研究論文

ストレッチ性・熱収縮性を付与した電磁波シールド織物の開発
安田篤司＊１、鹿野剛＊２、三輪幸弘＊３

Development of electromagnetic radiation shield cloth that gives stretch orheat contraction
Atsushi YASUDA*1, Tsuyoshi SHIKANO*2 and Yukihiro MIWA*3
Owari Textile Research Center, AITEC*1*2*3
ケーブル・ハーネス用電磁波シールドスリーブを対象とした、めっき繊維を用いたストレッチ性・熱収縮を有する電磁波シールド基材用織物糸の開発を目的に、素材、糸の構造・撚数等の撚糸条件等とストレッチ性・熱収縮性及び電磁波シールド効果について検討した結果、撚数が増加すると伸縮率・熱収縮率が減少し、撚セットを行うことで伸縮率・熱収縮率は更に低下することを見出した。また、熱収縮糸の熱収縮による電磁波シールド性への影響を評価したところ、熱収縮率が高い程電磁波シールド性能が向上する結果となった。また、これらの知見をもとに電磁波シールド織物を作製し、伸長率で 20%〜170%、熱収縮率 10%〜25%で電磁波シールド効果が 40〜50dB ある織物が得られた。

１．はじめにている。

近年、コンピュータ等電子機器の高速化に伴い、電子基ケーブル用電磁波シールド素材としてスリーブ状の物板からの発熱量が増加している。熱による障害を回避し、とテープ状の物があるが、スリーブ状の物は、ケーブル等電子機器を安定的に動作させるため、いかにして効率よくにかぶせるだけで電磁波シールド効果が得られるため作基板から発生した熱を筐体外に放出させるかが課題とな業性はいいが、シールド素材として金属繊維が用いられてっている。一般的な熱対策として、基板等からの電磁波ノいるため硬く、また、ケーブルに固定するための治具も必イズが漏れない程度の大きさの通気口を穿け、電動ファン要となるため、ケーブルに装着するとかなり太いものとな等を用いて強制的に筐体内の空気を筐体外に排出させるる。またテープ状の物はケーブルに巻き付けることで密着ことで、基板からの熱を筐体外に排出している。そのため、させることは可能であるが、隙間を空けないように巻き付筐体内の通気性の確保が、電子機器の熱対策の重要なポイけないと電磁波シールドの効果はない等作業性の面で問ントとなっている。筐体内の通気性を確保するため、障害題がある。そこで作業性の点でテープより優れているが、となる物として、基板に接続しているケーブルやハーネスケーブルに密着しないスリーブ状の電磁波シールド材にが挙げられる。最近では細いケーブルや、すだれ状の物もおいて、柔軟性及びストレッチ性や熱収縮性を付与してケ現れているが、通常は複数のケーブル・ハーネスを束ねるーブルに装着すると細くなる材料を開発する方法についことで筐体内の通気性を確保している。て検討した。

また、電子機器の筐体内では電磁波ノイズの問題があり、柔軟性については金属繊維を合成繊維に金属めっきし基板に接続しているケーブルは電磁波ノイズを発信あるた物に置き換えることや、シート状の織物・フィルムに直いは受信するアンテナの役割を果たす場合があり、電子機接金属めっきすることで達成は可能であるが、金属めっき器の信頼性向上のため、ケーブルやハーネス用電磁波シーしたものは基材の形状変化で容易に剥離するため、ストレルド対策を行っている物もあるが、電磁波ノイズはノイズッチ性や熱収縮性は無い。そのため、金属めっき繊維とス発生源に近づく程強く影響を受けるようになるため、ケー

トレッチ糸・熱収縮糸とを撚糸技術を用いて組合せ、柔軟ブル等を束ねることで、ノイズの影響を受けるようになるで熱収縮性またはストレッチ性を有する電磁波シールドことが懸念されている。電磁波シールド対策を施したケー織物を開発する研究を行った。

ブルも存在するが、ケーブル自体太くなる、筐体内の通気２．実験方法性を損なう恐れがあるばかりかコスト増となるため、一般向きの電子機器用として薄くてケーブルに密着して、筐体内の通気性を損なわない電磁波シールド素材が求められ＊＊

1 尾張繊維技術センター
3 尾張繊維技術センター

開発技術室
応用技術室

＊

2.1 試料
めっき繊維として平成 17 年度研究で作製した銀めっき

2 尾張繊維技術センター

開発技術室（現産業労働部

地域産業課）

繊維の内、めっきの密着性の良好な結果が得られた糸て評価を行った。

164dTex 及び市販の銀めっき糸 164dTex を用いた、スト2.3.2 製織性の評価

レッチ糸としてポリウレタン 78dTex、ポリブチレンテレ

蛭田式包合力試験機を用いて試験糸に 784mN の荷重をフタレート（以下 PＢT）83dTex、ポリオレフィン系弾性かけ、摩擦子の回転数を 80rpm で 500 回摩擦した時の、糸 78dTex を用い、熱収縮糸としては、アクリル系の熱収糸表面の状態を観察することで評価した。

縮糸を用いた。

2.3.3 電磁波シールド織物の物性評価
経にポリエステル糸 164dTex を芯糸にめっき糸を 4002.2 糸構造と撚糸方法
めっき糸自体は伸縮しないため、芯にストレッチ糸や熱回/m、めっき糸と逆方向に 400 回/m 巻いてダブルカバー収縮糸を用い、その周りにめっき糸を巻き付けたカバードドヤーンを用い、緯にストレッチ糸使い電磁波シールド糸ヤーンの構造とした。

及び熱収縮糸使い電磁波シールド糸を用い、織組織を１／2.2.1 ストレッチ糸使い電磁波シールド糸の撚糸方法

３斜文織、経密度 1260 本/m、緯密度 1929 本/m の規格でポリウレタンを芯糸とした場合の撚数を 800 回/m、製織し、ストレッチ織物は JIS L1311 の伸長率Ａ法で緯1200 回/m、1600 回/m、2000 回/m、2400 回/m の 5 段階、方向の伸長率で評価した。また、熱収縮織物については

ＰＢＴ、ポリオレフィン系弾性糸を芯糸に用いた場合の撚120℃、5 分の乾熱処理後の緯方向の熱収縮率で評価した。

数を 400 回/m、600 回/m、800 回/m、の 3 段階とした。

2.3.4 電磁波シールド性能の評価

撚糸については合撚糸機（ツイストワインダ TW-D （株）

電磁波シールド性能は、ネットワークアナライザ

カキノキ製）を用い、芯糸にめっき糸を巻いただけのシン（8753A 型

グルカバードヤーン（ＳＣＹ）と中空スピンドル式意匠撚

×150mm×3mm のアクリル板の上にストレッチ織物及糸機（トライツイスターON-700-NFⅢ

オゼキテクノ

び熱収縮織物を両面テープで貼り付け、遠方界プラスチッ（株）製）を用い、めっき糸の撚り方向と逆の方向にポリクシールド材評価器に取り付けて 0.3ｋＨｚ〜1GHz の範

エステル糸 83dTex をめっき糸と同じ撚り回数巻いたダブ

囲の周波数での電界強度の減少をアクリル板だけでの測ルカバードヤーン（ＤＣＹ）を作製した。ポリウレタン等

定結果と比較して評価した。

ヒューレットパッカード製）を用い、50mmの弾性糸を撚糸する場合は、伸縮性を発現させるため延伸

３．結果および考察した状態で撚糸するのが普通である。そのためポリウレタン糸、ポリオレフィン系弾性糸については延伸倍率を 3 倍として撚糸した。
2.2.2 熱収縮糸使い電磁波シールド糸の撚糸方法

3.1 糸構造と撚糸方法
カバードヤーンの撚糸方法と糸の伸縮率、及び熱収縮率の関係を明らかにするために、400 回/m、600 回/m、800

熱収縮糸使い電磁波シールド糸の撚数としては、400 回回/m の 3 段階、ポリウレタン糸では 800 回/m、1200 回/m、/m、600 回/m、800 回/m の 3 段階とした。なお、熱収縮

1600 回/m、2000 回/m、2400 回/m の 5 段階の撚数でＳＣ

糸使い電磁波シールド糸は製品として使用する時に熱収Ｙ、ＤＣＹを作製し、伸縮伸長率及び、熱収縮率を測定し縮が発現する必要があるため、撚セットができない。そのた。その結果を図１、図２に示す。ストレッチ糸、熱収縮ため、中空スピンドル式意匠撚糸機（トライツイスター

糸共に撚数が増加するにつれて、伸縮伸長率、熱収縮率がON-700-NFⅢ減少する傾向があり、伸縮伸長率についてＳＣＹよりもＤ

オゼキテクノ（株）製）を用い、めっき糸の撚り方向と逆の方向にポリエステル糸 83dTex をめっＣＹの方が高くなることが分かった。

き糸と同じ撚り回数巻いたＤＣＹとして撚りの戻りを止電磁波シールドストレッチ糸の伸縮伸長率めることとした。
ＳＣＹについては、乾熱 100℃、90 分のヒートセットを行って使用した。
2.3.1 糸物性の評価
ストレッチ糸使い電磁波シールド糸については JIS
L1013 の収縮性Ａ法による伸縮伸長率を、熱収縮糸使い電磁波シールド糸については JIS L 1013 乾熱収縮率Ｂ法を参考に 120℃、5 分熱処理後の熱収縮率を用いて評価した。

伸縮伸長率（％）

2.3 性能評価方法

140PBTSCY120

PBTDCY

10080

ポリオレフィン系
弾性糸DＣＹ
ポリウレタンＳＣＹ

60

ポリウレタンＤＣＹ

40200200600

1000

1400

1800

22002600

撚数(回／ｍ）

なおＰＢＴ糸は撚糸後に高温の熱処理を行うことで、伸縮性が発現する。そのため 100m を綛にとり、5 分間煮沸し

図１

電磁波シールドストレッチ糸の伸縮伸長率

乾燥や、糊を落とす工程で熱を加える必要があり、ストレッチ性等の性能に影響を及ぼすと思われるため、ＤＣＹが熱収縮率（％）

アクリル熱収縮糸の熱収縮率

製織するのに最適な糸構造と判断した。

16芯：ポリエステル

14押：めっき糸12

撚数：４００t/m

10864

芯：ポリエステル

2押：めっき糸0200

400

6008001000

撚数：８００t/m

撚数(回/m)図２

電磁波シールド熱収縮糸の熱収縮率

芯：ＰＢＴ
搦：めっき糸カバードヤーンは芯糸にめっき糸が巻き付いた構造となっているため、撚数が増えるにつれて撚のピッチが小さ

押：ポリエステル
撚数：４００t/mくなる。芯糸が伸長・収縮するとそれに追従してめっき糸

芯：ＰＢＴの撚のピッチが変化する。糸でストレッチ性を発現させる

搦：めっき糸ためには、撚糸後にその糸が収縮することが重要で、めっ押：ポリエステル

き糸の撚ピッチが小さいと芯糸が収縮しても、めっき糸追撚数：８００t/m

従範囲が小さくなり、結果として収縮できない。逆にめっき糸の撚ピッチが大きい場合は、芯糸が過度に収縮すると、 図３ 電磁波シールドＳＣＹ、ＤＣＹの製織性試験後の状態と考えられる。
3.2 糸の製織性の評価
蛭田式包合力試験機を用いて試験糸に 784mN の荷重をかけ、摩擦子の回転数を 80rpm で 500 回摩擦した時の、糸表面の状態を観察した。蛭田式包合力試験機は、糸を回転する摩擦子で摩擦し、糸が破断した時の摩擦子の回転数により、糸の製織性を評価する試験機であるが、今回の糸は破断しないと思われるので、糸の製織するに十分と判断できる摩擦子の回数を回したあとの糸表面の状態の変化

回/m、めっき糸と逆方向に 400 回/m 巻いてダブルカバードヤーンを用い、緯にストレッチ糸使い電磁波シールド糸（ウレタン：2000 回/m・1600 回/m、ＰＢＴ：400 回/m、ポリオレフィン系弾性糸：400 回/m）及び熱収縮糸使い電磁波シールド糸（アクリル熱収縮糸：400 回/m）を用い、織組織を１／３斜文織、経密度 1260 本/m、緯密度 1929本/m の規格で製織し、収縮率、熱収縮率を調べた。ウレタンについては製織後に 175℃で熱処理を行った物、及び中温でアイロンがけを行った物についても調べた。その結果を図４、図５に示す。

を調べた。その結果を図３に示す。写真では分かりにくい

ストレッチ織物の物性がＳＣＹは摩擦によりめっき糸が移動し、ＤＣＹは移動しなくなる傾向が見られた。
これらのことにより、電磁波シールド熱収縮糸、電磁波シールドストレッチ糸はＳＣＹ・ＤＣＹでも製織は可能と判断できるが電磁波シールド材として見ると、めっき糸が150
100500ウレタン(2000回／ｍ）生機するに影響を及ぼす程ではなかったが、撚数が多い方が少伸長率(%）

なかった。また、摩擦による毛羽の発生については、製織200ウレタン(1600回／ｍ）アイロン中温熱処理

Ｙは撚りの戻りを防ぐため、100℃の熱処理を行ったため経にポリエステル糸 164dTex を芯糸にめっき糸を 400

ポリオレフィン系
弾性糸

また、ＤＣＹがＳＣＹより伸縮伸長率が高いのは、ＳＣ

3.3 電磁波シールド織物の物性評価

PBTると考えられる。

ウレタン(2000回／ｍ）175℃5min熱処理

めっき糸はダブついた状態となり、伸ばすことが可能にな摩擦で移動すると織物での電磁波シールド特性にバラツキが生じる可能性があるため、ＳＣＹでは糊付等でめっき糸を固定する必要があることが分かった。糊付処理は糊の

図４ ストレッチ性電磁波シールド織物の伸長率

アクリル熱収縮織物のシールド効果

30025-10 020-2015-30

10
50
アクリル

ウレタン（1600回/m）

シールド効果(dB)

熱収縮率(%)

熱収縮ストレッチ織物の熱収縮率

BLANK
200
収縮前
収縮後

400

600

800

1000-40-50-60-70-80

図５ 熱収縮性電磁波シールド織物の熱収縮率-90-100
周波数(MHz)

糸と織物では、織物の伸長率・熱収縮が同等かやや低くなると思われるが、アイロンがけをした 1600 回/m ウレタ
ンは糸の状態よりも織物の方が縮む結果となった。これはアイロンがけをすることにより、織物は更に収縮するため、伸長率が糸よりも大きくなったと思われる。また 175℃、5 分で熱処理したウレタンは糸の伸長率が糸より大きくならなかったのは、熱処理温度が高すぎたため、伸長率が悪くなったと思われる。
また、熱収縮織物については、アクリル熱収縮糸使い織物で 10%の熱収縮率であったが、生機のウレタン糸使い織物を 120℃、5 分の熱処理することで 28%収縮することが分かった。

図７ 熱収縮電磁波シールド織物の電磁波シールド効果
ストレッチ織物・熱収縮織物で測定値がバラついているのは測定装置の測定限界レベルになっているためである。
ストレッチ織物の糸種とシールド効果の関係については分からなかったが、50dB 程度の電磁波シールド効果を有する織物が得られた。また、アクリル熱収縮織物は熱収縮前のシールド効果は 40dB 程度であるが、熱収縮で 50dBに向上することが分かった。このことは熱収縮することにより、シールド材評価器の電波が通過する部分にある織物のめっき糸量が増えたため考えられ、製品として考えた場

3.4 電磁波シールド性能の評価
アクリル板の上にストレッチ織物（ウレタン：2000 回/m、ＰＢＴ：400 回/m、ポリオレフィン系弾性糸：400 回/m）
及び熱収縮織物（アクリル熱収縮糸：400 回/m）を両面テ合、熱収縮してもシールド効果は変化しないと考えられる
ので、製品状態で、電磁波シールド効果を測定する必要がある。

ープで貼り付け、遠方界プラスチックシールド材評価器に３．結び取り付けて 0.3kHz〜1GHz の範囲の周波数での電界強度の減少をアクリル板だけでの測定結果と比較した。その結熱収縮性及び電磁波シールド効果について検討した結果、果を図６、図７に示す。

以下の成果が得られた。

ストレッチ糸によるシールド効果の違い(1) カバリング糸の撚数によりストレッチ性・熱収縮性を

0-10

0-20
シールド効果(dB)

素材、糸の構造・撚数等の撚糸条件等とストレッチ性・

-30

BLANK
200
400PBT
ポリオレフィン弾性糸
ウレタン
ウレタン175℃処理

6008001000-50-60-70-80-90
周波数(MHz)

図６ ストレッチ性電磁波シールド織物の電磁波シールド効果(2)製織するためにはダブルカバードヤーンが有効である。
(3)伸長率で 20%〜170%、熱収縮率 10％〜25％で電磁波シールド効果が 40〜50dB ある織物が得られた。

-40-100

調整可能である。