JP2016121334A - ミリ波を透過する樹脂部品並びにこれを備えるミリ波用レドーム及びミリ波レーダー - Google Patents
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ミリ波レーダーは、通常、ミリ波を送信若しくは受信するアンテナモジュールと、これを格納又は保護するレドームとを備える。このうち、レドームは、通常、樹脂成形体であり、用途により、種々の形状を有するが、その全体を、電波を透過しやすい材料により形成したものや、電波の経路に相当する特定部分のみを、電波を透過しやすい材料により形成したものがある。
1.エチレン単位量が50〜95質量%であるエチレン・α−オレフィン系ゴムに由来する重合体部と、ビニル系樹脂部とを有するゴム質重合体強化ビニル系樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物からなる、ミリ波を透過する樹脂部品。
2.上記エチレン・α−オレフィン系ゴムが、エチレン・α−オレフィン共重合体である上記1に記載の樹脂部品。
3.上記エチレン・α−オレフィン系ゴムの融点(JIS K 7121−1987)が0℃〜120℃の範囲にある上記1又は2に記載の樹脂部品。
4.上記1乃至3のいずれか一項に記載の樹脂部品を備えるミリ波用レドーム。
5.上記4に記載のミリ波用レドームを備えるミリ波レーダー。
本明細書において、「ミリ波を透過する」とは、JIS R1660−1に基づいて測定される、約77GHzの周波数における比誘電率が2.8未満であり、誘電正接(tanδ)が9.0×10−3未満である性能を有することを意味する。
本発明のミリ波用レドームは、ミリ波を送信若しくは受信するアンテナモジュールの格納又は保護に好適である。本発明のミリ波用レドームは、その全体が、本発明のミリ波透過樹脂部品からなるものとすることができるし、特に、ミリ波の送信又は受信に係る経路に相当する部分のみを、本発明のミリ波透過樹脂部品からなるようにしたものとすることができる。
本発明のミリ波レーダーは、ミリ波を送信又は受信する装置として好適である。
図1〜図7において、本発明のミリ波透過樹脂部品は、符号60で示す樹脂部品である。また、本発明のレドームは、符号70で示す、ミリ波を送信若しくは受信するアンテナモジュールを格納又は保護する部品であり、図1及び図2に示すように、ミリ波透過樹脂部品60のみからなる物品であってもよいし、図3に示すように、ミリ波透過樹脂部品60と、他の部品62とからなる複合物品であってもよい。本発明のミリ波透過樹脂部品及びレドームにより、無線通信、センサー等に好適な、本発明のミリ波レーダーを構成することができる。
また、JIS K 7121に準ずる熱可塑性樹脂の融点(以下、「Tm」と表記する)は、示差走査熱量計(DSC)を用い、1分間に20℃の一定昇温速度で吸熱変化を測定し、得られた吸熱パターンのピーク温度を読みとった値である。
上記熱可塑性樹脂組成物は、成分〔A〕を一種のみ含んでよいし、二種以上の組み合わせで含んでもよい。
上記エチレン・α−オレフィン系ゴムが、エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合ゴムである場合、非共役ジエンに由来する構造単位の含有割合の上限は、上記エチレン・α−オレフィン系ゴムを構成する構造単位の全量を100質量%とした場合に、好ましくは15質量%、より好ましくは10質量%、更に好ましくは5質量%である。
本発明において、本発明のミリ波透過樹脂部品における成形外観性及び成形加工性の観点から、上記ビニル系樹脂部は、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を含むことが好ましい。上記ビニル系樹脂部に含まれる、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位の含有量の下限は、上記観点から、好ましくは50質量%、より好ましくは60質量%、更に好ましくは70質量%である。
上記カルボキシル基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは二つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記アミド基含有不飽和化合物としては、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明において、上記ビニル系樹脂部が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位と、シアン化ビニル化合物に由来する構造単位とを含む場合、これらの構造単位の合計量は、本発明のミリ波透過樹脂部品におけるミリ波透過性、成形外観性、耐薬品性等の観点から、ビニル系樹脂部の全量に対して、好ましくは70〜100質量%であり、より好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは85〜100質量%である。また、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位及びシアン化ビニル化合物に由来する構造単位の含有割合は、上記の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは55〜95質量%及び5〜45質量%、より好ましくは65〜92質量%及び8〜35質量%、更に好ましくは70〜88質量%及び12〜30質量%、特に好ましくは73〜84質量%及び16〜27質量%である。
上記グラフト率は、下記式により求めることができる。
グラフト率(%)={(S−T)/T}×100
上記式中、Sは成分〔A〕の質量(g)であり、Tは、Sグラムの成分〔A〕に含まれるエチレン・α−オレフィン系ゴムの質量(g)である。このエチレン・α−オレフィン系ゴムの質量は、成分〔A〕の製造時の重合処方及び重合転化率から算出する方法、赤外線吸収スペクトル(IR)により求める方法等により得ることができる。
この方法によると、通常、成分〔A〕であるゴム質重合体強化ビニル系樹脂(グラフト樹脂)と、原料として用いたエチレン・α−オレフィン系ゴムに化学的に結合していない、ビニル系単量体に由来する構造単位を含むビニル系(共)重合体とを含むゴム強化樹脂が得られる。後者のビニル系(共)重合体は、他の熱可塑性樹脂に含まれる。
上記熱可塑性樹脂組成物が、他の熱可塑性樹脂を含有する場合、その含有割合の上限は、上記成分〔A〕100質量部に対して、好ましくは97質量部、より好ましくは93質量部である。
上記熱可塑性樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂を一種のみ含んでよいし、二種以上の組み合わせで含んでもよい。
上記芳香族ポリカーボネートとしては、芳香族ジヒドロキシ化合物及び炭酸ジエステルを溶融によりエステル交換(エステル交換反応)して得られたもの、ホスゲンを用いた界面重縮合法により得られたもの、ピリジンとホスゲンとの反応生成物を用いたピリジン法により得られたもの等を用いることができる。
また、上記ポリカーボネート樹脂のMFR(温度240℃、荷重98N)は、好ましくは1〜70g/10分、より好ましくは2.5〜50g/10分、更に好ましくは4〜30g/10分である。
樹脂部品60におけるポリカーボネート樹脂の含有割合が多くなるほど、ミリ波の透過性が低下することがあるので、十分な透過性を得るためのポリカーボネート樹脂の含有割合は、好ましくは5〜45質量%、より好ましくは7〜35質量%、更に好ましくは8〜25質量%である。
また、耐熱性をより向上させるためのポリカーボネート樹脂の含有割合は、好ましくは20〜70質量%、より好ましくは30〜65質量%、更に好ましくは40〜65質量%である。
上記成分(C1)に含まれる構造単位(mx)の含有量は、上記成分(C1)を構成する構造単位の合計を100質量%とした場合に、好ましくは55〜95質量%、より好ましくは65〜92質量%、更に好ましくは70〜88質量%、特に好ましくは73〜84質量%である。上記構造単位(mx)の含有量が55〜95質量%であると、優れたミリ波透過性、機械特性及び成形外観性を得ることができる。
上記成分(C1)に含まれる構造単位(my)の含有量は、上記成分(C1)を構成する構造単位の合計を100質量%とした場合に、好ましくは5〜45質量%、より好ましくは8〜35質量%、更に好ましくは12〜30質量%、特に好ましくは16〜27質量%である。上記構造単位(my)の含有量が5〜45質量%であると、優れたミリ波透過性、機械特性及び成形外観性を得ることができる。
上記成分(C1)が、構造単位(mz)を含む場合、その含有量の上限は、上記成分(C1)を構成する構造単位の合計、即ち、構造単位(mx)、(my)及び(mz)の合計を100質量%とすると、好ましくは10質量%、より好ましくは5質量%である。
また、上記熱可塑性樹脂組成物が、上記成分〔C〕として上記成分(C1)を含む場合には、上記成分〔C〕を構成する、構造単位(my)の含有量は、上記成分(C1)を構成する構造単位の合計を100質量%とした場合に、好ましくは15〜60質量%、より好ましくは20〜50質量%、更に好ましくは28〜40質量%である。上記構造単位(my)の含有量が15〜60質量%であると、優れたミリ波透過性を得ることができる。
本発明のミリ波透過樹脂部品60は、その形状によって、単独でミリ波用レドーム70として用いることができる(図1、図2、図5及び図6参照)。また、本発明のミリ波透過樹脂部品60は、他の樹脂部品62,66等と組み合わせて、ミリ波用レドーム70を構成することができる(図3、図4及び図7参照)。
図4のミリ波レーダー30は、ミリ波透過樹脂部品60、及び、他のミリ波透過樹脂部品66からなるミリ波用レドーム70を備える態様であり、アンテナベース14に対して図面の右側全体におけるミリ波の送受信を可能としている。他のミリ波透過樹脂部品66は、本発明に係る熱可塑性樹脂組成物からなるものであってよいし、従来、公知の樹脂組成物からなるものであってもよい。図4に示す積層型のミリ波レーダー30において、ミリ波透過樹脂部品60の比誘電率と、他のミリ波透過樹脂部品66の比誘電率とは、略同一であることが好ましい。
図7の基本構造は、図3及び図4を組み合わせたものであり、アンテナベース14に配設されたアンテナモジュール12を、ミリ波透過樹脂部品60、他のミリ波透過樹脂部品66、及び、ミリ波を吸収又は反射する他の樹脂部品62からなるミリ波用レドームにより格納するものである。そして、ミリ波透過樹脂部品60と、他のミリ波透過樹脂部品66との間に、ミリ波の透過性を問わない層であって、車両の前面における意匠を形成する加飾層68を備え、他のミリ波透過樹脂部品66の側から、加飾層68により描出される意匠が認識できるようになっている。加飾層68は、印刷、塗装、蒸着等により形成されたものとすることができる。
図示していないが、図7における他のミリ波透過樹脂部品66を排除した態様のミリ波レーダーとすることもできる。
実施例1〜10及び比較例1で用いた原料は、以下の通りである。尚、グラフト率及び固有粘度[η]の測定は、上記記載の方法に準じて行った。
下記の方法で得られた、ゴム質重合体強化ビニル系樹脂と、アクリロニトリル・スチレン共重合体樹脂とを含むゴム強化樹脂2種を用いた。
トルエン溶媒中、エチレン単位量が78%であり、プロピレン単位量が22%であり、Tmが40℃であるエチレン・プロピレン共重合ゴムの存在下、スチレン及びアクリロニトリルを溶液重合して得られた、エチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂46.6%と、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂53.4%とからなるゴム強化樹脂である。エチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂におけるグラフト率は50%であり、ゴム強化樹脂に含まれるエチレン・プロピレン共重合ゴムの含量は31.1%、アクリロニトリル単位量は20.7%、スチレン単位量は48.2%であった。また、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂(アセトン可溶分)の固有粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、0.35dl/gであった。
トルエン溶媒中、エチレン単位量が63%であり、プロピレン単位量が32%であり、ジシクロペンタジエン単位量が5%であり、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)が33であるエチレン・プロピレン・ジシクロペンタジエン共重合ゴムの存在下、スチレン及びアクリロニトリルを重合して得られた、エチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂46.7%と、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂53%とからなるゴム強化樹脂である。エチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂におけるグラフト率は53.3%であり、ゴム強化樹脂に含まれるエチレン・プロピレン・ジシクロペンタジエン共重合ゴムの含量は30.5%、アクリロニトリル単位量は21.0%、スチレン単位量は48.5%であった。また、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂(アセトン可溶分)の固有粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、0.38dl/gであった。
トルエン溶媒中、エチレン単位量が78%であり、プロピレン単位量が22%であり、Tmが40℃であるエチレン・プロピレン共重合ゴムの存在下、スチレン及びアクリロニトリルを溶液重合して得られた、エチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂46.5%と、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂53.5%とからなるゴム強化樹脂である。エチレン・α−オレフィン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂におけるグラフト率は50%であり、ゴム強化樹脂に含まれるエチレン・プロピレン共重合ゴムの含量は31.0%、アクリロニトリル単位量は17.4%、スチレン単位量は51.6%であった。また、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂(アセトン可溶分)の固有粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、0.35dl/gであった。
ゲル分率86%、平均粒子径290nmのポリブタジエンゴムの存在下、スチレン及びアクリロニトリルを乳化重合して得られた、グラフト率が55%のジエン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂62.8%と、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂37.2%とからなるゴム強化樹脂である。ジエン系ゴム質重合体強化ビニル系樹脂におけるグラフト率は55%であり、ゴム強化樹脂に含まれるポリブタジエンゴムの含量は40.5%、アクリロニトリル単位量は17.0%、スチレン単位量は42.5%であった。また、未グラフトのアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂(アセトン可溶分)の固有粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、0.45dl/gであった。
下記の3種のアクリロニトリル・スチレン共重合体樹脂を用いた。
1−3−1.AS−1
スチレン単位量が75%、アクリロニトリル単位量が25%のアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂であり、固有粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、0.41dl/gであった。
1−3−2.AS−2
スチレン単位量が68%、アクリロニトリル単位量が32%のアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂であり、固有粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、0.43dl/gであった。
1−3−3.AS−3
スチレン単位量が83%、アクリロニトリル単位量が17%のアクリロニトリル・スチレン共重合樹脂であり、固有粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、0.40dl/gであった。
三菱エンジニアリングプラスチックス社製ポリカーボネート「NOVAREX 7022PJ」(商品名)を用いた。粘度平均分子量(Mv)は、22,000であり、MFR(温度240℃、荷重98N)は、9g/10分である。
実施例1〜14及び比較例1
原料(A)、(B)、(C)及び(D)を、表1に記載の割合で、ヘンシェルミキサーにて混合した後、この混合物を、日本製鋼社製2軸押出機「TEX44αII」(型式名)に供給して溶融混練(シリンダー設定温度:180℃〜240℃)し、熱可塑性樹脂組成物からなるペレットを得た。そして、このペレットを射出成形に供し、外径50mm、肉厚2mmの半球型成形品(図1の符号60,70)を得た。このうち、実施例2、4、6、8、9、11及び14について、表面にブツ又はシルバーの有無を目視観察し、成形外観性の評価を行った。また、ペレットから所定形状の試験片を作製し、下記の評価に供した。その結果を表1に併記した。
アジレントテクノロジー社製装置を用い、遮断円筒導波管法(JIS R1660−1)により、周波数約77GHzにおける比誘電率及び誘電正接を測定した。周波数は、試験片の厚さと比誘電率により決まるため、試験片の厚さを0.244mmとして測定した。
ISO 179に準じて、シャルピー衝撃強さを、温度23℃で測定した。単位は「kJ/m2」である。
2−3.流動性
ISO 1133に準じて、メルトマスフローレートを測定した。実施例1〜11及び比較例1の場合、温度220℃及び荷重98Nの条件で測定した。また、実施例12〜14の場合、温度240℃及び荷重98Nの条件で測定した。単位は「g/10分」である。
2−4.耐熱性
ASTM D648に準じ、荷重18.56kg/cm2で熱変形温度(HDT)を測定した。試験片の厚さは、1/2インチである。
比較例1は、ジエン系ゴムに由来する重合体部と、ビニル系樹脂部とを有するゴム質重合体強化ビニル系樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物を用いた例であり、耐衝撃性及び耐熱性は得られたが、ミリ波透過性が十分ではなかった。
一方、実施例1〜14によれば、ミリ波透過性、耐衝撃性及び耐熱性の全てに優れることが分かる。尚、実施例2、4、6、8、9、11及び14においては、半球型成形品の表面にブツ又はシルバーが見られなかった。また、実施例12〜14では、ポリカーボネート樹脂を含むため、耐熱性が向上した。
12,12A,12B:アンテナモジュール
14:アンテナベース
60:ミリ波透過樹脂部品
62:ミリ波の吸収用又は反射用樹脂部品
64:仕切部
66:他のミリ波透過樹脂部品
68:加飾層
70:ミリ波用レドーム
Claims (5)
- エチレン単位量が50〜95質量%であるエチレン・α−オレフィン系ゴムに由来する重合体部と、ビニル系樹脂部とを有するゴム質重合体強化ビニル系樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物からなる、ミリ波を透過する樹脂部品。
- 前記エチレン・α−オレフィン系ゴムが、エチレン・α−オレフィン共重合体である請求項1に記載の樹脂部品。
- 前記エチレン・α−オレフィン系ゴムの融点(JIS K 7121−1987)が0℃〜120℃の範囲にある請求項1又は2に記載の樹脂部品。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の樹脂部品を備えるミリ波用レドーム。
- 請求項4に記載のミリ波用レドームを備えるミリ波レーダー。
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