JP3796682B2

JP3796682B2 - Electromagnetic wave absorber

Info

Publication number: JP3796682B2
Application number: JP18366299A
Authority: JP
Inventors: 有男山本
Original assignee: Tayca Corp
Current assignee: Tayca Corp
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2001015979A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波吸収体、詳しくはサブＧＨｚ帯を含む広い周波数範囲（１０⁶Ｈｚ〜１０¹⁰Ｈｚ）の電磁波の吸収に使用することができる電磁波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソフトフェライトやカーボニル鉄、純鉄などが電磁波吸収材料として使用し得ることは知られている。これらの材料を建造物の電磁波吸収に使用するためにはシート状に加工しなければならない。そのためこれら材料はその粉体をバインダーを用いてシート状に加工して用いられる。
【０００３】
ところがこれら材料が主として吸収する周波数帯は数ＧＨｚの域にあり、より低周波すなわちサブＧＨｚ帯の電磁波を吸収するためにはシートの厚みを実用に供し得ない程厚くしなければならない。
【０００４】
特開平１０−３０８５９６は、電磁波の入射側から順にチタン酸バリウム等の強誘電層、カーボニル鉄系の軟磁性体層、短絡層として金属板を積層してなる電波吸収体を開示し、厚さ１．５ｍｍのカーボニル鉄シートと厚さ０．５ｍｍのチタン酸バリウム焼結体を使って９００ＭＨｚにおいて２０ｄＢの反射減衰量を示す合計２ｍｍの厚みの電波吸収体を得ている。しかしながらこの電波吸収体も実用化にはいくつかの難点がある。例えば広い面積の薄いチタン酸バリウムの焼結体を得るのは困難であり、限られた面積のものしか得られないなどである。また短絡のための金属板を除いた本体は材料の異なる二層構造であるため、製作上および使用上様々の問題を抱えている。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
そこで本発明は、単層構造（金属板を除く）であり、サブＧＨｚ帯の電磁波の吸収にも使用できる新しい電磁波吸収体を提供する。
この電磁波吸収体は、ＴｉＯ₂重量換算でチタン分を７０〜９０％含有するチタンスラッグ５〜３０重量％およびカーボニル鉄または鉄粉９５〜７０％の混合物をバインダーを用いて成形してなる。
【０００６】
この電磁波吸収体は、短絡層として金属板に積層することができる。しかしながら短絡層として金属板を用いなくても例えば約３ｍｍの厚みにおいてサブＧＨｚ帯の電磁波を高い吸収度をもって吸収し、その性能は厚み約６ｍｍのフェライト系吸収体に匹敵する。
【０００７】
このように単層で使用可能であり、かつバインダーを用いて成形加工するので比較的厚みの小さい広い面積の吸収体を容易に製造できる利益を有する。
【０００８】
【実施態様】
チタンスラグは、イルメナイト鉱を脱硫処理後、無煙炭を加えて電気炉で精錬し、銑鉄を分離後のスラグを水冷、破砕、粉砕して得られ、そのチタン含量はＴｉＯ₂として一般に７０〜９０％である。
【０００９】
本発明者が特願平１０−１０７００７において明らかにしたように、チタンスラグは単独で４．３ＧＨｚを中心にＧＨｚ帯の電磁波を吸収する電磁波吸収材料である。しかしながらサブＧＨｚの電磁波は殆ど吸収しない。
【００１０】
しかるにチタンスラグへ、同様に単独ではサブＧＨｚ帯域の電磁波を殆ど吸収しないカーボニル鉄または鉄粉をある割合で配合し、バインダーを用いて成形する時、前記したようにサブＧＨｚ帯域の電磁波を有意義に吸収する電磁波吸収体が得られる。
【００１１】
ここに用いられるチタンスラグは粉末状のものであり、一般には４〜１００μｍの粒径が好ましい。カルボニル鉄および鉄粉も同程度の粒径の粉末が好ましく、市販品をそのまま使用することができる。
【００１２】
成形体は、７０〜９５重量％がカーボニル鉄または鉄粉で残余をチタンスラグが占めるブレンドをバインダーを用いて成形することによって製造される。ブレンド中のチタンスラグの割合は１０重量％以上が好ましい。
【００１３】
バインダーとしては粉末状の熱硬化性樹脂が好ましい。乾式法によって三成分の均一な混合が容易であり、混合物の圧縮成形が可能であるからである。勿論成形方法によっては他の無機および有機バインダーも使用可能である。
【００１４】
バインダーの使用量は成形体に満足な機械的な強度が得られる限り少ない方が好ましく、熱硬化樹脂の場合全体の５〜６０重量％である。
【００１５】
熱硬化樹脂をバインダーとする成形はプレスを使用して加熱加圧し、必要あればアフターキュアにより実質上完全に硬化させる。
【００１６】
【実施例】
以下に限定を意図しない実施例および比較例によって本発明を例証する。これらにおいて「％」は重量基準による。
【００１７】
１．測定サンプルの調製法
ＲＴＺＩｒｏｎ＆ＴｉｔａｎｉｕｍＩｎｃ．社製チタンスラグ粉末（ＴｉＯ₂分９０％、平均粒子径１０００μｍ）１ｋｇをステンレス製ボールミルに入れ、４８時間湿式粉砕した後、そのスラリーをバットに移し、１０５℃で２４時間乾燥した。この乾燥粉末２００ｇをアルミナ製乳鉢にとり、３０分間擂潰した。
【００１８】
このように調製したチタンスラグ粉末と、カーボニル鉄（ＢＡＳＦ製ＥＷ）（実施例１）または鉄粉（３００Ｍ−２００）（実施例２）と、熱硬化性樹脂粉末（大日本インキ化学工業社製ファインディックＡ−５６−１０２４−Ｙ）の所定量をミキサー中で１分間混合した。
【００１９】
比較例サンプルには、チタンスラグ粉末のみ、カーボニル鉄または鉄粉のみを熱硬化樹脂と混合して用いた。
【００２０】
次にこの混合粉末を加圧成形用治具に所定量採り、３．３トン／ｃｍ²で圧縮成型後、１８０℃において３０分間加熱して熱硬化させ、次にネットワークアナライザーにセット出来るように、再度、内径８．６６ｍｍ、外径１９．９４ｍｍのトロイダルコア状に成型加工して測定用サンプルとした。
【００２１】
２．測定方法
電磁波吸収測定はＷＩＬＴＲＯＮ社製３７２６９Ａ型ネットワークアナライザによる短絡解放法により測定した。
【００２２】
実施例１および比較例１〜２
表１に示す組成を用いた。

【００２３】
結果：
実施例１、比較例１および２のサンプルについて電磁波吸収曲線をそれぞれ図１〜３に示す。図１には図２〜３に見られない低周波での電磁波吸収が顕著に表れている。
【００２４】
実施例２および比較例３〜４
実施例２においてはチタンスラグ１０％および鉄粉９０％の混合物を用い、比較例３および４においてはチタンスラグ単独および鉄粉単独をそれぞれ使用した。これへバインダー粉末が成形体全体のそれぞれ２０％，３０％および４０％となるようにミキサー中で混合し、前記した方法によって測定サンプルを調製し、試験した。結果を以下の表２〜４に示す。
【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】
表２に示す実施例２のサンプルの吸収ピークは、表３および４に示す比較例３および４のサンプルの吸収ピークに比較して、匹敵する各サンプル厚みにおいて吸収ピーク周波数が低い側へ移動しており、チタンスラブと鉄粉のブレンドが低周波帯の電磁波の吸収に効果があることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁波吸収体（実施例１）の電磁波吸収曲線のグラフである。
【図２】チタンスラグ単独（比較例１）を用いた電磁波吸収体の図１と同様なグラフである。
【図３】カーボニル鉄単独（比較例２）を用いた電磁波吸収体の図１と同様なグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic wave absorber, and more particularly to an electromagnetic wave absorber that can be used to absorb electromagnetic waves in a wide frequency range (10 ⁶ Hz to ^{10 10} Hz) including a sub-GHz band.
[0002]
[Prior art]
It is known that soft ferrite, carbonyl iron, pure iron, and the like can be used as an electromagnetic wave absorbing material. In order to use these materials for electromagnetic wave absorption of buildings, they must be processed into sheets. Therefore, these materials are used by processing the powder into a sheet using a binder.
[0003]
However, the frequency band mainly absorbed by these materials is in the range of several GHz. In order to absorb electromagnetic waves of a lower frequency, that is, a sub-GHz band, the thickness of the sheet must be increased so that it cannot be practically used.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-308596 discloses a radio wave absorber formed by laminating a ferroelectric layer such as barium titanate, a carbonyl iron-based soft magnetic layer, and a metal plate as a short-circuit layer in order from the electromagnetic wave incident side. Using a 1.5 mm carbonyl iron sheet and a 0.5 mm thick barium titanate sintered body, an electromagnetic wave absorber having a total thickness of 2 mm showing a return loss of 20 dB at 900 MHz is obtained. However, this radio wave absorber also has some difficulties in practical use. For example, it is difficult to obtain a thin sintered body of barium titanate having a large area, and only a limited area can be obtained. Moreover, since the main body excluding the metal plate for short circuit has a two-layer structure made of different materials, it has various problems in production and use.
[0005]
[Means for solving problems]
Therefore, the present invention provides a new electromagnetic wave absorber that has a single-layer structure (excluding a metal plate) and can also be used to absorb sub-GHz band electromagnetic waves.
This electromagnetic wave absorber is formed by molding a mixture of titanium slug 5 to 30% by weight containing 70 to 90% of titanium in terms of TiO ₂ weight and carbon iron or iron powder 95 to 70% using a binder.
[0006]
This electromagnetic wave absorber can be laminated on a metal plate as a short-circuit layer. However, even if a metal plate is not used as the short-circuit layer, for example, a sub-GHz band electromagnetic wave is absorbed with a high absorption at a thickness of about 3 mm, and the performance is comparable to a ferrite-based absorber having a thickness of about 6 mm.
[0007]
Thus, since it can be used in a single layer and is molded using a binder, it has an advantage that an absorbent body having a relatively small thickness and a large area can be easily produced.
[0008]
Embodiment
Titanium slag, after the desulfurization treatment of ilmenite, and smelting in an electric furnace by adding anthracite, water cooling the slag after separation of the pig iron, crushing, obtained by pulverizing, generally 70% to 90% the titanium content as TiO ₂ It is.
[0009]
As clarified in Japanese Patent Application No. 10-107007 by the present inventor, titanium slag is an electromagnetic wave absorbing material that absorbs electromagnetic waves in the GHz band around 4.3 GHz alone. However, it hardly absorbs sub-GHz electromagnetic waves.
[0010]
However, when titanium slag is mixed with a certain proportion of carbonyl iron or iron powder that hardly absorbs electromagnetic waves in the sub-GHz band alone and is molded using a binder, the electromagnetic waves in the sub-GHz band are significant as described above. An absorbing electromagnetic wave absorber is obtained.
[0011]
The titanium slag used here is in a powder form, and generally a particle size of 4 to 100 μm is preferable. Carbonyl iron and iron powder are also preferably powders having similar particle sizes, and commercially available products can be used as they are.
[0012]
The molded body is produced by molding a blend in which 70 to 95% by weight is carbonyl iron or iron powder and the remainder is occupied by titanium slag using a binder. The proportion of titanium slag in the blend is preferably 10% by weight or more.
[0013]
As the binder, a powdery thermosetting resin is preferable. This is because the three-component uniform mixing is easy by the dry method, and the mixture can be compression-molded. Of course, other inorganic and organic binders can be used depending on the molding method.
[0014]
The amount of the binder used is preferably as small as possible to obtain satisfactory mechanical strength for the molded body, and is 5 to 60% by weight in the case of a thermosetting resin.
[0015]
The molding using a thermosetting resin as a binder is heated and pressurized using a press, and if necessary, is cured substantially completely by after-curing.
[0016]
【Example】
The invention is illustrated by the following non-limiting examples and comparative examples. In these, “%” is based on weight.
[0017]
1. Preparation method of measurement sample RTZ Iron & Titanium Inc. 1 kg of Titanium slag powder (TiO ₂ min 90%, average particle size 1000 μm) manufactured by the company was put into a stainless steel ball mill and wet-ground for 48 hours, and then the slurry was transferred to a vat and dried at 105 ° C. for 24 hours. 200 g of this dry powder was placed in an alumina mortar and crushed for 30 minutes.
[0018]
The titanium slag powder thus prepared, carbonyl iron (EW made by BASF) (Example 1) or iron powder (300M-200) (Example 2), and thermosetting resin powder (Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) A predetermined amount of fine dic A-56-1024-Y) was mixed in a mixer for 1 minute.
[0019]
For the comparative sample, only titanium slag powder, only carbonyl iron or iron powder was mixed with a thermosetting resin.
[0020]
Next, a predetermined amount of this mixed powder is taken in a pressure molding jig, compression molded at 3.3 ton / cm ² , heated at 180 ° C. for 30 minutes to be thermally cured, and then set in a network analyzer. The sample was again molded into a toroidal core shape having an inner diameter of 8.66 mm and an outer diameter of 19.94 mm.
[0021]
2. Measurement Method The electromagnetic wave absorption measurement was performed by a short circuit release method using a 37269A type network analyzer manufactured by WILTRON.
[0022]
Example 1 and Comparative Examples 1-2
The composition shown in Table 1 was used.

[0023]
result:
The electromagnetic wave absorption curves for the samples of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIGS. In FIG. 1, electromagnetic wave absorption at a low frequency not seen in FIGS.
[0024]
Example 2 and Comparative Examples 3-4
In Example 2, a mixture of 10% titanium slag and 90% iron powder was used, and in Comparative Examples 3 and 4, titanium slag alone and iron powder alone were used. This was mixed in a mixer so that the binder powder would be 20%, 30% and 40% of the whole compact, and a measurement sample was prepared and tested by the method described above. The results are shown in Tables 2 to 4 below.
[0025]

[0026]

[0027]

[0028]
The absorption peak of the sample of Example 2 shown in Table 2 moves to the side where the absorption peak frequency is lower at each comparable sample thickness compared to the absorption peaks of the samples of Comparative Examples 3 and 4 shown in Tables 3 and 4. It is clear that a blend of titanium slab and iron powder is effective in absorbing low frequency electromagnetic waves.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph of an electromagnetic wave absorption curve of an electromagnetic wave absorber (Example 1) of the present invention.
FIG. 2 is a graph similar to FIG. 1 of an electromagnetic wave absorber using titanium slag alone (Comparative Example 1).
FIG. 3 is a graph similar to FIG. 1 of an electromagnetic wave absorber using carbonyl iron alone (Comparative Example 2).

Claims

An electromagnetic wave absorber formed by molding, using a binder, a mixture of titanium slag containing 5 to 30% by weight of titanium slag containing 70 to 90% of titanium in terms of TiO ₂ weight and 95 to 70% by weight of carbonyl iron or iron powder.

The electromagnetic wave absorber according to claim 1, wherein the electromagnetic wave absorber is laminated on a short-circuiting metal plate.

An electromagnetic wave absorbing composition obtained by binding a mixture of titanium slag containing 5 to 30% by weight of titanium slag containing 70 to 90% of titanium in terms of TiO ₂ weight and 95 to 70% by weight of carbonyl iron or iron powder with a binder.