JPS59117005A - 電磁シ−ルド材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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ってきた。

この←Ｍ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
。このような問題内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ックに配合した
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。

本発明者らは、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、良妊瀉成形性を有する材料を開発するために
、鋭意研究を重ねた結果、無機質充てん剤の表面に、化
学めっき法により金属を被着させたものをプラスチック
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っ
た。

すなわち、本発明は化学めっきにより強固に被着された
金属皮膜を表面に有する無機質光てん剤とプラスチック
から成る電磁シールド材料を提供するものである。

本発明で用いる充てん剤は、金属繊維や金属粉と異なり
、内部は安定な無機物であり、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、プラスチッ
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、しかもマイカのよ
うな板状充てん剤を用いることにより高い補強効果を得
ることができるという利点がある。

この充てん剤の基質として用いる無機質粉体は、これま
でプラスチック、ゴムなどの増量剤、着色剤、補強剤と
して慣用されている無機物質を用いることができる。こ
のようなものとしては、例えば、マスコバイトマイカ、
フロゴパイトマイ力、合成のフッ素系マイカ等の板状マ
イカ鉱物、チタン酸カリウムウィスカー、ウオラストナ
イト、アスベスト、セピオライト等の針状鉱物の他、シ
リカ、アルミナ、ガラスフレーク、ガラスファイバー、
カーボンファイバー、シリコンファイバー等が挙げられ
るが特に補強効果の点で板状マイカ鉱物が好ましい。本
発明においては、無機質粉体に対する金属皮膜の形成は
、化学めっき法により行われるので、使用する無機質粉
体は、化学めっき液に対して安定性のよいものであるこ
とが必要である。無機質粉体の形状は制限されず、板状
、針状ないし繊維状、粒状などの種々の形状であること
ができる。

本発明においては、このような無機質粉体に対して、化
学めっき処理を施し、その表面に金属皮膜を形成させる
が、この場合、その化学めっき液としては従来公知の種
々のものを採用することができる。また、めっき液中に
対して、無機質粉体の表面皮膜形成のために添加する金
属としては、種々の金属を挙げることができ、例えば、
Ｎｉ、　Ｃｏ、Ａｇ、　Ａｕ、　Ｃｕ、　Ｐｄ、　Ｐｔ
、　Ｒｈ’、　Ｒｕ、　Ｆｅ等が挙げられる。

また、無機系粉体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、Ｎ１−Ｗ。

Ｎ１−−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、めっき液には、所望に応じた複数の金属塩
を添加すればよい。

本発明により無機質粉体に対して強固に被着した金属皮
膜を形成させるには、従来のめつき処理と同様に、先ず
脱脂処理を行った後、特定の下地処理を行うことが必要
である。この場合の下地処理は、金属皮膜層を無機質粉
体に対して容易に析出させるために施されるもので、表
面に形成させる皮膜金属の種類に応じて（１）塩化第一
錫１〜３０ｇ／ｆｌと塩酸１〜３０＋ｎ　Ｑ　／　Ｑを
含む水溶液を用いて浸せき処理した後、塩化パラジウム
０．１〜Ｉｇ／　Ｑと塩酸１〜１０ｍ　Ｑ　／　Ｑを含
む水溶液を用いて浸せき処理する方法、（２）塩化パラ
ジウム０．１〜Ｉｇ／　Ｑと塩酸１〜３０ｍ　Ｑ　／　
Ｑを含む水溶液を用いて浸せき処理する方法、（３）塩
化パラジウム０．２〜３ｇ／　Ｑ、塩化第一錫１０〜４
０ｇ／　Ｑ、塩酸ｉｏｏ〜２００ｍ　Ｑ　／　Ｑを含む
水溶液を用いて浸せき処理した後、５〜１０％の塩酸水
溶液で処理する方法などが採用される。

前記下地処理終了後、無機質粉体に対して化学めっき処
理を施すが、この場合の化学めっき処理は、従来公知の
方法に従って行うことができ、一般的には、金属塩、還
元剤、錯化剤、緩衝剤、安定剤等を含むめっき液が使用
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、１〜リエタノールアミ
ンなどが採用される。

化学めっき液の代表的組成として、例えば、金属！　１
０〜２００ｇ／　Ｑ、次’ｆｉ　’Ｊ　：／　ＷＬ、Ｎ
　Ｏ，３−５０ｇ／　Ｑ　。

ｐＨ緩衝剤５〜３００ｇ／　Ｑ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、さらに補助添加剤としてグリシン５〜２００ｇ／
　Ｑ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／　Ｑ、カルボン酸塩１０〜
１００ｇ／　Ｑ、水酸化アルカリ１０〜６０ｇ／ρ、炭
酸アルカリ５〜５０ｇ／Ω、ホルマリン１０〜２００ｍ
Ω／Ωからなるも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。

化学めっき処理は、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０ のが好ましい。このようにして、最終的に蒋重量％以上
の金属化率が得ら九るまで、めっきを続行する。

本発明においては、以上のようにして得られた金属皮膜
を表面にもつ無機質粉体をプラスチックに対し、１０〜
７０重量％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ックは、熱可塑性プラスチック
、熱硬化性プラスチッ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、フェ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、また製品の製法等の成形体とす
るには、プラスチッ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、プラスチックエマ
ルジョンやプラスチックの溶媒溶液に充てん剤を添加混
合すればよユく、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に有用である。

次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお
、各例中における充てん剤の金属化率は次のようにして
定義されたものである。

参考例 マイカ及びガラスの平均粒径６０メツシユのフレークを
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
理を行った。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っき液に投入し、空気攪拌を行い
ながら、温度６０〜９０℃で、１０〜３０分間処理した
。

メッキ液組成： 硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・・・・３
０ｇ／　Ｑ次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・
１０．／　Ｑクエン酸ナトリウム・・・・・・・・・・
・・１０ｇ／ＱｐＨ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・す・・・・・４〜６得られためつき処理物を乾燥
して製品とした。

この製品は、表面にニッケル皮８膜を有するもので、そ
の粉体に対してテスターを当てて導電性を調べたところ
、良好な導電性を有することが確認された。

無機質粉体及びめっき液中の金属化合物の種類を変える
ことにより上記と同様にして第１表に示す組合せの充て
ん剤を得た。

実施例１ ポリプロピレンにニッケルめっきしたプロゴパイトマイ
カ（平均粒径６０メツシユ）をブラベンダープラストミ
ルを用いて混練した後、ホットプレスで２ｎ＋ｍ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
。その結果を第２表に示す。

また、この表には比較のために、金属皮膜を有しない充
てん剤を用いた例についても示す。

第２表の試験片Ｎｏ　１〜５はマイカ表面のニッケル皮
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１２〜１５％になり、同様にＮｏ　
６〜７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。メッキ皮膜（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
ィ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。試験片Ｎｏ　５に見られるように、ニッケルの酸
化皮膜を形成する上着色の効果はでるが、抵抗値は大き
くなる。しかし、後記第３表に見られるように電磁シー
ルド性はｉｏ、５ｄＢを示し効果が見られる。試験片Ｎ
ｏ　４はポリプロピレン中での接着性を改良するために
γ−アミノプロピルトリエトキシシランで処理し、表面
に０．５１％保持させて成形したものであるが、試験片
Ｎｏ　３に比べわずかに抵抗が大きくなり、後記第３表
のシールド性の低下とも一致している。

親水性のプラスチックをマトリックスにする場合は表面
処理の必要が一般になく導電性の低下の心配はない。フ
ロゴパイトマイカの比重は？８０〜２．９０であり、表
面ニッケルコーティングだけで導電性が得られるため、
ニッ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。

実施例２ 行った。測定は４　ＧＨｚ帯用方形導波管（形名：　Ｗ
ＲＪ−４）の断面の大きさく５８　、　Ｉ　Ｘ　２９　
、１ｍｍ）に試料を切断し、導波管内に挿入して行った
。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って求めた。

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１．５ｍ１ｄであり、−１電力計において読み
取り可能な最小電力は０．１μす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／ｌ０ｄ
Ｂ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は易くな
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Ｑ　ｍｉｎの両側で定在波電
力が２倍（電圧で４−倍）になる２点間の距離ΔＱを測
定し、次の式を用いてＳを計算した。

λｇ＝管内波長（４、０ＯＧＨｚでは９．８１ｃｍ）以
上の測定結果を第３表に示す。ここに示す試験片ＮＯは
実施例１の第２表に示した試験片ＮＯに相当するもので
ある。

第３表 マトリックスであるポリプロピレンの透過損は０、１０
ｄＢであり、Ｎ０１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　７の試験片では
３０ｄＢ以上が達成される。この際のニッケルめつきマ
イカ中に占めるニッケル重量割合は約５０％である。ニ
ッケル皮膜の酸化処理（Ｎｏ　５）とシランカップリン
グ処理（Ｎｏ　４）ではシールド性は低下する。

Ｎｏ　１０のアルミファイバー、Ｎ０１１のアルミフレ
ーク、Ｎｏ　３のニッケルめっきマイカを充てんした成
形材料において、Ｎ０１０及びＮ０１１におけるフィラ
ーの占める体積分率は、Ｎ０１０及びＮｏ　１１では１
９．９％及びＮｏ　３では１９．１％であり、Ｎｏ　３
は多少少ないにもかかわらず、アルミニウム充てん成形
材料よりシールド性が優れている。

実施例３ 電磁シールドルーム中でノイズ源に高圧放電（２５にＶ
、２００ｍＡ）のスパークプラグを使用し、周波数０〜
Ｉ　ＧＨｚ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５００ｍ
ｍと一定にし、スペクトルアナライザーで受信信号を力
析した。周波数分析範囲０〜２００　ＭＨｚでは５０　
ＭＨｚ、０−ＩＧＨｚでは２２０　ＭＨｚにそれぞれア
ンテナを同調させた。試験片は銅製ボックス（ｓｏｏ　
Ｎ５００　Ｘ　５００ｍｍ）の前面開口部（１１３Ｘ　
１１３ｍｍ）に取付けた。

第４表に減衰度（ｄＢ）を示す。試験片ＮＯは第２表の
ものに対応する。ただし、平均厚さは１　、１６ｍｍで
ある。また、比較試料としてアルミニウム板を使用した
。

第４表 ニッケルめっ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特異な減衰特性を示す。第
４表には代表的な減衰特性のピークにおける減衰度を示
す。Ｎｏ３及び７のニッケルめっきマイカ中に占めるニ
ッ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。

実施例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（１５５Ｘ　６０ｍｍ）に取り付けた
試験片を通してもれ出る電波を１５０　ｍ　ｍの距離に
ある半波長ダイポールアンテナで受信し、実施例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５表に減衰度（ｄＢ）を示す。試験片は第２表のＮ０
３と同等のものである。

第　　５　　表 アルミニウム板は測定波長域（θ〜Ｉ　Ｇｌ（ｚ）の全
域で３５ｄＢ前後の安定な減衰度を示すが、ニッケルめ
っきマイカを含む成形物は実施例３とほぼ同様な減衰を
示す。第５表はそのピークにおける減衰度を示す。周波
数によっては５ｄＢ程度の減衰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１
５ｄＢ程度の減衰が得られる。

実施例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。７試験片の平均値を第６表に示す。

引張り速度は５ｍｍ／ｍｉｎで行った。試験片Ｎｏｔよ
第２表に対応する。

第６表 マイカ表面がニッケル皮膜で被覆されても材料強度は低
下しない。シランカップリング材で表面処理したＮｏ　
４の強度は処理しないＮｏ　３より１．１倍増加するが
電磁シールド性が低、下する。Ｎｏ　３及び４はアルミ
ファイバーを用いたＮ０１０とほぼ同じ体積充てん率で
あるが、強度、弾性率ともニッケルめっきマイカの充填
された材料が優れた値を示す。

実施例５ ニッケルで被覆したマイカ（金属化率５３％）をポリプ
ロピレンに対し、５５重量％の割合で加え、グラベンダ
ープラストミル中、２３０℃において６分間混棟し、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
．ｌＸ１０−１Ω・ｃｍであった。

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７表に示す。

第　　７　　表 実施例６ 金属化率４５％のニッケル被覆マイカを、体積分率が１
５％、２０％及び２５％になるような割合で各種熱可塑
性プラスチック配合し、実施例５と同様にして電磁シー
ルド材料を調製した。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８表に示す。

第８表 実施例７ プラスチックとして、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂及びフェノール樹脂の熱硬化性プラスチックを用
い、実施例６と同様にして電磁シールド材料を調製した
。

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９表に示す。

第９表

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）化学めっきにより強固に被着された金属皮膜を表
   面に有する無機質粉体とプラスチックから成る電磁シー
   ルド材料。
2. （２）無機質粉体がマイカである特許請求の範囲第１項
   記載の電磁シールド材料。
3. （３）金属皮膜がニッケルである特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の電磁シールド材料。
4. （４）無機質粉体を少なくとも１０重量％の割合で含有
   した特許請求の範囲第１項記載の電磁シールド材料。