JPH0935918A - 広帯域単層型電磁波吸収材料 - Google Patents

広帯域単層型電磁波吸収材料

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JPH0935918A
JPH0935918A JP7183915A JP18391595A JPH0935918A JP H0935918 A JPH0935918 A JP H0935918A JP 7183915 A JP7183915 A JP 7183915A JP 18391595 A JP18391595 A JP 18391595A JP H0935918 A JPH0935918 A JP H0935918A
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JP
Japan
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impedance matching
electromagnetic wave
matching layer
wave absorbing
ferrite powder
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JP7183915A
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Masato Morimoto
眞人 森本
Hideki Komori
秀樹 古森
Yoshihiro Konishi
良弘 小西
Shigehisa Yamamoto
恵久 山本
Tatsuya Nakamura
龍哉 中村
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K LAB KK
Nippon Paint Co Ltd
Toda Kogyo Corp
Original Assignee
K LAB KK
Nippon Paint Co Ltd
Toda Kogyo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内電磁波吸収建材として有用な薄さで、か
つ製造・加工が容易な広帯域高周波吸収材料を提供す
る。 【解決手段】 インピーダンス整合層を片面に積層した
導電性材料からなる電磁波吸収材料であって、該インピ
ーダンス整合層が、結合剤中に均一に分散したフェライ
ト粉末からなり、該フェライト粉末が、MnO、ZnO、
およびFe23をモル比で29〜35:13〜16:52〜56の割
合で含み、1μm〜30μmの広い粒径分布を有する平均粒
径10〜20μmのMn−Znフェライト粉末であって、フェ
ライト粉末のインピーダンス整合層における体積分率は
17〜27%であって、該インピーダンス整合層の厚さが11
〜13mmであるか、またはフェライト粉末のインピーダン
ス整合層における体積分率は30〜41%であって、該イン
ピーダンス整合層の厚さが6.7〜7.9mmであることを特徴
とする電磁波吸収材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波吸収材料に
関する。更に詳しくは、導電性材料の上にインピーダン
ス整合層を積層した電磁波吸収材料において、1層のイ
ンピーダンス整合層のみを用い、その組成と厚さを精密
に調整することにより、1.9GHZ、2.45GHZ、19G
Z、および60GHZの4周波数に対して良好に整合する
ように形成された電磁波吸収材料に関する。
【0002】
【従来の技術】導電性材料の上にインピーダンス整合層
を設けて、電磁波を吸収する技術は公知であり、その理
論は、例えば「電子通信学会誌」、1969年1月、第52-B
に記載されているように、20年以上前に確立されてい
る。
【0003】特開昭62-213101号公報、同57-129003号公
報および特開平4-234103号公報には、磁性酸化鉄粉末と
有機樹脂との複合材を用いた電磁波吸収材料について記
載されている。しかしながら、これらの電磁波吸収材料
は、いずれも狭い範囲の周波数帯域にしか吸収作用を有
さない。
【0004】また、特開昭50-155999号公報には、フェ
ライト粉末と非磁性体との混合物からなる複合フェライ
トからなり、500MHZ以上の任意の周波数に対して最大
の透過減衰量を有するように、フェライト粉末の平均粒
径が3μm〜1mmの範囲で任意に調節されていることを特
徴とする複合フェライト電波吸収体が開示されている。
しかしながら、この電波吸収体は、1つのフェライト
で、1つの周波数にしか対応しない。
【0005】GHZ帯で爆発的な利用の拡大が予測され
ている周波数には、個人用簡易無線電話システム(P
HS)の1.9GHZ、室内中速無線LANの2.45G
Z、室内高速無線LANの19GHZおよび60GHZ
ある。数年後には、室内での無線通信の利用が急激に拡
大し、通信環境を確保(シールドで懸念されるフェージ
ングや遅延広がりを低減)するために、室内用電磁波吸
収建材が重要な役割を演じるものと予測され、現在のと
ころ、上記の4種の無線装置のいずれにも対応できるこ
とが、室内用電磁波吸収建材の必須機能として、非常に
強く求められている。
【0006】上記4種の無線装置に対応できる広い周波
数帯域をカバーする電磁波吸収材は、例えば、特開平3-
226000号公報に開示されているが、この技術は特殊な試
験用電波暗室を作るための材料を提供するものであり、
一般のオフィスには、材料が厚過ぎるために適用できな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は既に室内用
電磁波吸収建材に実用可能なものとして、厚さ3mm以内
の材料を提案した(特願平6-158398号)。これは、鉄粉
層とフェライト層の2層のインピーダンス整合層を導電
層の上に積層するものである。この技術は、室内電磁波
吸収建材に実用可能なものとして、大変に有用な技術で
あるが、インピーダンス整合層が2層であるため、製造
コストが割高となる問題点をもっている。更に、インピ
ーダンス整合層が鉄粉やフェライト粉末を樹脂中に高濃
度に配合したものであるため、製造・加工が容易ではな
いという問題もあった。
【0008】上記のような問題に鑑み、本発明は、室内
電磁波吸収建材として有用な薄さで、かつ製造・加工が
容易な広帯域高周波吸収材料を提供することを目的とし
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、インピーダン
ス整合層を片面に積層した導電性材料からなる電磁波吸
収材料であって、該インピーダンス整合層が、結合剤中
に均一に分散したフェライト粉末からなり、該フェライ
ト粉末が、MnO、ZnO、およびFe23をモル比で29
〜35:13〜16:52〜56の割合で含み、1μm〜30μmの広
い粒径分布を有する平均粒径10〜20μmのMn−Znフェ
ライト粉末であって、フェライト粉末のインピーダンス
整合層における体積分率は17〜27%であって、該インピ
ーダンス整合層の厚さが11〜13mmであることを特徴とす
る電磁波吸収材料を提供する。
【0010】本発明によれば、1層のインピーダンス整
合層のみで、1.9GHZ、2.45GHZ、19GHZおよび60G
Zの4周波数に対して75%以上の吸収率を示す電磁波
吸収材料が得られ得る。
【0011】本発明において、インピーダンス整合層
は、導電性材料の1つの面にのみ積層する。また、本発
明で用いるインピーダンス整合層は、フェライト粉末を
結合剤中に均一に分散したものである。
【0012】電磁波吸収材料の電磁波吸収機能の強さ
(Y)は、インピーダンス整合層の電磁気特性(a)
(複素誘電率εと複素透磁率μ)、厚さ(d)および周
波数(f)によって決まるものと考えられる。
【0013】インピーダンス整合層の電磁気特性(a)
は、フェライト粉末の種類(b)(原子組成、結晶系、
結晶粒径、作成条件、不純物、粒度分布等)と配合量
(c)が主な制御因子となって決まるものと考えられ
る。このインピーダンス整合層の電磁気特性(a)は、
一定の値ではなく、周波数(f)に依存して変化する。
【0014】このため従来は、1つの周波数(f)に対
応するように、フェライト粉末の種類(b)と配合量
(c)を種々検討してインピーダンス整合層の電磁気特
性(a)を選定し、更に最適な厚さ(d)を設定するこ
とによって、電磁波吸収機能の強さ(Y)を得ていた。
つまり、従来の1層のインピーダンス整合層は、ただ1
つの周波数のみに対応したものであった。
【0015】本発明においては、インピーダンス整合層
の電磁気特性(a)に、1.9GHZ、2.45GHZ、19GHZ
および60GHZの4周波数でそれぞれ異なった値を持た
せるように、フェライト粉末の種類(b)および配合量
(c)を種々検討して選択し、かつ厚さ(d)も上記4
周波数に対応するべく設定した。選択した金属酸化物磁
性体の複素比誘電率および複素比透磁率の損失成分が、
準マイクロ波帯(数百MHZ〜数GHZ)において大きい
ために、広帯域に対応した吸収材となる。更に、前述の
4つの周波数に対しては、波長整合を利用することによ
って、吸収率を向上させた。
【0016】本発明において用いるフェライト粉末は、
MnO、ZnO、およびFe23をモル比で29〜35:13〜1
6:52〜56の割合で含み、好ましくは32:14:54、ある
いは30:15:55の割合で含む。また、1μm〜30μmの多
分散粒径を有し、平均粒径10〜20μmのMn−Znフェラ
イト粉末である。
【0017】インピーダンス整合層の厚さが11mm〜13mm
である場合に、フェライト粉末のインピーダンス整合層
における体積分率は17〜27%であって、好ましくは約20
%である。また、インピーダンス整合層の厚さが6.7mm
〜7.9mmである場合には、フェライト粉末のインピーダ
ンス整合層における体積分率は30〜40%であって、好ま
しくは約38%である。
【0018】本発明において用いる導電性材料には、ア
ルミニウム、銅、鉄、ステンレス、アルミニウム合金な
どの金属の板やホイル、更にこれらの板やホイルにメッ
キ、塗装、溶射等により耐食処理を施したもの等が使用
できる。インピーダンス整合層の接着を助けるために、
リン酸亜鉛等の表面処理を施してもよい。また、網目の
大きさが3mm以下のエクスパウンドメタルや導電性繊維
による不織布等を使用してもよい。
【0019】フェライト粉末を分散させる結合剤として
は、有機樹脂、無機結合剤、無機高分子を目的に応じて
選択すればよく、これらは当業者であれば容易に選択し
得る。
【0020】有機樹脂結合剤としては、フェノール樹
脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、変性アミノ樹脂、ポリ
エステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹
脂、フェノキシ樹脂、ケイ素樹脂、ポリウレタン樹脂、
アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ビニルブチラール樹
脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ビニルホル
マール樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、変性エチレン酢酸
ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル−塩化ビニルグラ
フト共重合体樹脂、塩素化ポリエーテル樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ナイロ
ン、アセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレ
フタレート、フッ素樹脂、ポリイミド、フェニレンオキ
シド、ポリスルホン、メチルペンテンポリマー、ポリブ
テン、セルロースアセテート、アイオノマー、アスファ
ルト、天然ゴム、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、クロロプレ
ンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロ
ピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエンターポリ
マー、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリイソブチレ
ン、ポリサルファイド、シリコーンゴム、ウレタンゴ
ム、フッ素ゴム等が挙げられる。これらの樹脂は、磁性
体粉末との濡れ性、樹脂の混練加工時の粘度、温度、フ
ィルムの物性、耐化学性、耐熱性、耐水性、金属やプラ
スチックとの接着性などの視点から選ばれるが、中でも
好ましいのは、エチレン−酢酸ビニル共重合体、変性エ
チレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル−塩化
ビニルグラフト共重合体樹脂、塩素化ポリエチレン樹
脂、塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹
脂、アミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂から選
ばれる樹脂、およびこれらの変性樹脂である。
【0021】無機結合剤としては、石灰ケイ酸系セメン
ト(ポルトランドセメント)、気硬性セメント類(マグ
ネシアセメント)、石灰アルミナ系セメント(アルミナ
セメント石膏)、シリケート、ケイ酸カルシウム、硫酸
カルシウム、水ガラス、酸化カルシウム、粘土等が挙げ
られるが、これらの中でも好ましいのは石膏ボード、軽
カル板、あるいはセメントボードを製造するための結合
剤である。
【0022】結合剤にフェライト粉末を分散させる方法
としては、液体用分散装置全般、例えばミルやディスパ
ー等による方法、熱可塑性樹脂用混練機全般、例えばロ
ール、コニーダ、加圧ニーダー等で混練する方法があ
る。
【0023】結合剤に分散させたフェライト粉末からな
るインピーダンス整合層を、導電性材料に積層する方法
は、鋳型に流し込む、塗布する、熱プレス、カレンダー
成形、押出成形、ロール成形、あるいはそれらの組み合
わせにより成形したものを、そのままか、あるいは接着
して後に積層する方法がある。無機結合剤の場合は、石
膏ボード、軽カル板あるいはセメントボードの通常の製
造方法によりボードを作製して導電性材料に接着剤等を
用いて積層できる。
【0024】以下の実施例で本発明を更に詳しく説明す
る。
【0025】
【実施例】実施例1 MnO/ZnO/Fe23をモル比32:14:54で含み、平
均粒径15μmの多分散粒径フェライト微粒子(図1)
を、2液硬化型エポキシ樹脂(Struers社製エポフィッ
クス)に、体積分率で38%になるように手で混練して分
散させた。
【0026】得られた混合物を、厚さ1mmのアルミ板上
に型枠を置き、混合物を流し込み、膜厚を均一にして乾
燥させ、7.2mmに成形して第2層(インピーダンス整合
層)を形成し、電磁波吸収材料を得た。
【0027】実施例2 実施例1で得られた混合物を、厚さ1mmのアルミ板の上
に厚さ6.7mmで被覆することにより、第2層(インピー
ダンス整合層)を形成し、電磁波吸収材料を得た。
【0028】実施例3 MnO/ZnO/Fe23のモル比が30:15:55で、平均
粒子径14μmのフェライト粒子を用いる他は、実施例1
と同様にして得た混合物を、厚さ1mmのアルミ板の上に
厚さ7.9mmで被覆することにより、第2層(インピーダ
ンス整合層)を形成し、電磁波吸収材料を得た。
【0029】実施例4 実施例1のフェライト粉末を、2液硬化型エポキシ樹脂
に体積分率で30%含まれるように分散させたこと以外
は、実施例1と同様にして、電磁波吸収材料を得た。
【0030】実施例5 実施例1のフェライト粉末を、2液硬化型エポキシ樹脂
に体積分率で41%含まれるように分散させたこと以外
は、実施例1と同様にして、電磁波吸収材料を得た。
【0031】実施例6 実施例1のフェライト粉末を、2液硬化型エポキシ樹脂
に体積分率で20%含まれるように分散させ、厚さ1mmの
アルミ板の上に、得られた混合物を厚さ12mmで被覆する
ことによって、第2層(インピーダンス整合層)を形成
し、電磁波吸収材料を得た。
【0032】実施例7 実施例3で得られた混合物を、厚さ11.2mmで被覆するこ
と以外は、実施例6と同様にして電磁波吸収材料を得
た。
【0033】実施例8 実施例6で得られた混合物を、厚さ13mmで被覆すること
以外は、実施例6と同様にして電磁波吸収材料を得た。
【0034】実施例9 実施例1と同種のフェライトで、平均粒径が12μmのフ
ェライト粉末を、2液硬化型エポキシ樹脂に体積分率で
17%含まれるように分散させたこと以外は、実施例6と
同様にして、電磁波吸収材料を得た。
【0035】実施例10 実施例1と同種のフェライトで、平均粒径が19μmのフ
ェライト粉末を、2液硬化型エポキシ樹脂に体積分率で
27%含まれるように分散させたこと以外は、実施例6と
同様にして、電磁波吸収材料を得た。
【0036】実施例1〜10で得られた電磁波吸収材料
を、それぞれ積層面に対してTEM入射するように加工
し、7mm空洞同軸管に入れて、ネットワークアナライザ
ーによって100MHZ〜20GHZにおける反射減衰量を測
定した。個々の材料の構成と測定結果を表1に示す。ま
た、図2に実施例1と6の電磁波吸収率の周波数依存性
を示す。更に、発振器にガンダイオードを用い、導波管
中に実施例1および5で得られた電磁波吸収材料を設置
し、60GHZにおける反射減衰量をミキサーを介してス
ペクトラムアナライザーによって測定した。測定結果を
表1に示す。
【0037】
【表1】
【0038】表1から分かるように、本発明に従って形
成された電磁波吸収材料は、1.9GHZ、2.45GHZ、19
GHZおよび60GHZの4周波数に対して75%以上の吸収
率を示した。
【0039】
【発明の効果】本発明によって得られる電磁波吸収材料
は、インピーダンス整合層が1層であるため、工程が短
縮され、これはコスト低減につながる。また、インピー
ダンス整合層におけるフェライト粉末体積分率が41%以
下であるため、結合剤分が多く、成形・加工が比較的容
易である。更に、インピーダンス整合層の厚さが13mm以
下であるため、一般のオフィス用の室内建材向けにも十
分有用な電磁波吸収材料が得られる。
【0040】本発明により、フェージングや遅延広がり
を低減する、安価な、電磁波吸収建材が提供される。こ
の電磁波吸収建材を利用することによって、室内電磁波
シールドを施しても、データ伝送の誤り率の増大を防ぐ
ことが可能となり、ミクロセル構成による周波数の有効
利用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例において用いたフェライト微粒子の粒
度分布。
【図2】 実施例1と実施例6の電磁波吸収率の周波数
依存性。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古森 秀樹 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本ペ イント株式会社内 (72)発明者 小西 良弘 神奈川県相模原市上鶴間1−29−4 有限 会社ケイラボラトリー内 (72)発明者 山本 恵久 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内 (72)発明者 中村 龍哉 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インピーダンス整合層を片面に積層した
    導電性材料からなる電磁波吸収材料であって、該インピ
    ーダンス整合層が、結合剤中に均一に分散したフェライ
    ト粉末からなり、該フェライト粉末が、MnO、ZnO、
    およびFe23をモル比で29〜35:13〜16:52〜56の割
    合で含み、1μm〜30μmの広い粒径分布を有する平均粒
    径10〜20μmのMn−Znフェライト粉末であって、フェ
    ライト粉末のインピーダンス整合層における体積分率は
    17〜27%であって、該インピーダンス整合層の厚さが11
    〜13mmであることを特徴とする、電磁波吸収材料。
  2. 【請求項2】 インピーダンス整合層を片面に積層した
    導電性材料からなる電磁波吸収材料であって、該インピ
    ーダンス整合層が、結合剤中に均一に分散したフェライ
    ト粉末からなり、該フェライト粉末が、MnO、ZnO、
    およびFe23をモル比で29〜35:13〜16:52〜56の割
    合で含み、1μm〜30μmの広い粒径分布を有する平均粒
    径10〜20μmのMn−Znフェライト粉末であって、フェ
    ライト粉末のインピーダンス整合層における体積分率は
    30〜41%であって、該インピーダンス整合層の厚さが6.
    7〜7.9mmであることを特徴とする、電磁波吸収材料。
JP7183915A 1995-07-20 1995-07-20 広帯域単層型電磁波吸収材料 Pending JPH0935918A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012204638A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Tdk Corp 電波吸収体用フェライト組成物および電波吸収体用フェライトコア
CN114656661A (zh) * 2022-02-22 2022-06-24 奇遇新材料科技(佛山)有限公司 铁基吸波膜及其制备方法

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