JP2016503455A

JP2016503455A - 無線通信タワー用の低密度金属系コンポーネント

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Publication number: JP2016503455A
Application number: JP2015534528A
Authority: JP
Inventors: モハメド・エセギエ
Original assignee: ダウグローバルテクノロジーズエルエルシー
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: KR20150060726A; BR112015006912A2; CN104812512A; MX2015004051A; JP6322635B2; US20150223288A1; CA2882408A1; EP2900406A1; WO2014052018A1

Abstract

アルミニウム系材料から少なくとも部分的に形成される無線通信タワーコンポーネント。該アルミニウム系材料は、２．７ｇ／ｃｍ３未満の密度、１Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、および３０μｍ／ｍ・Ｋ未満の熱膨張係数を有する。かかるアルミニウム系材料は、例えば、発泡アルミニウムおよび／またはマイクロスフェア充填アルミニウムであっても良い。【選択図】なし

Description

関連出願の参照
本出願は、２０１２年９月２８日出願の米国仮出願第６１／７０７，０６０号の利益を主張するものである。

本発明の種々の実施形態は、無線通信タワー上に使用するための金属系コンポーネントに関する。

序論
電気通信の分野では、新たなサービスおよび増加したユーザ数を支持するために、国際的に帯域幅の需要が毎年増加すると予期され、それ故に無線システムをより高い周波数帯域に移行させている。当該産業において、基地局の電子機器を、タワー基地から無線通信タワーの上部領域に移動させる（即ち、タワートップ電子機器）傾向があり、これは、タワートップを基地設備に接続する電気通信ケーブル内での信号損失を低減するための努力である。増加する数のコンポーネントがタワー上方へ移動させられるにつれて、かかるコンポーネントの重量が懸念事項となる。

一実施形態は、
アルミニウム系材料から少なくとも部分的に形成される無線通信タワーコンポーネントを備え、
該アルミニウム系材料が、約２５℃の常温で測定して２．７グラム毎立方センチメートル（「ｇ／ｃｍ^３」）未満の密度を有し、
該アルミニウム系材料が、２５℃で測定して１ワット毎メートルケルビン（「Ｗ／ｍ・Ｋ」）を上回る熱伝導率を有し、
該アルミニウム系材料が、−３５〜１２０℃の温度範囲にわたって３０マイクロメートル毎メートルケルビン（「μｍ／ｍ・Ｋ」）未満の線形等方性熱膨張係数（「ＣＴＥ」）を有する、装置である。

本発明の種々の実施形態は、金属系材料から少なくとも部分的に形成される、無線通信タワーコンポーネントに関する。かかる金属系材料は、それをタワートップでの適用に好適にする、とりわけ密度、熱伝導率、および熱膨張係数の特定の範囲を含む特定の性質を有し得る。かかる無線通信タワーコンポーネントは、とりわけ、ラジオ周波数（「ＲＦ」）空洞フィルタ、ヒートシンク、筺体、タワートップ支持装具、およびそれらの組み合わせを含み得る。

金属系材料
今しがた言及した通り、無線通信タワーコンポーネントは、金属系材料から少なくとも部分的に形成可能である。本明細書で使用される場合、「金属系」材料は、主要な（即ち、２５重量パーセント（「重量％」）を上回る）成分として金属を含む材料である。種々の実施形態において、金属系材料は、１つ以上の金属を、少なくとも５０、少なくとも６０、少なくとも７０、少なくとも８０、少なくとも９０、または少なくとも９５重量％の総計量で含むことができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の金属は、金属系材料の全体または実質的に全体を構成する。本明細書で使用される場合、用語「実質的に全体」とは、個別に１０百万分率（「ｐｐｍ」）未満の説明されていない成分の存在を意味する。代替的な実施形態では、以下により詳細に説明する通り、金属系材料は１つ以上の充填剤を有する金属の複合体であっても良く、それ故に、より低い割合（例えば、最低５重量％〜最大９９重量％）の１つ以上の金属を含んでも良い。

金属系材料の金属成分は、当技術分野において周知であるか、今後発見される任意の金属または金属の組み合わせ（即ち、金属合金）であっても良い。種々の実施形態において、金属系材料は、アルミニウムもしくはマグネシウムなどの低密度金属、またはニッケル、鉄、青銅、銅などの他の金属、およびそれらの合金を含んでも良い。１つ以上の実施形態において、金属系材料は、例えば、アルミニウムまたはマグネシウムおよびそれらの合金などの、金属合金を含んでも良い。特定の実施形態では、金属系材料はアルミニウムを含む。種々の実施形態において、アルミニウムは、金属系材料の金属成分の、少なくとも５０、少なくとも６０、少なくとも７０、少なくとも８０、少なくとも９０、少なくとも９５重量％、実質的に全体、または全体を構成する。したがって、種々の実施形態において、金属系材料はアルミニウム系材料であっても良い。さらに、使用されるアルミニウムは、ＡＡ６０６１などのアルミニウム合金であっても良い。合金６０６１は、９７．９重量％のアルミニウム、０．６重量％のシリコン、０．２８重量％の銅、１．０重量％のマグネシウム、および０．２重量％のクロムを典型的に含有する。

上述の通り、金属系材料は特定の性質を有し得る。種々の実施形態において、金属系材料は、グラム毎立方センチメートル（「ｇ／ｃｍ^３」）にして２．７未満、２．６未満、２．５未満、２．４未満、２．３未満、２．２未満、２．１未満、または２．０未満の密度を有する。かかる実施形態では、金属系材料は少なくとも０．１ｇ／ｃｍ^３の密度を有し得る。以下に説明する通り、金属系材料はポリマー−金属複合体を含み得るため、本明細書において提供される密度値は、ＡＳＴＭＤ７９２に従って２５℃で測定され得る。非ポリマー／金属複合材料については、ＡＳＴＭＤ１５０５に従い、密度勾配方法によって密度を判定することができる。

種々の実施形態において、金属系材料は、ワット毎メートルケルビン（「Ｗ／ｍ・Ｋ」）にして１を上回る、２を上回る、３を上回る、４を上回る、５を上回る、または６を上回る熱伝導率を有する。かかる実施形態では、金属系材料は、５０以下、または１００以下、１８０以下、または２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有し得る。本明細書において提供される全ての熱伝導率値は、ＩＳＯ２２００７−２（過渡的平面熱源［ホットディスク］方法）に従って、２５℃で測定されている。種々の実施形態において、金属系材料は、マイクロメートル毎メートルケルビン（「μｍ／ｍ・Ｋ」、これはｐｐｍ／℃と同等である）にして５０未満、４５未満、４０未満、３５未満、３０未満、または２６未満の、線形等方性熱膨張係数（「ＣＴＥ」）を有する。かかる実施形態では、金属系材料は、少なくとも１０μｍ／ｍ・ＫのＣＴＥを有し得る。本明細書において提供される全てのＣＴＥ値は、以下の試験方法の項において提供される手順に従って測定されている。

種々の実施形態において、金属系材料は、少なくとも５．０メガパスカル（「ＭＰａ」）の引張強度を有する。かかる実施形態では、金属系材料は、一般的に５００ＭＰａ以下の最大引張強度を有し得る。本明細書で説明される金属系材料はまた、ポリマー−金属複合体に関するため、本明細書において提供される全ての引張強度値は、ＡＳＴＭＤ６３８に従って測定されている。金属のみの試料については、ＡＳＴＭＢ５５７Ｍに従って引張性質を測定されたい。

種々の実施形態において、金属系材料は発泡金属であっても良い。本明細書で使用される場合、用語「発泡金属」とは、空間細孔の体積分率を構成する気泡構造を有する金属を意味する。発泡金属の金属は、発泡金属の調製に好適であることが当技術分野において周知であるか、今後発見される任意の金属であっても良い。例えば、発泡金属の金属は、とりわけアルミニウム、マグネシウム、および銅、ならびにそれらの合金から選択可能である。特定の実施形態では、発泡金属は発泡アルミニウムであっても良い。

種々の実施形態において、発泡金属は、０．１〜２．０ｇ／ｃｍ^３、０．１〜１．０ｇ／ｃｍ^３、または０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有し得る。いくつかの実施形態では、発泡金属は、０．０３〜０．９、０．１〜０．７、または０．１４〜０．５の相対密度を有し得、相対密度（無次元）は、発泡金属の密度の、卑金属（即ち、さもなければ同一の金属の非発泡試料）のそれに対する比率として定義される。さらに、発泡金属は、５〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋ、８〜１２５Ｗ／ｍ・Ｋ、または１５〜８０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し得る。さらに、発泡金属は、１５〜２５μｍ／ｍ・Ｋ、または１９〜２３μｍ／ｍ・Ｋの範囲のＣＴＥを有し得る。種々の実施形態において、発泡金属は、５〜５００ＭＰａ、２０〜４００ＭＰａ、５０〜３００ＭＰａ、６０〜２００ＭＰａ、または８０〜２００ＭＰａの範囲の引張強度を有し得る。

種々の実施形態において、発泡金属は、閉気泡型発泡金属であっても良い。当技術分野において周知である通り、用語「閉気泡型」とは、金属系材料内の空間細孔の大部分が分離している（即ち、他の空間細孔と相互接続されていない）細孔である構造を意味する。閉気泡型発泡金属は、１〜８ミリメートル（「ｍｍ」）の範囲の気泡幅を一般的に有し得る。

種々の実施形態において、発泡金属は、開気泡型発泡金属であっても良い。当技術分野において周知である通り、用語「開気泡型」とは、金属系材料内の空間細孔の大部分が相互接続されている（即ち、１つ以上の隣接する細孔と自由に接触している）細孔である構造を意味する。開気泡型発泡金属は、０．５〜１０ｍｍの範囲の気泡幅を一般的に有し得る。

商業的に入手可能な発泡金属が、本明細書で説明される種々の実施形態において使用可能である。例えば、シート状または３次元鋳型形態のいずれかの好適な発泡アルミニウム材料が、ＩｓｏｔｅｃｈＩｎｃから入手可能である。かかる材料はまた、Ｆｏａｍｔｅｃｈ（商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｒａｃｅｍａｔ（商標）ＢＶ、およびＲｅａｄｅ（商標）ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、それぞれシート形態で入手可能である。

種々の実施形態において、特に開気泡型発泡金属が使用される際、発泡金属は、（ａ）非発泡金属であるか、（ｂ）ポリマー系材料でコーティングされるかのいずれかである、表面領域もしくは表面領域の一部を提示し得る。かかる実施形態では、発泡金属はそれ故に、無欠陥または実質的に無欠陥（即ち、滑らか）な表面を提示し得る。かかる表面は、金属メッキを容易にし、例えば、発泡構造体のみでは所望の強度を達成し得ないヒートシンクフィンの場合などの、滑らかな表面が所望されるコンポーネントの形成を可能にすることができる。さらに、そのような厚さであるため、フィンは構造物に実質的な重量を一般的には付加せず、それ故に、非発泡構造体を保持するか、付加された強度のためにポリマー系材料で発泡構造体の空間細孔を充填する（または少なくとも部分的に充填する）ことが望ましい場合がある。表面領域が非発泡性であるとき、非発泡部分は、０．０５〜５ｍｍの範囲内の表面からの平均深さを有し得る。非発泡表面領域を有する好適な発泡金属の一例は、ＣｙｍａｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｔｏｒｏｎｔｏ，Ｃａｎａｄａの一部門であるＡｌｕｓｉｏｎ（商標）から商業的に入手可能な安定化アルミニウム発泡体である。

発泡金属の熱散逸を改善するためのさらなる手法は、例えば、封入されるコンポーネントを保護するための筺体の保持などの、物品の総合的な性能に影響を与えることなく空気循環を可能にするための、発泡した中核部を通る通気道の使用であり得る。本手法は、非発泡外層が使用される、即ち、賢明に配置されるチャネルを介して中核部内でのみ循環が発生する場合に、特に有用である。

無欠陥もしくは実質的に無欠陥な表面を提供するため、または追加的な強度のために発泡構造体を充填もしくは少なくとも部分的に充填するために、ポリマー系材料を使用するとき、０．０５ｍｍから発泡金属を完全に貫入するまでの範囲の厚さで、かかるポリマー系材料を塗布し、相互貫入性のポリマー−金属ネットワークを形成することができる。これらの実施形態で使用するためのポリマー系材料の例としては、熱硬化性エポキシ、または熱可塑性の非結晶質もしくは結晶質ポリマーが挙げられる。一実施形態では、ポリマー系材料は熱硬化性エポキシである。ポリマー系材料を表面領域に塗布するか、当技術分野における任意の従来の方法、または今後発見される方法を使用して、発泡金属の構造内部を貫入させても良い。例えば、かかる塗布は、真空鋳造もしくは加圧含浸、または圧力下の熱可塑性材料を使用しての挿入成形を介して達成することができる。ポリマー材料は、密度低減、耐熱強度、および／または熱伝導率増進のための適当な充填剤でそれ自体が充填されることができる。かかる充填剤は、シリカ、石英、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、アルミニウムフレークおよび繊維、ガラス繊維、ガラスまたはセラミックマイクロスフェア、ならびにそれらのうちの２つ以上の組み合わせを含み得る。

種々の実施形態において、金属系材料はマイクロスフェア充填金属であっても良い。本明細書で使用される場合、用語「マイクロスフェア」とは、５００マイクロメートル（「μｍ」）未満の質量中央径（「Ｄ５０」）を有する充填剤材料を意味する。本明細書における使用に好適なマイクロスフェア充填剤は、球状または実質的に球状の形状を一般的に有し得る。マイクロスフェア充填金属の金属は、上述のいずれの金属であっても良い。上述の通り、金属系材料の金属はアルミニウムであっても良い。したがって、特定の実施形態では、マイクロスフェア充填金属は、マイクロスフェア充填アルミニウムであっても良い。

種々の実施形態において、マイクロスフェア充填金属は、０．６〜２ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有し得る。さらに、マイクロスフェア充填金属は、５〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し得る。さらに、マイクロスフェア充填金属は、８〜２５μｍ／ｍ・Ｋの範囲の線形等方性ＣＴＥを有し得る。種々の実施形態において、マイクロスフェア充填金属は、０．８〜６０Ｋｐｓｉ（約５．５〜４１３．７ＭＰａ）の範囲の引張強度を有し得る。

種々の種類のマイクロスフェア充填剤が、本明細書における使用に好適なマイクロスフェア充填金属内で使用可能である。種々の実施形態において、マイクロスフェア充填剤は空洞である。さらに、特定の実施形態では、マイクロスフェアは、ガラスマイクロスフェア、ムライトマイクロスフェア、アルミナマイクロスフェア、アルミノ−シリケートマイクロスフェア（別称セノスフェア（ｃｅｎｏｓｐｈｅｒｅ））、セラミックマイクロスフェア、シリカ−カーボンマイクロスフェア、カーボンマイクロスフェア、およびそれらの２つ以上の混合物から成る群から選択され得る。

種々の実施形態において、本明細書における使用に好適なマイクロスフェアは、８〜３０μｍの粒径分布Ｄ１０を有し得る。さらに、マイクロスフェアは、１０〜７０μｍのＤ５０を有し得る。さらに、マイクロスフェアは、２５〜１２０μｍのＤ９０を有し得る。また、マイクロスフェアは、０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３の範囲の真密度を有し得る。当技術分野において周知である通り、「真」密度は、（「かさ」密度とは対照的に）粒子間空間を考慮に入れない密度測定である。マイクロスフェアの真密度は、欧州特許出願第ＥＰ１１５６０２１Ａ１号において説明される通り、ヘリウム気体置換型の乾式自動密度計（例えば、ＳｈｉｍａｄｚｕＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＡｃｕｐｉｃ１３３０）を用いて判定され得る。さらに、本明細書における使用に好適なマイクロスフェアは、０．１〜８μｍ／ｍ・Ｋの範囲のＣＴＥを有し得る。また、使用に好適なマイクロスフェアは、０．５〜５Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し得る。マイクロスフェアはまた、金属メッキをしても良い。

種々の実施形態において、マイクロスフェアは、マイクロスフェア充填金属の総体積に基づいて、１〜９５体積パーセント（「体積％」）、１０〜８０体積％、または３０〜７０体積％の範囲を構成し得る。

１つ以上の実施形態において、１つ以上の種類の従来の充填剤材料とマイクロスフェアを随意に組み合わせても良い。従来の充填剤材料の例としては、シリカおよびアルミナが挙げられる。

商業的に入手可能なマイクロスフェア充填金属が、本明細書で説明される種々の実施形態において使用可能である。１つのかかる商業的に入手可能な製品の一例は、ＰｏｗｄｅｒｍｅｔＩｎｃ．，Ｅｕｃｌｉｄ，ＯＨ，ＵＳＡによるＳＣｏｍＰ（商標）である。

種々の実施形態において、マイクロスフェア充填金属は、（ａ）非マイクロスフェア充填金属であるか、（ｂ）ポリマー系材料でコーティングされるかのいずれかである、表面領域または表面領域の一部を提示し得る。かかる実施形態では、マイクロスフェア充填金属はそれ故に、無欠陥または実質的に無欠陥（即ち、滑らか）な表面を提示し得、それは、金属メッキを容易にし、滑らかな表面が所望されるコンポーネント（例えば、ヒートシンクフィン）の形成を可能にすることができる。表面領域が非マイクロスフェア充填性であるとき、非マイクロスフェア充填部分は、０．２〜５ｍｍの範囲内の表面からの平均深さを有し得る。

無欠陥な表面を提供するためにポリマー系材料を使用するとき、５０〜１，０００μｍの範囲の厚さで、かかるポリマー系材料を塗布することができる。これらの実施形態における使用のためのポリマー系材料の例および使用法は、発泡金属を参照して上述したものと同じである。

無線通信タワーコンポーネント
上述の通り、上述の金属系材料のうちの任意の１つ以上を使用して、無線通信タワーコンポーネントの少なくとも一部を製作することができる。本明細書で使用される場合、「無線通信タワーコンポーネント」とは、任意の１つの電子通信設備、全地球測位システム（「ＧＰＳ」）設備、もしくは同様の設備、またはそれらの一部を意味する。用語「タワー」を使用するが、かかる設備は、実際にタワー上に搭載または搭載されるように設計される必要はなく、むしろ、例えばラジオ塔、建造物、記念建造物、または木などの、他の高い位置も検討され得ることに留意されたい。かかるコンポーネントの例は、アンテナ、送信機、受信機、送受信機、デジタル信号プロセッサ、制御電子機器、ＧＰＳ受信機、電力源、および電気コンポーネントの収容のための筺体を含むがこれらに限定されない。さらに、例えばＲＦフィルタおよびヒートシンクなどの、かかる電気設備内に典型的に見られるコンポーネントも考慮される。さらに、例えばプラットフォームおよび搭載ハードウェアなどの、タワートップ支持装具も含まれる。

上述の通り、無線通信タワーコンポーネントは、ＲＦフィルタであっても良い。ＲＦフィルタは、遠隔ラジオヘッドにおける主要素である。ＲＦフィルタは、特定の周波数の信号を除去するために使用され、複数の周波数帯域を組み合わせるか分離させるための、デュプレクサおよびダイプレクサの構成要素として一般的に使用される。ＲＦフィルタはまた、異なる帯域で作動するシステム間の混信の最小化において主要な役割を果たす。

ＲＦ空洞フィルタは、一般的に使用されるＲＦフィルタである。種々の設計および物理的幾何学形状を持つこれらのフィルタを生成する一般的な慣習は、アルミニウムを所望の構造にダイカスト鋳造すること、または形成前のダイカストから最終的な幾何学形状を機械加工することである。ＲＦフィルタ、それらの特性、それらの製造、それらの機械加工、およびそれらの総合的な製作は、例えば、米国特許第７，８４７，６５８号および同第８，０７２，２９８号において説明されている。

上述の通り、金属系材料上に滑らかな表面を提供するため、および／または金属系材料の充填剤として、ポリマー系材料を使用することができる。例えば、エポキシ複合材料を使用して、金属系材料の表面の少なくとも一部をコーティングしても良い。例示的なエポキシ複合体は、米国仮特許出願第６１／５５７，９１８号（「第’９１８号出願」）において説明されている。さらに、金属系材料および／またはポリマー系材料の表面は、第’９１８号出願に説明されるように、金属化され得る。

種々の実施形態において、ＲＦ空洞フィルタに典型的に行われる通り、上述の金属系材料の少なくとも一部を金属メッキしても良い。例えば、種々のメッキ技術を介して、金属系材料、または介在するポリマー系材料層の上に、銅、銀、もしくは金などの金属層を堆積しても良い。好適なメッキ技術の例は、例えば、第’９１８号出願に見出すことができる。

一実施形態では、無線通信タワーコンポーネントは、ヒートシンクであっても良い。当技術分野において周知である通り、ヒートシンクは、遠隔ラジオヘッドに使用されるコンポーネントであり得、基板部材および熱拡散部材（または「フィン」）を典型的に備える。熱拡散部材は、銅などの高伝導性材料から典型的に形成される。一実施形態では、本説明に従って製造されるヒートシンクは、従来の熱拡散部材を使用しながら、上述の金属系材料のうちのいずれかから形成される基板部材を備え得る。種々の実施形態において、発泡金属（特に開気泡型発泡金属）を使用するとき、基板部材は、上述の通り非発泡表面を有し得る。

種々の実施形態において、無線通信タワーコンポーネントは、電子設備を収容および／または保護する筺体であっても良い。かかる筺体の例は、例えば、ＭＴＩＩｎｃ．によるＭＲＨ−２４６０５ＬＴＥ遠隔ラジオヘッドであり得る。

１つ以上の実施形態において、無線通信タワーコンポーネントは、固定用ブラケット、またはプラットフォームの生成に使用されるコンポーネントなどの、支持部材であっても良い。具体的なコンポーネントは、アンテナマウント、支持用ブラケット、コロケーションプラットフォーム、クランプシステム、セクターフレームアセンブリ、氷橋キット、トライセクターＴマウントアセンブリ、照明キット搭載システム、および導波橋を含むがこれらに限定されない。

本明細書で説明される金属系材料から上述の無線通信タワーコンポーネントを製造することは、例えば、成形、曲げ成形、ダイカスト鋳造、機械加工、およびそれらの組み合わせなどの、周知であるか今後発見される任意の金属加工技術に従って実行可能である。

試験方法
密度
ＡＳＴＭＤ７９２に従い、２５℃で複合体試料の密度を判定する。金属のみの試料については、ＡＳＴＭＤ１５０５に従い、密度勾配方法によって密度を判定されたい。

熱伝導率
ＩＳＯ２２００７−２（過渡的平面熱源（ホットディスク）方法）に従い、熱伝導率を判定する。

熱膨張係数
熱機械分析器（ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓによるＴＭＡ２９４０）を使用し、ＣＴＥを判定する。５℃／分の加熱率を使用して膨張プロファイルを生成し、膨張プロファイル曲線の勾配としてのＣＴＥを、ＣＴＥ＝ΔＬ／（ΔＴ×Ｌ）として算出し、式中、ΔＬは試料長（μｍ）の変化であり、Ｌは試料の原長（ｍ）であり、ΔＴは温度（℃）の変化である。勾配が測定される温度範囲は、第２の加熱において２０℃〜６０℃である。

引張強度
ＡＳＴＭＤ６３８に従い、タイプ１引張棒および０．２インチ／分のひずみ速度を使用して、硬化エポキシ製剤の引張性質測定（引張強度および破断点の伸び％）を行う。アルミニウム金属試料については、ＡＳＴＭＢ５５７Ｍに従って引張性質を測定されたい。

ガラス転移温度（Ｔｇ）
示差走査熱量計（「ＤＳＣ」）内に試料を配置し、０〜２５０℃の第１の加熱走査から０〜２５０℃の第２の加熱走査まで１０℃／分で加熱および冷却して、Ｔｇを測定する。０〜２５０℃の第２の加熱走査における二次転移の半高値としてのＴｇを報告する。

実施例１−材料比較
以下の表１において、発泡アルミニウム試料（Ｓ１）を、従来のアルミニウム（比較Ａ）、３つのエポキシ複合組成物（比較Ｂ〜Ｄ）、およびガラス充填ポリエーテルイミド（比較Ｅ）と比較する。発泡アルミニウムは、ＣｙｍａｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｌｔｄ．から入手される、０．４１ｇ／ｃｍ^３の密度および主として開気泡型構造を有する、２５．４ｍｍ厚の試料である。従来のアルミニウムは、アルミニウム合金６０６１である。エポキシ複合組成物（比較Ｂ〜Ｄ）の混合、鋳造、および硬化プロセスは、以下に説明する通りに一般的には実行される。ガラス充填ポリエーテルイミドは、ＧＥＰｌａｓｔｉｃｓから商業的に入手可能な、４５％のガラス繊維充填剤を有するポリエーテルイミドである、ＵＬＴＥＭ（商標）３４５２である。

比較Ｂ〜Ｄの調製手順
以下の説明において使用される用語および意味は、以下を含む：Ｄ．Ｅ．Ｎ．４２５とは、１７２のＥＥＷを有するエポキシ樹脂であり、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能であり、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３８３とは、１７１のＥＥＷを有するエポキシ樹脂であり、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能であり、「ＮＭＡ」とは、ナドメチル酸無水物を表し、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓから商業的に入手可能であり、「ＥＣＡ１００」とは、エポキシ硬化剤１００を表し、ＤｉｘｉｅＣｈｅｍｉｃａｌから商業的に入手可能であり、ＥＣＡ１００は、８０％を上回るメチルテトラヒドロフタル酸無水物および１０％を上回るテトラヒドロフタル酸無水物を一般的に含み、「１ＭＩ」とは、１−メチルイミダゾールを表し、ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌから商業的に入手可能であり、ＳＩＬＢＯＮＤ（登録商標）Ｗ１２ＥＳＴとは、１６μｍのＤ５０粒度を有するエポキシシラン処理された石英であり、Ｑｕａｒｚｗｅｒｋｅから商業的に入手可能である。

約７０℃の温度の真空オーブン内で、必要量の充填剤を一晩かけて乾燥させる。無水物硬化剤を含有するエポキシ樹脂を、約６０℃まで別々に予熱する。指定量の温かいエポキシ樹脂、温かい無水物硬化剤、および１−メチルイミダゾールを広口プラスチック容器内に投入し、温かい充填剤に添加する前に手で旋回させる。約１〜２分の継続期間の複数回、約８００〜約２０００ｒｐｍで、ＦｌａｃｋＴｅｋＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（商標）上で、容器の内容物を次いで混合する。

脱気のための真空ポンプおよび真空制御器と共にＴｅｆｌｏｎ（登録商標）羽根を有するガラス撹拌軸および軸受けを使用して、オーバーヘッド撹拌機を有する温度制御された約５００〜１０００ｍＬの樹脂ケトルに、混合した製剤を投入する。以下の段階を代表的なものとして、約５５℃〜約７５℃で、典型的な脱気プロファイルを実行する：５分、８０ｒｐｍ、１００トルと、５分、８０ｒｐｍ、５０トルと、５分、８０ｒｐｍ、Ｎ_２破壊を伴う２０トル〜約７６０トルと、５分、８０ｒｐｍ、Ｎ_２破壊を伴う２０トル〜約７６０トルと、３分、８０ｒｐｍ、２０トルと、５分、１２０ｒｐｍ、１０トルと、５分、１８０ｒｐｍ、１０トルと、５分、８０ｒｐｍ、２０トルと、５分、８０ｒｐｍ、３０トル。脱気する製剤の寸法に応じて、所望通りに、５トルのより高真空の使用と同様に、より高真空における時間を随意に増加させても良い。

温かい脱気された混合物を大気圧に移し、以下に説明する温かい鋳型アセンブリ内に注入する。以下に説明する特定の鋳型については、鋳型の開口側に約３５０グラム〜４５０グラム程度の量を典型的に注入する。充填された鋳型を、約１６時間にわたって８０℃のオーブン内に垂直に立たせて配置し、続いて温度を上昇させて合計１０時間にわたって１４０℃に保持し、次に、続いて上昇させて合計４時間にわたって２２５℃に保持し、次に、常温（約２５℃）までゆっくりと冷却する。

鋳型アセンブリ
１つの縁に斜めの切込みを有する２枚の約３５５ｍｍの正方形の金属プレート上に、各ＤＵＯＦＯＩＬ（商標）（約３３０ｍｍ×３５５ｍｍ×約０．３８ｍｍ）を固定する。約３．０５ｍｍ厚のＵ型スペーサーバー、および内径約３．１７５ｍｍ×外径約４．７５ｍｍのシリコーンゴムチューブ（ガスケットとして使用）をプレートと鋳型との間に配置し、鋳型をＣ型クランプで閉じておく。その使用に先立って鋳型を約６５℃のオーブンで予熱する。より小さな金属プレートを用いる鋳物、ならびにガスケットとして機能するシリコーンゴムチューブの適当な調節を用いるより厚いＵ型スペーサーバーの使用のために、同じ鋳型プロセスを適合しても良い。

表１に見られる通り、発泡アルミニウムは、熱硬化性樹脂と比較してより低い熱膨張係数を提供する一方、従来のアルミニウムと比較して大きく低減した密度において十分な熱伝導率を維持する。

実施例２―熱硬化性エポキシで充填された発泡アルミニウム
以下の手順に従って、２インチ×２インチ×０．５インチの寸法を有する発泡アルミニウムブロックを、充填されたエポキシ製剤内で鋳造し硬化する。使用するエポキシ製剤は、６５重量％のＳＩＬＢＯＮＤ１２６ＥＳＴと共にＤＥＲ３３２＋５０／５０ナドメチル酸無水物／エポキシ硬化剤１００（即ち、ＭＴＨＰＡ）である。発泡アルミニウム発泡体は、上記の実施例１において説明したものと同じである。エポキシ組成物を上述の通りに混合および脱気した後、樹脂ケトル内の液体エポキシ混合物内に発泡アルミニウムを導入し、撹拌羽根を使用して定位置に保持し、浮揚を防止する。導管を閉じ、以下の通り３５分間の真空を適用し、アルミニウム発泡体から空気を除去し、液体エポキシを金属細孔に押し込む：１０トルで１０分間、５トルで５分間、１０トルで５分間、２０トルで５分間、および３０トルで５分間。次いで導管を大気圧に戻す。５５０ミル厚のＵ型スペーサーを鋳型内に配置し、脱気した混合物の約１／２を鋳型アセンブリ（上述）内に注入し、エポキシを吸収させたアルミニウム発泡体片を次いで適所に配置し、残りのエポキシをその上に注入する。８０℃において１６時間、次いで１４０℃において１０時間の硬化を実施し、最後に２００℃において４時間で完了する。

結果として生じる複合体は、１．６５ｇ／ｃｍ^３の平均密度、２３．６〜２９．４μｍ／ｍ・Ｋの範囲の平均ＣＴＥ、および５．１Ｗ／ｍ・Ｋの線形等方性熱伝導率を有する。

Claims

アルミニウム系材料から少なくとも部分的に形成される無線通信タワーコンポーネントを備え、
前記アルミニウム系材料が、約２５℃の常温で測定して２．７グラム毎立方センチメートル（「ｇ／ｃｍ^３」）未満の密度を有し、
前記アルミニウム系材料が、２５℃で測定して１ワット毎メートルケルビン（「Ｗ／ｍ・Ｋ」）を上回る熱伝導率を有し、
前記アルミニウム系材料が、−３５〜１２０℃の温度範囲にわたって３０マイクロメートル毎メートルケルビン（「μｍ／ｍ・Ｋ」）未満の線形等方性熱膨張係数（「ＣＴＥ」）を有する、装置。
前記無線通信タワーコンポーネントが、ラジオ周波数（「ＲＦ」）空洞フィルタ、ヒートシンクアセンブリ、筺体、タワートップ支持装具、およびそれらの２つ以上の組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の装置。
前記アルミニウム系材料が、発泡アルミニウムおよびマイクロスフェア充填アルミニウムから成る群から選択される、請求項１または請求項２のいずれかに記載の装置。
前記アルミニウム系材料が、０．８〜６０Ｋｐｓｉの範囲の引張強度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
前記アルミニウム系材料が、発泡アルミニウムであり、前記発泡アルミニウムが、約２５℃で測定して０．１〜２．０ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有し、前記発泡アルミニウムが、２５℃で測定して５〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し、前記発泡アルミニウムが、−３５〜１２０℃の温度範囲にわたって１５〜３０μｍ／ｍ・Ｋの範囲の線形等方性ＣＴＥを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
前記発泡アルミニウムが表面領域を提示し、前記表面領域の少なくとも一部が、（ａ）非発泡アルミニウムであるか、（ｂ）ポリマー系材料で充填またはコーティングされるかのいずれかである、請求項５に記載の装置。
前記発泡アルミニウムの空間細孔の少なくとも一部がポリマー系材料を含有する、請求項５に記載の装置。
前記アルミニウム系材料が、マイクロスフェア充填アルミニウムであり、前記マイクロスフェア充填アルミニウムが、２５℃で測定して０．６〜２ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有し、前記マイクロスフェア充填アルミニウムが、２５℃で測定して５〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し、前記発泡アルミニウムが、−３５〜１２０℃の温度範囲にわたって８〜２５μｍ／ｍ・Ｋの範囲の線形等方性ＣＴＥを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
前記マイクロスフェア充填アルミニウムが、ガラスマイクロスフェア、ムライトマイクロスフェア、アルミナマイクロスフェア、アルミノ−シリケートマイクロスフェア、セラミックマイクロスフェア、シリカ−カーボンマイクロスフェア、カーボンマイクロスフェア、およびそれらの２つ以上の混合物から成る群から選択されるマイクロスフェアを含む、請求項８に記載の装置。
前記マイクロスフェアが、８〜３０μｍの範囲の粒径分布Ｄ１０、１０〜７０μｍの範囲のＤ５０、および２５〜１２０μｍの範囲のＤ９０を有し、前記マイクロスフェアが、０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３の範囲の真密度を有する、請求項９に記載の装置。