(57)【要約】【課題】ミリ波帯域の所望の周波数において、優れた吸収性能を有し、かつ、耐久性・耐候性に優れたミリ波電波吸収体を提供する。【解決手段】反射層２の上に吸収層１を積層した板状のミリ波電波吸収体に関する。吸収層１は厚さが１．０ｍｍ  〜５．０ｍｍ  で、樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対しカーボンブラックを１〜３０重量部含み、カーボンブラックは、炭素原子の一次粒子が集まった二次粒子の平均粒子径が５０ｎｍ以下で、かつ、該二次粒子が凝集した凝集体の吸油量が５０ｍＬ／１００ｇ以上に設定され、周波数５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚにおける吸収層１の誘電率の実数部が３．０  以上であることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射層の上に吸収層を積層した板状のミリ波電波吸収体において、
前記吸収層は厚さが１．０ｍｍ  〜５．０ｍｍ  で、樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対しカーボンブラックを１〜３０重量部含み、
前記カーボンブラックは、炭素原子の一次粒子が集まった二次粒子の平均粒子径が５０ｎｍ以下で、かつ、該二次粒子が凝集した凝集体の吸油量が５０ｍＬ／１００ｇ以上に設定され、
周波数５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚにおける前記吸収層の誘電率の実数部が３．０  以上であるミリ波電波吸収体。
【請求項２】
請求項１において、
前記吸収層は厚さが３．１ｍｍ  〜５．０ｍｍ  で、樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対しカーボンブラックを５．０  〜１５．０重量部含み、
周波数７６ＧＨｚにおける前記吸収層の誘電率の実数部が４．０  以上であるミリ波電波吸収体。
【請求項３】
反射層の上に吸収層を積層した板状のミリ波電波吸収体において、
前記吸収層は厚さが１．０ｍｍ  〜５．０ｍｍ  で、樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対しカーボンファイバを１〜３０重量部含み、
前記カーボンファイバは、長さが２０μｍ〜４９μｍで、直径が１．０  μｍ〜１０μｍで、かつ、長さ／直径比が３．０  〜２０に設定され、
周波数５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚにおける前記吸収層の誘電率の実数部が３．０  以上であるミリ波電波吸収体。
【請求項４】
請求項３において、
前記吸収層は厚さが１．５ｍｍ  〜３．０ｍｍ  で、樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対しカーボンファイバを５．０  〜１５．０重量部含み、
周波数６０ＧＨｚにおける前記吸収層の誘電率の実数部が５．０  以上であるミリ波電波吸収体。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記ポリマーの主成分がＥＶＡまたはシリコーンゴムであるミリ波電波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ミリ波帯の電波を吸収する電波吸収体に関するものであり、特に５０〜９０ＧＨｚの高周波数帯域において優れた吸収特性を有する電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３０ＧＨｚまでの周波数帯（センチ波）においては、主として、軟質磁性体粉末が電波吸収材料として用いられる。このような電波吸収体は、従来、多数開発されている。また、３０ＧＨｚ以上の周波数帯（ミリ波）においても、六方晶フェライトなどの特殊な材料を用いた電波吸収体の開発が行われている。
【０００３】
しかし、ミリ波帯では吸収体の電波吸収機構が
（１）無反射条件式と呼ばれる関係式に従うこと、
（２）周波数が高い帯域では磁気損失効果が発現しにくいこと、
（３）電波の波長が短いため、電波伝搬経路となる吸収体の厚みが重要となることなどから、吸収体の電波吸収特性は、吸収体として用いる複合体の誘電率および物理的寸法（厚み）に強い依存性がある。
複合体の厚みは、基体となるポリマーの生産工程および使用状態における公差を常識的範囲（±０．１  ｍｍ程度）に制御しなけれはならないことを考慮すると、複合体の誘電率を調整することが安定的な電波吸収体を構成するための要件となる。この要件を満たす誘電体の１つとして、炭素系材料を樹脂またはゴムのポリマーに配合した電波吸収体が知られている（たとえば、特許文献１、２参照）。また、炭素系材料のなかでも、特に炭素繊維を用いた電波吸収体が知られている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２６４８７０２号公報  （第２−３頁）
【特許文献２】
特開２００１−７７５８４号公報  （第２−４頁）
【特許文献３】
特開平５−２７５８８０号公報  （第２−５頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の発明では、吸収層の厚みが１．０  ｍｍ以下でしか優れた吸収性能を示さないので、屋外の使用においては、耐久性・耐候性に問題がある。
特許文献２の発明では、吸収層の厚みが３．０  ｍｍを超えると、ミリ波帯の電波を有効に吸収することができない。また、エポキシ変成ウレタンゴム１００重量部に対して、カーボンブラックの添加量が１〜３重量部という狭い範囲に限られるため、電波吸収量のピークを調整するための自由度が少ない。
特許文献３の発明では、ミリ波帯における電波吸収体として何ら有用な効果を発揮し得ない。
【０００６】
したがって、本発明は、ミリ波帯域の所望の周波数において、優れた吸収性能を有し、かつ、耐久性・耐候性に優れたミリ波電波吸収体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本第１発明は、反射層の上に吸収層を積層した板状のミリ波電波吸収体に関する。前記吸収層は厚さが１．０ｍｍ  〜５．０ｍｍ  で、樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対し（以下、“ＰＨＲ”で表記する）カーボンブラック（以下、“ＣＢ”という）を１〜３０重量部含み、前記ＣＢは、炭素原子の一次粒子が集まった二次粒子の平均粒子径が５０ｎｍ以下で、かつ、該二次粒子が凝集した凝集体の吸油量が５０ｍＬ／１００ｇ以上に設定され、周波数５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚにおける前記吸収層の誘電率の実数部が３．０  以上であることを特徴とする。
【０００８】
電波吸収体の電波吸収特性は、吸収体の誘電率の実数部に大きく依存している。つまり、誘電率の実数部の値が大きい程、入射する電波のエネルギー損失を大きくすることができる。本第１発明では、ストラクチャが大きい炭素粉末を所定量混入することで、吸収体全体の誘電率の実数部を大きくすることができる。そのため、ミリ波の周波数帯域において有効な電波吸収体を構成することができる。
【０００９】
第１発明においては、前記ＣＢの添加量を５．０  〜１５．０ＰＨＲに設定し、かつ、前記吸収層の厚さを３．１ｍｍ  〜  ５．０ｍｍに設定するのが更に好ましい。かかる構成により、自動車用レーダなどに用いられる７６ＧＨｚ帯の周波数に対して、最適な吸収特性を有する電波吸収体を得ることができる。
【００１０】
また、本第２発明は、反射層の上に吸収層を積層した板状のミリ波電波吸収体に関する。前記吸収層は厚さが１．０ｍｍ  〜５．０ｍｍ  で、樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対しカーボンファイバ（以下、“ＣＦ”という）を１〜３０重量部含み、前記ＣＦは、長さが２０μｍ〜４９μｍで、直径が１．０  μｍ〜１０μｍで、かつ、長さ／直径比が３．０  〜２０に設定され、周波数５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚにおける前記吸収層の誘電率の実数部が３．０  以上であることを特徴とする。
【００１１】
ＣＦをミリ波帯域に使用できる理由は、ＣＦもストラクチャが大きいので、吸収体全体の誘電率の実数部が大きくなるからである。
【００１２】
第２発明においては、前記ＣＦの添加量を５．０  〜１５．０ＰＨＲに設定し、かつ、前記吸収層の厚さを１．５ｍｍ  〜  ３．０ｍｍに設定するのが更に好ましい。かかる構成により、自動車用レーダなどに用いられる６０ＧＨｚ帯の周波数に対して、最適な吸収特性を有する電波吸収体を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図１（ａ）は第１実施形態にかかるミリ波電波吸収体を示す断面図である。この図１（ａ）において、反射層２の上には吸収層１が積層されている。前記反射層２と前記吸収層１とは一体となっている。本電波吸収体は、電波Ｅが前記吸収層１側から入射するように用いる。
【００１４】
前記吸収層１は、樹脂またはゴムのポリマーにＣＢの粉末を分散配合したものが使用される。ＣＢとしては、炭素原子の一次粒子が集まった二次粒子の平均粒子径が小さく、かつ、吸油量の大きなもの、すなわち、ストラクチャが大きいものを用いる。具体的には、図２に示すＣＢ♯１のように、炭素原子の一次粒子が集まった二次粒子の平均粒子径が５０ｎｍ以下で、かつ、二次粒子が凝集した凝集体の吸油量が５０ｍＬ／１００ｇ以上のものを用いる。その理由は、図２に示すＣＢ♯２のように、前記二次粒子の平均粒子径が５０ｎｍを超え、前記吸油量が５０ｍＬ／１００ｇに満たないＣＢを用いると、電波吸収性能が低下するからである。
【００１５】
前記吸収層１の基体となるポリマーの主成分としては、種々の樹脂またはエラストマーを採用することができるが、屋外で使用する場合の耐候性を考慮すると、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）またはシリコーンゴムを採用するのが最も好ましい。なお、前記反射層２は、金属板（薄膜）や金属を含有させた樹脂板（薄膜）などで形成されており、前記吸収層１を減衰しながら透過し反射層２に達した電波Ｅを、その表面で（完全）反射させるものである。
【００１６】
前記吸収層１の厚さｔおよびＣＢの添加量は、使用する周波数により異なるが、５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚのミリ波帯域の電波を吸収するようにするためには、前記ＣＢの添加量を樹脂またはゴムのポリマー１００重量部に対し１〜３０重量部（以後、ポリマー１００重量部に対するＣＢの重量比を「ＰＨＲ」で示す。）に設定し、かつ、前記吸収層の厚さｔを１．０ｍｍ  〜  ５．０ｍｍに設定する必要がある。ＣＢの添加量が１ＰＨＲに満たないと、誘電損失が小さくなり、周波数５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚにおいて有効な電波吸収体を構成できない。一方、ＣＢの添加量が３０ＰＨＲを超えると、ポリマーへの混合分散が困難になり、また、吸収層の厚さｔも厚くなってしまう。
【００１７】
また、前記吸収層１の厚さｔは、１．０ｍｍ  未満では吸収する周波数帯域が高くなり、ミリ波帯の電波に対して前記反射層２で反射された反射波が整合できなくなる上、耐久性に問題がある。逆に、前記吸収層の厚さｔが、５．０ｍｍ  を超えると、吸収する周波数帯域が低くなり、ミリ波帯の電波に対して前記反射層２で反射された反射波が整合できなくなる上、電波吸収体の重量が増大してしまう。
【００１８】
図３は、前記ＣＢ♯１（図２）を５ＰＨＲ、１０ＰＨＲ混合した吸収層１の各周波数における誘電率の実数部の変化を示すグラフである。図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すると分かるように、ＣＢ♯１の混合率を５ＰＨＲから１０ＰＨＲに増やすと、各周波数における吸収層１の誘電率の実数部が大きくなる。すなわち、ＣＢ♯１の混入率が多い程、吸収層１の誘電率の実数部が大きくなり、誘電損失も大きくなる。したがって、電波の吸収量が大きくなる。
【００１９】
図１（ｂ）は、第２実施形態にかかる電波吸収体を示す断面図である。
第２実施形態では、吸収層１にＣＦが分散配合されている。該ＣＦは、長さが２０μｍ〜４９μｍで、直径が１．０  μｍ〜１０μｍで、かつ、長さ／直径比が３．０  〜２０のものを用いる。前記ＣＦを上記サイズに設定することで、周波数５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚにおける前記ＣＦの誘電率の実数部を３．０  以上に設定することができる。
【００２０】
図４は、長さが３０μｍで、直径が概ね３．０  μｍ〜７．０  μｍで、かつ、長さ／直径比が４〜１０程度のＣＦを１０ＰＨＲ混合した吸収層１の各周波数における誘電率の実数部の変化を示すグラフである。
この図４から分かるように、ＣＦを混合した場合の吸収層１の誘電率の実数部の値は、同じ割合でＣＢを混合した場合の吸収層１の誘電率の実数部の値（図３参照）よりも、大きな値をとる。したがって、第１実施形態と同様に、ミリ波帯の電波吸収体として優れた吸収特性を有する。
【００２１】
なお、前記ＣＦは、ポリマー中にランダムに（方向性なく）分散させてもよいし、また、特定の方向に揃えて、あるいは、格子状に編組して、吸収特性の異方性を現出させるようにしてもよい。
【００２２】
以下、本発明の効果を明瞭にするため、実施例および比較例を示す。
実施例１：
シリコーンゴム１００重量部に対し、ＣＢ（平均粒子径３１ｎｍ、比表面積７９ｍ２  ／ｇ、吸油量１０５ｍＬ／１００ｇ）を１０重量部混合したゴムシートにアルミ箔を圧着した電波吸収体についてシュミレーションを行った。この際、吸収層１の厚さｔのみを３．２ｍｍ〜３．７ｍｍの間で０．１ｍｍ間隔で変化させたときの電波吸収性能を計算した。得られた計算結果を図５（ａ）に示す。この図５（ａ）において、ふたこぶ山の吸収ピークは、周期的に現れ、厚みｔが厚くなると低周波方向に、厚みｔが薄くなると高周波方向にシフトしていることが分かる。しかし、どの厚みｔのものでも減衰量が２０ｄＢに達していないため、更に吸収率の高い条件を探る必要がある。
【００２３】
実施例２：
実施例１と同様に、シリコーンゴム１００重量部に対し、ＣＢ（平均粒子径３１ｎｍ、比表面積７９ｍ２  ／ｇ、吸油量１０５ｍＬ／１００ｇ）を１０重量部混合したゴムシートにアルミ箔を圧着した電波吸収体についてシュミレーションを行った。吸収層１の厚さｔを３．８ｍｍ〜４．３ｍｍの間で０．１ｍｍ間隔で変化させたときの電波吸収性能を計算した。得られた計算結果を図５（ｂ）に示す。この図５（ｂ）において、厚みｔを厚くするにしたがって、吸収ピークが低周波方向にシフトしていき、新たな吸収ピークが７６ＧＨｚ付近に現れている。この新たな吸収ピークは、これまでの吸収ピークよりも減衰量が大きく、３０ｄＢ以上の減衰量が見込める。
【００２４】
実施例３：
実施例２の吸収体の厚みｔを更に変化させたときの電波吸収性能を検証した。吸収層１の厚さｔは４．３ｍｍ〜４．７ｍｍの間で０．１ｍｍ間隔で変化させた。得られた計算結果を図５（ｃ）に示す。この図５（ｃ）において、厚みｔを厚くするにしたがって、吸収ピークが低周波方向にシフトしていくと共に、吸収ピークの高さが低く、つまり、減衰量が小さくなっていくのが分かる。したがって、最も強度の大きい（減衰量の大きい）ピークは、厚さｔが４．２ｍｍ〜４．３ｍｍの間にあると推定される。
【００２５】
実施例４：
シリコーンゴム１００重量部に対し、ＣＢ（平均粒子径３１ｎｍ、比表面積７９ｍ２  ／ｇ、吸油量１０５ｍＬ／１００ｇ）を１０重量部混合したゴムシートにアルミ箔を圧着した電波吸収体についてシュミレーションを行った。吸収層１の厚さｔは４．２３ｍｍに設定した。この吸収体の電波吸収性能を計算したところ、７６ＧＨｚにおいて減衰量は３５ｄＢ以上の値を示した。得られた計算結果を図６に示す。なお、上記条件の下で構成された吸収層１の７６ＧＨｚにおける誘電率の実数部の値は、図３（ｂ）に示すように、概ね４．５である。
【００２６】
実施例５：
シリコーンゴム１００重量部に対し、ＣＦ（長さ３０μｍ、直径４．０  μｍ、長さ／直径比７．５  ）を１０重量部混合したゴムシートにアルミ箔を圧着した吸収体についてシュミレーションを行った。吸収層１の厚さｔを１．７ｍｍ〜２．１ｍｍの間において０．１ｍｍ間隔で変化させたときの電波吸収性能を計算した。得られた計算結果を図７（ａ）に示す。ＣＢを混合した場合と同様に、厚みｔが厚くなると低周波方向に、厚みｔが薄くなると高周波方向にシフトしていることが分かる。
【００２７】
実施例６：
実施例５と同様に、シリコーンゴム１００重量部に対し、ＣＦ（長さ３０μｍ、直径４．０  μｍ、長さ／直径比７．５  ）を１０重量部混合したゴムシートにアルミ箔を圧着した吸収体についてシュミレーションを行った。吸収層１の厚さｔを２．１１ｍｍに設定した。この吸収体の電波吸収性能を計算したところ、６０ＧＨｚにおいて吸収率は２０ｄＢ以上の値を示した。得られた計算結果を図８に示す。なお、上記条件の下で構成された吸収層１の６０ＧＨｚにおける誘電率の実数部の値は、図４に示すように、概ね８．７である。
【００２８】
比較例１：
シリコーンゴム１００重量部に対し、ＣＦ（長さ３０μｍ、直径４．０  μｍ、長さ／直径比７．５  ）を２１．３重量部混合したゴムシートにアルミ箔を圧着した吸収体についてシュミレーションを行った。吸収層１の厚さｔを１．３ｍｍ〜１．７ｍｍの間において０．１ｍｍ間隔で変化させたときの電波吸収性能を計算した。得られた計算結果を図７（ｂ）に示す。この場合、吸収ピークの高さが２０ｄＢに達しておらず、若干吸収性能の劣る電波吸収体であることがわかる。
【００２９】
比較例２：
シリコーンゴム１００重量部に対し、ＣＦ（長さ３０μｍ、直径４．０  μｍ、長さ／直径比７．５  ）を３４．１重量部混合したゴムシートにアルミ箔を圧着した吸収体についてシュミレーションを行った。吸収層１の厚さｔを０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの間において０．１ｍｍ間隔で変化させたときの電波吸収性能を計算した。得られた計算結果を図７（ｃ）に示す。この場合、厚みｔの変化に対して、吸収ピークのシフトが大きく、厚みのバラツキによってその吸収性能に大きなバラツキが生じるから、安定的に量産することができない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電波吸収体は、ＣＢまたはＣＦの凝集状態・サイズを適切に設定し、混合体である吸収層の誘電率の実数部を大きく設定することで、６０ＧＨｚまたは７６ＧＨｚ等の高い周波数帯域において２０ｄＢ以上の電波吸収性能を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる電波吸収体を示す断面図、（ｂ）は第２実施形態にかかる電波吸収体を示す断面図である。
【図２】カーボンブラックの特性の一例を示す図表である。
【図３】カーボンブラックを混合した吸収体の誘電率の実数部の変化を示すグラフである。
【図４】カーボンファイバを混合した吸収体の誘電率の実数部の変化を示すグラフである。
【図５】実施例１〜３の電波吸収性能を示すグラフである。
【図６】実施例４の電波吸収性能を示すグラフである。
【図７】実施例５および比較例１、２の電波吸収性能を示すグラフである。
【図８】実施例６の電波吸収性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１：吸収層
２：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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【図５】
2004296758.tif 000007
【図６】
2004296758.tif 000008
【図７】
2004296758.tif 000009
【図８】
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