JP4575044B2 - 音波・電波吸収体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば高速道路のＥＴＣ料金所などのＩＴＳ分野や、無線ランなどの通信分野において利用が見込まれる音波・電波吸収体に関する。

電波障害や誤動作をなくす電波吸収体として、例えば、アクリル樹脂等からなる誘電体の片面に、ＩＴＯ等の金属酸化物を蒸着して抵抗薄膜を形成したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等を積層し、誘電体の反対面に金属線格子、金属薄膜等の電波反射体を設けたものが知られている（特許文献１）。

しかしながら、この電波吸収体は音波を吸収する機能がないため、音波障害を防止することができず、しかも、ＩＴＯ等で形成した抵抗薄膜やＰＥＴフィルムは耐候性に劣るため、上記の電波吸収体を屋外で使用すると短期間の内に抵抗薄膜やＰＥＴフィルムが劣化するという問題があった。また、曲げ加工すると、ＩＴＯ等で形成した抵抗薄膜の表面抵抗率が上昇するため、電波吸収性能が低下するという問題もあった。

一方、音波と電波を吸収するものとしては、例えば、誘電率の異なるカーボン層を多層化した構造の吸収体や、ＥＭファイバー（住友電気工業(株）或は(株）イーエムエフ製の、ガラス繊維や合繊繊維で作った不織布に適当な長さに切断したステンレス繊維を混紡したもの）を分散して多層化させた電波吸収体があるが、これらはいずれも高価であり、電波吸収性能も上記特許文献の電波吸収体に比べて優れているとは言い難い。
特開平５−３３５８３２号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、誘電性の吸音層と電波吸収体を複合化することによって、音波と電波による双方の障害を防止できるだけでなく、電波吸収体を単独で使用する場合よりも電波吸収性能を向上させることができ、かつ、吸収されるピーク周波数の範囲を拡大することもでき、さらに、電波吸収性能を損なうことなく曲げ加工を行うこともできる、耐候性の良好な音波・電波吸収体を提供することを解決課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明に係る音波・電波吸収体は、抵抗膜と電波反射体との間に誘電体層を設け、抵抗膜の外側に空気層を介して誘電性の吸音層を設けた音波・電波吸収体であって、
抵抗膜がカーボンナノチューブを含んだ膜であり、カーボンナノチューブが１本ずつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で、長径と短径の平均値が０．５μｍ以上の凝集塊を生じないように分散して互いに接触しており、
抵抗膜とその外側の空気層との間に保護層が設けられている、ことを特徴とするものである。
ここで「接触」とは、カーボンナノチューブが現実に接触している場合と、カーボンナノチューブが導通可能な微小間隙をあけて近接している場合の双方を意味する。

本発明の音波・電波吸収体においては、抵抗膜を電波反射体の両側に設け、双方の抵抗膜と電波反射体との間に誘電体層を設けると共に、双方の抵抗膜の外側に空気層を介して誘電性の吸音層を設けた構成としてもよい。また、抵抗膜は二重膜であって、その間に誘電層を挟んだものでもよい。

また、本発明の音波・電波吸収体においては、空気層が少なくとも３ｍｍの厚みを有し、吸音層が少なくとも２０ｍｍの厚みを有することが望ましい。そして、抵抗膜とその外側の空気層との間や、吸音層の外側に保護層を設けることが望ましい。

本発明の音波・電波吸収体のように、抵抗膜と電波反射体との間に誘電体層を設け、抵抗膜の外側に空気層を介して誘電性の吸音層を設けたものは、この吸音層によって外部から伝播してくる音波が吸収され、また、外部から吸音層、抵抗膜、誘電体層を通って入射する電波は、電波反射体で反射されてλ／４電波吸収体理論（λ：誘電体層内での電波の波長）に従って吸収されるため、音波と電波による双方の障害を防止することができる。

その場合、本発明のように抵抗膜の外側に空気層を介して誘電性の吸音層を設けてあると、この誘電性の吸音層と空気層が、入射する電波の進行方向を変化させ、斜入射電波吸収特性を有利に導き、電波吸収性能そのものを高めることができると共に、吸音層や空気層の厚みによって吸収される電波のピーク周波数を変化させることもできる。特に、空気層が少なくとも３ｍｍの厚みを有し、吸音層が少なくとも２０ｍｍの厚みを有する音波・電波吸収体は、後述するように、抵抗膜と電波反射体との間に誘電体層を設けた電波吸収体単独のものに比べて、電波吸収性能（リターンロス）が５．８ＧＨｚの周波数（ＥＴＣ料金所の使用周波数）において最高２５ｄＢ（４５°入射ＴＥ波）も向上し、１５ｄＢ以上吸収されるピーク周波数の範囲が最高で１．５ＧＨｚ（１０°入射ＴＭ波）ほど拡大する。

本発明の音波・電波吸収体において、抵抗膜を電波反射体の両側に設け、双方の抵抗膜と電波反射体との間に誘電体層を設けると共に、双方の抵抗膜の外側に空気層を介して誘電性の吸音層を設けたものは、両側から伝播してくる音波を双方の吸音層によって吸収できると共に、両側から入射する電波を中央の電波反射体で反射して吸収することができる。そして、抵抗膜が二重膜でその間に誘電層を挟んである音波・電波吸収体は、電波吸収性能（リターンロス）のピーク周波数の周波数帯域を拡大できると共に、斜入射電波吸収性能も向上させることができ、長期使用により表面抵抗率が変化した場合や製造時の表面抵抗率の変化に対しても、電波吸収性能を維持することができる。

本発明の音波・電波吸収体は、抵抗膜がカーボンナノチューブを含む膜であり、この抵抗膜はＩＴＯ抵抗膜よりも遥かに耐候性に優れるため、短期間のうちにこの抵抗膜が劣化して電波吸収性能の低下を招く心配がない。そして、カーボンナノチューブを含む抵抗膜は後から曲げなどの二次加工をしても繊維相互の接触が維持されて表面抵抗率の上昇を招くことが殆どないため、本発明の音波・電波吸収体は電波吸収性能を損なうことなく曲げなどの二次加工をすることができる。

しかも、抵抗膜のカーボンナノチューブは、１本ずつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で、長径と短径の平均値が０．５μｍ以上の凝集塊を生じないように（換言すれば実質的に凝集することなく）、分散して互いに接触しているため、接触、導通に寄与するカーボンナノチューブの数が相対的に増えることになり、その分だけカーボンナノチューブの含有量を少なくしても所定の表面抵抗率を確保することができる。

本発明の音波・電波吸収体のように抵抗膜とその外側の空気層との間に保護層を設けたものや、更に吸音層の外側に保護層を設けたものは、抵抗膜や吸音層が保護層で覆われて損傷しないように保護されるため、耐久性が向上する。また、保護層が誘電体層と同様の誘電体で形成される場合は、保護層の厚みを変えることによって、吸収される電波のピーク周波数を変化させることもできる。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態と参考例を詳述する。

図１は本発明の音波・電波吸収体において抵抗膜とその外側の空気層との間に設けられる保護層を省略した参考例を示す概略断面図、図２（ａ），（ｂ）は同参考例の音波・電波吸収体の抵抗膜を説明する拡大部分断面図、図３は正面から見た同抵抗膜のカーボンナノチューブの分散状態を示す模式図である。

この参考例の音波・電波吸収体は、抵抗膜１と電波反射体２との間に誘電体層３を設けると共に、抵抗膜１の外側（電波の入射側）に空気層４を介して誘電性の吸音層５を設けた多層構造の吸収体であり、空気層４は抵抗膜１と吸音層５との間にスペーサ６を介在させることによって形成されている。

誘電体層３は高誘電率の合成樹脂やガラスなどからなるものであって、誘電体層３の厚さは用途や実用強度を考慮して、０．５〜１５ｍｍの範囲内でλ／４電波吸収体理論（λ：誘電体層３内での電波の波長）に基づいて設計されている。曲げなどの二次加工性（二次曲げ加工性）を付与するためには、熱可塑性合成樹脂で誘電体層３を形成することが望ましく、また、屋外で使用する場合の耐久性などを考慮すると、融点が低く劣化しやすいビニル系樹脂よりも、耐熱性、耐候性、機械的強度等に優れたアクリル系樹脂（メチルメタクリレート等）、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー等）、ポリエステル系樹脂（ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等）などで誘電体層１を形成することが望ましい。特にポリカーボネート樹脂は耐熱性や機械的強度に優れており、紫外線吸収剤等の添加で十分な耐候性も付与できるので、屋外で使用する音波・電波吸収体の誘電体層３として最適である。尚、これらの樹脂は透明でも不透明でもよい。

電波反射体２は導電材からなるものであって、例えば、厚さ１〜２ｍｍ程度の金属板や、表面抵抗率が１０Ω／□以下の導電膜を形成した透明又は不透明の樹脂フィルムなどが好ましく使用される。その他、導電メッシュ材や金属メッシュ材、或いは金属金網や金属格子、或いはパンチングメタルなど、電波を反射するものは全て使用可能である。

抵抗膜１は、周波数帯域１〜１２ＧＨｚの電波吸収に適するよう、自由空間の電波特性インピーダンスに合致する３７７Ω／□を目標値とする表面抵抗率を備えたものであって、具体的にはカーボンナノチューブを含んだ３７７±３０Ω／□の表面抵抗率を有する抵抗膜からなるものである。尚、３７７±３０Ω／□の表面抵抗率を有するカーボン膜も可能である。

極細導電繊維であるカーボンナノチューブを含んだ抵抗膜１は、カーボンナノチューブを分散させた塗液を塗布して形成した薄膜であって、３７７±３０Ω／□の表面抵抗率が得られるようにカーボンナノチューブの含有量、塗膜厚み、分散状態などの諸条件を調節したものである。この参考例の音波・電波吸収体では、カーボンナノチューブの目付け量が３０〜４５０ｍｇ／ｍ^２となるように、塗液のカーボンナノチューブの含有量や塗膜の厚みを調節して塗布することにより、３７７±３０Ω／□の表面抵抗率を備えた抵抗膜１を形成している。このような抵抗膜１は、カーボンナノチューブの含有量（濃度）等に対応して抵抗膜１の表面抵抗率がほぼ定まり、表面抵抗率の大きなバラツキが生じにくい。尚、上記の目付け量は、抵抗膜１を電子顕微鏡で観察して、その平面面積に占めるカーボンナノチューブの面積割合を測定し、これに電子顕微鏡で観察した厚みとカーボンナノチューブの比重（グラファイトの文献値２．１〜２．３の平均値２．２を採用）を乗算して算出した値である。

尚、カーボンナノチューブ以外の極細導電繊維であっても表面抵抗率を３７７±３０Ω／□にできるものであれば使用可能である。そのような極細導電繊維としては、例えば、カーボンナノホーン、カーボンナノワイヤー、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリルなどの極細長炭素繊維、白金、金、銀、ニッケル、シリコンなどの金属ナノチューブ、ナノワイヤーなどの極細長金属繊維、酸化亜鉛などの金属酸化物ナノチューブ、ナノワイヤーなどの極細長金属酸化物繊維などの、直径が０．３〜１００ｎｍで長さが０．１〜２０μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍのものが挙げられる。

この抵抗膜１のカーボンナノチューブは、凝集することなく分散して互いに接触しており、具体的にはカーボンナノチューブが１本ずつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で、長径と短径の平均値が０．５μｍ以上の凝集塊を生じないように、分散して互いに接触している。そして、抵抗膜１がカーボンナノチューブとバインダーからなるものであると、図２（ａ）に示すようにカーボンナノチューブ１ａはバインダー１ｂの内部に上記の分散状態で分散して互いに接触しているか、或いは、図２（ｂ）に示すようにカーボンナノチューブ１ａの一部がバインダー１ｂ中に入り込み他の部分がバインダー１ｂの表面から突出ないし露出して上記の分散状態で分散して互いに接触しているか、或いは、一部のカーボンナノチューブ１ａが図２（ａ）のようにバインダー１ｂの内部に、他のカーボンナノチューブ１ａが図２（ｂ）のようにバインダー１ｂの表面から突出ないし露出して上記分散状態で分散して互いに接触している。

これらのカーボンナノチューブ１ａの正面から見た分散状態を図３に模式的に示す。この図３から理解できるように、カーボンナノチューブ１ａは多少曲がっているが、１本ずつ或いは１束ずつ分離し、互いに複雑に絡み合うことなく、即ち凝集することなく、単純に交差した状態で抵抗膜１の内部或いは表面に分散し、それぞれの交点で接触している。尚、カーボンナノチューブ１ａは完全に１本ずつ或いは１束ずつ分離して分散している必要はなく、一部に絡み合った小さな凝集塊があってもよいが、既述したように長径と短径の平均値が０．５μｍ以上の凝集塊を生じないように分散しているから、存在する凝集塊の平均径は０．５μｍ未満である。

このように、極細導電繊維であるカーボンナノチューブ１ａが抵抗膜１内で多少曲がって１本ずつ或は１束ずつ分離して、互いに複雑に絡み合うことなく分散していると、抵抗膜１を曲げてもカーボンナノチューブ１ａが伸びるので切断されることが殆どない。そのため、この音波・電波吸収体を曲げても、抵抗膜１の表面抵抗率の増加が殆どなく、電波吸収性能を維持することができる。

また、上記のような分散状態でカーボンナノチューブ１ａが分散していると、凝集しないで接触、導通に寄与するカーボンナノチューブ１ａの数が相対的に増え、チューブ相互の接触頻度が高くなるため、その分だけカーボンナノチューブ１ａの含有量を少なくしても前記の表面抵抗率（３７７±３０Ω／□）を確保できるようになる。

上記のカーボンナノチューブ１ａには、中心軸線の周りに直径が異なる複数の円筒状に閉じたカーボン壁を同心的に備えた多層カーボンナノチューブや、中心軸線の周りに単独の円筒状に閉じたカーボン壁を備えた単層カーボンナノチューブがある。前者の多層カーボンナノチューブは、中心軸線の周りに多層になって構成されたものと、渦巻き状に多層に形成されているものとがある。その中でも、好ましい多層カーボンナノチューブは、２〜３０層、より好ましくは２〜１５層重なったものである。多層カーボンナノチューブは１本ずつ分離した状態で分散しているものが殆どであるが、２層ないし３層カーボンナノチューブは、束になって分散している場合もある。

一方、後者の単層カーボンナノチューブは、上記のように中心軸線の周りに円筒状に閉じた単層のチューブである。このような単層カーボンナノチューブは１本ずつ分離した状態では分散されにくく、２本以上集まって束になり、それが１束ずつ分離して、束同士が複雑に絡み合うことなく凝集せずに単純に交差した状態で抵抗膜１の内部もしくは表面に分散され、それぞれの交点で接触している。単層カーボンナノチューブは、１０〜５０本集まって束になったものが好ましい。なお、単層カーボンナノチューブが単独で１本ずつ分散した状態を除外するものではない。

カーボンナノチューブの分散性を高めるためには、抵抗膜１中に分散剤を含有させることが望ましい。分散剤としては、酸性ポリマーのアルキルアンモニウム塩溶液、３級アミン修飾アクリル共重合物、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合物などの高分子系分散剤やカップリング剤などが好ましく使用される。

抵抗膜１に用いるバインダーとしては、例えばポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、フッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂が使用され、また、熱や紫外線や電子線や放射線で硬化する硬化性樹脂、例えばメラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂なども使用される。しかし、二次曲げ加工性を付与するためには、前者の熱可塑性樹脂からなるバインダーを用いる必要がある。なお、このバインダーにはコロイダルシリカのような無機材を添加してもよく、その場合は表面硬度や耐摩耗性に優れた抵抗膜１が形成される。

抵抗膜１の外側（電波が入射する側）に空気層４を介して設けられる吸音層５は、中心周波数が１００〜４０００Ｈｚの音波をよく吸収し得る誘電性の吸音材からなるもので、例えば、ＪＩＳに定められている残響室法吸音率（中心周波数１００〜４０００Ｈｚ）が１に近いグラスウール、樹脂発泡体などが好ましく使用される。グラスウールの好ましい具体例としては、例えばＪＩＳ Ａ６３０１、グラスウール吸音ボード２号に適合する旭ファイバーグラス(株）製のソノボード等が、樹脂発泡体の好ましい具体例としては、例えば、デュポンダウエラストマージャパン社のクロロプレンゴム５倍発泡体等が挙げられる。

このような誘電性の吸音層５を空気層４を介して抵抗膜１の外側に設けると、吸音層５が外部から伝播する音波を吸収するだけでなく、吸音層５と空気層４が外部から入射する電波の進行方向を変化させ、斜入射電波吸収特性を有利に導き、電波吸収性能そのものを高める働きをすると共に、吸音層５と空気層４の厚みによって吸収される電波のピーク周波数帯域を変化、拡大させる働きもするようになる。これらの働きは、吸音層５と空気層４の厚みが大きくなるほど顕著になる傾向があるので、吸音層５の厚みを少なくとも２０ｍｍ、空気層４の厚みを少なくとも３ｍｍとすることが好ましい。吸音層５と空気層４の厚みの上限は特にないが、実用性を考慮すると、吸音層５の厚みの上限は１００ｍｍ程度、空気層４の厚みの上限は５０ｍｍ程度である。より好ましい吸音層５の厚みは３０〜８０ｍｍ、空気層４の厚みは５〜４０ｍｍである。

上記構成の音波・電波吸収体は、例えば次の方法によって製造することができる。まず、カーボンナノチューブと、前記のバインダーと、必要に応じて前記の分散剤とを十分に混合して塗液を調製し、この塗液を前記の誘電体層３の片面に塗布、乾燥して、表面抵抗率が３７７±３０Ω／□の抵抗膜１を形成する。そして、前記の電波反射体２を誘電体層１の反対面に重ね合わせると共に、抵抗膜１の外側にスペーサ６を介して前記の吸音層５を重ね、これらをビスやボルト・ナットなどの止具で分離しないように結合すると、音波・電波吸収体が得られる。尚、ビス、ボルト・ナット等の止具やスペーサ６は、金属成分であるとアンテナ効果により電波吸収性能を阻害する要因となるため、高強度のプラスチック（ポリカーボネート等）製の止具やスペーサを使用することが好ましい。

以上のような音波・電波吸収体を高速道路のＥＴＣ料金所などのＩＴＳ分野に利用すると、吸音層５によって外部から伝播してくる音波が吸収されると共に、外部から吸音層５、抵抗膜１、誘電体層３を通って入射する電波が電波反射体２で反射されて、λ／４電波吸収体理論（λ：誘電体層内での電波の波長）に従って吸収されるため、音波と電波による双方の障害を防止することができる。そして、厚みが２０ｍｍ以上の誘電性の吸音層５と厚みが３ｍｍ以上の空気層４によって、入射する電波の進行方向が変化し、斜入射電波吸収特性が良くなり、電波吸収性能そのものが向上すると共に、吸収される電波のピーク周波数の範囲も拡大する。因みに、この音波・電波吸収体は、後述の実験データに示されるように、抵抗膜１と電波反射体２との間に誘電体層３を設けた電波吸収体単独のものに比べて、電波吸収性能（リターンロス）が５．８ＧＨｚの周波数（ＥＴＣ料金所の使用周波数）において５〜２５ｄＢ向上し、１５ｄＢ以上吸収されるピーク周波数の範囲が０．７〜１．５ＧＨｚほど拡大する。また、カーボンナノチューブを含んだ抵抗膜１は、耐候性が良好で劣化し難く、曲げてもカーボンナノチューブの切断が生じ難いため、この音波・電波吸収体を曲げ加工して屋外で使用しても、抵抗膜１の表面抵抗率の上昇によって電波吸収性能が低下することも殆どない。

図４は、本発明の音波・電波吸収体において抵抗膜とその外側の空気層との間に設けられる保護層を省略したもう一つの参考例を示す概略断面図である。

この音波・電波吸収体は、中央の電波反射体２の両側に抵抗膜１，１を設け、双方の抵抗膜１，１と電波反射体２との間に誘電体層３，３を設けると共に、双方の抵抗膜１，１の両外側に空気層４，４を介して誘電性の吸音層５，５を設けたものである。この音波・電波吸収体の抵抗膜１、電波反射体２、誘電体層３、空気層４，吸音層５その他の構成は、前述した図１の音波・電波吸収体のそれらと同じであるから、説明を省略する。

かかる音波・電波吸収体は、例えば、前述のカーボンナノチューブ含有塗液を塗布、乾燥して、誘電体層３，３の片面に抵抗膜１，１を形成し、この誘電体層３，３を抵抗膜１，１が両外側となるように電波反射体２の両側に重ね合わせると共に、その両側に空気層４，４を形成するためのスペーサ６，６を介して吸音層５，５を重ね合わせ、これらが分離しないように、一方の吸音層５から他方の吸音層５までボルト（不図示）を通してナット（不図示）で締付けることにより製造される。

上記の音波・電波吸収体は、図１の音波・電波吸収体と同様の作用効果に加えて、両側から伝播してくる音波を双方の吸音層５，５によって吸収でき、両側から入射する電波を中央の電波反射体２で反射して吸収することができる。また、電波反射体２を共用できるので、安価に製造することもできる。

図５は本発明に係る音波・電波吸収体の一実施形態を示す概略断面図である。

この音波・電波吸収体は、前述した図１の音波・電波吸収体において、抵抗膜１とその外側の空気層４との間に保護層７を設けると共に、吸音層５の外側にも保護層８を設けたものである。

保護層７は、音波・電波吸収体を屋外で使用した場合に、抵抗膜１や誘電体層３を直射日光による紫外線劣化から保護する目的で設けられるものであり、耐候性に優れたアクリル系樹脂フィルムや、紫外線吸収剤を含有させて耐候性を高めた各種合成樹脂フィルムが好ましく使用される。

また、保護層８は、音波・電波吸収体を屋外で使用した場合の飛来物等による吸音層５の損傷を防止することと、耐候性を高めることを目的として設けられるものであり、紫外線吸収剤を添加して耐候性を高めた高強度の合成樹脂プレート、例えば、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系の紫外線吸収剤をポリカーボネート等の樹脂に添加した耐候性と機械的強度に優れる樹脂プレートなどが好ましく使用される。特に、多数の小さな凹穴や貫通孔を配列形成した樹脂プレートは、吸音性能の低下を招くことがなく、むしろ吸音性能を向上させるので極めて好ましく使用される。また、多数の貫通孔を配列形成した樹脂プレートを無孔の樹脂プレートの上に重ねた積層プレートも、吸音性の良い保護層８として好適に使用される。尚、この保護層８の表面には、防汚機能その他の機能層を形成してもよい。

この音波・電波吸収体の抵抗膜１、電波反射体２、誘電体層３、空気層４、吸音層５、その他の構成は、前述した図１の音波・電波吸収体のそれらと同じであるから、説明を省略する。

かかる音波・電波吸収体は、例えば次の方法で製造することができる。即ち、保護層７となる樹脂フィルムの片面に前述のカーボンナノチューブ含有塗液を塗布、乾燥して、片面に抵抗膜１を有する抵抗膜形成フィルム９を作成し、この抵抗膜形成フィルム９を抵抗膜１が誘電体層３側となるように誘電体層３の片面（前面）にラミネート（押出ラミネート）する。そして、誘電体層３の反対面（後面）に電波反射体２を重ね合わせると共に、抵抗膜形成フィルム９の外側（前面側）に空気層４形成用のスペーサ６を介して吸音層５と保護層８を重ね合わせ、これらが分離しないように、保護層８から電波反射体２までボルト（不図示）を通してナット（不図示）で締付けて結合することにより、音波・電波吸収体を製造する。

上記の音波・電波吸収体は、図１の音波・電波吸収体と同様の作用効果に加えて、保護層７により抵抗膜１や誘電体層３を紫外線劣化から保護することができ、且つ、保護層８により吸音層５の損傷を防止することもできるため、耐久性が一層向上するといった利点を有する。

図６は本発明に係る音波・電波吸収体の他の実施形態を示す概略断面図である。

この音波・電波吸収体は、前述した図５の音波・電波吸収体において、その抵抗膜を二重膜、即ち、二重の抵抗膜１，１（二層の抵抗膜）とし、この二重の抵抗膜１，１の間に合成樹脂やガラスからなる厚みが０．５〜５ｍｍ程度の誘電層１０を挟んだものである。二重の抵抗膜１，１は、前述のカーボンナノチューブを含んだ膜からなるものであり、いずれも表面抵抗率が３７７±３０Ω／□の範囲に調節されている。

この音波・電波吸収体の電波反射体２、誘電体層３、空気層４、吸音層５、保護層７，８、その他の構成は、前述した図５の音波・電波吸収体のそれらと同様であり、また、その製造も、前述の抵抗膜形成フィルム９に代えて、誘電層１０を挟んだ二重の抵抗膜１，１を保護層７となる樹脂フィルムの片面に形成した二重抵抗膜形成フィルム１１を用いて前記と同様の方法で製造されるので、これらの説明は省略する。

上記の音波・電波吸収体は、前述した図５の音波・電波吸収体の作用効果に加えて、二重の抵抗膜に１、１により、長期使用中に一方の抵抗膜1に万一不都合が生じて表面抵抗率が３７７±３０Ω／□の範囲を超えたとしても、他方の抵抗膜1により表面抵抗率を上記範囲内に維持できるので、電波吸収性能の低下を招く心配がないといった利点を有し、さらに、二重の抵抗膜１、１により電波吸収性能の周波数帯域を広げることもできるといった利点を有する。

上記の図６の音波・電波吸収体では、抵抗膜１を二重膜としたが、さらに多重膜としてもよい。好ましいのは、二重膜ないし三重膜である。また、図１や図４の音波・電波吸収体において、その抵抗膜を二重膜又は三重以上の多重膜としてもよいことは言うまでもなく、その場合には、図６の音波・電波吸収体と同様に長期における電波吸収性能の安定性と電波吸収性能の周波数帯域の拡大を図ることができる。

次に、本発明の更に具体的な実施例と比較例を説明する。

［実施例１］
抵抗膜１として表面抵抗率が３６０Ω／□のカーボン膜を、保護層７となる厚さ５０μｍのポリメチルメタクリレートフィルムの片面に形成してカーボン膜形成フィルム９を作製し、誘電体層３となる厚さ７ｍｍのタキロン（株）製のポリカーボネート板の片面に、上記のカーボン膜形成フィルム９をそのカーボン膜がポリカーボネート板側となるように重ねて押出ラミネートの手法で強固に接着した。そして、このポリカーボネート板の反対面に、電波反射体２として厚さ１．６ｍｍの鋼板を重ね合わせてビス止めすることにより、電波吸収体部分を製作した。

この電波吸収体部分のカーボン膜形成フィルムの表面側に、空気層４を形成するためのスペーサを介して、吸音層５となる厚さ４５ｍｍのグラスウール層を重ね合わせ、グラスウールから上記の鋼板までボルトを挿通してナットで固定することにより、電波吸収体部分のカーボン膜形成フィルムの表面側に厚さ２０ｍｍの空気層４を介して厚さ４５ｍｍのグラスウールの吸音層５を設け、さらに厚さ２ｍｍのパンチングポリカーボネート板（８φｍｍ×ピッチ１０ｍｍ、開口率５８％）を保護層８とした、図５に示す構造の音波・電波吸収体を製造した。

得られた音波・電波吸収体について、入射角が１０°、３０°、４５°のＴＥ波（１〜１２ＧＨｚ）のリターンロス（ｄＢ）を測定して電波吸収性能を調べた結果を、図７のＴＥ波リターンロスグラフに示す。比較のために、上記の電波吸収体部分のみについて、入射角が１０°、３０°、４５°のＴＥ波（１〜１２ＧＨｚ）のリターンロス（ｄＢ）を測定して電波吸収性能を調べた結果を、図８のＴＥ波リターンロスグラフに併せて示す。

この図７のＴＥ波リターンロスグラフを見ると、実施例１の音波・電波吸収体は、電波吸収体部分のみのものに比べて、電波吸収性（リターンロス）が１０°、３０°入射で５ｄＢ程度、４５°入射で２５ｄＢ程度向上しており、また、リターンロス１５ｄＢ以上の範囲におけるピーク周波数の帯域が１０°、３０°入射の場合０．７ＧＨｚ程度、４５°入射の場合０．６ＧＨｚほど拡大していることが分かる。これは、厚みが４５ｍｍの誘電性のグラスウール（吸音層）と厚みが２０ｍｍの空気層４によって、入射するＴＥ波の進行方向が変化し、斜入射ＴＥ波吸収特性が良くなるからである。

さらに、入射角が１０°、３０°、４５°のＴＭ波（１〜１２ＧＨｚ）のリターンロス（ｄＢ）を測定して電波吸収性能を調べた結果を図９のＴＭ波リターンロスグラフに、また、電波吸収体部分のみの入射角が１０°、３０°、４５°のＴＭ波（１〜１２ＧＨｚ）のリターンロス（ｄＢ）を測定して電波吸収性能を調べた結果を図１０のＴＭ波リターンロスグラフに示す。
この結果から、電波吸収性（リターンロス）が１０°、３０°入射で４ｄＢ程度、４５°入射で１５ｄＢ程度向上しており、また、リターンロス１５ｄＢ以上の範囲におけるピーク周波数の帯域が１０°入射の場合１．２ＧＨｚ程度、３０°入射の場合０．９ＧＨｚ程度、４５°入射の場合１．４ＧＨｚほど拡大していることが分かる。

尚、上記のリターンロスの測定は、電磁波吸収測定システム（施工：リケンエレテック、計測装置：ネットワークアナライザー、ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＤＯ ８７２２Ｄ）を用いて行ったものである。

次に、実施例１の音波・電波吸収体について、ＪＩＳ Ａ１４０９「残響室法吸音率の測定方法」の要領で残響室法吸音率（中心周波数１００〜４０００Ｈｚ）を測定した。その結果、残響室法吸音率は図１１に示す通りであり、良好な音波吸収性能を有することが分かった。

［実施例２］
溶媒としてのメチルアルコール/水混合物（混合比３：１）中に、極細導電繊維としての単層カーボンナノチューブ（文献Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ,３２３（２０００）Ｐ５８０−５８５に基づき合成した物、直径１．３〜１．８ｎｍ）と分散剤としてのポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン共重合物を加えて均一に混合、分散させ、単層カーボンナノチューブを０．００３質量％、分散剤を０．０５質量％含む塗液を調整した。

この塗液を、市販の厚さ５０μｍのポリメチルメタクリレートフィルムの表面に塗布して乾燥後、熱硬化性のウレタンアクリレート溶液を塗布して乾燥することにより、抵抗膜形成フィルム（以下、ＣＮＴフィルムという）９を得た。このＣＮＴフィルムは、単層カーボンナノチューブの目付け量が９４ｍｇ／ｍ^２となるように塗布して、表面抵抗率が３８５Ω/□の透明な抵抗膜１を片面に形成したものである。

上記のＣＮＴフィルムを実施例１のカーボン膜形成フィルムに代えて使用し、実施例１と同様にして図５に示す構造の音波・電波吸収体（但し、保護層８のないもの）を製造した。そして、この音波・電波吸収体について、実施例１と同様に入射角が１０°、３０°、４５°のＴＥ波（１〜１２ＧＨｚ）のリターンロス（ｄＢ）を測定して電波吸収性能を調べたところ、図１２のＴＥ波リターンロスグラフに示すような良好な結果が得られた。また、入射角が１０°、３０°、４５°のＴＭ波（１〜１２ＧＨｚ）のリターンロス（ｄＢ）を測定して電波吸収性能を調べたところ、図１３のＴＭ波リターンロスグラフに示す良好な結果が得られた。さらに、この音波・電波吸収体について、実施例１と同様にして残響室法吸音率を測定したところ、その残響室法吸音率は図１４に示す通りであり、良好な音波吸収性能を有することが分かった。

［実施例３］
グラスウールの吸音層を４５ｍｍで、電波吸収層の間の空気層厚みを５ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして音波・電波吸収体を製造した。

この音波・電波吸収体について、実施例１と同様に入射角１０°、３０°、４５°のＴＥ波及びＴＭ波のリターンロス（ｄＢ）を測定して電波吸収性を調べたところ、図１５（ＴＥ波リターンロスグラフ）と図１６（ＴＭ波リターンロスグラフ）に示す通りであった。この図１５、図１６のグラフを図７、図９のグラフと対比すれば、空気層の厚みが小さい実施例３の音波・電波吸収体は、空気層の厚みが大きい実施例１の音波・電波吸収体に比べて、電波吸収性能が少し低下し、１５ｄＢ以上の範囲でのピーク周波数の帯域も少し縮小しているが、それでも図８、図１０の電波吸収体部分のみの電波吸収性能より高く、ピーク周波数帯域よりも広いことが分かった。

また、この実施例３の音波・電波吸収体の残響室法吸音率を測定したところ、図１７の通りであり、良好な音波吸収性能を有することが分かった。

本発明の音波・電波吸収体において抵抗膜とその外側の空気層との間に設けられる保護層を省略した参考例を示す概略断面図である。 （ａ），（ｂ）は同参考例の音波・電波吸収体の抵抗膜を説明する拡大部分断面図である。 正面から見た同抵抗膜のカーボンナノチューブの分散状態を示す模式図である。 本発明の音波・電波吸収体において抵抗膜とその外側の空気層との間に設けられる保護層を省略したもう一つの参考例を示す概略断面図である。 本発明に係る音波・電波吸収体の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る音波・電波吸収体の他の実施形態を示す概略断面図である。 実施例１で作製した音波・電波吸収体の、入射角１０°、３０°、４５°のＴＥ波リターンロスグラフである。 実施例１で作製した音波・電波吸収体の電波吸収体部分のみの、入射角１０°、３０°、４５°のＴＥ波リターンロスグラフである。 実施例１で作製した音波・電波吸収体の入射角が１０°、３０°、４５°のＴＭ波リターンロスグラフである。 実施例１で作製した音波・電波吸収体の電波吸収体部分のみの、入射角が１０°、３０°、４５°のＴＭ波リターンロスグラフである。 実施例１で作製した音波・電波吸収体の残響室法吸音率を示すグラフである。 実施例２で作製した音波・電波吸収体の入射角が１０°、３０°、４５°のＴＥ波リターンロスグラフである。 実施例２で作製した音波・電波吸収体の入射角が１０°、３０°、４５°のＴＭ波リターンロスグラフである。 実施例２で作製した音波・電波吸収体の残響室法吸音率を示すグラフである。 実施例３で作製した音波・電波吸収体の入射角が１０°、３０°、４５°のＴＥ波リターンロスグラフである。 実施例３で作製した音波・電波吸収体の入射角が１０°、３０°、４５°のＴＭ波リターンロスグラフである。 実施例３で作製した音波・電波吸収体の残響室法吸音率を示すグラフである。

符号の説明

１ 抵抗膜
１ａ カーボンナノチューブ
２ 電波反射体
３ 誘電体層
４ 空気層
５ 吸音層
６ スペーサ
７，８ 保護層
９ 抵抗膜形成フィルム

Claims (5)

1. 抵抗膜と電波反射体との間に誘電体層を設け、抵抗膜の外側に空気層を介して誘電性の吸音層を設けた音波・電波吸収体であって、
   抵抗膜がカーボンナノチューブを含んだ膜であり、カーボンナノチューブが１本ずつ分離した状態で、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で、長径と短径の平均値が０．５μｍ以上の凝集塊を生じないように分散して互いに接触しており、
   抵抗膜とその外側の空気層との間に保護層が設けられている、ことを特徴とする音波・電波吸収体。
2. 抵抗膜を電波反射体の両側に設け、双方の抵抗膜と電波反射体との間に誘電体層を設けると共に、双方の抵抗膜の外側に空気層を介して誘電性の吸音層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の音波・電波吸収体。
3. 抵抗膜が二重膜であって、その間に誘電層を挟んだものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音波・電波吸収体。
4. 空気層が少なくとも３ｍｍの厚みを有し、吸音層が少なくとも２０ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項1または請求項２に記載の音波・電波吸収体。
5. 吸音層の外側に保護層を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音波・電波吸収体。

Images