(57)【要約】【課題】導電性フィラーの分散性に優れ、被着体に対して追従性及び密着性に優れた電磁波シールド複合材料を提供すること。【解決手段】粘着剤組成物でなる熱可塑性バインダーと、このバインダー中に分散された導電性表面皮膜を有する有機合成繊維とを有し、該有機合成繊維の含有量が熱可塑性バインダーに対して１〜５０重量％の量である電磁波シールド用粘着性複合材料。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着剤組成物でなる熱可塑性バインダーと、このバインダー中に分散された導電性表面皮膜を有する有機合成繊維とを有し、該有機合成繊維の含有量が熱可塑性バインダーに対して１〜５０重量％の量である電磁波シールド用粘着性複合材料。
【請求項２】
前記粘着剤組成物がホットメルト材料である請求項１記載の電磁波シールド用粘着性複合材料。
【請求項３】
前記粘着剤組成物がアクリル樹脂系粘着剤である請求項１記載の電磁波シールド用粘着性複合材料。
【請求項４】
前記有機合成繊維が太さ０．１デニール〜１０デニール、繊維長０．１ｍｍ〜３０ｍｍのポリエステル繊維である請求項１〜３のいずれか記載の電磁波シールド用粘着性複合材料。
【請求項５】
前記導電性表面皮膜が銀によって形成される請求項１〜４のいずれか記載の電磁波シールド用粘着性複合材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の電磁波シールド用粘着性複合材料を用いて成形して得られた電磁波シールド用の成形物。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか記載の電磁波シールド用粘着性複合材料を用いて成形したガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波放出を防止する、あるいは外部からの電磁波吸収を防止する電磁波シールド用材料に関し、特に電子機器等に使用される電磁波シールド用粘着性複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器には制御用デジタル回路が搭載されている。デジタル回路に用いられる周波数は電子機器の発達とともにギガヘルツを越えるほどに高くなり、この結果、電子回路そのものがアンテナとなり予期せぬ電磁波を放出、あるいは外部から受け取る現象が生じている。
【０００３】
放出された電磁波はノイズとして近くの電子機器に悪影響を与える。そのため、近年、電子機器が小型化、高性能化するに伴い、電磁波をシールドする技術が重要になっている。
【０００４】
このような、電磁波による悪影響を防止する対策として、例えば、ガスケットのような部品にも電磁波シールド機能が要求されている。例えば、特開平１１−３４６０８２号公報（特許文献１）には、樹脂弾性発泡体を芯材とし、電磁波を遮蔽する導電性繊維の織布あるいは不織布で上記芯材を包み込み、アクリル系接着テープで固定した構造のシールドソフトパッキンが記載されている。
【０００５】
その他にも、電磁波シールド用ガスケットとしては、導電性繊維材料を筒状にした中に、弾力性の発泡ウレタンを注入したものや、中空筒状の難燃性ウレタン系スポンジに、導電性織布・不織布を接着剤を用いて巻き付けたものがある。
【０００６】
しかしながら、これらのガスケットは、使用時の切り口から導電性繊維が脱離し易く、脱離した導電性繊維が電子機器内部の回路を短絡したり、また他の場所と接地することにより、短絡事故や電磁波シールド機能の低下が発生するという問題点や、更には飛散した導電性繊維によって装置内部が汚れるという問題点がある。また構造が複雑であるため製造コストが高く、薄型化にも限界がある。
【０００７】
特開平４−７８９９号公報（特許文献２）には、所望の曲面形状に変形した金属繊維のマットに、合成樹脂フィルムを密着させて埋め込んだ構造の電磁波シールド用シートが記載されている。しかしながら、金属繊維のマットは剛性が高いため被着部に対する追従性に乏しく、また、任意の形状に成形することは困難である。
【０００８】
特開平１１−３５４９６９号公報（特許文献３）や米国特許第４，５６６，９９０号明細書（特許文献４）には、熱可塑性樹脂中に金属で被覆した繊維等、導電性フィラーを分散させた電磁波シールド材が記載されている。しかしながら、これら文献では被着部に対する電磁波シールド材自体の追従性や密着性は考慮されていない。そのため、被着体に電磁波シールド材を適用するときは、両面テープや接着剤などを用いる必要があり、使用工程が煩雑である。また、接着剤層が存在するためその薄型化も困難である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−３４６０８２号公報
【特許文献２】
特開平４−７８９９号公報
【特許文献３】
特開平１１−３５４９６９号公報
【特許文献４】
米国特許第４，５６６，９９０号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、導電性フィラーの分散性に優れ、被着体に対して追従性及び密着性に優れ、かつ粘着性を有する電磁波シールド用複合材料を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粘着剤組成物でなる熱可塑性バインダーと、このバインダー中に分散された導電性表面皮膜を有する有機合成繊維とを有し、該有機合成繊維の含有量が熱可塑性バインダーに対して１〜５０重量％の量である電磁波シールド用粘着性複合材料を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
本明細書において「粘着」という用語は広義に用いており、接着（ａｄｈｅｓｉｏｎ、ａｄｈｅｒｅｎｃｅ）、粘着（ｔａｃｋｉｎｅｓｓ、ｓｔｉｃｋｉｎｅｓｓ）および感圧接着（ＰＳＡ）の概念を全て含む意義を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
熱可塑性バインダー
熱可塑性バインダーは柔軟性に優れ、粘着性を示す結合剤であれば、特に限定されない。熱可塑性バインダーは、通常、粘着性を示す樹脂を主体とする組成物である。
【００１４】
粘着性を示す粘着性樹脂には、一般に、ゴム系、アクリル系、シリコーン系等の種類がある。ゴム系粘着剤はエラストマーに粘着付与剤、軟化剤、老化防止剤などを混合したものである。エラストマーは天然ゴムが主体であるが、ＳＢＲ、ＳＩＳ、ポリイソブチレン、ブチルゴム等が使われる場合もある。アクリル系粘着剤はアクリル酸エステルなどの合成品であり、粘着性を与えるＴｇの低い軟らかい主モノマーに、接着性や凝集力を与えるＴｇの高く硬いコモノマーを少量、更に架橋や接着性の改良のため、官能基含有モノマーが共重合されている。シリコーン系粘着剤はシリコーンゴムとシリコーン樹脂の構成よりつくられたものである。
【００１５】
ここでいう粘着性樹脂には、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等のホットメルト材料も含まれる。
【００１６】
粘着剤組成物は、これらの粘着性樹脂に常套の添加剤を配合して得られる。複数の粘着性樹脂を適宜ブレンドしてもよい。
【００１７】
好ましい粘着剤組成物は、ホットメルト材料であるエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアセテート、あるいはアクリル樹脂を含む粘着剤である。熱可塑性バインダーがホットメルト材料であれば、粘着性複合材料を導電性ホットメルト材料としても使用できる。
【００１８】
エチレンビニルアセテートはエチレンと酢酸ビニルの共重合体であるためにそのモル比によってその物性が異なる。特に融点に着目する場合は、加熱時の流動性を犠牲にしても、酢酸ビニルのモル比が少ないものを選択すると良い。重合開始剤を添加して共重合体の粘度を調整してもよい。
【００１９】
導電性表面皮膜を有する有機合成繊維
導電性表面皮膜を有する有機合成繊維は熱可塑性バインダーに含有される導電性フィラーである。導電性表面皮膜を有する有機合成繊維は、金属等の導電性物質でコーティングされている有機合成繊維（プラスティックファイバー）である。金属は表面処理を施されていてもよい。
【００２０】
本発明で用いる有機合成繊維は柔軟性を有するとともに、導電性材料及び／又は非導電性材料である。しかし、金属ファイバー（金属繊維）やカーボンファイバーのような剛性の繊維状材料とは異なる。それゆえ、剛性繊維材料よりも熱可塑性バインダーへの分散が容易であり、分散時間が短く、その分散体積率も多くできる。しかも、熱可塑性バインダーの流動性は損なわれず、柔軟性に富む粘着性複合材料が得られる。
【００２１】
他方、金属ファイバーやカーボンファイバー等は有機合成繊維に比べて繊維の剛性が非常に高いため、熱可塑性バインダーに含有させると、母材の柔軟性及び流動性が損なわれてしまい、提供される粘着性複合材料も硬くなってしまう。
【００２２】
つまり、有機合成繊維及び熱可塑性バインダーが共に柔軟性を有することによって、長繊維を粘着性樹脂へ大量かつ均一に混合分散することが可能となり、優れた成形性及び形状追随性を保持した、粘着性を有する導電性複合材料が提供される。
【００２３】
有機合成繊維の材料としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、アクリル、レーヨン等を用いることができる。特に好ましくはポリエステルである。
【００２４】
プラスチックファイバーの太さは０．１ｄ（デニール）〜１０ｄ（デニール）であることが好ましい。プラスチックファイバーの太さが０．１ｄ（デニール）未満では導電性物質の被覆量を多く必要とし、高比重となり、１０ｄ（デニール）より太いと繊維が硬くなり、いずれの場合も好ましくない。
【００２５】
導電性表面皮膜に用いることのできる導電性物質は銀、銅、金、アルミニウム、ニッケル及びそれらの合金やそれらを組み合わせたものなどが挙げられるが、導電性の良いものが好ましい。具体的には、銀で被覆される有機合成繊維又は被覆する銀の表面が硫化処理された有機合成繊維である。
【００２６】
一実施態様として、銀は導電特性に優れ、有機合成繊維に被覆した場合、良好なアンテナとなり電磁波を電流に変える。電流となったノイズは、めっきにより結合した高分子の抵抗および銀自身の抵抗により熱に変わり吸収される。
【００２７】
導電性表面皮膜を有する有機合成繊維について、導電性物質、例えば銀の被覆表面を硫化処理すると、導電性皮膜表面の抵抗を高めることができ、これにより本発明の複合材料成形物の表面の電波反射を小さくできる。この結果、電波吸収能を高くし、且つ吸収可能周波数帯域を広くすることができる。
【００２８】
上記有機合成繊維に導電性物質を被覆する方法としては、従来公知の適宜の方法が採用でき、例えば無電解めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法等がある。特に量産性、均質性等の面から無電解めっき法が好ましく、導電性物質の被覆量は、プラスチックファイバーの重量に対して５〜５０重量％程度であることが好ましい。この導電性物質被覆量が５重量％未満では十分な導電性を得ることができず、５０重量％を超えても導電性には大差はなく、比重が大きくなり好ましくない。
【００２９】
銀被覆表面の硫化処理法としては、銀被覆した繊維を、硫化ナトリウムや硫化カリウム等の硫化物水溶液に浸漬する方法、或いは、硫化水素などのガスで処理する方法などがありうる。これらのうち、特に、銀被覆層のごく表面に均質に処理することができ、しかも簡易な方法であることから、硫化物水溶液に浸漬する方法が好ましい。この硫化処理により、銀被覆繊維の銀の表面に硫化銀が形成される。
【００３０】
ここで、導電性表面皮膜を有する有機合成繊維はその繊維長を決定して、均一な繊維長にカットした物を用いても良いが、数種類の繊維長を混合しても良い。繊維長は、０．０１ｍｍ〜１００ｍｍ程度であることが好ましく、さらに好ましくは０．１ｍｍ〜３０ｍｍである。
【００３１】
この時、電磁波の波長の観点より、繊維長を波長の数倍又は数分の１としても更に効果的である。更には、例えば６０ＧＨｚ（波長５ｍｍ）の周波数を効率的に減衰させるために、導電性皮膜繊維の繊維長を１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍ、１ｍｍ、０．５ｍｍなどの長さの何れか、又は数種の長さを混ぜても良い。
【００３２】
導電性表面皮膜を有する有機合成繊維は市販されているものを用いてもよい。市販品の例としては、三菱マテリアル社製の銀被覆ポリエステル長繊維「シルファイバー（商品名）」等が挙げられる。
【００３３】
本発明の複合材料の製造方法
本発明の複合材料は、導電性表面皮膜を有する有機合成繊維を熱可塑性バインダーにフィラーとして含有させて製造する。まず、導電性表面皮膜を有する有機合成繊維を所定の長さにカットする。そしてこれを熱可塑性バインダーに均一に混合分散させる。有機合成繊維の量は、熱可塑性バインダーに対して１〜５０重量％、好ましくは１〜３０重量％、より好ましくは５〜２０重量％とする。
【００３４】
有機合成繊維の配合量が１重量％未満であると複合材料の電磁波シールド性が低下し、５０重量％を越えると電磁波シールド性が飽和し、加工し難くなる。さらに、粘着性や柔軟性が低下するおそれがある。
【００３５】
熱可塑性バインダーには、別のフィラーを添加してもよい。例えば難燃剤、高透磁率を有する電磁波吸収用材料（例えばフェライトが好ましい）、熱伝導性を付与するアルミナ、カーボン等が挙げられる。
【００３６】
これらのフィラーを混合分散するときは、導電性表面皮膜を有する有機合成繊維に悪影響を与えない条件で行う必要がある。例えば加熱する場合は、上記有機合成繊維の形状が崩れないような温度とする。混合時間は、有機合成繊維の導電性表面皮膜が剥がれない程度の時間内で終了させる。
【００３７】
なお、熱可塑性バインダーの種類及び物性に応じて、粘度等分散条件を適宜調整することが必要である。例えば、熱可塑性バインダーとしてエチレンビニルアセテートを用いる場合は、これを、好ましくは、例えば１００℃で加熱溶融させた状態で規定量の有機合成繊維を混合分散する。
【００３８】
分散方法は、例えば熱可塑性バインダーがホットメルト材料である場合は加熱溶融したものに投入し、又は溶液型の場合はこれを含む溶液に投入し、一定時間強制的に混合すればよい。混合は、例えば３本ロールや二軸押出機、プロペラミキサー等を用いて撹拌して行うことができる。
【００３９】
混合によって、表面皮膜を有する有機合成繊維は母材である熱可塑性バインダーに基本的に埋包せられるため、個々の繊維の脱落が抑制されて短絡事故を防止できる。混合分散された材料は所望の型に入れて成型しても、シート状に加工して所望の大きさや形にカットしても良い。
【００４０】
作用
本発明の電磁波シールド用粘着性複合材料は外部への電磁波放出および外部からの電磁波吸収を防止することができ、適度な弾力性、柔軟性及び粘着性を有している。
【００４１】
従って、本発明の複合材料で形成される成形物は、電磁波シールド材又はガスケットとして使用することができ、電子機器の筐体などの複雑な形状の被着体に容易に追従することが可能であり、加えて両面テープや接着剤などを用いなくても、熱可塑性バインダーの粘着性により密着する。
【００４２】
更に加熱処理を施せば、その追従性や密着性を簡単に向上できる。このようにして効率的に外部への電磁波放出、外部からの電磁波吸収を防止し、且つ材料成型後にテープなどの接着機能を有する物を付加する必要が無いため機能を保ったまま薄型化も容易である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の電磁波シールド用粘着性複合材料およびその成形物は以下のような利点を有している。
・柔軟性、粘着性をもち、加工が容易である。
・柔軟性、粘着性をもち、形状追従性に優れる。
・電波の遮蔽特性が優れており、従来の材料（例えば特許文献１記載の例）と比較して単純な構成であるにも関わらず同等の特性が得られる。
・導電性表面皮膜を有する有機合成繊維は母材である熱可塑性バインダーに基本的に埋包しているため、構成部材の脱落が大幅に抑えられ短絡事故を防止できる。
・十分な接地能力を示す。
【００４４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし本発明は、これらの例によって限定されるものではない。
【００４５】
実施例１
熱可塑性バインダーであるポリエチレンビニルアセテート「ＥＶ２１０（三井デュポンポリケミカル社製）」１００重量部と、導電性表面皮膜を有する有機合成繊維であるポリエステル銀メッキ繊維「シルファイバー（三菱マテリアル社製、繊維太さ２ｄ（デニール）、繊維長５．０ｍｍ）」１２．５重量部とを用意した。
【００４６】
まず、ポリエチレンビニルアセテート「ＥＶ２１０」のペレット１００重量部を、１００℃に制御した２軸混練機「ミキサーＷ５０Ｅ（ブラベンダー社製）」に入れ、３０ｒｐｍの回転数で加熱溶融させた。溶融したポリエチレンビニルアセテート「ＥＶ２１０」に、ポリエステル銀メッキ繊維「シルファイバー」１２．５重量部を徐々に添加し、全量添加後、５分間加熱混合分散を行い、電磁波シールド用粘着性複合材料を得た。得られた複合材料を１５０℃に制御したホットコーターを用いて厚さ１ｍｍのシート状に成形した。このシートをスリットして幅１０ｍｍ×長さ１５ｃｍの棒状のガスケットを得た。
【００４７】
実施例２
イソオクチルアクリレート（日本触媒社製）１００重量部に光重合開始剤「イルガキュア６５１（日本チバガイギー社製、２，２−ジメチルメトキシ−２−フェニルアセトン）」０．０２０重量部を添加し、ガラス容器中で攪拌混合した。次に硬化時の酸素障害を防ぐために、窒素バブリングを１０分間行なって、この混合液中の溶存酸素を除去した。
【００４８】
その後、混合溶液を低圧水銀ランプで数分間紫外線を照射することにより、部分的に光重合させて、粘度を調節した。このようにして得られたシロップ状の粘調液体１００重量部にポリエステル銀メッキ繊維「シルファイバー（三菱マテリアル社製、繊維太さ２ｄ（デニール）、繊維長５．０ｍｍ）」１２．５重量部を添加してミキサーで均一に攪拌した。
【００４９】
得られた混合液を剥離処理したポリエステルフィルム（５０μｍ厚）の上に１ｍｍ厚でナイフ塗工した後、光重合の阻害要因となる酸素を遮蔽することを目的に上記のポリエステルフィルムを塗工液層の上にラミネートした。その後、ポリエステルフィルムの上から低圧水銀ランプで約１０分間紫外線を照射し、混合液中のモノマーを光重合してシートを作成し、このシートをスリットして幅１０ｍｍ×長さ１５ｃｍの棒状のガスケットを得た。
【００５０】
実施例３
実施例１及び２において、フィラーとして高透磁率のソフトフェライト（ＢＳＮ−１２５、戸田工業株式会社製）１０重量部を更に添加すること以外は同様にして棒状のガスケットを得た。
【００５１】
実施例４
実施例１〜３において、フィラーとして日軽産業株式会社製難燃性付与材「Ｂ５３（水酸化アルミ）」１００重量部を更に添加すること以外は同様にして棒状のガスケットを得た。
【００５２】
比較例１
実施例１において銀メッキ繊維の代わりにステンレス繊維（直径８ミクロン、繊維長５ｍｍ、日本精繊株式会社製）５重量部を用いた以外は同様にして棒状のガスケットを得た。
【００５３】
比較例２
実施例１において銀メッキ繊維の代わりに直径１０ミクロン、長さ５０ミクロンのＰＡＮ系カーボンファイバー（日本グラファイトファイバー株式会社製）３０重量部を用いた以外は同様にして棒状のガスケットを得た。
【００５４】
比較例３
実施例１においてバインダーとしてポリエチレンビニルアセテートの代わりにポリプロピレン「ＣＦ１０６４（チッソポリプロ社製）」１００重量部を用いた以外は同様にして棒状のガスケットを得た。
【００５５】
比較例４
実施例１においてバインダーとしてポリエチレンビニルアセテートの代わりにポリエチレン「ノバテックＬＤ（日本ポリケム社製）」１００重量部を用いた以外は同様にして棒状のガスケットを得た。
【００５６】
比較例５
竹内工業株式会社製のシールディングガスケット「ＳＴＧ１．５−１０」を比較例５とした。このガスケットは、電磁波シールド部材として導電性繊維を用い、これを筒状にした中に発泡性のウレタン樹脂を注入したものである。
【００５７】
比較例６
寺岡製作所製の電磁波シールドテープ「Ｎｏ．８３２１」を比較例６とした。このテープは厚さ３５μｍの銅箔にアクリル系粘着剤が塗布されている構成である。
【００５８】
導電性繊維分散性評価試験
実施例１〜４、比較例１においてシート化した状態で熱可塑性バインダーへの導電性繊維分散の均一性を目視評価した。その結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2004352926.tif 000002
【００６０】
表１に示す結果より、ステンレス繊維と比較して金属メッキされたポリエステルファイバーは粘着性樹脂への分散性、塗工加工性が優れている。
【００６１】
電磁波シールド試験
実施例１、実施例２、比較例５、比較例６を用いてＫＥＣ（関西電子工業振興センター）法による電界遮蔽能力を測定した。なお、測定において、テストサンプルは２．５ｃｍ×１０ｃｍの大きさに統一し、この大きさが測定できるような銅板に３０ｃｍ×３０ｃｍの窓を開けたアタッチメントを用いて測定した。測定装置の模式図を図１に示す。また、測定結果を図２に示す。
【００６２】
測定結果より、実施例のテストサンプルは比較例と比較して単純な構成であるのもかかわらず同等以上の電界遮蔽能力をもつことがわかる。
【００６３】
粘着性に関する試験
雰囲気温度５℃〜８０℃においてイソプロピルアルコールなどで表面を洗浄したサンプル片２．５ｃｍ（縦）×１０ｃｍ（横）×０．１ｃｍ（厚み）を地面と垂直に設置したステンレス板に手で圧着を行い、手を離した後に剥がれの有無を評価した。その結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】
2004352926.tif 000003
【００６５】
表２の結果よりカーボンファイバーをポリエチレンビニルアセテートに分散させたサンプル（比較例２）、および銀メッキされたポリエステルファイバーを非粘着性の熱可塑性樹脂に分散させたサンプル（比較例３及び４）は、粘着性がないことがわかる。
【００６６】
切断部位の脱落試験
実施例１、２で得られたシート材料をカッターで２．５ｃｍ（縦）×１．２５ｃｍ（横）×０．１ｃｍ（厚み）に切り取り１００ｍｌのイオン交換水を入れたガラス瓶に投入した。３０分間の超音波洗浄を行い目視・分析で銀繊維あるいは粒子の脱落があるかを確認した。その結果、脱落は認められなかった。
【００６７】
導電性試験
実施例１、２で得られたシート材料をカッターで２．５ｃｍ（縦）×１．２５ｃｍ（横）×０．１ｃｍ（厚み）に切り取った。これを２枚のＳＵＳ３０４板に挟み込んだ状態でこの試料に１００ｍＡの定電流を流して端子間電圧を測定し、これより直流抵抗を算出した。結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
2004352926.tif 000004
【００６９】
表３に示す直流抵抗値によって、実施例１及び２は十分な接地能力を有することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＫＥＣ法による電磁波シールド効果測定装置の模式図である。
【図２】ＫＥＣ法により、本発明の電磁波シールド用粘着性複合材料の電界遮蔽能力を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…中心導体、
２…外部導体、
３…入出力。
【図１】
2004352926.tif 000005
【図２】
2004352926.tif 000006