JP2005158960A - 電波吸収体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 １０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲の中で，特定の範囲の連続した周波数領域の電波を高い吸収性能で吸収する電波吸収体を提供する。
【解決手段】 本電波吸収体１は、反射板２と、この反射板２の上に積層され且つカーボンを１１〜５０質量％含有する第１電波吸収層３と、この第１電波吸収層３の上に積層され且つカーボンを０〜８質量％含有する第２電波吸収層４と、を備える。上記カーボンは、窒素吸着比表面積が３０〜３００ｍ２／ｇであるカーボンブラックが好ましい。
【選択図】 図１
【解決手段】 本電波吸収体１は、反射板２と、この反射板２の上に積層され且つカーボンを１１〜５０質量％含有する第１電波吸収層３と、この第１電波吸収層３の上に積層され且つカーボンを０〜８質量％含有する第２電波吸収層４と、を備える。上記カーボンは、窒素吸着比表面積が３０〜３００ｍ２／ｇであるカーボンブラックが好ましい。
【選択図】 図１
Description
本発明は、電波吸収体に関し、更に詳しくは、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲の周波数を吸収帯とする電波吸収体に関する。
本発明の電波吸収体は、ＩＴＳレーダー、室内無線ＬＡＮ等で利用される電波の虚像防止、パーソナルコンピュータ、携帯電話、バンパー等の筐体の内部に備わる電子機器等からの不要な電波の輻射低減等のため、各種機器等の受電波面（電子機器等の筐体の内外壁等）、トンネル、ガードレール等の構造物の外壁、室内の壁や天井、乗物の壁や天井、バンパー筐体内部等に用いることができる。
特にＩＴＳレーダー等の近接電波源で車等の電波の乱反射体の多い環境下での、様々な方向から入射する電波に対して高い電波吸収性能を要求される環境に用いることができる。
本発明の電波吸収体は、ＩＴＳレーダー、室内無線ＬＡＮ等で利用される電波の虚像防止、パーソナルコンピュータ、携帯電話、バンパー等の筐体の内部に備わる電子機器等からの不要な電波の輻射低減等のため、各種機器等の受電波面（電子機器等の筐体の内外壁等）、トンネル、ガードレール等の構造物の外壁、室内の壁や天井、乗物の壁や天井、バンパー筐体内部等に用いることができる。
特にＩＴＳレーダー等の近接電波源で車等の電波の乱反射体の多い環境下での、様々な方向から入射する電波に対して高い電波吸収性能を要求される環境に用いることができる。
近年、電波の利用周波数が、ＦＭ、ＶＨＦ、ＵＨＦ等のＭＨｚ帯から、自動車のＩＴＳレーダー等のＧＨｚ帯へ広がりつつあり、ミリ波、即ち、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数を有する電波に好適な電波吸収体の開発が進められている。
ＭＨｚ帯や数ＧＨｚ程度までの周波数を有する電波に好適な電波吸収体としては、スピネル型フェライトの焼結体あるいはその粉体を樹脂等に分散させてなる複合磁性体が一般的に用いられている。一方、ミリ波帯に好適な電波吸収体としては、カーボン等の導電性材料を用いて誘電損失により電波吸収させる電波吸収体（特許文献１及び特許文献２参照）や、抵抗皮膜を備えるもの等が開示されている。更に、六方晶フェライトを改良してミリ波帯に適用した電波吸収体（特許文献３参照）が開示されている。
また、ミリ波帯用で且つ層構造を有する電波吸収体としては、導電性酸化チタンを含む組成物からなる電波吸収層を２層以上積層してなる電波吸収体（特許文献４参照）が開示されている。
ＭＨｚ帯や数ＧＨｚ程度までの周波数を有する電波に好適な電波吸収体としては、スピネル型フェライトの焼結体あるいはその粉体を樹脂等に分散させてなる複合磁性体が一般的に用いられている。一方、ミリ波帯に好適な電波吸収体としては、カーボン等の導電性材料を用いて誘電損失により電波吸収させる電波吸収体（特許文献１及び特許文献２参照）や、抵抗皮膜を備えるもの等が開示されている。更に、六方晶フェライトを改良してミリ波帯に適用した電波吸収体（特許文献３参照）が開示されている。
また、ミリ波帯用で且つ層構造を有する電波吸収体としては、導電性酸化チタンを含む組成物からなる電波吸収層を２層以上積層してなる電波吸収体（特許文献４参照）が開示されている。
電波吸収層が１層のみで構成される電波吸収体は、所定範囲の周波数を有する電波が垂直方向から入射すると、ある周波数における１本の鋭い電波吸収ピークを有する。従って、所定の周波数を有する電波に好適な電波吸収体とするためには、その周波数に好適な電波吸収層の複素比誘電率及びその厚さを一意に決めなければならない。しかし、そのような電波吸収体を用いると、斜め方向から入射する電波に対して低い電波吸収性能しか得られない。また、従来、斜め方向から入射する電波に対し高い電波吸収性能を有する電波吸収体を設計することは、かなり困難であり、極めて煩雑な試行錯誤を行う必要がある。
本発明は、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲の周波数を有する電波が、垂直方向から入射したときのみならず、斜め方向から入射した場合にも高い吸収性能を示す電波吸収体を提供することを目的とする。
本発明は、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲の周波数を有する電波が、垂直方向から入射したときのみならず、斜め方向から入射した場合にも高い吸収性能を示す電波吸収体を提供することを目的とする。
本発明は以下に示される。
１．反射板と、この反射板の上に積層され且つカーボンを１１〜５０質量％含有する第１電波吸収層と、この第１電波吸収層の上に積層され且つカーボンを０〜８質量％含有する第２電波吸収層と、を備えることを特徴とする電波吸収体。
２．上記カーボンは、窒素吸着比表面積が３０〜３００ｍ２／ｇのカーボンブラックである上記１に記載の電波吸収体。
３．反射板と、この反射板の上に積層され且つカーボンを含有する第１電波吸収層と、この第１電波吸収層の上に積層され且つカーボンを含有する第２電波吸収層と、を備える電波吸収体であって、上記第１電波吸収層の厚さがｄ１ｍｍ（ミリメートル）及びカーボンの含有量がＣ１質量％、並びに、上記第２電波吸収層の厚さがｄ２ｍｍ（ミリメートル）及びカーボンの含有量がＣ２質量％とした場合、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする電波吸収体。
２７．８ｄ２／√（２．７ｅｘｐ（０．０４２Ｃ２））＋４１．４>５０ （１）
−２１．４（Ｃ２ｄ２）／（Ｃ１ｄ１）＋５６．３>５０ （２）
１．反射板と、この反射板の上に積層され且つカーボンを１１〜５０質量％含有する第１電波吸収層と、この第１電波吸収層の上に積層され且つカーボンを０〜８質量％含有する第２電波吸収層と、を備えることを特徴とする電波吸収体。
２．上記カーボンは、窒素吸着比表面積が３０〜３００ｍ２／ｇのカーボンブラックである上記１に記載の電波吸収体。
３．反射板と、この反射板の上に積層され且つカーボンを含有する第１電波吸収層と、この第１電波吸収層の上に積層され且つカーボンを含有する第２電波吸収層と、を備える電波吸収体であって、上記第１電波吸収層の厚さがｄ１ｍｍ（ミリメートル）及びカーボンの含有量がＣ１質量％、並びに、上記第２電波吸収層の厚さがｄ２ｍｍ（ミリメートル）及びカーボンの含有量がＣ２質量％とした場合、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする電波吸収体。
２７．８ｄ２／√（２．７ｅｘｐ（０．０４２Ｃ２））＋４１．４>５０ （１）
−２１．４（Ｃ２ｄ２）／（Ｃ１ｄ１）＋５６．３>５０ （２）
本発明の電波吸収体は、反射板と、この反射板の上に積層される第１電波吸収層と、更にこの第１電波吸収層の上に積層される第２電波吸収層と、を備えることにより、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲の周波数を有する電波が、本電波吸収体の表面、即ち、第２電波吸収層側の表面に、垂直方向からのみならず、斜め方向から入射した場合にも高い吸収性能を示す。
上記カーボンが、特定の範囲にある窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックである場合には、特に優れた電波吸収性を示す。
また、上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層を、所定の式を満足するように構成した場合には、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲の周波数領域の中で、垂直から特定の角度までの連続した範囲で入射する電波を高い吸収性能で吸収できる電波吸収体とすることができる。より具体的には、斜入射角度（電波吸収体表面に対して垂直方向を０度とした場合の角度）が垂直から５０度（より好ましくは６０度）までの電波に対して、電波吸収性能が２０ｄＢを超える電波吸収体を得ることができる。
上記カーボンが、特定の範囲にある窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックである場合には、特に優れた電波吸収性を示す。
また、上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層を、所定の式を満足するように構成した場合には、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの範囲の周波数領域の中で、垂直から特定の角度までの連続した範囲で入射する電波を高い吸収性能で吸収できる電波吸収体とすることができる。より具体的には、斜入射角度（電波吸収体表面に対して垂直方向を０度とした場合の角度）が垂直から５０度（より好ましくは６０度）までの電波に対して、電波吸収性能が２０ｄＢを超える電波吸収体を得ることができる。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の電波吸収体は、反射板と、この反射板の上に積層される第１電波吸収層と、更にこの第１電波吸収層の上に積層される第２電波吸収層と、を備えるものであり、例えば、図１に示す断面構造を有する。即ち、図１に示す電波吸収体１は、反射板２と、この反射板２の上に積層される第１電波吸収層３と、更にこの第１電波吸収層３の上に積層される第２電波吸収層４と、を備える。
本発明の電波吸収体は、反射板と、この反射板の上に積層される第１電波吸収層と、更にこの第１電波吸収層の上に積層される第２電波吸収層と、を備えるものであり、例えば、図１に示す断面構造を有する。即ち、図１に示す電波吸収体１は、反射板２と、この反射板２の上に積層される第１電波吸収層３と、更にこの第１電波吸収層３の上に積層される第２電波吸収層４と、を備える。
１．電波吸収層
まず、本発明の電波吸収体を構成する電波吸収層（第１電波吸収層及び第２電波吸収層）について説明する。
上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層は、いずれもカーボンを含有する。これらの層に用いるカーボンは、種類、性質等において同じであってもよいし、異なっていてもよい。尚、このカーボンは、電波吸収性物質として用いるものである。
まず、本発明の電波吸収体を構成する電波吸収層（第１電波吸収層及び第２電波吸収層）について説明する。
上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層は、いずれもカーボンを含有する。これらの層に用いるカーボンは、種類、性質等において同じであってもよいし、異なっていてもよい。尚、このカーボンは、電波吸収性物質として用いるものである。
上記カーボンとしては、カーボンブラック、黒鉛等を用いることができるが、カーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックとしては、チャネルブラック、サーマルブラック及びファーネスブラックを１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が下記範囲にあるものを用いることが好ましく、これによって、より電波吸収性能に優れた電波吸収体とすることができる。即ち、上記窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、好ましくは３０〜３００ｍ２／ｇ、より好ましくは１００〜３００ｍ２／ｇ、更に好ましくは２５０〜３００ｍ２／ｇである。
カーボンブラックとしては、チャネルブラック、サーマルブラック及びファーネスブラックを１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が下記範囲にあるものを用いることが好ましく、これによって、より電波吸収性能に優れた電波吸収体とすることができる。即ち、上記窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、好ましくは３０〜３００ｍ２／ｇ、より好ましくは１００〜３００ｍ２／ｇ、更に好ましくは２５０〜３００ｍ２／ｇである。
カーボンブラック又は黒鉛の形状は特に限定されないが、例えば、粒子状、小片状、鱗片状、塊状、繊維状等とすることができる。尚、形状の違いによって、電波吸収特性が異なる場合がある。
また、カーボンブラック又は黒鉛の大きさも特に限定されず、好ましい最大長さは１０〜１０００ｎｍ、より好ましくは１０〜１００ｎｍ、更に好ましくは１０〜２０ｎｍである。
また、カーボンブラック又は黒鉛の大きさも特に限定されず、好ましい最大長さは１０〜１０００ｎｍ、より好ましくは１０〜１００ｎｍ、更に好ましくは１０〜２０ｎｍである。
上記第１電波吸収層に含有されるカーボンの量は、この第１電波吸収層全体に対して、１１〜５０質量％であり、好ましくは１３〜４０質量％、更に好ましくは１６〜２７質量％である。カーボン量が少なすぎると、斜め方向から入射する電波に対しては吸収性能が低下する傾向にあり、一方、多すぎると、斜め方向から入射する電波に対しては吸収性能が低下する傾向にある。また、上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量は、この第２電波吸収層全体に対して、０〜８質量％である。カーボン量が多すぎると、垂直方向から入射する電波に対しては吸収性能を示すが、斜め方向から入射する電波に対しては吸収性能が低下する傾向にある。
上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量の組み合わせは、以下の通りである。
上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量が０質量％、即ち、カーボンが全く含有されない場合、上記第１電波吸収層に含有されるカーボンの量は、この第１電波吸収層全体に対して、好ましくは１１〜５０質量％、より好ましくは１３〜４０質量％、更に好ましくは１６〜２７質量％である。
また、 上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量が０質量％を超えて８質量％以下である場合、上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量は、各層の全体に対して、好ましくはそれぞれ１１〜５０質量％及び８質量％以下、より好ましくはそれぞれ１３〜４０質量％及び６質量％以下、更に好ましくはそれぞれ１６〜２７質量％及び２質量％以下である。
上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量が０質量％、即ち、カーボンが全く含有されない場合、上記第１電波吸収層に含有されるカーボンの量は、この第１電波吸収層全体に対して、好ましくは１１〜５０質量％、より好ましくは１３〜４０質量％、更に好ましくは１６〜２７質量％である。
また、 上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量が０質量％を超えて８質量％以下である場合、上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層に含有されるカーボンの量は、各層の全体に対して、好ましくはそれぞれ１１〜５０質量％及び８質量％以下、より好ましくはそれぞれ１３〜４０質量％及び６質量％以下、更に好ましくはそれぞれ１６〜２７質量％及び２質量％以下である。
上記カーボンは、通常、以下に例示する高分子材料を含む保持材等とともに、所定形状、例えば、板状、円盤状、楕円盤状、球状、曲面状（半球状等）、直方体状、円柱状、立方体状等の電波吸収層とされる。
上記保持材は、上記電波吸収性物質を保持あるいは結着する等の機能を有するものである。この保持材としては特に限定されず、ゴム、エストラマー、樹脂等を使用できる。
ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、アクリルゴム、塩素化ポリエチレン、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。
また、エラストマーとしては、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
更に、樹脂としては、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、アクリルゴム、塩素化ポリエチレン、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。
また、エラストマーとしては、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
更に、樹脂としては、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
本発明における上記保持材としては、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂が特に好ましい。これらを用いることによって、容易に目的、用途等に応じた形状とすることができ、各電波吸収層とした場合、各電波吸収物質を大気、水分等による酸化あるいは変質等から保護することもできる。尚、各素材は、それぞれ１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、アスファルト、セメント、粘土等の無機系バインダ等を保持材として用いることもできる。尚、上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層に用いる保持材は、種類、性質等において同じであってもよいし、異なっていてもよい。
上記電波吸収層は、上記電波吸収性物質及び上記保持材以外に、難燃剤、充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、抗菌剤、着色剤等の添加剤が含有したものとすることもできる。
上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層の厚さは、吸収すべき電波の周波数や各層の構成成分等により選択されるが、全面に渡って、一定の厚さであることが好ましい。上記第２電波吸収層にカーボンを含有する場合、それぞれ、好ましくは０．２〜１．９ｍｍ及び０．５〜１．３ｍｍ、より好ましくは０．６〜１．８ｍｍ及び０．６〜１．２ｍｍ、更に好ましくは１．１〜１．６ｍｍ及び０．８〜１．０ｍｍである。上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層の厚さを上記範囲とすることにより、電波吸収性能に優れた電波吸収体とすることができる。
また、上記第２電波吸収層にカーボンを含有しない場合、上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層の厚さは、それぞれ、好ましくは０．２〜０．９ｍｍ及び０．５〜１．３ｍｍ、より好ましくは０．６〜１．８ｍｍ及び０．６〜１．２ｍｍ、更に好ましくは１．１〜１．６ｍｍ及び０．８〜１．０ｍｍである。上記第１電波吸収層及び上記第２電波吸収層の厚さを上記範囲とすることにより、電波吸収性能に優れた電波吸収体とすることができる。
本発明者らは、様々な種類のカーボンを用い、各含有量を変化させ、更に厚さが異なるように、第１電波吸収層及び第２電波吸収層をそれぞれ作製し、それらを組み合わせ、斜め方向から入射する電波に対する電波吸収性能を測定した。また、第１電波吸収層及び第２電波吸収層の各複素比誘電率を測定した。その結果、各層に含まれるカーボンの含有量及び各層の厚さと、所定の周波数を有し且つ斜め方向から入射する電波に対する電波吸収特性との相関が下記一般式（１）及び（２）によって説明できることを見い出した。即ち、下記一般式（１）及び（２）を満足する構成を有する第１電波吸収層及び第２電波吸収層の組み合わせからなる電波吸収体が優れた性能を示すことを見い出した。
２７．８ｄ２／√（２．７ｅｘｐ（０．０４２Ｃ２））＋４１．４>５０ （１）
−２１．４（Ｃ２ｄ２）／（Ｃ１ｄ１）＋５６．３>５０ （２）
但し、Ｃ１及びｄ１は、それぞれ、第１電波吸収層に含まれるカーボンの含有量（質量％）、第１電波吸収層の厚さ（ｍｍ）であり、Ｃ２及びｄ２は、それぞれ、第２電波吸収層に含まれるカーボンの含有量（質量％）、第２電波吸収層の厚さ（ｍｍ）である。
上記一般式（１）は、第２電波吸収層に電波が入射したとき、第２電波吸収層だけで反射減衰量が２０ｄＢ以上の時の限界入射角度５０ｄＢより大きい範囲を示す式である。
上記一般式（２）は、第１電波吸収層と第２電波吸収層の２層で反射減衰量が２０ｄＢ以上の時の限界入射角度５０ｄＢより大きい範囲を示す式である。
２７．８ｄ２／√（２．７ｅｘｐ（０．０４２Ｃ２））＋４１．４>５０ （１）
−２１．４（Ｃ２ｄ２）／（Ｃ１ｄ１）＋５６．３>５０ （２）
但し、Ｃ１及びｄ１は、それぞれ、第１電波吸収層に含まれるカーボンの含有量（質量％）、第１電波吸収層の厚さ（ｍｍ）であり、Ｃ２及びｄ２は、それぞれ、第２電波吸収層に含まれるカーボンの含有量（質量％）、第２電波吸収層の厚さ（ｍｍ）である。
上記一般式（１）は、第２電波吸収層に電波が入射したとき、第２電波吸収層だけで反射減衰量が２０ｄＢ以上の時の限界入射角度５０ｄＢより大きい範囲を示す式である。
上記一般式（２）は、第１電波吸収層と第２電波吸収層の２層で反射減衰量が２０ｄＢ以上の時の限界入射角度５０ｄＢより大きい範囲を示す式である。
２．反射板
次に、本発明の電波吸収体を構成する反射板について説明する。
この反射板は、電波を反射することができるものであれば、その構成材料は特に限定されない。この構成材料としては、アルミニウム、銅、金等の金属、ステンレス等の合金、カーボン等が挙げられる。上記反射板は、金属又は合金を主として含むもの、あるいは、カーボンからなるものであれば、その形状、厚さ等は特に限定されない。形状は、平面状、曲面状、半球状等とすることができる。
次に、本発明の電波吸収体を構成する反射板について説明する。
この反射板は、電波を反射することができるものであれば、その構成材料は特に限定されない。この構成材料としては、アルミニウム、銅、金等の金属、ステンレス等の合金、カーボン等が挙げられる。上記反射板は、金属又は合金を主として含むもの、あるいは、カーボンからなるものであれば、その形状、厚さ等は特に限定されない。形状は、平面状、曲面状、半球状等とすることができる。
上記反射板の例としては、金属、合金又はカーボンからなる板；高分子からなるフィルム、シート、板等の表面に金属又は合金からなる膜（金属膜又は合金膜の張り合わせあるいはメッキ膜、蒸着膜等によるもの）又はカーボンからなる膜が形成された積層型反射板；高分子からなるフィルム、シート、板等の内部に金属又は合金からなる粒子等が分散した複合型反射板；高分子からなるフィルム、シート、板等の内部に金属又は合金からなる網状体を含む複合型反射板等が挙げられる。尚、上記膜は、例えば、０．１μｍ等という厚さであっても、十分に電波を反射することができる。
尚、本発明においては、各用途における、例えば、支持板、筐体等をそのまま反射板として用いることができる。
尚、本発明においては、各用途における、例えば、支持板、筐体等をそのまま反射板として用いることができる。
３．電波吸収体
本発明の電波吸収体は、上記のように、反射板と、第１電波吸収層と、第２電波吸収層とを備えるものである。電波吸収体の構造は、図１に示す構造のほか、図２に示すように、反射板２及び第１電波吸収層３の間、並びに、第１電波吸収層３及び第２電波吸収層４の間に接合層５又は６を備えた構造とすることもできる。
本発明の電波吸収体は、上記のように、反射板と、第１電波吸収層と、第２電波吸収層とを備えるものである。電波吸収体の構造は、図１に示す構造のほか、図２に示すように、反射板２及び第１電波吸収層３の間、並びに、第１電波吸収層３及び第２電波吸収層４の間に接合層５又は６を備えた構造とすることもできる。
図１に示す構造の電波吸収体は、第１電波吸収層及び第２電波吸収層を、公知の成形方法、例えば、射出成形、シート成形、ロール成形等の成形方法により別々に作製し、反射板に順次圧着する等によって得ることができる。また、所定の各厚さとなるように第１電波吸収層及び第２電波吸収層を同時にシート押出して一体物とし、反射板に圧着する等に
よって得ることができる。更に、反射板の上に、電波吸収材料を保持材に分散した液化したものを塗布し、硬化させて第１電波吸収層を形成し、更に、第１電波吸収層の上に、電波吸収材料を保持材に分散した液化したものを塗布し、硬化させて第２電波吸収層を形成して得ることもできる。電波吸収体の性能を良好なものとするためには、第１電波吸収層及び第２電波吸収層が全面渡って、更には上記第１電波吸収層及び反射板が密着していることが好ましい。
よって得ることができる。更に、反射板の上に、電波吸収材料を保持材に分散した液化したものを塗布し、硬化させて第１電波吸収層を形成し、更に、第１電波吸収層の上に、電波吸収材料を保持材に分散した液化したものを塗布し、硬化させて第２電波吸収層を形成して得ることもできる。電波吸収体の性能を良好なものとするためには、第１電波吸収層及び第２電波吸収層が全面渡って、更には上記第１電波吸収層及び反射板が密着していることが好ましい。
図２に示す構造の電波吸収体は、反射板２及び第１電波吸収層３の間、並びに、第１電波吸収層３及び第２電波吸収層４の間に接着層５及び６を備える。
上記接合層は、反射板２及び第１電波吸収層３、並びに、第１電波吸収層３及び第２電波吸収層４を永久的にあるいは一時的に接合（接着又は粘着）することができるものであれば、その構成材料、接合方法等特に限定されず、目的、用途に応じて接着剤又は粘着剤を用いて接合層を形成すればよい。
上記接合層は、反射板２及び第１電波吸収層３、並びに、第１電波吸収層３及び第２電波吸収層４を永久的にあるいは一時的に接合（接着又は粘着）することができるものであれば、その構成材料、接合方法等特に限定されず、目的、用途に応じて接着剤又は粘着剤を用いて接合層を形成すればよい。
粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、含ケイ素系粘着剤等を用いることができる。
また、接着剤としては、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤、ゴム系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリエステル系接着剤、セルロース系接着剤、エテレン・酢酸ビニル系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、ウレタン系接着剤等を用いることができる。
これらの接着剤及び粘着剤は、液剤型、エマルジョン型、ホットメルト型、化学反応型、液状硬化型、紫外線硬化型等から選択すればよい。
上記接合層５及び６に用いる接着剤及び粘着剤は同じであってもよいし、異なっていてもよい。尚、電波吸収性能を低下させないために、上記接合層５及び６の厚さは薄いことが好ましい。従って、上記接合層５及び６の厚さは、好ましくは０．０１〜１００μｍ、より好ましくは０．１〜５０μｍ、更に好ましくは１〜３０μｍである。
また、各接合層は、面接合により形成されていてもよいし、点接合、線接合等により形成されていてもよい。
また、接着剤としては、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤、ゴム系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリエステル系接着剤、セルロース系接着剤、エテレン・酢酸ビニル系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、ウレタン系接着剤等を用いることができる。
これらの接着剤及び粘着剤は、液剤型、エマルジョン型、ホットメルト型、化学反応型、液状硬化型、紫外線硬化型等から選択すればよい。
上記接合層５及び６に用いる接着剤及び粘着剤は同じであってもよいし、異なっていてもよい。尚、電波吸収性能を低下させないために、上記接合層５及び６の厚さは薄いことが好ましい。従って、上記接合層５及び６の厚さは、好ましくは０．０１〜１００μｍ、より好ましくは０．１〜５０μｍ、更に好ましくは１〜３０μｍである。
また、各接合層は、面接合により形成されていてもよいし、点接合、線接合等により形成されていてもよい。
尚、上記のように、第１電波吸収層及び第２電波吸収層を同時にシート押出して一体物とした場合には、図２における接合層６を設けることなく電波吸収体を製造することができる。
本発明の電波吸収体の作用は以下のとおりである。即ち、所定の周波数を有する電波が本電波吸収体に入射すると、電波が電波吸収層の表面、即ち、第２電波吸収層側の表面から吸収され、電波吸収層の内部において減衰する。反射板に達した電波は、反射板の表面において逆位相で反射され、入射波と逆位相の反射波とで相殺されて、電波吸収層の内部で消滅する。更に、第１電波吸収層と第２電波吸収層との界面もしくは第２電波吸収層と大気との界面とでも反射され、多重反射によってでも消滅される。
また、本発明の電波吸収体は、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚ、好ましくは３０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの範囲の周波数を有する電波に対して好適であり、垂直から特定の角度までの連続した範囲で入射する電波を高い吸収性能で吸収できる電波吸収体とすることができる。より具体的には、斜入射角度（電波吸収体表面に対して垂直方向を０度とした場合の角度）が垂直から５０度（より好ましくは６０度）までの電波に対して、電波吸収性能が２０ｄＢ以上を超える電波吸収体を得ることができる。
また、本発明の電波吸収体は、１０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚ、好ましくは３０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの範囲の周波数を有する電波に対して好適であり、垂直から特定の角度までの連続した範囲で入射する電波を高い吸収性能で吸収できる電波吸収体とすることができる。より具体的には、斜入射角度（電波吸収体表面に対して垂直方向を０度とした場合の角度）が垂直から５０度（より好ましくは６０度）までの電波に対して、電波吸収性能が２０ｄＢ以上を超える電波吸収体を得ることができる。
以下、本発明について、試験例を挙げて具体的に説明する。尚、本発明は、これらの試験例に何ら制約されるものではない。また、実施例中の「％」及び「部」は、特に断らない限り質量基準である。
試験例１
厚さ０．１μｍの金メッキを施した銅板（縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ０．６４５ｍｍ）の金メッキ層上に、下記構成の第１電波吸収層及び第２電波吸収層を順次、圧着により積層し、電波吸収体を得た（図１参照）。
第１電波吸収層として、窒素吸着比表面積が２９０ｍ２／ｇ及び平均粒子径が１４ｎｍであるカーボン粉末（商品名「トーカブラック＃８５００／Ｆ」、東海カーボン社製）２８％と、ポリエステル樹脂７２％とを混合し、ロール成形により得た、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍのシートを用いた。
また、第２電波吸収層として、電波吸収材料（カーボンブラック）を用いずにポリエステル樹脂のみを用い、ロール成形により得た、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ０．９２ｍｍのシートを用いた。
従って、試験例１の電波吸収体１は、図１に示すように、金メッキを施した銅板からなる反射板２と、この反射板２の上に積層され、且つ、カーボンブラックを２８％含有する第１電波吸収層３と、更にこの第１電波吸収層３の上に積層され、且つ、カーボンブラックを含有しない第２電波吸収層４と、を備える。
厚さ０．１μｍの金メッキを施した銅板（縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ０．６４５ｍｍ）の金メッキ層上に、下記構成の第１電波吸収層及び第２電波吸収層を順次、圧着により積層し、電波吸収体を得た（図１参照）。
第１電波吸収層として、窒素吸着比表面積が２９０ｍ２／ｇ及び平均粒子径が１４ｎｍであるカーボン粉末（商品名「トーカブラック＃８５００／Ｆ」、東海カーボン社製）２８％と、ポリエステル樹脂７２％とを混合し、ロール成形により得た、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍのシートを用いた。
また、第２電波吸収層として、電波吸収材料（カーボンブラック）を用いずにポリエステル樹脂のみを用い、ロール成形により得た、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ０．９２ｍｍのシートを用いた。
従って、試験例１の電波吸収体１は、図１に示すように、金メッキを施した銅板からなる反射板２と、この反射板２の上に積層され、且つ、カーボンブラックを２８％含有する第１電波吸収層３と、更にこの第１電波吸収層３の上に積層され、且つ、カーボンブラックを含有しない第２電波吸収層４と、を備える。
次に、上記で得た電波吸収体の電波吸収性能を下記の要領で評価した。即ち、自由空間法により、周波数５０ＧＨｚ〜７５ＧＨｚを有する電波を、電波吸収体に対する入射角を変えながら入射し、電波吸収性能を測定した。周波数６０ＧＨｚにおける結果を表１と図３に示す。尚、図３において、本試験例１は「Ｎｏ．１」で示した。以下、他の試験例も同様である。
また、上記で作製した第１電波吸収層及び第２電波吸収層のそれぞれについて、厚さ及びカーボン含有量を用い、下記式に代入して各式が成立するかどうか確認した。その結果を表１に示した。表１において、「○」は、式が成立したことを示し、「×」は、式が成立しなかったことを示す。
２７．８ｄ２／√（２．７ｅｘｐ（０．０４２Ｃ２））＋４１．４>５０ （１）
−２１．４（Ｃ２ｄ２）／（Ｃ１ｄ１）＋５６．３>５０ （２）
また、上記で作製した第１電波吸収層及び第２電波吸収層のそれぞれについて、厚さ及びカーボン含有量を用い、下記式に代入して各式が成立するかどうか確認した。その結果を表１に示した。表１において、「○」は、式が成立したことを示し、「×」は、式が成立しなかったことを示す。
２７．８ｄ２／√（２．７ｅｘｐ（０．０４２Ｃ２））＋４１．４>５０ （１）
−２１．４（Ｃ２ｄ２）／（Ｃ１ｄ１）＋５６．３>５０ （２）
図３より、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角が６２度であり、電波が斜め方向から入射しても高い吸収性能を示すことが分かる。
試験例２〜５
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように各電波吸収層を成形し、反射板の上に積層して各電波吸収体を得た。電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１と図３に示す。尚、試験例５は、比較例に相当する。
図３より、試験例２及び３では、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角がそれぞれ６１度及び６０度であることが分かる。また、試験例４では、５７度であることが分かる。一方、試験例５では、限界斜入射角が２７度であり、斜め方向からの電波に対しては、吸収性能が劣る。
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように各電波吸収層を成形し、反射板の上に積層して各電波吸収体を得た。電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１と図３に示す。尚、試験例５は、比較例に相当する。
図３より、試験例２及び３では、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角がそれぞれ６１度及び６０度であることが分かる。また、試験例４では、５７度であることが分かる。一方、試験例５では、限界斜入射角が２７度であり、斜め方向からの電波に対しては、吸収性能が劣る。
試験例６〜７
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように電波吸収層を成形し、この単一層のみで各電波吸収体とした。この電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。尚、これらの試験例６及び試験例７は、反射板の上に２層構造を有していないため、比較例に相当する。試験例６の電波吸収体のカーボン含有量及び厚さは、６０ＧＨｚにおいて２０ｄＢ以上を得られる限界斜入射角が最大となるように選定した。また、試験例７の電波吸収体は試験例７と同じカーボン含有量で、試験例１の第１電波吸収層の厚さと同じ厚さになるようにした。
試験例６の電波吸収体は、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角が４６度であった。試験例１に比べると１６度も小さい。試験例７の電波吸収体では、全入射角に対して、２０ｄＢ以上の電波吸収性能を得ることができなかった。
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように電波吸収層を成形し、この単一層のみで各電波吸収体とした。この電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。尚、これらの試験例６及び試験例７は、反射板の上に２層構造を有していないため、比較例に相当する。試験例６の電波吸収体のカーボン含有量及び厚さは、６０ＧＨｚにおいて２０ｄＢ以上を得られる限界斜入射角が最大となるように選定した。また、試験例７の電波吸収体は試験例７と同じカーボン含有量で、試験例１の第１電波吸収層の厚さと同じ厚さになるようにした。
試験例６の電波吸収体は、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角が４６度であった。試験例１に比べると１６度も小さい。試験例７の電波吸収体では、全入射角に対して、２０ｄＢ以上の電波吸収性能を得ることができなかった。
試験例８
上記銅板の上に、下記構成の第１電波吸収層及び第２電波吸収層を順次積層し、電波吸収体を得た。
第１電波吸収層として、上記カーボンブラック２３％と、上記ポリエステル樹脂７７％とを混合し、プレス成形により得た、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１．３１ｍｍのシートを用いた。
また、第２電波吸収層として、電波吸収材料（カーボンブラック）を用いずにポリエステル樹脂のみを用い、プレス成形により得た、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ０．９３ｍｍのシートを用いた。
電波吸収体の評価を、試験例１と同様にして行ったところ、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角は６２度であった（表１参照）。
上記銅板の上に、下記構成の第１電波吸収層及び第２電波吸収層を順次積層し、電波吸収体を得た。
第１電波吸収層として、上記カーボンブラック２３％と、上記ポリエステル樹脂７７％とを混合し、プレス成形により得た、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１．３１ｍｍのシートを用いた。
また、第２電波吸収層として、電波吸収材料（カーボンブラック）を用いずにポリエステル樹脂のみを用い、プレス成形により得た、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ０．９３ｍｍのシートを用いた。
電波吸収体の評価を、試験例１と同様にして行ったところ、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角は６２度であった（表１参照）。
試験例９〜１１
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように各電波吸収層を成形し、反射板の上に積層して各電波吸収体を得た。電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。尚、試験例１１は、比較例に相当する。
試験例９及び１０の電波吸収体は、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角がいずれも６０度であった。また、試験例１１の電波吸収体は、２９度であり、斜め方向からの電波に対しては、吸収性能が劣る。
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように各電波吸収層を成形し、反射板の上に積層して各電波吸収体を得た。電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。尚、試験例１１は、比較例に相当する。
試験例９及び１０の電波吸収体は、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角がいずれも６０度であった。また、試験例１１の電波吸収体は、２９度であり、斜め方向からの電波に対しては、吸収性能が劣る。
試験例１２〜１３
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように電波吸収層を成形し、この単一層のみで各電波吸収体とした。電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。尚、この試験例１２及び試験例１３は、反射板の上に２層構造を有していないため、比較例に相当する。試験例１２の電波吸収体のカーボン含有量と厚さは、６０ＧＨｚにおいて２０ｄＢ以上を得られる限界斜入射角が最大となるように選定した。また、試験例１３の電波吸収体は試験例１２と同じカーボン含有量で、試験例１の第１電波吸収層の厚さと同じ厚さになるようにした。
試験例１２の電波吸収体は、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角が４６度であった。試験例１に比べると１６度も小さい。試験例１３では、全入射角に対して、２０ｄＢ以上の電波吸収性能を得ることができなかった。
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように電波吸収層を成形し、この単一層のみで各電波吸収体とした。電波吸収体の評価は、試験例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。尚、この試験例１２及び試験例１３は、反射板の上に２層構造を有していないため、比較例に相当する。試験例１２の電波吸収体のカーボン含有量と厚さは、６０ＧＨｚにおいて２０ｄＢ以上を得られる限界斜入射角が最大となるように選定した。また、試験例１３の電波吸収体は試験例１２と同じカーボン含有量で、試験例１の第１電波吸収層の厚さと同じ厚さになるようにした。
試験例１２の電波吸収体は、２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角が４６度であった。試験例１に比べると１６度も小さい。試験例１３では、全入射角に対して、２０ｄＢ以上の電波吸収性能を得ることができなかった。
試験例１４〜１５
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように各電波吸収層を成形し、反射板の上に積層して各電波吸収体を得た。試験例１４の評価は、試験例１と同様の方法で周波数を７５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚにて行った。また、試験例１５の評価は、試験例１と同様の方法で周波数を１８ＧＨｚ〜２６．５ＧＨｚにて行った。その結果を表１に示す。
試験例１４の電波吸収体は、１００ＧＨｚにおいて２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角が６２度であった。また、試験例１５の電波吸収体は、２２ＧＨｚにおいて６０度であった。
試験例１で用いたカーボンブラック及びポリエステル樹脂を用い、表１に示すカーボン量及び厚さとなるように各電波吸収層を成形し、反射板の上に積層して各電波吸収体を得た。試験例１４の評価は、試験例１と同様の方法で周波数を７５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚにて行った。また、試験例１５の評価は、試験例１と同様の方法で周波数を１８ＧＨｚ〜２６．５ＧＨｚにて行った。その結果を表１に示す。
試験例１４の電波吸収体は、１００ＧＨｚにおいて２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られる限界斜入射角が６２度であった。また、試験例１５の電波吸収体は、２２ＧＨｚにおいて６０度であった。
本発明の電波吸収体は、電波を完全に吸収する必要がある用途に対して好適であり、ＩＴＳレーダー、室内無線ＬＡＮ等で利用される電波の虚像防止、パーソナルコンピュータ、携帯電話、バンパー等の筐体の内部に備わる電子機器等からの不要な電波の輻射低減等のため、各種機器等の受電波面（電子機器等の筐体の内外壁等）、トンネル、ガードレール等の構造物の外壁、室内の壁や天井、乗物の壁や天井、バンパー筐体内部等に好適である。特にＩＴＳレーダー等の近接電波源で車等の電波の乱反射体の多い環境下での、様様な方向から入射する電波に対して高い電波吸収性能を要求される環境に用いることができる。
１；電波吸収体、２；反射板、３；第１電波吸収層、４；第２電波吸収層、５及び６；接着層。
Claims (3)
- 反射板と、該反射板の上に積層され且つカーボンを１１〜５０質量％含有する第１電波吸収層と、該第１電波吸収層の上に積層され且つカーボンを０〜８質量％含有する第２電波吸収層と、を備えることを特徴とする電波吸収体。
- 上記カーボンは、窒素吸着比表面積が３０〜３００ｍ２／ｇのカーボンブラックである請求項１に記載の電波吸収体。
- 反射板と、該反射板の上に積層され且つカーボンを含有する第１電波吸収層と、該第１電波吸収層の上に積層され且つカーボンを含有する第２電波吸収層と、を備える電波吸収体であって、
上記第１電波吸収層の厚さがｄ１ｍｍ（ミリメートル）及びカーボンの含有量がＣ１質量％、並びに、上記第２電波吸収層の厚さがｄ２ｍｍ（ミリメートル）及びカーボンの含有量がＣ２質量％とした場合、下記式（１）及び（２）を満足することを特徴とする電波吸収体。
２７．８ｄ２／√（２．７ｅｘｐ（０．０４２Ｃ２））＋４１．４>５０ （１）
−２１．４（Ｃ２ｄ２）／（Ｃ１ｄ１）＋５６．３>５０ （２）
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- 2003-11-25 JP JP2003394492A patent/JP2005158960A/ja active Pending
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