JPH03203396A - Ｔｖ周波数帯域用電波吸収物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セメントと磁性粉粒物もしくは、セメントと
磁性粉粒物とカーボンファイバーを主原料とした、ＴＶ
周波数帯域用電波吸収物に関するものである。

（従来の技術） ＴＶ電波は、１００ＭＨｚ近傍、波長約３ｍを使用周波
数にもつ、１　ｃｈ　〜３　ｃｈ、　２００ＭＨｚ近傍
、波長約１．５ｍを使用周波数にもつ、４　ｃｈ　−１
２ｃｈ、　８００ＭＨｚ近傍、波長として約０．５ｍを
使用周波数にもつ、１３ｃｈ〜８２ｃｈまで、実に最大
８倍強の異なる周波数（波長）の電波が使用されている
。

したがって、固有の厚みを有する電波吸収物で、広帯域
かつ波長差が２ｍを越えるＴＶ電波を吸収し、偽像（ゴ
ースト）を防止する手段は、使用周波数の高いつまり波
長の短い、例えばレーダ帯域（９、４ＧＨｚ、波及的０
．３ｍ）の偽像対策に比べ、解決策としての電波吸収物
の種類は少ない。

現在知られている解決手段は、主に２つ存在し、焼結フ
ェライトタイル材を用いる方法と、カーボン粉と発泡ス
チロール複合体からなるピラミッド型ブロツク材を用い
る方法とがある。

しかしながら、焼結フェライトタイル材は、ｔｏｏｏ℃
以上の高温で焼成する工程が不可避であるため、焼きむ
らや焼成中のタイルのそり等の変形が生ずる。この焼成
条件の不均一さを軽減する目的上、タイルの形状には大
きさに制約があり、その寸法は１０ｃａ＋Ｘ１０ｃｍ程
度となる。この値は、１００ＭＨｚの波長の約１／３０
であり、良好な吸収特性を獲得するためには、施工に技
術的また、特に経済的問題点が多く、広く一般建築物に
普及していない。

またピラミッド型ブロツク材の場合、現在知られている
ＴＶ電波吸収物の厚みは１〜２ｍであり、ビルの外壁に
採用するには、空間的な問題が多く、電波暗室等に使用
する場合にも、部屋の空間を大きく占有するといった問
題点がある。

更に、コンクリートにカーボンファイバーカーボンビー
ズおよびスチールファイバーを混合した成形物（清水康
敬、ＥＭＣ１９８３，１３，Ｂ　　（弘２〉８６頁）が
知られている。しかしながら、上記成形物厚みの報告値
は、２３．７９Ｃ１ｌと厚く、また吸収周波数帯域の報
告値も、１００〜２００ＭＨｚ付近であることから、全
てのＴＶ用用液波数帯域使用できないといった問題があ
る。さらに、セメント：フェライト：砂の体積比を１：
４：３（このうちフェライト重量は全体の６６％）とす
る電波吸収建材について、透過減衰量の値（単位：ｄＢ
／ｃｓ）が報告されている（特願昭４７−１１３９８０
号公報）。しかしながら、上記公報の中には反射減衰量
の値（単位：ｄＢ）についての記載がなく、成形物表面
で直接反射する電波の量が、まったく不明である。

（発明が解決しようとする課Ｓ＞ 本発明は、既存電波吸収物の経済的・形状的・空間的欠
点を克服し、施工が容易で、しかも広帯域にわたるＴＶ
Ｖ波数帯域電波の吸収を可能とする、成形物の提供を目
的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、乾燥重量比でセメント１０〜２５％、磁性粉
粒物７５〜９０％を主原料とした、成形物の複素透磁率
の虚数成分ピーク値が、ＴＶ電波周波数帯域以下である
ことを特徴とするＴＶ周波数帯域用電波吸収物、または
乾燥重量比でセメント１０〜２５％、磁性粉粒物７５〜
９０％、カーボンファイバー０．０１〜１％を主原料と
した、成形物の複素透磁率の虚数成分ピーク値が、ＴＶ
電波周波数帯域以下であることを特徴とするＴＶ周波数
帯域用電波吸収物を要旨とするものであり、更に望まし
くは、前記ＴＶ周波数帯域用電波吸収物において、乾燥
重量比でセメント１０〜１７％、磁性粉粒物８３〜９０
％を主原料としたこと、または、乾燥重量比でセメント
１０〜１７％、磁性粉粒物８３〜９０％、カーボンファ
イバー〇、Ｏｌ〜１％を主原料としたことを特徴とする
ものである。尚、磁性粉粒物はＭｎ基フェライトが好ま
しい。

（作　　用） 以下に本発明の詳細な説明する。

本発明でいうセメントとは、水硬性セメント（例えば、
ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、ポゾランセメント、トラスセメント、
サントリンセメント、石灰スラグセメント、ポゾランポ
ルトランドセメント、シリカセメント、トラスポルトラ
ンドセメント、高炉セメント、鉄ポルトランドセメント
、フライアッシュセメント、ソリジットセメント、頁岩
灰ポルトランドセメント）、気硬性セメント（マグネシ
アセメント）、特殊セメント（耐火セメント、耐酸セメ
ント、水ガラスセメント、高硫酸塩スラグセメント）等
、一般にセメントと呼ばれているセメント類であれば特
に限定されない。

その配合比は、乾燥重量比で全体の、１ｏｖｔ％以上よ
り２ｈｌｔ％以下の範囲であり、１０ｖｔ％未虜の範囲
では成形物が凝結しに＜＜、また、２５ｖｔ％を越える
範囲では、電波吸収物としての本来の機能が劣る。

磁性粉粒物とは、酸化磁性体ならびに金属磁性体であり
、例えば（ＦｅＯ−Ｆｅ２０３゜７−Ｆｅ２Ｏ３，Ｍｎ
０−Ｆｅ２Ｏ，、Ｍｎ０−ＺｎＯ−Ｆｅ２０ｓ＋　Ｃｕ
Ｏ−ＺｎＯ−Ｆｅ２　ｏ：ｌ　。

ＣｕＯ−Ｍｎ０−Ｆｅ２Ｏ，、Ｎ１Ｏ−ＺｎＯ−Ｆｅ２
０．、Ｎ１Ｏ−ＣｕＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２０．。

ＭｇＯ−Ｆｅ２０Ｂ、ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ３０３゜Ｍ
ｇＯ−Ｍｎ０−Ｆｅ２Ｏ，、Ｌｉ０−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｏ
，、等の酸化物磁性体と、鉄粉、ケイ素鋼粉、パーマロ
イ粉、センダスト粉等の金属磁性体とがある。このうち
、酸化物磁性体に限定すれば、磁気特性の改善、焼結反
応の促進、結晶粒内・粒界抵抗の制御等を目的として微
量元素（例えば、ＣａＯ，５ｉ０２等）を焼成前に添加
することが望ましい。さらに、現在入手が比較的容易で
、大量、安価に市場に出回っている磁性体で、しかも吸
収特性にも優れている材料としては、Ｍｎ−Ｚｎ系なら
びにＭｎ−Ｍｇ系等のＭｎ基フェライトが適当である。

磁性粉粒物の大きさや粒径分布については、特に規定は
しないが、本発明の磁性粉粒物のセメントに対する混線
量がかなり多いという理由により、成形時の簡便さを粒
径サイズの目安とすることが妥当と考えられる。

粉粒物の粒系分布については、例えば、Ｆｕｌｌｅｒお
よびＴｈｏ■ｐｓｏｎによるフルイ分布曲線や、Ｇｒａ
ｆ’が提唱した細骨材のドイツ規格（Ｄ　Ｉ　Ｎ１０４
５）を参考にしても良いし、また上記提唱者の値を必ず
しも、完全に満足する必要もない。なお、磁性粉粒物の
配合範囲については後述する。

カーボンファイバーについては、レーヨン系、アクリロ
ニトリル系、リグニン・ポバール系、ピッチ系ならびに
タール系材料等を総称するものであり、コンクリート中
に１種類以上混練することにより成形物の電波吸収特性
を微調整する。その配合比率Ｙは、０もしくは、０１０
１≦Ｙ≦１であり、１ｗｔ％を越える多量のカーボンフ
ァイバーの混練は、技術的に困難であるばかりでなく、
特に磁性粉粒物の配合比率の高い本発明においては、む
しろ好ましくない。また、微調整を必要としない場合に
は、配合する必要はない。

カーボンファイバーの形状について、カール状もしくは
ストレート状の長繊維または短繊維を使用すればよく、
強いて言えば混線・分散の容易さより短繊維の形状が望
ましい。

以上、本文で述べた材料すなわち、セメント、磁性粉粒
物、または、セメント、磁性粉粒物、カーボンファイバ
ーを本発明では主原料と呼び、成形にあたっては水分や
混和材料（例えば、ＡＥ材、分散材、凝結・硬化促進材
、防水材、防凍材、発泡材、着色材、混合材、耐火性促
進材等）を適宜添加する。

第１図には、本発明の概略図を示す。電波吸収物の裏面
には、短絡板とよばれる導電体が施工される。この板は
、鉄板、銅板等の金属製板の他、金網や鉄筋等でも代用
が可能であり、本発明に述べる電波吸収物の厚みを薄く
するはたらきがある。

主原料の混合比率は、乾燥重量比でセメント１０ｖｔ％
以上ないし２５ｖｔ％以下、磁性粉粒物７５ｖｔ％以上
ないし９０ｖｔ％以下、またはセメント１０ｗｔ％以上
ないし２５ｖｔ％以下、磁性粉粒物７５ｗｔ％以上ない
し９０ｗｔ％以下、カーボンファイバー〇、０１ｖｔ％
以上ないし１ｗｔ％以下の範囲である。

このように、磁性粉粒物の配合比率を高くした理由は、
透磁率の虚数成分μ　（第２図０印）を高め、しかも透
磁率の実数成分μ′　（第２図・印）／μ′　（第２図
Ｏ印）の値を小さくする目的による。電波吸収機構の詳
細については、内藤義之著：電波吸収物、オーム社（１
９８７）　８Ｂ頁に記載されているので省略するが、裏
面に短絡板とよばれる導電体が施工された電波吸収物に
おいて、厚みを薄くしたい場合にはμ′を大きく、また
吸収特性を良好にしたい場合にはμ′／μ″の値を小さ
くすると良い。すなわち、第２図（Ｃ）ならびに（ｄ）
に示すマ印（複素透磁率の虚数成分ピーク値）近傍の周
波数（共鳴周波数）とマ印近傍より高い周波数が上記条
件を満足し、主原料の配合条件を鋭意見当の結果、磁性
粉粒物の配合量が乾燥重量比で、７５％以上または９０
％以下の範囲がＴＶ周波数帯域用電波吸収物として適正
であることを発見した。

カーボンファイバーについては、あくまで磁性粉粒物の
電波損失の不足分を補う目的上、適宜配合するものであ
り、第５図に示すように、０％もしくは０．０１ｗｔ％
〜ｌｖｔ％の微量添加範囲がよい。

本発明の電波吸収物は、大型成形物が容易に作成可能で
あるため、パネルとパネルの隙間による電波吸収性能の
低下が軽減できる。例えば、１０階建てのビルの４階以
上の面積（１０００ｒ＆と想定）が電波障害となる場合
、１０ａ＋＋角タイルを３３％の空隙率で取り付けると
、約６万７０００枚分の作業が必要となる。しかも、パ
ネルとパネルの隙間が１ｍｍづつ存在すると電波（１０
０ＭＨｚ）の反射率は約３３倍増加し、吸収特性は激減
する（日本放送協会編；電波吸収物による電波障害対策
ガイドブック　昭和５６年７月　６頁）。

ところが、本発明に述べる電波吸収物を、例えば３ｍｘ
１ｍの大きさに底形することにより、取り付は総数は約
３３０枚分・工数は約１／　２００に簡素化でき、また
隙間の問題も解消可能となる。

（実　施　例） 以下本発明を実施例に従って説明する。

実施例　１ 厚さ５關の成形物を内径１８．９ｍｍ５外径３８．８Ｎ
に超音波加工機で切断後、３９Ｄ同紬管に円筒上切断試
料を装入し、ネットワークアナライザーにて、１００Ｍ
Ｈｚから８００ＭＨｚにおける、実数（μ′〉ならびに
虚数（μ″）透磁率を測定した。

測定に用いた成形物の、乾燥重量比における配合比は、
Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉粒物４（１ｗｔ％（セメント重
量比の２／３倍）から９０ｖｔ％（セメント重量比の９
倍）までの範囲とし、残部は白色ポルトランドセメント
とした。

第２図（ａ）〜（ｄ）において、マ印で示す周波数が、
各成形物の共鳴周波数を示し、例えば、磁性粉粒物７５
ｖｔ％成形物の共鳴周波数は、３５０ＭＨｚであり、８
７．５ｖｔ％成形物の共鳴周波数は１８［）Ｍ）Ｉｚで
ある。

ところが、第２図（ａ）ならびに（ｂ）に示すように、
磁性粉粒物配合比が４０ｗｔ％もしくは、８０ｗｔ％成
形物の虚数透磁率μ′　（・・・線）は周波数の上昇に
伴い漸増するのみで、明瞭な共鳴現象は観測されない。

このことは、ＴＶ周波数帯域（１００ＭＨｚ〜７７０Ｍ
Ｈｚ）において、電波の共鳴損失（吸収）を発生させる
条件として、最低限有効な磁性粉粒物配合量が存在する
ことを示すものと言える。

第３図には、磁性粉粒物の配合比と共鳴周波数との関係
を示すが、観測したＴＶ周波数帯域において、共鳴現象
が認められた範囲は、コンクリート：磁性粉粒物の重量
比が１：３よりに９までの範囲であり、なかでも、１：
５より１；９の範囲において、はぼＶＨＦ帯に相当する
低い周波数においても共鳴現象が認められた。共鳴周波
数の値が、電波吸収特性のすべてを表す尺度ではないが
、少なくとも、ＴＶ電波を効率的に吸収するための磁性
粉粒物の配合条件は、７５ｗｔ％以上より９０ｗｔ％以
下の範囲が好ましく、さらに望ましくは、８３ｖｔ％以
上より９０ｖｔ％以下であると言える。

実施例　２ 第４図には、ＴＶ周波数帯域における本発明物ならびに
比較物の電波吸収特性値を示す。なお反射減衰量は、’
８９Ｄ同軸管内に試料を装入した、ネットワークアナラ
イザーの測定結果である。

図において、電波吸収物の配合条件は、上より、Ｍｎ−
Ｚｎフェライト４０．Ｏｖｔ％、同８０．Ｏｖｔ％、同
７５．Ｏｗｔ％、同８７Ｊｖｔ％であり、他の配合物は
、カーボンファイバー（ストレート状・単繊維）０．２
５ｖｔ％一定、残部は白色ポルトランドセメントとした
。

ＴＶ電波のｌｃｈ〜３ｃｈに相当する１００ＭＨｚに注
目すると、磁性粉粒物が希薄である場合は、先の実施例
に示したように、効果的な電波の吸収はなく、例えば４
０．０ｗｔ％において、［１，７ｄＢ（吸収率１４，８
％）であり、６０．０ｗｔ％において１．６ｄＢ（吸収
率３０．８％）である。ところが、同一厚み（２５ｍ）
においても、例えば磁性粉粒物７５．Ｏｖｔ％における
反射減衰量は、１０，２ｄＢ　（吸収率９０．５％）で
あり、また磁性粉粒物８７．５％における同減衰量は１
８．４ｄＢ　（吸収率９７．７％）であった。これらの
値は、現在使用されているフェライト焼結タイル材（厚
み約７ｍｅｍ前後）の約９１．４％ならびに９８．７％
に相当する電波吸収特性と言える（ただし、フェライト
焼結タイル材の電波吸収量を２０ｄＢ　（吸収量９９％
）として計算）。

尚、第４図のハツチング部は、ＶＨＦならびにＵＨＦに
対応する周波数帯域を示す。

実施例　３ 次に、カーボンファイバーの過剰配合が、かえって電波
吸収特性を悪化させる例を示す。

第５図において、上はＭｎ−Ｚｎフェライト配合量７５
．０ｗｔ％であり、下は同配合量９０．Ｏｗｔ％電波吸
収物の、１００ＭＨｚにおける反射減衰量とカーボンフ
ァイバー配合量との関係を示す。図中の２０．２５゜３
０關の各数字は電波吸収物の厚みを表す。

図において、吸収率９０％（１０ｄＢ）以上を示す本発
明電波吸収物の適正カーボンファイバー配合量は、Ｏν
ｔ％より１．０ｗｔ％の範囲である。このうち、例えば
磁性粉粒物７５．Ｏｖｔ％、厚さ２５關の最適カーボン
ファイバー配合量は０　、５ｗｔ％であり、また、磁性
粉粒物９０ｖｔ％、厚さ２０ｍｎの最適カーボンファイ
バー量は０．４ｗｔ％である。しかしながら、上記以上
の過剰カーボンファイバーの配合は必ずしも吸収特性を
改善しない。

実施例　４ 第１表には、乾燥重量比における主原料の配合比ならび
に、厚み、反射減衰量（ｄＢ値）の各周波数依存性を示
す。測定条件ならびにサンプルの切断条件は、実施例１
ならびに実施例２と同一条件とする。

本実施例（第１表）においては、本発明物（Ａ−Ｎ）の
他、比較物としてＣ０−Ｚ＞を示す。

磁性粉粒物の配合不足、ならびにカーボンファイバーの
過剰添加は、必ずしも満足な電波吸収特性が得られず、
また特定の吸収物厚みも存在しない。

表において、磁性粉粒物の配合比が８３％（セメント重
量の約５倍）より、９０％（セメント重量の約９倍）の
範囲において、試料（Ｉ−Ｎ）の作成を行ったところ、
２０ｍ＋ｓ前後の厚さにおいてもＴＶ帯域の電波を吸収
できるコンクリート成形物が得られた。

（発明の効果） 本発明の電波吸収物をパネル材に成形することにより、
形状の自由が与えられ、施工工程が簡素化できる。また
、パネル材として量産することが可能となるため、従来
の電波吸収タイル材（約１０（至）角）ε比較し、本発
明の経済的便益性は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるＴＶ周波数帯域用電波吸収物の
概略図であり、第２図（ａ）　、（ｂ）　、（ｅ）なら
びに（ｄ）は、１００ＭＨｚから６００ＭＨｚにおける
複素透磁率の磁性粉粒物配合量依存性（実線部が複素透
磁率の実数成分、波線部が複素透磁率の虚数成分に対応
する）を示す図、第３図は、本発明成形物の共鳴周波数
におよぼす、セメントと磁性粉粒物との配合比の影響を
示す図、第４図は、厚さ２５＋ａ＋ｅに成形した本発明
電波吸収物ならびに比較物の、ＴＶ周波数帯域における
反射減衰量を示す図、第５図は、カーボンファイバー配
合ｊ１０〜ｌ　、　Ｏｖｔ％における、本発明電波吸収
物の反射減衰量（１００ＭＨｚ）を示す図である。 セメント譬らひ゛に磁姓＃粒物、五た（ユセメント、磁
Ｊ吃＃ａ物全・う）゛（；カーボ゛ンファイバー第 ２図 ｆ　（ＳＨＥ） ｆ　（ＭＨｚ） （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） ／ＤＯ２００３００４１２０５００６００ｊ（ＭＨｚ） ０ （！１姓粉粒物配合率（ｗｔ％） ５０　７０　　６０　　　δ５９０ −ｌ ｌ′ｌ ｆ・２ ｆ：３　　／：Ｊ　ｆ：５　ｊ：６　１ニア　ｆ：ｌＪ
　ｆ・９　ｆ：ｊ０セメント：磁也粉粒掬（配合重量比
） ＣＦ　（ｗｔ％）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）乾燥重量比でセメント１０〜２５％、磁性粉粒物
   ７５〜９０％を主原料とした成形物の複素透磁率の虚数
   成分ピーク値が、ＴＶ電波周波数帯域以下であることを
   特徴とするＴＶ周波数帯域用電波吸収物。
2. （２）乾燥重量比でセメント１０〜２５％、磁性粉粒物
   ７５〜９０％、カーボンファイバー０．０１〜１％を主
   原料とした成形物の複素透磁率の虚数成分ピーク値が、
   ＴＶ電波周波数帯域以下であることを特徴とするＴＶ周
   波数帯域用電波吸収物。
3. （３）乾燥重量比でセメント１０〜１７％、磁性粉粒物
   ８３〜９０％を主原料とした成形物の複素透磁率の虚数
   成分ピーク値が、ＴＶ電波周波数帯域以下であることを
   特徴とするＴＶ周波数帯域用電波吸収物。
4. （４）乾燥重量比でセメント１０〜１７％、磁性粉粒物
   ８３〜９０％、カーボンファイバー０．０１〜１％を主
   原料とした成形物の複素透磁率の虚数成分ピーク値が、
   ＴＶ電波周波数帯域以下であることを特徴とするＴＶ周
   波数帯域用電波吸収物。
5. （５）磁性粉粒物がＭｎ基フェライトである、請求項（
   １）、（２）、（３）または（４）記載のＴＶ周波数帯
   域用電波吸収物。