BE1003627A5

BE1003627A5 - Microgolven absorberend materiaal.

Info

Publication number: BE1003627A5
Application number: BE8901043A
Authority: BE
Inventors: August Theofiel Timmerman
Original assignee: Grace Nv
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1992-05-05
Also published as: EP0420513A1; DE69015750T2; JPH03238895A; ATE116765T1; CA2026535C; CA2026535A1; DE69015750D1; EP0420513B1; ES2066145T3

Abstract

Een microgolven absorberend materiaal bevat carborundumpoeder als het voornaamte microgolven absorberend pigment, in combinatie met een elastomere drager. Bij voorkeur bevat het microgolven absorberende pigment verder titaandioxyde met een meer de voorkeur hebbende verhouding van tien delen carborundumpoeder tot één deel titaandioxydepigment. Op voordelige wijze kan ook carbonzwart aanwezig zijn als een relatief klein aandeel van het microgolven absorberende pigment.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Microgolven absorberend materiaal. 



   De uitvinding heeft betrekking op een materiaal dat microgolfstraling kan absorberen. 



   Het is bekend materialen te verschaffen die microgolfstraling kunnen absorberen, en wel voor toepassing in uiteenlopende gebieden. Bijvoorbeeld zijn dergelijke materialen van voordeel voor de verbetering van het stralingspatroon van een microgolfantenne, of voor bevestiging aan de buitenkant van een constructie, zoals de masten of bovenbouw van vaartuigen zoals schepen, teneinde reflecties en   echo's   die door een nabije antenne worden ervaren, te verminderen. 



   Tot de gebruikelijke microgolfabsorptiemiddelen behoren ijzer, titaandioxyde en carbonzwart en het is ook mogelijk deze materialen op te nemen in een op rubber gebaseerd absorptiemiddel. 



   De bekende microgolf-absortiemiddelen hebben het nadeel dat zij bij blootstelling van de elementen, bijvoorbeeld bij gebruik op de buitenoppervlakken van schepen, in kwaliteit achteruit gaan. In het bijzonder is het ijzergehalte van deze absorptiemiddelen vatbaar voor oxydatie. 



   Het is een doel van de uitvinding microgolven absorberend materiaal te verschaffen dat minder vatbaar is voor verwering dan de bekende materialen. 



   De uitvinding verschaft daarom een microgolven absorberend materiaal dat bestaat uit een drager met daarin poedervormig carborundum als een microgolven absorberend pigment. 



   Opdat de uitvinding gemakkelijker zal worden begrepen, wordt de volgende beschrijving uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven onder verwijzing naar de 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 bijgaande tekening en naar de volgende Voorbeelden van beproefde mengsels die binnen de strekking van de uitvinding vallen. 



   In het algemeen gezegd berust de nieuwheid van het microgolf-absorptiemiddel volgens de uitvinding op het gebruik van poedervormig carborundum, eventueel in combinatie met andere pigmenten om het dragermateriaal absorberend voor microgolfstraling te maken. 



   De variatie van de frequentie van de piekdamping kan worden verkregen door de hoeveelheid en de verhoudingen van de verschillende microgolven absorberende pigmenten in het mengsel te wijzigen en door de dikte van een laag van het materiaal te wijzigen. Bijvoorbeeld heeft het verhogen van het aandeel van het dragermateriaal het effect van het verhogen van de frequentie van de piekdemping. 



  VOORBEELD 1
Een microgolven absorberend materiaal werd bereid uit siliconenrubber, poedervormig carborundum 
 EMI2.1 
 (SiC) en titaandioxyde TiOz) in de verhoudingen 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> :Siliconenrubber <SEP> 52, <SEP> 8 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> Vernettingsmiddel.................... <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> TiO................................ <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> sic <SEP> 40, <SEP> 9 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
De pigmenten (Sie en   Tin2)   en het vernettingsmiddel werden aan het vloeibare pre-polymeer van het siliconenrubber toegevoegd en grondig vermengd, waarna het mengsel werd gekalanderd om een vel met een dikte van 2, 09 mm te geven.

   De dichtheid van het vel bedroeg   2, 04 g/cm3.   De resultaten van de   reflectiecoëfficiënt   in decibels van het 2, 09 mm dikke 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 vel dat bij verchillende frequenties werd beproeft, zijn bij A in de bijgaande figuur 1 uitgezet in GHz. Zoals kan worden waargenomen verschaft het mengsel een piekdempingsfrequentie van 8, 6 GHz. 



  VOORBEELD 2
De werkwijze volgens Voorbeeld 1 werd herhaald maar deze keer met de volgende bestanddelen (alle pigmenten werden toegevoegd aan het vloeibare prepolymeer van het siliconenrubber voor dat het mengen begon) : 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Siliconenrubber <SEP> 57, <SEP> 2 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> Vernettingsmiddel..................... <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> Carbonzwart........................... <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> TiO.................................. <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> sic <SEP> 36, <SEP> 1 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
De dikte van het vel bedroeg 1,18 mm en de dichtheid bleek 1,93   g/cm3   te zijn. 



   De frequentierespons werd uitgezet bij B in de bijgaande figuur 1 waaruit kan worden waargenomen dat er een piekdemping is bij een frequentie van 17 GHz. 



   Behalve het chemische vernettingsmiddel dat is vermeld in de tabel van bestanddelen in de Voorbeelden 1 en 2 zal ook een katalysator aanwezig zijn in kleine hoeveelheden teneinde het vernetten te bevorderen. 



   In het algemeen verdient het de voorkeur dat het volumepercentage van carborundum in de orde van tien maal het volumepercentage van titaandioxyde is en, in het geval carbonzwart aanwezig is, is dit bij voorkeur tot een tiende van het volumepercentage van titaandioxyde. 



   Door uiteenlopende verschillende mengselsamenstellingen en veldiktes te beproeven die 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 verschillen van die welke hierboven zijn vermeld, is gevonden dat het mogelijk is piekdempingfrequenties te verkrijgen van vanaf 3 tot 17 GHz en wordt niet verwacht dat deze waarden de grenzen zijn van het beschikbare frequentiespectrum. 



   Op dezelfde wijze is het mogelijk gebleken met vele resultaten een piekdemping (negatieve   reflectiecoëfficiënt)   van 20 decibel te verkrijgen, en met bepaalde mengsels, zoals de mengsels in Voorbeelden 1 en 2 die de voorkeur hebben, is het mogelijk gebleken dempingsniveau's in de orde van 27 of 28 decibel aan te tonen. 



   In het algemeen gesproken laten de uitkomsten zien dat het volumepercentage van de vier hoofdbestanddelen kan liggen in de volgende trajecten : 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Rubber <SEP> 62-44 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> sic <SEP> 35-50 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> Ti <SEP> O2.................................. <SEP> 3-5 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> Carbonzwart........................... <SEP> 0-1 <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
Ofschoon Voorbeelden   1 en 2   beide gebruik maken van siliconenrubber van het addietie-type kan ieder ander polymeer, bij voorkeur elastomeer, worden gekozen, en in het bijzonder is gebleken dat nitrilrubber en polyurethaan bijzonder geschikt zijn voor het leveren van vellen van verknoopt rubber met resonantieeigenschappen wat betreft microgolfabsorptie. 



   De uitvinding strekt zieh tevens uit tot andere dragermaterialen, zoals een vloeistof die uithardt bij blootstelling aan lucht of bij verwarming, en zieh gedraagt als een verf. 



   Met de algemene mengsels in de trajecten die hierboven zijn aangegeven zijn de electromagnetische eigenschappen van de materialen als volgt : 

 <Desc/Clms Page number 5> 

   Reëel   deel van diëlectrische permittiviteit : = 12 tot 27   Reëel   deel van magnetische   permeabiliteit    Imaginair deel van diëlectrische   permittiviteit : e * =-4 tot-6, 5    Imaginair deel van magnetische permeabiliteit :

        * = 0 
De elastomere absorberende vellen die zijn bereid in overeenstemming met Voorbeelden 1 en 2, zijn onderzocht onder gesimuleerde strenge klimaatomstandigheden (bijvoorbeeld besproeid met water en   tot-40 C   bevroren, en een temperatuur van   +40oC   en een relatieve vochtigheid van 90%) en zij zijn gebleken dezelfde frequentieresponsen te hebben en de effecten van veroudering als gevolg van het klimaat te kunnen weerstaan. 



   Bij voorkeur ligt het traject van de gemiddelde deeltjesgrootte voor het carborundumpoeder dat volgens de uitvinding als het pigment wordt gebruikt, van 45   jum   tot 6   Am,   waarbij het voorkeurstraject van 30   jum   tot 9   m   is. 



   In het geval het microgolven absorberende materiaal volgens de uitvinding in de vorm van vellen is, is het de voorkeur hebbende traject van de waarde van de dikte voor de vellen gelegen vanaf 1 tot 5 mm. 



   De uitvinding heeft ook als voorwerp een microgolven absorberend materiaal zoals hierboven beschreven, wanneer dit gebonden is aan de constructie van een vaartuig, om microgolf-reflecties afkomstig van een nabije antenne te elimineren, waarbij het materiaal een resonantiefrequentie voor absorptie in een smalle 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 band heeft, en waarbij de frequentie-mediaan van de smalle band praktisch gelijk is aan de frequentie van de microgolfuitzending door middel van de antenne.

Claims

EMI7.1

C O N C L U S I E S CONCLUSIES 1. - Microgolven absorberend materiaal, daardoor gekenmerkt dat het bestaat uit vanaf 62 tot 44 vol. % van een elastomeer drager gekozen uit natuurrubber, siliconenrubber en nitrilrubber en microgolven absorberende pigmenten daarin, bevattend vanaf 35 tot 50 vol. % van poedervorming carborundum en vanaf 3 tot 5 vol. % van titaandioxyde.
2.-Microgolven absorberend materiaal volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het ook tot 1 vol. % carbonzwart als een microgolven absorberend pigment bevat.
3.-Microgolven absorberend materiaal volgens een van de voorafgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de deeltjesgrootte van het poedervormig carborundum valt in het traject van 45 pm tot 6 An.
4.-Microgolven absorberend materiaal volgens een van de voorafgaande conclusies, in de vorm van een vel van gekalanderd materiaal.
5.-Microgolven absorberend materiaal volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de dikte van het vel ligt in het traject vanaf 1, 35 tot 2, 09 mm.
6.-Microgolven absorberend materiaal volgens een van de voorafgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het ook een vernettingsmiddel bevat.
7.-Microgolven absorberend materiaal volgens een van de conclusies 1 tot 5, daardoor gekenmerkt dat de drager een vloeistof is die kan uitharden bij blootstelling aan de lucht of aan warmte.
8. - Microgol ven absorberend materiaal volgens een van de conclusies 4 of 5, wanneer gebonden aan de constructie van een vaartuig om microgolven-reflecties afkomstig van een nabije antenne te elimineren, waarbij het materiaal een resonantiefrequentie voor absorptie in een smalle band heeft, waarbij de frequentie-mediaan van de smalle band praktisch gelijk is aan de frequentie van de <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1 microgolfuitzending door middel van de antenne.
9.-Microgolven absorberend materiaal volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het de volgende samenstelling heeft Siliconenrubber..................... 52, Vernettingsmiddel.................... 2, Titaandioxyde........................ 4, Carborundum......................... 40, 10. absorberend materiaal volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het de volgende samenstelling heeft Siliconenrubber..................... 57, Vernettingsmiddel.................... 2, Carbonzwart.......................... 0, Titaandioxyde........................ 4, Carborundum......................... 36,