JPS60132397A - 電子装置シールド用成形材料 - 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】 この発明は、電子装置を電磁干渉および／または無線周
波数干渉からシールドするための成形材料に関するもの
である。

〈発明の背景〉 プラスチックの基本的な利点の１つである導電性ではな
い点は、ある種の適用例においては大きな欠点となる。

電子装置の構成、筐体、包装等で広く使用されているプ
ラスチックは絶縁物であるため、このような装置を外部
発生源からの電磁干渉（ＥＭ工）や無線周波数干渉（Ｒ
Ｆ工）からシールドすることができない。浮遊電磁信号
は、コンピュータ、航行装置、プロセス制御、情報伝達
装置等の高感度装置に悪影響を与える。

真に有効なＥＭ工／ＲＦ工シールド材料を得るために、
微細に粉砕された無数の導電性物質をプラスチック中に
分散させて、これに導電性を与えている。このような導
電性物質の代表的なものとして、アルミニウム粉末、金
属被覆炭素繊維、ステンレス鋼繊維、カーボンブラック
、ニッケル被覆黒鉛（グラファイト）、銀被覆銅等があ
る。

ＥＭ工／ＲＦエシールド材料を形成するためにプラスチ
ック樹脂中に分散することのできるｐヶ定の導電性物質
の量は、通常、充填樹脂の溶融粘度の他に、材料の加工
性、その材料から作られる被膜またはシートの脆性、付
着力等に関するそれの影響によって制限される。溶融粘
度はシート材料としての成形材料の有効性に対する主た
る判断基準となる。

大鯵の場合、溶融粘度は、シールド成形材料が成形可能
でなければならないという点で重要である。熱可塑性樹
脂中に、個々の微粒子からなるか、または微細に粉砕さ
れた導電性物質を混入すると、樹脂が鉤形を満たすこと
ができない程度にまでその粘度を上昇させる可能性があ
る。これを補償するために成形温度を上昇させると、熱
によるポリマー（重合体）の品質低下について考慮しな
ければならないという結果が生ずるにすぎない。ゴムの
ような成る種の熱硬化性材料中に比較的大量の導電性物
質を混入させることができるが、得られた成形材料は加
工性が悪（、ポリ（塩化ビニル）のような充填された熱
可塑性樹脂に比して好ましくない。

今日知られているＥＭ工／ＲＦ工シールド成形材料は、
それらの保護被膜中に間隙あるいは開口があるとその有
効性が失なわれるという大きな欠点がある。例えば金属
被膜を使用した場合、被膜に小さな裂は目あるいは割目
があるとシールド効果は殆んど０に低下する。換言すれ
ば、これらは電子装置を完全に覆っている場合に限り有
効である。勿論、これは装置またはその筐体の設計上か
ら一般には不可能なことである。導電性のシールド・シ
ート（薄板）を重さねでも、薄板の端部がこれらの材料
を迂回する放射があるので、例えば米国特許第４，３９
６，７９５号および４，４１４，４２５号明細書に示さ
れているように２枚のシールド用シートの界面にガスケ
ットを設ける必要がある。

この発明によれば、ＫＭ工／ＲＦ工シールド材料として
の効果が非常に大きく、しかも全体の有効性に損失を与
えることなくこの材料で作られた保護被膜中の不連続に
対する耐性を発揮することのできる成形材料を提供する
ことができる。

〈発明の概要〉 ＥＭ工／ＲＦ工シールドを行なうのに適した成形材料は
、熱可塑性樹脂中に分散された微細に粉砕されたカーボ
ンブラックとグラファイト（黒鉛）との組合せによって
得られる。

く詳細な説明〉 ＥＭＩ／ＲＦ工シールド材、料のシールド効果の測定単
位は減衰度を示すデシベル（ｄＢ）である。減衰は、各
種の周波数におけるシールド材料の電気的導電性と吸収
性との関数として定義される。１０乃至３０１ｉＢ　の
値は有効性のある最小シールド範囲と考えられ、３０乃
至６ｏｄＢ　は正常なシールドであり、６ｏ乃至ｃ＋ｏ
ｄＢ　は平均以上のシールドである。

実際問題として３０乃至４０ｄＢ　のシールドは、一般
に、商用の適用、すなわち非軍事／気圏の適用例の９５
パーセントで充分の保護を与えることができると考えら
れている。この発明による成形材料によって得られるシ
ールドは、重要な特性、特に溶融粘度を犠牲にすること
なく３０乃至４ｏｄＢ　の範囲功効Ｍカ〈ある。

この発明による成形材料のプラスチック成分としては、
或種の熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂、ポリエステル
、ウレタン樹脂を使用することもできるが、熱可塑性樹
脂が好ましい。好ましい熱可塑性樹脂としてはビニル、
アクリル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン、ポリエステル
、および炭化水素樹脂があるが、これらに限定されるも
のではない。成る種の適用においては特に塩化ビニルの
単重合体（ホモポリマー）あるいは共重合体（コポリマ
ー）が特に好ましい。例えば装置の動作中に樹脂が受け
る温一度や、成形材料が装置にどのような態様、例えば
シート状、または成形、その他の形として適用されるか
という要因によって樹脂の選択が調整される。プラスチ
ック樹脂はこの発明の成形材料中の約６４乃至７８重量
パーセント、好ましくは約６６乃至約７２重量パーセン
トからなる。

一般にこの成形材料は最大１０重量パーセントの通常の
調整剤（モディファイヤー）、例えば可塑剤、安定剤、
滑剤、加工助材等を含んでいる。通常は、人相、のプラ
スチック成形材料は最大約１０重量パーセントの内部滑
剤、および安定剤からなる添加成分を含んでいる。これ
らの各々は単一材料、あるいは２またはそれ以上の混合
物とすることができる。シールド材料の適用の態様およ
び使用条件の他に、使用される樹脂によっても特定の調
整・剤または調整剤群が選ばれる。

安定剤としては、例えば、すず、鉛、亜鉛、バリウムあ
るいはカドミウム、エポキシ樹脂、亜燐酸塩、アルキル
化フェノール等を含む有機金属化合物を含むものが好ま
しく、一般には有機すゾ化合物が好ましい。固体滑剤は
、混合された有機エステル配合剤、ステアリン酸、その
エステル、金属塩等を含んでいる。この発明の成形材料
はまたアクリル流れ調整剤、ジウンデシル・フタレート
のような可塑剤を含むこともある。

この発明の成形材料の導電性成分は微細に粉砕されたカ
ーボンブラックとグラファイトとの混合物である。これ
らの物質は共にＥＭ工／ＲＦ工シールド成形材料中で個
々に使用される。しがしながら、これらは従来は混合さ
れてぃながったし、それらを混合することによってシー
ルド効果が増強されるということは理論的にも予期され
ていなかった。この発明の成形材料は、約１０乃至約１
７重量パーセント、好ましくは約１２乃至約１６重量パ
ーセントの導電性カーボンブラック、および約５乃至約
１５重量パーセント、好ましくは約１０重量パーセント
のグラファイトを含んでいる。

この発明のＥＭ工／ＲＦ工シールド成形材料中で使用さ
れる導電性カーボンブラックとしては、例えばアルマク
會カンパニ（Ａｒｒｎａｋ　Ｃｏｍｐｈｎｙ）のケツチ
ェンブ５　ツク・イー　’ｉ　−（Ｋｅｔｊｅｎｂｌａ
ｃｋ　ＥＣ）、コロンビアン・ケミカル・カンパニ（Ｃ
ｏｌｕｍｂｉ、ａｎＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ
）　ノコ７ダクテツク７、　（Ｃｏｎｄｕｃ−ｔｅＸ）
　４０−２２０　、カボット・カーボン・カンパニ（Ｃ
ａｂｏｔ　ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ）　（７）　
ＣＳ　Ｘ　−２００Ａ等の低嵩密度、高導電性カーボン
ブラックが好ましい。

これらの導電性カーボンブラックはリットル当り約１５
０グラムの見掛けの高密度を有し、さらに高表面積、ジ
ブチル・フタレート吸収によって測定したときの粒子内
の高空隙比率をもっている。こ＼だ期待されるカーボン
ブラックの含有率は上述のような高多孔性カーボンブラ
ックによるものである。この発明を実施するに当ってよ
り密で、非多孔性カーボンブラックを使用することもで
きる。

しかしながら、このようなカーボンブラックを使用する
と、同程度のシールド効果を得るためにより高い充填度
、すなわち最大約３０重量パーセントを必要とする。例
えば、こ＼で説明する成形材料を有する約１．８８の厚
みのシートは、基礎樹脂であるポリ（塩化ビニル）中に
約１４重量パーセントの高多孔性、導電性カーボンブラ
ック、または２７重量パーセントの固体、非多孔性導電
性カーボンブラックを充填することによって約２３ｄＢ
　の有効シールド効果が得られた。

この成形材料中で使用される導電性カーボンブラックの
粒子の寸法は、高導電性で、プラスチック中で均質分散
状態が得られるように充分に細かでいる必要がある。こ
の発明によるプラスチック樹脂成形材料中に混合するこ
とのできる所定の導電性カーボンブラックの最大量は、
主として最終製品としての成形材料の溶融粘度に対する
その効果に依存することが判った。

この発明のシールド用成形材料中で利用されるグラファ
イトは平均粒径が約１ミクロンの市販されている任意の
等級のものである。適等なグラファイトとしては、アメ
リカ合衆国　ミシガン州ベイ°シティ（Ｂａｙ　Ｃ１ｔ
ｙ）　のウルトラ　カーボンコーホＬ／　−ショア　（
Ｕｌｔｒａ　Ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
よりＵＣＰＲ−ＬＭ　という名称で市販されているもの
がある。

この発明によるＫＭ工／ＲＥ”■シールド用として特に
適した成形材料は、容量性電子ディスク盤（ＣＥＤ）を
作るために使用される導電性の成形用材料中にグラファ
イトを混合することによって生成される。このような成
形用材料は、本件明細書中でも引用されている１９８０
年１０月１４日付けの米国特許第４，２２８，０５０号
明則書中に示されている。

この発明によるＫＭ工／Ｒ，Ｆ工シールドを提供スるた
めにこのような成形材料を使用すると、本来は棄てられ
るＣＥＤのスクラップ材料、例えは最終製品のディスク
から切取られるばりを利用することができるという利点
がある。このような材料はプラスチック成形材料を溶融
するために加熱されて、その中にグラファイトが充分に
混合される。

得られた混合物は周囲温度にまで冷却されて、さらに抽
出、ペレット化等の処理を受ける。得られた成形材料は
保存され、ＥＭ工／ＲＦニブラスチック・シールド用成
形材料として通常の手順に従ってシート状に成形あるい
はさらに処理される。

この発明の成形材料を得るためにＣＥＤ成形材料を利用
しない場合は、導電性カーボンブラックをグラファイト
および残りの乾燥材料と充分に混合することにより上記
成形材料を準備する。も・！シ液体成分があれば、温度
が約７７°Ｃに達するまで乾燥材料をはじめに混合した
後、上記液体材料を加える。温度が約１１０°Ｃに達す
るまで混合物は再び混ぜ合わされる。次いで混合物は冷
却される。次に成形材料はシャーのもとて材料を溶かす
ために適当な装置に充填される。溶けた混合物は電子装
置用の筐体に直接被覆され、また将来の使用のためにシ
ート状に成形され、さらに将来の使用のため、あるいは
通常の手順に従ってこれを処理するために押出し、ペレ
ット化される。

この発明の成形材料は、溶融粘度、加工性等の重要な特
性に認められる程の損失を与えることなく、これによる
シールド保護の点で特に有効である。例えば、ポリ（塩
化ビニル）を基礎とする成形材料中に約１５重量パーセ
ントの導電性カーボンブラックを含有させ、且つ粘度、
加工性等の点でも満足できる成形材料は、約１．８間の
厚みの溶融されたシートに対して２３ｄＢ　の減衰率を
持っている。これに１ｏｆｔパーセントのグラファイト
を添加すると、好ましい特性を低下させることなく同じ
シートを約３５αＢ　の減衰率にまで上昇させることが
できる。

１３．５重量パーセントのケッチェンブラックＦＪＣ導
電性カーボンブラックを含むポリ（塩化ビニル）を基礎
とする成形材料にそれぞれ５．１０．１５重量パーセン
トのグラファイトを添加したことによる溶融粘度の上昇
は極めて僅かで、剪断応力の大きさはｐＳｌで約１７か
ら約２０に増大した。しかしながら、同じ成形材料の減
衰率は２３　ｄＢ　から５４ｄＢ　に増大した。これに
対して、１０重量パーセントのグラファイトを含み、こ
れに同じ導電性カーポンプ形材料は、剪断応力が約７か
ら約２０へｘ３ｐｓｊ−上昇したにも拘らず減衰率の上
昇は僅かに１ｏｄＢ　でああゐ０ この発明のシールド用成形材料はシールドの単位厚み当
りの保護の程度を高くとることができるため、同程度の
保護を得るために他のシールド用成形材料に比して必要
となる相対的な量に関して重要な意味がある。また、こ
の発明による材料を使用すると、充分なシールド効果を
得るに必要な被膜は薄くなり、このことはこのシールド
を施こす電子装置内に必要とするスペースに関しても重
要である。

この発明による成形材料の他の顕著な利点は、ディスク
を挿入するためのスロットを有する容量形式のビデオデ
ィスク再生装置のように、シールドの連続性が中断する
装置においてもこの成形材料を使用することができると
いう点である。このような装置が通常の材料でシールド
されている場合は、上記のような連続性の中断により保
護効果は殆んど０に低下する。ＣＯＤ再生装置のスロッ
トを覆い且つこのスロットに僅かに張り出すフラップ上
にこの発明のシールド用成形材料を被覆すると、フラッ
プがスロットを覆っているとき充分の保護効果を得るこ
とができる。

さらに、通常のシールド材料では、最大のシールド効果
を得るためにしばしば必要とした継目のガスケットも、
この発明の成形材料を使用すると不要になる。このこと
の化学的あるいは機械的な確実性のある正確な説明は知
られていない。しかしながら、この発明の成形材料によ
って得られたシールドは、単に放射をその放射界に向け
て反射するだけの従来の殆んどのシールド材料とは違っ
て、放射を反射し且つ吸収するということが知られてい
る。この発明のシールドはＥＭ工／ＲＦ工放射を吸収す
ることにより高い保護効果が得られると信じられている
。

次の例はこの発明をさらに詳細に示すものであるが、こ
の発明は以下に述べる詳細な例に制限されるものではな
いことは言う迄もない。各側で、特に表示がない限りす
べての部分および百分率は重量を基準としたものであり
、すべての温度は摂氏である。

例　１ 重量平均分子量が４６　、２００、数量平均分子量が２
３　、３００、Ｔｇが８０°のビー−エフ　グツドリッ
チケミカル　カンパ＝　（Ｍ　＆　Ｔ　Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）製のＴ−３５安定剤を１．５部、
ヘンケル　インターナショナル　ジーエムビーエイチ（
Ｈｅｎｋｅｌ工ｎｔｅｒ−ｎａｔｉ、ｏｎａｌ　Ｇｍｂ
Ｈ）　製の滑剤Ｌｏｘｉｏｌ　Ｇ　−７０を０．２５部
、ＬＯＸｊ−０１Ｇ　−３０を０．５０部、ステアリン
酸滑剤゛を１．０部、平均粒径が３５ナノメートルの導
電性カーボンブラックとしてケッチェン・ブーラックＥ
’０を１３．５部、および平均粒径が約１ミクロンの超
度素グラファイトＵ、ＣＰＲ−１−Ｍを１０．０部をそ
れぞれウニレックス（Ｗｅｌｅｘ）ミクサで均質になる
まで混合する。ミクサ中にジウンデチル・フタレート液
体可塑剤を２部スプレーし、混合物の温度が１１３°Ｃ
になるまで混合を続けた。混合物を周囲温度にまで冷却
し、バス　コンダックス　ニーディング（Ｂｕｓｓ　Ｃ
０ｎｄ’ｔｌｘ　Ｋｎｅａｄｉｎｇ）　抽出機に供給し
、ペレット化されたシールド用−成形材料の形に溶融抽
出した。

比較例 導電性カーボンブラックおよび／またはグラファイトの
含有量を次のように変えることにより例１の成形材料に
類似した成形材料が得られた。各側で、カーボンブラッ
ク、グラファイトおよびポリ（塩化ビニル）の総量を一
定に保ち、後者を導電性粒子成分の変化に従って変える
。

導電性カーボンブラックを１３．５部の一定に維持□し
、グラファイトをそれぞれ５部、１５部含む成形材料を
準備した。

グラファイトを一定値１０部に維持し、導電性カーボン
ブラックをそれぞれ１０部、１５部含む成形材料を生成
した。

導電性カーボンブラックをそれぞれ３．５．８．１２．
１５部鴬含み、グラファイトを含まない成形材料を生成
した。

各成形材料の剪断応力を測定した。成形材料を約３．９
６ｆｌの厚みに成形した薄板によって作られたＥＭ工シ
ールドのシールド効果を正確に測定した。

各側の製品から直線的なプロットが描かれた。カルド効
果の増加に伴なう１００パーセント以上の溶融粘度の増
加と関連している。

一定量のグラファイトに各種の量のカーボンブラックを
添加することにより、剪断応力は１００パーセント以上
増加した。シールド効果は、カーボンブラック１０部を
加えた場合の３５ｄＢ　からカーボンブラックを１５部
加えた場合の５４０　に増加した。

一定量のカーボンブラック成分中にグラファイトを加え
た場合の剪断応力は約２０パーセント増大したにすぎな
い。しかしながらシールド保護効果は２３ｄＢ　から３
４佃　に、すなわち５０パーセント増加した。このデー
タはこの発明の成形材料の予期しない効果をはっきりと
示している。この試験は、相当に薄いシールド材料のシ
ート、すなわち厚みが僅かに約１．８２ｆｆｌｌ＋のシ
ートを使って行なわれた。

例　２ この発明のシールド用成形制料の吸収能力を測定するた
めに、標準導波管の横断面を試験用材料の２枚のパネル
４こよって覆った。導波管を通過する一様なＴＥよ。モ
ードのマイクロ波エネルギを使用し、中心を横切り、導
波管の広い壁と平行なスロットを作るためにパネルを正
確に分離した。

導波管中のスロットを除々に広くして挿入損失を測定し
た。挿入損失はパネルを通過するエネルギの相対量であ
る。使用された材料は真ちゅうパネルで、これは全反射
を示し、例１に従って生成された成形材料は１３．５パ
ーセントのカーボンブラックと５パーセントのグラファ
イトとを含んでいる。電界はスロットを横切って一様で
、挿入損失はスロットの寸法に直接関係し、容易に計算
できるので、全吸収を示すパネルについて測定する必要
はない。

測定の結果、この発明の成形材料は全反射性よりも全吸
収性に近いことを示している。カーボンブラックのみを
含む同様な成形材料は同様に好ましい全吸収性を示した
が、僅かな程度であった。

真ちゅうパネルは実質上Ｏスロットにおいてのみ２５ｄ
Ｂ　で有効であった。カーボンブラックのみの成形材料
はＯスロットでさえも２５６Ｂ　に到達しなかった。し
かしながら、この発明による成形材料は０．５ｆｆｌｌ
＋のスロットでｇ５ｄＢ　のシールドを与えることがで
きた。これは相当な大きさの開口である。

このことは、この発明の成形材料によれば、重ね合わせ
および／または継目にガスケットを設けることなく有効
なシールド筐体を作ることが出来るということを示して
いる。１朋のスロットでは、真ちゅうパネルではその有
効性のし２以上が失なわれたが、グラファイトのみを含
む成形材料では１／３以上が失なわれ、この発明のカー
ボンブラック／グラファイト成形材料では損失は１／３
以下であった。この発明による成形材料のパネルでは、
２朋のスロットで１／２以上の有効性を保持し、従来の
シールド材料よりもかなり有効である。

特許出願人　アールシーニー　コーポレーション代　理
　人　清　水　哲　はか２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　プラスチック樹脂と、導電性配合剤−と、これ
   らと相溶性の添加剤とからなり、上記導電性配合剤は微
   細に粉砕されたカーボンブラックとグラファイトとから
   なる、電子装置を電磁および無線周波数干渉からシール
   ドするのに適した電子装置シールド用成形材料。