(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維長が１〜２５ｍｍで繊維径が２〜４μｍのシリカ−アルミナのセラミック繊維を交絡状に積層させて空隙率９０〜９７％の担持体を形成し、該担持体の表面にカーボン層を形成したことを特徴とする電波吸収体。
【請求項２】
（ａ）繊維長が１〜２５ｍｍで繊維径が２〜４μｍのシリカ−アルミナのセラミック繊維に、結合剤を混合させた溶液を調製し、
（ｂ）該溶液を満たした浸漬槽と、電波吸収体を型とった金網と枠壁とを組合せた型枠と吸引ポンプとから成る吸引成形機によって、空隙率が９０〜９７％となるようセラミック繊維を交絡状に積層させ、
（ｃ）該成形機から脱型し、乾燥した後にカーボンを付着させることを特徴とする電波吸収体の製造方法。
【請求項３】
結合剤を、コロイダルシリカ、水溶性アクリル樹脂及びポリアクリルアマイドからなる群のうち少なくともいずれか一つとした請求項２記載の電波吸収体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に電波暗室の壁面や電波障害を防止する為に用いられる電波吸収体及びその製造方法に関し、更に詳細には、シリカ−アルミナを主体とした不燃性のセラミック繊維を用い、カーボンの付着の均一性を高めると共に電波吸収特性を良好ならしめる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子装置の電波特性を評価するために用いる電波暗室の壁面や、電波障害の対策に種々の電波吸収体が用いられているが、該電波吸収体の多くは、発泡ウレタンや発泡スチレン等の母材にカーボン等の導電性材料を付着させている。
しかし、該発泡ウレタンや発泡スチレンは、軽量で機械的強度の優れている反面、不燃性や耐火性に劣っている為、閉塞した電波暗室等に使用する場合には安全性に問題が生じ、この解決に迫られていた。
そこで、従来はグラスウ−ル等を担持体とし、これにカーボン等の導電性材料を付着させる技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、該グラスウールを主体とした無機質材料では、下記の如き問題を生じるに至った。
（ａ）グラスウールは、Ｎａ，Ｋ，Ｂａのような金属酸化物等を含んで水との親和性が高く、カーボンが付着する以上に水分子が付着するため、セラミック繊維上のカーボンが不均一となり、導電性の発現が不十分で、導電率が少なくなって所定の電波吸収特性が得がたい。
【０００４】
（ｂ）又、担持体となる無機質繊維の構造、即ち、繊維の長さや、空隙率、及びその交絡状態が適切でないと、導電性に過不足が惹起され、不足の場合は上記と同様所定の電波吸収特性が得られず、逆に、過剰の場合には吸収体の表面から電磁波の反射が起こり、望む電波吸収特性が得られない。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明はシリカ−アルミナ繊維に着目し、カーボンの付着の均一性を高めると共に電波吸収特性を良好ならしめる吸収体を開発しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明電波吸収体の製造方法から説明する。
本発明製造方法は、先ず、シリカ−アルミナを主成分としたセラミック繊維と結合剤を混合させた溶液を調製する。
該溶液は、水１００部に対し、固形物０．５〜１０．０部とし、その固形物にシリカ−アルミナを主成分としたセラミック繊維に加えて、コロイダルシリカ、水溶性アクリル樹脂、ポリアクリルアマイド等の凝集結合剤を添加する。
該結合剤には前記以外、ポリビニルアルコール、イソブテン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキシド、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、酢酸ビニル共重合体、アクリル系共重合体等を用いることができる。
【０００７】
シリカ−アルミナ繊維とは、例えば、シリカが５１wt％で、アルミナ４９wt％の構成比のものを用い、化学式はＳｉＯ2，Ａｌ2−Ｏ3で表現され、規則的に配列した結晶構造を有し、大きな機械的強度と共に高い融点で不燃性を備えている。
その表面は、Ｓｉ−ＯＨ，Ａｌ−ＯＨとして水酸基を有しており、水中でＳｉ−ＯＨ+，Ａｌ−ＯＨ2+ＯＨ- のように解離する。
一方、後述のカーボンは弱塩基水中で分散してマイナスに帯電しているので、弱塩基中でプラスに帯電しているシリカ−アルミナ繊維の表面に電気的結合によりカーボンが均一に付着し易くなる。
【０００８】
又、その繊維長さは、１〜２５ｍｍの範囲のものとする。何故なら、後述の実験結果の通り、セラッミク繊維にカーボンが付着した場合、担体としてのセラミック繊維の長さ及び径等の形状が電波吸収特性に及ぼす影響が大だからである。
【０００９】
次に、上記配合に対しセラミック繊維に対する凝集性を発揮する結合剤を配合する。
即ち、セラミック繊維は、表面にあまり枝分れした毛が存在せず、そのままでは後述の溶液の真空吸引による型成形にあたって、成形用の網目を通過してしまい、互いが交絡して積層する状態ができ難い。
そこで、主成分としてのセラミック繊維に対し、コロイダルシリカ及び水溶性アクリル樹脂を配合する。
コロイダルシリカとは、セラミック繊維に対し反応型の結合剤として機能するもので、電解質の存在でゲル化し、即ち、シリカ−アルミナ繊維の水酸基（−ＯＨ）等の解離によりゲル化し、結合性を発揮する。
但し、該コロイダルシリカの結合力は、後述の水溶性アクリル樹脂と比較して弱いが、耐熱性の向上に寄与する。
【００１０】
水溶性アクリル樹脂は、固体表面に対し、水素結合、静電結合、イオン−双極子、ファンデルワールス力等の結合力により不可逆的に吸着し、該吸着した高分子は、吸着部分と溶液中に広がるループ、テイルを形成する。従って、該ループ及びテイル層の先端は繊維表面に吸着し、繊維間に高分子の橋を形成し、繊維同志をつなぎ止める架橋剤の役割を果す。
又、上記結合剤は、後述の脱型乾燥後には、繊維同志を結び合わせる接着剤として役割も果す。
【００１１】
次に、上記配合の溶液を調製した後、これを下記の水中吸引成形装置に満たして型成形する。
該成形装置は、図１に示す如く、上記調製溶液を蓄えたスラリー槽１と、該スラリー槽からの供給を受けて調製溶液を満たす浸漬槽２と、目的とする電波吸収体を型とった型枠３と、該型枠３に連通した吸引ポンプ４とから成る。
該浸漬槽２には、溶液を所定の流動状態におくよう撹拌器２ａを配設する。
又、該型枠３は、シリカ−アルミナ繊維を積層させる為の金網３ａと、その金網３ａに吸引力を作用させる枠壁３ｂとから成る。該金網３ａは、繊維長さが１〜８ｍｍで繊維径が２〜４μｍの繊維に対し、該繊維が掛止可能な２０〜８０メッシュ（例えば４０メッシュ）程度の網目とする。
そして、該金網３ａと約５ｍｍ程度の間隔をおいて枠壁３ｂを形成し、該枠壁３ｂは連通管５を介して真空ポンプ４と連通させ、還元管６で循環させる。
該真空ポンプ４は、後述の繊維の交絡状態と空隙率とを考慮して、約６０ｍｍＨｇ程度とする。
【００１２】
該調製溶液を満たした浸漬槽２内に、型枠３を浸漬し、これに連通した真空ポンプ４を駆動させると、連通管５を通して型枠３の枠壁３ｂと金網３ａとの間に負圧による吸引作用が生じ、溶液が型枠３に向って流れ込んでくる。このとき、溶液は回転器２ａによって流動状態にあり、該溶液中に混入されたセラミック繊維も浮遊流動状態となる。そして、該セラミック繊維が金網３ａに向う際、約４０メッシュに形成された網目にその一部が引掛かる。
このとき、短繊維は通過し易く長繊維は引掛かり易いことは当然であるが、長繊維であっても、前述の如く、セラミック繊維は表面にあまり枝分れした毛が存在せず、そのままでは成形用の網目を通過してしまい、互いが交絡して積層する状態ができ難い。
しかし、本発明の調製溶液は、配合されたコロイダルシリカの粘結性及び水溶性アクリル樹脂のループ、テイルによる架橋作用で繊維同志がつながりを有しており、互いに集束性をもって、金網への掛止が可能となる。
【００１３】
そして、この金網への繊維の絡み付きが継続されると、一定の厚みの繊維が絡み合った積層体が形成され、且つ、この積層体は空隙率が８５〜９７％の有孔構造体となる。
即ち、回転器２ａによる流動状態の繊維とこれを吸引する真空ポンプの真空吸引力によって、繊維の交絡状態と空隙割合とが決定されるが、溶液中で流動する繊維を真空力で吸引する力は、繊維の絡みに過剰な圧縮力を加えない適正な値となり、適度な空隙割合をもたらす。
因みに、この状態を電子顕微鏡で拡大した写真を示すと、図３の通りで、繊維の多方向への交絡状態と、適度な空隙の状態が確認できる。
これを例えば、プレス機による圧縮成形や接着剤中で硬化成形させた場合と比らべると、同方法では過剰な密度となり、空隙率において大きな差異をもたらす。
【００１４】
上記金網への一定厚みの繊維が積層されたら、型枠３全体を浸漬槽２から取り出し、自然乾燥及び強制乾燥を加えた後、脱型する。脱型後の繊維の積層された厚みは５〜２０ｍｍ程度とする。
【００１５】
最後に、カーボン層の形成にあたり、これは常法の吹き付け法や溶液への浸漬法に従い、例えば吹き付け法では、水にカーボンを分散させた懸濁液を噴射機等で吹き付けて単繊維に対し約０．０１〜１０μｍ程度の厚みのカーボン層を各繊維に形成する。
【００１６】
以上の製造過程を経て、繊維長が１〜２５ｍｍで繊維径が２〜４μｍのシリカ−アルミナのセラミック繊維を交絡させて空隙率８５〜９７％以上の担持体を形成し、該担持体の繊維表面にカーボン層を形成した電波吸収体が形成される。
【００１７】
次に、該電波吸収体の作用及びその機能を説明する。
本発明シリカ−アルミナのセラミック繊維は、その繊維長を１〜２５ｍｍとした。
これは繊維長さを１ｍｍ未満（平均繊維長０．９ｍｍ，径２．５μｍ，空隙率８０％）とした場合、図４の如く、周波数が５０ＭＨｚ以下の長波長側で吸収特性が悪く、又、繊維長さ２５ｍｍを超えるもの（平均繊維長２７ｍｍ，径２．５μｍ，空隙率９５％）では、図５の如く、約５０〜１００ＭＨｚで吸収特性が悪化する。そして、図６の如く、繊維長１〜２５ｍｍの場合（平均繊維長１０ｍｍ，径２．５μｍ，空隙率９０％）、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの長波長から短波長に渡って、良好な吸収特性が得られるからである。
尚、繊維長を１〜２５ｍｍとした場合、結晶の成長に伴い繊維径は２〜４μｍとなる。
【００１８】
次に、空隙率の変化と電波吸収との関係を見ると、空隙率を８０％（平均繊維長１０ｍｍ，径２．５μｍ）とした場合、図７の如く、長波長側及び短波長において吸収特性が悪く、その中間においても全体的に吸収特性が良好でない。又、空隙率９８％（平均繊維長１０ｍｍ，径２．５μｍ）とした場合には、図８の如く、長波長側において一部吸収特性が良いが、他の部分では全体的に吸収特性が悪い。
そして、空隙率９０％とした場合、上記の図６の通りで、全体の良好な吸収特性が得られる。
【００１９】
これは、先ず、セラミック繊維にカーボンを付着させたものが電磁波を吸収するのは、カーボン皮膜が抵抗体となって入射する電磁波のエネルギーを熱エネルギーに変える為で、このとき、カーボンが一粒一粒不均一に存在すると、連結されたカーボンによる導電性の発現がなく、所定の電磁波の吸収が得られない。これに対し、シリカ−アルミナ繊維は、前述の通り、弱塩基中でプラスに帯電しているシリカ−アルミナ繊維の表面に弱塩基水中でマイナスに帯電したカーボンが均一に付着し、導電性の発現が可能になる為である。
つまり、電磁波の吸収特性はカーボン鎖の長さと量とによって決められ、繊維の長さ及び空隙率及びその交絡状態が重要な因子となり、本発明の繊維長が１〜８ｍｍで空隙率９０〜９７％のシリカ−アルミナのセラミック繊維を交絡させた繊維表面にカーボン層を形成したものが、最も適切な電波吸収特性を獲得し得るものとなる。
【００２０】
【実施例】
水１００部に対し、固形物２部とし、該固形物は下記の配合とした。
シリカ−アルミナを主成分としたセラッミク繊維
シリカ−アルミナ繊維                            ９５．０wt％
コロイダルシリカ                                  ２．５wt％
水溶性アクリル樹脂                                ２．０wt％
ポリアクリルアマイド                              ０．５wt％
シリカ−アルミナ繊維は、シリカが５１wt％で、アルミナ４９wt％の構成比のものを用い、その繊維長さは、平均約１０ｍｍで、平均繊維径が２．５μｍのものを用いた。
【００２１】
上記配合の調製溶液を満たした浸漬槽に撹拌羽根を配して溶液を流動状態とした。高さ１００ｃｍ，底辺３０ｃｍの逆四角錐形の型枠を作成し、４０メッシュの金網に５ｍｍ間隔で枠壁を作成し、真空ポンプに連結し、該真空ポンプを６０ｍｍＨｇに５秒間分減圧吸引した。これを、脱型後、乾燥させた結果、厚み１５ｍｍで空隙率９０％の逆四角錐の成形体を得た。
【００２２】
これに、加圧噴射機でカーボン懸濁液を吹き付けてカーボン層を形成し、電波吸収体を得た。
【００２３】
この製品の吸収特性を測定したところ、図６の如くで、従来品（グラスウール繊維長４５ｍｍ，径６μｍ，空隙率９７％）のもの（図９）と比較して、長波長から短波長の全領域に渡って良好な電波吸収特性が得られた。
【００２４】
【発明の効果】
以上の構成及び作用に基づく本発明は、シリカーアルミナ繊維の活用により均一で適切なカーボン鎖を得ることができ、不均一付着による電波吸収の不良を解消し、且つ、繊維長及び空隙率が適切で電波吸収に適した構造特性の不燃性電波吸収体が得られるという優れた効果を奏する。
又、その製造にあたって、真空吸引による成形が適度な繊維の交絡状態を可能とし、空隙率を適正範囲とすると共に、密度が小さく軽量で、不燃性、耐火性に優れた電波吸収体の製造を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明製造方法に用いる成形機の模式的側面図。
【図２】型枠の一部切欠拡大断面図。
【図３】本発明繊維の交絡状態を示す顕微鏡写真。
【図４】電磁波吸収特性図。
【図５】電磁波吸収特性図。
【図６】電磁波吸収特性図。
【図７】電磁波吸収特性図。
【図８】電磁波吸収特性図。
【図９】電磁波吸収特性図。
【符号の説明】
１  スラリー層
２  浸漬層
２ａ  撹拌器
３  型枠
３ａ  金網
３ｂ  枠壁
４  真空ポンプ
５  連通管
６  還元管
【図１】
0003869985.tif 000002
【図２】
0003869985.tif 000003
【図３】
0003869985.tif 000004
【図４】
0003869985.tif 000005
【図５】
0003869985.tif 000006
【図６】
0003869985.tif 000007
【図７】
0003869985.tif 000008
【図８】
0003869985.tif 000009
【図９】
0003869985.tif 000010