【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波吸収材料に関し、更に詳しくは、太陽光吸収パネル、赤外線吸収熱交換器や遠赤外線ヒータ等として有用であり、特に、紫外から近赤外、更には遠赤外までの広い波長範囲の光を効率よく吸収する電磁波吸収材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電磁波を利用した技術のうち、遠赤外線を含む赤外線の放射に関する技術は日々進歩しており、遠赤外線を利用して、遠赤外線ヒータ等に実用化されている。赤外線を放射する材料としては、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＭｇＯ等の酸化物系セラミックス及びこれらの混合物が知られている。例えば、特許文献１には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３の混合物からなり、５〜２０μｍの波長範囲で高い放射特性を示す遠赤外線放射材料が開示されている。また、特許文献２には、溶射された酸化鉄からなり、０．２３〜１００μｍの波長範囲で有用な光吸収・放射膜が開示されている。
しかし、紫外から近赤外、更には遠赤外までの広い波長範囲（０．２〜１０００μｍ）の光を効率よく吸収する電磁波吸収材料は、未だ知られてはいない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１９１９３２号公報
【特許文献２】
特開平７−３２５２１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、紫外から近赤外、更には遠赤外までの広い波長範囲の光を効率よく吸収する電磁波吸収材料を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、紫外から近赤外、更には遠赤外までの広い波長範囲の光を効率よく吸収する電磁波吸収材料について種々検討した結果、酸化第一鉄を含有する材料が優れた電磁波吸収特性を有するとの知見に基づきなされたものである。
即ち、本発明の電磁波吸収材料は、酸化第一鉄を含有することを特徴とする。
また、更に保持材を含有する電磁波吸収材料とすることができる。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の電磁波吸収材料は、公知の成形方法等によって得られる所定形状の成形体によって、特に、紫外から近赤外、更には遠赤外までの広い波長範囲（０．２〜１０００μｍ）の光を効率よく吸収することができ、太陽光吸収パネル、赤外線吸収熱交換器や遠赤外線ヒータ等として有用である。また、保持材を含有する場合は、より容易に成形体とすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
上記「酸化第一鉄」は、ＮａＣｌ型の結晶構造を有し、主として鉄原子と酸素原子からなる化合物である。この酸化第一鉄には、鉄原子の一部が他の遷移金属原子等で置換された化合物、及び酸素原子の一部が陰イオンで置換された化合物も含まれ、また原子空孔を有する化合物も含まれる。
また、上記酸化第一鉄の形状、大きさ等も特に限定されない。通常、粉体であるが、目的、用途等に応じて粒子状、小片状、膜状又は塊状であってもよい。
【０００８】
酸化第一鉄の含有量は、電磁波吸収材料の全量を１００質量％とした場合に、２０質量％以上、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上であり、１００質量％でもよい。この含有量は、成形体とした場合の、その使用目的及び用途等に応じて適宜調整することができる。尚、１００質量％でない場合の残部は、酸化第一鉄の電磁波吸収効果を大きく損なわない無機成分（金属、合金、その他の化合物等）であれば、特に限定されない。
【０００９】
金属としては、例えば、鉄、亜鉛、ニッケル、銅、マンガン、カルシウム、アルミニウム、モリブデン、クロム等が挙げられる。また、その他の化合物としては、アルミナ、シリカ、フェライト、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化チタン等が挙げられる。更に、カーボン、リン、硫黄等が含有されていてもよい。これらの無機成分は、１種含有されていてもよく、２種以上が含有されていてもよい。尚、無機成分の形状、大きさ等も特に限定されないが、電磁波吸収材料としての扱い易さ等を考慮すると、酸化第一鉄と同様の形態であることが好ましい。
【００１０】
酸化第一鉄等を含有する電磁波吸収材料は、それだけで成形体とすることができるが、成形体の形状を維持したり、電磁波吸収材料を保持あるいは結着する等の目的で、更に保持材を含有させることができる。上記「保持材」によって、酸化第一鉄を、大気や水分等による酸化あるいは変質等から保護することもでき、成形体を、目的、用途等に応じた形状とすることもできる。この保持材としては特に限定されず、ゴム、エラストマー、樹脂等の高分子材料、無機系バインダー等を使用することができる。
【００１１】
ゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、アクリルゴム、塩素化ポリエチレン、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。また、エラストマーとしては、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素ゴム系エラストマー、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。更に、樹脂としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテン、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、及びフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。また、アスファルト、セメント、粘土等の無機系バインダー等を保持材として用いることもできる。
【００１２】
保持材の含有量は、酸化第一鉄の含有量が前記の好ましい範囲にあれば特に限定されないが、酸化第一鉄と保持材との合計量を１００質量部とした場合に、好ましくは１０〜８０質量部、より好ましくは１０〜５０質量部、更に好ましくは１０〜３０質量部である。保持材の含有量が過少であると、成形体の形状を保持できなくなることがあり、一方、過多であると、電磁波吸収特性が低下する傾向にある。
【００１３】
本発明の電磁波吸収材料が保持材を含有する場合には、必要に応じて、老化防止剤、金属不活性剤、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の各種の安定剤、及び防菌・防黴剤、分散剤、軟化剤、可塑剤、架橋剤、共架橋剤、加硫剤、加硫助剤、着色剤等の各種の添加剤を含有させることができる。
【００１４】
酸化第一鉄のみからなる電磁波吸収材料、及び酸化第一鉄と、その他の無機成分とを含有する電磁波吸収材料を使用する場合、プレス成形法等によって、所定形状の成形体とすることができる。また、更に保持材を含有する電磁波吸収材料を用いる場合は、酸化第一鉄等が保持材とともに分散あるいは混合している組成物を用いてプレス成形、押出成形、ロール成形等の方法により成形することにより成形体とすることができる。
【００１５】
この成形体は、目的、用途等に応じて種々の形状、大きさ等とすることができる。形状としては、例えば、円盤状、楕円盤状、板状、球状、直方体状、円柱状、立方体状、半球状、シート状等が挙げられる。また、所定形状の基体の表面に上記組成物を塗布及び乾燥し、膜体として形成したものであってもよい。その場合の膜厚は特に限定されず、例えば、０．１〜５０ｍｍ、特に０．１〜１０ｍｍ、更には０．１〜２ｍｍとすることができる。尚、成形体の厚さは、安定した電磁波吸収特性が得られるように、ばらつきのないように一定であることが好ましい。
【００１６】
本発明の電磁波吸収材料の吸収率（＝放射率）は、紫外〜赤外の領域においては、紫外可視分光光度計及び赤外分光光度計を用いて測定することができる。反射率を測定した場合には、「吸収率＝１−反射率」（単位は％）なる関係式より、吸収率を求めることができる。
【００１７】
本発明の電磁波吸収材料は、０．２〜１０００μｍという広い波長範囲で効率よく光を吸収することができる。特に、波長０．２〜２５μｍの波長範囲において、吸収率を好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上、更に好ましくは９２％以上、特に好ましくは９５％以上とすることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。
実施例１
平均粒子径が２０μｍである酸化第一鉄粉末を測定試料とし、紫外から近赤外までの波長範囲（０．２３〜２．５μｍ）の光の反射率を積分球（島津製作所社製、装置名「ＭＰＣ−３１００」）を取り付けた分光光度計（島津製作所社製、装置名「ＵＶ−３１００ＰＣ」）を用いて測定した。その結果を図１に示す。
また、中赤外から遠赤外あたりまでの波長範囲（２．５〜約２５μｍ）の光の吸収率を積分球（Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社製、装置名「ＲＳＡ−ＰＥ−２００−ＩＤ」）を取り付けたフーリエ変換赤外分光光度計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、装置名「Ｓｙｓｔｅｍ２０００ＦＴ−ＩＲ」）を用いて測定した。その結果を図２に示す。
【００１９】
図１より、酸化第一鉄を含有する電磁波吸収材料は、０．２３〜２．５μｍの波長範囲において、光の反射率が１０％未満、即ち、吸収率が９０％以上であることが分かる。特に、０．２３〜１．８μｍの波長範囲において、吸収率が９５％以上であることが分かる。
また、図２より、２．５〜２５μｍの波長範囲において、光の吸収率が８８％以上であることが分かる。特に、１０〜１６μｍの波長範囲においては、吸収率が９３％以上であることが分かる。
【００２０】
実施例２
平均粒子径が２０μｍである酸化第一鉄粉末と、この酸化第一鉄粉末に対して質量比で８０：２０となるポリプロピレンとを、１７０℃で６０分間混練し、その後、圧縮成形機により、１７０℃で３分間熱プレス成形し、厚さ０．５ｍｍの電磁波吸収シートを得た。
この電磁波吸収シートを測定試料とし、中赤外から遠赤外あたりまでの波長範囲（２．５〜約２５μｍ）の光の吸収特性を実施例１と同様にして測定した。その結果を図３に示す。
【００２１】
図３より、赤外光を透過しやすいポリプロピレンを用いた場合であっても、２．５〜２４μｍの波長範囲において、光の吸収率が８８％以上であることが分かる。特に、２．５〜１６μｍの波長範囲においては、光の吸収率が９０％以上であることが分かる。
【００２２】
比較例１
図４に、特開平７−３２５２１２号公報に記載されている、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２の溶射皮膜の反射率を測定した結果を引用した。波長が長くなるにつれ、反射率が高くなる、即ち、吸収率が低下することが分かる。
【００２３】
尚、本発明においては、これらの実施例に限定されず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した態様をとることができる。例えば、酸化第一鉄及び保持材は、上記実施例のものに限られず、適宜選択することができる。また、酸化第一鉄と保持材との量比も種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における、紫外から近赤外までの範囲の波長と反射率との関係を示すグラフである。
【図２】実施例１における、中赤外から遠赤外あたりまでの範囲の波長と吸収率との関係を示すグラフである。
【図３】実施例２における、中赤外から遠赤外あたりまでの範囲の波長と吸収率との関係を示すグラフである。
【図４】比較例１における、中赤外から遠赤外あたりまでの範囲の波長と反射率との関係を示すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic wave absorbing material, and more particularly, it is useful as a solar absorbing panel, an infrared absorbing heat exchanger, a far-infrared heater, and the like, particularly, a wide wavelength range from ultraviolet to near infrared, and further far infrared. The present invention relates to an electromagnetic wave absorbing material that efficiently absorbs light in a range.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, among technologies using electromagnetic waves, technologies relating to radiation of infrared rays including far infrared rays have been progressing day by day, and have been put to practical use in far infrared heaters and the like using far infrared rays. Examples of the material that emits infrared rays include oxide ceramics such as TiO 2 , Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 , NiO, Fe 2 O 3 , CoO, MnO, and MgO, and mixtures thereof. Are known. For example, Patent Document 1, consist of a mixture of SiO 2, Al 2 O 3 and Fe 2 O 3, far-infrared emitting material exhibiting high radiation characteristics in the wavelength range of 5~20μm is disclosed. Patent Document 2 discloses a light absorption / emission film made of sprayed iron oxide and useful in a wavelength range of 0.23 to 100 μm.
However, an electromagnetic wave absorbing material that efficiently absorbs light in a wide wavelength range (0.2 to 1000 μm) from ultraviolet to near infrared and far infrared has not been known yet.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-191932 [Patent Document 2]
JP-A-7-325212
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave absorbing material that efficiently absorbs light in a wide wavelength range from ultraviolet to near infrared and further to far infrared.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various studies on an electromagnetic wave absorbing material that efficiently absorbs light in a wide wavelength range from ultraviolet to near infrared, and far infrared, the present invention shows that a material containing ferrous oxide has excellent electromagnetic wave absorbing properties. It has been made based on the knowledge of having.
That is, the electromagnetic wave absorbing material of the present invention is characterized by containing ferrous oxide.
Further, an electromagnetic wave absorbing material further containing a holding material can be used.
[0006]
【The invention's effect】
The electromagnetic wave-absorbing material of the present invention is formed by a molded article having a predetermined shape obtained by a known molding method or the like, and particularly, a light in a wide wavelength range (0.2 to 1000 μm) from ultraviolet to near infrared, and further to far infrared. Can be efficiently absorbed, and is useful as a solar absorption panel, an infrared absorption heat exchanger, a far infrared heater, and the like. When a holding material is contained, a molded article can be more easily obtained.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The above-mentioned "ferrous oxide" is a compound having a NaCl-type crystal structure and mainly comprising an iron atom and an oxygen atom. This ferrous oxide also includes compounds in which some of the iron atoms have been replaced with other transition metal atoms, and those in which some of the oxygen atoms have been replaced with anions. Compounds are also included.
The shape, size, and the like of the ferrous oxide are not particularly limited. Usually, it is a powder, but it may be in the form of particles, small pieces, a film, or a lump, depending on the purpose and application.
[0008]
The content of ferrous oxide is 20% by mass or more, preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 60% by mass or more, when the total amount of the electromagnetic wave absorbing material is 100% by mass. And may be 100% by mass. This content can be appropriately adjusted according to the purpose of use and use of the molded article. In addition, the remainder other than 100% by mass is not particularly limited as long as it is an inorganic component (metal, alloy, other compound, or the like) that does not significantly impair the electromagnetic wave absorbing effect of ferrous oxide.
[0009]
Examples of the metal include iron, zinc, nickel, copper, manganese, calcium, aluminum, molybdenum, chromium, and the like. Other compounds include alumina, silica, ferrite, calcium sulfate, calcium carbonate, calcium silicate, aluminum silicate, antimony trioxide, magnesium oxide, titanium oxide and the like. Further, carbon, phosphorus, sulfur and the like may be contained. One of these inorganic components may be contained, or two or more thereof may be contained. The shape and size of the inorganic component are not particularly limited. However, in consideration of the ease of handling as an electromagnetic wave absorbing material, the inorganic component is preferably in the same form as ferrous oxide.
[0010]
The electromagnetic wave-absorbing material containing ferrous oxide or the like can be used as a molded body by itself. However, for the purpose of maintaining the shape of the molded body or holding or binding the electromagnetic wave-absorbing material, a holding material is further added. Can be contained. By the "holding material", ferrous oxide can be protected from oxidation or deterioration due to air, moisture, or the like, and the molded body can be formed into a shape according to the purpose, use, and the like. The holding material is not particularly limited, and a polymer material such as rubber, an elastomer, and a resin, an inorganic binder, and the like can be used.
[0011]
Examples of the rubber include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene / butadiene rubber, acrylonitrile / butadiene rubber, butyl rubber, ethylene / propylene rubber, acrylic rubber, chlorinated polyethylene, silicone rubber, and epichlorohydrin rubber. Examples of the elastomer include a thermoplastic elastomer such as a polyolefin elastomer, a polyester elastomer, a polyurethane elastomer, a polyamide elastomer, a fluoroelastomer, and a styrene-butadiene-styrene block copolymer. Further, as the resin, polyolefin, polyvinyl chloride, polyamide, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyacetal, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polymethylpentene, thermoplastic resins such as fluororesins, and phenolic resins, unsaturated polyester resins, A thermosetting resin such as an epoxy resin may be used. In addition, inorganic binders such as asphalt, cement, clay and the like can be used as the holding material.
[0012]
The content of the holding material is not particularly limited as long as the content of ferrous oxide is within the above preferable range. However, when the total amount of the ferrous oxide and the holding material is 100 parts by mass, it is preferably 10 parts by mass. The amount is from 80 to 80 parts by mass, more preferably from 10 to 50 parts by mass, and still more preferably from 10 to 30 parts by mass. If the content of the holding material is too small, the shape of the molded article may not be able to be maintained, while if it is too large, the electromagnetic wave absorption characteristics tend to decrease.
[0013]
When the electromagnetic wave absorbing material of the present invention contains a holding material, if necessary, various stabilizers such as an antioxidant, a metal deactivator, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a heat stabilizer, and a protective agent. Various additives such as a fungus / antifungal agent, a dispersant, a softener, a plasticizer, a crosslinking agent, a co-crosslinking agent, a vulcanizing agent, a vulcanizing aid, and a coloring agent can be contained.
[0014]
When an electromagnetic wave absorbing material containing only ferrous oxide, and an electromagnetic wave absorbing material containing ferrous oxide and other inorganic components are used, a molded article having a predetermined shape can be formed by a press molding method or the like. . When an electromagnetic wave absorbing material further containing a holding material is used, it is molded by a method such as press molding, extrusion molding, roll molding or the like using a composition in which ferrous oxide or the like is dispersed or mixed with the holding material. Thus, a molded article can be obtained.
[0015]
This molded body can be formed into various shapes and sizes depending on the purpose and application. Examples of the shape include a disk, an ellipsoid, a plate, a sphere, a rectangular parallelepiped, a column, a cube, a hemisphere, and a sheet. Alternatively, the composition may be formed as a film by applying and drying the composition on the surface of a substrate having a predetermined shape. The film thickness in that case is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 to 50 mm, particularly 0.1 to 10 mm, and further 0.1 to 2 mm. It is preferable that the thickness of the molded body is constant so as not to vary so that stable electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained.
[0016]
The absorptance (= emissivity) of the electromagnetic wave absorbing material of the present invention can be measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer and an infrared spectrophotometer in the ultraviolet to infrared region. When the reflectance is measured, the absorptance can be obtained from a relational expression of “absorptance = 1−reflectance” (unit:%).
[0017]
The electromagnetic wave absorbing material of the present invention can efficiently absorb light in a wide wavelength range of 0.2 to 1000 μm. In particular, in the wavelength range of 0.2 to 25 μm, the absorptivity can be preferably at least 85%, more preferably at least 90%, further preferably at least 92%, particularly preferably at least 95%.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.
Example 1
Ferrous oxide powder having an average particle diameter of 20 μm was used as a measurement sample, and the reflectance of light in the wavelength range from ultraviolet to near infrared (0.23 to 2.5 μm) was measured using an integrating sphere (apparatus manufactured by Shimadzu Corporation). The measurement was performed using a spectrophotometer (product name: “UV-3100PC”, manufactured by Shimadzu Corporation) to which a name “MPC-3100” was attached. The result is shown in FIG.
In addition, an integrating sphere (manufactured by Labsphere, Inc., device name “RSA-PE-200-ID”) was attached to the light absorptance of light in the wavelength range (2.5 to about 25 μm) from mid-infrared to far infrared. The measurement was performed using a Fourier transform infrared spectrophotometer (manufactured by Perkin Elmer Co., Ltd., device name “System2000FT-IR”). The result is shown in FIG.
[0019]
From FIG. 1, it can be seen that the electromagnetic wave absorbing material containing ferrous oxide has a light reflectance of less than 10%, that is, an absorptivity of 90% or more in a wavelength range of 0.23 to 2.5 μm. . In particular, it can be seen that the absorptance is 95% or more in the wavelength range of 0.23 to 1.8 μm.
FIG. 2 shows that the light absorptance is 88% or more in the wavelength range of 2.5 to 25 μm. In particular, it can be seen that the absorptance is 93% or more in the wavelength range of 10 to 16 μm.
[0020]
Example 2
Ferrous oxide powder having an average particle size of 20 μm and polypropylene having a mass ratio of 80:20 to the ferrous oxide powder are kneaded at 170 ° C. for 60 minutes, and then, with a compression molding machine, Hot press molding was performed at 170 ° C. for 3 minutes to obtain an electromagnetic wave absorbing sheet having a thickness of 0.5 mm.
Using this electromagnetic wave absorbing sheet as a measurement sample, the light absorption characteristics in the wavelength range from mid-infrared to far infrared (2.5 to about 25 μm) were measured in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
[0021]
FIG. 3 shows that even in the case of using polypropylene that easily transmits infrared light, the light absorptance is 88% or more in the wavelength range of 2.5 to 24 μm. In particular, it can be seen that the light absorptance is 90% or more in the wavelength range of 2.5 to 16 μm.
[0022]
Comparative Example 1
FIG. 4 quotes the results of measuring the reflectance of the thermal spray coating of Al 2 O 3 and TiO 2 described in JP-A-7-325212. It can be seen that the reflectance increases as the wavelength increases, that is, the absorptivity decreases.
[0023]
The present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose and application. For example, the ferrous oxide and the holding material are not limited to those in the above embodiment, and can be appropriately selected. Further, the ratio between the ferrous oxide and the holding material can be variously changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the wavelength and the reflectance in the range from ultraviolet to near infrared in Example 1.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the wavelength and the absorptance in the range from mid-infrared to far-infrared in Example 1.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the wavelength and the absorptance in the range from mid-infrared to far-infrared in Example 2.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength and the reflectance in the range from mid-infrared to far-infrared in Comparative Example 1.
