(57)【要約】【課  題】生産性に優れ、安価で、しかも電磁波吸収能力が大きいシート状構造物を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂とカーボン微粉末を混合して溶融状態で混練し、この混合体を押出し成形したシート状体Ｓであって、前記シート状体Ｓは表面層ｈとこの表面層に囲まれた内部層とからなり、前記表面層は前記カーボン微粉末を核としてその周囲を熱可塑性樹脂の殻体で囲んだマイクロカプセルｍで形成され、この表面層に導電層が形成れたシート状電磁波吸収構造物。【選択図】              図３
2004250643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂とカーボン微粉末を混合して溶融状態で混練し、この混合体を押出し成形したシート状体であって、前記シート状体は表面層とこの表面層に囲まれた内部層とからなり、前記表面層は前記カーボン微粉末を核としてその周囲を熱可塑性樹脂の殻体で囲んだマイクロカプセル形成され、この表面層に導電層が形成れた電磁波吸収構造物。
【請求項２】
熱可塑性樹脂とカーボン微粉末を混合して溶融状態で混練し、この混合体を押出し成形したシート状体であって、前記シート状体は表面層とこの表面層に囲まれた内部層とからなり、この表面層は前記カーボン微粉末を核としてその周囲を熱可塑性樹脂の殻体で囲んだマイクロカプセルが薄膜状に密集して導電性を持っていることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収構造物。
【請求項３】
前記シート状体の少なくとも一方の縁部に電極線を内蔵させており、この電極線は前記表面層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収構造物。
【請求項４】
滑り剤等の添加剤を含んだ熱可塑性樹脂８５〜７４重量％とカーボン微粉末１５〜２６重量％とを混合して溶融状態で混練して溶融熱可塑性樹脂にカーボン微粉末を高度に分散させたペレットを製造する工程と、前記ペレットをシート状に押出し成形することを特徴とする電磁波吸収構造物の製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂は、少なくともオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする請求項４記載の電磁波吸収構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は大量生産に適した電磁波吸収用シート状物とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送電線、テレビ、エアコン、電子レンジ等の人体と離れた場所で作動する電気製品から発する電磁波が人体に与える影響が社会問題になり、更に最近では人体に直接に接する電気毛布や携帯電話などから発する電磁波が大きな社会問題として提起されている（例えば、非特許文献１参照。）
【０００３】
【非特許文献１】
サンデー毎日（２００２年１１月１５日号の第３５頁〜３８頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
科学技術の発展に伴ない、地上には様々な人工的電磁波が充満するようになっている。例えば、前記非特許文献によると電磁波は高圧送電線の真下で１１ミリガウス以上あり、配電線の数メートルの至近距離で１０ミリガウス、変電所の外部壁で４〜５０ミリガウスであると記載され、更に、ある程度の距離を保って対面するエアコン、テレビ、蛍光灯、電子レンジや電磁調理器もかなりの量の電磁波を発生している。
【０００５】
特に人体と接触あるいは近接して使用する電気毛布や電気床暖房装置、更に最近急成長して多数の家庭でも使用されている電気暖房式便座は、使用者が如何に注意しても電磁波を避けることができないものである。そして同文献には、長時間浴びる電磁波の強度を２ミリガウス（０．２  マイクロステラ）以下とすべきであるとの主張がある旨記載している。
【０００６】
この電磁波を遮蔽あるいは吸収する材料の開発には多くのメーカーが関係しており、多数の特許が提案されているが、特許文献としては例えば下記のものが提案されている。
【０００７】
特公昭６２−５３４５９号公報には、ＡＢＳ樹脂にアルミニウム繊維、酸化カドミウム、脂肪族アミドなどを混合した組成物が提案されている。
【０００８】
特公平２−２９７６１号公報には、銅被覆されたポリエステル繊維からなる基布にエピクロルヒドン系ポリマーと表面処理された炭酸カルシウムとの混合組成物を添着したものが提案されている。
【０００９】
特公平７−５０６４５号公報にはフエライト粉末を合成ゴムと混合した組成物が提案されている。また、特許第２６５８００号には、銅繊維及び錫・鉛合金粉末を合成樹脂で被覆したマスターペレットと酸化防止剤含有の合成樹脂ペレットとを混合した組成物を提案されている。
【００１０】
特公平７−１８２２１号公報には炭素繊維にニッケルを被覆した短繊維とポリウレタンを混合して建物の内側に吹き付ける工法を提案している。また、特許第２８９７１２９号には、ガラス繊維及びポリエステル繊維をコアとし、それぞれに銅および銀層被覆を行なって２種類の導電性繊維とすることを提案している。
【００１１】
その他、多数の発明が提案されているが、その多くは合成繊維やガラス繊維に導電層を被覆したり、熱可塑性樹脂やゴムに導電性粉末を練り込んだり、金属繊維をセメントに混合して導電性を持たせたり、更に炭素繊維を使用したものが多く提案されている。
【００１２】
前記公知技術においては、電磁波遮蔽体により電磁波の侵入を遮断する思想を主体に構成されたものが多く、生産性と均質性については多く配慮されていないものである。従って、製造方法に問題があって大量生産によって低コストで提供するには不適当な場合が多い点も問題である。
【００１３】
また、これらの電磁波遮蔽体は、特に吸収する電磁波の周波数の調節方法については殆ど配慮されておらず、周波数に適した遮蔽体とすることは極めて困難であり、従って、電磁波を発生する場所や電気機器の種類に合わせたものを製造して施工することも困難であった。
【００１４】
本発明は、前記従来の電磁波吸収体の大量生産に適さなく、低コストで提供できないという欠点を解消した電磁波吸収体及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る電磁波吸収構造物とその製造方法は次のように構成されている。
【００１６】
１）本発明に係る電磁波吸収構造物は、熱可塑性樹脂とカーボン微粉末を混合して溶融状態で混練し、この混合体を押出し成形したシート状体であって、前記シート状体は表面層とこの表面層に囲まれた内部層とからなり、前記表面層は前記カーボン微粉末を核としてその周囲を熱可塑性樹脂の殻体で囲んだマイクロカプセル形成され、この表面層に導電層が形成れたシート状に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
２）本発明に係る電磁波吸収構造物は、熱可塑性樹脂とカーボン微粉末を混合して溶融状態で混練し、この混合体を押出し成形したシート状体であって、前記シート状体は表面層とこの表面層に囲まれた内部層とからなり、この表面層は前記カーボン微粉末を核としてその周囲を熱可塑性樹脂の殻体で囲んだマイクロカプセルが薄膜状に密集して導電性を持っていることを特徴としている。
【００１８】
３）本発明に係る電磁波吸収構造物は、前記シート状体の少なくとも一方の縁部に電極線を内蔵させており、この電極線は前記表面層と電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１９】
４）本発明に係る電磁波吸収構造物の製造方法は、滑り剤等の添加剤を含んだ熱可塑性樹脂８５〜７４重量％とカーボン微粉末１５〜２６重量％とを混合して溶融状態で混練して溶融熱可塑性樹脂にカーボン微粉末を高度に分散させたペレットを製造する工程と、前記ペレットをシート状に押出し成形することを特徴としている。
【００２０】
５）前記熱可塑性樹脂は、少なくともオレフィン系樹脂を含むことを特徴としている。
【００２１】
本発明に係る電磁波吸収体は、ポリオレフインを主体とする熱可塑性合成樹脂とカーボン微粉末との混合体を、混練装置で高度に混練することによってカーボン微粉末を核とし、熱可塑性樹脂層を殻体とするマイクロカプセルを形成し、このマイクロカプセルからなるチップを製造し、このチップを原料としてシート状に成形したものである。
【００２２】
このカーボン微粉末を核ないし芯体とするマイクロカプセルを利用することによって導電性を与えることができ、この導電性の程度を調節することが可能であり、従って、このチップを原料としてシート状に押出し成形して得られたシート状物は表面層と内部層とからなる二層の構造物となる。
【００２３】
表面層は導電性を有しており、しかも電磁波を容易に受け入れる性質を持っている。そして内層は前記表面層よりも絶縁材料的な性質を持っているが、電磁波に反応する電磁石的な性質を持っている。
【００２４】
従来の電磁波遮蔽組成物や電磁波遮蔽成形体は、表面に電磁波に対する導電性を持たせており、これを一種のアンテナとして電磁波を受けてアースするように構成されているものが多い。
【００２５】
これに対して本発明に係る電磁波吸収構造物は、表面層によって電磁波を受けてこれを表面層より導電性が低い内層に受入れ、この内層において電子的に散乱させることで吸収消滅させるものである。
【００２６】
実際には、この電磁波に対する性質を物理的に説明することは困難であるが、後述するように実際の高周波の遮断効果について比較すると、大きな電磁波吸収と遮断効果を持っていることが理解できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る電磁波吸収体であるカーボン微粉末を含む熱可塑性樹脂シートの原料となるペレットの製造方法を示すものであり、二軸混練機１の原料供給部２に、第１供給部３より熱可塑性樹脂と成形を助ける滑り剤などの添加剤を供給する。また、第２供給部４よりカーボン微粉末を熱可塑性樹脂に対して所定の割合で供給し、この熱可塑性樹脂を加熱溶融しながらカーボン微粉末を混合した混合体として、ダイス５より吐出して断面円形の線条体６を成形する。
【００２９】
そしてこの線状体６をガイドローラ８と引き取りローラ９を設置した冷却水槽７内の冷却水１０中に案内して冷却硬化させた後にカッター１１で細断してペレット１２を製造する。
【００３０】
二軸混練機１は、スクリュー外径が４８ｍｍ、その長さが２０００ｍｍで、回転数を４００〜１０００ｒｐｍまで大幅に変更できる構造のものを採用している。この二軸混練機１は、熱可塑性樹脂とカーボン微粉末等を単に均一に混合するものであるが、カーボン微粉末を核とし、熱可塑性樹脂を殻体とするマイクロペレットを形成するためのものである。従って、通常のＦＲＰ成形用のペレットを製造する場合とは全く異なる操作が必要である。
【００３１】
使用する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン等からなるオレフイン系樹脂単体、あるいは前記オレフイン系樹脂とと他の熱可塑性樹脂との混合物からなり、また、カーボン微粉末としてはストラクチャーが発達しているフアーネスブラックを使用するのが良い。
【００３２】
前記熱可塑性樹脂とカーボン微粉末との混合割合は、成形するシート状物の特性によって変化するが、熱可塑性樹脂と滑り剤などの添加剤の合計が８５〜７４重量％とカーボン微粉末を１５〜２６重量％の範囲に調整する。カーボン微粉末量が１５％未満であると導電性が十分でない。一方、２６％より多いと成形性が悪くなり、強度的にも問題が発生する。
【００３３】
前記二軸混練機１の回転数は４００〜１０００ｒｐｍが適しているが、特に４２０〜４８０ｒｐｍに調整するとマイクロカプセルが良好に形成されることが確認されている。
【００３４】
しかし、回転数が３９０回転以下であるとマイクロカプセルの形成が不均一になり、また、１１００ｒｐｍ以上の回転数になるとカーボン微粉末が更に微細化され、全体として外観が泥状となり、目的とする電磁波吸収性能を持つシート状物を成形することが困難となることが分かっている。
【００３５】
前記のようにして得られたペレット１２は、乾燥工程において約７日間、乾燥されてタンクに収容されている。この乾燥したペレット１２は図２に示す成形工程における押出成形機１５の受入れタンク１６に供給され、この成形機１５で溶融されると共に押出しスクリューで押出され、ダイス１７によってシート状に成形される。また、このダイス１７には電極線ロール１８から電極線１８ａが引出されてシートＳの端部の厚みの中間部に配置される。
【００３６】
このシートＳの製造方法としては２種類がある。第１の方法は、１つのダイス１７より２枚のシートを押出し、これが軟化状態にある間に前記電極線１８ａを縁部に配置し、その直後に２枚のシートをピンチロール１９で押圧接着して１枚のシートＳとするものである。このピンチロール１９に次いで引取りロール２０が設けられて、両ロール１９、２０で延伸ゾーン２１を形成しており、両ロール１９、２０の間に回転差を与えて軟化状態になるシートＳに張力を付与することによってこのシートＳを僅かに延伸すると共に、シートＳに僅かな分子配向を与えることが可能である。
【００３７】
図２においてはロール群１９、２０に続いて冷却装置２２が設けられている。この冷却装置２２は空冷式で合っても良いが、冷却効率から考えて水冷式のものを使用することもできる。前記のようにして製造されたシートＳ（本発明の電磁波吸収構造物）は巻取装置２３でロール状に巻取られる。
【００３８】
第２のシートの製造方法は図示してしないが、チューブラー方式と言うものであって、円筒形のダイスより円筒状シートを押出し、これの内部の直径方向に２本の電極線を配置した後に、この円筒状シートをピンチロールで押圧偏平化して一枚のシートに接合するものである。
【００３９】
第１のシートの製造方法は、シートの幅の変更と厚みの調整が容易であり、更に厚みを正確に調整することができる。一方、第２のシートの製造方法は、ダイスの直径の変更と、円周方向の厚みの調整に高度な技術を必要とするので、色々な種類のシートを製造するのには適していない。
【００４０】
図３は、前記のようにして製造された電磁波吸収構造物であるシートＳの断面の模式図である。
【００４１】
このシートＳは平坦であり、その両縁の厚さの中間部に電極線１８ａが配置されている。そしてシートＳの両表面ｈにはカーボン微粉末を核として、熱可塑性樹脂を殻体とするマイクロカプセルｍが密集して配列されている。そして厚さ方向の中間部ｔには、前記マイクロカプセルｍとは異なった性質を持ち、導電性の劣った層が形成されている。
【００４２】
この断面の構造を確認するためには、高度な電子顕微鏡が必要であるが、簡単な方法は通電によって確認することができる。即ち、電源の一方の配線（第１の電線）を電極線１８ａに接続し、他方の配線（第２の電線）の先端をシートＳの表面に接触させ、火花が発生する状態から通電を確認することができる。
【００４３】
次に、前記第２の電線の先端を慎重に厚み方向に押込むことによって抵抗が急に減少して殆ど絶縁に近い状態となる。なお、シートＳは薄いものであるので、これの厚み方向の組織の変化を明確に確認することは困難である。そこで、このシートＳを斜めに切断してその切断面に第２の電線の先端を慎重に接触させながら電流の変化あるいは抵抗値の変化を測定することによって組織の変化を確認することが可能である。このような実験より、本発明に係るシートＳの断面は二種類の性質を持つ層から構成されていることが分かる。
【００４４】
〔電磁波吸収性能について〕
（実施例１）
前記のようにして製造された、幅が５００ｍｍ、厚さが１．５ｍｍの本発明に係るシート状電磁波吸収構造物に係るシートＳ（試料１）と、比較物として１５０ｍｍ角メッシュの太さが１ｍｍの金網（試料２）を準備した。
【００４５】
そして既に床暖房装置として電熱線が配設された床の上に前記試料１と試料２をそれぞれ配置した。そして前記電熱線に通電して発熱させた場合の電磁波の状態を測定した。
【００４６】
既設の床暖房装置に通電した状態で試料２をアースをしない場合は、０．６ミリガウスの電磁波が測定された。次に試料２にアースを接続した場合は、０．４〜０．５ミリガウスの電磁波が測定された。
【００４７】
これに対して、前記試料１をアースした場合は、電磁波を全く測定できず、完全に電熱線から発する電磁波を吸収・消滅させていることが分かった。
（実施例２）
次に、携帯電話による高周波（１．５ＧＨｚ帯）の電磁波の影響を確認するために、試料１のシートＳを本出願人の本社工場の倉庫の壁面と床面に張付けた。そしてその倉庫の内部で携帯電話をかけたが全く通じなかった。
【００４８】
そこで、前記試料１のシートＳを全部撤去した後に同様に携帯電話をかけると良好に交信することができた。
（実施例３）
また、暖房した便器の電磁波を測定したことろ、約１５０〜２５０ミリガウス、場所によっては５０００ミリガウスの電磁波を測定した。そこで、前記試料１のシートＳを便器の上に載せて電磁波を測定したところ、電磁波は全て吸収されて全く漏洩電磁波を測定することができなかった。
（実施例４）
この実施例は、大型テントに大気中の浮遊電界の及ぼす影響を調査したものである。テントが帯電される浮遊電界としては、通信と映像による電波の影響が最も大きなものであるが、このテントの帯電を大地に拡散させることができるかどうかを測定したものである。
【００４９】
資料１のシートＳを土中に深さ１０ｃｍ、長さが５ｍを埋めた状態で、前記テントの端部にシートＳを接続した状態でテントの帯電状態の変化を測定した。また接地抵抗も測定した。
【００５０】
測定周波数が１７１．２５ＭＨｚの場合、資料１のシートＳとテントとを接続しない場合は、浮遊電界は７４ｄＢμであった。これに対して前記シートの端部をテントと接続して接地した状態では、７１ｄＢμであり、約４５％も浮遊電界強度の低下を確認することができた。また、接地抵抗も大幅に改善されることが確認された。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係るシート状電磁波吸収構造物は、熱可塑性樹脂とカーボン微粉末を混合して溶融状態で混練して押出し成形したシート状体であって、前記シート状体は表面層とこの表面層に囲まれた内部層とからなり、前記表面層は前記カーボン微粉末を核としてその周囲を熱可塑性樹脂の殻体で囲んだマイクロカプセル形成され、この表面層に導電層が形成れていることを特徴としている。
【００５２】
従って、熱可塑性樹脂とカーボン微粉末との混合物をシート状に成形するのみで製品を製造することができることから、極めて生産性が優れ、安価に製造することができる。また、カーボン微粉末の添加量を調整し、混練機の操作次第で電磁波吸収構造物の性質を調整できるので用途に応じた製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシート製造用のペレットの製造工程の概略図である。
【図２】本発明に係るシートの製造工程の概略図である。
【図３】本発明に係るシートの内部構造の模式図である。
【符号の説明】
１  二軸混練機        ２  原料供給部        ３  第１供給部
４  第２供給部        ５  ダイス            ６  線条体
７  冷却槽          １１  カッター        １２  ペレット
１５  押出成形機    Ｓ  シート      ｈ  表面
ｍ  マイクロカプセル
【図１】
2004250643.tif 000003
【図２】
2004250643.tif 000004
【図３】
2004250643.tif 000005