DE112020001508T5 - Flexible und faltbare elektromagnetische abschirmung - Google Patents

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Warwick Mills Inc
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Abstract

Eine flexible, faltbare EM-Barriere dämpft elektromagnetische Strahlung um mindestens 20 dB von 1 GHz bis 30 GHz. Die Barriere umfasst eine LW-Schicht, die EM-Strahlung mindestens bei niedrigen Frequenzen blockiert, an eine textile Trägerschicht laminiert ist, die Spannungsrisse der LW-Schicht verringert und eine Ausbreitung jeglicher sich bildender Risse verhindert. Ausführungsformen umfassen ferner eine KW-Schicht, wie beispielsweise eine mit leitfähigen Partikeln gefüllte, metallisierte Polymerfolie oder Elasomerschicht, die EM-Strahlung bei hohen Frequenzen blockiert. Die LW-Schicht kann eine Folie, ein Netz oder eine stromlose Metallisierung des textilen Trägers oder einer anderen Textilie sein. Eine thermische Isolierungsschicht kann enthalten sein. Eine Deckschicht kann UV-Strahlung blockieren und Grundierungsschichten können feuchtigkeitsresistent sein. Barrieren können aneinander und/oder mittels Schüren, Gurtbändern, Nähen, weichen Verbindungen und/oder elastischen Gelenken, die von mittels Klebstoff befestigten metallisierten Textilien oder Folien gebildet werden, an benachbarte Strukturen gebunden werden.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/824,444 , eingereicht am 27. März 2019, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke hierin aufgenommen ist.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Abschirmung und insbesondere eine flexible elektromagnetische Abschirmung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Tarnung, die allgemein als Vorrichtungen und Verfahren zum Schutz geheimer mobiler und stationärer Objekte vor Entdeckung definiert werden kann, ist eine wichtige Voraussetzung für viele zivile und militärische Anwendungen. Es gibt mindestens zwei grundlegende Anforderungen, die Tarnung erfüllen muss, um eine Entdeckung zu vermeiden. Erstens muss eine Tarnabschirmung die Eigenschaften einer umgebenden Umwelt in Bezug auf Reflexion von Energie nachahmen. Zu diesem Zweck zeigt Tarnung, die verwendet wird, um Fahrzeuge und andere mobile und stationäre bodengebundene Gegenstände abzuschirmen, typischerweise Farben und Kennzeichnungsmuster, die versuchen, den Farben und Mustern im sichtbaren Hintergrund zu entsprechen. Fortgeschrittene Tarnsysteme implementieren Merkmale, die gelegentlich als „Signatur Management“ bezeichnet werden, wobei die Tarnung versucht, die reflektierenden und emittierenden Eigenschaften einer umgebenden Umwelt im infraroten und ultravioletten Spektralbereich nachzuahmen. Zu diesem Zweck enthalten einige Tarnsysteme des Weiteren Feuchtigkeitsmanagementmerkmale sowie „Verzierungs“-Merkmale, die versuchen, die Feuchtigkeit und Textur der umgebenden Umwelt, beispielsweise die Feuchtigkeit und Textur von Blättern und anderer Vegetation, nachzuahmen. Das Signaturmanagement kann auch einen Versuch beinhalten, das Reflexionsvermögen des Tarnsystems gegenüber Mikrowellen und anderer elektromagnetischer („EM“) Energie zu verringern, um sich dem EM-Reflexionsvermögen der Umgebung anzunähern, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass der getarnte Gegenstand durch Radar oder ähnliche Mittel entdeckt werden kann. Im Allgemeinen kann ein EM-Signaturmanagement Merkmale umfassen, die EM-Energie absorbieren, und/oder Merkmale umfassen, die EM-Energie ausgeben, so dass die Reflexion der EM-Energie zu ihrer Quelle reduziert wird.
  • Die zweite grundlegende Anforderung, die von Tarnung erfüllt werden muss, ist es, einen darunter liegenden Gegenstand so abzuschirmen, dass alle Energieformen, die von dem Gegenstand erzeugt werden, wie Schall, Wärme und elektromagnetische Emissionen, blockiert und nicht in die Umwelt abgestrahlt werden. Dementsprechend enthalten umfassende Tarnsysteme manchmal eine Schallisolierung, um Geräusche zu dämpfen, eine thermische Abschirmung und/oder eine aktive Kühlung, um wärmebedingte Infrarotemissionen zu blockieren, eine undurchsichtige Schicht, um Licht- und IR-Emissionen zu blockieren, und eine elektrisch leitende und/oder EM-absorbierende Schicht, um die Emission von EM-Strahlung zu verhindern.
  • Es sind zahlreiche starre, elektrisch leitfähige EM-Abschirmsysteme verfügbar. Insbesondere können Metallplatten und -paneele sowie Metallbleche, Metallnetze und/oder leitfähige Anstriche, die auf starre Paneele aufgebracht sind, alle eine EM-Abschirmung für im Wesentlichen starre Umhausungen bereitstellen. Wenn jedoch mobile Gegenstände geschützt werden sollen, ist es häufig erforderlich, dass eine Tarnung „weich packbar“ ist, sodass sie für den Transport auf einen kompakten Raum zusammengelegt oder -gefaltet und anschließend ausgepackt und zum Einsatz gebracht werden kann, wenn ein Ziel erreicht ist. Aus diesem Grund sind Tarnabdeckungen, die aus flexiblem und faltbarem Gewebe und/oder Polymerlagen gebildet werden, häufig bevorzugt.
  • Ungünstigerweise kann es schwierig sein, eine EM-Abschirmung, die sowohl flexibel als auch faltbar ist, für Anwendungen bereitzustellen, die eine EM-Abschirmung über einen breiten Frequenzbereich erfordern. Aus diesem Grund ist eine flexible, „weich packbare“ leichtgewichtige EM-Abschirmung für zivile oder militärische Anlagen im Allgemeinen nicht verfügbar.
  • Tabelle 1 zeigt eine kurze Zusammenfassung über die Frequenzen und entsprechenden Wellenlängen, die für verschiedene Kommunikationsarten und andere Zwecke verwendet werden, sowie deren Blockierung mittels einer EM-Abschirmung, die in einer Tarnungslösung enthalten ist, erforderlich ist. Tabelle 1: EM-Frequenzen und -Wellenlängen, die für verschiedene Kommunikationsarten und andere Zwecke verwendet werden
    Name des Bereichs Abkürzung Bereich Verwendungen
    Langwelle LW 30-300 kHz 10-1 km Navigation, Zeitsignale, AM-Langwellen-Rundfunk (Europa und Teile von Asien), RFID, Amateurfunk
    Mittelwelle MW 300-3000 kHz 1000-100 (k)m AM-(Mittelwellen)-Rundfunk, Amateurfunk, Lawinenverschüttungssuchgeräte
    Kurzwelle KW 3-30 MHz 100-10 m Kurzwellenfunk, CB-Funk, Amateurfunk und OTH- (Over The Horizon)-Flugkommunikation, RFID, OTH-Radar, Automatischer Verbindungsaufbau (ALE) / NVIS- (Near-Vertical Incidence Skywave)-Funkverbindungen, Schiffs- und mobile Radiotelefonie (Sprechfunk)
    Ultrakurzwelle UKW 30-300 MHz 10-1 m FM, Fernsehübertragungen, Sichtverbindungs-Boden-Luftfahrzeug- und -Luftfahrzeug-Luftfahrzeug-Kommunikation, mobile Landfunk- und mobile Seefunkkommunikation, Amateurfunk, Wetterfunk
    Dezimeterwelle bzw. Ultrahochfrequenzband UHF 300-1000 MHz 1-0,1m Fernsehübertragungen, Mikrowellenofen, Mikrowellengeräte/- kommunikation, Radioastronomie, Mobiltelefone, WLAN, Bluetooth, ZigBee, GPS und Zwei-Wege-Funkdienste, wie z.B. mobiler Landfunkdienst, FRS- und GMRS-Funk (Jedermannfunk), Amateurfunk, Satellitenradio, Fernbedienungssysteme, ADSB
    Zentimeterwelle bzw. Superhochfrequenzband SHF 1-30 GHz 100-10 mm Radioastronomie, Mikrowellengeräte/-kommunikation, WLAN, DSRC, modernste Radargeräte, Kommunikationssatelliten, Kabel- und Satelliten-Fernsehübertragungen, DBS (Satellitenrundfunk), Amateurfunk, Satellitenradio
  • Abhängig von der speziellen Anwendung kann es notwendig sein, EM Strahlung um mindestens 20 dB über mindestens den SHF-Bereich, z.B. von 1 GHz bis 30 GHz, zu unterdrücken. Bei anderen Anwendungen kann es notwendig sein, EM-Strahlung um bis zu 80 dB über den gesamten Bereich von LW bis SHF, d.h. von 30 Hz bis 30 GHz, zu unterdrücken.
  • Die Wechselwirkung zwischen EM-Strahlung und einer leitfähigen Barriere variiert als Funktion der Frequenz (oder Wellenlänge) der EM-Energie. Insbesondere ist die Fähigkeit von EM-Strahlung, in ein leitfähiges Material einzudringen und es zu durchdringen („Eindringtiefe“), bei niedrigen Frequenzen am größten, während die Fähigkeit von EM-Energie, durch Haarrisse, Poren und andere kleine Lücken in einer leitfähigen Lage vorzudringen, bei hohen Frequenzen am größten ist.
  • Die Unterdrückung von EM-Strahlung um 20 bis 80 dB über den SHF-Bereich kann für ein weiches packbares System eine Herausforderung darstellen. Eine Unterdrückung um mindestens 20 dB über den gesamten Frequenzbereich von LW bis SHF ist in jedem Fall schwierig und für ein weiches packbares System noch schwieriger. Dies liegt daran, dass eine kontinuierliche flexible leitfähige Schicht, die dick genug ist, um niederfrequente EM-Strahlung zu blockieren, dazu neigt, nach wiederholtem Biegen und Falten eine Metallermüdung zu erleiden und Risse zu entwickeln. Solche Risse können sich im Laufe der Zeit ausweiten und ein Ausströmen von höherfrequenter EM-Strahlung durch die Abschirmung ermöglichen.
  • Beispielsweise neigt eine leitfähige metallische Lage, die als gewalzte Folie hergestellt wird, dazu, bei wiederholtem Biegen und Falten eine Metallermüdung zu erleiden und durch das Verformen zu verfestigen, was dazu führen kann, dass diese Materialien reißen und es ermöglichen, dass EM-Energie bei höheren Frequenzen, wie z.B. SHF-Energie, entweicht. Und wenn die Folie ausreichend dünn gemacht wird, um eine Metallermüdung und Rissbildung zu vermeiden, ist sie typischerweise zu dünn, um eine Abschirmung bei niedrigen Frequenzen aufgrund der größeren Eindringtiefe bei diesen Frequenzen zu liefern. Ein Ansatz bestünde darin, eine sehr dünne Folie aus reinem Gold oder Platin für eine erhöhte Leitfähigkeit und verringerte Eindringtiefe zu verwenden, aber solche Folien wären unerschwinglich teuer und ihnen würde die erforderliche strukturelle Festigkeit fehlen.
  • Ein weiterer Ansatz ist, eine versilberte Polymerlage, wie beispielsweise versilbertes Mylar, zu verwenden. Die metallische Beschichtung auf solchen Materialien ist jedoch typischerweise zu dünn, um eine adäquate Unterdrückung von EM-Emissionen bei niedrigeren Frequenzen zu liefern. Oder, wenn die leitfähige Schicht ausreichend dick gemacht wird, um niederfrequente EM-Emissionen abzuschirmen, unterliegt sie, wie oben ausgeführt, einer Metallermüdung und Rissbildung, sowie einem „Abblättern“ der Metallbeschichtung, wodurch kleine Inselspalte gebildet werden, durch die UHF- und SHF-Frequenzen hindurchdringen können.
  • Eine weitere Anforderung an einige Tarnungslösungen besteht darin, dass sie befähigt sein müssen, mehrere Jahre im Freien Umweltfaktoren, wie UV-Licht, Windbelastung und durch Wind ausgelöstem Flattern, Regen, Schnee und Eis, sowie chemischen Einwirkungen durch Wasser, Sauerstoff, Schimmel, sauren Regen und Ozon ausgesetzt zu sein.
  • Es besteht daher ein Bedarf nach einer flexiblen und faltbaren EM-Abschirmung, die EM-Strahlung um mindestens 20 dB über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz, und in (einigen) Ausführungsformen über den Bereich von 30 Hz bis 30 GHz, zuverlässig unterdrücken kann, selbst nachdem sie wiederholt gebogen und gefaltet wurde, und die in der Lage ist, einer mehrjährigen Exposition im Freien gegenüber Umweltfaktoren, wie Wasser, Sauerstoff, UV-Licht, Windbelastung und durch Wind ausgelöstem Flattern, Regen, Schnee und Eis, sowie chemischen Einwirkungen durch Schimmel, sauren Regen und Ozon zu widerstehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gegenstand der Erfindung ist ein flexibles und faltbares EM-Abschirmungslaminat, das in der Lage ist, EM-Strahlung über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in (einigen) Ausführungsformen von 30 Hz bis 30 GHz zuverlässig um mindestens 20 dB zu unterdrücken, selbst nachdem es wiederholt gebogen und gefaltet wurde. Nachdem es mindestens zehnmal gebogen und gefaltet wurde, behält das offenbarte EM-Abschirmlaminat mindestens 90 % seiner elektromagnetischen Unterdrückung über den Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz, und in (einigen) Ausführungsformen über den gesamten Bereich von 30 Hz bis 30 GHz bei, wobei jede Wiederholung des Biegens und Faltens ein Falten der Abschirmung zu mindestens fünf übereinanderliegenden, angrenzenden Schichten und ein anschließendes Entfalten der Abschirmung wieder zu einer einzelnen Schicht umfasst. Ausführungsformen sind in der Lage, einer mehrjährigen Exposition im Freien gegenüber Umweltfaktoren, wie Wasser, Sauerstoff, UV-Licht, Windbelastung und durch Wind ausgelöstem Flattern, Regen, Schnee und Eis, sowie chemischen Einwirkungen durch Schimmel, sauren Regen und Ozon zu widerstehen.
  • Ausführungsformen können verwendet werden, um für eine elektromagnetische („EM“) Abschirmung von zivilen und militärischen Systemen und Gegenständen zu sorgen. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass, obwohl ein Großteil der vorliegenden Offenbarung auf Tarnausführungsformen gerichtet ist, die vorliegende Erfindung nicht auf Tarnanwendungen beschränkt ist, sondern bei jeder Anwendung anwendbar ist, die eine flexible und faltbare Barriere gegen eine EM-Durchdringung über einen breiten Frequenzbereich erfordert. Es sollte ferner zur Kenntnis genommen werden, dass die Begriffe „biegen - falten“ und „weich packen“ hier für die Bezeichnung einer Abschirmstruktur verwendet werden, die mindestens 90 % ihrer elektromagnetischen Unterdrückung über den Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz, und in (einigen) Ausführungsformen über den gesamten Bereich von 30 Hz bis 30 GHz, beibehält, nachdem sie mindestens zehnmal gebogen und gefaltet wurde, wobei jede Wiederholung des Biegens und Faltens ein Falten der Abschirmung zu mindestens fünf übereinanderliegenden, angrenzenden Schichten und ein anschließendes Entfalten der Abschirmung wieder zu einer einzelnen Schicht umfasst.
  • Die offenbarte EM-Abschirmung ist ein Laminat, das mindestens eine flexible leitende „LW‟-Schicht umfasst, die auf mindestens eine, eine geringe Dehnung aufweisende textile Trägerschicht laminiert ist. Der Begriff „LW‟-Schicht wird verwendet, da die LW-Schicht so konfiguriert ist, dass sie eine EM-Durchdringung zumindest bei niedrigeren EM-Frequenzen verhindert. In einigen Ausführungsformen ist die LW-Schicht eine kontinuierliche leitfähige Schicht, die dick genug ist, um eine Unterdrückung von EM-Emissionen von mindestens 20 dB über den Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz, und in (einigen) Ausführungsformen über einen Bereich von 30 Hz bis 30 GHz, bereitzustellen, so dass eine zusätzliche EM-Abschirmung nicht erforderlich ist. Beispielsweise kann die LW-Schicht eine Schicht aus Metallfolie, die eine Dicke zwischen 6 µm und 60 µm aufweist, umfassen. Die Folie kann aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sein, bei denen es sich um leicht erhältliche Metalle handelt, die nicht unerschwinglich teuer sind. In einigen dieser Ausführungsformen kann die LW-Schicht eine oder mehrere Polymerlagen umfassen, auf die relativ dicke metallische Schichten, wie beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) abgeschiedene Aluminiumschichten, abgeschieden wurden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen erhöht die textile Trägerschicht die Struktur-Kompetenz, absorbiert Spannungen und andere Belastungen und stellt sicher, dass alle Falten einen maximalen Radius aufweisen, wodurch jegliche Neigung des Metalls der LW-Schicht, durch Verformung zu härten und zu reißen, verringert wird. Falls in der LW-Schicht nach mehrmaligem Falten und Packen schließlich kleine Risse auftreten, trägt des Weiteren die Laminierung auf die textile Trägerschicht dazu bei, die Kanten beliebiger solcher Risse in angrenzender Ausrichtung zu halten, so dass Haarrisse daran gehindert werden, sich zu erweitern und größere Lücken zu bilden, wodurch ein Hindurchdringen der EM durch die Risse minimiert oder verhindert wird. In Ausführungsformen weist die textile Trägerschicht einen ASTM-Wert von mindestens 10 Ibf/Zoll Zugfestigkeit bei weniger als 30 % Reißdehnung auf. Ausführungsformen umfassen eine Vielzahl von textilen Trägerschichten. Beispielsweise kann ein Paar von textilen Trägerschichten sowohl auf die Oberseite als auch auf die Unterseite der LW-Schicht laminiert sein.
  • In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Klebstoff oder eine Beschichtung, die die textile Trägerschicht an der LW-Schicht befestigt, leitfähig. In einigen dieser Ausführungsformen umfasst der Klebstoff oder die Beschichtung ein Klebeharz, wie beispielsweise Urethan, thermoplastisches Urethan, Neopren, EPDM, Kryton, Acryl- oder ein anderes umweltstabiles Elastomer, das einen leitfähigen Füllstoff, wie beispielsweise pulverförmiges Metall, Metallflocken, metallplattierte Polymerpulver, leitfähige Ruße, Graphen und/oder Kohlenstoffnanoröhrchen-Füllstoffe umfasst. Das Verhältnis von Füllstoff zu Elastomer kann je nach Füllstoff in einem Bereich von 5 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht, liegen. In einigen dieser Ausführungsformen beträgt der Widerstand des leitfähigen Klebstoffs oder der leitfähigen Beschichtung weniger als 1 Ohm/square.
  • Zusätzlich zu der LW-Schicht und der textilen Trägerschicht umfassen einige Ausführungsformen ferner mindestens eine Hochfrequenz-EM-Barriere oder „KW‟-Schicht. In Ausführungsformen liefern die LW-Schicht und die KW-Schicht in Kombination eine Unterdrückung von EM-Emissionen von mindestens 20 dB über den Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz, und in (einigen) Ausführungsformen von 30 Hz bis 30 GHz. Die KW-Schicht ist so konfiguriert, dass sie jegliche EM-Strahlung blockiert, der es gelingt, durch die LW-Schicht zu dringen, insbesondere bei höheren Frequenzen. In einigen dieser Ausführungsformen ist die KW-Schicht aus einem metallisierten Film gebildet, wobei die Metallisierung der KW-Schicht zwischen 10 und 100 Nanometer dick ist und dadurch im Wesentlichen immun gegen Verformungsverfestigung, Rissbildung und Abblättern ist. Beispielsweise kann die KW-Schicht eine Schicht aus Polymerfilm umfassen, die mit Aluminium, Silber oder Kupfer durch Sputtern oder chemische Gasphasenabscheidung („CVD“) metallisiert wurde.
  • In anderen Ausführungsformen ist oder umfasst die KW-Schicht eine Schicht eines Elastomers, wie beispielsweise eine gehärtete Klebstoffschicht, die mit 5 bis 25 %, bezogen auf das Trockengewicht, leitfähigen Füllstoffpartikeln gefüllt wurde, um so eine leitfähige Elastomerschicht zu erzeugen. Die in dieser KW-Elastomerschicht enthaltenen leitfähigen Füllstoffpartikel können Ruß, Graphitpulver, Eisenoxidpartikel wie z.B. Fe3O4 und/oder Ferritpartikel, wie z.B. kugelförmige Ferritpartikel umfassen. In Ausführungsformen umfasst der Füllstoff ferromagnetische Partikel, die die elektromagnetische Energie absorbieren, anstatt sie zu reflektieren, oder sie zusätzlich reflektieren.
  • In einigen Ausführungsformen, die eine KW-Schicht umfassen, ist die LW-Schicht keine kontinuierliche leitfähige Schicht. Beispielsweise ist in einigen dieser Ausführungsformen die LW-Schicht ein Drahtnetz und in anderen dieser Ausführungsformen ist die LW-Schicht eine Metallisierungsschicht, die direkt auf eine textile Schicht appliziert ist. Beispielsweise kann die LW-Schicht eine Schicht von Aluminium, Silber oder Kupfer sein, die auf die textile Trägerschicht mittels stromlosen Plattierens appliziert wurde.
  • Dementsprechend arbeiten die LW- und KW-Schichten in Ausführungsformen zusammen, um zuverlässig EM-Emissionen um mindestens 20 dB, und in (einigen) Ausführungsformen um bis zu 60 dB, über den SHF-Bereich, d.h. von 1 GHz bis 30 GHz, und in Ausführungsformen über den gesamten Bereich von LW bis SHF, d.h. von 30 Hz bis 30 GHz, zu supprimieren, selbst nachdem diese wiederholt gefaltet und gepackt wurden. Ausführungsformen behalten mindestens 90 % ihrer elektromagnetischen Unterdrückung über den Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz, und in Ausführungsformen von 30 Hz bis 30 GHz bei, nachdem sie mindestens zehnmal gebogen und gefaltet wurden, wobei jede Wiederholung des Biegens und Faltens ein Falten der Abschirmung zu mindestens fünf übereinanderliegenden, angrenzenden Schichten und ein anschließendes Entfalten der Abschirmung wieder zu einer einzelnen Schicht umfasst.
  • In Ausführungsformen können Nähte zwischen Lagen des offenbarten EM-Abschirmlaminats durch mechanische Verfahren, wie beispielsweise Nähen, gebildet werden. In Ausführungsformen werden die Abschirmlaminatnähte gesondert bei den LW- und den textilen Trägerschichten gebildet. Bei einigen dieser Ausführungsformen sind die LW- und die textilen Trägerschichten trennbar, was die Erzeugung der separaten Nähte erleichtert.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden die abschirmenden Schichten benachbarter Lagen des EM-Abschirmlaminats aneinandergefügt und vernäht unter Verwendung eines metallisierten Textilbandes, das unter Verwendung eines Klebstoffs befestigt wird. Ausführungsformen befestigen das metallisierte Textilband unter Verwendung eines Klebstoffs, der mit 5 % bis 45 %, bezogen auf das Trockengewicht, leitfähigen Füllstoffpartikeln gefüllt wurde, um eine leitfähige Elastomerschicht zu bilden, so dass der Klebstoff in der Lage ist, EM-Emissionen überdies zu reflektieren und/oder zu absorbieren. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Naht anstelle von oder zusätzlich zu einem Applizieren eines metallisierten Textilbandes mit einer Schicht eines Elastomers bedeckt, das mit 5 bis 45 %, bezogen auf das Trockengewicht, leitfähigen Füllstoffpartikeln gefüllt wurde, so dass jegliche EM-Emissionen, die zwischen den Lagen des EM-Abschirmlaminats und durch oder um das metallisierte Textilband herum (falls vorhanden) austreten können, von der Schicht aus gefülltem Elastomers reflektiert oder absorbiert werden.
  • In einer Beispieltarnausführungsform wird eine Aluminiumfolie einer Dicke von 0,5 mil auf beiden Seiten mit einer Grundierung eines leitfähigen phenolischen Elastomers grundiert. Anschließend wird die Aluminiumfolie beidseitig mit Schichten aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) beschichtet, die mit 40 Gew.-% Leitruß (CCB) gefüllt sind, wobei jede der beiden Schichten von gefülltem TPU eine Dicke zwischen 1 und 2 mil aufweist. Die nach außen weisende Seite der beschichteten Aluminiumfolie wird dann durch eine Grundierungsbeschichtung und eine nichtleitende Klebstoffbeschichtung auf eine textile Trägerschicht laminiert. Die Außenseite der textilen Trägerschicht des resultierenden Laminats wird mit einer nichtleitenden Verwitterungsschicht mit einer geeigneten Farbe und IR-Signatur gemäß den Tarnanforderungen der Implementierung beschichtet. Die Innenseite der beschichteten Folie des Laminats wird auf ein flammhemmendes Polyestervlies laminiert, das auf jeder Seite mit einer Schicht des mit CCB gefüllten, leitfähigen TPU beschichtet ist.
  • Beispiel A
  • In einer ähnlichen Beispieltarnausführungsform umfasst das EM-Abschirmungslaminat die folgenden Schichten:
    1. 1. Deckschicht: nichtleitendes TPU oder 2-Komponenten-Urethan mit flammhemmenden und färbenden Füllstoffen
    2. 2. Haftschicht: nichtleitendes TPU mit flammhemmendem Füllstoff
    3. 3. Grundierte gewebte textile Trägerschicht: PET, Nylon oder Polypropylen
    4. 4. Haftschicht: nichtleitendes TPU mit flammhemmenden Füllstoffen
    5. 5. Leitfähiges Metall zu organischer Grundierung
    6. 6. 0.5 mil weiche Aluminium-LW-Schicht
    7. 7. Leitfähiges Metall zu organischer Grundierung
    8. 8. Leitfähiges TPU mit CCB-Füllstoffen in einer Menge von 40 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Films
    9. 9. Flammhemmender Vliesstoff aus PET-Faser, der mit leitfähigem TPU getränkt ist
    10. 10. Rückseite des Laminats: leitfähiges TPU mit CCB-Füllstoffen in einer Menge von 40 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Films
  • Es ist zu beachten, dass die Oberseite des Laminats in der Beispielausführungsform den strukturellen Heißsiegelprozess unterstützt.
  • Eine leitfähige Naht kann zwischen Bereichen des EM-Abschirmlaminats des oben beschriebenen Muster-Beispiels gemäß dem folgenden leitfähigen Nahtbandlaminat gebildet werden, das aufgebracht wird, um die Rückseiten der Stoßverbindung der Bereiche zu bedecken:
    1. 1. Leitfähiges TPU mit CCB-Füllstoffen (an die EM-Abschirmlaminatbereiche gebunden)
    2. 2. Leitfähiges Metall auf organische Grundierung
    3. 3. 0.5 mil weiche Aluminium-KW-Schicht
    4. 4. Leitfähiges Metall auf organische Grundierung
    5. 5. Leitfähiges TPU mit CCB-Füllstoffen in einer Menge von 40 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Films
    6. 6. Flammhemmender Vliesstoff aus PET-Faser, der mit leitfähigem TPU getränkt ist
    7. 7. Leitfähiges TPU mit CCB-Füllstoffen in einer Menge von 40 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Films (Rückseite des Bandlaminats)
  • Die Befestigung des EM-Abschirmlaminats an umgebenden Strukturen kann durch Schnüre und/oder Gurtbänder erfolgen. In Ausführungsformen durchdringt eine Schnur und/oder Gurtband die Laminatfolie und ist an einer Rückseite hiervon befestigt, wobei ein leitfähiger Flicken auf der Rückseite über der Schnur und/oder dem Gurtband montiert ist, um jegliche EM-Emissionen zu blockieren, die andernfalls durch die Durchdringung(en) austreten könnten. Anstelle oder zusätzlich zu einem leitfähigen Flicken kann die Schnur und/oder das Gurtband von einer Schicht aus einem Elastomer bedeckt sein, das mit 5 bis 45 Gew.-% leitfähigen Füllstoffpartikeln, bezogen auf das Trockengewicht, gefüllt ist.
  • Ausführungsformen verhindern ferner die Emission von Licht von einem geschützten Gegenstand, indem sie ein „optisches Verdunkelungs“-Merkmal bereitstellen. Insbesondere ist die LW-Schicht in einigen Ausführungsformen extrem undurchsichtig und hochwirksam beim Blockieren aller Frequenzen von sichtbarem und infrarotem Licht. Und in verschiedenen Ausführungsformen bewirken Ruß und/oder andere Füllstoffpartikel, die in einer KW-Elastomerschicht enthalten sind, dass die KW-Elastomerschicht optisch undurchsichtig ist.
  • Eine optische Verdunkelung von Nähten zwischen Lagen des offenbarten EM-Abschirmlaminats wird in einigen Ausführungsformen bereitgestellt, bei denen die LM-Schicht optisch undurchsichtig ist, indem Überlappungsnähte in den LW-Schichten angrenzender Laminatlagen bereitgestellt werden. In anderen Ausführungsformen, bei denen die LM-Schicht optisch undurchsichtig ist, wird die KW-Schicht ausreichend dick gemacht, um auch eine optische Verdunkelung bereitzustellen, und die Nähte zwischen den KW-Schichten sind relativ zu den Nähten zwischen den LW-Schichten versetzt, so dass jegliches Licht, das eine Naht, z.B. eine Stoßnaht, durchdringt, zwischen benachbarten LW-Lagen durch eine KW-Schicht blockiert wird und umgekehrt. In noch anderen Ausführungsformen wird eine optische Verdunkelung durch eine Schicht eines Klebstoffs oder Elastomers, der bzw. das durch Füllen mit 5 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht, leitfähigen Füllstoffpartikeln optisch undurchsichtig gemacht wurde, bereitgestellt, wobei die Schicht in der oben beschriebenen Weise über der Naht aufgebracht wird.
  • Einige Ausführungsformen umfassen ferner eine Wärmeisolationsschicht zur verbesserten Steuerung von Temperaturunterschieden zwischen dem geschützten Gegenstand und der umgebenden Umwelt, wodurch die thermische Signatur des geschützten Gegenstands verringert und dessen Verbergung verbessert wird. In einigen dieser Ausführungsformen hat die Wärmeisolationsschicht einen Wärmewiderstand (gemessen in englischen Einheiten) von ungefähr R5, wodurch eine signifikante Reduzierung der mit Wärme in Verbindung stehenden Infrarotemissionen erreicht wird, während der Tarnabdeckung nur eine begrenzte Masse und Dicke hinzugefügt wird. Ausführungsformen können ferner eine aktiv gekühlte thermische Barriere umfassen, wie beispielsweise ein System, das gekühltes Wasser durch ein Gefäßsystem zirkulieren lässt, das mit der EM- Abschirmung und der thermischen Isolierung koordiniert ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist eine nach außen weisende Oberfläche der LW-Schicht oder der KW-Schicht strukturiert, um zu bewirken, dass auftreffende Mikrowellenstrahlung gestreut wird, anstatt zurück zu ihrer Quelle reflektiert zu werden.
  • In Ausführungsformen umfasst ein EM-Abschirmsystem mehrere der offenbarten EM-Abschirmlaminate, die nach Bedarf zusammengebaut und auseinandergebaut werden können. Einige dieser Ausführungsformen umfassen weiche Verbinder, die verwendet werden können, um Lagen des EM-Abschirmlaminats aneinander zu siegeln, wobei diese auch Dichtungen um Türen und Zugangspaneele bereitstellen können, die wiederholt geöffnet und geschlossen werden können. Bei einigen dieser Ausführungsformen können die weichen Verbindungen schnell und ohne Verwendung von Spezialwerkzeugen montiert werden. Verschiedene Ausführungsformen bilden weiche Verbindungen als geformte Doppelkonvolutringe mit einer Abschirmung auf einem Konvolut in Kombination mit einem passenden Konvolut, das eine mechanische Verbindung liefert.
  • Ein erster allgemeiner Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektromagnetische Barriere, die eine erste textile Trägerschicht und eine erste leitfähige Schicht umfasst, die durch einen Klebstoff auf die erste textile Trägerschicht laminiert ist. Die elektromagnetische Barriere ist in der Lage, elektromagnetische Energie um einen Faktor von mindestens 20 dB über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in einer Ausführungsform über einen Bereich von 30 Hz bis 30 GHz zu unterdrücken bzw. zu dämpfen. Die elektromagnetische Barriere ist flexibel und faltbar, wobei die elektromagnetische Barriere in der Lage ist, mindestens 90% seiner elektromagnetischen Unterdrückung über den Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in Ausführungsformen über den gesamten Bereich von 30 Hz bis 30 GHz beizubehalten, nachdem sie mindestens zehnmal gebogen und gefaltet wurde, wobei jede Wiederholung des Biegens und Faltens das Falten des Barrieresystems in mindestens fünf übereinanderliegende, angrenzende Schichten und das anschließende Entfalten des Barrieresystems wieder in eine einzelne Schicht umfasst.
  • In einer Ausführungsform weist die erste textile Trägerschicht einen ASTM-Wert von mindestens 10 Ibf/Zoll Zugfestigkeit bei weniger als 30% Reißdehnung auf.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen kann die erste textile Trägerschicht mindestens eine von Nylonfasern, PET-Fasern, Rayonfasern, Acrylfasern, para-Aramidfasern und meta-Aramidfasern umfassen.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen kann die erste textile Trägerschicht Garne von zwischen 100 und 1500 Denier umfassen.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen kann die erste textile Trägerschicht Polypropylen-Schlitzbandgarn umfassen.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen kann die erste leitfähige Schicht eine Metallschicht, die auf einem Polymerfilmsubstrat abgeschieden ist, oder eine Metallfolienschicht sein. In Ausführungsformen weist die Folienschicht eine Dicke zwischen 6 µm und 60 µm auf, und in einigen dieser Ausführungsformen weist die Folienschicht eine Dicke zwischen 25 µm und 40 µm auf.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen kann die elektromagnetische Barriere eine zweite textile Trägerschicht umfassen, die auf eine zweite Seite der ersten leitfähigen Schicht laminiert ist.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen kann die erste leitfähige Schicht mindestens eine von Aluminium und Kupfer umfassen.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen kann die erste leitfähige Schicht im Wesentlichen undurchlässig für die gesamte sichtbare und infrarote Strahlung sein.
  • Jede der obigen Ausführungsformen kann ferner eine zweite leitfähige Schicht umfassen. In einigen dieser Ausführungsformen ist die zweite leitfähige Schicht eine Schicht aus leitfähigen Partikeln, die als Füllstoff in einer Elastomerschicht eingekapselt sind. Und in einigen dieser Ausführungsformen umfassen die leitfähigen Partikel mindestens einen Bestandteil von Eisenoxidpartikeln, Graphitpartikeln, Ferritpartikeln und leitfähigen Rußpartikeln. Die leitfähigen Partikel können in der Elastomerschicht in einer Beladung zwischen 5 % und 45 % des Trockenfilms vorhanden sein.
  • In Ausführungsformen, die eine zweite leitfähige Schicht umfassen, ist die erste leitfähige Schicht eine Metallnetzschicht oder eine erste Metallisierungsschicht, die auf einer Textilschicht abgeschieden ist, wobei die Textilschicht die erste textile Trägerschicht sein kann. Die erste Metallisierungsschicht kann durch stromloses Plattieren auf der Textilschicht abgeschieden werden.
  • In Ausführungsformen, die eine zweite leitfähige Schicht umfassen, kann die erste leitfähige Schicht leitfähige Fasern umfassen, die in mindestens einer Richtung in eine Textilschicht eingewebt sind. In einigen dieser Ausführungsformen weisen die leitfähigen Fäden eine Dehnung auf, die mindestens 30 % einer Dehnung der Textilschicht beträgt. Und in jeder dieser Ausführungsformen kann die Textilschicht die erste textile Trägerschicht sein.
  • In Ausführungsformen, die eine zweite leitfähige Schicht umfassen, kann die zweite leitfähige Schicht für alle sichtbare und Infrarotstrahlung im Wesentlichen undurchlässig sein.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen, die eine zweite leitfähige Schicht umfassen, kann die zweite leitfähige Schicht eine zweite Metallisierungsschicht sein, die auf einen Polymerfilm appliziert ist. Die zweite Metallisierungsschicht kann durch chemische Gasphasenabscheidung oder durch Sputtern auf den Polymerfilm appliziert werden. In jeder dieser Ausführungsformen kann eine Dicke der zweiten Metallisierungsschicht zwischen 10 nm und 100 nm betragen.
  • In einer beliebigen der obigen Ausführungsformen, die eine zweite leitfähige Schicht umfassen, mit Ausnahme der Ausführungsformen, bei denen die zweite leitfähige Schicht direkt auf die erste textile Trägerschicht aufgebracht oder mit dieser verwoben ist, kann die zweite leitfähige Schicht von der ersten leitfähigen Schicht trennbar sein.
  • Jede beliebige der obigen Ausführungsformen kann ferner eine feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierungsschicht zwischen der ersten leitfähigen Schicht und der textilen Trägerschicht umfassen. In einigen dieser Ausführungsformen ist die Grundierungsschicht eine feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierungsschicht. In jeder beliebigen dieser Ausführungsformen kann die Grundierungsschicht ein Phenolharz enthalten.
  • Jede beliebige der obigen Ausführungsformen kann ferner eine Deckschicht umfassen, die auf mindestens eine Außenfläche der elektromagnetischen Barriere aufgebracht ist, wobei die Deckschicht so konfiguriert ist, dass sie eine Beeinträchtigung der elektromagnetischen Barriere durch Einwirkung von UV-Strahlung schützt. In einigen dieser Ausführungsformen umfasst die Deckschicht mindestens einen Bestandteil von Weich-PVC, Neopren und Urethanharz. In einer beliebigen dieser Ausführungsformen kann die Deckschicht so konfiguriert sein, dass sie Farbänderungen der elektromagnetischen Barriere nach 10 Tagen Xenonlicht-Exposition gemäß Bestimmung nach ASTM oder Mil Std 810 auf weniger als 5 Delta E einschränkt.
  • Jede beliebige der obigen Ausführungsformen kann ferner eine auf die elektromagnetische Barriere aufgebrachte Beschichtung umfassen, wobei die Beschichtung so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Eigenschaft von Flammbeständigkeit, Umweltschutz und Heißsiegelung bereitstellt.
  • In jeder beliebigen der obigen Ausführungsformen umfasst die elektromagnetische Barriere mindestens einen Bestandteil von einer Schnur und einem Gurtband, die bzw. das an eine Rückseite davon befestigt ist und so konfiguriert ist, dass sie bzw. es die elektromagnetische Barriere an einer umgebenden Struktur befestigt. In einigen dieser Ausführungsformen erstreckt sich die Schnur und/oder das Gurtband durch einen Durchgang in der Metallfolienschicht, wobei der Durchgang von einem leitfähigen Flicken bedeckt ist, der auf einer Rückseite der elektromagnetischen Barriere angebracht ist.
  • Jede beliebige der obigen Ausführungsformen kann ferner eine Wärmeisolationsschicht umfassen. In einigen dieser Ausführungsformen weist die Wärmeisolationsschicht einen in englischen Einheiten gemessenen Wärmewiderstand von mindestens R5 auf.
  • Jede beliebige der obigen Ausführungsformen kann ferner eine aktiv gekühlte Wärmebarriere umfassen. In einigen dieser Ausführungsformen umfasst die aktiv gekühlte Wärmebarriere ein Gefäßsystem, durch das Kühlwasser zirkuliert werden kann.
  • Ein zweiter allgemeiner Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektromagnetisches Barrieresystem mit einem Paar von Barrierebereichen, wobei jeder der Barrierebereiche ein elektromagnetische Barriere gemäß einer beliebigen Ausführungsform des ersten allgemeinen Aspekts ist, wobei das Paar von Barrierebereichen durch eine Naht verbunden ist.
  • In Ausführungsformen wird die Naht durch Nähen gebildet.
  • In einer beliebigen der obigen Ausführungsformen kann die Naht separat für die ersten textilen Trägerschichten der Barrierebereiche und die ersten leitfähigen Schichten der Barrierebereiche gebildet werden.
  • In einer beliebigen der obigen Ausführungsformen kann mindestens eine der Nähte eine überlappende Naht sein.
  • In einer beliebigen der obigen Ausführungsformen kann mindestens eine der Nähte eine Stoßnaht sein, die mit mindestens einem von einem metallisierten Textilband, das mit einem Klebstoff über der Naht befestigt ist, und einer Schicht von leitfähigen Partikeln, die als Füllstoff in einer sich über die Naht erstreckenden Elastomerschicht eingekapselt sind, bedeckt ist.
  • In einer beliebigen der obigen Ausführungsformen kann das Paar von Barrierebereichen so konfiguriert sein, dass die Bereiche miteinander durch weiche Verbindungen verbunden sind, die durch ausgeformte Doppelkonvolutringe mit einer Abschirmung auf einem Konvolut in Kombination mit einem passenden Konvolut, das eine mechanische Verbindung liefert, gebildet werden
  • Die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile sind nicht allumfassend und insbesondere werden einem Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet viele zusätzliche Merkmale und Vorteile angesichts der Zeichnungen, der Beschreibung und der Ansprüche offensichtlich. Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass die in der Beschreibung verwendete Sprache hauptsächlich aus Gründen der Lesbarkeit und zu Lehrzwecken gewählt wurde und nicht, um den Umfang der erfindungsgemäßen Lehre einzuschränken.
  • Figurenliste
    • 1A ist eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform der Erfindung, die eine Folien-LW-Schicht mit einer textilen Trägerschicht aufweist;
    • 1B ist eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform der Erfindung, die eine textile Trägerschicht aufweist, in der die LW-Schicht eine auf einem Filmsubstrat abgeschiedene Metallschicht umfasst;
    • 2A ist eine ähnliche Darstellung wie die in 1 A, jedoch für eine Ausführungsform, die zwei textile Trägerschichten umfasst;
    • 2B ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 2A, die jedoch einen Haarriss in der LW-Folienschicht enthält;
    • 3A ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 2B, die jedoch des Weiteren eine KW-Schicht eines metallisierten Films umfasst;
    • 3B ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 2B, die jedoch des Weiteren eine KW-Schicht von leitfähigen Partikeln umfasst, die in einer Elastomerschicht eingekapselt sind;
    • 3C ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 3A, wobei jedoch die LW-Schicht zwei Metallisierungsschichten umfasst, die durch stromloses Plattieren auf eine Textilschicht aufgebracht wurden;
    • 3D ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 3B, wobei jedoch die LW-Schicht aus zwei Schichten metallisierter Polymerfilme besteht;
    • 3E ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 3B, wobei jedoch die LW-Schicht eine Schicht aus Aluminiumfolie ist und wobei das EM-Abschirmlaminat zwei Schichten leitfähiger Partikel umfasst, die in Elastomerschichten eingekapselt sind;
    • 3F ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 3E, wobei jedoch die LW-Schicht eine Metallisierungsschicht ist, die auf die textile Trägerschicht aufgebracht ist;
    • 3G ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 3F, wobei jedoch die LW-Schicht eine Schicht von leitfähigen Fasern ist, die in die textile Trägerschicht eingewebt sind;
    • 4A ist eine Querschnittsdarstellung einer Überlappungsnaht, die ähnlich zu 2A zwischen zwei EM-Barrieren ausgebildet ist;
    • 4B ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich der von 4A, wobei jedoch die LW- und KW-Schichten der EM-Barrieren gesondert aneinander befestigt sind;
    • 4C ist eine Querschnittsdarstellung einer Naht, die zwischen zwei EM-Barrieren ähnlich der 2A gebildet ist, wobei die LW-Schichten stoß-gesäumt sind und die KW-Schichten überlappen;
    • 5 ist eine Querschnittsdarstellung einer Befestigung des EM-Abschirmlaminats von 2A zu einer nahegelegenen Struktur, mit einer flexiblen Verbindung dazwischen;
    • 6 ist eine Querschnittsdarstellung einer Befestigung von zwei EM-Abschirmlaminaten ähnlich 2 A mit einer flexiblen Verbindung dazwischen;
    • 7A ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Befestigung eines Folienlaminats ähnlich 2A an einer Struktur durch einen Systemaufhänger zeigt;
    • 7B ist eine Querschnittsdarstellung, die die Stoßende-Befestigung von zwei Barrieresystemen ähnlich 2A zeigt, jedoch mit gestaffelten Verbindungsstellen zwischen den LW- und KW-Schichten;
    • 8 ist eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Wärmeisolierungsschicht umfasst;
    • 9A veranschaulicht eine weiche Verbindung, die so konfiguriert ist, dass sie zwei Barriereschichten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet, gezeigt mit getrennten weichen Verbindern;
    • 9B veranschaulicht die weiche Verbindung von 9A dar, die mit den verbundenen weichen Verbindern gezeigt ist; und
    • 9C ist eine vereinfachte Darstellung von Formprofilen einer Tür mit und ohne Schwelle und einem Zugangspaneel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist ein flexibles und faltbares EM-Abschirmlaminat, das in der Lage ist, EM-Strahlung zuverlässig um mindestens 20 dB über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in Ausführungsformen über den gesamten Bereich von 30 Hz bis 30 GHz selbst nach wiederholtem Biegen und Falten zu blockieren. Das offenbarte EM-Abschirmlaminat ist in der Lage, mindestens 90% seiner elektromagnetischen Unterdrückung über den gesamten Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in Ausführungsformen über den gesamten Frequenzbereich von 30 Hz bis 30 GHz beizubehalten, nachdem es mindestens zehnmal gebogen und gefaltet wurde, wobei jede Wiederholung des Biegens und Faltens ein Falten der Abschirmung zu mindestens fünf übereinanderliegenden, angrenzenden Lagen und ein anschließendes Entfalten der Abschirmung wieder zu einer einzigen Lage umfasst.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um eine elektromagnetische („EM“) Abschirmung von zivilen und militärischen Systemen und Gegenständen bereitzustellen. Es sollte jedoch beachtet werden, dass, obwohl ein Großteil der vorliegenden Offenbarung auf Tarnausführungsformen gerichtet ist, die vorliegende Erfindung nicht auf Tarnanwendungen beschränkt ist, sondern für jede Anwendung anwendbar ist, bei der eine flexible und faltbare Barriere erforderlich ist, die gegen eine EM-Durchdringung über einen weiten Frequenzbereich schützt. Es sollte ferner beachtet werden, dass die Begriffe „Biegen-Falten“ und „weich-packbar“ hierin verwendet werden, um sich auf eine Abschirmstruktur zu beziehen, die mindestens 90% ihrer elektromagnetischen Unterdrückung über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in (einigen) Ausführungsformen über den gesamten Bereich von 30 Hz bis 30 GHz beibehält, nachdem sie mindestens zehnmal gebogen und gefaltet wurde, wobei jede Wiederholung des Biegens und Faltens ein Falten der Abschirmung zu mindestens fünf übereinanderliegenden, angrenzenden Schichten und ein anschließendes Entfalten der Abschirmung zu einer einzigen Schicht umfasst, beispielsweise beim Einpacken in einen Behälter für den Transport und beim Auspacken für den Einsatz.
  • Unter Bezugnahme auf 1 A umfasst die offenbarte EM-Biege-Falt-Abschirmung ein LW-Laminat 102, das mindestens eine flexible leitfähige Schicht 114 umfasst, die als LW-Schicht 114 bezeichnet wird und die durch einen Klebstoff 112, wie beispielsweise einen Thermoplast, auf mindestens eine dehnungsarme textile Trägerschicht 111 laminiert ist. In der Ausführungsform von 1 A ist die LW-Schicht 114 eine kontinuierliche Schicht einer Metallfolie einer Dicke zwischen 6 µm und 60 µm, die für eine Unterdrückung von EM-Emissionen von mindestens 20 dB über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in (einigen) Ausführungsformen über den gesamten Bereich von 30 Hz bis 30 GHz sorgt. Die Folie 114 kann aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sein, bei denen es sich um leicht erhältliche Metalle handelt, die nicht übermäßig teuer sind. Die LW-Schicht 114 kann mit einer Grundierung 113 behandelt werden, die eine Phenolverbindung enthalten kann. Unter Bezugnahme auf 1B umfasst das LW-Laminat 102 in ähnlichen Ausführungsformen eine oder mehrere Polymerfolien 200, auf denen relativ dicke metallische LW-Schichten 114, wie beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) abgeschiedene Aluminiumschichten, abgeschieden wurden.
  • In Ausführungsformen kann die textile Trägerschicht 111 ein einzelnes Garn und/oder ein Multifilamentgarn, das Fasern aus Nylon, PET, Rayon, Acryl und/oder para- oder meta-Aramid einer Stärke von zwischen 100 und 1500 Denier umfasst, und/oder ein Polypropylen-Schlitzbandgarn umfassen. Die textile Trägerschicht kann einen ASTM-Wert von mindestens 10 Ibf/Zoll Zugfestigkeit bei weniger als 30% Reißdehnung aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen verbessert die Stützschicht 111 die strukturelle Kompetenz, absorbiert Spannungen und andere Belastungen und stellt sicher, dass alle Falten einen minimalen Radius aufweisen, wodurch jegliche Neigung der LW-Schicht 114 zur Verformungsverfestigung und zum Reißen reduziert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 2A beinhalten Ausführungsformen des offenbarten LW-Laminats 102 textile Trägerschichten 111, die sowohl auf die obere als auch auf die untere Oberfläche der LW-Schicht 114 laminiert sind. Unter Bezugnahme auf 2B trägt/tragen die textile(n) Trägerschicht(en) 111 dazu bei, dass, wenn nach wiederholtem Falten und Packen des EM-Abschirmlaminats 102 schließlich kleine Risse 120 im Metall der LW-Schicht 114 auftreten, die Kanten von beliebigen derartigen Rissen 120 in anstoßender Ausrichtung aufgrund der Laminierung der LW-Schicht 114 auf die Trägerschicht(en) 111 in einer Weise beibehalten werden, dass verhindert wird, dass sich beliebige Haarrisse 120 aufweiten und größere Spalte bilden und dass das Eindringen von EM-Energie durch die Risse 120 verringert wird oder verhindert wird.
  • Die textile(n) Trägerschicht(en) 111 liefern eine ausreichende Zugfestigkeit, Steifigkeit und Biegefestigkeit, um eine Verformungsverfestigung und Rissbildung des Metalls der LW-Schicht 114 bei längerem Gebrauch zu reduzieren oder zu verhindern. In Ausführungsformen weist die textile Trägerschicht 111 einen ASTM-Wert von mindestens 10 Ibf/Zoll Zugfestigkeit bei weniger als 30% Reißdehnung auf. Da eine geringe Dehnung bevorzugt wird, sind Vliese und Gewebe im Allgemeinen als textile Trägerschichten 111 höher gestellt als Strickwaren. Faserarten, die in der/den textilen Trägerschicht(en) 111 in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden, umfassen Polyethylenterephthalat (PET), Nylon, Acryl, Polypropylen, meta- und para-Aramid, Viskose und/oder flammbeständige Viskose, Baumwolle und Lyocell. In Ausführungsformen, bei denen eine Flammbeständigkeit erforderlich ist, können para- oder meta-Aramid, Glasfaser und/oder flammbeständige behandelte Zellulosefasern in der/den textilen Trägerschicht(en) 111 verwendet werden. Ausführungsformen umfassen Bahnen von 30-300 g/m2. Vliese auf Basis von Spinnvlies, Harzbindung und/oder Vernadelung werden in verschiedenen Ausführungsformen verwendet.
  • In Ausführungsformen umfasst die LW-Schicht 114 aufgrund günstiger Kosten und Verfügbarkeit Kupfer und/oder Aluminium. Für diese Materialien kann eine Metalldicke von 12 µm eine Unterdrückung von mindestens 20 dB über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und in (einigen) Ausführungen über den gesamten Bereich von 30 Hz bis 30 GHz liefern. Eine etwas bessere Abschirmung kann mit einer Metallschicht einer Dicke von zwischen 25 und 40 µm erreicht werden. In anderen Ausführungsformen werden jedoch dünnere Schichten verwendet, um die Systemmasse und das Packvolumen zu reduzieren und die Biege-Falt-Beständigkeit zu verbessern. In Ausführungsformen, bei denen die LW-Schicht 114 eine Schicht von Metallfolie ist, kann die Folie aus einem gewalzten und geglühten Metall hergestellt sein, das in seinem toten weichen Zustand verwendet wird.
  • Die Bindungsqualität der LW-Schicht 114 an das Trägertextil 111 durch die Klebeschicht 112 ist ein kritischer Faktor bei der Biege- und Falttoleranz und bei der Gesamthaltbarkeit des LM-Laminats 102. Um die Bindung der LW-Schicht 114 an die Klebeschicht 112 zu verbessern, wird die LW-Schicht 114 in (einigen) Ausführungsformen grundiert 113, zum Beispiel unter Verwendung einer Chromat-Umwandlungsbeschichtung, einer lösungsmittelbasierten Phenolgrundierung und/oder eines anderen Grundierungssystems. In einigen Ausführungsformen wird eine leitfähige Grundierung verwendet, wie beispielsweise eine Grundierung, die mit leitfähigen Partikeln gefüllt wurde. Das Grundierungssystem 113 stellt einen Modulübergang vom Metall der LW-Schicht 114 zur Klebstoffschicht 112 mit niedrigerem Modul bereit. Klebstoffe 112, wie beispielsweise aus zwei Teilen bestehende thermoplastische Urethane und reaktive Heißschmelzurethane, Klebstoffe auf Styrol-Butadien-Kautschuk-Basis und Klebstoffe auf Acrylbasis sind zum Befestigen des Trägertextils 111 an dem grundierten Metall der LW-Schicht 114 wirksam. In einigen Ausführungsformen werden thermoplastische oder reaktive thermoplastische Klebstoffe verwendet. Thermoplastische Klebstoffe können vorteilhaft sein, da sie das Laminieren der Systemschichten nach der Herstellung der Komponenten vereinfachen können.
  • Die textile Trägerschicht 111 muss auch gut mit der Klebeschicht 112 verbunden sein. In Ausführungsformen umfasst die Herstellung der textilen Trägerschicht 111 zum Verbinden einen Reinigungsprozess, der einen minimalen Rückstand an Garnspinnappretur und anderen Faserverarbeitungsschmiermitteln auf der Faseroberfläche hinterlässt. Beim Verkleben von Vliesstoffen verwendete Klebstoffe sind akzeptabel, solange sie mit dem ausgewählten Laminierungsklebstoff 112 kompatibel sind. Grundierungen auf Isocyanat- und Epoxybasis sind für die meisten Fasermaterialoptionen geeignet. In einigen Fällen sind zusätzlich zu den Primern Corona- oder Plasmabehandlungen erforderlich. PET, Nylon, Acryl, Polypropylen, meta- und para-Aramid, Viskose und feuerfeste Viskose, Baumwolle, Lyocell und andere Fasern sind alle geeignete Fasern und können mit Materialien auf Isocyanat- und/oder Epoxybasis grundiert werden.
  • Im Großen und Ganzen sorgt die Laminatklebstoffschicht 112 für eine Kontrolle der LW-Schicht 114 und begrenzt die Bildung von Lücken im Metall der LW-Schicht 114 durch Biegen, Falten und andere Ursachen, die beim EM-Abschirmlaminat auftreten können. Jede Beschädigung des Metalls der LW-Schicht 114 kann die Abschirmwirksamkeit beeinträchtigen. Aus diesem Grund ist die Qualität der durch die Laminatklebstoffschicht 112 gebildeten Laminierungsverbindungen für den Erfolg der Erfindung wichtig. In Ausführungsformen ist die ASTM D1876T-Ablösung/Zoll der textilen Trägerschicht 111 zur LW-Schicht 114 größer als 2 Ibs/Zoll und in einigen Ausführungsformen größer als 5 Ibf/Zoll. Es ist zu beachten, dass diese Werte auf der durchschnittlichen Ablösefestigkeit basieren und nicht auf dem Mittelwert der 5 höchsten Peaks.
  • In einigen Ausführungsformen ist mindestens eine Klebeschicht 112 oder eine Beschichtung, die die textile Trägerschicht 111 an der LW-Schicht 114 befestigt, leitfähig, wodurch die Auswirkungen von Haarrissen oder anderen Defekten, die in der LW-Schicht 114 auftreten können, weiter reduziert werden, indem sichergestellt wird, dass die Risse oder Defekte von einer leitfähigen Schicht bedeckt werden. In einigen dieser Ausführungsformen umfasst die Klebeschicht 112 oder die Beschichtung ein Klebeharz, wie beispielsweise Urethan, thermoplastisches Urethan, Neopren, EPDM, Kryton, Acryl oder ein anderes umweltstabiles Elastomer, das einen leitfähigen Füllstoff, wie beispielsweise Metallpulver, Metallflocken, metallplattierte Polymerpulver, leitfähige Ruße, Graphen und/oder KohlenstoffNanoröhrchen-Füllstoffe, enthält. Das Verhältnis von Füllstoff zu Elastomer kann je nach Füllstoff von 5 bis 45 Gew.-% Trockengewicht reichen. In einigen dieser Ausführungsformen beträgt der Widerstand des leitfähigen Klebstoffs oder der leitfähigen Beschichtung weniger als 1 Ohm/square.
  • Die Haltbarkeit der durch die Laminatklebstoffschicht 112 gebildeten Verbindung kann unter Verwendung von Verfahren bewertet werden, die in Mil-Std 810 enthalten sind. Eine beschleunigte Alterung der Laminatklebstoffschicht 112 kann auf einer Konditionierung von T-Ablösproben unter Nahe-Dampf-Bedingungen während bis zu 11 Tage basieren. Bei Ausführungsformen, die für Umwelteinflüsse geeignet sein müssen, ist die Abziehfestigkeit der durch die Laminatklebstoffschicht 112 nach der Dampfkonditionierung gebildeten Verbindung eine wichtige Erwägung. Ausführungsformen behalten nach der Konditionierung Ergebnisse von mindestens 2 Ibf/Zoll T-Ablösung bei.
  • Unter Bezugnahme auf 3 A, umfasst das EM-Abschirmlaminat 101 zusätzlich zu dem LW-Laminat 102, das mindestens eine LW-Schicht 114 und mindestens eine textile Trägerschicht 111 umfasst, in einigen Ausführungsformen ferner mindestens eine Hochfrequenz-EM-Barriere 115, die hier als eine „KW‟-Barriere 115 bezeichnet wird, die jegliche EM-Strahlung, die die LW-Schicht 114 durchdringt, insbesondere bei höheren Frequenzen blockieren kann. Die KW-Barriere 115 kann auf der gesamten Oberfläche des LW-Laminats 102 befestigt werden, an das LW-Laminat 102 lediglich an den Nähten befestigt werden oder vollständig vom LW-Laminat 102 trennbar sein.
  • In der Ausführungsform von 3 A umfasst die KW-Barriere 115 eine Folie 110, auf die eine Metallisierungsschicht 105 appliziert wurde. In Ausführungsformen ist die Metallisierungsschicht 105 zwischen 10 und 200 Nanometer dick und dadurch im Wesentlichen immun gegen Verformungsverfestigung, Rissbildung und Abplatzung. In Ausführungsformen umfasst die KW-Barriere 115 eine Schicht aus Polymerfilm 110, auf die die Metallisierung 105 durch Sputtern oder durch chemische Gasphasenabscheidung („CVD“) appliziert werden kann. In Ausführungsformen kann die Metallisierungsschicht 105 jedes beliebige der herkömmlichen CVD-Metalle umfassen, einschließlich einer beliebigen Kombination von Kupfer, Aluminium, Silber, Nickel, Zinn und/oder Edelmetallen. Die Dicke der in der KW-Barriere 115 enthaltenen Metallisierungsschicht 105 hängt in einigen Ausführungsformen von der Abschirmleistung ab, die für die spezielle Anwendung der Ausführungsform erforderlich ist, und von den EM-Abschirmeigenschaften der LW-Schicht 114 in dieser Ausführungsform.
  • In verschiedenen Ausführungsformen, bei denen die KW-Barriere 115 einen organischen Trägerfilm 110 umfasst, auf den eine Schicht aus metallisiertem Metall 105 aufgebracht ist, kann der organische Trägerfilm 110 ein beliebiges praktisches Filmmaterial sein. Die Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Metallhaftung sind wichtige Auswahlkriterien für die Trägerfolie 110. Ausführungsformen beinhalten Polyethylenterephthalat (PET), Nylon Polyimid und andere biaxial orientierte Filme als Trägerfilme 110. In Fällen, in denen eine Flammbeständigkeit erforderlich ist, kann eine flammhemmende Beschichtung auf eine oder beide Seiten der Trägerfolie 110 aufgebracht werden. Ausführungsformen können eine Beschichtung umfassen, die über der (den) Metallschicht(en) 105 aufgebracht wird, um die Metallschicht(en) 105 vor einer Beeinträchtigung aufgrund von Umwelteinflüssen zu schützen. Beispielsweise kann eine Beschichtung aus thermoplastischem Urethan mit einem flammhemmenden Füllstoff aufgebracht werden, um die Metallschicht 105 zu bedecken, um eine gute Flammbeständigkeit, gute Umweltbeständigkeit und Heißsiegelbarkeit für den Zusammenbau größerer Strukturen bereitzustellen. Dicken des biaxialen Films reichen von 6 bis 50 Mikrometern. Feuerbeständige thermoplastische Urethanbeschichtungen können eine Dicke von 6-50 Mikrometern aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 3B umfasst die KW-Barriere 115 in anderen Ausführungsformen eine Elastomerschicht 206, wie beispielsweise eine gehärtete Klebstoffschicht, die mit leitfähigen Füllstoffpartikeln 202 in Mengen von 5 bis 25 % des Trockengewichts gefüllt wurde, um eine Schicht eines leitfähigen Elastomers zu erzeugen. Die leitfähigen Füllstoffpartikel 202 können Ruß, Graphitpulver, Partikel aus Eisenoxid, wie Fe3O4, und/oder Ferritpartikel, wie kugelförmige Ferritpartikel, enthalten. Ausführungsformen umfassen ferromagnetische Partikel 202, die elektromagnetische Energie eher absorbieren als sie zu reflektieren oder absorbieren und zusätzlich reflektieren. Die Ausführungsform von 3B umfasst ferner eine vernetzte Polyetherurethan-Deckschicht 204, die die Elastomerschicht 206 vor der Einwirkung von ultravioletter Strahlung schützt.
  • In einigen Ausführungsformen, die eine KW-Barriere 115 umfassen, ist die LW-Schicht 114 keine kontinuierliche leitfähige Schicht. Beispielsweise kann die LW-Schicht 114 eine Schicht eines Drahtnetzes sein. In der Ausführungsform von 3C umfasst die LW-Schicht 114 zwei Metallisierungsschichten, die auf eine textile Schicht aufgebracht sind. Bei der Metallisierung kann es sich um Schichten aus Silber und/oder Kupfer handeln, die durch stromloses Versilbern auf die textile Schicht aufgebracht werden. In ähnlichen Ausführungsformen werden die LW-Schicht(en) der Metallisierung 114 direkt auf eine oder mehrere der textilen Trägerschichten 111 aufgebracht.
  • Dementsprechend arbeiten in Ausführungsformen die LW-Schicht 114 und die KW-Barriere 115 des EM-Abschirmlaminats 101 zusammen, um EM-Emissionen zuverlässig um mindestens 20 dB und in Ausführungsformen um bis zu 60 dB über den SHF-Frequenzbereich, d.h. von 1 GHz bis 30 GHz, und in (einigen) Ausführungsformen über den vollen Bereich von LW bis SHF, d.h. von 30 Hz bis 30 GHz, selbst nach mehrmaligem Falten und Verpacken zu unterdrücken.
  • Einige zusätzliche beispielhafte Ausführungsformen des offenbarten EM-Abschirmlaminats beinhalten die folgenden Schichten:
  • Beispiel B, 3D:
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyetherurethan 204
    • • Polyester-Urethan-Absorptions-Haftschicht-Klebeschicht 206, gefüllt mit 5-25 % Ferrit und Ruß, bezogen auf das Trockengewicht, 202
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • CVD-abgeschiedenes Aluminium 114
    • • PET-Folie 110
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • Haftvermittlerschicht aus Polyester-Urethan 112
    • • Isocyanat-Primer 113
    • • Textiler Träger 111
    • • Isocyanat-Grundierung 113
    • • Haftvermittlerschicht aus Polyester-Urethan 112
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • CVD-abgeschiedenes Aluminium 114
    • • PET-Folie 110
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyetherurethan 204
  • Es ist zu beachten, dass Beispiel B zwei LW-Schichten beinhaltet, von denen jede eine mittels CVD abgeschiedene LW-Aluminiumschicht 114 beinhaltet, die auf eine darunterliegende PET-Filmschicht 110 aufgebracht ist. Man beachte ferner, dass alle Beispiele B-E „Deckschicht“-Schichten 204 auf beiden nach außen weisenden Seiten des EM-Abschirmlaminats umfassen. Die Deckschicht-Schichten 204 können Weich-PVC, Neopren oder Urethanharz umfassen und können ein Pigment und/oder andere UV-Schutzmaterialien enthalten, die ausreichend sind, um Farbänderungen der Deckschicht-Schichten 204 auf weniger als 5 Delta E nach 10 Tagen Exposition gegenüber Xenonlicht gemäß ASTM oder Mil Std 810 zu begrenzen.
  • Beispiel C, 3E:
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyether-Urethan 204
    • • Polyester-Urethan-absorbierende Haftvermittlerschicht 206, gefüllt mit 5 bis 25 % Ferrit und Ruß, bezogen auf das Trockengewicht 202
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • 0,0005 Zoll Aluminiumfolie 114
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • Haftvermittlerschicht aus Polyester-Urethan 112
    • • Isocyanat-Primer 113
    • • Textiler Träger 111
    • • Isocyanat-Primer 113
    • • Polyester-Urethan-absorbierende Haftvermittlerschicht 206, gefüllt mit einer Beladung von leitfähigem Ruß bei 5 % bis 25 % des Trockenfilms 202
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyether-Urethan 204
  • Es ist zu beachten, dass Beispiel C zwei KW-Barrieren 115 beinhaltet, die als Polyester-Urethan-Haftvermittler bzw. Beschichtungsklebstoffe 206 ausgebildet sind, die mit leitfähigen Eisen(II)-Partikeln 202 gefüllt sind. Die Partikel 202 können in einem Harzbindemittel vorliegen und können Ruß, leitfähigen Ruß, Graphitpulver, Fe3O4 und andere Eisenoxide und/oder Ferrit-Teilchen einschließlich kugelförmigen Materialien umfassen. Die KW-Sperrschichten 115 werden als „energieabsorbierend“ angesehen, da die Partikel 202 zusätzlich zur Reflexion der EM-Strahlung einen erheblichen Anteil der auftreffenden EM-Energie absorbieren. Es ist ferner zu beachten, dass die Rußpartikel 202 in diesen KW-Sperrschichten 115 die Lichtundurchlässigkeit des EM-Abschirmlaminats 101 weiter erhöhen.
  • Beispiel D, 3F:
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyether-Urethan 204
    • • Polyester-Urethan-absorbierende Haftvermittlerschicht 206, gefüllt mit 5 bis 25 % Ferrit und Ruß, bezogen auf das Trockengewicht 202
    • • Haftvermittlerschicht aus Polyester-Urethan 112
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • Textiler Träger 1 oz/yd 111 mit versilberter Schicht 114
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • Polyester-Urethan absorbierende Haftvermittlerschicht 206, gefüllt mit einer Beladung von leitfähigem Ruß bei 5 % bis 25 %, bezogen auf den Trockenfilm 202
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyether-Urethan 204
  • Beispiel E, 3G:
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyether-Urethan 204
    • • Polyester-Urethan-absorbierende Haftvermittlerschicht 206, gefüllt mit 5 bis 25 % Ferrit und Ruß, bezogen auf das Trockengewicht 202
    • • Haftvermittlerschicht aus Polyester-Urethan 112
    • • Haftgrundierung 208
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • Textiles PET-Filament-Gewebe 115 mit 0,006 Zoll Kupferdraht zweiter Strahl 114
    • • Feuchtigkeitsbeständige Phenolgrundierung 113
    • • Haftgrundierung 208
    • • Haftvermittlerschicht 206 aus Polyester-Urethan, gefüllt mit einer Beladung von leitfähigem Ruß bei 5% bis 25%, bezogen auf den Trockenfilm 202
    • • Deckschicht aus vernetztem Polyether-Urethan 204
  • Es ist zu beachten, dass in Beispiel E die LW-Schicht 114 ein Kupferdraht ist, der in den textilen Träger 111 eingewebt ist. Ausführungsformen umfassen LW-Schichten 114, die in die Trägertextilschicht(en) 111 und/oder in andere Textilschichten eingebaut sind, wobei die LW-Schichten 114 leitende Fasern umfassen, die in einer oder beiden Webrichtungen des Textils enthalten sind. In Ausführungsformen weisen diese leitfähigen Fasern Dehnungen von mindestens 30 % der Dehnung der Textilien auf, in die sie eingewebt sind.
  • Die oben unter Bezugnahme auf die Vermeidung von Beschädigungen der Folie oder des Drahtes der LW-Schicht 114 erörterten Anforderungen gelten auch für alle Nähte zwischen Bereichen des offenbarten EM-Abschirmlaminats 101, d.h. Lücken in der Abschirmung müssen vermieden werden. Dies kann entweder mit geeigneten Überlappungsnähten oder mit Stumpfnähten erreicht werden, die von überlappenden Schichten bedeckt sind, die eine EM-Abschirmung bereitstellen, wie z. B. leitfähige Bänder und/oder Klebstoff- oder Thermoplastschichten, die mit leitfähigen Partikeln gefüllt wurden. Bereiche des EM-Abschirmlaminats 101 können miteinander vernäht und/oder verklebt werden. Klebstoffe wie Lösungsmittelzemente und Heißsiegelklebstoffe sind für verschiedene Ausführungsformen geeignet.
  • Unter Bezugnahme auf 4A können in Ausführungsformen Nähte 400 zwischen Bereichen des EM-Abschirmlaminats 101 durch mechanische Verfahren, wie beispielsweise Nähen und/oder durch einen Klebstoff 104 gebildet werden. In der Ausführungsform von 4B werden die Nähte 400 zwischen Bereichen des LW-Laminats 102 gesondert für die LW-Schichten 114 und die textilen Trägerschichten 111 gebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind die LW-Schichten 114 und die textilen Trägerschichten 111 trennbar, was die Bildung der separaten Nähte 400 erleichtert.
  • Unter Bezugnahme auf 4C werden in verschiedenen Ausführungsformen angrenzende LW-Laminatbereiche 102 aneinandergestoßen und unter Verwendung eines metallisierten Textilbands 100, das unter Verwendung eines Klebstoffs 104 befestigt wird, miteinander verbunden 141. Es ist zu beachten, dass in der Ausführungsform von 4C das „Band“ 100 aus dem gleichen Material wie das metallisierte Textil, das als LW-Schicht 114 in 3C verwendet wird, hergestellt ist. In Ausführungsformen wird eine Schicht eines Elastomers über den Spalt zwischen den angrenzenden LW-Laminatbereichen 102 aufgebracht, wie beispielsweise eine gehärtete Klebstoffschicht, die mit 5 % bis 45 %, bezogen auf das Trockengewicht, leitfähiger Füllstoffpartikel gefüllt wurde, um eine leitfähige Elastomerschicht zu erzeugen. Die Elastomerschicht kann anstelle des metallisierten Textilbandes 100 von 4C aufgebracht werden, oder sie kann zusätzlich zu dem metallisierten Textilband 100 aufgebracht werden, beispielsweise über dem Band 100 aufgebracht werden.
  • Unter Bezugnahme auf 5 kann das EM-Abschirmlaminat 101 auf verschiedene Weise an umgebenden Strukturen 103 befestigt werden. In der Figur sind Verbindungslagen 500 aus metallisiertem Textil an das EM-Abschirmlaminat 101 angenäht 400 und durch einen Klebstoff 104 an einer Struktur 103 befestigt, wodurch ein flexibler Übergang oder eine Gelenklinie 121 bereitgestellt wird. In 6 wird der gleiche Ansatz verwendet, um zwei Bereiche 101 des EM-Abschirmlaminats 110 aneinander zu befestigen.
  • Unter Bezugnahme auf 7A kann das EM-Abschirmlaminat 101 durch Systemaufhänger, wie beispielsweise Schnüre und/oder Gurtbänder 150, an Strukturen befestigt werden. In Ausführungsformen durchdringt eine Schnur und/oder ein Gurtband 150 die EM-Abschirmlaminatfolie 101 und ist an einer Rückseite davon befestigt, und ein leitfähiger Flicken 152 ist auf der Rückseite über der Schnur und/oder dem Gurtband 150 installiert, um jegliches EM-Emissionen zu blockieren, die andernfalls durch die Durchdringung(en) 151 entweichen könnten. In Ausführungsformen wird eine Schicht eines Elastomers über den Durchdringung(en) 151 aufgebracht, wie beispielsweise eine gehärtete Klebstoffschicht, die mit 5 bis 45 Trockengewichtsprozent leitfähiger Füllstoffpartikel gefüllt wurde, um eine leitfähige Elastomerschicht zu erzeugen. Die Elastomerschicht kann anstelle des leitfähigen Flickens 152 von 7A aufgebracht werden oder kann zusätzlich zu dem leitfähigen Flicken 152 aufgebracht werden, beispielsweise über dem leitfähigen Flicken 152 aufgebracht werden.
  • Ausführungsformen verhindern ferner die Emission von Licht von einem geschützten Gegenstand durch Bereitstellen eines „optischen Blackouts“. Insbesondere ist die LW-Schicht 114 in Ausführungsformen des offenbarten EM-Abschirmlaminats 101 extrem undurchsichtig und hochwirksam beim Blockieren aller Frequenzen von sichtbarem und infrarotem Licht. In anderen Ausführungsformen machen leitfähige Füllstoffe 202, wie beispielsweise Ruß, die elastomeren KW-Schichten 115 stark opak.
  • Bei einigen Abschirmsystemen, die mehrere Bereiche des EM-Abschirmlaminats 101 umfassen und bei denen die LW-Schicht 102 undurchsichtig ist, wird an den Verbindungsstellen zwischen den Bereichen des EM-Abschirmlaminats 101 durch Überlappen der LW-Schichten 102 benachbarter Bereiche der EM-Abschirmlaminate 101, wie beispielsweise in 4A und 4B, ein optischer Blackout bereitgestellt. Unter Bezugnahme auf 7B sind in anderen Ausführungsformen, bei denen sowohl die LW-Schicht als auch die KW-Schicht 115 undurchsichtig sind, die Verbindungen 700 zwischen den KW-Schichten 115 benachbarter Bereiche des EM-Abschirmlaminats 101 relativ zu den Verbindungen 702 zwischen den LW-Schichten 102 versetzt, so dass jegliches Licht, das eine Verbindung 702 durchdringt, wie beispielsweise eine Stoßnaht, zwischen den leitenden Schichten 114 benachbarter undurchsichtiger LW-Schichten 102 durch die überlappende undurchsichtige KW-Schicht 115 blockiert wird und umgekehrt.
  • Unter Bezugnahme auf 8 umfassen einige Ausführungsformen ferner eine Wärmeisolationsschicht 130 für eine verbesserte Kontrolle von Temperaturunterschieden zwischen dem geschützten Gegenstand und der umgebenden Umwelt, wodurch die thermische Signatur des geschützten Gegenstands verringert und dessen Verbergung verbessert wird. In einigen dieser Ausführungsformen weist die Wärmeisolationsschicht 130 einen Wärmewiderstand (gemessen in englischen Einheiten) von ungefähr R5 auf, wodurch eine signifikante Reduzierung der Wärmeemissionen von dem geschützten Gegenstand bereitgestellt wird, während der Tarnabdeckung nur eine begrenzte Masse und Dicke hinzugefügt wird. Die Wärmeisolationsschicht 130 muss nicht auf die gesamte Oberfläche des EM-Abschirmlaminats 101 laminiert oder gebondet werden. Stattdessen kann die Wärmeisolationsschicht 130 lediglich an den Nähten angebracht werden und/oder die Wärmeisolationsschichten 130 und die Schichten des EM-Abschirmlaminats 101 können trennbar sein. In der Ausführungsform von 8 ist die Wärmeisolierungsschicht 130 sandwichartig zwischen der KW-Schicht 115 und der LW-Schicht 102 angeordnet.
  • Ausführungsformen können ferner eine aktiv gekühlte Wärmebarriere (nicht gezeigt) beinhalten, wie beispielsweise ein System, das gekühltes Wasser durch ein Gefäßsystem zirkulieren lässt, das mit dem EM-Abschirmlaminat 102 und der Wärmeisolierung 130 koordiniert ist.
  • Unter Bezugnahme auf die 9A bis 9C umfasst ein EM-Abschirmsystem in Ausführungsformen eine Vielzahl von Bereichen des offenbarten EM-Abschirmlaminats 101, die nach Bedarf zusammengebaut und auseinandergebaut werden können. Einige dieser Ausführungsformen umfassen weiche Verbinder 210, 211, die verwendet werden können, um Bereiche des EM-Abschirmlaminats 101 miteinander abzudichten, und die auch Dichtungen um Türen 132, 133 und Zugangspaneele 134 herum, die wiederholt geöffnet und geschlossen werden können, bereitstellen können. Bei einigen dieser Ausführungsformen können die weichen Verbindungen 210, 211 schnell und ohne Verwendung von Spezialwerkzeugen montiert werden. 9A veranschaulicht eine Ausführungsform, die mit den weichen Verbindern 210, 211 gezeigt ist, die voneinander getrennt sind, während 9B dieselbe Ausführungsform veranschaulicht, wobei die weichen Verbinder 210, 211 in verbundener Form gezeigt sind. 9C veranschaulicht vereinfachte Formen einiger Türöffnungen und Zugangspaneele, wie beispielsweise eine durchgehende Türöffnung oder Durchgangsöffnung 132, eine Türöffnung ohne Schwelle 133 und einen Kanalverbinder 134. Verschiedene Ausführungsformen bilden weiche Verbindungen, wie zum Beispiel geformte Doppelkonvolutringe 210 , 211 mit einer Abschirmung 500 auf einem Konvolut 211 in Kombination mit einem passenden Konvolut 210, das eine mechanische Verbindung bereitstellt.
  • Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung wurde für die Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Jede einzelne Seite dieser Einreichung und der gesamte Inhalt hiervon, wie auch immer gekennzeichnet, identifiziert oder nummeriert, ist für alle Zwecke dieser Patentanmeldung unabhängig von der Form oder Platzierung innerhalb der Anmeldung als wesentlicher Bestandteil anzusehen. Diese Beschreibung soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken. Zahlreiche Modifikationen und Variationen sind im Lichte dieser Offenbarung möglich.
  • Obwohl die vorliegende Patentanmeldung in einer begrenzten Anzahl von Formen gezeigt ist, ist der Schutzumfang der Erfindung nicht nur auf diese Formen beschränkt, sondern kann verschiedenen Änderungen und Modifikationen zugetragen werden, ohne von deren Geist abzuweichen. Die hierin dargestellte Offenbarung offenbart nicht explizit alle möglichen Kombinationen von Merkmalen, die unter den Umfang der Erfindung fallen. Die hierin für die verschiedenen Ausführungsformen offenbarten Merkmale können im Allgemeinen ausgetauscht und zu beliebigen Kombinationen, die sich nicht in sich widersprechen, kombiniert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere können die in den nachfolgend genannten abhängigen Ansprüchen dargestellten Beschränkungen mit denen der entsprechenden unabhängigen Ansprüche in beliebiger Anzahl und in beliebiger Reihenfolge kombiniert werden, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, es sei denn, die abhängigen Ansprüche sind logisch nicht miteinander vereinbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62/824444 [0001]

Claims (36)

  1. Elektromagnetische Barriere, umfassend: eine erste textile Trägerschicht; und eine erste leitfähige Schicht, die mit einem Klebstoff auf die erste textile Trägerschicht laminiert ist; wobei die elektromagnetische Barriere in der Lage ist, elektromagnetische Energie um einen Faktor von mindestens 20 dB über einen Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz abzuschwächen; wobei die elektromagnetische Barriere flexibel und faltbar ist, wobei die elektromagnetische Barriere in der Lage ist, mindestens 90 % ihrer elektromagnetischen Unterdrückung über den gesamten Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz beizubehalten, nachdem sie mindestens zehnmal gebogen und gefaltet wurde, wobei jede Wiederholung des Biegens und Faltens ein Falten des Barrieresystems zu mindestens fünf übereinanderliegenden, angrenzenden Schichten und das anschließende Entfalten des Barrieresystems wieder zu einer einzelnen Schicht umfasst.
  2. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 1, wobei die erste textile Trägerschicht einen ASTM-Wert von mindestens 10 Ibf/Zoll Zugfestigkeit mit weniger als 30 % Reißdehnung aufweist.
  3. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste textile Trägerschicht Polypropylen-Schlitzbandgarn enthält.
  4. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste leitfähige Schicht eine metallische Schicht ist, die auf einem Polymerfilm-Substrat abgeschieden ist.
  5. Elektromagnetische Barriere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste leitfähige Schicht eine Metallfolienschicht ist.
  6. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 5, wobei die Folienschicht eine Dicke zwischen 6 Mikrometern und 60 Mikrometern aufweist.
  7. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 5, wobei die Folienschicht eine Dicke zwischen 25 Mikrometern und 40 Mikrometern aufweist.
  8. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Barriere eine zweite textile Trägerschicht umfasst, die auf eine zweite Seite der ersten leitfähigen Schicht laminiert ist.
  9. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste leitfähige Schicht im Wesentlichen undurchlässig für die gesamte sichtbare und infrarote Strahlung ist.
  10. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren eine zweite leitfähige Schicht umfasst.
  11. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 10, wobei die zweite leitfähige Schicht eine Schicht von leitfähigen Partikeln ist, die als Füllstoff in einer Elastomerschicht eingekapselt sind.
  12. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 11, wobei die leitfähigen Partikel mindestens eines von Eisenoxidpartikeln, Graphitpartikeln, Ferritpartikeln und leitfähigen Rußpartikeln umfassen.
  13. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die leitfähigen Partikel in der Elastomerschicht mit einer Beladung zwischen 5 % und 45 %, bezogen auf denTrockenfilm, vorhanden sind.
  14. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 10, wobei die erste leitfähige Schicht eine Metallnetzschicht ist.
  15. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 10, wobei die erste leitfähige Schicht eine erste Metallisierungsschicht ist, die auf einer textilen Schicht abgeschieden ist.
  16. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 15, wobei die textile Schicht die erste textile Trägerschicht ist.
  17. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei die erste Metallisierungsschicht durch stromloses Plattieren auf der textilen Schicht abgeschieden wurde.
  18. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 10, wobei die erste leitfähige Schicht leitfähige Fasern umfasst, die in mindestens einer Richtung in eine textile Schicht gewebt sind.
  19. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 10, wobei die zweite leitfähige Schicht eine zweite Metallisierungsschicht ist, die auf einen Polymerfilm appliziert ist.
  20. Elektromagnetische Barriere nach einem der Ansprüche 10 bis 19, wobei die zweite leitfähige Schicht im Wesentlichen undurchlässig für die gesamte sichtbare und infrarote Strahlung ist.
  21. Elektromagnetische Barriere nach einem der Ansprüche 10 bis 15 und 17 bis 20, wobei die zweite leitfähige Schicht von der ersten leitfähigen Schicht trennbar ist.
  22. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren eine feuchtigkeitsbeständige phenolische Grundierungsschicht zwischen der ersten leitfähigen Schicht und der textilen Trägerschicht umfasst.
  23. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren eine Deckschicht umfasst, die auf mindestens eine Außenfläche der elektromagnetischen Barriere appliziert ist, wobei die Deckschicht für ein Schützen der elektromagnetischen Barriere vor einer Verschlechterung durch Einwirkung von UV-Strahlung konfiguriert ist.
  24. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 23, wobei die Deckschicht dazu konfiguriert ist, Farbänderungen der elektromagnetischen Barriere nach 10-tägiger Einwirkung von Xenonlicht bei Bestimmung gemäß ASTM oder MIL-STD-810 auf weniger als 5 Delta E zu begrenzen.
  25. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Barriere mindestens eines von einer Schnur und einem Gurtband umfasst, die bzw. das an einer Rückseite hiervon befestigt ist und zum Befestigen der elektromagnetischen Barriere an einer umgebenden Struktur konfiguriert ist.
  26. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 25, wobei sich die Schnur und/oder das Gurtband durch eine Öffnung in der Metallfolienschicht erstreckt, wobei die Öffnung von einem leitenden Flicken bedeckt ist, der auf einer Rückseite der elektromagnetischen Barriere installiert ist.
  27. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren eine thermische Isolationsschicht umfasst.
  28. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren eine aktiv gekühlte thermische Barriere umfasst.
  29. Elektromagnetische Barriere nach Anspruch 28, wobei die aktiv gekühlte thermische Barriere ein vaskuläres System umfasst, durch das Kühlwasser zirkuliert werden kann.
  30. Elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Barriere in der Lage ist, elektromagnetische Energie um einen Faktor von mindestens 20 dB über einen Frequenzbereich von 30 Hz bis 30 GHz abzuschwächen.
  31. Elektromagnetisches Barrieresystem, das ein Paar von Barrierebereichen umfasst, wobei jeder der Barrierebereiche eine elektromagnetische Barriere nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist, wobei das Paar von Barrierebereichen durch eine Naht verbunden ist.
  32. Elektromagnetisches Barrieresystem nach Anspruch 31, wobei die Naht durch Nähen gebildet wurde.
  33. Elektromagnetisches Barrieresystem nach Anspruch 31 oder Anspruch 32, wobei die Naht für die ersten textilen Trägerschichten der Barrierebereiche und die ersten leitfähigen Schichten der Barrierebereiche gesondert gebildet wurde.
  34. Elektromagnetisches Barrieresystem nach einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei mindestens eine der Nähte eine Überlappungsnaht ist.
  35. Elektromagnetisches Barrieresystem nach einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei mindestens eine der Nähte eine Stoß-an-Stoß-Naht ist, die bedeckt ist von mindestens einem von: einem metallisiertes Textilband, das über der Naht mittels eines Klebstoffs befestigt ist; und einer Schicht von leitfähigen Partikeln, die als Füllstoff in einer Elastomerschicht eingekapselt sind, die sich über die Naht erstreckt.
  36. Elektromagnetisches Barrieresystem nach einem der Ansprüche 30 bis 35, wobei das Paar von Barrierebereichen konfiguriert ist für ein Miteinander-Verbinden mittels weicher Verbindungen, die durch ausgeformte doppelte Konvolutringe gebildet werden, die eine Abschirmung auf einem Konvolut aufweisen, kombiniert mit einem passenden Konvolut, das eine mechanische Verbindung bereitstellt.
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