(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末、水ガラス、直径３０μｍ以下で長さ３〜３０ｍｍのステンレス繊維及び発泡剤を含む材料を混練、造粒、乾燥した原料を焼成し、ガラス発泡体内部に導電性繊維を分散させてなることを特徴とする電磁波吸収材
【請求項２】
請求項１の電磁波吸収材において、前記水ガラスの量がガラス粉末１００重量部に対して１５〜３０重量部であることを特徴とする電磁波吸収材
【請求項３】
請求項１又は２の電磁波吸収材において、前記ステンレス繊維の添加量が前記ガラス発泡体１立方センチメートル当たり平均で０．００００５〜０．００５０ｇであることを特徴とする電磁波吸収材
【請求項４】
請求項１、２又は３の電磁波吸収材において、前記ガラス発泡体の密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする電磁波吸収材
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の電磁波吸収材において、前記導電性繊維の添加濃度の異なる複数の層を有することを特徴とする電磁波吸収材
【請求項６】
請求項５の電磁波吸収材において、前記導電性繊維の添加濃度が表面側よりも背面側の方が多くなっていることを特徴とする電磁波吸収材
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６の電磁波吸収材において、背面に電磁波反射層を形成したことを特徴とする電磁波吸収材
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の電磁波吸収材において、表面に低発泡層又は無発泡層を形成したことを特徴とする電磁波吸収材
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の電磁波吸収材において、表面に着色ガラス層を形成したことを特徴とする電磁波吸収材
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の電磁波吸収材において、前記ガラス発泡体内部にフェライト粉末が分散していることを特徴とする電磁波吸収材
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
通信や電波を用いた種々のシステム環境において、不要な電波を極力排除して電波環境を向上することが要望されており、このために電磁波吸収材が使用されている。従来の電磁波吸収材は、特開平１０−２００２８５号公報に開示されるように、水硬性無機バインダーに導電性繊維を混入したものであった。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の電磁波吸収材には次のような問題点がある。
▲１▼  発泡率を高くし、比重を軽くすると、強度や耐久性が極端に低下する。実用性を考慮すると比重は０．８程度にするのが限度であり、重量があるために施工、運搬、取り扱いなど作業性が悪い。
▲２▼  導電性繊維を大量に添加しなければならないので、コスト高であり、導電性繊維を均質に分散させることが困難である。
▲３▼  吸湿性があるので、耐候性、耐久性に問題があり、電磁波吸収特性も変化しやすい。
▲４▼  電磁波吸収特性がさほど優れていない。
【０００３】
本発明はこのような従来品の問題点を解決し、より軽量で耐久性があり、広帯域に対応して電磁波吸収特性に優れた新規な電磁波吸収材を開発することを課題としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス粉末、水ガラス、直径３０μｍ以下で長さ３〜３０ｍｍのステンレス繊維及び発泡剤を含む材料を混練、造粒、乾燥した原料を焼成し、ガラス発泡体内部に導電性繊維を分散させてなることを特徴とする電磁波吸収材である。ガラス発泡体は強度、耐久性に優れているので、発泡率を高くすることができる。発泡率を高くすると、軽量化できるばかりでなく、空隙（泡）部分が多くなって、導電性繊維による電磁波の反射が少なくなり、広い帯域で電磁波吸収効果が高くなる。また、ガラス発泡体は、通常、発泡体として用いられている水硬性無機発泡体に比べて泡が均質なので、導電性繊維が均質に分布されやすく、高品質のものを安定して製造することができる。
【０００５】
導電性繊維はステンレス繊維とする。ステンレス繊維は、直径３０μｍ以下、長さ３〜３０ｍｍのステンレス繊維であることが望ましい。直径３０μｍを越えると電磁波吸収効果が大幅に低下するため、線径はできるだけ細繊維であることが望ましい。長さが３０ｍｍを越えると繊維同士が絡み易く、ステンレス繊維がガラス発泡体内に均質に分散しにくくなる。長さ３ｍｍに満たないと電磁波吸収効果が低下する。
【０００６】
ステンレス繊維の添加量は、ガラス発泡体１立方センチメートル当たり平均で０．００００５〜０．００５０ｇが適当である。ステンレス繊維の添加量が少なすぎると電磁波吸収効果が低下し、多すぎると電磁波を反射しやすくなってやはり電磁波吸収効果が低下する。添加量が多いと、分散が困難、ガラスの発泡性が悪い、不経済である等の問題が発生する。
【０００７】
なお、導電性繊維に加えてフェライトの粉末をガラス発泡体内に分散させると、電磁波吸収効果が一層向上する。
【０００８】
ガラス発泡体の密度は、必要な強度、耐久性と軽量化による作業性を勘案して適宜決定すればよいが、一般に０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３とすると実用的な強度、耐久性を有しながら作業性にも優れるものとなる。ガラスの発泡は添加する発泡剤の種類や量によって調整する。発泡剤としては炭酸カルシウムや炭化ケイ素があるが、炭酸カルシウムの場合は１．０〜２．０重量％、炭化ケイ素の場合は０．５〜２．０重量％位添加するのが望ましい。
【０００９】
本発明の電磁波吸収材は、図１に例示するように、型枠１に原料３を入れ、加熱焼成する。原料３はガラス粉末、水ガラス、発泡剤、導電性繊維などを混練した後に造粒・乾燥させたものとする。型枠１はセラミック又は金属製で、本体と蓋とからなり、蓋にはガス抜き穴２が設けられている。型枠１を加熱すると、原料内の発泡剤が分解してガスを放出する。一方、ガラス粉末は軟化溶融し、発泡剤が放出するガスにより発泡し、型枠１のキャビティー内に充満する。その後、徐冷し、脱型することで、型枠のキャビティーの形状と同じ形状を有し、内部に導電性繊維がほぼ均一に分散した電磁波吸収材を得ることができる。
【００１０】
原料のガラスは、ガラスの再利用という観点から、びんガラス・板ガラスに代表されるソーダ石灰ガラスが好ましい。原料となるガラスに水ガラスを配合すると、ガラスの軟化点が低くなり、低い温度で焼成することが可能となる。また、水ガラスは原料のバインダーの役割も果たす。水ガラスの量はガラス粉末１００重量部に対し、１５〜３０重量部とするのが望ましく、この場合の焼成温度は７５０〜８００℃程度とすることができる。このように焼成温度を低くできると、型枠の寿命が長くなり、省エネルギー、省設備化が可能となる。
【００１１】
本発明の電磁波吸収材は、導電性繊維の添加濃度の異なる複数の層を有するようにすることができる。この場合、導電性繊維の添加濃度が表面側よりも背面側の方が多くなるようにすると、表面付近での電磁波の反射が減少し、吸収体内部に進入した電磁波は内部の添加濃度が濃い部分で内部損失が促進され、電磁波吸収効果が向上する。導電性繊維の添加濃度の異なる複数の層の各層の境目は必ずしも明確である必要はなく、表面側から背面側にかけて添加濃度が連続的に変化するものであってもよい。
【００１２】
複数の層を有する電磁波吸収体は、例えば、図２に示すように製造することができる。同図において、先ず、型枠１内に原料４を敷き詰める。原料４は導電性繊維を含まないか、含有量が少ない配合のものである。次に原料４の上に原料５を敷き詰める。原料５は原料４に比べて導電性繊維の含有量が多い配合のものである。これを焼成することで、導電性繊維の含有量が少ない層と多い層の２層構造の電磁波吸収体を得ることができる。層の数は２層に限らず、３層以上の複層構造とすることも可能である。また、導電性繊維の含有量の異なるものを予め別々に焼成しておき、爾後それらを接着剤などで貼り合わせて製造することも可能である。
【００１３】
電磁波吸収材の背面に電磁波反射層を形成することができる。電磁波反射層は、例えば金属板、金属箔、シート材に金属を蒸着させたものなどを吸収体の背面に貼付するなどして形成できる。図４はこのような電磁波吸収体１０の説明図で、内部に導電性繊維を分散させたガラス発泡体１１の背面に金属板１２を接着剤で貼付したものである。電磁波吸収材１０に電磁波（ａ）が入射すると、表面でその一部の電磁波（ｂ）が反射する。ガラス発泡体１１内に進入した電磁波はその内部で吸収されるが、吸収されない部分は金属板１２で反射し、さらにガラス発泡体１１の内部を進行して表面から放射する（ｃ）。このとき、ガラス発泡体１１の厚さｔのほぼ４倍の波長を有する電磁波の場合、表面で反射した電磁波（ｂ）と金属板で反射した電磁波（ｃ）との位相のずれが波長の半分となり、電磁波（ｂ）と（ｃ）とが干渉してうち消し合う。したがって、特定の波長の電磁波の吸収効果が格段に向上することとなる。また、電磁波吸収材１０の背面には電磁波は全く貫通しないから、電磁波遮断効果が得られる。
【００１４】
電磁波吸収材の表面に低発泡層又は無発泡層を形成することができる。このようにすると、表面強度及び耐久性が向上する。図３はその製造方法を示す説明図で、型枠１の底部に発泡剤を含まない、又は発泡剤をきわめて少なく配合した原料６を薄く敷き詰める。その上に発泡剤を普通に含む原料７を敷き詰める。これを焼成することで、表面に低発泡層又は無発泡層が形成された電磁波吸収材を得ることができる。
【００１５】
電磁波吸収材の表面に着色ガラス層を形成することができる。図３で型枠１の底部に着色ガラスを薄く敷き詰めることで、電磁波吸収材の表面が着色され、意匠的効果が得られる。又、底型の内表面に模様を形成しておくことにより、パネル表面に凹凸模様を形成することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔比較例１〕
ガラス粉末１００００重量部、水ガラス３４００重量部、炭酸カルシウム２４０重量部を混合、造粒、乾燥した原料を１５０ｍｍ×１５０ｍｍの型枠に入れ、７８０℃で７０分焼成し、嵩密度０．２９ｇ／ｃｍ３、厚さ１０ｍｍと２５ｍｍの比較例１（導電性繊維を含まないガラス発泡体のボード）を得た。
【００１７】
〔実施例１〕
比較例１と同じ原料にステンレス（ＳＵＳ）繊維（直径８μｍ、長さ１０ｍｍ、以下同じ）３．７６重量部を加えて混合した材料から、比較例１と同様の製造過程により、厚さ２５ｍｍ、嵩密度０．２９ｇ／ｃｍ３、ステンレス繊維濃度０．０００１ｇ／ｃｍ３の実施例１の電磁波吸収材のボードを得た。
【００１８】
〔実施例２〕
実施例１のステンレス繊維の量を９．４０重量部に変え、実施例１と同様の製造過程により、厚さ２５ｍｍ、嵩密度０．２９ｇ／ｃｍ３、ステンレス繊維濃度０．０００２５ｇ／ｃｍ３の実施例２の電磁波吸収材のボードを得た。
【００１９】
〔比較例２〕
比較例１の１０ｍｍと２５ｍｍのボードを張り合わせ、比較例２のボードを得た。
【００２０】
〔実施例３〕
実施例１のボードの表面に比較例１の厚さ１０ｍｍのボードを張り合わせ、実施例３の電磁波吸収材のボードを得た。
【００２１】
〔実施例４〕
実施例２のボードの表面に比較例１の厚さ１０ｍｍのボードを張り合わせ、実施例４の電磁波吸収材のボードを得た。
【００２２】
波長５．８ＧＨｚの電磁波の吸収特性につき、比較例１、２及び実施例１〜４のボードで反射損失を測定した。その結果を表１に示す。表１に示されるように、ＳＵＳ繊維添加により電磁波吸収特性が得られる。電磁波吸収材を導電性繊維の濃度の異なる２層構造とすると、電磁波吸収効果が更に増加し、特に、実施例４は反射損失が−２５ｄＢと優れた電磁波吸収効果を有していた。
【表１】
0003615135.tif 000002
【００２３】
ガラス粉末１００００重量部、水ガラス３４００重量部、炭酸カルシウム２４０重量部を混合、造粒、乾燥した原料を５００×５００×３５の型枠に８４０ｇ入れ均一な厚みにならした。更に、その上に線径の異なる２種類のＳＵＳ繊維（８μｍと３０μｍ）の添加比率の異なる原料２１００ｇを入れ均一にならした後、８００℃で７０分焼成した。嵩密度０．３１ｇ／ｃｍ３の発泡体が得られた。
【００２４】
〔実施例５〕
上記において、８μｍ繊維（長さ１０ｍｍ）が１００％で、その添加率が０．００１ｇ／ｃｍ３のもの。
【００２５】
〔実施例６〕
８μｍ繊維と３０μｍ繊維（いずれも長さ１０ｍｍ）の添加比率（重量比）が５０：５０で総添加率が０．００１ｇ／ｃｍ３のもの。
【００２６】
〔実施例７〕
８μｍ繊維と３０μｍ繊維（いずれも長さ１０ｍｍ）の添加比率（重量比）が２５：７５で総添加率が０．００１ｇ／ｃｍ３のもの。
【００２７】
〔実施例８〕
３０μｍ繊維（長さ１０ｍｍ）が１００％で、その添加率が０．００１ｇ／ｃｍ３のもの。
【００２８】
波長５．８ＧＨｚの電磁波の吸収特性につき、実施例５〜８のボードでタイムドメイン法による反射損失（ＴＥ波）を測定した。その結果を表２に示す。表２に示されるように、
線径の細い８μｍで高い電磁波吸収効果が認められ、３０μｍ繊維の比率が高まるにつれ、電磁波吸収効果は減少している。ＴＭ波についても同様な傾向を示した。同じ添加率であれば、線径が細い方が大きな吸収効果が得られる。
【表２】
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【００２９】
ガラス粉末１００００重量部、水ガラス３４００重量部、炭酸カルシウム２４０重量部を混合、造粒、乾燥した原料を５００×５００×３５の型枠に８４０ｇ入れ均一な厚みにならした。更に、その上に繊維長の異なる８μｍ及び３０μｍのＳＵＳ繊維を混入した原料２１００ｇを入れ均一にならした後、８００℃で７０分焼成した。嵩密度０．３１ｇ／ｃｍ３の発泡体が得られた。
【００３０】
〔実施例９〕
上記において、８μｍ繊維の長さが２ｍｍで、その添加率が０．００１ｇ／ｃｍ３のもの。
【００３１】
〔実施例１０〕
８μｍ繊維の長さが１５ｍｍで、その添加率が０．００１ｇ／ｃｍ３のもの。
【００３２】
〔実施例１１〕
３０μｍ繊維の長さが１５ｍｍで、その添加率が０．００１ｇ／ｃｍ３のもの。
【００３３】
波長５．８ＧＨｚの電磁波の吸収特性につき、実施例５、８〜１１のボードでタイムドメイン法による反射損失（ＴＥ波）を測定した。その結果を表３に示す。表３に示されるように、繊維長の長いものに高い吸収効果が認められる。
【表３】
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【００３４】
【発明の効果】
本発明の電磁波吸収材は、発泡率を高くできるために、従来品よりも軽量で電磁波吸収特性が優れている。また、ガラス発泡体は、水硬性無機発泡体に比べて耐久性に優れ、泡が均質なので、導電性繊維が均質に分布されやすく、品質を安定させることができる。導電性繊維の添加濃度の異なる複層構造とすると電磁波吸収効果がさらに向上する。電磁波吸収材の背面に電磁波反射層を形成すると、特定の波長の電磁波の吸収効果を格段に向上することができ、電磁波遮断効果も得られる。電磁波吸収材の表面に低発泡層又は無発泡層を形成すると表面強度及び耐久性が向上する。電磁波吸収材の表面に着色ガラス層を形成すると電磁波吸収材の表面が着色され、意匠的効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁波吸収材の製造方法の説明図である。
【図２】複層構造の電磁波吸収材の製造方法の説明図である。
【図３】表面に低発泡層、無発泡層又は着色層を有する電磁波吸収材の製造方法の説明図である。
【図４】背面に電磁波反射層を有する電磁波吸収材の説明図である。
【符号の説明】
１  型枠
２  ガス抜き穴
３  原料
４  原料
５  原料
６  原料
７  原料
１０  電磁波吸収材
１１  ガラス発泡体
１２  電磁波反射層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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