JP2006128570A

JP2006128570A - 電磁波シールド材

Info

Publication number: JP2006128570A
Application number: JP2004318234A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kanai; 一美金井
Original assignee: Hokushin Industries Corp; Hokushin Industry Co Ltd
Current assignee: Hokushin Industries Corp; Hokushin Industry Co Ltd
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】成形性に優れ、ゴム弾性に優れた電磁波シールド材を提供する。
【解決手段】イオン性液体と、導電性微粒子及び導電性繊維の少なくとも一方とを含有する高分子弾性体からなる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴムやエラストマからなる部材で電磁波シールド性を有する電磁波シールド材に関する。

近年、電子機器、通信システム等が普及する中、例えば、電子情報機器を電磁波ノズルから防御したり、電磁波の人間への影響を低減させ、ゴムやエラストマ製品に電磁波シールド性をもたせるために、炭素繊維を高充填したもの（特許文献１参照）、導電性カーボン及び炭素繊維を高充填したもの（特許文献２参照）などが提案されている。

しかしながら、上述した技術では充填剤が大量に配合されるので、ゴム硬度が高くなり、ゴム状弾性体としての機能が損なわれる傾向にある。また、同時にムーニー粘度も非常に高くなるので、成形性が非常に悪く、複雑な形状の部材を製造できないという問題もある。

特開２００３−１１０２８０号公報（特許請求の範囲）特開２００２−１５８４８７号公報（特許請求の範囲）

本発明は前述した事情に鑑み、成形性に優れ、ゴム弾性に優れた電磁波シールド材を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の第１の態様は、イオン性液体と、導電性微粒子及び導電性繊維の少なくとも一方とを含有する高分子弾性体からなることを特徴とする電磁波シールド材にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記イオン性液体の３０℃での粘度が、１０００ｃｐ以下であることを特徴とする電磁波シールド材にある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記イオン性液体が、前記高分子弾性体の素材１００重量部に対して１５重量部以上含有されることを特徴とする電磁波シールド材にある。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記高分子弾性体がさらに可塑剤を含有し、前記可塑剤が、前記イオン性液体１重量部に対して、０．２〜５重量部含有されることを特徴とする電磁波シールド材にある。

本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記可塑剤のＳＰ値ＳＰ_Ｐと、前記イオン性液体のＳＰ値ＳＰ_Ｉとの関係が、−０．３≦（ＳＰ_Ｐ−ＳＰ_Ｉ）≦５の関係を満たすことを特徴とする電磁波シールド材にある。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記高分子弾性体が、ゴム又はエラストマからなることを特徴とする電磁波シールド材にある。

本発明の電磁波シールド材は、導電性の充填剤である導電性カーボンや金属繊維、炭素繊維の一部をイオン性液体で置換したものであり、成形性に優れるので、複雑な形状にも成形することができ、また、低硬度でゴム弾性に優れたものとなるため、変形に対する追従性が向上するという効果を奏する。

本発明の電磁波シールド材は、イオン性液体と、導電性微粒子及び導電性繊維の少なくとも一方とを含有する高分子弾性体からなる。

ここで、イオン性液体とは、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれ、蒸気圧がない（不揮発性）、高耐熱性、不燃性、化学的安定である等の特性を有する。従って、イオン導電剤のような取扱い上の危険が少なく、溶剤を使用しなくてすむので、ゴムへの添加が比較的容易である。そして、本発明では、特に、イオン性液体又は２種以上混合したイオン性液体の複合体として、融点が８０℃以下及びガラス転移点が−５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足し、粘度が１０００ｃＰ（３０℃）以下であるものを使用するのが好ましい。このようなイオン性液体は、例えば、８０℃でのイオン電導度が１．０×−１０^−６Ｓｃｍ以上であるものである。このようなイオン性液体を用いると、未加硫ゴムに添加した際に導電性微粉末や導電性繊維と協働して有効に機能し、種々の用途に用いて有効な電磁波シールド材を得ることができる。すなわち、イオン性液体又は２種以上のイオン性液体の複合体は、融点が８０℃以下及びガラス転移点が−５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足すると、添加したゴム組成物中で有効にイオン化して所望のイオン導電性を付与することができ、また、粘度が１０００ｃＰ（３０℃）以下であると、通常のゴム練り工程で未加硫ゴムに均一に添加することができる。

また、素材との相溶性が良好でない場合には、可塑剤を添加するのが好ましい。詳しくは後述する。

なお、２種以上混合したイオン性液体の複合体としてこのような条件を満足できる場合も同様に用いることができる。すなわち、２種類のイオン性液体を混合して複合体とした場合には、融点が単独の場合より降下したり、存在しなくなったりする場合があり、又はガラス転移点が単独の場合より降下する場合があるので、このような場合には、単独では融点が８０℃以下又はガラス転移点が−５０℃以下という条件を満足しないイオン性液体も用いることができる。

本発明に用いることができるイオン性液体は、上述した条件を満足すれば、その化学構造は特に限定されるものではなく、１種類以上のアニオンと１種類以上のカチオンからなる有機塩であればよい。また、かかるイオン性液体において、カチオンとアニオンの結合様式も特に限定されず、カチオン及びアニオンの結合様式が、共有結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス力の何れかであればよい。

また、本発明で用いることができるイオン性液体の具体的な化学構造としては、下記一般式（１）〜（４）で示されるカチオン（陽イオン）を有するものであり、例えば、イミダゾリウムイオンなどの環状アミジンイオン、ピリジニウムイオン、アンモニウムイオン、スルホニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの有機カチオンを陽イオンとするものである。

（式中、Ｒ_１は、炭素数４〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ_２、Ｒ_３は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。但し、窒素原子が二重結合を含む場合、Ｒ_３は、ない。）

（式中、Ｒ_４は、炭素数２〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。）

（式中、Ｒ_８は、炭素数２〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ_９、Ｒ_１０は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。）

（式中、Ｑは、窒素、リン、硫黄原子を表わし、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３、Ｒ_１４は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。但し、Ｑが硫黄原子の場合、Ｒ_１１は、ない。）

また、これらの有機カチオンとともに、Ｈ^＋、Ｌｉ^＋、Ｋ^＋、Ｎａ^＋などのアルカリ金属カチオンを組み合わせたカチオンを有するものを陽イオンとして用いることもできる。

一方、陰イオンとしては、ＡｌＣｌ_４ ⁻、Ａｌ_２Ｃｌ_７ ⁻、ＮＯ_３ ⁻、ＢＦ_４ ⁻、ＰＦ_６ ⁻、ＣＨ_３ＣＯＯ⁻、ＣＦ_３ＣＯＯ⁻、ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ⁻、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ⁻、ＡｓＦ_６ ⁻、ＳｂＦ_６ ⁻、Ｆ（ＨＦ）_ｎ ⁻、ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＳＯ_３ ⁻、（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２Ｎ⁻、ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＯＯ⁻、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、ＳＯ_２ ^２−などを挙げることができる。

なお、上述したように２種以上のカチオンを組み合わせて有する場合には、それの価数に対応するアニオンを有する。

また、１種のカチオンに対してアニオンを２種以上有するものであってもよい。

下記式に有機カチオン及び対アニオンの具体例を例示して示すが、勿論これに限定されるものではなく、この類似物、誘導体は勿論、他のものを用いてもよいことはいうまでもない。

物質の略語
EMI：1-ethyl-3-methylimidazole
BP: 1-butylpiperidine
P12：N-ethyl-N-methylpyrrolidine
TMPA：Trimethylpropylamine

物質の略語
TFSI: bis{(trifluoromethyl)sulfonyl}imide

本発明では、ベースとなる未加硫ゴム（生ゴム）又はエラストマと相溶性を有するイオン性液体を用いればよく、特に限定されない。

また、イオン性液体の中には水に対して不溶性のものがあり、湿度に対する安定性、芯がね等の金属への腐食問題等を考慮する場合には、水に対して不溶性のもの（疎水性イオン性液体）を用いるのが好ましい。

本発明の電磁波シールド材に用いる素材は、ゴム又はエラストマなど、ゴム状弾性を示すものである。ゴム素材は、特に限定されず、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、クロルプレンゴム（ＣＲ）等を挙げることができる。また、エラストマ素材としては、ポリウレタン系熱可塑エラストマ（ＴＰＵ）、ポリアミド系熱可塑エラストマ（ＴＰＥＡ）、ポリ塩化ビニル系熱可塑エラストマ（ＰＶＣ−ＴＰＥ）を挙げることができる。特に、相溶性の観点から、ゴムまたはエラストマのＳＰ値をＳＰ_Ｇとした場合，両者の関係が−０．５≦（ＳＰ_Ｇ−ＳＰ_I）≦０．５であることが好ましい。

本発明の電磁波シールド材は、導電性微粉末及び導電性繊維の少なくとも一方を含有する。導電性微粉末としては、導電性カーボン、黒鉛、金属微粉末等を挙げることができる。また、導電性繊維としては、炭素繊維、金属繊維などを挙げることができる。

電磁波シールド材は、用途によっても異なるが、一般的には、導電性充填剤を素材１００重量部に対して、１０〜２００重量部程度配合されるが、本発明の電磁波シールド材では、導電性充填剤の少なくとも１５重量部、好ましくは２０重量部以上をイオン性液体で置換する。これによりムーニー粘度を低下させることができ且つ低硬度でゴム弾性に優れた電磁波シールド材とすることができる。なお、イオン性液体の添加量の上限は素材と用いられるイオン性液体との相溶性によっても異なるが、素材１００重量部に対して１００重量部、好ましくは４０〜６０重量部程度までである。これ以上多いとブリードの可能性が大きくなるからである。

なお、本発明の電磁波シールド材は、イオン性液体、導電性微粉末又は導電性繊維の他、過塩素酸リチウムなどのイオン導電剤を併用してもよい。

本発明の電磁波シールド材においては、イオン性液体と素材との相溶性が良好でない場合には、イオン性液体１重量部に対して可塑剤を、０．２〜５重量部含有されるのが好ましい。また、このようにイオン性液体の素材への相溶性を向上させる可塑剤は、可塑剤のＳＰ値をＳＰ_Ｐ、イオン性液体のＳＰ値をＳＰ_Ｉとした場合、両者の関係が、−０．３≦（ＳＰ_Ｐ−ＳＰ_Ｉ）≦５の関係を満たすものを用いるのが好ましい。これによりイオン性液体の素材への相溶性を向上させることができるからである。なお、このような可塑剤としては、ＤＯＰ、ＢＸＡ、ＤＢＰ、ＢＢＰを挙げることができ、素材との相溶性のあるものを選択することはいうまでもない。

以下、実施例に基づいて本発明をさらに説明する。

（実施例１〜４）
ゴム素材としてニトリルゴム（ＮＢＲ）を用い、ＮＢＲ１００重量部に対して、導電性カーボン、炭素繊維及びイオン性液体である１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）の三者の合計が１００重量部となるように下記表１の配合でシート状の電磁波シールド材を製造した。可塑剤としては、脂肪族二塩基酸エステルを用いた。オープンロールによって混練して混合物を得、これを１５０℃、６０分の条件でプレス加硫を行った。なお、加硫剤及び配合剤としては、ゴム１００重量部当たり、亜鉛華５重量部、ステアリン酸１重量部、加硫促進剤（ＭＢＴ）１重量部、加硫促進剤剤（ＴＭＴＭ）２重量部、硫黄２重量部を配合した。

この製造の際、ムーニー粘度（ＪＩＳＫ６３００−１）及び加工性を測定した。また、ゴム硬度（ショアＡ）（ＪＩＳＫ６２５３）及び体積抵抗率（Ω・ｃｍ）（ＪＩＳＫ６２７１）を測定した。これらの結果は表１に示す。

（比較例１〜３）
イオン性液体を添加しない（比較例１）、又はイオン性液体を少量のみ添加した（比較例２，３）以外は、実施例と同様にして電磁波シールド材を製造した。

これらについてもムーニー粘度及び加工性、また、ゴム硬度（ショアＡ）及び体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を実施例と同様の方法で測定した。これらの結果も表１に示す。

この結果、導電性カーボンの一部である合計２０重量部をイオン性液体及び可塑剤で置換した実施例１についてはムーニー粘度が低下して加工性が良好になり、また、２０重量部をイオン性液体で置換した実施例２ではムーニー粘度がさらに低下すると共にゴム硬度が低下し、イオン性液体をそれ以上用いた実施例３及び４では加工性が著しく向上することが認められた。

（実施例５〜１１）
ゴム素材としてニトリルゴム（ＮＢＲ）を用い、ＮＢＲ１００重量部に対して、導電性カーボン３０重量部、炭素繊維５０重量部及びイオン性液体である１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）２０重量部とし、可塑剤の配合量を下記表２に示すように変化させてシート状の電磁波シールド材を製造した。なお、可塑剤としては、脂肪族二塩基酸エステルを用いた。

この製造の際、ムーニー粘度及び加工性を測定した。また、ゴム硬度（ショアＡ）及び体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を測定した。これらの結果は表２に示す。

この結果、イオン性液体の１０％だけ可塑剤を用いた実施例５ではムーニー粘度を低下させる効果が顕著ではなかったが、２０％以上用いると、ムーニー粘度が著しく低下して加工性が良好になり、一方、可塑剤をイオン性液体の５倍を超えて用いると、ゴム練りの際の生地がべたつく傾向にあることが認められた。

本発明の電磁波シールド材は、各種ゴム成形品で電磁波シールド性が要求されるもの、または、電磁波シールドのために天井、壁、床などに埋め込まれるシート状の電磁波シールド材などに用いることができる。

Claims

イオン性液体と、導電性微粒子及び導電性繊維の少なくとも一方とを含有する高分子弾性体からなることを特徴とする電磁波シールド材。
請求項１において、前記イオン性液体の３０℃での粘度が、１０００ｃｐ以下であることを特徴とする電磁波シールド材。
請求項１又は２において、前記イオン性液体が、前記高分子弾性体の素材１００重量部に対して１５重量部以上含有されることを特徴とする電磁波シールド材。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記高分子弾性体がさらに可塑剤を含有し、前記可塑剤が、前記イオン性液体１重量部に対して、０．２〜５重量部含有されることを特徴とする電磁波シールド材。
請求項４において、前記可塑剤のＳＰ値ＳＰ_Ｐと、前記イオン性液体のＳＰ値ＳＰ_Ｉとの関係が、−０．３≦（ＳＰ_Ｐ−ＳＰ_Ｉ）≦５の関係を満たすことを特徴とする電磁波シールド材。
請求項１〜５の何れかにおいて、前記高分子弾性体が、ゴム又はエラストマからなることを特徴とする電磁波シールド材。