WO2005069712A1 - 木質系電波吸収材 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a wood-based radio wave absorbing material having excellent performance of absorbing radio waves in a frequency band of several GHz, such as a cellular phone, and capable of easily adjusting the performance.
  • Ferrite and carbon are mainly used as a dielectric loss material and a conductive loss material of a radio wave absorber in a frequency range of 10 MHz to 1 GHz. At 1 GHz or higher, conductive metal plates, metal nets, metal fibers, etc. are used. These materials are usually used as a sheet-like radio wave absorber formed by composite with plastic or rubber.
  • Patent Document 1 Magnetoplanite-type hexagonal ferrite powder mixed with a holding material composed of an inorganic material such as rubber, resin, or calcium silicate (Patent Document 2), Fe-based alloy containing 35 to 35% by weight of Cr Soft magnetic powder composed of rubber or resin (Patent Document 3), soft magnetic flaky powder composed of stainless steel SUS430 mixed and dispersed in synthetic resin (Patent Document 4), inorganic fiber (Patent Document 5) and the like, which contain a resin binder, a conductive or magnetic fiber or powder, and have a porosity of 35 to 89%.
  • Patent Document 2 Magnetoplanite-type hexagonal ferrite powder mixed with a holding material composed of an inorganic material such as rubber, resin, or calcium silicate
  • Patent Document 3 Fe-based alloy containing 35 to 35% by weight of Cr
  • Patent Document 4 soft magnetic flaky powder composed of stainless steel SUS430 mixed and dispersed in synthetic resin
  • Patent Document 5 inorganic fiber
  • radio wave absorber using general building materials, gypsum, asbestos cement or calcium silicate is mainly used, and carbon powder, ferrite powder, metal powder, metal compound powder or a mixture thereof, which is an electromagnetic wave loss material, is used.
  • an electromagnetic wave absorbing inner wall material for the 70MHz-3GHz band contained therein Patent Document 6
  • Patent Document 7 a material obtained by bonding a wood material using a fine electromagnetic wave shielding material in combination with an adhesive
  • Patent Documents 8, 9, and 10 are known.
  • the present inventor has previously developed magnetic wood as a new U ⁇ building material having functions such as magnetic attraction and radio wave shielding (Patent Document 11, Non-Patent Documents 13).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9 283971
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11 354972
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-200990
  • Patent Document 4 JP 2001-274587 A
  • Patent Document 5 JP-A-2003-60381
  • Patent Document 6 JP-A-6-209180
  • Patent Document 7 JP-A-61-269399
  • Patent Document 8 Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-191500
  • Patent Document 9 Japanese Patent Publication No. 6-82943
  • Patent Document 10 Japanese Patent Publication No. 6-85472
  • Patent Document 11 JP 2001-118711 A
  • Non-Patent Document 1 Oka: Basic Properties of Magnetic Wood, Journal of the Japan Society of Applied Magnetics,
  • Non-Patent Document 2 “Journal of Applied Physics” Vol.91, No.10, Parts2 and
  • Non-Patent Document 3 ⁇ New Engineer J 29, June, p. 20 (2002)
  • a radio wave absorbing material in a building a metal plate, a metal foil, or a metal mesh having radio wave shielding properties is attached to a ceiling, an inner wall, a floor, a partition, or the like of a room or area where radio wave absorption is required. Or the method of applying metal-containing paint is adopted
  • the metal plate exhibits perfect reflection and zero transmission characteristics with respect to electromagnetic waves, and it is difficult to adjust the electromagnetic wave absorption characteristics of the indoor space.
  • Conventional electromagnetic wave absorbers for general building materials have various problems, such as high specific gravity, workability, workability, and price, for which ceramics and cement boards have been developed.
  • Patent Documents 7-10 a radio-absorbing wood material suitable as a building material has been developed, but the one described in Patent Document 7 is intended for a frequency of 50-500 MHz, and is described in Patent Document 8 Are for frequencies between 30 kHz and 1 GHz, and those described in Patent Documents 9 and 10 Numbers 10 to 50MHz!
  • radio wave absorbers such as the above-mentioned conventional technology have been developed as radio wave absorbers corresponding to the GHz band that absorb these unnecessary radio waves.
  • the parameters for obtaining optimal radio wave absorption characteristics are as follows. Only the shape and content of the dielectric material and conductive material mixed in the holding material exerted little flexibility. Furthermore, most conventional radio wave absorbers targeting these frequency bands only target a single frequency. Recent wireless LANs have two frequency bands, the 2.45 GHz band and the 5.2 GHz band. There is also a need for a radio wave absorber that can simultaneously handle unnecessary radio waves in multiple bands.
  • One of the magnetic woods to which the present inventors have imparted magnetic properties which has been imparted with magnetic properties, has a thickness of about lcm and is made of a mixture of ferrite powder and an adhesive.
  • Wood materials sandwiched in a shape have both the characteristics of wooden materials and the function of absorbing radio waves, and therefore have attracted attention as materials that can be used as they are as radio wave absorbers.
  • radio wave absorbers In addition to the radio wave absorption function, magnetic wood can provide low specific gravity, 'easiness of processing, woodiness such as warmth, sound absorption, humidity control, and heat insulation. Mobile phones can no longer be used in music halls, restaurants and hospitals that use this magnetic wood for interior walls.
  • the magnetic wood developed by the present inventors uses the magnetic loss of a magnetic material such as Mn-Zn ferrite, and the radio wave absorption capacity is adjusted by adjusting the thickness of the magnetic layer and the content of the magnetic material. 2.
  • the amount of radio wave absorption in the 45 GHz band is about 7 dB, which further enhances the radio wave absorption capacity in the required band within the wireless LAN and ISM frequency bands, It was necessary to increase the degree of freedom.
  • the inventor of the present invention in the course of repeating experiments on the use of other magnetic powders and conductive powders, including the mixing ratio of ferrite powders and the thickness of the magnetic layer, combined non-magnetic ferrite powders with ferrite powders. By using stainless steel powder, it is possible to obtain a wood-based radio wave absorber that has more excellent radio wave absorption characteristics in wireless LAN and ISM frequency bands and that can easily adjust the required absorption capacity in the required band. Was found.
  • the present invention provides: (1) a laminated type comprising a magnetic layer formed by press-bonding opposing plate members made of natural wood or processed wood material via an adhesive containing ferrite powder;
  • the magnetic wood contains 20 to 80% by volume of non-magnetic stainless steel powder with respect to ferrite powder, and the total volume content of the ferrite powder and the non-magnetic stainless steel powder in the magnetic layer is increased. 10-40%, the thickness of the magnetic layer is 0.5-5. Omm, the center frequency is within 18GHz, and the radio wave absorption of 10dB or more in the frequency 2.45GHz band or 5.2GHz band A wood-based radio wave absorbing material having characteristics.
  • the present invention provides (2) the wood-based radio wave absorbing material (1), wherein the ferrite powder is Mn-Zn-based ferrite, and the nonmagnetic stainless steel powder is SUS304 stainless steel. It is.
  • the present invention provides the above (2), wherein the (3) ferrite powder is a mixture of Mn—Zn ferrite: Ni—Zn ferrite at a weight ratio of S 1: 4—4: 1. It is a wooden radio wave absorber.
  • the radio wave absorption characteristics can be adjusted by controlling the volume content of the ferrite powder, the thickness of the magnetic layer, and the mixing ratio of the ferrite powder and the nonmagnetic stainless steel powder.
  • Figure 1 shows the design parameters of the radio wave absorption characteristics of the radio wave absorber. The center frequency (f), the maximum absorption (Smax) at the center frequency (f), and the half width AW (- 6dB)
  • the peak of the maximum absorption (Smax) of the radio wave absorption characteristic shifts to a low frequency band with an increase in the thickness of the magnetic layer.
  • the center frequency (f) of the radio wave absorption characteristics is
  • the total volume content of iron powder and non-magnetic stainless steel powder increases, a large shift can be achieved by changing the internal ratio (non-magnetic stainless steel powder: ferrite powder) and magnetic layer thickness.
  • the electromagnetic wave absorption characteristics have high sharpness in the low frequency region by increasing the thickness of the magnetic layer and reducing the total volume content of ferrite powder and non-magnetic stainless steel powder.
  • the radio wave absorption characteristics can be high and sharp in a low frequency region by increasing the thickness of the magnetic layer and increasing the ratio of the nonmagnetic stainless steel powder in the magnetic layer.
  • Magnetic loss is important when magnetic wood is applied to radio wave absorption. Wood itself is a dielectric and transmits radio waves. When a radio wave generated by an electric field and a magnetic field hits wood when the magnetic layer is sandwiched between opposing wood plates, the magnetic layer disappears due to the magnetic loss characteristics of the magnetic layer and is converted into heat and absorbed. You. Ferrite is preferable as the magnetic material constituting the magnetic wood, but ferrite is a low-loss material.
  • Non-magnetic stainless steel is non-magnetic, unlike soft magnetic stainless steel, which is commonly used as a force-absorbing material, which is a conductive material.
  • non-magnetic stainless steel has a lower conductivity (1.3 X 10 4 [/ Q] than other metals having high conductivity, for example, copper (5.8 ⁇ 10 7 [/ ⁇ ⁇ ⁇ ]). -m]), the complex imaginary part '' does not increase.
  • a non-magnetic stainless steel powder in combination it is possible to obtain radio wave absorption characteristics that cannot be obtained by using only ferrite powder.
  • copper is easily unsuitable for wood having hygroscopicity because it is easily oxidized.
  • SUS304 stainless steel has excellent corrosion resistance.
  • the wood-based material itself can have excellent radio wave absorption characteristics, it can be used as a building material without adding a radio wave absorber to conventional general building materials and wood products. As a result, desired radio wave absorption characteristics can be obtained. Also, by adjusting the ratio of the nonmagnetic stainless steel powder added to the magnetic layer and the thickness of the magnetic layer, the absorption band, the size of the absorption peak, and the half width can be controlled, so that the degree of freedom in designing the electromagnetic wave absorbing material is increased. By simply adjusting the thickness of the magnetic layer and the ratio of nonmagnetic stainless steel powder added to the magnetic layer, radio wave absorbers corresponding to the 2.45 GHz band and the 5.2 GHz band can be easily manufactured.
  • an adhesive mixed with ferrite powder is disposed between two opposing boards made of natural wood or processed wood. Sheet It is produced by pressing and drying the plate.
  • the thickness of the wood is preferably about 2-3 mm.
  • Examples of the ferrite powder include Mn-Zn ferrite and Ni-Zn ferrite.
  • the size of the ferrite powder is preferably about 50 to 60 m in terms of the center particle diameter, and about 45 to 75 / z m in the particle diameter range.
  • the Mn-Zn ferrite and the Ni-Zn ferrite may be used alone, but the frequency at which the maximum value of the radio wave absorption is maximized can be shifted by using a mixture of the two types. As the mixing ratio of Mn Zn ferrite increases, the frequency at which the maximum value of the radio wave absorption is shifted to a lower frequency while the radio wave absorption is maintained at a high level.
  • the adhesive may be of any type as long as it has an adhesive strength sufficient to adhere wood.
  • it may be selected from various types such as a phenolic resin, a urethane resin, an acrylic resin, a cyanoacrylate, and an epoxy resin.
  • the higher the mixing ratio of the ferrite powder mixed in the adhesive the higher the laminated magnetic wood has a radio wave absorption function.
  • the mixing ratio is too high, sufficient adhesive strength cannot be obtained. For this reason, there is a risk that at least two wooden boards constituting the laminated magnetic wood will peel off. Therefore, the mixing ratio of the ferrite powder mixed in the adhesive must be such that the adhesive strength is not impaired.
  • an adhesive mixed with ferrite powder is applied between two opposing wooden boards.
  • the adhesive is preferably applied in a uniform thickness so that there is no difference in the radio wave absorption function and mass depending on the part of the laminated magnetic wood.
  • the two wooden boards are pressed and then the adhesive is dried to complete the laminated magnetic wood.
  • the crimping is performed so that the thickness becomes uniform so that the radio wave absorbing function and the mass do not differ depending on the portion of the laminated magnetic wood.
  • the plate material in the present invention does not necessarily have to be a flat plate.
  • Various types such as curved plates, thicker blocks, irregular shapes with protrusions and grooves, etc.
  • the non-magnetic stainless steel powder is contained at a volume ratio of 20 to 80%, more preferably 30 to 50% with respect to the ferrite powder, so that the frequency 2.4-1 2. In the 5GHz ISM frequency band, it should have radio absorption characteristics with a maximum absorption of 10dB or more, more preferably 20dB or more.
  • Stainless steel containing about 4 wt% or more of Ni and about 12-30 wt% of Cr is known as nonmagnetic stainless steel.
  • a typical nonmagnetic stainless steel is SUS304 (chromium nickel-based stainless steel: about 18 wt% Cr). ,about
  • the size of the nonmagnetic stainless steel powder is preferably about 80 to 100 ⁇ m in terms of the central particle size.
  • the total volume content of the magnetic powder and the non-magnetic stainless steel powder in the magnetic layer formed after the solidification of the adhesive is 10 to 40%, more preferably 10 to 30%.
  • the thickness of the magnetic layer is more preferably 1.0 to 4.0 mm because a sufficiently large amount of radio wave absorption can be obtained with a force of 4.0 mm selected in a range of 0.5 to 5.0 mm.
  • V Ferrite s: Stainless steel
  • the radio wave absorption characteristics were measured by mixing ferrite powder and stainless steel powder with an adhesive. After sandwiching and drying between two fiberboards to produce a laminated magnetic wood sample, the sample was separated into a magnetic layer and a wood layer, and as shown in Fig. The sample was processed into an annular shape with a thickness of 00 mm and an outer diameter of 7. OO mm and a thickness of h mm. It was measured. Table 2 shows the conditions for measuring and calculating the electromagnetic wave absorption characteristics. The material properties of the fiberboard are invariant with respect to the measurement frequency for both the complex permittivity and the complex permeability.
  • FIG. 4 (A) and 4 (B) show the measurement results of radio wave absorption in the measurement frequency range of 0.05 to 12GHz. Fly powder only (20F), stainless steel powder ratio 40
  • radio wave absorption of about 30dB and 25dB was obtained at about 7GHz and 6GHz, respectively.
  • the internal ratio (S: F) of the fly powder and the stainless steel powder is 2: 3, and the thicknesses of the magnetic layers are 0.5 mm, 1. Omm, 1.5 mm, 2. Omm, and 4. Omm, respectively.
  • a laminated magnetic wood sample was prepared under the same conditions as in row f 1, except that Figure 5 shows the measurement results of radio wave absorption in the measurement frequency range of 0.05 to 12 GHz. At a magnetic layer thickness of 1.5 mm, a maximum radio wave absorption of about 30 dB was obtained at about 4.5 GHz. It can be seen that the center frequency shifts to a lower frequency band with an increase in the thickness of the magnetic layer. Also, it can be seen that when the internal ratio of the stainless steel powder is low, the thinner the magnetic layer, the higher the radio wave absorption.
  • Table 3 shows the measurement results of the above examples as the center frequency f, the maximum absorption Smax, and the half width ⁇
  • FIG. 7 shows the volume ratios of the ferrite powder and the non-magnetic stainless steel powder for the total volume content of the ferrite powder and the non-magnetic stainless steel powder in the magnetic layer of 10 Vol%, 20 Vol%, and 30 Vol%, respectively.
  • the distribution of the radio wave absorption characteristics depending on the thickness of the magnetic layer is indicated by shading. A relatively high maximum absorption was distributed on the concentric circles centered on the lower right point of the distribution diagram, and the radius of the concentric circles tended to increase as the volume content increased.
  • Vs 20Vol%
  • ferrite powder 2: 3
  • magnetic layer thickness 4 4.
  • the center frequency f [ GHz] o was 2.62
  • maximum absorption Smax [dB] was 45.18
  • half-value width AW [GHz] was 0.120 or less.
  • the wooden radio wave absorber of the present invention has a function as a wood material and has excellent radio wave absorption characteristics. Therefore, (a) a music hall, a restaurant, a hospital, a nursing facility, a wooden building, a school, etc. By using as building materials (wood wall material, ceiling material, wood door material, floor material, partition), (b) security function materials for information appliances, (c) furniture, (d) office supplies, stationery, etc. Radio interference can be prevented, unnecessary radio waves can be reduced, and the living environment can be improved.
  • FIG. 1 is a graph showing design parameters of a radio wave absorber.
  • FIG. 2 Front and side views showing the shape and dimensions of an annular sample for measuring radio wave absorption characteristics ( (A) and a sectional view (B) showing a state in which an annular sample is sandwiched between sample holders.
  • FIG. 3 is a graph showing the radio wave absorption characteristics of each sample of Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the radio wave absorption characteristics of each sample of Example 2.
  • FIG. 5 is a graph showing the radio wave absorption characteristics of each sample of Example 3.
  • FIG. 6 is a graph showing the radio wave absorption characteristics of each sample of Example 4.
  • FIG. 7 is a distribution diagram of radio wave absorption characteristics of samples of an example and a comparative example.

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Description

木質系電波吸収材
技術分野
[0001] 本発明は、携帯電話などの数 GHz帯域の電波を吸収する性能に優れるとともに、そ の性能を容易に調整可能な木質系電波吸収材に関する。
背景技術
[0002] 電波吸収体の誘電損失材料や導電損失材料としては、 10MHz— 1GHzの周波数 領域では、フェライトやカーボンなどが主に用いられている。また、 1GHz以上では導 電性の金属板、金属網、金属繊維などが用いられる。これらの材料は、通常、プラス チックやゴム等と複合ィ匕したシート状の電波吸収体として用いられる。
[0003] 最近、特に、 GHz帯に対応した薄型電波吸収体が求められ、種々の新材料が盛ん に開発されており、例えば、珪酸カルシウム成形体中に炭素繊維を分散させたもの（ 特許文献 1)、マグネトプランノイト型六方晶フェライトの粉体をゴム、榭脂、珪酸カル シゥムなどの無機材料からなる保持材に混合したもの (特許文献 2)、 Cr5— 35重量％ を含む Fe基合金からなる軟磁性粉末をゴム又は樹脂に分散したもの (特許文献 3)、 ステンレス鋼 SUS430からなる軟磁性薄片状粉体を合成樹脂中に混合、分散させた もの (特許文献 4)、無機系繊維と、榭脂結合剤と、導電性又は磁性を有する繊維もし くは粉体とを含み、空隙率が 35— 89%であるもの (特許文献 5)などがある。
[0004] 一般建材を用いた電波吸収体としては、石膏、石綿セメントまたは珪酸カルシウム を主材として、電磁波損失材料であるカーボン粉、フェライト粉、金属粉、もしくは金 属化合物粉またはこれらの混合物が含有されている 70MHz— 3GHz帯域を対象とし た電磁波吸収内壁材 (特許文献 6)などがある。
[0005] 木質系電波吸収材としては、微細化した電磁波シールド材を接着剤と併用して木 質材料を接合させたもの (特許文献 7)、カーボン粉末や炭素繊維を木材チップと混 合したもの (特許文献 8、 9、 10)などが知られている。本発明者は、先に、磁気的な 吸着力や電波遮蔽などの機能を有する新 Uヽ建材である磁性木材を開発した (特許 文献 11、非特許文献 1一 3)。 [0006] 特許文献 1 :特開平 9 283971号公報
特許文献 2：特開平 11 354972号公報
特許文献 3：特開 2000 - 200990号公報
特許文献 4 :特開 2001— 274587号公報
特許文献 5 :特開 2003-60381号公報
特許文献 6：特開平 6— 209180号公報
特許文献 7：特開昭 61-269399号公報
特許文献 8：特開平 01 - 191500号公報
特許文献 9：特公平 6 - 82943号公報
特許文献 10：特公平 6— 85472号公報
特許文献 11 :特開 2001— 118711号公報
非特許文献 1：岡：磁性木材の基礎特性、日本応用磁気学会誌、
Vol.23,No.3,pp.757-762(1999)
非特許文献 2：「Journal of Applied Physics」 Vol.91, No.10,Parts2 and
3, 15Maypp.7008-7010(2002)
非特許文献 3 :「New Scientist J 29,June,p.20(2002)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 従来、建物内における電波吸収材としては、電波吸収が必要な部屋や区域の天井 、内壁、床、パーティションなどに電波の遮蔽特性を有する金属板、金属箔、または 金属メッシュを貼り付けたり、または金属含有塗料を塗布する工法が採用されている
。しカゝしながら、金属板は電磁波に対して完全反射、ゼロ透過特性を示すものであり 、室内空間の電波吸収特性の調整が難しい。従来の一般建材用の電波吸収材は、 セラミックスやセメント板などが開発されてはいる力 高比重、加工性、施工性、価格 など様々な問題を有して ヽる。
[0008] 特許文献 7— 10に示されるように、建材として適する電波吸収性木質材が開発され ているが、特許文献 7記載のものは周波数 50— 500MHzを対象とし、特許文献 8記 載のものは周波数 30kHz— 1GHzを対象とし、特許文献 9、 10記載のものは、周波 数 10— 50MHzを対象として!/、る。
[0009] 最近、携帯電話 (周波数 1.6GHz)、 PHS (周波数 1.9GHz)、室内無線 LAN (周波 数 2.4— 2.5GHz,5.15— 5.25GHz)、産業科学医療用（ISM)装置 (周波数 2.4— 2.5GHz)、 ITS (高度道路交通システム、周波数 5.8GHz)等の 1一 10GHz付近での 電磁波を利用する情報通信機器は目覚しい普及展開がなされており、機器の誤作 動や人身事故、携帯電話によるペースメーカーへの影響、音楽ホール、レストラン、 病院など建物内における携帯電話の電波侵入など不要電波の問題も大きくなつてい る。
[0010] これらの不要電波を吸収する GHz帯に対応した電波吸収体として、上記の従来技 術のような各種の電波吸収体が開発されている力 最適の電波吸収特性を得るため のパラメータは保持材中に混合する誘電材料や導電材料の形状や含有量のみであ り自由度が少な力つた。さらに、これらの周波数帯域を対象とした従来の電波吸収体 は単一周波数のみを対象にしたものがほとんどである力 最近の無線 LANでは 2. 4 5GHz帯と 5. 2GHz帯の 2つの周波数帯域など複数の帯域の不要電波に同時に対 応可能な電波吸収体も望まれて ヽる。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明者らがこれまでに開発してきた磁性特性を付与した磁性木材の一つである 厚さ約 lcmでフェライト粉末と接着剤を混合した 1一 4mmの磁性層を木材でサンドィ ツチ状に挟んだ木質材は、木質材の特性と電波吸収性、双方の機能を有するため木 質建材や家具類をそのまま電波吸収体として使用できる材料として注目されて ヽる。 磁性木材は、電波吸収機能の他に、低比重'加工容易性 ·ぬくもりなど木質感 ·吸音 性'調湿性 ·断熱性などを付与できる。この磁性木材を内壁材などに使った音楽ホー ル、レストランや病院では、携帯電話が使えなくなる。
[0012] 本発明者らが開発したこの磁性木材は、 Mn— Znフェライトなどの磁性材料の磁気 損失を用いたものであり、磁性層の厚みや磁性材料の含有量の調整によって電波吸 収能のある程度の調整は可能である力 2. 45GHz帯での電波吸収量は 7dB程度で あり、無線 LAN、 ISM周波数帯域内の必要とされる帯域でさらに電波吸収能を高め るとともに、設計パラメータの自由度を高める必要があった。 [0013] 本発明者は、フェライト粉末の混合割合や磁性層の厚みをはじめ、その他の磁性 粉末や導電粉末の利用につ 、ての実験を繰り返す過程で、フェライト粉末と組み合 わせて非磁性ステンレス鋼粉末を利用することによって無線 LAN、 ISM周波数帯で さらに優れた電波吸収特性を有するとともに、必要とされる帯域で必要とする吸収能 を容易に調整できる木質系電波吸収材が得られることを見出した。
[0014] すなわち、本発明は、 (1)対向する天然木材又は加工木質材からなる板材を、フエ ライト粉末を含む接着剤を介して圧着することにより形成された磁性層を挟んでなる 積層型磁性木材にぉ 、て、フェライト粉末に対して体積比で 20— 80%の非磁性ス テンレス鋼粉末を含有し、磁性層中のフ ライト粉末と非磁性ステンレス鋼粉末の合 計体積含有率が 10— 40%であり、磁性層の厚みが 0. 5-5. Ommであり、中心周 波数が 1一 8GHz内にあり、周波数 2. 45GHz帯または 5. 2GHz帯において 10dB以 上の電波吸収特性を有することを特徴とする木質系電波吸収材、である。
[0015] また、本発明は、（2)フェライト粉末力Mn-Zn系フェライトであり、非磁性ステンレス 鋼粉末が SUS304ステンレス鋼であることを特徴とする上記（1)の木質系電波吸収材 、である。
[0016] また、本発明は、（3)フェライト粉末が重量比で Mn— Znフェライト: Ni— Znフェライト 力 S 1： 4— 4： 1の混合物であることを特徴とする上記（2)の木質系電波吸収材である。
[0017] 本発明では、フェライト粉末の体積含有率、磁性層厚、およびフェライト粉末と非磁 性ステンレス鋼粉末の混合比の制御による電波吸収特性を調整できる。図 1は、電波 吸収体の電波吸収特性の設計パラメータを図示して示したものであり、中心周波数（ f )、中心周波数 (f )の時の最大吸収量 (Smax)及び半値幅 AW(-6dB)を示したも
0 0
のである。
[0018] 本発明の電波吸収材は、電波吸収特性の最大吸収量 (Smax)のピークは磁性層 厚の増加に伴い低周波帯域にシフトする。電波吸収特性の中心周波数 (f )はフ ラ
0
イト粉末と非磁性ステンレス鋼粉末の合計体積含有率が増加するほどわずかな内部 比率 (非磁性ステンレス鋼粉末：フェライト粉末)と磁性層厚の変化で大きくシフトでき る。電波吸収特性は磁性層厚を増カロさせ、且つ、フェライト粉末と非磁性ステンレス 鋼粉末の合計体積含有率を減少させることにより低周波領域で高く鋭い特性を有す る。また、電波吸収特性は磁性層厚を増加させ、且つ、磁性層内の非磁性ステンレス 鋼粉末の比率を増カロさせることにより、低周波領域で高く鋭い特性が得られる。
[0019] 磁性木材を電波吸収に応用する場合に重要になるのが磁気損失である。木材自 体は誘電体であり電波を透過する。対向する木材板の間に磁性層をサンドイッチ状 に挟んだ際に電界と磁界でできている電波が木材に当たると、磁性層に磁気損失の 特性があるため磁界が消滅して熱に変換され、吸収される。磁性木材を構成する磁 性材料としてはフェライトが好ましいが、フェライトは低損失材料である。非磁性ステン レス鋼は導電材料である力 電波吸収材として通常使用される軟磁性材料ステンレ ス鋼とは違い非磁性なので磁気的には空隙と同様に考えられる。そのため、フェライ ト粉末の粒子間距離が広がり、その結果反磁界が増加し、複素透磁率実数部 'が 低下すると考えられる。また、非磁性ステンレス鋼は、導電率の高い他の金属、例え ば、銅の導電率 (5.8 X 107[/ Ω ·πι])に比べて導電率が低く (1.3 X 104[/ Q -m])、複 素透磁率虚数部 ' 'の増加は起こらない。しかし、非磁性ステンレス鋼粉末を併用 することによってフェライト粉末のみでは得られない電波吸収特性を得ることができる 。また、銅は酸ィ匕しやすいため、吸湿性を有する木材には不向きである。 SUS304ス テンレス鋼は耐食性に優れて 、る。
発明の効果
[0020] 木質系材料自体に優れた電波吸収特性を持たせることができるので、従来の一般 的な建築材ゃ木質製品等に付加して電波吸収体を施工することなぐそのまま建築 材等として用いて、所望の電波吸収特性を得ることができる。また、磁性層に加える 非磁性ステンレス鋼粉末の比率、磁性層厚を調整することによって吸収する帯域や 吸収ピークの大きさならびに半値幅を制御できるので電波吸収材の設計の自由度が 高まる。磁性層の厚みと磁性層に加える非磁性ステンレス鋼粉末の比率を調整する だけで 2. 45GHz帯と 5. 2GHz帯のそれぞれに対応する電波吸収体を容易に製造 できる。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 磁性層を挟んでなる積層型磁性木材は、フェライト粉末を混合した接着剤を対向す る 2枚の天然木材または加工木質材である板材の間に配設し、次いで、これらの 2枚 の板を圧着し、さらに乾燥させることにより作製される。木材の板厚は、 2— 3mm程度 が好ましい。
[0022] フェライト粉末としては、例えば、 Mn— Znフェライト、 Ni— Znフェライトなどが挙げら れる。フェライト粉末の大きさは、中心粒径で 50— 60 m程度、粒子径範囲 45— 75 /z m程度が好ましい。
[0023] Mn— Znフェライトと Ni— Znフェライトは単独で使用してもよいが、 2種類を混合して 使用する方法で、電波吸収量の最大値を示す周波数をシフトすることができる。 Mn Znフェライトの混合比が高くなるに従い、電波吸収量を高いレベルに維持した状態 で電波吸収量の最大値を示す周波数を低い周波数にシフトすることができる。
[0024] 接着剤としては、木材を接着するのに十分な接着力を持つものであればどのような 種類であってもよい。例えば、フエノール榭脂系、ウレタン榭脂系、アクリル榭脂系、 シァノアクリレート系、エポキシ榭脂系等の各種のものから選択されてよい。
[0025] また、接着剤中に混合されるフェライト粉末の混合比が高いほど、積層型磁性木材 は高 ヽ電波吸収機能を持つが、混合比が高すぎると十分な接着強度が得られな ヽこ とから、積層型磁性木材を構成する少なくとも 2枚の木板が剥離する危険性がある。 したがって、接着剤中に混合されるフェライト粉末の混合比は、接着力を損なわない 程度とする必要がある。
[0026] 積層型磁性木材の作製方法にお!、ては、フェライト粉末を混合した接着剤を対向 する 2枚の木板の間に塗布する。積層型磁性木材の部位によって電波吸収機能や 質量に差異が生じないように、接着剤は、厚さが均一になるように塗布されることが好 ましい。
[0027] 接着剤を塗布した後、 2枚の木板の圧着がなされ、次 、で、接着剤の乾燥が行わ れ、積層型磁性木材が完成する。このとき、積層型磁性木材の部位によって電波吸 収機能や質量に差異が生じな 、ように、厚さが均一になるように圧着が行われること が好ましい。
[0028] また、この発明における板材は、必ずしも平板でなくてもよい。湾曲板、あるいはより 厚みのあるブロック状のもの、突起や溝のある異形形状のもの等の各種であってよ!、 [0029] そして、この発明においては、フェライト粉末に対して体積比で 20— 80%、より好ま しくは 30— 50%の非磁性ステンレス鋼粉末を含有させることによって、周波数 2. 4 一 2. 5GHzの ISM周波数帯域において 10dB以上、より好ましくは 20dB以上の最大 吸収量の電波吸収特性を有するようにする。 Ni約 4wt%以上、 Cr約 12— 30wt%を 含むステンレス鋼は、非磁性ステンレス鋼として知られている力 非磁性ステンレス鋼 として代表的なものは SUS304 (クロム ニッケル系ステンレス鋼：約 18wt%Cr,約
8wt%Ni)であり、好ましくはこの SUS304粉末を用いる。非磁性ステンレス鋼粉末の大 きさは中心粒径で 80— 100 μ m程度のものが好ましい。
[0030] 接着剤の固化後に形成される磁性層中の磁性粉末と非磁性ステンレス鋼粉末の合 計体積含有率は 10— 40%、より好ましくは 10— 30%とする。また、磁性層の厚みは 0. 5-5. 0mmの範囲で選択する力 4. 0mmの厚みで十分大きな電波吸収量が 得られるので、より好ましくは 1. 0-4. 0mmである。
[0031] 以下に、実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。
[0032] 表 1に示すように、磁性層における体積含有率 =粉末の占める体積/ (粉末の占め る体積 +接着剤の体積）が 10Vol%、 20Vol%、 30Vol%となるように、フェライト粉末 Mn-Zn (TOKIN社製 BH2；中心粒径 58 μ m)単独の試料 (10F,20F,30F)、ステンレス 鋼粉末（太平洋金属社製 SUS304;中心粒径 91 μ m)単独の試料 (10S,20S,30S)、フ エライト粉末とステンレス鋼粉末の混合試料 (SF14,FS23,FS32,FS41)を用意した。
[0033] [表 1]
Figure imgf000009_0001
V ： フェライ ト s ： ステンレス鋼 [0034] 電波吸収特性の測定は、フェライト粉末とステンレス鋼粉末を接着剤と混合してファ ィバーボード 2枚の間に挟み込み乾燥させ、積層型磁性木材試料を作製した後、試 料を磁性層と木質層に分離した後、図 2 (A)に示すように、磁性層を、内直径 3. 00 mm、外直径 7. OOmm,厚み hmmの環状に加工し、これを試料 Sとして、ネットヮー クアナライザ HP8720D (図示せず）付属の lportケーブル Aと 2portケーブル B間のサ ンプルホルダ Hに収めて測定した。表 2に電波吸収特性の測定および算出条件を示 す。ファイバーボードの材料特性は、複素誘電率、複素透磁率ともに測定周波数に 対して不変的である。
[0035] [表 2]
Figure imgf000010_0001
実施例 1
[0036] フェライト粉末とステンレス鋼粉末を合わせた体積含有率 Vs = 20Vol%において、 両者の比 (容積)を表 1に示す割合としたものを酢酸ビュル榭脂系ェマルジヨン接着 剤（木工用ボンド）と混合して板厚 2. 5mmのファイバーボード (比重 0. 9g/cm3) 2枚 の間に挟み込み約 96時間乾燥させ、積層型磁性木材試料を作製した。磁性層の厚 みは 4. Ommとした。
[0037] 図 3 (A)、 (B)に測定周波数 0. 05— 12GHzの範囲での電波吸収量の測定結果を 示す。図 3より、磁性層 dm=4. Ommにおいて、フェライト粉末のみの試料（20F)では 1. 5GHz付近で約 l ldBの電波吸収量である力 ステンレス鋼の比率が 20
Vol%(20FS14)、 6OVol%(20FS32)、 8OVol%(20FS41)の試料ではそれぞれ 2. 5GHz付 近で約 18dB,26dB,25dBの電波吸収量が得られる。一方、ステンレス鋼粉末のみの 試料（20S)では 2. 6GHz付近で約 12dBの電波吸収量であった。 実施例 2
[0038] 磁性層の厚みを 1. Ommとした以外は実施例 1と同じ条件で積層型磁性木材試料 を作製した。図 4 (A) , (B)に、測定周波数 0. 05— 12GHzの範囲での電波吸収量 の測定結果を示す。フ ライト粉末のみ (20F)、ステンレス鋼粉末比率 40
Vol%(20FS23)の試料ではそれぞれ約 7GHz、 6GHz付近で約 30dB、 25dBの電波吸 収量が得られた。ステンレス鋼粉末の内部比率が低いほど高い電波吸収量が表れる 傾向がある。また、内部比率が増加するにしたカ^、、電波吸収量は低下し、同時に 中心周波数は低周波にシフトする傾向がある。
実施例 3
[0039] フ ライト粉末とステンレス鋼粉末の内部比率 (S :F)を 2 : 3とし、磁性層厚をそれぞ れ 0. 5mm、 1. Omm、 1. 5mm、 2. Omm、 4. Ommとした以外は実施 f列 1と同じ条 件で積層型磁性木材試料を作製した。図 5に、測定周波数 0. 05— 12GHzの範囲で の電波吸収量の測定結果を示す。磁性層厚 1. 5mmのとき約 4. 5GHz付近におい て約 30dBの最大電波吸収量が得られた。磁性層厚の増加に伴い低周波帯域に中 心周波数がシフトすることがわかる。また、ステンレス鋼粉末の内部比率が低い場合 、磁性層厚が薄いほど高い電波吸収量となる傾向があることが分かる。
実施例 4
[0040] フェライト粉末とステンレス鋼粉末の内部比率 (S： F)を 4： 1とし、磁性層厚をそれぞ れ 0. 5mm、 1. Omm、 2. Omm、 4. Ommとした以外は実施例 1と同じ条件で積層 型磁性木材試料を作製した。図 6に、測定周波数 0. 05— 12GHzの範囲での電波吸 収量の測定結果を示す。磁性層厚 4. Ommのとき約 2. 4GHz付近において約 25dB の最大電波吸収量が得られた。磁性層厚の増加に伴い低周波帯域に中心周波数 がシフトすることがわかる。また、ステンレス鋼粉末の内部比率が高い場合、磁性層 厚が厚!、ほど高 、電波吸収量となる傾向があることが分かる。
[0041] 表 3に、以上の実施例の測定結果を中心周波数 f 、最大吸収量 Smax、半値幅 Δ
0
wにつ ヽてフヱライト粉末単独、ステンレス鋼粉末単独の場合と比較して示す。
[0042] [表 3]
Figure imgf000012_0001
[0043] また、図 7に、磁性層中のフェライト粉末と非磁性ステンレス鋼粉末の合計体積含有 率が 10Vol%,20Vol%,30Vol%のそれぞれについてフェライト粉末と非磁性ステンレス鋼 粉末の体積比と磁性層の厚みによる電波吸収特性の分布を濃淡により示す。分布 図の右下の点を中心に同心円上に比較的高い最大吸収量が分布しており、体積含 有率の増加にともない同心円の半径が増加する傾向があつた。
[0044] 表 3に示すように、電波吸収特性は体積含有率 Vs = 20Vol%で、内部比率ステン レス鋼粉末:フェライト粉末 = 2 : 3、磁性層厚 4. Ommの場合、中心周波数 f [GHz] o が、 2. 62、最大吸収量 Smax[dB]が 45. 18、半値幅 AW[GHz]が 0. 120以下で 最も大き ヽ電波吸収量が得られた。
産業上の利用可能性
[0045] 本発明の木質系電波吸収体は、木質材としての機能を備えるとともに優れた電波 吸収特性を有するので、 (a)音楽ホール、レストラン、病院、介護施設、木造建築物 、学校などに用いる建材 (木質壁面材、天井材、木質ドア材、床材、パーティション)、 (b)情報家電器機用セキリティー機能材、（c)家具、（d)事務用品、文具などとして用 いることによって、電波障害を防止し、不要電波を軽減して生活環境を高めることが できる。
図面の簡単な説明
[0046] [図 1]電波吸収体の設計パラメータを示すグラフである。
[図 2]電波吸収特性の測定用の環状試料の形状及び寸法を示す正面及び側面図（ A)及び環状試料をサンプルホルダに挟んだ状態を示す断面図（B)である
[図 3]実施例 1の各試料の電波吸収特性を示すグラフである。
[図 4]実施例 2の各試料の電波吸収特性を示すグラフである。
[図 5]実施例 3の各試料の電波吸収特性を示すグラフである。
[図 6]実施例 4の各試料の電波吸収特性を示すグラフである。
[図 7]実施例および比較例試料の電波吸収特性の分布図である。

Claims

請求の範囲
対向する天然木材又は加工木質材からなる板材を、フェライト粉末を含む接着剤を 介して圧着することにより形成された磁性層を挟んでなる積層型磁性木材において、 フェライト粉末に対して体積比で 20— 80%の非磁性ステンレス鋼粉末を含有し、磁 性層中のフ ライト粉末と非磁性ステンレス鋼粉末の合計体積含有率が 10— 40% であり、磁性層の厚みが 0. 5-5. Ommであり、中心周波数が 1一 8GHz内にあり、 周波数 2. 45GHz帯又は 5. 2GHz帯において 10dB以上の電波吸収特性を有するこ とを特徴とする木質系電波吸収材。
フェライト粉末が Mn-Zn系フェライトであり、非磁性ステンレス鋼粉末が SUS304ステン レス鋼であることを特徴とする請求項 1記載の木質系電波吸収材。
フェライト粉末が重量比で Mn— Znフェライト： Ni— Znフェライトが 1 :4一 4 : 1の混合物 であることを特徴とする請求項 2記載の木質系電波吸収材。
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