(57)【要約】【課題】  木質系ボードの内部構造に注目し、これにより得られた知見を踏まえて、ＧＨｚ帯、特に実用的にも有用なその低周波数側において優れた電波吸収特性を有し、実用的な曲げ強度等の特性をも有する新しい木質系電波吸収ボードを提供する。【解決手段】  （ａ）木粉および磁性粉の各々の粒径、（ｂ）磁性粉の種類とその含有体積量、並びに（ｃ）ボードの厚みの組合わせ設定によりＧＨｚ周波数帯域での電磁波反射減衰量ＲＬが制御されている木質系電波吸収ボードを提供し、たとえば、木粉とＭｎ−Ｚｎフェライト磁性粉とのバインダー樹脂による結合成形体である木質系電波吸収ボードであって、曲げ強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であって、周波数０．８〜１．４ＧＨｚ帯域における最大反射減衰量ＲＬｍａｘが２０ｄＢ以上である木質系電波吸収ボードとする。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木粉と磁性粉とのバインダー樹脂による結合成形体である木質系電波吸収ボードであって、（ａ）木粉および磁性粉の各々の粒径、（ｂ）磁性粉の種類とその含有体積量、並びに（ｃ）ボードの厚みの組合わせ設定によりＧＨｚ周波数帯域での電磁波反射減衰量ＲＬが制御されていることを特徴とする木質系電波吸収ボード。
【請求項２】
電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘがＧＨｚの特定周波数帯域で１５ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１の木質系電波吸収ボード。
【請求項３】
磁性粉含有体積量の増加または減少により電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘピークをＧＨｚ帯域の低周波側または高周波側へ移行制御されていることを特徴とする請求項１または２の木質系電波吸収ボード。
【請求項４】
ボード厚みの増大または減少により電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘピークをＧＨｚ帯域の低周波側または高周波側へ移行制御されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの木質系電波吸収ボード。
【請求項５】
木粉とＭｎ−Ｚｎフェライト磁性粉とのバインダー樹脂による結合成形体である木質系電波吸収ボードであって、曲げ強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であって、周波数０．８〜１．４ＧＨｚ帯域における電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘが２０ｄＢ以上であることを特徴とする木質系電波吸収ボード。
【請求項６】
Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の含有量が３０〜６０体積％の範囲内で、ボード厚みが、その平均粒径の１００〜１４０倍の範囲内であることを特徴とする請求項５の木質系電波吸収ボード。
【請求項７】
Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の平均粒径（ＤＭ）と木粉の短径粒径（ＤＷ）との比（ＤＷ／ＤＭ）が、２〜４．５の範囲内であって、曲げ強度が１７Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする請求項５または６の木質系電波吸収ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材、家具材、電気もしくは電子機器框体等として有用な、木質系電波吸収ボードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮの普及による室内ＧＨｚ帯電磁波環境の悪化に伴い、電波吸収機能に加え調湿機能をはじめとする木質機能を有する建材用電波吸収体が求められている。しかし、一般的なプラスチック、ゴム、コンクリート系電波吸収体には木質機能は備わっていない。一方、磁性廃棄物および廃棄木材のリサイクルを考慮した磁性粉体および木粉から構成される粉体型磁性木材は建材用木質系電波吸収ボードとして期待されている。
【０００３】
金属板を裏打ちした単層型電波吸収体において、試料の複素透磁率μ＊あるいは複素誘電率ε＊の周波数特性は所望の電波吸収特性を示す電波吸収体を設計するのに重要な要素であり、２種類以上の材料を混合した場合、粒径に極端に違いがない場合にはそれらの平均のμ＊あるいはε＊を与えるものとしてLichteneckerの対数混合則が知られているが（非特許文献１）、建材用の木質系電波吸収ボードを構成しようとする場合、通常、磁性粉と木粉の粒径は大きく違っており、また粒子形状も異なることからこのような通則を適用することは難しい。このような状況において本発明者らによって、現在までに粉体型磁性木材の電波吸収特性の実験結果が報告されている（非特許文献２）。だが、磁性粉の粒子間距離は磁気特性に影響すると考えられるものの、内部構造からの電波吸収特性への検討は十分明らかにはされていない。また、建材用ボードとして構成する場合に必須の要件とされる粉体型磁性木材の曲げ強さに関しても内部構造の観点からの検討は十分ではない。
【０００４】
以上のような理由から、建材用等として有用な木質系電波吸収ボードがＧＨｚ帯電磁波環境における電波吸収体として実用的なものとして実現できるかどうかは従来全く予見することができないでいた。そして実際に、実用的な曲げ強度を有し、ＧＨｚ帯、たとえばその低周波数側で優れた電波吸収特性をも有する木質系ボードは実現されていないのが実情である。
【非特許文献１】楠，近藤：フェライト・ＳｉＯ2複合電磁波吸収体の吸収特性の粒径依存性、電学論，Ｖｏｌ．１２３−２，ｐｐ．１２５−１３１（２００３）
【非特許文献２】徳田，岡，浪崎：電気学会マグネティックス研究会資料，ＭＡＧ−０１−８０，ｐｐ．４５−５０（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のとおりの背景から、木質系ボードの内部構造に注目し、これにより得られた知見を踏まえて、ＧＨｚ帯、たとえば実用的にも有用なその低周波数側において優れた電波吸収特性を有し、実用的な曲げ強度等の特性をも有する新しい木質系電波吸収ボードを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。
【０００７】
第１：木粉と磁性粉とのバインダー樹脂による結合成形体である木質系電波吸収ボードであって、（ａ）木粉および磁性粉の各々の粒径、（ｂ）磁性粉の種類とその含有体積量、並びに（ｃ）ボードの厚みの組合わせ設定によりＧＨｚ周波数帯域での電磁波反射減衰量ＲＬが制御されていることを特徴とする木質系電波吸収ボード。
【０００８】
第２：電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘがＧＨｚの特定周波数帯域で１５ｄＢ以上であることを特徴とする上記の木質系電波吸収ボード。
【０００９】
第３：磁性粉含有体積量の増加または減少により電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘピークをＧＨｚ帯域の低周波側または高周波側へ移行制御されていることを特徴とする上記いずれかの木質系電波吸収ボード。
【００１０】
第４：ボード厚みの増大または減少により電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘピークをＧＨｚ帯域の低周波側または高周波側へ移行制御されていることを特徴とする上記のいずれかの木質系電波吸収ボード。
【００１１】
第５：木粉とＭｎ−Ｚｎフェライト磁性粉とのバインダー樹脂による結合成形体である木質系電波吸収ボードであって、曲げ強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であって、周波数０．８〜１．４ＧＨｚ帯域における電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘが２０ｄＢ以上である木質系電波吸収ボード。
【００１２】
第６：Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の含有量が３０〜６０体積％の範囲内で、ボード厚みが、その平均粒径の１００〜１４０倍の範囲内である上記の木質系電波吸収ボード。
【００１３】
第７：Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の平均粒径（ＤＭ）と木粉の短径粒径（Ｄｗ）との比（Ｄｗ／ＤＭ）が、２〜４．５の範囲であって、曲げ強度が１７Ｎ／ｍｍ2以上である上記いずれかの木質系電波吸収ボード。
【発明の効果】
【００１４】
上記のとおりの本発明によれば、木質系ボードの内部構造に注目することで、これにより得られた知見を踏まえて、ＧＨｚ帯、特に実用的にも有用なその低周波数側において優れた電波吸収特性を有し、実用的な曲げ強度等の特性をも有するこれまでにない新しい木質系電波吸収ボードが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の木質系電波吸収ボードを構成する基本的な成分としては、木粉と磁性粉、そしてバインダー樹脂が必須のものとなる。ここで本発明の上記成分の種類やその形状、組成、そして結合成形体の成形方法等については、目的とするボードの用途、使用環境に応じて基本的に選択される。
【００１６】
この用途としては、たとえば以下のものが本発明における対象とされる。
【００１７】
ＧＨｚ帯域用室内用木質系電波吸収ボード（電波吸収・木質調和機能）（介護・医療・ロボット防護対策、デジタル家電対応）、音楽ホール用木質系電波吸収ボード（携帯電話対策・吸音機能）、病院用木質系電波吸収ボード（医療機器電磁波防護対策・緊急電話使用可能）、家電・情報機器用木質系電波吸収ボード（デジタル家電・情報機器対応）、オフィス用木質系パーティション。
【００１８】
これらの用途に対応して、木粉は、広葉樹、針葉樹のうちの各種のものから選択される１種または２種以上でよく、バインダー樹脂についても、フェノール系、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系等の樹脂から適宜に選択される。
【００１９】
一般的には木粉の平均粒径は２００〜８００μｍの範囲内にあり、磁性粉の平均粒径は１０〜２００μｍ程度の範囲内にあることが好ましい。磁性粉の種類としては電波吸収体に用いられている、あるいは用いることが可能な各種のものであってよく、なかでもＭｎ−Ｚｎ系やＮｉ−Ｚｎ系等のフェライト系の磁性粉を用いることが好適に考慮される。
【００２０】
本発明においては、以上のような、木粉と磁性粉とのバインダー樹脂による結合成形体である木質系電波吸収ボードであって、（ａ）木粉および磁性粉の各々の粒径、（ｂ）磁性粉の種類とその含有体積量、並びに（ｃ）ボードの厚みの組合わせ設定によりＧＨｚ周波数帯域での電磁波反射減衰量ＲＬが制御されている木質系電波吸収ボードであることを特徴としている。
【００２１】
特に、本発明では、電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘがＧＨｚの特定周波数帯域で１５ｄＢ以上である木質系電波吸収ボードが特徴的なものとして例示される。
【００２２】
そして、本発明では、磁性粉含有体積量の増加または減少により電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘピークをＧＨｚ帯域の低周波側または高周波側へ移行制御されていることや、ボード厚みの増大または減少により電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘピークをＧＨｚ帯域の低周波側または高周波側へ移行制御されていることが強調される。
【００２３】
そして、より具体的な有用例として、本発明では、木粉とＭｎ−Ｚｎフェライト磁性粉とのバインダー樹脂による結合成形体である木質系電波吸収ボードであって、曲げ強度が１５Ｎ／ｍｍ2以上であって、周波数０．８〜１．４ＧＨｚ帯域における電磁波最大反射減衰量ＲＬｍａｘが２０ｄＢ以上であることを特徴とする木質系電波吸収ボードが提供される。
【００２４】
そして、このボードにおいては、Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の含有量が３０〜６０体積％の範囲内で、ボード厚みが、その平均粒径の１００〜１４０倍の範囲内であることがより好ましい。
【００２５】
また、Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の平均粒径（ＤＭ）と木粉の短径粒径（ＤＷ）との比（ＤＷ／ＤＭ）については、通常は６以下とすることが好ましいが、さらには２〜４．５の範囲内とすることで、曲げ強度が１７Ｎ／ｍｍ2以上に向上させることも可能となる。
【００２６】
成形方法については、たとえば１１０℃〜１８０℃の温度範囲で、熱硬化性樹脂をバインダーとして１０〜２０Ｎ／ｍｍ2の圧力で５〜３０分間圧縮成形する方法が好適なものとして例示される。
【００２７】
そこで以下に実施例を示して、さらに詳しく説明する。もちろん、以下の例によって発明が限定されることはない。
【実施例】
【００２８】
図１に例示したプロセスに従って、磁性粉体と木粉とを熱硬化性樹脂粉バインダーとして１５０℃、１５Ｎ／ｍｍ2にて２０分間熱圧縮することで粉体型磁性木材を作製した。磁性粉体はＭｎ−ＺｎフェライトＢＨ２（ＮＥＣ−Ｔｏｋｉｎ製、平均粒径約１００μｍ）を、木粉にはタモ材粉を、バインダーにはフェノール樹脂（ショウノールＢＲＰ−５１１、昭和高分子製）を用いた。磁性粉体の体積含有率（木粉との相対体積）を５０ｖｏｌ％に設定し、図１にも示したように、木粉粒径を分級しない試料および４種の粒径に分級した試料を調製した。また、磁性粉体と木粉を複合しない材料単体とバインダーの複合のみである材料特性の検討するために、比較試料として、磁性粉の体積含有率１００ｖｏｌ％、木粉の体積含有率１００ｖｏｌ％の試料も各々作製した。作製時のボード形状は３００ｍｍ×３００ｍｍ×Ｘｍｍ（Ｘ：任意）である。
【００２９】
粉体型磁性木材の内部構造をＨｉ−ＳＣＯＰＥ（ＫＨ−２４００ＤＰ）を用いて観察した。図２には、分級した木粉を用いた粉体型磁性木材各種試料の内部構造を示した。作製工程で熱圧縮しているため元の木粉粒径より小さくなり、その範囲は３０〜１００μｍ（短径）の範囲であった。
【００３０】
図３には曲げ強さの測定外観図を示した。ＵＴＭ−１０Ｔ型強度試験機で設置された試料に対し、載荷棒を１〔ｍｍ／ｍｉｎ〕で降下させ、集中荷重を加えた。試料が破壊されたときの最大荷重を測定し、下記の式により曲げ強さσbを測定した。図４に各試料の曲げ強度を示した。どの試料も建築用木質面材ボードのＪＩＳ規格（ＪＩＳ−Ａ−５９０８）が示す８〔Ｎ／ｍｍ2〕を達成できることが明らかとなった。特に平均粒径３００〜４２５μｍのＭＷ５０  Ｄ３００では１９．０〔Ｎ／ｍｍ2〕と最も高い曲げ強さが得られた。磁性粉体の平均粒径が１００μｍ程度であるとき組み合わせる各種の木粉の粒径は３００〜４２５〔μｍ〕付近で最適の強度が得られると予測される。
【００３１】
【数１】
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次いで、試料の電気・磁気的材料定数を測定した。
【００３２】
測定には外径７ｍｍ（−０．０５ｍｍ）、内径３．０５ｍｍ（＋０．０５ｍｍ）、厚さ３．５ｍｍ〜４．５ｍｍに加工した環状試料を用い、ネットワークアナライザＨＰ８７２０Ｄによって同軸管Ｓパラメータ法とＮｉｃｏｌｓｏｎ−Ｒｏｓｓ法により周波数０．３ＧＨｚ〜１２ＧＨｚでの材料定数（複素透磁率・複素誘電率）を導出した。図５（ａ）−（ｄ）は得られた材料定数である。複素透磁率虚部で木粉の平均粒径１０６〜２１２μｍのＭＷ５０−Ｄ１０６と平均粒径４２５〜６００μｍのＭＷ５０−Ｄ４２５とを比較すると共鳴周波数ｆｒ〔Ｈｚ〕ではｍｗ５０−Ｄ１０６の方が約３％高い値となった。また複素誘電率も木粉の粒径に対応して、実部で最大２０％程度の変化が見られた。
【００３３】
なお、図中のＭＷ50は、磁性粉５０ｖｏｌ％含有を示しており、Ｄnonは分級なしを、Ｄ106、Ｄ212、Ｄ300、Ｄ425は各々図１に示した分級後の粒径範囲を示している。また、Ｍ100は磁性粉１００％、Ｗ100は木粉１００％の場合を示している。
【００３４】
以上より求めた材料定数から、図６に示したように、試料背面を反射板で裏打ちされた単層型電波吸収体として電波吸収料の周波数特性を算出した（橋本「電波吸収体入門」（ｐ．９８）、森北出版、１９７７）。図７に木粉粒径を変化させた試料（厚さ１２ｍｍ）の反射減衰量を示した。反射減衰量の最大値ＲＬｍａｘは約２６〜３１〔ｄＢ〕の範囲となり、最大１９％の変化を示した。そして、０．１８〜１．４ＧＨｚ帯域において、ＲＬｍａｘは２０ｄＢを超えていることがわかる。また、その中心周波数ｆ0は約１〔ＧＨｚ〕で、最大０．１６〔ＧＨｚ〕の変化を示した。
【００３５】
図８は、５０ｖｏｌ％のＭＷ50−Ｄnow（分級なし）のものについてボード厚みによるＲＬの変化を示したものである。１０〜１４ｍｍの厚みにおいて、この分級なしの場合と上記のとおりに分級した場合のものも、０．８〜１．４ＧＨｚ帯域で、ＲＬｍａｘ２０以上の性能を示すことが確認された。そして、Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の含有量が３０〜６０ｖｏｌ％の範囲で、その平均粒径の１００〜１４０倍の厚みのものが０．１８〜１．４ＧＨｚという比較的低周波数側で２０ｄＢ以上のＲＬｍａｘを示すことが確認された。
【００３６】
そして、上記のとおりのＭｎ−Ｚｎフェライト磁性粉の場合だけでなく、他の、たとえばＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁性粉等の場合でも、ＲＬｍａｘのピークは、以下のことにより制御されることも確認された。
【００３７】
すなわち、磁性粉含有体積％を増加させること、ボードの厚みを増加させることによって、たとえば４ＧＨｚ以下の低周波側へ移行させることが、逆に、これらを減少させることによって、たとえば４ＧＨｚ以上の高周波側へ移行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】試料の作成方法と木粉の分級について示した概要図である。
【図２】成形後の試料の内部構造を例示した顕微鏡写真である。
【図３】曲げ強さの測定方法を示した概要図である。
【図４】曲げ強さの測定結果を示した図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、試料の電気・磁気的材料定数の測定結果を示した図である。
【図６】単層（１層）型電波吸収体とその吸収特性の算定について示した図である。
【図７】厚さ１２ｍｍの試料のＲＬについて示した図である。
【図８】分級なしの試料の厚みによるＲＬの変化を示した図である。
【図５】
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【図７】
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【図８】
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【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６】
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