JPS61273902A - 電磁波シ−ルド性合成木板 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭素繊維フィラメントを埋設した電磁波シール
ド性合成木板に関するもので、特に障害電磁波を吸収も
しくは減衰させるに有効なまばらな間隔に展開配向した
連続長炭素繊維フィラメントとこの炭素繊維フィラメン
トに横断的に接続し板の側部に一部露出する横断導線と
を合成木質層の厚みの中に埋め込んだ電磁波シールド性
合成木板または木材に関するものである。

〔従来の技術〕

合成木材、特に合成木板は、木粉、チップ、・ンーチク
ルなどに合成樹脂または接着剤、さらには発泡剤を混入
して加熱圧締することにより製造されている。合成木材
は、天然木材資源の不足を補なうだめと、木材の外観、
感触を残したままその物性を改善するなどの意図で種々
の用途に利用されている。特に、テレビのキャビネット
とか、音響機器、小型コンビエータ−など電子機器類の
・・ウノングには、最近木質様の素材が望まれることが
多く、この分野に合成木材の需要が高まっている。しか
し、このような合成木材で製作されるキャビネットやハ
ウジングは天然木材同様非導電性であるため、電磁波障
害の問題をかかえており、いかに電磁波シールドを達成
するかが大きな関心事となっている。

一般に、木材やプラスチックなど非導電性素材の電磁波
シールドには、亜鉛溶射法とか、金属箔の貼付けなどが
多用されているが、種々の問題点１　　　がある。第１
に、亜鉛溶射や箔貼けは確かにシー゛ユ　　　　ルド性
を付与するけれども、木材の一面を完全に→ ｉ　　　亜鉛膜や金属箔で覆ってしまうので、せっかく
の−： 、　　　木質調表面の外観を失なうことになる。キャビ
ネットやハウジングの場合は、その内面に膜や箔をつけ
れば外観上は問題ないが、合成木板はキャビ”・　　　
ネットやハウジングのほか、建材として間仕切シ、゛ °″　　　や壁材などの利用分野にも進出しておシ、特
に電゛　　　子応用機器類を多数設置した研究室や病院
などで間仕切り材として使用する時は部屋ごとシールド
することが望まれるが、その表面にシールド材が露出す
ることは甚だ不都合である。第２に、合成木板を・・ウ
ジングその他の製品に組立てる前に亜：　　　鉛溶射や
金属箔貼付けをしたのでは、組立て作業パ　　　にとっ
て邪魔になることが多く、また組立て後に酉　　　これ
らのシールド加工をすることはシールド作業゛；１ １　　　のしにくさ、コスト増などの問題を生ずる。第
３に、素材の表面に付着されたシールド材は剥離の口　
　　危険があシ、剥離した小破片が内部の電子または１
　１□あ。ゆ、や、）、。、ヶ。。よ。ヵ、ゎ７い０　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１・ さらに、電磁波シールドのためには、シールド　　　シ
フ 材が目標とする障害電磁波の波長の少なくとも１００：
分の１程度の隙間で適用されていることが必要とされて
おシ、この要件を満たすためには例えば針金を約３鮨間
隔で並べて木板に添着できれば大体のシールド目的は達
成できると考えられる。しか　　　１′ し、このような針金の配列添着作業は甚だ焼型で　　　
。

あシ、シかも木板の重量を著しく増加させること　　　
。

になるので、全く実際的ではない。　　　　　　　　　
　９〔発明が解決しようとする問題点〕 ；、 本発明は、このような従来のシールド加工技術　　　）
； □ の木質材への不適合不調和を解決するためになさ　　　
、ｊ□ れたもので・合成木板の表面には露出せず木質調　　　
、、表面の外観を損なうことなくしてシールド性能を付
与し、重量を実質的に増加させることもなく、　　　　
□また・シールド性もしくはシールド材の内在が木板の
組立て接合などの作業にとって何ら邪魔にならない、電
磁波シールド性合成木材を提供することを目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

：　　　　上記の目的に鑑み、本発明は炭素繊維フィラ
メントを電磁波シールドの要件に適合するまばらな間隔
に配列して合成木板の厚みの中に木板製造時に一体に埋
設して電磁波シールド性合成木板を得ようとするもので
ある。

現実に、炭素繊維は径７〜１５μｍ程度の微細フィラメ
ントを１０，０００本またはそれ以上集束させたトウ状
のものとして提供されている。例えば１２，０００本の
連続長炭素繊維フィラメントを集束させ、周゛□　　　
囲を適宜サイジング剤などで固めた太さ約２〜３霞 ：、ｌ　　　　ｍ程度のトウが入手可能である。このト
ウ状炭素：　　繊維は、もちろんそのままでも電磁波シ
ールド材で、ｌ ・５（とじて使えないわけではないが、なにしろ炭素繊
パ１ □″１　　維は現状アは非常に高価アあり、ユ。まま使
った〕 １、ｌ ）　　　のでは製品コストを非常に高くするうえに、ミ
リ□ 単位の太さのシールド材として合成木材の中に入れたの
では炭素繊維と木質素材との親和性−結合性がよくない
という問題もある。

そこで本発明は、このような密集している炭素繊維フィ
ラメントをなるべく個々のフィラメントにばらけさせ、
電磁波シールドの要件に適合するに足るまばらな間隔に
横方向に展開すると共に、フィラメント長さ方向にはフ
ィラメントどうしが曲がったり、うねったシしながら必
ずどこかで互いに接触し合うようにして長さ方向に連続
した導通路を形成するように配向する。

実際に、例えば径約７μｍの炭素繊維フィラメン）　１
２，０００本を集めた太さ約２，５ｍのトウは゛、その
太さの約５００倍またはそれ以上にも横方向に展開する
（薄く引き延ばす）ことができる。５００倍に展開した
時、すべてのフィラメントが１本ずつに横に分離された
と、すれば、フィラメントは平均ＩＩＩＩＩ＋の間隔で
配向されたことになる。しかし、現実には径７μｍのフ
ィラメントを完全に１本ずつに分離することはむづかし
く、仮にできたとしても作業費がかかシすぎて実際的で
はない。そこで、実際上は２〜３本から１ｏ数本のフィ
ラメントが束として集まシ、長さ方向にも幾何学的意味
での真っすぐではなく、曲ったシ、うねったシしながら
フィラメントどうし絡み合い接触している状態に展開配
向すれば、フィラメント間隔を事実上２〜３ｗ程度とし
、長さ方向に全体として連続した導通路を有するシール
ド材とすることができる。

しかし、非常にほそいフィラメントから成るトウをそれ
自体で上記のように展開させるのは実際上困難であるの
で、本発明はこの展開を助けるだめの媒体繊維を使用す
る。この媒体繊維は、炭素繊維フィラメントの展開配向
を容易ならしめるため炭素繊維フィラメントの集合よシ
大きな嵩をもっていてそれ自体が展開（または引き延ば
し）されていきながら炭素繊維フィラメントの展開を助
け、展開後は一部が加熱によシ融着して炭素繊維フィラ
メントを展開された位置関係に仮固定して炭素繊維フィ
ラメントの合成木板素材内への移し替えを容易ならしめ
、移し替え後は圧熱により溶融消失して炭素繊維フィラ
メントだけを木材内に残すという働きをするものである
。このため媒体繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリ
エチレン繊維、またはこれらの複合繊維などの熱可塑性
樹脂繊維まだは低融点繊維を、炭素繊維フィラメントの
集合よシ大きな嵩の綿状に集合させたものを用いる。こ
の媒体繊維の綿状集合体に、好適にはカーディングして
ばらけさせた炭素繊維フィラメントを乗せ、まだは混入
し、全体を幅方向および長さ方向に繰返し引き延ばすよ
うに接触圧を加えることにより、媒体繊維は薄い疎な紙
状またはシート状に展開され、同時に炭素繊維フィラメ
ントもまばらな間隔に展開される。

次に、このように展開した炭素繊維フィラメントと媒体
繊維とに、媒体繊維の一部を軟化溶融させる加熱を行な
う。溶融した媒体繊維は炭素繊維フィラメントに融着し
、固化すると炭素績、維フィラメントをその展開された
相対位置関係に固定する。この加熱工程に先立ち、多数
の炭素繊維フィラメントに横断的にさし渡され、後に成
形される合成木材の側部へ突出する長さの横断導線を炭
素繊維フィラメントの上へ配置することができる。

媒体繊維の融着によシ、この横断導線も共に仮固定され
得る。

最後に、このようにして準備された展開状態に仮固定さ
れた炭素繊維フィラメントのシートを合成木材の成形工
程へ搬入する。合成木材は、木粉またはその他のセルロ
ース系素材の粉粒体と接着剤または合成樹脂、例えばメ
ラミン樹脂、尿素樹脂など熱硬化性樹脂、またはポリ塩
化ビニルなど熱可塑性樹脂、とを混合して所定の型に押
出しまたは圧縮成形して製造されるが、本発明の展開仮
固定された炭素繊維フィラメント・シートはこのように
成形される合成木材、例えば合成木板を構成する木質粉
粒体の厚みのほぼ中間に挿置される。

ついで合成木板を加熱加圧により圧締する時に媒体繊維
は溶融消失せしめられ、あとには所定間隔（でまばらに
展開配向された炭素繊維フィラメントとこれを横断的に
接続する横断導線とだけが合成木質板の中に接着されて
残る。

〔作用〕

本発明のシールド性合成木板は、その厚みの中に、はそ
くて軽い炭素繊維フィラメントが所要のまばらな間隔で
展開配向されて埋め込まれていて、炭素繊維フィラメン
トは同じく埋設された横断導線を介して容易に接地され
るから、木質調外観を何ら損なうことなく電磁波シール
ド性を１発揮する。

炭素繊維フィラメントは、はそく（７〜１５μｍ径）て
、まばらに展開されているから、実質上合成木板に重量
を加重することがなく、また合成木板の切断、切削、組
み付け、接着などの作業に実質上邪魔になることがない
。また、ノ・ウジングなど製品に組み上げられた後に剥
離したりする不都合な現象も起こさない。

〔実施例〕

次に、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。第１図は本発明の電磁波シールド性合成木板の断面を
拡大して模式的に示す部分拡大断面図、第２図は第１図
■−■線沿いに水平に合板を切り開いて炭素繊維フィラ
メントの展開配向状態を模式的に示す断面平面図である
。これらの断面図において、断面を示すハンチングは図
面の明瞭化のため省略しである。

第１図において、小さい黒点で示すのが炭素繊、：：　
　　　維フィラメント１であシ、まげらに展開された状
５．゛ｌ （゛　　　態で上下の合成木質層２，３の間に挟着され
てい１、； る。合成木質層２，３は、木質層その他のセルロース系
材料の粉粒体４（木質粉粒体）を接着剤あるいは熱可塑
性もしくは熱硬化性樹脂と共に熱圧結合させたものであ
る。炭素繊維フィラメントト　　　と木質粉粒体４との
大きさの割合は、図示の便宜令：　　　のため、炭素繊
維フィラメント１を大きめに示しｔ　　　である。また
炭素繊維フィラメント１どうしの間゛「、　　　　隔は
逆に実際より小さく図示しである。このようバ　　　な
炭素繊維フィラメント１は、合成木質層２と３山へ を加熱圧締するときその間に結合固着され、層２□ ｊ　　　と３は一体化して１枚の電磁波シールド性合成
木へ °１′１　　　　板となる。

１゜ パ　　　　炭素繊維フィラメント１は、上記のようにま
ば一部　　　らな間隔に展開されるとともに、長さ方向
には連゛１．．　　　　続した導通路を形成するように
配向されている。

７１．°°″′＋′″１′１に″“°１°″ｔ＊１１！
［７−＜ニア、　　　メント１が板２（明瞭のため断面
を示すハラチン′１ ：　　　グは省略）の一端から他端へかけて、うねった
シ、曲がったシ、互いに絡み合りたシしながら、必ず　
　　嘗（；゛ どこかで他のフィラメントと接触して配向されて　　　
（゛。

ｊ： いる。こうして展開された炭素繊維フィラメント　　　
Ｙ）１は集合的に見れば長さ方向に連続した導通路を　
　　；・形成している。これら炭素フィラメント１を横
断　　　；５、旨 して２本またはそれ以上の横断導線５がアースの　　　
；ニー［ だめの日出線として設けられている。横断導線５１□１
′ の少なくとも一端は板２の側縁から突出させる。　　　
１′横断導線５は金属細線でもよく、あるいは炭素繊　
　　ｉ′１′ 維フィラメントを数１００本〜数１０００本集東宮　　
　：１せて細く（たとえば１閣以下）固めたものでもよ
　　　（°・１、 い。第１図では横断導線５を示してないが、横断　　　
ｉ導線は炭素繊維フィラメントを合成木質層２と３ｉ；
の間に圧締固定するときに同時に固定され得る。

なお、第１図で炭素繊維フィラメント１のまわシに微小
な隙間が残されているが、これは図示の明瞭化のためで
あって、実際は合成木質層２と３が炭素繊維フィラメン
ト１のまわシに密着し、事実上隙間は残らない。

次に、本発明の電磁波シールド性合成木板を製造する方
法の一例を第３図ないし第６図を参照して説明する。炭
素繊維フィラメントは、前述のように、１２，０００本
ものフィラメントが径２．５　ｍ程度□、　　　に集束
さ０たｌ”とし１供給さ飢　１８ず″）７：　　　イラ
メントは径７μｍ程度、太くても１５μｍ程度でニ ー、、□ ：　　　あるから、これを直接合成木質層２，３の中へ
意；１ ン１゜ 、　　　図したような展開配向状態で入れることは事実
上、′　　　不可能でアシ、少なくとも産業的方法とし
ては実′ニー１ 、、　　　施できない。従って、本発明においては、と
のよ凸　　　うな集束状態のトウから個々のフィラメン
トを意’　　１１１Ｌ＊ｔｌｄ’ｌ；７ＴｈｌｉＪ’ｌ
［Ｋ□、オ、工□、２゜ように展開配向された相対位置
関係に炭素繊維）：　　　イラメントを仮に固定する工
程と、展開仮固定された炭素繊維フィラメントを合成木
質層の中へ入れて圧締固定する工程とを経て電磁波シー
ルド性：　　　８成木板を製おす、。

第３図は展開工程を説明するためのもので、まず前記の
ような炭素繊維フィラメントのトウ１０を適宜長さに切
断する。炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）
、レーヨン、ピッチまたはフェノール系重合体繊維など
を先駆体として酸化もし　　　４、くは分解工程（一般
に４００℃以下）、および炭　　　［゛化工程または黒
鉛化工程（一般に”０００〜３０００℃・　　　、。

まれにそれ以上）を経て製造される、高性能品（ＨＩ’
ＣＦ）と呼ばれるもの、および汎用品（ＣＰＣＦ）　　
　　ｉ、Ｊと呼ばれるもの、いずれも使用し得る。フイ
ラメ　　　：。

ント径は７μｍから１５μｍ程度のものが入手可能であ
シ、いずれも本発明において使用可能である。

所定長に切断したトウ１０は、適宜カーディングにより
ゆるくばらけさせルーズな集合ノーとし　　　。

て展開助材たる媒体繊維の集合体２０の上に横た　　　
′える。媒体繊維は、炭素繊維フィラメントのルー；−
” ズな集合１ノをまばらな間隔に薄く展開させる媒体であ
ると共に、次に一部融着してまばらな炭素　　　　゛繊
維フィラメントを一時的に仮固定し、最後には圧熱によ
り溶融消失する材料が選ばれ、ポリエチレン繊維、ポリ
エチレン繊維、またはこれらの複合繊維、あるいはその
他の熱可塑性含酸樹脂繊維または低融点繊維が適当であ
る。これら繊維は最初成る厚さをもった炭素繊維フィラ
メントの集合より嵩の大きい綿状集合体２０を構成して
いる。

第３図では、炭素繊維フィラメントの集合１１を際立た
せるために、集合体２０を構成している個々の媒体繊維
２１（第４図、第５図参照）は図示せず、集合体の輪郭
だけを示しであるが、要するにフカフカの綿状をしてい
る。集合体２０の上に乗せた炭素繊維フィラメントの集
合１１の上に、さらに別の媒体繊維集合体を乗せ、サン
ドイッチ状にしてもよい。いずれにしても、媒体繊維へ
の炭素繊維フィラメントの混入率は約５〜３０％（重量
）程度とすればよい。

ついで、炭素繊維フィラメントを混入した媒体繊維集合
体２０に、幅方向および長さ方向に延伸力または展開力
を好適にはロールによる接触加圧として繰返し作用させ
、薄いシート状に引き延ばす。第３図で縦の２個の白ヌ
キ矢印はこのような展開工程が複数回繰返されることを
意味している。

こうして媒体繊維も炭素繊維フィラメントも、繊維どう
しの間隔を次第に疎にし、かつ長さ方向にも延伸されて
隙間の透けたシート状にまで薄く引き延ばされ、薄い媒
体繊維シート２２の上および（または）中に、平均１ｆ
ｉ〜３咽程度のまばらな間隔に展開され、一応長さ方向
に配向されて散在する炭素繊維フィラメントの層１２が
形成される。

個々の炭素繊維フィラメント１は、媒体繊維シート２２
の端から突出しているものもあれば、中途で終っている
もの１′もある。しかし、無数の炭素繊維フィラメント
はどこかで互いに接触したシ絡み合っているから、全体
として層１２の長さ方向に無数の導通路が形成されてい
る。

ついで、このように媒体繊維シート２２の中に展開配向
された炭素繊維フィラメント層１２を、そのような展開
配向状態に仮に固定する工程が第４図に示すように行な
われる。炭素繊維フィラメント層および媒体繊維シート
１２．２２は、個々の媒体繊維２１を一部炭素繊維フィ
ラメント１に融着させるため、加熱ロール２５．２５’
の間を通される。加熱ロール２５．２５’の手前で横断
導線５が適宜間隔で載置される。加熱部を通過すると、
展開状態に仮固定された炭素繊維フィラメント・シート
１３が得られる。このシート１３の断面の一部を拡大し
て模式的に示したのが第５図である。

媒体繊維２ノは、原形とほぼ同じ断面形状で残っている
ものもあり、融着部２３（または膜状部）を形成して炭
素繊維フィラメント１に付着しているものもある。この
仮固定の工程においては、媒体繊維２１を全部溶融して
しまう程には加熱せず、一部形成された融着部２３が炭
素繊維フィラメント１を、最終工程へ搬入されるまでの
間、展開状態に一時的に仮固定するに足りる程度に加熱
すればよい。第５図には示してないが、横断導線５も仮
固定シート１３に仮固定される。

第６図は最後の圧締工程を示す。まず第６図（ａ）のよ
うに、適宜プレス台３０の上に合成木質層２に相当する
量の木質粉粒体（すでに接着剤または合成樹脂と混合さ
れている）をほぼ平らに拡散する。木質層２はすでに板
状に予備成形されたものでもよい。この上に、前工程で
形成された仮固定炭素繊維フィラメント・シート１３を
乗せる。ついで（ｂ）のように、もう１つの合成木質層
３の木質粉粒体（これも板状に予備成形されたものでも
よい）を乗せて圧板３１によシ圧締し、側木質層２゜３
を結合一体化させると共に、仮固定シート１３の中の媒
体繊維２１および融着部２３を高熱高圧によシ溶融消失
させる。プレス台３０上へは木質層２，３を高温のまま
乗せることが望ましいが、プレス台３０および圧板３１
に加熱装置を内蔵させたシ、あるいは工程（、）から（
ｂ）への途中で高熱ガスを木質層上に吹き付けるなどし
てもよい。こうして２つの層２，３が結合一体化し、そ
の中にまばらな展開状態で長さ方向には導通路を形成す
るように配向された炭素繊維フィラメントが同様に結合
一体化されている合成木板が得られる。

本発明の電磁波シールド性合成木板は、予定されている
最終用途に必要な所定寸法のものとして予め製造しても
よいし、あるいは長大な寸法として製造した連続板状物
を最終用途向けに切断して使用してもよい。前者の場合
は所定の長さｔ（第２図）の中に少なくとも２本の横断
導線を入れておけばよい。連続板状物として製造する時
は、適：　　宜の間隔例えば約３０ｃｒｎ間隔に横断導
線を入れて−７：　　　おけばよいパ いずれにしても、最終用途で本発明の合成木板１．′。

□″　　　を切断したシ接合したシする時、炭素繊維フ
ィシ〜 ・　　　メントは剥離のおそれもないし作業の邪魔にな
る３パ 、　　　こともない。板の側部に突出している横断導線
を緊 □　　　接地線に接続することは容易である。

で □　　　〔発明の効果〕 −本発明によれば、シールド材が合成木板の中に、パ　
　　内蔵されているので、木質調表面の外観を何ら損□
、；、４ ″　　　なうことがなく、木質調の要求とシールド性の
要Ｓ ：゛　　求を同時に実現させることができる。本発明の
合コ、″１ “゛成木板を使用してテレビ・キャビネットなど最終゛
　　　製品を作る場合は、アース接続の簡単な措置だけ
を講じればよく、従来の木製キャビネットのように改め
て箔の貼付けなどのシールド加工を内面に施こす必要が
ないから、製品完成への工程を簡略１　　短縮すると共
に、合成木板の新たな応用分野を広゛′・’　　　ｉ、
ｂｅ、＝ヵ１□５オえ、よよゎイ、ヶえヨヶ２″・１　
　信。らゎアいえ炭素績□１１．ｋＶＭよ１゜１き延ば
して使用するから、炭素繊維入シであるに拘らず意外に
も製品価格を実質的に高騰せしめることがなく、炭素繊
維自体の新たな用途を開拓し販路を拡大する効果もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電磁波シ、−ルド性合成木板の断面を
拡大して炭素繊維フィラメントの展開状態を模式的に示
す部分拡大断面図（断面の・・ツチングは明瞭化のため
省略）、 第２図は第１図■−■線において切開し炭素繊維フィラ
メントの平面における展開配向状態を模式的に示す断面
平面図（・・ツチング省略）、第３図は本発明の電磁波
シールド性合成木板を製造する最初の炭素繊維フィラメ
ント展開工程を説明する斜視図、 第４図は続いて炭素繊維フィラメントを仮に固定して展
開仮固定された炭素繊維フィラメント・シートを作る工
程の側面略示因、 第５図は第４図Ｖ−Ｖ線における炭素繊維フィラメント
・シートの部分断面拡大図、 ：　　　　第６図（、）　（ｂ）は炭素繊維フィラメン
ト・シートを：　　　合成木質層と共に圧締して電磁波
シールド性合成′１ ：　　　木板を完成する最後の２工程を説明する部分立
面略示図である。 □　　　〔主要符号〕 、　　　１・・・炭素繊維フィラメント２１、　　２，
３・・・合成木質層 ４・・・木質粉粒体 ５・・・横断導線 １０・・・炭素繊維フィラメントのトウ１１・・・炭素
繊維のフィラメントのばらけた集合１２・・・展開され
た炭素繊維フィラメントの層１３・・・展開仮固定され
た炭素繊維フィラメント・シート ：　、２・・・・媒体繊維の綿状集合体］“１．２□１
０１．ｋ。□□ □、） ”　　　　２　Ｊ・・・媒体繊維の融着部・： １　　　　　特許出願人　　株式会社　原　１）産　業
□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　木質粉粒体を接着剤または合成樹脂で結合圧締した合
   成木質層の中に、まばらな間隔に展開し、長さ方向に連
   続導通路を形成するように配向した炭素繊維フィラメン
   トの層を挟着し、該炭素繊維フィラメントに横断的に接
   続して同じく合成木質層の中に挾着された横断導線の端
   部を合成木質層の外へ露出させて成る電磁波シールド性
   合成木板。