CN116916640B - 一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构及其热合连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电磁屏蔽技术领域，公开了一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构及其热合连接方法，包括：角锥棉片；金属屏蔽环；胶层。本发明在角锥棉片的角锥头上灵活套接金属屏蔽环进行快速组合，并通过外部喷胶形成的柔性导电胶层进行表面涂覆，并使用电磁加热线圈进行金属屏蔽环的内嵌和胶封固定，胶层和金属屏蔽环在表面形成柔性导电网络，加强屏蔽效果，并且通过胶体进行外部防水，配合角锥棉片进行多重的电磁屏蔽；同时锥槽结构稳定，无需担心被遮挡，整体结构柔韧防水屏蔽效果好，解决现有方式中屏蔽布层复合使用带来的负面影响，易使用；进一步地，制定不同屏蔽孔直径的金属屏蔽环进行使用，让角锥棉片上通过屏蔽孔进行特殊频段的电磁屏蔽。
Description
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体为一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构及其热合连接方法。
背景技术
随着现代电子技术的不断发展，电磁辐射污染越来越严重。在野外或者特殊场合，为了保护设备或者人员的安全，电磁屏蔽成为了必需品。它能够有效地屏蔽周围的电磁波干扰，保护设备正常工作，同时也能够防止敏感信息泄露，这对于军事、安全等领域的通信设备来说尤为重要。
在户外，需要对一些通信设备需要进行电磁屏蔽，可以使用柔性的角锥棉布进行外套。这些凹槽布上有凸起的角部，在棉层上形成凹槽，在表面还会设置一层电磁屏蔽布。在角锥棉布热合加工的过程中，不能将电磁屏蔽布过于下压角锥棉层而造成角部变形受损，且由于电磁屏蔽布内部镶嵌金属导电网层，在热压变形电磁屏蔽布进行胶贴时，角锥棉层的凹槽内底面容易粘结失效。如，角锥棉布使用时的柔性变形，凹槽处的电磁屏蔽布被拉扯，就容易让此处的电磁屏蔽布鼓起不粘接了，使得遮盖凹槽让电磁折射效果下降，整体的结构设计和热压方式存在改善的空间。
为此，我们提出一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构及其热合连接方法来解决上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构及其热合连接方法，锥槽结构稳定，无需担心被遮挡，整体结构柔韧防水屏蔽效果好，解决现有方式中屏蔽布层复合使用带来的负面影响，易使用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，包括：
角锥棉片，由三维网状结构的角锥头阵列构成，在角锥棉片底部包括基板，基板为水平板状结构，在基板表面一体化设置若干个等间距布置的角锥头，角锥头的锥形一端朝向外界空间，形成圆锥结构，且在相邻角锥头之间形成锥槽，锥槽用于折射外界的电磁波；
金属屏蔽环，套接在角锥头上，所述金属屏蔽环的环体套压变形角锥头的局部棉体向内变形；
胶层，为柔性导电胶层，喷涂在角锥棉片的表面成型，并且胶层覆盖金属屏蔽环的位置，所述角锥头上通过电磁加热线圈外套进行金属屏蔽环的加热，热烫角锥头让金属屏蔽环镶嵌于内部，所述胶层融化填充密封金属屏蔽环在角锥头内嵌后的空间，通过连接各个金属屏蔽环构成导电网络，进行电磁屏蔽。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：所述角锥棉片为柔性的聚胺脂泡沫角锥吸波材料制成。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：所述胶层由导电纳米颗粒、纳米颗粒在聚合物基体层中混合形成涂料，质量配比为1:1:8；所述导电纳米颗粒设置为导电氧化锌纳米颗粒；所述纳米颗粒设置为二氧化硅纳米颗粒；所述聚合物基体层设置为聚三氟乙烯颗粒层。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：所述金属屏蔽环内嵌角锥头的深度在10-30mm范围内，让金属屏蔽环的外端不突出角锥头表面，套接卡持在角锥头上。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：所述金属屏蔽环设置为铜环或者外镀铜镍漆层的不锈钢环。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：所述金属屏蔽环设置为一个，活动套接在角锥头上。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：所述金属屏蔽环设置为两个，两个金属屏蔽环的内孔直径不相同，依次套接在角锥头的不同位置上。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：两个所述金属屏蔽环之间通过条杆固定连接，条杆与金属屏蔽环设置为相同材质的导电金属。
作为本发明所述角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的一种可选方案，其中：所述角锥头上配合金属屏蔽环开设有定位槽，定位槽为环形结构，用于金属屏蔽环套接卡夹。
一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的热合连接的方法，包括如下步骤：
S1：金属屏蔽环安装，将准备好的金属屏蔽环组合套在角锥头上，完成喷胶前的基础准备；
S2：喷胶，在工作台上，端部安装有喷枪的六轴机械臂通过臂上的三维扫描机进行角锥棉片的表面扫描，六轴机械臂对应生成移动轨迹，控制喷枪移动，对角锥棉片的表面进行喷涂，在角锥棉片的表面形成胶层；
S3：加热，在工作台上，另一个安装有电磁加热线圈的六轴机械臂通过臂上的三维扫描机进行角锥头的位置扫描，六轴机械臂对应生成移动轨迹，控制电磁加热线圈移动，套在角锥头上，对金属屏蔽环进行加热，让金属屏蔽环内嵌在角锥头上，稳固组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、在角锥棉片的角锥头上灵活套接金属屏蔽环进行快速组合，并通过外部喷胶形成的柔性导电胶层进行表面涂覆，并使用电磁加热线圈进行金属屏蔽环的内嵌和胶封固定，胶层和金属屏蔽环在表面形成柔性导电网络，加强屏蔽效果，并且通过胶体进行外部防水，配合角锥棉片进行多重的电磁屏蔽；同时锥槽结构稳定，无需担心被遮挡，整体结构柔韧防水屏蔽效果好，解决现有方式中屏蔽布层复合使用带来的负面影响，易使用；
2、进一步地，制定不同屏蔽孔直径的金属屏蔽环进行使用，让角锥棉片上通过屏蔽孔进行特殊频段的电磁屏蔽；此外，布置多个不同屏蔽孔直径的金属屏蔽环进行使用，能够在角锥棉片上依次形成不同频率范围的屏蔽效果，进行多级跨段的电磁屏蔽，满足通信工作时的特殊需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的主视结构示意图；
图2为本发明实施例1里角锥头上连接关系的局部结构示意图；
图3为本发明实施例2里角锥头上连接关系的局部结构示意图；
图4为本发明实施例3里角锥头上连接关系的局部结构示意图；
图5为本发明实施例4里角锥头上连接关系的局部结构示意图。
图中：1、角锥棉片；2、基板；3、角锥头；4、锥槽；5、定位槽；6、金属屏蔽环；7、胶层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图2，一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，包括：
角锥棉片1，由三维网状结构的角锥头3阵列构成，在角锥棉片1底部包括基板2，基板2为水平板状结构，在基板2表面一体化设置若干个等间距布置的角锥头3，角锥头3的锥形一端朝向外界空间，形成圆锥结构，且在相邻角锥头3之间形成锥槽4，锥槽4用于折射外界的电磁波；
本实施例1中，角锥棉片1为柔性的聚胺脂泡沫角锥吸波材料制成。
需要说明：吸波角锥的原理是基于电磁波的反射和折射。当电磁波遇到一个物体时，它会被反射、折射或透射。如果这个物体的形状和材料都能够使电磁波被吸收，那么这个物体就可以成为一个吸波材料。角锥头3的形状是一个锥形，这种形状可以使电磁波在进入锥槽4时被反射多次，从而增加电磁波与材料的接触面积，进行初级的电磁屏蔽处理。
金属屏蔽环6，套接在角锥头3上，金属屏蔽环6的环体套压变形角锥头3的局部棉体向内变形，快速套接卡持；
胶层7，为柔性导电胶层，喷涂在角锥棉片1的表面成型，并且胶层7覆盖金属屏蔽环6的位置，角锥头3上通过电磁加热线圈外套进行金属屏蔽环6的加热，热烫角锥头3让金属屏蔽环6镶嵌于内部，胶层7融化填充密封金属屏蔽环6在角锥头3内嵌后的空间，固定金属屏蔽环6在角锥头3上的位置，通过连接各个金属屏蔽环6构成导电网络，进行电磁屏蔽。
本实施例1中，胶层7由导电纳米颗粒、纳米颗粒在聚合物基体层中混合形成涂料，质量配比为1:1:8，均匀喷涂于角锥棉片1的表面，形成复合的柔性导电网络，用于屏蔽电磁波，加强屏蔽效果，并且通过胶体进行外部防水。
其中：导电纳米颗粒设置为导电氧化锌纳米颗粒；纳米颗粒设置为二氧化硅纳米颗粒；聚合物基体层设置为聚三氟乙烯颗粒层，保证胶体的柔韧。
本实施例中，金属屏蔽环6内嵌角锥头3的深度在10-30mm范围内，让金属屏蔽环6的外端不突出角锥头3表面，套接卡持在角锥头3上；
进一步地，金属屏蔽环6设置为铜环或者外镀铜镍漆层的不锈钢环。
本实施例1中，金属屏蔽环6设置为一个，活动套接在角锥头3上。
即，在金属屏蔽环6组合使用时，无需特意的组合安装，能够快速灵活的套在角锥头3上，然后通过加热进行套接卡接和胶封，操作方便。
实施例2
对比实施例1，再请参阅图3，一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，包括：
角锥棉片1，由三维网状结构的角锥头3阵列构成，在角锥棉片1底部包括基板2，基板2为水平板状结构，在基板2表面一体化设置若干个等间距布置的角锥头3，角锥头3的锥形一端朝向外界空间，形成圆锥结构，且在相邻角锥头3之间形成锥槽4，锥槽4用于折射外界的电磁波；
本实施例2中，角锥棉片1为柔性的聚胺脂泡沫角锥吸波材料制成。
需要说明：吸波角锥的原理是基于电磁波的反射和折射。当电磁波遇到一个物体时，它会被反射、折射或透射。如果这个物体的形状和材料都能够使电磁波被吸收，那么这个物体就可以成为一个吸波材料。角锥头3的形状是一个锥形，这种形状可以使电磁波在进入锥槽4时被反射多次，从而增加电磁波与材料的接触面积，进行初级的电磁屏蔽处理。
金属屏蔽环6，套接在角锥头3上，金属屏蔽环6的环体套压变形角锥头3的局部棉体向内变形，快速套接卡持；
胶层7，为柔性导电胶层，喷涂在角锥棉片1的表面成型，并且胶层7覆盖金属屏蔽环6的位置，角锥头3上通过电磁加热线圈外套进行金属屏蔽环6的加热，热烫角锥头3让金属屏蔽环6镶嵌于内部，胶层7融化填充密封金属屏蔽环6在角锥头3内嵌后的空间，固定金属屏蔽环6在角锥头3上的位置，通过连接各个金属屏蔽环6构成导电网络，进行电磁屏蔽。
本实施例2中，胶层7由导电纳米颗粒、纳米颗粒在聚合物基体层中混合形成涂料，质量配比为1:1:8，均匀喷涂于角锥棉片1的表面，形成复合的柔性导电网络，用于屏蔽电磁波，加强屏蔽效果，并且通过胶体进行外部防水。
其中：导电纳米颗粒设置为导电氧化锌纳米颗粒；纳米颗粒设置为二氧化硅纳米颗粒；聚合物基体层设置为聚三氟乙烯颗粒层，保证胶体的柔韧。
本实施例2中，金属屏蔽环6内嵌角锥头3的深度在10-30mm范围内，让金属屏蔽环6的外端不突出角锥头3表面，套接卡持在角锥头3上；
进一步地，金属屏蔽环6设置为铜环或者外镀铜镍漆层的不锈钢环。
本实施例2中，金属屏蔽环6设置为两个，两个金属屏蔽环6的内孔直径不相同，依次套接在角锥头3的不同位置上，形成不同层次的电磁屏蔽网络。
实施例3
在实施例2的基础上，再请参阅图4，一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，包括：
角锥棉片1，由三维网状结构的角锥头3阵列构成，在角锥棉片1底部包括基板2，基板2为水平板状结构，在基板2表面一体化设置若干个等间距布置的角锥头3，角锥头3的锥形一端朝向外界空间，形成圆锥结构，且在相邻角锥头3之间形成锥槽4，锥槽4用于折射外界的电磁波；
本实施例3中，角锥棉片1为柔性的聚胺脂泡沫角锥吸波材料制成。
需要说明：吸波角锥的原理是基于电磁波的反射和折射。当电磁波遇到一个物体时，它会被反射、折射或透射。如果这个物体的形状和材料都能够使电磁波被吸收，那么这个物体就可以成为一个吸波材料。角锥头3的形状是一个锥形，这种形状可以使电磁波在进入锥槽4时被反射多次，从而增加电磁波与材料的接触面积，进行初级的电磁屏蔽处理。
金属屏蔽环6，套接在角锥头3上，金属屏蔽环6的环体套压变形角锥头3的局部棉体向内变形，快速套接卡持；
胶层7，为柔性导电胶层，喷涂在角锥棉片1的表面成型，并且胶层7覆盖金属屏蔽环6的位置，角锥头3上通过电磁加热线圈外套进行金属屏蔽环6的加热，热烫角锥头3让金属屏蔽环6镶嵌于内部，胶层7融化填充密封金属屏蔽环6在角锥头3内嵌后的空间，固定金属屏蔽环6在角锥头3上的位置，通过连接各个金属屏蔽环6构成导电网络，进行电磁屏蔽。
本实施例3中，胶层7由导电纳米颗粒、纳米颗粒在聚合物基体层中混合形成涂料，质量配比为1:1:8，均匀喷涂于角锥棉片1的表面，形成复合的柔性导电网络，用于屏蔽电磁波，加强屏蔽效果，并且通过胶体进行外部防水。
其中：导电纳米颗粒设置为导电氧化锌纳米颗粒；纳米颗粒设置为二氧化硅纳米颗粒；聚合物基体层设置为聚三氟乙烯颗粒层，保证胶体的柔韧。
本实施例3中，金属屏蔽环6内嵌角锥头3的深度在10-30mm范围内，让金属屏蔽环6的外端不突出角锥头3表面，套接卡持在角锥头3上；
进一步地，金属屏蔽环6设置为铜环或者外镀铜镍漆层的不锈钢环。
本实施例3中，金属屏蔽环6设置为两个，两个金属屏蔽环6的内孔直径不相同，依次套接在角锥头3的不同位置上，形成不同层次的电磁屏蔽网络。
进一步地，两个金属屏蔽环6之间通过条杆固定连接，条杆与金属屏蔽环6设置为相同材质的导电金属，让两个金属屏蔽环6构成一个整体，能够快速组合套在角锥头3上。
实施例4
在实施例1、实施例2和实施例3的基础上，快速定位金属屏蔽环6的组合安装：
再请参阅图5（为其中一种实施方式的示意图，其它未示出），本实施例4中，角锥头3上配合金属屏蔽环6开设有定位槽5，定位槽5为环形结构，用于金属屏蔽环6套接卡夹，快速定位安装组合。
需要说明，在各个实施例中：金属屏蔽环6的内部环孔在导电网络上形成屏蔽孔。
由于电磁波是一种横波，具有波长和频率两个基本特性。波长是指电磁波中相邻两个峰或谷之间的距离，通常用λ表示，而频率则是指电磁波的周期性振动次数，通常用f表示。波长和频率之间有如下关系：速度=波长×频率v=λ×f。在低频范围内，电磁波的波长较长，意味着相邻两个峰或谷之间的距离较大。
由此，屏蔽孔的孔径大小与低中高频率的对应是根据电磁波的波长来确定的。电磁波的波长与频率之间的关系由光速确定，光速约等于3×10^8m/s。其计算公式为：波长λ=光速c/频率f。
1、频率范围：300kHz-300MHz；
波长范围：1000m-1m；
需要的孔径大小：5mm-8cm；
2、频率范围：300MHz-300GHz；
波长范围：1m-1mm；
需要的孔径大小：500μm-800μm。
在实际使用时，可以根据屏蔽需求，制定不同屏蔽孔直径的金属屏蔽环6进行使用，让角锥棉片1上通过屏蔽孔进行特殊频段的电磁屏蔽。
此外，多个不同屏蔽孔直径的金属屏蔽环6进行配合使用，在角锥棉片1上依次形成不同频率范围的屏蔽效果，进行多级跨段的电磁屏蔽，满足通信工作时的特殊需求。
一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的热合连接的方法，包括如下步骤：
S1：金属屏蔽环安装，将准备好的金属屏蔽环组合套在角锥头上，完成喷胶前的基础准备；
S2：喷胶，在工作台上，端部安装有喷枪的六轴机械臂通过臂上的三维扫描机进行角锥棉片的表面扫描，六轴机械臂对应生成移动轨迹，控制喷枪移动，对角锥棉片的表面进行喷涂，在角锥棉片的表面形成胶层；
需要说明：六轴机械臂通过三维扫描机进行外形扫描，然后进行表面喷涂移动的操作是一种成熟的现有技术，已经公开。虽然此处的喷涂外形是本申请特有的，但是扫描外形轮廓进行轨迹移动的算法是通用的，能够沿着角锥棉片1的外表面进行均匀喷胶。
S3：加热，在工作台上，另一个安装有电磁加热线圈的六轴机械臂通过臂上的三维扫描机进行角锥头的位置扫描，六轴机械臂对应生成移动轨迹，控制电磁加热线圈移动，套在角锥头上，对金属屏蔽环进行加热，让金属屏蔽环内嵌在角锥头上，稳固组合。
需要说明，当角锥头3上通过定位槽5进行金属屏蔽环6的安装时，此时金属屏蔽环6进一步在定位槽5内下落，内嵌下沉的套接在角锥头3上，不易掉落排出，组合安装稳固，以便后续的电磁屏蔽工作使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于，包括：
角锥棉片（1），由三维网状结构的角锥头（3）阵列构成，在角锥棉片（1）底部包括基板（2），基板（2）为水平板状结构，在基板（2）表面一体化设置若干个等间距布置的角锥头（3），角锥头（3）的锥形一端朝向外界空间，形成圆锥结构，且在相邻角锥头（3）之间形成锥槽（4），锥槽（4）用于折射外界的电磁波；
金属屏蔽环（6），套接在角锥头（3）上，所述金属屏蔽环（6）的环体套压变形角锥头（3）的局部棉体向内变形；
胶层（7），为柔性导电胶层，喷涂在角锥棉片（1）的表面成型，并且胶层（7）覆盖金属屏蔽环（6）的位置，所述角锥头（3）上通过电磁加热线圈外套进行金属屏蔽环（6）的加热，热烫角锥头（3）让金属屏蔽环（6）镶嵌于内部，所述胶层（7）融化填充密封金属屏蔽环（6）在角锥头（3）内嵌后的空间，通过连接各个金属屏蔽环（6）构成导电网络，进行电磁屏蔽。
2.根据权利要求1所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：所述角锥棉片（1）为柔性的聚胺脂泡沫角锥吸波材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：所述胶层（7）由导电纳米颗粒、纳米颗粒在聚合物基体层中混合形成涂料，质量配比为1:1:8；所述导电纳米颗粒设置为导电氧化锌纳米颗粒；所述纳米颗粒设置为二氧化硅纳米颗粒；所述聚合物基体层设置为聚三氟乙烯颗粒层。
4.根据权利要求3所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：所述金属屏蔽环（6）内嵌角锥头（3）的深度在10-30mm范围内，让金属屏蔽环（6）的外端不突出角锥头（3）表面，套接卡持在角锥头（3）上。
5.根据权利要求4所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：所述金属屏蔽环（6）设置为铜环或者外镀铜镍漆层的不锈钢环。
6.根据权利要求1所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：所述金属屏蔽环（6）设置为一个，活动套接在角锥头（3）上。
7.根据权利要求5所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：所述金属屏蔽环（6）设置为两个，两个金属屏蔽环（6）的内孔直径不相同，依次套接在角锥头（3）的不同位置上。
8.根据权利要求7所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：两个所述金属屏蔽环（6）之间通过条杆固定连接，条杆与金属屏蔽环（6）设置为相同材质的导电金属。
9.根据权利要求6-8任一项所述的一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于：所述角锥头（3）上配合金属屏蔽环（6）开设有定位槽（5），定位槽（5）为环形结构，用于金属屏蔽环（6）套接卡夹。
10.一种角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构的热合连接的方法，包括权利要求1所述的角锥棉与柔性屏蔽材料复合结构，其特征在于，包括如下步骤：
S1：金属屏蔽环安装，将准备好的金属屏蔽环组合套在角锥头上，完成喷胶前的基础准备；
S2：喷胶，在工作台上，端部安装有喷枪的六轴机械臂通过臂上的三维扫描机进行角锥棉片的表面扫描，六轴机械臂对应生成移动轨迹，控制喷枪移动，对角锥棉片的表面进行喷涂，在角锥棉片的表面形成胶层；
S3：加热，在工作台上，另一个安装有电磁加热线圈的六轴机械臂通过臂上的三维扫描机进行角锥头的位置扫描，六轴机械臂对应生成移动轨迹，控制电磁加热线圈移动，套在角锥头上，对金属屏蔽环进行加热，让金属屏蔽环内嵌在角锥头上，稳固组合。
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