JPH0429162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な電磁シールド材料に関するも
のである。 最近、各種電子機器の普及とともに、これに起
因する電磁波ノイズが重大な社会問題となりつつ
ある。このため、このようなノイズによる障害を
防止するための電磁シールド材料の必要性が高ま
つてきた。 〔従来の技術〕 この電磁シールド材料としては、これまで適当
な基材に金属溶射したもの、導電性塗料を塗布し
たものなどが知られているが、これらはコストが
高い上に耐久性に乏しいため実用上必ずしも満足
しうるものとはいえない。このような問題点を克
服するものとして、金属繊維や金属粉などの導電
性充てん剤をプラスチツクに配合したものも提案
されているが、電磁シールドに有効な量の金属充
てん剤を配合すると成形性や機械的強度の低下を
もたらすため、用途が制限されるのを免れない。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明者等らは、このような従来の電磁シール
ド材料の欠点を克服し、優れた電磁シールド効果
を示すとともに、高い強度、良好な成形性を有
し、かつ安価に製造し得る材料を開発するため
に、鋭意研究を重ねた結果、天然マイカを素材と
して用い、このものの表面に塩化パラジウムの塩
酸溶液で下地処理した後、化学めつき処理を行つ
て得られる、金属被膜を化学めつき重量率40％以
上で表面に有するマイカを体積分率14〜28％でプ
ラスチツクに含有させた場合に優れた電磁シール
ド性を有する材料が安価に得られ、しかも強度が
著しく増大するという予想外の事実を見出し、こ
の知見に基づいて本発明をなすに至つた。 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、化学めつきにより強固に被着
された金属被膜を化学めつき重量率40重量％以上
で表面に有するマイカを体積分率14〜28％で配合
したプラスチツクからなり、該金属被膜を有する
マイカは、天然マイカを素材として用い、これを
塩化パラジウムの塩酸水溶液で下地処理を施した
後、化学めつき処理を施すことによつて形成され
たものであることを特徴とする電磁シールド材料
が提供される。 本発明で充てん剤として用いる金属被膜を有す
るマイカは、金属繊維や金属粉とは異なり、内部
は安定な無機質であり、表面のみ金属が存在する
ものであるから、化学的に安定である上に、プラ
スチツクに配合した場合、成形性を損うことなく
少ない金属含量で高い導電性を与えることがで
き、しかも高い補強効果を得ることができるとい
う利点がある。 金属被膜を有するマイカは、マイカに対し、化
学めつき法によりめつき処理を施すことによつて
得ることができるが、従来の化学めつき法では、
化学めつき処理に先立ち、下地処理を施すことが
必要である。従来の場合、この下地処理は複雑な
行程からなるもので、一般には、例えば、塩化第
一錫と塩酸を含む水溶液を用いて浸せき処理を行
つた後、塩化パラジウムと塩酸を含む水溶液で処
理する方法等が行われている。しかしながら、こ
の下地処理は、製品コストに大きな影響を与える
ことから、できるだけ簡略化することが望ましい
ことは明らかである。 本発明者らは、天然マイカを素材として用い、
これに化学めつきを施す場合、塩化パラジウムを
含む塩酸水溶液を用いる簡単な下地処理のみで十
分な活性化効果得られることが見出された。 本発明で用いる素材は天然マイカであり、合成
マイカは不敵当である。天然マイカとしては、従
来公知のもの、例えば、マスコバイトマイカ、フ
ロゴパイトマイカ等が挙げられる。マイカの下地
処理が前記のような簡略化された行程で達成され
るのは、天然マイカの使用と関連するものであ
る。即ち、天然マイカは、合成マイカとは異な
り、鉄分等の金属不純物を少量含有しているた
め、天然マイカと塩化パラジウムを含む塩酸水溶
液とを接触させると、その鉄分等の金属不純物の
作用により、塩化パラジウムは還元され、金属パ
ラジウムとしてマイカ表面に析出し、化学めつき
処理に対する好適な下地を形成する。 本発明で用いる金属被膜を有するマイカを製造
するには、微粉砕化された天然マイカに対して、
塩化パラジウム0.1〜１ｇ／と塩酸１〜30ml／
を含む水溶液を用いて下地処理を施した後、常
法により化学めつき処理を施せばよい。この場
合、化学めつきによりマイカ表面に形成させる被
膜金属としては、従来公知のもの、例えば、Ag、
Au、Cu、Pd、Pt、Rh、Ru、Fe等が挙げられ
る。また、マイカの表面に形成させる金属皮膜
は、単独の金属の他、合金、例えばNi−Co、Ni
−Ｗ、Ni−Fe、Co−Ｗ、Co−Fe、Ni−Cu等か
ら構成させることもできるが、合金皮膜を形成さ
せる場合には、めつき液に、所望に応じた複数の
金属塩を添加すればよい。 前記下地処理終了後、マイカ粉体に対して化学
めつき処理を施すが、この場合の化学めつき処理
は、従来公知の方法に従つて行うことができ、一
般的には、金属塩、還元剤、錯化剤、緩衝剤、安
定剤等を含むめつき液が使用される。この場合、
還元剤としては、次亜リン酸ナトリウム、水素化
ホウ素ナトリウム、アミノボラン、ホルマリン等
が採用され、錯化剤や緩衝剤としては、ギ酸、酢
酸、コハク酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グ
リシン、エチレンジアミン、EDTA、トリエタ
ノールアミンなどが採用される。 化学めつき液の代表的組成として、例えば、金
属塩10〜200ｇ／、次亜リン酸塩0.3〜50ｇ／
、PH緩衝剤５〜300ｇ／からなるものを挙げ
ることができ、また、好ましくは、このようなめ
つき液に対して、さらに補強添加剤としてグリシ
ン５〜200ｇ／を添加することができる。また、
他のめつき液として、金属塩10〜200ｇ／、カ
ルボン酸塩10〜100ｇ／、水酸化アルカリ10〜
60ｇ／、炭酸アルカリ５〜50ｇ／、ホルマリ
ン10〜200ml／からなるものであるのでその代
表的なめつきできる金属として銅、銀を挙げるこ
とができる。 化学めつき処理は、通常、温度20〜95℃で、粉
体表面に均一な皮膜が形成されるように、かきま
ぜ、例えば空気バブリングを行いながら実施する
のが好ましい。このようにして、最終的に40重量
％以上の化学めつき重量率が得られるまで、めつ
きを続行する。 本発明においては、以上のようにして得られた
金属皮膜を表面にもつマイカ粉体をプラスチツク
に対し、充てん剤として体積分率14〜28％の割合
で添加し、所望の電磁シールド材料とする。 本発明で用いるプラスチツクは、熱可塑性プラ
スチツク、熱硬化性プラスチツクのいずれでもよ
く、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタク
リレート、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、ポリカーボネート、ポリ
アセタール樹脂、ポリウレタン樹脂、ナイロン
６、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−
アクリル酸共重合体、ABS樹脂、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、フエノール樹脂等が用
いられる。 本発明の電磁シールド材料は、従来慣用されて
いる形状で適用することができ、また製品の製法
は、適用する樹脂の種類や用途、形状等に応じて
適当に行われ、例えば、板状、筒状、ペレツト状
等の成形体とするには、プラスチツクと充てん剤
との混合物を、真空成形、押出成形、射出成形、
カレンダー成形、圧縮成形等の方法が採用され、
また、被膜形成用の塗料組成物とするには、プラ
スチツクエマルジヨンやプラスチツクの溶媒溶液
に充てん剤を添加混合すればよく、さらに、ゴム
組成物として使用する場合には、その通常のゴム
組成物に対し、前記充てん剤を添加すればよい。 本発明の電磁シールド材料は、優れた電磁シー
ルド性と高い強度を有するもので各種電子機器、
通信機器、医療機器、計測機器などの器材として
特ら有用である。 以下に実施例である試験片による電磁シールド
材料の特性をさらに詳細に説明する。なお、以下
における金属被膜を有するマイカの化学めつき重
量率は次のようにして定義されたものである。 化学めつき重量率（％） ＝形成被着した金属重量／マイカ重量＋形成被着した
金属重量×100 〔実施例〕 本発明の実施例である第１表に示す試験片No.
２，３，４及び比較のための試験片No.１及びNo.５
〜No.８の製造方法及びそれらの試験片についての
特性試験を次に示す。 特性試験 １ プロバパイトマイカ（平均粒径60メツシユ）粉
体を塩化パラジウムの塩酸酸性の水溶液に浸せき
して下地処理を行つた。次に、この下地処理され
たマイカ粉体を、次の組成を有するめつき液に投
入し、空気攪拌を行いながら、温度60〜90℃で、
10〜30分間処理した。 めつき液組成： 硫酸ニツケル ……30ｇ／ 次亜リン酸ナトリウム ……10ｇ／ クエン酸ナトリウム ……10ｇ／ PH ……４〜６ 得られためつき処理物を乾燥して製品とした。 この製品をブラベンダープラストミルを用いて
ポリプロピリンと混練した後、ポツトプレスで２
mm厚に成形した材料について表面抵抗と体積固有
抵抗を測定した。その結果を表１表に示す。ま
た、この表には比較のために、金属被膜を有しな
い充てん剤を用いた参考例についても示す。

【表】

【表】 ＊１ めつき皮膜なし
＊２ 本発明実施例(金属被覆マイカ充填)
第１表の試験片No.１〜３はマイカ表面のニツケ
ル皮膜の体積を無視した場合にポリプロピレン中
に占めるマイカの体積分率が約14〜20％になり、
同様にNo.４は体積分率が約30％となるようにマイ
カを充てんして得られた成形材料である。めつき
皮膜（比重：7.95）の厚さが厚くなるにつれて電
気抵抗は指数函数的に低下する。圧縮成形試験片
では板状及び繊維状フイラーを充てんした場合、
体積固有抵抗に異方性が見られる。フロゴパイト
マイカの比重は2.80〜2.90であり、表面ニツケル
コーテイングだけで導電性が得られるため、ニツ
ケル金属箔の充てんに比べ比重の低い成形材料で
効果が発揮できた。５〜８は導電性成形材料を作
製するのに用いられる一般的な導電性充てん剤を
使用した結果を示した。それらは、体積分率がほ
ぼ同じであるNo.３よりは電気抵抗値が高いことを
示した。しかし、No.７は、繊維状のもので、他の
ものに比較して電気抵抗値は、低いが、製品とし
て使用するのにふつかわしい外観ではない。 特性試験 ２ 特性試験１で示した試験片について、4GHz電
磁波（マイクロ波）に対する透過率及び反射率の
測定を行つた。測定は4GHz帯用方形導波管（形
名：WRJ−４）の断面の大きさ（58.1×29.1mm）
に試料を切断し、導波管内に挿入して行つた。透
過率の測定は発振器の出力を一定にしておいて試
料挿入後と挿入前の電力計の指示値の比をとつて
求めた。透過損失（dB）は、透過率の逆数の常
用対数を10倍した値である。 今回使用した装置では試料挿入前に電力計に到
達する電力は最大1.5ｍＷであり、電力計におい
て読み取り可能な最小電力は0.1μWであるから測
定可能な最小の透過率は0.007％、最大透過損は
約40dBである。 反射率については入射波と反射波との干渉で生
じる定在波の極大値と極小値との比（電圧定在波
比）Ｓを測定した。Ｓと電力反射率γとの関係 γ＝（Ｓ−１／Ｓ＋１）² の式から反射率γを求めた。しかし導電率の高い
試料の場合にはＳの値が大きくなり、定在波測定
器の検波器の特性の影響を受け易くなるために測
定精度が悪くなる。そのため今回の測定ではそれ
を避けるために極小点lminの両側で定在波電力
が２倍（電圧で√２倍）になる２点間の距離△ｌ
を測定し、つぎの式を用いてＳを計算した。 λg：管内波長（4.00GHzでは9.81cm） 以上の測定結果を第２表に示す。ここに示す試
験片No.は特性試験１の第１表に示した試験片No.に
相当するものである。

【表】

【表】 マトリツクスであるポリプロピレンの透過損で
示されるシールド性は0.10dBであり、No.１のめ
つき皮膜のないマイカ単独の場合も効果がない
が、No.３、No.４の試験片では30dB以上が達成さ
れる。この際のニツケルめつきマイカ中に占める
ニツケル重量割合は約50％である。No.５〜８とNo.
３とを比較した場合、ほぼ同量の体積分率でもNo.
３が他の成形材料よりシールド性が優れており、
アルミニウム充てん成形材料であるNo.７，８と比
較してもよりシールド性が優れている。 特性試験 ３ 電磁シールドルーム中でノイズ源に高圧放電
（25KV、200ｍＡ）のスパークプラグを使用し、
周波数０〜１Hzの範囲でシールド効果を測定し
た。 半波長ダイポールアンテナと被測定物の距離を
500mmと一定にし、スペクトルアナライザーで受
信信号を分析した。周波数分析範囲０〜200MHz
では50MHz、０〜1GHzでは220MHzにそれぞれア
ンテナを同調させた。試験片は銅製ボツクス
（500×500×500mm）の全面開口部（113×113mm）
に取付けた。 第３表に透過損（dB）を示す。試験片No.は第
１表のものに対応する。ただし、平均厚さは1.16
mmである。また、比較試料としてアルミニウム板
を使用した。

【表】 ニツケルめつきマイカフレークを充てんした成
形材料は、アルミニウム金属板に比べ750MHzの
高周波帯で高い透過損を示す。第３表には代表的
なピークにおける透過損を示す。No.３及び４のニ
ツケルめつきマイカ中に占めるニツケルの重量割
合は約50％であるがかなりのシールド効果が認め
られる。No.８は、アルミニウムフレクを充てんし
た成形材料でほとんどシールド性がない。 特性試験 ４ 電磁シールドルーム中で鉄板ケースに収納され
た直流モータを3Vの乾電池で回転させ、ブラシ
から雑音電波を発生させて開口部（155×60mm）
に取り付けた試験片を通してもれ出る電波を150
mmの距離にある半波長ダイポールアンテナで受信
し、特性試験１と同様の方法でスペクトルアナラ
イザーで測定した。 第４表に透過損（dB）を示す。試験片は第１
表のNo.３と同等のものである。

【表】 アルミニウム板は測定波長域（０〜1GHz）の
全域で35dB前後の安定な透過損を示すが、ニツ
ケルめつきマイカを含む成形物は特性試験３とほ
ぼ同様な透過損を示す。第４表はそのピークにお
ける透過損を示す。周波数によつて5dB程度の透
過損しか得られないところもあるが周波数の高い
ところ（500MHz）では平均15dB程度の透過損が
得られる。 特性試験 ５ 本発明の電磁シールド材料の引張り強さを求め
た。約1.2mm厚さの圧縮成形板からダンベル型の
引張り試験片を切削した。各試験片No.毎に７枚の
引張り試験片を作製し、それらの７試験片の平均
値を第５表に示す。 引張り速度は５mm／minで行つた。試験片No.は
第１表に対応する。

【表】 マイカ表面がニツケル皮膜で被覆されても材料
強度は低下しない。No.３及びアルミフアイバーを
用いたNo.７とほぼ同じ体積充てん率であるが、強
度、弾性率ともニツケルめつきマイカの充填され
た材料が優れた値を示す。 特性試験 ６ ニツケルで被覆したマイカ（化学めつき重量率
53％）をポリプロピレンに対し、55重量％の割合
で加え、プラベンダープラストミル中、230℃に
おいて６分間混練し、充てん剤の体積分率25％の
電磁シールド材料を調製した。次にこの材料を
220℃において５分間圧縮成形して２mm厚のシー
トとした。このものの体積固有抵抗は5.1×10^-1
Ω・cmであつた。このようにして得た試料につい
て、その電界シールド特性及び磁界シールド特性
を第６表に示す。

【表】

【表】 特性試験 ７ 化学めつき重量率45％のニツケル被覆マイカ
を、体積分率が15％、20％及び25％になるような
割合で各種熱可塑性プラスチツク配合し、特性試
験５と同様にして電磁シールド材料を調整した。
これらの材料について、その体積固有抵抗及び電
磁波透過損（4GHz）を測定した結果を第７表に
示す。

【表】

【表】 特性試験 ８ プラスチツクとして、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂及びフエノール樹脂の熱硬化性プ
ラスチツクを用い、特性試験６と同様にして電磁
シールド材料を調整した。 これらの材料について、その体積固有抵抗及び
電磁波透過損（4HGz）を測定した結果を第８表
に示す。

【表】

〔発明の効果〕

本発明で得られた電磁シールド材料は、ほぼ同
一な充填量のアルミニウムフアイバーを除いたア
セチレンブラツク、グラフアイト、アルミニウム
フレークより抵抗値が低く、透過損で示されるシ
ールド性が優れている。また、プラスチツクにシ
ールド性の優れているアルミニウムフアイバーを
充填材とする材料の強度と、本発明の実施例にお
ける金属被覆マイカをほぼ同一量充填した複合材
料の強度を比較すると、本発明の複合材料の方が
優れた値を示す。尚、実施例による充填材をプラ
スチツクに充填して電磁シールド材を作製する場
合、最も適した熱可塑性プラスチツクはポリエチ
レン、ポリプロピレン樹脂で熱硬化性プラスチツ
クでは、エポキシ、不飽和ポリエステル、フエノ
ール樹脂である。以上の事から本発明の電磁シー
ルド材は優れた特性を有する物である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 天然マイカを塩化パラジウムの塩酸水溶液で
   下地処理を施した後、化学めつき処理によつて強
   固に形成被着された金属被膜を重量率（化学めつ
   き重量率）で40％以上有する金属被覆マイカを体
   積分率で14〜28％配合したプラスチツクにより形
   成されたことを特徴とする電磁波シールド材料。 ２ 金属皮膜がニツケルである特許請求の範囲第
   １項の電磁シールド材料。