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  • 特許-電磁波遮蔽吸収性成形体 図1
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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】2023-10-04
(45)【発行日】2023-10-13
(54)【発明の名称】電磁波遮蔽吸収性成形体
(51)【国際特許分類】
   H05K 9/00 20060101AFI20231005BHJP
   C08J 5/04 20060101ALI20231005BHJP
   C08K 7/04 20060101ALI20231005BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20231005BHJP
   H01Q 17/00 20060101ALI20231005BHJP
【FI】
H05K9/00 M
C08J5/04 CER
C08J5/04 CEZ
C08K7/04
C08L101/00
H01Q17/00
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2018194176
(22)【出願日】2018-10-15
(65)【公開番号】P2019161209
(43)【公開日】2019-09-19
【審査請求日】2021-08-10
【審判番号】
【審判請求日】2023-02-07
(31)【優先権主張番号】P 2017209055
(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 2018043083
(32)【優先日】2018-03-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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
【合議体】
【審判長】山澤 宏
【審判官】篠塚 隆
【審判官】野崎 大進
(56)【参考文献】
【文献】特開昭61-296066(JP,A)
【文献】特開2001-223492(JP,A)
【文献】特開2013-177560(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05K9/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステンレス繊維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から選ばれる1または2以上であり、
前記成形体中の前記ステンレス繊維の含有割合が0.5~20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、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が10dB以上であり、前記周波数の電磁波の吸収性が25%以上のものであり、
前記電磁波遮蔽吸収性成形体中のステンレス繊維の含有割合(R)と前記電磁波遮蔽吸収性成形体の厚み(T)の積(R・T)の範囲が0.5~6未満であるとき、70GHz~100GHzの周波数領域全体における電磁波の遮蔽性が10dB以上であり、前記周波数の電磁波の吸収性が40%以上のものであり、
前記成形体中のステンレス繊維の含有割合(R)と前記成形体の厚み(T)の積(R・T)の範囲が6以上であるとき、70GHz~100GHzの周波数領域全体における電磁波の遮蔽性が50dB以上であり、前記周波数の電磁波の吸収性が20%以上のものである、電磁波遮蔽吸収性成形体。
【請求項2】
前記熱可塑性樹脂組成物に含まれるステンレス繊維の繊維長が1~30mm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】
前記熱可塑性樹脂組成物が、ステンレス繊維が長さ方向に揃えた束ねられたものに熱可塑性樹脂が付着されて一体化された、ステンレス繊維の含有割合が20~80質量%である、長さ1~30mmの熱可塑性樹脂付着繊維束を含んでいるものである、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】
前記電磁波遮蔽吸収性成形体の遮蔽性と吸収性が周波数76GHz~100GHz全体のものである、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。
【請求項5】
前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン及び酸変性ポリプロピレンの混合物である、請求項1~4のいずれか1項記載の電磁波遮蔽吸収性成形体。
【請求項6】
送受信アンテナ用保護部材である、請求項1~5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、それから得られるミリ波の遮蔽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、ステンレス繊維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ステンレス繊維の含有割合が0.5~20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、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が10dB以上であり、前記周波数の電磁波の吸収性が25%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、ステンレス繊維を使用することで、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】
<ステンレス繊維を含む熱可塑性樹脂組成物>
本発明で使用する熱可塑性樹脂組成物は、ステンレス繊維を含んでいるものであるが、ステンレス繊維は、ステンレス繊維をそのまま使用することができるほか、ステンレス繊維と熱可塑性樹脂からなるマスターバッチの形態で使用することもできる。
【0009】
ステンレス繊維の外径は5~20μmが好ましい。
ステンレス繊維の材質としては、SUS302、SUS304、SUS316などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0010】
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。
【0011】
ステンレス繊維と熱可塑性樹脂を含むマスターバッチの形態で使用するときは、ステンレス繊維が長さ方向に揃えた束ねられたものに熱可塑性樹脂が付着されて一体化された、長さ1~30mmの熱可塑性樹脂付着ステンレス繊維束(熱可塑性樹脂付着繊維束)の形態で使用することができる。
【0012】
熱可塑性樹脂付着繊維束は、熱可塑性樹脂の付着状態によって次の3つの形態のものを含むものである。
(I)ステンレス繊維束の中心部まで樹脂が浸透され(含浸され)、繊維束を構成する中心部の繊維間にまで樹脂が入り込んだ状態のもの(以下「熱可塑性樹脂含浸繊維束」という)。
(II)ステンレス繊維束の表面のみが樹脂で覆われた状態のもの(以下「熱可塑性樹脂表面被覆繊維束」という)。
(III)それらの中間のもの(ステンレス繊維束の表面が樹脂で覆われ、表面近傍のみに樹脂が含浸され、中心部にまで樹脂が入り込んでいないもの)(以下「熱可塑性樹脂一部含浸繊維束」という)。
本発明で使用する熱可塑性樹脂付着繊維束は、熱可塑性樹脂含浸繊維束と熱可塑性樹脂表面被覆繊維束が好ましく、熱可塑性樹脂含浸繊維束がより好ましい。
(I)~(III)の形態の樹脂付着繊維束は、特開2013-107979号公報に記載されている方法により製造することができる。
【0013】
熱可塑性樹脂付着繊維束は、外径が好ましくは1.5~6.0mm、より好ましくは1.8~5.0mm、さらに好ましくは2.0~4.0mmであり、長さが好ましくは1~30mm、より好ましくは1~20mm、さらに好ましくは3~15mmである。
【0014】
熱可塑性樹脂付着繊維束中のステンレス繊維の含有割合は、好ましくは1~80質量%、より好ましくは1~60質量%、さらに好ましくは1~50質量%である。
【0015】
熱可塑性樹脂付着繊維束は、前記付着繊維束中のステンレス繊維本数が、好ましくは1000~10000本、より好ましくは2000~8000本、さらに好ましくは3000~7000本である。
熱可塑性樹脂付着繊維束は、幅方向の断面形状が円形またはそれに類似する形状であるものが好ましいが、楕円形またはそれに類似する形状や多角形またはそれに類似する形状のようなものでもよい。
【0016】
本発明で使用する熱可塑性樹脂組成物は、ステンレス繊維と熱可塑性樹脂からなるマスターバッチ(熱可塑性樹脂付着繊維束)単独でもよいし、前記マスターバッチと熱可塑性樹脂からなるものでもよい。
【0017】
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。
【0018】
本発明で使用する熱可塑性樹脂組成物(電磁波遮蔽吸収性成形体)中のステンレス繊維の含有割合は、0.5~20質量%であり、好ましくは1~15質量%が好ましく、より好ましくは1~12質量%がより好ましく、さらに好ましくは2~10質量%である。
【0019】
<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吸収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。
【0020】
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体中のステンレス繊維の長さは1~30mmが好ましく、1~20mmがより好ましく、3~15mmがさらに好ましい。なお、ステンレス繊維は成形過程で折れにくいため、組成物中のステンレス繊維の長さと電磁波遮蔽吸収性成形体中のステンレス繊維の長さはおおよそ同一になる。
【0021】
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、厚みが0.5mm~5mm、好ましくは1mm~5mm、より好ましくは1mm~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を10dB以上、好ましくは20dB以上、より好ましくは30dB以上、さらに好ましくは40dB以上にすることができる。前記遮蔽性は、76GHz~100GHzの周波数領域全体の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を25%以上、好ましくは30%以上にすることができる。前記吸収性は、76GHz~100GHzの周波数領域全体の吸収性であることが好ましい。
【0022】
本発明の電磁波遮蔽吸収性成形体は、ステンレス繊維の含有割合(R)と厚み(T)を調整することで電磁波遮蔽性と電磁波吸収性を調整することができる。
成形体(組成物)中のステンレス繊維の含有割合(R)と成形体の厚み(T)の積(R・T)の範囲が好ましくは0.5~6未満であるときは、周波数70GHz~100GHzの範囲全体における電磁波遮蔽性を10dB以上にすることができ、電磁波吸収性を40%以上にすることができる。
成形体(組成物)中のステンレス繊維の含有割合(R)と成形体の厚み(T)の積(R・T)の範囲が6以上、好ましくは6~70であるときは、周波数70GHz~100GHzの範囲全体における電磁波遮蔽性を50dB以上にすることができ、電磁波吸収性を20%以上にすることができる。
【実施例
【0023】
製造例1
ステンレス繊維(直径11~12μm、約7000本集束)からなる繊維束を、予備加熱装置による150℃の加熱を経て、クロスヘッドダイに通した。そのとき、クロスヘッドダイには、2軸押出機,シリンダー温度300℃)から溶融状態のポリプロピレン(サンアロマーPMB60A[サンアロマー社製ブロックPP]とモディックP908[三菱化学社製酸変性PP]の97:3(重量比)混合物)を供給し、繊維束にポリプロピレンを含浸させた。
その後、クロスヘッドダイ出口の賦形ノズルで賦形し、整形ロールで形を整えた後、ペレタイザーにより所定長さに切断し、長さ7mmのペレット(円柱状成形体)を得た。
ステンレス繊維長さは前記ペレット長さと同一となる。このようにして得たペレットは、ステンレス繊維が長さ方向にほぼ平行になっていた。
【0024】
実施例と比較例
PP1(製造例1で得たステンレス繊維50質量%含有ペレット)と、PP2(PMB60A,サンアロマー社製)の各ペレットをドライブレンドし、射出成形機(α-150iA;ファナック(株)製)により、成形温度230℃、金型温度50℃で成形して、本発明の平板状の電磁波遮蔽吸収性成形体(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。
【0025】
(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。
【0026】
(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)
21=(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。
11=(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)
【0027】
【表1】
【0028】
表1の実施例と比較例の対比から明らかなとおり、ステンレス繊維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76GHz~100GHzの周波数範囲における吸収性の両方が優れていた。
また遮蔽性はステンレス含有割合が多い方が良かったが、吸収性はステンレス含有割合が少ない方が良かった。
【産業上の利用可能性】
【0029】
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。
図1