JPH1160969A - 電磁波遮蔽性複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、安価なしかも高い電磁波遮蔽
性を有する材料を提供することにある。 【解決手段】合成樹脂と、安価でかつ金属に準ずる導電
性を有するグラファイト粉末との複合材料を提供する。
該複合材料においては、グラファイト粉末は合成樹脂と
混合して成形物とされたり、あるいはコーティング材と
して基材に塗布されたり、あるいは合成樹脂層間に挟持
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子電気機器類、通
信機器類等の電磁波発生源から発生する電磁波を遮蔽す
るため、あるいはこれら電磁波発生源から漏洩する電磁
波を遮蔽するために使用される電磁波遮蔽性複合材料に
関するものである。

【０００２】

【発明の背景】最近、電子電気機器類や通信機器類の普
及に伴い、これら機器類から発生する電磁波の害が問題
になっている。該電磁波は電子電気機器類や通信機器類
の作動に干渉するばかりでなく、人体にも悪影響を与え
るおそれがある。したがって各種電磁波発生源から発生
する電磁波から該電子電気機器類や通信機器類、あるい
は人体を保護するため、また電磁波発生源からの電磁波
漏洩を阻止するために電磁波遮蔽性材料が使用される。

【０００３】

【従来の技術】この種の電磁波遮蔽性材料としては、合
成樹脂と導電性粉末の複合材料が使用されている。該複
合材料においては、導電性粉末に由来する導電性によっ
て電磁波が遮蔽される。従来、該導電性粉末としては、
ステンレススチールやアルミニウム等の金属微粉末、カ
ーボンブラック、煤、木炭粉等の炭素微粉末が使用され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記導電性粉末は表面
積を大きくして電磁波遮蔽性材料の導電性を高めるた
め、また合成樹脂に混合して成形する場合には成形性を
良くするため、出来るだけ微粉末、例えば粒径５０ｍμ
以下の微粉末とすることが望ましい。しかし金属は微粉
末にするには非常な手間を要し、したがって金属微粉末
は非常に高価である。炭素微粉末は比較的容易に製造出
来るが、従来使用されている炭素微粉末は上記したよう
にカーボンブラック、煤、木炭粉等の無定形炭素微粉末
であり導電性に乏しい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、合成樹脂と導電性粉末と
の電磁波遮蔽性複合材料において、導電性粉末としてグ
ラファイト粉末を使用するものである。該合成樹脂と導
電性粉末との電磁波遮蔽性複合材料とはグラファイト粉
末を混合した合成樹脂からなるもの、基材表面にグラフ
ァイト粉末を混合した合成樹脂層を形成したもの、合成
樹脂層間にグラファイト粉末層を形成したものがあり、
また該グラファイト粉末としてはアーク炉電極由来のも
のを使用することが望ましい。本発明を以下に詳細に説
明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】

〔合成樹脂〕本発明で使用される合成樹脂は、例えばポ
リエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共
重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニ
ル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリ
エステル、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ウレタン樹
脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン
−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン
−スチレン共重合体等の熱可塑性合成樹脂、あるいは例
えばウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹
脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化
型ポリエステル等のような熱硬化性合成樹脂等を含む。

【０００７】〔グラファイト粉末〕本発明では上記合成
樹脂に添加される導電性粉末として、グラファイト粉末
が選択される。グラファイトは六方晶系の６角板状扁平
な結晶であるが、ほかに三方晶系の多形も存在する。炭
素６員環が連なる層状構造を有し、面間の相互作用によ
り、ブリュアン帯域で価電子帯と伝導帯とが約０．０３
ｅＶ重なりあい、自由電子と正孔が同数（約２．５×１
０¹⁸／cm³ ）存在し、半金属的な性質を有するから、導
電性は無定形炭素に比して格段に大きい。上記グラファ
イト粉末として望ましいのは、アーク炉電極由来のもの
である。アーク炉は装入鉄くずまたは還元鉄を、これら
と３本の人造黒鉛電極との間に発生する三相交流アーク
によって溶解し、引続きアーク加熱下で精錬作業を行な
って所望の成分、温度の溶鋼とするものである。該電極
は人造黒鉛粉を成形焼成して製造するが、製造中に亀裂
や割れが発生して不良品が生ずる場合がある。またアー
ク炉操業中電極は消耗する。電極の消耗には純消耗と突
然消耗とがあり、純消耗にはアークの作用による昇華な
どとスラグによる磨滅等の先端消耗と、高温の炉内雰囲
気中に長時間滞留するための側面消耗（酸化）の２種類
があり、突然消耗には折損、割れ、脱落の三つの要因が
ある。何れにしろ電極の消耗がある程度進行したら、電
極を取替える必要がある。したがってアーク炉の操業に
おいては消耗電極が発生する。このような電極の不良品
や消耗電極、即ち電極スクラップは従来は有効な再利用
の途がなく、そのために電極のコスト高やアーク炉操業
のコスト高を招いていた。しかし本発明では上記電極ス
クラップに有効な再利用の途が開けたのである。本発明
において、上記電極スクラップからグラファイト粉末を
製造するには、上記電極スクラップをクラッシャー等に
よって粗砕し、更に該粗砕物を圧縮プレス等によって微
砕し、該微砕を篩別して望ましくは５０ｍμ以下の微粉
末とする。また上記粉砕工程で発生する粉塵を集塵機や
吸引機によって集め、該粉塵を篩別することによっても
グラファイト粉末が得られる。

【０００８】〔第三成分〕本発明の電磁波遮蔽性複合材
料にあっては、更にステンレススチール微粉末、アルミ
ニウム微粉末、銅微粉末のような金属微粉末、カーボン
ブラック、煤、木炭粉、活性炭粉等の無定形炭素微粉
末、金属繊維、炭素繊維、ソフトカーボン等の他の導電
性粉末または繊維を使用してもよい。更に所望なれば本
発明の電磁波遮蔽性複合材料には、炭酸カルシウム、チ
タン白、クロム黄、紺青等の顔料、合成樹脂の可塑剤、
老化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、帯電防止剤等
が添加されてもよい。

【０００９】〔合成樹脂成形物〕本発明の電磁波遮蔽性
複合材料の一つはグラファイト粉末を混合した合成樹脂
からなるものである。該複合材料は通常板状、棒状、ハ
ウジング等所定の形状に成形される。この場合、上記合
成樹脂にグラファイト粉末を混合し、更に所望なれば上
記第三成分を混合して成形材料混合物を調製し、該成形
材料混合物を射出成形、押出成形、プレス成形、注型成
形、あるいは特に熱可塑性樹脂を使用する場合には、押
出法やカレンダー法によって一旦フィルムにしておいた
上で該フィルムを真空成形、ブロー成形することによっ
て成形する。通常上記合成樹脂に対してグラファイト粉
末は 〜 重量％、またグラファイト粉末以外
の導電性粉末または繊維を併用する場合は、該導電性粉
末または繊維は上記合成樹脂に対して 〜 重
量％添加される。上記合成樹脂成形物においては、グラ
ファイト粉末は樹脂層の芯部に移行する。したがって樹
脂層の表面部分はグラファイト粉末含有量が少なくな
り、芯部分はグラファイト粉末含有量が多くなる。その
理由はグラファイト粉末が前記したような結晶構造を有
していることにあると思われる。本発明の合成樹脂成形
物にあっては、このように樹脂層の芯部にグラファイト
粉末が高含有量で存在するので、グラファイト粉末相互
の接触効率が高くなり、その結果樹脂層の芯部は高導電
性となって高い電磁波遮蔽性が得られる。金属微粉末や
無定形炭素微粉末を添加した場合には、これら導電性粉
末は無定形であるから、グラファイト粉末のように芯部
に移行することなく、成形物の樹脂層全体に略均一に分
散し、その結果成形物に電磁波遮蔽性を与えるのみなら
ず成形物表面の導電性を向上せしめ、表面帯電を防止す
る役目を果たす。また金属繊維や炭素繊維は微細なも
の、例えば炭素繊維であればソフトカーボンを使用する
ことが望ましいが、成形物の樹脂層に分散するグラファ
イト粉末相互が該繊維によって結ばれるので、樹脂層の
導電性は一層向上する。

【００１０】〔合成樹脂コーティング材〕基材表面にグ
ラファイト粉末を混合した合成樹脂層を形成するには、
上記合成樹脂成形物をフィルムあるいはシート状とし、
該フィルムあるいはシートを接着剤等で接着したり、あ
るいは熱融着させたりする方法も適用されるが、上記グ
ラファイト粉末を混合した液状の合成樹脂コーティング
材を調製し、該コーティング材を基材表面に塗布し乾燥
および／または硬化またはゲル化等によって固化させて
もよい。上記液状の合成樹脂コーティング材の基材とし
ては、合成樹脂エマルジョン、合成樹脂溶液、熱可塑性
樹脂を可塑剤や有機溶剤中に分散させたプラスチゾルや
オルガノゾル、合成樹脂溶融物、重合、重縮合、重付
加、架橋等の反応によって合成樹脂になる液状のモノマ
ー、オリゴマー、プレポリマー等が例示される。上記合
成樹脂とグラファイト粉末、その外の第三成分との配合
比率は前記合成樹脂成形物と同様にする。上記合成樹脂
コーティング材は、スプレー、刷毛塗り、ロールコーテ
ィング、フローコーティング、ディッピング等通常の塗
装方法によって基材表面に塗布され、塗布後該合成樹脂
コーティング材は乾燥および／または硬化またはゲル化
せしめられる。乾燥および／または硬化またはゲル化は
所望なれば加熱することによって行なわれる。原則とし
ては、上記合成樹脂コーティング材はグラファイト粉末
等を予め混合して使用されるが、所望なれば基材表面に
グラファイト粉末等を散布した後合成樹脂コーティング
材を塗布してもよい。該合成樹脂コーティング材が表面
に塗布される基材は、例えば合板、ハードボード、パー
チクルボード、木板等の木質板、プラスチックボード、
石膏板、繊維セメント板、ケイ酸カルシウム板等の無機
質板、ガラス、セラミック、陶板、織布、不織布、紙等
の絶縁材料である。

【００１１】〔積層材料〕本発明の電磁波遮蔽性複合材
料としては、合成樹脂層間にグラファイト粉末層を形成
した積層材料が含まれる。このような積層材料を製造す
るには、合成樹脂フィルムまたはシートを加熱軟化せし
め、その上からグラファイト粉末あるいはグラファイト
粉末と他の導電性粉末および／または導電性繊維との混
合物を散布し、更に加熱軟化せしめたフィルムまたはシ
ートをその上に積層しプレスする方法、合成樹脂フィル
ムまたはシートに上記グラファイト粉末または混合物を
散布し、その上から上記合成樹脂コーティング材の基材
と同様な液状合成樹脂材料を塗布し、更にその上に合成
樹脂フィルムまたはシートを積層してプレスする方法等
が適用される。

【００１２】〔実施例１〕電極スラグから得られた粒径
２０〜５０ｍμのグラファイト粉末を８０〜１００メッ
シュのポリプロピレン粉末に 重量％混合し、押出成
形機によって厚さ３mmの電磁波遮蔽性シートを成形す
る。該電磁波遮蔽性シートによって携帯電話機を四方か
ら包囲し、ミリガウス計測器（米国ベル社製）によって
その外側に漏洩する電磁波強度を測定したところ、携帯
電話機の発信受信時の電磁波強度は１６〜２０ミリガウ
スであった。比較として該電磁波遮蔽性シートで包囲し
ない場合、およびグラファイト粉末に代えてカーボンブ
ラックを使用した電磁波遮蔽性シートによって包囲した
場合の電磁波強度を測定したところ、電磁波遮蔽性シー
トで包囲しない場合は５００ミリガウス以上、カーボン
ブラックを使用した電磁波遮蔽性シートの場合は１５０
〜２００ミリガウスであった。

【００１３】〔実施例２〕厚さ３mmのポリ塩化ビニル板
にグラファイト粉末 重量％、ソフトカーボン 重量％
を混合したアクリル樹脂エマルジョン（アクリル樹脂含
有量４０重量％）をスプレー塗布し、塗布後１２０℃、
５分の加熱乾燥を行なって厚さ１５０ｍμの電磁波遮蔽
性塗膜を形成する。このような電磁波遮蔽性ポリ塩化ビ
ニル板によって携帯電話機を包囲し、実施例１と同様に
電磁波強度を測定したところ、２５〜３０ミリガウスを
示した。

【００１４】〔実施例３〕厚さ０．５mmのポリエチレン
シートを加熱軟化し、その上にグラファイト粉末２００
ｇ／ｍ² の割合で散布する。更にその上から厚さ０．５
mmのポリエチレンシートを加熱軟化した上で積層し、３
kg／cm² の圧力でプレスを行なう。このようにして得ら
れた電磁波遮蔽性積層シートによって携帯電話機を包囲
し、実施例１と同様に電磁波強度を測定したところ、２
０〜２６ミリガウスを示した。

【００１５】

【発明の効果】本発明の電磁波遮蔽性複合材料では、従
来使用されていた金属微粉末に代えて安価なそして導電
性は金属に準ずるグラファイト粉末を使用するから、高
い電磁波遮蔽性を有しかつ安価な電磁波遮蔽性複合材料
が得られる。本発明の電磁波遮蔽性複合材料は、例えば
電子電気機器類や通信機器類等のハウジング、電磁波遮
蔽性壁材、電磁波遮蔽性床材、電磁波遮蔽性天井材等の
電磁波遮蔽性建築材料、電子電気機器類や通信機器類等
を被覆する電磁波遮蔽性板等に使用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｋ 3/04 Ｃ０８Ｋ 3/04 Ｈ０１Ｂ 1/24 Ｈ０１Ｂ 1/24 Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】グラファイト粉末を混合した合成樹脂から
   なる電磁波遮蔽性複合材料
2. 【請求項２】基材表面にグラファイト粉末を混合した合
   成樹脂層を形成した電磁波遮蔽性複合材料
3. 【請求項３】合成樹脂層間にグラファイト粉末層を形成
   した積層材料からなる電磁波遮蔽性複合材料
4. 【請求項４】該グラファイト粉末はアーク炉電極由来の
   ものである請求項１または２または３に記載の電磁波遮
   蔽性複合材料