(57)【要約】【課題】電波吸収体の損失層となるシートを精度よく形成すること。【解決手段】電波吸収体１０は、電波の入射方向から順に誘電損失層１２、空気類似層１４、磁性損失層１６および導体層１８が積層されて板状を呈している。誘電損失層１２または磁性損失層１６の少なくとも一方として用いる繊維強化プラスチックシートは、磁性体または抵抗体の微粒子を分散配置させた樹脂Ｒを、補強繊維シートＦに含浸させることにより形成する。補強繊維シートＦへの樹脂Ｒの含浸は、コーティング装置、スキージ移動装置およびロールコータ装置等の装置で行ってもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波吸収体の損失層として用いる繊維強化プラスチックシートの製造方法であって、
磁性体または抵抗体の微粒子を分散配置させた樹脂を、シート状の補強繊維に含浸させることにより前記繊維強化プラスチックシートを形成する、
ことを特徴とする繊維強化プラスチックシートの製造方法。
【請求項２】
前記補強繊維への前記樹脂の含浸は、コーティング装置、スキージ移動装置およびロールコータ装置の少なくともいずれかを用いて、前記補強繊維に前記樹脂を塗布することにより行う、
ことを特徴とする請求項１記載の繊維強化プラスチックシートの製造方法。
【請求項３】
前記補強繊維の材料は、ビニロン、ガラス、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレンのうち少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項１または２記載の繊維強化プラスチックシートの製造方法。
【請求項４】
前記補強繊維の空隙率は６０％以上９０％以下である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の繊維強化プラスチックシートの製造方法。
【請求項５】
前記電波吸収体は、前記電波の入射方向から順に誘電損失層、空気類似層、磁性損失層および導体層が積層されており、
前記繊維強化プラスチックシートは、前記誘電損失層または前記磁気損失層の少なくとも一方として用いられる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の繊維強化プラスチックシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波吸収体の損失層として用いる繊維強化プラスチックシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波吸収体は、入射する電波のエネルギーを磁性損失および誘電損失により熱エネルギーに変換することで機能する。
例えば、下記特許文献１は、誘電損失層と磁性損失層の間に空気類似層を設け、かかる空気類似層乃至は空気類似層と接する磁性損失層の形状の電波吸収能の周波数依存性に鑑みて、軽量化、薄層化されながら吸収周波数に対する吸収能の調整並びに広帯域化が可能な電波吸収体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５９２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の電波吸収体は、電波の入射方向から順に誘電損失層、空気類似層、磁性損失層および導体層が積層されている。より詳細には、電波吸収体を形成する各層を個別に製造した後、接着剤などで各層を接着して一体としている。
ここで従来、このような電波吸収体の誘電損失層および磁性損失層となるプラスチックシートは、樹脂等の母材に強磁性体の微粒子や抵抗体の微粒子を分散配置させた材料を、プレス加工や錘加工、漉き取り等の方法でシート状に広げて硬化させることにより成形している。
【０００５】
図９は、従来技術にかかる損失層用プラスチックシートの製造方法を模式的に示す説明図である。
図９Ａはプレス加工による製造方法であり、所望の厚さおよび面積に形成したスペーサ９１０内に材料９１２を配置し、上面からプレス機９１４で圧力を加えて材料９１２を引き延ばすことにより、シート状にしている。
図９Ｂは錘加工による製造方法であり、プレス加工と同様にスペーサ９２０内に材料９２２を配置し、上面から錘９２４で圧力を加えて材料９２２を引き延ばすことにより、シート状にしている。
図９Ｃは漉き取りによる製造方法であり、所望の厚さおよび幅に形成したスペーサダム９３０内に材料９３２を配置し、上面で漉き取り棒９３４を移動させて材料９３２を引き延ばすことにより、シート状にしている。
【０００６】
しかしながら、このような製造方法では、シートに割れが生じやすい、所望の厚みのシートを製造するのが困難である（厚みの精度を確保できない）、均一な厚みのシートを製造することが困難である、大きなシートの製造が困難である等の課題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、電波吸収体の損失層となるシートを精度よく形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる繊維強化プラスチックシートの製造方法は、電波吸収体の損失層として用いる繊維強化プラスチックシートの製造方法であって、磁性体または抵抗体の微粒子を分散配置させた樹脂を、シート状の補強繊維に含浸させることにより前記繊維強化プラスチックシートを形成する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる繊維強化プラスチックシートの製造方法は、前記補強繊維への前記樹脂の含浸は、コーティング装置、スキージ移動装置およびロールコータ装置の少なくともいずれかを用いて、前記補強繊維に前記樹脂を塗布することにより行う、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる繊維強化プラスチックシートの製造方法は、前記補強繊維の材料は、ビニロン、ガラス、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレンのうち少なくとも１つである、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる繊維強化プラスチックシートの製造方法は、前記補強繊維の空隙率は６０％以上９０％以下である、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる繊維強化プラスチックシートの製造方法は、前記電波吸収体は、前記電波の入射方向から順に誘電損失層、空気類似層、磁性損失層および導体層が積層されており、前記繊維強化プラスチックシートは、前記誘電損失層または前記磁気損失層の少なくとも一方として用いられる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、シート状の補強繊維により繊維強化プラスチックシートの強度が向上し、製造工程における繊維強化プラスチックシートの破損を防止して、電波吸収体の製造時の歩留まりを向上させる上で有利となる。また、シート状の補強繊維により繊維強化プラスチックシートの厚さが規定されるので、損失層の厚さの制御を効率的かつ確実に行う上で有利となる。
請求項２の発明によれば、装置を用いて補強繊維に樹脂を塗布するので、樹脂を引き延ばす際の力が均一となり、繊維強化プラスチックシートの厚さをより均一にすることができる。
請求項３の発明によれば、損失層の補強に適し、かつ汎用的な材料で繊維強化プラスチックシートを補強する上で有利となる。
請求項４の発明によれば、樹脂を含有させるのに必要な空隙を確保しつつ、繊維強化プラスチックシートの補強に必要な単位面積当たりの補強繊維量を確保する上で有利となる。
請求項５の発明によれば、軽量化、薄層化されながら吸収周波数に対する吸収能の調整および広帯域化が可能な電波吸収体を提供する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかる製造方法で製造した繊維強化プラスチックを使用した電波吸収体１０の断面図である。
【図２】繊維強化プラスチックシートの製造方法について説明する説明図である。
【図３】本発明の繊維強化プラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図である。
【図４】漉き取り法により製造したプラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図である。
【図５】本発明の繊維強化プラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図である。
【図６】プレス加工法により製造したプラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図である。
【図７】電波吸収体１０の反射損失特性を示すグラフである。
【図８】補強繊維シートＦを含んでいない電波吸収体の反射損失特性を示すグラフである。
【図９】従来技術にかかる損失層用プラスチックシートの製造方法を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる繊維強化プラスチックの製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる製造方法で製造した繊維強化プラスチックを使用した電波吸収体１０の断面図である。
電波吸収体１０は、矢印で示す電磁波の入射方向から順に、誘電損失層１２、空気類似層１４、磁性損失層１６および導体層１８の順に積層された構成を有する。
導体層１８は、板状の導電体、例えばアルミニウム金属板等により構成された反射導体である。
【００１２】
また、図１において、入射した電磁波の電界成分は導体層１８によって短絡されるため、その表面においてゼロとなり、導体層１８の表面からλ（波長）／４だけ離れた位置において最大となる。一方、入射した電磁波の磁界成分は、導体層１８の表面において最大となる。
【００１３】
誘電損失層１２および磁性損失層１６は、磁性体または抵抗体の微粒子を分散させた樹脂等の誘電性素材を、シート状の補強繊維（以下、「補強繊維シートＦ」という）に含浸させた繊維強化プラスチックシートで形成されている。
なお、図１では図示の便宜上、誘電損失層１２および磁性損失層１６の厚さに占める補強繊維シートＦの厚さの割合を小さくしているが、実際は補強繊維シートＦの厚さが誘電損失層１２および磁性損失層１６の厚さと同程度となる。
補強繊維シートＦの材料は、ビニロン、ガラス、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン等で形成した繊維であり、これらを含む混紡繊維であってもよい。
補強繊維シートＦは、上記繊維で形成した糸を織った織物または編んだ編物、または繊維同士を絡み合わせた不織布などである。
また、補強繊維シートＦの空隙率は、例えば６０％以上９０％以下とする。これは、空隙率が６０％より小さいと補強繊維シートＦの目が詰まっており、誘電性素材の含有率が低くなり、空隙率が９０％より大きい繊維シートの強度が弱く、繊維強化プラスチックシートの補強強度が不十分となる可能性があるためである。
また、補強繊維シートＦへの誘電性素材（樹脂）の含浸方法としては、ヘラ等による塗布や吹き付けなど、従来公知の様々な方法を採用することができる。
なお、本実施の形態では誘電損失層１２および磁性損失層１６の両方に補強繊維シートＦを含有しているものとするが、誘電損失層１２または磁性損失層１６の一方のみが補強繊維シートＦを含有するようにしてもよい。
【００１４】
磁性損失層１６は、バインダー（母材）としての、例えば樹脂からなる誘電体素材内に強磁性体の微粒子を所定の重量％（ｗｔ％）だけ分散配置させたものを補強繊維シートに含浸させて形成されている。
磁性損失層１６は、入射する電磁波の磁界成分強度の高い領域で電磁波を効率的に吸収する。
磁性損失層１６に強磁性体である微粒子を分散配置することで、全体として絶縁体としてマイクロ波が内部まで浸入可能となる。また、微粒子を分散させることで強磁性体の表面積が増大するため、表皮効果が作用しても、磁性体として機能する表皮層の体積を増大させることで、入射した電磁波を磁気損失により減衰させることができる。
強磁性体の各微粒子は、それらの間にバインダーが介在することで互いに非接触状態となり、全体として誘電体（絶縁体）になる。
強磁性体としては、例えば鉄が採用され、またフェライト微粉末、アモルファス合金等の強磁性体からなる微粒子が採用され得る。
誘電性素材としては、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が採用され、また発泡スチロールや発泡ウレタン等の発泡性の合成樹脂材料で板状多孔質に成形したものを採用してもよい。
【００１５】
誘電損失層１２は、例えば樹脂からなる誘電体素材に抵抗体、例えば炭素系材料の微粒子を所定のｗｔ％だけ分散配置させたものを補強繊維シートＦに含浸させて形成されている。
誘電損失層１２は、入射する電磁波の電界成分強度の高い領域で電磁波を効率的に吸収する。
抵抗体としては、炭素材料であるケッチェンブラック（ライオン社製、型名ＥＣ３００Ｊ）等が採用され得る。
誘電性素材としては、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂の成形体が使用される。
【００１６】
空気類似層１４は、入射する電磁波の吸収特性の挙動を抑制してフラット化（すなわち広帯域化）するもので、挙動の抑制には単位厚さ当たりの損失項α（＝√(μ”ε”)）が大きな値を有する材料または構造体が好ましい。
空気類似層１４としては、マイクロバルーン（日本フェライト社製、型名ＥＭＣ４０）を所定のｗｔ％だけ含有する樹脂、例えばウレタン樹脂成形体が使用される。また、アラミド紙に樹脂を含浸させ、ハニカム状に成形されたアラミドハニカム（複素比誘電率実部の値１．１４、同虚部の値０．００３）の構造体を使用してもよい。また、例えば発泡スチロールのような発泡性の合成樹脂材料を採用してもよい。
【００１７】
上記特許文献１に示すように、電波吸収体１０の性能は、電波吸収体１０の各層の厚さや素材によって変化する。よって、電波吸収体１０の具体的な各層の厚さや素材は、電波吸収体１０に要求される性能に合わせて決定する。
【００１８】
つぎに、誘電損失層１２および磁性損失層１６を形成する繊維強化プラスチックシートの製造方法の一例について説明する。
まず、図２Ａに示すように、補強繊維シートＦを用意して離型処理した板２００にセットする。
つぎに、図２Ｂに示すように、所定の濃度で磁性体または抵抗体の微粒子を分散させた配置させた樹脂Ｒを補強繊維シートＦの表面に配置し、ヘラ２０２等で補強繊維シートＦの全域へと塗布する。
この作業は、コーティング装置、スキージ移動装置、ロールコータ装置等の装置で行ってもよい。これらの装置を用いることにより、樹脂Ｒを引き延ばす力を均一化して、繊維強化プラスチックシートの厚さをより均一にすることができる。
その後、塗布した樹脂Ｒを常温硬化させて繊維強化プラスチックシートが完成する。繊維強化プラスチックシートの厚さは、補強繊維シートＦとほぼ等しくなる。このため、誘電損失層１２または磁性損失層１６に要求される厚さに合わせて、必要があれば繊維強化プラスチックシートを複数枚積層して接着する。このとき、接着剤の代わりに上記微粒子を分散配置させた樹脂Ｒを使用してもよい。
さらに電波吸収体１０を製造する際は、導体層１８に磁性損失層１６、空気類似層１４、誘電損失層１２をこの順に積層する。
【００１９】
図３は、図２の方法（本発明）で製造した繊維強化プラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図、図４は、比較例として補強繊維シートＦなしで漉き取り法（図９Ｃ参照）により製造したプラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図である。
図３および図４では、厚さ目標値を０．３ｍｍとして４枚の繊維強化プラスチックシートまたはプラスチックシートを製造し、それぞれのシートに関して複数箇所の厚さを測定して、そのバラツキを評価している。
図３において、補強繊維シートＦは厚さ０．３ｍｍのビニロン繊維シート１枚であり、上から順に全体の重量、樹脂Ｒの含浸量、計測した厚さ（８カ所）、計測厚さの平均値および標準偏差が示されている。
また、図４では上から順に全体の重量（樹脂量）、計測した厚さ（８カ所）、計測厚さの平均値および標準偏差が示されている。
図３に示すように、本発明の方法で製造した繊維強化プラスチックシートの厚さは標準偏差が０．００２〜０．０１２の範囲にあり、図４に示す比較例の標準偏差（０．０１５〜０．０３８）と比較して、厚さのバラツキを大幅に低減することができている。
【００２０】
さらに、補強繊維シートＦを積層して厚さを大きくした場合について検討する。
図５は、図２の方法（本発明）で製造した繊維強化プラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図、図６は、比較例として補強繊維シートＦなしでプレス加圧法（図９Ａ参照）により製造したプラスチックシートの厚さを評価した結果を示す説明図である。
図５および図６では、厚さ目標値を１ｍｍとして４枚の繊維強化プラスチックシートまたはプラスチックシートを製造し、それぞれのシートに関して複数箇所の厚さを測定して、そのバラツキを評価している。
図５において、補強繊維シートＦは厚さ０．３ｍｍのビニロン繊維シート３枚であり、それぞれの補強繊維シートＦに樹脂Ｒを含浸させ硬化してから、これら３枚を接着した。
図５および図６の表の項目は、それぞれ図３および図４と同様である。
図５に示すように、本発明の方法で製造した繊維強化プラスチックシートの厚さは標準偏差が０．０２９〜０．０３９の範囲にあり、図６に示す比較例の標準偏差（０．０５３〜０．０８４）と比較して、厚さのバラツキを大幅に低減することができている。
【００２１】
図７は、電波吸収体１０の反射損失特性を示すグラフである。また、比較例として図８に誘電損失層１２および磁性損失層１６に補強繊維シートＦを含んでいない電波吸収体の反射損失特性のグラフを示した。
図７および図８のグラフにおいて、縦軸は反射損失（ｄＢ）、横軸は電波の周波数（ＧＨｚ）である。
図７および図８では、電波吸収体と同じ大きさの金属平板を０ｄＢで校正して、電波吸収体における電波反射量が金属と比較してどの程度減衰したかを測定した結果を示している。グラフ中の０ｄＢの位置が、金属の反射レベルとなる。
【００２２】
電波吸収体の具体的な構成としては、誘電損失層１２としてケッチェンブラックを３．５ｗｔ％含有するエポキシ樹脂成形体を用い、空気類似層１４として密度６０ｋｇ／ｍ３の塩化ビニル樹脂発泡成形体を用い、磁性損失層１６として樹脂成形体中の磁性粉含有量を８０ｗｔ％含有するエポキシ樹脂成形体を用いた。
誘電損失層１２、空気類似層１４及び磁性損失層１６、の各厚さは、それぞれ０．３８ｍｍ、２．８７ｍｍ、１．０２ｍｍ、１ｍ２当たりの吸収体の重量は５１００ｇである。
測定には、Ｎａｒｄａ  Ｓ．Ｔ．Ｓ．社製の送受信アンテナ６４０とアンリツ社製のベクトルネットワークアナライザ３７３６９Ｃとを用い、自由空間法により、１．０ＧＨｚ〜１８ＧＨｚの周波数帯での反射損失（電波吸収能）を評価した。
なお、測定にはタイムドメインゲーティング法を使用しており、ゲートスパンは５００ピコ秒である。
【００２３】
図８に示す補強繊維シートＦを含んでいない電波吸収体では、概ね８ＧＨｚ〜１０ＧＨｚに反射損失のピークがあり、ピークにおける反射損失は−１８ｄＢ〜−２５ｄＢ程度である。これに対して、図７に示す補強繊維シートＦを含んだ電波吸収体１０では、概ね８．５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚに反射損失のピークがあり、ピークにおける反射損失は−２０ｄＢ〜−３５ｄＢ程度である。
このように、電波吸収体に補強繊維シートＦを加えても電波性能にはほとんど影響がなく、仕様によってはより高い電波吸収性能を得られる可能性がある。
【００２４】
以上説明したように、実施の形態にかかる繊維強化プラスチックの製造方法は、補強繊維シートＦにより繊維強化プラスチックシートの強度を向上させ、製造工程における繊維強化プラスチックシートの破損を防止して、電波吸収体１０の製造時の歩留まりを向上させる上で有利となる。
また、補強繊維シートＦにより繊維強化プラスチックシートの厚さが規定されるので、損失層の厚さの制御を効率的かつ確実に行う上で有利となる。
また、実施の形態にかかる繊維強化プラスチックの製造方法において、装置を用いて補強繊維シートＦに樹脂Ｒを塗布するようにすれば、樹脂Ｒを引き延ばす際の力が均一となり、繊維強化プラスチックシートの厚さをより均一にすることができる。
また、補強繊維シートＦの材料は、ビニロン、ガラス、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレンのうち少なくとも１つを含んでいるので、損失層の補強に適し、かつ汎用的な材料で繊維強化プラスチックシートを補強することができる。
また、補強繊維シートＦの空隙率は６０％以上９０％以下であるので、樹脂Ｒを含有させるのに必要な空隙を確保しつつ、繊維強化プラスチックシートに必要な単位面積当たりの補強繊維量を確保する上で有利となる。
また、電波吸収体１０は、電波の入射方向から順に誘電損失層１２、空気類似層１４、磁性損失層１６および導体層１８が積層されているので、軽量化、薄層化されながら吸収周波数に対する吸収能の調整および広帯域化が可能な電波吸収体を提供する上で有利となる。
【符号の説明】
【００２５】
１０……電波吸収体、１２……誘電損失層、１４……空気類似層、１６……磁性損失層、１８……導体層、Ｆ……補強繊維シート、Ｒ……樹脂。
【図１】
2017085024.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017085024.tif 000009
【図８】
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【図９】
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