DE69015750T2 - Mikrowellen absorbierendes Material. - Google Patents
Mikrowellen absorbierendes Material.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material, das in der Lage ist, Mikrowellenstrahlung zu absorbieren.
- Die Schaffung von Materialien, die in der Lage sind, Mikrowellenstrahlung zu absorbieren, zur Anwendung in verschiedenen Gebieten ist bekannt. Beispielsweise sind solche Materialien zur Auskleidung der Räume vorteilhaft, die eine Mikrowellenantenne wie eine Radarantenne der Luftfahrt umgeben, oder zur äußeren Anbringung an einem Aufbau, wie Masten oder den Aufbau von Wasserfahrzeugen wie Schiffen, um die Reflexionen und Echos von einer nahegelegenen Antenne zu verringern.
- Traditionelle Mikrowellenabsorptionsmittel schließen Eisen- Titandioxid und Ruß ein, und es ist auch möglich, diese Materialien einem Absorptionsmittel auf Kautschukbasis beizufügen.
- Mikrowellenabsorptionsmittel des Standes der Technik haben den Nachteil zu altern, wenn sie den Elementen ausgesetzt sind, beispielsweise wenn sie auf den äußeren Oberflächen von Schiffen verwendet werden. Insbesondere unterliegt der Eisenanteil dieser Absorptionsmittel der Oxidation.
- DE-A-3 329 264 offenbart ein Mikrowellen absorbierendes Material, das als aktiven Bestandteil mindestens ein aktives Material ausgewählt aus der Gruppe, die Graphit, elektrisch leitenden Ruß, Siliciumcarbid und elektrisch leitendes Polyacetylen umfaßt, aufweist. Zudem wird gezeigt, daß das Mikrowellen absorbierende Material zusätzlich mindestens einen inaktiven (inerten) Füllstoff einschließen kann, z. B. Titandioxid, Aluminiumoxid, Talk, Silikate und Bariumsulfat.
- EP-A1-0 306 311 offenbart ein elektromagnetische Wellen absorbierendes Material, das Siliciumcarbid in Faserform als aktiven Bestandteil verwendet. Es gibt auch in dieser Druckschrift die Offenbarung einer "amorphen Substanz, die aus Silicium, Titan, Kohlenstoff und Sauerstoff besteht".
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mikrowellen absorbierendes Material mit besserer Witterungsbeständigkeit als die Materialien des Standes der Technik zu schaffen.
- Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, dessen Oberbegriff auf der Offenbarung von DE-A-3 329 264 basiert.
- Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird die folgende Beschreibung nur als Beispiel in Bezug auf die angefügte Zeichnung und auf die folgenden Beispiele von untersuchten Zusammensetzungen gegeben, die im erfindungsgemäßen Bereich liegen. Die auf der angefügten Zeichnung gezeigte einzige Figur ist eine Auftragung des Reflexionsvermögens gegen die Frequenz, die mit den in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Produkten erhalten wurde.
- Allgemein liegt die Neuheit des erfindungsgemäßen Mikrowellenabsorptionsmittels in der Verwendung von feinpulverigem Carborundum, möglicherweise in Kombination mit anderen Pigmenten, um das Trägermaterial absorbierend für Mikrowellenstrahlung zu machen.
- Die Veränderung der Spitzendämpfungsfrequenz kann erreicht werden, indem die Menge und die Anteile der verschiedenen Mikrowellen absorbierenden Pigmente in der Zusammensetzung verändert werden, und indem die Dicke einer Schicht aus diesem Material verändert wird. Wenn beispielsweise der Anteil des Trägermaterials erhöht wird und alle anderen Faktoren gleich sind, bewirkt dies eine Verringerung der Spitzendämpfungsfrequenz.
- Ein Mikrowellen absorbierendes Material wurde aus Silikonkautschuk, Carborundumpulver (SiC), Titandioxid (TiO&sub2;) und Ruß in den Verhältnissen:
- Silikonkautschuk 52,8 Vol.%
- Vernetzungsmittel 2,2 Vol.%
- TiO&sub2; 4,1 Vol.%
- SiC 40,9 Vol.%
- hergestellt.
- Die Pigmente (SiC und TiO&sub2; und das Vernetzungsmittel) wurden zu dem flüssigen Silikonkautschuk-Präpolymer gegeben und gründlich gemischt, wonach die Mischung kalandriert wurde, um eine Matte mit der Dicke 2,09 mm zu ergeben. Die Dichte der Matte betrug 2,04 g/cm³. Die bei verschiedenen Frequenzen in GHz untersuchten Resultate des Reflexionsvermögens in Dezibel sind als A auf der angefügten Figur 1 aufgetragen. Wie zu sehen ist, liefert die Mischung eine Spitzendämpfungsfrequenz von 8,6 GHz.
- Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde dieses Mal mit den folgenden Bestandteile wiederholt (alle Pigmente wurden zu dem flüssigen Silikonkautschuk-Präpolymer gegeben, bevor mit dem Mischen begonnen wurde):
- Silikonkautschuk 57,2 Vol.%
- Vernetzungsmittel 2,3 Vol.%
- Ruß 0,4 Vol.%
- TiO&sub2; 4,0 Vol.%
- SiC 36,1 Vol.%
- hergestellt.
- Die Dicke der Matte betrug 1,18 mm und die Dichte wurde mit 1,93 g/cm³ bestimint.
- Die Frequenzansprache ist in der angefügten Figur als B aufgetragen und es ist hieraus zu sehen, daß eine Spitzendämpfungsfrequenz von 17 GHz vorliegt.
- Zusätzlich zu dem chemischen Vernetzungsmittel, das in der Tabelle der Bestandteile in den Beispielen 1 und 2 aufgeführt ist, ist auch ein Katalysator in geringen Mengen vorhanden, um die Vernetzung zu verstärken.
- Allgemein ist bevorzugt, daß der Volumenprozentsatz des Carborundums in der Größenordnung des Zehnfachen des Volumenprozentsatzes des Titandioxids ist, und wenn Ruß vorhanden ist, macht dieser vorzugsweise bis zu einem Zehntel des Volumenprozentsatzes des Titandioxids aus.
- Durch Untersuchen mehrerer unterschiedlicher Formulierungen und anderer Mattendicken als den oben angegebenen ist gefunden worden, daß es möglich ist, Spitzendämpfungsfrequenzen von 3 bis 17 GHz zu erreichen, und es ist nicht zu erwarten, daß diese die Grenzwerte des verfügbaren Frequenzspektrums sind.
- Ebenso waren wir in der Lage, mit vielen Resultaten eine Spitzendämpfung (negatives Reflexionsvermögen) von 20 Dezibel zu erreichen, und mit bestimmten Zusammensetzungen wie den bevorzugten Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 waren wir in der Lage, Dämpfungsniveaus in der Größenordnung von 27 bis 28 Dezibel zu zeigen.
- Allgemein zeigen unsere Ergebnisse, daß der Volumenprozentsatz der vier Hauptbestandteile in den folgenden Bereichen liegen kann:
- Kautschuk 62 bis 44 Vol.%
- SiC 35 bis 50 Vol.%
- TiO&sub2; 3 bis 5 Vol.%
- Ruß 0 bis 1 Vol.%
- Obwohl die Beispiele 1 und 2 beide Silikonkautschuk des Additionstyps verwenden, kann jedes andere Polymer, vorzugsweise Elastomer, gewählt werden und insbesondere wurde gefunden, daß Nitrilkautschuk und Polyurethan besonders zweckmäßig sind, um vernetzte Kautschukmatten mit Mikrowellenabsorptionseigenschaften in Resonanz zu liefern.
- Die Erfindung erstreckt sich auch auf andere Trägermaterialien wie eine Flüssigkeit, die härtet, wenn sie der Luft ausgesetzt oder erwärmt wird, und als Farbe wirkt.
- Bei den allgemeinen Zusammensetzungen in den unten gezeigten Bereichen sind die elektromagnetischen Eigenschaften der Materialien wie folgt:
- Realteil der Dielektrizitätskonstante ε = 19 bis 27
- Realteil der magnetischen Permeabilität u = 1
- Imaginärteil der Dielektrizitätskonstante ε* = -4 bis -6,5
- Imaginärteil der magnetischen Permeabilität u* = 0
- Die gemäß den Beispielen 1 und 2 hergestellten elastomeren absorbierenden Matten wurden unter simulierten nachteiligen klimatischen Bedingungen (z. B. mit Wasser besprüht und bei -40ºC gefroren, und bei Temperaturen von +40ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 90 %) untersucht und es wurde gefunden, daß sie die gleichen Frequenzansprachen aufwiesen und in der Lage waren, den Auswirkungen der klimabedingten Alterung zu widerstehen.
- Vorzugsweise beträgt der Bereich der mesh-Größen für das erfindungsgemäß als Pigment verwendete Carborundumpulver 45 um bis 6 um, insbesondere 30 um bis 9 um.
- Wenn das erfindungsgemäße Mikrowellen absorbierende Material in Mattenform vorliegt, ist der bevorzugte Bereich der Dicken der Matte 1 bis 5 mm und der am meisten bevorzugte Bereich ist 1,35 bis 2 mm.
- Die Erfindung liefert auch ein Mikrowellen absorbierendes Material, das an die Struktur eines Wasserfahrzeugs gebunden ist, um Mikrowellenreflexionen von einer nahegelegenen Antenne zu eliminieren, wobei das Material eine schmalbandige Resonanzfrequenz der Absorption aufweist, wobei die Medianfrequenz des schmalen Bandes im wesentlichen gleich der Frequenz der Mikrowellenaussendung durch die Antenne ist.
Claims (9)
1. Mikrowellen absorbierendes Material, das einen Träger mit
darin befindlichen Mikrowellen absorbierenden Pigmenten
umfaßt, wobei eines der Mikrowellen absorbierenden Pigmente
Carborundum und ein weiteres Titandioxid ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung 62 bis 44 Vol.%
Träger, 35 bis 50 Vol.% Carborundumpulver, 3 bis 5 Vol.%
Titandioxid und 0 bis 1 Vol.% Ruß umfaßt.
2. Mikrowellen absorbierendes Material nach Anspruch 1, das
außerdem dadurch gekennzeichnet ist, daß es Ruß als
Mikrowellen absorbierendes Pigment einschließt.
3. Mikrowellen absorbierendes Material nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Zusammensetzung
aufweist:
Siliconkautschuk 52,8 Vol.%
Vernetzungsmittel 2,2 Vol.%
TiO&sub2; 4,1 Vol.%
SiC 40,9 Vol.%
4. Mikrowellen absorbierendes Material nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Zusammensetzung
aufweist:
Siliconkautschuk 57,2 Vol.%
Vernetzungsmittel 2,3 Vol.%
Ruß 0,4 Vol.%
TiO&sub2; 4,0 Vol.%
SiC 36,1 Vol.%
5. Mikrowellen absorbierendes Material nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Maschengröße des pulverigen Carborundum 45 um bis 6 um beträgt.
6. Mikrowellen absorbierendes Material nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein
Elastomer, vorzugsweise Naturkautschuk, Siliconkautschuk
oder Nitrilkautschuk oder Polyurethan ist.
7. Mikrowellen absorbierendes Material nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form
einer Folie aus kalandriertem Material vorzugsweise mit
einer Dicke von 1 bis 5 mm vorliegt.
8. Mikrowellen absorbierendes Material nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine
Flüssigkeit ist, die härten kann, wenn sie Luft oder Wärme
ausgesetzt wird.
9. Mikrowellen absorbierendes Material nach einem der Ansprüche
2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß es an die Struktur
eines Wasserfahrzeugs gebunden ist, um
Mikrowellenreflektionen von einer nahegelegenen Antenne zu eliminieren, wobei
das Material eine schmalbandige Resonanzfrequenz der
Absorption aufweist, wobei die Medianfrequenz des schmalen Bandes
im wesentlichen gleich der Frequenz der
Mikrowellenaussendung durch die Antenne ist.
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