(57)【要約】【課題】強度に優れ、得られる電波吸収体に密度勾配を持たせることが可能で、電波入射角度に関係なく大きな吸収量を得ることができる低コストのパネル用電波吸収体を提供する。【解決手段】液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体及び粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体を含む複合成形体からなるパネル用電波吸収体。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体及び粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体を含む複合成形体からなるパネル用電波吸収体。
【請求項２】
液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体の密度が、０．０７ｇ／ｃｍ３  〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲である請求項１記載のパネル用電波吸収体。
【請求項３】
粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体の密度が、０．３ｇ／ｃｍ３  〜１．５ｇ／ｃｍ３の範囲である請求項１又は２記載のパネル用電波吸収体。
【請求項４】
複合成形体が、少量の磁性粉又は磁性粉と無機粉の混合粉を内部に分散させたものである請求項１〜３のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
【請求項５】
パネル用電波吸収体が、密度勾配を有した複合成形体で、かつ電波吸収量及び吸収領域が大きく、電波入射角度の違いによる吸収特性の変化が少ないものである請求項１〜４のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
【請求項６】
パネル用電波吸収体が、電波入射層からその反対層にかけて密度調整が可能なものである請求項１〜５のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
【請求項７】
パネル用電波吸収体が、電波入射面の反対側面に電波反射材料を取り付けたものである請求項１〜６のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭域通信（ＤＳＲＣ）の５．８ＧＨＺ帯の電波対応型のパネル用電波吸収体に関し、さらに詳しくは膨張黒鉛を使用し、密度勾配を有する成形体を圧縮成形機により製造する狭域通信に適した電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、５．８ＧＨＺ帯の電波を利用した狭域通信（ＤＳＲＣ）システムの研究開発が盛んに行われ、その応用例の一つとしてノンストップ自動料金支払いシステム（ＥＴＣ）が実用化され、高速道路でのドライバーの快適な運転に貢献している。
【０００３】
今後、上記システムは、一般駐車場、ドライブスルー、ガソリンスタンド等の民生部門に応用拡大することが予想されるが、ＥＴＣを含むＤＳＲＣシステムは、送受信アンテナ間におけるシステムの誤作動（電波の多重乱波）が大きな問題となっており、アンテナ精度改良が進む中、多重乱波を正確に吸収する電波吸収体の開発も盛んに行われている。
【０００４】
電波吸収体の性状は、使用される場所の多用化に伴い、パネルタイプ、シートタイプ、塗料タイプ（薄膜層）等に大別できるが、現在のところ、ＥＴＣ用電波吸収体に代表されるように信頼性のあるパネルタイプが一般的である。
【０００５】
現在使用されている電波吸収特性を有する建材（ＥＴＣ用電波吸収パネル含む）は、軽量化を達成するため、特許文献１に示すように、バインダーとしてウレタン樹脂を代表とする発泡型樹脂に、吸収材（黒鉛、磁性粉及び無機粉混合物）を混合させ軽量化と電波吸収の両立を計っている。しかし前記材料で構成される吸収体は、非常に脆いという欠点を有し、パネル化及びパネル施工時の取り扱いに慎重に成らざるをえないという問題点がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３４８９８７号公報
【０００７】
また、発泡型電波吸収体を製造する上での問題も多く、特に樹脂と電波吸収材（黒鉛、磁性粉及び無機粉）との密度差から生じる均一混合の悪化及び成形時に生じる発泡倍率のバラツキなどが発生し易く、その結果、電波吸収量及び電波吸収領域にバラツキが生じ、狭域通信システムの誤作動を完全に防止することが困難であった。
【０００８】
また、高価な樹脂及び磁性粉を使用するため１ｍ２当りのコストが非常に高く、狭域通信システムの民生への普及を妨げる要因の一つになっている。
さらに、上記以外の狭域通信システム用電波吸収体として、長さの長い無機物繊維（例えばガラス繊維）などの表面に、黒鉛を均一に付着させこのものをランダムに巻き上げ、板状加工した電波吸収体も考えられるが、繊維の比重が大きいため高密度化できず電波吸収量を稼ぐため低密度層を厚くして対応する必要があり、最終パネル厚み幅が大きいものとなってしまうという問題点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、５．８ＧＨＺに対応する狭域通信システムのパネル用電波吸収体として、膨張黒鉛粉の特長である異方性を有する短繊維の複雑な絡み合いと、圧縮による扁平及び鱗片状に変化する性状を利用し、さらに液状樹脂を含浸した比較的低密度層と、粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体との比較的高密度層の組み合わせにより、強度に優れ、得られる電波吸収体に密度勾配を持たせることが可能で、電波入射角度に関係なく大きな電波吸収量を得ることができる低コスト及び軽量のパネル用電波吸収体を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のものに関する。
１．  液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体及び粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体を含む複合成形体からなるパネル用電波吸収体。
２．  液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体の密度が、０．０７ｇ／ｃｍ３  〜  １．０ｇ／ｃｍ３の範囲である項１記載のパネル用電波吸収体。
３．  粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体の密度が、０．３ｇ／ｃｍ３  〜１．５ｇ／ｃｍ３の範囲である項１又は２記載のパネル用電波吸収体。
４．  複合成形体が、少量の磁性粉又は磁性粉と無機粉の混合粉を内部に分散させたものである項１〜３のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
【００１１】
５．  パネル用電波吸収体が、密度勾配を有した複合成形体で、かつ電波吸収量及び吸収領域が大きく、電波入射角度の違いによる吸収特性の変化が少ないものである項１〜４のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
６．  パネル用電波吸収体が、電波入射層からその反対層にかけて密度調整が可能なものである項１〜５のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
７．  パネル用電波吸収体が、電波入射面の反対側面に電波反射材料を取り付けたものである項１〜６のいずれかに記載のパネル用電波吸収体。
【００１２】
【発明の実態の形態】
本発明は、強度に優れ、かつ電波（５．８ＧＨＺ）の入射角度に関係なく電波吸収量が大きく、吸収領域の広い低コスト及び軽量のパネル用電波吸収体を得ようとするものである。
上記に示すパネル用電波吸収体を得るには、液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体で構成される層と粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体で構成される層とを併用し、得られるパネル用電波吸収体に密度勾配を設けることが必要である。
【００１３】
また、本発明は、液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体と粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体とを、両方の膨張黒鉛成形体に含まれる樹脂成分で接着して一体化し、これにより密度の異なる各膨張黒鉛成形体で高周波領域の電波を正確に吸収させるための機能を分担させるものである。
【００１４】
液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体及び粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体を得るのに用いられる膨張黒鉛には制限はなく、コストを重視するならば、原料黒鉛として天然黒鉛、人造黒鉛を使用することが好ましい。使用する黒鉛の粒径に制限はなく、要求特性を考慮し粒径の異なる黒鉛を混合して使用することもできる。
【００１５】
膨張黒鉛は、例えば原料黒鉛を、酸性物質及び酸化剤を含む溶液中に浸漬して黒鉛層間化合物を生成させる工程及び前記黒鉛層間化合物を加熱して黒鉛結晶のＣ軸方向を膨張させて膨張黒鉛とする工程により製造することができる。これにより膨張した黒鉛が虫状短繊維となり複雑に絡み合った形態となる。
【００１６】
膨張黒鉛の倍率は、特に制限はないが電波の吸収特性を考慮すると、１００倍以上が好ましく、１００倍〜５００倍であることがさらに好ましい。膨張倍率が１００倍未満の膨張黒鉛を使用すると、得られるパネル用電波吸収体の強度が低下する傾向があり、５００倍を超える膨張黒鉛を使用すると、電波の吸収特性が低下する傾向がある。
【００１７】
必要に応じて、上記膨張黒鉛をさらに高い温度で熱処理し、膨張黒鉛中に含まれる不純物を除去して使用される。この膨張黒鉛を粉砕、分級することにより所望の膨張黒鉛粉を分別することができるが、得られた膨張黒鉛粉をシート状に加工し、粉砕、分級し分別して使用することが好ましい。さらに、膨張黒鉛粉の純度を上げて使用する場合は、高温処理などを行い使用される。
【００１８】
前記の原料黒鉛としては特に制限はないが、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛等の高度に結晶が発達した黒鉛が好ましいものとして挙げられる。得られる特性と経済性のバランスを考慮すると天然黒鉛が好ましい。用いる天然黒鉛としては、特に制限はなく、Ｆ４８Ｃ（日本黒鉛（株）製の商品名）、Ｈ−５０（中越黒鉛（株）製の商品名）等の市販品を用いることができる。これらは、鱗片状の粉末の形態で使用することが好ましい。
【００１９】
原料黒鉛の処理に用いられる酸性物質は、一般的に硫酸などの黒鉛の層間に進入して十分な膨張能力を有する酸性根（陰イオン）を発生することができるものが使用される。酸性物質の使用量については特に制限はなく、目的とする膨張倍率で決定され、例えば、黒鉛１００重量部に対して１００重量部〜１０００重量部使用するのが好ましい。
【００２０】
また、酸性物質と共に用いられる酸化剤としては、過酸化水素、過塩素酸カリウム、過マンガン酸カリウム、重クロム酸カリウム等の過酸化物、また硝酸などの酸化作用のある酸を用いることができ、良好な膨張黒鉛を得やすいという観点から過酸化水素が特に好ましい。酸化剤として過酸化水素を用いる場合、水溶液として用いることが好ましく、このとき、過酸化水素の濃度については特に制限はないが、２０重量％〜４０重量％の範囲が好ましい。その使用量についても特に制限はないが、黒鉛１００重量部に対して過酸化水素水として５重量部〜６０重量部の範囲で配合することが好ましい。
【００２１】
酸性物質及び酸化剤は、水溶液の形態で使用することが好ましい。
酸性物質としての硫酸は、適度の濃度で使用されるが、９５重量％以上の濃度のものが好ましく、濃硫酸を使用することが特に好ましい。
【００２２】
上記に示す方法で得られた膨張黒鉛粉を用いて膨張黒鉛成形体を作製するが、膨張黒鉛成形体を作製する方法については特に制限はなく、製造時における膨張黒鉛粉の破砕の少なさ、製造コスト等を考慮すると圧縮成形法で製造することが好ましい。なお、本発明では少なくとも性質の異なる２種類以上の膨張黒鉛成形体が使用されるが、そのうちの１種類は液状樹脂を含浸して用いられる。
【００２３】
液状樹脂を含浸して得られる膨張黒鉛成形体の密度については特に制限はないが、０．０７ｇ／ｃｍ３〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲が好ましく、０．０７５ｇ／ｃｍ３〜０．９５ｇ／ｃｍ３の範囲がさらに好ましい。密度が０．０７ｇ／ｃｍ３未満であると膨張黒鉛成形体が脆く、強度が低くなる傾向があり、１．０ｇ／ｃｍ３を超えると、成形時に膨張黒鉛凝集物が破壊する傾向がある。
【００２４】
上記で使用する液状樹脂の種類及び液状樹脂を含浸する方法については特に制限はないが、コスト、含浸性等を考慮すると液状フェノール樹脂を使用することが好ましい。また液状樹脂の含浸は、電波入射面から行うことが好ましく、単位面積当り一定量含浸されるが、含浸量については特に制限はないが、溶剤除去及び樹脂硬化終了後の膨張黒鉛成形体の表面抵抗が、１００Ω〜７００Ωの範囲になる量を含浸することが好ましい。液状樹脂の含浸量が少なく表面抵抗が１００Ω未満であると表面の導電性が大きすぎ進入しようとする５．８ＧＨＺ領域の電波を跳ね返し、電波吸収体としての効果が得られない傾向がある。一方、液状樹脂の含浸量が多すぎ表面抵抗が７００Ωを超えると、前記とは逆に絶縁物が多いため、電波は進入するものの電波吸収体として機能する膨張黒鉛の絶対量が少ないため、電波吸収効果が少なくなる傾向がある。
【００２５】
具体的に含浸する樹脂量としては、樹脂固形分／膨張黒鉛＝５０／５０重量％〜９０／１０重量％の比率になるように調整して含浸することが好ましい。
含浸方法には、例えば液状樹脂を霧吹きなどの容器に入れ、一定時間電波を入射する面の上部から吹き付け、その状態のまま乾燥機に移し熱処理することで、溶媒の除去、樹脂の成形体への含浸及び樹脂の硬化が達成される。
【００２６】
一方、粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体を得るのに用いられる膨張黒鉛粉も特に制限はないが、粉末樹脂との混合性を考慮し、得られる成形体の均一性を確実なものとするならば、膨張黒鉛粉に圧力（プレス、ロール等）を加えて密度の上がったシート状に加工し、さらに粉砕して膨張黒鉛シート粉砕粉とし、この膨張黒鉛シート粉砕粉を粉末樹脂と乾式で混合して使用すれば、密度の調整、得られる成形体の均一性及び製造時の環境衛生の面で特に好ましい。
なお、密度の大きさは、加圧量、ロールギャップ等の調整により、調整することができる。
【００２７】
なお、上記で使用する粉末樹脂に制限はなく、例えば一般汎用型のポリエチレン、塩化ビニール、フェノキシ樹脂等の熱可塑性型やフェノール樹脂、フェノール変性型樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化型の粉末樹脂が使用でき、反応時に発生する炭酸ガスなどの応用による高価で反応条件が厳しく制約される発泡型樹脂を用いる必要性は全くない。
【００２８】
粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体の密度については特に制限はないが、０．３ｇ／ｃｍ３  〜  １．５ｇ／ｃｍ３の範囲が好ましく、０．４ｇ／ｃｍ３  〜  １．４５ｇ／ｃｍ３の範囲がさらに好ましい。密度が０．３ｇ／ｃｍ３未満であると、得られた複合成形体（パネル用電波吸収体）が脆く、崩れ易い傾向があり、１．５ｇ／ｃｍ３を超えると、電波吸収特性が低下する傾向がある。
【００２９】
膨張黒鉛シート粉砕粉の平均粒径についても特に制限はないが、得られる電波吸収体の電波吸収特性及び強度を考慮すると、数平均粒径で５０μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましく、７０μｍ〜５００μｍの範囲がさらに好ましい。数平均粒径が５０μｍ未満であると、得られる電波吸収体の強度が低下する傾向があり、１０００μｍを超えると電波吸収特性が低下する傾向がある。
【００３０】
膨張黒鉛シート粉砕粉と粉末樹脂との配合割合は、膨張黒鉛シート粉砕粉／粉末樹脂＝５０（重量部）／５０（重量部）〜９０（重量部）／１０（重量部）の範囲が好ましく、５５（重量部）／４５（重量部）〜８５（重量部）／１５（重量部）の範囲がさらに好ましい。膨張黒鉛シート粉砕粉の配合量が５０重量部未満であると、電波吸収特性が低下する傾向があり、９０重量部を超えると、強度が急激に低下する傾向がある。
【００３１】
膨張黒鉛シート粉砕粉と粉末樹脂の混合方法に特に制限はないが、シエイカー、Ｖブレンダー等を使用して混合すれば、膨張黒鉛シート粉砕粉の破壊を防ぎ、均一混合する上で好ましい。
【００３２】
また、上記混合粉を成形する方法についても特に制限はないが、粉末樹脂を一部又は全部を溶融させて、膨張黒鉛シート粉砕粉に均一に付着させ、かつ樹脂を完全硬化させないことが必要である。成形法としては、例えば熱プレス法、熱ロール法、ロール加圧シート法（混合粉を一度ロールに通して得られる混合シートを熱処理する方法）が挙げられる。密度調整、製造コスト及び使用樹脂の安定した熱処理条件を考慮すると、ロール加圧シート法が好ましい。
【００３３】
なお、本発明においては、液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体及び粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体の内部に、必要に応じて、電波吸収特性調整剤として少量の銅粉、酸化鉄等の磁性粉又は前記磁性粉と天然黒鉛粉、人造黒鉛粉等の無機粉の混合粉が分散して添加される。
また、本発明になるパネル用電波吸収体には、電波入射面の反対側面に入射電波を反射させるためのアルミ板、ステンレス板、鉄板等の電波反射材料を使用することが好ましい。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
実施例１
（１）  液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体の製造
膨張黒鉛（天然黒鉛使用、嵩密度０．００７ｇ／ｃｍ３、膨張倍率２００倍）４００ｇを、振動機上に乗せて振動する簡易金型（縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ×高さ３００ｍｍ）に充填した後、上記簡易金型を振動させて膨張黒鉛を均一にならし、その後、該簡易金型を７０トン圧縮成形機にセットし、簡易金型中に充填した膨張黒鉛に圧力が均一にかかる治具を用い、１ＭＰａ（ゲージ圧力）の成形圧力で２分間成形し、寸法が縦５００ｍｍ、横５００ｍｍ、厚さ１６ｍｍ及び密度０．９ｇ／ｃｍ３の膨張黒鉛成形体を得た。
【００３５】
次に、得られた膨張黒鉛成形体の電波入射面に、霧吹きを使用し固形分を３０重量％に調整したレゾール型液状フェノール樹脂（日立化成工業（株）製、商品名ヒタノール７１０３）を均一に吹き付けた。さらにこのものを１２０℃に昇温した乾燥機に１時間入れ、溶剤の除去、膨張黒鉛層への樹脂含浸及び樹脂硬化を行った。この作業を３回行い液状樹脂を含浸した膨張黒鉛成形体を得た。得られた膨張黒鉛成形体の表面抵抗は２８０Ωであった。
【００３６】
（２）  粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体の製造
板厚が１．０ｍｍ及び嵩密度が１．０ｇ／ｃｍ３の膨張黒鉛シート（日立化成工業（株）製、商品名カーボフィットＨＧＰ−１０５）を粗粉砕及び微粉砕機で粉砕し、数平均粒径が２００μｍの膨張黒鉛シート粉砕粉を得た。次いで、得られた膨張黒鉛シート粉砕粉７００ｇと平均粒径が３０μｍの変性フェノール樹脂（日立化成工業（株）製、商品名ＨＲ  １０６０）３００ｇを、Ｖブレンダーで１５分間混合した。
【００３７】
上記で得た混合物の厚さが５ｍｍになるよう調整したロールで該混合物を圧延して、膨張黒鉛樹脂混合圧延シートを得た。その後、得られた膨張黒鉛樹脂混合圧延シートを１２０℃で２０分間熱処理を行って、寸法が縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ及び厚さ５ｍｍの粉末樹脂を含有した膨張黒鉛成形体を得た。冷却後得られた膨張黒鉛成形体は樹脂が完全に溶融し、膨張黒鉛シート粉砕粉を完全に固定した比較的強固な成形体であり、この膨張黒鉛成形体の密度は０．５ｇ／ｃｍ３であった。
【００３８】
また、得られた膨張黒鉛成形体を１６０℃に昇温した熱板上に放置したところ、溶融固化した樹脂分が再度液状化した。この結果より、上記熱処理条件（１２０℃／２０分）において使用樹脂は、完全に硬化していないことを確認した。
【００３９】
（３）  パネル用電波吸収体の製造
前記（１）及び（２）で得た各々の膨張黒鉛成形体を１５０ｍｍ×１５０ｍｍの寸法に加工し、さらに電波反射材料として使用する厚さが０．１ｍｍのアルミ板を、１４９ｍｍ×１４９ｍｍの寸法に切取り、アルミ板、（２）で得た膨張黒鉛成形体及び（１）で得た膨張黒鉛成形体の順番にずれないように重ね、次いで１６０℃に昇温した熱板上にのせ、さらに（１）で得た膨張黒鉛成形体上に１．５ｋｇの鉄板を乗せ３０分間放置し、冷却後アルミ板、（２）で得た膨張黒鉛成形体及び（１）で得た膨張黒鉛成形体が一体化したパネル用電波吸収体を得た。
【００４０】
実施例２
アルミ板、実施例１の（２）で得た膨張黒鉛成形体を２枚及び実施例１の（１）で得た膨張黒鉛成形体を順番にずれないように重ねた以外は、実施例１の（３）と同様の工程を経てパネル用電波吸収体を得た。
【００４１】
比較例１
実施例１の（１）で得た膨張黒鉛成形体とアルミ板だけを使用し、これらを重ねて使用した以外は、実施例１の（３）と同様の工程を経てパネル用電波吸収体を得た。
【００４２】
次に、上記の実施例及び比較例で得られたパネル用電波吸収体の電波吸収特性（電波吸収量）を下記に示す方法で測定した。その測定結果を表１に示す。なお、電波吸収領域は１ＧＨＺ〜１１ＧＨＺの範囲とした。
2004327684.tif 000002
【００４３】
【表１】
2004327684.tif 000003
【００４４】
表１に示されるように、実施例１及び２で得たパネル用電波吸収体は、比較例１で得たパネル用電波吸収体に比較し、各吸収周波数及び各電波入射角で電波吸収量が大きく、また実施例１で得たパネル用電波吸収体と実施例２で得たパネル用電波吸収体とでは実施例２で得たパネル用電波吸収体の方が電波吸収量が大きいことが明らかである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のパネル用電波吸収体は、強度に優れ、かつ密度勾配を持たせることが可能で、電波入射角度に関係なく大きな電波吸収量を得ることができ、低コスト及び軽量のパネル用電波吸収体であり、工業的に極めて好適である。