が破損して電磁波を遮断する性能が損なわれる恐れがあった。
【０００４】
そこで本発明は、電磁波を良好に遮断でき、従来よりも強度がある導電性材料と、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】
上述の目的を達成するためになされた本発明は、電子機器への電磁波の侵入又は電子機器からの電磁波の漏出等を防止する電磁波シールド材として用いる導電性材料であって、
連続気泡の発泡体と独立気泡の発泡体とを２色成型にて一体に成型することによって連続気泡層と独立気泡層とを有する構造とされたベース材に、導電性物質を含浸させてなることを特徴とする。
【０００６】
本発明の導電性材料において、導電性物質としては、金，銀，銅，アルミ等の導電性の高い金属の微粒子、ガラス等の非導電性の微粒子にメッキ，蒸着等の方法にて金属コーティングを施して導電性を付与した微粒子、カーボン粉末，炭素繊維をカットしたもの，及びこれに金属メッキを施したもの、ポリアニリン，ポリピロール，ポリアセチレン，ポリアセン等の導電性高分子化合物の粉末等を挙げることができる。
【０００７】
金属微粒子等の固体微粒子をベース材に含浸させるには、例えば、分散剤を使用して金属微粒子を分散させた溶液や高導電性高分子ポリアニリン等をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶媒に溶解した溶液を作り、その溶液をベース材に含浸させればよい。含浸にあたっては、単に浸漬するだけでも効果は出るが、好ましくは、ベース材を真空中に置いて含浸すべき溶液を滴下して溶液を吸収させ、ついで１〜１０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけて溶液を十分に浸透させた後、常圧に戻して溶媒を除去して乾燥する。
【０００８】
また、本発明の導電性材料において、ベース材は、連続気泡層と独立気泡層とを有する構造とされる。このうち、連続気泡層は、連続気泡を有する合成樹脂発泡体からなる。
【０００９】
連続気泡層においては、連続気泡に導電性物質が含浸しているので、導電性物質が全体的に連続した状態になり、電磁波を良好に遮断することができる。合成樹脂発泡体としては、ポリウレタン，ポリエチレン，ポリプロピレン，合成ゴム，天然ゴム，シリコンラバー等のフォームが挙げられる。これらの中でも、シリコンラバーフォームは、耐熱性と弾性回復力が良好であるという特徴があるので、ガスケット等として利用するには特に望ましい。また、ポリエチレンフォームは薄くしても強靭なので、シート状に成形して利用するには好適である。
【００１０】
ところで、ウレタンフォーム，ラバーフォーム等の合成樹脂発泡体は、無数の気泡を含んでいることにより、クッション性、断熱性、防音性、吸湿性等を備えている、あるいは軽量であるといった長所がある。しかし、上記連続気泡層においては、合成樹脂発泡体の気泡に導電性物質を含浸させるため、気泡に導電性物質が完全に詰まってしまうと、上述の種々の長所が損なわれる場合も考えられる。
【００１１】
この点、本発明の導電性材料においては、ベース材が連続気泡層と独立気泡層とを有する構造とされるので、独立気泡には導電性物質が含浸せず、連続気泡のみを有するベース材に比べ、ベース材のクッション性、断熱性、防音性が損なわれない。また、気泡が残っているので軽量でもある。したがって、軽量で、緩衝材、防音材、断熱材等としての機能をも兼ね備えた電磁波シールド材として利用でき、その応用範囲が広がる。なお、独立気泡と連続気泡との両方を有する合成樹脂発泡体は、２種の発泡材を使用することによって製造することができる。
【００１３】
以上説明した導電性材料は、請求項２記載の通り、連続気泡の発泡体と独立気泡の発泡体とを２色成型にて一体に成型することによって連続気泡層と独立気泡層とを有する構造とされたベース材を形成し、
次に、前記ベース材をタンク内に収容して密封し、
次に、該タンク内を減圧して低圧状態にすると共に、前記導電性物質を含有する処理液を当該タンク内に供給して前記ベース材を浸漬し、
次に、該タンク内を加圧して高圧状態にして前記導電性物質を前記ベース材に含浸させる方法にて製造できる。
【００１４】
ここで、低圧状態は、導電性物質が含浸すべきベース材の隙間や気泡に含まれる気体成分（通常は空気）が十分に抜ける程度の圧力で、真空状態に近いほど望ましい。また、高圧状態は、約１〜１０ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧力がかかればよい。
【００１５】
この請求項２記載の導電性材料の製造方法によれば、導電性物質が容易には含浸しないような微細な隙間や気泡しかないベース材であっても、隙間や気泡から予め気体成分を抜いておき、その上で処理液に高圧をかけて含浸させるので、導電性物質が十分に深層まで浸透する。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。また、いくつかの参考例についても説明する。
まず、第１参考例について説明する。
電磁波シールド材１は、図１に示すように、シリコンラバーフォームからなる板状のベース材３と、ベース材３に含有された無数の気泡の内部に入り込んだ導電性微粒子５とから構成される。ベース材３が有する無数の気泡は、近隣の気泡が互いに連通するいわゆる連続気泡である。また、導電性微粒子５は、粒子の平均直径が約０．８μｍのニッケルコートした銅の微粒子である。この導電性微粒子５は、ベース材３の連続する気泡の内部において互いに接触した状態で充填され、電磁波シールド材１全体が導電性を示す。ここで、連続気泡を有するシリコンラバーフォームは、シリコンガムに発泡材と過酸化物系の加硫剤とを加え、よく練った後でプレス成型（１７０℃数分）を行い、更に２００℃で４時間二次加硫を行うことによって製造してある。
【００１７】
以上説明した電磁波シールド材１によれば、導電性微粒子５はベース材３の気泡に入り込んでいるだけで、ベース材３自体の強度は低下していないので、細いネック部ができるような形状にカットして使用しても十分な強度が維持される。特に、ベース材３に、耐熱性，耐寒性に優れ、弾性回復がきわめて良好なシリコンラバーフォームを用いているので、コンピュータやプリンタ等のＯＡ機器をはじめ、ノイズを発生する機器の筐体の隙間に細い形状に加工して装着するのには好適である。
【００１８】
次に、上述の電磁波シールド材１を製造するのに用いる加圧含浸装置１０について説明する。
加圧含浸装置１０は、図２に示すように、導電性微粒子５を分散させた処理液Ｌを大量に蓄える処理液タンク１１と、処理液タンク１１内の処理液Ｌを撹拌する撹拌機１２と、処理液タンク１１から供給された処理液Ｌを一定量だけ蓄えることができる補助タンク１３と、補助タンク１３内の処理液Ｌを撹拌する撹拌機１４と、内部にベース材３が置かれて、補助タンク１３から処理液Ｌが供給される処理タンク１５と、処理タンク１５内に残った処理液Ｌを回収するための回収タンク１７と、処理タンク１５の内部を高圧状態にするための加圧ポンプ１９と、補助タンク１３及び処理タンク１５の内部を低圧状態（真空状態）にするための減圧ポンプ２１と、各タンク１１，１３，１５，１７、及び各ポンプ１９，２１を結ぶ配管２３と、配管２３の各所に設けられたバルブ２５ａ〜２５ｈとを備えてなる。なお、この加圧含浸装置１０で用いられる処理液Ｌは、最も一般的には、水に界面活性剤を添加した溶媒を使用すれば良く、この中に上記導電性微粒子５を分散させてある。
【００１９】
次に、加圧含浸装置１０による電磁波シールド材１を製造する手順について説明する。
まず初めに、バルブ２５ｄを開いて補助タンク１３内を軽く減圧する。そして、バルブ２５ｄを閉じた上でバルブ２５ｈ，ついでバルブ２５ｇを開き、処理液タンク１１内の処理液Ｌを補助タンク１３へと導く。そして、必要な量の処理液Ｌが補助タンク１３内に供給されたら、バルブ２５ｇ，ついでバルブ２５ｈを閉じた上でバルブ２５ｆを開き、補助タンク１３内を大気圧に戻す。
【００２０】
次に、バルブ２５ｂを開いて処理タンク１５内を減圧する。このとき、処理タンク１５内の空気と共に、ベース材３の気泡に入り込んでいる空気も抜けてゆく。そして、処理タンク１５内が十分に低圧状態になったら、バルブ２５ｂを閉じた上でバルブ２５ａを徐々に開く。この結果、補助タンク１３内の処理液Ｌが処理タンク１５へ少しずつ導かれ、処理液Ｌがベース材３の上に滴下する。ベース材３が処理液Ｌに十分に浸漬したら、バルブ２５ａを閉じて処理液Ｌの滴下を止め、この状態のまましばらく放置する。この間に、処理液Ｌはベース材３に徐々に含浸する。
【００２１】
次に、バルブ２５ｃを開いて処理タンク１５内を加圧する。この加圧により、処理液Ｌは更にベース材３の深層へと含浸する。そして、処理タンク１５内が十分に高圧状態になったら、バルブ２５ｃを閉じて１５〜６０分放置する。しかるのち、バルブ２５ｅを徐々に開く。この結果、処理タンク１５内に残っていた処理液Ｌが回収タンク１７へ放出される。
【００２２】
そして、最後にバルブ２５ｅを閉じ、処理タンク１５からベース材３を取り出して乾燥させる。このベース材３の有する連続気泡には、処理液Ｌとして含浸した導電性微粒子５が入り込んでいるので、溶媒成分が乾燥するとベース材３の気泡内部には導電性微粒子５だけが充填された状態になる。この結果、このベース材３は導電性を示し、電磁波シールド材１として使用できる。
【００２３】
このように、この加圧含浸装置１０を用いれば、導電性微粒子５が十分に含浸し、良好な電磁波遮蔽性能を有する電磁波シールド材１を製造することができる。
次に、第２参考例について説明する。
【００２４】
電磁波シールド材３１は、図３に示すように、連続気泡を有するポリエチレンフォームからなるシート状のベース材３３と、ベース材３３に含有された無数の気泡の内部に入り込んだカーボン粉末３５とから構成される。カーボン粉末３５が、ベース材３３の連続する気泡の内部において互いに接触した状態で充填されているので、電磁波シールド材３１全体が導電性を示す。
【００２５】
このように構成した電磁波シールド材３１は、ベース材３３が強靭なので、例えば、静電障害を防止するためのテーブルマット、あるいはこれを打ち抜いて電磁波シールド用のパッキンとして通信機器等に使うのに好適である。
次に、本発明の実施例について説明する。
【００２６】
電磁波シールド材４１は、図４に示すように、連続気泡層Ａと独立気泡層Ｂとの２層を有するベース材４３と、ベース材４３の連続気泡層側のほぼ全部の気泡、及びベース材４３の表層部の気泡に含浸・充填されたポリアニリン微粒子４５とから構成されている。このベース材４３は、２色成型機を使用して連続気泡の発泡体と独立気泡の発泡体とを押出成型し、明確な境界の無い２層の発泡体としたもので、全体では約５０％の独立気泡と約５０％の連続気泡とを有している。
【００２７】
上記加圧含浸装置１０の内部に、このベース材４３を置いて処理を行うと、ポリアニリン微粒子４５はベース材４３の表面に連通する気泡にのみ含浸・充填され、ベース材４３の独立気泡は気泡４７としてそのまま残される。したがって、ベース材４３のクッション性、断熱性、防音性等が損なわれず、軽量にもなる。
【００２８】
この電磁波シールド材４１の場合、完全に連続気泡となっているベース材を用いるのに比べると、内部に充填されるポリアニリン微粒子の量が減るが、ベース材４３の表層の気泡には、独立気泡層Ｂにおいてもポリアニリン微粒子４５が吸着され、表層全体に導電層を形成しているので電磁波は良好に遮蔽される。なお、この表層のポリアニリン微粒子４５は、加圧含浸装置１０において処理液としてポリアニリン微粒子をＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解した溶液をベース材４３に含浸させる際に、同時にベース材４３全体の表層に吸着される。更に電磁波シールド材４１を加圧含浸装置１０から取り出して、更にコーティングだけを行う工程を追加すれば、より一層効果が高い。
【００２９】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の種々なる態様を採用することができる。
例えば、実施例では、導電性物質だけをベース材の隙間に含浸・充填したが、導電性物質に加えて、他の特性を有する微粒子を併せて含浸・充填するようにしてもよい。より具体的には、例えば、加熱しやすい電子部品を覆う電磁波シールド材を構成する場合には、遠赤外線を放射するセラミックス粉末や、黒鉛等を含浸・充填すると良い。ここで、遠赤外線を放射するセラミックス粉末としては、例えばアルミナ，ジルコニア，チタニア等を用いることができるが、遠赤外線の放射率が高く、しかも低熱膨張性で耐熱性のあるセラミックスとして、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２），β−スポジューメン（ＬｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３・４ＳｉＯ_２），チタン酸アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３・Ｔｉ_２Ｏ_３）等も好適に用いられる。更に、全赤外域で放射率の高いセラミックスとして、遷移元素酸化物系セラミックス（一例として、ＭｎＯ_２：６０％，Ｆｅ_２Ｏ_３：８０％，ＣｕＯ：１０％，ＣｏＯ：１０％）を用いることもできる。このようなセラミックス粉末を含浸・充填すると、電子部品等で発生した熱エネルギーが遠赤外線となって放射されるので、電子部品等の加熱を未然に防ぎ、電子部品の劣化や誤動作等を防止することができる。なお、ベース材に導電性物質を含浸・充填せず、上記セラミックス粉末だけを含浸・充填させても、放熱材としては利用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の如く本発明の導電性材料によれば、ベース材の隙間（＝連続気泡層が有する連続気泡、および独立気泡層の表層にある気泡：上記段落［００２６］参照）に導電性物質が含浸・充填されているので、全体的に導電性を示し、良好に電磁波を遮断することができる。
【００３１】
また、導電性物質はベース材の隙間に充填されているだけで、ベース材自体の強度は低下しない。したがって、薄いシート状にしたり細いネック部を設けたりしても破損しにくくなり、所望の形状に加工できる。
【００３２】
また、ベース材が連続気泡層に加えて独立気泡層をも備えているので、連続気泡のみを有するベース材に比べ、軽量で、緩衝材、防音材、断熱材等としての機能をも兼ね備えた電磁波シールド材として利用でき、きわめて応用範囲が広い。
【００３３】
加えて、請求項２記載の導電性材料の製造方法によれば、微細な隙間や気泡であっても導電性物質が十分に深層まで浸透し、良好な電磁波遮蔽性能を示す導電性材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１参考例としての導電性材料を示す断面図である。
【図２】各参考例および実施例の導電性材料を製造するのに用いる加圧含浸装置の構成図である。
【図３】第２参考例としての導電性材料を示す断面図である。
【図４】実施例としての導電性材料を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・電磁波シールド材、３・・・ベース材、５・・・導電性微粒子、１０・・・加圧含浸装置、１１・・・タンク、１１・・・処理液タンク、１３・・・補助タンク、１５・・・処理タンク、１７，１９・・・回収タンク、１９・・・ポンプ、１９・・・加圧ポンプ、２１・・・減圧ポンプ、２３・・・配管、２５ａ〜２５ｈ・・・バルブ、３１・・・電磁波シールド材、３３・・・ベース材、３５・・・カーボン粉末、４１・・・電磁波シールド材、４３・・・ベース材、４５・・・ポリアニリン微粒子、４７・・・気泡。

Claims

電子機器への電磁波の侵入又は電子機器からの電磁波の漏出等を防止する電磁波シールド材として用いる導電性材料であって、
連続気泡の発泡体と独立気泡の発泡体とを２色成型にて一体に成型することによって連続気泡層と独立気泡層とを有する構造とされたベース材に、導電性物質を含浸させてなる導電性材料。
請求項１に記載の導電性材料の製造方法であって、
連続気泡の発泡体と独立気泡の発泡体とを２色成型にて一体に成型することによって連続気泡層と独立気泡層とを有する構造とされたベース材を形成し、
次に、前記ベース材をタンク内に収容して密封し、
次に、該タンク内を減圧して低圧状態にすると共に、前記導電性物質を含有する処理液を当該タンク内に供給して前記ベース材を浸漬し、
次に、該タンク内を加圧して高圧状態にして前記導電性物質を前記ベース材に含浸させることを特徴とする導電性材料の製造方法。