JPH08274493A

JPH08274493A - 電波吸収体

Info

Publication number: JPH08274493A
Application number: JP9607895A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Aoyama; 青山　　茂夫; Keiko Kurata; 桂子倉田; Yoshihisa Futagawa; 佳央二川; Masaru Chino; 勝千野
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた電波吸収特性を有する新規な電波吸収
体を提供する。【構成】結晶質のグラファイトと非晶質のカーボンブ
ラックから成る複合粒子を含む電波吸収体であり、結晶
質のグラファイトの比率は５％〜９０％の範囲内であ
り、非晶質のカーボンブラックの内部には空隙が存在す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電波吸収体に関する。
更に詳細には、本発明は、結晶質のグラファイトと非晶
質のカーボンブラックから成る複合粒子を含む電波吸収
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】高度情報化社会の進展に歩調を合わせ
て、近年、携帯電話をはじめとする移動体通信分野を中
心に電波の利用が急増している。実用化が間近に迫った
ＰＨＳ（パーソナル・ハンディフォン・システム）や無
線ＬＡＮなどが本格化すれば、この流れはますます加速
するものと予想される。一方、パーソナルコンピュータ
やマイコン搭載の民生用電子機器類などは既に広く普及
しており、これらの機器が放射する電磁波も加えて、こ
れからの電波環境は多様化、複雑化、更には高周波帯域
化の一途をたどるものと予測される。

【０００３】このため、上記機器から発生される電磁波
干渉及び／又は無線周波数干渉に起因する他の電子機
器、電子部品、コンピュータ、工作機械などの誤動作、
情報の漏洩、あるいはテレビ、ラジオのノイズなどのい
わゆ電磁波及び／又は無線周波数干渉障害は年々増加し
てきており、今後さらに増大することが懸念されてい
る。

【０００４】特に、電子装置、電子部品などの外装がプ
ラスチックで構成されている場合、外乱電磁波及び／又
は無線周波数干渉に対する防御は無に等しい。このた
め、このような装置または部品などには外乱電磁波及び
／又は無線周波数干渉に対する対策が採られている。こ
のような電磁波障害対策には、通常、電磁波シールドや
電波吸収体が用いられる。電波吸収体は、入射してきた
電波を熱エネルギーに変換して、透過、あるいは反射す
る電波の強度を大きく低減させることができる。電波吸
収材料にはフェライトやカーボンが多用されており、焼
結フェライトはＶＨＦ帯のような比較的低い周波数に対
して有効であり、他方、カーボンは比較的高い周波数に
対して有効である。フェライトやカーボンをゴム、プラ
スチックなどの有機物中に分散させた混合物の形で使用
することもでき、この場合は、電波吸収材料の含有率や
複数の電波吸収材料の利用などによって電波吸収特性を
制御することができる。カーボン系の電波吸収材料はこ
のような混合物として使用することが多く、カーボンブ
ラック粒子および／またはグラファイト粒子を用いた電
波吸収体が実用化されている。

【０００５】しかしながら、カーボンブラック粒子およ
び／またはグラファイト粒子を用いたカーボン系電波吸
収体の電波吸収特性は、未だに十分なレベルにあるとは
言えず、一層の性能向上が求められていた。例えば、フ
ェライトは数百ＭＨｚ程度の周波数の電磁波の吸収には
有効であるが、今後の利用増大が見込まれるＧＨｚ帯の
周波数の電磁波には十分には対応できない。一方、カー
ボンブラックはＧＨｚ帯の周波数の電磁波にも対応でき
るが、吸収帯域が狭いなどの欠点がある。

【０００６】アルミニウム、鉛、亜鉛、チタン、リチウ
ム、ステンレス、銀、銅などの導電性金属粉末または繊
維も電磁波吸収に使用できる。特に、ＰＺＴ（鉛、亜
鉛、チタン）及びＰＬＺＴ（鉛、リチウム、亜鉛、チタ
ン）などはＧＨｚ帯の周波数の電磁波を吸収できるが、
プラスチック材料中に分散添合させることのできる量
は、使用されるプラスチック材料の溶融粘度、材料加工
性、この金属分散添合プラスチック材料から形成される
繊維、皮膜、シートなどの成形物の機械的強度、脆性、
付着力などの様々な要因により制限される。導電性金属
の添合量が少ないと十分な電磁波吸収特性が得られな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、優れた電波吸収特性を有する新規な電波吸収体を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題は、結晶質のグ
ラファイトと非晶質のカーボンブラックから成る複合粒
子を含む電波吸収体により解決される。

【０００９】

【作用】本発明の、結晶質のグラファイトと非晶質のカ
ーボンブラックから成る複合粒子は、外側が結晶質のグ
ラファイト層で形成され、内側が非晶質のカーボンブラ
ック層から形成され、内部には少なくとも一つの空隙が
存在する。

【００１０】従来のカーボン系電波吸収体もカーボンブ
ラック粒子およびグラファイト粒子を使用するが、従来
はこれらの粒子をそれぞれ単独で使用するか又は単に混
合して併用するだけであり、本発明のような結晶質のグ
ラファイトと非晶質のカーボンブラックとの一体化した
複合粒子を使用した例は存在しない。

【００１１】本発明の結晶質のグラファイトと非晶質の
カーボンブラックとの一体化した複合粒子を含む電波吸
収体は、カーボンブラック粒子およびグラファイト粒子
をそれぞれ単独で又は単に混合併用した従来のカーボン
系電波吸収体よりも極めて優れた電波吸収特性を有する
ことが確認された。正確なメカニズムは未だ解明されて
いないので推測にすぎないが、結晶質グラファイトと非
晶質カーボンブラックから成る本発明の複合粒子の上記
のような特殊な構造、すなわち、空隙、非晶質カーボン
ブラック層、結晶質グラファイト層という３層の微細構
造が、個々の粒子レベルでの電波吸収能を大きくし、全
体として電波吸収体の特性を優れたものにしているので
はないかと推察される。

【００１２】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。

【００１３】図１は本発明のグラファイト化カーボンブ
ラック複合粒子の一例の模式的断面図である。図示され
ているように、本発明のグラファイト化カーボンブラッ
ク複合粒子１の外層は結晶質のグラファイト層３であ
り、これに続く内層は非晶質のカーボンブラック層５で
あり、この非晶質カーボンブラック層５の中央部には空
隙７が存在する。図示された粒子形状はあくまでも例示
目的の模式的なものであり、実際の粒子は様々な形状を
とり得る。例えば、真円形、楕円形、不定多角形状、板
状などの形状をとることができる。従って、非晶質カー
ボンブラック層５内の空隙７の位置も図示されたような
中央部に限定されるわけではなく、結晶質グラファイト
層３及び／又は非晶質カーボンブラック層５内の任意の
位置に存在することができる。更に、空隙７は単一で存
在するばかりか、複数個に分割されるように存在するこ
ともでき、これら分割空隙は連通していることも、ある
いは独立していることもできる。

【００１４】図１に示されたグラファイト化カーボンブ
ラック複合粒子１の各層３及び５の厚さ及び空隙７のサ
イズ又は容量は特に限定されない。しかし、図１に示さ
れたグラファイト化カーボンブラック複合粒子１におい
て、結晶質のグラファイト層の比率は５％〜９０％の範
囲内でなければならない。結晶質グラファイト層の比率
が５％未満、あるいは９０％超になると、非晶質のカー
ボンブラック粒子を単独で、あるいは結晶質のグラファ
イト粒子を単独で用いた電波吸収体とほとんど同等の電
波吸収特性しか示さず、結晶質のグラファイトと非晶質
のカーボンブラックを一つの粒子中で複合させた本発明
の所期の効果が発現されない。

【００１５】図１に示された結晶質のグラファイト層と
非晶質のカーボンブラック層から成るグラファイト化カ
ーボンブラック複合粒子１の平均粒径は、１ｎｍから１
０μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であ
ることが望ましい。結晶質のグラファイト層と非晶質の
カーボンブラック層から成る複合粒子の平均粒径が１ｎ
ｍより小さいと、結晶質のグラファイト層と非晶質のカ
ーボンブラック層から成る複合粒子の比表面積が極めて
大きくなって、ゴムやプラスチックなどの有機物中への
複合粒子１の分散がほとんど不可能になる。逆に、結晶
質のグラファイト層と非晶質のカーボンブラック層から
成る複合粒子の平均粒径が１０μｍよりも大きいと、電
波吸収体の単位体積当たりに含有される図１の複合粒子
の個数が少なくなり、本発明のグラファイト化カーボン
ブラック複合粒子１に由来する優れた電波吸収能が十分
に発揮されなくなってしまう。

【００１６】図１に示された結晶質のグラファイト層と
非晶質のカーボンブラック層から成るグラファイト化カ
ーボンブラック複合粒子１は、例えば、非晶質のカーボ
ンブラック粒子を不活性もしくは非酸化性雰囲気下で、
１６００℃〜３０００℃程度の温度で熱処理して、粒子
表面から徐々にグラファイトへ結晶化させることにより
得られる。

【００１７】正確なメカニズムは未だ解明されていない
ので推測の域を出ないが、非晶質カーボンブラックから
結晶質グラファイトへの結晶化の過程で体積減少が起こ
るために、結晶質グラファイト層及び／又は非晶質カー
ボンブラック層の内部に空隙７が発生するものと思われ
る。

【００１８】例えば、結晶質グラファイトの比率は、非
晶質のカーボンブラック粒子の熱処理温度や熱処理時間
などにより所望の値に制御することができる。グラファ
イト化カーボンブラック複合粒子のグラファイト化率は
例えば、Ｘ線回折法による（００２）面のピーク（Ｃｕ
Ｋα線を用いた場合には２θで２２〜２７゜付近のピー
ク）の面積とグラファイト粒子の（００２）面のピーク
の面積の比によって表現することができるし、電子顕微
鏡観察によって粒子全体に対する粒子外側のグラファイ
ト層の比率をもって測定することもできる。

【００１９】本発明のグラファイト化カーボンブラック
複合粒子は公知物質であり、三菱化学やケッチェンブラ
ックインターナショナル社などから一般に市販されてい
る。

【００２０】本発明のグラファイト化カーボンブラック
複合粒子の電波吸収特性の測定単位は複素比誘電率であ
る。電波吸収特性は、電波吸収体中のグラファイト化カ
ーボンブラック複合粒子の含有率及びグラファイト化カ
ーボンブラック複合粒子のグラファイト化率などで制御
することができる。電波吸収体をシート状とした場合に
は、従来の電波吸収体と同様に電波吸収体の厚さによっ
て電波吸収特性を制御することができる。

【００２１】図１に示された、結晶質のグラファイト層
と非晶質のカーボンブラック層から成るグラファイト化
カーボンブラック複合粒子１の使用法について説明す
る。本発明のグラファイト化カーボンブラック複合粒子
は有機高分子材料中に分散させて使用することができ
る。このような目的に使用できる有機高分子材料として
は、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、
ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、天然ゴム、ビニル
系樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル，ポリ酢酸ビニルな
ど）、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ
樹脂、ウレタン樹脂など従来から電波吸収体で使用され
ている有機物、あるいは複合材料や塗料で使用される有
機物が用いられる。高分子材料は単一成分からなるホモ
ポリマーの他、複数の成分からなるコポリマー、ターポ
リマーなど全てのポリマーを使用できる。

【００２２】本発明のグラファイト化カーボンブラック
複合粒子を前記のような有機高分子材料中に分散させる
場合、グラファイト化カーボンブラック複合粒子の配合
量は使用される有機高分子材料の種類、この有機高分子
材料から成形される最終製品の形状あるいは所望の電波
吸収性能などに依存して変化する。しかし、一般的な指
標として、グラファイト化カーボンブラック複合粒子の
配合量は５wt％〜８０wt％の範囲内であることが好まし
い。

【００２３】本発明のグラファイト化カーボンブラック
複合粒子の有機高分子材料中への分散には、ニーダー、
ボールミル、サンドミル、ロールミル、ジェットミルな
どの公知慣用の分散機が用いられる。さらに用途や加工
性などを考慮し、必要に応じて適宜、溶剤、分散剤、安
定剤、滑剤、充填剤、増量剤、可塑剤、架橋剤、老化防
止剤、加硫促進剤などを加えることができる。これらの
補助添加剤は当業者に周知であり、特に説明する必要は
ないであろう。

【００２４】また、本発明のグラファイト化カーボンブ
ラック複合粒子は他の電波吸収材料、例えばフェライト
などの磁性体やカーボンブラック粒子、グラファイト粒
子、カーボン繊維、グラファイト繊維、導電性粒子、導
電性繊維などと混合して使用することも可能である。

【００２５】本発明のグラファイト化カーボンブラック
複合粒子を含有する有機高分子材料はシート状の他、固
体造形物、塗料、シーリング剤など任意の形状の製品に
作製することができるし、前記塗料を支持体上に塗布し
たものを積層して使用することなども可能である。更
に、他のシート状の電波吸収体や金属板などと積層して
用いることもできる。シート状で使用する場合、本発明
の電波吸収体の厚さは一般的に、０．１ｍｍ〜５０ｍｍ
の範囲内であることが好ましい。シートの厚さが０．１
ｍｍ未満では所期の電波吸収特性が得られない。一方、
シートの厚さが５０ｍｍ超では電波吸収特性効果が飽和
し不経済となる。周波数が高くなるほど、薄い吸収体が
必要になる。

【００２６】なお、本発明の電波吸収体は、上述のよう
な電磁波障害対策だけではなく、温熱療法（ハイパーサ
ーミア）や無線端末機器の研究開発などで用いられるい
わゆる“ファントムモデル”、あるいは電波暗室の電波
吸収体など、電波を吸収する用途に広く使用できること
は言うまでもない。

【００２７】以下、具体例を挙げて本発明の電波吸収体
を例証する。

【００２８】実施例１以下の組成物をボールミルで均一に混合、分散させて分
散体を作製する。グラファイト化カーボンブラック複合粒子３０重量部（結晶質のグラファイトの比率は３０％。粒子径は２０nm）ニトリル系ゴム（日立化成ホ゜リマー社製、ハイボン2047）７０重量部分散剤（味の素社製、プレンアクトＫＲ９ＳＡ）３重量部トルエン２００重量部メチルエチルケトン１００重量部得られた分散体中の溶剤を蒸発させて、厚さ５mmのシー
ト状電波吸収体を作製した。

【００２９】比較例１実施例１のグラファイト化率３０％のグラファイト化カ
ーボンブラック複合粒子に替えて、同じ粒子径の非晶質
のカーボンブラック粒子を用いて、実施例１と同様の方
法でシート状電波吸収体を作製した。

【００３０】比較例２実施例１のグラファイト化率３０％のグラファイト化カ
ーボンブラック複合粒子に替えて、同じ粒子径の結晶質
のグラファイト粒子を用いて、実施例１と同様の方法で
シート状電波吸収体を作製した。

【００３１】各実施例および比較例で作製した電波吸収
体の複素比誘電率の周波数特性を常法にしたがって測定
した。実施例１の測定結果を図２に、比較例１の測定結
果を図３に、比較例２の測定結果を図４に示す。

【００３２】これらの図から明らかなように、結晶質の
グラファイトと非晶質のカーボンブラックから成る複合
粒子を用いた本発明の電波吸収体は、従来から用いられ
ていた非晶質のカーボンブラック粒子あるいは結晶質の
グラファイト粒子を用いた電波吸収体に比べて、測定周
波数範囲のすべてで複素比誘電率の値が大きく、結晶質
のグラファイトと非晶質のカーボンブラックから成る複
合粒子を用いた本発明の電波吸収体の電波吸収特性が非
常に優れていることがわかる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のグラファ
イト化カーボンブラック複合粒子を含む電波吸収体は、
カーボンブラック粒子およびグラファイト粒子をそれぞ
れ単独で又は単に混合併用した従来のカーボン系電波吸
収体よりも極めて優れた電波吸収特性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のグラファイト化カーボンブラック複合
粒子の一例も模式的断面図である。

【図２】実施例１で得られた電波吸収体の複素比誘電率
と周波数との関係を示す特性図である。

【図３】比較例１で得られた電波吸収体の複素比誘電率
と周波数との関係を示す特性図である。

【図４】比較例２で得られた電波吸収体の複素比誘電率
と周波数との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１本発明のグラファイト化カーボンブラック複合粒子３結晶質グラファイト層５非晶質カーボンブラック層７空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、結晶質のグラファイトと非
晶質のカーボンブラックから成るグラファイト化カーボ
ンブラック複合粒子を含有する電波吸収体。
【請求項２】前記結晶質のグラファイトと非晶質のカ
ーボンブラックから成る複合粒子において、結晶質のグ
ラファイトの比率が５％から９０％である請求項１の電
波吸収体。
【請求項３】前記結晶質のグラファイトと非晶質のカ
ーボンブラックから成る複合粒子の内部に少なくとも一
つの空隙が存在する請求項１の電波吸収体。
【請求項４】有機高分子材料及びその他必要な添加剤
類を更に含有する請求項１の電波吸収体。