JP2002121310A - 誘電性樹脂発泡体及びそれを用いた電波レンズ - Google Patents

誘電性樹脂発泡体及びそれを用いた電波レンズ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高く均一な誘電特性を備えてお
り、各種の誘電材料用として好適な誘電性樹脂発泡体を
提供することを課題とする。 【解決手段】 合成樹脂と、繊維状及び／又は板状の誘
電性無機充填材とを含有する樹脂組成物を発泡してなる
誘電性樹脂発泡体を解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電性樹脂発泡体
及びそれを用いた電波レンズに関する。詳しくは、優れ
た誘電特性と軽量性とを併せ持ち、小型化が可能で、例
えば、情報通信関連において、アンテナ、コンデンサ、
積層回路基盤、コネクタ、メモリ等の電子デバイス用の
誘電材料として好適に使用できる誘電性樹脂発泡体及び
それを用いた電波レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
情報通信技術のめざましい発達に伴い、電波により伝達
される信号情報の量が飛躍的に増大している。この様な
背景のもと、信号情報のより一層の正確さ及び迅速さ、
情報量の更なる増加が求められ、電波の高周波化が急速
に進められ、従来用いられることのなかった１ＧＨｚ以
上、特に１０〜２０ＧＨｚといった高周波帯域の利用が
本格化している。
【０００３】例えば、衛星通信においては、静止衛星を
用い、向きを固定したパラボラアンテナで電波を送受信
する方法が主流となっている。しかしながら、この方法
では送受信できる情報量に制限があり、情報量を更に大
容量化し得る通信システムが望まれている。最近、多数
の低軌道移動衛星を周回させ、該移動衛星を地上の可動
式アンテナで追尾しながら、電波を送受信する通信シス
テムの確立が進められている。この通信システムによれ
ば、各家庭単位で、光ファイバーに匹敵する大容量の情
報を送受信できるという大きな利点がある。ここで、低
軌道移動衛星追尾用の可動式アンテナとしては、ルーネ
ベルグレンズ型アンテナ（ドーム型アンテナ、即ち、ル
ーネベルグレンズ型の電波レンズを備えたアンテナ）が
使用される。このアンテナは同時に複数の方向からから
来る、又は出す電波に対応できる特長を有しており、低
軌道移動衛星追尾用の可動式アンテナとしては最適であ
る。このルーネベルグレンズ型アンテナには、電波を集
束等させるルーネベルグレンズ型の電波レンズが備えら
れているが、該電波レンズとしては、情報の大容量化即
ち電波の高周波化に対応するための優れた誘電特性（高
い誘電率や低い誘電損失）が要求されるとともに、アン
テナとして各家庭の屋根に設置されることから、作業性
や安全性を考慮して小型且つ軽量であることが必須とな
る。ヨーロッパでは、設置工事のために、ルーネベルグ
レンズ型アンテナの重量に公的な規格が設定されている
程である。
【０００４】ところで、アンテナ、コンデンサ、積層回
路基盤、コネクタ、メモリ等の電子デバイスを構成する
誘電性部品の小型軽量化及び高性能化に対応でき、しか
も大量生産を行うために必要とされる良好な成形加工性
を有する誘電性材料として、合成樹脂に誘電性無機充填
材を配合してなる誘電性樹脂組成物が種々提案されてい
る。例えば、合成樹脂にチタン酸バリウム、チタン酸ス
トロンチウム、チタン酸バリウムストロンチウム等のチ
タン酸アルカリ土類金属塩等の粉末状誘電体を配合して
なる誘電性樹脂組成物が知られている。該誘電性樹脂組
成物を用いたルーネベルグレンズ型アンテナも提案され
ている（特公昭４５−１７２４２号公報、特公昭５６−
１７７６７公報）。しかしながら、合成樹脂に単に粉末
状誘電体を配合するだけで、電波の高周波化に対応でき
る誘電特性（高い比誘電率や低い誘電損失）を得るに
は、該粉末状誘電体を多量に配合しなければならず、軽
量化や小型化は不可能である。合成樹脂に繊維状チタン
酸アルカリ土類金属塩等の繊維状誘電体を配合してなる
誘電性樹脂組成物も提案されている（例えば特開平５−
２９９８７１号公報）。繊維状誘電体は、粉末状誘電体
よりも少ない量で電波の高周波化が可能な誘電特性を付
与できるので、ある程度の軽量化を可能にする。その一
方で、繊維状誘電体は合成樹脂中で一定方向に配向し、
配向方向とそれに対する直角方向とでは誘電特性に差が
生じるという特性を示す。この特性は現状の電子デバイ
スにおいては実用上大きな問題になるものではない。し
かしながら、電波のより一層の高周波化及びそれに対応
した電子デバイスの開発が進む中では、該デバイスを構
成する誘電性部品には、より高く且つより均一な誘電特
性が要求されるため、更なる改良が望まれる。
【０００５】更に、例えば、特開平８−１３３８３２号
公報には、バリウム、チタン及び希土類元素を主成分と
する板状誘電体を合成樹脂に配合してなる誘電性樹脂組
成物が開示されている。板状誘電体も、粉末状誘電体よ
りも少ない量で、電波の高周波帯域化を可能にする誘電
特性を実現できるので、繊維状誘電体と同様にある程度
の軽量化には寄与する。しかしながら、板状物も繊維状
物ほどではないが合成樹脂中で配向するため、誘電特性
のばらつきを生じる場合があり、より均一な誘電特性を
得るという観点からは、改良の余地が残されている。
【０００６】一方、特開平７−３２０５３７号には、ポ
リウレタンに粉末状チタン酸アルカリ土類金属を配合
し、これを発泡させてなる誘電性ポリウレタン発泡体が
記載されている。しかしながら、該発泡体の誘電特性を
電波の高周波化が可能な程度まで高めるには、多量の粉
末状誘電体が必要になり、小型化及び軽量化に対応でき
ない。しかも、多量の粉末状誘電体を配合すれば、発泡
体の機械的強度が著しく低下し、実用に供し得ない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上記従来技術の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、新規な誘電性樹脂発泡体を得ることに成功し、本発
明を完成した。即ち、本発明は、合成樹脂と繊維状及び
／又は板状の誘電性無機充填材とを含有する誘電性樹脂
組成物を発泡してなる誘電性樹脂発泡体に係る。ここ
で、繊維状及び／又は板状の誘電性無機充填材とは、繊
維状の誘電性無機充填材及び板状の無機充填材のうちの
何れか一方又は双方を意味する。
【０００８】本発明者等は、繊維状又は板状の誘電性無
機充填材を単に合成樹脂に配合するのではなく、合成樹
脂に配合した後に球状等に発泡成形した場合には、板状
又は繊維状の誘電性無機充填材が合成樹脂中で一定方向
のみに配向せず、不規則に分散するため、優れた誘電特
性を有し、しかも誘電特性が均一な樹脂発泡体が得られ
ることを見出した。従って、本発明の誘電性樹脂発泡体
は、電波の高周波化に対応できる優れた誘電特性、即
ち、高い比誘電率と低い誘電損失等を有するとともに、
誘電特性が非常に均一であり、軽量でもあるため、小型
化にも対応できる。また、繊維状及び／又は板状誘電性
無機充填材を含有することにより、高い機械的強度及び
耐熱性をも有している。
【０００９】本発明の誘電性樹脂発泡体は、例えば、ア
ンテナ、コンデンサ、積層回路基板、コネクタ、メモリ
等の情報通信関連電子デバイスにおいて、種々の誘電性
部品の材料として好適に使用できる。また、本発明の誘
電性樹脂発泡体を用いた電波レンズは、該電波レンズが
高く均一な誘電特性を有するにもかかわらず、小型軽量
化されたものであり、該電波レンズを球状又はルーネベ
ルグレンズ型（それぞれ半球状を含む）とすることによ
り、全方位からの電波の送受信に対して、電波障害等を
伴うことなく円滑に電波を集束又は拡散させることが可
能となり得る。ここで、ルーネベルグレンズ型とは、比
誘電率の異なる複数の層が径方向に積層された球状（半
球状を含む）で、各層が同心球状をなす型で、各層は、
通常、外層となるほど、誘電率が低くなるように設定さ
れる。例えば、ルーネベルグレンズ型低軌道衛星追尾用
アンテナに備えられるルーネベルグ型の電波レンズとし
ては、１２ＧＨｚ、２５℃における比誘電率を１．５以
上、比重を０．５以下、好ましくは、比誘電率を２．０
以上、比重を０．５以下とすることができる。これを用
いれば、１０ＧＨｚ以上、特に１２〜２０ＧＨｚの高周
波帯域に対応できる。この様な優れた誘電特性と低比重
を有しているので、小型軽量化が可能であり、例えば、
直径１０〜３０ｃｍ程度で重量数ｋｇ程度とすることが
できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明で使用される合成樹脂とし
ては特に制限はなく、各種の熱可塑性樹脂及び熱硬化性
樹脂をいずれも用いることができる。熱可塑性樹脂の具
体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリイソプレン、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリブタジエン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリス
チレン、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹
脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂
（ＡＢＳ樹脂）、メチルメタクリレート−ブタジエン−
スチレン樹脂（ＭＢＳ樹脂）、メチルメタクリレート−
アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＭＡＢ
Ｓ樹脂）、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン
樹脂（ＡＡＳ樹脂）、アクリル樹脂、ポリエステル（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、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネー
ト、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエー
テル、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリフェ
ニレンスルフィド、ポリイミド、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルニトリル、ポリチオエーテルスル
ホン、ポリエーテルスルホン、ポリベンズイミダゾー
ル、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、液晶ポリ
マー等を挙げることができる。これらの中でも、発泡成
形性、誘電特性（特に低い誘電損失）等を考慮すると、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリ
ル樹脂等が好ましい。熱可塑性樹脂は１種を単独で使用
でき又は必要に応じて２種以上を混合して用いてもよ
い。熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、ポリウレ
タン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコ
ン樹脂、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノール
ＡＤ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、環状脂肪
族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、
グリシジルアミン系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹
脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂）等を挙げることができる。これらの
中でも、シリコン樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂等
が好ましい。熱硬化性樹脂は１種を単独で使用でき又は
必要に応じて２種以上を混合して用いることができる。
【００１１】本発明では、成形加工性等を考慮すると、
合成樹脂の中でも、熱可塑性樹脂を好ましく使用でき
る。例えば、本発明の誘電性樹脂発泡体を電波レンズ、
特に球状又はルーネベルグレンズ型の電波レンズとして
用いる場合には、発泡成形性、誘電特性、耐候性等を考
慮し、熱可塑性樹脂が好ましく、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン類が特に好
ましい。
【００１２】合成樹脂に配合される繊維状又は板状誘電
性無機充填材としては、例えば、一般式ＭＯ・ｎＴｉＯ
2（式中、Ｍは１種又は２種以上の二価金属を示す。ｎ
は１以上の正数を示す。）で表わされる組成を有し、且
つその形状が繊維状又は板状のものを挙げることができ
る。上記一般式においてＭで示される二価金属として
は、その酸化物が誘電性を示すものであれば特に制限さ
れないが、例えば、バリウム、ストロンチウム、カルシ
ウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属や鉛等が好ま
しい。尚、「板状」という用語には、「鱗片状」、「雲
母状」、「薄片状」等のものも包含される。繊維状チタ
ン酸アルカリ土類金属塩及び繊維状チタン酸鉛として
は、周知のものをいずれも使用できる。
【００１３】板状チタン酸アルカリ土類金属塩及び板状
チタン酸鉛は、例えば、板状酸化チタンと、アルカリ土
類金属又は鉛の酸化物、水酸化物、無機酸塩、有機酸塩
等の１種又は２種以上の塩との混合物を５００〜１４０
０℃の温度下で反応させること等により製造できる。こ
こで、原料の一方である板状酸化チタンは、例えば、特
公平６−８８７８６号公報、特開平５−２２１７９５号
公報、特開平１０−９５６１７号公報等に記載の周知の
方法に従って製造できる。板状酸化チタンとアルカリ土
類金属塩又は鉛塩との反応は、繊維状酸化チタンとアル
カリ土類金属塩又は鉛塩との反応（下記）と同様にして
行うことができる。繊維状酸化チタンとアルカリ土類金
属塩又は鉛塩との反応は周知であり、例えば、水熱法、
焼成法、湿式沈着焼成法、フラックス法等に従って実施
できる。繊維状又は板状チタン酸アルカリ土類金属塩及
びチタン酸鉛の具体的としては、例えば、繊維状又は板
状のチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸
マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリ
ウムストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム、チ
タン酸カルシウムストロンチウム、チタン酸鉛等を挙げ
ることができる。これらは酸化チタン等の他のセラミッ
クス材料との複合材料であってもよい。中でも高周波帯
域における誘電損失が小さいことからチタン酸カルシウ
ムが好ましく用いられる。繊維状及び板状チタン酸アル
カリ土類金属、並びに繊維状又は板状チタン酸鉛はそれ
ぞれ単独で使用でき又は２種以上を併用できる。また、
繊維状のものと板状のものとを併用してもよい。
【００１４】繊維状誘電性無機充填材の大きさは特に制
限されないが、通常、平均繊維径０．０１〜１μｍ程
度、好ましくは０．０５〜０．５μｍ程度、平均繊維長
０．５〜１００μｍ程度、好ましくは３〜５０μｍ程
度、アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）５以上、
好ましくは１０以上のものを使用すればよい。また板状
誘電性無機充填材の大きさも特に制限されないが、平均
長径０．５〜１００μｍ程度、好ましくは１〜２０μｍ
程度、平均短径０．２〜１００μｍ程度、好ましくは
０．５〜２０程度、平均厚み０．０１〜１０μｍ程度、
好ましくは０．０５〜５μｍ程度、アスペクト比（平均
長径／平均厚み）３〜１００程度、好ましくは５〜５０
程度のものを使用すればよい。
【００１５】繊維状及び／又は板状誘電性無機充填材の
合成樹脂に対する配合量は特に制限されず、合成樹脂の
種類、繊維状及び／又は板状無機充填材そのものの種類
や形状（繊維状又は板状のものを単独で使うか或いはそ
れらを併用するかも含めて）、得られる材料の用途、そ
の他必要に応じて配合される樹脂添加剤の種類や配合量
等の各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できる。例
えば、比誘電率を好ましい範囲（１２ＧＨｚ、２５℃に
おける比誘電率が１．５以上、特に２．０以上）に設定
するのが容易なこと、良好な成形加工性や発泡性（発泡
作業性も含む）を得ること等を考慮すれば、誘電性樹脂
組成物全量の、通常３０〜８０重量％、好ましくは４５
〜７５重量％の繊維状及び／又は板状誘電性無機充填材
を配合するのがよい。
【００１６】本発明の誘電性樹脂発泡体は、合成樹脂、
繊維状及び／又は板状誘電性無機充填材並びに必要に応
じて樹脂添加剤を混合して誘電性樹脂組成物を得、この
誘電性樹脂組成物を球状等に発泡成形することにより製
造できる。
【００１７】樹脂添加剤は、本発明の誘電性樹脂発泡体
の好ましい特性を損なわず且つ引き続き行われる発泡作
業の支障にならない範囲で配合してもよい。樹脂添加剤
としては、従来から合成樹脂に配合されているものをい
ずれも使用でき、例えば、熱安定剤（例えば亜リン酸、
ヒンダードフェノール、ホスフェイト）、滑剤、離型
剤、染顔料（例えばクロムイエロー）、紫外線吸収剤
（例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤）、難燃剤
（例えばホスファゼン、リン酸エステル）、潤滑剤、充
填材（例えば二酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク）
等を挙げることができる。樹脂添加剤は２種以上併用し
ても差し支えない。更に本発明では、本発明の誘電性樹
脂発泡体の好ましい特性を損なわない範囲で、繊維状及
び／又は板状誘電性無機充填材とともに、従来から用い
られている粉末状誘電体を配合することもできる。
【００１８】合成樹脂、繊維状及び／又は板状誘電性無
機充填材、樹脂添加剤等の混合は周知の方法に従って行
うことができ、例えば、各材料を二軸押出機、単軸スク
リュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機、ニー
ダー、二本ロール、スターラー、バンバリーミキサー等
の各種混合装置を用いればよい。この様にして得られる
誘電性樹脂組成物を球状等に発泡成形する方法としては
特に制限はなく、加熱分解型発泡法、ビーズ発泡法、超
臨界流体法等任意の手段によることができる。
【００１９】熱分解型化合物を用いた加熱分解型発泡は
簡便且つ低コストな方法として好ましく用いられる。熱
分解型化合物、即ち発泡剤を用いる場合には、合成樹
脂、繊維状及び／又は板状誘電性無機充填材、樹脂添加
剤等と共に発泡剤も混合し、得られる樹脂組成物を適当
な球状等の金型に充填し加圧下又は非加圧下に加熱する
ことにより、発泡が行われる。発泡剤としては、周知の
ものを使用でき、例えば、ＡＤＣＡ（アゾジカルボンア
ミド）、ＯＢＳＨ（ｐ，ｐ′−オキシビスベンゼンスル
ホニルヒドラジド）、ＤＰＴ（ジニトロペンタメチレン
テトラミン）、ＴＳＨ（ｐ−トルエンスルホニルヒドラ
ジド）、ＢＳＨ（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、及
びこれらのカルシウム塩、アルミニウム塩、バリウム
塩、ストロンチウム塩等の塩類、炭酸水素ナトリウム、
無水クエン酸モノナトリウム等を挙げることができる。
中でも均一且つきめ細かな発泡が可能で材料強度と低誘
電正接の確保に有利なことから、ＡＤＣＡが好ましく用
いられる。発泡剤の使用量としては発泡前の材料１００
重量部に対して、通常１〜２０重量部、好ましくは３〜
１０重量部の割合とするのがよい。加熱分解型発泡に際
しては、発泡速度の調節、材料の劣化防止等を目的とし
て各種の助剤を併用してもよい。かかる助剤としては、
例えば三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜リン酸塩、ステアリ
ン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、炭酸亜鉛、酸化亜鉛、ステ
アリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、ステア
リン酸カルシウム、ジブチルチンマレート、尿素、マレ
イン酸等が挙げられる。熱分解型発泡剤を用いて得られ
る発泡体の発泡倍率は特に制限はないが、得られる材料
の塑性変形による強度低下や軽量化等を考慮すると、通
常２〜２０倍程度、好ましくは５〜１５倍程度となるよ
うに発泡を行えばよい。
【００２０】また、ビーズ発泡法も、本発明の発泡体を
製造する有力な手段である。本発明において、ビーズ発
泡は、周知の方法に従って実施できる。例えば、合成樹
脂と繊維状及び／又は板状誘電性無機充填材とを溶融混
練して所望の形状の粒子（ビーズ）とし、この粒子を予
備発泡させて予備発泡粒子を得、必要に応じて室温〜室
温よりも１０乃至３０℃程度高い温度に数時間程度晒し
た後、適当な球状等の金型に充填し、加圧下又は非加圧
下に加熱して該予備発泡粒子を加熱融着及び発泡成形す
ることにより、本発明の誘電性樹脂発泡体を製造でき
る。
【００２１】合成樹脂と繊維状及び／又は板状誘電性無
機充填材とを溶融混練するには、上述の一般的な混合装
置を利用できる。溶融混練により得られる粒子の形状は
特に制限されず、例えば、円柱状、楕円球状、球状、立
方体状、直方体状、テトラポット状等の所望の形状とす
ればよい。また該粒子の大きさについての制限もない
が、作業性、最終的に得られるルーネベルグレンズ型等
の電波レンズの機械的強度等の物性を考慮すると、通常
粒径０．０５〜５ｍｍ程度、好ましくは０．１〜３ｍｍ
程度とすればよい。合成樹脂と繊維状及び／又は板状誘
電性無機充填材とを溶融混練する際に、他の樹脂添加剤
を適量配合できる。該樹脂添加剤としては、例えば、タ
ルク粉末等の気泡調整剤、炭酸ナトリウム等の核剤、酸
化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、染
料、顔料、帯電防止剤、充填剤等を挙げることができ
る。該樹脂添加剤は１種を単独で使用でき又は２種以上
を併用できる。
【００２２】合成樹脂と繊維状及び／又は板状誘電性無
機充填材との粒子の予備発泡も、周知の方法に従って実
施できる。例えば、まず、オートクレーブ等の耐圧容器
中にて、該粒子の水分散液に揮発性発泡剤を配合して加
圧下に加熱混合し、該粒子に揮発性発泡剤を含浸させ
る。次いで、この揮発性発泡剤含浸粒子を耐圧容器中よ
りも圧力が低い空間（例えば大気中）に放出することに
より、発泡が起こり、予備発泡粒子が得られる。
【００２３】合成樹脂と繊維状及び／又は板状誘電性無
機充填材との粒子を水に分散させるに際し、分散剤とし
て、例えば、塩基性第三リン酸カルシウム、塩基性炭酸
マグネシウム、炭酸カルシウム等を、分散助剤として、
例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ｎ−
パラフィンスルホン酸ナトリウム、α−オレフィンスル
ホン酸ナトリウム等を配合してもよい。分散剤及び分散
助剤の配合量は特に制限されず、合成樹脂の種類、誘電
性無機充填材の形状や種類等の各種条件に応じて広い範
囲から適宜選択すればよいが、通常、水１００重量部に
対して、分散剤を０．１〜５重量部程度、分散助剤を
０．００１〜３重量部程度配合すればよい。揮発性発泡
剤としては、ビーズ発泡において常用されているものを
何れも使用でき、例えば、プロパン、ブタン、イソブタ
ン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロ
ブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式炭
化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロパノール、ブタノール等の低級アルコール類、メ
チルクロライド、メチレンジクロライド、エチルクロラ
イド、トリクロロトリフルオロメタン、ジクロロジフル
オロメタン、ジクロロテトラフルオロエタン、トリクロ
ロトリフルオロメタン等のハロゲン化炭化水素類、二酸
化炭素、窒素等の不活性ガス等を挙げることができる。
揮発性発泡剤は１種を単独で使用でき又は２種以上を併
用できる。揮発性発泡剤の使用量は特に制限されず、得
ようとする予備発泡粒子ひいては発泡体の設定発泡倍
率、合成樹脂の種類、誘電性無機充填材の種類や形状、
予備発泡させようとする粒子の形状や大きさ等の種々の
条件に応じて広い範囲から適宜選択できるが、予備発泡
させようとする粒子中の合成樹脂の全量を１００重量部
として、通常１〜８０重量部程度、好ましくは５〜６０
重量部程度とすればよい。
【００２４】揮発性発泡剤を粒子中に含浸させるのは、
１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ2程度の加圧下及び１００〜１
５０℃程度の加熱下に、通常、３０分程度晒せばよい。
次いで、揮発性発泡剤含浸粒子を、例えば、耐圧容器に
設けられた口金の先端のオリフィス孔（径１〜１０ｍｍ
程度）から大気中に放出することにより、予備発泡粒子
が得られる。予備発泡粒子の発泡倍率は特に制限はない
が、次工程での発泡成形性等を考慮すると、通常２〜１
００倍程度、好ましくは５〜７０倍程度とすればよい。
この予備発泡粒子を、必要に応じて室温〜室温よりも１
０乃至３０℃程度高い温度に数時間程度晒した後、金型
に充填し、加熱して発泡成形すればよい。予備発泡粒子
の金型への充填には周知の方法が採用でき、例えば、予
備発泡粒子を加圧空気と共に強制的に送り込めばよい。
加熱手段も周知であり、例えば、金型内に０．５〜５ｋ
ｇｆ／ｃｍ2程度、好ましくは１．０〜３．５ｋｇｆ／
ｃｍ2程度の水蒸気を供給する方法を挙げることができ
る。この時、加熱時間は、通常数秒〜数分程度、好まし
くは１０〜６０秒程度とすればよい。発泡成形終了後、
水冷、放冷等の手段で冷却してもよい。この様にして、
ビーズ発泡法により、本発明の発泡体を製造することが
できる。
【００２５】更に、超臨界流体法による発泡方法として
は、樹脂に繊維状及び／又は板状誘電性無機充填材を配
合したものに超臨界炭酸ガスを含浸させ急速に減圧する
方法によることができる。本発明の誘電性樹脂発泡体
は、上記の様に金型内で発泡成形させるか又は発泡後に
切削加工等の通常の手段に従って成形加工することによ
り、所望の形状の発泡成形体とすることができる。本発
明の誘電性樹脂発泡体は、中空球状（球殻状）発泡体と
することもできる。更に、本発明の誘電性樹脂発泡体
は、比誘電率の異なる２種以上の層が径方向に積層さ
れ、各層が同心球状をなす複層構造の球状発泡体（即
ち、ルーネベルグ型）とすることもできる。本発明の誘
電性樹脂発泡体を球状又はルーネベルグレンズ型の電波
レンズとする場合には、発泡体のブロックを製造し、こ
れを切削加工して所望の形状（例えば、球状、球殻状、
半球殻状等）としても構わないが、予め球状等の所望の
金型を用いて所望の形状に発泡成形するのが好ましい。
尚、ルーネベルグ型の電波レンズとする場合には、球状
体（半球状体を含む）と、該球状体と比誘電率が異なり
且つそれぞれ比誘電率が異なる複数（又は単数）の球殻
（中空球体）を組み合わせる方法を採用することができ
る。
【００２６】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明を更
に詳細に説明する。実施例１ ポリエチレン（ＬＤＰＥ、密度０．９２２、ＭＦＲ１．
１）１００重量部にアゾジカーボンアミド（発泡剤）５
重量部、板状チタン酸カルシウム１００重量部及びジク
ミルパーオキサイド（架橋剤）０．７重量部を加え、ミ
キシングロールにて１３０℃で溶融混練した後、プレス
して厚み３ｍｍの発泡性未架橋シートを得た。得られた
発泡性未架橋シートを１６０℃に加熱されたギヤオーブ
ン中に入れ、発泡倍率が約５倍になるまで加熱し、樹脂
を架橋及び発泡させて発泡倍率約５倍の発泡体を得た。実施例２ 板状チタン酸カルシウムに代えて繊維状チタン酸カルシ
ウムを使用する以外は、実施例１と同様にして発泡倍率
約５倍の発泡体を製造した。比較例１ 板状チタン酸カルシウムを加えない以外は、実施例１と
同様にして発泡倍率約５倍の発泡体を製造した。比較例２ 板状チタン酸カルシウムに代えて粉末状チタン酸カルシ
ウムを使用する以外は、実施例１と同様にして発泡倍率
約５倍の発泡体を製造した。
【００２７】上記実施例１〜２及び比較例１〜２で得ら
れた発泡体の比重、比誘電率及び誘電正接（共に２５
℃、１２ＧＨｚ、導波管法、以下各実施例及び比較例に
おいて同じ）を測定した。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】尚、表中の繊維状又は板状チタン酸アルカ
リ土類金属塩の寸法的特徴は次の通りである。 実施例１：板状チタン酸カルシウム 平均長径８μｍ、
平均短径５μｍ、平均厚さ１．０μｍ、アスベクト比
（平均長径／平均厚さ）８。 実施例２：繊維状チタン酸カルシウム 平均繊維径０．
５μｍ、平均繊維長７μｍ、アスベクト比（平均繊維長
／平均繊維径）１４。 比較例２：粉末状チタン酸カルシウム 平均粒子径１μ
ｍ。
【００３０】表１から本発明の発泡体は、同量の誘電性
無機充填材で且つ同じ発泡倍率であっても、高い比誘電
率を有することがわかる。
【００３１】実施例３ 板状チタン酸カルシウムに代えて板状チタン酸バリウム
（平均長径１０μｍ、平均短径６μｍ、平均厚さ１．２
μｍ、アスペクト比（平均長径／平均厚さ）８．３）を
２００重量部使用する以外は、実施例１と同様にして発
泡倍率約５倍の発泡体を製造した。得られた発泡体の比
重は、０．４１７であった。またその比誘電率及び誘電
正接は、それぞれ２．６２及び０．０１３０であった。実施例４ 板状チタン酸カルシウムに代えて板状チタン酸ストロン
チウム（平均長径１０μｍ、平均短径５μｍ、平均厚さ
１．１μｍ、アスペクト比（平均長径／平均厚さ）９）
を２００重量部使用する以外は、実施例１と同様にして
発泡倍率約５倍の発泡体を製造した。得られた発泡体の
比重は、０．４０１であった。また、その比誘電率及び
誘電正接はそれぞれ２．３７、０．０００８であった。実施例５ 板状チタン酸カルシウムに代えて繊維状チタン酸カルシ
ウムストロンチウム（平均繊維径０．６μｍ、平均繊維
長６μｍ、アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）１
０）を２００重量部使用する以外は、実施例１と同様に
して発泡倍率約５倍の発泡体を製造した。得られた発泡
体の比重は、０．３９４であった。また、その比誘電率
及び誘電正接はそれぞれ２．５９、０．０００６であっ
た。
【００３２】実施例６ ポリエチレン（ＬＤＰＥ、密度０．９２２、ＭＦＲ１．
１）１００重量部、繊維状チタン酸カルシウム（実施例
２と同じもの）１００重量部、タルク１重量部及び炭酸
ナトリウム０．０１重量部を、二軸押出機（商品名：Ｋ
ＴＸ４６、（株）神戸製鋼所製）に供給し、１７０℃の
温度下に溶融混練し、粒径０．８〜１．２ｍｍの樹脂ビ
ーズ（発泡用のペレットを「ビーズ」と表す）を製造し
た。この樹脂ビーズ１５００ｇ、イオン交換水３０００
ｇ、ペンタン１００ｇ、塩基性第３リン酸カルシウム２
０ｇ及びｎ−パラフィンスルホン酸ナトリウム０．３ｇ
を、内圧を保持しながら内容物を外部に放出し得るバル
ブを下部に備えた５リットル容オートクレーブに仕込
み、１２０℃で２時間保持し、樹脂ビーズにペンタンを
含浸させた。このペンタン含浸樹脂ビーズを、オートク
レーブ下部のバルブから、開孔径４．４ｍｍのオリフィ
ス板を通して大気圧下に放出して発泡させ、発泡倍率約
１０倍の予備発泡ビーズを製造した。この予備発泡ビー
ズを３５℃で６時間保持した後、耐圧容器に入れ、空気
圧で圧縮し、３２０×３２０×６０ｍｍのブロック金型
に圧縮率３６％で充填した。次に蒸気圧１．０ｋｇｆ／
ｃｍ2の水蒸気を金型内に導入し、金型内の空気を追い
出した後、更に同蒸気圧の水蒸気を３０秒間導入し、充
填した予備発泡ビーズを発泡成形し、冷却した。金型か
ら取り出した発泡成形体を８０℃の温度下に２０時間養
生乾燥し、表面外観の良好な発泡体を製造した。得られ
た発泡体の比重は０．１５０であった。また、その比誘
電率及び誘電正接は１．５２及び０．０００６であっ
た。さらに、この発泡体を切断し、切断面を電子顕微鏡
で観察した。その状態を図１及び図２に示す。本発明の
発泡体は、繊維状チタン酸カルシウムが一定方向に配向
せず、不規則な分散状態であることが確認された。ま
た、この発泡体について、複数の方向から誘電率及び誘
電正接を測定したが、いずれも上記比誘電率及び誘電正
接の測定誤差の範囲内でほぼ一定の値を示した。
【００３３】実施例７ ペンタンに代えてヘキサン、塩基性第三リン酸カルシウ
ムに代えて塩基性炭酸カルシウム及びｎ−パラフィンス
ルホン酸ナトリウムに代えてドデシルベンゼンスルホン
酸を使用する以外は、実施例６と同様にして、予備発泡
ビーズを製造した。この予備発泡ビーズを４０℃で６時
間保持した後、耐圧容器に入れ、空気圧で圧縮し、直径
３２０ｍｍの球状金型に圧縮率３６％で充填した。次に
蒸気圧１．０ｋｇｆ／ｃｍ2の水蒸気を金型内に導入
し、金型内の空気を追い出した後、更に同蒸気圧の水蒸
気を３０秒間導入し、充填した予備発泡ビーズを発泡成
形し、冷却した。金型から取り出した発泡成形体を８０
℃の温度下に２０時間養生乾燥し、表面外観の良好な球
状の発泡体を製造した。得られた発泡体の比重は０．１
５３、比誘電率は１．４９及び誘電正接は０．０００７
であった。この発泡体を切断し、切断面を電子顕微鏡で
観察したところ、繊維状チタン酸カルシウムは一定方向
に配向せず、不規則な分散状態であることが確認され
た。また、この発泡体について、複数の方向から誘電率
及び誘電正接を測定したが、いずれも上記比誘電率及び
誘電正接の測定誤差の範囲内でほぼ一定の値を示した。
【００３４】比較例３ ポリエチレン（ＬＤＰＥ、密度０．９２２、ＭＦＲ１．
１）１００重量部、繊維状チタン酸カルシウム（実施例
２と同じもの）１００重量部、タルク１重量部及び炭酸
ナトリウム０．０１重量部を、二軸押出機（商品名：Ｋ
ＴＸ４６、（株）神戸製鋼所製）に供給し、１７０℃の
温度下に溶融混練し、粒径０．８〜１．２ｍｍの樹脂ペ
レットを製造した。この樹脂ペレットを、３２０×３２
０×６０ｍｍのブロック金型を備えた射出成形機にシリ
ンダ温度１７０℃、射出圧力６００ｋｇｆ／ｃｍ2、金
型温度４０℃の条件で射出成形し、ブロックを製造し
た。得られたブロックの比重は１．４８、比誘電率は
８．５、誘電正接は０．００１８であった。尚、このブ
ロックを切断し、切断面を電子顕微鏡で観察した。その
状態を図３に示す。このブロックは、繊維状チタン酸カ
ルシウムが配向していることが確認された。このブロッ
クは、繊維状チタン酸カルシウムの配向方向では上記の
誘電特性値を示したが、配向方向と直角の方向では、異
なる比誘電率及び誘電正接を示した。
【００３５】実施例６、７及び比較例３から明らかなよ
うに、本発明の発泡体は、全方位にわたって均一な誘電
特性を有する軽量体からなり、誘電性部品の中でもアン
テナの電波レンズ、特に、ルーネベルグレンズ型低軌道
衛星追尾用アンテナの電波レンズとして好適である。
【００３６】実施例８ 予備発泡時のペンタンの仕込量を３０ｇとし、発泡倍率
約３倍の予備発泡ビーズを製造し、更に、該予備発泡ビ
ーズ及び直径４５０ｍｍの球状金型を用いた以外は、実
施例６と同様にして、比誘電率３．４の球状の電波レン
ズ（発泡体）を製造した。この電波レンズを、図４に示
すにように、受信アンテナの電波レンズとし、図４に示
すような測定系において、送信アンテナから送信されて
受信アンテナで受信されるメインビームのゲイン値を測
定した。測定結果を表２に示す。また、電波レンズを図
４に示すｘ−ｙ面で３６０゜回転させ、メインビームの
ゲインの一様性について評価したところ、ほぼ誤差はな
く、一様な特性をもつものであった。
【００３７】比較例４ 繊維状チタン酸カルシウムに代えて粒状チタン酸カルシ
ウムを使用し、予備発泡時のペンタンの仕込量を３７ｇ
とした以外は、実施例８と同様にして、比誘電率３．４
の球状の電波レンズを製造した。そして、この電波レン
ズを図４に示す受信アンテナの電波レンズとした以外
は、実施例８と同じ条件で、メインビームのゲイン値を
測定した。測定結果を表２に示す。また、実施例８と同
様に、電波レンズをｘ−ｙ面で３６０゜回転させ、メイ
ンビームのゲインの一様性について評価したところ、±
２．０ｄＢと誤差の大きな電波レンズとなった。
【００３８】
【表２】
【００３９】実施例８及び比較例４から明らかなよう
に、本発明の電波レンズは、ゲインが高い（大きい）に
もかかわらず、軽量であることが分かる。
【００４０】実施例９ 予備発泡時のペンタンの仕込量を３４ｇとし、発泡倍率
約３倍の予備発泡ビーズを製造し、更に、該予備発泡ビ
ーズ及び形状の異なる金型を用いた以外は、実施例６と
同様にして、比誘電率２．９４、直径３７０ｍｍの球状
発泡体を１個製造した。また、予備発泡時のペンタンの
仕込量を５６ｇとし、発泡倍率約５倍の予備発泡ビーズ
を製造し、更に、該予備発泡ビーズ及び形状の異なる金
型を用いた以外は、実施例６と同様にして、比誘電率
２．０５、外直径４２２ｍｍ、内直径３７０ｍｍの半球
殻の発泡体を２個製造した。さらに、形状の異なる金型
を用いた以外は、実施例６と同様（材料、方法も同じ）
にして、比誘電率１．５０、外直径４５０ｍｍ、内直径
４２２ｍｍの半球殻の発泡体を２個製造した。そして、
これらを組み合わせ、３層からなるルーネベルグレンズ
型の電波レンズを製造した。この電波レンズを受信アン
テナの電波レンズとした以外は、実施例８と同じ条件
で、メインビームのゲイン値を測定した。測定結果を表
３に示す。また、実施例８と同様に、電波レンズを図４
に示すｘ−ｙ面で３６０゜回転させ、メインビームのゲ
インの一様性について評価したところ、ほぼ誤差はな
く、一様な特性をもつ電波レンズであった。
【００４１】比較例５ 繊維状チタン酸カルシウムに代えて粒状チタン酸カルシ
ウムを用い、予備発泡時のペンタンの仕込量をそれぞ
れ、３５ｇ、５９ｇ、１１０ｇとし、それぞれ発泡倍率
約３倍、５倍、１０倍の予備発泡ビーズを製造し、更
に、これらの予備発泡ビーズをそれぞれ使用した以外
は、実施例９と同様にして、それぞれ、比誘電率約２．
９４、直径３７０ｍｍの球状発泡体を１個、比誘電率約
２．０５、外直径４２２ｍｍ、内直径３７０ｍｍの半球
殻の発泡体を２個、比誘電率約１．５０、外直径４５０
ｍｍ、内直径４２２ｍｍの半球殻の発泡体を２個製造
し、これらを組み合わせて３層からなるルーネベルグレ
ンズ型の電波レンズを製造した。この電波レンズを受信
アンテナの電波レンズとした以外は、実施例９と同じ条
件で、メインビームのゲイン値を測定した。測定結果を
表３に示す。また、実施例９と同様に、電波レンズを図
４に示すｘ−ｙ面で３６０゜回転させ、メインビームの
ゲインの一様性について評価したところ、±１．５ｄＢ
と誤差の大きなレンズであった。
【００４２】
【表３】
【００４３】実施例９及び比較例５から明らかなよう
に、本発明の電波レンズは、ゲインが高い（大きい）に
もかかわらず、軽量であることが分かる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る誘電性発泡
樹脂体は、高い誘電特性を均一に備えている。従って、
球状レンズ及びルーネベルグレンズ等各種誘電材料とし
て好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る誘電性樹脂発泡体（実施例６）の
切断面に於ける誘電性無機充填材の分散状態を示す図面
に代わる電子顕微鏡写真図（１００倍）。
【図２】同電子顕微鏡写真図（１０００倍）
【図３】比較例３の誘電性樹脂成形体の切断面に於ける
誘電性無機充填材の分散状態を示す図面に代わる電子顕
微鏡写真図（１５００倍）
【図４】実施例８〜９、比較例４〜５において、メイン
ビームのゲイン値を測定する装置を示す概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門出 宏之 徳島県徳島市川内町加賀須野463 大塚化 学株式会社徳島研究所内 (72)発明者 田渕 明 徳島県徳島市川内町加賀須野463 大塚化 学株式会社徳島研究所内 (72)発明者 舘 良文 徳島県鳴門市里浦町里浦字花面615番地 大塚化学株式会社鳴門工場内 (72)発明者 川上 尚吾 大阪府大阪市中央区大手通３丁目２番27号 大塚化学株式会社内 (72)発明者 黒田 昌利 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 岸本 哲夫 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 木村 功一 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 Ｆターム(参考） 4F074 AA08 AA16 AA17 AA24 AA29 AA32 AA32D AA33A AA35 AA36 AA46 AA49A AA59 AA63 AA64 AA65 AA67 AA69 AA70 AA71 AA72 AA74 AA76 AA77 AA78 AA86 AA87 AA90 AA97 AC19 AC23 AE02 AE04 BA12 BA13 BA16 BA17 BA18 BA20 BA26 BA31 BA32 BA33 BA35 BA36 BA37 BA39 BA40 BA42 BA44 BA45 BA47 BA53 BA54 BA55 BA58 CA22 CA31 CA32 CA34 DA02 DA24 4J002 AC031 AC061 BB001 BB021 BB111 BB181 BB241 BC021 BD031 BF051 BG041 BN111 BN121 BN131 BN141 BN151 BN161 CC031 CC181 CD001 CF001 CF061 CF161 CF211 CG011 CH001 CH071 CH091 CK011 CK021 CL001 CL061 CM021 CM041 CN011 CN031 CP021 DE186 FA016 FA046 5J020 AA02 BB02 BB09 CA04 CA05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合成樹脂と、繊維状及び／又は板状の誘
    電性無機充填材とを含有する樹脂組成物を発泡してなる
    ことを特徴とする誘電性樹脂発泡体。
  2. 【請求項２】 誘電性無機充填材が、繊維状及び／又は
    板状のチタン酸アルカリ土類金属塩である請求項１記載
    の誘電性樹脂発泡体。
  3. 【請求項３】 １２ＧＨｚ、２５℃における比誘電率が
    １．５以上である請求項１又は２記載の誘電性樹脂発泡
    体。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載の誘電性樹
    脂発泡体が用いられて、比誘電率が一定で且つ球状に形
    成されてなることを特徴とする電波レンズ。
  5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れかに記載の誘電性樹
    脂発泡体が用いられて、比誘電率の異なる複数の層が径
    方向に積層された球状に形成され、各層が同心球状をな
    すルーネベルグレンズ型に形成されてなることを特徴と
    する電波レンズ。
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