DE1011015B

DE1011015B - Nach dem Interferenzprinzip arbeitende selektive Daempfungsschicht fuer elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE1011015B
Application number: DEH24907A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Wilhelm Langer
Original assignee: Dr Kurt Herberts and Co GmbH
Current assignee: Axalta Coating Systems Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1955-09-08
Filing date: 1955-09-08
Publication date: 1957-06-27

Description

Nach dem Interferenzprinzip arbeitende selektive Dämpfungsschicht für elektromagnetische Wellen Es ist bereits bekannt, dünne Schichten elektrischer Halbleiter in bestimmten Abständen von der reflektierenden Oberfläche metallischer Körper anzuordnen, um den reflektierten Anteil von Wellen bestimmter Größe auszulöschen. Der Flächenwiderstand der dünnen Halbleiterschicht soll dabei 377 Ohm betragen, um Anpassung an den Wellenwiderstand des freien Raumes zu erhalten. Es wird dann der reflektierte Anteil derjenigen Wellen ausgelöscht, deren Wellenlänge viermal so groß ist als der Abstand der dünnen Halbleiterschicht von der -reflektierenden metallischen Oberfläche.
Es ist auch bereits bekannt, zur Verringerung des notwendigen Abstandes den Zwischenraum zwischen Halbleiterschicht und Metalloberfläche mit Stoffen hoher Dielektrizitätskonstante, wie Wasser oder pulverförmigere Titandioxyd, auszufüllen. Es wird damit die Wellenlänge in der Zwischenschicht verkürzt. Allein diese Anordnungen lassen sich nur labormäßig verwirklichen, da Wasser oder pulverförmige Stoffe kein Konstruktionsmaterial sind.
Soll die Reflexion von Metallkonstruktionen selektiv gegliedert und beeinflußt werden, dann werden praktisch immer nur anstrichtechnische Aufbringungsarten solcher Schichten verwirklichbar sein, denn es handelt sich dann meistens immer um stark profilierte und gegliederte Oberflächen und keineswegs nur um ebene Flächen oder Zylinderflächen. Anstrichtechnisch aufgebrachte halbleitende dünne Schichten, sogenannte Leit- oder Widerstandslacke, mit Graphit od. dgl. bereitet, sind zwar bei den genannten Interferenzabsorbern an sich bekannt. Sie werden dort jedoch in solcher Form angewandt, um die verlangte, sehr dünne Schicht zu erhalten. Eine Anpassung an die Flächengestaltung der reflektierenden Unterlage ist nicht bezweckt; vielmehr sollen die halbleitenden Lackschichten im wesentlichen auf oder zwischen Isolierplatten angebracht allenfalls mit diesen zusammen sogar dreh- oder schwenkbar sein.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß die Zwischenschicht in Form einer trocknenden oder härtenden Streichmasse, bestehend aus dielektrisch wirksamen Füllstoffen und einem Bindemittel, ausgebildet ist. Es wird damit also eine in ihrer Gesamtheit anstrichtechnisch aufzubringende selektive Dämpfungsschicht für elektromagnetische Wellen, vorzugsweise für sogenannte Mikrowellen, geschaffen, welche nach dem an sich bekannten obenerwähnten System angeordnet ist, Schwierigkeiten unkonstruktiver Materialien der Zwischenschicht aber vermeidet und darüber hinaus auch die Behandlung beliebig profilierter und gegliederter Oberflächen erlaubt. Auf die Metalloberfläche der zu behandelnden Konstruktion wird zweckmäßig zunächst eine an sich bekannte Korrosionsschutzschicht, sei es Kunstharzbleimennige, diese vornehmlich auf Eisen und Stahl, sei es Kunstharzzinkchromatgrundierung, diese auf Stahl und auf Leichtmetall, aufgebracht. Auf diese Schicht wird eine dünne Haftschicht, bestehend aus Polyvinyl- oder Polyacrylestern mit oder ohne Pigmentierung, durch Spritzen oder Pinseltechnik aufgetragen. Diese Schichten bilden die Unterlage für die darauf aufzubringende dielektrisch wirksame Schicht. Diese besteht aus einer Einbettung von Füllstoffen mit hoher Dielektrizitätskonstante von bestimmter Körnung in einem trocknenden oder härtenden Bindemittel. Im folgenden sind einige Beispiele zweckmäßiger Zusammensetzungen solcher Streichmassen angeführt

Beispiele

1. 40 Teile Titandioxyd Rutil, Korngröße 20 bis 50 ,u

20 » Titandioxyd Rutil, Korngröße 7 bis 25 ,ß,

6 » Titandioxyd Rutil, Korngröße 0,3 bis 0,5 ,u,

0,8 » polymerisiertes Salz einer organischen Base

mit Alkyl-Aryl-Sulfosäure,

14 » Wasser,

20 » weichmacherhaltige Polyvinylacetat-

emulsion, etwa 50°/oig in Wasser.

2. 68 Teile Titandioxyd Rutil, gemahlen auf etwa

3600 Maschen,

0,5 » Natriumpolymetaphosphat,

13,5 » Wasser,

18 » Polyacrylatemulsion.

3. 66 Teile Titandioxyd Rutil in einer Körnung wie im

Beispiel 1,

0,8 » polymerisiertes Salz einer organischen Base

mit Alkyl-Aryl-Sulfosäure,

14 » Wasser,

18 » Polyisobutylenemulsion.

4. 55 Teile Titandioxyd Rutil in einer Körnung wie im

Beispiel 1, -

0,5 » polymerisiertes Salz einer organischen Base

mit- Alkyl=Aryl=Sülfosäür6;

10 » Wasser,

20 » wäßrige Emulsion eines Mischpolymerisates

-- aus Styrol und Butadien mit etwa 50 11/o

Festkörpergehalt.

5. 50 Teile Titandioxyd Rutil Korngröße 20 bis 50

10 » Titandioxyd Rutil Korngröße 7 bis 25ß,

2 » feindisperse Kieselsäure; trocken,

5 » Aceton,

33 » Polyesterharz aus Mäleinsäüre, Phthälsäure,

Glykol, Glycerin und einem fetten Öl, gelöst

in Styrol.

Dieser Streichmasse ist unmittelbar vor dem Auf-

streichen zuzusetzen: 1 Teil Cobaltisooktoatlösung,

4°/Qig in Styrol, 1 Teil Cyclöhexanonperoxyd, 50°/g

in Dibutylphthalat.

6. 65 Teile Siliziumcarbid Korngröße 1 bis 20

35 » Bindemittel wie im Beispiel 5.

Härtung und Verarbeitung wie im Beispiel 5. Es kann

auch Titandioxyd Rutil beigemischt werden.

7. 85 Teile Carbonyleisenpulver,

15 » Bindemittel wie im Beispiel 5.

Härtung und Verarbeitung wie im Beispiel 5.

B. 80 Teile Eisensesquioxyd Korngröße 0,5 bis 10

hergestellt durch Glühen von Eisen oder

Stahl in Luft bei vorzugsweise 850° C,

20 » Bindemittel wie im Beispiel 5.

Härtung und Verarbeitung wie im Beispiel 5.

Als Füllstoff kann auch gemahlener Ilmenit, als Bindemittel Polyvinylpropionat, Polyacrylsäureester verwendet werden.
Die in den Beispielen 1 bis 8 angeführten Anstrichmittel bilden relativ steife Pasten, welche in den notwendigen Schichtdicken von den Flächen, auf welche sie aufgetragen worden sind; nicht ablaufen. Die erforderliche Trockenschichtdicke liegt je nach geförderter Wellenlänge und je nach dem dielektrischen Wert der aufgetrockneten Anstrichmasse zwischen 0,5 und 3 mm. Die erforderliche Trockenschichtdicke muß genau eingehalten werden. Zweckmäßig wird dies durch folgende Auftragstechnik erreicht: In einem Vorversuch wird festgestellt, wie groß die Schrumpfung beim Trocknen bzw. beim Härten der Schicht ist, daraus ergibt sich die erforderliche Naß-Schichtdicke. Es werden nun einseitig mit Trockenklebemasse bestrichene schmiegsame Bänder aus Kunststoff mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt in der Dicke der erforderlichen Naß-Schichtdicke parallel in etwa 50 bis 100 mm Abstand auf die zu bedeckende Oberfläche vorübergehend aufgeklebt. Die Masse wird dann mit Hilfe eines Spachtels oder eines sogenannten Spachtelmessers aufgestrichen, wobei die aufgeklebten Kunststoffbänder als genaue Distanzhalter für das Aufstreichgerät dienen. Nach dem Trocknen bzw. Aushärten der aufgetragenen Schicht werden die vorübergehend aufgeklebten Bänder wieder abgezogen und die hinterbleibenden Furchen mit der Streichmasse ausgefüllt.
Auf die wirksame Zwischenschicht wird nun die halbleitende Schicht aufgebracht. Dazu dient kolloidaler oder feingemahlener Graphit in geeignetem, vorzugsweise emulsionsartigem Bindemittel. Die Aufbringung erfolgt durch Spritzen mit der Spritzpistole oder durch Verstreichen einer relativ dünnflüssig eingestellten Streichfarbe mit einem weichen Pinsel. Zur Veränderung des farblichen Aussehens oder zur Verbesserung der Wetterfestigkeit können auf den wirksamen Schichten auch noch Dekorations- und/oder Schutzanstriche, beispielsweise Kunstharzlackfarben, aufgetragenwerden.
Die Absorption elektromagnetischer Wellen durch Dämpfungsschichten gemäß vorliegender Erfindung, verläuft in Abhängigkeit von der Wellenlänge als Glockenkurve ähnlich der Resonanzkurve eines mäßig gedämpften Sperrkreises. Die Kurve kann verbreitert werden, indem man die dielektrischen Verluste in der Zwischenschicht erhöht. Erfolgt diese Erhöhung durch eine Erhöhung der Ohmschen- Leitfähigkeit der Zwischenschicht, so verringert sich die Höhe des Absorptionsmaximums und wird kleiner als 1.
Dämpfungsschichten gemäß vorliegender Erfindung können in der Fernmeldetechnik, der Radartechnik und der allgemeinen Hochfrequenztechnik Anwendung finden.
Die Zwischenschicht gemäß vorliegender Erfindung kann auch zur Erzielung bestimmter Nebenwirkungen noch mit Zusatzstoffen versehen sein. So kann beispielsweise Ammonphosphat, Ammonsulfat, Harnstoffoxalat, Dextrin, Antimonoxyd und/oder Bleiborat zugesetzt sein, um die Schicht flammenabweisend zu machen.
Auch ist es unter Umständen zweckmäßig, falls Absorption für eine sehr niedrige Wellenlänge verlangt wird, elektrisch indifferente Stoffe, wie Quarzmehl, Bariumsulfat, -Calciumcarbonat u. dgl., zuzusetzen, bzw. die die Dielektrizitätskonstante heraufsetzenden Füllstoffe, wie Rutil u. dgl., ganz oder teilweise durch solche indifferente Füllstoffe zu ersetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Nach dem Interferenzprinzip arbeitende selektive Dämpfungsschicht für elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer vor der reflektierenden Unterlage angebrachten Zwischenschicht mit erhöhter, wellenlängenverkürzender Dielektrizitätskonstante und einer teilreflektierenden dünnen, halbleitenden Oberschicht - mit einem Flächenwiderstand von etwa 377 Ohm; gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht in Form einer trocknenden oder härtenden Streichmasse, bestehend aus dielektrisch wirksamen Füllstoffen und einem Bindemittel.
2. Dämpfungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrisch wirksamer Füllstoff der Zwischenschichtstreichmasse Titandioxyd in der Rutilform mit einer Korngrößenverteilung von 0,3 bis 50 ß verwendet wird.
3. Dämpfungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrisch wirksamer Füll-Stoff der Zwischenschichtstreichmasse gemahlener Ilmenit verwendet wird.
4. Dämpfungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrisch wirksamer Füll-Stoff der Zwischenschichtstreichmasse Titandioxyd in der Rutilform in Mischung mit gekörntem Siliciumcarbid verwendet wird.
5. Dämpfungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrisch wirksamer Füll-Stoff der Zwischenscbichtstreichmasse Eisensesquioxyd, hergestellt aus Eisen oder Stahl durch Glühen in Luft bei vorzugsweise 850° C, verwendet wird:
6. Dämpfungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5; dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel wäßrige Emulsionen von Polyvinylacetat, Polyvinylpropionat, Polyacrylsäureester, Polyisobutylen oder Butadienstyrol-Mischpolymerisat verwendet werden.
7. Dämpfungsschicht nach einem der Ansprüche `1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Polyesterharz aus Maleinsäure, Phthalsäure, Glykol, Glycerin und einem fetten Öl, gelöst in Styrol, verwendet wird. B. Dämpfungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB die Zwischenschicht mit solchen an sich bekannten Zusätzen - wie Arnmonsulfat, Harnstoffoxalat u. dgl. - versehen ist, daB sie flammenabweisende Wirkung hat. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 911748; USA.-Patentschrift Nr. 2 594 971.