TWI783071B - 電磁波遮蔽吸收性成形體 - Google Patents

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Abstract

提供一種特定頻率電磁波之遮蔽性及吸收性優異的電磁波遮蔽吸收性成形體。一種電磁波遮蔽吸收性成形體，其係由包含不鏽鋼纖維之熱塑性樹脂組成物所構成之電磁波遮蔽吸收性成形體，該成形體中之該不鏽鋼纖維之含有比例為0.5~20質量%，該電磁波遮蔽吸收性成形體係厚度為0.5mm~5mm，且於59GHz~100GHz頻域中之任一頻率下的電磁波遮蔽性為10dB以上，該頻率之電磁波吸收性為25%以上。

Description

電磁波遮蔽吸收性成形體
本發明係關於對於特定波長之電磁波的遮蔽性與吸收性高之電磁波遮蔽吸收性成形體。
已知有以車輛之自動駕駛、防止衝撞為目的之毫米波雷達裝置。毫米波雷達裝置係安裝在汽車的前方中央、兩側、後方兩側等各個部位，具備有：內建有傳送接收電波之天線的高頻模組、控制該電波之控制電路、收納天線及控制電路之外殼、覆蓋住天線電波的傳送接收之天線罩(日本特開2007-74662號公報之先前技術)。如此構成之毫米波雷達裝置，可從天線傳送接收毫米波，檢測出與障礙物之相對距離、相對速度等。因為天線也會接收從目的之障礙物以外的路面等所反射出者，所以有裝置之檢測精準度低落之虞。為了解決此類問題，日本特開2007-74662號公報之毫米波雷達裝置中，係於天線與控制電路之間裝設有遮蔽電波的遮蔽構件。
作為解決日本特開2007-74662號公報發明課題者，有提案一種發明係包含纖維長度為3~30mm之碳長纖維的熱塑性樹脂組成物、與由其所獲得之具有毫 米波遮蔽性能之成形體(日本特開2015-7216號公報)。此外，有提案一種發明係關於包含平均長度為0.5~15mm之碳纖維的熱塑性樹脂成形品之電磁波遮蔽性良好(日本專利第6123502號公報)。
[發明概要]
本發明之課題係在於提供一種特定頻率電磁波之遮蔽性與吸收性優異的電磁波遮蔽吸收性成形體。
本發明係提供一種電磁波遮蔽吸收性成形體，其係由包含不鏽鋼纖維之熱塑性樹脂組成物所構成之電磁波遮蔽吸收性成形體， 該成形體中之該不鏽鋼纖維之含有比例為0.5~20質量%， 該電磁波遮蔽吸收性成形體係厚度為0.5mm~5mm，且於59GHz~100GHz頻域中之任一頻率下的電磁波遮蔽性為10dB以上，該頻率之電磁波吸收性為25%以上。
本發明之電磁波遮蔽性係綜合電磁波之吸收性及反射性兩者的性能。
本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係藉由使用不鏽鋼纖維而能夠提升對於59GHz~100GHz頻率之電磁波的遮蔽性與吸收性兩者。
10‧‧‧成形體
11‧‧‧天線
12‧‧‧天線
20‧‧‧網路分析器
圖1係實施例中所使用之電磁波遮蔽性之測定裝置 的概略圖。
[實施發明之形態] <包含不鏽鋼纖維之熱塑性樹脂組成物>
本發明所使用之熱塑性樹脂組成物係包含不鏽鋼纖維，而不鏽鋼纖維係可直接使用不鏽鋼纖維，此外還能夠以由不鏽鋼纖維與熱塑性樹脂所構成之母料的形態使用。
不鏽鋼纖維之外徑宜為5~20μm。作為不鏽鋼纖維的材質，可列舉有SUS302、SUS304、SUS316等，但是不限定於這些。
熱塑性樹脂係可使用選自聚丙烯、包含丙烯單元之共聚物及其改性物、苯乙烯系樹脂、聚苯硫、聚醯胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、及聚碳酸酯之1或2個以上，宜為選自聚丙烯、包含丙烯單元之共聚物及其改性物之1或2個以上，較佳為聚丙烯。
苯乙烯系樹脂係可使用聚苯乙烯、包含苯乙烯單元之共聚物(AS樹脂、ABS樹脂、ASA樹脂、AES樹脂、MAS樹脂等)。
以「包含不鏽鋼纖維與熱塑性樹脂之母料」的形態使用時，能夠以「使熱塑性樹脂附著於將不鏽鋼纖維朝長度方向理齊束好者以一體化而成之長度為1~30mm之附著有熱塑性樹脂之不鏽鋼纖維束(附著有熱塑 性樹脂之纖維束)」的形態使用。
附著有熱塑性樹脂之纖維束，係依據熱塑性樹脂之附著狀態而包含下列3種形態物。
(I)樹脂浸透(含浸)至不鏽鋼纖維束之中心部，且樹脂進入到構成纖維束之中心部的纖維間之狀態物(以下稱為「熱塑性樹脂含浸纖維束」)。
(II)僅不鏽鋼纖維之表面被樹脂覆蓋住之狀態物(以下稱為「熱塑性樹脂表面被覆纖維束」)。
(III)該等之中間物(不鏽鋼纖維束之表面被樹脂覆蓋住，僅表面附近含浸有樹脂，樹脂並未進入到中心部)(以下稱為「熱塑性樹脂局部含浸纖維束」)。
本發明所使用之附著有熱塑性樹脂之纖維束宜為熱塑性樹脂含浸纖維束與熱塑性樹脂表面被覆纖維束，較佳為熱塑性樹脂含浸纖維束。(I)~(III)之形態的附著有樹脂之纖維束可藉由日本特開2013-107979號公報中所記載之方法來加以製造。
附著有熱塑性樹脂之纖維束，其外徑宜為1.5~6.0mm，較佳為1.8~5.0mm，更佳為2.0~4.0mm，長度宜為1~30mm，較佳為1~20mm，更佳為3~15mm。
附著有熱塑性樹脂之纖維束中之不鏽鋼纖維含有比例宜為20~80質量%，較佳為20~60質量%，更佳為20~50質量%。
附著有熱塑性樹脂之纖維束，其該附著纖維束中之不鏽鋼纖維根數宜為1000~10000根，較佳為2000~8000根，更佳為3000~7000根。附著有熱塑性 樹脂之纖維束，其寬度方向之剖面形狀宜為圓形或其類似的形狀，但亦可為橢圓形或其類似的形狀、多角形或其類似的形狀。
本發明所使用之熱塑性樹脂組成物係可為單獨由不鏽鋼纖維與熱塑性樹脂所構成之母料(附著有熱塑性樹脂之纖維束)，也可為由該母料與熱塑性樹脂所構成者。
本發明所使用之熱塑性樹脂組成物係能夠在可解決本發明課題的範圍內含有公知的樹脂添加劑。作為公知的樹脂添加劑，可列舉有對於熱、光、紫外線等之安定劑、滑劑、成核劑、塑化劑、公知的無機及有機填充材料(其中，碳纖維與碳黑除外)、抗靜電劑、脫模劑、難燃劑、軟化劑、分散劑、抗氧化劑等。該組成物(該電磁波遮蔽吸收性成形體)中之上述公知的樹脂添加劑之合計含有比例宜為5質量%以下，較佳為3質量%以下，更佳為1質量%以下。
本發明所使用之熱塑性樹脂組成物(電磁波遮蔽吸收性成形體)中之不鏽鋼纖維之含有比例為0.5~20質量%，宜為1~15質量%，較佳為1~12質量%，更佳為2~10質量%。
在本發明所使用之熱塑性樹脂組成物(電磁波遮蔽吸收性成形體)係由「由不鏽鋼纖維與熱塑性樹脂所構成之母料(附著有熱塑性樹脂之纖維束)」與「熱塑性樹脂」所構成者時，基於不鏽鋼纖維之分散性的觀點來說，本發明所使用之熱塑性樹脂組成物(電磁波遮蔽吸 收性成形體)中之母料(附著有熱塑性樹脂之纖維束)之含有比例宜為1~60質量%，較佳為1~50質量%，更佳為1~40質量%。
<電磁波遮蔽吸收性成形體>
本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係應用射出成形等公知的樹脂成形法將上述熱塑性樹脂組成物予以成形而獲得者。本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體的大小、形狀係能夠在滿足下述厚度的範圍內因應目的而適當地進行調整。
本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體中之不鏽鋼纖維長度宜為1~30mm，較佳為1~20mm，更佳為3~15mm，再更佳為5~10mm。另外，不鏽鋼纖維係因為在成形過程中不易彎折，所以組成物中之不鏽鋼纖維的長度與電磁波遮蔽吸收性成形體中之不鏽鋼纖維的長度大致相同。
本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係厚度宜為0.5mm~5mm，較佳為1mm~5mm，更佳為1mm~4mm。厚度係可藉由實施例中所記載之方法來進行測定。
本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係可將於59GHz~100GHz頻域中之任一頻率下的電磁波遮蔽性設為10dB以上，宜為20dB以上，較佳為30dB以上，更佳為40dB以上。該遮蔽性宜為76GHz~100GHz頻域整體的遮蔽性。
又，本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係可將於59GHz~100GHz頻域中之任一頻率下的電磁波吸收性設為25%以上，宜為30%以上。該吸收性宜為76GHz~100GHz頻域整體的吸收性。
本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係可藉由調整不鏽鋼纖維之含有比例(R)與厚度(T)，而調整電磁波遮蔽性與電磁波吸收性。
當本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體(組成物)中之不鏽鋼纖維之含有比例(R)與成形體之厚度(T)的乘積(R‧T)之範圍在宜為0.5~小於6時，可將於頻率70GHz~100GHz之範圍整體下的電磁波遮蔽性設為10dB以上，且可將電磁波吸收性設為40%以上。
當本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體(組成物)中之不鏽鋼纖維之含有比例(R)與成形體之厚度(T)的乘積(R‧T)之範圍在6以上，宜為6~70時，可將於頻率70GHz~100GHz之範圍整體下的電磁波遮蔽性設為50dB以上，可將電磁波吸收性設為20%以上。
[實施例] 製造例1
將由不鏽鋼纖維(直徑11~12μm，約7000根集束)所構成之纖維束經由預備加熱裝置所產生之150℃的加熱而通過十字頭模。此時，在十字頭模上，從雙軸壓出機(滾筒溫度300℃)供給熔融狀態之聚丙烯(SUNALLOMER PMB60A[SUNALLOMER公司製，嵌段PP]與MODIC P908[三菱化學公司製，酸改性PP]之混合物)之97：3(重量比)混合物，使聚丙烯含浸於纖維束。其後，利用十字頭模出口之賦形噴嘴予以賦形，利用整形輥整好形狀之後，藉由造粒機切斷成指定長度，得到長度7mm之顆粒(圓柱狀成形體)。不鏽鋼纖維長度與該顆粒長度一樣。如此所得之顆粒PP1係不鏽鋼纖維幾乎平行於長度方向。
實施例與比較例
將PP1(製造例1所得到之含有不鏽鋼纖維50質量%的顆粒)、PP2(PMB60A，SUNALLOMER公司製)之各個顆粒予以乾式摻混，藉由射出成形機(α-150iA，FANUC(股)製)，以成形溫度230℃、模具溫度50℃進行成形，得到本發明之平板狀電磁波遮蔽吸收性成形體(150×150mm)。使用所得到之電磁波遮蔽吸收性成形體，實施表1中所示各個測定。
(1)厚度(mm)
測定平板狀電磁波遮蔽吸收性成形體(150×150mm)之中心部分(對角線交叉的部分)的厚度。
(2)電磁波遮蔽性與電磁波吸收性
使用圖1所示之測定裝置(網路分析器)。
使作為測定對象之成形體10(長150mm、寬150mm、表中所示之厚度)保持在水平方向上呈對向之1對天線(波浪板面號角天線，corrugated horn antenna)11、12之 間。天線12與成形體10之間隔為0mm，成形體10與天線11之間隔為0mm。於此狀態下，從下側的天線12發射出電磁波(65~110GHz)，並由上側天線11接收已穿透過作為測定對象之成形體10之電磁波，從下述式1、式2求得電磁波遮蔽性(放射線之穿透阻礙性)，從下述式3~6求得電磁波吸收性。
電磁波遮蔽性(dB)=20log(1/|S21|) (式1)
S21=(穿透電場強度)/(入射電場強度) (式2)
式1之S21係為表示穿透電場強度與入射電場強度之比的S參數(式2)，可利用網路分析器20進行測定。
式1中，因為電磁波遮蔽性(dB)係以正的值表示，故而取S參數的倒數的對數。圖1之測定裝置，可測定0~約100dB之範圍。在電磁波遮蔽性大於80dB時，係於表中標記為「>80(dB)」。
S11=(反射電場強度)/(入射電場強度) (式3)
式3之S11係為表示反射電場強度與入射電場強度之比的S參數，可與S21同樣地利用網路分析器進行測定。
吸收率係作為電力基準，以百分比標記如下述式。將吸收性當作電磁波吸收性，示於表中。
穿透率(%)=S21 2×100 (式4)
反射率(%)=S11 2×100 (式5)
吸收率(%)=100-穿透率-反射率 (式6)
Figure 107138310-A0202-12-0010-1
從表1之實施例與比較例之比對可清楚知道，藉由含有既定量之不鏽鋼纖維，於70GHz~100GHz頻率範圍之電磁波遮蔽性與於76GHz~100GHz頻率範圍之電磁波吸收性兩者優異。又，電磁波遮蔽性係不鏽鋼纖維含有比例多者較良好，電磁波吸收性係不鏽鋼纖維含有比例少者較良好。
產業上之可利用性
本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係可使用在以車輛之自動駕駛、防止衝撞為目的而搭載在車輛上之毫米波雷達裝置用途上，例如，於與毫米波雷達之傳送接收天線控制電路之間遮蔽電波的遮蔽構件(傳送接收天線用保護構件)、毫米波雷達裝置之外殼、毫米波雷達裝置之安裝用構件等，此外還有車輛用或車輛以外之電器/電子機器之外殼等。又，本發明之電磁波遮蔽吸收性成形體係可以當作無線區域網路、寬頻無線存取系統、通訊衛星、簡易無線電(Convenience Radio)、車載雷達、位置辨識系統等之保護構件來使用，進一步具體來說，可當作基地台天線、RRH(無線傳送接收裝置)、BBU(基頻裝置)、基地台用之GaN功率放大器、光收發器等之遮蔽電波的保護構件來使用。

Claims (6)

  1. 一種電磁波遮蔽吸收性成形體，其係由包含不鏽鋼纖維之熱塑性樹脂組成物所構成之電磁波遮蔽吸收性成形體，該成形體中之該不鏽鋼纖維之含有比例為0.5~20質量%，該電磁波遮蔽吸收性成形體係厚度為0.5mm~5mm，在該電磁波遮蔽吸收性成形體中之不鏽鋼纖維之含有比例(R)與該電磁波遮蔽吸收性成形體之厚度(T)的乘積(R．T)之範圍在0.5~小於6時，於頻率70GHz~100GHz之範圍整體下的電磁波遮蔽性為10dB以上，且電磁波吸收性為40%以上，而在該乘積(R．T)之範圍在6以上時，於頻率70GHz~100GHz之範圍整體下的電磁波遮蔽性為50dB以上，且電磁波吸收性為20%以上。
  2. 如請求項1之電磁波遮蔽吸收性成形體，其中該熱塑性樹脂組成物中所含不鏽鋼纖維之纖維長度為1~30mm。
  3. 如請求項1或2之電磁波遮蔽吸收性成形體，其中該熱塑性樹脂組成物係包含長度為1~30mm之附著有熱塑性樹脂之纖維束，該附著有熱塑性樹脂之纖維束係使熱塑性樹脂附著於將不鏽鋼纖維朝長度方向理齊束好者以一體化而成且不鏽鋼纖維含有比例為20~80質量%。
  4. 如請求項1或2之電磁波遮蔽吸收性成形體，其中該電磁波遮蔽吸收性成形體之遮蔽性與吸收性為頻率76GHz~100GHz整體下者。
  5. 如請求項1或2之電磁波遮蔽吸收性成形體，其中該熱塑性樹脂為選自聚丙烯、包含丙烯單元之共聚物及其改性物、苯乙烯系樹脂、聚苯硫、聚醯胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、及聚碳酸酯之1或2個以上。
  6. 如請求項1或2之電磁波遮蔽吸收性成形體，其為傳送接收天線用保護構件。
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