(57)【要約】【課題】吸収対象とする偏波に応じ最も効果的にこれを吸収する方法及びその方法を適用した遠方界電波吸収構造体を提供すること。【解決手段】偏波の遠方界電波吸収方法であって、シリコーンゴム中にカーボンナノチューブが配向した遠方界用電波吸収材を、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と前記偏波の電界方向とのなす角度の絶対値が４５°未満となるように配置する工程を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波の遠方界電波吸収方法であって、
シリコーンゴム中にカーボンナノチューブが配向した遠方界用電波吸収材を、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と前記偏波の電界方向とのなす角度の絶対値が４５°未満となるように配置する工程を有する遠方界電波吸収方法。
【請求項２】
前記偏波は、電界方向が入射面に対して水平な電波（ＴＭ波）である請求項１に記載の遠方界電波吸収方法。
【請求項３】
偏波を吸収する遠方界用電波吸収材が表面に配置された構造体であって、
前記遠方界用電波吸収材は、シリコーンゴム中にカーボンナノチューブが配向したものであり、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と前記偏波の電界方向とのなす角度の絶対値が４５°未満となるように配置されている構造体。
【請求項４】
前記偏波は、電界方向が入射面に対して水平な電波（ＴＭ波）である請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
カーボンナノチューブがシリコーンゴム中に配向した部材を、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と偏波の電界方向とのなす角度を調整して配置することにより、前記部材における前記偏波の遠方界電波吸収性を調節する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波吸収材を用いた偏波の遠方界電波吸収方法、遠方界電波吸収構造体及び偏波の電波吸収性を調節する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の利用が拡大して利用周波数領域の多様化や電波の高周波化が進み、空間への漏洩電波が増大すると共に、使用される電波の帯域も従来から用いられていたＭＨｚ帯からＧＨｚ帯領域へ広がってきた。
【０００３】
特に、通信分野では次世代マルチメディア移動通信（２ＧＨｚ）、無線ＬＡＮ（２〜３０ＧＨｚ）、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ）の分野ではＥＴＣ（自動料金収受システム）における５．８ＧＨｚ、車間距離を測定して運転者に伝えるＡＨＳ（走行支援道路システム）における７６ＧＨｚ等の電磁波が利用されており、今後も、利用範囲は急速に高周波領域へ拡大していくことが予想される。
【０００４】
これらの用途で用いられる電波は、高周波であるために高出力・高密度の信号搬送を可能にする反面、ノイズとして他の機器に取り込まれると、他の電子機器の誤作動、通信の混線等、各種の電波障害を引き起こす懸念があるため、電子機器や通信機器が外部から侵入する電波に干渉されないように、遠方界対応型の電波シールド材や電波吸収材が高速道路、トンネル、建物の壁等に用いられる（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１０８９８号公報
【特許文献２】特開２００５−３４７３０２号公報
【特許文献３】特開２００７−０１９２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、例えば、無線通信等のように用いられる電波の偏波面について一定の方式（水平偏波、垂直偏波等）が用いられるような場合には、その方式に適合する電波に対し特に吸収性の高い電波吸収材が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吸収対象とする偏波に応じ最も効果的にこれを吸収する方法及びその方法を適用した遠方界電波吸収構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、シリコーンゴム中にカーボンナノチューブに加えて配向させた電波吸収材を偏波に対し特定条件を満たすように配置することにより、遠方界における電波吸収性を高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００９】
本発明の第一の態様は、偏波の遠方界電波吸収方法であって、シリコーンゴム中にカーボンナノチューブが配向した遠方界用電波吸収材を、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と前記偏波の電界方向とのなす角度の絶対値が４５°未満となるように配置する工程を有する遠方界電波吸収方法である。
【００１０】
本発明の第二の態様は、偏波を吸収する遠方界用電波吸収材が表面に配置された構造体であって、前記遠方界用電波吸収材は、シリコーンゴム中にカーボンナノチューブが配向したものであり、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と前記偏波の電界方向とのなす角度の絶対値が４５°未満となるように配置されている構造体である。
【００１１】
本発明の第三の態様は、カーボンナノチューブがシリコーンゴム中に配向した部材を、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と偏波の電界方向とのなす角度を調整して配置することにより、前記部材における前記偏波の遠方界電波吸収性を調節する方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、遠方界において吸収対象とする偏波をより効果的に吸収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の遠方界用電波吸収材表面を示す図である。
【図２】吸収性評価における遠方界用電波吸収材と偏波の配置関係を示す図である。
【図３】本発明における配置関係を満たす場合の電波吸収性を示す図である。
【図４】本発明における配置関係を満たさない場合の電波吸収性を示す図である。
【図５】本発明における配置関係を満たす場合の電波吸収性を示す図である。
【図６】本発明における配置関係を満たさない場合の電波吸収性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００１５】
本発明の第一の態様である偏波の遠方界電波吸収方法は、シリコーンゴム中にカーボンナノチューブが配向した遠方界用電波吸収材を、前記カーボンナノチューブの平均配向方向と前記偏波の電界方向（電界成分ともいう。以下同じ）とのなす角度の絶対値が４５°未満となるように配置する工程を有する。
【００１６】
本発明において、遠方界とは、電磁波発生源から十分離れた空間であって、電磁波が電界と磁界がお互いの電磁誘導によって交互に電界・磁界と直行する方向に空間を進む領域である。波源からの距離をＤ、波長をλとすると、Ｄ＝λ／２π（λ＝ｃ／ｆ、ｃ：光速、ｆ：周波数）で表され、遠方界は、この値より外側である。例えば、１ＧＨｚの電磁波の波長は約３０ｃｍなので、波源からおよそ５ｃｍが近傍界と遠方界の境界となる。
【００１７】
＜遠方界用電波吸収材の製造方法＞
本発明において用いられるシリコーンゴムは、電波吸収材の母材として使用され、シリコーン樹脂のうち常温でゴム状のものであれば、従来から知られたもののなかから、特に限定されること無く適宜選択して用いることができる。
【００１８】
シリコーンゴムの主骨格はオルガノポリシロキサンであり、そのケイ素原子に結合する基として様々な基を有するのが一般的である。ここで、ケイ素原子に結合する基は特に限定されるものではなく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基；ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基；フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基；ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基；３−クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基のほか、これらの基の水素原子が部分的に他の原子又は結合基で置換されたものを挙げることができる。これらの官能基を選択することにより、例えば、加熱硬化型あるいは常温硬化型のもの、硬化機構が縮合型あるいは付加型のものとして用いることができる。本発明に用いられるシリコーンゴムは、特に加硫される前の未架橋のものを使用する。
【００１９】
従来、母材としては天然ゴム、エチレン−プロピレンゴムやポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂系材料を使用するのが普通であった。しかしながら、これら従来の樹脂系材料のみでは、カーボンナノチューブを分散させて厚みの薄いフィルム状にすることは非常に困難であった。本発明では、カーボンナノチューブの分散性が高い未加硫シリコーンゴム及び溶剤を採用することにより、均一性の高い電波吸収材とすることができるため、特にシート状に形成を行うために好適である。
【００２０】
本発明に用いられるシリコーンゴムの配合は、カーボンナノチューブを十分に分散して母材として機能する範囲であれば、特に限定されることなく設定することが可能である。固形分中におけるシリコーンゴムの含有量としては、４０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることが更に好ましい。４０質量％以上であれば、カーボンナノチューブを十分に分散し得て希望する厚みの電波吸収材又は皮膜を成形することができる。上限については、電波吸収材の電波吸収性能を考慮すれば、９８質量％以下、好ましくは９５質量％以下の範囲である。
【００２１】
カーボンナノチューブは、一般的に、アーク放電法、レーザー蒸発法、熱分解法等の気相生長法により製造され、連続したグラファイト面が円筒状に丸まった中空の管状体から構成されている。本発明に用いられるカーボンナノチューブは、これら公知のものが特に限定されること無く使用可能である。また、本発明に用いられるカーボンナノチューブは、単層、二層、多層の何れでも良いが、二層以上の多層のものを使用することがコスト及び電波吸収性の点から好ましい。
【００２２】
電波吸収材中のカーボンナノチューブの含有量は、２質量％以上であることが好ましく、２．５質量％以上であることが更に好ましい。２質量％以上であれば、希望する電波吸収性能を得ることができる。上限については、成形性及びコストを考慮すると、４０質量％以下、好ましくは２０質量％以下、特に好ましくは１０質量％以下の範囲である。
【００２３】
上記カーボンナノチューブの含有量は、ＪＩＳ  Ｋ６２２７：１９９８（ゴム−カーボンブラックの定量−熱分解法及び化学分解法）に準拠して評価することができる。
【００２４】
また、本発明の電波吸収材組成物は、製造後あるいは構造体へ適用後未加硫のままとすることも可能であるが、組成物中に公知の架橋剤等を含有させることで、加熱混練又は加熱処理を行って架橋（加硫）しても構わない。本発明におけるシリコーンゴムの架橋（加硫）方法は、未加硫のシリコーンゴムの有する官能基に応じて適宜選択されるものである。官能基の示す反応機構としては、（１）有機過酸化物加硫剤による架橋方法、（２）付加反応による方法等が知られており、それぞれ、好適な硬化用触媒若しくは架橋剤が公知である。
【００２５】
例えば、有機過酸化物加硫剤としては、公知のパーオキサイドが使用でき、例えばベンゾイルパーオキサイド、２，４ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイド、２，５ジメチル２，５ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ターシャリーブチルクミルパーオキサイド、ターシャリーブチルパーベンゾエート等を用いることができ、ビニル基等の不飽和の官能基を有す未加硫シリコーンゴムに対し適量配合することができる。
【００２６】
ビニル基等の不飽和の官能基を有す未加硫シリコーンゴムに対しては、付加反応型の架橋剤であるハイドロジェン基含有ポリオルガノシロキサンを採用することも可能である。その際、白金化合物等の周知の硬化用触媒を併用することが好ましい。これらは、未加硫シリコーンゴムに対し適量配合すればよい。
【００２７】
未加硫の電波吸収材は、上記したいずれかの溶剤への浸漬を行って溶剤への溶出を確認することにより判断することが可能である。
【００２８】
本発明の電波吸収材には、柔軟性等の性能の向上を目的として、未加硫シリコーンゴム以外の合成ゴム若しくは天然ゴムを、更に添加することもできる。このような合成ゴム若しくは天然ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、各種天然ゴム等が挙げられる。ただし、これらのゴムは必須ではなく、含まれなくても構わない。
【００２９】
更に、本発明の電波吸収材には、公知の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で添加してもよい。例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ、クレー、珪藻土等の補強性充填剤、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱剤、顔料、耐熱性向上剤、酸化防止剤、離型剤、加工助剤、接着性付与剤、有機溶媒等を挙げることができる。
【００３０】
本発明の電波吸収材の調製方法としては、シリコーンゴムにその他シリコーンゴム剤以外の各成分を分散して、これを配向させる公知の方法が特に制限されることなく採用できる。
【００３１】
例えば、各成分を配合した未加硫シリコーンゴム組成物を、例えばヘンシェルミキサー、バンバリー混合機、（二本）ロール混練機等の公知の混合手段を用いて適宜混合して行う。続いて、未加硫で流動性を有す上記シリコーンゴム組成物を、例えばロール等を用いて加圧しつつ硬化させる。例えば、押し出し加工したり、ロールによる作用によって、シート面内の圧延方向にアスペクト比の高いカーボンナノチューブに配向させたりすることができる。カーボンナノチューブの平均配向方向は、ＳＥＭ、ＴＥＭ、マイクロスコープ等によって確認することができる。カーボンナノチューブ全体における配向の度合いは、特に限定されること無く広い範囲のものが使用可能である。
【００３２】
このようにして成形した場合、基本的にシート状の電波吸収材が得られる。その平均厚さは、０．１〜１０ｍｍの範囲とすることが好ましい。平均厚さ０．１ｍｍ以上であれば電波吸収性能が十分であり、１０ｍｍ以下の平均厚さであれば被圧着体の形状に追従できる。シート状の電波吸収材の場合、複数のシートを重ねて使用することで、電波吸収性能をより向上することも可能である。
【００３３】
なお、本発明においてシートの平均厚さは、成形して得られたシートの任意に選んだ異なる１０点の位置における厚さを、ＪＩＳ  Ｋ６２５０に準拠して定圧をかけられるダイヤルゲージ・マイクロメーターで測定し、得られた値を平均して求めた。
【００３４】
また、本発明においてシートの厚さのバラツキは、極力小さい方が好ましい。具体的には、平均値を求める際と同様にしてシートの異なる部分の厚さを求めた場合に、得られた値のバラツキが平均値から±１０％の範囲内に入るとよい。
【００３５】
＜遠方界用電波吸収方法＞
本発明の偏波の遠方界電波吸収方法は、上記遠方界用電波吸収材を、カーボンナノチューブの平均配向方向と偏波の電界方向（電界成分）とのなす角度の絶対値が４５°未満となるように配置する事によって行われる。
【００３６】
配置は、例えば、遠方界用電波吸収材をシート状としてその裏面に市販の両面テープ等の接着層を設け、直接あるいは他のシート、シールド板、パネル等を介して、床、天井、壁、柱等の構造物に貼り付けることで行うことができる。その際、電波吸収性を向上する観点から、カーボンナノチューブの平均配向方向と吸収対象の偏波の電界方向（電界成分）とのなす角度の絶対値が、４５°未満となるように配置することが必要である。好ましくは３０°未満、更に好ましくは２０°未満である。また、望ましくは１０°未満、更に望ましいのは５°未満であり、最も望ましいのは０°である。
【００３７】
また、本発明において偏波とは、ＴＥ波（入射面に対して電界方向（電界成分）が垂直な電波；直交偏波、水平偏波、Ｓ波、Ｈ波）又はＴＭ波（入射面に対して磁界成分が垂直な電波；平行偏波、垂直偏波、Ｐ波、Ｅ波）を指す。例えば、携帯には、ＴＭ波が用いられている。また、地上波のテレビ放送用の電波には、主にＴＥ波が用いられるが、地域によってはＴＭ波が用いられていることもある。一方、無線ＬＡＮ使用時の室内ように、ＴＥ波成分とＴＭ波成分が混在するような場合には、いずれか電波吸収を行うことのメリットの高い方向を選択することも可能である。
【００３８】
＜遠方界電波吸収構造体＞
本発明の電波吸収材は優れた電波吸収を有するため、その用途は特に限定されず、遠方界における電波の吸収が必要とされる様々な用途に使用することができる。例えば、ビル、橋、鉄塔、トンネル、高速道路等の建造物の壁面やＥＴＣ通過ゲート付近に設置される電波吸収性の構造体として使用することが可能である。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００４０】
＜遠方界用電波吸収材の製造＞
シリコーンゴム（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ８５１Ｕ）９４．４質量％に対し、パーオキサイド（東レ・ダウコーニング社製、ＲＣ−４（５０Ｐ）ＦＤ）０．６質量％、多層カーボンナノチューブ（宇部興産（株）社製、ＡＭＣ：長さ０．５〜１．５μｍ、外径５〜１５ｎｍ）５質量％となるようにそれぞれ配合し、三本ロールにて均一に混練して厚さ０．３ｍｍのシート状に押出し電波吸収材とした。シート表面を観察しカーボンナノチューブの配向状態を確認した。図１に、一例として拡大図を示した。図の上下方向に、カーボンナノチューブが配向している。
【００４１】
＜実施例１、比較例１＞
電波吸収材の電波吸収性の評価は、空間法によって行った。シート状電波吸収材を３０ｃｍ角に加工し、横長のホーンを用いて試料から１．５ｍの位置で偏波を発生し、図２に示すように入射させて反射される電波をアンテナで受け、定法に従いネットワークアナライザにより損失を求める。ここで、上記偏波の磁界成分が入射面（入射・反射波がつくる面）に対し立つように調節した（ＴＭ波）。この場合、カーボンナノチューブの配向方向と上記ＴＭ波の電界方向（電界成分）との関系は、図２（１）場合、カーボンナノチューブの配向方向と偏波の電界方向（電界成分）は平行（０°）であり、図２（２）の場合、垂直（９０°）である。
【００４２】
周波数７５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの電波を入射し、その反射減衰量（単位：ｄＢ）を測定した。カーボンナノチューブの配向方向とＴＭ波の電界方向（電界成分）を平行にした場合を図３に、垂直の場合を図４にそれぞれ示す。それぞれの配置を、実施例１及び比較例１とする。
【００４３】
図から明らかなように、カーボンナノチューブの配向方向とＴＭ波の電界方向（電界成分）を平行に配置した場合のほうが、測定周波数全域で、垂直に配置した場合に比べてより多くの電波を吸収している。例えば、周波数７６ＧＨｚにおける反射減衰量で両者を比較すると、前者が−２６．９ｄＢなのに対し、後者は−６．８ｄＢにとどまる。
【００４４】
＜実施例２、比較例２＞
測定の際、電波を偏波の電界成分が入射面（入射・反射波がつくる面）に対し立つように調節した（ＴＥ波）ほかは、上記実施例１及び比較例１と同様にして反射減衰量を測定した。それぞれ、実施例２、比較例２とする。カーボンナノチューブの配向方向とＴＥ波の電界方向（電界成分）との関系は、図２の（３）の場合は垂直（９０°）、（４）の場合は平行（０°）となる。
【００４５】
カーボンナノチューブの配向方向とＴＥ波の電場成分を平行に配置した場合及び垂直にした場合を、それぞれ実施例２及び比較例２とする。図５及び６に、平行（実施例２）及び垂直（比較例２）とした場合の、それぞれの反射減衰量を示す。実施例２のカーボンナノチューブの配向方向とＴＥ波の電界方向（電界成分）を平行に配置した場合のほうが、測定周波数全域で、比較例２の垂直に配置した場合に比べてより多くの電波を吸収している。例えば、周波数７６ＧＨｚにおける反射減衰量で両者を比較すると、前者が−１４．１ｄＢなのに対し、後者は−７．３ｄＢにとどまる。
【００４６】
上記実施例及び比較例の結果から、シリコーンゴム中にカーボンナノチューブが配向した遠方界用電波吸収材を、配向方向と偏波の電界方向（電界成分）とのなす角度が小さくなるように配置することによって、その電波吸収性を高めることができるのは明らかである。また、本発明の方法は、対象とする偏波がＴＥ波の場合よりも、ＴＭ波の場合にその効果をより高く発現する。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・サンプル、２・・・電波入射方向、３・・・カーボンナノチューブの配向方向
４・・・電波の電界方向（電界成分）
【図２】
2015029220.tif 000002
【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１】
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