JP4522556B2 - 電波吸収体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波の遮蔽や吸収のために使用される電波吸収体に関し、特に５．８ＧＨｚ付近の電磁波の遮蔽や吸収のために使用される電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子機器からの電磁波の漏洩、外部からの電磁波の侵入、構造物による電磁波の反射等を防止する目的で、様々な電波吸収体が使用されている。
例えば、ＥＴＣ（高速道路自動料金システム）では、料金所の構造物からの反射ノイズを低減する目的で、また、室内で無線によるデータ通信を行う無線ＬＡＮでは、通信エラーを低減する目的で、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体が使用されている。
【０００３】
これらの用途で使用される、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としては、例えば、加硫シリコーンゴムのマトリックス中に、鉄粉（カルボニル鉄の熱分解によいって得られる鉄粉）を分散させたシート状の電波吸収体がすでに知られており、実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電波吸収体は、製造の際に、シリコーンゴムの加硫工程を必要とするので、製造コストが高いという問題を有していた。
また、シリコーンゴム中に多量の鉄粉を充填しているので、引張強さなどの機械的強度が十分ではなかった。
【０００５】
また、この電波吸収体は、比重の高い鉄粉を多く配合しているので、電波吸収体自体の重量がかなり重い。例えば、シリコーンゴム１００重量部に対して鉄粉が３５０重量部配合されている。そのため、高速道路の料金所の壁や天井などに電波吸収体のシートを貼り付ける際の施工性が悪くなるという問題を有していた。
【０００６】
電波吸収体を軽量化するために、シートを薄くすることが考えられるが、シートを薄くすると必然的に電波吸収量が減少してしまう。また、電波吸収ピークが高周波側にシフトして、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を十分に吸収できなくなるという問題が生じる。すなわち、特定の材料から得られたシートが特定の周波数の電波吸収体となるための厚さ（ｄ）は、下記式の入力インピーダンスＺが１を満足するときの値に最適化されることが知られている。
Ｚ＝（μr／εr）1/2 ｔａｎｈ｛ｊ（２π／λ）（εrμr）1/2 ｄ｝
（式中、εrは材料の誘電率、μrは材料の透磁率、λは入射電波の波長である。）
【０００７】
この式から、加硫シリコーンゴムのマトリックス中に鉄粉を分散させた材料からなる電波吸収体の最適な厚さを求めると、その厚さは約２．２ｍｍとなる。したがって、この電波吸収体が５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収する電波吸収体となるためには、その厚さを２．２ｍｍよりも厚くすることも、薄くすることもできない。
【０００８】
よって、本発明の目的は、加硫が必要ではなく低コストであり、軽量で施工性に優れ、機械的強度にも優れた電波吸収体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の、５．８ＧＨｚ付近に反射減衰量のピークが存在する電波吸収体は、非加硫のバインダーと、非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜７０重量部のカーボンブラックと、非加硫のバインダー１００重量部に対して３００〜３５０重量部の軟磁性金属粒子とを混練し、成形して得られ、混練する前のカーボンブラックの体積％は、混練する前の全配合成分に対して１１〜１６体積％であり、混練する前の軟磁性金属粒子の体積％は、混練する前の全配合成分に対して２０〜２５体積％であり、前記軟磁性金属粒子は、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であることを特徴とする。
また、本発明の、５．８ＧＨｚ付近に反射減衰量のピークが存在する電波吸収体は、さらに無機充填剤を混練し、成形して得られ、混練する前の無機充填剤の体積％は、混練する前の全配合成分に対して３７．５体積％以下であることが望ましい。
【００１０】
また、前記非加硫のバインダーは、塩素化ポリエチレンであることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の電波吸収体は、非加硫のバインダーと、カーボンブラックと、軟磁性金属粒子とを含有するものであり、具体的には、非加硫のバインダーのマトリックス中に、カーボンブラックと、軟磁性金属粒子とが分散されたものである。
【００１２】
本発明における非加硫のバインダーとは、一般に電波吸収体に用いられる高分子材料であって、加硫工程を要しないものである。非加硫のバインダーとしては、常温でゴム弾性を示し、高温で可塑化され成形可能な高分子材料が好ましい。
非加硫のバインダーとしては、例えば、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム、その他公知の熱可塑性エラストマー；エチレン・アクリル酸メチル等のエチレン・アクリル酸エチル共重合体；ポリアクリル酸エチル等のポリアクリル酸エステルなどが挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、その厚さを比較的薄くでき、引張強さにも優れていることから、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリル酸メチル共重合体、ポリアクリル酸エステルを好適に用いることができる。
【００１３】
前記カーボンブラックとしては、一般に市販されているものを用いることができる。その平均粒径は、特に限定はされないが、好ましくは、１０００ｎｍ〜１００μｍの範囲である。平均粒径が１０００ｎｍ未満では、非加硫のバインダーとの混練や、非加硫のバインダーへの分散が困難になるおそれがある。平均粒径が１００μｍを超えると、混練性等が劣り、成形困難となるおそれがある。
【００１４】
カーボンブラックの含有量は、非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜７０重量部の範囲である。カーボンブラックの含有量が少なくなると、電波吸収ピークが高周波側に移行する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。一方、カーボンブラックの含有量が多くなると、電波吸収ピークが低周波側に移行し、ピーク吸収量も減少する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。したがって、カーボンブラックの含有量が上記の範囲内であれば、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）での反射減衰量を電波吸収体として実用的なレベル、具体的には−１０ｄＢ以下に維持することができる。
【００１５】
前記軟磁性金属粒子としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、パーマロイ微粉末などが挙げられる。中でも、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉が、球状で、非加硫のバインダーとの混練が容易であることから好適に用いられる。軟磁性金属粒子の平均粒径は、特に限定はされないが、好ましくは、１００ｎｍ〜５０μｍの範囲である。平均粒径が１００ｎｍ未満では、非加硫のバインダーとの混練や、非加硫のバインダーへの分散が困難になるおそれがある。平均粒径が５０μｍを超えると、電波吸収体の成形が困難となるおそれがある。
【００１６】
軟磁性金属粒子の含有量は、非加硫のバインダー１００重量部に対して３００〜３５０重量部の範囲である。軟磁性金属粒子の含有量が少なくなると、電波吸収ピークが高周波側に移行する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。一方、カーボンブラックの含有量が多くなると、電波吸収ピークが低周波側に移行し、ピーク吸収量も減少する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。したがって、カーボンブラックの含有量が上記の範囲内であれば、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）での反射減衰量を電波吸収体として実用的なレベル、具体的には−１０ｄＢ以下に維持することができる。
【００１７】
本発明の電波吸収体には、カーボンブラック、軟磁性金属粒子以外に、無機充填剤を含有させることができる。無機充填剤は、非加硫のバインダーの加工性を改善するために用いられる。また、無機充填剤は、軟磁性金属粒子に比べ比重が低いので、得られる電波吸収体を軽量化する役割も有している。
このような無機充填剤としては、例えば、ケイ酸、ケイ酸塩等のシリカ、水酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【００１８】
無機充填剤の含有量は、体積％で、好ましくは３９体積％以下であり、より好ましくは５〜２０体積％の範囲である。無機充填剤の含有量が３９体積％を超えると、高充填となり、成形困難となるおそれがある。
また、本発明の電波吸収体には、公知の添加剤、例えば、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、各種安定剤などが添加されていてもよい。
【００１９】
本発明の電波吸収体は、例えば、以下のようにして製造することができる。
所定量の非加硫のバインダー、カーボンブラック、軟磁性金属粒子、必要に応じて無機充填剤、各種添加剤を加圧ニーダー等で混練し、非加硫のバインダーのマトリックス中に、カーボンブラック、軟磁性金属粒子、無機充填剤等の各種充填剤を分散させる。この混練物を粉砕機等で粉砕した後、圧延ロール等でシート状に圧延成形（カレンダー成形）する。
なお、本発明の電波吸収体の成形方法としては、圧延成形に限定されるものではなく、プレス成形や押出成形等の公知の成形方法を用いることができる。
【００２０】
このようにして製造される本発明の電波吸収体の厚さは、非加硫バインダーとして塩素化ポリエチレンを用い、塩素化ポリエチレン１００重量部に対して５０〜７０重量部のカーボンブラックを用い、軟磁性金属粒子として、塩素化ポリエチレン１００重量部に対して３００〜３５０重量部のカルボニル鉄粉を用いた場合、５．８ＧＨｚ付近の電波を吸収できるようにするためには、約２．０ｍｍとすることが望ましい。この値は、上述の入力インピーダンス（Ｚ）の式から算出される値である。
【００２１】
電波吸収体の加工性および電波吸収性能をよくするためには、各配合成分、特にカーボンブラック、軟磁性金属粒子および無機充填剤の各充填剤の体積％を考慮する必要がある。ここで、体積％は、各充填剤の配合量を比重で除し、それらの比率を求めたものである。
混練する前のカーボンブラックの体積％は、混練する前の全配合成分に対して１１〜１６体積％とされることが好ましい。カーボンブラックの体積％がこの範囲をはずれると、電波反射減衰量が減少し、吸収ピークも高周波側へ移行してしまう。
混練する前の軟磁性金属粒子の体積％は、混練する前の全配合成分に対して２０〜２５体積％とされることが好ましい。軟磁性金属粒子の体積％がこの範囲をはずれると、５．８ＧＨｚ付近での電磁波吸収性が得られない。
【００２２】
混練する前の無機充填剤の体積％は、混練する前の全配合成分に対して３７．５体積％以下とされることが好ましい。無機充填剤の体積％がこの範囲を超えると、高充填となり、成形困難となる。
また、混練する前のカーボンブラック、軟磁性金属粒子および無機充填剤からなる全充填剤成分のトータルの体積％は、全配合成分に対して、７０体積％以下とされることが好ましい。全充填剤のトータルの体積％が、この範囲を超えると、高充填となり、成形困難となる。
【００２３】
本発明の電波吸収体によれば、マトリックス用のバインダーとして非加硫のバインダーを用いているので、製造の際の加硫工程が不要となり、製造コストを大幅に削減することができる。また、本発明の電波吸収体は、非加硫のバインダーを用いているので、従来の加硫シリコンゴムでは不可能だった圧延成形が可能となり、連続シートの製造が可能となる。
また、本発明の電波吸収体は、マトリックス中に分散された充填剤成分として、軟磁性金属粒子以外に、カーボンブラック、必要に応じて無機充填剤を含んでいるので、電波吸収体の比重が低くなり、軽量化されたものとなる。また、５．８ＧＨｚ付近の電波吸収体として用いる場合、従来の電波吸収体の厚さ（約２．２ｍｍ）よりも薄くできるので、さらに軽量化されたものとなる。
また、本発明の電波吸収体は、引張強さにも格段に優れているので、耐久性等を向上させることもできる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を詳しく説明する。
＜評価内容＞
電波吸収体の評価は、以下の項目について行った。
（引張強さ）
電波吸収体の引張強さは、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠して測定した。
（比重）
水中置換法：電波吸収体から３〜５ｇの試料を切り抜き、空気中および水中で試料の重量を測定し、下記式を用いて算出した。
比重＝［空気中での試料重量］／［空気中での試料重量−水中での試料重量］（電波反射減衰量）
電波吸収体に垂直に入射する０．０５〜１８ＧＨｚの電波の反射減衰量をネットワークアナライザ（ヒューレットパッカード社製）を用いて測定した。測定されたグラフから、５．８ＧＨｚにおける電波反射減衰量を求めた。
【００２５】
［実施例１］
塩素化ポリエチレン（「エラスレン３０１ＡＥ」、昭和電工社製、Ｃｌ含量：３２重量％）１００重量部、カーボンブラック（「ダイアブラックＨ」、三菱化学社製、平均粒径２０μｍ）６０重量部、鉄粉（カルボニル鉄「ＥＷ」、ＢＡＳＦ社製、平均粒径４μｍ）３２５重量部、シリカ（「ＶＸ−Ｓ」、龍森社製）７０重量部、滑剤２重量部、および安定剤２重量部を加圧ニーダーで１５分間混練し、この混練物を粉砕機等で粉砕した後、７０℃に加熱しながら２本の圧延ロールでシート状に圧延成形し、厚さ２ｍｍの電波吸収体を得た。
この電波吸収体ついて、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
［実施例２〜５、比較例１〜２］
各成分の配合を表１および表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
各々の電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表１および表２に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
［比較例３］
市販の加硫シリコーンゴムの電波吸収体（厚さ：２．２ｍｍ、配合：シリコーンゴム１００重量部、鉄粉３５０重量部）について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
【００３１】
［実施例６］
塩素化ポリエチレンを「エラスレン４０１」（昭和電工社製、Ｃｌ含量：４０重量％）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３２】
［実施例７］
塩素化ポリエチレンを非加硫のＮＢＲ（「２２２Ｌ」、ＪＳＲ社製）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３３】
［実施例８］
シリカをアルミナ（Ａｌ2Ｏ3、「ＡＳ−３０」、昭和電工社製）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３４】
［実施例９］
アルミナの配合量を１００重量部に変更した以外は、実施例８と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】
［実施例１０］
塩素化ポリエチレンをエチレン・アクリル酸メチル共重合体（「ベーマックＧＧ」、昭和電工・デュポン（株）製）７０重量部およびアクリル酸エチル系重合体（ノックスタイトＰＡ−４０１、ＮＯＫ（株）製）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表５に示す。
【００３７】
［比較例４〜５］
鉄粉およびシリカを加えず、かつカーボンブラックの配合量を表５のように変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
各々の電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表５に示す。
【００３８】
［比較例６〜７］
カーボンブラックおよびシリカを加えず、かつ鉄粉の配合量を表５のように変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
各々の電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表５に示す。
【００３９】
【表５】
【００４０】
実施例１〜１０の電波吸収体は、いずれも５．８ＧＨｚにおいて実用レベルの電波反射減衰量（−１０ｄＢ以下）を有しており、また、従来の市販の加硫シリコーンゴムの電波吸収体に比べて、比重が低く、引張強さが格段に優れていた。
比較例１の電波吸収体は、カーボンブラックおよび鉄粉の配合量が少なかったため、電波反射減衰量のピークが高周波側に移行し、ピークの電波反射減衰量も減少していることがわかる。
比較例２の電波吸収体は、カーボンブラックおよび鉄粉の配合量が多かったため、電波反射減衰量のピークが低周波側に移行し、ピークの電波反射減衰量も減少していることがわかる。
比較例４〜７は、充填剤がカーボンブラックまたは鉄粉のみであるので、電波反射減衰量のピークが５．８ＧＨｚから大きくはずれ、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としては、全く適していなかった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電波吸収体は、非加硫のバインダーと、非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜７０重量部のカーボンブラックと、非加硫のバインダー１００重量部に対して３００〜３５０重量部の軟磁性金属粒子とを含有するので、加硫が必要ではなく低コストであり、軽量で施工性に優れ、機械的強度にも優れる。
【００４２】
また、本発明の電波吸収体が、さらに無機充填剤を含有していれば、製造の際の加工性が向上し、さらに軽量化することができる。
また、前記非加硫のバインダーが、塩素化ポリエチレンであれば、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、その厚さを比較的薄くでき、また電波吸収体の引張強さをさらに向上できる。
また、前記軟磁性金属粒子が、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であれば、製造の際に非加硫のバインダーとの混練が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図２】 実施例２の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図３】 実施例３の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図４】 実施例４の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図５】 実施例５の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図６】 比較例１の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図７】 比較例２の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図８】 比較例３の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図９】 実施例６の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】 実施例７の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１１】 実施例８の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１２】 実施例９の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１３】 実施例１０の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１４】 比較例４の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１５】 比較例５の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１６】 比較例６の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１７】 比較例７の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波の遮蔽や吸収のために使用される電波吸収体に関し、特に５．８ＧＨｚ付近の電磁波の遮蔽や吸収のために使用される電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子機器からの電磁波の漏洩、外部からの電磁波の侵入、構造物による電磁波の反射等を防止する目的で、様々な電波吸収体が使用されている。
例えば、ＥＴＣ（高速道路自動料金システム）では、料金所の構造物からの反射ノイズを低減する目的で、また、室内で無線によるデータ通信を行う無線ＬＡＮでは、通信エラーを低減する目的で、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体が使用されている。
【０００３】
これらの用途で使用される、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としては、例えば、加硫シリコーンゴムのマトリックス中に、鉄粉（カルボニル鉄の熱分解によいって得られる鉄粉）を分散させたシート状の電波吸収体がすでに知られており、実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電波吸収体は、製造の際に、シリコーンゴムの加硫工程を必要とするので、製造コストが高いという問題を有していた。
また、シリコーンゴム中に多量の鉄粉を充填しているので、引張強さなどの機械的強度が十分ではなかった。
【０００５】
また、この電波吸収体は、比重の高い鉄粉を多く配合しているので、電波吸収体自体の重量がかなり重い。例えば、シリコーンゴム１００重量部に対して鉄粉が３５０重量部配合されている。そのため、高速道路の料金所の壁や天井などに電波吸収体のシートを貼り付ける際の施工性が悪くなるという問題を有していた。
【０００６】
電波吸収体を軽量化するために、シートを薄くすることが考えられるが、シートを薄くすると必然的に電波吸収量が減少してしまう。また、電波吸収ピークが高周波側にシフトして、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を十分に吸収できなくなるという問題が生じる。すなわち、特定の材料から得られたシートが特定の周波数の電波吸収体となるための厚さ（ｄ）は、下記式の入力インピーダンスＺが１を満足するときの値に最適化されることが知られている。
Ｚ＝（μr／εr）1/2 ｔａｎｈ｛ｊ（２π／λ）（εrμr）1/2 ｄ｝
（式中、εrは材料の誘電率、μrは材料の透磁率、λは入射電波の波長である。）
【０００７】
この式から、加硫シリコーンゴムのマトリックス中に鉄粉を分散させた材料からなる電波吸収体の最適な厚さを求めると、その厚さは約２．２ｍｍとなる。したがって、この電波吸収体が５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収する電波吸収体となるためには、その厚さを２．２ｍｍよりも厚くすることも、薄くすることもできない。
【０００８】
よって、本発明の目的は、加硫が必要ではなく低コストであり、軽量で施工性に優れ、機械的強度にも優れた電波吸収体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の、５．８ＧＨｚ付近に反射減衰量のピークが存在する電波吸収体は、非加硫のバインダーと、非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜７０重量部のカーボンブラックと、非加硫のバインダー１００重量部に対して３００〜３５０重量部の軟磁性金属粒子とを混練し、成形して得られ、混練する前のカーボンブラックの体積％は、混練する前の全配合成分に対して１１〜１６体積％であり、混練する前の軟磁性金属粒子の体積％は、混練する前の全配合成分に対して２０〜２５体積％であり、前記軟磁性金属粒子は、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であることを特徴とする。
また、本発明の、５．８ＧＨｚ付近に反射減衰量のピークが存在する電波吸収体は、さらに無機充填剤を混練し、成形して得られ、混練する前の無機充填剤の体積％は、混練する前の全配合成分に対して３７．５体積％以下であることが望ましい。
【００１０】
また、前記非加硫のバインダーは、塩素化ポリエチレンであることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の電波吸収体は、非加硫のバインダーと、カーボンブラックと、軟磁性金属粒子とを含有するものであり、具体的には、非加硫のバインダーのマトリックス中に、カーボンブラックと、軟磁性金属粒子とが分散されたものである。
【００１２】
本発明における非加硫のバインダーとは、一般に電波吸収体に用いられる高分子材料であって、加硫工程を要しないものである。非加硫のバインダーとしては、常温でゴム弾性を示し、高温で可塑化され成形可能な高分子材料が好ましい。
非加硫のバインダーとしては、例えば、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム、その他公知の熱可塑性エラストマー；エチレン・アクリル酸メチル等のエチレン・アクリル酸エチル共重合体；ポリアクリル酸エチル等のポリアクリル酸エステルなどが挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、その厚さを比較的薄くでき、引張強さにも優れていることから、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリル酸メチル共重合体、ポリアクリル酸エステルを好適に用いることができる。
【００１３】
前記カーボンブラックとしては、一般に市販されているものを用いることができる。その平均粒径は、特に限定はされないが、好ましくは、１０００ｎｍ〜１００μｍの範囲である。平均粒径が１０００ｎｍ未満では、非加硫のバインダーとの混練や、非加硫のバインダーへの分散が困難になるおそれがある。平均粒径が１００μｍを超えると、混練性等が劣り、成形困難となるおそれがある。
【００１４】
カーボンブラックの含有量は、非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜７０重量部の範囲である。カーボンブラックの含有量が少なくなると、電波吸収ピークが高周波側に移行する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。一方、カーボンブラックの含有量が多くなると、電波吸収ピークが低周波側に移行し、ピーク吸収量も減少する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。したがって、カーボンブラックの含有量が上記の範囲内であれば、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）での反射減衰量を電波吸収体として実用的なレベル、具体的には−１０ｄＢ以下に維持することができる。
【００１５】
前記軟磁性金属粒子としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、パーマロイ微粉末などが挙げられる。中でも、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉が、球状で、非加硫のバインダーとの混練が容易であることから好適に用いられる。軟磁性金属粒子の平均粒径は、特に限定はされないが、好ましくは、１００ｎｍ〜５０μｍの範囲である。平均粒径が１００ｎｍ未満では、非加硫のバインダーとの混練や、非加硫のバインダーへの分散が困難になるおそれがある。平均粒径が５０μｍを超えると、電波吸収体の成形が困難となるおそれがある。
【００１６】
軟磁性金属粒子の含有量は、非加硫のバインダー１００重量部に対して３００〜３５０重量部の範囲である。軟磁性金属粒子の含有量が少なくなると、電波吸収ピークが高周波側に移行する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。一方、カーボンブラックの含有量が多くなると、電波吸収ピークが低周波側に移行し、ピーク吸収量も減少する。すなわち、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）における反射減衰量が小さくなる。したがって、カーボンブラックの含有量が上記の範囲内であれば、特定の周波数（例えば５．８ＧＨｚ）での反射減衰量を電波吸収体として実用的なレベル、具体的には−１０ｄＢ以下に維持することができる。
【００１７】
本発明の電波吸収体には、カーボンブラック、軟磁性金属粒子以外に、無機充填剤を含有させることができる。無機充填剤は、非加硫のバインダーの加工性を改善するために用いられる。また、無機充填剤は、軟磁性金属粒子に比べ比重が低いので、得られる電波吸収体を軽量化する役割も有している。
このような無機充填剤としては、例えば、ケイ酸、ケイ酸塩等のシリカ、水酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【００１８】
無機充填剤の含有量は、体積％で、好ましくは３９体積％以下であり、より好ましくは５〜２０体積％の範囲である。無機充填剤の含有量が３９体積％を超えると、高充填となり、成形困難となるおそれがある。
また、本発明の電波吸収体には、公知の添加剤、例えば、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、各種安定剤などが添加されていてもよい。
【００１９】
本発明の電波吸収体は、例えば、以下のようにして製造することができる。
所定量の非加硫のバインダー、カーボンブラック、軟磁性金属粒子、必要に応じて無機充填剤、各種添加剤を加圧ニーダー等で混練し、非加硫のバインダーのマトリックス中に、カーボンブラック、軟磁性金属粒子、無機充填剤等の各種充填剤を分散させる。この混練物を粉砕機等で粉砕した後、圧延ロール等でシート状に圧延成形（カレンダー成形）する。
なお、本発明の電波吸収体の成形方法としては、圧延成形に限定されるものではなく、プレス成形や押出成形等の公知の成形方法を用いることができる。
【００２０】
このようにして製造される本発明の電波吸収体の厚さは、非加硫バインダーとして塩素化ポリエチレンを用い、塩素化ポリエチレン１００重量部に対して５０〜７０重量部のカーボンブラックを用い、軟磁性金属粒子として、塩素化ポリエチレン１００重量部に対して３００〜３５０重量部のカルボニル鉄粉を用いた場合、５．８ＧＨｚ付近の電波を吸収できるようにするためには、約２．０ｍｍとすることが望ましい。この値は、上述の入力インピーダンス（Ｚ）の式から算出される値である。
【００２１】
電波吸収体の加工性および電波吸収性能をよくするためには、各配合成分、特にカーボンブラック、軟磁性金属粒子および無機充填剤の各充填剤の体積％を考慮する必要がある。ここで、体積％は、各充填剤の配合量を比重で除し、それらの比率を求めたものである。
混練する前のカーボンブラックの体積％は、混練する前の全配合成分に対して１１〜１６体積％とされることが好ましい。カーボンブラックの体積％がこの範囲をはずれると、電波反射減衰量が減少し、吸収ピークも高周波側へ移行してしまう。
混練する前の軟磁性金属粒子の体積％は、混練する前の全配合成分に対して２０〜２５体積％とされることが好ましい。軟磁性金属粒子の体積％がこの範囲をはずれると、５．８ＧＨｚ付近での電磁波吸収性が得られない。
【００２２】
混練する前の無機充填剤の体積％は、混練する前の全配合成分に対して３７．５体積％以下とされることが好ましい。無機充填剤の体積％がこの範囲を超えると、高充填となり、成形困難となる。
また、混練する前のカーボンブラック、軟磁性金属粒子および無機充填剤からなる全充填剤成分のトータルの体積％は、全配合成分に対して、７０体積％以下とされることが好ましい。全充填剤のトータルの体積％が、この範囲を超えると、高充填となり、成形困難となる。
【００２３】
本発明の電波吸収体によれば、マトリックス用のバインダーとして非加硫のバインダーを用いているので、製造の際の加硫工程が不要となり、製造コストを大幅に削減することができる。また、本発明の電波吸収体は、非加硫のバインダーを用いているので、従来の加硫シリコンゴムでは不可能だった圧延成形が可能となり、連続シートの製造が可能となる。
また、本発明の電波吸収体は、マトリックス中に分散された充填剤成分として、軟磁性金属粒子以外に、カーボンブラック、必要に応じて無機充填剤を含んでいるので、電波吸収体の比重が低くなり、軽量化されたものとなる。また、５．８ＧＨｚ付近の電波吸収体として用いる場合、従来の電波吸収体の厚さ（約２．２ｍｍ）よりも薄くできるので、さらに軽量化されたものとなる。
また、本発明の電波吸収体は、引張強さにも格段に優れているので、耐久性等を向上させることもできる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を詳しく説明する。
＜評価内容＞
電波吸収体の評価は、以下の項目について行った。
（引張強さ）
電波吸収体の引張強さは、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠して測定した。
（比重）
水中置換法：電波吸収体から３〜５ｇの試料を切り抜き、空気中および水中で試料の重量を測定し、下記式を用いて算出した。
比重＝［空気中での試料重量］／［空気中での試料重量−水中での試料重量］（電波反射減衰量）
電波吸収体に垂直に入射する０．０５〜１８ＧＨｚの電波の反射減衰量をネットワークアナライザ（ヒューレットパッカード社製）を用いて測定した。測定されたグラフから、５．８ＧＨｚにおける電波反射減衰量を求めた。
【００２５】
［実施例１］
塩素化ポリエチレン（「エラスレン３０１ＡＥ」、昭和電工社製、Ｃｌ含量：３２重量％）１００重量部、カーボンブラック（「ダイアブラックＨ」、三菱化学社製、平均粒径２０μｍ）６０重量部、鉄粉（カルボニル鉄「ＥＷ」、ＢＡＳＦ社製、平均粒径４μｍ）３２５重量部、シリカ（「ＶＸ−Ｓ」、龍森社製）７０重量部、滑剤２重量部、および安定剤２重量部を加圧ニーダーで１５分間混練し、この混練物を粉砕機等で粉砕した後、７０℃に加熱しながら２本の圧延ロールでシート状に圧延成形し、厚さ２ｍｍの電波吸収体を得た。
この電波吸収体ついて、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
［実施例２〜５、比較例１〜２］
各成分の配合を表１および表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
各々の電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表１および表２に示す。
【００２７】
【表１】
【表２】
［比較例３］
市販の加硫シリコーンゴムの電波吸収体（厚さ：２．２ｍｍ、配合：シリコーンゴム１００重量部、鉄粉３５０重量部）について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
［実施例６］
塩素化ポリエチレンを「エラスレン４０１」（昭和電工社製、Ｃｌ含量：４０重量％）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３２】
［実施例７］
塩素化ポリエチレンを非加硫のＮＢＲ（「２２２Ｌ」、ＪＳＲ社製）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３３】
［実施例８］
シリカをアルミナ（Ａｌ2Ｏ3、「ＡＳ−３０」、昭和電工社製）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３４】
［実施例９］
アルミナの配合量を１００重量部に変更した以外は、実施例８と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表４に示す。
【００３５】
【表４】
［実施例１０］
塩素化ポリエチレンをエチレン・アクリル酸メチル共重合体（「ベーマックＧＧ」、昭和電工・デュポン（株）製）７０重量部およびアクリル酸エチル系重合体（ノックスタイトＰＡ−４０１、ＮＯＫ（株）製）に変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
この電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。
結果を表５に示す。
【００３７】
［比較例４〜５］
鉄粉およびシリカを加えず、かつカーボンブラックの配合量を表５のように変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
各々の電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表５に示す。
【００３８】
［比較例６〜７］
カーボンブラックおよびシリカを加えず、かつ鉄粉の配合量を表５のように変更した以外は、実施例１と同様にして厚さ２ｍｍの電波吸収体を製造した。
各々の電波吸収体について、引張強さ、比重および電波反射減衰量を評価した。結果を表５に示す。
【００３９】
【表５】
実施例１〜１０の電波吸収体は、いずれも５．８ＧＨｚにおいて実用レベルの電波反射減衰量（−１０ｄＢ以下）を有しており、また、従来の市販の加硫シリコーンゴムの電波吸収体に比べて、比重が低く、引張強さが格段に優れていた。
比較例１の電波吸収体は、カーボンブラックおよび鉄粉の配合量が少なかったため、電波反射減衰量のピークが高周波側に移行し、ピークの電波反射減衰量も減少していることがわかる。
比較例２の電波吸収体は、カーボンブラックおよび鉄粉の配合量が多かったため、電波反射減衰量のピークが低周波側に移行し、ピークの電波反射減衰量も減少していることがわかる。
比較例４〜７は、充填剤がカーボンブラックまたは鉄粉のみであるので、電波反射減衰量のピークが５．８ＧＨｚから大きくはずれ、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としては、全く適していなかった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電波吸収体は、非加硫のバインダーと、非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜７０重量部のカーボンブラックと、非加硫のバインダー１００重量部に対して３００〜３５０重量部の軟磁性金属粒子とを含有するので、加硫が必要ではなく低コストであり、軽量で施工性に優れ、機械的強度にも優れる。
【００４２】
また、本発明の電波吸収体が、さらに無機充填剤を含有していれば、製造の際の加工性が向上し、さらに軽量化することができる。
また、前記非加硫のバインダーが、塩素化ポリエチレンであれば、５．８ＧＨｚ付近の電磁波を吸収できる電波吸収体としたときに、その厚さを比較的薄くでき、また電波吸収体の引張強さをさらに向上できる。
また、前記軟磁性金属粒子が、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であれば、製造の際に非加硫のバインダーとの混練が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図２】 実施例２の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図３】 実施例３の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図４】 実施例４の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図５】 実施例５の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図６】 比較例１の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図７】 比較例２の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図８】 比較例３の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図９】 実施例６の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】 実施例７の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１１】 実施例８の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１２】 実施例９の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１３】 実施例１０の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１４】 比較例４の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１５】 比較例５の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１６】 比較例６の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
【図１７】 比較例７の電波吸収体の電波反射減衰量と周波数との関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 非加硫のバインダーと、非加硫のバインダー１００重量部に対して５０〜７０重量部のカーボンブラックと、非加硫のバインダー１００重量部に対して３００〜３５０重量部の軟磁性金属粒子とを混練し、成形して得られ、
混練する前のカーボンブラックの体積％は、混練する前の全配合成分に対して１１〜１６体積％であり、
混練する前の軟磁性金属粒子の体積％は、混練する前の全配合成分に対して２０〜２５体積％であり、
前記軟磁性金属粒子が、カルボニル鉄の分解によって生成する鉄粉であることを特徴とする、５．８ＧＨｚ付近に反射減衰量のピークが存在する電波吸収体。 - さらに無機充填剤を混練し、成形して得られ、
混練する前の無機充填剤の体積％は、混練する前の全配合成分に対して３７．５体積％以下であることを特徴とする請求項１記載の、５．８ＧＨｚ付近に反射減衰量のピークが存在する電波吸収体。 - 前記非加硫のバインダーが、塩素化ポリエチレンであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の、５．８ＧＨｚ付近に反射減衰量のピークが存在する電波吸収体。
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