JPH09307271A - 建築物外壁用電波吸収体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で電波吸収特性に優れ、吸収特性にバラ
ツキの少ない建築物外壁用電波吸収体を提供する。 【解決手段】 炭素繊維からなる長繊維を間隔をおいて
実質的に平行に配置してなる抵抗膜層と、誘電体層とを
有する電波吸収体において、該長繊維として、下記で定
義される電気抵抗の温度係数αが００．２％／℃以下で
あるものを使用する電波吸収体。 【数１】 α＝［（ρ80−ρ20）／（６０×ρ20）］×１００

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物外壁用電波
吸収体及びその製造方法に関する。詳しくは、高層建築
の外壁材等として有用な建築物外壁用電波吸収体及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高層建築物に起因するテレビジョ
ンの電波障害が、大きな社会問題となっている。高層建
築物は多量の鋼材を用いており、かつ外壁はコンクリー
トで構成されていることが多いが、コンクリートは電波
吸収特性が極めて悪いので、鋼材で反射される電波が電
波障害の原因となることが多い。この電波障害を防止す
る方法の一つとして、コンクリート壁面をフェライトタ
イル等の電波吸収特性の良いもので被覆することが行わ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】フェライトタイルは電
波吸収特性はよいが、比重が大きいという欠点がある。
従って、フェライトタイルをもちいる場合には、構造部
材の強度をより高くしなければならず、費用が嵩む。ま
た、これまでに、電波吸収板として、カーボン含有発砲
ポリスチロール、カーボン含有ゴム、フェライト含有ゴ
ム、フェライトタイル等が知られているが、これらの電
波吸収板は、電波吸収に優れるものの、強度が弱いとい
う欠点を有する。また、これらの電波吸収板は、ゴム等
の基体中にフェライト等の導電物と混合するため、その
製造工程が煩雑であるばかりではなく、混合条件の僅か
な差異によって、吸収特性にばらつきが出てしまうとい
う問題もあった。

【０００４】本発明は、軽量で電波吸収特性に優れ、吸
収特性にバラツキの少ない建築物外壁用電波吸収体を提
供することを目的とする。また、本発明は、このような
建築物外壁用電波吸収体の製造方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
は、特定の炭素繊維を用いて長尺物を形成し、これを電
波吸収体に用いれば達成できることを見いだし、本発明
に到達した。即ち、本発明の要旨は、炭素繊維からなる
長繊維を間隔をおいて実質的に平行に配置してなる抵抗
膜層と、誘電体層とを有する電波吸収体において、該長
繊維として、下記で定義される電気抵抗の温度係数αが
−０．２％／℃以下であるものを使用することを特徴と
する電波吸収体に存する。

【０００６】

【数３】 α＝〔（ρ80−ρ20）／（６０×ρ20）〕×１００ 但し、ρ80及びρ20はそれぞれ８０℃及び２０℃におけ
る電気抵抗率（Ω・ｃｍ）を表す。

【０００７】また、本発明の他の要旨は、型枠の底面に
表面材を配置する工程、表面材の上に炭素繊維からなる
長繊維を間隔をおいて平行に配列する工程、型枠内にセ
メントモルタル若しくはコンクリートモルタルを打設し
た後鉄筋を長繊維と平行に配置して更にセメントモルタ
ル若しくはコンクリートモルタルを打設するか又は型枠
内の長繊維の上方に鉄筋を長繊維と平行に配置してこの
鉄筋が埋没するようにセメントモルタル若しくはコンク
リートモルタルを打設する工程、を順次行いことを特徴
とする電波吸収体の製造方法であって、該長繊維とし
て、下記で定義される電気抵抗の温度係数αが−０．２
％／℃以下であるものを使用することを特徴とする電波
吸収体の製造方法に存する。

【０００８】

【数４】 α＝〔（ρ80−ρ20）／（６０×ρ20）〕×１００ 但し、ρ80及びρ20はそれぞれ８０℃及び２０℃におけ
る電気抵抗率（Ω・ｃｍ）を表す。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の電波吸収体は、抵抗膜層と誘電体層とを有す
る。抵抗膜層は、後述する特定の炭素繊維からなる長繊
維が間隔をおいて実質的に平行に配置されている。長繊
維は、通常、炭素長繊維を長さ方向に配列したものをエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂で結合してなり、
その太さ（断面積）は通常０．２〜８０ｍｍ² 、好まし
くは０．８〜２０ｍｍ² である。炭素長繊維は、周知の
ように、直径数μｍから数千μｍの単繊維が多数本集束
された状態で製造されるが、本発明で使用される長繊維
は、これをさらに多数本引きそろえて樹脂で結合し一体
化したものを使用することができる。その形状は任意で
あるが、取扱性などから丸棒などの形状が好ましい。し
かし、所望ならば紐状、板状等とすることもできる。ま
た、炭素長繊維を樹脂で結合する場合の結合状態も、長
繊維が一体性を保つに足るだけの弱い結合状態から、い
わゆる炭素繊維ロッドと称される強固な結合状態まで、
任意の結合状態のものを用いることができる。従って、
本発明においては、所望ならば、長繊維として炭素繊維
ロッドを用いることにより、抵抗膜層に電波吸収体の機
械的強度の補強部材としての機能も負担されることがで
きる。

【００１０】抵抗膜層における長繊維の配置間隔は、用
いる長繊維の特性や長繊維の断面積等により異なるが、
通常５〜１０００ｍｍ、好ましくは１０〜５００ｍｍで
ある。抵抗膜層には、通常図１に示すように、その両端
間に渡って一本の長繊維が配置されるが、所望ならば長
繊維を複数本配置して全体として抵抗膜層にその両端間
に渡って長繊維が配置されているようにしてもよい。し
かしながら、この場合でも、作業性等の見地から長さ５
００ｍｍ以上の長繊維を用いるのが好ましい。なお、長
繊維の長さは、吸収特性の面からは吸収させるべき電磁
波の波長より略大きくすることが好ましい。

【００１１】誘電体層は、ガラス、ポリウレタンフォー
ム、発砲ポリスチレン、コンクリート、セメントモルタ
ル、珪酸カルシウムなどの材料で構成することができ
る。好ましくは、コンクリート又はセメントモルタル
（本明細書では、両者をあわせてコンクリートと称する
ことがある）を用いる。コンクリート中には、炭素繊
維、、スチール繊維、ガラス繊維、合成繊維などの補強
材や軽量骨材などを含めることができる。誘電体層の好
適な厚さは（ｄ）は、吸収しようとする電波の波長
（λ）と誘電体の比誘電体率（ε）とから、次式で表さ
れる。

【００１２】

【数５】ｄ＝λ／（４√ε）

【００１３】従って、コンクリート中に炭素繊維などを
含めて比誘電率を大きくすると、誘電体層の厚さを薄く
することができる。また、コンクリートは含水率により
比誘電率が異なるので、本発明の電波吸収体を高層建築
物の外壁等に用いた場合に雨水の浸透等により誘電体層
の含水率が大きく変化しないように、誘電体層のコンク
リートを打設する際に溌水剤を混合するのが好ましい。
何故ならば、溌水剤を混合して打設したコンクリート
は、吸水率が大幅に低下するので、雨水等の浸透による
含水率の変化、従って比誘電率の変化が小さいからであ
る。

【００１４】誘電体は、通常、抵抗膜層の背後に設けら
れているが、前面側にも設けられていてもよい。この場
合、抵抗膜層が誘電体層に挟まれることになる。本発明
の電波吸収体は、通常、抵抗膜層の背後に誘電体層を有
するが、さらに誘電体層の背後に反射層を設けるのが通
常である。反射層は入射した電波を実質的に全反射する
ものが好ましく、金属板や金網、金属棒などで構成され
る。特に、本発明においては、誘電体層を構成するコン
クリートの補強を兼ねて鉄筋で構成するのが好ましい。
すなわち、反射層は、抵抗膜層を構成する長繊維と平行
になるように鉄筋を間隔をおいて配置して構成されてい
るのが好ましい。鉄筋は、コンクリートの補強に用いら
れている常用の太さのものを用いればよい。また、鉄筋
と鉄筋との間隔は、通常２５〜２００ｍｍ、好ましくは
３０〜１５０ｍｍである。反射層は、所望ならば太さを
異にする複数種の鉄筋で構成することができる。例え
ば、広い間隔で配置した補強用の太い鉄筋の間に、細い
鉄筋を配置して反射率を高めるようにすることができ
る。

【００１５】本発明の電波吸収体は、さらに付加的な層
を有していてもよい。例えば、本発明の好ましい態様で
は、抵抗膜層の前面に表面層を形成する。表面層は陶板
のような非透水性の化粧材であってもよく、またフェラ
イトタイルのような電波吸収性のものであってもよい。
また、誘電体層をコンクリートで構成し、且つ反射層を
鉄筋で構成する場合には、鉄筋が誘電体層から延びるコ
ンクリート中に完全に埋没するように、鉄筋の背後にま
でコンクリートを打設する、即ち、反射層の背後にも誘
電体層を形成するのが好ましい。

【００１６】更にまた、複数の同一若しくは繊維の種類
や配置間隔の異なる抵抗膜層を近接させて、または、厚
さ方向に所定の間隔をもって複数設置することも好まし
い。複数設置することにより、特に反射層との距離が異
なる複数の抵抗膜層を設けることにより、幅広い波長域
を有する電波の吸収が可能となる。本発明の電波吸収体
の好ましい実施態様の一つは、表面材を有しており、反
射層が補強を兼ねて鉄筋で構成されており、且つ反射層
の背後にまで延びるコンクリートにより全体が一体化さ
れているものである。そして、このような電波吸収体
は、常用のコンクリートパネルの製造方法により容易に
製造することができる。即ち、浅い皿状の型枠内に、先
ず陶板やフェライロタイルのような表面材を配置し、そ
の上に長繊維を相互の所定の間隔となるように配置す
る。好ましくは、型枠の大きさに合わせて数本の縦通材
に長繊維を所定の間隔をおいて横向きに取り付けたも
の、又は長繊維を紐で所定の間隔をおいて簾状に編んだ
ものを予め製作しておき、これを表面材の上に設置する
ようにする。このような手法を用いると、長繊維を一本
ずつ配置するのに比して作業効率が高く、且つ長繊維間
の間隔のばらつきも防止できる。長繊維を配置したなら
な、次にその上方に鉄筋を配置する。鉄筋は長繊維に平
行に且つ長繊維と鉄筋との距離が、前述の式で算出され
る誘電体層の厚さとほぼ等しくなるように配置する。な
お、通常は補強用にため、これらの鉄筋に直交する鉄筋
も配置する。従って、好ましくは、鉄筋を所定の間隔で
平行に配置し、且つこれらをこれに直交する方向の鉄筋
で結合一体化した鉄筋組み立て体を予め製作しておき、
これを型枠内に設置するようにする。このようにすると
作業能率が高く、且つ鉄筋を所定の間隔に正確に配置で
きる。以上の準備作業が終了したならば、鉄筋が完全に
埋没するように型枠にコンクリートを流し込んでよくつ
き固め、全体が一体化するように養生することにより、
本発明に係る電波吸収体が得られる。本発明に係る電波
吸収体の抵抗膜層を構成する長繊維は、下記で定義され
る電気抵抗の温度係数αが−０．２％／℃以下である。

【００１７】

【数６】 α＝〔（ρ80−ρ20）／（６０×ρ20）〕×１００

【００１８】但し、ρ80及びρ20はそれぞれ８０℃及び
２０℃における電気抵抗率（Ω・ｃｍ）を表す。αが大
きすぎると特性のよい電波吸収体を得ることができな
い。また、実用性の面から、αは通常−１０％／℃以
上、好ましくは−５％／℃以上である。通常、２０℃乃
至８０℃における炭素繊維の抵抗率は略温度の一次関数
であり、本願においては、この一次関数の傾きの相対的
な大きさをαで以て近似する。温度係数が電波吸収特性
に与える影響については詳細は不明であるが、温度係数
と炭素繊維のミクロな構造とに相関があり、温度係数が
この範囲内のものは電波吸収特性状優れたミクロ構造と
なっていると思われる。

【００１９】本発明で用いる炭素繊維の製法には、特に
大きな制限はないが、例えば、ピッチを紡糸し不融化し
た後、焼成処理することによって得ることができる。特
に、不融化処理に供するピッチの光学的異方性や、紡糸
に供するピッチの灰分や炭素含有率を制御することによ
って、所望の温度係数αの炭素繊維を得ることができ
る。また、焼成温度も温度係数に影響を与え、一般に焼
成温度が高いほど大きな温度係数αを与えるが、焼成温
度が高すぎるとまた、αが減少する傾向がある。一般
に、焼成温度は、２０００℃以下が好ましい。本発明の
電波吸収体は、建築物の外壁におけるテレビ電波等の吸
収体として利用できるが、電磁波を吸収する用途であれ
ば一般に使用できる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例１ 炭素繊維束の製造；コールタール１重量部に、沸点範囲
が２４０〜２９０℃の予め水添された芳香族油を１重量
部加え混合した後に、濾過助剤として、市販の珪藻土濾
過助剤“セライト５０５”（商品名、セライト社製）を
０．０１重量部加え、目開き１０μｍのキャンドルフィ
ルターを通して、濾過を行なった。得られた濾液を、温
度４５０℃、水素圧力１５０ｋｇ／ｃｍ2 に維持された
オートクレーブに連続的に供給した。平均滞留時間は６
０分とした。得られた反応物を目開き０．５μの焼結フ
ィルターを通してさらに濾過を行った後、濾液を減圧
下、蒸留して水添ピッチを得た。得られた水添ピッチを
窒素ガスバブリング下、４３０℃で１４０分加熱処理
し、光学的異方性割合１００％、メトラー軟化点３０２
℃で、炭素含有率９６重量％、灰分量２０ｐｐｍの紡糸
ピッチを調製した。

【００２１】次いで、該紡糸用ピッチをシリコン系油剤
で集束させながら口金温度３３０℃で紡糸し、繊維径１
３μｍ、フィラメント数１１０００本の連続長ピッチ繊
維トウを得た。次いで、ピッチ繊維トウを空気中で不融
化処理後、窒素ガス中７７０℃、滞留時間２分の条件で
焼成し炭素繊維を調製した。得られた炭素繊維は繊維径
１２．４μであった。得られた炭素繊維トウをエポキシ
樹脂で固めて幅約１．３ｍｍのひも状の炭素繊維束を製
造した。この炭素繊維束の温度係数αは−０．５７％／
℃であった。なお、温度係数測定における固有電気抵抗
の測定はＪＩＳ Ｒ７６０１によりヤーン試料により測
定した値である。

【００２２】約６００×９００ｍｍで厚さ約１３ｍｍの
陶板の裏面に、短辺に平行に炭素繊維束を１４ｍｍ間隔
で配置し、接着剤で陶板に接着した。これを型枠に入
れ、更に陶板の上方約４０ｍｍの位置に、太さ約５ｍｍ
の鉄筋を２５ｍｍ間隔で縦横に配置した鉄筋組立体を、
一方の鉄筋が陶板の短辺と平行になるように設置した。
次いで型枠にコンクリートを流し込んでよくつき固め、
室温で約３週間養生、乾燥して約６００×９００×１０
０ｍｍの電波吸収体を得た。この電波吸収体の電波吸収
特性を大型導波管法で測定した結果（６００ＭＨｚ）を
表−１に示す。

【００２３】実施例２及び３ 実施例１において、炭素繊維製造時の焼成温度を、それ
ぞれ８３０℃（実施例２）、９８０℃（実施例３）とし
たこと、及び吸収特性が最適となるように炭素繊維束の
間隔をそれぞれ７０ｍｍ（実施例２）、６００ｍｍ（実
施例３）としたこと以外実施例１と同様にして電波吸収
特性を測定した。結果を表−１に示す。

【００２４】比較例１〜６ 実施例１において、炭素繊維製造時の焼成温度を、それ
ぞれ１２５０℃（比較例１）、１３５０℃（比較例
２）、２１５０℃（比較例３）、２４５０℃（比較例
４）、２５３０℃（比較例５）としたこと以外、実施例
１と同様にして温度係数α及び電波吸収特性を測定し
た。また、市販の炭素繊維（トレカＴ３００Ｂ：東レ社
製、直径約１０μｍ、長さ６００ｍｍ）を用いた場合
（比較例６）の温度係数α及び電波吸収特性を測定し
た。その結果、いずれの場合も、炭素繊維束間の間隔を
変化（１０〜９００ｍｍ）させても最高で表−１に示す
結果しか示さなかった。

【００２５】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑島 仁 東京都千代田区丸の内二丁目５番２号 三 菱化学株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素繊維からなる長繊維を間隔をおいて
   実質的に平行に配置してなる抵抗膜層と、誘電体層とを
   有する電波吸収体において、該長繊維として、下記で定
   義される電気抵抗の温度係数αが−０．２％／℃以下で
   あるものを使用することを特徴とする電波吸収体。 【数１】 α＝〔（ρ80−ρ20）／（６０×ρ20）〕×１００ 但し、ρ80及びρ20はそれぞれ８０℃及び２０℃におけ
   る電気抵抗率（Ω・ｃｍ）を表す。
2. 【請求項２】 抵抗膜層の背後に誘電体を有する請求項
   １に記載の建築物外壁用電波吸収体。
3. 【請求項３】 長繊維の長さが５００ｍｍ以上である請
   求項１又は２に記載の建築物外壁用電波吸収体。
4. 【請求項４】 誘電体として、コンクリート又はセメン
   トモルタルを用いる請求項１乃至３のいずれかに記載の
   建築物外壁用電波吸収体。
5. 【請求項５】 長繊維の断面積が０．２〜８０ｍｍ² で
   ある請求項１乃至４のいずれかに記載の電波吸収体。
6. 【請求項６】 誘電体層の背後に、反射層を有する請求
   項１乃至５のいずれかに記載の電波吸収体。
7. 【請求項７】 反射層が、少なくとも長繊維と実質的に
   平行に配置された鉄筋で構成されている請求項６に記載
   の電波吸収体。
8. 【請求項８】 抵抗膜層を構成する長繊維の相互間の間
   隙にコンクリート又はセメントモルタルが存在してお
   り、また反射層を構成する鉄筋がコンクリート又はセメ
   ントモルタル中に完全に埋没しており、しかもこれらの
   コンクリート又はセメントモルタルが誘電体層を構成す
   るコンクリート又はセメントモルタルと一体化している
   ことを特徴とする電波吸収体。
9. 【請求項９】 型枠の底面に表面材を配置する工程、表
   面材の上に炭素繊維からなる長繊維を間隔をおいて平行
   に配列する工程、型枠内にセメントモルタル若しくはコ
   ンクリートモルタルを打設した後鉄筋を長繊維と平行に
   配置して更にセメントモルタル若しくはコンクリートモ
   ルタルを打設するか又は型枠内の長繊維の上方に鉄筋を
   長繊維と平行に配置してこの鉄筋が埋没するようにセメ
   ントモルタル若しくはコンクリートモルタルを打設する
   工程、を順次行いことを特徴とする電波吸収体の製造方
   法であって、該長繊維として、下記で定義される電気抵
   抗の温度係数αが−０．２％／℃以下であるものを使用
   することを特徴とする電波吸収体の製造方法。 【数２】 α＝〔（ρ80−ρ20）／（６０×ρ20）〕×１００ 但し、ρ80及びρ20はそれぞれ８０℃及び２０℃におけ
   る電気抵抗率（Ω・ｃｍ）を表す。