CN111936880B - 毫米波雷达用罩和具备该罩的毫米波雷达模块 - Google Patents

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Abstract

一种毫米波雷达用罩，其是发送和/或接收75～81GHz的毫米波的天线所具备的罩，其特征在于，其由包含具有下述式(1)所表示的结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂的热塑性树脂组合物形成，满足相对介电常数εr为3.0以下、介质损耗角正切tanδ为8.0×10‑3以下、且损耗系数εr·tanδ为17.0×10‑3以下。式(1)中，R1和R2为氢原子或甲基，W1表示选自单键、氧原子、硫原子以及二价有机基团中的至少一种。

Description

毫米波雷达用罩和具备该罩的毫米波雷达模块
技术领域
本发明涉及具有毫米波优异的透过性并且硬度高且耐热性优异的配置于毫米波发送接收装置的波束路径的毫米波雷达用罩、以及具备该毫米波雷达用罩的毫米波雷达模块。
背景技术
毫米波雷达发送30～300GHz的频率且具有1～10mm波长的毫米波带的电波，并且接收与对象物碰撞并返回的反射波，由此探测障害物的存在、与对象物的距离或相对速度。毫米波雷达被期待应用于汽车的防撞用传感器、自动行驶系统、道路信息提供系统、安全系统、医疗·看护装置等广泛领域中。
毫米波雷达模块具备发送或接收毫米波的天线模块、以及容纳或保护该天线模块的外壳、被称为雷达罩(radome)的天线罩。本说明书中，将这些外壳、天线罩称为毫米波雷达用罩。在应用于汽车传感器的情况下，毫米波雷达模块常常搭载在汽车前方所具备的标志的背面部。这种情况下，标志也可被视为毫米波雷达用罩的一部分。
毫米波雷达用罩通常为树脂成型体，根据用途具有各种形状。毫米波的透过性不充分的情况下，从发送接收天线发出的毫米波和反射波降低，其结果，对象物的探测精度降低。因此，无法得到作为毫米波雷达的充分的性能。因此，对于毫米波的透过性更为优异的毫米波雷达用罩有着强烈需求。
作为毫米波雷达用罩，例如通常广为人知的是专利文献1中所提出这样的使用聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物的罩。聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的尺寸稳定性低、吸水率高，因此具有毫米波透过性不稳定的缺点，此外由于其耐水解性低、湿热稳定性低，因此具有长期可靠性差的问题。
专利文献2中提到，为了提高毫米波透过性能，通常优选使用相对介电常数为3以下的树脂，作为这样的树脂，举出了聚碳酸酯、间规聚苯乙烯、ABS树脂等苯乙烯系树脂以及聚丙烯。专利文献3中提出了，仅降低相对介电常数对毫米波透过性来说不充分，优选介质损耗角正切低，作为其解决方案，提出了一种使用混配有特定的氧化铝颗粒的聚碳酸酯树脂组合物而成的毫米波雷达用罩。
专利文献1中记载了聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物的相对介电常数为3.1～3.4、介质损耗角正切为7×10-3。专利文献3中记载了聚碳酸酯树脂的相对介电常数为2.7、介质损耗角正切为12.3×10-3，并且即使为混配有特定的氧化铝的聚碳酸酯树脂组合物，相对介电常数也为3.7、介质损耗角正切为9.3×10-3。但是，这些罩无法同时满足目前的毫米波雷达用罩所要求的低相对介电常数和低介质损耗角正切，期望毫米波透过性更高的罩。
专利文献4中提出了由相对介电常数为2.5～2.7、介质损耗角正切为3.7～8.5×10-3的苯乙烯系树脂和聚烯烃的树脂组合物形成的毫米波雷达罩，但其耐热性极低，因此无法实际应用。
专利文献1：日本特开2013-43942号公报
专利文献2：日本特开2004-312696号公报
专利文献3：日本专利5293537号公报
专利文献4：日本特开2016-121307号公报
近年来，尤其是在车载用途、社会基础设施用途、医疗·看护用途中，出于扩大与能够探测的对象物的距离和提高最大分辨率的目的，进行了毫米波雷达的高频化，期待从现有的22～29GHz、60～61GHz频带到76～81GHz的高频毫米波的应用。
在这样的高频区域，尤其是毫米波的透过衰减增大，因此以往提出的毫米波雷达用罩的情况下，无法实现具有充分性能的毫米波雷达模块。另外，在近年的毫米波雷达模块中，为了扩宽所使用的频率的频带，要求所使用的毫米波雷达罩的毫米波透过性的频率依赖性小，但尚未实现可应对这样的要求的毫米波雷达罩。
特别是在应用于车载用途、交通基础设施用途的情况下，除了上述毫米波透过性以外，还要求硬度高而不易划伤、耐热性，但尚未发现兼具优异的毫米波透过性和优异的耐热性、耐划伤性的毫米波雷达用罩。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，在于提供具有76～81GHz的高频区域的毫米波的优异的透过性、并且硬度高、耐热性也优异的毫米波雷达用罩以及具备该罩的毫米波雷达模块。
本发明人发现，通过使用包含具有特定结构单元的芳香族聚碳酸酯树脂的热塑性树脂组合物，进一步将该材料设计成对应所使用的频率为最佳的厚度，从而能够提供在76～81GHz的高频带具有优异的毫米波透过性、并且硬度高、耐热性也优异的毫米波雷达用罩。
即，本发明的要点在于下述[1]～[7]。
[1]一种毫米波雷达用罩，其是发送和/或接收75GHz～81GHz的毫米波的天线所具备的罩，其特征在于，其由包含具有下述式(1)所表示的结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂的热塑性树脂组合物形成，满足相对介电常数εr为3.0以下、介质损耗角正切tanδ为8.0×10-3以下、且损耗系数εr·tanδ为17.0×10-3以下。
[化1]
式(1)中，R1和R2为氢原子或甲基，W1表示选自单键、氧原子、硫原子以及二价有机基团中的至少一种。
[2]如[1]中所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，结构单元(A)由下述式(3)或(4)所表示。
[化2]
[3]如[1]或[2]中所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，上述芳香族聚碳酸酯树脂中所包含的上述结构单元(A)的含量在全部碳酸酯结构单元中为20mol％以上。
[4]如[1]～[3]中任一项所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，在厚度3mm时，在75GHz～81GHz频带的透过衰减量为-1.20(dB)以上。
[5]如[1]～[4]中任一项所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，在厚度3mm时，在75GHz～81GHz频带的透过衰减量的最大值ILMAX与最小值ILMIN的差量ΔIL(|ILMAX-ILMIN|)为0.70(dB)以下。
[6]如[1]～[5]中任一项所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，其为对发送和/或接收75GHz～81GHz的毫米波的天线模块进行容纳或保护的外壳、或天线罩。
[7]一种毫米波雷达模块，其具备[1]～[6]中任一项所述的毫米波雷达用罩。
发明的效果
根据本发明的毫米波雷达用罩，能够提供在75～81GHz这样的高频带具有优异的毫米波透过性、并且在75～81GHz的毫米波透过性的变化少、进而硬度高且还具有优异的耐热性的毫米波雷达用罩和具备该罩的毫米波雷达模块。这样的毫米波雷达模块能够广泛用于面向各种车载传感器的毫米波雷达、铁路·飞机用毫米波雷达、交通、医疗·看护、安全、信息内容传送领域中的毫米波雷达等。
具体实施方式
下面示出实施方式和例示物等对本发明进行详细说明，但不应解释为将本发明限定于以下所示的实施方式和例示物等。
本说明书中，只要不特别声明，“～”以包含其之前和之后所记载的数值作为下限值和上限值的含义来使用。只要不特别声明，“份”表示基于质量基准的质量份。
本发明的毫米波雷达用罩为发送和/或接收75～81GHz的毫米波的天线所具备的罩。这样的高频带的毫米波的波长小于以往使用的22～61GHz的毫米波的波长。由于天线或电路的尺寸由波长所规定，因此通过利用这样的毫米波，能够实现雷达模块的小型化。另外由于能够取较宽的带域，因此能够有效利用该频带域的宽度而提高距离分辨率。具体地说，在利用77GHz的毫米波的雷达中，具有1～2m左右的距离分辨率，进而在利用79GHz的毫米波的雷达中能够将距离分辨率提高至20cm的程度。
本发明的毫米波雷达用罩包括容纳或保护天线模块(其发送或接收毫米波)的外壳、天线罩(雷达罩)、以及设置在包含这些的毫米波雷达模块与利用毫米波感测的对象物的路径上的部件(应用于汽车的传感器的情况下，为设置在由毫米波雷达模块发送接收的毫米波的路径上的罩、汽车外装部件、标志等)的全部。另外，这些罩上也可以另外层积能够透过毫米波的硬膜、或者进行金属蒸镀。
本发明的毫米波雷达用罩是发送和/或接收75～81GHz的毫米波的天线所具备的罩，其特征在于，其由包含具有下述式(1)所表示的结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂(下文中有时称为“芳香族聚碳酸酯树脂(A)”)的热塑性树脂组合物(下文中有时称为“本发明的热塑性树脂组合物”)形成，满足相对介电常数εr为3.0以下、介质损耗角正切tanδ为8.0×10-3以下、且损耗系数εr·tanδ为17.0×10-3以下。
[化3]
式(1)中，R1和R2表示氢原子或甲基。R1和R2为氢原子的情况下，本发明的毫米波雷达用罩的耐候性趋于提高。R1和R2为甲基的情况下，本发明的毫米波雷达用罩的耐热性、耐湿热稳定性趋于提高。因此，R1和R2可以根据要求适宜选择，但更优选为氢原子。
式(1)中，W1表示选自单键、氧原子、硫原子、二价有机基团中的至少一种。作为二价有机基团，只要为现有公知的基团就没有特别限制，可以适宜地选择使用，例如可以举出下述式(2a)～(2h)所表示的有机基团。
[化4]
式(2a)中，R3和R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～24的一价烃基、或者碳原子数1～24的烷氧基，其中优选碳原子数1～24的一价烃基。
作为碳原子数1～24的一价烃基，可以举出碳原子数1～24的烷基、碳原子数2～24的烯基、具有或不具有取代基的碳原子数6～24的芳基、碳原子数7～24的芳烷基等。
作为碳原子数1～24的烷基，可以举出直链状、支链状的烷基、部分具有环状结构的烷基等，其中优选直链状的烷基。作为碳原子数1～24的烷基，例如可以举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等，优选为甲基。
作为碳原子数2～24的烯基，可以举出直链状、支链状的烯基、部分具有环状结构的烯基等，其中优选直链状的烯基。作为碳原子数2～24的直链状的烯基，例如可以举出乙烯基、正丙烯基、正丁烯基、正戊烯基、正己烯基、正庚烯基、正辛烯基等，优选为乙烯基。
作为碳原子数6～24的芳基，可以举出苯基、萘基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基等可以具有烷基等取代基的芳基。作为碳原子数7～24的芳烷基等，可以举出苄基等。
作为碳原子数1～24的烷氧基，可以举出直链状、支链状、部分具有环状结构的烷氧基等，其中优选直链状的烷氧基。作为直链状的烷氧基的具体例，可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。
式(2b)中，X1表示氧原子或NRa。此处，Ra与上述R3和R4的定义相同。
式(2c)中，X2表示碳原子数3～18的二价烃基，例如可以举出亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基等，它们分别可以进一步带有取代基。作为取代基，可以举出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、苯基等。也可以进一步具有部分交联结构。
式(2h)中，X3表示碳原子数1～7的亚烷基。该亚烷基可以为直链也可以为支链，还可以具有环状结构，例如可以举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等。
m表示1～500的整数，其中优选5～300、更优选10～100。
作为结构单元(A)的具体例，例如可以举出来自下述芳香族二羟基化合物(a)的结构单元，所述芳香族二羟基化合物(a)为：
双(4-羟基-3-甲基苯基)甲烷、
双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)甲烷、
1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)乙烷、
1,1-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)乙烷、
2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、
2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、
2,2-双(4-羟基-3-异丙基苯基)丙烷、
2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丁烷、
2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丁烷、
1,3-双(2-(4-羟基-3-甲基苯基)-2-丙基)苯、
1,4-双(2-(4-羟基-3-甲基苯基)-2-丙基)苯、
1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷、
1,1-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)环己烷、
1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、
1,1-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、
双(4-羟基-3-甲基苯基)二苯基甲烷、
9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、
9,9-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)芴、
双(4-羟基-3-甲基苯基)砜、
3,3-双(4-羟基-3-甲基苯基)酚酞、
2-甲基-3,3’-双(4-羟基-3-甲基苯基)邻苯二甲酰亚胺、
2-苯基-3,3’-双(4-羟基-3-甲基苯基)邻苯二甲酰亚胺、
4,4’-二羟基-3,3’-二甲基联苯、
4,4’-二羟基-3,3’,5,5’-四甲基联苯等。
作为芳香族二羟基化合物(a)，其中优选2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷，更优选2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷，进一步优选2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷。
即，更优选下述式(3)～(4)所表示的结构单元(A)，进一步优选下述式(3)所表示的结构单元(A)。
[化5]
通过具有来自芳香族二羟基化合物(a)的结构单元(A)，可使本发明的毫米波雷达用罩的毫米波透过性、耐热性、强度优异。
芳香族聚碳酸酯树脂(A)可以在无损于本发明的毫米波雷达用罩的特征的范围内包含上述结构单元(A)以外的结构单元(B)。作为结构单元(B)，例如可以举出下述式(5)～(6)所表示的结构单元。
[化6]
式(5)中，W2与上述W1含义相同。
[化7]
式(6)中，R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地表示选自氢原子、碳原子数1～6的烷基中的至少一种，其中优选碳原子数1～6的烷基。作为碳原子数1～6的烷基，例如可以举出甲基、乙基、丙基等。作为式(6)所表示的结构单元(B)，优选R5、R6、R7和R8为甲基、R9和R10为氢原子的结构单元。
作为结构单元(B)，具体地说，可以举出来自2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、2,2-双(4-羟基苯基)环己烷、2,2-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、6,6’-二羟基-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺二茚满等芳香族二羟基化合物(b)的结构单元。作为芳香族二羟基化合物(b)，其中更优选2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、6,6’-二羟基-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺二茚满。
芳香族聚碳酸酯树脂(A)可以为仅由上述1种结构单元(A)形成的所谓均聚物，可以为包含2种以上的结构单元(A)的所谓共聚物(copolymer)，还可以为这些均聚物与均聚物、均聚物与共聚物、共聚物与共聚物的共混物。
芳香族聚碳酸酯树脂(A)除了结构单元(A)以外还包含结构单元(B)的情况下，可以为包含1种或2种以上的结构单元(A)与1种或2种以上的结构单元(B)的共聚物，也可以为共混物，该共混物以任意的比例包含：包含1种或2种以上的结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂、包含1种或2种以上的结构单元(B)的芳香族聚碳酸酯树脂、以及包含1种或2种以上的结构单元(A)和1种或2种以上的结构单元(B)的芳香族聚碳酸酯树脂。但是，芳香族聚碳酸酯树脂(A)由于包含特定量的结构单元(A)，因此仅由仅包含1种或2种以上的结构单元(B)的芳香族聚碳酸酯树脂形成的芳香族聚碳酸酯树脂不包含在芳香族聚碳酸酯树脂(A)中。
芳香族聚碳酸酯树脂(A)中所包含的上述结构单元(A)的含量只要为无损于本发明的毫米波雷达用罩的特征的范围就没有特别限制，可以适宜地选择。设芳香族聚碳酸酯树脂(A)中的全部碳酸酯结构单元(结构单元(A)与结构单元(B)的合计)为100mol％时，结构单元(A)的含量(以下有时将全部碳酸酯结构单元中的结构单元(A)的含有比例(mol％)简称为“结构单元(A)的比例”)优选为10mol％以上、更优选为20mol％以上、进一步优选为30mol％以上、特别优选为40mol％以上、最优选为50mol％以上。通过使上述结构单元(A)为这样的范围，具有毫米波透过衰减量降低、容易得到合适的毫米波雷达用罩的优点。
关于芳香族聚碳酸酯树脂(A)的分子量，只要为无损于本发明的目的的范围就没有特别限制，可以适宜地选择，以由溶液粘度换算的粘均分子量(Mv)计通常为10,000～50,000。粘均分子量小于上述下限值的情况下，本发明的毫米波雷达用罩的机械强度、耐热性趋于降低，因而不优选。粘均分子量超过上述上限值的情况下，流动性极度降低，本发明的毫米波雷达用罩的尺寸精度趋于降低，因而不优选。出于这样的观点，芳香族聚碳酸酯树脂(A)的粘均分子量(Mv)优选为11,000以上、更优选为12,000以上、进一步优选为13,000以上、特别优选为14,000以上。芳香族聚碳酸酯树脂(A)的粘均分子量(Mv)优选为40,000以下、更优选为35,000以下、进一步优选为30,000以下、特别优选为28,000以下。
在将芳香族聚碳酸酯树脂(A)的粘均分子量控制在上述范围时，可以混合使用粘均分子量不同的两种以上的芳香族聚碳酸酯树脂(A)，这种情况下，也可以混合粘均分子量为上述的合适范围外的芳香族聚碳酸酯树脂(A)，来调整芳香族聚碳酸酯树脂(A)的粘均分子量(Mv)。
上述芳香族聚碳酸酯树脂的粘均分子量(Mv)是指作为溶剂使用二氯甲烷，使用乌氏粘度计求出温度20℃的特性粘度(极限粘度)[η](单位dL/g)，根据Schnell的粘度式即η＝1.23×10-4Mv0.83计算出的值。特性粘度(极限粘度)[η]是测定各溶液浓度[C](g/dL)下的比粘度[ηsp]并通过下述式计算出的值。
[数1]
芳香族聚碳酸酯树脂(A)的制造方法只要为公知的方法就没有特别限制，可以适宜地选择使用。作为芳香族聚碳酸酯树脂(A)的制造方法，例如可以举出熔融酯交换法、界面聚合法、吡啶法、环状碳酸酯化合物的开环聚合法、预聚物的固相酯交换法等，优选熔融酯交换法、界面聚合法，更优选熔融酯交换法。
本发明的热塑性树脂组合物中，只要不显著损害所期望的诸物性，除了芳香族聚碳酸酯树脂(A)以外，也可以根据需要含有其他成分。若举出其他的成分的示例，则可以举出芳香族聚碳酸酯树脂(A)以外的树脂、各种树脂添加剂等。其他成分可以含有1种，也可以以任意的组合和比例含有2种以上。
作为芳香族聚碳酸酯树脂(A)以外的树脂，例如可以举出：
聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET树脂)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT树脂)、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT树脂)等热塑性聚酯树脂；
聚苯乙烯树脂(PS树脂)、高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸类橡胶共聚物(ASA树脂)、丙烯腈-乙烯丙烯系橡胶-苯乙烯共聚物(AES树脂)等苯乙烯系树脂；
聚乙烯树脂(PE树脂)、聚丙烯树脂(PP树脂)、环状环烯烃树脂(COP树脂)、环状环烯烃共聚物(COP)树脂等聚烯烃树脂；
脂肪族聚碳酸酯树脂；
聚酰胺树脂(PA树脂)；聚酰亚胺树脂(PI树脂)；聚醚酰亚胺树脂(PEI树脂)；聚氨酯树脂(PU树脂)；聚苯醚树脂(PPE树脂)；聚苯硫醚树脂(PPS树脂)；聚砜树脂(PSU树脂)；聚甲基丙烯酸酯树脂(PMMA树脂)；液晶聚合物(LCP)等。
本发明的热塑性树脂组合物中，这些芳香族聚碳酸酯树脂(A)以外的树脂可以含有1种，也可以以任意的组合和比例含有2种以上。
本发明的热塑性树脂组合物包含芳香族聚碳酸酯树脂(A)以外的树脂的情况下，为了更有效地得到由包含芳香族聚碳酸酯树脂(A)所带来的本发明的效果，优选使本发明的热塑性树脂组合物中包含的芳香族聚碳酸酯树脂(A)在全部树脂成分中的比例为20质量％以上。
作为树脂添加剂，例如可以举出热稳定剂、抗氧化剂、脱模剂、紫外线吸收剂、染颜料、阻燃剂、抗滴落剂、抗静电剂、防雾剂、滑剂、防粘连剂、流动性改良剂、增塑剂、分散剂、抗菌剂、玻璃纤维、碳纤维、无机填料、有机纤维等。
本发明的热塑性树脂组合物中可以含有这些树脂添加剂中的1种，也可以以任意的组合和比例含有2种以上。
本发明的热塑性树脂组合物的制造方法没有限制，可以广泛采用公知的热塑性树脂组合物的制造方法。具体地说，可以举出利用班伯里混炼机、辊、单轴混炼挤出机、双轴混炼挤出机、捏合机等混合机进行熔融混炼的方法。
本发明的毫米波雷达用罩的特征在于，其由上述热塑性树脂组合物形成。本发明的毫米波雷达用罩的形状、图案、色彩、尺寸等没有限制，可以根据该毫米波雷达用罩的用途适宜地选择。
本发明的毫米波雷达用罩的特征在于，在温度25℃、频率77GHz的条件下测定的相对介电常数εr为3.0以下、介质损耗角正切tanδ为8.0×10-3以下、且损耗系数εr·tanδ为17.0×10-3以下。
相对介电常数εr表示与真空介电常数的比例，若该数值大，则作为电介质的罩的静电容量增大，因此毫米波透过性变差。出于这样的观点，本发明的毫米波雷达用罩的相对介电常数εr优选为2.9以下、更优选为2.8以下、进一步优选为2.7以下、特别优选为2.65以下、最优选为2.6以下。
介质损耗角正切tanδ表示毫米波在通过作为电介质的罩时其一部分变成热而损失的程度，介质损耗角正切tanδ小则毫米波的衰减小，因而优选。出于这样的观点，本发明的毫米波雷达用罩的介质损耗角正切tanδ优选为7.0×10-3以下、更优选为6.0×10-3以下、进一步优选为5.0×10-3以下、特别优选为4.0×10-3以下、最优选为3.0×10-3以下。
本发明人发现，不仅上述相对介电常数εr、介质损耗角正切tanδ低、而且二者之积即损耗系数εr·tanδ也低时，能够提供毫米波透过性在实用上最佳的毫米波雷达用罩。电介质损失、即在每单位体积的电介质内变成热而被消耗的电力P由ω·εr·C0·V2·tanδ(ω：频率、C0：真空中的静电容量、V：电压)来表示，若频率、电压相同，则罩放热的容易性取决于损耗系数εr·tanδ，即损耗系数εr·tanδ越小，因电阻成分所致的损失能量越少，可以说能够发挥出自放热少的优异的毫米波透过性。从这样的方面出发，本发明的毫米波雷达用罩的损耗系数εr·tanδ优选为15.0×10-3以下、更优选为13.0×10-3以下、进一步优选为12.0×10-3以下、特别优选为10.0×10-3以下、最优选为9.0×10-3以下。
为了使毫米波雷达用罩的相对介电常数εr、介质损耗角正切tanδ以及损耗系数εr·tanδ为上述范围，必须使用特定的芳香族聚碳酸酯树脂(A)，不仅如此，适当地选择其他的混配成分也很重要。例如金属、二氧化硅、氧化铝、三氧化二钇、氧化锆等陶瓷倾向于提高相对介电常数、提高损耗系数，因此应该避免混配这些物质。另外，不仅根据所使用的树脂、而且根据所使用的频率适当地设计毫米波雷达用罩的最佳厚度也很重要。只要为本领域技术人员，即能够通过测定毫米波衰减量而容易地决定最佳厚度。
毫米波雷达用罩的厚度需要考虑所希望的形状、所要求的机械强度和上述损耗系数εr·tanδ来适宜地选择，不能一概而论，优选为1～10mm、更优选为1.2～8mm、进一步优选为1.5～7mm、特别优选为2～6mm、最优选为2.5～5mm。
本发明的毫米波雷达用罩在厚度3mm(例如厚度2.7～3.3mm)时，在75～81GHz频带的透过衰减量优选为-1.20(dB)以上。透过衰减量表示毫米波在透过毫米波雷达用罩时所衰减的量，该值接近0时，表示毫米波透过性优异，为良好。出于这样的观点，该透过衰减量更优选为-1.16(dB)以上、进一步优选为-1.15(dB)以上、特别优选为-1.13(dB)以上、进而特别优选为-1.11(dB)以上、最优选为-1.05(dB)以上。该值受毫米波雷达用罩中使用的材料、频率、罩的厚度等的影响。
本发明的毫米波雷达用罩在厚度3mm(例如厚度2.7～3.3mm)时，在75～81GHz的频带中每隔1GHz测定的透过衰减量的最大值ILMAX与最小值ILMIN的差量ΔIL(|ILMAX-ILMIN|：绝对值)优选为0.70(dB)以下。为了提高对象物的感测精度，毫米波雷达模块所使用的频带域(频率宽)近年开从0.5GHz扩展为1GHz、进而扩展为4GHz，在毫米波雷达用罩中，除了要求毫米波的透过衰减量尽可能低以外，还要求在更宽的频带域中上述透过衰减量的变动(振れ)小。出于这样的观点，上述ΔIL更优选为0.50(dB)以下、进一步优选为0.35(dB)以下、特别优选为0.20(dB)以下、最优选为0.10(dB)以下。
本发明中的毫米波雷达用罩的相对介电常数εr、介质损耗角正切tanδ、损耗系数εr·tanδ、透过衰减量是作为毫米波雷达用罩的值，但也可以代用将本发明的热塑性树脂组合物制成与上述的罩同样的厚度而测定出的值来使用。
本发明中，75～81GHz的频带的透过衰减量以及在该频带每隔1GHz测定的透过衰减量的最大值ILMAX与最小值ILMIN的差量ΔIL(|ILMAX-ILMIN|：绝对值)被定义为厚度3mm时的值。由于难以将热塑性树脂组合物的厚度恰好成型为3mm，因此实际上只要为厚度2.7～3.3mm的范围内即可，更优选为厚度2.85～3.15mm的范围内。
关于测定方法，利用自由空间频率变化法在25℃、测定频率70～90GHz的测定条件下测定透过衰减量和相位变化量，根据其结果和厚度计算出相对介电常数εr、介质损耗角正切tanδ、损耗系数εr·tanδ。本发明中的相对介电常数εr、介质损耗角正切tanδ、损耗系数εr·tanδ采用频率77GHz的条件下的值。其他的详细测定条件记载于实施例中。
关于本发明的毫米波雷达用罩中使用的热塑性树脂组合物的耐热性，以依据ISO75-2在高负荷(1.80MPa)的条件下测定的负荷变形温度(单位：℃)计，优选为90℃以上。该负荷变形温度是一定的应力下的热变形温度，该温度高时，意味着耐热性优异，是优选的。尤其是将本发明的毫米波雷达用罩应用于车载用毫米波雷达模块等的情况下，由于要求高耐热性，因此在利用常见的ABS树脂、AES树脂、ASA树脂等苯乙烯系树脂(负荷变形温度：76～85℃)、聚丙烯树脂(负荷变形温度：50～60℃)等通用树脂时，该耐热性不充分。出于这样的观点，本发明的毫米波雷达用罩中使用的热塑性树脂组合物的耐热性以上述负荷变形温度计优选为95℃以上、进一步优选为100℃以上、特别优选为110℃以上、最优选为120℃以上。
本发明的毫米波雷达用罩中使用的热塑性树脂组合物优选具有耐擦伤性。作为组合物的成型体的硬度以铅笔硬度(该铅笔硬度依据JIS K5600-5-4在1,000g负荷的条件测定)计优选为F以上。铅笔硬度若过低，则将树脂组合物制成产品时的表面硬度低，在产品使用中表面容易划伤。铅笔硬度尤其是优选为H以上、特别优选为2H以上。铅笔硬度为优选值时，即使将毫米波雷达用罩用布擦拭、或粗暴地处置，表面也不容易划伤。
以往为了改善耐擦伤性，进行了在热塑性树脂组合物的表面实施各种涂布的操作，但通过使用具有耐擦伤性、铅笔硬度显示出理想值的组合物，还能够削减涂布等处理中的加工所用的成本和工时。
作为将本发明的热塑性树脂组合物加工成毫米波雷达用罩的方法没有特别限制，从尺寸精度、大量生产性优异出发，优选通过注射成型来得到。该注射成型的方法没有特别限定，可以任意地采用针对热塑性树脂通常采用的成型法。若举出其示例，则可以举出超高速注射成型法、注射挤压成型法、双色成型法、气体辅助等的中空成型法、使用隔热模具的成型法、使用迅速加热冷却模具的成型法、发泡成型(也包括超临界流体)、嵌件成型、IMC(模内涂布成型)成型法等。另外，也可以采用使用热流道方式的成型法。
本发明的毫米波雷达模块的特征在于，其具备上述的毫米波雷达用罩。这样的毫米波雷达用模块能够适当地用于：制动装置自动控制装置、车间距离控制装置、行人事故降低操纵装置、起步防撞控制装置、油门防误踩装置、盲点监控装置、车道保持辅助装置、碰撞预防报警装置、泊车辅助装置、车辆周边障害物监控装置等中使用的车载用毫米波雷达；站台监控/道口障碍物检测装置、电车内内容传送装置、有轨电车/铁路防撞装置、跑道内异物检测装置等中使用的铁路·飞机用毫米波雷达；十字路口监视装置、电梯监视装置等面向交通基础设施的毫米波雷达；面向各种安全装置的毫米波雷达；儿童、高龄者照料系统等医疗·看护用毫米波雷达；各种信息内容传送用毫米波雷达；等等。
实施例
以下示出实施例对本发明更具体地进行说明。但是，本发明不限于以下的实施例，可以在不脱离本发明的要点的范围内任意地变更来实施。
下述实施例中的各种制造条件和评价结果的值具有作为本发明的实施方式中的上限或下限的优选值的含义，优选范围可以是由上述上限或下限的值与下述实施例的值或实施例彼此的值的组合所规定的范围。
以下的说明中，只要不特别声明，“份”表示基于质量基准的“质量份”。
[制造例1～7：芳香族聚碳酸酯树脂的制造例]
示出具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂均聚物：PC(A1)、PC(A2)、PC(A3)以及共聚物PC(A4)、PC(A5)、PC(A8)、PC(B3)的制造例。
以表2所记载的比例精确称量表1中的芳香族二羟基化合物(a1,a2,b1,b2,b3)以及碳酸二苯酯(DPC)和作为催化剂的碳酸铯(Cat)，制备混合物。接着，将该混合物投入到具备搅拌机、热介质夹套、真空泵、回流冷却器的内容量200L的第1反应器中。
表1]
接着，将第1反应器内减压至1.33kPa(10Torr)，接着用氮气复压至大气压，该操作重复5次，对第1反应器的内部进行氮气置换。氮气置换后，在热介质夹套中流通温度230℃的热介质，使第1反应器的内温缓慢地升温，将混合物溶解。其后使搅拌机以55rpm旋转，控制热介质夹套内的温度，将第1反应器的内温保持在220℃。一边蒸馏除去通过在第1反应器内部进行的芳香族二羟基化合物与DPC的低聚物化反应副生成的苯酚，一边用时40分钟将第1反应器内的压力以绝对压计从101.3kPa(760Torr)减压至13.3kPa(100Torr)。
接着，将第1反应器内的压力保持在13.3kPa，一边进一步蒸馏除去苯酚一边进行80分钟酯交换反应。
其后将体系内用氮气复压至绝对压101.3kPa，之后升压至表压力0.2MPa，经由预先加热至200℃以上的输送配管将第1反应器内的低聚物压送至第2反应器中。第2反应器的内容量为200L，具备搅拌机、热介质夹套、真空泵以及回流冷却管，内压被控制为大气压、内温被控制在240℃。
接着，将压送至第2反应器内的低聚物以16rpm进行搅拌，利用热介质夹套将内温升温，用时40分钟将第2反应器内以绝对压计从101.3kPa减压至13.3kPa。其后继续升温，进一步用时40分钟将内压以绝对压计从13.3kPa减压至399Pa(3Torr)，将馏出的苯酚排出到体系外。进一步继续升温，在第2反应器内的绝对压达到70Pa(约0.5Torr)后，保持70Pa进行缩聚反应。第2反应器内的最终内部温度为285℃。第2反应器的搅拌机达到预先设定的规定搅拌动力后，终止缩聚反应。
接着，将第2反应器内用氮复压至绝对压101.3kPa，之后升压至表压力0.2MPa，将芳香族聚碳酸酯树脂以线料状从第2反应器的槽底排出，一边用水槽冷却一边使用旋转式切割器制成粒料。
将所得到的粒料与相对于碳酸铯为4倍mol量的对甲苯磺酸丁酯共混，供给至双螺杆挤出机中，通过挤出机的模头挤出为线料状，利用切割器切割，由此得到聚合催化剂已经失活的芳香族聚碳酸酯树脂PC(A1)～PC(A5)、PC(A8)、PC(B3)。将所得到的PC(A1)～PC(A5)、PC(A8)、PC(B3)的粘均分子量Mv的测定结果示于表2。
[表2]
[其他的树脂原料和添加剂]
将不具有结构单元(A)但具有结构单元(B)的芳香族聚碳酸酯树脂PC(B1)、PC(B2)和芳香族聚碳酸酯树脂以外的树脂原料、以及各种树脂添加剂示于下述表3。
[表3]
[制造例8～11：树脂组合物的制造例]
示出具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂共混物以及热塑性树脂组合物的制造例。
将上述表2、表3中记载的各成分以下述表4中记载的比例(质量比)混配，利用转鼓混合机混合20分钟后，供给至具备1个排气口的日本制钢所社制双螺杆挤出机(TEX30α)中，在螺杆转速200rpm、吐出量15kg/小时、机筒温度280℃的条件下进行混炼，将挤出成线料状的熔融树脂用水槽骤冷，使用造粒机制成粒料，得到热塑性树脂组合物PC(A6)、PC(A7)、PC(A9)、PC(A10)的粒料。
[表4]
[实施例1～9、比较例1、2]
<相对介电常数εr、介质损耗角正切tanδ、损耗系数εr·tanδ和透过衰减量测定>
将利用上述方法得到的具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂(PC(A1)、PC(A3)～PC(A10))和不具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂(PC(B1))使用热风干燥机在100℃干燥6小时后，使用Fanuc公司制ROBOSHOT S-2000i 150B型注射成型机成型出100mm×150mm×3mm或5mm厚度的成型品。
将所得到的成型品置于径的试样台上，使用Virginia Diodes公司制WR10-VNAX型毫米波模块、以及具备KEYSIGHT公司制N5227A型网络分析器和Keycom株式会社制的带电介质透镜的透过衰减测定夹具的Keycom株式会社制DPS10-02型毫米波·微波测定装置系统，通过自由空间频率变化法在23℃、测定频率70～90GHz的测定条件下以N＝3测定透过衰减量和相位变化量。
另外，利用Shinwa公司制数字千分尺对于所测定的成型品的精确厚度进行测定，基于上述透过衰减量和相位变化量以及厚度测定结果，求出频率77GHz的条件下的相对介电常数εr以及介质损耗角正切tanδ和损耗系数εr·tanδ。
<ΔIL>
在由上述测定得到的75、76、77、78、79、80和81GHz的频率的透过衰减量的值中，计算出其最大值ILMAX与最小值ILMIN的差量的绝对值，作为ΔIL(|ILMAX-ILMIN|)。
<负荷变形温度测定>
将利用上述方法得到的具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂(PC(A1)、PC(A3)～PC(A10))和不具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂(PC(B1))使用热风干燥机在100℃干燥6小时后，使用日本制钢所社制J55AD型注射成型机在料筒温度280℃、模具温度80℃的条件下基于ISO179-1,2成型出4mm厚的成型品。将所得到的成型品作为试验片，使用东洋精机公司制6A-2型HDT测定装置，依据ISO75-2在高负荷(1.80MPa)的条件下测定负荷变形温度(单位：℃)。
<铅笔硬度>
将利用上述方法得到的具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂(PC(A1)、PC(A3)～PC(A10))和不具有结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂(PC(B1))使用热风干燥机在100℃干燥6小时后，使用住友重机械工业株式会社制“SE100DU”在料筒温度280℃、模具温度80℃的条件下注射成型出厚2mm、长100mm、宽100mm的片。对于所得到的片，依据JIS K5600-5-4，使用铅笔硬度试验机(东洋精机株式会社制)以1,000g负荷测定铅笔硬度。
将上述各测定结果示于表5。
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由表5可知，使用了芳香族聚碳酸酯树脂(A)的本发明的毫米波雷达用罩在76～81GHz的高频带具有优异的毫米波透过性，并且硬度高、耐热性优异。另外可知，即使在使用相同的芳香族聚碳酸酯树脂(A)的情况下，也可通过厚度的调整来控制毫米波透过性能。

Claims (7)

1.一种毫米波雷达用罩，其是发送和/或接收75GHz～81GHz的毫米波的天线所具备的罩，其特征在于，其由包含具有下述式(1)所表示的结构单元(A)的芳香族聚碳酸酯树脂的热塑性树脂组合物形成，满足相对介电常数εr为3.0以下、介质损耗角正切tanδ为8.0×10-3以下、且损耗系数εr·tanδ为17.0×10-3以下，
[化1]
式(1)中，R1和R2为氢原子或甲基，W1表示选自单键、氧原子、硫原子以及二价有机基团中的至少一种。
2.如权利要求1所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，结构单元(A)由下述式(3)或式(4)所表示，
[化2]
3.如权利要求1或2所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，所述芳香族聚碳酸酯树脂中所包含的所述结构单元(A)的含量在全部碳酸酯结构单元中为20mol％以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，该毫米波雷达用罩在厚度3mm时，在75GHz～81GHz频带的透过衰减量为-1.20(dB)以上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，该毫米波雷达用罩在厚度3mm时，在75GHz～81GHz频带的透过衰减量的最大值ILMAX与最小值ILMIN的差量ΔIL即|ILMAX-ILMIN|为0.70(dB)以下。
6.如权利要求1～5中任一项所述的毫米波雷达用罩，其特征在于，其为对发送和/或接收75GHz～81GHz的毫米波的天线模块进行容纳或保护的外壳、或天线罩。
7.一种毫米波雷达模块，其具备权利要求1～6中任一项所述的毫米波雷达用罩。
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