JP2023123063A - ミリ波反射建装材 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、異なる金属パターンに基づく干渉波は、位相が異なるため、二次干渉を生じる。したがって、反射単位を構成する複数の金属パターンの形状を適宜設定することにより、入射したミリ波の反射方向を所望の向きに設定できる。
しかしながら、特許文献1に記載のリフレクトアレイを建装材に適用するには、外観や反射特性等を良好にする必要がある。
このミリ波反射建装材の平面視においては、保護層によりスーパーセルが視認できなくなっている。
図1は、本実施形態に係るミリ波反射建装材(以下、単に「建装材」と称する。)1を示す模式断面図である。図1に示すように、建装材1は、面状の誘電体20と、誘電体20上に設けられたスーパーセル10および金属層30と、スーパーセル10を覆う接着層40および保護層50を備えている。
本実施形態において、スーパーセル10は、大きさの異なる十字型の金属パターン11、12、13の三つの金属パターンを有しており、金属パターン11、12、13が一方向に並べて配置されている。金属パターンの形状や数、配置等は、図2に示した態様に限られず適宜設定でき、環状や、特許文献1に記載されたマッシュルーム構造のような立体形状等であってもよい。
複数のスーパーセル10は、平面視四角形の建装材1において、辺に沿った二次元マトリクス状に整列して配置されている。
誘電体20、スーパーセル10、および金属層30は、例えば、誘電体の両面に金属箔が接合された材料を用いて、金属箔をエッチング等でパターニングして複数のスーパーセルを形成することにより製造できる。
詳細は後述するが、オレフィン系の材料は、建装材に汎用される塩化ビニル等と比べて誘電率εrが低いため、建装材1に適用することにより、良好な反射特性を実現できる。また、比重が小さいため、保護層を設けつつ、建装材1の重量を1平方メートル当たり2300g以下にすることも可能である。これにより、建装材1を施工性高く構成できるという利点もある。
・接着層および保護層の少なくとも一方に顔料や染料を含有させて不透明にする。
・保護層の少なくとも一方の面に不透明な印刷層を設ける。
・保護層として、多数の空孔を有する多孔質のフィルムを使用し、入射光の乱反射を生じさせる。
・保護層の少なくとも一方の面をサンドブラストや転写等により粗面化し、粗面化した面において入射光の乱反射を生じさせる。例えば表面ヘイズ90%以上とすると、充分にスーパーセルを視認できなくすることができる。
また、接着層40および保護層50の着色や乱反射が、単独ではスーパーセルを完全に視認できなくするのに十分でなくても、接着層40と保護層50とを重ねた状態で視認できなくなっていれば問題ない。
建装材1は、金属層30上に接着剤やモルタル等の接合材を層状に配置することにより、建造物の内部や外部の壁面に取り付けることができる。取り付ける面が金属で形成されている場合、この金属面が金属層として機能するため、金属層30が省略されてもよい。
この一連の動作において、ミリ波は、入射する際と反射波として出射される際との2回、保護層および接着層を通過する。したがって、保護層および接着層の誘電率が高いと、ミリ波は保護層および接着層を通過する間に大きく減衰するため、保護層や接着層が存在しない状態に比して反射特性が大きく低下する。
このように、建装材1においては、保護層50により良好な外観と良好な反射特性とが両立されている。保護層50の主成分となるオレフィン系材料として、εrが2.5以下であるような、より誘電率の低いものを用いたり、接着層40についても誘電率の低い材料を用いたりすることにより、この効果をさらに向上させることもできる。
保護層が接着層等の他の層を介して誘電体20に接合されている場合は、保護層と当該他の層とのトータルの誘電率εrを2.5以下とすることが好ましい。
誘電体の両面に銅箔が設けられた400mm×300mmの銅張積層板(中興化成工業社製CGP-500)を準備した。誘電体はフッ素樹脂含浸ガラスクロス(厚さ764μm)であり、銅箔の厚さはいずれも18μm、総厚は0.8mmである。
上記構成のスーパーセルを、80行20列の二次元マトリクス状に形成した。
接着層の比重は0.91、10GHzにおける誘電率εrは2.20(誘電正接0.0013)である。
以上により、実施例1に係る建装材を得た。この建装材の1平方メートルあたりの重量は、2285gであった。
実施例1に係る建装材において、多孔質フィルムと接着層を合わせたトータルの比重は0.99、10GHzにおけるトータルの誘電率εrは2.3(誘電正接0.0005)であった。
シクロオレフィンポリマーを主材とする厚さ100μmの樹脂フィルム(日本ゼオン社製 ゼオノアZF16)を準備した。この樹脂フィルムは、透明であり、比重は1.1、10GHzにおける誘電率εrは2.33(誘電正接0.00039)である。
実施例1と同一のスーパーセル付き誘電体に接着層を配置し、樹脂フィルムを貼り合わせた後、さらに接着層および樹脂フィルムの積層を2度行ってから実施例1と同様の加熱および加圧を行った。さらに、最上層の樹脂フィルムの上面に、長辺長さ30μmの不定形シリカ粉を用いたサンドブラストを施し、処理後に表層の水洗浄と温風乾燥を行った。
以上により、実施例2に係る建装材を得た。この建装材の1平方メートルあたりの重量は、2239gであった。
実施例2に係る建装材は、保護層及び接着層を複数有し、表面ヘイズは92%である。
実施例2に係る建装材において、樹脂フィルムと接着層を合わせたトータルの比重は1.1、10GHzにおけるトータルの誘電率εrは2.3(誘電正接0.0006)であった。
塩化ビニルを主材とする厚さ400μmの樹脂フィルムを準備した。この樹脂フィルムは、白色であり、比重は1.8、10GHzにおける誘電率εrは3.00(誘電正接0.020)である。
離型フィルム上に塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体接着剤(日信化学工業社製 ソルバインCN)をメチルエチルケトンとトルエンとを質量比1対1で混合した混合溶媒で25wt%となるよう溶解した。これを離形フィルム上にナイフコーターで塗工し、乾燥して、厚さ25μmの透明な接着層を形成した。
比較例に係る接着層の比重は1.32、10GHzにおける誘電率εrは3.29(誘電正接0.025)である。
これらを用いて、実施例1と同様の手順により、比較例1に係る建装材を得た。この建装材の1平方メートルあたりの重量は、2633gであった。
比較例1に係る建装材において、樹脂フィルムと接着層を合わせたトータルの比重は1.7、10GHzにおけるトータルの誘電率εrは3.0(誘電正接0.0206)であった。
接着層および保護層を取り付けない点を除き、実施例1と同様の手順で、比較例2に係る建装材を得た。この建装材の1平方メートルあたりの重量は、1868gであった。
(外観評価)
各例の建装材を、アクリル系接着剤を用いてスチール製のパーティションに貼り付けた。10人の試験員が各例の建装材を目視し、化粧シートあるいは壁材として違和感を覚えるか否か評価した。違和感なしと評価した試験員が6名以上の場合を合格とし、5名以下の場合を不合格とした。
各例の建装材を65℃、65%RH(相対湿度)の環境に100時間静置した。静置後に保護層および接着層を剥離し、スーパーセルの各金属パターンに錆や変色を生じているか否かを目視により評価した。
各例の建装材を、金属層30が接するように平坦な木の板に取り付け、電波暗室環境内に固定した。
ホーンアンテナからの送信波を曲面形状の反射鏡で反射して28GHzの平面波を生成し、建装材に対して垂直に照射した。
建装材に対して遠方界となる位置に設置した受信アンテナで、建装材からの反射波を計測した。この受信アンテナは、ロボット上に設置され、建装材から一定の遠方界距離を保ったまま周回できるよう構成されており、広い角度範囲で反射波を計測できる。この評価では、設計内容である、法線に対して45°方向のRCS(レーダー反射断面積)を評価値とした。
実施例1 -0.29dBsm(デシベル・スクエアメーター) 反射率82%
実施例2 -1.07dBsm 反射率78%
比較例1 -1.87dBsm 反射率65%
比較例2 -0.27dBsm 反射率94%
実施例1および2では、スーパーセルが保護層で覆われているにもかかわらず、良好な反射特性を示した。一方、保護層が塩化ビニル製である比較例1では、反射の損失が見られた。
比較例2の上記測定値は、製造直後のものである。比較例2の建装材をスーパーセルの保護性能評価後に測定したところ、ミリ波反射能を失っており測定不能であった。
10 スーパーセル
11、12、13 金属パターン
20 誘電体
20a 第一面
20b 第二面
30 金属層
40 接着層
50 保護層
Claims (8)
- 面状の誘電体と、
前記誘電体の第一面上に設けられ、形状の異なる複数の金属パターンを有するスーパーセルと、
オレフィン系材料を主成分とし、前記スーパーセルを覆うように配置された保護層と、
を備え、
平面視において、前記保護層により前記スーパーセルが視認できなくなっている、
ミリ波反射建装材。 - 前記誘電体と前記保護層との間、および前記スーパーセルと前記保護層との間に位置する接着層をさらに備える、
請求項1に記載のミリ波反射建装材。 - 前記誘電体において、前記第一面と反対側の第二面上に設けられた金属層をさらに備える、
請求項1に記載のミリ波反射建装材。 - 前記オレフィン系材料の誘電率εrが2.7以下である、
請求項1に記載のミリ波反射建装材。 - 前記保護層が多孔質構造を有する、
請求項1に記載のミリ波反射建装材。 - 前記保護層の表面ヘイズが90%以上である、
請求項1に記載のミリ波反射建装材。 - 前記接着層がオレフィン系材料を主成分とする、
請求項2に記載のミリ波反射建装材。 - 1平方メートルあたりの重量が2300g以下である、
請求項1に記載のミリ波反射建装材。
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