JP2004231492A

JP2004231492A - 不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法及びこの製造方法により得られた不燃性電波吸収体

Info

Publication number: JP2004231492A
Application number: JP2003024005A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kuroki; 俊宏黒木; Katsuto Nakatsuka; 勝人中塚; Akiko Matsumoto; 明子松本
Original assignee: Konoshima Chemical Co Ltd
Current assignee: Konoshima Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】不燃性及び電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体を省エネルギで製造することのできる不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法。
【解決手段】不燃性及び電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法において、セメント、シリカ質原料、繊維補強材、及び水酸化第一鉄を含有する原料を水分の存在下で混練して粘土状混練物を生成し、この粘土状混練物を押出成形した後、該押出成形物を水熱養生して、前記セメント及び前記シリカ質原料からケイ酸カルシウムを合成すると同時に、前記水酸化第一鉄から磁性材料を合成して不燃性電波吸収体を得ている。水熱養生の際に、水酸化第一鉄をマグネタイト等の磁性材料として結晶化させることができるため、高価なフェライトを用いることなく、安価に不燃性電波吸収体を製造することができる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不燃性及び電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法及びこの製造方法により得られた不燃性電波吸収体に関し、得られた不燃性電波吸収体は、例えば、テレビ、無線ＬＡＮ、ＰＨＳ、ＥＴＣ等の電波を吸収する壁材、その他の建築物構成部材として利用することができる。
【０００２】
【背景技術】
近年、大都市に限らず地方都市においても数多くの高層ビルが建設されている。また、経済諸活動においてはコミュニケーションが活発になり、数多くの通信機器が使用されている。このような、高層建築物の急増および通信機器の活発化に伴って、電波を受信する通信機器や映像機器に多くの受信障害が発生している。例えば、テレビ画面に二重の画像が映るゴースト現象や、オフィスでの無線ＬＡＮの通信速度の低下、ノンストップ自動料金収受システムの誤動作を招くおそれがある。
【０００３】
このような受信障害となる電波に対する対策の１つとして、マグネタイト、フェライトなどの磁性材料を埋め込んだ電波吸収壁を、高層建築物の外壁として用いることが実施されている。
また、建築物内部においても、ブルートゥース等の無線ＬＡＮや、ＰＨＳを利用した通信環境が普及してきており、このような室内環境においても電波受信障害を防止すべく電波吸収体からなる壁材等の利用が促進されている状況である。
さらに、ノンストップ自動料金収受システム（ＥＴＣ）においても、無線を利用した通信が行われるため、車両が通過する側壁等を構成する壁材、天井材として電波吸収体からなる材料が要望されている。
そして、このような建築物等の材料として用いられる電波吸収体は、不燃性を有しなければならないため、例えば、ケイ酸カルシウムの製造に際して、原料に高比重のフェライト等の磁性材料を含有した原料を押出成形したものを、水熱養生して成形体を得る不燃性電波吸収体の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２０１９８号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６４１５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、原料にフェライトを用いる必要がある。このフェライトは、結晶化させるのに酸化反応として焼成工程を経て製造されるものであるから、製造に多量のエネルギを要し、フェライトを含む電波吸収体を製造するのにコストが高騰してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、不燃性及び電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体の製造コストを低減することのできる不燃性電波吸収体、及び該不燃性電波吸収体を省エネルギで製造することのできる不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意努力を重ねた結果、原料として水酸化第一鉄を用いることにより、ケイ酸カルシウムの水熱養生による成形体の硬化反応と同時にマグネタイト又はフェライト等の磁性材料を合成することにより、安価でかつ実用強度を有する不燃性電波吸収体を製造することができるという知見に基づいて、本発明を案出するに至った。
具体的には、本発明の不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法は、不燃性及び電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法であって、セメント、シリカ質原料、繊維補強材、及び水酸化第一鉄を含有する原料を水分の存在下で混練して粘土状混練物を生成し、この粘土状混練物を押出成形した後、該押出成形物を水熱養生して、前記セメント及び前記シリカ質原料からケイ酸カルシウムを合成すると同時に、前記水酸化第一鉄から磁性材料を合成することを特徴とする。
【０００８】
ここで、水酸化第一鉄に基づいて、水熱養生により得られる目的磁性材料は、フェライト、マグネタイトを例示でき、特に、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）が好適である。
尚、水酸化第一鉄からフェライトを生成する場合、微量のＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ等のうちの１種又は２種以上が含まれた水酸化第一鉄を使用することが必須である。
また、前述した水酸化第一鉄の配合量は、原料全体に対して、Ｆｅ_３Ｏ_４換算値で５０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であるのが好ましい。
さらに、水熱養生の際、セメントの水和促進のためにケイ酸ソーダ等の硬化促進剤を添加しても構わない。
そして、水熱養生の処理反応温度内で分解しない樹脂を、不燃性を損なわない範囲で添加して不燃性電波吸収体の強度を確保してもよい。
【０００９】
また、シリカ質原料とは、ケイ酸（ＳｉＯ_２）が含まれている原料をいい、例えば珪石、珪砂、珪藻土、白土、パーライトなどの鉱物微粉末、ホワイトカーボンなどの合成粉末、フライアッシュ、シリカヒュームなどのダストを採用することができる。
さらに、繊維補強材としては、セルロース繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ステンレス繊維などを採用することができる。特に炭素繊維は、不燃性電波吸収体の補強のみならず、吸収する電波周波数の広帯域化を図ることができ、その使用範囲を広げることができて好ましい。このような繊維補強材は、不燃性電波吸収体に均一に配合、分散されることとなる。
【００１０】
そして、水酸化第一鉄は、酸化を防止するために、含水したケーキ状物とし、この水酸化第一鉄中の水分を利用して、原料を混練して粘土状混練物とすることができるが、必要に応じて適量の水を添加して混練してもよい。
また、押出成形は、通常のセメント押出成形機等により行うことができ、各原料の比重差による原料分布の不均一が少ない成形方法であるため、板状体、棒状体等種々の形状の成形物を製造することができる。
水熱養生は、ケイ酸カルシウムの合成と同時に、水酸化第一鉄からマグネタイト等の磁性材料を合成することができるように、省エネルギの観点から、温度範囲１４０〜１７０℃の条件で行うのが好ましい。
【００１１】
このような本発明によれば、水酸化第一鉄を出発原料とすることにより、この水酸化第一鉄を水熱養生において酸化させ、マグネタイト等の磁性材料として結晶化させることができるため、高価なフェライトを用いることなく、安価に不燃性電波吸収体を製造することができる。
特に、磁性材料を焼成により製造することなく、セメントの水和によるケイ酸カルシウムの合成に要する反応雰囲気で磁性材料を製造できるため、磁性材料製造の際の省エネルギ化を図ることができる。
【００１２】
また、繊維補強材に有機系材料を用いても、他の材料が無機系材料から構成され、有機系材料の配合割合を必要最小限とすることができるため、不燃性を損なうことなく、繊維補強材により十分な強度が確保された不燃性電波吸収体を製造することができる。
さらに、原料としてセメント及びシリカ質原料を用いているため、ケイ酸カルシウムの合成に高圧をかけない水熱養生を採用することができ、保温材、耐火被覆材に用いられるトバモライト、ゾノトライトを合成する場合のように、高温高圧の条件を必要とせず、製造効率が高い。
【００１３】
以上において、粘土状混練物の生成は、原料を窒素雰囲気下で混練することにより行われるのが好ましい。
この発明によれば、窒素雰囲気下で混練を行うことにより、混練中に水酸化第一鉄が空気中の酸素により酸化して発熱することがなく、水酸化第一鉄の粒子や含水率に左右されずに、目的のマグネタイトを合成することができる。
【００１４】
また、原料として用いる水酸化第一鉄は、Ｆｅのモル数に対して、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｐｄのいずれか１種又は２種以上の金属、若しくはこれらの金属水酸化物を、０．０１モル％以上２．０モル％以下含有するのが好ましい。
この発明によれば、Ｎｉ等の金属又は金属酸化物を上記の範囲で含有することにより、これらの金属等が触媒となり、マグネタイトの合成反応が促進され、電波吸収性能を向上させることができる。尚、Ｎｉ等が０．０１モル％以下では触媒効果を期待できず、２．０モル％以上では原料コストが高騰してしまい好ましくない。
【００１５】
本発明の不燃性電波吸収体は、前述した製造方法により製造されたことを特徴とする。
ここで、磁性材料、特にマグネタイトの場合、その含有量は５０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であるのが好ましい。
不燃性電波吸収体の形状は、前述したように板状体、棒状体として構成することが可能であるため、平板状の壁材の他、回り縁、見切縁、窓枠等種々の建築部材として応用することができる。
また、マグネタイトの含有量が５０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であれば、十分な電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体とすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
表１の配合に従ってセメント、シリカ質原料、有機質繊維補強材、水酸化第一鉄、及びメチルセルロースを原料とし、表１に示される水量を外割で添加して、モルタルミキサーを用いて撹拌速度５０ｒｐｍで１０分間混練した後、押出成形機により押出成形し、長さ４５０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状体を得た。尚、外割で添加される水は、水酸化第一鉄のケーキ状物に由来する水分に、微量の水を加えたものである。
得られた板状体を１５０℃の条件下で１１時間水熱養生を行った後、１２０℃で１２時間乾燥させて不燃性電波吸収体を得た。
（実施例２）
表１の配合に基づいて、実施例１と同様の手順で不燃性電波吸収体を得た。
【００１７】
【表１】

【００１８】
（１）マグネタイト合成の確認
実施例１で得られた不燃性電波吸収体の一部を粉末化し、Ｘ線粉末回折法によりマグネタイトの合成の程度を評価した。結果を図１に示す。
図１から判るように、Ｘ線回折チャート上には、マグネタイトの回折ピークが現れ、実施例１の製造方法によりマグネタイトが合成されていることが確認された。
【００１９】
（２）電波吸収性能
実施例１及び実施例２で得られた不燃性電波吸収体の板状体を加工し、外径７．０ｍｍ、内径３．０４ｍｍ、厚さ８．０ｍｍのトロイダルコア形状試験体とし、同軸管法により電波吸収性能を測定した。実施例１の電波吸収性能を図２に、実施例２の電波吸収性能を図３に示す。尚、図２及び図３において、描かれたグラフは、不燃性電波吸収体の電波に対する反射損失を示すものであり、横軸に不燃性電波吸収体に入射する電波の周波数（Ｈｚ）を、縦軸に不燃性電波吸収体により反射した電波の反射損失（ｄＢ）を設定している。
【００２０】
図２から判るように、実施例１で得られた不燃性電波吸収体は、２．４５ＧＨｚ付近の周波数帯での電波吸収性能が良好であることが確認された。このような不燃性電波吸収体は、オフィス内等で用いられる無線ＬＡＮのブルートゥース対応の電波を吸収するのに好適であり、オフィス内の壁材、天井材等に好適であることが確認された。
一方、図３から判るように、実施例２で得られた不燃性電波吸収体は、１．９ＧＨｚ付近の周波数帯での電波吸収性能が良好であることが確認された。このような不燃性電波吸収体は、ＰＨＳに用いられる電波を吸収することが可能であり、オフィス内の壁材のみならず、地下街、外壁等を構成する壁材等としても好適に用いることができる。
【００２１】
尚、実施例１及び実施例２に係る不燃性電波吸収体の吸収周波数帯は、該不燃性電波吸収体の厚さを調整することにより変更することができる。
また、前記実施例１及び実施例２に係る不燃性電波吸収体では、マグネタイトの含有量により吸収周波数は異なっているが、水酸化第一鉄をより多く配合した実施例２に係る不燃性電波吸収体は、より優れた電波吸収性能を有し、前記のように厚さを調整することにより、２．４５ＧＨｚ付近の周波数帯の電波を吸収させることも可能である。
【００２２】
（３）物性測定
実施例１及び実施例２で得られた不燃性電波吸収体について、嵩比重、曲げ強度、吸水率、吸水長さ変化率を測定した。また、切断加工性を評価した。尚、嵩比重、吸水率、及び吸水長さ変化率は、ＪＩＳＡ５４３０に準拠した方法で測定した。また、曲げ強度は、ＪＩＳＡ１４０８に準拠した方法で測定した。さらに、切断加工性の評価は、のこぎり切断による直線性を目視観察して行った。結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
実施例１及び実施例２で得られた不燃性電波吸収体は、マグネタイトを多量に含んでいるにも拘わらず、実用するにあたって十分な強度を有していることが確認された。また、吸水長さ変化率も低く、吸水に対しても十分な寸法安定性を有し、ボード等の壁材として用いるのに好適であることが確認された。これは、セメントの水和反応により硬化が促進し、ケイ酸カルシウムが生成されたことを示している。
【００２５】
【発明の効果】
前述のような本発明によれば、原料に水酸化第一鉄を用いることにより、不燃性及び電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体の製造コストを低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る不燃性電波吸収体のＸ線回折パターンを表すグラフである。
【図２】実施例１に係る不燃性電波吸収体の電波吸収特性を表すグラフである。
【図３】実施例２に係る不燃性電波吸収体の電波吸収特性を表すグラフである。

Claims

不燃性及び電波吸収性能を具備する不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法であって、
セメント、シリカ質原料、繊維補強材、及び水酸化第一鉄を含有する原料を水分の存在下で混練して粘土状混練物を生成し、
この粘土状混練物を押出成形した後、
該押出成形物を水熱養生して、前記セメント及び前記シリカ質原料からケイ酸カルシウムを合成すると同時に、前記水酸化第一鉄から磁性材料を合成することを特徴とする不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法。
請求項１に記載の不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法において、
前記磁性材料はマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）であり、
前記水酸化第一鉄の配合量は、前記原料全体に対して、Ｆｅ_３Ｏ_４換算値で５０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であることを特徴とする不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法において、
前記粘土状混練物の生成は、前記原料を窒素雰囲気下で混練することにより行われることを特徴とする不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法において、
前記水酸化第一鉄は、Ｆｅのモル数に対して、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｐｄのいずれか１種又は２種以上の金属、若しくはこれらの金属水酸化物を、０．０１モル％以上２．０モル％以下含有することを特徴とする不燃性電波吸収体の省エネルギ製造方法。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする不燃性電波吸収体。
請求項５に記載の不燃性電波吸収体において、
前記磁性材料の含有量が５０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であることを特徴とする不燃性電波吸収体。