JP5481613B2 - 共振型電波吸収体とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、吸収性能が安定し、耐久性を向上させた共振型電波吸収体とその製造方法に関するものである。
共振型の電波吸収体は、パラボラアンテナの性能向上や船舶マストなどに使用される場合が多く、その優れた耐久性からシリコーン樹脂にフェライト粉やカルボニル鉄粉などの磁性損失剤を分散させたものが使用されている。
共振型電波吸収体は１層で構成すると、厚さが厚くなってしまうが、電波照射面の裏面を金属のような導電体にすると、電波吸収体を薄いシート状にすることができることが広く知られており、金属面などの導電体に貼って使用するのでない場合は、裏面に導電層として金属板や導電性シートを貼って使用される。
しかし、共振型電波吸収体の電波吸収特性は材料の複素比誘電率と厚み、つまり電波が照射される面から導電層までの距離とを調整することによって決定されている。
このような動作原理であるために、裏面に導電層を持たない電波吸収体を金属面に貼る場合、接着剤の厚みやエラストマーの性質を持つシリコーン樹脂製の電波吸収体を貼る時にかかる張力の違いによって伸びたりして、電波照射面から導体までの距離、つまり厚みが変化してしまい、設計通りの電波吸収性能が得られない場合があり、実際の使用時に、製造時に行った製品検査が意味をなさなくなる恐れがある。この傾向は最近になって頻繁に使用されるようになったミリ波領域のような短い波長の電波吸収体には特に顕著である。
金属のような導体以外に貼って使用する場合は、予め電波吸収体の裏面に金属シートなどの導電層を貼る必要があるが、電波吸収体吸収体製造時に金属箔などを貼って導電層を形成しておけば、製品検査工程でチェックされた電波吸収性能が、実際の使用時にも確保することができる。
しかし、一般的にシリコーン樹脂は接着性が悪く、シリコーン系の接着剤でないと接着できない。また、シリコーン系接着剤の接着メカニズムは被着体の界面との化学反応によるとされており、シリコーン系の接着剤を溶剤などで希釈し過ぎると接着性が著しく低下するため、シリコーン樹脂を何かに接着する場合、シリコーン系の接着剤を粘性の高いまま使用しなければならない。
このため、電波吸収体製造時に導電層を貼る場合でもシリコーン樹脂部分を導電層に貼る際の接着層の厚み誤差が電波吸収性能への影響が無視できないほどの厚さになり、設計周波数よりも低周波数側へ吸収ピークがシフトしてしまったり、接着時に樹脂に張力をかけながら接着するために樹脂が伸ばされてしまうために成形時の厚さより薄くなってしまい、設計周波数よりも高周波数側へ吸収ピークがシフトしてしまったりするだけでなく、電波吸収性能そのものが低下するという難点があった。
これらの傾向は、近年ＩＴＳ関係などで、近年、使用が拡大しつつあるミリ波帯域で使用される電波吸収体、例えば、自動車衝突防止レーダー用に使用される７６．５ＧＨｚなど、波長が短い帯域の電波吸収体において特に顕著であり、電波吸収性能の低下、製品検査工程で確認された性能の確保が困難、製造時の歩留まりが悪くなるなどの難点があった。
また、シリコーン樹脂を接着するための接着剤は、空気中の水分と反応するため、金属や金属蒸着シートを貼り付けた場合、接着剤が空気から遮断された状態になるため、接着剤が硬化するまでに相当な日数を必要とする。
特開2001-036280号公報
解決しようとする問題点は、耐候性が高いが難接着性のシリコーン樹脂製共振型電波吸収体の電波吸収性能を製品検査工程時のまま確保することと、製造時に金属シートなどの導体板に接着する際の厚みの安定性を向上させ、電波吸収性能を所望のままに確保して、歩留まりを高くする技術に存する。
実際に使用する時に製品検査工程でチェックした通りの電波吸収性能を確保するためには、製品検査工程の前、つまり成形工程で予め金属シート、金属蒸着シート、金属板などの導電層と接着しておくことが望ましい。
そこで、まず電波吸収体の裏面に貼るための金属箔、金属蒸着シート、金属板などに湿気硬化型のシリコーン樹脂系接着剤を予め塗布し、金属面と強固に接着したシリコーン樹脂硬化皮膜を形成させる。
こうして表面にシリコーン皮膜を形成させた金属箔、金属蒸着シート、金属板などの上に、縮合型シリコーン樹脂に、フェライト粉または、カルボニル鉄粉、若しくは導電性炭素粉などの電波損失剤と硬化剤を混合したものを流した後、所望の厚みのスペーサーを挟んだ上にポリプロンピレン製などの剥離シートを乗せて加圧成形するか、所望の厚みを得られるように隙間を調整したローラーの間を通すことによってシート状に成形する。
この工程で成形した縮合型シリコーン樹脂が硬化する際に、予め空気中の水分と反応して金属表面に形成されていたシリコーン樹脂硬化皮膜とが反応固着することで、結果的に裏面に金属層を有し、目的とする電波を吸収するために必要な厚みを調整したシリコーン樹脂製電波吸収体を得る。
ここで、縮合型シリコーン樹脂の代わりに付加型シリコーン樹脂を使用すると、導体面に形成された湿気硬化型シリコーン皮膜に触れた部分が硬化阻害を起き、導体面とシリコーン樹脂シートの接着ができないため、縮合型シリコーンを用いる必要がある。
本発明の方法によれば、耐候性は高いが、難接着性であるシリコーン樹脂製共振型電波吸収体に金属シート、金属蒸着シート、金属板などの導電層に対し、接着層の厚みを制御して接着することができる。このため、接着層の厚み誤差による電波吸収特性の変化が生じにくいことから、安定した電波吸収性能が得られ、後から導電層を接着する方法と比較して製品歩留まりが著しく向上する。また、使用時に非導電体に接着する場合でも、金属板などの導電体に接着する場合でも接着後の吸収特性に変化を生じないため、製品検査時の吸収性能を実際の使用時にも確保することが出来る。
また、電波吸収体そのものはシリコーン樹脂でも電波照射面の裏側自体は、金属若しくは、ポリエステルなどの樹脂であるため、使用する接着剤をシリコーン樹脂に限定されずにすむという利点もある。
厚さ０．２mmのアルミシートに湿気硬化型シリコーン系接着剤である東芝シリコーン社製シリコーン系接着剤ＴＳＥ３８８を薄く塗布し、２４時間放置し、空気中の水分によって硬化させ、アルミシート表面にシリコーン皮膜を形成した。
この方法で、シリコーン皮膜を形成したアルミシートを１０枚作り、７６．５ＧＨｚ用の共振型電波吸収体を得る目的で、その上に１枚につき、東芝シリコーン社製縮合型シリコーン樹脂ＴＳＥ３５２：１００ｇに対し、ＢＡＳＦ社製カルボニル鉄粉：３００ｇ、硬化剤ＣＥ６１：１ｇを混合したものを流し、上にポリエチレン製の離型シートを乗せ、電波吸収体の厚みが１．１２mmになるように隙間を調整した２本のローラーの間を通した後、８０℃の乾燥器内で１２時間静置して硬化させた。
１２時間後、樹脂が硬化したところで、離型シートを剥がしてシート状となった電波吸収体の厚みをマイクロメータで測定したところ、１０枚すべてが導電層を含めて１．１５±０．０１mmの範囲に納まっており、図１のように、アーチ法による反射減衰量も２０±２ｄＢの範囲に収まっていた。
ポリエチレン製の離型シートの上に、東芝シリコーン社製縮合型シリコーン樹脂ＴＳＥ３５２：１００ｇに対し、ＢＡＳＦ社製カルボニル鉄粉：３００ｇ、硬化剤ＣＥ６１：１ｇを混合したものを流し、上にポリエチレン製の離型シートを乗せ、７６．５ＧＨｚ用の共振型電波吸収体を得る目的で、電波吸収体の厚みが１．１２mmになるように隙間を調整した２本のローラーの間を通した後、８０℃の乾燥器内で２４時間硬化させた。
２４時間後、樹脂が硬化したところで、離型シートを剥がしてシート状となった電波吸収体に東芝シリコーン社製シリコーン系接着剤ＴＳＥ３８８を塗布し、厚さ０．２mmのアルミシートを接着し、２４時間硬化させた後、厚みをマイクロメータで測定したところ、１．１９±０．０４mmの範囲でバラついており、図２のような共振周波数のバラツキが認められ、１枚だけが１５ｄＢ程度の反射減衰量であった。
実施例１と同様に、厚さ０．２mmのアルミシートに湿気硬化型シリコーン系接着剤である東芝シリコーン社製シリコーン系接着剤ＴＳＥ３８８を薄く塗布し、２４時間放置し、空気中の水分によって硬化させ、アルミシート表面にシリコーン皮膜を形成した。
この方法で、シリコーン皮膜を形成したアルミシートを１０枚作り、その上に１枚につき、東芝シリコーン社製付加型シリコーン樹脂ＴＳＥ３４５５Ｔ（Ａ）：１００ｇに対し、ＢＡＳＦ社製カルボニル鉄粉：３００ｇ、硬化剤ＴＳＥ３４５５Ｔ（Ｂ）：１０ｇを混合したものを流し、上にポリエチレン製の離型シートを乗せ、電波吸収体の厚みが１．１２mmになるように隙間を調整した２本のローラーの間を通した後、８０℃の乾燥器内で２４時間硬化させた。
２４時間後、樹脂が硬化したところで、離型シートを剥がしたが、アルミシートの表層部のシリコーン皮膜に触れている部分は硬化阻害を起こし、ベトベトした状態で接着していなかった。
耐候性は高いが、接着硬化までに時間がかかるシリコーン系接着剤でしか接着できないシリコーン樹脂製電波吸収体でありながら、予め電波照射面の裏面に金属やポリエステルなどの樹脂層を持つため、任意の接着剤で簡単に接着できるだけでなく、製造時に確認された電波吸収性能を実際の使用時にも確保できるだけでなく、接着層の厚みを制御しやすいことで、電波吸収性能が安定するため、ミリ波帯用のように、厚み制御が厳密な製品の歩留まりも向上させることができる。
Claims (1)
- シリコーン樹脂に誘電損失剤、若しくは磁性損失剤、またはその両方の粉体を混合し、電波照射面の反対側に導電層を有する共振型電波吸収体を製造する際に、電波の反射体となる金属箔または、ポリエステル、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートなど、金属を蒸着することが出来る樹脂フィルムにアルミニウム、銅、ニッケル、銀など電波の反射体となる金属を蒸着したシートの導電体表面に、予めシリコーン系接着剤を薄く塗布し、接着剤が硬化した後に、誘電損失剤または、磁性損失剤の粉体を混合した硬化前の縮合型シリコーン樹脂を乗せ、厚さを調整して成形することにより、硬化前の縮合型シリコーン樹脂と予め硬化した接着剤層と融着させ、電波吸収性能を安定的に制御することを特長とした共振型電波吸収体の製造方法。
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