(57)【要約】      （修正有）【課題】動物性蛋白質繊維を原料として、高品質の電磁波シールド材料を製造することができる方法を提供する。【解決手段】絹繊維、羊毛繊維等の動物性蛋白質繊維を所定の寸法に裁断する裁断工程と、裁断された繊維を過熱蒸気式熱分解装置で加熱して炭化物とする熱分解工程と、前記熱分解工程で得られた炭化物を高真空度の真空炉で加熱焼成する焼成工程とを経て、電磁波シールド機能を有する炭化物を得る。この炭化物は、所定の粒度に粉砕し、溶剤等に混ぜて、電磁波シールド機能を有する塗料として使用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物性蛋白質繊維を所定の寸法に裁断する裁断工程と、裁断された繊維を過熱蒸気式熱分解装置で加熱して炭化物とする熱分解工程と、前記熱分解工程で得られた炭化物を高真空度の真空炉で加熱焼成する焼成工程とを経て、電磁波シールド機能を有する炭化物を得ることを特徴とする電磁波シールド材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１の真空炉で加熱焼成して得られた炭化物を粉砕して、粒径４〜１００ミクロンの繊維状の粒形を保持するカーボン末とする電磁波シールド材料の製造方法。
【請求項３】
請求項２の製造方法で製造されるカーボン末を溶剤に混ぜて塗料とする電磁波シールド材料の製造方法。
【請求項４】
請求項２の製造方法で製造されるカーボン末を水系樹脂に混ぜて水系エマルジョン塗料とする電磁波シールド材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物性蛋白質繊維を焼成して、優れた電磁波シールド材料を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクリル繊維、レーヨン繊維、ピッチ繊維等を焼成して、導電性炭素繊維とする技術は公知である。また、絹繊維を布状またはシート状とした電磁波シールド材とその製造方法が特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０７６６８１号公報
【０００４】
上記特許文献１に記載の電磁波シールド材の製造方法は、絹繊維を原料として真空炉で４５０℃前後の熱処理を施し、一旦冷却したのち、再度１３００℃前後で焼成し、布状のものを得る方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術で得られる材料は、絹繊維が保持するセリシン質の独特な成分により、有機ガスが過剰に炉内に発生し、炉の内部や付設されている吸気ポンプ等にタール状となって付着するするため、正常な製造工程を阻害するという問題点がある。また、硫化メチルカプタン質等の臭気がひどく、作業環境が悪いという問題もある。
【０００６】
さらに、ダイオキシン類も発生するので、環境衛生的にも好ましくない状況となっている。しかも、回収される布状の製品は、結露したタール状の滴下物が付着するため、良質の製品を得るのが困難である。さらに、炉の大きさに対して投入原料が少量に限定されるので、コスト達成の上でも問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来公知の技術を改良し、絹繊維に限らず、動物性蛋白質繊維に適切な条件で焼成等の処理を施すことにより、上記のような問題を生じず、優れた特性の電磁波シールド材を比較的簡単に得ることができるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、次のような製造方法を提供する。すなわち、本発明に係る蛋白質繊維の焼成による電磁波シールド材料の製造方法は、動物性蛋白質繊維を所定の寸法に裁断する裁断工程と、裁断された繊維を過熱蒸気式熱分解装置で加熱して炭化物とする熱分解工程と、前記熱分解工程で得られた炭化物を高真空度の真空炉で加熱焼成する焼成工程とを経て、電磁波シールド機能を有する炭化物を得ることを特徴としている。さらに、この炭化物を粉砕して、好ましくは粒径４〜１００ミクロンの繊維状の粒形を保持するカーボン末とする。
【０００９】
この製造方法で製造されるカーボン末は、溶剤に混ぜて電磁波シールド機能を有する塗料とすることができる。また、上記カーボン末を水系樹脂に混ぜて水系エマルジョン塗料とすることも可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電磁波シールド材料の製造方法は、原料である動物性蛋白質繊維を裁断し、過熱蒸気で熱分解したのち、さらに高真空度の真空炉中で加熱焼成するものであるから、従来のような臭気の発生等の問題がなく、タールが付着するような恐れもない。得られた炭化物は、所定粒度に粉砕して、粉末状のカーボン末とし、溶剤に混ぜて電磁波シールド用の塗料として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の製造工程を表すフローチャートである。この製造工程で使用する原料は、絹繊維、羊毛等の動物性蛋白質繊維である。絹繊維と羊毛繊維を例えば５０％ずつ混ぜて原料とすることもできる。また、製糸等に利用されない絹屑糸や羊毛屑糸等を原料として使用することができるので、経済的である。実際の製造に際しては、上記原料を所定の大きさに裁断する。裁断する繊維の大きさは、後続工程での取扱上、２〜１００ｍｍとするのが好ましい。
【００１２】
裁断工程で２〜１００ｍｍに裁断された原料繊維に水を加えて湿度を調整する。これは、加熱炉で処理するため、飛散を防止し、スクリューコンベア等で移送しやすくするためである。この繊維は、加熱炉に投入して、まず加熱乾燥する。この加熱乾燥用には、後続工程での加熱分解に使用するロータリーキルン式の加熱炉（過熱蒸気式熱分解システム機）を利用して行うのがよい。この加熱炉は、ホッパーから投入された裁断済の原料をスクリューコンベアで移送し、その後ロータリーキルン装置で原料を加熱する２段式の炉である。乾燥は、例えば１００℃に温度設定した炉内で３０分程度加熱すればよい。
【００１３】
乾燥を終えた原料は、付設の移送管で加熱部で加熱して熱分解を行う。この加熱部では、過熱蒸気発生装置からの５００〜５７０℃程度の過熱蒸気を噴出して原料を加熱する。加熱時間は、所望の熱分解が行われる時間であるが、通常は５０分程度でよい。これにより、原料繊維が熱分解された炭化物が得られる。本発明では、１００℃よりも高温の過熱蒸気を噴射して原料の熱分解を行うので、得られる炭化物や炉内壁にタール分が付着するようなことはなく、臭気の発生も抑制することができる。
【００１４】
得られた炭化物をガス冷却型真空熱処理炉を用いて高真空雰囲気中で高温に加熱し、焼成する。この雰囲気は、できるだけ酸素が存在しないような高真空の雰囲気であり、加熱温度は１２５０℃程度とするのが好ましい。この真空焼成によって、炭素比率の大きいカーボン材料が得られる。炭素比率を上げるためには、加熱時間と加熱温度を調整すればよい。この真空焼成では、すでに炭化した原料を用いるので、タール分や臭気の発生は殆ど生じない。
【００１５】
上記真空加熱による焼成を終えた材料は、冷却したのち回収し、適当な粉砕機、例えばジェットミルにより粉砕する。粉砕条件は、用途によって適当に選択すればよい。このカーボン材料を例えば塗料に使用する場合は、４〜１００ミクロン程度に粉砕するのが好ましい。このようにして得られるカーボン末は、溶剤塗料や、水系樹脂分散液（エマルジョン）として使用することができる。
【実施例】
【００１６】
絹繊維をギロチン式の裁断機を用いて繊維長さ４〜１００ｍｍに裁断した。この原料を（株）エコノス・ジャパン社製の高温過熱蒸気熱分解システム機（商品名）を用いて加熱した。まず、原料重量１Ｋｇに対し２リットル割合で水を加えて湿度を調整した。この原料をホッパーに投入し、スクリューコンベア装置で移送して、１００℃に設定された蒸気発生装置で３０分間加熱乾燥を行った。しかるのち、乾燥された原料をあらかじめ付設されている移送管にて移送し、高温加熱蒸気発生装置で５００〜５７０℃の蒸気を高速で噴射した。この処理を５０分間行い、熱分解された炭化物を得た。この間、タールや臭気の発生は殆どなかった。得られた炭化物をフロンタルガスクロマトグラフ法にて分析したところ、炭素６０．０９％、水素３．３１％、窒素１４．２４％、その他２３％であった。この炭化物は、炭素比率が約６０％であるから、カーボン材料として使用可能と認められる。
【００１７】
次に、上記工程によって得られた炭化物を、日本ヘイズ社製の冷却型真空熱処理炉ＶＧＢ−１２１８３０（商品名）を用いて真空焼成を行った。焼成条件は、真空度が０．０３トール（Ｔｏｒｒ）、温度は１２５０℃、焼成時間は２時間とした。焼成後の材料は、油冷と窒素ガスによる冷却で常温常圧になるまで冷却した。窒素ガスによる冷却時間は約２時間であった。この真空焼成により得られた炭化物を分析したところ、炭素８９．７６％、水素０．２７％、窒素１．３４％、その他８％であった。
【００１８】
上記工程で得られた炭化物は、炭素比率の高いカーボン材料として使用できるものである。本実施例では、これを（株）セイシン企業社製シングルトラックジェットミル（商品名）を使用して粉砕し、分級することによって、所望の粒度（例えば４〜１００ミクロン）のカーボン末が得られた。
【００１９】
得られたカーボン末を有機溶剤系樹脂に配合し、電磁波シールド材料として使用する塗料を作製した。得られた塗料を膜厚１ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートルとし、電磁波遮断特性を５０ＧＨｚ〜７５ＧＨｚ帯でベクトルネットワークアナライザー器にて測定した。その結果は、平均値で膜厚１ミリメートルでは４０〜５０ｄｂ、膜厚２ミリメートルでは７０ｄｂ、膜厚３ミリメートルでは８０〜９０ｄｂの減衰値を示し、十分満足できる性能を有する材料であることがわかった。
【００２０】
このカーボン末は、繊維状の性質を保持していて、互いに絡みつきやすい。また、要求される各種の周波数帯のシールド数値に応じて、任意の粒度と粒径で提供することができるものである。繊維状のカーボン末は、初期設定の裁断により、焼成後はおよそ２００ミクロン程度になるが、機械的粉砕機のジェットミルにより、４〜１００ミクロンに粉砕することが可能であり、溶剤に配合することができる。電磁波遮断機能を強化するには、粒形が繊維状であり、１００ミクロン程度の粒度のものを配合した製品が高い減衰率を示している。また、シールド機能は、膜厚との関連が大きく、カーボン末の配合率を含めて、これらを対象とする周波数帯に応じて調整すればよいことがわかった。
【００２１】
また、本発明で得られたカーボン末の体積低効率を測定した結果は次のとおりであった。まず、溶剤系８５ｗｔ％に１００ミクロンのカーボン末を１５ｗｔ％の割合で配合し、厚み２．１ｍｍ、３．１ｍｍ、長さ９８．９ｍｍ、幅１０ｍｍの試料を作製して測定した。測定器はＦＬＵＫＥ・８８４２Ａで、４端子で測定した。膜厚３ｍｍのものは抵抗値Ｒが７９．０８（Ω）、膜厚２ｍｍの場合は１２８．５５（Ω）であり、体積低効率は、膜厚３ｍｍで２．５７（Ω・ｃｍ）、２ｍｍで２．９０（Ω・ｃｍ）であった。この結果から、シールド材料としての機能を保持することを把握した。
【００２２】
上記粉砕工程で得られたカーボン末を用いた塗料の塗装対象物は、金属、ガラス、樹脂、紙、セラミックス、木材など、任意のものである。また、塗装方法は、塗装対象物、塗装条件、乾燥条件、塗装規模に応じて、刷毛塗り、吹き塗り、静電塗装、エアレス塗装、分帯塗装等、公知の塗装方法から適当なものを採用すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る電磁波シールド材の製造方法によれば、比較的簡単な工程で、高品質の電磁波シールド材として機能する塗料やエマルジョンを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の製造方法を例示するフローチャートである。
【図１】
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