JP2016046483A - Conductive slurry for electromagnetic wave absorber and electromagnetic wave absorber - Google Patents

Conductive slurry for electromagnetic wave absorber and electromagnetic wave absorber Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive slurry for an electromagnetic wave absorber capable of manufacturing a compact electromagnetic wave absorber excellent in electromagnetic wave absorption performance over a broad band of frequencies of 1GHz to 110GHz.SOLUTION: The conductive slurry, used for manufacturing an electromagnetic wave absorber, includes a carbon material, a non-conductive fiber, and a solvent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電波暗室用の電波吸収体を作製するために用いられる導電性スラリー及び該導電性スラリーを用いて作製された電波吸収体に関する。   The present invention relates to a conductive slurry used for manufacturing a radio wave absorber for an anechoic chamber and a radio wave absorber manufactured using the conductive slurry.

近年、私たちの身近には、電子機器や通信機器、情報システムなど、多くの電磁波発生源が共存し、様々な電磁波を放射している。これらの機器から発生する電磁波は、周辺の機器に影響を及ぼす可能性があり、また機器自体も周辺の機器から影響を受ける。こういった環境の中で、多種多様な機器を共存させていくためには、周辺機器に影響を及ぼさず、自らも周辺機器から影響を受けないEMC(Electro-Magnetic Compatibility)対策が求められている。   In recent years, many electromagnetic sources such as electronic devices, communication devices, and information systems coexist and radiate various electromagnetic waves. Electromagnetic waves generated from these devices may affect peripheral devices, and the devices themselves are also affected by the peripheral devices. In order to allow a wide variety of devices to coexist in such an environment, EMC (Electro-Magnetic Compatibility) measures that do not affect the peripheral devices and are not affected by the peripheral devices themselves are required. Yes.

電子機器や通信機器は、時代の移り変わりと共に、低周波帯域から高周波帯域を利用する製品へとシフトしてきた。近年は、マイクロ波(周波数が1GHz〜30GHzの電波)およびミリ波(周波数が30GHz〜300GHzの電波)を利用した製品が増えている。例えば、第4世代携帯電話(4GHz)や超高速無線LAN(60GHz)、車載用ミリ波レーダー(77GHz)などが挙げられる。また、航空宇宙事業や軍事関連で使用される大電力照射用レーダー等でもマイクロ波・ミリ波が利用される状況となってきており、幅広い分野で、マイクロ波・ミリ波の電波が使われ始めている。   With the changing times, electronic devices and communication devices have shifted from low frequency bands to products that use high frequency bands. In recent years, products using microwaves (radio waves having a frequency of 1 GHz to 30 GHz) and millimeter waves (radio waves having a frequency of 30 GHz to 300 GHz) are increasing. For example, a 4th generation mobile phone (4 GHz), an ultrahigh-speed wireless LAN (60 GHz), an in-vehicle millimeter wave radar (77 GHz), and the like can be given. In addition, microwaves and millimeter waves are also being used in high power irradiation radars used in the aerospace business and military related fields, and microwave and millimeter wave radio waves have begun to be used in a wide range of fields. Yes.

利用製品の増加と共に、電磁波妨害に関する規格の整備も進められてきている。これまで規格に示されている許容値設定周波数の多くは、1GHz以下であり、EMC測定も1GHz以下が主流であった。しかし、近年は前述したように、電子機器の高周波化が進み、規格に記載されている許容値設定周波数も18GHz以下に改定されている。今後、本格的なユビキタス社会を迎える前には、より高い周波数帯域での測定が求められていくことは容易に想像が付く状況である。   As the number of products used increases, standards for electromagnetic interference have been developed. Until now, most of the allowable value setting frequencies shown in the standard are 1 GHz or less, and EMC measurement has been mainly 1 GHz or less. However, in recent years, as described above, the frequency of electronic devices has been increased, and the allowable value setting frequency described in the standard has also been revised to 18 GHz or less. In the future, it will be easy to imagine that measurement in a higher frequency band will be required before entering a full-fledged ubiquitous society.

以上のように、近年は作動周波数の異なる様々な製品の開発が進み、それに伴い、電波暗室での求められる測定可能周波数も広くなってきている。特にマイクロ波・ミリ波帯域用電波暗室に用いられる電波吸収体は、広帯域(1GHz〜110GHz)にわたって電波吸収性能に優れた(電波吸収量25dB以上の)電波吸収体を求められる。   As described above, in recent years, various products having different operating frequencies have been developed, and accordingly, the measurable frequency required in an anechoic chamber has been widened. In particular, a radio wave absorber used in a microwave / millimeter wave band anechoic chamber is required to have a radio wave absorber excellent in radio wave absorption performance (radio wave absorption amount of 25 dB or more) over a wide band (1 GHz to 110 GHz).

従来から、マイクロ波・ミリ波を吸収する電波吸収体は存在する。これは、発泡ポリウレタン、発泡ポリプロピレンまたは発泡ポリエチレンからなる基材に、カーボンブラックやグラファイトなどカーボン系の導電性材料を混錬または含浸させた材料をピラミッド形状に成形して得た電波吸収体である。   Conventionally, there exist radio wave absorbers that absorb microwaves and millimeter waves. This is a radio wave absorber obtained by molding a material made of foamed polyurethane, foamed polypropylene or foamed polyethylene into a pyramid shape by kneading or impregnating a carbon-based conductive material such as carbon black or graphite. .

また、近年では、無機材料とカーボンブラックやグラファイトなどの導電性材料とから作製した難燃タイプの電波吸収体も開発されている。特許文献1には、セピオライト、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムの各水和物などの含水無機化合物をピラミッド形状に成形してなる基材を用意し、該基材をカーボンブラックの塗料に浸漬して導電性を付与した電波吸収体が記載されている。   In recent years, a flame retardant type electromagnetic wave absorber made of an inorganic material and a conductive material such as carbon black or graphite has been developed. In Patent Document 1, a base material formed by forming a hydrous inorganic compound such as sepiolite, aluminum hydroxide, and calcium hydroxide into a pyramid shape is prepared, and the base material is immersed in a carbon black paint. And a radio wave absorber imparted with electrical conductivity.

特開2003−115693号公報JP 2003-115633 A

しかしながら、これら電波吸収体は、ある一定量のカーボン系導電性材料を添加し、ある一定の高さ以上に成形されたタイプの電波吸収体ばかりであり、ここ十数年進化が見られない状況となっている。製品化されているマイクロ波・ミリ波帯域電波吸収体も、このようなタイプのものばかりである。   However, these radio wave absorbers are only the type of radio wave absorbers that have been molded to a certain height with a certain amount of carbon-based conductive material added. It has become. The commercialized microwave and millimeter wave band absorbers are only of this type.

特許文献1の電波吸収体でも、たしかに1GHzにおける電波吸収量が26dBであり、優れた電波吸収性能を得ることができている。しかし、電波吸収体の高さが300mmであることから、より小型に成形した場合の電波吸収性能は十分ではない。   Even in the radio wave absorber of Patent Document 1, the radio wave absorption amount at 1 GHz is certainly 26 dB, and excellent radio wave absorption performance can be obtained. However, since the height of the radio wave absorber is 300 mm, the radio wave absorption performance is not sufficient when it is molded in a smaller size.

本発明は上記課題に鑑み、小型であっても周波数1GHz〜110GHzの広帯域にわたって電波吸収性能に優れる電波吸収体を作製可能な電波吸収体用導電性スラリー、及び該スラリーを用いて作製される電波吸収体を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a conductive slurry for a radio wave absorber capable of producing a radio wave absorber excellent in radio wave absorption performance over a wide frequency band of 1 GHz to 110 GHz, and a radio wave produced using the slurry. It aims at providing an absorber.

上記目的を達成するべく、本発明者らは、導電性のカーボン材料を含む導電性スラリーに、非導電性繊維を添加することに着目した。カーボン材料は、これまでも広く電波吸収体用の導電性材料として用いられてきたが、それ単独では添加量にも限界があり、電波吸収体の高さを高くして電波吸収性能を確保する必要があった。一方、非導電性繊維は、それ単独では、全く電波吸収性能を示すものではない。にもかかわらず、カーボン材料と非導電性繊維を併用した複合スラリーを用いて作製した電波吸収体では、意外にも、電波吸収性能が著しく向上することを本発明者は見出し、本発明を完成するに至った。   In order to achieve the above object, the present inventors have focused on adding non-conductive fibers to a conductive slurry containing a conductive carbon material. Carbon material has been widely used as a conductive material for electromagnetic wave absorbers, but there is a limit to the amount of addition by itself, and the height of the electromagnetic wave absorber is increased to ensure electromagnetic wave absorption performance. There was a need. On the other hand, a non-conductive fiber alone does not exhibit radio wave absorption performance at all. Nevertheless, the inventor has surprisingly found that the radio wave absorber manufactured using the composite slurry using both the carbon material and the non-conductive fiber significantly improves the radio wave absorption performance, and the present invention has been completed. It came to do.

すなわち、本発明の電波吸収体を作製するために用いられる導電性スラリーは、カーボン材料と、非導電性繊維と、溶媒とを含有することを特徴とする。本発明において、前記非導電性繊維の表面は前記カーボン材料でコーティングされている。   That is, the conductive slurry used for producing the radio wave absorber of the present invention is characterized by containing a carbon material, non-conductive fibers, and a solvent. In the present invention, the surface of the non-conductive fiber is coated with the carbon material.

本発明において、前記カーボン材料は、カーボンブラック又はカーボンナノチューブであることが好ましい。前記非導電性繊維は、ガラス繊維、アルミナ繊維及びシリカ繊維から選択される少なくとも1種の無機繊維、又は、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維から選択される少なくとも1種の有機繊維であることが好ましい。   In the present invention, the carbon material is preferably carbon black or carbon nanotube. The non-conductive fiber is at least one inorganic fiber selected from glass fiber, alumina fiber and silica fiber, or at least one organic fiber selected from polyester fiber, aramid fiber, polyethylene fiber and acrylic fiber. Preferably there is.

本発明において、前記カーボン材料の含有率が3.0〜6.0質量%であり、前記非導電性繊維の含有率が0.1〜1.0質量%であることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the content rate of the said carbon material is 3.0-6.0 mass%, and the content rate of the said nonelectroconductive fiber is 0.1-1.0 mass%.

本発明において、前記非導電性繊維は、平均繊維長が1mm〜10mmであり、平均繊維径が10μm〜200μmであることが好ましい。   In the present invention, the nonconductive fibers preferably have an average fiber length of 1 mm to 10 mm and an average fiber diameter of 10 μm to 200 μm.

本発明の電波吸収体は、上記電波吸収体用導電性スラリーを用いて作製される。   The radio wave absorber of the present invention is produced using the above electroconductive slurry for radio wave absorber.

本発明の電波吸収体用導電性スラリーによれば、小型であっても周波数1GHz〜110GHzの広帯域にわたって電波吸収性能に優れる電波吸収体を作製可能である。また、本発明の電波吸収体は、小型であっても周波数1GHz〜110GHzの広帯域にわたって電波吸収性能に優れる。   According to the conductive slurry for a radio wave absorber of the present invention, it is possible to produce a radio wave absorber that is excellent in radio wave absorption performance over a wide frequency band of 1 GHz to 110 GHz even if it is small. In addition, the radio wave absorber of the present invention is excellent in radio wave absorption performance over a wide frequency band of 1 GHz to 110 GHz even if it is small.

本発明の一実施形態による電波吸収体10の斜視図である。1 is a perspective view of a radio wave absorber 10 according to an embodiment of the present invention. 実施例1で作製した電波吸収体のSEM画像である。2 is an SEM image of the radio wave absorber manufactured in Example 1. FIG.

以下、本発明の電波吸収体用導電性スラリー及び電波吸収体の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the conductive slurry for a radio wave absorber and the radio wave absorber of the present invention will be described.

本発明の一実施形態による電波吸収体用導電性スラリー(以下、単に「導電性スラリー」という。)は、例えば電波暗室に用いられる電波吸収体を作製するために用いられ、カーボン材料と、非導電性繊維と、溶媒とを含有することを特徴とする。この導電性スラリーを樹脂などの有機バインダー又はセメントなどの無機バインダーと混練し、この混練物を成形することによって、所定の形状の電波吸収体を作製することができる。例えば、図1に示す電波吸収体10のようにピラミッド形状とすることができる。   A conductive slurry for a radio wave absorber according to an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “conductive slurry”) is used, for example, to produce a radio wave absorber used in an anechoic chamber. It contains conductive fibers and a solvent. The electroconductive slurry is kneaded with an organic binder such as a resin or an inorganic binder such as cement, and the kneaded product is molded to produce a radio wave absorber having a predetermined shape. For example, it can be a pyramid shape like the radio wave absorber 10 shown in FIG.

カーボン材料としては、高い導電性を有し、かつ粒子が細かく、表面積の大きいカーボンが好ましい。繊維状カーボン材料としては、カーボンファイバーやカーボンナノチューブなどが挙げられる。特にカーボンナノチューブは、カーボンファイバーと比べ嵩密度が非常に小さいため、カーボンファイバーよりもより少量で高い導電性を得ることができる。また、粒子状のカーボン材料(カーボン粒子)としては、カーボンブラックやグラファイトなどが挙げられる。特にカーボンブラックは、比表面積が非常に大きいため、グラファイトよりもより少量で高い導電性を得ることができる。これらのカーボン材料は、均一に分散させることによって、高い導電性を発現する材料である。   As the carbon material, carbon having high conductivity, fine particles, and a large surface area is preferable. Examples of the fibrous carbon material include carbon fibers and carbon nanotubes. In particular, since carbon nanotubes have a very low bulk density compared to carbon fibers, high conductivity can be obtained in a smaller amount than carbon fibers. Examples of the particulate carbon material (carbon particles) include carbon black and graphite. In particular, since carbon black has a very large specific surface area, high conductivity can be obtained with a smaller amount than graphite. These carbon materials are materials that exhibit high conductivity by being uniformly dispersed.

本実施形態における導電性のカーボン材料の役割は、電波吸収体内でカーボン同士の繋がりを形成し、電波の通り道を作ることである。電波吸収体10は電波を照射されると、その内部において、導電性部分と誘電体部分(非導電性材料や空隙)の組み合わせにより導電損失および誘電損失が生じ、電波が熱に変換される。本実施形態の電波吸収体10は、このような原理によりマイクロ波およびミリ波の電波を吸収することができる。   The role of the conductive carbon material in the present embodiment is to form a connection between carbons within the radio wave absorber and to create a path for the radio wave. When the radio wave absorber 10 is irradiated with radio waves, a conductive loss and a dielectric loss occur due to the combination of the conductive portion and the dielectric portion (non-conductive material or void), and the radio wave is converted into heat. The radio wave absorber 10 of the present embodiment can absorb microwave and millimeter wave radio waves based on such a principle.

導電性材料が繊維状カーボン材料の場合、アスペクト比は100以上とすることが好ましく、カーボン粒子の場合、粒径は0.2μm以下とすることが好ましい。同質量添加した場合、アスペクト比が大きい方が繊維同士のつながりが得やすい。また、粒径が小さい方が個数をかせげるため、導電ネットワークを形成しやすい。なお、本明細書において「アスペクト比」は、SEMにて観察したときの、各繊維状カーボンの長さ/幅の比の値を、視野中の10個の粒子について平均した値を意味するものとし、「粒径」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径(50%累積粒径:D50)を意味するものとする。   In the case where the conductive material is a fibrous carbon material, the aspect ratio is preferably 100 or more, and in the case of carbon particles, the particle diameter is preferably 0.2 μm or less. When the same mass is added, it is easier to obtain a connection between fibers when the aspect ratio is larger. In addition, since the number is smaller when the particle size is smaller, it is easier to form a conductive network. In this specification, “aspect ratio” means a value obtained by averaging the length / width ratio values of each fibrous carbon with respect to 10 particles in the field of view when observed with an SEM. “Particle size” means a particle size at an integrated value of 50% (50% cumulative particle size: D50) in a particle size distribution obtained by a laser diffraction / scattering method.

非導電性繊維は、非導電性の材料からなる繊維であれば特に限定されない。無機繊維としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維などが挙げられる。有機繊維としては、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維などが挙げられる。   The nonconductive fiber is not particularly limited as long as it is a fiber made of a nonconductive material. Examples of the inorganic fiber include glass fiber, alumina fiber, and silica fiber. Examples of the organic fiber include polyester fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, and acrylic fiber.

溶媒は、水、エタノール、IPAなどが挙げられる。   Examples of the solvent include water, ethanol, IPA and the like.

本実施形態では、導電性スラリー中に、カーボン材料に加え非導電性繊維を含有する点が特徴である。本実施形態における非導電性繊維の役割は、電波吸収体の強度向上だけでなく、より電波吸収体の電波吸収性能を向上させることである。非導電性繊維は基本的に電波を吸収する性質を持たないが、カーボンが分散されたスラリーに添加することによって、大きな電波吸収性能を有する材料に変化する。その効果は、複数の作用が重なったものであり、電波吸収に絶大な効果を発揮する。そのため、本実施形態の導電性スラリーを用いて作製した電波吸収体は、小型であっても周波数1GHz〜110GHzの広帯域にわたって優れた電波吸収性能を発揮する。   The present embodiment is characterized in that the conductive slurry contains non-conductive fibers in addition to the carbon material. The role of the non-conductive fiber in the present embodiment is not only to improve the strength of the radio wave absorber but also to improve the radio wave absorption performance of the radio wave absorber. Non-conductive fibers basically do not have the property of absorbing radio waves, but when added to a slurry in which carbon is dispersed, the non-conductive fibers change to a material having a large radio wave absorption performance. The effect is a combination of a plurality of actions and exerts a tremendous effect on radio wave absorption. Therefore, even if the radio wave absorber produced using the conductive slurry of this embodiment is small, it exhibits excellent radio wave absorption performance over a wide frequency band of 1 GHz to 110 GHz.

第一の電波吸収効果は、素材自体による電波吸収効果である。所定条件下で非導電性繊維をカーボンスラリーに添加すると、非導電性繊維の表面がカーボン材料により薄くコーティングされる。それにより、非導電性繊維である中心部分は誘電体、カーボンからなる表面部分は誘電損失体となり、いわゆる中空カーボン繊維のような状態ができる。このように、カーボン材料で被覆された非導電性繊維の表面に電波が到達すると、その表面に沿って電波が伝わり、導電性のカーボン材料が持つ電気的損失によって電波が熱に変換され、電波吸収を促す。   The first radio wave absorption effect is a radio wave absorption effect due to the material itself. When non-conductive fibers are added to the carbon slurry under predetermined conditions, the surface of the non-conductive fibers is thinly coated with the carbon material. Thereby, the center part which is a nonelectroconductive fiber becomes a dielectric, and the surface part which consists of carbon becomes a dielectric loss body, and it can be in a state like what is called a hollow carbon fiber. In this way, when radio waves reach the surface of a non-conductive fiber coated with a carbon material, the radio waves are transmitted along the surface, and the radio waves are converted into heat by the electrical loss of the conductive carbon material. Encourage absorption.

第二の電波吸収効果は、繊維形状による電波吸収効果である。誘電率が高い材料ほど、材料中を伝搬する電波の波長は短くなる。基本的に電波吸収体は高い誘電率を有していることから、その中を伝搬する電波の波長も非常に短くなる。特にマイクロ波・ミリ波帯域の電波の波長は、数mm単位となる。その波長と非導電性繊維の長さが一致、又は半波長もしくは1/4波長となることによって、非導電性繊維上に電波が伝搬し、電波吸収を促す効果が得られる。このような観点から、本実施形態において、非導電性繊維は、平均繊維長が1mm〜10mmであることが好ましい。   The second radio wave absorption effect is a radio wave absorption effect due to the fiber shape. The higher the dielectric constant, the shorter the wavelength of the radio wave that propagates through the material. Basically, since the radio wave absorber has a high dielectric constant, the wavelength of the radio wave propagating therein becomes very short. In particular, the wavelength of radio waves in the microwave / millimeter wave band is in units of several millimeters. When the wavelength and the length of the nonconductive fiber coincide with each other, or become a half wavelength or a quarter wavelength, an electric wave propagates on the nonconductive fiber, and an effect of promoting radio wave absorption is obtained. From such a viewpoint, in the present embodiment, the non-conductive fiber preferably has an average fiber length of 1 mm to 10 mm.

第三の電波吸収効果は、非導電性繊維内での電波散乱による電波吸収効果である。先に示したように、本実施形態の導電性スラリーでは、非導電性繊維である中心部分は誘電体、カーボンからなる表面部分は誘電損失体となり、いわゆる中空カーボン繊維のような状態となる。そのため、非導電性繊維の中に電波が進入した場合、その中で何度も電波が反射を繰り返すことによって電波の打ち消しあいが起こり、電波を吸収すると考えられる。そのためには、非導電性繊維の平均繊維径が重要となり、10μm〜200μmであることが好ましい。   The third radio wave absorption effect is a radio wave absorption effect due to radio wave scattering in the nonconductive fiber. As described above, in the conductive slurry of the present embodiment, the central portion which is a non-conductive fiber is a dielectric, and the surface portion made of carbon is a dielectric loss body, which is in a state like a so-called hollow carbon fiber. Therefore, when a radio wave enters the non-conductive fiber, the radio wave is reflected many times in the non-conductive fiber, thereby canceling the radio wave and absorbing the radio wave. For this purpose, the average fiber diameter of the nonconductive fibers is important, and it is preferably 10 μm to 200 μm.

本明細書において、非導電性繊維の「平均繊維長」は、走査型電子顕微鏡(SEM)やマイクロスコープなどで非導電性繊維を観察し、視野中に含まれる任意の100個の繊維長の平均とする。また、非導電性繊維の「平均繊維径」は、非導電性繊維を樹脂埋めし、面出しした上でSEMなどで観察し、視野中に含まれる任意の30個の繊維径の平均とする。   In this specification, the “average fiber length” of non-conductive fibers refers to the length of an arbitrary 100 fibers included in the field of view when the non-conductive fibers are observed with a scanning electron microscope (SEM) or a microscope. Average. In addition, the “average fiber diameter” of the non-conductive fibers is the average of the diameters of any 30 fibers included in the field of view by burying the non-conductive fibers with a resin, laying out the surface, and observing with an SEM or the like. .

本実施形態の導電性スラリーにおいて、カーボン材料の含有率は3.0〜6.0質量%が好ましく、4.0〜4.5質量%がより好ましい。3.0質量%以上とすることで、カーボン材料を均一に分散させて良好な導電パスを形成することができ、充分な導電性を得ることができる。6.0質量%以下であれば、カーボンの高い吸油量によってスラリー化が困難となるということもない。   In the conductive slurry of this embodiment, the content of the carbon material is preferably 3.0 to 6.0% by mass, and more preferably 4.0 to 4.5% by mass. By setting it as 3.0 mass% or more, a carbon material can be disperse | distributed uniformly and a favorable conductive path can be formed, and sufficient electroconductivity can be obtained. If it is 6.0 mass% or less, the high oil absorption of carbon does not make it difficult to form a slurry.

本実施形態の導電性スラリーにおいて、非導電性繊維の含有率は0.1〜1.0質量%が好ましく、0.3〜0.8質量%がより好ましい。0.1質量%以上であれば、電波吸収性能を向上させる効果を十分に得ることができる。1.0質量%超えの場合、それ以下の添加量と電波吸収性能が変わらない。   In the conductive slurry of this embodiment, the content of nonconductive fibers is preferably 0.1 to 1.0% by mass, and more preferably 0.3 to 0.8% by mass. If it is 0.1 mass% or more, the effect which improves electromagnetic wave absorption performance can fully be acquired. When it exceeds 1.0 mass%, the addition amount below that and the radio wave absorption performance do not change.

導電性スラリー中には、カーボン材料を分散させるための分散剤や、導電性スラリーの粘度を調整するための水ガラスを添加することができる。分散剤の含有率は、0.1〜4.0質量%が好ましい。0.1質量%以上であれば、カーボンを十分に分散させることができ、4.0質量%以下であれば、分散剤の体積比が大きくなりすぎて強度と電波吸収性能に悪影響を及ぼすということがない。また、水ガラスは、導電性スラリーの粘度を小さくして、非導電性繊維を均一に分散させる役割を果たす。粘度が小さくなるため、混練時に非導電性繊維が折れにくくなる効果もある。この観点から、水ガラスの含有量は0.1〜1.0質量%が好ましい。   In the conductive slurry, a dispersant for dispersing the carbon material and water glass for adjusting the viscosity of the conductive slurry can be added. The content of the dispersant is preferably 0.1 to 4.0% by mass. If it is 0.1% by mass or more, the carbon can be sufficiently dispersed, and if it is 4.0% by mass or less, the volume ratio of the dispersing agent becomes too large and adversely affects strength and radio wave absorption performance. There is nothing. Moreover, water glass plays the role which makes the viscosity of electroconductive slurry small and disperse | distributes nonelectroconductive fiber uniformly. Since the viscosity is small, there is also an effect that the non-conductive fibers are not easily broken during kneading. In this respect, the content of water glass is preferably 0.1 to 1.0% by mass.

導電性スラリー中のこれらの材料以外の残部は溶媒となる。   The remainder other than these materials in the conductive slurry becomes a solvent.

本実施形態の導電性スラリーは、以下の方法により好適に作製することができる。まず、溶媒に、カーボン材料の分散剤および水ガラスを溶かし、そこにカーボン材料を添加する。この混合液を回転式ボールミルなどで混練して、カーボンスラリーを作製する。ボールミルの回転数は40〜200rpm、混練時間は10〜50時間程度とすることができる。   The conductive slurry of this embodiment can be suitably produced by the following method. First, a carbon material dispersant and water glass are dissolved in a solvent, and the carbon material is added thereto. This mixed liquid is kneaded with a rotary ball mill or the like to produce a carbon slurry. The rotational speed of the ball mill can be 40 to 200 rpm, and the kneading time can be about 10 to 50 hours.

次に、作製したカーボンスラリーに、非導電性繊維及び水ガラスを添加し、ハンドミキサーなどの通常の混合機などで十分に混練して、本実施形態の導電性スラリーを得る。例えば、混練脱泡器(倉敷紡績株式会社製マゼルスターKK−2000)を用い公転と自転の回転数比を6:9として、300秒混練する。このように、カーボンを十分均一に分散させた後で、そのカーボンスラリーに非導電性繊維を添加することと、添加後に、上記所定の条件で混練を行うことによって、非導電性繊維の表面をカーボン材料でコーティングすることができる。   Next, non-conductive fibers and water glass are added to the produced carbon slurry and sufficiently kneaded with an ordinary mixer such as a hand mixer to obtain the conductive slurry of this embodiment. For example, kneading is carried out for 300 seconds using a kneading deaerator (Mazerustar KK-2000, Kurashiki Boseki Co., Ltd.) with a rotation speed ratio of 6: 9. Thus, after the carbon is sufficiently uniformly dispersed, the non-conductive fibers are added to the carbon slurry, and after the addition, the surface of the non-conductive fibers is made by kneading under the predetermined conditions. Can be coated with carbon material.

ここで、本実施形態の導電性スラリーを用いた電波吸収体の作製方法を示す。本実施形態の導電性スラリーを樹脂などの有機バインダー又はセメントなどの無機バインダーと混練し、この混練物を所定の形状に成形する方法がある。混練は、ハンドミキサーなどの通常の混合機で行い、その後、真空脱泡器にかけた後、成形すればよい。   Here, a method for manufacturing a radio wave absorber using the conductive slurry of this embodiment will be described. There is a method in which the conductive slurry of this embodiment is kneaded with an organic binder such as a resin or an inorganic binder such as cement, and the kneaded product is molded into a predetermined shape. The kneading may be performed with a normal mixer such as a hand mixer, and then molded in a vacuum defoamer.

なお、カーボンスラリーに、非導電性繊維及び水ガラスを添加するときに、樹脂などの有機バインダー又はセメントなどの無機バインダーを合わせて添加してもよい。その場合、公転および自転によって高い分散能力を有する混練脱泡器により混練し、その後、成形すればよい。非導電性繊維の表面をカーボン材料でコーティングするためには、混練時間は100〜1000秒とすることが好ましい。公転と自転の回転数比は、2:1〜1:2とすることが好ましい。   In addition, when adding a nonelectroconductive fiber and water glass to a carbon slurry, you may add together organic binders, such as resin, or inorganic binders, such as cement. In that case, what is necessary is just to knead | mix with the kneading deaerator which has high dispersion | distribution capability by revolution and rotation, and shape | mold after that. In order to coat the surface of the nonconductive fiber with the carbon material, the kneading time is preferably 100 to 1000 seconds. The rotational speed ratio between revolution and rotation is preferably 2: 1 to 1: 2.

水に、分散剤(サンノプコ株式会社製ローマD)および水ガラスを溶かし、そこにカーボンブラック(ライオン株式会社製、ケッチェンブラック)を添加した。この混合物を回転式ボールミル(回転数80rpm)で24時間混練し、カーボンスラリーを得た。次に、作製したカーボンスラリーに、表1に示す非導電性繊維と、水ガラスを添加し、混練脱泡器(倉敷紡績株式会社製マゼルスターKK−2000)を用い公転と自転の回転数比を6:9として、300秒混練して、導電性スラリーを得た。表1に、導電性スラリーの各成分の含有率を示す。なお、表1中のガラス繊維は、セントラルグラスファイバー株式会社製、ECS06-670を用いた。また、表1中のアラミド繊維は、帝人株式会社製、トワロンを用いた。   Dispersant (Sannopco Roma D) and water glass were dissolved in water, and carbon black (Lion Corporation, Ketjen Black) was added thereto. This mixture was kneaded for 24 hours with a rotary ball mill (rotation speed: 80 rpm) to obtain a carbon slurry. Next, the non-conductive fibers shown in Table 1 and water glass are added to the produced carbon slurry, and the rotational speed ratio between revolution and rotation is determined using a kneading deaerator (Mazerustar KK-2000, Kurashiki Boseki Co., Ltd.). At 6: 9, the mixture was kneaded for 300 seconds to obtain a conductive slurry. Table 1 shows the content of each component of the conductive slurry. In addition, ECS06-670 manufactured by Central Glass Fiber Co., Ltd. was used as the glass fiber in Table 1. In addition, Twaron made by Teijin Limited was used as the aramid fiber in Table 1.

作製した導電性スラリーとセメントを1:1の質量比で混練し、その後、真空脱泡器にかけた。底面100mm×100mm、高さ120mmのピラミッド形状ができるような樹脂型を用意した。その樹脂型に混練物を流し込み、常温・常湿で5日間乾燥させ、混練物中の水分を飛ばし、乾燥させた成形体を大気中、1300℃で5時間焼成し、それぞれの実施例及び比較例で36個の電波吸収体を作製した。   The produced conductive slurry and cement were kneaded at a mass ratio of 1: 1, and then subjected to a vacuum deaerator. A resin mold capable of forming a pyramid shape having a bottom surface of 100 mm × 100 mm and a height of 120 mm was prepared. The kneaded material is poured into the resin mold, dried at room temperature and normal humidity for 5 days, water in the kneaded material is blown off, and the dried molded body is fired at 1300 ° C. for 5 hours in the atmosphere. In the example, 36 wave absorbers were produced.

各実施例及び比較例において、36体の電波吸収体を、図1に示す要領で6体×6体で設置し、60cm×60cmの試験体を準備した。キーコム株式会社製のホーンアンテナとアジレントテクノロジー株式会社製のベクトルネットワークアナライザを用いて、垂直入射法によって、電波吸収量の測定を行った。測定結果を表2に示す。   In each of the examples and comparative examples, 36 wave absorbers were installed as 6 × 6 in the manner shown in FIG. 1, and 60 cm × 60 cm specimens were prepared. Using a horn antenna manufactured by Keycom Corporation and a vector network analyzer manufactured by Agilent Technology Co., Ltd., radio wave absorption was measured by the normal incidence method. The measurement results are shown in Table 2.

表2から明らかなように、比較例よりも実施例では1GHz及び3GHzでの電波吸収量が大きく向上し、その結果実施例では周波数1GHz〜110GHzの広帯域にわたって良好な電波吸収性能を得ることができた。これまで、周波数1GHz及び3GHzでの電波吸収量を向上させるためには、電波吸収体の高さを30cm程度まで引き上げる必要があったが、実施例の導電性スラリーを用いることによって、高さ12cmの電波吸収体であっても、25dB以上の電波吸収量を実現させることができた。   As is apparent from Table 2, the amount of radio wave absorption at 1 GHz and 3 GHz is greatly improved in the example compared with the comparative example, and as a result, in the example, good radio wave absorption performance can be obtained over a wide frequency band of 1 GHz to 110 GHz. It was. So far, in order to improve the amount of radio wave absorption at frequencies of 1 GHz and 3 GHz, it has been necessary to raise the height of the radio wave absorber to about 30 cm. However, by using the conductive slurry of the example, the height is 12 cm. Even with the electromagnetic wave absorber, a radio wave absorption amount of 25 dB or more could be realized.

また、実施例を代表して、実施例1で作製した電波吸収体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図2に示す。具体的には、成形後の電波吸収体から、非導電性繊維が空孔中に露出している箇所を粉砕により抽出し、その表面を観察した。非導電性繊維であるのにも関わらず、導電性皮膜を蒸着せずにそのまま観察することができたことから、非導電性繊維の表面がカーボンで被覆されていることがわかる。あわせて、非導電性繊維表面をEDXで分析し、径100nm以下の炭素を主成分とする粒子が約1μm積層されていることを確認した。   As a representative example, a scanning electron microscope (SEM) photograph of the radio wave absorber produced in Example 1 is shown in FIG. Specifically, the portion where the nonconductive fibers were exposed in the pores was extracted from the molded radio wave absorber by pulverization, and the surface thereof was observed. Although it was a non-conductive fiber, it could be observed without depositing the conductive film, indicating that the surface of the non-conductive fiber was coated with carbon. In addition, the surface of the non-conductive fiber was analyzed by EDX, and it was confirmed that about 1 μm of particles mainly composed of carbon having a diameter of 100 nm or less were laminated.

本発明の電波吸収体用導電性スラリーによれば、小型であっても周波数1GHz〜110GHzの広帯域にわたって電波吸収性能に優れる電波吸収体を作製可能である。   According to the conductive slurry for a radio wave absorber of the present invention, it is possible to produce a radio wave absorber that is excellent in radio wave absorption performance over a wide frequency band of 1 GHz to 110 GHz even if it is small.

10 電波吸収体   10 Radio wave absorber

Claims (6)

電波吸収体を作製するために用いられる導電性スラリーであって、
カーボン材料と、非導電性繊維と、溶媒とを含有することを特徴とする電波吸収体用導電性スラリー。
A conductive slurry used for producing a radio wave absorber,
A conductive slurry for a radio wave absorber comprising a carbon material, a nonconductive fiber, and a solvent.
前記非導電性繊維の表面が前記カーボン材料でコーティングされている請求項1に記載の電波吸収体用導電性スラリー。   The electroconductive slurry for a radio wave absorber according to claim 1, wherein a surface of the nonconductive fiber is coated with the carbon material. 前記カーボン材料は、カーボンブラック又はカーボンナノチューブであり、
前記非導電性繊維は、ガラス繊維、アルミナ繊維及びシリカ繊維から選択される少なくとも1種の無機繊維、又は、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維から選択される少なくとも1種の有機繊維である請求項1又は2に記載の電波吸収体用導電性スラリー。
The carbon material is carbon black or carbon nanotube,
The non-conductive fiber is at least one inorganic fiber selected from glass fiber, alumina fiber and silica fiber, or at least one organic fiber selected from polyester fiber, aramid fiber, polyethylene fiber and acrylic fiber. The conductive slurry for a radio wave absorber according to claim 1 or 2.
前記カーボン材料の含有率が3.0〜6.0質量%であり、前記非導電性繊維の含有率が0.1〜1.0質量%である請求項1〜3のいずれか1項に記載の電波吸収体用導電性スラリー。   The content rate of the said carbon material is 3.0-6.0 mass%, The content rate of the said nonelectroconductive fiber is 0.1-1.0 mass%, Either of Claims 1-3. The electroconductive slurry for electromagnetic wave absorbers as described. 前記非導電性繊維は、平均繊維長が1mm〜10mmであり、平均繊維径が10μm〜200μmである請求項1〜4のいずれか1項に記載の電波吸収体用導電性スラリー。   The conductive slurry for a radio wave absorber according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-conductive fibers have an average fiber length of 1 mm to 10 mm and an average fiber diameter of 10 µm to 200 µm. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電波吸収体用導電性スラリーを用いて作製された電波吸収体。   The electromagnetic wave absorber produced using the electroconductive slurry for electromagnetic wave absorbers of any one of Claims 1-5.
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