JPS6318702A - コ−ナ導波管の製造方法及びその金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １０発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波・ミリ波の伝送線路として使われ
る導波管の製造方法及び金型に関する。

更に詳述すると、本発明は反射面とそれを支持する母材
・管本体とが異なる材料で形成されるコーナ導波管の製
造方法及び金型に関する。

（従来の技術） マイクロ波・ミリ波の伝送にはその波長と同程度の断面
寸法をもつ特殊な伝送線路いわゆる導波管が使用される
。この導波管は、直管と伝送線路の方向を変えるための
コーナ導波管等があり、通常全、体が銅、アルミニウム
等の導電率の高い金属材料で矩形ないし円形断面の管に
溝成されていて、内部の空間が電波の通路となっている
。しかし、金属材料で導波管全体を形成する場合、加工
が困難である上に大重量となりかつ電気的絶縁性に難点
があるなどの不利があることから、反射面を構成する内
壁面を除く部分に比較的軽量な合成樹脂あるいは合成樹
脂と各種繊維との復合材例えば繊維強化プラスチック（
ＦＲＰ）等を使用することが考えられている。

例えば、第５図に示すように、導波管本体１０１を非導
電体例えばプラスチック等で成形する一方、この管本体
１０１の内面を良導電体１０２で被覆することによって
、外部が電気的に絶縁された軽量な導波管が提案されて
いる（特開昭５９−７４．７０４号）。この導波管は、
プラスチック等で導波管本体１０１を成形した後、その
内面に真空蒸着やイオンブレーティング等のいわゆるド
ライプロセスで金属薄膜１０２を形成している。

また、図示していないが、第５図の導波管本体１０１を
ＦＲＰで成形し強度を増したものもある（特開昭５９−
２２６．５０２号）。この導波管も特開昭５９−７４．
７０４号のものと同様にＦＲＰで本体を成形した後に金
１１　′ａ膜をドライプロセスで形成している。

更に、第６図に示すように、高周波に対して高誘電体と
なる材料２０１の外表面に電波を反射する金属薄膜２０
２を被覆し、電波に対し゛Ｃ′透明なもので管内を満た
した剛性の高い導波管が提案されている（特開昭５９−
４３，６０５号）。この導波管は、セラミックス材料を
通常のセラミックス成形体の製造方法と同様に粉末化し
、該粉末からグリーンコンパクトを成形し、更に焼結す
ることによって固体導波部２０１を得、その両端面を除
く外表面に金属薄膜２０２をメタライジングにより形成
して成る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の導波管及びその製法の場合、プラ
スチック等で管本体を成形した後その内面に反射面（金
属薄膜）をスパッタリングや真空蒸着などで形成してい
るので、寸法精度が金属膜厚に左右され、しかも管内面
に均一に金属薄膜を形成することは難しく膜厚にばらつ
きが生じ易いことから、特性の劣化を招き易い。一般に
、導波管は精密に作られた＠答は特性の良いものが得ら
れるが、許容誤差が小さいため寸法精度が悪いと特性は
劣化する。加えて、滑面のプラスチックス製管本体と金
属薄膜とでは密着性が悪く、しかも金属膜が厚くできな
いことから傷に対して弱いものとなる。また第６図に示
す導波管の場合、本来空間となっていた管内をセラミッ
クス等の高誘電体２０１で充填しているため軽量化は望
めず、しかも金属薄膜が外面にざらされでいるため傷何
き易くかつ電気的絶縁性が悪くなる等の難点がある。

特に、管軸方向を途中で変えるコーナ導波管の場合、管
内路が屈折しているため金属めっき層を均一でしかも必
要とされる厚さだけ形成するには上述の手法では困難で
ある。このため、従来のコ２　−す導波管は、金属から
直接削り出すかあるいは金属板を溶接等で接合して形成
するのが一般的であり、依然として加工に多大の時間及
びコストを要しかつ大重量で電気的絶縁性に難点がある
等の不利を伴うものである。

そこで、本発明は、軽量で寸法精度が良くかつ反射面が
厚く強固なコーナ導波管を容易に成形可能な製造方法及
び金型を提供することを目的とする。

ＩＩ　、発明の構成 （問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明方法は、コーナ導波
管の外郭形状を画成する割り型と該型内に収容されてコ
ーナ導波管の内部空間を形成する割り中子とから成るコ
ーナ導波管用金型を用意し、前記割り中子を分割した状
態において反射面に対応する面でかつ組立時に溶射し難
い箇所にあらかじめ金属溶射により金属皮膜を付着形成
し、その後中子を組合せて反射面に対応する全面に金属
溶射により金属皮膜を付着形成し、次いで前記割り型内
に中子を設置して該金型内に樹脂成形材料を供給し、前
記金属皮膜と前記樹脂成形材料とを一体に加圧成形する
ようにしている。金属皮膜の反射面は、導波管内面形状
を規制する金型を基準面として導波管の外面側へ向けて
成形されるため寸法精度が良く、かつ金属層を厚くして
も寸法の狂いの心配もないので厚く強固なものとできる
。しかも、このコーナ導波管は、中子の外表面に金属溶
射して金属層を形成するようにしているので、通常金属
層を形成しがたい管内壁面のコーナ部分にも均一に金属
層を形成でき、コーナ導波管の樹脂成形が可能となる。

、また、金属溶射によって形成される金属皮膜は複雑に
入組んだ凹凸を形成するため、その周囲に加圧成形され
るプラスチックの導波管本体とは機械的に強固に係着し
密着度が良い。

また、この樹脂製コーナ導波管の製造を可能としかつ効
率的にするため、本発明の金型は、コーナ導波管の外郭
形状を画成する割り型と、該型内に収容されてコーナ導
波管の内部空間を形成する中子とで構成し、前記中子は
コーナ導波管の反射面及びそれに隣接するフランジ面の
少なくとも一部を画成すると共にコーナ導波管のいずれ
か一方のフランジと平行な分割面によって分離可能とさ
れかつ成形品と共に型から取外し可能となっている。し
たがって、中子のみを取出して溶射可能としかつ中子ご
と成形品を取出して脱型作業を実施可能とでき、中子を
複数組用意するだけで溶射侍ら時間をなくしてコーナ導
波管成形機の稼動効率を上げ得る。また、前記中子をコ
ーナー導波管の反射面に隣接するフランジ面の少なくと
も一部を画成するように為すことにより、フランジ結合
部での電気的接続を得るようにすることができる。

さらに、コーナー導波管のフランジ部の少なくとも一部
に形成される金属層をボルト締結部よりもわずかに突出
するように形成すれば、フランジ接続部における電気的
接続をざらに良くすることができる。

本発明の実施に当っては、好ましくは鏡面加工された表
面を有する加圧成形用金型の反射面に対応する面に、必
要に応じて離型処理を施し、次いで金属溜剣法により金
属皮膜を付着形成けしめる。

この際、必要な部分以外に溶射金属が付着するのを防ぐ
ためマスキングすることが望ましい。

本発明で用いられる加圧成形用金型は、通常−般に樹脂
成形材料を金型内で加圧成形する成形法に使用されるも
ので、望ましい形状に加工されたものを特に制限するこ
となく用いることができる。

また、金型表面の溶射を施すべき反射面に対応する面を
、微細な凹凸を有するように予め加工した金型を用いる
ことも可能である。このような微細な凹凸状の加工を施
すと、金属溜剣法により金属皮膜を金型に付着形成せし
める工程において金属皮膜と金型との結合力が増大する
ため、高融点の金属を溶射する場合や比較的厚い金属皮
膜を付着せしめる必要がめる場合には有効な手段である
。

一方、このような微細な凹凸状の加工を金型表面に施し
た場合は、樹脂成形材料を該金属皮膜と一体に成形した
のち脱型する際に金型と成形品とが離れ難くなりがちで
あるので、凹凸の程度は必要とされる金属皮膜を付着せ
しめるに足る程度でかつ脱型が容易である範囲にしなけ
ればならない。

金型表面の凹凸加工は、ブラスティング、丈ンデイング
、あるいは他の機械加工手段により行うことができる。

また、金型表面に溶射を行う際には、予め金型温度を３
０〜１８０’Ｃに調整しておくことが望ましい。このよ
うに、予め金型温度を上げておくことにより、溶射され
た金属が金型表面で冷却され、熱収縮に伴う歪みが溶射
皮膜内に蓄積するのを軽減することができ、反りや歪み
の少ない導波管を成形することができる。金型温度が３
０’Ｃ未満の低温では成形品に反りや歪み等の欠陥を生
じる可能性があり、また、１８０’Ｃを越える高温とし
た場合は離型性が悪くなる傾向にあり、成形品の品質や
作業性が低下することもある。

金属皮膜の厚さは２０ミクロン〜１ｍｍ程度の範囲にす
ることが望ましい。金属皮膜の厚さが２０ミクロン未満
の場合は十分に電波を反射する性能を得ることが出来ず
、逆に１ｍｍを越える厚さとしても電波を反射する性能
の向上は少なく、却って作業性が悪くなることから好ま
しくない。

金属溶射材料としては、業界で一般に用いられている金
属材料の中から適宜選択して使用することが可能でおる
。但し、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム合金、スズ等の
低融点の金属は鏡面の金型表面に対してもよく付着する
が、銅、鉄、ステンレス、アルミニウム等の高融点の金
属は鏡面の金型表面に対しては付着しにくいので、凹凸
状の加工を施した金型表面に対して溶射するのが好適で
あり、使用する金型の表面の状態に適合する金属材料を
選択することが望ましい。このような金属材料は、金属
溶射を行った際に比較的金型に付着し易く、しかも電気
伝導性に富むことから優れた電波を反射する性能を有す
る。

次に、樹脂成形材料を金属溶射後の金型内に供給し該金
型内で樹脂成形材料を加圧成形して、前記金属皮膜と樹
脂成形材料とを一体に成形し、しかる後に金型より脱型
することにより、導波管を製造する。

本発明で使用する樹脂成形材料としては、熱硬化性樹脂
、繊維強化熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、繊維強化熱可
塑性樹脂、熱硬化性もしくは熱可塑性の発泡性樹脂等に
必要により各種充填剤や重合開始剤もしくは硬化剤を加
えたものを用いることができる。

熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレ
タン樹脂等を用いることができる。

また、これらの熱硬化性樹脂に強化用繊維を加えた繊維
強化熱硬化性樹脂も用いられる。このような強化用繊維
としては、ガラス繊維、炭素繊維、ポリアミド樹脂、サ
イザル等のこの分野で一般に用いられるものを使用する
ことができる。

これらの熱硬化性樹脂を使用するに際しては、該樹脂に
重合開始剤もしくは硬化剤等を加えたものに必要に応じ
て通常用いられる充填材、低収縮化剤、内部離型剤、顔
料、紫外線吸収剤、増粘剤等を加えたものが用いられて
いる。

繊維強化熱硬化性樹脂を用いる場合、熱硬化性樹脂と強
化用繊維とは加圧成形用金型内に供給する直前に混合し
てもよいが、予め混合し予備成形した後増粘せしめた成
形材料を用いることもできる。このようなものの例とし
ては、不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維を用いるＳ
ＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド＞、ＢＭ
Ｃ（バルク・モールディング・コンパウンド〉、プレミ
ックス等がある。

熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリスチ
レン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ（アクリロニト
リル−スチレン）樹脂等のビニル系樹脂：ＡＢＳ（アク
リロニトリル−ブタジェン−スチレン）樹脂、ＡＡＳ　
（アクリロニトリル−アクリル酸エステル−スチレン）
樹脂等の複合系樹脂；あるいはポリカーボネート樹脂や
ポリアミド樹脂等の縮合系樹脂等を用いることができる
。そして、熱可塑性樹脂の場合においても、前記強化用
繊維や充填材等を併用することができる。

また、樹脂として熱硬化性あるいは熱可塑性の発泡性樹
脂を用いることもできる。このような樹脂としては発泡
ウレタン樹脂、発泡ポリエステル樹脂、発泡ポリエチレ
ン、発泡ポリアクリレート、発泡ポリスチレン、発泡フ
ェノール樹脂等をあげることができる。

これらの樹脂成形材料のなかでも、樹脂として不飽和ポ
リエステル樹脂を使用してなるＳＭＣ又はＢＭＣは成形
性に優れ、また、取り扱いも容易であり、成形品の強度
も高く、比較的短時間に外観の良好な成形品を得ること
ができ、しかも溶射された金属被膜と強固に接着するた
め望ましい。

特に成形時の線収縮率が＋０．１〜−０．１％の範囲で
あるＳＭＣ又はＢＭＣを使用すれば、得られる成形品の
反りや歪みを軽減することができ、寸法精度に優れた導
波管を製造することができる。

成形時の線収縮率が＋０．１〜−０．１％の範囲をはず
れる場合は、得られる成形品に反りや歪み　　−が発生
し易く、導波管として必要な寸法精度を損ないがちであ
るので望ましくない。

樹脂成形材料として、ＳＭＣやＢＭＣが好ましいのは前
記した通りであるが、ＳＭＣやＢＭＣの場合には金型温
度は１００〜１８０’Ｃの範囲で、１Ｑｋｇ／ｃｍ２以
上の成形圧力で加圧成形することが望ましい。金型温度
がｉｏｏ’ｃ未満の低温では、ＳＭＣやＢＭＣの流動性
が悪く、前記金属皮膜に存在する空隙部に十分にＳ　Ｍ
　ＣやＢＭＣが浸透しないままに硬化することになり易
く、前記金属皮膜との接着強度を損ないがらである。ま
た、金型温度が１８０’Ｃを越える場合は前記金属皮膜
にＳＭＣやＢ〜ＩＣが浸透する前に硬化したりあるいは
分解、発泡等の現象が生じ、前記金属皮膜との接着強度
を損ないがちであるので好ましくない。また、成形時の
成形圧力が１０ｋｇ／Ｃｍ２未満の低圧である場合は、
ＳＭＣやＢＭＣを前記金属皮膜に十分に浸透させること
が難しく、前記金属皮膜との接着強度を損ないがちであ
り望ましくない。

（実施例） 以下本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図に本発明方法を実施するコーナ導波管を製造する
ための金型の一実施例を斜視図で示す。

この金型は、コーナ導波管２０の内部空間２１を、構成
する中子１と、この中子１との間で導波管２０を構成す
るキャビティ３を形成する割り型２とから成る。

中子１は、更に縦中子１Ｂと横中子１△とに分割されて
あり、両ブロック１Ｂ、１Ａを突き合わせることにより
Ｌ型の導波管２０の内部空間２１を構成する。該中子１
は、コーナ導波管２０の反射面及びそれに隣接するフラ
ンジ而２２の少なくとも一部を画成し、コーナ導波管の
いずれか一方のフランジと平行な分割面によって分離可
能とされかつ成形品と共に型から取外し可能とされてい
る。例えば本実施例の場合、第２図に示すように、横中
子１Ａと縦中子１Ｂとは締付はボルト６を以て分離可能
に組み付けられており、縦中子１Ｂ側が下型４の嵌合用
テーパ穴部２７に固定される一方、横中子１Ａ側が下型
４上を水平方向に移動可能なスライドコア７の■台用テ
ーパ穴部２６に嵌め込まれて固定される。

割り型２は、割り中子１を囲繞して割り中子１との間で
キャビティ３を画成するもので、図示していない上型ホ
ルダー側に取り付けられて上下動する上型５と下型４及
びこの下型４上を水平移動するスライドコア７とから成
る。

前記スライドコア７には導波管２０のフランジ部分２２
を構成するための凹部８が形成され、かつ該凹部８にフ
ランジ部分２２に埋設する金具２４を支持するためのイ
ンサート用ピン９がキャビティ３内に突出するように適
宜間隔で配設されている。またスライドコア７には上型
５のアンギュラ−ピン１０を導入するための斜めのガイ
ドピン穴１１が設けられている。更にこのスライドコア
７の背面は斜面とされ、上型５の降下を水平運動即ち縦
中子１Ｂ側への移動に変換するように設けられている。

したがって、上型５の下降に伴ってスライドコア７が中
子１側へ移動し、閉型時に横中子１Ａとスライドコア７
とが嵌め合わされ位置決めされる。

上型５には樹脂成形材料を貯溜するポット１４とスライ
ドコア７を縦中子１Ｂ側へ押し付るためのカムブロック
１７が設けられている。また、上型５の上方には図示し
ていないがプランジャがポット１４内を上下動自在に設
けられており、このプランジャによって樹脂成形材料を
型内に供給するように設けられている。一方、下型４内
には突出しピン１８が装備され、これの作動によって下
型から縦中子１Ｂを外し得るように設けられている。尚
、下型４側にはランナー１２及びゲート１３等が設けら
れている。

以上のように構成されたコーナ導波管用金型によると、
次のようにしてコーナ導波管は製造される。

まず、上型５を下降させる前にキャビティ３を画成する
中子１の表面と上型５、下型４及びスライドコア７の内
面に離型剤を塗布する。次いで割り中子１を構成する横
中子１Ａと縦中子１Ｂの反射面に対応する面及びフラン
ジ２２の突合じ面に良伝導体の金属例えばＡｌ−Ｃｕ、
Ａｌ−Ｚｎ、Ｚｎ、ＡＱ、Ｓｎ、Ａ　Ｉ　、Ｃｕ、また
はその合金を適宜厚さ例えば約１００ミクロンの厚さに
溶射し、金属薄膜２３を形成する。金属溶射に際しては
、まず横中子１Ａと縦中子１Ｂとを離した状態で通常溶
銅し難い下面ないし裏面側特にコーナ部分に金属を溶射
する。そこで、まず横中子１Ａのスライドコア７に嵌め
込まれる部位及び縦中子１Ｂと当接する部位にマスキン
グ例えばゴムカバー１９を施し、管内面とフランジ面と
の境界のコーナ部を構成するＡ部に金属溶射を行なう（
第４図（ａ）参照）。次いで、マスキングカバー１９を
外して縦中子１Ｂに横中子１Ａを突合せて締付はボルト
６で一体的に締付け、更にマスキングカバー１９を両フ
ランジ部分２２に施してから両ブロック１Ｂ、’１Ａの
表面に金属溶射を行なう（第４図（ｂ）（ｃ）参照）。

その後下型の嵌合用テーパ穴部２７に縦中子を嵌め込み
設置する（第４図（ｄ＞参照）。

次に、上型５を下降させると、アンギュラ−ビン１０が
スライドコア７のビン穴１１に差しいれられるのと同時
にカム１７でスライドコア７を中子１側へ押しつけるの
でキャビティ３を画成する。

そこで、不飽和ポリエステル樹脂成形材料を金型のポッ
ト１４内に供給してプランジャで加圧成形する。導波管
２０は、成形用型のキャビティ３に沿ってあらかじめ形
成される金属薄膜２３の上に合成樹脂の導波管本体が成
形される形式で形成される。この開切の中子１を前述の
手順に従って金属溶射してあく。加圧成形後、上型５を
上昇ざぜれば、アンギュラ−ピン１０の作用で同時にス
ライドコア７も水平移動し中子１から離れて型を開く。

そこで突き出Ｑピン用穴２８を貫通する突き出しビン１
８を押し上げて製品・導波管２０を中子１ごと上方へ持
上げる。それから横中子１Ａと縦中子１Ｂを連結り、で
いる締付はボルト６を外してから押しボルト１５を使用
して横中子１Ａを縦中子１Ｂより離し、製品２０より取
り出す（第４図（ｅ）参照）。次いで汰きピン１６及び
脱型冶具２５を使用して製品２０を打ち復き脱型を図る
（第４図（ｆ）参照）。尚、インサー１〜成形される金
具２４は締付はボルト（図示省略）を貫通させるリング
あるいはねじ込むためのナツトである。

ＩＩＩ　、発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明の導波管製造方
法は、コーナ導波管の外郭形状を画成する割り型と該型
内に収容されてコーナ導波管の内部空間を形成する割り
中子とから成るコーナ導波管用金型を用意し、前記割り
中子を分割した状態において反射面に対応する面でかつ
組立時に溶射し難い箇所にあらかじめ金属溶射により金
属皮膜を付着形成し、その後中子を組合せて反射面に対
応する全面に金属溶射により金属皮膜を付着形成し、次
いで前記割り型内に中子を設置して該金型内に樹脂成形
材料を供給し、前記金属皮膜と前記樹脂成形材料とを一
体に加圧成形することにより、あらかじめ作業の容易な
閉型前の中子の外表面に金属溶射して金属層を形成する
ようにしているので、通常金属層を形成しがたい管内壁
面のコーナ部分にも均一に金属層を形成でき、コーナ導
波管の樹脂成形が可能となる。また、この方法によると
、金属皮膜の反射面は導波管内面形状を規制する金型を
基準面として外側すなわち導波管内側へ向けて成形され
るため、形状精度が良く、かつ寸法の狂いの心配もなく
、厚く強固なものとできる。

しかも、導波管の表面はプラスチックによって形成され
ているので、電気的絶縁性に優れ軽量である。しかも、
このコーナ導波管の金属溶射によって形成される金属皮
膜は復雑に入組んだ凹凸を形成するため、その周囲に加
圧成形されるプラスチックの導波管本体とは機械的に強
固に係着し密着度が良い。

また、このコーナ導波管用金型は、コーナ導波管の外郭
形状を画成する割り型と、該型内に収容されてコーナ導
波管の内部空間を形成する中子とで構成し、かつ中子は
コーナ導波管の反射面及びそれに隣接するフランジ面の
少なくとも一部を画成し、コーナ導波管のいずれか一方
のフランジと平行な分割面によって分離可能とされかつ
成形品と共に型から取外し可能に設けられ、中子のみを
取出して溶射可能としかつ中子ごと成形品を取出して脱
型作業を実施できることから、中子を複数組用意するだ
けで溶射待ち時間をなくしてコーナ導波管成形機の稼動
効率を上げ、コーナ導波管を効率的に精度良く製造でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するためのコーナ導波管用金
型の一例を示す斜視図、第２図は同金型の型合せ状態に
おける断面図、第３図は本発明によって製造されたコー
ナ導波管の一例を示す縦断面図である。第４図（ａ）〜
（ｆ）は本発明方法によってコーナ導波管を製造する一
例を示す作業状態図、第５図は従来の導波管の一例を示
す縦断面図、第６図は同じ〈従来の導波管の他の実施例
を示す縦断面図である。 １・・・割り中子、２・・・割り型、３・・・キャビテ
ィ、１Ａ・・・横中子、１Ｂ・・・縦中子、２０・・・
導波管、２１・・・内部空間、２３・・・金属薄膜。 特許出願人　　　　日本触媒化学工業株式会社第１　図 第２図 第３図 （ｂ） 第一６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コーナ導波管の外郭形状を画成する割り型と該型
   内に収容されてコーナ導波管の内部空間を形成する割り
   中子とから成るコーナ導波管用金型を用意し、前記割り
   中子を分割した状態において反射面に対応する面でかつ
   組立時に溶射し難い箇所にあらかじめ金属溶射により金
   属皮膜を付着形成し、その後中子を組合せて反射面に対
   応する全面に金属溶射により金属皮膜を付着形成し、次
   いで前記割り型内に中子を設置して該金型内に樹脂成形
   材料を供給し、前記金属皮膜と前記樹脂成形材料とを一
   体に加圧成形することを特徴とするコーナ導波管の製造
   方法。
2. （２）コーナ導波管の外郭形状を画成する割り型と、該
   型内に収容されてコーナ導波管の内部空間を形成する中
   子とから成り、前記中子はコーナ導波管の反射面及びそ
   れに隣接するフランジ面の少なくとも一部を画成すると
   共にコーナ導波管のいずれか一方のフランジと平行な分
   割面によつて分離可能とされかつ成形品と共に型から取
   外し可能であることを特徴とするコーナ導波管用金型。