(57)【要約】【課題】  薄型軽量で、かつ、厚さ精度が優れ不要電磁波の発生源に接触もしくは極近接して使用される近傍界用途の電磁波吸収体を提供すること。【解決手段】  バインダー樹脂と比表面積が２０〜１１０ｍ２／ｇのカーボン粉末からなり、前記カーボン粉末の含有率が５〜６０vol％である電磁波吸収体。カーボン粉末がＪＩＳ Ｋ １４６９による電気抵抗率が、０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックである前記電磁波吸収体。バインダー樹脂がアクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂のいずれかである前記電磁波吸収体。厚さが１〜５０μｍの範囲にある前記電磁波吸収体。高強度基材と複合化した前記電磁波吸収体。電磁波吸収体と高強度基材の中間に粘着層を有する前記電磁波吸収体。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂と比表面積が２０〜１１０ｍ２／ｇのカーボン粉末からなり、前記カーボン粉末の含有率が５〜６０vol％であることを特徴とする電磁波吸収体。
【請求項２】
カーボン粉末がＪＩＳＫ １４６９による電気抵抗率が、０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックであることを特徴とする請求項１に記載の電磁波吸収体。
【請求項３】
バインダー樹脂が、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁波吸収体。
【請求項４】
電磁波吸収体の厚さが１〜５０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３に記載の電磁波吸収体。
【請求項５】
高強度基材と複合化したことを特徴とする請求項１〜４に記載の電磁波吸収体。
【請求項６】
電磁波吸収体と高強度基材の中間に粘着層を有することを特徴とする請求項５に記載の電磁波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電損失型電磁波吸収体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子回路の高集積化および回路を伝送する電気信号の高周波数化に伴いデジタルカメラ等の小型携帯機器の制御基盤内の不要電磁波および筺体外部への電磁波漏洩の問題が深刻となっており、これを抑制するため磁性損失型および誘電損失型の電磁波抑制体をノイズ発生源に添付する方法および筺体の内壁面に添付する手段が採用されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−８４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年の携帯機器の小型化、薄層化の流れは著しく、それに伴って電磁波吸収体においても薄型化、軽量化の要求が厳しくなっている。
一般に、磁性損失型の電磁波吸収体については、磁性損失の増大がノイズ吸収特性向上のためには重要であり、そのためには磁性粉を高充填あるいは厚膜化することにより吸収効果を得ている。その結果、ノイズ吸収体の重量が増加し、軽量化が必須の携帯型電子機器の重量増加を引き起こしている。
一方、誘電損失型の電磁波吸収体については、誘電率の向上のため膨張黒鉛、ケッチェンブラック等の高比表面積のカーボンブラックをゴム・樹脂・塗料と混合しシート状に成形し電磁波吸収体とすることが提案されているが、これらのカーボンブラックは混合量の増大に伴って粘度が著しく上昇し、混練時の作業性や取り扱い性が低下するので、厚さ精度が優れるシートを作製することが困難であった。
【０００４】
また、近年の電子回路における著しい高集積化の進展に伴い、回路での発熱量も増大していることから、構成樹脂材料の耐熱性が求められてきている。機器の製造条件や用途（例えば自動車用等）によっては、さらに高い耐熱性が要求されるが、その場合、例えばポリオレフィン系の樹脂等では問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘電損失が大きく、ゴム・樹脂・塗料を多量に混合しても従来の高比表面積カーボンブラックほどには加工性が低下しない特定のカーボンブラックを使用した薄型軽量で、かつ、厚さ精度が優れ不要電磁波の発生源に接触もしくは極近接して使用される近傍界用途の電磁波吸収体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、（１）バインダー樹脂と比表面積が２０〜１１０ｍ２／ｇのカーボン粉末からなり、前記カーボン粉末の含有率が５〜６０vol％であることを特徴とする電磁波吸収体であり、（２）カーボン粉末がＪＩＳ Ｋ １４６９による電気抵抗率が、０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックであることを特徴とする（１）の電磁波吸収体であり、（３）バインダー樹脂が、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂のいずれかであることを特徴とする（１）又は（２）の電磁波吸収体であり、（４）電磁波吸収体の厚さが１〜５０μｍの範囲にあることを特徴とする（１）〜（３）の電磁波吸収体であり、（５）高強度基材と複合化したことを特徴とする（１）〜（４）の電磁波吸収体であり、（６）電磁波吸収体と高強度基材の中間に粘着層を有することを特徴とする（５）の電磁波吸収体である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電磁波吸収体は、電磁波吸収特性に優れ、しかも厚みが薄く、軽く、かつ耐熱性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
なお、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【０００９】
本発明における電磁波吸収体は、バインダー樹脂とカーボン粉末からなるものである。
【００１０】
本発明において、カーボン粉末の比表面積は２０〜１１０ｍ２／ｇの範囲のものが好ましい。比表面積が１１０ｍ２／ｇを超えると樹脂に均一分散させるのが難しくなり、２０ｍ２／ｇ未満では、粒経が大きくなり薄いシートの作製が困難であり好ましくない。
【００１１】
前記カーボン粉末の含有率は、５〜６０vol％が好ましく、より好ましくは１０〜４０vol％である。カーボンブラックの含有率が５vol％未満である場合、十分な誘電率が得られず、十分な電磁波の吸収損失を得るためには電磁波吸収体を厚くせざるを得ず、薄型の電磁波吸収体を得ることが困難である。電磁波吸収体におけるカーボンブラックの含有率が６０vol％を超える場合、ノイズ発生源から発せられる不要な電磁波の反射割合が許容範囲を超えるため、ノイズ発生源に接触もしくは近接して用いられる近傍界の電磁波抑制目的での使用には適さない。
本発明においては、カーボン粉末の含有率が１０〜４０vol％の範囲であれば、樹脂とカーボンブラックの均一な分散が容易で、かつ良好な吸収特性が得られるのでさらに好ましい。
なお、カーボン粉末の含有率は、バインダー樹脂（樹脂分）とカーボン粉末の合計に対するカーボン粉末の体積百分率である。
【００１２】
本発明で使用するカーボン粉末は、特に限定されるものではないが、好ましくはアセチレンブラックであり、さらに好ましくはホウ素を固溶してなりＪＩＳ  Ｋ  １４６９に従って測定された電気抵抗率が０．１０Ωｃｍ以下のアセチレンブラックである。
【００１３】
ホウ素固溶のアセチレンブラックは、特開２０００ー２８１９３３号公報に記載されているように、炭化水素の熱分解反応時および／又は燃焼反応時にホウ素源を存在させることにより製造することができる。このホウ素固溶アセチレンブラックは、通常のアセチレンブラックや他の各種カーボンブラックに比べてスラリーへの分散性、特に水やアルコール（ＩＰＡ等）の極性溶剤への分散性も優れているという特徴を有し、製造工程における混合工程が著しく簡略化できるものである。
さらに、その原粉をそのままバインダー樹脂に配合しても良いが、樹脂への均一分散性の点から、それを０．１〜２ｍｍ程度に造粒してから配合してもよい。カーボン粉末の造粒には、イオン交換水を湿潤剤として用いることが望ましい（特公平１−５８２２７号公報）。このように造粒されたものは、混合行程で容易に解砕される。
【００１４】
本発明において、ホウ素固溶のアセチレンブラックのＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が、０．１０Ωｃｍ以下のアセチレンブラックを用いることにより、適当な導電性が付与されて、良好な電磁波吸収能力を示すようになる。抵抗率が０．１０Ωｃｍを超えると導電性付与効果が劣り、電磁波吸収能力のさらなる向上が困難となる。
【００１５】
本発明において、バインダー樹脂として、任意の樹脂およびゴムを使用することが可能であるが、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂およびウレタン系樹脂のいずれかの高耐熱性樹脂を用いることにより、より厳しい高温条件で適用可能な電磁波吸収体とすることができる。
【００１６】
なお、本発明において、必要に応じて各種の可塑剤、難燃剤、界面活性剤、消泡剤等の常法の添加剤を配合することができる。
【００１７】
バインダー樹脂とカーボン粉末の混合方法は、特に限定されるのもではないが、少量の場合は手混合も可能であるが、プラネタリーミキサー、ハイブリッドミキサー、ヘンシェルミキサー、ニーダー、ボールミル、ミキシングロール等の一般的な混合機が用いられる。
混合に際して、各成形方法に適する混合物とするため、適宜、水、トルエン、アルコール等の各種溶剤を添加することができる。
【００１８】
本発明の電磁波吸収体は、通常、シート形状等の薄型成形体であり、その加工方法としては従来公知の方法、例えば、ドクターブレード法、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の各種成形法を用いて作製することができる。
【００１９】
本発明におけるシート形状の電磁波吸収体の厚さは、１〜５０μｍが好ましい。一般に、近傍界における電磁波吸収特性は厚さが小さくなるほど減少し、５０μｍを超えると近年の電子機器の小型化、薄型化への対応が困難になるが、本発明の電磁波吸収体は薄膜でもマイクロストリップライン法の評価で良好な吸収特性を示す。より高い特性が要求される場合は、厚さは３μｍ以上が望ましい。
【００２０】
本発明におけるシート形状の電磁波吸収体は、単層において十分な電磁波吸収性能を有するが、その機械的強度はバインダー樹脂により決定される。適当なバインダー樹脂を用いることにより単層でも強度を得ることは可能であるが、シートの電子機器への実装時における作業性を改善するためポリエチレンテレフタレートやポリイミド等の高強度基材の薄膜シートと複合化することがより好ましい。
【００２１】
複合化の方法としては、高強度基材上にバインダー樹脂およびカーボン粉末を溶媒中に溶解させた塗料をドクターブレード等にて塗布し溶媒を揮発させることにより製膜することができる。
また、予め作製したバインダー樹脂およびカーボン粉末からなるシート形状の電磁波吸収体に粘着剤を介して高強度基材の薄膜シートを積層して作製することができる。
【００２２】
高強度基材の厚さには、薄すぎると強度補強効果が少なく、厚すぎると電磁波吸収体のトータルの厚みが大きくなって好ましくなく、１〜５０μｍの範囲のものが好ましい。
【００２３】
本発明における電磁波吸収体は、電子機器への実装を考慮しそのいずれか一方の面に粘着層を設けることが好ましく、高強度基材の薄膜シートと複合化したものについても同様である。また、該粘着層は、粘着剤のみからなるものや基材を有するものであっても良い。
【００２４】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００２５】
表１に示すように、ホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）を樹脂分に対して所定のvol％となるように、アクリルエマルジョン（高圧ガス化学社製、ＦＸ-８５１、樹脂分５５％）１００部、分散剤（サンノプコ社製、ＳＮディスパーサント２０６０）２部および消泡剤（サンノプコ社製、ＳＮデフォーマー３１４）０．２部からなる液状マトリックスに添加した後、ハイブリッドミキサー（キーエンス社製、ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製した（実施例１、２）。
【００２６】
なお、カーボン粉末の含有率は、アクリル樹脂の質量（アクリルエマルジョンの添加量に樹脂含有率を乗算したもの）および密度（１．１×１０３Ｋｇ／ｍ３）、ホウ素固溶アセチレンブラックの質量および密度（１．９５×１０３Ｋｇ／ｍ３）を用いて、バインダー樹脂に対する体積含有率（vol％）を算出した。
以下、同様の方法でカーボン粉末の含有率を算出した。
【００２７】
表１記載した量のトルエンにアクリルゴム（日本ゼオン社製、Ｎｉｐｏｌ  ＡＲ５３Ｌ、樹脂分１００％）を溶解させアクリルゴム溶液を作製し、アセチレンブラック（電気化学工業社製）あるいはホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）を所定のvol％となるようにアクリルゴム溶液に添加し、ハイブリッドミキサー（キーエンス社製、ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製した（実施例３、４、５、６、７、比較例１、２）。  
【００２８】
同様に、表１に記載した量のトルエンにアクリルゴム（日本ゼオン社製、Ｎｉｐｏｌ  ＡＲ５３Ｌ）を溶解させアクリルゴム溶液を作製し、ケッチェンブラック（三菱化学社製、ケッチェンブラックＥＣ）あるいは黒鉛粉（エス・イー・シー社製、ＳＧＰ１００）を、表１に示す組成で前記アクリルゴム溶液に添加し、テーブルミキサーを用いて混合し、スラリーを作製した（比較例３、４）。
【００２９】
同様に、表１に記載した量のトルエンにアクリルゴム（日本ゼオン社製、Ｎｉｐｏｌ  ＡＲ５３Ｌ、樹脂分１００％）を溶解させアクリルゴム溶液を作製し、金属扁平磁性粉（三菱マテリアル社製、ＪＥＭ−Ｓ）を、表１に示す組成で前記アクリルゴム溶液に添加し、ハイブリッドミキサー（キーエンス社製、ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製した（参考例１）。
【００３０】
なお、参考例１の磁性粉含有率は、アクリル樹脂の質量および密度（１．１×１０３Ｋｇ／ｍ３）、磁性粉の質量および密度（７．２×１０３Ｋｇ／ｍ３）を用いて、バインダー樹脂に対する体積含有率（vol％）を算出した。
【００３１】
実施例１〜７、比較例１〜４、参考例１の各スラリーをドクターブレード法にて、厚さ１０μｍのＰＥＴ基材上に所定の厚さの塗膜を作製し、該塗膜を７０℃に加熱し溶媒を揮発させ、表１に示す厚さのシート状成形体を得た。
【００３２】
なお、使用したホウ素固溶アセチレンブラックのホウ素固溶量については、以下に従って測定し、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た。全ホウ素量は、カーボン粉末０．５ｇを白金皿に取り、１．５％の水酸化カルシウム水溶液２０ｍｌ、アセトン５ｍｌを加え、1時間超音波分散させた後、乾固し、酸素気流中８００℃で３時間かけて灰化し、その後塩酸中に加熱溶出させ、ＩＣＰ−ＡＥＳでホウ素を定量することにより測定した。
また、比表面積は窒素ガス吸着によるＢＥＴ式１点法にて測定した。
【００３３】
得られたシート状成形体の表面状態を下記の基準にて三段階に評価した。
○：シートの表面が平滑であり厚さ斑が皆無である。
△：シートに局所的な厚さ斑があるがシートに割れ等が無く実用上問題ないもの。
×：シートの厚さ斑が激しく割れがあり、使用上の問題があるもの。
【００３４】
得られたシート状成形体に対し、ネットワークアナライザ（８５１７Ｄ、アジレントテクノロジー社製）を使用して、０．１〜３ＧＨｚの周波数に対し電磁波吸収特性を測定した。吸収特性は、マイクロストリップライン法を用いて、ライン上の電磁波の吸収と反射の測定結果より評価し、１ＧＨｚにおける反射損失（Ｓ１１）と伝送損失（Ｓ２１）の結果を表１に示した。
【００３５】
一般に、反射損失（Ｓ１１）は−６ｄＢ以下であることが要求され、一方、伝送損失（Ｓ２１）は低いほど良いとされる。表１に示されているように、実施例１〜７は、磁性損失型の厚さ２００μｍである参考例１の損失量と比較しても良好であった。
なお、実施例３、４から、ホウ素固溶アセチレンブラックを用いるとさらに良好な特性が得られることが判る。
【００３６】
表１の比較例１から、カーボン粉末の含有率が５vol％未満である場合、伝送損失（Ｓ２１）は参考例１に対し大幅に劣ることが判る。
【００３７】
表１の比較例２は、過剰量のホウ素固溶アセチレンブラックを溶解するために多量のトルエンにて希釈し塗料化したもので、カーボン粉末の含有率が６０vol％を超える場合、塗料を基材上に塗布し作製した塗膜を加熱乾燥する際、収縮歪が大きくなり製膜後のシート表面に割れが生じ、電磁波吸収特性については測定不能であった。
【００３８】
比較例３は、比表面積が大きいケッチェンブラックを比較したものである。表１に示したように実施例３と同一の部数を充填し塗料化するために多量のトルエンを添加して試みたが、スラリーへの混合が不十分で、均一な塗工ができなかった。
【００３９】
比較例４は、比表面積が小さい黒鉛を比較したものである。表１に示したように実施例３と同一の部数を充填し塗料化したが、作製したシートの状態は不良であった。
【００４０】
また、耐熱性を調べるため実施例１で作製したシートを１２０℃―３ｈ熱処理したが、シートの外観に変化は見られなかった。
【００４１】
【表１】
2006019399.tif 000002
【００４２】
表２記載した量のトルエンと極性溶媒であるＩＰＡにアクリルゴム（日本ゼオン社製、Ｎｉｐｏｌ  ＡＲ５３Ｌ、樹脂分１００％）を溶解させアクリルゴム溶液を作製し、アセチレンブラック（電気化学工業社製）あるいはホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）を１０vol％となるようにアクリルゴム溶液に添加し、ハイブリッドミキサー（キーエンス社製ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製した以外は実施例１と同様に行った（実施例８、９、１０、１１）。
【００４３】
表２から、ホウ素固溶アセチレンブラックは、反射損失（Ｓ１１）及び伝送損失（Ｓ２１）に優れていることが判る。
【００４４】
【表２】
2006019399.tif 000003
【００４５】
シリコンゲル（東芝シリコン社製ＸＥ１４-Ｂ８５３０、樹脂分１００％）１００部と、ホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）２０部をハイブリッドミキサー（キーエンス社製ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製した。さらに硬化剤（東レダウコーニング社製ＲＤ−１）０．４部を添加して再度混合した後、ドクターブレード法にて、厚さ１０μｍのＰＥＴ基材上に所定の厚さの塗膜を作製して、該塗膜を１２０℃で６時間加熱し、シートを作製した（実施例１２）。
作製したシートを１２０℃―３ｈ熱処理したが、シートの外観に変化は見られなかった。
【００４６】
ポリイミド系コーティング材（日立化成社製ＨＳＲ−７４Ｒ−２Ｍ、樹脂分４７％）の樹脂分１００部に対しホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）２０部、さらにＮＭＰ１００部をハイブリッドミキサー（キーエンス社製ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製し、ドクターブレード法にて、厚さ１０μｍのＰＥＴ基材上に所定の厚さの塗膜を作製した。その後９０℃で１５分、さらに２００℃で６０分加熱し、シートを作製した（実施例１３）。
作製したシートを１２０℃―３ｈ熱処理したが、シートの外観に変化は見られなかった。
【００４７】
エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製エピコートＥＰ８２８、樹脂分１００％）１００部と硬化剤Ａ（サンテクノケミカル社製ジェファーミンＤ４００）３０部及び硬化剤Ｂ（サンテクノケミカル社製ジェファーミンＤ２０００）２部、さらにホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）２０部をハイブリッドミキサー（キーエンス社製ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製し、ドクターブレード法にて、厚さ１０μｍのＰＥＴ基材上に所定の厚さの塗膜を作製した。その後７０℃で８時間加熱し、さらに１２５℃で３時間してシートを作製した（実施例１４）。
作製したシートを１２０℃―３ｈ熱処理したが、シートの外観に変化は見られなかった。
【００４８】
ウレタン系コーティング剤（日立化成社製ＴＦ−４２００Ｅ−６５１、樹脂分２６．８％）の樹脂分１００部に対しホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）２０部、酢酸ブチル１００部をハイブリッドミキサー（キーエンス社製ＨＭ−５００）を用いて混合し、スラリーを作製し、ドクターブレード法にて、厚さ１０μｍのＰＥＴ基材上に所定の厚さの塗膜を作製した。その後７０℃で２時間加熱し、シートを作製した（実施例１５）。
作製したシートを１２０℃―３ｈ熱処理したが、シートの外観に変化は見られなかった。
【００４９】
低密度ポリエチレン（三井化学社製「４０３Ｐ」、樹脂分１００％）１００部と、ホウ素固溶アセチレンブラック（電気化学工業社製）２０部を配合し、混錬試験機（東洋精機製作所社製「ラボプラストグラフＲ−６０」）に仕込み、ブレード回転数３０ｒｐｍ、温度１６０℃で１０分混錬した。得られた混練物を加熱プレス機にて温度１６０℃、圧力９．８ＭＰaで１０分間プレスし、シートを作製した（実施例１６）。
作製したシートを１３０℃―３ｈ熱処理したが、シートの溶融が生じ、形状が大きく変化した。
【００５０】
実施例１と同じ配合で作製したスラリーを、離型剤処理したＰＥＴフィルム上に塗布した後に７０℃で乾燥し、ＰＥＴから引き剥がしてシート状成形体とした（実施例１７）。
【００５１】
実施例１及び実施例１７のシートから、それぞれ１０ｍｍ幅にカットして短冊状サンプルを作製し、引張り強度を測定した。
その結果、実施例１のシートの引張り強度は７０ＭＰａ、実施例１７のＰＥＴフィルムを引き剥がしたシートは０．６２５ＭＰａであった。
【００５２】
実施例１と同じ配合で作製したスラリーを、粘着層を介さずに厚さ１０μｍのＰＥＴ基材上に所定の厚さの塗膜を作製した。該塗膜を７０℃に加熱し溶媒を揮発させ、シート状成形体とした（実施例１８）。
【００５３】
実施例１及び１８のシートから、それぞれ１０ｍｍ幅にカットして短冊状サンプルを作製し、ＰＥＴ基材と電磁波吸収シートの剥離を試みた。
その結果、粘着層の無い実施例１８のシートは剥離した。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の電磁波吸収体は、電磁波吸収特性に優れ、しかも厚みが薄く、軽く、かつ耐熱性に優れており、小型の携帯機器等に適用でき、産業上非常に有用である。