AT395127B - Verfahren zur herstellung eines flaechenelementes zur absorption von elektromagnetischen wellen - Google Patents
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Description
AT 395127 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenelementes mit Streifen mit elektrisch leitfähig»! Eigenschaften, zur Absorption von elektromagnetischen Wellern
Im Bereich von Flughäfen können Gebäude, die in der Lage sind, elektromagnetische Wellen, insbesondere Radaiwellen, zu reflektieren, die für die Flugsicherung erforderliche Radarortnung von Flugzeugen stören. 5 Die Neuentwicklung eines elektromagnetische Wellen, insbesondere Radarwellen, absorbierenden
Flächenelementes hat zu ein» Ausbildung geführt, bei der Plattenabschnitte aus Mineralwolle mit solchen aus elektrisch leitfähigem Material abwechselnd in eine Form oder Kassette eingelegt und als Radarabsorber, z. B. für Gebäudefassaden verwendet werden. Das Verfahren zur Herstellung solcher Flächenelemente mußte jedoch auf umständliche Art und Weise im wesentlichen manuell durchgeführt werden. 10 Hierdurch ergibt sich der Nachteil, daß zum einen eine homogene Beschaffenheit der so hergestellten Flächen- elementekaum gewährleistetwerdenkann undzum anderen führteinemanuelle Herstellung derartiger Flächenelemente zu sehr hohen Gestehungskosten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung flächiger Materialien mit elektromagnetische Wellen, insbesondere Radarwellen, absorbierenden Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, 15 durch welches solche Materialien im industriellen Maßstab zur Verfügung gestellt werden können.
In diesem Zusammenhang sind zwar bereits Flächenelemente zum Absorbieren von elektromagnetischen Wellen bekannt, jedoch haben diese nicht den Charakter einer absorbierenden Lamellenmatte. Zum Beispiel ist in der EP-A2/3 0 271 278 ein Mikrowellenabsorber beschrieben, bei dem mehrere Schichten eines kohlenstoffhaltigen Materials zu einem Sandwich zusammengeklebt sind, wobei die Konzentration des Kohlenstoffgehaltes in Richtung 20 auf die Dicke dieses Flächenelementes zunimmt In der GB-A776158 ist ein Absorber angegeben, bei dem zwischen mehreren Mineralwolleplatt»! jeweils rechtwinklig zueinander versetzt elektrisch leitfähige Streifen angeordnet sind.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß zur Herstellung eines Flächenelementes mit Streifen aus Mineralwolle und dazwischen angeordneten Streifen aus einem elektrisch leitfähig»i Material mehrere Mineral-25 wollebahnen, -platten oder -matten mit im wesentlichen parallel zu den großen Oberflächen verlaufenden Fasern unter Zwischenschaltung von Bahnen, Platten oder Matten aus dem elektrisch leitfähigen Material ütereinander-gestapelt werden, daß von diesem Stapel senkrecht zum Faserverlauf aus einzeln»i Streif»! bestehende Scheiben abgeschnitten und so umgelegt werden, daß deren Schnittflächen zu den großen Oberflächen des Flächenelementes werden, und daß anschließend mindestens auf einer Oberfläche jedes Flächenelementes eine die Streifen zusammen-30 haltende Trägerbahn aufkaschiert wird.
Die Tatsache, daß zunächst mehrere Mineralwollebahnen, -platten oder -matten mit im wesentlichen parallel zu den großen Oberflächen verlaufenden Fasern unter Zwischenschaltung von Bahnen, Platten oder Matten aus dem elektrisch leitfähigem Material übereinander gestapelt werden, hat den Vorteil, daß einerseits bereits im industriellen Maßstab maschinell vorgefertigte flächige Mineralwollegebilde benutzt werden können, wobei diese bereits eine 35 beachtliche Länge aufweisen können, so daß beim nächsten Verfahrensschritt, dem Schneiden von aus einzelnen Streifenelementen bestehenden Scheiben von dem gebildeten Stapel ausgehend bereits eine große Stückzahl solcher Scheiben hergestellt ^werden kann. Dabei kann die Länge der Scheiben durch eine unterschiedliche Höhe des Stapels unterschiedlich ausgebildet werden.
Der Schneidevorgang kann insbesondere auch vorteilhaft dadurch effektiver durchgeführt werden, daß ein hin-40 und hergehendes doppelverzahntes Wellschliffmesser verwendet wird, mit dem jeweils Scheiben beim vertikalen Vor- und Rücklauf vom Stapel abgeschnitten werden.
Die nun folgende Kaschierung mit einer Trägerbahn hat einerseits den Vorteil, daß sie ebenfalls automatisch durchgeführt werden kann und andererseits eine solche Trägerbahn dem hergestellten elektromagnetische Wellen, insbesond»e Radarwellen, absorbierenden Flächenelement eine große mechanische Stabilität verleiht. 45 Eine solche Trägerbahn weist den weiteren Vorteil auf, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Flächenelemente durch aneinander Legen solcher Scheiben und Aufkaschierung einer Trägerbahn praktisch ein Endlos-Flächenelement hergestellt werden kann, welches dann beispielsweise auf einem Wickelbock zu einer raumsparenden Rolle aufgewickelt werden kann, von der je nach Bedarf ein Flächenelement beliebiger Länge abgeschnitten werden kann. 50 Da fern» alle Schritte des Verfahrens automaüsierbar sind, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren große Stückzahlen von Flächenelementen mit elektromagnetische Wellen absorbierenden Eigenschaften erreichen, so daß ein Verfahren zur Herstellung solcher Flächenelemente im industriellen Maßstab zur Verfügung steht.
Eine Selektivität der Strahlenabsorption im Sinne eines Schmalbandabsorbers eines solchen Flächenelementes kann beispielsweise durch eine Abstimmung des Rapportes der Streifen und/oder der Dicke der Streifen auf die 55 Well»ilänge der zu absorbierenden Strahlung erreicht werden.
Der Rapport muß hierbei nicht notwendigerweise 1:1 sondern kann auch 1:2,1:3,1:4, usw. betragen, um beispielsweise ein breiteres Band an elektromagnetischen WeUen, insbesondere Radarwellen, zu absorbieren. -2-
AT395 127 B
Zwar ist ein aus Streifenelementen unterschiedlicher Art bestehendes Flächenelement aus der US-A-4,025,680 bekannt, jedoch dient ein solches Element lediglich der Wärmedämmung eines rohrförmigen Bauelementes.
Hinsichtlich einer geeigneten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird z. B. auf die EP-B 0 000 378 oder auf die DE-A 36 26 244 verwiesen. Bei den dort beschriebenen Vorrichtungen werden jeweils von einem Stapel aus Mineralwolleplatten Lamellen abgeschnitten, die zur Bildung einer sogenannten Lamellenmatte um 90° um ihre quer zur Förderrichtung verlaufenden Achse mit Hilfe eines Vakuum-Winkel-Förderbandes gewendet werden. Auf die so gewendeten Lamellen wird dann eine Folie unter Zwischenschaltung eines Hot-Melt-Klebers aufkaschiert.
Bei Verwendung der bekannten Vorrichtungen ist jedoch zu berücksichtigen, daß eine Umgestaltung der Schneidevorrichtung ggf. erforderlich sein kann, nämlich dann, wenn der zu schneidende Stapel aus Schichten von Materialien mit stark unterschiedlichen Rohdichten besteht. In diesem Fall kann es dann durch das unterschiedlich tiefe Eindrücken der Schneidevorrichtung zu einem sogenannten Wellenschnitt kommen, bei dem dann die Kaschierung nur annähernd punktförmig auf der abgeschnittenen Scheibe zu liegen käme. Daher muß ggf. das Sägeblatt der Schneidevorrichtung an die neue Situation angepaßt werden.
Ebenso müssen Winkelförderer, Vakuumförderer sowie die Klebermenge usw. u. U. an die Herstellung des Flächenelement-Produktes angepaßt werden.
Durch beidseitiges Kaschieren des Flächenelementes wird erreicht, daß eineLamellenplatte großer mechanischer Stabilität im industriellen Maßstab hergestellt werden kann. Eine solche Lamellenplatte kann beispielsweise vorteilhaft auch zum Belegen von ebenen Flächen eingesetzt werden, da sie aufgrund ihrer Festigkeit kurzzeitig begangen werden können.
In diesem Zusammenhang sind zwar bereits Lamellenplatten aus Mineralwolle bekannt (DD-A 93 408, US-A 3 230 995, US-A 3 345 241 und US-A 3 493 452), die Abdeckungen z. B. auf der Basis von Zement oder Gips aufweisen, die Frage einer Absorption von elektromagnetischen Wellen ist hier jedoch nicht angesprochen.
Das beidseitig kaschierte Flächenelement kann parallel zur Kaschierung gespalten werden. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß hierdurch eine besonders ökonomische Fertigung von elektromagnetische Wellen, insbesondere Radarwellen, absorbierenden Flächenelementen in großen Stückzahlen und mit geringem Aufwand möglich ist, verglichen mit der ohnehin schon effektiven maschinellen Fertigung von Flächenelementen mit der gewünschten Endstärke.
Eine Trägerbahn aus Aluminiumfolie bzw. armierter Aluminiumfolie zu verwenden, hat den Vorteil, daß zum einen eine günstige mechanische Stabilität des Flächenelementes erreicht wird. Zum anderen wirkt eine solche Trägerbahn auf derjenigen Seite des Flächenelementes, auf die die Radarwellen erst nach Passieren der Streifen auftreffen als innerer Radarreflektor. Bei einer Schichtdicke, die insbesondere in Verbindung mit dem Rapport der unterschiedlich beschaffenen Streifenelemente, ebenfalls auf die Wellenlänge der zu absorbierenden Strahlung abgestimmt ist, wird die Phasenverschiebung zwischen auf die Stirnseite der Streifen auftreffenden Radarstrahlen und den an der Trägerbahn reflektierten Radarstrahlen so beeinflußt, daß im wesentlichen Wellenlöschung eintritt.
Die Stirnseite der Streifenelemente, also diejenige Seite, auf die die zu absorbierenden elektromagnetischen Wellen auftreffen, kann ebenfalls mit einer Bahn kaschiert werden, jedoch selbstverständlich nicht mit ein»’ elektrisch leitenden, sondern z. B. mit einem Glasfaservlies, welches sich gegenüber Radarstrahlung inert verhält, dem gesamten Flächenelement jedoch eine große mechanische Stabilität, insbesondere Biegesteifheit, verleiht So kann beispielsweise durch die Kaschierung eines Flächenelementes auf einer Seite mit Aluminiumfolie und auf der der zu absorbierenden Strahlung zugewandten Seite mit einem Glasfaservlies ein plattenförmiges Flächenelement hergestellt werden, welches zum einen eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und zum anderen in der Lage ist, alle Vorteile der oben beschriebenen Absorption von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Radarwellen, aufzuweisen.
Ferner ermöglicht die offenporige Oberfläche einer Faservlies-Trägerbahn, daß Schallwellen in die Streifen aus Mineralwolle · durch die Faservlies-Trägerbahn hindurch · eindringen können und im Inneren der Mineralwolle-Streifen absorbiert werden, so daß ein solches Flächenelement - neben der vorteilhaften Wärmedämmung - auch eine beachtliche scballdämmende Wirkung aufweist
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich durch die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Querschnittes durch ein nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestelltes Flächenelement mit einer einseitigen Trägerbahn,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnittes eines nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellten Flächenelementes mit einer unteren und einer oberen Trägerbahn, und
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Querschnittes eines nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellten Flächenelement-Vorpoduktes. -3-
5 AT395 127 B 10 15
In Fig. 1 ist mit (1) ein als Matte ausgebildetes Flächenelement bezeichnet Bei einem solchen Flächenelement (1) sind auf einer Trägerbahn (2) im Beispielsfalle aus armierter Aluminiumfolie mit einer Dicke von 30 μτη zueinander parallel liegende breite Streifen (3) aus Mineralwolle, im Ausführungsbeispiel aus Glaswolle, und schmalere Streifen (4) aus mit Graphit getränktem Glasfaservlies angeordnet Die Hauptorientierung der Fasern (5) in den Glaswolle-Streifenelementen (3) verläuft senkrecht zur Trägerbahn (2) . Die einen definierten Rapport aufweisenden, im Ausführungsbeispiel alternierenden Streifen (3) und (4) bilden eine Dämmschicht (6), die durch Klebung auf der als Aluminium-Gitterfolie ausgebildeten Trägerbahn (2) befestigt ist, so daß das gesamte Flächenelement (1) als sogenannte Lamellenmatte ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführungsform eines Flächenelementes (1) sind die Abstände zweier schmaler Streifen (4) in Bezug auf dieWellenlängederzu absorbierenden elektromagnetischen Wellen, insbesondere Radarwellen, derart ausgelegt, daß es innerhalb des Flächenelementes (1) zu einer Absorption, insbesondere einer Resonanzabsorption, der eingestrahlten Wellen kommt Ferner kann die Schichtdicke (d) der Dämmschicht (6) ebenfalls bei Bedarf mit der Wellenlänge der zu absorbierenden Strahlung abgestimmt werden. Eine solche Vorgehensweise führt dann zu einem sogenannten Schmalbandabsorber. Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß hergestellten Flächenelementes (1) ist in Fig. 2 mit (201) bezeichnet In Fig. 2 werden ähnlich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, jedoch um 200 erhöht 20 25 30 35 40 45 50
Das in Fig. 2 gezeigte Flächenelement (201) ist aufgrund einer zusätzlichen Trägerbahn (208) als Lamellenplatte ausgebildet Ein solches als Lamellenplatte ausgebildetes Flächenelement (201) weist eine beispielsweise aus Aluminium-Gitterfolie gebildete Trägerbahn (202) sowie beispielsweise durch Klebung daran fixierte Streifen (203) aus Glaswolle und schmalere Streifen (204) aus einer Metallfolie oder z. B. einem mit Graphit versetztem Faservlies oder auch einem Carbonfaservlies auf. Die Oberfläche (207) des Flächenelementes (201) wird zur Ausbildung einer radarabsorbierenden Dämmschicht (206) mit einer zusätzlichen Trägerbahn (208) aus einem elektrisch nicht leitenden Material, im Beispielsfalle einem Glasfaservlies mit einem Flächengewicht von ca. 170-180 g/cm^ überzogen. Ein solches Glasfaservlies als zusätzliche Trägerbahn (208) kann von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Radarwellen durchdrungen werden, so daß die Radarwellen nach dem im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschriebenen Mechanismus derart absorbiert werden, daß keine die Flugsicherung störende Radarabstrahlung das Flächenelement (201) verläßt. Der Vorteil einer zusätzlichen Trägerschicht (208) liegt zum einen in der besseren mechanischen Stabilität, insbesondere der Biegesteifheit, eines solchen als Lamellenplatte ausgebildeten Flächenelementes (201). Zum anderen schützt eine solche zusätzliche Dämmschicht (208) vor Verschmutzung und Verwitterung des Materials der Streifen (203) und (204). Solche Flächenelemente (1) und (201) können beispielsweise als radarabsorbierende Verkleidung für radarreflektierende Gebilde und hier insbesondere Gebäude verwendet werden. Der Vorteil der Verwendung eines solchen Flächenelementes (1) bzw. (201) liegt ferner darin, daß ein hiermit verkleidetes Gebäude zusätzlich sowohl schall- als auch wärmegedämmt wird. Selbstverständlich kann über einer solchen Verkleidung aus als Lamellenmatten bzw. Lamellenplatten ausgebildeten Flächenelementen (1) bzw. (201) eine bautechnisch übliche Außenverkleidung, z. B. aus Eternit, Holz, Kunststoff oder ähnlichem angebracht werden. Ein besonderer Vorteil des als Lamellenmatte ausgebildeten Flächenelementes (1) liegt darin, daß ein solches Flächenelement auch für die Dämmung von gekrümmten Flächen geeignet ist und beide Flächenelement-Ausführungen (1) und (201) eine relativ hohe Druckfestigkeit aufweisen, da die breiten Streifen (3) und (203) im wesentlichen Glaswolle enthalten, deren Faserhauptorientierung senkrecht zu der Trägerbahn (202) bzw. (208) verläuft Selbstverständlich geht die Anwendung des erfindungsgemäßen Flächenelementes über die Verwendung als Radarabsorber hinaus. So können beispielsweise bestimmte wärmedämm technische und/oder akustische Probleme durch Variation der Art des Dämmstoffs der Streifen (3) und (203) sowie (4) und (204) gelöst werden. Solche erfindungsgemäß hergestellten Flächenelemente (1) bzw. (201) können beispielsweise auch zur Wärmedämmung und Strahlungsabsorption bei Mikrowellengeräten aller Art verwendet werden. Bei der Verwendung als Radarabsorber im Schmal- und/oder Breitbandbereich wird typischerweise ein Dämmstoff verwendet, dessen Rohdichte 25 bis 70 kg/m^ beträgt Eine besonders ökonomische Art der Herstellung eines Flächenelementes (301) ist in Fig. 3 gezeigt, in der gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind, jedoch um 300 erhöht Gemäß Fig. 3 wird zunächst ein Flächenelement-Vorprodukt (310) auf einer Produktionslinie hergestellt Dieses Flächenelement-Voiprodukt (310) weist eine Dämmschicht (306) mit einer Dicke von 2d auf. Die aus den Streifen- -4- 55
Claims (7)
- AT 395127 B elementen (303) bzw. (304) bestehenden Lamellenstreifen werden dann mit einer unteren und oberen Trägeibahn (302) bzw. (302a) zusammengeführt und durch Klebung fixiert Das Flächenelement-Vorpiodukt (310) wird dann mit einem hin- und hergehenden einfach verzahnten Wellschliff messer (311) in der Mitte gespalten, so daß zwei als Lamellenmatte ausgebildete Flächenelemente (301) entstehen, die dann ggf. auf einer Wickelvarrichtung, z. B. einem Wickelbock zu einer Rolle aufgewickelt oder auf einer weiteren Produktionslinie mit einer zusätzlichen Trägerbahn auf Ihren Oberflächen (307) versehen werden können. Es ist hierbei auch möglich von vameherein auf den Trennschnitt zu verzichten, wenn eine solche Lamellenplatte hergestellt werden soll, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Damit können elektromagnetische Wellen absorbierende Flächenelemente (1,201 und 301) mit zusätzlichen wärme- und schalldämmenden Eigenschaften in Form von Lamellenmatten bzw. -platten industriell in großen Stückzahlen gefertigt werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Flächenelementes mit Streifen mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, zur Absorption von elektromagnetischen Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Flächenelementes (1; 201; 301) mit Streifen (3; 203; 303) aus Mineralwolle und dazwischen angeordneten Streifen (4; 204; 304) aus einem elektrisch leitfähigen Material mehrere Mineralwollebahnen, -platten oder -matten mit im wesentlichen parallel zu den großen Oberflächen verlaufenden Fasern unter Zwischenschaltung von Bahnen, Platten oder Matten aus dem elektrisch leitfähigen Material übereinandergestapelt werden, daß von diesem Stapel senkrecht zum Faserverlauf aus einzelnen Streifen bestehende Scheiben abgeschnitten und so umgelegt werden, daß deren Schnittflächen zu den großen Oberflächen (7; 207; 307) des Flächenelementes (1; 201; 301) werden, und daß anschließend mindestens auf einer Oberfläche jedes Flächenelementes (1; 201; 301) eine die Streifen (3,4; 203, 204; 303,304) zusammenhaltende Trägerbahn (2; 202; 302) aufkaschiert wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenelement (1; 201; 301) beidseitig kaschiert wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beidseitig kaschierte Flächenelement (1; 201; 301) parallel zur Kaschierung gespalten wird, um zwei einseitig kaschierte Flächenelemente (1; 201; 301) zu erhalten.
- 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerbahn (2; 202; 302) eine ggf. armierte Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, verwendet wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Flächenelementes mit Aluminiumfolie und die dieser Seite gegenüberliegende Seite (207) mit einem Faservlies (208), insbesondere einem Glasfaservlies, kaschiert wird.
- 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einzelnen Streifen bestehenden Scheiben mittels eines hin- und hergehenden doppelverzahnten Wellschliffmessers vom Stapel aus mehreren Mineralwollebahnen, -platten oder -matten unter Zwischenschaltung von Bahnen, Platten oder Matten aus elektrisch leitfähigen Material geschnitten werden.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelveizahnte Wellschliffmesser derart geführt wird, daß jeweils Scheiben beim vertikalen Vor- und Rücklauf vom Stapel äbgeschnitten werden. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-
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