JP2002050506A - 電波吸収体 - Google Patents
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Abstract
施工性に優れ、機械的強度にも優れた電波吸収体を提供
する。 【解決手段】 非加硫のバインダーと、非加硫のバイン
ダー100重量部に対して50〜70重量部のカーボン
ブラックと、非加硫のバインダー100重量部に対して
300〜350重量部の軟磁性金属粒子とを含有する電
波吸収体。
Description
収のために使用される電波吸収体に関し、特に5.8G
Hz付近の電磁波の遮蔽や吸収のために使用される電波
吸収体に関する。
洩、外部からの電磁波の侵入、構造物による電磁波の反
射等を防止する目的で、様々な電波吸収体が使用されて
いる。例えば、ETC(高速道路自動料金システム)で
は、料金所の構造物からの反射ノイズを低減する目的
で、また、室内で無線によるデータ通信を行う無線LA
Nでは、通信エラーを低減する目的で、5.8GHz付
近の電磁波を吸収できる電波吸収体が使用されている。
付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としては、例え
ば、加硫シリコーンゴムのマトリックス中に、鉄粉(カ
ルボニル鉄の熱分解によいって得られる鉄粉)を分散さ
せたシート状の電波吸収体がすでに知られており、実用
化されている。
波吸収体は、製造の際に、シリコーンゴムの加硫工程を
必要とするので、製造コストが高いという問題を有して
いた。また、シリコーンゴム中に多量の鉄粉を充填して
いるので、引張強さなどの機械的強度が十分ではなかっ
た。
を多く配合しているので、電波吸収体自体の重量がかな
り重い。例えば、シリコーンゴム100重量部に対して
鉄粉が350重量部配合されている。そのため、高速道
路の料金所の壁や天井などに電波吸収体のシートを貼り
付ける際の施工性が悪くなるという問題を有していた。
薄くすることが考えられるが、シートを薄くすると必然
的に電波吸収量が減少してしまう。また、電波吸収ピー
クが高周波側にシフトして、5.8GHz付近の電磁波
を十分に吸収できなくなるという問題が生じる。すなわ
ち、特定の材料から得られたシートが特定の周波数の電
波吸収体となるための厚さ(d)は、下記式の入力イン
ピーダンスZが1を満足するときの値に最適化されるこ
とが知られている。 Z=(μr/εr)1/2 tanh{j(2π/λ)(εr
μr)1/2 d} (式中、εrは材料の誘電率、μrは材料の透磁率、λは
入射電波の波長である。)
ックス中に鉄粉を分散させた材料からなる電波吸収体の
最適な厚さを求めると、その厚さは約2.2mmとな
る。したがって、この電波吸収体が5.8GHz付近の
電磁波を吸収する電波吸収体となるためには、その厚さ
を2.2mmよりも厚くすることも、薄くすることもで
きない。
なく低コストであり、軽量で施工性に優れ、機械的強度
にも優れた電波吸収体を提供することにある。
非加硫のバインダーと、非加硫のバインダー100重量
部に対して50〜70重量部のカーボンブラックと、非
加硫のバインダー100重量部に対して300〜350
重量部の軟磁性金属粒子とを含有することを特徴とす
る。また、本発明の電波吸収体は、さらに無機充填剤を
含有することが望ましい。
ポリエチレンであることが望ましい。また、前記軟磁性
金属粒子は、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉
であることが望ましい。
本発明の電波吸収体は、非加硫のバインダーと、カーボ
ンブラックと、軟磁性金属粒子とを含有するものであ
り、具体的には、非加硫のバインダーのマトリックス中
に、カーボンブラックと、軟磁性金属粒子とが分散され
たものである。
一般に電波吸収体に用いられる高分子材料であって、加
硫工程を要しないものである。非加硫のバインダーとし
ては、常温でゴム弾性を示し、高温で可塑化され成形可
能な高分子材料が好ましい。非加硫のバインダーとして
は、例えば、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−
ブタジエンゴム(NBR)、スチレン−ブタジエンゴ
ム、その他公知の熱可塑性エラストマー;エチレン・ア
クリル酸メチル等のエチレン・アクリル酸エチル共重合
体;ポリアクリル酸エチル等のポリアクリル酸エステル
などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上
を混合して用いてもよい。これらの中でも、5.8GH
z付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、
その厚さを比較的薄くでき、引張強さにも優れているこ
とから、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタ
ジエンゴム(NBR)、アクリル酸メチル共重合体、ポ
リアクリル酸エステルを好適に用いることができる。
販されているものを用いることができる。その平均粒径
は、特に限定はされないが、好ましくは、1000nm
〜100μmの範囲である。平均粒径が1000nm未
満では、非加硫のバインダーとの混練や、非加硫のバイ
ンダーへの分散が困難になるおそれがある。平均粒径が
100μmを超えると、混練性等が劣り、成形困難とな
るおそれがある。
インダー100重量部に対して50〜70重量部の範囲
である。カーボンブラックの含有量が少なくなると、電
波吸収ピークが高周波側に移行する。すなわち、特定の
周波数(例えば5.8GHz)における反射減衰量が小
さくなる。一方、カーボンブラックの含有量が多くなる
と、電波吸収ピークが低周波側に移行し、ピーク吸収量
も減少する。すなわち、特定の周波数(例えば5.8G
Hz)における反射減衰量が小さくなる。したがって、
カーボンブラックの含有量が上記の範囲内であれば、特
定の周波数(例えば5.8GHz)での反射減衰量を電
波吸収体として実用的なレベル、具体的には−10dB
以下に維持することができる。
鉄、ニッケル、コバルト、Fe−Cr−Al、Fe−S
i−C、Fe−Si−Al、パーマロイ微粉末などが挙
げられる。中でも、カルボニル鉄の分解によって生成す
る鉄粉が、球状で、非加硫のバインダーとの混練が容易
であることから好適に用いられる。軟磁性金属粒子の平
均粒径は、特に限定はされないが、好ましくは、100
nm〜50μmの範囲である。平均粒径が100nm未
満では、非加硫のバインダーとの混練や、非加硫のバイ
ンダーへの分散が困難になるおそれがある。平均粒径が
50μmを超えると、電波吸収体の成形が困難となるお
それがある。
ンダー100重量部に対して300〜350重量部の範
囲である。軟磁性金属粒子の含有量が少なくなると、電
波吸収ピークが高周波側に移行する。すなわち、特定の
周波数(例えば5.8GHz)における反射減衰量が小
さくなる。一方、カーボンブラックの含有量が多くなる
と、電波吸収ピークが低周波側に移行し、ピーク吸収量
も減少する。すなわち、特定の周波数(例えば5.8G
Hz)における反射減衰量が小さくなる。したがって、
カーボンブラックの含有量が上記の範囲内であれば、特
定の周波数(例えば5.8GHz)での反射減衰量を電
波吸収体として実用的なレベル、具体的には−10dB
以下に維持することができる。
ク、軟磁性金属粒子以外に、無機充填剤を含有させるこ
とができる。無機充填剤は、非加硫のバインダーの加工
性を改善するために用いられる。また、無機充填剤は、
軟磁性金属粒子に比べ比重が低いので、得られる電波吸
収体を軽量化する役割も有している。このような無機充
填剤としては、例えば、ケイ酸、ケイ酸塩等のシリカ、
水酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム、
炭酸カルシウムなどが挙げられる。
くは39体積%以下であり、より好ましくは5〜20体
積%の範囲である。無機充填剤の含有量が39体積%を
超えると、高充填となり、成形困難となるおそれがあ
る。また、本発明の電波吸収体には、公知の添加剤、例
えば、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、各種安定剤などが添
加されていてもよい。
うにして製造することができる。所定量の非加硫のバイ
ンダー、カーボンブラック、軟磁性金属粒子、必要に応
じて無機充填剤、各種添加剤を加圧ニーダー等で混練
し、非加硫のバインダーのマトリックス中に、カーボン
ブラック、軟磁性金属粒子、無機充填剤等の各種充填剤
を分散させる。この混練物を粉砕機等で粉砕した後、圧
延ロール等でシート状に圧延成形(カレンダー成形)す
る。なお、本発明の電波吸収体の成形方法としては、圧
延成形に限定されるものではなく、プレス成形や押出成
形等の公知の成形方法を用いることができる。
収体の厚さは、非加硫バインダーとして塩素化ポリエチ
レンを用い、塩素化ポリエチレン100重量部に対して
50〜70重量部のカーボンブラックを用い、軟磁性金
属粒子として、塩素化ポリエチレン100重量部に対し
て300〜350重量部のカルボニル鉄粉を用いた場
合、5.8GHz付近の電波を吸収できるようにするた
めには、約2.0mmとすることが望ましい。この値
は、上述の入力インピーダンス(Z)の式から算出され
る値である。
よくするためには、各配合成分、特にカーボンブラッ
ク、軟磁性金属粒子および無機充填剤の各充填剤の体積
%を考慮する必要がある。ここで、体積%は、各充填剤
の配合量を比重で除し、それらの比率を求めたものであ
る。混練する前のカーボンブラックの体積%は、混練す
る前の全配合成分に対して11〜16体積%とされるこ
とが好ましい。カーボンブラックの体積%がこの範囲を
はずれると、電波反射減衰量が減少し、吸収ピークも高
周波側へ移行してしまう。混練する前の軟磁性金属粒子
の体積%は、混練する前の全配合成分に対して20〜2
5体積%とされることが好ましい。軟磁性金属粒子の体
積%がこの範囲をはずれると、5.8GHz付近での電
磁波吸収性が得られない。
する前の全配合成分に対して37.5体積%以下とされ
ることが好ましい。無機充填剤の体積%がこの範囲を超
えると、高充填となり、成形困難となる。また、混練す
る前のカーボンブラック、軟磁性金属粒子および無機充
填剤からなる全充填剤成分のトータルの体積%は、全配
合成分に対して、70体積%以下とされることが好まし
い。全充填剤のトータルの体積%が、この範囲を超える
と、高充填となり、成形困難となる。
ス用のバインダーとして非加硫のバインダーを用いてい
るので、製造の際の加硫工程が不要となり、製造コスト
を大幅に削減することができる。また、本発明の電波吸
収体は、非加硫のバインダーを用いているので、従来の
加硫シリコンゴムでは不可能だった圧延成形が可能とな
り、連続シートの製造が可能となる。また、本発明の電
波吸収体は、マトリックス中に分散された充填剤成分と
して、軟磁性金属粒子以外に、カーボンブラック、必要
に応じて無機充填剤を含んでいるので、電波吸収体の比
重が低くなり、軽量化されたものとなる。また、5.8
GHz付近の電波吸収体として用いる場合、従来の電波
吸収体の厚さ(約2.2mm)よりも薄くできるので、
さらに軽量化されたものとなる。また、本発明の電波吸
収体は、引張強さにも格段に優れているので、耐久性等
を向上させることもできる。
る。 <評価内容>電波吸収体の評価は、以下の項目について
行った。 (引張強さ)電波吸収体の引張強さは、JIS K 6
251に準拠して測定した。 (比重) 水中置換法:電波吸収体から3〜5gの試料を切り抜
き、空気中および水中で試料の重量を測定し、下記式を
用いて算出した。 比重=[空気中での試料重量]/[空気中での試料重量
−水中での試料重量] (電波反射減衰量)電波吸収体に垂直に入射する0.0
5〜18GHzの電波の反射減衰量をネットワークアナ
ライザ(ヒューレットパッカード社製)を用いて測定し
た。測定されたグラフから、5.8GHzにおける電波
反射減衰量を求めた。
スレン301AE」、昭和電工社製、Cl含量:32重
量%)100重量部、カーボンブラック(「ダイアブラ
ックH」、三菱化学社製、平均粒径20μm)60重量
部、鉄粉(カルボニル鉄「EW」、BASF社製、平均
粒径4μm)325重量部、シリカ(「VX−S」、龍
森社製)70重量部、滑剤2重量部、および安定剤2重
量部を加圧ニーダーで15分間混練し、この混練物を粉
砕機等で粉砕した後、70℃に加熱しながら2本の圧延
ロールでシート状に圧延成形し、厚さ2mmの電波吸収
体を得た。この電波吸収体ついて、引張強さ、比重およ
び電波反射減衰量を評価した。結果を表1に示す。
配合を表1および表2に示すように変更した以外は、実
施例1と同様にして厚さ2mmの電波吸収体を製造し
た。各々の電波吸収体について、引張強さ、比重および
電波反射減衰量を評価した。結果を表1および表2に示
す。
電波吸収体(厚さ:2.2mm、配合:シリコーンゴム
100重量部、鉄粉350重量部)について、引張強
さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表3
に示す。
スレン401」(昭和電工社製、Cl含量:40重量
%)に変更した以外は、実施例1と同様にして厚さ2m
mの電波吸収体を製造した。この電波吸収体について、
引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果
を表4に示す。
のNBR(「222L」、JSR社製)に変更した以外
は、実施例1と同様にして厚さ2mmの電波吸収体を製
造した。この電波吸収体について、引張強さ、比重およ
び電波反射減衰量を評価した。結果を表4に示す。
2O3、「AS−30」、昭和電工社製)に変更した以外
は、実施例1と同様にして厚さ2mmの電波吸収体を製
造した。この電波吸収体について、引張強さ、比重およ
び電波反射減衰量を評価した。結果を表4に示す。
量部に変更した以外は、実施例8と同様にして厚さ2m
mの電波吸収体を製造した。この電波吸収体について、
引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果
を表4に示す。
レン・アクリル酸メチル共重合体(「ベーマックG
G」、昭和電工・デュポン(株)製)70重量部および
アクリル酸エチル系重合体(ノックスタイトPA−40
1、NOK(株)製)に変更した以外は、実施例1と同
様にして厚さ2mmの電波吸収体を製造した。この電波
吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量
を評価した。結果を表5に示す。
ず、かつカーボンブラックの配合量を表5のように変更
した以外は、実施例1と同様にして厚さ2mmの電波吸
収体を製造した。各々の電波吸収体について、引張強
さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表5
に示す。
シリカを加えず、かつ鉄粉の配合量を表5のように変更
した以外は、実施例1と同様にして厚さ2mmの電波吸
収体を製造した。各々の電波吸収体について、引張強
さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表5
に示す。
5.8GHzにおいて実用レベルの電波反射減衰量(−
10dB以下)を有しており、また、従来の市販の加硫
シリコーンゴムの電波吸収体に比べて、比重が低く、引
張強さが格段に優れていた。比較例1の電波吸収体は、
カーボンブラックおよび鉄粉の配合量が少なかったた
め、電波反射減衰量のピークが高周波側に移行し、ピー
クの電波反射減衰量も減少していることがわかる。比較
例2の電波吸収体は、カーボンブラックおよび鉄粉の配
合量が多かったため、電波反射減衰量のピークが低周波
側に移行し、ピークの電波反射減衰量も減少しているこ
とがわかる。比較例4〜7は、充填剤がカーボンブラッ
クまたは鉄粉のみであるので、電波反射減衰量のピーク
が5.8GHzから大きくはずれ、5.8GHz付近の
電磁波を吸収できる電波吸収体としては、全く適してい
なかった。
体は、非加硫のバインダーと、非加硫のバインダー10
0重量部に対して50〜70重量部のカーボンブラック
と、非加硫のバインダー100重量部に対して300〜
350重量部の軟磁性金属粒子とを含有するので、加硫
が必要ではなく低コストであり、軽量で施工性に優れ、
機械的強度にも優れる。
充填剤を含有していれば、製造の際の加工性が向上し、
さらに軽量化することができる。また、前記非加硫のバ
インダーが、塩素化ポリエチレンであれば、5.8GH
z付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、
その厚さを比較的薄くでき、また電波吸収体の引張強さ
をさらに向上できる。また、前記軟磁性金属粒子が、カ
ルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であれば、製造
の際に非加硫のバインダーとの混練が容易となる。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
波数との関係を示すグラフである。
周波数との関係を示すグラフである。
周波数との関係を示すグラフである。
周波数との関係を示すグラフである。
と周波数との関係を示すグラフである。
周波数との関係を示すグラフである。
周波数との関係を示すグラフである。
周波数との関係を示すグラフである。
周波数との関係を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 非加硫のバインダーと、非加硫のバイン
ダー100重量部に対して50〜70重量部のカーボン
ブラックと、非加硫のバインダー100重量部に対して
300〜350重量部の軟磁性金属粒子とを含有するこ
とを特徴とする電波吸収体。 - 【請求項2】 さらに無機充填剤を含有することを特徴
とする請求項1記載の電波吸収体。 - 【請求項3】 前記非加硫のバインダーが、塩素化ポリ
エチレンであることを特徴とする請求項1または請求項
2記載の電波吸収体。 - 【請求項4】 前記軟磁性金属粒子が、カルボニル鉄の
分解によって生成する鉄粉であることを特徴とする請求
項1ないし3いずれか一項に記載の電波吸収体。
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2000
- 2000-08-04 JP JP2000237555A patent/JP4522556B2/ja not_active Expired - Fee Related
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