JPH11163589A

JPH11163589A - 電磁シールド用複合体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11163589A
Application number: JP32364697A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Komori; 清孝古森; Seishiro Yamakawa; 清志郎山河
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量性と高電磁シールド性とを兼備する電磁
シールド用複合体を提供する。【解決手段】１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導電率を有する
導電性フィラーを１０〜８０ｗｔ％含有する海島構造を
有する樹脂複合体から成る。海部１を構成する樹脂相と
島部２を構成する樹脂相との境界域３に導電性フィラー
の７０％以上が存在するようにする。電磁シールド効果
を高めるのに適した導電率の高い導電性フィラーの層が
境界域３に集中することにより、島部２の周囲に存在す
る導電性フィラー同士が導電率の低い樹脂相に妨げられ
ることなく連続的に繋がった構造になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量性と電磁シー
ルド性を兼備した電磁シールド用複合体及びその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年高度情報化社会を迎え、電子機器が
氾濫するようになったことに伴い、電子機器相互間での
不要電波による障害が問題となってきている。これは、
電子回路の小型化や動作電流の極小化により電子機器自
体が電磁波障害に弱い構造になってきていること等が要
因として挙げられる。また、ノートパソコンや携帯電話
などの携帯情報機器の需要も大きくなってきており、機
器の軽量化も大きな課題となってきている。これらの状
況から、軽量性と電磁シールド性を兼備する材料の研究
開発が盛んに行われており、金属の筺体でシールドする
方法や熱可塑性樹脂で作られた筺体にメッキや蒸着等に
より金属膜を形成する方法や金属箔を筺体に貼る方法等
が主流であった。

【０００３】また近年、軽量化と低コスト化を目的とし
て、カーボン繊維や金属繊維等の導電性繊維を分散させ
た熱可塑性樹脂が開発され、メッキや蒸着等の工程なし
に電磁シールド性を具備させることが可能となってきて
いる。このうち電磁シールド性を優先すれば、導電性の
高い金属繊維が有利であるが、軽量性を考慮すると、比
重の小さいカーボン繊維が有利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし軽量性と高電磁
シールド性を兼備する材料を得るという観点からすれ
ば、上記いずれの方法も未だに不十分である。本発明は
上記の点に鑑みてなされたものであり、軽量性と高電磁
シールド性を兼備する電磁シールド用複合体及びその製
造方法を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の電磁シールド用複合体は、１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導
電率を有する導電性フィラーを１０〜８０ｗｔ％含有す
る海島構造を有する樹脂複合体から成り、海部１を構成
する樹脂相と島部２を構成する樹脂相との境界域３に導
電性フィラーの７０％以上が存在することを特徴とする
ものである。

【０００６】また本発明の請求項２に記載の電磁シール
ド用複合体は、請求項１の構成に加えて、導電性フィラ
ーの８０ｗｔ％以上が炭素であることを特徴とするもの
である。また本発明の請求項３に記載の電磁シールド用
複合体は、請求項１又は２の構成に加えて、導電性フィ
ラーのアスペクト比が５０〜３０００であることを特徴
とするものである。

【０００７】また本発明の請求項４に記載の電磁シール
ド用複合体は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加え
て、海部１を構成する樹脂相と島部２を構成する樹脂相
との間の界面エネルギーが３ｄｙｎｅ／ｃｍ以上である
ことを特徴とするものである。また本発明の請求項５に
記載の電磁シールド用複合体は、請求項１又は４の構成
に加えて、海部１を構成する樹脂相と導電性フィラーと
の間の界面エネルギーと、島部２を構成する樹脂相と導
電性フィラーとの間の界面エネルギーとの差が３ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ以下であることを特徴とするものである。

【０００８】また本発明の請求項６に記載の電磁シール
ド用複合体の製造方法は、請求項１乃至５のいずれかに
記載の電磁シールド用複合体を製造するにあたって、海
島構造を形成する二種類の樹脂と１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上
の導電率を有する導電性フィラーを練り合わせる工程を
含むことを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の電磁シールド用複合体の構造の例を示す
模式図を図１に示す。図１に示すように、本発明の電磁
シールド用複合体は、二種類の樹脂から成る樹脂複合体
が海島構造を形成しており、海部１と島部２の境界域３
に導電性フィラーが集中した構造になっている。この構
造は、ＰｏｌｙｍｅｒＰｒｅｐｒｉｎｔｓ，Ｊａｐａ
ｎａＶｏｌ．３８Ｎｏ．２（１９８９）Ｐ．４４３
３−４４３５で、導電性に関する基礎的研究として報告
されている。ここで境界域３とは、図２に示すように、
島部２の境界線４からの距離が、島部２の最長径ａと島
部２の最短径ｂの和の１／４までの範囲の領域である。

【００１０】従来の電磁シールド用複合体のようにカー
ボン繊維や金属繊維等の導電性繊維を熱可塑性樹脂に分
散させただけのものでは、導電性繊維は熱可塑性樹脂に
ほぼ均一に分散されているので、電磁シールド用複合体
に良好な電磁シールド性を付与するためには、大量の導
電性繊維を熱可塑性樹脂に分散させて、導電性繊維間の
繋がりを確保しなけばならず、そのため電磁シールド用
複合体の比重が高くなるものであった。また電磁シール
ド用複合体の軽量化のために導電性繊維の量を減らす
と、導電性繊維間の繋がりは導電性の低い熱可塑性樹脂
によって阻まれ、電磁シールド用複合体に良好な電磁シ
ールド性を付与することが困難であった。

【００１１】しかし、本発明の電磁シールド用複合体
は、電磁シールド効果を高めるのに適した導電率の高い
導電性フィラーの層が境界域３に集中することにより、
島部２の周囲に存在する導電性フィラー同士が導電率の
低い樹脂相に妨げられることなく連続的に繋がった構造
になって、電磁シールド性が高くなるものである。また
導電性フィラーが島部２の周囲にコイル状に繋がってい
ることにより、電磁誘導現象により磁力を打ち消すこと
ができ、効果的に電磁シールド性を高めることができる
ものである。また従来のものと比較して少ない導電性フ
ィラー量により高い電磁シールド性を得ることができる
ため、導電性フィラーの量を抑えることができ、電磁シ
ールド用複合体を軽量化することができるものである。
従って本発明の電磁シールド用複合体は、軽量性と高い
電磁シールド性を有する優れた特性を確保できるもので
ある。

【００１２】上記のような特性を有効に発揮させるため
には、本発明の電磁シールド用複合体には、二種類の樹
脂から成る樹脂複合体に１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導電率
を有する導電性フィラーを電磁シールド用複合体全量の
１０〜８０ｗｔ％含有させるものである。ここで導電性
フィラーが１０ｗｔ％にみたないと、電磁シールド性が
不十分になり、８０ｗｔ％を超えると成形体にボイドが
発生する恐れがあって好ましくない。また電磁シールド
用複合体中の導電性フィラー全量のうちの７０％以上の
ものが、海部１と島部２の境界域３に存在するようにす
るものであり、境界域３に存在する導電性フィラーが７
０％に満たないと、導電性フィラーの含有量に対して効
率のよい電磁シールド効果を得ることが困難となる。

【００１３】この海島構造を形成する二種類の樹脂とし
ては、特に限定するものではないが、例えば、筺体材料
としては、高強度で低比重の材料が好ましく、このよう
な材料としては、ポリスチレン、シンジオタクチックポ
リスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチ
ルペンテン、環状ポリオレフィン（日本ゼオン製、商品
名「ＺＥＯＮＥＸ」等）、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＡ
Ｓ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ポリメチルメタクリ
レート、ジアリルフタレート樹脂、ポリブチレンナフタ
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、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン１
２、。ナイロン６１２、ナイロン４６、ポリアミド、ポ
リフタルアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、
ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレン
サルファイド、ポリアリレート、ポリエーテルエーテル
ケトン、全芳香属ポリエステル、ポリアミドイミド、ポ
リイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミノビスマレイ
ミド、ＢＴレジン、液晶ポリマー、ポリケトン、ポリフ
ェニレンオキサイド、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等の単
独または複合樹脂が挙げられる。これらの樹脂から海島
構造を形成する二種類の樹脂を選択する場合は、樹脂間
の界面エネルギーが３ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であるものを
選択することが好ましく、このような樹脂を選択する
と、二つの樹脂間の高い界面エネルギーのため、第三成
分が境界域３に浸入してその界面を減少させることによ
り、より安定な構造となる。すなわち導電性フィラー
が、海部１と島部２の境界域３に集中的に存在しやすく
なるものである。またこれらの樹脂に補強材としてガラ
ス繊維、アラミド繊維、ポリエステル液晶繊維等を添加
したり、難燃性を付与するために難燃剤を添加したりし
ても良い。

【００１４】また上記の導電性フィラーとしては、導電
率が１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上であれば特に限定するもので
はないが、炭素、銅、鉄、ニッケル、コバルト、金、白
金、亜鉛、錫等を例示することができ、これらを一種単
独又は二種以上の複合物を用いることができる。このう
ち炭素は金属と比較して比重が小さいため、炭素を８０
ｗｔ％以上含む複合物を導電性フィラーとして用いる
と、電磁シールド用複合体を軽量化することができ、好
ましい。ここで、導電性フィラーとして炭素のみを使用
することもできるため、炭素の割合の上限は１００ｗｔ
％である。また導電性フィラーの形状は特に限定される
ものではなく、球状であっても繊維状であってもよい
が、アスペクト比が５０〜３０００であると、電磁シー
ルド性を更に向上させることができ、好ましい。その理
由は明確ではないが、この範囲では導電性フィラーがよ
りコイル状になりやすいためであると推定される。

【００１５】また海部１を構成する樹脂と導電性フィラ
ーとの間の界面エネルギーと、島部２を構成する樹脂と
導電性フィラーとの間の界面エネルギーとの差が３ｄｙ
ｎｅ／ｃｍ以下となるように樹脂及び導電性フィラーを
選択すると、導電性フィラーが、海部１と島部２の境界
域３に集中的に存在しやすくなり、好ましい。ここでこ
の界面エネルギーの差が３ｄｙｎｅ／ｃｍを超えると導
電性フィラーが、導電性フィラーとの間の界面エネルギ
ーがより小さい方の樹脂に選択的に分散しやすくなる。

【００１６】上記のように、海島構造を形成する二種類
の樹脂として、樹脂間の界面エネルギーが３ｄｙｎｅ／
ｃｍ以上であるものを選択し、また海部１を構成する樹
脂と導電性フィラーとの間の界面エネルギーと、島部２
を構成する樹脂と導電性フィラーとの間の界面エネルギ
ーとの差が３ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となるように樹脂及び
導電性フィラーを選択することにより、電磁シールド用
複合体中の導電性フィラー全量のうちの７０％以上のも
のが、海部１と島部２の境界域３に存在するようにする
ことができ、導電性フィラーの含有量に対して効率のよ
い電磁シールド効果を得ることができるものである。

【００１７】上記のような本発明の電磁シールド用複合
体の製造方法は、特に限定されるものではないが、以下
の方法を例示することができる。まず、海島構造を形成
する二種類の樹脂の原料ペレットと、海島構造の界面で
安定となる、導電率が１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導電性フ
ィラーを二軸混練機等の混練機を使用して練り合わせ
る。

【００１８】練り合わせた材料を押出成形により成形す
ることができ、また線状に引出しながら切断することに
よって粒状ペレットを得た後、射出成形により成形する
こともできる。ここで原料を混練する前に、海島構造の
界面で安定となるように、導電性フィラーに表面処理を
施すことが好ましい。この処理方法としては、特に限定
するものではないが、陽極酸化法、プラズマ処理法、フ
レーム処理法、コロナ放電法、カップリング剤処理法、
樹脂コート法等の単独処理または複合処理を行うことが
できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述する。（実施例１）高密度ポリエチレン（出光石油化学社製）
１ｋｇ、ポリメチルメタクリレート（住友化学社製）１
ｋｇ、及び平均粒径約３０ｎｍ、アスペクト比約１、導
電率約１０³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチェン・
ブラック・インターナショナル社製）１ｋｇをポリ袋に
詰めた後、手で１０分間振ることによって混合した。こ
こでこの二種類の樹脂間の界面エネルギーの差は８．６
ｄｙｎｅ／ｃｍである。この混合物を、二軸混練機を使
用し、２００℃で、５０ｇ／分の速度で混練し、練られ
た混合物を冷却後、切断し、混合物のペレットを得た。

【００２０】得られたペレットから射出成形により、１
５０ｍｍ×１５０ｍｍ×２ｍｍの電磁シールド用複合体
を得た。成形時の溶融温度は２００℃とした（実施例２）ポリプロピレン（出光石油化学社製）１ｋ
ｇ、ポリメチルメタクリレート（住友化学社製）１ｋ
ｇ、及び平均粒径約３０ｎｍ、アスペクト比約１、導電
率約１０³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチェン・ブ
ラック・インターナショナル社製）１ｋｇを用い、実施
例１と同様の方法により、電磁シールド用複合体を得
た。ここでこの二種類の樹脂間の界面エネルギーの差
は、６．８ｄｙｎｅ／ｃｍである。（実施例３）炭素フィラーの形状が繊維径１３μｍ、繊
維長約６ｍｍ（アスペクト比４６０）の短繊維（大阪ガ
ス社製）であること以外は、実施例１と同様にして、電
磁シールド用複合体を得た。ここでこの二種類の樹脂間
の界面エネルギーの差は、８．６ｄｙｎｅ／ｃｍであ
る。（実施例４）炭素フィラーの形状が繊維径１３μｍ、繊
維長約６ｍｍ（アスペクト比４６０）の短繊維（大阪ガ
ス社製）であること以外は、実施例２と同様にして、電
磁シールド用複合体を得た。（実施例５）ポリプロピレン（出光石油化学社製）１ｋ
ｇ、ポリメチルメタクリレート（住友化学社製）１ｋ
ｇ、及び平均粒径３０ｎｍ、アスペクト比約１、導電率
約１０ ³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチェン・ブラ
ック・インターナショナル社製）２ｋｇを用い、実施例
１と同様にして、電磁シールド用複合体を得た。実施例
１と同様の方法により、電磁シールド用複合体を得た。
ここでこの二種類の樹脂間の界面エネルギーの差は、
６．８ｄｙｎｅ／ｃｍである。（実施例６）ポリプロピレン（出光石油化学社製）１ｋ
ｇ、ポリメチルメタクリレート（住友化学社製）１ｋ
ｇ、及び平均粒径３０ｎｍ、アスペクト比約１、導電率
約１０ ³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチェン・ブラ
ック・インターナショナル社製）０．５ｋｇを用い、実
施例１と同様にして、電磁シールド用複合体を得た。こ
こでこの二種類の樹脂間の界面エネルギーの差は、６．
８ｄｙｎｅ／ｃｍである。（実施例７）ポリプロピレン（出光石油化学社製）０．
５ｋｇ、ポリメチルメタクリレート（住友化学社製）１
ｋｇ、及び平均粒径３０ｎｍ、アスペクト比約１、導電
率約１０³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチェン・ブ
ラック・インターナショナル社製）１ｋｇを用い、実施
例１と同様にして、電磁シールド用複合体を得た。ここ
でこの二種類の樹脂間の界面エネルギーの差は、６．８
ｄｙｎｅ／ｃｍである。（比較例１）高密度ポリエチレン（出光石油化学社製）
２ｋｇ、及び平均粒径３０ｎｍ、アスペクト比約１、導
電率約１０³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチェン・
ブラック・インターナショナル社製）１ｋｇを用い、実
施例１と同様にして、電磁シールド用複合体を得た。（比較例２）ポリメチルメタクリレート（住友化学社
製）２ｋｇ、及び平均粒径３０ｎｍ、アスペクト比約
１、導電率約１０³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチ
ェン・ブラック・インターナショナル社製）１ｋｇを用
い、実施例１と同様にして、電磁シールド用複合体を得
た。（比較例３）ポリプロピレン（出光石油化学社製）２ｋ
ｇ、及び平均粒径３０ｎｍ、アスペクト比約１、導電率
約１０³Ｓ・ｃｍ^-1の炭素フィラー（ケッチェン・ブラ
ック・インターナショナル社製）１ｋｇを用い、実施例
１と同様にして、電磁シールド用複合体を得た。（評価）実施例及び比較例のものについて、断面のＳＥ
Ｍ観察を行った結果、実施例１乃至７では、全てにおい
てポリメチルメタクリレートの相が海部１となる海島構
造を確認することができ、またこの海島構造の境界域３
にフィラーが集中的に存在することが確認できた。一
方、比較例１乃至３については、海島構造は確認されな
かった。

【００２１】また電磁シールド性についても、実施例１
乃至７ものは比較例１乃至３のものよりも高いことが確
認された。

【００２２】

【発明の効果】上記のように、本発明の請求項１に記載
の電磁シールド用複合体は、１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導
電率を有する導電性フィラーを１０〜８０ｗｔ％含有す
る海島構造を有する樹脂複合体から成り、海部を構成す
る樹脂相と島部を構成する樹脂相との境界域に導電性フ
ィラーの７０％以上が存在するため、導電率の高い導電
性フィラーの層が境界域に集中することにより、島部の
周囲に存在する導電性フィラー同士が導電率の低い樹脂
相に妨げられることなく連続的に繋がった構造になっ
て、電磁シールド性が高くなるものであり、従来のもの
と比較して少ない導電性フィラー量により高い電磁シー
ルド性を得ることができるものであって、導電性フィラ
ーの量を抑えることができ、電磁シールド用複合体を軽
量化することができるものである。

【００２３】また本発明の請求項２に記載の電磁シール
ド用複合体は、請求項１の構成に加えて、導電性フィラ
ー全量の８０ｗｔ％以上が炭素であるため、比較的比重
が小さい炭素によって電磁シールド用複合体に含有され
る導電性フィラーの重量を低減することができ、電磁シ
ールド用複合体を更に軽量化することができるものであ
る。

【００２４】また本発明の請求項３に記載の電磁シール
ド用複合体は、請求項１又は２の構成に加えて、導電性
フィラーのアスペクト比が５０〜３０００であるため、
電磁シールド用複合体の電磁シールド性を更に向上させ
ることができるものである。また本発明の請求項４に記
載の電磁シールド用複合体は、請求項１乃至３のいずれ
かの構成に加えて、海部を構成する樹脂相と島部を構成
する樹脂相との間の界面エネルギーが３ｄｙｎｅ／ｃｍ
以上であるため、第三成分が二種類の樹脂間の界面を減
少させることにより、より安定な構造となり、導電性フ
ィラーが海部と島部の境界域に集中的に存在しやすくな
り、電磁シールド用複合体の軽量性と電磁シールド性を
更に向上することができるものである。

【００２５】また本発明の請求項５に記載の電磁シール
ド用複合体は、請求項１又は４の構成に加えて、海部を
構成する樹脂相と導電性フィラーとの間の界面エネルギ
ーと、島部を構成する樹脂相と導電性フィラーとの間の
界面エネルギーとの差が３ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であるた
め、導電性フィラーが、導電性フィラーとの間の界面エ
ネルギーのより小さい樹脂相に選択的に分散するような
ことがなく、導電性フィラーが、海部と島部の境界域に
集中的に存在しやすくなり、電磁シールド用複合体の軽
量性と電磁シールド性を更に向上することができるもの
である。

【００２６】また本発明の請求項６に記載の電磁シール
ド用複合体の製造方法は、海島構造を形成する二種類の
樹脂と１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導電率を有する導電性フ
ィラーを練り合わせる工程を含むため、本発明の電磁シ
ールド用複合体を容易に製造することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す微細構造の模
式図である。

【図２】図１の拡大図である。

【符号の説明】

１海部２島部３境界域４島部の境界線ａ島部の最長径ｂ島部の最短径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導電率を有する
導電性フィラーを１０〜８０ｗｔ％含有する海島構造を
有する樹脂複合体から成り、海部を構成する樹脂相と島
部を構成する樹脂相との境界域に導電性フィラーの７０
％以上が存在することを特徴とする電磁シールド用複合
体。
【請求項２】導電性フィラーの８０ｗｔ％以上が炭素
であることを特徴とする請求項１に記載の電磁シールド
用複合体。
【請求項３】導電性フィラーのアスペクト比が５０〜
３０００であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の電磁シールド用複合体。
【請求項４】海部を構成する樹脂相と島部を構成する
樹脂相との間の界面エネルギーが３ｄｙｎｅ／ｃｍ以上
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の電磁シールド用複合体。
【請求項５】海部を構成する樹脂相と導電性フィラー
との間の界面エネルギーと、島部を構成する樹脂相と導
電性フィラーとの間の界面エネルギーとの差が３ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載の電磁シールド用複合体。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁
シールド用複合体を製造するにあたって、海島構造を形
成する二種類の樹脂と１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1以上の導電率を
有する導電性フィラーを練り合わせる工程を含むことを
特徴とする電磁シールド用複合体の製造方法。