(57)【要約】【課題】吸収材の厚みが薄く、軽量化できる電磁波吸収材用組成物及び電磁波吸収材を提供することである。【解決手段】固溶ホウ素量が０．５０質量％以上、可溶ホウ素量が０．０５質量％以下、ＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が０．１０Ωｃｍ以下であるカーボンブラックを樹脂及びゴムの少なくとも一方に含有させてなることを特徴とする電磁波吸収材用組成物。本発明の電磁波吸収材用組成物の成形体からなることを特徴とする電磁波吸収材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
固溶ホウ素量が０．５０質量％以上、可溶ホウ素量が０．０５質量％以下、ＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が０．１０Ωｃｍ以下であるカーボンブラックを樹脂及びゴムの少なくとも一方に含有させてなることを特徴とする電磁波吸収材用組成物。
【請求項２】
カーボンブラックが、ＪＩＳ  Ｋ  ６２１７によるＤＢＰ吸収量が１６０〜２４０ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする請求項１に記載の電磁波吸収材用組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁波吸収材用組成物の成形体からなることを特徴とする電磁波吸収材。
【請求項４】
電子装置、移動通信機器又は道路交通情報通信システムに用いることを特徴とする請求項３に記載の電磁波吸収材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波吸収材用組成物及び電磁波吸収材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器が普及した近年において、電子回路の高集積化及び回路を伝送する電気信号の高周波数化が進み、電子機器等からの電磁波の発生及びその漏洩が問題となっている。この電磁波を抑制するため磁性損失型や誘電損失型の電磁波吸収材で電磁波発生源となる電子機器や外部電磁波の影響を避けたい電子機器を覆う手法が採用されている（特許文献１）。誘電損失型の電磁波吸収材の添加剤としてカーボンブラック等の炭素材料があるが、従来の炭素材料は高周波になるほど電磁波吸収特性が磁性損失型の材料に劣るものであった。そこで、ホウ素固溶カーボンブラックを用いることで高周波での電磁波吸収特性を改善した電磁波吸収材が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−８４８９号公報
【特許文献２】特開２００１−２３０５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ホウ素を固溶したカーボンブラックを使用すれば良好な電磁波吸収特性が得られる。しかしながら、今日の要求は更なる電磁波吸収特性の改善であり、本発明の目的は、吸収材の厚みが薄く、軽量化できる電磁波吸収材用組成物及び電磁波吸収材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明は、固溶ホウ素量が０．５０質量％以上、可溶ホウ素量が０．０５質量％以下、ＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が０．１０Ωｃｍ以下であるカーボンブラックを樹脂及びゴムの少なくとも一方に含有させてなることを特徴とする電磁波吸収材用組成物である。この場合において、カーボンブラックのＪＩＳ  Ｋ  ６２１７によるＤＢＰ吸収量が１６０〜２４０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。
【０００５】
また、本発明は、本発明の電磁波吸収材用組成物の成形体からなることを特徴とする電磁波吸収材である。本発明の電磁波吸収材は、電子装置、移動通信機器道路交通情報通信システムなどに使用することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電磁波吸収特性に優れ、吸収材の厚みが薄く、軽量化できる電磁波吸収材用組成物及び電磁波吸収材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明で使用されるカーボンブラックは、固溶ホウ素量が０．５０質量％以上、可溶ホウ素量が０．０５質量％以下のものである。
【０００８】
このようなカーボンブラックは、特開平２０００−２８１９３３号公報の実施例に記載されているように、炭化水素の熱分解反応時／又は燃焼反応時にホウ素源を存在させることによって製造することができる。
【０００９】
固溶ホウ素とは、カーボンブラック中に取り込まれ安定化したホウ素のことであり、導電性の付与に寄与する。固溶ホウ素が０．５質量％未満では十分に導電性を高めることができず、十分な電磁波吸収特性を得ることができない。
【００１０】
本発明において、カーボンブラックの可溶ホウ素量は特に重要である。可溶ホウ素とは、ホウ酸等のように水に溶けやすいホウ素のことであり、後述する方法で測定されたホウ素であると定義される。可溶性ホウ素は、電気絶縁性であるので高抵抗化につながると共に、樹脂又はゴムとの親和性が低いため形状保持性（強度）に支障がでる恐れがある。また、高湿度環境下での溶出によって、電磁波吸収材用組成物又はそれを用いて製造された電磁波吸収材が低寿命となる恐れもある。可溶ホウ素量は０．０５質量％以下であり、好ましくは０．０３質量％以下、特に好ましくは０．０１質量％以下である。
【００１１】
可溶ホウ素量を０．０５質量％以下とするには、炭化水素とホウ素源の熱分解又は燃焼反応を、酸素、水分等の酸素含有化合物の不存在下、又は著しく少なくした状態で行うことによって製造することができる。そのためには、炭化水素から酸素や水分等の酸素含有化合物を除去又は軽減しておくことが望ましい。水分の除去は、例えばシリカゲル、塩化カルシウム、五酸化二リン等の吸湿剤を用いる方法、０℃以下の雰囲気に通す冷却乾燥方法などによって行うことができる。また、反応温度が高いほどホウ素のカーボンへの固溶化が大きくなるので、炭化水素としては、例えばエチレン、アセチレン、ブタジエン、ベンゼン、トルエン等のように、発熱反応を伴って分解反応する炭化水素を用いることが好ましい。
【００１２】
ホウ素源としては、例えば三塩化ホウ素、ジボラン、トリエチルボロン、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル等が用いられる。ホウ素源についても酸素含有化合物酸素を除去又は軽減しておくことが好ましい。これらの中でも、取り扱いの容易さの点から、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチルが好ましい。しかし、これらは酸素含有化合物であるので、製造したカーボンブラックの使用に際しては、可溶ホウ素を除去又は軽減しておくことが好ましく、それには水やアルコール等で洗浄処理した後、必要に応じ、脱水してから用いることが好ましい。水洗には、５０〜１００℃の温水を用いることが効果的である。
【００１３】
カーボンブラック中の固溶ホウ素量は、全ホウ素量から可溶ホウ素量を差し引くことによって求めることができる。全ホウ素量と可溶ホウ素量は、以下に従って測定することができる。
【００１４】
全ホウ素量の測定は、試料０．５ｇを白金皿に取り、１．５質量％Ｃａ（ＯＨ）２溶液２０ｍｌ、アセトン５ｍｌを加え、超音波洗浄器で１時間分散させる。それをサンドバスで乾固させた後、電気炉を用い、酸素気流中、８００℃で３時間かけて灰化させる。ついで、ＨＣｌ（１＋１）溶液１０ｍｌを加えサンドバス中で加熱して溶出させる。溶出液を１００ｍｌに定容し、ＩＣＰ−ＡＥＳでホウ素量を定量し、全ホウ素量とする。
【００１５】
可溶ホウ素量は、試料１ｇを石英ガラス製三角フラスコに採り、水１００ｍｌとアセトン１ｍｌを加える。それをウォーターバスで２４時間還流させ、０．８μｍメンブランフィルターで濾過する。濾液のホウ素量をＩＣＰ−ＡＥＳで定量し、可溶ホウ素量とする。
【００１６】
本発明で使用されるカーボンブラックは、ＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が０．１０Ωｃｍ以下のものである。カーボンブラックの電気抵抗率が０．１０Ωｃｍをこえると、十分に電磁波吸収特性を得ることができなくなる恐れがある。ＤＢＰ吸収量の調整方法は、炉形状、温度条件、原料種、流速等のカーボンブラック生成条件により左右されることから一概に言うことはできないが、同一反応炉においては、原料ガスの供給量か、流速か、またその両方を変える方法が好ましい。
【００１７】
本発明で使用されるカーボンブラックは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２１７によるＤＢＰ吸収量が１６０〜２４０ｍｌ／１００ｇのものが好ましい。ＤＢＰ吸収量が１６０ｍｌ／１００ｇ未満であると、樹脂又はゴムと混合した際の粘度が低く剪断力がかかりにくいことから、良好な分散性が得られにくく、電磁波吸収特性にバラツキが生じやすくなる恐れがある。一方、ＤＢＰ吸収量が２４０ｍｌ／１００ｇをこえると、高粘度化しすぎて逆に分散しにくくなる。
【００１８】
本発明の電磁波吸収材用組成物は、樹脂及びゴムの少なくとも一方に上記カーボンブラックを含有させたものである。その混合方法の一例を示せば、例えばブレンダー、ヘンシェルミキサー等の混合機によって混合した後、更に必要に応じて、加熱ロール、ニーダー、一軸又は二軸の押出機等によって混練する方法をあげることができる。また、混合比率の一例を示せば、樹脂及びゴムの少なくとも一方が１００質量部に対して、カーボンブラックが５〜１５０質量部である。
【００１９】
樹脂としては、例えば汎用プラスチックではポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン／酢酸ビニル樹脂、エチレン／ビニルアルコール樹脂、ポリメチルペンテン、環状オレフィン共重合体等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、エチレン／塩化ビニル樹脂等の塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂等のスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂、汎用エンジニアリングプラスチックでは、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等の熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、スーパーエンジニアリングプラスチックでは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリアリレート、熱可塑性ポリイミド、ケトン系樹脂、スルホン系樹脂、その他樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルエステル、ポリイミド、フラン樹脂、キシレン樹脂、熱硬化性強化プラスチックやポリマーアロイ等である。
【００２０】
また、ゴムとしては、例えば天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンターポリマー、エチレンとα−オレフィンとの共重合ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ポリエステル等の熱可塑性エラストマー、クロロプレンゴム、ポリブタジエン、ヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン等である。
【００２１】
本発明の電磁波吸収材用組成物には、フェライト、カーボンファイバー、グラファイト、炭化ホウ素などから選ばれた１種又は２種以上を含有させることによって電磁波吸収特性を更に高めることができ、その用途に応じて適量配合する。
【００２２】
本発明の電磁波吸収材は、本発明の電磁波吸収材用組成物の成形物からなるものである。成形は、例えば射出成形、押し出し成形等によって行うことができる。また、本発明の電磁波吸収材は、本発明の電磁波吸収材用組成物を基材に塗布したものであるか、又は上記成形物を基材に貼り付けたものであってもよい。
【００２３】
本発明の電磁波吸収材は、電子装置、移動通信機器又は道路交通情報通信システムなどに使用することができる。
【００２４】
電子装置とは、例えばＬＳＩ、マイクロプロセッサ等のＩＣを搭載した装置のことであり、その一例としてデジタルカメラ、パソコン、コピー機などがある。移動通信機器しては、携帯電話、ＰＨＳ、自動車電話、無線ＬＡＮなどである。また、道路交通情報通信システム（ＩＴＳ）とは、自動料金収受システム（ＥＴＣ）、走行支援道路システム（ＡＨＳ）などがあり、具体的には自動料金所におけるゲート及びその周辺、自動車の車載通信装置などである。
【実施例】
【００２５】
実施例１〜５
実施例１、３、５は、アセチレンガス（炭化水素）とホウ酸トリメチルガスとを混合し、塩化カルシウム（１ｋｇ）を充填した脱水ラインを通過させて脱水処理を行った。この混合ガスをカーボンブラック製造炉（炉全長６ｍ、炉直径１ｍ）の炉頂に設置されたノズルから、表１の条件で噴霧し、アセチレンの熱分解反応を利用してカーボンブラックを製造した。得られたカーボンブラックを炉下部に直結されたバグフィルターから捕集した。その後、湯洗処理（１００℃の純水に１０分間浸漬）を３回繰り返し行い、送風乾燥機（１８０℃）にて７２時間乾燥処理を行った。実施例２、４では、脱水ライン、湯洗処理のいずれか一方のみを行ったこと以外は実施例１と同様の条件で製造した。なお、実施例４ではホウ素源として三塩化ホウ素ガスを用いた。
【００２６】
比較例１〜４
比較例１、２は脱水ラインを使用せず、また湯洗処理を行わなかったこと以外は実施例１、２と同様の条件で製造した。比較例３はホウ酸トリメチルを使用せずに実施例１と同様の条件で製造した。比較例４は炉内への原料ガスの吐出流速を速くしたこと以外は実施例１と同様の条件で製造した。
【００２７】
上記によって製造されたカーボンブラックについて、以下の分析を行った。それらの結果を表１に示す。
（１）固溶ホウ素量、可溶ホウ素量：上記の方法により測定した。
（２）ＤＢＰ吸収量：ＪＩＳ  Ｋ  ６２１７に従い測定した。
（３）電気抵抗率：ＪＩＳ  Ｋ  １４６９に従い測定した。
【００２８】
つぎに、ポリスチレン樹脂（東洋ポリスチレン社製ポリスチレン「Ｈ７００」）１００質量部と上記で製造されたカーボンブラック２０質量部を内容量６０ｍｌの混練試験機（東洋精機社製「ラボプラストミル５０ＭＲ」）に仕込み、ブレード回転数３０ｒｐｍ、温度１８０℃の条件で７分間混練し、得られた組成物を温度１８０℃の加熱下、１５ＭＰａで５分間プレスした後、５ＭＰａで５分間冷却プレスを行い２００×２００×５ｍｍのシートを成形して電磁波吸収材とした。
【００２９】
この電磁波吸収材について、以下に従う特性を測定した。それらの結果を表１に示す。
（４）シート状態：以下の基準で評価した。
優：シートの表面が平滑であり厚さ斑がない。
良：シートに局所的な厚さ斑があるがシートに割れ等はない。
不可：シートに局所的な厚さ斑があり、しかも割れ等もある。
（５）引張強度：ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に従い測定した。
（６）体積固有抵抗：ＳＲＩＳ２３０１に従い測定した。
（７）1ＧＨｚにおける電磁波吸収特性：電磁波吸収材を機械研削し、０．３ｍｍの厚みに仕上げ、電磁波ネットワークアナライザ（アジレントテクノロジー社製「８５１７Ｄ」）を用い、０．１〜３ＧＨｚの周波数に対して電磁波吸収特性を測定した。電磁波吸収特性は、マイクロストリップライン法を用い、ライン上の電磁波の吸収測定結果（Ｓ２１）により評価した。
【００３０】
【表１】
2006253261.tif 000002
【００３１】
表１から、本発明の実施例によって製造された電磁波吸収材用組成物と電磁波吸収材は、比較例に比べて電磁波吸収特性に加えて、シート状態、引張強度、体積固有抵抗共に優れていた。そのため、成形体（シート）の厚みを薄くして、比較例と同等の物性を得ることも可能であることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の電磁波吸収材用組成物及び電磁波吸収材は、各種の電磁波吸収材用途例えば電子装置、移動通信機器、道路交通情報通信システム等に用いることができる。