(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレンのマトリックス中に導電性粒子と非導電性で弾力性のポリマー粒子とを含む連続的導電性複合材料物品の形態にある電磁障害遮蔽用ガスケットであって、該導電性複合材料物品が、未圧縮の状態において連続的に導電性であり、且つ１Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有することを特徴とする、電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項２】
導電性粒子が、金属粉末、金属ビーズ、金属ファイバー、金属コーティングされたファイバー、金属フレーク、金属コーティングされた金属、金属コーティングされたセラミック、金属コーティングされたガラス発泡体、金属コーティングされたガラスビーズ、及び金属コーティングされたマイカフレークからなる群より選択されたことを特徴とする請求項１に記載の電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項３】
シリコーンエラストマー材料が不連続的状態で複合材料物品の中に分配されたことを特徴とする請求項１に記載の電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項４】
ポリテトラフルオロエチレンのマトリックス中に導電性粒子と非導電性で弾力性のポリマー粒子とを含む連続的導電性複合材料物品の形態にある電磁障害遮蔽用ガスケットであって、該導電性複合材料物品の中に不連続的状態で配置されたエラストマー材料を含み、且つ、該導電性複合材料物品が、未圧縮の状態において連続的に導電性であることを特徴とする、電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項５】
導電性粒子が、金属粉末、金属ビーズ、金属ファイバー、金属コーティングされたファイバー、金属フレーク、金属コーティングされた金属、金属コーティングされたセラミック、金属コーティングされたガラス発泡体、金属コーティングされたガラスビーズ、及び金属コーティングされたマイカフレークからなる群より選択されたことを特徴とする請求項４に記載の電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項６】
１．５ｇ／ｃｃ未満の密度を有することを特徴とする請求項４に記載の電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項７】
２５未満のショアーＡ硬度を有することを特徴とする請求項４に記載の電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項８】
２２のショアーＡ硬度を有することを特徴とする請求項４に記載の電磁障害遮蔽用ガスケット。
【請求項９】
エラストマー材料がシリコーンエラストマー材料であることを特徴とする請求項４に記載の電磁障害遮蔽用ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは、改良された導電性ポリテトラフルオロエチレン物品に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
電磁障害（ＥＭＩ）は、電気又は電子機器からの不都合な伝導又は放射される電気的外乱と定義され、他の電気又は電子機器の動作を妨害することがある過渡現象を含む。このような外乱は、あらゆる電磁スペクトルで生じることができる。無線周波妨害（ＲＦＩ）は、電磁障害と互換的に使用されることが多いが、より適切には、通常１０キロヘルツ（ｋＨｚ）〜１００ギガヘルツ（ＧＨｚ）に定められる電磁スペクトルの無線周波数部分に限定される。
【０００３】
遮蔽材は、電磁障害／無線周波妨害の源と所望の保護領域の間に挿入される金属その他の導電性構造体と定義される。このような遮蔽材は、源から電磁エネルギーが放射することを防ぐために提供されることができる。また、このような遮蔽材は、外的電磁エネルギーが、遮蔽されたシステムに侵入することを防ぐこともできる。実際の仕方として、このような遮蔽材は、一般に、電気アースされた導電性ハウジングの形態を取る。これにより、電磁障害／無線周波妨害エネルギーは、害なくアースに放散される。
【０００４】
電気装置の殆どのハウジングには、必ず、出入パネル、ハッチ、ドア及び／又は取外し式カバーが設けられる。パネル、ハッチ、ドア及び／又は取外し式カバーの間に生じるギャップは、遮蔽されたシステムの中に電磁エネルギーが漏れ込む望ましくない機会を与える。また、このギャップは、ハウジングの表面にそって流れる電流を妨害する。例えば、ギャップがあると、そのギャップのインピーダンスによって、ギャップの相対するサイドから電磁エネルギーが放射することができ、殆どスロットアンテナのようになる。
【０００５】
このような遮蔽材のギャップを閉鎖し、アース伝導電流の外乱の可能性を最小限にするため、ガスケットの種々の構造体が何年にもわたって開発されてきた。それぞれは、ギャップ（複数でもよい）を橋渡して出来るだけ連続した導電性経路を確立することを追求している。しかしながら、ギャップに隣接したハウジングの表面をスムーズに且つ綿密に塞いでそれに適合するガスケットの性能、ガスケットの導電性能、ガスケットの装着容易性、及びガスケットの作成・取付コストの間に不可避的妥協がある。
【０００６】
現在、数多くの電子デバイス、例えば限定されるものではないが、ポケット呼び出し受信機、セル式電話機、ラップトップコンピューター(laptop computer）、及び無線地域情報通信網（ＬＡＮｓ）は、正確な許容度に作成されない金属化プラスチック射出成形ハウジングを用いて構成される。従って、ギャップが個々のハウジングのシームの周りに生じる。一般に、このようなデバイスにおいて、合わせハウジング部材は包囲体のスナップで結合する方式を取り入れ、あるいは別な場合には、ハウジング包囲体を形成するために、限定された数の軽量ネジが使用される。従って、金属化プラスチック射出成形ハウジングを有する殆どの電子デバイスは、それぞれのハウジングを組み立てるための、大きな閉止力を必要としない。このような電子デバイスに組み込まれる何らかの遮蔽されたガスケットは、低い圧縮力下で変形可能でなければならない。
【０００７】
従来、導電性粒子を充填されたシリコーンエラストマーが、電磁障害と無線周波妨害を抑える導電性ガスケットとして利用されてきた。しかしながら、このような材料は割合に硬い傾向にある（例えば、約６０以上のショアーＡ硬度）。それらの硬さのため、導電性粒子を充填されたシリコーンエラストマーは、かなり低い閉止力で組み立てられるハウジングを有するデバイスのガスケットとして使用するには、うまく適さない。また、導電性粒子を充填されたシリコーンエラストマーは、薄いガスケットに打ち抜くとき、取扱いが難しい。
【０００８】
軟質で適合性のある発泡材料を囲む導電性布帛又はメッシュを取り入れたその他の電磁障害／無線周波妨害遮蔽用ガスケットが提案されている。このようなガスケットの例は、米国特許第５０２８７３９号、同第５１１５１０４号、同第４８５７６６８号、同第５０４５６３５号、同第５１０５０５６号、同第５２０２５２６号、及び同第５２９４２７０号に開示されている。上記の米国特許に開示のガスケットは低い圧縮力下で変形可能であるが、これらのガスケットは、その材料の全体にわたる連続的な導電性は有しない。このため、これらのガスケット材料は、電磁障害／無線周波妨害に対するガスケットとして機能する任意の形状に打ち抜かれることができない。
【０００９】
思うに、従来技術に不足するものは、低い圧縮荷重下で変形可能で、材料の構造の全体にわたって適合性であって連続的に導電性である材料であり、ある用途において、導電性シームの間にガスケットとして使用されたとき、約１０ＭＨｚ〜約２０ＧＨｚの周波数範囲で電磁障害遮蔽材を提供するために使用可能な材料である。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明は、所定の前駆体材料から得られる導電性複合材料物品に関する。本導電性複合材料物品は、ポリテトラフルオロエチレンのマトリックスを有し、導電性粒子と、非導電性でエネルギー膨張された中空のポリマー粒子を含んでなる。本発明の１つの態様において、導電性粒子の体積％は、前駆体材料の少なくとも２０体積％である。本導電性複合材料物品は、未圧縮状態で連続的に導電性である。従って、本複合材料物品の低い抵抗のため、本物品の中を自由に電流が流れる。特に、導電性複合材料物品は１Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有することが好ましい。
【００１１】
非導電性でエネルギー膨張された中空ポリマー粒子の体積％は、前駆体材料の約３〜約１５％の範囲にあることができる。導電性粒子は、基本的に、金属粉末、金属ビーズ、金属ファイバー、金属コーティングされたファイバー、金属フレーク、金属コーティングされた金属、金属コーティングされたセラミック、金属コーティングされたガラス発泡体、金属コーティングされたガラスビーズ、及び金属コーティングされたマイカフレークからなる群より選択されることができる。
【００１２】
本導電性複合材料物品は、本複合材料物品の中に不連続状態で配置されたエラストマー材料を含むことができる。適切なエラストマー材料には、限定されるものではないが、シリコーンエラストマー、フルオロシリコーンエラストマー、フルオロカーボンエラストマー、ペルフルオロエラストマーその他のフルオロエラストマー材料、又はポリウレタンが挙げられる。
【００１３】
このように、本発明の目的は、物品の構造の全体にわたって可撓性で適合性で連続的に導電性の材料を必要とする各種の用途に使用される、改良された易圧縮性で連続的に導電性であるポリテトラフルオロエチレン物品を提供することである。
また、本発明の目的は、電磁障害遮蔽用ガスケットとして使用される、改良された導電性材料を提供することである。
【００１４】
本発明のもう１つの目的は、約３０未満、好ましくは２５未満のショアーＡ硬度を有する、改良された連続的に導電性材料であるポリテトラフルオロエチレン材料を提供することである。
【００１５】
本発明において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と導電性金属の組成物に配合されたエネルギー膨張可能な微粒子を含む導電性ＰＴＦＥ物品が提供される。本発明のポリテトラフルオロエチレン物品は、その構造の全体にわたって恒久的に連続的に導電性である（即ち、本物品の低い抵抗のため、本発明のポリテトラフルオロエチレン物品の中を電流が自由に流れることができる）。このような材料は各種の有用な用途に効果的に採用されることができ、例えば、限定されるものではないが、導電性のアース・遮蔽用材料、触媒材料としてまた電解質装置の電極の中を通る流路としてのバッテリーや燃料電池の用途、装備用途、エレクトロフィルトレーション、マイクロ波用途、アンテナ装置、又はストリップラインが挙げられる。
【００１６】
本発明に有用な膨張可能な微粒子は、熱の適用後に泡沸を呈する。この膨張可能な微粒子は均一でなく、即ち、ポリマービーズではなくて、むしろ流体物質を含む中央コアを有するポリマー外被を備える。もう１つの特徴は、特定の温度に加熱したとき、この膨張可能な微粒子の全体的寸法が増加することである。
本発明の前駆体複合材料に有用な膨張可能な中空ポリマー微粒子は、ポリマー外被及び少なくとも１種の別な物質のコアを有する材料であり、この別な物質は液体又は気体であり、最も好ましくは室温で液体であり、その中にポリマー外被は本質的に不溶である。液体コアは、膨張の程度が膨張温度でのコア物質の体積変化に直接関係するため有利である。気体のコア物質について、その予想される体積膨張は、一般的な気体の法則から計算されることができる。ここで、液体のコア物質を含む膨張可能な微粒子は、とりわけ相変化が起きる場合（即ち、液体が膨張温度で又はその付近で気化する）、はるかにより大きい体積変化を与える機会を提供する。
【００１７】
前駆体複合材料に有用な好ましい膨張可能なポリマー微粒子（マイクロスフェアー、マイクロバルーン、又はマイクロバブルとも称される）は、塩化ビニルと塩化ビニリデンのコポリマー、塩化ビニルとアクリロニトリルのコポリマー、塩化ビニリデンとアクリロニトリルのコポリマー、メタクリロニトリルとアクリロニトリルのコポリマー、及びスチレンとアクリロニトリルのコポリマーのようなコポリマーを含む外被を有することができる。また、約２重量％までのスチレンを含むメチルメタクリレートのコポリマー、メチルメタクリレートと約５０重量％までのエチルメタクリレートのコポリマー、メチルメタクリレートと約７０重量％までのオルトクロロスチレンのコポリマーを挙げることができる。膨張前マイクロスフェアーは流体、好ましくは揮発性液体、即ち発泡剤を含み、このことは上記のタイプのマイクロスフェアーでは普通である。適切には、この発泡剤は、マイクロスフェアーの５〜３０重量％である。マイクロスフェアーは、乾燥粒子、湿りケーキ、又はサスペンション（例えば、イソプロパノールのようなアルコール中の）として、いろいろな仕方で添加されることができる。
【００１８】
膨張前の微粒子は、望ましくは約０．１μｍ〜約６００μｍのサイズ範囲であり、好ましくは０．５μｍ〜２００μｍ、最も好ましくは１μｍ〜１００μｍである。膨張後微粒子は、約０．１２μｍ〜約１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜６００μｍの範囲のサイズを有することができる。膨張した後、この膨張可能な微粒子の体積は少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも５倍、最も好ましくは少なくとも１０倍に増加することができ、約１００倍のように高いこともできる。
【００１９】
適切なマイクロスフェアーは、スウェーデンのサンズバールにあるノーベルインダストリィズ社から商標ＥＸＰＡＮＣＥＬとして市販されている。これらのマイクロスフェアーは種々のサイズと形態で得られることができ、膨張温度は一般に８０〜１３０℃の範囲である。一般的なＥＸＰＡＮＣＥＬマイクロスフェアーは、９〜１７μｍの初期平均直径と、４０〜６０μｍの膨張後平均直径を有する。ノーベルインダストリィズ社によると、このマイクロスフェアーは、１２５０〜１３００ｋｇ／ｍ3 の膨張前真密度と、２０ｋｇ／ｍ3 未満の膨張後密度を有する。
【００２０】
本願における用語「エネルギー膨張可能な微粒子(energy expandable particulate) 」は、膨張に適する揮発性流体を充填された任意の中空の弾力性のある容器を包含するものと理解されるべきである。現状で入手可能なマイクロスフェアーは、基本的に、エネルギーに曝されたときに膨張するに適するボール形の粒子であるが、このようなマイクロスフェアーは、それらの膨張後の形態において極めて弾力性があり、本発明に必要な延伸膨張を達成するために圧縮と開放（例えば、押出による）に供されることができると理解されるべきである。また、このような生産品を、チューブ、楕円体、立方体、粒状物などのような種々のその他の形状で作成することも可能である。そのようなものとして、本発明の概念における用語「エネルギー膨張可能な微粒子」は、現在知られる又は今後開発されるこれらの生産品の全ての適用可能な形態と使用を含むものである。
【００２１】
各種の発泡剤又は肥大剤が、膨張可能なマイクロスフェアーのポリマー外被の中に包囲されることができる。これらは揮発性流体の生成剤であることができ、例えば、エタン、エチレン、プロパン、ブタン、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタン、アセチレン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素、又はこれら脂肪族炭化水素の１種以上の混合物であり、好ましくは、少なくとも２６の数平均分子量を有し、また、大気圧において、使用される特定の発泡剤で飽和されたときのポリマー外被の樹脂材料の軟化点と同じ温度又はそれ以下の温度の沸点を有する。
【００２２】
本発明の１つの現状で好ましい態様において、ＥＸＰＡＮＣＥＬタイプ０９１ＤＵマイクロスフェアーが採用される。この生産品は、１０〜４０μｍの粒子サイズを有する灰色がかった白色のドライ粉末である。これらのマイクロスフェアーの外被はアクリロニトリルを含んでなる。揮発性流体はイソペンタンを含んでなる。
【００２３】
ＥＸＰＡＮＣＥＬマイクロスフェアーのドライ調製品と、ＰＴＦＥ又は類似ポリマーの分散系を混合し、次いで得られた組成物を加熱することによって、そのポリマーは三次元の延伸膨張に供され、フィブリル化されたＰＴＦＥマトリックスが得られる。
本発明によると、導電性微粒子、ペースト又は分散系又は粉末の形態のＰＴＦＥ、及びドライ粉末又は溶液の形態のマイクロスフェアーを含む前駆体材料が、少なくとも２０〜９０体積％、好ましくは３０〜９０体積％の導電性微粒子、３〜１５体積％のＥＸＰＡＮＣＥＬマイクロスフェアー、及び５〜７０体積％のＰＴＦＥの比率で混合されるが、少なくとも部分的に導電性フレークを含む態様においては、６０体積％の導電性微粒子、６体積％のＥＸＰＡＮＣＥＬマイクロスフェアー、及び３４体積％のＰＴＦＥが好ましい。混合は、任意の適切な手段で生じることができ、粉末の乾式混合、湿式混合、水分散系とスラリーフィラーの共凝固、高剪断混合などが挙げられる。本願における用語「体積％」は、前駆体材料の体積の百分率を意味するものとする。
【００２４】
得られたＰＴＦＥ前駆体材料の中に混和された導電性微粒子は、その主成分である。導電性微粒子には、限定されるものではないが、金属粉末、金属ビーズ、金属ファイバー、又は金属フレークが挙げられ、あるいは、金属コーティングされた微粒子の例えば金属コーティングされた金属、金属コーティングされたセラミック、金属コーティングされたガラス発泡体、金属コーティングされたガラスビーズ、又は金属コーティングされたマイカフレークであることもできる。微粒子形態での好ましい導電性金属には、限定されるものではないが、例えば、銀、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、グラファイト、炭素、金、又は白金が挙げられる。好ましい金属コーティングには、銀、ニッケル、銅、又は金が挙げられる。また、２種以上の導電性微粒子の組み合わせが使用されてもよい。導電性フレークの平均サイズは約１μｍ〜約２００μｍ、好ましくは約１μｍ〜約１００μｍ、最も好ましくは約２０μｍ〜約４０μｍであることができる。導電性粉末の平均サイズは約０．５μｍ〜約２００μｍ、好ましくは約０．５μｍ〜約１００μｍ、最も好ましくは約２μｍ〜約６０μｍであることができる。
【００２５】
本発明のＰＴＦＥ前駆体の製造に使用されるＰＴＦＥ水分散系は、ＰＴＦＥ粒子のミルク状の白色水系サスペンションであることができる。一般に、このＰＴＦＥ水分散系は、約２０〜約７０重量％の固形分を含むことができ、その固形分の主要部分は、０．０５μｍ〜約５．０μｍの範囲の粒子サイズを有するＰＴＦＥ粒子である。このようなＰＴＦＥ水分散系は、現在 E.I. duPont de Nemours and Company より、例えば商品名テフロン（登録商標）３６３６として市販されており、これは固形分が１８〜２４重量％であり、その大部分は約０．０５μｍ〜約５．０μｍのＰＴＦＥ粒子である。
【００２６】
上記の前駆体材料の厚さは、例えば約５ミル〜約１２５ミルの範囲でよい。
前駆体材料を加熱すると、エネルギー膨張可能な微粒子の膨張のために厚さが増加する。観察される膨張の程度はいくつかの因子に依存し、これには、存在するエネルギー膨張可能な微粒子の重量％、エネルギー膨張可能な微粒子のタイプ、エネルギー膨張可能な微粒子のポリマー外被の分子量、及び前駆体材料を一緒に保持するＰＴＦＥマトリックスの粘り強さが挙げられる。本発明の材料の一般的な厚さは、少なくとも約１０ミル以上、好ましくは１０〜１００ミル、最も好ましくは２０〜６０ミルであることができる。その他の厚さも得られることができる。
【００２７】
熱膨張段階が生じるに必要な温度は、マイクロスフェアーの外被を構成するポリマーの種類と、使用された特定の発泡剤に依存する。一般的な温度は約４０℃〜約２２０℃であり、好ましくは６０℃〜２００℃、最も好ましくは８０℃〜１９０℃である。
前述の複合材料物品に加えて、本発明の別な態様が、シリコーンエラストマー材料（例えば、ジメチルシロキサン）のようなエラストマー材料を前駆体材料に添加することによって行われる。本発明の１つの態様において、このことは、充填材入り微粉末凝塊にジメチルシロキサンを配合することによって達成される。適切なジメチルシロキサンはＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）タイプ１−４１０５又はＱ１−４０１０であり、ダウコーニング社から入手可能である。（また、やはりダウコーニング社から入手可能なＱ３−６６１のような二酸化ケイ素強化シリコーン材料を使用することが適切なことがある。）このシロキサンは、重量基準のある重量で添加され、また、例えばミネラルスピリットのような溶媒で希釈されることができる。一般に、シロキサンは、１〜約１５％の範囲の量で添加されることができ、好ましくは５〜約２０％、最も好ましくは１０〜約５０％である。その他の適切なエラストマー材料としては、限定されるものではないが、シリコーンゴム、フルオロシリコーンエラストマー、フルオロカーボンエラストマー、ペルフルオロエラストマーその他のフルオロエラストマー材料、又はポリウレタンが挙げられる。
【００２８】
次に、この前駆体材料は約１３０℃〜約１９０℃の範囲に加熱され、前駆体材料の延伸膨張を達成するだけでなく、触媒の作用でシロキサンを硬化状態にする。得られた物品は容易に圧縮可能で、連続的に導電性のＰＴＦＥ複合材料であり、その複合材料物品の中に不連続状態で配置されたシリコーンエラストマーを含む。複合材料物品は１．５ｇ／ｃｃ未満の密度を有することが好ましい。
【００２９】
エラストマー材料の添加は、高められたＺ方向の強度及び引張強伸度を有する複合材料を生み出す。また、これは、ある程度の弾力性を提供し、その材料の使用可能な温度範囲を広げる。これらの望ましい特性は、複合材料物品の導電性又は柔軟性／圧縮特性を犠牲にすることなく達成される。
下記の方法は、下記の例において作成された材料の特性を評価するために使用された。
【００３０】
−圧縮率−
膨張後のサンプルについてＡＳＴＭのＦ３６−８８によって２００ｐｓｉで圧縮率を測定した。
−体積抵抗率−
面積が１平方インチの丸い銀プローブを用い、体積抵抗率を測定した。圧縮前の体積抵抗率を測定するため、１ポンドの錘をプローブの上に置き、１ｐｓｉにおけるサンプルの抵抗を生じさせた。いろいろな圧縮レベルで本発明の複合材料物品の抵抗を測定するため、さらに重い錘を使用した。抵抗から体積抵抗率への変換は、次のようにしてなされる。
【００３１】
0004024893.tif 000002
ここで、θ＝体積抵抗率
Ｒ＝抵抗（Ω）
Ａ＝サンプルの面積（ｃｍ2 ）
Ｌ＝サンプルの厚さ（ｃｍ）
−密度−
前駆体材料の密度は、１インチ×６インチの型板を用いてサンプルを正確に１インチ×６インチに切断することによって求めた。次いでサンプルを０．０１ｇの精度で秤量し、密度を次のようにして計算した。
【００３２】
0004024893.tif 000003
ここで、Ｍ＝０．０１ｇの精度でのサンプルの質量
Ｖ＝体積（長さ×幅×厚さ）
また、膨張後の複合材料もまた前述のようにして測定した。用語「膨張％」は、次のようにして求められるサンプルの密度変化％を意味する。
【００３３】
0004024893.tif 000004
−遮蔽効果−
遮蔽効果は次の方法によって計算された。
【００３４】
遮蔽効果＝２０・ｌｏｇ（τ）
ここで、τ＝透過係数の大きさ
τ＝Ｖout ／Ｖin
Ｖout ＝出力の電圧
Ｖin＝入力の電圧
透過係数は、ヒューレット・パッカード社の８７５２型回路網解析器を用いて測定した。使用した試験設備は、試験法ＡＲＰ−１７０５に記載の試験設備を基礎にしたが、ここで、その使用した試験設備は、回路網解析器と共働させるために改良された。より詳しくは、透過係数が回路網解析器によって直接測定されたため、基準抵抗器をその設備と併用しなかった。また、その設備による寄与が全くない試験下でガスケットの遮蔽効果を求める目的で、その設備の物理的寸法は、ガスケットが配置されないときに最大透過率について最適化し、その設備の影響をさらに除去するために標準化手法を使用した。
【００３５】
本発明の範囲を限定する意図はないが、本発明の製造装置と方法は、以下の例を参照することによってより的確に理解されることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
例１
１５００ｃｃの容器の中で、７２．４ｇの銀フレーク、１４．７ｇの２０％銀コーティングアルミニウム粉末（ノバメットスペシャルティプロダクツコーポレーションから入手）、及び２．０ｇのＥＸＰＡＮＣＥＬタイプ０９１ＤＵマイクロスフェアーを、７８５ｇの脱イオン水と８７．３ｇのイソプロピルアルコールを用いてスラリーにした。この混合物を５００ｒｐｍで攪拌した。この混合物を３８．２５ｇの固形分２６．５％のＰＴＦＥ分散系 (E.I. duPont de Nemours and Companyから入手したタイプＴＥ−３６３６）と一緒に共凝固させた。得られた凝塊を１０５℃で２４時間乾燥させた。次いでこの凝塊を−１０℃で６時間冷凍し、次いで１／４インチメッシュの金属スクリーンを通して篩にかけ、粉末にした。次いでこの材料を１ポンドあたり０．１２５ポンドの量でミネラルスピリットを用いて潤滑した。次いでこの材料を２４時間にわたって再度冷凍し、１／４インチメッシュの金属スクリーンを通して手で篩にかけ、潤滑した凝塊の大きな塊を全て除去した。次いで得られた材料を、室温で少なくとも４時間放置した。次いで潤滑した粉末を、長方形の横断面を有するテープ状に押出し、２５ミルの一般的な厚さに圧延した。このテープを１０５℃で５分間乾燥し、次の特性が測定された。
【００３７】
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０３０Ω・ｃｍ
２．厚さ                  ＝２５ミル
３．密度                  ＝２．７２ｇ／ｃｃ
この同じ材料を１９０℃に５分間加熱し、その複合材料を膨張させ、次の特性が測定された。
【００３８】
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０１５Ω・ｃｍ
２．厚さ                  ＝３２ミル
３．密度                  ＝２．１３ｇ／ｃｃ
４．２００ｐｓｉでの圧縮率＝１８％
この複合材料はサイズが膨張し、このため、より低密度になったが、導電率はより大きくなった。このことは驚くべき結果であり、というのは、導電性材料の実際の体積％はより低いにもかかわらず、その複合材料の導電率が、膨張前のより高い密度の材料よりも高いからである。
【００３９】
例２
５８．３ｇの銀フレーク（テクニク社より入手したタイプ１３５）、２５．７ｇの銀コーティング銅粉末（ノバメットスペシャルティプロダクツコーポレーションから入手）、及び２．０ｇのＥＸＰＡＮＣＥＬ０９１ＤＵタイプのマイクロスフェアーを、イソプロピルアルコールと脱イオン水の中でスラリーにし、次いで固形分２０．１％の６９．７ｇのＰＴＦＥ分散系 (E.I. duPont de Nemours and Companyから入手したタイプＴＥ−３６３６）と一緒に共凝固させた。得られた凝塊を、例１に記載したと同様にして処理して厚さ２２ミルのテープにし、１０５℃で５分間乾燥した。次の特性が測定された。
【００４０】
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０３１Ω・ｃｍ
２．厚さ                  ＝２２ミル
３．密度                  ＝３．２９ｇ／ｃｃ
次いでこの材料を１９０℃に５分間加熱し、その構造を膨張させ、次の特性が測定された。
【００４１】
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０１６Ω・ｃｍ
２．厚さ                  ＝３１ミル
３．密度                  ＝２．０８ｇ／ｃｃ
４．２００ｐｓｉでの圧縮率＝２２．３％
以上より、この材料は、膨張後にその構造の全体にわたって導電性であるだけでなく、その構造の密度が３６．７％低下したにもかかわらず、導電率が２倍に増加したことが分かる。このような結果は、従来のパーコレーション理論（percolation theory）に反する。
【００４２】
例３
１０８．８ｇの銀フレーク（テクニク社より入手したタイプ１３５）、４６．６ｇの銀コーティング銅粉末（ノバメットスペシャルティプロダクツコーポレーションから入手）、及び７．０ｇのＥＸＰＡＮＣＥＬ０９１ＤＵタイプのマイクロスフェアーを、イソプロピルアルコールと脱イオン水を用いてスラリーにし、次いで固形分２０．８％の１７６．４ｇのＰＴＦＥ分散系 (E.I. duPont de Nemours and Companyから入手したタイプＴＥ−３６３６）と一緒に共凝固させた。得られた凝塊を、例１に記載したと同様にして処理して厚さ２１ミルのテープにした。この複合材料を１０５℃で５分間乾燥し、次の特性が測定された。
【００４３】
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０３７Ω・ｃｍ
２．厚さ                  ＝２１ミル
３．密度                  ＝３．０ｇ／ｃｃ
次いでこの材料を１９０℃に５分間加熱し、次の特性が測定された。
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．１３７Ω・ｃｍ
２．密度                  ＝１．２５ｇ／ｃｃ
３．厚さ                  ＝３７ミル
４．２００ｐｓｉでの圧縮率＝３５．３％
例４
２１６４ｇの銀フレーク（テクニク社より入手したタイプ１３５）、４３１ｇの２０％銀コーティングアルミニウム粉末（ノバメットスペシャルティプロダクツコーポレーションから入手）、及び３６ｇのＥＸＰＡＮＣＥＬ０９１ＤＵタイプのマイクロスフェアーを、１０．６リットルのイソプロピルアルコールと１１．２リットルの脱イオン水を用いてスラリーにした。次いでこのスラリーを固形分２６．９％の１３７０ｇのＰＴＦＥ分散系 (E.I. duPont de Nemours and Companyから入手したタイプＴＥ−３６３６）と一緒に共凝固させた。得られた凝塊を１０５℃で２２時間乾燥した。次いでこの凝塊を−１０℃で６時間冷凍し、１／４インチメッシュの金属スクリーンを通して篩にかけ、粉末にした。次いでこの材料を、１ポンドあたり０．１７５ポンドの量のミネラルスピリットを用いて潤滑した。次いでこの材料を２４時間にわたって再度冷凍し、１／４インチメッシュの金属スクリーンを通して手で篩にかけ、潤滑された凝塊の全ての大きな塊を除去した。次いで得られた粉末を直径４インチのペレットに予備成形し、厚さ５０ミル×幅６インチのテープに押出した。この押出物を約２０ミルに圧延し、１０５℃で５分間乾燥した。次の特性が測定された。
【００４４】
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０６９Ω・ｃｍ
２．密度                  ＝２．７０ｇ／ｃｃ
３．厚さ                  ＝２２ミル
得られたテープを２分間の滞留時間で１９０℃に加熱した。次の特性が測定された。
【００４５】
１．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０８９Ω・ｃｍ
２．密度                  ＝１．３２ｇ／ｃｃ
３．厚さ                  ＝４０ミル
４．２００ｐｓｉでの圧縮率＝４１％
５．ショアーＡ硬度        ＝２９
６．５０ｐｓｉでの抵抗率＝０．００７Ω・ｃｍ
以上から分かるように、例４の材料は、「無荷重」条件、即ち１ｐｓｉ以下において、構造の全体にわたって導電性である。この材料は割合に低い荷重（５０ｐｓｉ）で非常に導電性、即ち０．００７Ω・ｃｍになる。この効果をさらに実証するため、１０ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数範囲にわたって伝達インピーダンス試験を行った。これに関連して、図３は、４０ミルの初期厚さを有し、試験の際１０ミルまで圧縮された、既知の炭素充填材入り延伸膨張ＰＴＦＥ材料についてのその試験結果を示す。次の結果が測定された。
【００４６】
0004024893.tif 000005
また、例４によって作成された４０ミルの初期厚さを有する材料を同様に試験し、試験の際にやはり１０ミルまで圧縮した。図４はその試験結果を示す。次の結果が測定された。
【００４７】
0004024893.tif 000006
図１は、この例４の膨張前のテープの横断面の１４０倍の顕微鏡写真である。これから分かるように、ＥＸＰＡＮＣＥＬ０９１ＤＵマイクロスフェアー１と、２０％の銀コーティングアルミニウム粉末２が、構造の中にランダムに分配されていることが明らかである。銀フレーク３は複合材料の中で目立っており（その４０体積％の高い充填率のため）、層状に見え、場所によって、銀コーティングアルミニウム粉末２及び／又はマイクロスフェアー１によって隔てられている。また、ＰＴＦＥ４もランダムに分配され、存在する全フィラーに結合し、構造の全体にわたって存在する。
【００４８】
図２は、膨張後のテープの横断面の２００倍の顕微鏡写真である。これから分かるように、マイクロスフェアーの内側と構造全体の双方に気孔が存在する。また、マイクロスフェアーはランダムに分配されたままであるが、それらの増大したサイズのため、はるかに目立っている。２０％の銀コーティングアルミニウム粉末はランダムに分配されたままであるが、銀フレークは層状には配置されていない。銀フレークは「押され」て、その分布が分割されている。
【００４９】
例５
２０２３ｇの銀フレーク（テクニク社より入手したタイプ４５０）、４０４ｇの２０％銀コーティングアルミニウム粉末（ノバメットスペシャルティプロダクツコーポレーションから入手）、及び３９ｇのＥＸＰＡＮＣＥＬ０９１ＤＵタイプのマイクロスフェアーを、１０．３リットルの脱イオン水と９．７リットルのイソプロピルアルコールを用いてスラリーにした。次いでこのスラリーを固形分１８．７％の２８５８ｇのＰＴＦＥ分散系 (E.I. duPont de Nemours and Companyから入手したタイプＴＥ−３６３６）と一緒に共凝固させた。得られた凝塊を９５℃で１６．５時間乾燥した。次いでこの凝塊を−１０℃で７時間冷凍し、１／４インチメッシュの金属スクリーンを通して手で篩にかけ、粉末状にした。次いでこの材料を、７５％のシリコーンモノマー（ダウコーニング社から入手したＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）タイプ４１０５）と２５％のミネラルスピリットの混合物からなる潤滑剤を用い、１ポンドあたり０．２ポンドの量で潤滑した。次いでこの材料を−１０℃で１７時間にわたって再度冷凍し、１／４インチメッシュのスクリーンを通して再度篩にかけた。次いで得られた粉末を直径２．５インチのペレットに予備成形し、厚さ４５ミル×幅４インチのテープに押出した。この押出物を約２０ミルの厚さに圧延し、１０５℃で５分間乾燥した。次の特性が測定された。
【００５０】
１．厚さ                  ＝２２ミル
２．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝０．０６９Ω・ｃｍ
３．密度                  ＝２．９１ｇ／ｃｃ
押出物の特性を測定した後、潤滑剤を除去せずに、そのテープを１９０℃の温度に２時間加熱することによってガスケット材料を作成した。次の特性が測定された。
【００５１】
１．厚さ                    ＝６１ミル
２．体積抵抗率（１ｐｓｉ）  ＝０．０８３Ω・ｃｍ
３．体積抵抗率（５０ｐｓｉ）＝０．００７Ω・ｃｍ
４．密度                    ＝０．９６ｇ／ｃｃ（６７％膨張）
５．２００ｐｓｉでの圧縮率  ＝５６．９％
６．ショアーＡ硬度          ＝２２
この例において、加熱はテープの構造の膨張効果を有するだけでなく、それに加え、加熱はシロキサンを硬化させ、シリコーンエラストマー、延伸膨張ＰＴＦＥ、及び導電性粒子の網状構造を形成させることができる。このことは、材料の電磁障害遮蔽効果を低下させることなく、例４の材料に比較して、より高いＺ軸方向の強度、より高い引張強度、より高い使用可能温度範囲、及びより良好な回復能力を有する材料を生成する。
【００５２】
図５は、例５の膨張前材料の３２０倍の顕微鏡写真である。この写真は、マイクロスフェアーと銀コーティングアルミニウム粉末のランダムな分布を示す。また、図５は、図１と同様に銀フレークが目立つ複合材料を示す。ここで、図５の材料は、構造の全体にわたって全表面をコーティングしたシロキサンを含む。
図６は、図５の材料の膨張後の態様の６７倍で示された顕微鏡写真である。これから分かるように、粒子は、上記に記載したように異なって分布されている。ここで、図５に比較してシリコーンエラストマーが明確に観察できる。図６から明らかなように、シリコーンエラストマーは、複合材料の中で所定の表面に結合している。ここで、シリコーンエラストマーは、もはや構造の全体にわたって連続的ではない。このことは、同時的な膨張／硬化プロセスによって生じる。
【００５３】
例５の材料の遮蔽効果を、先に説明した方法によって試験した。次の結果が測定された。
0004024893.tif 000007
上記に示したデータは、構造の中でのシリコーンエラストマーの存在は、材料の遮蔽効果を大きくは低下させないことを実証している。
【００５４】
例６
２８５ｇのニッケル粉末（ＩＮＣＯスペシャルティパウダープロダクツ社より入手したタイプ１２３）と２．４ｇのＥＸＰＡＮＣＥＬ０９１ＤＵタイプのマイクロスフェアーを、１．６４リットルの脱イオン水の中でスラリーにし、固形分１８．４％の１２．６ｇのＰＴＦＥ分散系 (E.I. duPont de Nemours and Companyから入手したタイプＴＥ−３６３６）と一緒に共凝固させた。次いでこの材料を例５と同様にして処理し、但し、約幅２インチ×厚さ４０ミルのテープに押出した。このテープを２０ミルに圧延し、乾燥させた（しかし、膨張させなかった）。次の特性が測定された。
【００５５】
１．厚さ                  ＝２０ミル
２．体積抵抗率（１ｐｓｉ）＝４３００Ω・ｃｍ
３．密度                  ＝３．１４ｇ／ｃｃ
上記に示した膨張前特性を測定した後、テープの別な片（乾燥させない）を１５０℃で２分間加熱した。これは、複合材料テープに膨張／硬化を与える。次いで次の特性が測定された。
【００５６】
１．厚さ                    ＝３０ミル
２．密度                    ＝２．０ｇ／ｃｃ
３．２００ｐｓｉでの圧縮率  ＝２３．３％
４．体積抵抗率（１ｐｓｉ）  ＝７１９Ω・ｃｍ
５．体積抵抗率（５０ｐｓｉ）＝０．６０Ω・ｃｍ
意外なことに、抵抗率は８３．３％低下したが（即ち、より導電性になった）、密度は３６．３％減少した（即ち、単位体積あたりに存在する導電性粒子はより少ない）。この結果もまた従来のパーコレーション理論と対照的である。
【００５７】
例６の材料について比較用の遮蔽効果データを測定した。
0004024893.tif 000008
図７は、例６の材料の膨張前の態様の６００倍で示された顕微鏡写真である。図７において、シリコーンエラストマーは構造の全体にわたって存在するばかりでなく、顕微鏡写真の中で支配的であり、このため、ＰＴＦＥ又はニッケルを見つけることが困難なことが分かる。このように、シリコーンエラストマーは複合材料の表面をコーティングしており、これは、図５に示された例５で調製された材料と対照的である。
【００５８】
図８は、図７の材料の膨張後の態様の３６０倍で示された顕微鏡写真である。図８に見られるように、多くの気孔、露出したニッケル粒子、及びマイクロスフェアーの存在が明白である。シリコーンエラストマーは、膨張した材料の全体にわたって不連続的な状態で存在する。
上記に本発明のいくつかの代表的な態様を詳細に説明したが、当業者には、本願で開示した新規な教示や特長から大きく逸脱することなく多くの変更が可能なことが容易に認識されるであろう。従って、そのような変更はいずれも、特許請求の範囲に限定された本発明の範囲の中に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの膨張前の態様の、薄膜の組織を示す図面に代わる１４０倍の倍率で示された顕微鏡写真である。
【図２】図１の材料の膨張後の態様の、薄膜の組織を示す図面に代わる２００倍の倍率で示された顕微鏡写真である。
【図３】炭素を充填された延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンガスケット材料の電気遮蔽試験の結果を示す、ｄＢとＭＨｚのグラフである。
【図４】本発明の導電性ポリテトラフルオロエチレン物品の１つの態様の電気遮蔽試験の結果を示す、ｄＢとＭＨｚのグラフである。
【図５】本発明の１つの膨張前の態様の、薄膜の組織を示す図面に代わる３２０倍の倍率で示された顕微鏡写真である。
【図６】図５の材料の膨張後の態様の、薄膜の組織を示す図面に代わる６７倍の倍率で示された顕微鏡写真である。
【図７】本発明の１つの膨張前の態様の、薄膜の組織を示す図面に代わる６００倍の倍率で示された顕微鏡写真である。
【図８】図７の材料の膨張後の態様の、薄膜の組織を示す図面に代わる３６０倍の倍率で示された顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１…マイクロスフェアー
２…銀コーティングされたアルミニウム粉末
３…銀フレーク
４…ポリテトラフルオロエチレン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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