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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-03
(45)【発行日】2023-07-11
(54)【発明の名称】電磁波遮蔽性成形体
(51)【国際特許分類】
H05K 9/00 20060101AFI20230704BHJP
C08L 101/00 20060101ALI20230704BHJP
C08K 3/04 20060101ALI20230704BHJP
C08K 3/01 20180101ALI20230704BHJP
C08J 3/22 20060101ALI20230704BHJP
H01Q 17/00 20060101ALI20230704BHJP
【ＦＩ】
H05K9/00 M
C08L101/00
C08K3/04
C08K3/01
C08J3/22
H01Q17/00
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018194177
(22)【出願日】2018-10-15
(65)【公開番号】P2019161210
(43)【公開日】2019-09-19
【審査請求日】2021-08-10
(31)【優先権主張番号】P 2017209053
(32)【優先日】2017-10-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018043081
(32)【優先日】2018-03-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】595138155
【氏名又は名称】ダイセルミライズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087642
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 聡
(72)【発明者】
【氏名】上田 隆史
(72)【発明者】
【氏名】片野 博友
(72)【発明者】
【氏名】片山 弘
【審査官】鹿野 博司
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－３２７７２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０７７５８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２２３４９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２１０９３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１７３２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０４６４８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４１３７０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ ９／００
Ｃ０８Ｌ １０１／００
Ｃ０８Ｋ ３／０４
Ｃ０８Ｋ ３／０１
Ｃ０８Ｊ ３／２２
Ｈ０１Ｑ １７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性樹脂とカーボンブラックを含む熱可塑性樹脂組成物からなる電磁波遮蔽吸収性成形体であって、
前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体およびそれらの変性物、スチレン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートから選ばれるものであり、
前記熱可塑性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂、炭素繊維、金属繊維及び金網を含んでいないものであり、
前記電磁波遮蔽吸収性成形体が、前記熱可塑性樹脂組成物のみが成形されたもので、樹脂被覆紙からなる保持層の少なくとも２層間に導電性材料を含有する導電性材料層が一体化されたものではなく、
前記成形体中の前記カーボンブラックの含有割合が７～５０質量％であり、
前記電磁波遮蔽吸収性成形体が、厚みが０．５ｍｍ～５ｍｍで、７０GHz～１００GHzの周波数領域のいずれかの周波数における電磁波の遮蔽効果が１０dB以上であり、前記周波数の電磁波の吸収効果が３０％以上のものである、電磁波遮蔽吸収性成形体。
【請求項2】
前記成形体中の前記カーボンブラックの含有割合が７～３０質量％であり、前記電磁波遮蔽吸収性成形体の厚みが０．５ｍｍ～４ｍｍである、請求項１記載の電磁波遮蔽吸収性成形体。
【請求項3】
前記カーボンブラックが、比表面積が２０～４００ｍ２／ｇのものである、請求項１または２記載の電磁波遮蔽吸収性成形体。
【請求項4】
送受信アンテナ用保護部材である、請求項１～３のいずれか１項記載の電磁波遮蔽吸収性成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定波長の電磁波に対する遮蔽性と吸収性の高い電磁波遮蔽吸収性成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の自動運転や衝突防止を目的とするミリ波レーダー装置が知られている。
ミリ波レーダー装置は、自動車の前方中央、両側方、後方両側方など各部に取り付けられ、電波を送受信するアンテナが組み込まれた高周波モジュール、該電波を制御する制御回路、アンテナおよび制御回路を収納するハウジング、アンテナの電波の送受信を覆うレドームを備えている（特許文献１の背景技術）。このように構成されたミリ波レーダー装置は、アンテナからミリ波を送受信して、障害物との相対距離や相対速度などを検出することができる。
アンテナは、目的とする障害物以外の路面などに反射したものも受信することがあるため、装置の検出精度が低下するおそれがある。
このような問題を解決するため、特許文献１のミリ波レーダー装置では、アンテナと制御回路との間に電波を遮蔽する遮蔽部材を設けている。
特許文献１の発明の課題を解決するものとして、繊維長３～３０ｍｍの炭素長繊維を含む熱可塑性樹脂組成物と、それから得られる電磁波の吸収性能を有している成形体の発明が提案されている（特許文献２）。
その他、平均長さ０．５～１５ｍｍの炭素繊維を含む熱可塑性樹脂成形品の電磁波シールド性が良いという発明が提案されている（特許文献３）。
ミリ波レーダー装置は、自動車の前方中央、両側方、後方両側方など各部に取り付けられ、電波を送受信するアンテナが組み込まれた高周波モジュール、該電波を制御する制御回路、アンテナおよび制御回路を収納するハウジング、アンテナの電波の送受信を覆うレドームを備えている（特許文献１の背景技術）。このように構成されたミリ波レーダー装置は、アンテナからミリ波を送受信して、障害物との相対距離や相対速度などを検出することができる。
アンテナは、目的とする障害物以外の路面などに反射したものも受信することがあるため、装置の検出精度が低下するおそれがある。
このような問題を解決するため、特許文献１のミリ波レーダー装置では、アンテナと制御回路との間に電波を遮蔽する遮蔽部材を設けている。
特許文献１の発明の課題を解決するものとして、繊維長３～３０ｍｍの炭素長繊維を含む熱可塑性樹脂組成物と、それから得られる電磁波の吸収性能を有している成形体の発明が提案されている（特許文献２）。
その他、平均長さ０．５～１５ｍｍの炭素繊維を含む熱可塑性樹脂成形品の電磁波シールド性が良いという発明が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００７－７４６６２号公報
【文献】特開２０１５－７２１６号公報
【文献】特許第６１２３５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、特定周波数の電磁波の遮蔽性と吸収性が優れている電磁波遮蔽吸収性成形体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、熱可塑性樹脂とカーボンブラックを含む熱可塑性樹脂組成物からなる電磁波遮蔽吸収性成形体であって、
前記成形体中の前記カーボンブラックの含有割合が７～５０質量％であり、
前記電磁波遮蔽吸収性成形体が、厚みが０．０１ｍｍ～５ｍｍで、５９GHz～１００GHzの周波数領域のいずれかの周波数における電磁波の遮蔽効果が１０dB以上であり、前記周波数の電磁波の吸収効果が３０％以上のものである、電磁波遮蔽吸収性成形体を提供する。
本発明の電磁波遮蔽性は、電磁波の吸収性および反射性の両方を合わせた性能評価である。
前記成形体中の前記カーボンブラックの含有割合が７～５０質量％であり、
前記電磁波遮蔽吸収性成形体が、厚みが０．０１ｍｍ～５ｍｍで、５９GHz～１００GHzの周波数領域のいずれかの周波数における電磁波の遮蔽効果が１０dB以上であり、前記周波数の電磁波の吸収効果が３０％以上のものである、電磁波遮蔽吸収性成形体を提供する。
本発明の電磁波遮蔽性は、電磁波の吸収性および反射性の両方を合わせた性能評価である。
【発明の効果】
【0006】
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、カーボンブラックを使用することで、５９GHz～１００GHzの周波数の電磁波に対する遮蔽性と吸収性の両方を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施例で使用した電磁波遮蔽性の測定装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
＜熱可塑性樹脂組成物＞
熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体およびそれらの変性物、スチレン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートから選ばれる１または２以上を使用することができる。
スチレン系樹脂は、ポリスチレン、スチレン単位を含む共重合体（ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＭＡＳ樹脂など）を使用することができる。
熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体およびそれらの変性物、スチレン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートから選ばれる１または２以上を使用することができる。
スチレン系樹脂は、ポリスチレン、スチレン単位を含む共重合体（ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＭＡＳ樹脂など）を使用することができる。
【0009】
カーボンブラックはそのままでも使用することができるが、上記熱可塑性樹脂を使用したマスターバッチの形態で使用することが好ましい。
カーボンブラックは、比表面積が２０～４００ｍ2／ｇのものが好ましい。
前記組成物（前記電磁波遮蔽吸収性成形体）中のカーボンブラックの含有割合は、７～５０質量％であり、好ましくは７～４０質量％であり、より好ましくは１０～３０質量％である。
カーボンブラックは、比表面積が２０～４００ｍ2／ｇのものが好ましい。
前記組成物（前記電磁波遮蔽吸収性成形体）中のカーボンブラックの含有割合は、７～５０質量％であり、好ましくは７～４０質量％であり、より好ましくは１０～３０質量％である。
【0010】
本発明で使用する熱可塑性樹脂組成物は、課題を解決できる範囲内で公知の樹脂添加剤を含有することができる。公知の樹脂添加剤としては、熱、光、紫外線などに対する安定剤、滑剤、核剤、可塑剤、公知の無機および有機充填材（但し、炭素繊維とカーボンブラックは除く）、帯電防止剤、離型剤、難燃剤、軟化剤、分散剤、酸化防止剤などを挙げることができる。
前記組成物（前記電磁波遮蔽吸収性成形体）中の上記公知の樹脂添加剤の合計含有割合は、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、１質量％以下がさらに好ましい。
前記組成物（前記電磁波遮蔽吸収性成形体）中の上記公知の樹脂添加剤の合計含有割合は、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、１質量％以下がさらに好ましい。
【0011】
＜電磁波遮蔽吸収性成形体＞
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、射出成形などの公知の樹脂成形法を適用して上記の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られるものである。
本発明の電磁波遮蔽性成形体の大きさや形状は、下記厚みを満たす範囲内で用途に応じて適宜調整することができる。
本発明の成形体は、厚みが０．０１ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは０．１～５ｍｍより好ましくは０．２～４ｍｍ、さらに好ましくは０．５～４ｍｍのものである。厚みは実施例に記載の方法により測定されるものである。
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、５９GHz～１００GHzの周波数領域のいずれかの周波数における電磁波の遮蔽性は１０dB以上、好ましくは１５dB以上、より好ましくは２０dB以上、さらに好ましくは３０dB以上にすることができる。前記電磁波の遮蔽性は、７０GHz～１００GHzの周波数全体における遮蔽性であることが好ましい。
また本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、５９GHz～１００GHzの周波数領域のいずれかの周波数における電磁波の吸収性は３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上にすることができる。前記電磁波の吸収性は、７０GHz～１００GHzの周波数全体における吸収性であることが好ましい。
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、射出成形などの公知の樹脂成形法を適用して上記の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られるものである。
本発明の電磁波遮蔽性成形体の大きさや形状は、下記厚みを満たす範囲内で用途に応じて適宜調整することができる。
本発明の成形体は、厚みが０．０１ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは０．１～５ｍｍより好ましくは０．２～４ｍｍ、さらに好ましくは０．５～４ｍｍのものである。厚みは実施例に記載の方法により測定されるものである。
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、５９GHz～１００GHzの周波数領域のいずれかの周波数における電磁波の遮蔽性は１０dB以上、好ましくは１５dB以上、より好ましくは２０dB以上、さらに好ましくは３０dB以上にすることができる。前記電磁波の遮蔽性は、７０GHz～１００GHzの周波数全体における遮蔽性であることが好ましい。
また本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、５９GHz～１００GHzの周波数領域のいずれかの周波数における電磁波の吸収性は３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上にすることができる。前記電磁波の吸収性は、７０GHz～１００GHzの周波数全体における吸収性であることが好ましい。
【実施例】
【0012】
（使用成分）
ＰＰ：ポリプロピレンホモポリマー，商品名「PM900A」，サンアロマー（株）製
ＣＢＭＢ１：ＣＢのマスターバッチ品，ＣＢ４０質量％含有，ＣＢの比表面積50m2／g，商品名「リオコンダクトP-1388」，東洋インキ（株）製
ＣＭＭＢ２：ＣＢのマスターバッチ品，ＣＢ８０質量％含有，ＣＢの比表面積250m2／g，商品名「ＢＫ－９５０Ｂ－８０Ｅ」，三元化成（株）製
核剤：ヒドロキシ－ジ－ｐ－ｔ－ブチル安息香酸アルミニウム，商品名「AL-PTBBA」，共同薬品（株）製
ＰＰ：ポリプロピレンホモポリマー，商品名「PM900A」，サンアロマー（株）製
ＣＢＭＢ１：ＣＢのマスターバッチ品，ＣＢ４０質量％含有，ＣＢの比表面積50m2／g，商品名「リオコンダクトP-1388」，東洋インキ（株）製
ＣＭＭＢ２：ＣＢのマスターバッチ品，ＣＢ８０質量％含有，ＣＢの比表面積250m2／g，商品名「ＢＫ－９５０Ｂ－８０Ｅ」，三元化成（株）製
核剤：ヒドロキシ－ジ－ｐ－ｔ－ブチル安息香酸アルミニウム，商品名「AL-PTBBA」，共同薬品（株）製
【0013】
実施例および比較例
表１に示す各成分をドライブレンドした後、押出機（TEX30α，（株）日本製鋼所）を使用してペレット（熱可塑性樹脂組成物）を製造した。
次に得られたペレットを使用し、射出成形機（α－150iA，ファナック（株）製）により、成形温度２２０℃、金型温度５０℃で成形して本発明の平板状の電磁波遮蔽性成形体（150×150mm）を得た。
得られた電磁波遮蔽吸収性成形体を使用して、表１に示す各測定を実施した。
表１に示す各成分をドライブレンドした後、押出機（TEX30α，（株）日本製鋼所）を使用してペレット（熱可塑性樹脂組成物）を製造した。
次に得られたペレットを使用し、射出成形機（α－150iA，ファナック（株）製）により、成形温度２２０℃、金型温度５０℃で成形して本発明の平板状の電磁波遮蔽性成形体（150×150mm）を得た。
得られた電磁波遮蔽吸収性成形体を使用して、表１に示す各測定を実施した。
【0014】
（１）厚み（ｍｍ）
平板状の電磁波遮蔽吸収性成形体（150×150mm）の中心部分（対角線の交わる部分）の厚さを測定した。
平板状の電磁波遮蔽吸収性成形体（150×150mm）の中心部分（対角線の交わる部分）の厚さを測定した。
【0015】
（２）電磁波遮蔽性と電磁波吸収性
図１に示す測定装置（ネットワークアナライザ）を使用した。
水平方向に対向させた１対のアンテナ（コルゲートホーンアンテナ）１１、１２の間に測定対象となる成形体１０（縦150ｍｍ、横150ｍｍ、表に示す厚み）を保持した。アンテナ１２と成形体１０の間隔は０ｍｍ、成形体１０とアンテナ１１との間隔は０ｍｍである。
この状態にて、下側のアンテナ１２から電磁波（６５～１１０ＧＨｚ）を放射して、測定対象となる成形体１０を透過した電磁波を上側のアンテナ１１で受信して、下記式１、式２から電磁波遮蔽性（放射波の透過阻害性）を求め、下記式３～６から電磁波吸収性を求めた。
電磁波遮蔽性（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ（１／｜Ｓ21｜） （式１）
Ｓ21＝（透過電界強度）／（入射電界強度） （式２）
式１のＳ21は、透過電界強度と入射電界強度の比を表すＳパラメータ（式２）で、ネットワークアナライザ２０により測定できる。
式１では、電磁波遮蔽性（ｄＢ）を正の値で表すため、Ｓパラメータの逆数の対数をとった。図１の測定装置では、０～約１００ｄＢの範囲が測定可能で、電磁波シールド性が測定上限を超える場合は表１において「＞１００（ｄＢ）」と表記した。
Ｓ11＝（反射電界強度）／（入射電界強度） （式３）
式３のＳ11は、反射電界強度と入射電界強度の比を表すＳパラメータで、Ｓ21と同じく、ネットワークアナライザにより測定できる。
吸収率は、電力基準として、下記式のように百分率で表記した。
透過率（％）＝Ｓ21 2×１００ （式４）
反射率（％）＝Ｓ11 2×１００ （式５）
吸収率（％）＝１００－透過率－反射率 （式６）
図１に示す測定装置（ネットワークアナライザ）を使用した。
水平方向に対向させた１対のアンテナ（コルゲートホーンアンテナ）１１、１２の間に測定対象となる成形体１０（縦150ｍｍ、横150ｍｍ、表に示す厚み）を保持した。アンテナ１２と成形体１０の間隔は０ｍｍ、成形体１０とアンテナ１１との間隔は０ｍｍである。
この状態にて、下側のアンテナ１２から電磁波（６５～１１０ＧＨｚ）を放射して、測定対象となる成形体１０を透過した電磁波を上側のアンテナ１１で受信して、下記式１、式２から電磁波遮蔽性（放射波の透過阻害性）を求め、下記式３～６から電磁波吸収性を求めた。
電磁波遮蔽性（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ（１／｜Ｓ21｜） （式１）
Ｓ21＝（透過電界強度）／（入射電界強度） （式２）
式１のＳ21は、透過電界強度と入射電界強度の比を表すＳパラメータ（式２）で、ネットワークアナライザ２０により測定できる。
式１では、電磁波遮蔽性（ｄＢ）を正の値で表すため、Ｓパラメータの逆数の対数をとった。図１の測定装置では、０～約１００ｄＢの範囲が測定可能で、電磁波シールド性が測定上限を超える場合は表１において「＞１００（ｄＢ）」と表記した。
Ｓ11＝（反射電界強度）／（入射電界強度） （式３）
式３のＳ11は、反射電界強度と入射電界強度の比を表すＳパラメータで、Ｓ21と同じく、ネットワークアナライザにより測定できる。
吸収率は、電力基準として、下記式のように百分率で表記した。
透過率（％）＝Ｓ21 2×１００ （式４）
反射率（％）＝Ｓ11 2×１００ （式５）
吸収率（％）＝１００－透過率－反射率 （式６）
【0016】
【表1】
【0017】
表１の実施例と比較例の対比から明らかなとおり、カーボンブラックを所定量含有することで、７０ＧＨｚ～１００ＧＨｚの周波数範囲における電磁波の遮蔽性と吸収性の両方が優れていた。
比較例２は、カーボンブラック量が過剰で成形することができなかった例であり、比表面積による影響は認められない。
比較例２は、カーボンブラック量が過剰で成形することができなかった例であり、比表面積による影響は認められない。
【産業上の利用可能性】
【0018】
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、車両の自動運転や衝突防止を目的として車両に搭載するミリ波レーダー装置用、例えば、ミリ波レーダーの送受信アンテナ制御回路との間に電波を遮蔽する遮蔽部材（送受信アンテナ用保護部材）、ミリ波レーダー装置のハウジング、ミリ波レーダー装置の取付け用部材などのほか、車両用または車両以外の電気・電子機器のハウジングなどに使用することができる。
また本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、無線ＬＡＮや広帯域無線アクセスシステム、通信衛星、簡易無線、車載レーダ、位置認識システムなどの保護部材として使用することができ、さらに具体的には、基地局アンテナ、ＲＲＨ（無線送受信装置）、ＢＢＵ（べースバンド装置）、基地向けＧａＮパワーアンプ、光トランシーバーなどの電波を遮蔽する保護部材として使用することができる。
また本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、無線ＬＡＮや広帯域無線アクセスシステム、通信衛星、簡易無線、車載レーダ、位置認識システムなどの保護部材として使用することができ、さらに具体的には、基地局アンテナ、ＲＲＨ（無線送受信装置）、ＢＢＵ（べースバンド装置）、基地向けＧａＮパワーアンプ、光トランシーバーなどの電波を遮蔽する保護部材として使用することができる。
【図1】