DE102007059758A1 - Radome, for a motor vehicle distance warning radar, has an outer coating to repel water, dirt, snow and/or ice - Google Patents

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Abstract

The radome (10), for a motor vehicle distance warning radar, has a base structure (12) and a coating layer (16) on the outer radome surface (14) to repel dirt, water, snow and/or ice. The layer is a compound material with a silicon organic matrix containing nano-dispersive titanium oxide with a photo-catalytic action. The coating is hydrophilic or hydrophobic. A metal (18) and/or radar-transparent protective layer (20) is between the base structure and the outer coating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug umfassend eine Grundstruktur.The The invention relates to a radome for a distance warning radar in a motor vehicle comprising a basic structure.

Für den zuverlässigen Betrieb von Kommunikations- und Radarsystemen, insbesondere von derartigen Systemen in Kraftfahrzeugen ist die Vermeidung von Wasser-, Eis- und Schneeschichten im Empfängspfad der Antennen entscheidend für deren Funktionssicherheit. Durch Anlagerung von entsprechenden Wasser-, Eis- und Schneeschichten werden diese Systeme gestört, wobei es im Extremfall zu einem Ausfall der Systeme kommt. Um dies zu vermeiden, werden z. B. so genannte Abstands-Warn-Radare von Kraftfahrzeugen mit einem Radom abdeckt. Die Funktionsweise eines derartigen Abstands-Warn-Radars wird jedoch wiederum erheblich verschlechtert, wenn sich auf der Radomoberfläche Wasser-, Eis- oder Schneeschichten ablagern.For reliable operation of communication and radar systems, in particular of such Systems in motor vehicles is the avoidance of water, ice and snow layers in the receiver path the antennas crucial for their functional safety. By addition of appropriate water, Ice and snow strata are disturbed by these systems, wherein In extreme cases, the systems will fail. To this, too avoid, z. B. so-called distance-warning radars of motor vehicles covered with a radome. However, the operation of such a distance-warning radar will once again deteriorates considerably when water, Deposit ice or snow layers.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Radom der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches aufgrund seiner Bauweise die Ablagerung von Schmutz, Eis, Schnee und Feuchtigkeit mit großer Zuverlässigkeit verhindert.It Therefore, an object of the present invention is a radome of the initially to provide said type, which due to its construction the deposition of dirt, ice, snow and moisture with great reliability prevented.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Radom mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Is solved this object by a radome with the features of the claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.

Ein erfindungsgemäßes Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug umfasst eine Grundstruktur, wobei auf einer äußeren Radomoberfläche eine schmutz-, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung ausgebildet ist. Die Deckschicht kann dabei hydrophil oder hydrophob ausgebildet sein. Durch die Ausbildung der Deckschicht wird die Bildung von Schmutz-, Wasser-, Eis- und Schneeschichten auf der Radomoberfläche zuverlässig verhindert. Dabei beruht die Wirksamkeit der Titandioxid-Oberfläche auf ihrer photokatalytischen Aktivität. Insbesondere können durch die Titandioxidkomponente in der Deckschicht nach einer entsprechenden Bestrahlung mit UV-Licht sehr kleine Randwinkel, d. h. Randwinkel < 1°, an der Oberfläche der Deckschicht erzeugt werden, so dass die Oberfläche stark hydrophile Eigenschaften aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die erfindungsgemäße Deckschicht eine hydrophobe Oberflächencharakteristik aufweist. Die nanodispersive Verteilung des Titandioxids in der Deckschicht trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung dieser Komponente in der Deckschicht bei. Dadurch kann bei z. B. einem witterungsbedingten Abtragen der Oberfläche der Deckschicht ständig neues Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung zur Verfügung gestellt werden. Der Selbstreinigungseffekt der Deckschicht des erfindungsgemäßen Radoms sorgt dafür, dass die äußere Radomoberfläche weitestgehend schmutz-, wasser-, schnee- und eisfrei bleibt, so dass sich eine erhöhte Funktionssicherheit des Abstands-Warn-Radars ergibt. Neben den oberflächenreinigenden Eigenschaften der Deckschicht wird durch diese aufgrund ihrer Siliziumkomponenten auch die Kratzfestigkeit der Deckschicht und des damit beschichteten Radoms erhöht. Die Dicke der Deckschicht kann dabei zwischen 1 und 100 nm betragen.One Radom according to the invention for a Distance warning radar in a motor vehicle comprises a basic structure wherein on an outer Radomoberfläche a Dirt, water, snow and / or Ice-repellent top layer consisting of an organosilicon Matrix comprising nanodispersive titanium dioxide with photocatalytic Effect is formed. The cover layer can be hydrophilic or be formed hydrophobic. By the formation of the cover layer The formation of dirt, water, ice and snow layers on the radome surface reliable prevented. The effectiveness of the titanium dioxide surface is based on this their photocatalytic activity. In particular, by the titanium dioxide component in the topcoat according to a corresponding Irradiation with UV light very small contact angle, d. H. Contact angle <1 °, at the surface of the Cover layer can be produced so that the surface has highly hydrophilic properties having. But it is also possible that the cover layer according to the invention a hydrophobic surface characteristic having. The nanodispersive distribution of titanium dioxide in the Wearing top layer to an even distribution this component in the topcoat at. This can be at z. B. a weather-related removal of the surface of the top layer constantly new Titanium dioxide provided with photocatalytic action become. The self-cleaning effect of the cover layer of the radome according to the invention makes sure that the outer radome surface as far as possible remains free of dirt, water, snow and ice, leaving a increased Functional reliability of the distance-warning radar results. In addition to the surface-cleaning Properties of the topcoat is due to this due to their silicon components also the scratch resistance of the cover layer and the radome coated therewith elevated. The thickness of the cover layer can be between 1 and 100 nm.

Die siliziumorganische Matrix kann zudem aus Silikonen und organischen Hilfsstoffen wie z. B. Weichmachern und/oder Bindemitteln bestehen. Es ist weiterhin möglich, dass die Deckschicht einen anorganischen UV-Absorber enthält. Schließlich kann das Titandioxid als Titandioxid-Sol auf die äußere Radomoberfläche aufgetragen werden. Es besteht die Möglichkeit, das Titandioxid-Sol als Folie aufzutragen. Dabei kann die Deckschicht aus 5–40 Gew.-% Titandioxid-Sol in der siliziumorganischen Matrix bestehen.The organosilicon matrix can also consist of silicones and organic Auxiliaries such. As plasticizers and / or binders exist. It is still possible that the cover layer contains an inorganic UV absorber. Finally that can Titanium dioxide applied as a titanium dioxide sol on the outer radome surface become. There is a possibility to apply the titania sol as a film. In this case, the cover layer from 5-40 Wt .-% titania sol in the organosilicon matrix.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radoms ist zwischen der Grundstruktur des Radoms und der Deckschicht eine Metallschicht und/oder eine radartransparente Schutzschicht ausgebildet. Die Metallschicht kann dabei aus Chrom, Indium oder Aluminium oder entsprechenden Verbindungen dieser Metalle bestehen. Auch andere Metalle und Metallverbindungen sind denkbar. Die Metallschicht ist dabei sehr dünn ausgebildet, so dass sie aufgrund ihrer geringen Dicke die längerwelligen Radarwellen fast uneingeschränkt hindurchtreten lässt. Hierzu ist sie Metallschicht wesentlich dünner als die Wellenlänge der Radarstrahlen. Bei typischen Wellenlängen um 1 bis 20 mm, liegt die Dicke der Metallschicht bevorzugt im Bereich von ca. 50 bis 200 nm.In a further advantageous embodiment of the invention radome is a metal layer between the basic structure of the radome and the cover layer and / or a radar-transparent protective layer is formed. The metal layer can be made of chrome, indium or aluminum or equivalent Compounds of these metals exist. Also other metals and metal compounds are conceivable. The metal layer is very thin, so they due to their small thickness, the longer wave radar waves almost pass unrestrictedly leaves. For this purpose, it is much thinner than the wavelength of the metal layer Radar beams. At typical wavelengths around 1 to 20 mm, lies the thickness of the metal layer preferably in the range of about 50 to 200 nm.

Die Metallschicht kann dabei aus ästhetischen Gründen auf das Radom aufgetragen sein, zudem ist es möglich die Metallschicht mit einer elektrischen Stromquelle zur Heizung des Radoms zu verbinden. Als Radomheizung, können dünne Metalldrähte eingesetzt werden, welche senkrecht zur Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Wellen stehen. Diese Anordnung ermöglicht ein möglichst ungehindertes Durchtreten der Wellen.The Metal layer can be aesthetic establish be applied to the radome, also it is possible the metal layer with to connect an electric power source for heating the radome. As Radomheizung, can thin metal wires used which are perpendicular to the polarization direction of the electromagnetic Waves are standing. This arrangement allows as unhindered as possible Passing through the waves.

Des Weiteren kann zwischen der Metallschicht und der Deckschicht die radartransparente Schutzschicht ausgebildet sein, die insbesondere zum Schutz der dünnen Metallschicht dient. Die radartransparente Schutzschicht kann dabei aus Polykarbonat bestehen.Of Further, between the metal layer and the cover layer, the Radar transparent protective layer may be formed, in particular for Protection of the thin Metal layer is used. The radar-transparent protective layer can thereby Made of polycarbonate.

Eine erfindungsgemäße Verwendung einer Beschichtung bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung bezieht sich auf eine schmutz-, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht auf Radarantennen oder Radarantennenabdeckungen, insbesondere auf einem Radom eines Kraftfahrzeugs. Neben den oberflächenreinigenden Eigenschaften der Deckschicht wird durch diese aufgrund ihrer Siliziumkomponenten auch die Kratzfestigkeit der Deckschicht und der damit beschichteten Radarantennen oder Radarantennenabdeckungen erhöht.A use according to the invention a coating consisting of an organosilicon matrix comprising nanodispersive titanium dioxide with photocatalytic action refers to a dirt, water, snow and / or ice-resistant cover layer on radar antennas or radar antenna covers, in particular on a radome of a motor vehicle. In addition to the surface-cleaning Properties of the topcoat is due to this due to their silicon components also the scratch resistance of the topcoat and the coated therewith Radar antennas or radar antenna covers increased.

Eine weitere Ausgestaltung der Beschichtung, wird eine superhydrophobe Deckschicht gebildet. Durch die Verfeinerung der hydrophoben Deckschichtoberfläche mittels zusätzlicher Mikrostrukturierung wird die Tropfenbildung verstärkt und der Oberfläche superhydrophobe Eigenschaft verliehen. Der Selbstreinigungsmechanismus superhydrophober, mikrostrukturierter Oberflächen ist in der Natur an Pflanzen wie der Lotusblume beobachtet worden und als „Lotus-Effekt" bekannt geworden. Dieser Effekt führt ebenfalls zu wirkungsvoller Reduktion der Haftung und Neubildung von Schnee und Eisschichten. Die Mikrostrukturierung der Oberfläche wird durch das nanodispersives Titandioxid in der siliziumorganischen Matrix sehr begünstigt.A Another embodiment of the coating is a superhydrophobic Cover layer formed. By refining the hydrophobic surface layer surface by means of additional Microstructuring enhances the formation of droplets and the surface superhydrophobic property. The self-cleaning mechanism Superhydrophobic, microstructured surfaces is naturally found in plants as the lotus flower has been observed and known as the "lotus effect". This effect leads also to effective reduction of adhesion and new formation of snow and ice layers. The microstructuring of the surface is through the nanodispersive titanium dioxide in the organosilicon matrix very favored.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a graphically illustrated Embodiment.

Dabei zeigt die Figur eine schematische Schnittdarstellung eines Radoms 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.The figure shows a schematic sectional view of a radome 10 according to an embodiment of the invention.

Man erkennt, dass das Radom 10 aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Dabei ist auf eine Grundstruktur 12 eine dünne Metallschicht 18 aufgetragen. Die Grundstruktur 12 kann aus Polykarbonat oder Acryl-Styrol-Acrylnitril bestehen. Die metallische Schicht 18 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Indium. Indium bildet einen guten Haftgrund für darauf aufbringbare Kunststoffverkleidungsteile, insbesodnere Lamellenstrukturen.It can be seen that the radome 10 composed of several layers. It is on a basic structure 12 a thin metal layer 18 applied. The basic structure 12 can be made of polycarbonate or acrylic styrene-acrylonitrile. The metallic layer 18 consists in the illustrated embodiment of indium. Indium forms a good primer for plastic covering parts that can be applied on top, in particular lamellar structures.

Es ist aber auch möglich anstelle von Indium Chrom oder Aluminium oder entsprechende Verbindungen dieser Metalle zu verwenden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass diese Metalle im Unterschied zu Indium eine deutlich höhere Radarabsorption aufweisen und die Metallschichtdicke entsprechende anzupassen ist. Eine geeignete Dicke der dünnen Metallschicht 18, die den optischen und radartechnischen Anforderungen genügt, ist für verschiedene metallische Werkstoffe experimentell ermittelbar.But it is also possible to use instead of indium chromium or aluminum or corresponding compounds of these metals. It should be noted, however, that these metals, in contrast to indium have a significantly higher Radarabsorption and the metal layer thickness is adjusted accordingly. A suitable thickness of the thin metal layer 18 , which meets the optical and radar requirements, can be determined experimentally for various metallic materials.

Dabei können die Metalle auf die Grundstruktur 12 aufgedampft, gesputtert oder aufgedruckt werden. Auf die äußere Oberfläche der Metallschicht 18 ist eine radartransparente Schutzschicht 20 aufgetragen. Die radartransparente Schutzschicht 20 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Polykarbonat. Auch andere Materialien sind denkbar. Des Weiteren erkennt man, dass die äußere Oberfläche der transparenten Schicht 20 eine äußere Radomoberfläche 14 bildet. Auf diese ist eine schmutz, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht 16 bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titanoxid mit photokatalytischer Wirkung aufgetragen. Neben einem Selbstreinigungseffekt wird durch die Deckschicht 16 die Kratzfestigkeit des Radoms 10, insbesondere durch die Siliziumanteile in der Deckschicht 16, erhöht. Die siliziumorganische Matrix kann dabei aus Silikonen und organischen Hilfsstoffen bestehen, wobei die Hilfsstoffe Weichmacher und/oder Bindemittel umfassen. Insbesondere kann das Titandioxid als Titandioxid-Sol auf die äußere Radomoberfläche 14 aufgetragen werden wobei das Titandioxid-Sol zwischen 5 und 40 Gew.-% bezogen auf die siliziumorganische Matrix betragen kann. Die in der Matrix verwendeten Hilfsstoffe können einerseits zur Flexibilisierung der Deckschicht 16 und andererseits zur Haftverbesserung verwendet werden. Insbesondere dienen die zusätzlichen Binde- und Haftmittel zur Haftverbesserung der Deckschicht 16 auf der radartransparenten Schicht 20, die aus Polykarbonat gefertigt ist. Das dargestellte Radom 10 dient als Abdeckung für ein Abstands-Warn-Radar im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs.This allows the metals to the basic structure 12 vapor-deposited, sputtered or printed. On the outer surface of the metal layer 18 is a radar-transparent protective layer 20 applied. The radar-transparent protective layer 20 consists in the illustrated embodiment of polycarbonate. Other materials are conceivable. Furthermore, it can be seen that the outer surface of the transparent layer 20 an outer radome surface 14 forms. On these is a dirt, water, snow and / or ice-repellent cover layer 16 consisting of an organosilicon matrix comprising nanodispersive titanium oxide applied with photocatalytic action. In addition to a self-cleaning effect is through the top coat 16 the scratch resistance of the radome 10 , in particular by the silicon components in the cover layer 16 , elevated. The organosilicon matrix may consist of silicones and organic auxiliaries, the auxiliaries comprising plasticizers and / or binders. In particular, the titanium dioxide may act as a titania sol on the outer radome surface 14 wherein the titania sol may be between 5 and 40% by weight, based on the organosilicon matrix. On the one hand, the auxiliaries used in the matrix can be used to make the outer layer more flexible 16 and on the other hand be used for adhesion improvement. In particular, the additional binders and adhesives serve to improve the adhesion of the cover layer 16 on the radar-transparent layer 20 made of polycarbonate. The radome shown 10 serves as a cover for a distance warning radar in the front region of a motor vehicle.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Deckschicht 16 aus einem Komposit bzw. Verbundwerkstoff mit dem photokatalytischen Titandioxid bestehen.In a further, not shown embodiment, the cover layer 16 consist of a composite or composite material with the photocatalytic titanium dioxide.

Claims (12)

Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug umfassend eine Grundstruktur (12), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer äußeren Radomoberfläche (14) eine schmutz-, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht (16) bestehend aus einem Verbundwerkstoff mit siliziumorganischer Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung ausgebildet ist.Radome for a distance warning radar in a motor vehicle comprising a basic structure ( 12 ), characterized in that on an outer radome surface ( 14 ) a dirt, water, snow and / or ice-repellent top layer ( 16 ) consisting of a composite material with an organosilicon matrix comprising nanodispersive titanium dioxide having a photocatalytic effect. Radom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) hydrophil oder hydrophob ausgebildet ist.Radome according to claim 1, characterized in that the cover layer ( 16 ) is hydrophilic or hydrophobic. Radom nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumorganische Matrix aus Silikonen und organischen Hilfsstoffen besteht.Radome according to claim 1 or 2, characterized that the organosilicon matrix of silicones and organic Excipients exists. Radom nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstoffe Weichmacher und/oder Bindemittel umfassen.Radome according to claim 3, characterized in that the auxiliaries comprise plasticizers and / or binders. Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titandioxid als Titandioxid-Sol auf die äußere Radomoberfläche (14) aufgetragen ist.Radome according to one of the preceding claims, characterized in that the titanium dioxide as titanium dioxide sol on the outer Radomoberfläche ( 14 ) is applied. Radom nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) aus 5–40 Gew.-% nanodispersem Titandioxid in einer siliziumorganischen Matrix gebildet ist.Radome according to claim 5, characterized in that the cover layer ( 16 ) is formed from 5-40 wt .-% nanodispersed titanium dioxide in an organosilicon matrix. Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine Mikrostrukturierung und superhydrophobe Eigenschaften auufweist.Radome according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the surface microstructuring and superhydrophobic properties. Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) einen anorganischen UV-Absorber enthält.Radome according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 16 ) contains an inorganic UV absorber. Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Grundstruktur (12) und der Deckschicht (16) eine Metallschicht (18) und/oder eine radartransparente Schutzschicht (20) ausgebildet ist.Radome according to one of the preceding claims, characterized in that between the basic structure ( 12 ) and the cover layer ( 16 ) a metal layer ( 18 ) and / or a radar-transparent protective layer ( 20 ) is trained. Radom nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht aus Chrom, Indium oder Aluminium oder entsprechenden Verbindungen dieser Metalle besteht.Radome according to claim 9, characterized in that the metal layer of chromium, indium or aluminum or equivalent Compounds of these metals. Radom nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die radartransparente Schutzschicht aus Polycarbonat besteht.Radome according to claim 9 or 10, characterized the radar-transparent protective layer consists of polycarbonate. Verwendung einer Beschichtung bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung als schmutz-, Wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht auf Radarantennen oder Radarantennenabdeckungen, insbesondere auf einem Radom eines Kraftfahrzeugs.Use of a coating consisting of a organosilicon matrix comprising nanodispersive titanium dioxide with photocatalytic effect as dirt, water, snow and / or ice-repellent covering layer on radar antennas or radar antenna covers, in particular on a radome of a motor vehicle.
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