JP4318333B2

JP4318333B2 - 電波吸収建材

Info

Publication number: JP4318333B2
Application number: JP01199699A
Authority: JP
Inventors: 恵次中山; 誠石倉; 誠磯村; 博章小野; 正信北村; 昌彦山本; 兆軒李; 雅之三宅; 宣人秋山
Original assignee: A&A Material Corp
Current assignee: A&A Material Corp
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: JP2000216587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波吸収建材に関し、特に、電波反射層と誘電体層と抵抗膜層とからなる電波吸収材において、誘電体層として無機質建材を用いた場合に、無機質建材の含水率の変化によって生じる電波吸収性能の変化を防止し、湿気や水分に影響されない安定した電波吸収性能を得るための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より提案されてきたこの種の電波吸収建材としては、第１従来例としての特開平７−２０２４７２号公報に開示された構成は、無機質マトリクスに補強繊維とフェライト粉とを混合させてなる電波吸収体と電波反射体とを一体成型した電磁波シールド材であり、第２従来例としての特開平９−２２３８９０号公報に開示された構成は、抵抗膜とポリ（β−ヒドロキシプチレート）又はその共重合体からなる誘電体層とからなる抵抗膜型電波吸収体であり、第３従来例としての特開平８−３０７０８８号公報に開示された構成は、可視光線を透過する抵抗膜、可視光線を少なくとも一部透過する誘電体及び反射層からなる抵抗膜型電波吸収体であり、さらに、第４従来例としての特開平９−２６０８８６号公報に開示された構成は、炭素繊維を長さ方向に配列させてなる抵抗膜層と誘電体層（セメント、モルタル）と反射層とからなる建築物用電波吸収体である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電波吸収建材は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、第１従来例の場合、無機マトリクス中に補強繊維とフェライト粉とを混合させてなる電波吸収体は多孔質であることから、湿度の変化や水分の付着等により含水率が変化し、電波吸収性能に変動を生じる危険がある。
第２従来例の場合、厚みのある誘電体層を構成する物質が有機物であることから、建材として使用した場合に、火災時の耐火性等に問題がある。第３従来例の場合、誘電体層はプラスチックからなるスペーサにより構成されているため、第２従来例と同様、火災時の耐火性等に問題がある。
さらに、第４従来例の場合、誘電体層に相当するコンクリート又はセメントモルタルに撥水剤を混合することにより、含水率の変化を低下させる技術が開示されている。コンクリート又はセメントに撥水剤を混合すれば、確かに含水率の変化は少なくなるものの十分とはいえず、実用上問題がある。
【０００４】
従って本発明の目的は、耐火性に優れ、且つ湿度変化や外界の水分の影響により電波吸収性能に変動を受けない電波吸収建材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による電波吸収建材は、金属箔又は金属板からなる電波反射層の上に、誘電体層として無機質建材に導電性物質が内添されてなり透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・m以下でかつ両面に防水部が形成され多孔質の無機質建材層が設けられ、前記防水部は防水シート、又は、塗料を層状に施すか、又は、防水剤を含浸させることにより形成され、かつ前記無機質建材層の前記防水部の上には有機質バインダー中にカーボン粉またはカーボン繊維のうちの少なくとも１種類からなる導電性物質を分散させた構成で膜厚が１０μｍ〜２００μｍで面抵抗が１００Ω以上２０００Ω以下である抵抗膜層が形成され、前記電波反射層及び抵抗膜層が、前記無機質建材層の両面の防水部を兼ねる構成であり、また、金属箔、金属板、穴あき金属板、金属メッシュの何れかからなる電波反射層の両面に、誘電体層として無機質建材に導電性物質が内添されてなり透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・m以下でかつ前記電波反射層(3)と接する面とは反対側の面に防水部が形成され多孔質の無機質建材層が設けられ、前記防水部は防水シート、又は、塗料を層状に施すか、又は、防水剤を含浸させることにより形成され、前記各無機質建材層の前記防水部の上には有機質バインダー中にカーボン粉またはカーボン繊維のうちの少なくとも１種類からなる導電性物質を分散させた構成で膜厚が１０μｍ〜２００μｍで面抵抗が１００Ω以上２０００Ω以下である抵抗膜層が形成され、前記各抵抗膜層が防水部を兼ねている構成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による電波吸収建材の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明になる電波吸収建材の第１の実施形態を示したものである。図１において符号１で示されるものは、繊維補強セメント板、ケイ酸カルシウム板又は石膏板等の無機質建材により構成される無機質建材層である。この無機質建材層１は、建材としての軽量化のため多孔質であり、必要に応じてフェライト粉、金属粉、カーボン粉、カーボン繊維等の導電性物質を内添することができる。前記無機質建材層１は、電波の入射方向に対し無機質建材層１の厚さをλ／４√εとし、その背後に電波反射層３を形成することにより、表面の入力インピーダンスは無限大となる。この無機質建材層１の表面に抵抗膜層２を形成することにより、抵抗膜層２の表面の入力インピーダンスは空間のインピーダンスと同じになる。これにより、無反射状態となり電波を吸収する。但し、λは電波の波長、εは無機質建材層１の誘電率である。この無機質建材層１の含水率が湿度変化や外界の水分の影響等により変化すると、誘電率が変化し電波吸収性能を変動させてしまうことから、前記無機質建材層１の含水率を一定に保つことが重要である。そのため、本発明において無機質建材層１の透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・m以下（後述の各実施例で示される実験等により判明）であり、かつその両面に防水層又は防水材からなる防水部（図示せず）が設けられている。これにより、湿度変化や外界からの水分の影響による無機建材層１の含水率の変化を、電波吸収建材としての実用上問題を生じない範囲にとどめることができる。無機質建材層１の両面に防水部を設けることは、外界の水分の影響を防止するうえで必須要件である。また、無機質建材層１の透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・mよりも大きいと、無機質建材層１の両面に防水部を設けたとしても、小口部からの吸放水により、小口部及びその近傍の含水率が変化し、電波吸収性能に変動を生じる危険がある。更に、建材の施工は施工現場において切断加工を伴うことから、例え電波吸収建材の製造時に小口に対して防水処理を行ったとしても十分ではない。従って、無機質建材層１は透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・m以下であり、かつその両面に防水層を設けることが安定した電波吸収性能を得るうえで重要である。なお、無機質建材層１の両面に設けられる防水部は、防水シート、又は、塗料を層状に施すか、又は、防水剤を含浸させることにより形成される。
【０００７】
前記無機質建材層１に電波が入射する側の第１面１ａには、電気抵抗が面抵抗で１０〜５０００Ωである抵抗膜層２が形成される。ここでいう抵抗膜層とは、ある一定の面抵抗を有する被膜であり、面抵抗が１０Ωを下回ると、抵抗膜層表面でうず電流が発生し、入射した電波が反射するという問題があり、５０００Ωを上回ると、抵抗膜層が電波に対して透明な層として働き、抵抗膜型電波吸収体としての機能をなさないという問題がある。また面抵抗が１０Ω以上の場合は、抵抗膜層表面でうず電流が発生し入射した電波が反射するという問題は大幅に低下し、実用上の問題はほぼ無くなるが、１００Ω未満であると前記の問題点が完全に解消されるわけではなく、一方５０００Ω以下であれば、抵抗膜層が電波に対して透明な層として働き抵抗膜型電波吸収体としての機能をなさないという問題はほぼ無くなるが、２０００Ωを上回ると前記の問題点が完全に解消されるわけではない。従って抵抗膜層のより望ましい面抵抗は１００Ω以上２０００Ω以下である。
【０００８】
前記抵抗膜層２は、有機バインダー中にカーボン粉、カーボン繊維、金属粉、金属繊維等の導電性物質を分散させた構成、あるいは、有機フィルム上に例えばＩＴＯ（酸化インジュウム錫）をスパッタリング等で成膜して導電性膜を形成した構成からなる。前者の場合、その膜厚は１μｍ〜１０００μｍ、更に好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。膜厚が１μｍを下回ると、製造上膜厚の制御が困難になり、面抵抗のバラツキが大きくなるという問題があり、１０００μｍを上回ると、有機物占有量が増加し、建材として用いた場合の耐火性能が低下するという問題があることから好ましくなく、１μｍ以上の場合は、製造上膜厚の制御が困難になり面抵抗のバラツキが大きくなるという問題は大幅に低下し実用上の問題はほぼ無くなるが、１０μｍ未満であると前記の問題点が完全に解消されるわけではなく、一方１０００μｍ以下であれば、有機物占有量が増加し建材として用いた場合の耐火性能が低下するという問題はほぼ無くなるが、２００μｍを上回ると前記の問題点が完全に解消されるわけではない。次に後者の場合、導電性膜の厚さは、１０Å以上１０００Å以下、更に好ましくは１００Å以上５００Å以下である。すなわち膜厚が１０Åを下回ると、製造上膜厚の制御が困難になり、面抵抗のバラツキが大きくなるという問題があり、１０００Åを上回ると、面抵抗の減少により導電膜となり入射した電波が反射してしまうという問題があることから好ましくなく、１０Å以上の場合は、製造上膜厚の制御が困難になり面抵抗のバラツキが大きくなるという問題は大幅に低下し実用上の問題はほぼ無くなるが、１００Å未満であると前記の問題点が完全に解消されるわけではなく、一方１０００Å以下であれば、面抵抗の減少により導電膜となり入射した電波が反射してしまうというという問題はほぼ無くなるが、５００Åを上回ると前記の問題点が完全に解消されるわけではない。なお、導電性膜を成膜するための基材となる有機フィルムの厚さは特に限定されるものではないが、耐火性を考慮すれば１０００μｍ以下が望ましい。また、前記電波反射層３は、金属箔、金属板、穴あき金属板、金属メッシュ等の何れかが使用される。
【０００９】
なお、前述の抵抗膜層２が防水部を兼ねる場合、電波反射層３が防水部を兼ねる場合、抵抗膜層２が壁紙やその他の装飾用表面材を兼ねる場合も前述と同じ作用及び効果を得ることができる。尚、この場合、電波反射層３は防水用として前記金属箔及び金属板を用いることができる。
【００１０】
図２は、本発明になる電波吸収建材の第２の実施形態を示したものである。図２において、電波反射層３の両面には無機質建材層１がそれぞれ設けられ、前記のそれぞれの無機質建材層１において電波反射層３と接する面とは反対側の面には防水部が設けられ、その上には抵抗膜層２が設けられている。これにより、両面から入射する電波に対して電波吸収が可能となる。なお、無機質建材層１、無機質建材層１に設けられる防水部、抵抗膜層２及び電波反射層３は、いずれも前記第１の実施形態と同一である。但し、無機質建材層１の電波反射層３と接する側の面に対しては、防水層を設ける必要はない。また、前述の抵抗膜層２が防水部を兼ねる場合、抵抗膜層２が壁紙やその他の装飾用表面材を兼ねる場合も前述と同じ作用及び効果を得ることができる。尚、この場合、前記電波反射層３は防水の必要はないため、前記金属箔、金属板の他に、前記穴あき金属板及び金属メッシュの何れかを用いることができる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
無機質建材層として抄造法により形成された厚さ８ｍｍで、ＡＳＴＭＥ９６に準じて測定した透湿率が２．３×１０^−９g/Pa・s・mのケイ酸カルシウム板を用い、この両面に防水剤としてシリコーン系シラン化合物の浸透型吸水防止剤（商品名：アクアシール、住友精化製）を１００ｇ／ｍ２塗布した後乾燥し、防水部を形成した。この時ケイ酸カルシウム板の含水率は、室内放置した時の平衡含水率とほぼ等しい３．８％であった。次ぎに前記ケイ酸カルシウム板に片面に電波反射層として厚さ５０μｍのアルミ箔を接着した。また、もう一方の面に、ポリイミド樹脂に黒鉛粉を均一分散させカレンダーロールにてシート化した、厚さ１００μｍで表面抵抗値が５００Ωとしたシートを接着して抵抗膜層を形成し、主として５．２ＧＨｚ帯の電波を吸収することを目的とした電波吸収建材を得た。得られた電波吸収建材について、ホーンアンテナ法を用いて電波の反射損失を求めることにより電波吸収性能を測定した。その結果を図３に示す。次ぎに前記の電波吸収建材を、温度２０℃−湿度９０％の条件下において４８時間放置したところ、無機質建材層であるケイ酸カルシウム板の含水率は小口部周辺において４．３％となった。この状態における小口部周辺の電波吸収性能は図３の通りであり、電波吸収性能が最大となる周波数帯は、平衡含水率時と比較して、やや低周波数帯側に移動したものの、５．２ＧＨｚでの電波吸収性能は２２．５ｄＢであり、実用上十分な電波吸収性能を有していた。
【００１２】
（実施例２）
無機質建材層として加圧脱水法により形成された厚さ８ｍｍで、ＡＳＴＭＥ９６に準じて測定した透湿率が１．２×１０^−９g/Pa・s・mのケイ酸カルシウム板を用いた。このケイ酸カルシウム板はＭｎ−Ｚｎ系フェライト粉を３０重量％及びカーボン繊維を０．２重量％含有しており、含水率は室内放置した時の平衡含水率とほぼ等しい２．２％であった。電波反射層として厚さ１ｍｍのアルミニウム板を用い、この電波反射層の両面に、それぞれ前記ケイ酸カルシウム板を接着した。次ぎにそれぞれのケイ酸カルシウムの、電波反射層が接着されている面と反対側の面に、防水層を兼ねた変成シリコーンポリマー樹脂系接着剤（商品名：ボンドＭＰＸ−１、コニシボンド製）を使用して、実施例１で抵抗膜層を形成するために用いたシートと同一の方法で製造された厚さ６３μｍで表面抵抗値が８００Ωとしたシートを接着して抵抗膜層を形成し、２．４５ＧＨｚ帯の電波吸収を目的とした電波吸収建材を得た。得られた電波吸収建材の電波吸収性能を図４に示す。次ぎに前記の電波吸収建材を、温度２０℃−湿度９０％の条件下において４８時間放置したところ、無機質建材層であるケイ酸カルシウム板の含水率は木口部周辺において２．５％となった。この状態における小口部周辺の電波吸収性能は図４の通りであり、電波吸収性能が最大となる周波数帯は、平衡含水率時と比較して、やや低周波数帯側に移動したものの、２．４５ＧＨｚでの電波吸収性能は２０ｄＢであり、実用上十分な電波吸収性能を有していた。この電波吸収建材は、電波反射層を中心として面対称であり、吸収しようとする電波がどちら側から入射しても、同一の電波吸収性能を有していることを確認した。
【００１３】
（実施例３）
実施例２の電波吸収建材の片側を、実施例１の構成によって形成し、電波反射層を中心として非対称の電波吸収建材を作製した。この非対称型の電波吸収建材は、実施例１の構成からなる側から入射する電波に対しては５．２ＧＨｚ帯に対する電波吸収建材として作用し、実施例２の構成からなる側から入射する電波に対しては、２．４５ＧＨｚ帯に対する電波吸収建材として作用することを確認した。また湿度変化の影響についても、実施例１及び２と同様、実用上問題を有しないことを確認した。
【００１４】
（実施例４）
無機質建材層として厚さ９．５ｍｍで、ＡＳＴＭＥ９６に準じて測定した透湿率が１．３×１０^−８g/Pa・s・mの石膏ボードを用い、この両面に実施例１と同一の処理を行うことにより防水部を形成した。この時石膏ボードの含水率は、室内放置した時の平衡含水率とほぼ等しい０．５％であった。次ぎに前記石膏ボードの片面に電波反射層として厚さ５０μｍのアルミ箔を接着した。また、もう一方の面に、ポリイミド樹脂に黒鉛粉を均一分散させカレンダーロールにてシート化した、厚さ１００μｍで表面抵抗値が４４０Ωとしたシートを接着して抵抗膜層を形成し、主として５．２ＧＨｚ帯の電波を吸収することを目的とした電波吸収建材を得た。得られた電波吸収建材の電波吸収性能を図５に示す。次ぎに前記の電波吸収建材を、温度２０℃−湿度９０％の条件下において４８時間放置したところ、無機質建材層である石膏ボードの含水率は小口部周辺において０．７％となった。この状態における小口部周辺の電波吸収性能は図５の通りであり、電波吸収性能が最大となる周波数帯は、平衡含水率時と比較して、やや低周波数帯側に移動したものの、５．２ＧＨｚでの電波吸収性能は２１ｄＢであり、実用上十分な電波吸収性能を有していた。
【００１５】
（比較例）
厚さが８ｍｍで、ＡＳＴＭＥ９６に準じて測定した透湿率が２．８×１０^−８g/Pa・s・mのケイ酸カルシウム板を用い、実施例１と同一条件にて試験体を作製した。ただし、前記ケイ酸カルシウム板の含水率は３．８％であった。得られた電波吸収建材の電波吸収性能を図６に示す。次ぎに前記の電波吸収建材を、温度２０℃−湿度９０％の条件下において４８時間放置したところ、無機質建材層であるケイ酸カルシウム板の含水率は小口部周辺において５．２％となった。この状態における小口部周辺の電波吸収性能は図６の通りであり、電波吸収性能が最大となる周波数帯は、平衡含水率時と比較して低周波数帯側に移動すると共に、５．２ＧＨｚでの電波吸収性能は４ｄＢであり、平衡含水率時と比較して明らかな低下が認められた。前述の実施例においては５．２ＧＨｚ帯域での場合について述べたが、無機質材層１の厚さ及び／もしくは誘電率を変更することにより、所望の周波数帯の電波を吸収することができることは述べるまでもないことである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明による電波吸収建材は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・m以下でかつ両面に防水部が形成された無機質建材層の下面に電波反射層が、その上面には抵抗膜層が形成されているため、外部湿度や外部から何らかの形で与えられる水分による無機質建材層の含水率変動（増加）を防止し、かつ、その誘電率変動（増加）を防ぐことができ、これによって外部湿度の変動に無関係な安定した電波吸収特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電波吸収建材の第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明による電波吸収建材の第２の実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例１の電波吸収性能を示す特性図である。
【図４】本発明の実施例２の電波吸収性能を示す特性図である。
【図５】本発明の実施例４の電波吸収性能を示す特性図である。
【図６】比較例の電波吸収性能を示す特性図である。
【符号の説明】
１無機質建材層
２抵抗膜層
３電波反射層

Claims

金属箔又は金属板からなる電波反射層(3)の上に、誘電体層として無機質建材に導電性物質が内添されてなり透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・m以下でかつ両面に防水部が形成され多孔質の無機質建材層(1)が設けられ、前記防水部は防水シート、又は、塗料を層状に施すか、又は、防水剤を含浸させることにより形成され、かつ前記無機質建材層(1)の前記防水部の上には有機質バインダー中にカーボン粉またはカーボン繊維のうちの少なくとも１種類からなる導電性物質を分散させた構成で膜厚が１０μｍ〜２００μｍで面抵抗が１００Ω以上２０００Ω以下である抵抗膜層(2)が形成され、前記電波反射層(3)及び抵抗膜層(2)が、前記無機質建材層(1)の両面の防水部を兼ねることを特徴とする電波吸収建材。
金属箔、金属板、穴あき金属板、金属メッシュの何れかからなる電波反射層(3)の両面に、誘電体層として無機質建材に導電性物質が内添されてなり透湿率が２．０×１０^−８g/Pa・s・m以下でかつ前記電波反射層(3)と接する面とは反対側の面に防水部が形成され多孔質の無機質建材層(1)が設けられ、前記防水部は防水シート、又は、塗料を層状に施すか、又は、防水剤を含浸させることにより形成され、前記各無機質建材層(1)の前記防水部の上には有機質バインダー中にカーボン粉またはカーボン繊維のうちの少なくとも１種類からなる導電性物質を分散させた構成で膜厚が１０μｍ〜２００μｍで面抵抗が１００Ω以上２０００Ω以下である抵抗膜層(2)が形成され、前記各抵抗膜層(2)が防水部を兼ねていることを特徴とする電波吸収建材。