JP2004127980A

JP2004127980A - 非ハロゲン型難燃性電波吸収体

Info

Publication number: JP2004127980A
Application number: JP2002285988A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sato; 佐藤　仁; Masakazu Kobayashi; 小林　眞和
Original assignee: CI Kasei Co Ltd
Current assignee: CI Kasei Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】加硫が必要ではなく低コストであり、電波吸収性能が良好で、軽量で施工性に優れ、機械的強度に秀で、かつ、組成物中に実質的にハロゲンを含有しない非ハロゲン型難燃性電波吸収体を提供する。
【解決手段】ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーと、該バインダー１００重量部に対して７００〜１０００重量部の軟磁性金属粒子と、該バインダー１００重量部に対して５０〜３５０重量部の非ハロゲン系難燃剤とを含有することを特徴とする非ハロゲン型難燃性電波吸収体。
【選択図】　　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波の遮蔽や吸収のために使用され、難燃性に優れる難燃性電波吸収体に関し、特に５．８ＧＨｚ付近の電磁波の遮蔽や吸収のために使用され、実質的にハロゲンを含有しない非ハロゲン型難燃性電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器からの電磁波の漏洩、外部からの電磁波の侵入、構造物による電磁波の反射等を防止する目的で、様々な電波吸収体が使用されている。
例えば、ＥＴＣ（高速道路自動料金システム）では、料金所の構造物からの反射ノイズを低減する目的で、また、室内で無線によるデータ通信を行う無線ＬＡＮでは、通信エラーを低減する目的で、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体が使用されている。
【０００３】
これらの用途で使用される、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としては、例えば、加硫シリコーンゴムのマトリックス中に、鉄粉（カルボニル鉄の熱分解によって得られる鉄粉）を分散させたシート状の電波吸収体がすでに知られており、実用化されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、この電波吸収体は、製造の際に、シリコーンゴムの加硫工程を必要とするので、製造コストが高いという問題点を有していた。
また、シリコーンゴム中に多量の鉄粉を充填しているので、引張強さ等の機械的強度が十分ではなかった。
【０００５】
また、この電波吸収体は、比重の大きい鉄粉を多く配合しているので、電波吸収体自体の重量がかなり重い。例えば、シリコーンゴム１００重量部に対して鉄粉が３５０重量部配合されている。そのため、高速道路の料金所の壁や天井等に電波吸収体のシートを貼り付ける際の施工性が悪くなるという問題を有していた。
【０００６】
電波吸収体を軽量化するために、シートを薄くすることが考えられるが、シートを薄くすると必然的に電波吸収量が減少してしまう。また、電波吸収ピークが高周波側にシフトして、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を十分に吸収できなくなるという問題が生じる。すなわち、特定の材料から得られたシートが特定の周波数の電波吸収体となるための厚さ（ｄ）は、下記式の入力インピーダンスＺが１を満足するときの値に最適化されることが知られている。
Ｚ＝（μ_ｒ／ε_ｒ）^１／２ｔａｎｈ｛ｊ（２π／λ）（ε_ｒμ_ｒ）^１／２ｄ｝
（式中、ε_ｒは材料の誘電率、μ_ｒは材料の透磁率、λは入射電磁波の波長である。）
【０００７】
この式から、加硫シリコーンゴムのマトリックス中に鉄粉を分散させた材料からなる電波吸収体の最適な厚さを求めると、その厚さは約２．２ｍｍとなる。したがって、この電波吸収体が５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収する電波吸収体となるためには、その厚さを２．２ｍｍよりも厚くすることも薄くすることもできない。
【０００８】
そこで、本発明者らは、シリコーンゴムに代えて塩素化ポリエチレン等の非加硫のバインダーを使用することにより、上記の欠点を克服した電波吸収体を開発した（特許文献２参照）。
【０００９】
さらに本発明者らは、５．８ＧＨｚ付近の電波吸収性能を損なうことなく、難燃性を向上するために、難燃剤、特に臭素化合物や塩素化合物などのハロゲン系難燃剤を配合した難燃性電波吸収体を開発した（特願２００１−３６５０５７号）。
【００１０】
しかしながら、この難燃性電波吸収体は、バインダーが塩素化ポリエチレンである上にハロゲン系難燃剤を配合しているため、燃焼した際に有害なハロゲン系ガスが発生するおそれがあり、最近では環境問題から、非ハロゲン型難燃性電波吸収体が求められている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−２９８１８７号公報
【特許文献２】
特開２００２−５０５０６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の目的は、加硫が必要ではなく低コストであり、電波吸収性能が良好で、軽量で施工性に優れ、機械的強度に秀で、かつ、組成物中に実質的にハロゲンを含有しない非ハロゲン型難燃性電波吸収体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーと、該バインダー１００重量部に対して７００〜１０００重量部の軟磁性金属粒子と、該バインダー１００重量部に対して５０〜３５０重量部の非ハロゲン系難燃剤とを含有することを特徴とする。
また、本発明の電波吸収体は、さらに無機充填剤を含有することが望ましい。
【００１４】
また、前記非加硫のバインダーは、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）又はこれらの混合物であることが望ましい。
また、前記軟磁性金属粒子は、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であることが望ましい。
また、前記難燃剤は、水酸化物系難燃剤であることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の難燃性電波吸収体は、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーと、軟磁性金属粒子と、非ハロゲン系難燃剤とを含有するものであり、具体的には、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーのマトリックス中に軟磁性金属粒子と非ハロゲン系難燃剤とが分散されたものである。
【００１６】
本発明におけるハロゲンを含有しない非加硫のバインダーとは、一般に電波吸収体に用いられる高分子材料であって、実質的にハロゲンを含有せず、加硫工程を要しないものである。ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーとしては、常温でゴム弾性を示し、高温で可塑化され成形可能な高分子材料が好ましい。
ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーとしては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンゴム：スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム：エチレン・アクリル酸メチル等のエチレン・アクリル酸エステル共重合体；ポリアクリル酸エチル等のポリアクリル酸エステル等が挙げられる。また、その他公知のハロゲンを含有しない熱可塑性エラストマーを用いることもできる。これらは単独で用いても、２種以上を併用して用いてもよい。これらの中でも、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、その厚さを比較的薄くでき、引張強さにも優れていることから、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、ポリアクリル酸エステル等のアクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）を好適に用いることができる。
【００１７】
前記軟磁性金属粒子としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、パーマロイ微粉末等が挙げられる。中でも、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉が、球状で、非加硫のバインダーとの混練が容易であることから好適に用いられる。軟磁性金属粒子の平均粒径は、特に限定はされないが、好ましくは、１００ｎｍ〜５０μｍの範囲である。平均粒径が１００ｎｍ未満では、バインダーとの混練や、バインダーへの分散が困難になるおそれがある。平均粒径が５０μｍを超えると、電波吸収体の成形が困難となるおそれがある。
【００１８】
軟磁性金属粒子の含有量は、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダー１００重量部に対して７００〜１００重量部の範囲であり、さらに好ましくは７５０〜９５０重量部の範囲である。る。軟磁性金属粒子の含有量が少なくなると、電波吸収ピークが高周波側に移行する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。一方、軟磁性金属粒子の含有量が多くなると、電波吸収ピークが低周波側に移行し、ピーク吸収量も減少する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。したがって、軟磁性金属粒子の含有量が上記の範囲内であれば、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）での反射減衰量を電波吸収体として実用的なレベル、具体的には−１５ｄＢ以下に維持することができる。
【００１９】
前記非ハロゲン系難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物系難燃剤、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等のアンチモン系難燃剤、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート等のリン系難燃剤、ホウ酸亜鉛等が挙げられる。これらの非ハロゲン系難燃剤は１種でも２種以上を併用して用いてもよい。中でも、水酸化物系難燃剤が好適に用いられる。
【００２０】
非ハロゲン系難燃剤の含有量は、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜３５０重量部の範囲であり、さらに好ましくは１００〜３００重量部の範囲である。難燃剤の含有量が少なくなると、得られた電波吸収体の難燃性が不十分となる。一方、難燃剤の含有量が多くなると、バインダーとの混練性が悪くなり、電波吸収体の成形が困難となる。
【００２１】
本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体には、軟磁性金属粒子、非ハロゲン系難燃剤以外に、非ハロゲン系無機充填剤を含有させることができる。無機充填剤は、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーの加工性を改善するために用いられる。また、非ハロゲン系無機充填剤は、軟磁性金属粒子に較べ比重が小さいので、得られる非ハロゲン型難燃性電波吸収体を軽量化する役割も有している。
このような無機充填剤としては、例えば、ケイ酸、ケイ酸塩、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等が挙げられる。
【００２２】
非ハロゲン系無機充填剤の含有量は、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダー１００重量部に対して５〜３５０重量部の範囲であり、さらに好ましくは１０〜３００重量部の範囲である。無機充填剤の含有量が多くなると、バインダーとの混練性が悪くなり、電波吸収体の成形が困難となる。
【００２３】
また、本発明の難燃性電波吸収体には、公知の添加剤、例えば安定剤、滑剤、増量剤、可塑剤、酸化防止剤等を添加されていてもよい。
【００２４】
本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、例えば、以下のようにして製造することができる。所定量のハロゲンを含有しない非加硫のバインダー、軟磁性金属粒子、非ハロゲン系難燃剤、必要に応じて非ハロゲン系無機充填剤、各種添加剤を加圧ニーダー等で混練し、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーのマトリックス中に、軟磁性金属粒子、難燃剤、無機充填剤等を分散させる。この混練物を粉砕機で粉砕した後、圧延ロール等でシート状に圧延成形（カレンダー成形）する。
なお、本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の成形方法としては、圧延成形に限定されるものではなく、プレス成形や押出成形等の公知の成形方法を用いることができる。
【００２５】
このようにして製造される本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の厚さは、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーとしてアクリルゴムを用い、軟磁性金属粒子としてアクリルゴム１００重量部に対して７００〜９５０重量部のカルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉を用いた場合、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できるようにするためには、約１．９ｍｍとすることが望ましい。この値は、上述の入力インピーダンス（Ｚ）の式から算出される値である。
【００２６】
電波吸収体の加工性及び電波吸収性能を高めるためには、各配合成分、特に軟磁性金属粒子、非ハロゲン系難燃剤及び非ハロゲン系無機充填剤の体積％を考慮する必要がある。ここで、体積％は、各配合成分の配合量（重量）を比重で除し、それらの比率を求めたものである。
混練する前の軟磁性金属粒子の体積％は、混練する前の全配合成分に対して３０〜４５体積％とされることが好ましい。軟磁性金属粒子の体積％がこの範囲をはずれると５．８ＧＨｚ付近での電磁波吸収性が得られない。
混練する前の非ハロゲン系難燃剤の体積％は、混練する前の全配合成分に対して２０〜３５体積％とされることが好ましい。難燃剤の体積％がこの範囲をはずれると目標とする難燃性が得られない。
【００２７】
また、混練する前のハロゲンを含有しない非加硫のバインダー以外の各配合成分の合計の体積％は、全配合成分に対して７０体積％以下とされることが好ましい。この範囲を超えると、電波吸収体の成形が困難となる。
【００２８】
本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体によれば、マトリックス用のバインダーとして非加硫のバインダーを用いているので、製造の際の加硫工程が不要となり、製造コストを大幅に削減することができる。また、本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、非加硫のバインダーを用いているので、従来の加硫シリコーンゴムでは不可能だった圧延成形が可能となり、連続シートの製造が可能となる。
また、本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、マトリックス中に分散された配合成分として軟磁性金属粒子以外に、非ハロゲン系難燃剤、必要に応じて非ハロゲン系無機充填剤を含んでいるので、非ハロゲン型難燃性電波吸収体の比重が小さくなり、軽量化することができる。また、５．８ＧＨｚ付近の非ハロゲン型難燃性電波吸収体として用いる場合、従来の電波吸収体の厚さ（約２．２ｍｍ）よりも薄くできるので、さらに軽量化することができる。
また、本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、引張強さにも格段に優れているので、耐久性等を向上することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を詳しく説明する。
＜評価内容＞
電波吸収体の評価は、以下の項目について行った。
（引張強さ）
電波吸収体の引張強さは、ＪＩＳ　Ｋ　６２５１に準拠して測定した。
（比重）
水中置換法：電波吸収体から３〜５ｇの試料を切り抜き、空気中及び水中での試料の重量を測定し、下記式を用いて算出した。
比重＝［空気中での試料重量］／（［空気中での試料重量］−［水中での試料重量］）
（電波反射減衰量）
電波吸収体に垂直に入射する０．０５〜１８ＧＨｚの電波の反射減衰量をネットワークアナライザ（ヒューレットパッカード社製）を用いて測定した。測定されたグラフから、５．８ＧＨｚにおける電波反射減衰量を求めた。
（難燃性）
ＵＬ９４による２０ｍｍ垂直燃焼試験から求めた。
【００３０】
［実施例１］
アクリルゴムＡ（「ベーマックＧ」、昭和電工・デュポン社製、エチレン−メチルアクリレート共重合体）５０重量部、アクリルゴムＢ（「ノックスタイトＰＡ−３１２」、ＮＯＫ社製、エチルアクリレート系重合体）５０重量部、鉄粉（カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉「Ｓ−１６４１」、三菱電線工業社製）８６０重量部、難燃剤Ａ（「キスマ５Ｂ」、協和化学工業社製、水酸化マグネシウム）１８０重量部、安定剤２重量部、及び滑剤２重量部を加圧ニーダーで１５分間混練し、この混練物を粉砕機等で粉砕した後、７０℃に加熱しながら２本の圧延ロールでシート状に圧延成形し、それぞれ厚さ１．８ｍｍ及び１．９ｍｍの非ハロゲン型難燃性電波吸収体を得た。
この非ハロゲン型難燃性電波吸収体について、引張強さ、比重、電波反射減衰量及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。
【００３１】
［比較例１］
実施例１と同様にして、厚さ１．５ｍｍ及び２．４ｍｍの非ハロゲン型難燃性電波吸収体を得た。
この非ハロゲン型難燃性電波吸収体について、引張強さ、比重、電波反射減衰量及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。
［比較例２］
非ハロゲン系難燃剤を省略した以外は実施例と同様にして厚さ１．９ｍｍの非ハロゲン型難燃性電波吸収体を製造した。
この非ハロゲン型難燃性電波吸収体について、引張強さ、比重、電波反射減衰量及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。
【００３２】
［比較例３及び４］
各成分の配合を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして電波吸収体を製造しようとしたが、比較例３の場合非ハロゲン系難燃剤の量が３５０体積％を超えていたため、比較例４の場合軟磁性金属粉微粒子の量が１０００重量部を超えていたため、いずれも成形性が悪くシート状にすることができなかった。
【００３３】
［実施例２］
各成分の配合を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ１．９ｍｍの非ハロゲン型難燃性電波吸収体を製造した。
この非ハロゲン型難燃性電波吸収体について、引張強さ、比重、電波反射減衰量及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。
【００３４】
［実施例３］
ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーをＮＢＲ（「Ｎ２２２Ｌ」、ＪＳＲ社製）１００重量部に変更した以外は実施例１と同様にして厚さ１．９ｍｍの非ハロゲン型難燃性電波吸収体を製造した。
この非ハロゲン型難燃性電波吸収体について、引張強さ、比重、電波反射減衰量及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。
【００３５】
［実施例４］
非ハロゲン系難燃剤Ａの代わりに非ハロゲン系難燃剤Ｂ（「ハイジライトＨ−２１、昭和電工社製、水酸化アルミニウム）を用いた以外は実施例１と同様にして厚さ１．９ｍｍの非ハロゲン型難燃性電波吸収体を製造した。
この非ハロゲン型難燃性電波吸収体について、引張強さ、比重、電波反射減衰量及び難燃性を評価した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
実施例１〜４の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、いずれも５．８ＧＨｚにおいて実用レベルの電波反射減衰量（−１５ｄＢ以下）を有しており、また、ＵＬ９４Ｖによる２０ｍｍ垂直燃焼試験において、いずれもＶ−０の難燃性を示した。
比較例１は、シートの厚さが１．７〜２．１ｍｍの範囲外であったため、５．８ＧＨｚにおける電波反射減衰量−１５ｄＢ以下の基準を満足できなかった。
比較例２は、難燃剤を配合していなかったため、ＵＬ９４ＨＢによる燃焼試験において、燃えてしまった。
比較例３は、混練する前の非ハロゲン系難燃剤が３５０重量部を超えていたため、シート状に成形できなかった。
比較例４は、軟磁性金属粒子の配合量が１１００重量部を超えていたため、シート状に成形できなかった。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーと、該バインダー１００重量部に対して７００〜１０００重量部の軟磁性金属粒子と、該バインダー１００重量部に対して５０〜３５０重量部の非ハロゲン系難燃剤とを含有するので、加硫が必要でなく低コストであり、軽量で施工性に優れ、難燃性を有し、機械的強度にも優れる。
【００３９】
本発明の非ハロゲン型難燃性電波吸収体は、実質的にハロゲンを含有していないため、燃焼した際に有害なハロゲン系ガスが発生するおそれがなく、環境への負荷を軽減することができる。
【００４０】
また、本発明の難燃性電波吸収体が、さらに無機充填剤を含有していれば、製造の際の加工性が向上し、さらに軽量化することができる。
また、前記非加硫のバインダーが、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）又はこれらの混合物であれば、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、その厚さを比較的薄くでき、また電波吸収体の引張強さをさらに向上できる。
また、前記軟磁性金属粒子が、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であれば、製造の際に非加硫のバインダーとの混練が容易になる。
また、前記難燃剤が、水酸化物系難燃剤であれば、製造の際に非加硫のバインダーとの混練が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図２】比較例１の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図３】比較例２の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図４】実施例２の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図５】実施例３の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図６】実施例４の非ハロゲン型難燃性電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。

Claims

ハロゲンを含有しない非加硫のバインダーと、該バインダー１００重量部に対して７００〜１０００重量部の軟磁性金属粒子と、該バインダー１００重量部に対して５０〜３５０重量部の非ハロゲン系難燃剤とを含有することを特徴とする非ハロゲン型難燃性電波吸収体。
該バインダー１００重量部に対して、さらに５〜３５０重量部の非ハロゲン系無機充填剤を含有することを特徴とする請求項１記載の非ハロゲン型難燃性電波吸収体。
前記バインダーが、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の非ハロゲン型難燃性電波吸収体。
前記軟磁性金属粒子が、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の非ハロゲン型難燃性電波吸収体。
前記難燃剤が、水酸化物系難燃剤であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載の非ハロゲン型難燃性電波吸収体。