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技術 電波吸収シート

出願人 積水化学工業株式会社
発明者 小山健史武藤勝紀
出願日 2019年7月24日 (1年3ヶ月経過) 出願番号 2019-136019
公開日 2020年2月13日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-025093
状態 未査定
技術分野 電場又は磁場に対する装置又は部品の遮蔽 積層体(2) 不織物 繊維製品の化学的、物理的処理
主要キーワード 磁性体金属粉 耐伸長性 電波対策 耐伸張性 バックグラウンド位置 軽量素材 凸凹表面 偏心型
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課題

軽量素材を用いた、伸縮性がより優れた電波吸収シートを提供すること、好ましくは、さらに耐伸長性伸長後の電波吸収特性)にもより優れた電波吸収シートを提供すること。

解決手段

不織布及び該不織布上に配置されている金属層を含み、且つ前記不織布が捲縮繊維を含む、電波吸収シート。

概要

背景

従来、携帯通信機器電子機器家庭用電化製品では、電波漏洩侵入を防止するために、電波吸収材料を施した部材が用いられている。近年では、特に電波を利用した電子機器(情報通信機器)においては、他の電子機器の誤作動及び信号劣化の防止、並びに、人体への悪影響の防止の観点から、不要な電磁波を吸収する電波吸収シートが広く採用されている。

電波吸収シートとしては、各種ゴム樹脂材料磁性体金属粉を分散させてなるものが従来から用いられている。また、例えば、布帛の表面上に金属が付着されたノイズ吸収布帛報告されている(特許文献1)。

概要

軽量素材を用いた、伸縮性がより優れた電波吸収シートを提供すること、好ましくは、さらに耐伸長性伸長後の電波吸収特性)にもより優れた電波吸収シートを提供すること。不織布及び該不織布上に配置されている金属層を含み、且つ前記不織布が捲縮繊維を含む、電波吸収シート。なし

目的

本発明は、軽量素材を用いた、伸縮性がより優れた電波吸収シートを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

不織布及び該不織布上に配置されている金属層を含み、且つ前記不織布が捲縮繊維を含む、電波吸収シート

請求項2

前記電波吸収シートの、JISL1913:2010に従って測定される任意の一方向の伸長率が、80〜300%である、請求項1に記載の電波吸収シート。

請求項3

前記電波吸収シートの坪量が80〜100g/m2である、請求項1又は2に記載の電波吸収シート。

請求項4

前記電波吸収シートの厚みが0.3〜2.0mmである、請求項1〜3のいずれかに記載の電波吸収シート。

請求項5

前記金属層の厚みが80〜250nmである、請求項1〜4のいずれかに記載の電波吸収シート。

請求項6

抵抗値が10〜10000Ω/□である、請求項1〜5のいずれかに記載の電波吸収シート。

技術分野

0001

本発明は、電波吸収シート等に関する。

背景技術

0002

従来、携帯通信機器電子機器家庭用電化製品では、電波漏洩侵入を防止するために、電波吸収材料を施した部材が用いられている。近年では、特に電波を利用した電子機器(情報通信機器)においては、他の電子機器の誤作動及び信号劣化の防止、並びに、人体への悪影響の防止の観点から、不要な電磁波を吸収する電波吸収シートが広く採用されている。

0003

電波吸収シートとしては、各種ゴム樹脂材料磁性体金属粉を分散させてなるものが従来から用いられている。また、例えば、布帛の表面上に金属が付着されたノイズ吸収布帛報告されている(特許文献1)。

先行技術

0004

特許第5722608号

発明が解決しようとする課題

0005

本発明者は、研究を進める中で、ゴム系電波吸収シートは、重く厚みがあり、凸凹表面やRの筐体の角などに対応させるために伸長すると電波吸収特性が悪化するという問題がある点に着目した。また、本発明者は、さらに研究を進める中で、布帛に金属を付着してなる従来の電波吸収シートは、比較的軽量であるものの、伸縮性が十分ではなく、凸凹表面やRの筐体の角などには対応できないことに着目した。

0006

上記着目点に基づいて、本発明は、軽量素材を用いた、伸縮性がより優れた電波吸収シートを提供することを課題とする。好ましくは、本発明は、軽量素材を用いた、伸縮性に加えて耐伸長性(伸長後の電波吸収特性)にもより優れた電波吸収シートを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明者は、上記課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、不織布及び該不織布上に配置されている金属層を含み、且つ前記不織布が捲縮繊維を含む電波吸収シートであれば、上記課題を解決できることを見出した。本発明者はこの知見に基づいてさらに研究を進めた結果、本発明を完成させた。

0008

即ち、本発明は、下記の態様を包含する。

0009

項1.
不織布及び該不織布上に配置されている金属層を含み、且つ前記不織布が捲縮繊維を含む、電波吸収シート。

0010

項2.
前記電波吸収シートの、JIS L 1913:2010に従って測定される任意の一方向の伸長率が、80〜300%である、項1に記載の電波吸収シート。

0011

項3.
前記電波吸収シートの坪量が80〜100g/m2である、項1又は2に記載の電波吸収シート。

0012

項4.
前記電波吸収シートの厚みが0.3〜2.0mmである、項1〜3のいずれかに記載の電波吸収シート。

0013

項5.
前記金属層の厚みが80〜250nmである、項1〜4のいずれかに記載の電波吸収シート。

0014

項6.
抵抗値が10〜10000Ω/□である、項1〜5のいずれかに記載の電波吸収シート。

発明の効果

0015

本発明によれば、軽量素材を用いた、伸縮性がより優れた電波吸収シートを提供することができる。また、本発明は、軽量素材を用いた、伸縮性に加えて耐伸長性(伸長後の電波吸収特性)にもより優れた電波吸収シートを提供することも可能である。

0016

明細書中において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。

0017

本発明はその一態様において、不織布及び該不織布上に配置されている金属層を含み、且つ前記不織布が捲縮繊維を含む、電波吸収シート(本明細書において、「本発明の電波吸収シート」と示すこともある。)に関する。以下に、これについて説明する。なお、本発明の電波吸収シートにおいては、不織布に対して金層層側を「上」側とし、反対に不織布側を「下」側とする。

0018

<1.不織布>
不織布は、捲縮繊維を含むものであれば、特に制限されない。不織布は、本発明の効果が著しく損なわれない限りにおいて、捲縮繊維以外の成分が含まれていてもよい。その場合、不織布中の捲縮繊維の合計量は、例えば80質量%以上、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上であり、通常100質量%未満である。

0019

不織布の層構成は特に制限されない。不織布は、1種単独の不織布から構成されるものであってもよいし、2種以上の不織布が複数組み合わされたものであってもよい。

0020

捲縮繊維は、捲縮部位を有する繊維である限り、特に制限されない。捲縮繊維の捲縮数は2山/25mm以上であることが好ましい。捲縮数が2山/25mm以上である捲縮繊維を用いることにより、本発明の優れた効果をより発揮することができる。上記捲縮数は5山/25mm以上であることがより好ましく、25山/25mm以上であることが更に好ましく、50山/25mm以上であることが更に好ましく、90山/25mm以上であることが特に好ましい。上記捲縮数の上限は、例えば300山/25mm以下、、好ましくは250山/25mm以下、より好ましくは200山/25mm、さらに好ましくは150山/25mm以下である。上記捲縮数の上限以下であることで、捲縮繊維間の接触が生じやすくなり、金属層の導通性がより優れる。このため、電波吸収シートの抵抗値調整が容易になり、電波吸収性により優れる。

0021

捲縮繊維は、通常、潜在捲縮繊維を加熱処理して捲縮させることにより、得ることができる。潜在捲縮繊維は、熱処理により立体捲縮を発現する繊維である。潜在捲縮繊維としては、例えば、融点の異なる複数の樹脂からなる複合繊維、単一成分からなる偏心中空繊維や繊維の一部に特定の熱履歴を施した繊維が使用される。複合繊維には、例えば、偏心型芯鞘構造のものや、サイドバイサイド型の繊維が好適に用いられる。融点の異なる樹脂の組合せとして、ポリエステル低融点ポリエステルポリアミド低融点ポリアミド、ポリエステル−ポリアミド、ポリエステル−ポリプロピレン、ポリプロピレン−低融点ポリプロピレン、ポリプロピレン−ポリエチレンなど種々の合成樹脂を組み合わせたものが使用できる。特に、ポリエステル−低融点ポリエステル若しくはポリプロピレン−低融点ポリプロピレンの組合せからなる潜在捲縮繊維は、化学的耐性伸度特性の点で優れており好ましい。また、偏心中空繊維としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレンやポリエチレンなどが使用できるが、特にポリエステル若しくはポリプロピレンが化学的な耐性と伸度特性の点で優れており好ましい。繊維の一部に特定の熱履歴を施した潜在捲縮繊維としては、例えば熱刃などにポリエステル、ポリアミド、ポリアクリルなどの熱可塑性樹脂からなる繊維の一側面をあてながら通過させたものが使用できる。

0022

捲縮繊維及び潜在権縮繊維は、それぞれ、1種単独であってもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。

0023

本発明で用いられる不織布は、例えば、潜在捲縮繊維を含む不織布を加熱することにより、立体捲縮を発現させることにより、得ることができる。

0024

不織布の坪量(目付)は、例えば10〜200g/m2である。該坪量(目付)は、電波吸収特性、耐伸長性等の観点から、好ましくは40〜150g/m2、より好ましくは80〜100g/m2である。

0025

不織布の厚みは、例えば0.1〜3.0mm、好ましくは0.3〜2.0mmである。

0026

不織布の、JIS L 1913:2010に従って測定される任意の一方向の伸長率は、例えば50〜500%である。該伸長率は、伸縮性、電波吸収特性等の観点から、好ましくは80〜400%、より好ましくは100〜300%である。

0027

<2.金属層>
金属層は、不織布上に配置される、換言すれば不織布の有する2つの主面の少なくとも1方の表面上に配置される。

0028

金属層は、金属を素材として含む層である限り、特に制限されない。金属層は、本発明の効果が著しく損なわれない限りにおいて、金属以外の成分が含まれていてもよい。その場合、金属層中の金属量は、例えば80質量%以上、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上であり、通常100質量%未満である。

0029

金属層を構成する金属としては、電波吸収特性を発揮できるものであれば特に制限されない。金属としては、例えば金、銀、銅、亜鉛ニッケル、スズ、アルミニウムチタン白金、鉄、これらの金属を含む合金等が挙げられる。これらの中でも、電波吸収特性、経済コスト等の観点から、好ましくは銅、銅−ニッケル合金、銀、アルミステンレス等が挙げられる。

0030

金属層の層構成は特に制限されない。金属層は、1層からなる単層であってもよいし、同一又は異なる組成を有する複数の層であってもよい。金属層は、本発明の好ましい一態様においては、電波吸収特性の観点から選択される上記金属を主成分とする金属層(金属層a)と、該金属層の片側又は両側に配置される耐腐食性の観点から選択される金属(例えば、ニッケル、チタン、クロムシリコン、アルミ等)を主成分とする金属層(金属層b)とを含む複数の層から構成されていることが、耐湿熱性の観点から望ましい。金属層の層構成は、電波吸収シートの上側から順に、金属層b/金属層aとなる層構成であることがより好ましく、金属層b/金属層a/金属層bとなる層構成であることが更に好ましい。
また、金属層は、その2つの主面の一方或いは両方において、表面が酸化皮膜等の皮膜で構成されていてもよい。

0031

金属は、1種単独であってもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。

0032

金属層の厚みは、例えば50nm以上、好ましくは100nm以上、より好ましくは200nm以上、さらに好ましくは300nm以上、よりさらに好ましくは300〜400nmである。耐湿熱性の観点からは、より厚い(例えば200nm以上、300nm以上等である)ことが好ましい。該厚みの上限は、特に制限されず、例えば1000nm、600nm、400nmである。

0033

金属層において、上記した金属層aの厚みは、好ましくは50〜300nm、より好ましくは80〜200nmである。また、上記した金属層bの厚みは、耐湿熱性等の観点から、好ましくは50〜300nm、より好ましくは80〜200nm、さらに好ましくは130〜200nmである。

0034

金属層の厚みは、蛍光X線分析により求めることができる。具体的には、走査型蛍光X線分析装置(例えば、リガク社製走査型蛍光X線分析装置ZSX PrimusIII+もしくは、同等品)を用いて加速電圧は50kV、加速電流は50mA、積分時間は60秒として分析する。測定対象の成分のKα線X線強度を測定し、ピーク位置に加えてバックグラウンド位置での強度も測定し、正味の強度が算出できるようにする。あらかじめ作成した検量線から、測定した強度値を厚みに換算することができる。
同一のサンプルに5回分析を行い、その平均値を平均厚みとする。

0035

<3.構成、特性等>
本発明の電波吸収シートの坪量(目付)は、例えば10〜200g/m2である。該坪量(目付)は、電波吸収特性、耐伸長性等の観点から、好ましくは40〜150g/m2、より好ましくは80〜100g/m2である。

0036

本発明の電波吸収シートの厚みは、例えば0.1〜3.0mm、好ましくは0.3〜2.0mmである。

0037

電波吸収シートの厚みは、JIS L 1913:2010 A法に従い、幅1m内の10箇所の厚みを測定し、その平均値を厚みとする。

0038

本発明の電波吸収シートは、伸縮性に優れる。例えば、本発明の電波吸収シートの、JIS L 1913:2010に従って測定される任意の一方向の伸長率は、例えば50〜400%である。該伸長率は、伸縮性及び電波吸収特性の両立耐伸張性等の観点から、好ましくは80〜300%、より好ましくは100〜250%である。

0039

上記伸長率であることで、凸凹表面やRの筐体の角などへの追従性が一層向上する。また、伸長や変形によって生じる残留応力が比較的小さくなるため、形状保持性にも優れる。

0040

本発明の電波吸収シートの抵抗値(表面抵抗)は、例えば10〜10000Ω/□である。抵抗値は、吸収する電波の周波数により適宜調整される。例えば、1.5〜6GHzに対しては20〜110Ω/□が好ましい。表面抵抗は、表面抵抗計(MITUBISHI CHEMICAL ANALYTECH社製、商品名:Loresta−EP)を用いて4端子法により測定することができる。上記抵抗値であることで、電波吸収シートで対象周波数の電波が反射されることを抑制することができ、かつ、電波吸収性能により優れる。

0041

<4.製造方法>
本発明の電波吸収シートは、不織布の表面に金属層を付着させる工程を含む方法により得ることができる。金属層が複数の層から構成される場合は、さらに、最外層の金属層の表面に別の金属層を付着させる工程を含む方法により、得ることができる。

0042

特に限定されないが、前記付着は、例えば、スパッタリング法真空蒸着法イオンプレーティング法化学蒸着法パルスレーザーデポジション法等により行うことができる。これらの中でも、膜厚制御性の観点から、スパッタリング法が好ましい。

0043

スパッタリング法としては、特に限定されないが、例えば、直流マグネトロンスパッタ高周波マグネトロンスパッタ及びイオンビームスパッタ等が挙げられる。また、スパッタ装置は、バッチ方式であってもロール・ツー・ロール方式であってもよい。

0044

<5.用途>
本発明の電波吸収シートは電波吸収特性に優れるため、電波対策部材として好適に利用できる。例えば、光トランシーバや、次世代移動通信システム(5G)、自動車道路、人の相互間で情報通信を行う高度道路交通システム(ITS)等の用途において、電波干渉抑制やノイズ低減の目的で用いることができる。本発明の電波吸収シートが対象とする電波の周波数は、例えば1.5GHz以上6GHz以下である。

0045

本発明の電波吸収シートは、電波吸収対象物の周囲を覆うことにより使用することができる。このため、対象物の形状に応じて、適宜成形される。成形されたものを、本明細書においては、「電波吸収成形体」と表す。

0046

電波吸収対象物としては特に限定されない。電波吸収対象物としては例えば、LSI等の電子部品ガラスエポキシ基盤及びFPC等の回路表面又はその裏面、部品間の接続ケーブル及びコネクター部、電子部品・装置を入れる筐体、保持体等の裏又は表、電源線伝送線等のケーブル等が挙げられる。

0047

周囲を覆う方法は特に限定されず、巻き付け貼付などが挙げられる。

0048

本発明の電波吸収成形体は、その一態様において、非導電性材料をさらに含む。該非導電性材料を含むことにより、成形体の形状保持性を高めることができる。

0049

本発明の電波吸収シートは、接着剤等を介して種々の非導電性材料からなる部材に貼付することにより、優れた電波吸収性を有する電波吸収成形体を得ることができる。なかでも、電子デバイスを内蔵するための筐体を、非導電性材料を用いて製造する際に、筐体の表面に貼着して電波吸収を付与する用途に好適である。非導電性材料からなる部材の表面に、本発明の電波吸収シートが貼付されている電波吸収成形体もまた、本発明の1つである。非導電性材料からなる部材の表面に本発明の電波吸収シートが貼付された筐体に、電子デバイスが内蔵されている電子デバイスを内蔵する筐体もまた、本発明の1つである。

0050

本発明の電波吸収シートは、非導電性材料からなる部材の表面に貼付するだけでなく、非導電性材料からなる部材の内部に保持することによっても、優れた電波吸収性を有す電波吸収成形体を得ることができる。非導電性材料からなる部材の内部に保持する方法は特に限定されず、インサート成型などが挙げられる。
非導電性材料からなる部材の内部に、本発明の電波吸収シートが保持されている電波吸収成形体もまた、本発明の1つである。非導電性材料からなる部材の内部に本発明の電波吸収シートが保持された筐体に、電子デバイスが内蔵されている電子デバイスを内蔵する筐体もまた、本発明の1つである。

0051

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例及び比較例は対象とする電波の周波数が1.5GHz〜6GHzである電波吸収シートを製造した。

0052

(1)電波吸収シートの製造
(実施例1)
不織布として、サイドバイサイド型構造を有する捲縮繊維(PET)からなる不織布(スパンレース山数240山/25mm、坪量125g/m2厚み1.5mm)を用いた。不織布を真空装置内に設置し、5.0×10−4Pa以下となるまで真空排気した。続いて、アルゴンガスを導入して、DCマグネトロンスパッタリング法により、不織布の片面に、厚み30nmの銅−ニッケル合金(銅35%、ニッケル65%)からなる保護層、厚み100nmの銅からなる金属皮膜、及び厚み30nmの銅−ニッケル合金(銅35%、ニッケル65%)からなる保護層をこの順に積層させ、電波吸収シートを得た。

0053

(実施例2〜6)
不織布の坪量、山数及び厚みを変える以外は、実施例1と同様にして電波吸収シートを得た。

0054

(実施例7〜10)
金属層のうち金属皮膜の厚みを変える以外は、実施例2と同様にして電波吸収シートを得た。

0055

(実施例11)
不織布の坪量、山数、厚み及び金属層のうち金属皮膜の厚みを変える以外は、実施例1と同様にして電波吸収シートを得た。

0056

(比較例1〜3)
不織布として、非捲縮繊維からなる不織布を用いる以外は、実施例1と同様にして電波吸収シートを得た。

0057

(比較例4)
不織布に代えて、ウレタンフィルムを用いる以外は、実施例1と同様にして電波吸収シートを得た。

0058

(比較例5)
不織布に代えて、ゴムシートを用いる以外は、実施例1と同様にして電波吸収シートを得た。

0059

(2)評価
(2−1)抵抗値の測定
得られた電波吸収シートの金属層の表面抵抗値を、表面抵抗計(MITUBISHI CHEMICAL ANALYTECH社製、商品名:Loresta−EP)を用いて4端子法により測定した。

0060

(2−2)不織布伸長率の測定
JIS L 1913:2010に従い、引張試験機を用いて、不織布が切断(破断)したときの伸びを求め、伸長率を下記の式によって算出した。
伸長率(%)=100×((破断時の不織布長さ)−(引っ張り前の不織布長さ))

0061

(2−3)吸収体伸長率の測定
JIS L 1913:2010に従い、引張試験機を用いて、吸収シートが切断(破断)したときの伸びを求め、伸長率を以下の式によって算出した。
伸長率(%)=100×((破断時吸収シート長さ)−(引っ張り前吸収シート長さ))

0062

(2−4)伸長性の評価
JIS L 1913:2010に従い、引っ張り試験機を用いて、120%まで伸長し、そのときに電波吸収シートに破断が起きたかで評価した。評価は以下の基準により判断した。なお伸長方向は、吸収体伸長率の大きい方向を伸長方向とした。
○:伸長時に破れ無し
×:伸長時に破れ有り

0063

(2−5)電波吸収特性(伸長前)の評価
得られた電波吸収シートについて、IEC62333規格準拠したマイクロストリップライン法に従って測定した。具体的には、インピーダンスが50Ωであるマイクロストリップライン上に10cm角に切り出した電波吸収シートを載置し、試料の上から500gの荷重をかけた。次いで、マイクロストリップライン上に、ネットワークアナライザ(Hewlett−Packard製E8361A)より0.1GHz〜6.0GHzの高周波信号入射し、Sパラメータを測定した。測定された試料の積載位置からの反射量:S11(dB)および透過量:S21(dB)を用いて、以下の式(A)より伝送減衰率[Rtp]を算出した。
(式A)
Rtp[dB]=−10×log(10S21/10/1−10S11/10)

0064

なお、電波吸収特性は以下の基準により評価した。
◎:1.5GHz〜6GHzの周波数帯において、伝送減衰率[Rtp]が20dB以上
○:1.5GHz〜6GHzの周波数帯において、伝送減衰率[Rtp]が20dB未満、10dB以上
×:1.5GHz〜6GHzの周波数帯において、伝送減衰率[Rtp]が10dB未満

0065

(2−6)電波吸収特性(伸長後)の評価
得られた電波吸収シートを10cm角に切り出し、対向する二辺間の距離が、伸長前を基準に120%になるように伸長、固定した。この状態で、上記(2−5)と同様にしてマイクロストリップライン法にて測定し、伝送減衰率を算出、評価した。なお、電波吸収特性は以下の基準により評価した。なお伸長方向は、吸収体伸長率の大きい方向を伸長方向とした。
◎:1.5GHz〜6GHzの周波数帯において、伝送減衰率[Rtp]が20dB以上
○:1.5GHz〜6GHzの周波数帯において、伝送減衰率[Rtp]が20dB未満、10dB以上
×:1.5GHz〜6GHzの周波数帯において、伝送減衰率[Rtp]が10dB未満
−:破れにより測定不能

0066

0067

実施例

0068

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