JP4385148B2

JP4385148B2 - 電波吸収体

Info

Publication number: JP4385148B2
Application number: JP2004306753A
Authority: JP
Inventors: 正裕冨金原; 貴史後藤; 宏和鈴木; 勝見多田
Original assignee: Yoshino Gypsum Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Yoshino Gypsum Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: JP2006120835A

Description

本発明は、電波を吸収することができる電波吸収体に関する。

近年、室内における無線ＬＡＮが普及しつつある。無線ＬＡＮにおいては、壁、天井、床（以下、壁等という。）における電波の反射波によって無線ＬＡＮで通信する機器が誤作動を起こす可能性がある。そのため、壁等に電磁波吸収体を設けて電波の反射を防止する対策が講じられる。電波吸収体は、電波の吸収方法により、磁性体粉末混合型、導電体粉末混合型、λ／４型の３つに分類される。
これらのうち、λ／４型電波吸収体は、反射層と誘電体層と低抵抗層とを有し、低抵抗層の表面で反射した表面反射波と反射層で反射した内部反射波とが逆位相で同振幅になるようにインピーダンス整合されたものである。この電波吸収体によれば、表面反射波と内部反射波とが干渉しあうことにより、反射波を減衰させることができる。

従来、λ／４型電波吸収体の低抵抗層としては、酸化インジウム−酸化すず膜（以下、ＩＴＯ膜という。）が使用されていた。しかし、ＩＴＯ膜は高価であるし、可撓性が低いために誘電体層に貼り付ける際の施工性が低いという問題があった。
そこで、紙基材と該紙基材に導電性塗料が塗工されて形成された低抵抗層とを有する導電紙等の導電性基材を、接着剤を介して、反射層上の誘電体層に設けた電波吸収体が提案されている（非特許文献１参照。）。導電性塗料とは、導電性物質およびバインダを主成分として含む塗料のことであり、その導電性塗料から形成された塗膜は安価で、可撓性が高いため、ＩＴＯ膜の欠点を克服できる。
大塚健二郎、外３名、「電子情報通信学会論文誌Ｂ−II」、電子情報通信学会発行、Ｊ７８−Ｂ−II巻、１９９５年、ｐ．１〜８

しかし、接着層を介して導電性基材の低抵抗層と誘電体層とを貼り合わせた場合には、接着層を構成する接着剤の種類によっては低抵抗層の表面抵抗値が上昇して電波吸収性能が低くなることがあった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、接着剤を介して低抵抗層が誘電体層に貼り合わされているにもかかわらず、電波吸収性能に優れている電波吸収体を提供することを目的とする。

本発明の電波吸収体は、導電性基材のいずれか一方の面に、接着層と、誘電体層と、反射層とが順次積層されている電波吸収体であって、
導電性基材は、紙基材の少なくとも片面に塗工層が形成された塗工紙と、前記塗工層に積層され、導電性物質およびバインダを主成分として含有する低抵抗層とを備え、
接着層が、酢酸ビニル重合体系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系および澱粉系接着剤からなる群から選ばれる１種以上の接着剤からなることを特徴とする。
本発明の電波吸収体においては、接着層が導電性物質を含有することが好ましい。
本発明の電波吸収体においては、低抵抗層における導電性物質がカーボンブラックであり、かつ、バインダがポリエステルであることが好ましい。

本発明の電波吸収体は、接着剤を介して低抵抗層が誘電体層に貼り合わされているにもかかわらず、電波吸収性能に優れる。
本発明の電波吸収体において、接着層が導電性物質を含有する場合には、電波吸収性能により優れる。
また、本発明の電波吸収体において、低抵抗層における導電性物質がカーボンブラックであり、かつ、バインダがポリエステルであれば、低抵抗層の表面抵抗値を理論的に最も電波吸収性を低くできる３７７Ω／□に合わせこむことが容易になる。
さらに、本発明の電波吸収体において、シート基材が、紙基材の少なくとも片面に形成された塗工層を有するものであり、該シート基材の顔料を主成分とした塗工層に低抵抗層が積層されていれば、安定した低抵抗層を形成できるため、電波吸収性能がより優れる。

本発明の電波吸収体の一実施形態について説明する。
図１に、本実施形態の電波吸収体を示す。この電波吸収体１は、シート基材１１ａと低抵抗層１１ｂとを有する導電性基材１１（図２参照）の片面に、接着層１２と誘電体層１３と反射層１４が順次積層されているものである。

［シート基材］
導電性基材１１を構成するシート基材１１ａとしては、木材パルプを主成分とする上質紙・中質紙や、微塗工紙、コート紙、アート紙などの塗工紙を使用できる。また、シート基材１１ａとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等のプラスチックフィルム、またはこれらのプラスチックを紙の片面または両面にラミネートしたラミネート紙、合成紙を使用できる。
シート基材１１ａの低抵抗層１１ｂ側と反対側の面には模様となる印刷が施されていてもよい。

これらのシート基材１１ａの中でも塗工紙が好ましい。ここで、塗工紙とは、上質紙や中質紙などの紙基材と、紙基材の少なくとも片面に形成され、顔料を主成分とし、バインダ、助剤などが含まれる塗工層とを有するものである。塗工紙を構成する紙基材は可撓性に優れる上に安価であるから、シート基材１１ａが塗工紙である場合には、シート基材１１ａと低抵抗層１１ｂとからなる導電性基材１１を導電紙として利用でき、その可撓性も高くでき、安価にできる。また、低抵抗層１１ｂを形成する際に、導電性塗料を塗工層に塗工することで、紙基材内への導電性塗料の浸透を防ぐことができる。したがって、均一な低抵抗層１１ｂを形成でき、電波吸収性能を高くすることができる。

［低抵抗層］
導電性基材１１を構成する低抵抗層１１ｂは、導電性物質とバインダとを主成分として含有する層である。低抵抗層１１ｂは、導電性物質とバインダとを主成分とし、導電性物質が全固形分中の５０質量％以上を占めることが好ましい。
導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、金属粉末、炭素繊維、金属繊維、金属酸化物粉末などが挙げられる。
さらに、カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のオイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラックなどが挙げられる。
金属粉末としては、銅、銀、ニッケルなどの粉末が挙げられる。
炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維などが挙げられる。
金属繊維としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレスなどの繊維が挙げられる。
金属酸化物粉末としては、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどが挙げられる。
これらの中でも、カーボンブラックが好ましく、さらにカーボンブラックの中でも、ケッチェンブラックが好ましい。ケッチェンブラックは中空で比重が小さいため、同一添加質量の場合、他のカーボンブラックに比べて嵩高になり、その結果、カーボン粒子同士の接触点が多くなるため、導電性をより高くすることができる。

バインダとしては特に制限されず、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。

低抵抗層１１ｂの表面抵抗値は３００〜４５０Ω／□が好ましく、実用上、充分に満足できる電波吸収量が得られることからは、３４０〜４２０Ω／□であることがより好ましい。この中でも、電波吸収性能を高くするためには、理論的に表面抵抗値が３７７Ω／□であることが最も好ましい。その抵抗値にするための導電性物質としては、カーボンブラック、金属粉末、炭素繊維、金属繊維、金属酸化物粉末などのいずれの材料であってもよい。しかし、例えば、金属粉末や金属酸化物粉末のような金属系材料の場合、固有抵抗値自体が非常に低いため、表面抵抗値を３７７Ω／□にするには低抵抗層を極薄膜にせざるを得ず、安定した加工が難しくなったり、金属材料の経時酸化による抵抗値変化といった問題を有する。これに対し、カーボンブラックを使用すれば、低抵抗層１１ｂを極薄膜にしなくても、表面抵抗値を３７７Ω／□にすることができる。また、低抵抗層１１ｂのバインダはポリエステルであることが好ましいが、その理由については定かではない。表面抵抗値はバインダ中の導電性物質の分散性も大きく影響することがわかっており、ポリエステルを用いれば所望の表面抵抗値３７７Ω／□にするのに適した分散性が得られるものと推定される。

この低抵抗層１１ｂは、シート基材１１ａ上に、導電性物質とバインダとを含有する導電性塗料を塗工し、乾燥することで形成される。その際に使用される塗工機としては、例えば、リバースロールコーター、ナイフコーター、バーコーター、スロットダイコーター、エアーナイフコーター、リバースグラビアコーター、バリオグラビアコーター、カーテンコーターなどが挙げられる。また、乾燥機としては、例えば、熱風乾燥機、赤外線乾燥機、真空乾燥機などが挙げられる。また、印刷機により塗工してもよい。

［接着層］
本発明者らが鋭意検討した結果、一般的な粘着剤として使用されるアクリル系、ゴム系、ウレタン系を用いた場合には、低抵抗層１１ｂの抵抗値上昇が見られるのに対し、酢酸ビニル重合体系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系および澱粉系接着剤を用いると低抵抗層１１ｂの抵抗値がほとんど変化しないことを見出した。
すなわち、接着層１２は、接着性を有する層であり、酢酸ビニル重合体系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、澱粉系接着剤からなる群から選ばれる１種以上の接着剤からなる層である。
この接着層１２は導電性物質を含有することが好ましい。接着層１２が導電性物質を含有すれば、低抵抗層１１ｂと接着層１２とが導電性を有することになり、表面抵抗値を３７７Ω／□に近づけることができるため、電波吸収性能をより高くできる。接着層１２に含有させる導電性物質としては、低抵抗層１１ｂを構成するものと同じものが挙げられる。

［誘電体層］
誘電体層１３としては、熱可塑性樹脂の層、熱硬化性樹脂の層、無機化合物の層、ベニア板等の木製の板などが使用される。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂は発泡していても構わない。
無機化合物としては、例えば、石膏、ケイ酸カルシウム、セメント、コンクリートなどが挙げられる。
これらの中でも、建築材として好適であることから、石膏、ケイ酸カルシウム、ベニア板、発泡ポリスチレン（発泡スチロール）が好ましく、さらには、不燃性を確保できる点で、石膏、ケイ酸カルシウムが好ましい。
誘電体層１３の厚さは、吸収しようとする電波の周波数に応じて適宜選択される。

［反射層］
反射層１４としては、金属の板または箔、導電性物質を含有する層などが挙げられる。金属としては、銅、アルミニウム、鉄などが挙げられるが、安価である点でアルミニウムが好ましい。

［製造方法］
電波吸収体１は、例えば以下のように製造できる。シート基材１１ａと低抵抗層１１ｂとからなる導電性基材１１を用意し、その導電性基材１１の低抵抗層１１ｂに、酢酸ビニル重合体系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、澱粉系接着剤からなる群から選ばれる１種以上の接着剤を塗布して接着層１２を形成する。そして、あらかじめ反射層１４が貼り付けられた誘電体層１３を用意し、誘電体層１３における反射層１４が貼り付けられた面と反対側の面に、接着層１２を介して、導電性基材１１を貼り合わせて、電波吸収体１を得る。

以上説明した電波吸収体１では、接着層１２が、酢酸ビニル重合体系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、澱粉系接着剤からなる群から選ばれる１種以上の接着剤からなるので、低抵抗層１１ｂに接触した場合に、その表面抵抗値の上昇を抑えることができる。したがって、接着層１２を介して、導電性基材１１の低抵抗層１１ｂが貼り合わされているにもかかわらず、電波吸収性能に優れている。

（実施例１）
塗工紙（王子製紙社製、ＯＫトップコート、坪量；８４．９ｇ／ｍ^２）の塗工層に、ポリウレタンとカーボンブラックとを含有する導電性塗料Ａ（東洋インキ製造社製ＫＢ１８４０Ａ）を、乾燥塗工量が３０ｇ／ｍ^２になるように塗工、乾燥して低抵抗層を形成し、導電性基材を得た。次いで、その低抵抗層に酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤（アイカ工業社製Ａ−１４００Ｓ、酢酸ビニル重合体；４２質量％、水；５８質量％）を、乾燥塗工量が１０ｇ／ｍ^２になるように塗工して接着層を形成した。そして、その接着層を、厚さ９．５ｍｍの石膏ボード（誘電体層）の片面に貼り付け、石膏ボードの他方の面に厚さ１２μｍのアルミニウム箔を貼り付けて電波吸収体を得た。
なお、石膏ボードの厚さが９．５ｍｍの電波吸収体は、無線ＬＡＮ等に利用される５．２ＧＨｚの電波を吸収することを目的としたものである。

（実施例２）
塗工紙の塗工層に、ポリウレタンとカーボンブラックとを含有する導電性塗料Ｂ（東洋インキ製造社製ＫＢ１８４９Ａ）を、乾燥塗工量が２０ｇ／ｍ^２になるように塗工したこと以外は実施例１と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例３）
塗工紙の塗工層に、ポリエステルとカーボンブラックとを含有する導電性塗料Ｃ（大日精化社製ダイプラコートＥ６７００）を、乾燥塗工量が６ｇ／ｍ^２になるように塗工したこと以外は実施例１と同様にして電波吸収体を得た。

実施例１〜３において、接着層を形成する前に低抵抗層の表面抵抗値を測定した。その結果を表１に示す。ここで、表面抵抗値は、三菱化学社製ロレスタを用いて四探針法で測定した。

表１に示すように、低抵抗層がカーボンブラックとポリエステルとを主成分として含有する実施例３では、最も少ない塗工量で目標とする表面抵抗値である３７７Ω／□に近い値にすることができた。したがって、実施例３の電波吸収体は電波吸収性能が特に高いものである。

（実施例４）
酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤の代わりに酢酸ビニル重合体溶剤型接着剤Ａ（アイカ工業社製Ｓ−２３０、溶媒：メタノール）を用いたこと以外は実施例１と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例５）
酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤の代わりに酢酸ビニル重合体溶剤型接着剤Ｂ（コニシ社製Ｋ１７、溶媒：メタノール）を用いたこと以外は実施例１と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例６）
酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤の代わりにエチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン型接着剤（コニシ社製ＳＰ２１０Ｎ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例７）
酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤の代わりに澱粉のり（矢沢化学工業社製グルーＳ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして電波吸収体を得た。
ここで、矢沢化学工業社製グルーＳは、小麦澱粉、エステル・エーテル架橋可変性澱粉であり、防かび剤としてイソチアゾリン化合物・イミダゾール化合物が添加されている。また、澱粉のりを塗工する前には、１ｋｇの澱粉のりに対して７７７ｇの水を添加して希釈した。

（比較例１）
酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤の代わりにアクリル系粘着剤（溶剤型、東洋インキ製造社製ＢＰＳ２９５４／ＢＨＳ８５１５＝１００／１）を用いたこと以外は実施例１と同様にして電波吸収体を得た。

（参考例１）
実施例１と同様にして塗工紙の塗工層に低抵抗層を形成した。そして、その低抵抗層を厚さ９．５ｍｍの石膏ボードの片面に接触させ、接着剤を用いて貼り合わせる代わりに、低抵抗層の周囲を石膏ボードに接着テープで固定し、石膏ボードの他方の面に厚さ１２μｍのアルミニウム箔を貼り付けて電波吸収体を得た。

（実施例８）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ実施例１と同様にして電波吸収体を得た。
なお、石膏ボードの厚さが１９ｍｍの電波吸収体は、無線ＬＡＮ等に利用される２．４５ＧＨｚの電波を吸収することを目的としたものである。

（実施例９）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ実施例４と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例１０）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ実施例５と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例１１）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ実施例６と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例１２）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ実施例７と同様にして電波吸収体を得た。

（比較例２）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ比較例１と同様にして電波吸収体を得た。

（参考例２）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ参考例１と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例１３）
希釈前の澱粉のりに対してカーボンブラック（新日本テクノカーボン社製ＮＣＫ黒鉛粉ＧＡ−５０）を１質量％添加したこと以外は実施例７と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例１４）
希釈前の澱粉のりに対してカーボンブラックを５質量％添加したこと以外は実施例７と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例１５）
希釈前の澱粉のりに対してカーボンブラックを１０質量％添加したこと以外は実施例７７と同様にして電波吸収体を得た。

（実施例１６〜１８）
石膏ボードの厚みを１９ｍｍにしたこと以外はそれぞれ実施例１３〜１５と同様にして電波吸収体を得た。

実施例１，実施例４〜１８の電波吸収体について、反射電力法により周波数に対する電波吸収量を測定した。その結果を図３〜６に示す。
反射電力法による電波吸収量の測定は、電波暗室中に設置された測定装置（図７参照）を用いて行った。測定装置５０は、電波を発する発振器５１と、発振器５１に取り付けられた送信アンテナ５２と、電波を観測するスペクトラムアナライザ５３と、スペクトラムアナライザ５３に取り付けられた受信アンテナ５４と、発振器５１およびスペクトラムアナライザ５３に接続されたコントローラ５５と、電波吸収体またはブランク試験用金属板を取り付ける支持台５６を有して構成されるものである。送信アンテナ５２と受信アンテナ５４との中心間隔を２５ｃｍ、送信アンテナ５２および受信アンテナ５４と支持台５６との間隔を２．５ｍとした。
そして、この測定装置５０を用い、まず、支持台５６に、ブランク試験用金属板を取り付け、送信アンテナ５２から電波をブランク試験用金属板に向けて送信し、該金属板で反射した電波を受信アンテナで受信した。その際、コントローラ５５により電波の周波数を一定間隔で変化させた。次いで、支持台５６に電波吸収体を取り付け、送信アンテナ５２から電波を電波吸収体に向けて送信し、該電波吸収体で反射した電波を受信アンテナで受信した。その際、コントローラ５５により電波の周波数を一定間隔で変化させた。そして、電波吸収体での反射電力測定結果から金属板での反射電力測定結果を差し引いて電波吸収量を求めた。

図３の結果より、誘電体層の厚さが９．５ｍｍの実施例１，４〜７の電波吸収体は周波数５．２ＧＨｚの電波を吸収していた。中でも、酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤、酢酸ビニル重合体溶剤型接着剤Ｂを用いて接着層を形成した実施例１，５の電波吸収体の電波吸収性能が優れていた。
図４の結果より、誘電体層の厚さが１９ｍｍの実施例８〜１２の電波吸収体は、周波数２．４５ＧＨｚの電波を吸収していた。中でも、酢酸ビニル重合体溶剤型接着剤Ｂを用いて接着層を形成した実施例１０の電波吸収体の電波吸収性能が優れていた。
以上の結果より、酢酸ビニル重合体エマルジョン型接着剤、酢酸ビニル重合体溶剤型接着剤Ｂを用いて接着層を形成した実施例１，５の電波吸収体は、接着層を介さずに低抵抗層を誘電体層とが接した参考例１，２の電波吸収体とほぼ同等の電波吸収性能が得られた。
また、図３および図４に示すように、接着層がアクリル系粘着剤からなる比較例１および比較例２の電波吸収体は、接着層が酢酸ビニル重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、澱粉類からなる実施例１〜７（ただし実施例２，３は図示せず。）および８〜１２のものより電波吸収性能が低かった。

図５の結果より、誘電体層の厚さが９．５ｍｍの実施例１３〜１５の電波吸収体は、周波数５．２ＧＨｚの電波を吸収していた。また、図６の結果より、誘電体層の厚さが１９ｍｍの実施例１６〜１８の電波吸収体は、周波数２．４５ＧＨｚの電波を吸収していた。さらに、図５および図６において、実施例７および実施例１３〜１５、実施例１２および実施例１６〜１８を比較することにより、澱粉のりへのカーボンブラック添加量が多くなるほど、電波吸収量が多くなることがわかった。

本発明の電波吸収体の一実施形態を示す断面図である。導電性基材の一例を示す断面図である。実施例１，４〜７および比較例１の電波吸収体における周波数に対する電波吸収量を示すグラフである。実施例８〜１２および比較例２の電波吸収体における周波数に対する電波吸収量を示すグラフである。実施例７および実施例１３〜１５の電波吸収体における周波数に対する電波吸収量を示すグラフである。実施例１２および実施例１６〜１８の電波吸収体における周波数に対する電波吸収量を示すグラフである。電波吸収量を測定する装置を示す模式図である。

符号の説明

１電波吸収体
１１導電性基材
１１ａシート基材
１１ｂ低抵抗層
１２接着層
１３誘電体層
１４反射層

Claims

導電性基材のいずれか一方の面に、接着層と、誘電体層と、反射層とが順次積層されている電波吸収体であって、
導電性基材は、紙基材の少なくとも片面に塗工層が形成された塗工紙と、前記塗工層に積層され、導電性物質およびバインダを主成分として含有する低抵抗層とを備え、
接着層が、酢酸ビニル重合体系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系および澱粉系接着剤からなる群から選ばれる１種以上の接着剤からなることを特徴とする電波吸収体。
接着層が導電性物質を含有する請求項１に記載の電波吸収体。
低抵抗層における導電性物質がカーボンブラックであり、かつ、バインダがポリエステルである請求項１または２に記載の電波吸収体。