JP4553180B2 - 電磁波吸収遮蔽材 - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器から発生する電磁波を効率よくシールドする吸収遮蔽材に関するものである。
携帯電話機の普及に伴い、その使用時に発生する微弱な電磁波が人体、医療機器、精密電子機器などに悪影響を与えることが問題になってきた。合成樹脂に導電性粉末又はソフトフェライト粉末を混合した電磁波吸収材は知られているが、粉末が大きく不揃いで、粉末の歪が大きく、電磁波の吸収性が低く、低周波から高周波までの広い領域でシールドできる吸収遮蔽材はなかった。
本発明は低周波域から高周波領域までの広い範囲の電磁波を効率よくシールドする電磁波吸収遮蔽材を提供することを目的とする。また本発明は、０．１ｍｍの厚さで電磁波を効率よくシールドする電磁波遮蔽成型体、又はシートを提供することを目的とする。
本発明に関わる電磁波吸収遮蔽材は、Ｃｕ：５０乃至９９重量％、Ｆｅ：５０重量％以下、Ａｌ：２０重量％以下、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｂ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ各：１０重量％以下よりなる組成の溶融金属を、不活性ガスを主体とする雰囲気中で強制的に微粒化し急速冷却固化することにより得られる自己組織化されたナノコンポジット構造の超微細多結晶を有する粒径３００ナノメーター（ｎｍ）〜１００マイクロメーター（μｍ）の球状金属粉末よりなる。
また本発明に関わる電磁波吸収遮蔽材は、Ｃｕ：５０乃至９９重量％、Ｆｅ：５０重量％以下、Ａｌ：２０重量％以下、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｂ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ各：１０重量％以下よりなる組成の溶融金属を、不活性ガスを主体とする雰囲気中で強制的に薄膜化し急速冷却固化することにより得られる自己組織化されたナノコンポジット構造の超微細多結晶を有する厚さ２０マイクロメーター（μｍ）以下の薄膜又はそれをさらに粉砕した薄膜片よりなる。
本発明により得られたナノコンポジット構造の超微細多結晶を有する粒径３００ナノメーター（ｎｍ）〜１００マイクロメーター（μｍ）の球状金属粉末又は厚さ２０マイクロメーター（μｍ）以下の薄膜をさらに粉砕した薄膜片を合成樹脂、ゴム、塗料などに３重量％以上配合することにより電磁波吸収遮蔽性の合成樹脂、ゴム、塗料などを得ることができる。
ここで、自己組織化とは、溶融金属が、急速冷却固化過程で、粒子内にナノ微細多結晶構造を形成させながら粒子を成長させることを言う、更に具体的には、微小粒子の集合体であって、個々の微小粒子が金属化合物または金属析出物の層または点在物、あるいは空隙により相互に隔離されているナノコンポジット構造を形成することをいう。
本発明の電磁波吸収材を製造するのに好適な製造装置の一例を図１を参照して説明する。この図は特開２００１−２５４１０３号「ナノコンポジット構造を有する金属粒子及び自己組織化によるその製造方法」所載の図１である。粒状化室１は上部が円筒状、下部がコーン状になっており、上部に蓋２を有する。蓋２の中心部には垂直にノズル３が挿入され、ノズル３の直下には皿形回転ディスク４が設けられている。符号５は皿形回転ディスク４を上下に移動可能に支持する機構である。また粒状化室１のコーン部分の下端には生成した粒子の排出管６が接続されている。ノズル３の上部は粒状化する金属を溶融する電気炉（高周波炉）７に接続されている。混合ガスタンク８で所定の成分に調整された雰囲気ガスは配管９及び配管１０により粒状化室１内部及び電気炉７上部にそれぞれ供給される。粒状化室１内の圧力は弁１１及び排気装置１２、電気炉７内の圧力は弁１３及び排気装置１４によりそれぞれ制御される。電気炉７の内圧を大気圧より若干高めに、粒状化室１の内圧を大気圧より若干低めに維持すれば、電気炉７で溶融した金属は差圧によりノズル３から皿形回転ディスク４上に供給される。供給された金属は皿形回転ディスク４による遠心力の作用で微細な液滴状になって飛散し、冷却されて固体粒子になる。生成した固体粒子は排出管６から自動フィルター１５に供給され分別される。符号１６は微粒子回収装置である。
特開２００１−２５４１０３号公報
高速回転体が円盤状又は円錐状の場合は、溶融金属が回転体のどの位置に供給されるかによって溶融金属にかかる遠心力が大きく異なるので、粒の揃った球状粉体を得にくい。高速回転する皿形ディスク上に供給した場合は、その皿形の周縁位置における均一な遠心力を受け粒の揃った小滴に分散して飛散する。飛散した小滴は雰囲気ガス中で急速に冷却し、固化した小粒となって落下し、回収される。
本発明者らは、上記のような装置を用いて溶融金属を粉末化する研究を行った結果、溶融金属は急速冷却固化中に微細多結晶され、個々の微小粒子が金属化合物、単一金属の金属析出物の層、点在物、或いは空隙により相互に隔離されているナノコンポジット構造を有する金属粒子になること、及び原料金属の組成及び雰囲気ガスの種類によって、個々の微小粒子は、金属酸化物、金属窒化物又は金属珪化物の層、点在物、或いは空隙のいずれかにより相互に隔離されたものとなることを見いだした。
皿形ディスクの回転数が高くなるほど、得られた金属粒子の径は小さくなる。内径３５ｍｍ、深さ５ｍｍの皿形ディスクを用いた場合、平均粒径５０μｍ以下の粒子を得るためには毎分６０，０００回転以上とすることが望ましい。
粒状化室に供給する雰囲気ガスの温度は室温でよいが、長時間連続操業する場合には、溶融金属小滴の急冷効果を維持するため、粒状化室内温度が３００℃以下になるように通気量を制御することが望ましい。
図１に示した装置を使用し、酸素５００ｐｐｍを含有するアルゴンガス雰囲気中で、回転数 ６０，０００ｒｐｍで高速回転する内径３５ｍｍ、深さ５ｍｍの皿形ディスク上にＣｕ：８５重量％、Ａｌ：８重量％、Ｆｅ：３重量％、Ｎｉ：４重量％を含有する溶融物を供給して遠心力を作用させ小滴として飛散させ、急冷することにより直径５０μｍ〜５μｍの金属粒子を得、高分子有機溶媒に５重量％配合含有させた塗料を和紙に０．１ｍｍ厚に塗り電磁波吸収遮蔽性和紙シートを作成した。
前記粉末を高分子有機溶媒に５重量％配合含有させた塗料をプラスチック成型体表面片面に０．１ｍｍ厚の層に塗り乾燥させた。
［比較試験１］
実施例１の電磁波吸収遮蔽性和紙シート、ＴＤＫ市販の電磁波吸収遮蔽性シートＩＦＬ１ＡＢ、及びＮＥＣ市販の電磁波吸収遮蔽性シートＩＲＬ０２Ａを電磁波吸収測定器アンリツ３７２４７Ｃを使用して吸収測定を行った。実施例１の電磁波吸収遮蔽性和紙シートは、素材の厚さが０．２ｍｍと薄いが、低周波から高周波まで吸収効果が確認できた。ＴＤＫの市販シートＩＦＬ１ＡＢは、実施例１と同等の厚さで測定したところ、効果が認められなかった。ＮＥＣの市販シートＩＲＬ０２Ａは、実施例１の６倍の厚さで測定したが、低周波には効果がなく、２ＧＨｚで僅かに効果を示しただけであった。
実施例１の電磁波吸収遮蔽性和紙シート、ＴＤＫ市販の電磁波吸収遮蔽性シートＩＦＬ１ＡＢ、及びＮＥＣ市販の電磁波吸収遮蔽性シートＩＲＬ０２Ａを電磁波吸収測定器アンリツ３７２４７Ｃを使用して吸収測定を行った。実施例１の電磁波吸収遮蔽性和紙シートは、素材の厚さが０．２ｍｍと薄いが、低周波から高周波まで吸収効果が確認できた。ＴＤＫの市販シートＩＦＬ１ＡＢは、実施例１と同等の厚さで測定したところ、効果が認められなかった。ＮＥＣの市販シートＩＲＬ０２Ａは、実施例１の６倍の厚さで測定したが、低周波には効果がなく、２ＧＨｚで僅かに効果を示しただけであった。
［比較試験２］
実施例２のプラスチック成型体（厚さ０．２ｍｍ）、裏表にニッケルメッキを施したプラスチック成型体（厚さ０．２ｍｍ）、及び無処理のプラスチック成型体（厚さ０．２ｍｍ）のそれぞれについて電磁波吸収測定器アンリツ３７２４７Ｃを使用して吸収測定を行った。実施例２のプラスチック成型体は低周波域から高周波域まで吸収効果が確認できた。裏表にニッケルメッキを施したプラスチック成型体では、１ＧＨｚの処で僅かに効果が出ているが、測定不能であった。無処理のプラスチック成型体では全く効果が認められなかった。
実施例２のプラスチック成型体（厚さ０．２ｍｍ）、裏表にニッケルメッキを施したプラスチック成型体（厚さ０．２ｍｍ）、及び無処理のプラスチック成型体（厚さ０．２ｍｍ）のそれぞれについて電磁波吸収測定器アンリツ３７２４７Ｃを使用して吸収測定を行った。実施例２のプラスチック成型体は低周波域から高周波域まで吸収効果が確認できた。裏表にニッケルメッキを施したプラスチック成型体では、１ＧＨｚの処で僅かに効果が出ているが、測定不能であった。無処理のプラスチック成型体では全く効果が認められなかった。
１ 粒状化室
２ 蓋
３ ノズル
４ 回転ディスク
５ 回転ディスク支持機構
６ 粒子排出管
７ 電気炉
８ 混合ガスタンク
９ 配管
１０ 配管
１１ 弁
１２ 排気装置
１３ 弁
１４ 排気装置
１５ 自動フィルター
１６ 微粒子回収装置
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１４ 排気装置
１５ 自動フィルター
１６ 微粒子回収装置
Claims (4)
- 金属粉末を含有する電磁波吸収遮蔽材であって、
前記金属粉末は、溶融固化粒子からなり、
前記溶融固化粒子は、粒径が３００ｎｍ〜１００μｍの範囲の球状多結晶であり、組成分として、５０乃至９９重量％のＣｕと、３乃至５０重量％のＦｅと、８乃至２０重量％のＡｌと、４乃至１０重量％のＮｉとを含み、前記組成分のそれぞれの微小粒子が、前記溶融固化粒子の内部において、金属化合物又は金属析出物により相互に隔離されている、
電磁波吸収遮蔽材。 - 金属粉末を有機溶媒に含有させた塗料を、シートに塗布してなる電磁波吸収遮蔽性シートであって、
前記金属粉末は、溶融固化粒子からなり、
前記溶融固化粒子は、粒径が３００ｎｍ〜１００μｍの範囲の球状多結晶であり、組成分として、５０乃至９９重量％のＣｕと、３乃至５０重量％のＦｅと、８乃至２０重量％のＡｌと、４乃至１０重量％のＮｉとを含み、前記組成分のそれぞれの微小粒子が、前記溶融固化粒子の内部において、金属化合物又は金属析出物により相互に隔離されている、
電磁波吸収遮蔽性シート。 - 請求項１に記載の電磁波吸収遮蔽材を３重量％以上含有していることを特徴とする合成樹脂又はゴム。
- 請求項１に記載の電磁波吸収遮蔽材を３重量％以上含有していることを特徴とする合成樹脂塗料。
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| JP2004025116A JP4553180B2 (ja) | 2004-02-02 | 2004-02-02 | 電磁波吸収遮蔽材 |
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