JP2004134571A

JP2004134571A - 吸音電磁波吸収材

Info

Publication number: JP2004134571A
Application number: JP2002297486A
Authority: JP
Inventors: Naofumi Itano; 板野　直文; Hiroshi Shimizu; 清水　浩; Takashi Yamada; 山田　剛史
Original assignee: Nihon Tokushu Toryo Co Ltd
Current assignee: Nihon Tokushu Toryo Co Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【目的】電磁波吸収シートには、吸音性能、すなわち騒音低減効果はなく、従来設置されていた吸音性能を有する防音壁を取り外し、電磁波吸収シートを設置した場合、騒音が増大してしまうため、従来と同等の騒音低減効果を有する電磁波吸収材の開発をする。
【構成】金属反射層、電磁波吸収層の２層構造からなる電磁波吸収シートであって、電磁波吸収層はバインダー樹脂５〜６０質量％に対して、各種フェライト類、鉄粉類から選ばれる１種以上からなる磁性材料２０〜９０質量％、カーボン、酸化チタン、酸化亜鉛から選ばれる１種以上の誘電材料０．５〜２０質量％を混合分散してなる電磁波吸収シートであって、シート厚さが１０．０ｍｍ以下の薄さであり、開孔率１０〜６５％の孔を有し、吸音性材料を積層してなることを特徴とする電磁波吸収材。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸音電磁波吸収材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、高速道路の渋滞緩和に役立つ新システムとして、ＥＴＣ（料金自動徴収システム）が実用化され、徐々に採用の動きが広まっている。
【０００３】
このシステムが試験運用を開始された当初、使用する５．８ＧＨｚの周波数の電磁波が乱反射により、自動車と料金所の間でうまく通信できずに、料金の課金ができない不具合が指摘されていた。
【０００４】
そこで、電磁波乱反射の対策として、電磁波吸収材料を料金所壁面に施工することにより、乱反射を防止する対策が取られた。しかし、十分な電磁波吸収機能を有する材料は、その厚さが５０ｍｍを超え、スペースに余裕の無い場所への施工が困難であった。
【０００５】
そこで、厚さが薄く、電磁波吸収機能を有するシート状材料も開発されているが、厚さが薄くなると、電磁波の斜入射特性（０〜５５°）が悪くなり、薄いシート状材料のみで必要な電磁波吸収工事を行うことは困難であった。そこで、５０ｍｍ以下のできる限り薄いシート状材料であって、しかも斜入射特性も優れた電磁波吸収シートを本出願人により開発し、特願２００２−１３３８６４号として特許出願されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁波吸収シートには、吸音性能、すなわち騒音低減効果はなく、従来設置されていた吸音性能を有する防音壁を取り外し、電磁波吸収シートを設置した場合、騒音が増大してしまう。そこで本発明は、従来と同等の騒音低減効果を有する電磁波吸収材の開発を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決せんとして、本発明者らは鋭意研究の結果、電磁波吸収材を開発したものであり、しかして本発明の要旨は以下に存する。
【０００８】
バインダー樹脂５〜６０質量％に対して、各種フェライト類、鉄粉類から選ばれる１種以上からなる磁性材料２０〜９０質量％、カーボン、酸化チタン、酸化亜鉛から選ばれる１種以上の誘電材料０．５〜２０質量％を混合分散してなる電磁波吸収層と金属反射層とからなる電磁波吸収シートのシート厚さが１０．０ｍｍ以下の薄さであり、開孔率１０〜６５％の孔を有し、金属反射層側に吸音性材料を積層してなることを特徴とする吸音電磁波吸収材。
厚さ３．０ｍｍ未満のプラスチック板状体からなり、開孔率１０〜６５％の孔を有する化粧保護層が電磁波吸収層に積層されてなることを特徴とする上記に記載の吸音電磁波吸収材。
電磁波吸収層に使用されるバインダー樹脂は、各種アスファルト、天然及び合成ゴム、及び各種合成樹脂から選ばれる１種以上であることを特徴とする上記記載の吸音電磁波吸収材。
【０００９】
本発明になる電磁波吸収材は、電磁波吸収層、金属反射層の２層からなり、更に要すれば吸収層の表面を保護する保護層を有する３層構造のシート状のものに、特定の開孔率の孔を開け、このシートの金属反射層側に吸音性材料を積層一体化してなるものである。
【００１０】
まず、電磁波吸収層から説明する。
電磁波吸収層は、バインダー樹脂に対して、特定の磁性材料、及び誘電材料を必須成分として分散シート化したものである。
磁性材料としては、材質的にはニッケル亜鉛系、マンガン亜鉛系等のフェライト類、結晶分類からは、Ｍ型六方晶型フェライト（バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト）、ガーネット型フェライト（希土類鉄ガーネット）、スピネル型フェライトなどのフェライト類、また、カルボニル鉄粉、アトマイズ鉄粉、還元鉄粉などの鉄粉類が例示できる。これらの磁性材料は、２０〜９０質量％、より好ましくは４０〜８０質量％含有することが必要である。２０質量％未満の場合には必要な電磁波吸収特性が得られず、９０質量％を超えた場合にはシート形状への成形が困難となる。
【００１１】
誘電材料としては、粒状、繊維状、フェルト状のカーボン、酸化チタン、酸化亜鉛が例示できる。これらの誘電材料は、０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％含有することが必要である。０．５質量％未満、及び２０質量％を超えた場合には、電磁波吸収特性が得られない。
【００１２】
本発明の電磁波吸収層に使用するバインダー樹脂としては、バインダー樹脂そのものが電磁波吸収に寄与することはないため、基本的にはいかなる熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、これらの併用系であってかまわない。しかし、バインダー樹脂による特性が、上記の磁性材料、誘電材料による誘電率、透磁率に対して影響を与えてしまうことは避けた方がよく、磁性材料、誘電材料に対してできるだけ中立な物性を有するものが好ましい。塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、フッ素樹脂等が例示できるが、特に天然ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム等の各種の合成ゴム、液状ゴム、天然アスファルト、ストレートアスファルト、ブローンアスファルト、セミブローンアスファルト、ゴム変性アスファルト等の石油アスファルトが好ましく使用できる。バインダー樹脂は５〜６０質量％、特に好ましくは１０〜４０質量％含有することが必要であり、５質量％未満であると磁性材料、誘電材料の均一な分散が困難であり、６０質量％を超えて配合すると所望の誘電率、透磁率が得られない虞れがある。
【００１３】
磁性材料、誘電材料を、液状化したバインダー樹脂に混合分散し、均一化する。混合分散には加圧ニーダー、バンバリーミキサー、アトライター等の混合分散機を使用することができる。使用するバインダー樹脂によっては、常温では固体であるものもあるため、その場合には加熱ができる分散機の使用が好ましい。均一に混合された材料を、カレンダーロール等の加工機を使用して、一定厚さのシート状物に加工する。この時、後述する金属反射層とのトータルの厚さが１０．０ｍｍ以下となるように厚さを設定する必要がある。
【００１４】
本発明の一部をなす電磁波吸収シートには、電磁波吸収層の下層に、金属反射層を有することが必須である。金属反射層としては、鉄、銅、アルミニウム、亜鉛、鉛等の金属、あるいはこれらの金属の合金類、例えばジュラルミン、ステンレス、トタンなど、若しくは金属表面にメッキ処理、ラミネート処理、コーティングをしたものなどが使用できる。
【００１５】
本発明の一部をなす電磁波吸収シートは、その機能を発揮させる場所として、例えば高速道路の料金所と言った場所が考えられる。この様な場所は雨、風によるホコリの堆積などの他、自動車の減速、加速にともなう排気ガスによる汚染が激しく、短期間でシート表面が汚染されてしまい、この表面の汚染は容易に除去することが困難と考えられる。そこで、電磁波吸収シートの表面を保護し、任意の色調に着色が可能な化粧保護層を積層することが好ましい。化粧保護層に求められる物性としては、電磁波吸収のための性質を減衰させないことは当然であるが、他にも耐候性、耐水性、耐汚れ性等が求められ、仮に汚染されても容易に洗浄が可能な材料であることが望まれる。これらの条件を満たすものとして、アクリル系の各種樹脂による板状体、これらの樹脂としては例えば、ＡＡＳ（アクリルニトリルアクリレートスチレン）、ＡＳ（アクリルニトリルスチレン）、ＡＣＳ（アクリルニトリル塩素化ポリエチレンスチレン）、とくに好ましくはＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン）、ＡＥＳ（アクリルニトリルエチレンスチレン）、あるいはポリカーボネートが例示できる。該保護層の厚さは、一定厚さを超えると電磁波吸収層の電磁波吸収能を低下させる虞れがあり、３ｍｍ未満である必要がある。更に好ましくは２ｍｍ以下であればよく、上記の化粧保護機能を長期にわたり保持できるのであれば、薄ければ薄いほどよい。
【００１６】
金属反射層と電磁波吸収層、電磁波吸収層と化粧保護層は、密着させて積層してあれば良く、密着固定一体化させる方法に関しては、従来公知のいかなる方法であっても良い。但し密着させることにより、所望の電磁波吸収性能を発揮できるため、上記の層間に０．１ｍｍ以上の空気層等の隙間ができてしまう様な方法は好ましくない。
【００１７】
本発明において、金属反射層を含む電磁波吸収シート、及び化粧保護層を積層する場合には化粧保護層にも、開孔率１０〜６５％の孔を有することを必須とする。開孔率が１０％未満であると、一体として積層されている吸音性材料への空気流通が不充分であり、必要な吸音効果、すなわち騒音低減効果が得られない虞れがある。
【００１８】
開孔率が６５％を超えると、電磁波吸収シートの面積が本来の４５％を切ってしまい、所定の電磁波吸収性能が顕現されない虞れがある。
開孔率が１０〜６５％であれば、個々の孔の面積、形状、配置及び間隔等には特に制限はない。孔を開ける方法に関しても、従来公知のいかなる方法であってもよく、特に制限はない。ただし、電磁波吸収シートに化粧保護層を積層している場合、両層に開ける孔の面積、形状、配置、間隔は略同一であることが必要となる。
【００１９】
本発明において、孔を開けた電磁波吸収シートに積層する吸音性材料とは、グラスウール（ガラス繊維）、ロックウール等の無機・鉱物繊維、麻、綿、毛、絹等の天然繊維、アクリル、ナイロン、ビニロン、レーヨン等各種の化学繊維を単独、若しくは混合してニードルパンチング加工、若しくは適当なバインダーにより繊維同士をフェルト状に固めたものを、金属板等の適当なケースに収納したものが例示できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の理解に供するため、以下に実施例を記載する。いうまでもなく、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２１】
【実施例１】
ストレートアスファルト３０質量％、スチレン−ブタジエンゴム１０質量％をバインダー樹脂として、これにマンガン亜鉛系フェライト５０質量％、酸化チタン１０質量％を加え、均一に混合分散し、カレンダーロールにより厚さ４ｍｍの電磁波吸収層を得た。これに、厚さ１ｍｍのステンレス鋼板を金属反射層として密着積層一体化し、厚さ５ｍｍの電磁波吸収シート１を得た。該電磁波吸収シート１の全面に、開孔率３０％となるように均一に円形の孔を開け、金属反射層側に吸音性材料として厚さ４０ｍｍのグラスウールを積層し、電磁波吸収シート１、グラスウールを囲む様にステンレス製ケースで覆い、吸音電磁波吸収材１となした。
【００２２】
【実施例２】
実施例１の電磁波吸収シート１の表面に、アクリルニトリルブタジエンスチレン樹脂からなる、厚さ１ｍｍの化粧保護層を密着積層させ、一体化し、実施例１と同様に開孔率３０％となるように孔を開け、吸音電磁波吸収材１と同様にグラスウールを積層し、ステンレス製ケースで覆い、吸音電磁波吸収材２となした。
【００２３】
【実施例３】
実施例１の電磁波吸収シートの全面に、開孔率５０％となるように均一に円形の孔を開け、金属反射層側に吸音性材料として厚さ４０ｍｍのグラスウールを積層し、電磁波吸収シート１、グラスウールを囲む様にステンレス製ケースで覆い、吸音電磁波吸収材３となした。
【００２４】
【実施例４】
実施例２と同様の構成である電磁波吸収シート１に、アクリルニトリルブタジエンスチレン樹脂からなる、厚さ１ｍｍの化粧保護層を密着積層させ一体化したものに、実施例３と同様に開孔率５０％となるように孔を開け、吸音電磁波吸収材３と同様にグラスウールを積層し、ステンレス製ケースで覆い、吸音電磁波吸収材４となした。
【００２５】
【比較例１】
実施例１と同じ電磁波吸収シート１に、開孔率５％となるように均一に円形の孔を開け、金属反射層側に吸音性材料として厚さ４０ｍｍのグラスウールを積層し、電磁波吸収シート１、グラスウールを囲む様にステンレス製ケースで覆い、吸音電磁波吸収材５となした。
【００２６】
【比較例２】
実施例１と同じ電磁波吸収シート１に、開孔率７１％となるように均一に円形の孔を開け、金属反射層側に吸音性材料として厚さ４０ｍｍのグラスウールを積層し、電磁波吸収シート１、グラスウールを囲む様にステンレス製ケースで覆い、吸音電磁波吸収材６となした。
【００２７】
【試験方法１】
吸音電磁波吸収体１〜４、及び比較例による吸音電磁波吸収材５〜６を、自由空間法による電磁波吸収測定試験により、５．８ＧＨｚにおける波長の電磁波が、その入射角度を１０度、３０度、４５度、５５度に変えた時の吸収特性を測定した。吸収特性は、電磁波の入射角度を設定した後、供試体を載せる金属板のみの状態で、出力側アンテナから電磁波を出し、入力側アンテナにて電磁波の強度を測定し、このレベルを０とする。次に、金属板状に供試体を載せ、同様にして電磁波の強度を測定し、電磁波の吸収特性を強度の低下により評価する。従ってマイナスの数字が大きい程、電磁波が吸収されていることになる。
測定装置については図３に示す。電磁波の入射角度は、供試体である吸収シートに対して鉛直線を伸ばし、この鉛直線に対する角度をいう。電磁波の入射角度と、反射した電磁波を測定する反射角度は同じである。
【００２８】
【試験方法２】
吸音電磁波吸収体１〜４、及び比較例による吸音電磁波吸収材５〜６を、残響室法により吸音率を測定した。
【００２９】
【結果】
電磁波吸収測定結果を下記表１に示す。

吸音率測定結果を下記表２に示す。

【００３０】
【発明の効果】
本発明になる電磁波吸収シートは、１０．０ｍｍ以下の厚さという薄物シートであるため、施工する場所を選ばず、如何なる場所にも容易に施工が可能である。しかも、従来公知の、厚さ６０ｍｍを有する電磁波吸収体と斜入射における電磁波吸収特性を比較しても、いずれの入射角度においても優れるため、このシート状材料の施工のみで、必要十分な電磁波乱反射対策が実施できる。また、化粧保護層により耐水性、耐候性に優れた電磁波吸収シートが実現でき、いかなる場所においても設置でき、その電磁波吸収特性を長期間にわたり維持することができる。
更には、ＥＴＣ設置場所での電磁波乱反射対策のみならず、今後研究開発、実用化が促進されていくと思われるＩＴＳ−ＤＳＲＣ（交通情報システム−専用狭帯域通信）の電磁波受発信エリアにおいても、乱反射防止対策等に有効に活用できる。
更に本発明により、上記の電磁波吸収効果をそのまま維持しつつ、積層された吸音性材料の吸音効果をプラスしているため、従来騒音低減のための防音工事が実施されていた防音壁部分に置き換えて、本発明になる吸音電磁波吸収材を設置工事することが可能である。即ち、従来からの騒音防止機能を何ら損なうことなく、今後展開される自動車−道路間通信のための乱反射防止対策に、極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる吸音電磁波吸収材の正面図である。
【図２】本発明になる吸音電磁波吸収材の平面断面図である。
【図３】自由空間法による電磁波吸収測定試験の試験機器概念図である。
１：供試体　２：電磁波出力アンテナ　３：電磁波入力アンテナ　４：ベクトルネットワークアナライザー　５：パソコン　６：プリンター

Claims

バインダー樹脂５〜６０質量％に対して、各種フェライト類、鉄粉類から選ばれる１種以上からなる磁性材料２０〜９０質量％、カーボン、酸化チタン、酸化亜鉛から選ばれる１種以上の誘電材料０．５〜２０質量％を混合分散してなる電磁波吸収層と金属反射層とからなる電磁波吸収シートのシート厚さが１０．０ｍｍ以下の薄さであり、開孔率１０〜６５％の孔を有し、金属反射層側に吸音性材料を積層してなることを特徴とする吸音電磁波吸収材。
厚さ３．０ｍｍ未満のプラスチック板状体からなり、開孔率１０〜６５％の孔を有する化粧保護層が電磁波吸収層に積層されてなることを特徴とする請求項１に記載された吸音電磁波吸収材。
電磁波吸収層に使用されるバインダー樹脂は、各種アスファルト、天然及び合成ゴム、及び各種合成樹脂から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された吸音電磁波吸収材。