ホワイトウッド材の電磁波シールド機能強化と電子機器用途

ホワイトウッド材とは何か

ホワイトウッド材は、主にヨーロッパ産のトウヒ属（スプルース）やモミ属の針葉樹を総称した建築・家具用木材です。
軽量で加工性が高く、価格も比較的安価なため住宅の構造材、家具、DIY素材として広く流通しています。
木目が細かく白色に近い外観からインテリア性にも優れ、国内でも人気が高い材料です。

木材と電磁波シールドの関係性

木材そのものは絶縁体であり、導電性がほとんどありません。
そのため電磁波（EMI：Electro‑Magnetic Interference）の遮蔽性能は極めて低く、従来はシールド材としての用途がありませんでした。
しかし近年、木材に導電性コーティングや複合化処理を施すことで、軽量かつ意匠性を保ちながら電磁波シールド機能を持たせる研究・製品開発が進んでいます。
ホワイトウッドは軽さと均質な表面が特徴であるため、こうした機能を付与する基材として注目されています。

ホワイトウッド材に電磁波シールド機能を付与する主な手法

1. 金属薄膜コーティング

ホワイトウッド表面にスパッタリングや蒸着で銅、ニッケル、アルミニウムの薄膜を形成する方法です。
数十〜数百ナノメートルの金属膜を均一に載せることで高い導電性と反射によるシールド効果が得られます。
薄膜は木材の質感を活かしつつ、必要に応じて透明導電膜（ITO等）を選択することでデザイン性も確保できます。

2. 導電性樹脂の含浸・塗布

エポキシやアクリル系樹脂に導電性フィラー（銀粉、カーボンナノチューブ、グラフェンなど）を分散させ、木材に含浸させる技術です。
樹脂による強度向上と導電ネットワーク構築でシールド効果を生み出します。
フィラーの種類や配合比率を最適化することで、10〜40 dB程度の遮蔽性能が得られる事例も報告されています。

3. メタルメッシュシートのラミネート

超薄型のステンレスメッシュや銅メッシュをホワイトウッド表面に熱圧着または接着する方法です。
木材の持つ湿度調整機能を阻害しにくい点と、局所的にシールド層を配置できる点が利点になります。
メッシュ開口率を調整すれば電波透過と遮蔽のバランスを取れるため、Wi‑FiやBluetooth通信を制御したいIoT機器に向いています。

4. 多層複合化による機能集積

上記の金属薄膜、導電性樹脂、メタルメッシュを多層化することで、低周波から高周波まで広帯域のEMI抑制が可能です。
例えば導電性樹脂層で吸収し、金属薄膜で反射する構成にすると、電子機器のEMC規格（CISPR Class Bなど）を満たしやすくなります。

電子機器分野で期待される用途

1. ホームIoTデバイスの筐体

スマートスピーカー、ホームハブ、ネットワークカメラなどは居住空間に設置されるため、木質素材の温かみある外観が歓迎されます。
ホワイトウッドに電磁波シールド機能を持たせれば、外観とEMI対策を同時に実現できます。

2. オーディオ機器のキャビネット

アンプやDACは内部で高速デジタル回路が動作するため、電磁ノイズ対策が不可欠です。
ホワイトウッドは音響特性でも人気ですが、シールド処理を施せばノイズフロアを下げ、高音質化が期待できます。

3. 医療・介護向けウェアラブルベースステーション

病室や高齢者施設では金属筐体よりも柔らかい木質筐体が安全面で有利です。
心拍センサー受信機やIoTタグリーダーなど低消費電力機器の筐体にホワイトウッドを採用し、シールド性能で電波干渉を防ぎます。

4. 家電製品の高意匠サイドパネル

空気清浄機、冷蔵庫、テレビスタンドなどの一部パネルをホワイトウッド調に仕上げつつ、内部実装基板からの放射ノイズを木材側で吸収・反射する設計が可能です。

シールド性能評価のポイント

ホワイトウッドを用いたEMIシールド材は、金属板と異なり多孔質構造や木目方向で電気特性が変化します。
そのためJIS C 61000‑4‑3（放射イミュニティ試験）やIEEE‑STD‑299に準拠したチャンバ測定だけでなく、実機の筐体形状での近傍界検証が重要です。
また木材特有の吸湿性が導電パスに影響し、シールド値が季節変動する場合があるため、温湿度サイクル試験も不可欠です。

耐久性と環境配慮

電磁波シールド機能を高めると金属や樹脂が追加されるため、木材本来のリサイクル性や生分解性が低下しがちです。
そこで以下のような環境設計が推奨されます。

再剥離型コーティング

加熱や紫外線照射で金属層を容易に剥がせる樹脂バインダーを選定することで、廃棄時に木材と金属を分離しやすくなります。

生分解性フィラーの採用

導電性を持つポリ乳酸/グラフェン複合や、生分解性銀ナノワイヤなど環境負荷を低減する素材が研究されています。

FSC認証材の使用

原材料のホワイトウッドを森林認証取得材に限定し、サプライチェーン全体で持続可能性を担保します。

コストと量産の課題

ホワイトウッド材自体は安価ですが、高性能な電磁波シールドを実現するためのメタルスパッタリングやカーボンナノチューブ配合樹脂は材料費・設備費が高い傾向です。
量産時には以下の点がコスト影響要因となります。

1. コーティング歩留まり

木材は個体差が大きく、節や導管による膜剥離が発生しやすいです。
ライン前の表面研磨とプライマーで密着性を均一化する工程が重要です。

2. 導電性フィラーの分散効率

ナノカーボンは凝集しやすく、シールドムラや樹脂粘度上昇を招くため、三本ロールミルや超音波分散装置を用いた管理が必要です。

3. 加工後の後工程適合性

CNC加工やレーザーカットで筐体形状を仕上げる際、金属膜のバリやスパッタダメージが出る場合があります。
そのためコーティング後加工か、加工後コーティングか工程順序を最適化し、トータルコストを抑えます。

安全性・規格適合

ホワイトウッドに金属薄膜を付与すると導電面が露出し、感電や短絡のリスクが生じます。
絶縁クリア塗装でタッチ電圧対策を講じるほか、IEC 62368‑1やUL 62368‑1に準拠したクリアランス／沿面距離を確保してください。
また導電性ナノフィラーが飛散しないよう、RoHS指令やREACH規則への適合確認も必要です。

将来展望

5G/6G通信の普及により、電子機器の発する高周波ノイズはますます高帯域化しています。
木材ベースのシールド材もミリ波帯（30〜300 GHz）まで対応することが求められます。
そこでメタル薄膜とカーボン系フィラーをハイブリッド化し、表皮効果を利用した多機能シールド構造の開発が進むでしょう。
加えて、木材の温湿度応答性を利用し、湿度変化でシールド性能を可変させるスマートマテリアル化も研究されています。

まとめ

ホワイトウッド材は軽量でデザイン性に優れ、居住空間や医療現場に調和する素材です。
これに金属薄膜、導電性樹脂、メタルメッシュなどを組み合わせることで、高い電磁波シールド機能が付与できます。
電子機器筐体、ホームIoTデバイス、オーディオキャビネットなど多彩な用途が期待され、EMI対策と意匠性を両立した新たな製品開発が可能になります。
今後はコスト低減、環境配慮、広帯域化が課題となりますが、木材由来の温かみを保ちながら電磁環境適合を実現する革新的マテリアルとして、ホワイトウッド材の可能性は大きく広がっています。