JPH08172292A - ゴム系電波吸収材料 - Google Patents

ゴム系電波吸収材料

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JPH08172292A
JPH08172292A JP31310794A JP31310794A JPH08172292A JP H08172292 A JPH08172292 A JP H08172292A JP 31310794 A JP31310794 A JP 31310794A JP 31310794 A JP31310794 A JP 31310794A JP H08172292 A JPH08172292 A JP H08172292A
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JP
Japan
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rubber
wave absorbing
absorbing material
fiber
radio
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JP31310794A
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English (en)
Inventor
Arata Sakamoto
新 坂本
Shinichiro Okada
慎一郎 岡田
Shoji Doi
祥司 土肥
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】柔軟性、加工性、施工性などに優れており、P
HS帯域である周波数1.8〜2.0GHzの電波の吸
収能に優れた電波吸収材料を提供することを主な目的と
する。 【構成】1.ゴム100重量部に対し、ファーネスブラ
ック30〜60重量部および平均繊維径10〜20μ
m、平均繊維長0.3〜1.0mmの炭素繊維短繊維5
〜20重量部を配合してなるゴム系電波吸収材料。2.
ゴムが、エチレン・プロピレン・ターポリマーゴムまた
はクロロプレンゴムである上記項1に記載のゴム系電波
吸収材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特にPHS(personal
handy-phone system)帯域である周波数1.8〜2.
0GHzの電波の吸収能に優れたゴム系電波吸収材料に
関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】従来マイクロ波用の電波吸収
体として、シート状の吸収材の裏面に金属箔からなる反
射層を設け、吸収材を透過した電波の反射層からの反射
条件と吸収材前面の反射条件とをコントロールして、入
射波と反射波の位相を逆転させ、両者が打ち消しあう様
にさせることにより、電波の反射を抑制する技術が提案
されている(特開昭48−11595号公報、特開昭4
8−30096号公報など)。しかしながら、この形式
の電波吸収材シートは、加工性、施工性、柔軟性などに
欠けているので、適用分野が限られるという問題点があ
る。
【0003】フェライトなどの磁性酸化物材料を用いる
電波吸収体も知られている。この電波吸収体において
は、その共鳴現象により発現する透磁損失を電波吸収に
利用するものである。しかしながら、この透磁率型の電
波吸収体は、吸収周波数帯域が限定されており、一般に
1GHz以下のUHF、VHFなどのTV電波周波数領
域の電波しか吸収しない。すなわち、1.8〜2.0G
HzのPHS周波数領域においては、フェライトの透磁
率を発現する電子スピンの歳差運動が磁界の変動に追随
できなくなり、比透磁率のμ′、μ′′成分がきわめて
小さい値となって、電波の吸収に必要な定数が得られな
くなる。また、磁性酸化物材料は、硬い焼結材料である
ため、可撓性が無く、しかも一辺100mm以上の成形
体は得られていない。
【0004】さらに、フェライトの粉末を高分子材料中
に分散させた複合フェライト吸収体も提案されている
(特開昭58−184797号公報、特開昭58−48
903号公報、特開昭64−30296号公報など)。
しかしながら、これらの複合フェライト吸収体が対象と
するのは、主として船舶用レーダーの9GHzの電波で
あり、PHS帯域である1.8〜2.0GHzの電波の
吸収体としては効果を発揮し得るかは不明である。ま
た、この様なフェライト粒子を分散させた吸収体では、
フェライトの比透磁率の周波数特性が吸収の可否を決定
するので、フェライト分散系中の比透磁率のμ′、
μ′′成分が対象とする所定の周波数で必要な値を示す
ためには、フェライトの組成、フェライトの粒子径、フ
ェライトの焼成温度などを変えて最適条件を見出すとい
う極めて大がかりな試行錯誤が必要となる。
【0005】さらに、誘電損失を利用した電波吸収体と
しては、基本粒子径が小さく、ヨウ素吸着量およびジブ
チルフタレート(DBP)吸着量が大きいカーボンブラ
ック(ヨウ素吸着量100〜150mg/g程度、DB
P吸着量70〜140cc/100g程度)をゴムに配
合したゴム・カーボン系材料が提案されている(特開昭
61−13695号公報、特開昭61−13696号公
報、特開昭61−13697号公報など)。しかしなが
ら、これらの誘電損失型ゴム・カーボン系電波吸収体
も、船舶用レーダーの9GHzの電波の吸収用材料とし
ては有用であるものの、PHS帯域である1.8〜2.
0GHzの電波の吸収体として有用であるか否かは不明
である。すなわち、この様な誘電損失型電波吸収体にお
いては、一般に、高周波下での誘電率は、周波数ととも
に減少するという周波数依存性を示すので、目的とする
周波数で必要な比誘電率ε′、ε′′を得るためには、
無数にある誘電材料から、適合した組み合わせ或いは組
成を見出す多大な努力が必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、柔
軟性、加工性、施工性などに優れており、PHS帯域で
ある周波数1.8〜2.0GHzの電波の吸収能に優れ
た電波吸収材料を提供することを主な目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な従来技術の問題点を考慮しつつ、鋭意研究を重ねた結
果、ファーネスブラックを補強材として含有するゴム配
合物に対し、特定寸法の炭素繊維短繊維を配合する場合
には、柔軟性、加工性、施工性などが良好で、薄肉状態
においても強度および耐候性に優れ、周波数1.8〜
2.0GHzの電波の吸収量が大きい電波吸収材料を得
ることができることを見出した。
【0008】すなわち、本発明は、下記のゴム系電波吸
収材料を提供するものである; 1.ゴム100重量部に対し、ファーネスブラック30
〜60重量部および平均繊維径10〜20μm、平均繊
維長0.3〜1.0mmの炭素繊維短繊維5〜20重量
部を配合してなるゴム系電波吸収材料。
【0009】2.ゴムが、エチレン・プロピレン・ター
ポリマーゴムまたはクロロプレンゴムである上記項1に
記載のゴム系電波吸収材料。
【0010】一般に、厚さdの電波吸収体を金属と貼り
合わせた場合の表面規格化インピーダンスZは、電波吸
収体の複素比誘電率をε=ε′−jε′′とすると、式
(1)で表される。
【0011】 Z=√1/εtanh(j2πfd/co ×√ε) (1) ここで、co自由空間での電波の伝播速度(3.0×
108m/s)を示し、fは電波の周波数(Hz)を示
し、dは吸収体の厚さ(m)を示す。
【0012】反射係数Sは、式(2)で表される。
【0013】 S=(Z−1)/(Z+1) (2) 従って、表面規格化インピーダンスZ=1のとき、周波
数fの電波を完全に吸収できる。
【0014】比誘電率は、周波数依存性を有し、その実
数部および虚数部は、ともに周波数により変化するの
で、周波数fの電波を吸収するためには、周波数fの条
件下に吸収体のε′とε′′との組み合わせが図1の範
囲となることが必要である。すなわち、式(1)および
(2)から、周波数fにおける吸収体の比誘電率の実数
部と虚数部が図1の範囲内にあれば、15dB以上の吸
収が可能である。
【0015】本発明においては、PHS帯域である1.
8〜2.0GHzの電波を15dB以上の割合で吸収す
るために、ゴム100重量部と補強材としてのファーネ
スブラック35〜60重量部とからなるゴム組成物に対
し、ゴム100重量部に対し5〜20重量部の割合で、
平均繊維径10〜20μm、平均繊維長0.3〜1.0
mmの炭素繊維短繊維を配合することを必須とする。炭
素繊維短繊維の寸法および炭素繊維短繊維/ゴムの配合
割合が、これらの要件を充足しない場合には、周波数
1.8〜2.0GHzの電波を15dB以上の高い割合
で吸収することはできない。
【0016】本発明において使用する炭素繊維短繊維
は、平均繊維径10〜20μmで且つ平均繊維長0.3
〜1.0mmであるとともに、さらにアスペクト比(平
均繊維長/平均繊維径)が30〜60の範囲内にあるこ
とが好ましい。
【0017】本発明においては、炭素繊維短繊維と補強
材として配合されるファーネスブラックとが相乗的に作
用して顕著な効果を奏するものと推測される。従って、
それぞれの配合量などを個別的に論ずることは必ずしも
適切ではないが、一応それぞれの数値的規定の理由は以
下の通りである。
【0018】炭素繊維短繊維の平均繊維径が10μm未
満となる場合には、ゴムおよびファーネスブラックとの
混練時の繊維の分散が困難となり、電波吸収材料として
の安定した性能を発揮し難くなる。これに対し、平均繊
維径が20μmを上回る場合には、混練時の繊維の切断
が顕著となって、誘電率の変動を生じ、やはり安定した
性能を発揮し難くなる。また、炭素繊維短繊維の平均長
が0.3mmを下回る場合には、誘電率付与効果が十分
に発揮されないのに対し、1.0mmを上回る場合に
は、混練時に繊維の切断が顕著となって、誘電率の変動
が大きくなり、安定した性能を発揮し難くなる。
【0019】炭素繊維短繊維の配合量が、ゴム100重
量部に対し、5重量部未満となる場合には、比誘電率
ε′およびε′′がともに低くなり、良好な電波吸収性
能を備えた電波吸収体が得られない。一方、炭素繊維短
繊維の配合量が20重量部を上回る場合には、比誘電率
ε′およびε′′がともに高くなり、やはり電波吸収性
能が低下する。
【0020】ファーネスブラックとしては、ゴムの補強
材として通常使用されているもの、例えばGPF、MA
F、HAFなどを使用することが出来る。ファーネスブ
ラッックとしては、特に限定されるものではないが、単
位粒子径30〜70nm程度、ジブチルフタレート(D
BP)の吸着量100〜150cc/100g程度のも
のを使用することが好ましい。単位粒子径が70nmを
上回り、DBP吸着量が小さいファーネスブラックを使
用する場合には、誘電損失ε′′を十分に高めることが
出来ないので、良好な電波吸収体が得られない。一方、
単位粒子径が30nm未満でDBP吸着量が大きいファ
ーネスブラックを使用する場合には、ストラクチャーも
発達するので、大きな誘電率が得られるが、誘電損失
ε′′が過大となり、電波吸収に必要な特性インピーダ
ンスが得られなくなる。さらに、単位粒子径が小さすぎ
るファーネスブラックを使用する場合には、各原料を混
練して電波吸収材料を製造するに際し、混練条件により
ストラクチャーが変動するので、安定した電波吸収材料
の製造が困難となる。
【0021】本発明で使用するゴム成分は、電波吸収性
の観点からは、特に限定されず、各種の合成ゴムおよび
天然ゴムを使用することができる。しかしながら、耐候
性、可撓性などを考慮すれば、エチレン−プロピレン−
ターポリマーゴム(EPT)およびクロロプレンゴムが
より好ましく、長期耐候性の観点からは、EPTが特に
好ましい。
【0022】本発明による電波吸収材料は、上記の炭素
繊維短繊維とファーネスブラックとゴムとからなる配合
物をシート状あるいはその他の所望の形状に成形した
後、加熱硬化させることにより得られる。
【0023】本発明による電波吸収材料には、電波吸収
体としての比誘電率に影響を及ぼさない限り、ゴム材料
の配合剤として通常使用されている非導電性の無機充填
剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤などを
添加することができる。
【0024】本発明による電波吸収材料は、周波数1.
8〜2.0GHzの範囲で、吸収条件となる特性インピ
ーダンスを満足する比誘電率の実数部ε′=10〜50
程度、虚数部ε′′=2〜17程度という値を示す。
【0025】本発明の電波吸収材料を電波吸収体として
使用する場合には、公知の電波吸収体におけると同様
に、吸収体の裏面に整合負荷として銅、アルミニウムな
どの金属箔を接着剤により貼り合わせるか或いは導電性
塗料を塗布して使用する。電波吸収体としての厚さは、
特に限定されるものではないが、通常5〜12mm程度
である。
【0026】電波吸収体として使用するに際しては、常
法に従って裏面に反射板としての金属箔乃至シートを裏
打ちした後、PHS送受信用アンテナを設置する電柱、
鋼柱などの表面に本発明の電波吸収体を巻き付けて固定
したり、或いはPHS送受信用アンテナを設置する箇所
の付近の建造物表面に本発明の電波吸収体を板状または
曲面状シート乃至ボードとして配置することにより、送
受信波の不要反射電波を減衰させ、PHSの性能向上を
達成する。
【0027】
【発明の効果】本発明による電波吸収材料は、薄いシー
ト形状でPHS帯域の電波を高度に吸収することができ
る。また、本発明の電波吸収材料は、軽量且つ柔軟であ
り、加工性および可撓性に優れているので、任意の形状
の表面に対し施工可能であり、また耐候性にも優れてい
る。
【0028】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。
【0029】実施例1〜4および比較例1〜4 エチレン−プロピレン−ターポリマーゴム(日本合成ゴ
ム(株)製)に対し、公知の添加剤(無機充填材、加硫
剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤)とともに、フ
ァーネスブラック(単位粒子径40mm、DBP吸油量
127cc/100g)を加え、混練および撹拌してペ
ースト状の混合物を得た後、さらに炭素繊維短繊維(平
均繊維径13μm、平均繊維長0.7mm)を配合し、
所定厚さのシートを形成し、金型中で加圧加熱して、電
波吸収体としての加硫ゴムシートを得た。表1にファー
ネスブラックおよび炭素繊維短繊維の配合量をゴム10
0重量部に対する重量部で示す。
【0030】
【表1】
【0031】得られた各電波吸収体について、常法に従
ってTRL法により、1.8〜2.0GHzの周波数下
での比誘電率および電波吸収量を測定した。電波吸収量
の測定に際しては、吸収体に一面に感圧型銅箔テープを
貼り付けた後、常法に従ってストリップラインセルに吸
収体を設置し、電波を入射し、その反射減量を測定し
た。
【0032】結果を表2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】表2に示す結果から、炭素繊維短繊維を特
定の割合で使用する本発明による電波吸収材料の優れた
特性が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】周波数fの電波を吸収するため必要とされる電
波吸収体のε′とε′′との組み合わせを示すグラフで
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゴム100重量部に対し、ファーネスブラ
    ック30〜60重量部および平均繊維径10〜20μ
    m、平均繊維長0.3〜1.0mmの炭素繊維短繊維5
    〜20重量部を配合してなるゴム系電波吸収材料。
  2. 【請求項2】ゴムが、エチレン・プロピレン・ターポリ
    マーゴムまたはクロロプレンゴムである請求項1に記載
    のゴム系電波吸収材料。
JP31310794A 1994-12-16 1994-12-16 ゴム系電波吸収材料 Pending JPH08172292A (ja)

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Cited By (5)

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