JP2007013722A - 電波レーダ装置のビーム経路に配置される樹脂成形品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インサート成形によって製造可能とするとともに、透過損失をさらに小さくする。
【解決手段】基材層２と透明樹脂層４との間に加飾体層３をもち電波レーダ装置のビーム経路に配置される成形品において、ガラス転移温度が透明樹脂層を構成する樹脂のガラス転移温度未満、成形収縮率が 0.7％以下、ビームの周波数における誘電正接が0.0005以下、比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂から基材層２を形成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ミリ波レーダー装置やマイクロ波レーダ装置等の電波レーダ装置のビーム経路に配置される樹脂成形品と、その製造方法に関する。

オートクルーズシステムは、車両前方に搭載されているセンサによって前方車両と自車との車間距離や相対速度を測定し、この情報を基にスロットルやブレーキを制御して自車を加減速し、車間距離をコントロールする技術である。このオートクルーズシステムは、近年、渋滞緩和や事故減少を目指す高度道路交通システム（ＩＴＳ）の中核技術の一つとして注目されている。

オートクルーズシステムに使用されるセンサとしては、一般的にはレーザレーダやミリ波レーダが使用されている。このうちミリ波レーダは、30GHz 〜300GHzの周波数を持ち１〜10mmの波長を持つミリ波を用いて、このミリ波を送信し、かつ対象物にあたって反射したミリ波を受信することで、この送信波と受信波の差から前方車両と自車との車間距離や相対速度を測定するものである。

ミリ波は波長が短いことから、このミリ波を用いたミリ波レーダを小型化することが可能である。また、ミリ波は金属のような良導体の反射係数が大きいため、車両の識別を良好に行うことができ、また、レーザと比較して、霧、雪、太陽光などの影響を受け難い特性を有することから、このミリ波を用いたミリ波レーダは、車載レーダとして好適に用いられる。

ミリ波レーダは、一般的には車両のフロントグリルの裏面側に配置される。しかし、フロントグリルには金属めっきがなされている場合が多く、金属の反射係数が大きいミリ波を良好に透過させることは難しい。またフロントグリルは、空気を取り入れるための通気口が穿設された構造になっており、均一な肉厚を有さないため、このようなフロントグリルを通してミリ波を出入りさせると、フロントグリルの肉厚の薄い部分と厚い部分とでミリ波の透過速度に差が生じ、オートクルーズシステムの精度が低くなる。

このような事情から、ミリ波レーダが配置される部位に対応するフロントグリルの部位には、ミリ波が透過可能な窓部を設けることが一般的である。フロントグリルに窓部を設ける場合、この窓部を通してミリ波を出入りさせることが可能になる。しかし窓部が設けられることでフロントグリルの外観が連続性を失うこととなり、また、この窓部より車両の内側、例えばミリ波レーダ装置やエンジンルーム等が目視されるために、車両の外観が損なわれる恐れがある。

従って従来は、例えば特開2000−159039号公報に開示されるような被覆部品をフロントグリルの窓部に挿入し、窓部とフロントグリル本体とに一体感を持たせることが行われている。同公報に開示される被覆部品は、凹凸をもって形成された複数の樹脂層が積層されて形成されたもので、樹脂層間に凹凸をもって蒸着されている金属層によって、フロントグリルのフィン部材が被覆部品中にも連続して存在しているような印象を与えるものである。

しかしこのような被覆部品をミリ波レーダのビーム経路に配置すると、透過損失によってオートクルーズシステムの精度が低下するので、透過損失を極力小さくする必要がある。そこで特開2002−135030号公報には、内側表面に金属膜をもつ電波透過性の外面被覆板と、電波透過性の背面被覆板とが積層されてなり、外面被覆板と背面被覆板を構成する材料の比誘電率を略同一とした電波透過性外装部費が提案されている。このように比誘電率が略同一の材料から外面被覆板と背面被覆板を構成することで、電波の屈折・反射を効果的に抑制することができ、透過損失を小さくすることができる。

また特開2003−252137号公報には、平板状の基材の一表面に金属薄膜を形成し、金属薄膜の一部を物理的または化学的に除去して島状の光輝部を形成した後に、光輝部が形成された面の上層に透明樹脂層を形成する電波透過カバーの製造方法が提案されている。

さらに特開2004−251868号公報には、表出面を持つ透明樹脂層と、基材層と、透明樹脂層と基材層との間隙に積層され透明樹脂層を通して意匠を表示する加飾体層とを有し、加飾体層は、所定の意匠となるように蒸着方向に結晶が伸長する金属材料が蒸着された蒸着意匠面を持つ光輝片を含むことを特徴とする電波透過カバーが提案されている。

そしてこれらの公報には、透明樹脂層としてポリカーボネート（ＰＣ）を用いた場合には、比誘電率がポリカーボネートと略同一のアクリロニトリル・エチレンプロピレン・スチレンポリマー（ＡＥＳ）から基材層を形成することが望ましいことが記載されている。しかしＰＣとＡＥＳからなる樹脂成形品であっても、電波減衰量は 1.3〜 1.8dBであってまだ大きく、電波減衰量をさらに小さくすること、すなわち透過損失をさらに小さくすることが求められている。

そこで基材もＰＣから形成すれば、透過損失をさらに小さくすることができるが、ＰＣは射出成形時の成形温度が高いために、加飾体層を配置して基材層をインサート成形しようとすると、加飾体層が破壊するという問題がある。
特開2000−159039号 特開2002−135030号 特開2003−252137号 特開2004−251868号

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、インサート成形によって製造可能とするとともに、透過損失をさらに小さくすることを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する本発明の電波レーダ装置のビーム経路に配置される樹脂成形品の特徴は、背面側の電波レーダー装置のビーム経路に配置される樹脂成形品であって、外表面に表出する表出面をもつ透明樹脂層と、表出面と反対側表面に配置された基材層と、透明樹脂層と基材層との間に積層され透明樹脂層を通して表出面に意匠を表示する加飾体層とを有し、基材層は、ガラス転移温度が透明樹脂層を構成する樹脂のガラス転移温度未満、成形収縮率が 0.7％以下、ビームの周波数における誘電正接が0.0005以下、比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂から形成されていることにある。

比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂は、シクロポリオレフィンであることが望ましい。

また本発明の製造方法の特徴は、本発明の樹脂成形品を製造する方法であって、加飾体層をもつ透明樹脂層を形成する工程と、加飾体層をもつ透明樹脂層を金型内にインサート配置し、特性を有する熱可塑性樹脂を用いて射出成形により基材層を形成する工程と、を行うことにある。

本発明の樹脂成形品によれば、ビームの周波数における誘電正接が0.0005以下、比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂からなる基材層を備えている。このため透過損失がきわめて小さくなるので、オートクルーズシステムの精度が格段に向上する。またオートクルーズシステムの小型化を図ることができる。さらに電波が遠くまで届くので、前方車両と自車との車間距離が大きい場合でも制御可能となる。

そして本発明の製造方法によれば、加飾体層をもつ透明樹脂層を型内にインサート配置し、ガラス転移温度が透明樹脂層を構成する樹脂のガラス転移温度未満の熱可塑性樹脂から基材層をインサート成形しているので、加飾体層の破壊などの不具合が生じない。またその熱可塑性樹脂は成形収縮率が 0.7％以下であるので、成形時の歪みによる反りや割れなどが防止される。したがって本発明の樹脂成形品を、容易かつ安価に製造することができる。

本発明の樹脂成形品は、透明樹脂層と、加飾体層と、基材層と、から構成される。透明樹脂層は外表面に表出する表出面をもち、表出面に加飾体層の意匠が表示される。したがって透明性の高い樹脂を用いることが望ましく、比誘電率も低いポリカーボネート（ＰＣ）を用いることが特に望ましい。

加飾体層は透明樹脂層を通して表出面に意匠を表示するものであり、フィルム状の加飾体層を積層してもよいし、透明樹脂層の表出面と反対側表面あるいは基材層の透明樹脂層に対向する表面に印刷、塗装などにより加飾体層を形成することもできる。

基材層は、成形収縮率が 0.7％以下、ビームの周波数における誘電正接が0.0005以下、比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂から形成されている。成形収縮率が 0.7％を超えると、成形時の歪みによって樹脂成形品に反りが発生したり、成形品に割れが生じたりする場合がある。誘電正接（ tanδ）は誘電損失とも称される誘電性の指標であるが、ビームの周波数における値が0.0005を超えるとビームの透過損失が大きくなってしまう。また比誘電率が３を超えると、電波の屈折・反射によって透過損失が目標より大きくなってしまう。

因みに従来用いられているＡＥＳは、成形収縮率が 0.4％と小さいので成形性に優れている。比誘電率は 2.56であるので、電波の屈折・反射が抑制され透過損失も低減される。しかし周波数 76.5GHzの誘電正接は 0.001と本願発明にいう値の２倍であり、これでは透過損失が目標より大きくなってしまう。

またポリプロピレン（ＰＰ）の場合、周波数 76.5GHzの誘電正接は0.0003と小さく、比誘電率も 2.3と小さいので、透過損失は目標値を満足する。しかしながら成形収縮率が 1.6〜 1.9と大きいので、成形性が劣り本発明の樹脂成形品には使用できない。

一般に用いられているミリ波レーダー装置のビーム周波数は 76.5GHzであるが、この周波数における誘電正接が0.0005以下、成形収縮率が 0.7％以下、比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂としては、シクロポリオレフィン（ＣＯＰ）が特に好ましい。

表１に、各種樹脂の 76.5GHzにおける誘電正接（ tanδ）の値と、特性の良悪を示している。ＣＯＰは、従来用いられているＡＥＳより好ましいことがわかる。

そして本発明の製造方法では、先ず加飾体層をもつ透明樹脂層が形成される。透明樹脂層は、射出成形、プレス成形、ポッティング、など種々の成形方法で形成することができる。透明樹脂層が形成される。この透明樹脂層は、ＰＣ、ＰＭＭＡなど特に透明性の高い樹脂から形成することが望ましい。

加飾体層を形成するには、予め形成された透明樹脂層に塗装、印刷、蒸着などで直接的に形成することができる。また予め所定の意匠が形成されたフィルムを型内に配置し、その型内で透明樹脂層を成形後にフィルムを剥離することで、透明樹脂層の表面に意匠を転写して加飾体層とすることもできる。さらには、意匠が形成された透明フィルムを透明樹脂層の表面に積層して加飾体層としてもよい。

その後、加飾体層をもつ透明樹脂層を金型内にインサート配置し、ガラス転移温度が透明樹脂層を構成する樹脂のガラス転移温度未満、成形収縮率が 0.7％以下、ビームの周波数における誘電正接が0.0005以下、比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂を用いて射出成形により基材層を形成する。射出成形時の成形温度が高すぎることが無いので、加飾体層が破壊されるような不具合がない。また成形時の歪みが小さいので、反りや割れも防止できる。したがって意匠性及び形状精度に優れ、かつ透過損失の小さな樹脂成形品を、容易かつ安価に製造することが可能となる。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
図２に本実施例の樹脂成形品を示す。この樹脂成形品は、図１に示すように自動車のフロントグリル 100に設けられたエンブレム１であり、フロントグリル 100に形成された窓部内に、図示しないブラケットやボルト等の固定手段により保持されている。このエンブレム１の背後には、その裏面から所定距離隔てた位置に、車載レーダ装置としての図示しないミリ波レーダ装置が配設されている。なおミリ波レーダ装置は、周波数 76.5GHzのミリ波ビームを送・受信し、そのビーム経路にエンブレム１が介在している。

エンブレム１は、車両の後方側（ミリ波レーダ装置に対向する表面側）から、基材層２と、黒色層３と、インジウム層４と、インジウム層４の表面に部分的に形成された黒地層５と、透明樹脂層６と、から構成されている。基材層２はシクロポリオレフィン（ＣＯＰ）から形成され、透明樹脂層６はポリカーボネート（ＰＣ）から形成されている。透明樹脂層６の表面からは、黒地層５とインジウム層４の一部が視認され、黒地に金属光輝部が浮かんだエンブレム意匠が視認される。

以下、このエンブレム１の製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。

ポリカーボネート樹脂を原料として射出成形することで、先ず凹凸表面60をもつ透明樹脂層６を形成した。そして図３に示すように、スクリーン印刷によって凸部の表面のみに黒色塗料から黒地層５を形成した。次いでインジウムを用い、図４に示すように、凹凸表面50全体にインジウム層４を膜厚 300Åとなるように蒸着した。これにより、透明樹脂層６の凹凸表面60と反対側表面からは、凹凸表面60の凹部に形成されたインジウム層４からなる光輝部と、凸部に形成された黒地層５とが視認される。その後、インジウム層４の表面全面に黒色塗料を塗装し、図５に示すように黒色層３を形成した。

上記のようにして得られた加飾層をもつ透明樹脂層６を金型内に配置し、図６に示すように黒色層３をもつ表面側に溶融したシクロポリオレフィン（日本ゼオン社製）を射出して基材層２を射出成形する。

得られたエンブレム１では、透明樹脂層６の表面から、凹凸表面60の凹部に形成されたインジウム層４からなる光輝部と凸部に形成された黒地層５とからなるエンブレム意匠が視認される。またエンブレム１は、形状精度に優れていた。

（比較例１）
基材層２をアクリロニトリル・エチレンプロピレン・スチレンポリマー（ＡＥＳ）から形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１のエンブレムを得た。

＜評価＞
実施例１及び比較例１のエンブレムについて、ミリ波レーダ装置から照射される周波数 76.5GHzのビームの電波減衰量を測定した。結果を比較例１の電波減衰量を 100とした相対値で表２に示す。

表２より、実施例１のエンブレムによれば、比較例１の従来のものより電波減衰量が小さい。すなわち本発明の樹脂成形品は高い電波透過性を備えているので、 オートクルーズシステムの精度が大きく向上する。

本発明の樹脂成形品は、フロントグリルやバンパー、バックガーニッシュ、スポイラー、サイドモール等の一部として利用することができる。

本発明の一実施例の樹脂成形品（エンブレム）をもつ自動車の要部斜視図である。 本発明の一実施例の樹脂成形品（エンブレム）の断面図である。 本発明の一実施例の樹脂成形品（エンブレム）の製造途中の状態を示す説明図である。 本発明の一実施例の樹脂成形品（エンブレム）の製造途中の状態を示す説明図である。 本発明の一実施例の樹脂成形品（エンブレム）の製造途中の状態を示す説明図である。 本発明の一実施例の樹脂成形品（エンブレム）の製造方法において、基材層を加飾体層をもつ透明樹脂層と一体形成する方法を示す説明図である。

符号の説明

１：エンブレム ２：基材層 ３：黒色層 ４：インジウム層
５：黒地層 ６：透明樹脂層

Claims (3)

1. 背面側の電波レーダー装置のビーム経路に配置される樹脂成形品であって、
   外表面に表出する表出面をもつ透明樹脂層と、該表出面と反対側表面に配置された基材層と、該透明樹脂層と該基材層との間に積層され該透明樹脂層を通して該表出面に意匠を表示する加飾体層とを有し、
   該基材層は、ガラス転移温度が該透明樹脂層を構成する樹脂のガラス転移温度未満、成形収縮率が 0.7％以下、該ビームの周波数における誘電正接が0.0005以下、比誘電率が３以下の特性を有する熱可塑性樹脂から形成されていることを特徴とする樹脂成形品。
2. 前記熱可塑性樹脂はシクロポリオレフィンである請求項１に記載の樹脂成形品。
3. 請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法であって、
   前記加飾体層をもつ透明樹脂層を形成する工程と、
   該加飾体層をもつ該透明樹脂層を金型内にインサート配置し、前記特性を有する熱可塑性樹脂を用いて射出成形により前記基材層を形成する工程と、を行うことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。

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