JP3546091B2

JP3546091B2 - 電磁波シールド材

Info

Publication number: JP3546091B2
Application number: JP07411395A
Authority: JP
Inventors: 正信北村; 誠石倉; 誠磯村; 増実吉竹; 恵次中山; 進山口; 健二諸橋; 宣人秋山; 浩村田
Original assignee: FDK Corp; A&A Material Corp
Current assignee: FDK Corp; A&A Material Corp
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JPH08274492A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は無線ＬＡＮ等を使用するＯＡビル等の建物の壁材や天井材や仕切壁材および床材等の建材として使用される電磁波シールド材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種電子機器の発達により種々な電子機器が事務所、工場、研究所、店舗、一般家庭等のあらゆる場所に導入されて使用される様に成って来たが、これら電子機器に起因する電波障害の問題が多く発生し、その防止策として電磁波シールド材を壁材として用いたり、シールドルームを設けたりしている。
【０００３】
この様な電磁波シールド材に就いては種々提案されており、また、電波吸収材と電波反射材との複合材に就いても種々提案されている。斯様な電磁波シールド材の例として、例えば特開昭６４ー８６５９５号公報、特願平５ー３３５４０９号明細書記載のものを列挙することが出来るが、いずれも特定の周波数帯域の電磁波シールド材に係わるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
併し乍ら、シールドルームの設置には多額の費用が掛かる等の問題が有り、また、電磁波シールド材を壁材として使用するものでは、室内を金属材料でシールドしたシールド・ビルが知られているが、この様なシールド・ビルに用いられる金属系のシールド材は電波をほゞ１００％反射することによって機能するために、反射された電波が更に他に悪影響を及ぼす等の問題や、無線ＬＡＮ等のＯＡ化に対しても十分でない等の問題が見られる。また、この様な電磁波シールド材のバインダーとして屡々樹脂バインダーが用いられるが、樹脂をバインダーとした場合には耐火性等の面から建材として問題を生じることが有る。更に、実用面を考慮すると有効に電波吸収できる周波数帯域を広げることも重要である。
【０００５】
従来は電波吸収帯域が狭く、厚さ変動やフェライト粉体や他の添加物の充填量の変動により電波吸収帯域が変動し、希望の周波数帯域を吸収出来なくなる等の不都合が生じ易かった。また、従来のものは電波吸収帯域が狭いために単一周波数での電波吸収しか行えず、構内通信で用いられる無線ＬＡＮ、ＰＨＳや今後使用される可能性のある他のＧＨ_Ｚ帯周波数を一つの電波吸収材でカバーすることが出来なかった。
【０００６】
従って、この発明の目的は、この様な従来における問題点を解決するために、電波吸収体と電波反射体を好適に組み合わせて、建材としての耐火性能と強度を有すると共に、電波吸収帯域を広帯域化することにより、好適な電波吸収性能と電磁波シールド性能をも併せて有し、無線ＬＡＮ等を使用するＯＡビルの建材に適した電磁波シールド材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明に依れば、電磁波シールド材は、目開き０．１ｍｍ以上で空隙率が５０％以下の金属部材からなる電波反射体の片面又は両面に、無機質マトリクスに補強繊維とフェライト粉体を混合分散させてなる電波吸収体を一体成形し、前記目開きのピッチはシールドすべき電磁波の波長の６０分の１以下とし、前記電波吸収体の電波入射面側に複数個の凹凸部を設け、該凹凸部の周期幅は、入射する電波の波長に対して同じか或は短く、且つ凸部の頂点と凹部の底点との厚さの差が前記電波吸収体の最も厚い部分の厚さの１／１０以上４／５以下であることを特徴としている。
【０００８】
【作用】
この様に構成されたこの発明の電磁波シールド材においては、金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板から成る電波反射体の片面に、ケイ酸カルシウムまたはセメントまたは石膏等の無機質マトリクスと、天然または人造の各種繊維状、フレーク状等の補強物質とフェライト粉体とを混合分散させて成る電波吸収体をボード状に一体成型して成ると共に、電波吸収体の電波入射面に整列した複数個の凹凸部を設けて成るので、電波吸収体としての無機質マトリクスと補強物質とフェライト粉体とから成る複合物と、電波反射体としての金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板とが好適に組み合わせられて、建材としての耐火性能と強度を有すると共に、電波吸収性能と電磁波シールド性能をも併せて持ち、建材として使用することにより無線機器の誤動作および混信の防止と、電磁シールド効果による情報漏洩防止等の効果を十分に発揮することが出来て且つ無線ＬＡＮ等を使用するＯＡビルに特に適した電磁波シールド建材を構成することが出来る。また、必要に応じて電波吸収体に金属もしくはカーボン等の導電性の粉末または繊維を添加しても良い。
【０００９】
この発明の他の目的や特長および利点は以下のこの発明の電磁波シールド材に就いての詳細な説明から明らかになろう。
【００１０】
この発明の電磁波シールド材は、電波反射体と電波吸収体とを一体成型して成り、電波吸収体の電波入射面側に複数個の凹凸部が設けられており、凹凸部の周期幅が入射する電波の波長に対して同じか或は短く、且つ凸部の頂点と凹部の底点との厚さの差が電波吸収体の最も厚い部分の厚さの１／１０以上４／５以下であり、凹凸部の構成配置を変えることによって所要の電磁波吸収帯域を得ることが出来るので、材料を変えること無しに所要の電磁波シールド材を製造することが出来る。
【００１１】
電波反射体は金属乃至は表面に金属コーティングされた金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板、或は金属箔等から成り、この様な電波反射体の片面または両面に電波無反射体である電波吸収体が一体成型して造られる。電波反射体は金属ならばいずれの金属でも良く、鉄、鋼、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、これらの合金等が好適に用いられる。特に、電波反射体は電波吸収体との結合を強固にするために、上記各種金属のメッシュ材や格子状部材または有孔板、或は箔等を好適に用いることが出来、メッシュや格子または孔等の目開きとしての空隙率は５０％以下が良く、且つピッチはシールドすべき電磁波の波長の６０分の１以下が好ましい。従って、ピッチは、例えば電磁波の周波数が１ＧＨ_Ｚの場合には５ｍｍ以下で、電磁波の周波数が１０ＧＨ_Ｚの場合には０．５ｍｍ以下で、且つ目開きは共に０．１ｍｍ以上が良い。更に、これら金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板或は金属箔等の厚さは１００μｍ以上が良い。この様な金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板、或は金属箔等のメッシュや格子または孔等の目開きは、電波反射体と電波吸収体が一体成型される場合に両者の結合を維持するために目開き０．１ｍｍ以上が必要であって、これは目が細かく成り過ぎると両者が一体化し難く成るからである。
【００１２】
電波吸収体は、ケイ酸カルシウムまたはセメントまたは石膏等を無機質マトリクスとして、この無機質マトリクスに、針葉樹や広葉樹等の木材、綿、麻、竹等の植物原料から得た繊維（セルロースパルプを含む）乃至は木片等の天然有機補強物質、またはガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維、セピオライト、石綿等の天然乃至は人造無機繊維や、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリビニールアルコール、ポリプロピレン、ポリアミド等の人造有機繊維、ウォラスナイト等の針状結晶等から成る補強物質と、フェライト粉体とを複合物として混合分散させ、養生硬化させて成る。この発明においては、電波吸収体を電波反射体の片面にボード状に一体成型し、電波吸収体の電波入射面側に、周期幅が入射する電波の波長に対して同一か或は短く、且つ凸部の頂点と凹部の底点との厚さの差が電波吸収体の最も厚い部分の厚さの１／１０以上４／５以下である凹凸部を設けることによって電磁波シールド材が形成される。特に、フェライト粉体は粒径が１μｍ以上が好適であり、細かすぎると磁性が弱くなり好ましくない。
【００１３】
電波吸収体の原料中に占める無機質マトリクスおよび補強物質の割合は絶乾重量比１０〜７５重量％で、フェライト粉体の割合は２５〜９０重量％が好適である。無機質マトリクスと補強物質との比率は使用する補強物質の種類や、得られた電磁波シールド材の用途によって異なるため一概に規定することは出来ない。無機質マトリクスと補強物質の割合が１０重量％を下まわると十分な強度が得られず、７５重量％を上まわるとフェライト粉体による好適な電磁波無反射効果が得られない。また、フェライト粉体は２５重量％以下では電波吸収量が小さく十分な電磁波無反射効果が得られず、また、９０重量％以上では十分な成型強度が得られない。
【００１４】
この発明には必須原料の外、物性や成型性に悪影響を及ぼさない範囲で、必要に応じて下記の物質も添加できる。
▲１▼ 炭酸カルシウム粉末、パーライト、ゼオライト粉末、珪砂、シリカ粉末等の無機質増量材、
▲２▼ 着色剤、防水剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、増粘剤、減水剤等の添加物、
▲３▼ この発明に成る電磁波シールド材の切断残材粉砕粉或いは研磨粉。
【００１５】
特に、この様に構成されるこの発明の電磁波シールド材においては、電波吸収体の表面の電波入射面側に複数個の凹凸部が、凹凸部の周期幅が入射する電波の波長に対して同じか或は短く、且つ凸部の頂点と凹部の底点との厚さの差が電波吸収体の最も厚い部分の厚さの１／１０以上４／５以下である様に、凹凸部が決められることが重要である。すなわち、電波吸収体として凹凸部の最適な大きさが存在し、この最適な大きさよりも、大きくても小さくても共に必要とする電波吸収性能が得られなくなる危険性がある。また、この発明の電磁波シールド材の凹凸形状は、電波吸収体の表面に開口部または交差する溝が規則的に並列して形成されている構造であり、電波吸収体は無機質マトリクスに補強物質とフェライト粉体とを混合分散させて成り、電波吸収体の片面に加圧成型される電波反射体が金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板から成っている。更に、この発明の電磁波シールド材は、フェライト粉体の充填量が２５〜９０重量％で、無機マトリクスおよび補強物質の充填量が１０〜７５重量％の組成を成しており、フェライト粉体は２５重量％以下では、１０ｄＢ以上の反射損失が得られない。電波吸収体の厚さの比が１／１０を下まわると、電波吸収の周波数帯域を広げるための凸部による効果が得られず、４／５を上まわると強度的に弱く、建材として用途上問題が有る。電磁波シールド材としての最適な厚さは５〜５０ｍｍである。以下に、この発明の電磁波シールド材の最適な実施例に就いて説明する。
【００１６】
図面の図１には、この発明の電磁波シールド材の模式図が示されており、図示される様に、この発明の電磁波シールド材１は電波反射体２と電波吸収体３とを一体成型して成り、電波吸収体２の電波入射面側に凹凸部４が形成されている。凹凸部４は四角形、三角形、円形、角錐形、円錐形等、凹凸に限らず、截頭角錐体形や截頭円錐体形、段付状の凹凸形等、どの様な形状にもすることが出来、凹凸部４の中心の間隔である周期幅ｄと、凹凸部４の凸部の頂点と凹部の底点との厚さの差Ｈ_１と電波吸収体２の最も厚い部分の厚さＨ_２との関係が、
▲１▼ 凹凸部の周期幅ｄが入射する電磁波の波長λに対して同じか或は短く（ｄ≦λ）、
▲２▼ 凹凸部の凸部の頂点と凹部の底点の厚さの差Ｈ_１が電磁波吸収体の最も厚い部分の厚さＨ_２の１／１０以上４／５以下（４／５≧Ｈ_１／Ｈ_２≧１／１０）であることが必要である。
【００１７】
【実施例１】
図２および図３には、この発明の電磁波シールド材の第１の実施例が示されており、図示される様に、この発明の電磁波シールド材１は電波反射体２の片面にだけ電波吸収体３が一体成型して構成されており、表面の電波入射面側に複数個の凹部５が整列して設けられている。電波吸収体３の凹部５間の間隔ａと凹部５の幅ｂとの比率は、ａ／（ａ＋ｂ）×１００＝２０％位が好適であり、凹部５の深さＨ_１と全体の厚さＨ_２は、Ｈ_１＝１０ｍｍ、Ｈ_２＝１５ｍｍである。この電磁波シールド材１は以下の様にして得られた。先ず、電波吸収体３はケイカル系マトリクスとフェライト粉体とから成り、フェライト粉体を８０重量％とすると、フェライト粉体以外の原料比率として、ポルトランドセメント３．９重量％と、消石灰３．０重量％と、ウォラスナイト４．９重量％と、珪砂３．９重量％と、珪藻土３．９重量％と、セルロースパルプ（ＮＢＫＰ）０．４重量％と、増粘剤としてメチルセルロースを固形分に対して外割りで０．２重量％添加した。また、水は固形分に対して重量比で４５重量％添加した。フェライト粉体としてはＭ_ｎ−Ｚ_ｎ系フェライト粉体（平均粒径１０μｍ）を用いた。次ぎに、この混練物から成る電波吸収体３を全体の厚さが１５ｍｍで、凹部５の深さが１０ｍｍと成る様に、片面に電波反射体２としての、例えば線径０．３ｍｍ、ピッチ０．７ｍｍの金属メッシュと共に加圧脱水して一体に成型し、養生硬化させて電磁波シールド材１を得た。得られた電磁波シールド１は下記の特性を示した。
電波吸収特性：反射損失１０ｄＢ以上（周波数１．６〜８．０ＧＨ_Ｚで）
電磁波シールド特性：５０ｄＢ以上
【００１８】
図４にこの第１の実施例の電磁波シールド材の、周波数に対する反射損失を示す。この様な電磁波シールド材を室内壁として使用することにより、２．５ＧＨ_Ｚの無線ＬＡＮや１．９ＧＨ_ｚのＰＨＳおよび今後使用される可能性のある１．６〜８ＧＨ_Ｚまでの周波数帯で１０ｄＢ以上の電波吸収特性が得られ、５０ｄＢ以上のシールド特性を有することにより、構内無線機器の誤動作防止と情報漏洩防止とを達成することが出来る。
【００１９】
また、この様な電磁波シールド材に、ケイカル板、石膏ボード等を積層して建材として用いることも出来る。但し、この場合には、周波数帯域がずれる恐れがあるから、この点を考慮して表面のボードを加味した設計にすることが必要である。
【００２０】
【実施例２】
図５および図６には、この発明の電磁波シールド材の第２の実施例が示されており、図示される様に、この発明の電磁波シールド材１’は電波反射体２の片面に電波吸収体３’が一体成型して構成されており、表面の電波入射面側に複数個の凸部６が整列して設けられている。電波吸収体３’の凸部６間の間隔ａと凸部６の幅ｂとの比率は、ａ／（ａ＋ｂ）×１００＝３０％位が好適で、凸部６の高さＨ_１と全体の厚さＨ_２は、Ｈ_１＝１０ｍｍ、Ｈ_２＝２０ｍｍである。この電磁波シールド材１は以下の様にして得られた。先ず、電波吸収体３’はケイカル系マトリクスとフェライト粉体とから成り、フェライト粉体を６７重量％とすると、ポルトランドセメント６．５重量％と、消石灰４．９重量％と、ウォラスナイト８．０重量％と、珪砂６．５重量％と、珪藻土６．５重量％と、セルロースパルプ（ＮＢＫＰ）を０．６重量％と、セルロースパルプ（ＮＢＫＰ）を０．６重量％と、増粘剤としてメチルセルロースを固形分に対し外割りで０．２重量％添加した。また、水は固形分に対して重量比で４５重量％添加した。フェライト粉体としてはＭ_ｎ−Ｚ_ｎ系フェライト粉体（平均粒径１０μｍ）を用いた。次ぎに、この混練物から成る電波吸収体３’を全体の厚さが２０ｍｍ、凸部６の高さが１０ｍｍと成る様に、片面に電波反射体２としての、例えば線径０．３ｍｍ、ピッチ０．７ｍｍの金属メッシュと共に加圧脱水して一体成型し、養生硬化させて電磁波シールド材１’を得た。得られた電磁波シールド１’は下記の様な特性を示した。電波吸収特性：反射損失１０ｄＢ（周波数１．０〜８．０ＧＨ_Ｚで）
電磁波シールド特性：５０ｄＢ以上
【００２１】
図７にこの第２の実施例の電磁波シールド材の、周波数に対する反射損失を示す。この電磁波シールド材を室内壁として使用することにより、２．５ＧＨ_Ｚの無線ＬＡＮや１．９ＧＨ_ｚのＰＨＳおよび今後使用される可能性のある１〜８ＧＨ_Ｚまでの周波数帯で１０ｄＢ以上の電波吸収特性が得られ、５０ｄＢ以上のシールド特性を有することにより、構内無線機器の誤動作防止と情報漏漏防止とを達成することが出来る。
【００２２】
【比較例１】
この様に構成されたこの発明の凹凸部の有る電磁波シールド材に対して、比較例１として凹凸部が無く、ケイカル系マトリクスにフェライト粉体８０重量％が充填されて、平らで且つ厚さが８ｍｍの電磁波シールド材では、電波吸収特性は図８に示される様に周波数１．５〜３．０ＧＨ_Ｚの帯域で反射損失が１０ｄＢ以上であり、電波吸収帯域が、この発明の電磁波シールド材の電波吸収帯域よりも狭い。
【００２３】
【比較例２】
比較例２は、この発明の第１の実施例と同一形状の凹部を有し、ケイカル系マトリクスにフェライト粉体２５重量％が充填された電磁波シールド材で、この比較例２の電磁波シールド材では、図９に示される様に、いずれの周波数にても反射損失が１０ｄＢ以下と成ってしまい十分な特性が得られない。
【００２４】
【比較例３】
比較例３は、この発明の第１の実施例の電磁波シールド材と同一組成の、ケイカル系マトリクスにフェライト粉体８０重量％が充填された組成を成し、且つ凹部の底部厚さと同一厚さの、厚さ５ｍｍの平らな電磁波シールド材であり、この比較例３の電磁波シールド材では、図１０に示される様に、周波数３．０〜６．０ＧＨ_Ｚの帯域で反射損失が１０ｄＢ以上であり、電波吸収帯域が、この発明の電磁波シールド材の電波吸収帯域よりも狭い。
【００２５】
【比較例４】
比較例４は、比較例３と同様に、この発明の第１の実施例の電磁波シールド材と同一組成の、ケイカル系マトリクスにフェライト粉体８０重量％が充填された組成を成しており、凹部の深さと同一厚さの、厚さ１０ｍｍの平らな電磁波シールド材であり、この比較例４の電磁波シールド材では、図１１に示される様に、周波数０．７〜２．２ＧＨ_Ｚの帯域で反射損失が１０ｄＢ以上であり、電波吸収帯域が、この発明の電磁波シールド材の電波吸収帯域よりも狭い。
【００２６】
【発明の効果】
この様に構成されたこの発明の電磁波シールド材に依れば、目開き０．１ｍｍ以上で空隙率が５０％以下の金属部材からなる電波反射体の片面又は両面に、無機質マトリクスに補強繊維とフェライト粉体を混合分散させてなる電波吸収体を一体成形し、前記目開きのピッチはシールドすべき電磁波の波長の６０分の１以下とし、前記電波吸収体の電波入射面側に複数個の凹凸部を設け、該凹凸部の周期幅は、入射する電波の波長に対して同じか或は短く、且つ凸部の頂点と凹部の底点との厚さの差が前記電波吸収体の最も厚い部分の厚さの１／１０以上４／５以下であるように構成したので、電波吸収体としての無機質マトリクスと補強物質とフェライト粉体とから成る複合物と、電波反射体としての金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板とが好適に組み合わせられて、建材としての耐火性能と強度を有すると共に、電波吸収性能と電磁波シールド性能をも併せて持ち、特に凹凸部によって幅広い電波吸収帯域が得られて、内装壁材として使用することにより無線機器の誤動作および混信の防止と、電磁シールド効果による情報漏洩防止等の効果を十分に発揮することが出来るし、且つ無線ＬＡＮ等を使用するＯＡビルに特に適した電磁波シールド建材を構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電磁波シールド材を示す模式図である。
【図２】この発明の電磁波シールド材の第１の実施例の斜視図である。
【図３】図２のこの発明の電磁波シールド材の第１の実施例を示す図で、Ａは側断面部分図で、Ｂは平面部分図である。
【図４】図２のこの発明の電磁波シールド材の第１の実施例の、周波数に対する反射損失を示すグラフである。
【図５】この発明の電磁波シールド材の第２の実施例の斜視図である。
【図６】図５のこの発明の電磁波シールド材の第２の実施例を示す図で、Ａは側断面部分図で、Ｂは平面部分図である。
【図７】図５のこの発明の電磁波シールド材の第２の実施例の、周波数に対する反射損失を示すグラフである。
【図８】比較例１の電磁波シールド材における周波数に対する反射損失を示すグラフである。
【図９】比較例２の電磁波シールド材における周波数に対する反射損失を示すグラフである。
【図１０】比較例３の電磁波シールド材における周波数に対する反射損失を示すグラフである。
【図１１】比較例４の電磁波シールド材における周波数に対する反射損失を示すグラフである。
【符号の説明】
１電磁波シールド材
１’ 電磁波シールド材
２電波反射体
３電波吸収体
３’ 電波吸収体
４凹凸部
５凹部
６凸部

Claims

目開き０．１ｍｍ以上で空隙率が５０％以下の金属部材からなる電波反射体の片面又は両面に、無機質マトリクスに補強繊維とフェライト粉体を混合分散させてなる電波吸収体を一体成形し、
前記目開きのピッチはシールドすべき電磁波の波長の６０分の１以下とし、
前記電波吸収体の電波入射面側に複数個の凹凸部を設け、該凹凸部の周期幅は、入射する電波の波長に対して同じか或は短く、且つ凸部の頂点と凹部の底点との厚さの差が前記電波吸収体の最も厚い部分の厚さの１／１０以上４／５以下である
ことを特徴とする電磁波シールド材。
凹凸形状が電波吸収体の表面に開口部または交差する溝が規則的に並列して形成されている構造であることを特徴とする請求項１記載の電磁波シールド材。
前記電波反射体は、金属メッシュ材や格子状金属部材または有孔金属板から成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁波シールド材。
フェライト粉体の充填量が２５〜９０重量％で、無機マトリクスおよび補強物質の充填量が１０〜７５重量％の組成であり、電波吸収体の厚さが５〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の電磁波シールド材。