CN116922656A - 发泡电磁波透镜生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在高频段范围内综合性能更优、成本更低的电磁波透镜生产方法。步骤S1：混合至少两种液态材料以进行独立闭孔结构的聚氨酯发泡的化学反应，在其中一种液态材料中还加入有高介电常数微粒；步骤S2：化学反应在模具内进行，所混合的液态材料将发泡固化成为聚氨酯发泡件；步骤S3：以其他模具辅助，在前一聚氨酯发泡件的基础上直接地再根据步骤S1至S2制作另一聚氨酯发泡件；步骤S4：重复步骤S3以制成多层包裹结构的电磁波透镜，且所制得的电磁波透镜由最内层至最外层介电常数值是越来越低的。本发明的电磁波透镜具有生产效率高、生产工序少、生产管理方便、产品耐候性能和电学性能良好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备生产领域，更具体地说，涉及电磁波透镜的生产方法。
背景技术
中国专利文献CN 109994837 A公开了“龙伯透镜的生产方法”，其通过在特定形状的模具中投放介质颗粒来填充成层，最终制成龙伯透镜。其所投放的介质颗粒是预制好的，是在非金属的发泡而成的材料中混入纤维状的金属导体的结构。且这些介质颗粒是从一件大的已发泡体上被分割出来的。
但是，受限于对发泡材料的选择偏见，其所指的非金属的发泡而成的材料在实际应用层面上更多是特指珍珠棉这种比重级别的材料。而现有的珍珠棉发泡成型工艺中，只能做成是棒形或者是平面薄片形，并不能做成其他形状的构件。因此只能是先生产一整片的介质平板，然后再将该介质平板分切成众多介质颗粒。但是如此质轻、软糯和柔韧的介质平板并不容易
被分切得很小，现有能分切的最小体积为2mm*2mm*2mm的立方体，再小则难以保证其形状的工整，而且分切工序也并不高效。另外，根据以上文献所制得的电磁波透镜在低频段范围内的电学性能是可以接受的，但是在高频段范围内则会显得耗损过于严重。
中国专利文献CN 111748125 A公开了“一种改性聚氨酯泡沫及用其制备低密度龙伯透镜的方法”，其通过高介电常数复合改性剂均匀生长在聚氨酯软泡的三维网络结构中，实现在轻量化的结构中控制介电常数高低的目的，从而可控地制成各种具有不同介电常数的介质球壳，进而组装成用于改变电磁波波瓣形状和增益的龙伯透镜。
但是，以上方法实质上是将预先制成的聚氨酯软泡泡沫浸润到特定的复合改性剂中，然后利用聚氨酯软泡泡沫的多孔性和所添加的稀释浆料的自动分散性来实现高介电常数添加剂和微量元素调节剂在聚氨酯软泡泡沫中的均匀分布。于是以上方法事实上将面临众多湿液加工和干燥加工环节，导致生产环节繁琐，生产效率较低。
为获得生产效率更高、成本更低、重量轻、性能指标更好、性能一致性更佳的龙伯透镜产品，需要对现有的产品生产方法进行改进。
发明内容
为解决现有技术中存在的缺点，本发明提供在高频段范围内综合性能更优、成本更低的电磁波透镜生产方法。
采用以下的技术方案：
发泡电磁波透镜生产方法，特别地，逐层地发泡，包括以下步骤：
步骤S1：混合至少两种液态材料以进行独立闭孔结构的聚氨酯发泡的化学反应，在其中一种液态材料中还加入有高介电常数微粒，高介电常数微粒均匀分布在该化学反应所生成的未固化的发泡体内，所述高介电常数微粒单颗的体积不超过1立方毫米，且不参与所述化学反应；化学反应完成所需的时间不超过100分钟；
步骤S2：所述化学反应在模具内进行，在所述化学反应结束后，所混合的液态材料将发泡完成并连同高介电常数微粒一起固化成为聚氨酯发泡件；
步骤S3：以其他模具辅助，在前一聚氨酯发泡件的基础上直接地再根据步骤S1至S2制作另一聚氨酯发泡件；
步骤S4：重复步骤S3以制成多层包裹结构的电磁波透镜，且所制得的电磁波透镜由最内层至最外层介电常数值是越来越低的。
通过以上的技术方案，在一次模内发泡反应中即可制得电磁波透镜的一层，制作速度高，而且聚氨酯发泡的反应过程是容易控制的，通过对现有的生成独立闭孔结构的聚氨酯发泡原料进行改性，则甚至能在10分钟内让发泡反应完成并固化发泡后结构快速的发泡和固化除了提高生产效率以外，还可以避免高介电常数微粒有足够的时间下沉到发泡体的底部或者在浮力的作用下上升到发泡体的顶部而造成高介电常数微粒在发泡体内分布不均的问题。另外，本发明的液态材料只在保存时或者即将要投放时才现身，无需以液态的状态进行长时间化学反应的必要，当把两种或两种以上用于进行聚氨酯发泡反应所需的材料混合到一起之后，发泡反应即快速进行，且混合后的液态材料的流动时间很短且粘滞性强，以致整个反应过程可在模具内进行且可被认为是一种干式工艺，这对生产管理更方便。由于一件聚氨酯发泡件是以另一件聚氨酯发泡件为基础进行发泡制作的，于是相邻的两件聚氨酯发泡件之间由于材料属性吻合，在交界面上能进行良好融合，不会出现物理离层和电性反射的现象，使得最终获得的电磁波透镜结构稳固，耐候性能和电学性能良好。本发明中发泡反应所形成的空泡直径大小是容易通过成分及比例控制的，所加入的高介电常数微粒的数量以及其材质也是容易被控制的，通过对这三个因素进行控制即容易令所制成的聚氨酯发泡件的介电常数值与预设的相符。并且发泡件相对同质的非发泡件就是相对轻盈的，于是最后所制得的电磁波透镜的重量也是可以被接受的轻盈。应该说明的是，高介电常数微粒其介电常数值之高是相对于固化后的发泡体的介电常数值而言的，本发明的构思是固化后的发泡体的介电常数值应当尽可能地低，而聚氨酯发泡体的介电常数值一般是1.1，在毫米波段时耗损相对小，可以被接受。另外，本发明所讲的液态材料也包含浆状的材料。
步骤S1中让高介电常数微粒均匀分布在该化学反应所生成的未固化的发泡体内的做法是：在将高介电常数微粒加入到一种液态材料内以后即进行物理搅拌。通过这样的方式，一方面高介电常数微粒将相对均匀地分散开来，另一方面可确保高介电常数微粒的全表面都粘有液态材料，这样即使本来触碰在一起的两颗高介电常数微粒在发泡反应时，也会被化学反应所生成的封闭泡所推开，令到高介电常数微粒几乎没有可能触碰到一起，这样就不会引起用金属细丝段作为高介电常数微粒时，金属细丝段彼此导通从而引起该处的介电常数值不均匀的弊端。
作为进一步的完善，在步骤S2后还可以加入步骤S21：修整聚氨酯发泡件的表面。修整的项目可以是削除毛刺、刮削表层、去除细屑等。
作为进一步的完善，在步骤S3后还可以加入步骤S31：修整硬质聚氨酯发泡件的表面。修整的项目可以是削除毛刺、刮削表层、去除细屑等。
另外，步骤S4可以是先制作较内层再制作较外层地制成多层包裹结构的电磁波透镜，或者是先制作较外层再制作较内层地制成多层包裹结构的电磁波透镜。而所述电磁波透镜可以是球状的、柱状的，或者是半球状的等。在步骤S4所制作的电磁波透镜是半球状的情况下，之后还可以包括将两个半球状透镜组成一个球状透镜的步骤。
本发明的电磁波透镜具有生产效率高、生产工序少、生产管理方便、产品耐候性能和电学性能良好等优点。
附图说明
图1是实施例1的步骤S2所采用的模具的结构示意图；
图2是实施例1的步骤S3所采用的模具的结构示意图；
图3是实施例2的步骤S2所采用的模具的结构示意图；
图4是实施例2的步骤S3所采用的模具的结构示意图。
附图标记说明：101-聚氨酯发泡件；102-模具；103-非金属细线；104-球状的模腔；201-外模具；202-内模具；203-聚氨酯发泡件；204-内模具；205-模腔；2011-球凹面；2021-球凸面；2041-球凸面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容作进一步说明。
实施例1
为生产一种在模具内直接发泡成型的电磁波透镜，包括以下步骤：
步骤S1：按重量份将聚醚多元醇2166份、催化剂43份、滑石粉1133份、进行搅拌混合，作为第一种液态材料。聚醚多元醇选用国都化工(昆山)有限公司的ED-500和DP-1000，两者的重量份对应为1000份和1166份。所选用的聚醚多元醇中已经包含水。滑石粉采用1250目大小。催化剂选用2, 4, 6—三(二甲胺基甲基)苯酚。在第一种液态材料中还加入有预设量的高介电常数微粒到其中。本实施例的高介电常数微粒是长度为2mm，直径为0.1mm的铜丝段，在铜丝段的圆柱面上带有绝缘层。这样的铜丝段可以是在内芯是铜的漆包线卷上截取的。越后制成的聚氨酯发泡件所对应的高介电常数微粒的预设量是越少的。
按重量份将异氰酸酯1666份作为第二种液态材料。异氰酸酯选用万华化学集团股份有限公司的MDI-50。
将第一种液态材料和第二种液态材料加入到聚氨酯发泡机中，以便进行后续的浇注成型工艺。
步骤S2：如图1所示，将步骤S1的两种液态材料通过聚氨酯发泡机混合并注入到一个球状的模腔内，让化学反应继续进行，直至所混合的液态材料发泡完成并连同高介电常数微粒一起固化为球状的带独立闭孔结构的聚氨酯发泡件101。然后从模具102中拿出该发泡件。本实施例的配方所获得的聚氨酯发泡件101是属于硬质发泡，其弹性变形量是比较小的。本实施例的聚氨酯发泡化学反应的需时大约是60分钟。所讲的化学反应时间包括：起发时间、上升时间、凝胶时间和表面不粘时间。模具上预留有注入口和排气口，注入口位于较低的位置，用于混合料的注入，而排气口则位于较高的位置，用于排放模腔内的空气。
步骤S21：对聚氨酯发泡件101的外表面进行修整。
步骤S3：如图2所示，通过非金属细线103将前一步骤的球状的聚氨酯发泡件101悬吊于一个更大的球状的模腔104内，并令两者的球心重合。向该更大的球状的模腔104内通过另一台聚氨酯发泡机注入按照步骤S1所制得的两种液态材料的混合料，此时混合料中的高介电常数微粒的预设量是较前一聚氨酯发泡件的少的，从而在前一聚氨酯发泡件101的基础上直接地制作另一聚氨酯发泡件。如图2所示，非金属细线103可以经模具的排气口从模腔104伸出。
步骤S31：对上一步骤所制得聚氨酯发泡件的外表面进行修整。
步骤S4：重复步骤S3和步骤S31以制成多层包裹结构的球状的电磁波透镜，且此时所制得的电磁波透镜由最内层至最外层介电常数值是越来越低的。本实施例是将步骤S2所制得的球状的聚氨酯发泡件也看作为电磁波透镜的一层。
本领域技术人员可以根据其需求而决定目标电磁波透镜的层数，也可以通过有限次数的试验而获得空间体积与高介电常数微粒的预设量两者之间的关系，从而令到各层的介电常数值符合预期。
本实施例中，聚醚多元醇及异氰酸酯是主要的原料，滑石粉的主要作用是提升硬质聚氨酯发泡件的强度，令其可保持稳定的形状。本领域技术人员可以根据现时常用带独立闭孔结构的聚氨酯发泡的原料成分及比例通过加入特定的助剂而进行改性，得出相应性能的聚氨酯发泡件，例如添加阻燃剂来提高防火性能，又例如添加表面活性剂来降低化学系统的表面张力、控制泡沫的闭孔率等。
实施例2
实施例1是先制作较内层然后制作较外层的生产过程。本实施例是先制作较外层然后制作较内层的生产过程，且目标的电磁波透镜是半球状的。
步骤S1：与实施例1的步骤S1相同。
步骤S2：将本实施例步骤S1两种液态材料通过聚氨酯发泡机混合并注入到一个半边球壳状的模腔内。如图3所示，该半边球壳状的模腔由外模具201和内模具202之间的空间构成，外模具201形成有球凹面2011，内模具202形成有球凸面2021，且球凹面2011所对应的球心与球凸面2021所对应的球心共心。让化学反应继续进行，直至所混合的液态材料发泡完成并连同高介电常数微粒一起固化为半边球壳状的带独立闭孔结构的聚氨酯发泡件203。该发泡件可以继续停留在外模具201内，或者转移至其他工位以进行下一步的加工。模具上预留有注入口和排气口，注入口位于较低的位置，用于混合料的注入，而排气口则位于较高的位置，用于排放模腔内的空气。
步骤S21：对聚氨酯发泡件203的内侧的表面进行修整。
步骤S3：如图4所示，在前一步骤的半边球壳状的聚氨酯发泡件203的内部悬放另一个内模具204，该内模具204也形成有球凸面2041，但球凸面的直径更小，且球凸面2041所对应的球心与前一步骤的发泡件的球心共心。本步骤所悬放的内模具204与前一步骤所形成的聚氨酯发泡件203之间的空间是本步骤的模腔205，可见此时模腔205也是半边球壳状的。向该模腔内通过另一台聚氨酯发泡机注入本实施例步骤S2所制得的两种液态材料的混合料，此时混合料中的高介电常数微粒的预设量是较前一聚氨酯发泡件的少的，从而在前一聚氨酯发泡件203的基础上直接地制作另一聚氨酯发泡件。如果本次已经是目标电磁波透镜的最内层的生产步骤，则不再悬放内模具。
步骤S31：对上一步骤所制得聚氨酯发泡件的表面进行修整。
步骤S4：重复步骤S3和步骤S31以制成多层包裹结构的半球状的电磁波透镜，且此时所制得的电磁波透镜由最内层至最外层介电常数值是越来越低的。本实施例是将步骤S3所制得的最内层的聚氨酯发泡件也看作为电磁波透镜的一层。
至此完成了目标电磁波透镜的生产。
根据使用的需要可以将单件半球状透镜单独使用，或者将两件相同的半球状透镜合起来组成一个球状透镜使用。
本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的原理和构思下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.发泡电磁波透镜生产方法，其特征是：逐层地发泡，包括以下步骤：
步骤S1：混合至少两种液态材料以进行独立闭孔结构的聚氨酯发泡的化学反应，在其中一种液态材料中还加入有高介电常数微粒，高介电常数微粒均匀分布在该化学反应所生成的未固化的发泡体内，所述高介电常数微粒单颗的体积不超过1立方毫米，且不参与所述化学反应；化学反应完成所需的时间不超过100分钟；
步骤S2：所述化学反应在模具内进行，在所述化学反应结束后，所混合的液态材料将发泡完成并连同高介电常数微粒一起固化成为聚氨酯发泡件；
步骤S3：以其他模具辅助，在前一聚氨酯发泡件的基础上直接地再根据步骤S1至S2制作另一聚氨酯发泡件；
步骤S4：重复步骤S3以制成多层包裹结构的电磁波透镜，且所制得的电磁波透镜由最内层至最外层介电常数值是越来越低的。
2.如权利要求1所述的发泡电磁波透镜生产方法，其特征是：步骤S1中让高介电常数微粒均匀分布在该化学反应所生成的未固化的发泡体内的做法是：在将高介电常数微粒加入到一种液态材料内以后即进行物理搅拌。
3.如权利要求1所述的发泡电磁波透镜生产方法，其特征是：在步骤S2后还加入步骤S21：修整聚氨酯发泡件的表面。
4.如权利要求1所述的发泡电磁波透镜生产方法，其特征是：在步骤S3后还可以加入步骤S31：修整聚氨酯发泡件的表面。
5.如权利要求1所述的发泡电磁波透镜生产方法，其特征是：步骤S4是先制作较内层再制作较外层地制成多层包裹结构的电磁波透镜，或者是先制作较外层再制作较内层地制成多层包裹结构的电磁波透镜。
6.如权利要求1所述的发泡电磁波透镜生产方法，其特征是：所制成的电磁波透镜是球状的、柱状的，或者是半球状的。
7.如权利要求1所述的发泡电磁波透镜生产方法，其特征是：所制成的电磁波透镜是半球状的，在步骤S4之后还包括将两个半球状透镜组成一个球状透镜的步骤。
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| CN202310054621.7A CN116922656A (zh) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | 发泡电磁波透镜生产方法 |
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Family
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3366965A (en) * | 1963-12-13 | 1968-01-30 | Kabushikikaisha Tokyo Keiki Se | Omni-directional dielectric lens reflector and method of manufacturing same |
| GB1117885A (en) * | 1965-07-17 | 1968-06-26 | Kabushikikaisha Tokyo Keiki Se | Spherical dielectric lens and method of making same |
| JPH07320537A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Murata Mfg Co Ltd | 軽量誘電体の製造方法 |
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-
2023
- 2023-02-03 CN CN202310054621.7A patent/CN116922656A/zh active Pending
Patent Citations (7)
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