JP2006264418A - 自動車用アンテナ形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 外観を低下させずに自動車に容易に形成することができて邪魔にならず、耐久性に優れており、且つ修理や取替えが容易な自動車用アンテナの形成方法を提供すること。
【解決手段】 バンパーやスポイラーといった自動車用プラスチック部材の表面に塗装、印刷、フィルム転写、フィルム貼り付けなどの方法でアンテナ回路皮膜を形成した後、該アンテナ回路皮膜上にさらに単層又は複層の塗装皮膜を形成することを特徴とする自動車用アンテナ形成方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車用アンテナ形成方法に関するものである。

自動車用のアンテナは、従来ラジオ電波を受信することが主な役割であったが、近年では、テレビ電波の受信用、ＧＰＳ（gloval positioning system）用、キーレス用、ＥＴＣ（自動料金収受システム）用等その役割は多様化しており、種々のアンテナが自動車に取り付けられるようになった。

自動車用アンテナとしては、社外に取り付けるロッドアンテナが一般的なものである。ロッドアンテナは車から突き出して使用されるため、多数のロッドアンテナを装着すると外観が低下するだけでなく、走行や洗浄時の邪魔になったり、簡単に折れたりするという問題がある。

そこで、ウィンドーのガラスに取り付けて用いる方法も一般化されてきており、二枚のガラスにアンテナを挟み込んで用いる方法や、フィルム状のアンテナをガラスに貼り付ける方法が開発されてきている。また、車内にアンテナを取り付けることも多く、ルーフパネルの内側、ルームミラーの裏等邪魔にならないところに設置されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）。

しかしながら、ガラスにアンテナを取り付ける方法ではガラスの透明性が低下するという問題があり、また、ガラスをリサイクルする際、このアンテナ素材が再生ガラスの強度を著しく低下させるため、リサイクルの妨げともなっている。また、ルームミラーの裏等アンテナの取り付け場所によっては外から目立ち、外観を損ねるという問題があり、一方、外から見えないところに設置しようとすれば電波を受けづらくなるという問題がある。

自動車外部に取り付け、且つ邪魔にならない方法として、自動車車体の外部に溝を作り、その溝にアンテナを埋め込む方法が開示されている（特許文献４参照）。しかしながらこの方法では、自動車車体に溝を作成する必要があり、自動車生産ラインの改造を伴い、生産効率も低下する。

これらの問題を解決するため、先に、自動車車体外板部の電着塗膜上又は中塗り塗膜上にアンテナ皮膜を形成する方法を提案した（特許文献５参照）。この方法により、上記の問題点をほとんど解消することができたが、事故等によりアンテナ部分を損傷した時の修理や取替えが難しく、改善の要望があった。

特開平８−２４２１１４号公報 特開平５−２９１８０９号公報 特開平１０−４１７１９号公報 特開平６−１５２４８９号公報 特開２００４−３４３３５１号公報

本発明の目的は、外観を低下させずに自動車に容易に形成することができて邪魔にならず、且つ修理や取替えが容易な自動車用アンテナの形成方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、自動車用プラスチック部材の表面にアンテナ回路皮膜を形成させ、該皮膜を単層又は複層の塗装皮膜で覆うことにより、外部からアンテナの存在を隠すことができ、邪魔にならず、従って、電波のよく受信できる部位に設置することができ、且つ、故障してもアンテナ付きプラスチック部品だけを交換することで容易に修復することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

かくして、本発明は、自動車用プラスチック部材の表面にアンテナ回路皮膜を形成し、該アンテナ回路皮膜上に単層又は複層の塗装皮膜を形成することを特徴とする自動車用アンテナ形成方法に関する。

また、本発明は、上記自動車用アンテナの形成方法を用いて得られるアンテナ回路皮膜を有することを特徴とする自動車に関する。

自動車用の邪魔にならないアンテナとして、近年、リアウィンドーに導体線をプリントした後に焼結させたアンテナが広く用いられるようになった。このアンテナ導体線は後部視界を得るために本来透明でなければならないウィンドーの機能を損なうものであり、また、荷物の接触等にもとづく傷により断線することもあるため、他の部位に設置可能であれば、リアウィンドー本来の機能を高めることになる。さらに、アンテナを含有するガラスをリサイクルする際、このアンテナ素材が再生ガラスの強度を著しく低下させるため、リサイクルの妨げともなっている。

本発明方法によればアンテナが形成されても視界の邪魔とならず、且つ外観意匠性を損なうことがないため、バンパー等電波受信にとって好都合な部位に形状に合わせて塗装等によって容易にアンテナを形成することが出来る利点がある。また、外部環境による劣化を受けないよう上塗り塗膜によって保護されているため、耐久性にも優れているという利点がある。

本発明は、自動車用プラスチック部材の表面にアンテナ回路皮膜を形成し、該アンテナ回路皮膜上に単層又は複層の塗装皮膜を形成することを特徴とする自動車用アンテナの形成方法である。

アンテナの形成場所
本発明でいう自動車とは、原動機の動力で車輪を回転させ、軌条や架線によらないで走る車のことであり、４輪車だけでなく、バイクなどの２輪以上の駆動車も包含される。これら自動車には、バンパー、スポイラー、インストルメントパネル等多くのプラスチック部材が用いられており、ミニバイク等では、外装全体がプラスチック材の場合もある。これらのプラスチック部材は、通常決められた型で作られており、組み立て、取り外しが容易になっており、容易に取り替えることができる。これらのプラスチック部材の表面、特に、車の外から見られる位置にあって、外からの電波を受けやすい部位にアンテナを形成することが好ましく、例えば、バンパー、スポイラーなどの外に面した側の表面が特に好ましい部位といえる。これらの部位に通常のロッドアンテナやフィルムアンテナを設置したのでは、邪魔になるだけでなく、外観を著しく低下させるが、本発明のアンテナの形成方法を用いればこれらの問題を解決することができる。

自動車用プラスチック部材
自動車用プラスチック部材は、その使用する場所及び用途によってプラスチックの種類が異なるが、例えば、エチレンやプロピレンのホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーなどのポリオレフィン樹脂；ポリウレタン樹脂；ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂；ポリメチルメタクリレートなどのポリアクリル樹脂；ポリ塩化ビニル樹脂などを挙げることができる。特にバンパーの場合にはポリプロピレン系樹脂やポリウレタン樹脂が多く用いられている。

本発明においてアンテナ回路皮膜は、上記に挙げられた樹脂の成形品表面に直接形成させることができる。その場合、通常、プラスチック成形品の表面は不活性であることが多く、トリクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素化合物による洗浄や、クロム酸処理、火炎処理、コロナ処理、プラズマ処理などの表面処理を行ったプラスチック部材を用いることができる。近年、環境への影響やコストの問題から、表面活性を有するプラスチック成形品が多数開発されてきており、水や有機溶剤による洗浄だけで塗膜や接着剤との十分な付着性が得られる部材も出てきており、これらを利用してもよい。

部材の洗浄や表面処理だけでは部材とアンテナ回路皮膜との十分な付着力が得られない場合には、付着性に優れた下塗塗料を予め塗布した部材を使用してもよい。

なお、自動車用バンパーなどでは、その上に塗装する塗料の静電塗装性を上げるため導電性プライマーが先に塗装されることが多いが、その場合には、アンテナ形成部位には導電性プライマーが塗装されないようにするか、アンテナ回路皮膜の下に電磁遮蔽層を設けることが必要となる。例えば、導電性プライマーの上に非導電性の複層の塗膜が形成される場合には、複層塗膜の塗膜間にアンテナ回路皮膜が形成されるようにするとよい。また、予め作られたフィルム状のアンテナを転写または貼り付けする場合には、予め作成するフィルム状のアンテナ皮膜に予め電磁遮蔽層を設けておいてもよい。

アンテナ回路の形成方法
アンテナ回路は、必要により洗浄、表面処理及び／又は塗料が塗装された自動車用プラスチック部材表面上に直接導電性ペーストをスプレーやローラー、刷毛などで塗布又はシルクスクリーンなどで印刷する方法を用いるか、フィルム上に予め導電性ペーストでアンテナ回路を描画したものをプラスチック部材表面上に転写させる（フィルム転写法）か、フィルム状のアンテナをそのまま貼り付けるなどの方法を用いて形成させることができる。また、この際、より感度を上げるために、アンテナ回路形成前のプラスチック部材表面上に誘電材皮膜をさらに形成させてもよい。該誘電材皮膜は塗布、印刷、転写等いかなる方法で形成させてもよく、工程上で都合の良い方法を選択することができる。

導電性ペーストは、導電性粉末（Ｂ）を熱硬化性又は熱可塑性樹脂（Ａ）に分散することにより得ることができる。その場合ペーストの粘度は有機溶剤（Ｃ）及び／又は水により調整される。

熱硬化性又は熱可塑性樹脂（Ａ）は、通常自動車用塗料に用いられるものであれば特に制限なく使用することができるが、塗膜物性の面からは熱硬化性樹脂であることが好ましく、樹脂の種類としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。該樹脂が水酸基を含有したものであればメラミン樹脂、ポリイソシアネート化合物（イソシアネートはブロックされていてもよい）などの硬化剤と組み合わせることにより、また、樹脂がカルボキシル基を含有している場合にはエポキシ基含有樹脂などの硬化剤と組み合わせることにより好適に使用できる。上記樹脂は、有機溶剤に溶解したものを好適に使用できるが、水に溶解又は分散するタイプのものであってもよく、２液硬化型の組成物であってもよい。。

導電性粉末（Ｂ）としては、例えば、銀、ニッケル、銅、電解銅、導電性カ−ボン、酸化インジウム、錫ドープ酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛、導電処理マイカ等の微粉末を挙げることができるが、特に銀、ニッケル、銅、電解銅などの導電性金属の粉末を好適に用いることができ、銀メッキした銅粉末なども使用できる。また、偏平化した導電性粉末なども導電性を向上させる上で好適である。本発明に用いる導電性粉末（Ｂ）の粒径としては、０．１μｍ〜３０μｍ、特に０．５μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。粒径が小さ過ぎると導電性が低下し、大き過ぎると塗膜外観が低下する。

導電性粉末（Ｂ）の最適な添加量は金属の種類や粒径、形状などによって変動するが、導電ペーストにより形成される皮膜の体積固有抵抗が１０^６Ω・ｃｍ以下、特に１０^３Ω・ｃｍ以下、さらに特に１０^−１Ω・ｃｍ以下になるようにすることが好ましく、熱硬化性又は熱可塑性樹脂（Ａ）の固形分１００重量部に対して導電性粉末（Ｂ）を１０〜４００重量部、特に５０〜３００重量部程度の範囲内が導電性と塗膜物性の面から好ましい。

導電性粉末（Ｂ）は、樹脂（Ａ）及び必要に応じて有機溶剤（Ｃ）及び／又は水を加えてサンドミル等の分散機で分散することにより導電性ペーストを得ることができる。

上記有機溶剤（Ｃ）としては、樹脂（Ａ）を溶解できるものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、トルエン、キシレン、高沸点石油系炭化水素などの炭化水素系溶剤；メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン系溶剤；酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエステル系溶剤；メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール系溶剤；エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテルアルコール系溶剤などを挙げることができ、これらは単独で、あるいは２種以上を混合して使用することができる。

導電性ペーストには、さらに必要に応じて着色顔料、体質顔料等の顔料；顔料分散剤、凝集防止剤、沈降防止剤、潤滑剤、レベリング剤、消泡剤、紫外線吸収剤等の添加剤など従来公知の塗料用顔料や添加剤を配合することができる。

本発明においては、上記導電性ペーストを塗布、印刷又はフィルム転写するかフィルム状のアンテナを貼り付けるなどの方法によりプラスチック部材表面上にアンテナ回路皮膜を形成するものであるが、該アンテナ回路皮膜の膜厚は、乾燥膜厚として１〜５０μｍ、特に５〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が薄くなると膜の導電性が低下してアンテナとしての機能が発揮できなくなり、一方、膜厚が厚すぎると、その膜の上にさらに上塗りが塗装されてもアンテナ回路の形状が目立つようになる。

上記のように、プラスチック部材表面上にアンテナ回路を形成した後、その上に、単層又は複層の塗膜が形成される。これらの塗膜は自動車用プラスチック部材に通常、下塗塗膜、中塗り塗膜、上塗り塗膜などとして用いられるものであれば特に制限なく用いることができ、上塗り塗膜は単層であっても複層であってもかまわない。アンテナ回路の形成に用いられる導電性ペーストが熱硬化性である場合、アンテナ回路形成直後に加熱硬化させてもよいが、その上に塗装される塗料を加熱硬化させる際に同時に硬化させてもよい。

アンテナ回路は１つだけ形成させてもよいが、複数形成させてもよく、用途に応じてその形状、皮膜の膜厚、アンテナ回路の形成場所等を選択することが好ましい。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下、「部」及び「％」はいずれも重量基準によるものとする。また、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差熱分析（ＤＴＡ）によるものであり、平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定したものである。

樹脂の合成
合成例１（ポリエステルポリオールの合成）
アジピン酸２４０部、ヘキサヒドロフタル酸１２５部、１，６−ヘキサンジオール２４０部及びトリメチロールプロパン７０部を常法によりエステル化反応させてポリエステルポリオール（ａ−１）を得た。静的ガラス転移温度は−６０℃、水酸基価は７０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

合成例２（ブロックポリイソシアネート溶液の合成）
窒素雰囲気下で、フラスコ内に１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート１００部及びブタンジオール１．２部を仕込み、攪拌しながら８０℃で２時間保持した。その後、温度を６０℃に保持し、触媒としてテトラブチルアンモニウムアセテートを添加し、さらにリン酸を添加し反応を停止した。反応液を濾過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応の１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートを除去し、２５℃における粘度が３，８００ｍＰａ・ｓ、イソシアネート含有量が２１．０％のイソシアヌレート型ポリイソシアネートを得た。

窒素雰囲気下で、このポリイソシアネート１００部及びキシレン３９部をフラスコに仕込み、マロン酸ジエチル４２部、アセト酢酸エチル３４部及び２８％ナトリウムメチラート水溶液０．８部の混合物を室温で徐々に添加した。添加終了後、６０℃で６時間反応を続けた。その後、ブタノール１４部を添加し、十分攪拌し、固形分７５％のブロックポリイソシアネート溶液（ｂ−１）を得た。樹脂中のブロックされたイソシアネート基の含有量（ＮＣＯとして）は９．１％であった。このブロックポリイソシアネート溶液（ｂ−１）を５℃で２週間貯蔵しても結晶化せず、溶液状態を維持した。

合成例３（アクリル樹脂の合成）
スチレン２５部、ｎ−ブチルメタクリレート２０部、ｎ−ブチルアクリレート３０部、ヒドロキシエチルメタクリレート２４部及びアクリル酸１部を常法によりラジカル重合反応させてアクリル樹脂（ｃ−１）を得た。静的ガラス転移温度は５℃、水酸基価は１２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量は１０，０００であった。

塗料の製造
製造例１（プライマーの製造）
「スーパークロン８９２Ｌ」（日本製紙ケミカル社製、商品名、塩素化率２２％の塩素化ポリプロピレン樹脂、数平均分子量２５，０００、固形分含有率２０％）５０部（固形分）、ポリエステルポリオール（ａ−１）３０部、酸化チタン顔料８０部及びタルク１０部を混合し、キシレン／ブタノール＝５０／５０の混合溶液で分散しやすい粘度に調整した後、シェーカーで分散し、均一化させた。そこにブロックポリイソシアネート溶液（ｂ−１）２０部（固形分）を加えて攪拌した後、キシレン／ブタノール＝５０／５０の混合溶液で希釈して粘度１３秒／フォードカップ＃４／２０℃に調製されたプライマーを得た。

製造例２（ベース塗料の製造）
ポリエステルポリオール（ａ−１）１００部（固形分）、ブロックポリイソシアネート（ｂ−１）３０部（固形分）及び「アルミペースト＃７６８０ＮＳ」（東洋アルミニウム社製、商品名）１５部をキシレン中で混合し、分散させ、粘度１３秒／フォードカップ＃４／２０℃に調製された１液型ベース塗料（Ｂ−ｉ）を得た。

製造例３（クリヤ塗料の製造）
アクリル樹脂（ｃ−１）７０部及びヘキサメチレンジイソシアネートの水アダクト体３０部を有機溶剤（トルエン／キシレン等重量混合液）と混合し、粘度１４秒／フォードカップ＃４／２０℃に調製された２液型アクリル樹脂系クリヤ塗料（Ｃ−ｉ）を得た。

アンテナ皮膜の作成及び評価
実施例１
「スーパークロン８９２Ｌ」（日本製紙ケミカル社製、商品名、塩素化率２２％の塩素化ポリプロピレン樹脂、数平均分子量２５，０００、固形分含有率２０％）５０部（固形分）、ポリエステルポリオール（ａ−１）３０部及び平均粒径５μｍの金属ニッケル粉末８０部を混合し、キシレン／ブタノール＝５０／５０の混合溶液で分散しやすい粘度に調整した後、シェーカーで分散し、均一化させた。そこにブロックポリイソシアネート溶液（ｂ−１）２０部（固形分）を加え、よく攪拌して導電性ペーストを得た。該導電性ペーストをエアスプレーにより、乾燥膜厚で３０μｍになるようにガラス板に塗装した後、熱風乾燥炉を用いて雰囲気温度１００℃で３０分間加熱し塗膜を硬化させた。冷却後に皮膜の体積固有抵抗値を測定（ＩＥＣ６００９３）したところ、１．１×１０^−２Ω・ｃｍであった。

バンパーに成形加工したポリプロピレン（脱脂処理済み）の外面となる側に、上記導電性ペーストを乾燥膜厚が３０μｍになるようにして線形アンテナ形状（パーソナル無線用）に型紙を用いてエアスプレー塗装し、１００℃で３０分間加熱して硬化させ、アンテナ皮膜とした。該アンテナ皮膜に結線した後、アンテナ皮膜を有するバンパー上に製造例１のプライマーを乾燥膜厚が２０μｍになるようにしてエアスプレー塗装し、室温に２分間放置してから、該プライマー塗膜の上に製造例２のベース塗料を乾燥膜厚が２０μｍになるようにしてエアスプレー塗装し、室温に２分間放置してから、該ベース塗膜の上に製造例３のクリヤ塗料を乾燥膜厚が２５μｍになるようにしてエアスプレー塗装し、ついで１００℃で３０分間加熱して複層塗膜を同時に硬化させた。得られた塗膜はパーソナル無線の電波を良好に受信した。

実施例２
ポリエステルポリオール（ａ−１）８０部及び平均粒径２μｍの電解銅粉２５０部を混合し、キシレン／ブタノール＝５０／５０の混合溶液で分散しやすい粘度に調整した後、シェーカーで分散し、均一化させた。そこにブロックポリイソシアネート溶液（ｂ−１）２０部（固形分）を加え、よく攪拌して導電性ペーストを得た。該導電性ペーストをシルクスクリーンにより、乾燥膜厚で２５μｍになるようにガラス板に印刷した後、熱風乾燥炉を用いて雰囲気温度１００℃で３０分間加熱し塗膜を硬化させた。冷却後に皮膜の体積固有抵抗値を測定したところ、５．８×１０^−４Ω・ｃｍであった。

バンパーに成形加工したポリプロピレン（脱脂処理済み）の外面となる側に、製造例１のプライマーを乾燥膜厚が２０μｍになるようにしてエアスプレー塗装し、１００℃で３０分間加熱して硬化させた。該プライマー塗膜の上に導電性ペーストを乾燥膜厚が２５μｍの線形アンテナ形状（パーソナル無線用）にシルクスクリーンにより印刷し、１００℃で２０分間加熱して硬化させ、アンテナ皮膜とした。アンテナ皮膜に結線した後、アンテナ皮膜を有するプライマー塗膜上に製造例２のベース塗料を乾燥膜厚が２０μｍになるようにしてエアスプレー塗装し、室温に２分間放置してから、該ベース塗膜の上に製造例３のクリヤ塗料を乾燥膜厚が２５μｍになるようにしてエアスプレー塗装し、ついで１００℃で３０分間加熱して複層塗膜を同時に硬化させた。得られた塗膜はパーソナル無線の電波を良好に受信した。

Claims (15)

1. 自動車用プラスチック部材の表面にアンテナ回路皮膜を形成し、該アンテナ回路皮膜上に単層又は複層の塗装皮膜を形成することを特徴とする自動車用アンテナ形成方法。
2. 自動車用プラスチック部材が、単層又は複層の塗装皮膜を有するものである請求項１に記載の自動車用アンテナ形成方法。
3. 自動車用プラスチック部材が自動車車体の外面側に取り付けられるものである請求項１又は２に記載の自動車用アンテナ形成方法。
4. 自動車用プラスチック部材が、バンパー及び／又はスポイラーである請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用アンテナ形成方法。
5. 自動車の外部から見える箇所にアンテナ回路皮膜形成部位が存在するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車用アンテナ形成方法。
6. アンテナ回路皮膜が、導電ペーストをプラスチック部材に塗装することにより形成されたものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車用アンテナ形成方法。
7. アンテナ回路皮膜が、導電ペーストをプラスチック部材に印刷することにより形成されたものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車用アンテナ形成方法。
8. アンテナ回路皮膜が、フィルム上に形成されたアンテナ回路皮膜をプラスチック部材上に転写することにより形成されたものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車用アンテナ形成方法。
9. アンテナ回路皮膜が、フィルムアンテナをプラスチック部材上に貼り付けることにより形成されたものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車用アンテナ形成方法。
10. 導電ペーストが、熱硬化性又は熱可塑性樹脂（Ａ）、導電性粉末（Ｂ）及び有機溶剤（Ｃ）よりなるものである請求項１〜９のいずれか一項に記載の自動車用アンテナ形成方法。
11. 導電ペーストにより形成される皮膜の体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍ以下である請求項１０に記載の自動車用アンテナ形成方法。
12. 導電性粉末（Ｂ）が銀、銅及びニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属の粉末である請求項１０に記載の自動車用アンテナ形成方法。
13. 導電ペーストが、熱硬化性又は熱可塑性樹脂（Ａ）の固形分１００重量部に対して導電性粉末（Ｂ）を１０〜４００重量部含有するものである請求項１０に記載の自動車用アンテナ形成方法。
14. アンテナ回路皮膜の膜厚が、乾燥膜厚として１〜５０μｍの範囲内である請求項１〜１３のいずれか一項に記載の自動車用アンテナの形成方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の自動車用アンテナの形成方法を用いて得られるアンテナ回路皮膜を有することを特徴とする自動車。