JP4657070B2

JP4657070B2 - レーダー装置カバー及びその製造方法

Info

Publication number: JP4657070B2
Application number: JP2005279373A
Authority: JP
Inventors: 尚泰井土; 弘志度会; 光夫吉田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP2007093241A

Description

本発明は、レーダー波（特にミリ波）を送受するレーダー装置を覆うレーダー波透過性のレーダー装置カバーとその製造方法に関するものである。

自動車が周囲の物に接近したことを運転者に警告するために、距離測定用のレーダー装置を自動車の各部、例えばラジエータグリル、サイドモール、バックパネル等の背後に設けることが検討されている。しかし、これらのラジエータグリル等が金属被膜により光輝性をもたせたものである場合、その金属被膜がレーダー波を遮断し又は大きく減衰させる。そのため、レーダー装置のレーダー波の経路上は、光輝性及びレーダー波透過性のレーダー装置カバーによって覆う必要がある。

例えば特許文献１には、樹脂板とクロム装飾条片とからなるフロントグリルの背後にレーダーアンテナを設け、レーダーアンテナの直前部分は、レーダー波を反射又は散乱するクロム装飾条片に代えて、光輝性及びレーダー波透過性のＩｎ（インジウム）の蒸着層を有するカバーとすることが記載されている。また、特許文献２には、レーダー装置のグリルカバー構造において、透明樹脂シートに黒色層と透明ベースコート層とＩｎ蒸着層によるグリル色層とを設けてなるフィルム部材を用いることが記載されている。

そして、現行のラジエータグリルに設けられるレーダー装置カバーは、図３に示すように、ＰＣ（ポリカーボネート）等よりなる樹脂基材５１と、樹脂基材５１の上にアクリル系紫外線硬化性塗料を塗布して形成されたベースコート塗膜層５２と、ベースコート塗膜層５２の上に真空蒸着法により成膜された光輝性及びレーダー波透過性のＩｎ光輝膜層５３と、Ｉｎ光輝膜層５３の上に２液性熱乾型塗料を塗布して形成されたおさえ塗膜層５４と、おさえ塗膜層５４の上に射出成形されたＡＥＳ（アクリロニトリル /エチレン・プロピレン・ジエンゴム/ スチレン共重合体）樹脂等よりなる樹脂背後材５５とから構成されている。樹脂基材５１の下面がカバー表面（意匠面）であり、樹脂背後材５５の背後にレーダー装置２が配設される。
特開２０００−１５９０３９号公報特開２０００−３４４０３２号公報

上記レーダー装置カバーにおいて、Ｉｎ光輝膜層５３は、剛性に乏しく脆弱である。また、Ｉｎ光輝膜層５３は、樹脂基材５１に対する直接の密着力が高いとはいえない。そのため、仮にベースコート塗膜層５２を省いて、樹脂基材５１上に直接Ｉｎ光輝膜層５３を成膜したとすると、後工程でおさえ塗膜層５４を塗布形成するときにかかる塗料溶剤の負荷や、さらに後工程であるＡＥＳ樹脂を射出成形するときにかかる熱及び圧力の負荷により（この負荷はおさえ塗膜層５４が保護するが、それでも足りないとき）、Ｉｎ光輝膜層５３がアタックされて必要十分な面精度を維持することができず、肌荒れし外観不良となる（意匠製品として成り立たない）。

そのため、実際にはベースコート塗膜層５２を設けて、樹脂基材５１とＩｎ光輝膜層５３との間の密着力を確保することにより、上記のようなＩｎ光輝膜層５３の肌荒れの発生を防いでいる。

ところが、その一方、Ｉｎ光輝膜層５３は膜厚が数十ｎｍの薄膜層であるため、ベースコート塗膜層５２の面品質がそのままＩｎ光輝膜層５３の面品質として現れるという問題がある。すなわち、ベースコート塗膜層５２にブツ、タレ、ユズ肌等の欠陥５２ａがあると、Ｉｎ光輝膜層５３もその欠陥５２ａに倣って肌荒れし外観不良となる。このため、ベースコート塗膜層及びＩｎ光輝膜層の面品質管理は特に厳しく、その結果として歩留まりが低くなってしまうため、コスト構成上大きな圧迫要因となっていた。

そこで、本発明の目的は、ベースコート塗膜層の欠陥に起因するＩｎ光輝膜層の肌荒れ外観不良をなくすことができるとともに、ベースコート塗膜層がなくても、おさえ塗膜層の塗料溶剤に起因するＩｎ光輝膜層の肌荒れ外観不良を防ぐことができるレーダー装置カバーを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次の手段を採ったものである。
（１）レーダー装置を覆うレーダー波透過性のレーダー装置カバーにおいて、可視光に対して透明でありレーダー波透過性である樹脂基材と、前記樹脂基材の上にベースコート塗膜層を介さずに成膜された金属化合物よりなる可視光に対して透明でありレーダー波透過性である下側金属化合物膜層と、前記下側金属化合物膜層の上にベースコート塗膜層を介さずに成膜されたＩｎよりなる膜厚が１０〜１００ｎｍでレーダー波透過性であるＩｎ光輝膜層と、前記Ｉｎ光輝膜層の上に成膜された金属化合物よりなるレーダー波透過性である上側金属化合物膜層と、前記上側金属化合物膜層の上に形成されたレーダー波透過性であるおさえ塗膜層とを含むことを特徴とするレーダー装置カバー。さらに、おさえ塗膜層の上に設けられたレーダー波透過性である樹脂背後材を含むものであってもよい。樹脂基材の下面がカバー表面（意匠面）であり、樹脂背後材の背後にレーダー装置が配設される。本発明における各要素の態様を例示する。

１．樹脂基材
樹脂基材の形態としては、特に限定されないが、板材、シート材、フィルム材等を例示できる。樹脂基材の樹脂としては、特に限定されないが、熱可塑性樹脂が好ましく、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル樹脂、ポリスチレン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ポリウレタン等を例示できる。樹脂基材は、可視光に対して透明（着色透明を含む。以下同じ。）であり、レーダー波に対しては全く透過性であることが好ましい。樹脂基材の両面の性状は、平滑であるほど好ましい。

２．Ｉｎ光輝膜層
Ｉｎ光輝膜層の成膜法としては、特に限定されないが、各種の物理蒸着法（後述）を例示できる。Ｉｎ光輝膜層は可視光に対しては反射性・光輝性であるが、レーダー波とりわけ例えば波長１〜１０ｍｍのミリ波レーダーに対してはこれを減衰せずによく透過させる。Ｉｎ光輝膜層の膜厚としては、特に限定されないが、１０〜１００ｎｍが好ましく、２０〜６０ｎｍがさらに好ましい。１０ｎｍ未満では光輝性が低下する傾向となり、１００ｎｍを越えるとレーダー波透過性を損なう傾向となるからである。なお、Ｉｎ光輝膜層の下にも金属化合物を成膜する場合には、樹脂基材の上にベースコート塗膜層を介さずに金属化合物膜層を成膜し、その金属化合物膜層の上にベースコート塗膜層を介さずにＩｎ光輝膜層を成膜する。

３．金属化合物膜層
金属化合物はＩｎ光輝膜層の上下に成膜する。金属化合物としては、特に限定されないが、酸化チタン（ＴｉＯ、ＴｉＯ₂、Ｔｉ₃Ｏ₅等）等のチタン化合物、酸化ケイ素（ＳｉＯ、ＳｉＯ₂等）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄等）等のケイ素化合物、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等のアルミニウム化合物、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の鉄化合物、酸化セリウム（ＣｅＯ）等のセリウム化合物、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）等のジルコニウム化合物、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の亜鉛化合物を例示できる。但し、成膜安定性の点で、チタン化合物又はケイ素化合物であることが好ましい。

Ｉｎ光輝膜層の上に成膜する金属化合物膜層の膜厚は１０〜２００ｎｍが好ましく、２０〜１００ｎｍがより好ましい。１０ｎｍ未満ではおさえ塗膜層の塗料溶剤のアタックからＩｎ光輝膜層を保護するバリア層として作用が低下する傾向となり、２００ｎｍを越えると皮膜内ひずみの拡大によるクラック発生等の原因となるからである。このＩｎ光輝膜層の上の金属化合物膜層は可視光に対しては透明でも不透明でもよいが、レーダー波に対してはこれをよく透過させることが好ましい。

Ｉｎ光輝膜層の下に成膜する金属化合物膜層の膜厚は３〜２００ｎｍが好ましく、５〜１００ｎｍがより好ましい。３ｎｍ未満ではＩｎ光輝膜層を補強する作用が低下する傾向となり、２００ｎｍを越えると皮膜内ひずみの拡大によるクラック発生等の原因となるからである。このＩｎ光輝膜層の下の金属化合物膜層は可視光に対して透明であり、レーダー波に対してはこれをよく透過させることが好ましい。

４．おさえ塗膜層
用いる塗料としては、特に限定されないが、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、ラッカー系、メラミン系等を例示できる。層厚は、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、１０〜３０μｍがより好ましい。５μｍ未満ではおさえ塗膜層の上に設ける樹脂背後材（これに限定されない）の熱及び圧力の負荷からＩｎ光輝膜層を保護する作用が低下する傾向となり、５０μｍを越えると保護効果の高まりも横這いとなる。おさえ塗膜層は可視光に対しては透明でも不透明でもよいが、レーダー波に対しては全く透過性であることが好ましい。

５．樹脂背後材
樹脂背後材の設け方としては、特に限定されないが、射出成形、接着剤による接着等を例示できる。射出成形の場合にはその熱及び圧力の負荷を、上記おさえ塗膜層が受け止めてＩｎ光輝膜層を保護する。樹脂背後材の樹脂としては、特に限定されないが、熱可塑性樹脂が好ましく、ＰＣ、ＡＢＳ、ＡＥＳ、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリウレタン等を例示できる。樹脂背後材は可視光に対しては透明でも不透明でもよいが、レーダー波に対しては全く透過性であることが好ましい。また、樹脂背後材は樹脂基材の側部に回り込んで接合してもよい。

６．レーダー装置カバー
レーダー装置カバーの適用部位は、特に限定されないが、自動車の外装塗装製品への適用が好ましく、特にラジエータグリル、グリルカバー、サイドモール、バックパネル、バンパー、エンブレム等に適する。

（２）レーダー装置を覆うレーダー波透過性のレーダー装置カバーの製造方法において、可視光に対して透明である樹脂基材の上にベースコート塗膜を施すことなく金属化合物よりなる可視光に対して透明でありレーダー波透過性である下側金属化合物膜層を物理蒸着法により成膜する工程と、前記下側金属化合物膜層の上にベースコート塗膜層を施すことなくＩｎよりなる膜厚が１０〜１００ｎｍでレーダー波透過性であるＩｎ光輝膜層を物理蒸着法により成膜する工程と、前記Ｉｎ光輝膜層の上に金属化合物よりなるレーダー波透過性である上側金属化合物膜層を物理蒸着法により成膜する工程と、前記上側金属化合物膜層の上にレーダー波透過性であるおさえ塗膜層を塗布形成する工程とを含むことを特徴とするレーダー装置カバーの製造方法。さらに、前記おさえ塗膜層の上にレーダー波透過性である樹脂背後材を射出成形する工程を含んでもよい。

ここで、物理蒸着法としては、特に限定されないが、真空蒸着法、分子線蒸着、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、スパッタリング等を例示できる。

そして、前記下側金属化合物膜層の物理蒸着法による成膜と、前記Ｉｎ光輝膜層の物理蒸着法による成膜と、前記上側金属化合物膜層の物理蒸着法による成膜とを、同一のチャンバ内で連続的に行うことが好ましい。

本発明のレーダー装置カバー及びその製造方法によれば、ベースコート塗膜層の欠陥に起因するＩｎ光輝膜層の肌荒れ外観不良をなくすことができるとともに、ベースコート塗膜層がなくても、おさえ塗膜層の塗料溶剤及び樹脂背後材射出成形時における、熱、圧力による負荷に起因するＩｎ光輝膜層の肌荒れ外観不良を防ぐことができ、もって面品質を確保しながら歩留まりを向上させて低コスト化を図ることができる。

図１及び図２に示すレーダー装置カバー１０は、板状の樹脂基材１１と、樹脂基材１１の上にベースコート塗膜層を介さずに物理蒸着法により成膜された膜厚１０〜１００ｎｍのＩｎよりなる光輝性及びレーダー波透過性のＩｎ光輝膜層１２と、Ｉｎ光輝膜層１２の上若しくは上下に物理蒸着法により成膜された金属化合物としての膜厚１０〜１００ｎｍの金属化合物よりなる金属化合物膜層１３、１３’と、金属化合物膜層１３の上に塗布形成されたおさえ塗膜層１４と、おさえ塗膜層１４の上に射出成形により設けられた樹脂背後材１５とから構成されている。

以下、図１及び図２に示すように、自動車のラジエータグリル１の一部にその一部に代えて設けられるレーダー装置カバー１０に具体化した実施例について説明する。ラジエータグリル１は、樹脂製であるが、金属被膜により光輝性をもたせたものであるため、その金属被膜がレーダー波を遮断し又は大きく減衰させる。そこで、ラジエータグリル１の一部に穴が形成され、その穴に光輝性及びレーダー波透過性のレーダー装置カバー１０が取り付けられる。レーダー装置カバー１０の背後にはレーダー装置２が配設され、言い換えれば、レーダー装置２のレーダー波の経路上はレーダー装置カバー１０によって覆われる。

レーダー装置カバー１０は、ＰＣよりなる板厚５ｍｍの板状の樹脂基材１１と、樹脂基材１１の上にベースコート塗膜層を介さずに成膜された膜厚約４０ｎｍ（後述する実施例８のみ約４６ｎｍ）（なお、本例では２０〜６０ｎｍが最適である）のＩｎよりなる光輝性及びレーダー波透過性のＩｎ光輝膜層１２と、Ｉｎ光輝膜層１２の上（図１（ｂ））好ましくは上下（図１（ｃ））に成膜された金属化合物としての例えばチタン化合物又はケイ素化合物よりなる所定膜厚（表１で後述）の金属化合物膜層１３、１３’と、金属化合物膜層１３の上に形成されたアクリル系２液性熱乾型塗料よりなる膜厚約３０μｍのおさえ塗膜層１４と、おさえ塗膜層１４の上に設けられたＡＥＳ樹脂よりなる厚さ４ｍｍの樹脂背後材１５とから構成されている。樹脂基材１１の下面がカバー表面（意匠面）であり、樹脂背後材１５の背後にレーダー装置２が配設される。

各層の性状は次のとおりである。
樹脂基材１１は可視光に対して透明であり、レーダー波に対しては透過性であり、その両面は極めて平滑なものである。
金属化合物膜層１３’（Ｉｎ光輝膜層１２の下）は可視光に対し透明であり、レーダー波に対しては透過性である。
Ｉｎ光輝膜層１２は可視光に対しては反射性・光輝性であるが、レーダー波とりわけ例えば波長１〜１０ｍｍのミリ波レーダーに対してはこれをほとんど減衰させずに十分に透過させる。
金属化合物膜層１３（Ｉｎ光輝膜層１２の上）は可視光に対しては透明でも不透明でもよいが、本例では透明であり、レーダー波に対しては透過性である。
おさえ塗膜層１４は可視光に対しては透明でも不透明でもよいが、本例では不透明（黒色）であり、レーダー波に対しては透過性である。
樹脂背後材１５は可視光に対しては透明でも不透明でもよいが、本例では不透明であり、レーダー波に対しては透過性である。また、樹脂背後材１５は樹脂基材１１の側部に回り込んで接合している。

このレーダー装置カバー１０は、次の工程を経て製造されたものである。

（１）Ｉｎ光輝膜層１２の成膜工程：金属化合物膜層１３’を成膜しない場合（１ａ）と、成膜する場合（１ｂ）とに分説する。
（１ａ）ベースコート塗膜層を施していない樹脂基材１１を真空チャンバ（図示略）内にセットし、ターゲットのＩｎをＥＢ（電子ビーム）加熱する真空蒸着法により、樹脂基材１１の表面にＩｎ光輝膜層１２を成膜する。
（１ｂ）ベースコート塗膜層を施していない樹脂基材１１を真空チャンバ（図示略）内にセットし、ターゲットのチタン化合物又はケイ素化合物をＥＢ加熱する真空蒸着法により、樹脂基材１１の上に金属化合物膜層１３’を成膜した後、同真空チャンバ内で連続的にターゲットのＩｎをＥＢ加熱する真空蒸着法により、金属化合物膜層１３’の表面にＩｎ光輝膜層１２を成膜する。

（２）同真空チャンバ内で連続的に、ターゲットのチタン化合物又はケイ素化合物をＥＢ加熱する真空蒸着法により、Ｉｎ光輝膜層１２の上に金属化合物膜層１３を成膜する工程

３．同真空チャンバから上記成膜後の樹脂基材１１を取り出し、金属化合物膜層１３の上にアクリル系２液性熱乾型塗料をスプレー塗布しておさえ塗膜層１４を形成する工程：この２液性熱乾型塗料は塗料溶剤としてエステル・ケトン系溶剤を含むので、スプレー塗布後は、乾燥室に８０℃×１時間保持して同溶剤を揮発させ、乾燥した。

４．上記塗布形成後の樹脂基材１１をインサートとして金型（図示略）にセットし、おさえ塗膜層１４の上にＡＥＳ樹脂を射出して樹脂背後材１５を成形する工程：射出時のＡＥＳ樹脂の温度は１９０℃であり、圧力は１８６００Ｎ／ｍ²である。

そして、上記のとおり樹脂基材１１の上にＩｎ光輝膜層１２、金属化合物膜層１３、おさえ塗膜層１４及び樹脂背後材１５を設け、金属化合物膜層１３の種類及び膜厚だけを次の表１に示すように変更した実施例１〜６と、さらにＩｎ光輝膜層１２の下に金属化合物膜層１３’を追加的に成膜した実施例７，８のレーダー装置カバーを、それぞれ複数個製造した。但し、実施例１〜６は参考例である。また、比較のため、実施例１に対し金属化合物膜層１３を成膜しなかった比較例１と、金属化合物膜層１３を成膜してもその膜厚が５ｎｍしかない比較例２のレーダー装置カバーも、それぞれ複数個製造した。そして、各例の外観不良の有無による面品質と製品としての歩留まりを確認した。

表１のとおり、比較例１，２では、おさえ塗膜層１４の塗布形成時に、その塗料溶剤によりＩｎ光輝膜層１２がアタックされて肌荒れし、また、樹脂背後材１５の成形時においても、熱、圧力の影響によりクラックが発生し、外観不良となった。この外観不良は製造した複数個のほぼ全部において発生し、製品としての歩留まりは評価外であった。これは、金属化合物膜層による保護が無い又は弱いためであると考えられる。

これに対し、十分な膜厚の金属化合物膜層１３を成膜した実施例１〜８では、そのような塗料溶剤のアタックによるＩｎ光輝膜層１２の肌荒れが見られず、また、樹脂背後材１５の成形時における、熱、圧力の影響によるクラックも発生せず、良好な外観が得られた。これは、金属化合物膜層１３が、おさえ塗膜層１４の塗料溶剤のアタックからＩｎ光輝膜層１２を保護するバリア層として作用したことと、樹脂基材１１に対するＩｎ光輝膜層１２の密着力を高める作用を、薄いＩｎ光輝膜層１２を通して奏したことによるものと考えられる。

但し、Ｉｎ光輝膜層１２の上だけに金属化合物膜層１３を成膜した実施例１〜６では、製造した複数個の一部に、樹脂背後材１５の成形時におけるクラックが発生する例が見られたため、製品としての歩留まりは十分に実用の範囲ではあるものの改善の余地があった。これに対し、Ｉｎ光輝膜層１２の上下に金属化合物膜層１３、１３’を成膜した実施例７，８では、製造した全数においてそのようなクラックが見られず、製品としての歩留まりは非常に良好であった。これは、金属化合物膜層１３、１３’でＩｎ光輝膜層をサンドイッチすることにより、Ｉｎ光輝膜層１２が補強されたためと考えられる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

本発明の実施例のレーダー装置カバーを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は部分拡大断面図である。同レーダー装置カバーの自動車ラジエータグリルへの取付状態を示す斜視図である。従来例のレーダー装置カバーを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は部分拡大断面図である。

符号の説明

１ラジエータグリル
２レーダー装置
１０レーダー装置カバー
１１樹脂基材
１２Ｉｎ光輝膜層
１３金属化合物膜層
１３’ 金属化合物膜層
１４おさえ塗膜層
１５樹脂背後材

Claims

レーダー装置を覆うレーダー波透過性のレーダー装置カバーにおいて、可視光に対して透明でありレーダー波透過性である樹脂基材と、前記樹脂基材の上にベースコート塗膜層を介さずに成膜された金属化合物よりなる可視光に対して透明でありレーダー波透過性である下側金属化合物膜層と、前記下側金属化合物膜層の上にベースコート塗膜層を施さずに成膜されたＩｎよりなる膜厚が１０〜１００ｎｍでレーダー波透過性であるＩｎ光輝膜層と、前記Ｉｎ光輝膜層の上に成膜された金属化合物よりなるレーダー波透過性である上側金属化合物膜層と、前記上側金属化合物膜層の上に形成されたレーダー波透過性であるおさえ塗膜層とを含むことを特徴とするレーダー装置カバー。
前記おさえ塗膜層の上に設けられたレーダー波透過性である樹脂背後材を含む請求項１記載のレーダー装置カバー。
前記金属化合物が、チタン化合物又はケイ素化合物である請求項１又は２記載のレーダー装置カバー。
前記上側金属化合物膜層の膜厚が１０〜２００ｎｍである請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーダー装置カバー。
前記下側金属化合物膜層の膜厚が３〜２００ｎｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーダー装置カバー。
レーダー装置を覆うレーダー波透過性のレーダー装置カバーの製造方法において、可視光に対して透明である樹脂基材の上にベースコート塗膜を施すことなく金属化合物よりなる可視光に対して透明でありレーダー波透過性である下側金属化合物膜層を物理蒸着法により成膜する工程と、前記下側金属化合物膜層の上にベースコート塗膜を施すことなくＩｎよりなる膜厚が１０〜１００ｎｍでレーダー波透過性であるＩｎ光輝膜層を物理蒸着法により成膜する工程と、前記Ｉｎ光輝膜層の上に金属化合物よりなるレーダー波透過性である上側金属化合物膜層を物理蒸着法により成膜する工程と、前記上側金属化合物膜層の上にレーダー波透過性であるおさえ塗膜層を塗布形成する工程とを含むことを特徴とするレーダー装置カバーの製造方法。
前記おさえ塗膜層の上にレーダー波透過性である樹脂背後材を射出成形する工程を含む請求項６記載のレーダー装置カバーの製造方法。
前記下側金属化合物膜層の物理蒸着法による成膜と、前記Ｉｎ光輝膜層の物理蒸着法による成膜と、前記上側金属化合物膜層の物理蒸着法による成膜とを、同一のチャンバ内で連続的に行う請求項６又は７記載のレーダー装置カバーの製造方法。