(57)【要約】【課題】耐油性に優れ、防錆油等の付着が懸念される環境下でも好適に使用可能な誘電性エラストマー成形体および該成形体を用いた誘電体アンテナを提供する。【解決手段】平板形状の誘電性エラストマー成形体等からなる誘電体基板２と、該基板２に設けられた電極３とを備えてなる誘電体アンテナ１であって、上記誘電性エラストマー成形体は、エチレンプロピレンゴム等のエラストマーに誘電性セラミックス粉末を配合した誘電性エラストマー組成物を成形してなり、該成形体の露出表面である端面に保護膜が形成されてなり、この保護膜は、熱硬化型のフッ素ゴム、エポキシ樹脂、紫外線架橋型のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂の中から選ばれた少なくとも一つを用いて形成される。【選択図】図１
2008177700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーに誘電性セラミックス粉末を配合した誘電性エラストマー組成物を成形してなる誘電性エラストマー成形体であって、該成形体の露出表面に耐油性の保護膜が形成されてなることを特徴とする誘電性エラストマー成形体。
【請求項２】
前記保護膜は、熱硬化型のフッ素ゴム、エポキシ樹脂、紫外線架橋型のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂の中から、少なくとも一つを用いて形成されることを特徴とする請求項１記載の誘電性エラストマー成形体。
【請求項３】
前記エラストマーが、エチレンプロピレンゴムであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘電性エラストマー成形体。
【請求項４】
平板形状の誘電性エラストマー成形体と、該成形体の上下両面に形成される樹脂層と、該樹脂層の一方を介して前記成形体に設けられた電極とを備えてなる誘電体アンテナであって、
前記誘電性エラストマー成形体が請求項１、請求項２または請求項３記載の誘電性エラストマー成形体であり、該成形体の露出表面である端面に前記保護膜が形成されてなることを特徴とする誘電体アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘電性エラストマー成形体に関し、特に防錆油等の付着が懸念される環境下で高周波通信機の誘電体アンテナ等に使用される誘電性エラストマー成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、コードレスフォン、ＲＦＩＤ等に用いるパッチアンテナ、電波望遠鏡やミリ波レーダ等のレンズアンテナ等の目覚しい普及、衛星通信機器の著しい発達に伴い、通信信号の周波数の高周波化および通信機器の一層の小型化が望まれている。通信機器は、通信機器内部に組み込まれたアンテナ材料の比誘電率が高くなると、より一層の高周波化および小型化が図れる。比誘電率は、誘電体内部の分極の程度を示すパラメータである。従って、比誘電率の高いアンテナ材料を使用できれば、高周波化ひいては回路の短縮化および通信機器の小型化が図れる。
【０００３】
従来、アンテナ用のエラストマー系誘電材料として、エチレンプロピレンゴム（以下、ＥＰＤＭと記す）系材料が知られている（特許文献１参照）。
アンテナとして使用する場合、エラストマー系誘電材である大判のゴムシートから所定の寸法に打ち抜き加工もしくは切削加工、もしくはアンテナサイズの金型を用いて使用する。このとき、ゴムシートの表面は電極となる銅箔を張り合わせて使用している。また張り合わせ用の接着フィルムは耐油性のあるエポキシ系フィルム等を使用しているので、アンテナ材の上下面は耐油性に優れている。
【０００４】
しかしながら、加工後のアンテナ材の端面は露出している。アンテナがハウジングケースの中に設置されて使用される場合では、この露出端面はハウジングケースによって外的環境から保護されるので問題ない。しかし、切削油や防錆油等が噴霧される環境下にある工場等において、ＲＦＩＤ用タグアンテナとして、コンテナやパレットに直接貼り付けて使用される場合、アンテナ材の露出端面への防錆油等の付着が懸念される。ＥＰＤＭ系材料は耐油性に劣る材料であり、油が付着した場合、アンテナ材が膨潤して寸法が大幅に変化し誘電特性が低下するという問題がある。
【特許文献１】特開２００６−１９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような問題点に対処するためになされたものであり、耐油性に優れ、防錆油等の付着が懸念される環境下でも好適に使用可能な誘電性エラストマー成形体および該成形体を用いた誘電体アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の誘電性エラストマー成形体は、エラストマーに誘電性セラミックス粉末を配合した誘電性エラストマー組成物を成形してなる誘電性エラストマー成形体であって、該成形体の露出表面に耐油性の保護膜が形成されてなることを特徴とする。
また、上記保護膜は、熱硬化型のフッ素ゴム、エポキシ樹脂、紫外線架橋型のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂の中から、少なくとも一つを用いて形成されることを特徴とする。
また、上記エラストマーがＥＰＤＭであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の誘電体アンテナは、平板形状の誘電性エラストマー成形体と、該成形体の上下両面に形成される樹脂層と、該樹脂層の一方を介して上記成形体に設けられた電極とを備えてなる誘電体アンテナであって、該成形体の露出表面である端面に上記保護膜が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の誘電性エラストマー成形体は、エラストマーに誘電性セラミックス粉末を配合した誘電性エラストマー組成物を成形してなる誘電性エラストマー成形体であって、該成形体の露出表面に耐油性の保護膜が形成されてなるので、防錆油等の付着が懸念される環境下でも優れた耐油性を発揮することができる。
この結果、本発明の誘電性エラストマー成形体を用いた誘電体アンテナは、耐油性に優れ、上記環境下でも好適に使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の誘電性エラストマー成形体を用いた誘電体アンテナを図１に基づき説明する。図１は、本発明の誘電性エラストマー成形体を用いた誘電体アンテナ（パッチアンテナ）の斜視図である。
図１に示すように誘電体アンテナ１は、誘電性エラストマー成形体からなる誘電体基板２の上表面中央部に放射素子である電極３が形成されており、該電極３の所定箇所に給電ピン５が取り付けられている。電極３の形成方法としては、金属めっき処理、金属箔の接着などがある。誘電体基板２のＸ-Ｙ方向両端面は保護膜で被覆されている。
また、誘電体基板２の下表面には接地導体４が接合されている。給電ピン５は増幅回路や発信回路等（図示省略）と電気的に接続されており、該給電ピン５を介して電極３に高周波信号が給電される。なお、給電ピン５を用いず、電極３から延設した給電ライン等を利用する構造もある。
【００１０】
誘電体基板２の構成を図２に基づいて説明する。図２は図１のＡ−Ａ線一部断面図である。
図２に示すように誘電体基板２は、電極等の接合用の樹脂層２ａおよび樹脂層２ｂと、誘電性エラストマー成形体である誘電体２ｃとの積層体である。誘電体２ｃは平板形状であり、上下両表面を樹脂層２ａ、２ｂで、露出表面である両端面を保護膜６でそれぞれ被覆され、外的環境から遮断されている。電極（図１参照）は樹脂層２ａを介して、接地導体４は樹脂層２ｂを介して、それぞれ誘電体２ｃに接合されている。
【００１１】
樹脂層２ａおよび２ｂは、上述の電極３、誘電体２ｃおよび接地導体４にエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等からなる液状接着剤を塗布し乾燥することで形成できる。また、誘電体２ｃを成形する際に、金型内に銅箔および樹脂層を挿入して、成形時の圧力で加硫接着することも可能である。これらの材質からなる樹脂層により、誘電性エラストマー成形体である誘電体２ｃの上下両表面は保護され耐油性に優れる。また、エポキシ系の樹脂を用いることにより、電極３として銅箔を貼り付けても接着性に優れ、かつアンテナ部材に発生するそりを抑えることができ、コスト的にも有利となる。
【００１２】
各樹脂層の厚さは 1〜200μm 程度が好ましい。樹脂層の厚さが 1μm 未満では、樹脂層が局所的に存在できなくなり、接着面積が減少するため好ましくない。200μm より大きい場合、誘電特性（特に誘電正接）が悪化するので好ましくない。より実用的な範囲は、10〜100μm である。
各樹脂層は、比誘電率が正の温度係数を有する樹脂を用いることが好ましい。
【００１３】
本発明において保護膜６は、熱硬化型のフッ素ゴム、エポキシ樹脂、紫外線架橋型のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂の中から選ばれた少なくとも一つを用いて形成された膜であることが好ましい。
【００１４】
本発明において保護膜を形成するために用いる熱硬化型のフッ素ゴムは、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン２元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ）や、これにテトラフルオロエチレンを加えた３元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ）、いわゆるＦＫＭであることが好ましい。これらの熱硬化型フッ素ゴムはポリアミン加硫、ポリオール加硫、過酸化物加硫等により熱硬化する。市販品としては、太平化成社製ＦＮ−５０などが挙げられる。
【００１５】
本発明において保護膜を形成するために用いるエポキシ樹脂は、1 分子中にエポキシ基を 2 個以上もつ熱硬化性樹脂であり、アミン類、酸無水物類、触媒等の硬化剤によりエポキシ基が開環反応することにより硬化する。
本発明に用いるエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの縮合生成物である最も代表的なエポキシ樹脂の他、エポキシノボラック樹脂、脂環式エポキシ樹脂、異節環型エポキシ樹脂などの各種エポキシ樹脂を使用することができる。これらのエポキシ樹脂の中では耐候性に優れ、比誘電率の正の温度係数が大きいビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。市販品としては、サンユレック社製ＲＳ−９００ＢＫなどが挙げられる。
【００１６】
また、上記エポキシ樹脂の他に紫外線照射により塗布後の乾燥・硬化を短時間に行なうことができる紫外線架橋型のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。市販品としては、ダイセル化学工業社製セロキサイド２０２１Ｐなどが挙げられる。
【００１７】
本発明において保護膜を形成するために用いるウレタン樹脂は、ポリオール（多価水酸基）とポリイソシアネート（多価イソシアネート基）を架橋させたポリウレタン樹脂であって、紫外線照射により塗布後の乾燥・硬化を短時間に行なうことができる紫外線架橋型のウレタン樹脂であることが好ましい。市販品としては、サートマージャパン社製ＮＴＸ７２９６などが挙げられる。
【００１８】
誘電性エラストマー成形体の露出部であるＸ-Ｙ方向のそれぞれの端面に保護膜を形成する方法は、上述の熱硬化型のフッ素ゴム、エポキシ樹脂、紫外線架橋型のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等からなる樹脂塗料組成物を誘電性エラストマー成形体の端面に、スプレー塗布や刷毛塗りして硬化させる方法、液状の樹脂塗料組成物に誘電性エラストマー成形体を含浸して形成する方法等が挙げられる。
【００１９】
誘電性エラストマー成形体の上下両表面に樹脂層が形成されない露出部がある場合には、これらの露出部にも上記保護膜を形成することによって、誘電性エラストマー成形体に耐油性を付与することができる。
また、保護膜の厚さは、0.01〜3 mm が好ましく、より好ましい範囲は 0.1〜2 mm である。
【００２０】
本発明の誘電性エラストマー成形体は、所定の誘電性エラストマー組成物を成形してなる。
誘電性エラストマー組成物に配合できる誘電性セラミックス粉末としては、チタン酸金属塩で、Ｎｄ、Ｌａ等の希土類を少なくとも１種類以上と、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｂｉ等から選ばれた１種または２種以上の金属元素を配合したセラミックス粉末が好ましい。Ｎｄ、Ｌａ等の希土類は、比誘電率の温度変化を小さくする温度特性の改善に寄与し、Ｂａ、Ｓｒ等の金属元素は誘電率を高め、誘電正接を小さくするなど、誘電特性の向上に寄与する。好適な誘電性セラミックス粉末としては、Ｔｉ−Ｂａ−Ｎｄ−Ｂｉ系のチタン酸バリウム・ネオジム系セラミック粉末である。
【００２１】
本発明に用いる誘電性エラストマー組成物を構成するエラストマーは、天然ゴム系エラストマーおよび合成ゴム系エラストマーを使用できる。
天然ゴム系エラストマーとしては、天然ゴム、塩化ゴム、塩酸ゴム、環化ゴム、マレイン酸化ゴム、水素化ゴム、天然ゴムの二重結合にメタクリル酸メチル、アクリロニトリル、メタクリル酸エステル等のビニルモノマーをグラフトさせてなるグラフト変性ゴム、窒素気流中でモノマー存在下に天然ゴムを粗錬してなるブロックポリマー等を挙げることができる。これらは、天然ゴムを原料とするものの他、合成 cis-1,4-ポリイソプレンを原料としたエラストマーを挙げることができる。
【００２２】
合成ゴム系エラストマーとしては、イソブチレンゴム、ＥＰＤＭ、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマー、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等のポリオレフィン系エラストマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）等のスチレン系エラストマー、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、ナイロン１２、ブチルゴム、ブタジエンゴム、ポリノルボルネンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等を挙げることができる。
【００２３】
これらのエラストマーは、１種類または２種類以上混合して用いることができる。また、エラストマーの持つ弾力性を損なわない範囲内で熱可塑性樹脂の１種または２種を配合して用いることができる。本発明のエラストマーとして天然ゴム系エラストマーおよび／または合成非極性エラストマーの中から選ばれる１種または２種以上を用いた場合には電気絶縁性に優れた誘電性エラストマーを得ることができるので、特に絶縁性の要求される用途に好ましく用いることができる。合成非極性のエラストマーとしては、ＥＰＤＭ、エチレンプロピレンジエンゴム、イソブチレンゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム等を挙げることができる。とくにＥＰＤＭ、エチレンプロピレンジエンゴムは誘電正接が極めて低いので、アンテナ等の電子部品やセンサーの用途には好ましく用いることができる。
【００２４】
本発明に用いる誘電性エラストマー組成物には、本発明の効果を妨げない範囲で（１）エラストマーとセラミックス粉末の界面の親和性や接合性を向上させ、機械的強度を改良するために、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニアアルミネート系カップリング剤等のカップリング剤を、（２）電極形成のためのメッキ性を改良するために、タルク、ピロリン酸カルシウム等の微粒子性充填剤を、（３）熱安定性を一層改善するために酸化防止剤を、（４）耐光性を改良するために紫外線吸収剤等の光安定剤を、（５）難燃性を一層改善するためにハロゲン系、リン系、無機水酸化物系もしくは膨張化黒鉛等の難燃助剤を、（６）耐衝撃性を改良するために耐衝撃性付与剤を、（７）着色するために染料、顔料などの着色剤を、（８）物性を調整するために可塑剤、硫黄やパーオキサイド等の架橋剤を、（９）加硫を進めるための加硫促進剤をそれぞれ配合することができる。
【００２５】
また、本発明に用いる誘電性エラストマー組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内でガラスファイバー、チタン酸カリウムウィスカ等のチタン酸アルカリ金属繊維、酸化チタン繊維、ホウ酸マグネシウムウィスカやホウ酸アルミニウムウィスカ等のホウ酸金属塩系繊維、ケイ酸亜鉛ウィスカやケイ酸マグネシウムウィスカ等のケイ酸金属系繊維、カーボンファイバー、アルミナ繊維、アラミド繊維等の各種有機または無機の充填剤を併用できる。
【００２６】
本発明において誘電性エラストマー成形体の製造方法としては、特に制限がなく、各種の混合成形方法を用いることができる。例えば、上述した誘電性セラミックス粉末、各種添加剤、加硫剤等をエラストマーに配合して誘電性エラストマー組成物とし、これをバンバリーミキサー、ローラー、２軸押し出し機等で混錬して製造する方法などが好適に用いられる。その後、射出成形や押し出し成形、加熱圧縮成形等により誘電性エラストマー成形体を得ることができる。
【実施例】
【００２７】
各実施例および各比較例において、誘電体アンテナ材料としては、ＥＰＤＭ（三井化学社製：ＥＰＴ−３０９５）100 重量部に対し、誘電体セラミック粉末（共立マテリアル社製：ＨＦ−１２０）を 600 重量部配合し、その他助剤を適量配合した組成物を用いた。
誘電体アンテナとしては、図２に示す電極３と、誘電体基板２と、接地導体４とからなる誘電体アンテナ１を準備した。誘電体基板２は樹脂層（エポキシ系フィルム）２ａと、エラストマー成形体である誘電体２ｃと、樹脂層（エポキシ系フィルム）２ｂとの積層体であり、誘電体２ｃは上下両表面を樹脂層２ａ、２ｂで被覆されている。誘電体２ｃの露出部であるＸ-Ｙ方向のそれぞれの端面に以下に従って保護膜６を形成した。
【００２８】
実施例１
誘電体２ｃの露出部であるＸ-Ｙ方向のそれぞれの端面にフッ素ゴム塗料液（太平化成社製：ＦＮ−５０、硬化剤入り）を塗布し、150℃ にて 0.5 時間乾燥して厚み 100μmの保護膜６を形成し、誘電体２ｃの露出部を保護膜６で被覆した誘電体アンテナ試験片を得た。なお、塗料は端部に塗りやすいように希釈剤を用いて適度な粘度に調整した。この試験片を用いて以下に示す耐油性試験に供し、耐油性を測定した。結果を表１に示す。
【００２９】
実施例２
誘電体２ｃの露出部であるＸ-Ｙ方向のそれぞれの端面にエポキシ樹脂塗料液（サンユレック社製：ＲＳ−９００ＢＫ、硬化剤入り）を塗布し、100℃ にて 0.5 時間乾燥して厚み 100μm の保護膜６を形成し、誘電体２ｃの露出部を保護膜６で被覆した誘電体アンテナ試験片を得た。なお、塗料は端部に塗りやすいように希釈剤を用いて適度な粘度に調整した。この試験片を用いて以下に示す耐油性試験に供し、耐油性を測定した。結果を表１に示す。
【００３０】
実施例３
誘電体２ｃの露出部であるＸ-Ｙ方向のそれぞれの端面に紫外線硬化型のエポキシ樹脂塗料液（ダイセル化学工業社製：セロキサイド２０２１Ｐ、重合開始剤入り）を塗布し、紫外線を照射して厚み 100μm の保護膜６を形成し、誘電体２ｃの露出部を保護膜６で被覆した誘電体アンテナ試験片を得た。なお、塗料は端部に塗りやすいように希釈剤を用いて適度な粘度に調整した。この試験片を用いて以下に示す耐油性試験に供し、耐油性を測定した。結果を表１に示す。
【００３１】
実施例４
誘電体２ｃの露出部であるＸ-Ｙ方向のそれぞれの端面に紫外線硬化型のウレタン樹脂塗料液（サートマー ジャパン社製：ＮＴＸ７２９６、重合開始剤入り）を塗布し、紫外線を照射して厚み 100μm の保護膜６を形成し、誘電体２ｃの露出部を保護膜６で被覆した誘電体アンテナ試験片を得た。なお、塗料は端部に塗りやすいように希釈剤を用いて適度な粘度に調整した。この試験片を用いて以下に示す耐油性試験に供し、耐油性を測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
＜耐油性試験＞
誘電体アンテナ試験片（エラストマー単体寸法：60mm×20mm×t2mm）を80℃に加熱した日本石油製防錆油（アンチラストＰ２４００）中に 168 時間浸漬し、外観及び寸法変化を測定した。寸法変化は、長手方向（ 60mm 部分）の変化量を測定した。外観に膨れ、剥がれがなく、寸法変化率が 5 ％以内であれば合格「○」、それ以外は不合格「×」とした。
【００３３】
比較例１
実施例１で準備した誘電体アンテナの誘電体２ｃの露出部であるＸ-Ｙ方向のそれぞれの端面に保護膜を形成せずに誘電体アンテナ試験片とした。この試験片を用いて上記耐油性試験に供し、耐油性を測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
比較例２
樹脂層を使用せずにエラストマー成形体単体の誘電体アンテナ試験片を上記耐油性試験に供し、耐油性を測定した。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2008177700.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の誘電性エラストマー成形体は露出部を保護膜で被覆したので、防錆油等の付着が懸念される環境下でも優れた耐油性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の誘電体アンテナ（パッチアンテナ）の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線一部断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    誘電体アンテナ
２    誘電体基板
２ａ、２ｂ  樹脂層
２ｃ  誘電体（誘電性エラストマー成形体）
３    電極
４    接地導体
５    給電ピン
６    保護膜
【図１】
2008177700.tif 000004
【図２】
2008177700.tif 000005