(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンで被覆された多種類の太さの極性ポリマーからなる繊維を各種繊維が少なくとも５重量％含有されるように互いに絡ませると共に互いに結合させて形成されたマット状繊維集合体の繊維間の空隙部を、独立気泡構造を有する発泡樹脂で充填してなる電波吸収体。
【請求項２】
前記発泡樹脂が硬質ポリウレタンである、請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項３】
前記マット状繊維集合体は、その繊維密度が、電波の入射を意図する側から順に連続的または断続的に大きくなるように形成されたものである、請求項１又は２に記載の電波吸収体。
【請求項４】
少なくとも電波入射面に耐候性塗料が塗布されたものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波吸収体に関し、特には、屋外、中でも船舶レーダの偽像防止用として好適な電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海上で使用される船舶レーダでは、橋梁などの構造物や船体マストなどで不所望に反射した電波が、レーダで検知することを目的とする反射電波に混ざることによって偽像（実際には存在しないエコーがレーダ画像上に現れること）が起こることがある。かかる偽像が起こると船舶の安全性にかかわるため、船舶レーダの偽像防止を目的として、従来より船体のマスト部や上記建造物の壁面などに電波吸収体を設置することがなされている。このような用途における電波吸収体としては、屋外の中でも特に、海水や雨、雪、霧などに曝されやすい船舶に設置されることから耐候性に優れることが要求され、かかる観点から、ゴムにカーボンやフェライト、あるいはセンダストなどの粉末を練りこんだシート状の電波吸収体を使用するのが一般的であった。しかし、このような電波吸収体は、電波吸収体表面にほぼ平行に近いような角度で入射（斜入射）するような電波を吸収しにくく、また、使用可能な周波数帯域が狭いという欠点があり、これに換わり得る電波吸収体の開発が望まれている。
【０００３】
本出願人らはこれまで、特定のマット状繊維集合体からなる電波吸収体を提案している（たとえば、特公平６−３２４１７号など）。特公平６−３２４１７号にて本出願人らが提案した電波吸収体によれば、斜入射特性に優れ、かつ良好な広帯域特性を達成できる。しかしこの特定のマット状繊維集合体からなる電波吸収体は、その繊維間の空隙部（空間部）に水分が侵入することによって、電波吸収特性が劣化してしまうなど、耐候性に劣る傾向がある。このため、上記マット状繊維集合体をそのまま上記偽像防止用として船舶などに設置すると、吸収体内部の空隙部に、海水や雨、雪、霧などの水分が侵入した場合や、さらに寒冷地でこれら侵入した水分が氷結した場合、また排煙の煤の侵入などにより電波吸収特性が劣化する不具合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、優れた斜入射特性および耐候性を同時に兼ね備える新規な電波吸収体を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下のとおりである。
（１）カーボンで被覆された多種類の太さの極性ポリマーからなる繊維を各種繊維が少なくとも５重量％含有されるように互いに絡ませると共に互いに結合させて形成されたマット状繊維集合体の繊維間の空隙部を、独立気泡構造を有する発泡樹脂で充填してなる電波吸収体。
（２）上記発泡樹脂が硬質ポリウレタンである、上記（１）に記載の電波吸収体。
（３）上記マット状繊維集合体は、その繊維密度が、電波の入射を意図する側から順に連続的または断続的に大きくなるように形成されたものである、上記（１）又は（２）に記載の電波吸収体。
（４）少なくとも電波入射面に耐候性塗料が塗布されたものである、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の電波吸収体。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の電波吸収体は、特定のマット状繊維集合体の繊維間の空隙部を、発泡樹脂にて充填してなることを特徴とするものである。本発明においては、このような基本構造を有することによって、優れた斜入射特性および耐候性を同時に兼ね備える電波吸収体を実現することができる。
なお本明細書において「斜入射特性に優れる」とは、たとえば、入射角度が０°〜６０°の電波であっても、電波吸収能が１５ｄＢ以上であることを指す。ここで、上記入射角度は、電波吸収体の厚み方向に対して入射電波の成す角度をいう。すなわち、仮に電波吸収体の表面が当該厚み方向に対し垂直な平面であると仮定した場合、電波は、上記入射角度が高角度であればあるほど当該平面に対し小さな角度を成して入射する。
また、本明細書において「耐候性に優れる」とは、ＪＩＳ  Ａ  １４１５の規定に準拠した測定方法によって、サンシャインウェザーメーターで５００時間以上の試験を行い性能劣化しないことを指す。
【０００７】
本発明におけるマット状繊維集合体は、カーボンで被覆された多種類の太さの極性ポリマーからなる繊維を、各種繊維が少なくとも５重量％含有されるように互いに絡ませると共に互いに結合させて形成される。上記極性ポリマーとしては、たとえば、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリエステル、アクリルなどが例示される。極性ポリマーからなる繊維のカーボン被覆は、カーボン及びバインダーとしてのポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの接着剤を適当な溶媒、たとえばトルエン、キシレンなどの炭化水素やメタノール、エタノールなどのアルコールまたは水に溶解または分散させたものをスプレー塗布などの手段にて塗布することによって行われる。上記繊維集合体におけるカーボン被覆の厚みは、５μｍ〜５０μｍであるのが好ましく、１０μｍ〜３０μｍであるのがより好ましい。当該カーボン被覆の厚みが５μｍ未満であると、充分な電波吸収性能を発揮し得ない傾向にあるためであり、またカーボン被覆の厚みが５０μｍを超えても、顕著には電波吸収性能が向上しない傾向にあるためである。
【０００８】
本発明におけるマット状繊維集合体は、上記カーボン被覆された多種類の太さの極性ポリマーからなる繊維を、各種繊維が少なくとも５重量％以上、好ましくは１０重量％〜９０重量％の範囲内で含有されるように互いに絡ませると共に、互いに結合させて形成されたものである。このように形成されたマット状繊維集合体を用いることで、斜入射特性に優れ、しかも電波吸収周波数帯域が広く、かつ各周波数帯域における電波吸収率が良好な電波吸収体を実現することができる。各種繊維のうち少なくともいずれかが５重量％未満しか含有されないと、後述する広帯域特性が低下するというような不具合がある。用いる繊維の種類は、２種以上であれば特に制限はないが、後述する優れた広帯域特性を発現させ得る点で、３種類〜７種類であるのが好ましい。
【０００９】
本発明におけるマット状繊維集合体において、用いる各種繊維の太さ（線径）に特に制限はないが、３０ｄ（デニール）〜２０００ｄ（デニール）の範囲内で選ばれるのが好ましい。線径が３０ｄ（デニール）未満の繊維が５重量％以上用いられると、後述する密度勾配型構造が得られにくくなる傾向にあるためであり、また線径が２０００ｄ（デニール）を超える繊維が５重量％以上用いられると、仕上がり形状が不安定となる傾向にあるためである。
【００１０】
本発明におけるマット状繊維集合体としては、具体的には、極性ポリマーよりなる繊維として、線径が１０００ｄ（デニール）の繊維を７０重量％、線径が１２０ｄ（デニール）の繊維を１５重量％、線径が５０ｄ（デニール）の繊維を１５重量％の割合で、それぞれカーボンで被覆してなるものを絡ませて形成したものが例示される。
【００１１】
本発明の電波吸収体においては、上記マット状繊維集合体の繊維間の空隙部が、発泡樹脂にて充填されてなる。本発明に用いる発泡樹脂としては、特に制限はなく、たとえばポリウレタン（一液型ポリウレタン、二液型ポリウレタン）が挙げられ、中でも高発泡度を得ることができる点で二液型ポリウレタンが好ましく、さらには得られた電波吸収体の加工が特に容易であることから、硬質の二液型ポリウレタンがより好ましい。かかる硬質の二液型ポリウレタンとしては、具体的には、クララフォームＲ（倉敷紡績株式会社製）が挙げられる。
【００１２】
このような本発明の電波吸収体は、まず、上述したような特定のマット状繊維集合体を備えることで優れた斜入射特性を達成できる。また、このマット状繊維集合体の繊維間の空隙部が発泡樹脂にて充填されてなることで、上記空隙部に水分やその他煤などの異物が混入しにくく、この混入による電波吸収能の劣化を抑制することができる。本発明においてはまた、上記マット状繊維集合体の繊維間の空隙部を充填するのに発泡樹脂を用いてなることで、単なる樹脂で空隙部を充填した場合と異なり誘電率を低く保つことができ、それによって電波吸収特性が損なわれないというような利点がある。また本発明の電波吸収体は、単なるマット状繊維集合体のみで形成された電波吸収体とは異なり、発泡樹脂にて全体的に固化されたものであるため、切断・切削などにより所望の形状や大きさに容易に加工することができるという利点もある。
【００１３】
発泡樹脂は、一般に、得られた発泡体においてほぼ全ての発泡（通常、９０％以上）が連ならず、樹脂膜で覆われて互いに独立した発泡として形成される独立気泡構造を有するタイプと、得られた発泡体において樹脂膜が破れており、ほぼ全ての発泡（通常、９０％以上）が互いに連なる発泡として形成される連続気泡構造を有するタイプと、これらの独立気泡と連続気泡とが約半々の割合で形成される半独半連構造を有するタイプとに大別される。本発明における発泡樹脂は、独立気泡構造、連続気泡構造、および半独半連構造のうちのいずれの構造を有するタイプであってよいが、上述した斜入射特性および耐候性に加えて耐水性がさらに付与された電波吸収体を形成できることから、独立気泡構造を有する発泡樹脂にて実現されることが好ましい。
【００１４】
上記のように発泡樹脂が独立気泡構造を有するように実現され、耐水性がさらに付与された電波吸収体は、水分などの異物の吸収体内部への侵入を確実に防止できる。このような電波吸収体は、屋外設置の用途の中でも、船体に設置されて海水、雨、霧、雪、氷、排煙の油煙（スス）などに曝される船舶レーダの偽像防止用の電波吸収体として、特に好適に用いることができる。
【００１５】
本発明における発泡樹脂の密度は、誘電率を小さくすることができる点から、２０ｋｇ／ｍ3〜２００ｋｇ／ｍ3であるのが好ましく、５０ｋｇ／ｍ3〜１５０ｋｇ／ｍ3であるのがより好ましい。上記密度が２０ｋｇ／ｍ3未満であると、機械的強度が低下する傾向にあるためであり、また上記密度が２００ｋｇ／ｍ3を超えると、誘電率とともに重量が大きくなり過ぎてしまう傾向にあるためである。
上記発泡樹脂の密度は、得られた電波吸収体において、電波吸収体のマット状繊維集合体を除く部分の重量を電波吸収体の体積で割ることによって求めることができる。
【００１６】
また、本発明の電波吸収体においては、マット状繊維集合体が、電波の入射を意図する側から順に大きくなるような繊維密度を有するように実現されたものであることが好ましい。換言すれば、上記マット状繊維集合体の繊維密度が、電波吸収体の厚み方向一方側（電波の入射を意図する側）において比較的に粗であり、厚み方向他方側において比較的に密であることが好ましい。当該マット状繊維集合体の繊維密度の変化は、連続的なものであってもよく、また断続的なものであってもよい。
【００１７】
このような繊維密度を有するマット状繊維集合体を用いることで、上記斜入射特性および耐候性に加えて、さらに広帯域特性に優れる電波吸収体を実現することができる。ここで、「広帯域特性に優れる」とは、少なくとも３ＧＨｚ〜１８ＧＨｚの周波数の範囲で１５ｄＢ以上の電波吸収能を有することを指す。従来、船舶レーダの偽像防止用に用いられていたシート状の電波吸収体では、斜入射特性が低いという不具合以外に、その使用周波数帯域も狭い（中心波長の±５％）という欠点があったが、上記繊維密度を有するマット状繊維集合体を用いた態様によれば、かかる欠点をも克服した電波吸収体を実現することができる。
【００１８】
またさらに、上記繊維密度を有するマット状繊維集合体を用いて電波吸収体を形成することで、電波吸収体の電波の入射を意図する側において電波の減衰を少なくし、かつその反対側において電波の減衰を大きくできる。これにより繊維密度の比較的粗な電波入射面（電波の入射を意図する側の表面）の導電度を低くして空気との導電度の差を小さくし、結果として電波吸収体に入射する電波をその表面で反射させにくくして、さらに広帯域の電波をその内部に取り込み易くするとともに、内部においては電波を良好に吸収するような電波吸収体を実現することができる。
たとえば、電波入射面側で０．０２ｇ／ｃｍ3、その反対側で０．１０ｇ／ｃｍ3となるように密度を連続的に変化させると、３ＧＨｚ〜１８ＧＨｚの電波を良好に吸収し得る電波吸収体を実現することができる。かかる電波吸収体では、電波入射面側の密度を「粗」にすることで、電波入射を意図する側での電波の反射を低減させ、電波を電波吸収層内へ取り込めやすくさせ、かつ上記反対側の繊維密度を「密」とすることで電波を効率よく減衰させることができる。なお繊維密度は、マット状繊維集合体のうち繊維密度を測定したい部分の重量をその部分の体積で割ることによって算出することができる。
【００１９】
本発明の電波吸収体を製造する方法については、特に制限はされないが、たとえば以下の▲１▼〜▲３▼の手順にて製造することができる。
▲１▼まず発泡樹脂の原液を秤量し、攪拌した後、一方で開口した所望の容積の受型に流し込み、ヘラなどを用いて均一の厚さにならす。
▲２▼発泡樹脂の原液の入った受型に、受型の内部空間を充填し得るような適宜の大きさおよび形状に切断したマット状繊維集合体を入れる。
▲３▼マット状繊維集合体を入れた上から、受型の底面より大きな面積を有する押型を一定の圧力（通常、１ｋｇ／ｃｍ3以上）で押しつけて、マット状繊維集合体の繊維間の空隙部を充填するように発泡樹脂を発泡させる。
上記発泡後、受型から内容物を取り出すことで、本発明の電波吸収体を得ることができる。
【００２０】
上記製造方法において、マット状繊維集合体は、各繊維を互いに絡ませた状態で、たとえば接着剤などで解離しないように接着し、マット状に形成してなるものを用いることが好ましい。接着の方法は任意であるが、好適な方法としては例えば繊維を絡ませた状態のマット体にスプレー接着剤を噴射し、繊維同士が重なり合う箇所において接着を図る方法などが挙げられる。
【００２１】
なお、上記のように繊維密度の勾配を有するマット状繊維集合体を用いる場合、上記▲２▼の工程において、繊維密度が粗である側が底側となるように受型に入れるとよい。これにより、繊維密度が密である側が底側となるように受型に入れた場合と比較して、後述の▲３▼の工程でより均一に発泡させることができる。
【００２２】
▲３▼の工程における発泡の条件は、用いる発泡樹脂の種類や形成する電波吸収体の大きさによって異なるが、たとえば硬質の二液型ポリウレタンを用いる場合、５０℃〜７０℃に加熱したマット状繊維集合体を用いて行うと、さらに均一に発泡でき、好ましい。
かかる発泡条件にて発泡を行うことで、上述したような好適な範囲内の密度を有する発泡樹脂にてマット状繊維集合体の繊維間の空隙部を充填してなる電波吸収体を実現することができる。
【００２３】
本発明の電波吸収体においては、その電波の入射を意図する側に、耐候性保護シートを設けたものであることが好ましい。耐候性保護シートは、従来公知の適宜の耐候性材料、たとえば、ポリ塩化ビニルで形成したシート状のものを用いればよい。このような耐候性保護シートを電波吸収体の電波入射面に設置することで、たとえば硬質の二液型ポリウレタンなどの紫外線で経年的に劣化してしまう虞のある発泡樹脂を用いたとしても、当該耐候性保護シートにて紫外線を遮断させ得、電波吸収体における発泡樹脂の紫外線による経年劣化を確実に防止することができる。
【００２４】
耐候性保護シートの設置は、従来公知の適宜の接着剤により上記電波吸収体の電波入射面に接着すればよい。用いる接着剤としては、特に制限はなく、たとえば、エポキシ系接着剤、シリコン系接着剤、変性シリコン系接着剤などが挙げられる。
また耐候性保護シートは、その表面に必要に応じて適宜の指定色にて塗装が施されたものであってもよい。
【００２５】
また、上記耐候性保護シートの設置に換えて、少なくとも上記電波入射面に耐候性を有する塗料を塗布してもよい。かかる耐候性を有する塗料としては、従来公知の種々の塗料を用いることができ、具体的には、ＮＹポリンＫ（神東シグマ株式会社製）などが例示される。このように耐候性の塗料を塗布することによっても、上述した耐候性保護シートを設けた場合と同様の効果を奏する電波吸収体を実現することができる。
【００２６】
本発明の電波吸収体を、上記船舶レーダの偽像防止用として用いる場合、ネジやビスなどを用いて機械的に固定することで船体のマスト部などに設置する。またシーラントで充填する場合には、ネジ留めやビス留めを行う部分には予め穴あけ加工を施しておき、その後にシーラントの充填を行えばよい。
また、各電波吸収体の電波の入射を意図する側の表面は、上記パネル状とした後で、段差がなくなるようにサンドペーパーなどを用いて平滑に加工しておくのが好ましい。その上から、必要に応じ、各電波吸収体ごとに、あるいは電波吸収パネルとして一体に、上記の耐候性保護シートの設置や、耐候性を有する塗料の塗布などを行えばよい。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
実施例１
硬質ウレタン（クララフォームＲ、倉敷紡績株式会社製）Ｒ液（ＨＲ３５１ＮＰ）とＩ液（ＩＰ−２５）を各々２５０ｇ秤量、攪拌し、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２５ｍｍ高の受型に流し込み均等にならした。その上から、カーボンで被覆された多種類の太さの極性ポリマーからなる繊維を各種繊維が少なくとも５重量％含有されるように互いに絡ませると共に、電波入射面側を０．０２ｇ／ｃｍ3、その反対側の面で０．１０ｇ／ｃｍ3となるように繊維密度が連続的に変化するように互いを結合させて形成したマット状繊維集合体（ＦＰ−１吸収体、三菱電線工業株式会社製）を投入し、押板で押し付けた。なお、マット状繊維集合体は、予め５０℃に温めておいたものを用いた。約５分後に押板を取り除き、充填品（本発明の電波吸収体）を取り出した。
得られた電波吸収体は、ＦＰ吸収体内部空隙部にウレタンフォームが均一に発泡分布したもの（密度：１６０ｋｇ／ｍ3）であった。
【００２８】
実施例２
実施例１と同様にして得た電波吸収体の電波入射面にＮＹポリンＫ（神東シグマ株式会社製）を塗布して、電波吸収体を作製した。
【００２９】
比較例１
実施例１で使用したマット状繊維集合体のみを電波吸収体とした。
【００３０】
評価
（電波吸収特性）
実施例１、２および比較例１の電波吸収体について、アーチ法によって、３ＧＨｚ〜１８ＧＨｚの電波を１５ｄＢ以上吸収したものを○、１５ｄＢ未満であったものを×と評価した。
【００３１】
（耐候性１）
実施例１、２および比較例１の電波吸収体について、電波入射面に導電性カーボン粉（ＸＣ−７２、ＣＡＢＯＴ社製）を１００ｃｃふりかけ、次に表面に残留した導電性カーボン粉を取り除き、アーチ法により、３ＧＨｚ〜１８ＧＨｚの電波を１５ｄＢ以上吸収したものを○、１５ｄＢ未満であったものを×と評価した。
【００３２】
（耐候性２）
実施例１、２の電波吸収体について、ＪＩＳ  Ａ  １４１５の規定に準拠した測定方法によって、サンシャインウェザーメータで１０００時間後、目視にて電波吸収体に変色が確認されなかったものを○、確認されたものを×と評価した。
結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0004005415.tif 000002
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、優れた斜入射特性および耐候性を同時に兼ね備える新規な電波吸収体を提供することができる。さらに、発泡樹脂が独立気泡構造を有する電波吸収体においては、耐水性をさらに付与することができ、船舶レーダの偽像防止用に特に好適に使用することができる。