(57)【要約】【課題】  低コストで且つ高い耐熱性を有し、さらに電磁波吸収・吸音性能を有する不燃性シート状組成物、これを使用した電磁波吸収・吸音構造体及び遮音壁を提供する。【解決手段】  不燃性シート状組成物１０は単層構造または多層構造とされ、厚さ方向に比誘電率が１．２〜５．０の傾斜が付けられ、電磁波が低い比誘電率の側から入射するように配置される。この不燃性シート状組成物１０は基材繊維としてのロックウール、比誘電率を発現させ制御するためのカーボンファイバー等を含み、電磁波吸収及び吸音性能が付与されている。不燃性シート状組成物１０を所定の筐体に収容して電磁波吸収・吸音構造体とし、これを平面上に配列して遮音壁とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波入射側より比誘電率が１．２〜５．０の範囲内で段階的に大きくなることを特徴とする不燃性シート状組成物。
【請求項２】
セラミック繊維、ロックウール、グラスウールから選ばれる１種又は２種からなる不燃性繊維９２〜９８ｗｔ％、フィブリル化パルプの固形分０．５〜５ｗｔ％、凝集材の固形分０．０１〜５ｗｔ％、アルミナゾル又は硫酸アルミニウム０．１〜５ｗｔ％及び繊維長１〜１０ｍｍの導電繊維を含み、厚さが３０〜１００ｍｍ、密度が８０〜１５０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする請求項１に記載の不燃性シート状組成物。
【請求項３】
前記導電性繊維の含有量が、０．０１〜０．０６ｖｏｌ％の範囲であることを特徴とする請求項２記載の不燃性シート状組成物。
【請求項４】
少なくとも一面に配置され、音波に対し透過措置を施した樹脂製板状部材と、金属製板とからなる筐体内に請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の不燃性シート状組成物を収容したことを特徴とする電磁波吸収・吸音構造体。
【請求項５】
前記不燃性シート状組成物は、電磁波入射側から比誘電率が段階的に大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項４記載の電磁波吸収・吸音構造体。
【請求項６】
前記不燃性シート状組成物に吸湿防止措置がなされていることを特徴とする請求項５記載の電磁波吸収・吸音構造体。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の電磁波吸収・吸音構造体を平面状に複数配列することにより構成されることを特徴とする遮音壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路等の騒音防止用遮音壁として利用され、かつ不要な電磁波ノイズを吸収・遮蔽する電磁波吸収性能を有した不燃性シート状組成物、これを使用した電磁波吸収・吸音構造体及び遮音壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパソコンなどの端末を中心とした情報・通信技術は高性能化、多様化している。情報通信端末の普及につれて、不要な電磁波ノイズにより電子機器が誤動作する問題が増加し、大きな社会問題に発展する可能性を含んでいる。
【０００３】
一方、自動車業界も例外ではない。例えば、狭域通信技術を利用した自動料金収受システムは既に普及し、今後更に高度道路システム(ITS-Intelligent Transport Systems)が発展を遂げ、車両に搭載された車載機の間での相互通信、あるいは道路に設置された路側機と車両に搭載された車載機との間での通信が拡大していく傾向にある。それに伴い不要な電磁波ノイズによる電磁波環境の悪化が懸念されている。
【０００４】
また、現在の高速道路，有料道路その他の道路が市街地あるいは住宅密集地の近傍を通過する場合には、騒音防止を目的とした遮音壁が構築されている。しかし、この遮音壁の多くは、道路側の表面が電磁波の反射体である金属製化粧板からなり、反射電磁波により道路上の電磁波環境は更に悪化することが考えられる。
【０００５】
この問題に対し、対策を施した電磁波吸収機能を有する遮音壁としては、例えば下記特許文献１などに示される様に、表面の化粧板を樹脂製として電磁波吸収層と吸音層とを積層したものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−３０１４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の電磁波吸収性能を有する遮音壁は、電磁波吸収層として主に樹脂組成物が、また吸音層としてグラスウール成形体が使用されている。従って、グラスウール成形体のような従来の吸音体に対して樹脂組成物からなる特別な電磁波吸収シートを積層する必要があり、製造コストが高くなるという問題があった。また、樹脂組成物からなる電磁波吸収シートの耐熱温度が低いため、耐熱性能が要求されるトンネル内等での使用ができないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで且つ高い耐熱性を有し、さらに電磁波吸収・吸音性能を有する不燃性シート状組成物、これを使用した電磁波吸収・吸音構造体及び遮音壁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、単層または２層以上の多層構造であり、電磁波入射側より比誘電率が１．２〜５．０の範囲内で段階的に大きくなることを特徴とする不燃性シート状組成物であることを要旨とする。
【０００９】
更に上記不燃性シート状組成物は、不燃性繊維９２〜９８ｗｔ％、フィブリル化パルプの固形分０．５〜５ｗｔ％、凝集材の固形分０．０１〜５ｗｔ％、アルミナゾル０．１〜５ｗｔ％、繊維長１〜１０ｍｍの導電性繊維０．０１〜０．０６ｖｏｌ％の配合比であり、厚みが３０〜１００ｍｍ、密度が８０〜１５０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする。
【００１０】
更に上記不燃性シート状組成物は、少なくとも一面に音波に対し透過措置を施した樹脂製板状部材と、金属製板とからなる筐体内に収容され、電磁波吸収・吸音構造体を構成する。この電磁波吸収・吸音構造体は、平面状に複数配列され、高速道路又は有料道路等のの遮音壁を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の不燃性シート状組成物は、基材繊維としてロックウール等を使用しているので、耐熱性に優れ、また電磁波入射側の比誘電率が低いので電磁波吸収性能に優れている。さらに、従来から使用されているロックウール吸音体に電磁波吸収機能を付加しているため、特別な電磁波吸収シートは必要なく、安価に製造が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１３】
図１（ａ），（ｂ）には、本発明にかかる不燃性シート状組成物の構成例の部分断面図が示される。図１（ａ）において、不燃性シート状組成物１０は単層構造とされており、図の矢印Ａ方向（厚さ方向）に比誘電率が１．２〜５．０の傾斜がついた構成となっている。
【００１４】
一方、図１（ｂ）において、不燃性シート状組成物１０は多層構造とされており、誘電率が異なる層を複数積層して矢印Ａ方向に比誘電率が１．２〜５．０の傾斜がついた構成となっており、好ましくは２層構造で、電磁波が入射する側の第１の層は比誘電率が１．２〜１．４で、第２の層は比誘電率が１．４〜２．０であることが望ましい。
【００１５】
上記不燃性シート状組成物１０は、その合計の厚さＬが３０〜１００ｍｍ、密度が８０〜１５０Ｋｇ／ｍ３であることが適切であり、好ましくは合計の厚さＬが５０ｍｍ〜６０ｍｍ、密度が１００〜１２０Ｋｇ／ｍ３であるのが望ましい。不燃性シート状組成物１０を遮音壁として使用する場合、吸音性能の評価は４００Ｈｚ及び１０００Ｈｚの周波数で行われるが、不燃性シート状組成物１０の密度が８０〜１５０Ｋｇ／ｍ３の範囲であるときに、４００Ｈｚ付近の低周波領域における吸音性能が最も高くなるからである。また、不燃性シート状組成物１０の合計の厚さＬが厚いほど上記吸音性能は向上するが、それに伴ってコストも上昇する。このため、厚さＬを３０〜１００ｍｍとして吸音性能とコストの両方を満足させている。
【００１６】
上記本発明にかかる不燃性シート状組成物１０は、不燃性繊維、導電性繊維及び水からなるスラリーにフィブリル化パルプ等の有機結合剤、凝集材及びアルミナゾルを添加・混合し、脱水成形又は湿式抄造で製造する。
【００１７】
上記不燃性繊維は基材繊維であり、例えばロックウールが使用される。このロックウールは、水中での嵩密度が０．００４〜０．０２ｇ／ｍｌ、４５μｍ以上のショット含有率が４０ｗｔ（重量）％以下が適切で、好ましくは水中での嵩密度０．００４〜０．０１ｇ／ｍｌ、４５μｍ以上のショット含有率３５ｗｔ％以下である。
【００１８】
このような不燃性繊維としては、ロックウールの他にセラミック繊維、グラスウールなどを使用しても、同様の吸音性能、電磁波吸収性能を得ることができる。また、酸化アルミニウムと酸化珪素の含有率が合計で９０ｗｔ％以上のセラミック繊維をロックウールに対して一部又は全部使用することにより耐熱性をより向上することができる。不燃性繊維の含有量は、他の構成要素の含有量との関係で変化するが、９２〜９８ｗｔ％とするのが基材繊維として好適である。
【００１９】
また、上記導電性繊維としては、金属繊維、炭化珪素繊維、カーボンファイバーなどが適切である。本実施形態では、繊維長１〜１０ｍｍの導電性繊維を添加することで不燃性繊維の成形体に誘電特性を発現させている。この場合、上述した比誘電率の１．２〜５．０の傾斜を実現するために、例えば図１（ｂ）の構成において、不燃性シート状組成物１０への電磁波入射側の第１層には０．０１〜０．０３ｖｏｌ（体積）％（０．０４〜０．１２ｗｔ％）、第２層には０．０４〜０．０６ｖｏｌ％（０．１６〜０．２４ｗｔ％）のカーボンファイバーを添加するのが好適である。
【００２０】
本実施形態において有機結合剤として選択したフィブリル化パルプは、少量の添加量で良好な保形性が得られる。なお、有機結合剤としてアクリル、澱粉などを使用しても同様の効果を得ることができる。フィブリル化パルプの添加量は０．５〜５ｗｔ％が適切で、好ましくは０．５〜１．５ｗｔ％の添加量である。
【００２１】
また、上記凝集材はスラリー中で不燃性繊維、導電性繊維およびその他の添加物の凝集を目的として添加される。本実施形態では、凝集材として変性ポリアクリルアミドを選択し、添加している。添加量は０．０１〜５ｗｔ％が適切で、好ましくは０．０１〜０．１ｗｔ％である。
【００２２】
さらに、上記アルミナゾルは無機バインダーとして添加される。無機バインダーとしては、この他に硫酸アルミニウムを使用することもできる。無機バインダーの添加量は０．１〜５ｗｔ％が適切である。
【００２３】
本実施形態にかかる不燃性シート状組成物１０の製造方法では、不燃性繊維の解繊、導電性繊維の添加、混合、その他部材の添加、混合、脱水成形、乾燥の順で製造工程が構成されている。なお、不燃性シート状組成物１０の密度が前述した目的値に達する場合は、上記脱水成形の代わりに湿式抄造を採用してもよい。
【００２４】
また、本実施形態にかかる不燃性シート状組成物１０は、吸湿防止のためフッ素樹脂、ポリエチレン、エポキシ、塩化ビニル、ナイロン等のコーティングを施すか、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等のフィルムで覆うことが適切で、好ましくは耐候性に優れ、電磁波の透過性能に優れたフッ素樹脂コーティングまたはフッ素樹脂フィルムを採用するのが望ましい。
【００２５】
図２には、本発明にかかる不燃性シート状組成物１０を使用した電磁波吸収・吸音構造体の一実施形態の部分断面図が示される。図２において、電磁波吸収・吸音構造体は、樹脂製板１２と金属製板１４とからなる筐体１６内に、不燃性シート状組成物１０を収容した構成となっている。また、不燃性シート状組成物１０と金属製板１４との間には空気層１８が形成されている。
【００２６】
筐体１６を構成する金属製板１４は、鉄、アルミニウムまたは亜鉛鉄合金から選択され、フッ素樹脂または塩化ビニルでコーティングされている。また、樹脂製板１２は、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレンまたは塩化ビニルより選択され、好ましくは音波透過用に孔加工を施した、耐候性に優れたポリカーボネート板が選択される。この樹脂製板１２が、本発明の樹脂製板状部材に相当する。
【００２７】
図２に示された電磁波吸収・吸音構造体は平面状に複数配列することにより遮音壁を構成することができる。
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
なお、本発明における電磁波吸収性能の評価はベクトルネットワークアナライザで、測定試料表面に対し、１５°の入射角度で４．９〜７．０５ＧＨｚの範囲で円偏波を照射し、反射係数Ｓ１１を測定した。尚、サンプルの背後には実機と同様にサンプルと同面積の金属製板を配置した。
【００３０】
また、残響室法吸音率の測定はＪＩＳ  Ａ  １４０９：１９９８「残響室法吸音率の測定方法」に従った。測定試料は６０５ｍｍ×９１０ｍｍの試料２０枚を使用し、３０２５ｍｍ×３６４０ｍｍの壁としたものを使用した。
【００３１】
実施例１．
まず、不燃性シート状組成物の作製方法について説明する。各添加物の配合量は後に記載する表１に従って行った。所定量のロックウールを２０倍の重量の水中で十分に攪拌し解繊する。ここにカーボンファイバーを添加しさらに攪拌機を用いて攪拌する。ここで、ロックウールはニチアス株式会社製、繊維径３．３μｍ、水中嵩密度０．００４６５ｇ／ｍｌ、４５μｍ以上のショット含有率３５％を使用した。また、カーボンファイバーは東邦テナックス株式会社製べスファイト・チョップドファイバーＨＴＡ−Ｃ６−ＧＳＸを使用した。得られたロックウール、カーボンファイバーの分散物に対して、有機結合剤である所定量のフィブリル化パルプ、凝集材、無機バインダーとしてのアルミナゾルを添加し更に攪拌した。フィブリル化パルプはダイセル工業株式会社製セリッシュＫＹ１００Ｇに水を添加して、固形分含有率を２ｗｔ％としたものを、凝集材は三洋化成株式会社製サンフロックＮ０Ｐを水溶させ、０．２ｗｔ％水溶液としたものを、また、アルミナゾルは日産化学工業株式会社製ＡＳ５２０を使用した。得られた混合スラリーを２５０×２５０ｍｍの脱水成形型に投入し、脱水、成形を行った。ここまでの作業を繰り返し行い、表１に示す比誘電率１．４および１．７のロックウールを使用した２種の成形体を作製した。得られた成形体を１１０℃で２０時間乾燥した後、所定のサイズに切り出し、比誘電率１．４および１．７、厚さ２５ｍｍの不燃性シート状組成物のサンプルを得た。
【００３２】
続いて、表２に示されるように、電磁波入射方向から比誘電率１．４、１．７の各不燃性シート状組成物、金属製板の順で配置し、電磁波吸収・吸音構造体を構成した。この電磁波吸収・吸音構造体について上述した方法により電磁波吸収性能の測定を行った。また、上述した方法により残響室法吸音率も測定した。測定結果をそれぞれ図３、図４に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
【表２】
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【００３５】
実施例２．
上記実施例１のロックウールをグラスウールとした以外は実施例１と同様にサンプルを作製した（表１参照）。また、実施例１と同様に電磁波吸収・吸音構造体を構成した（表２参照）。この電磁波吸収・吸音構造体について上述した方法により電磁波吸収性能を測定した。その測定結果を図５に示す。実施例１に対し、サンプルの重量、密度を同様としたので残響室法吸音率に変化はないため、残響室法吸音率の測定結果は省略する。
【００３６】
実施例３．
電磁波入射側すなわち不燃性シート状組成物に対して金属製板と反対側に樹脂製板１２として厚さ１．５ｍｍのポリカーボネート板を配置し、これ以外は実施例１と同様に電磁波入射方向から比誘電率１．４、１．７の各不燃性シート状組成物、金属製板の順で配置し、電磁波吸収・吸音構造体を構成した（表２参照）。この電磁波吸収・吸音構造体について上述した方法により電磁波吸収性能を測定した。その測定結果を図６に示す。実施例１に対し、サンプルの重量、密度を同様としたので残響室法吸音率に変化はないため、残響室法吸音率の測定結果は省略する。
【００３７】
比較例１．
電磁波入射方向から比誘電率１．７、１．４の各不燃性シート状組成物、金属製板の順で配置し、電磁波吸収・吸音構造体を構成した（表２参照）。この電磁波吸収・吸音構造体について上述した方法により電磁波吸収性能を測定した。その測定結果を図７に示す。実施例１に対し、サンプルの重量、密度を同様としたので残響室法吸音率に変化はないため、残響室法吸音率の測定結果は省略する。
【００３８】
比較例２．
比誘電率１．７の不燃性シート状組成物のみで厚さ５０ｍｍとした以外は実施例１と同様に電磁波吸収・吸音構造体を構成した（表２参照）。この電磁波吸収・吸音構造体について上述した方法により電磁波吸収性能を測定した。その測定結果を図８に示す。実施例１に対し、サンプルの重量、密度を同様としので残響室法吸音率に変化はないため、残響室法吸音率の測定結果は省略する。
【００３９】
実施例および比較例による結果のまとめ
電磁波入射面に比誘電率の高い層が形成される比較例１および比較例２は全測定周波数範囲において電磁波の吸収量は−８ｄＢ以下であった。両者の測定チャートもほぼ同様の傾向を示しており、入射した電磁波が表面近傍で反射していることを示している。それに対し、実施例１および実施例２は電磁波入射面の比誘電率を低減することにより、表面近傍の電磁波の反射を抑制でき、電磁波の吸収率が大幅に向上していることが分かる。
【００４０】
また、電磁波入射側にポリカーボネート板を配置し、より実機の状況に近い実施例３では、更に電磁波の吸収量が向上し、５．８ＧＨｚの周波数の電磁波の吸収率が−２０ｄＢ以下となり、実用上十分な電磁波吸収性能を有していることが確認できた。
【００４１】
残響室法吸音率に関しては、図４に示した通り、４００Ｈｚの周波数で０．７以上、１０００Ｈｚの周波数で０．８以上となり、実用上十分な残響室法吸音率を有していることが確認できた。
【００４２】
以上より、本発明にかかる不燃性シート状組成物を利用した電磁波吸収・吸音構造体は、高速道路または有料道路等の道路近傍での騒音を抑えるとともに、電磁波環境を改善するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかる不燃性シート状組成物の構成例の部分断面図である。
【図２】図１不燃性シート状組成物を使用した電磁波吸収・吸音構造体の一実施形態の部分断面図である。
【図３】実施例１にかかる電磁波吸収・吸音構造体の電磁波吸収性能測定チャートを示す図である。
【図４】実施例１にかかる電磁波吸収・吸音構造体の残響室法吸音率測定チャートを示す図である。
【図５】実施例２にかかる電磁波吸収・吸音構造体の電磁波吸収性能測定チャートを示す図である。
【図６】実施例３にかかる電磁波吸収・吸音構造体の電磁波吸収性能測定チャートを示す図である。
【図７】比較例１にかかる電磁波吸収・吸音構造体の電磁波吸収性能測定チャートを示す図である。
【図８】比較例２にかかる電磁波吸収・吸音構造体の電磁波吸収性能測定チャートを示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  不燃性シート状組成物、１２  樹脂製板、１４  金属製板、１６  筐体、１８  空気層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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