DE1935636A1 - Flexible sheet material for absorbing high- - frequency and other electromagnetic waves - Google Patents

Flexible sheet material for absorbing high- - frequency and other electromagnetic waves

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Abstract

Woven material of synthetic fibres is provides, by impregnation, with layer of carbon black which absorbs high-frequency waves such as radar rays, and IR and X-rays, and reflects them only to a small degree, but transforms sound waves into variable currents, acting as microphone; device protects metallic and other objects from being located by radar or IR rays and protects human bodies from X-rays.

Description

Position HX 1 Flexibles Flächengebilde zur Absorption hochfrequenter und anderer elektromagnetischer Wellen. Position HX 1 Flexible sheet material to absorb high frequencies and other electromagnetic waves.

Die Erfindung betrifft ein Gewebe mit einer Rußausrüstung, welche die Eigenschaft besitzt, hochfrequente elektromagnetische Wellen, z.B. Radarstrahlen, und andere elektromagnetische Wellen, z,B. Infrarot- und Röntgenstrahlen, zu absorbieren und nur zu einem geringen Teil zu reflektieren.The invention relates to a fabric with a carbon black finish, which has the property of transmitting high-frequency electromagnetic waves, e.g. radar rays, and other electromagnetic waves, e.g. Infrared and x-rays, to absorb and to reflect only to a small extent.

Eine weitere Eigenschaft der Ausrüstung besteht darin, daß sie die Transformation von Schallwellen in veränderliche Ströme ermöglicht und damit wie ein Mikrophon wirkt.Another characteristic of the equipment is that it has the Transformation of sound waves into changeable currents enables and thus how a microphone works.

Ein Derartig ausgerüstetes Gewebe ist vo Nutzen beispielsweise bei der Abschirmung metallischer und anderer Gegenstände von der Ortung mittels Radar- oder Infrarotstrahlen, beim Schutz des menschlichen Körpers oder anderer Gegenstände von der Röntgenstrahlen, sowie in der Rundfunktechnik als Mikrophon.A fabric finished in this way is of use, for example, in the shielding of metallic and other objects from the location by means of radar or infrared rays, in protecting the human body or other property from X-rays, as well as in radio technology as a microphone.

Es ist bekannt, daß zur Absorption hochfrequenter elektromagentischen Wellen, insbesondere Radarstrahlen, verschiedentlich Absorber vorgeschlagen und angewendet wurden, die nach dem Interferenzprinzip arbeiten. Hierbei werden die in die Absorber einfallenden Strahlen von Metallwänden reflektiert, wobei die reflektierten Strahlen die einfallenden gleicher Wellenlänge auslöschen. Naturgemäß wird von einer reflektierenden Schicht nur eine einzige Wellenlänge ausgelöscht. Um eine Auslöschung über eine größere Wellenbreite zu erzielen, sind demnach eine ganze Reihe von Reflexionsschichten, die in verschiedenem Abstand voneinander stehen, notwendig.It is known that for the absorption of high-frequency electromagnetic Waves, especially radar beams, have been proposed and absorbers variously which work on the principle of interference. Here are the Rays incident in the absorber are reflected by metal walls, whereby the reflected Extinguish the incident rays of the same wavelength. Naturally, a reflective layer only a single wavelength extinguished. To an extinction A whole series of reflective layers can therefore be achieved over a larger wave width, which are at different distances from each other are necessary.

Da nur eine endliche Anzahl von Reflexionsschichten anwendbar ist, kann demzufolge nur eine begrenzte Anzahl von Wellenlängen erfaßt werden, so daß die gewünschte Auslöschung nur unvollkommen ist. Außerdem wird die Auslöschung nur erzielt bei senkrechtem Einfall der Strahlen. Fallen die Strahlen dagegen schräg ein, so kann die Auslöschung unter Umständen in Abhängig keit vom Einfallswinkel ganz ausbleiben.Since only a finite number of reflective layers can be used, consequently only a limited number of wavelengths can be detected, so that the desired extinction is only imperfect. Besides, the extinction will only achieved with perpendicular incidence of the rays. On the other hand, if the rays fall obliquely on, the extinction may be dependent on the angle of incidence fail completely.

Ein weiterer Nachteil ist die räumliche Ausdehnung der Absorber.Another disadvantage is the spatial expansion of the absorber.

Beispielsweise im Bereich der Zentimeterwellen mit einer Wellenlänge von 1 bis 10 cm, der 30genannten Radarstrahlen, ist allein zur Auslöschung der Wellenlänge 10 cm ein Abstand der Reflexionsschichten in Größe der halben Wellenlänge #/2 von 5 cm notwendig Außerdem ist die ganze Vorrichtung steif und sperrig, so daß gebogene Flächen und Kanten hiermit nur schwierig bedeckt werden können.For example, in the area of centimeter waves with one wavelength from 1 to 10 cm, of the 30 mentioned radar rays, is only used to extinguish the wavelength 10 cm a distance between the reflective layers in the size of half the wavelength # / 2 of 5 cm necessary In addition, the whole device is stiff and bulky, so that it is curved Surfaces and edges can only be covered with this with difficulty.

Es bestand daher die Aufgabe, einen leichten, dünnen und flexiblen Absorber herzustellen.The task was therefore to create a lightweight, thin and flexible Manufacture absorbers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein dünnes, flexibles Flächengebilde, z.B. ein Gewebe, mit einer Ausrüstung versehen wird, welche die Eigenschaft besitzt, elektromagnetische Wellen, zu absorbieren und damit ihren Durchgang zu verhindern, und die an ihrer Oberfläche die gleichen Wellen nur zu einem geringen Teil reflektiert.This object is achieved according to the invention in that a thin, flexible sheet-like structure, e.g. a woven fabric, is provided with a finish which has the property of absorbing electromagnetic waves, and thus theirs To prevent passage, and only to the same waves on its surface reflected a small part.

Als Trägermaterial dient vorzugsweise ein Gewebe aus Synthesefasern, z.B. Polyester-, Polyamid 6-, Polyamid 66-, Polyacrylnitril-, Polypropylen-Fasern, das sich gegenüber anderen Trägermaterialen durch seine gute Reiß- und Weiterreißfestigkeit auszeichnet und auf dem die Absorptionsschicht aufgrund der gegebenen Struktur und Beschaffenheit der Faseroberfläche gut haftet.A fabric made of synthetic fibers is preferably used as the carrier material, e.g. polyester, polyamide 6, polyamide 66, polyacrylonitrile, polypropylene fibers, which differs from other carrier materials due to its good tear and tear strength and on which the absorption layer due to the given structure and Texture of the fiber surface adheres well.

Die absorptionsfähige Schicht besteht hauptsächlich aus Ruß, der von der Herstellung her eine Teilchengröße von 0,04 - 0,05/w besitzt und in Form einer Dispersion auf das Trägermaterial aufgebracht wird. Zur Erhöhung der Haftung des Rußes am Trägermaterial wird ein Kleber aus Polyvinylchlorid verwendet, der der Rußdispersion bereits vor dem Auftragen auf das Trägermaterial zugesetzt wird und dessen Trockensubstanz 20% des trockenen Rußes ausmacht.The absorbent layer consists mainly of carbon black, which is produced by the production ago has a particle size of 0.04-0.05 / w and in the form of a Dispersion is applied to the carrier material. To increase the liability of the Carbon black on the carrier material, an adhesive made of polyvinyl chloride is used, which is the Carbon black dispersion is added before application to the carrier material and whose dry matter makes up 20% of the dry soot.

Die Applikation der Absorptionsschicht erfolgt in der Weise, daß das Gewebe in einem Foulard mit der Ruß-Kleber-Dispersion getränkt wird und nach dem Abquetschen zwischen zwei Walzen einen Trockenkanal mit einer Lufttemperatur von 130 - 1500C passiert. Die vom Gewebe aufgenommene Menge an Ruß und Kleber - nachfolgend Absorptionsmedium genannt - hängt ab l) von der Konzentration der Dispersion, 2) vom Quadratmetergewicht des Gewebes, 3) von der Gewebebindung und Faserbeschaffenheit, 4) von der Häufigkeit der Tränkung des Gewebes mit der Ruß-Kleber-Dispersion, wobei nach jeder Tränkung getrocknet wird.The absorption layer is applied in such a way that the Fabric is soaked in a padder with the carbon black adhesive dispersion and after Squeeze a drying tunnel with an air temperature of between two rollers 130-1500C happened. The amount of soot and glue absorbed by the fabric - below Called absorption medium - depends on l) on the concentration of the dispersion, 2) the weight per square meter of the fabric, 3) the fabric weave and fiber texture, 4) the frequency with which the fabric is soaked with the carbon black adhesive dispersion, whereby is dried after each impregnation.

Nach diesem Verfahren erhält man intensiv schwarz gefärbte, flexible Flächengebilde, deren Gewebestruktur durchweg noch erkennbar ist und die den Vorteil haben, daß sie leicht, dünn und schmiegsam sind.This process gives flexible, intensely black colored fabrics Flat structures whose fabric structure is still recognizable throughout and which have the advantage that they are light, thin and pliable.

Bestrahlt man dieses Flächengebilde mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen einer Wellenlänge von z. B. 1 - 10 cm, so stellt man fest, daß ein beachtlicher Prozentsatz dieser Strahlen absorbiert wird, d. h., daß an der Rückseite des Flächengebilde - nachfolgend Absorptionsgewebe genannt - nur noch eine vermiderte Strahlungsintensität gemessen werden kann und die Transmission demzufolge nennenswert herabgesetzt ist. An der Oberfläche des Absorptionsgewebes wird dagegen nur ein kleiner Prozentsatz der auffallenden Strahlen reflektiert.If this surface structure is irradiated with high-frequency electromagnetic waves Waves of a wavelength of e.g. B. 1 - 10 cm, one finds that a considerable Percentage of these rays is absorbed, i.e. that is, on the back of the sheet - hereinafter referred to as absorption fabric - only a reduced radiation intensity can be measured and the transmission is therefore significantly reduced. In contrast, there is only a small percentage on the surface of the absorbent fabric the incident rays reflected.

Beispielsweise wird an einem Absorptionsgewebe aus Polyamid 6 mit einem Quadratmetergewicht von 100 g, einem Auftrag an Absorptionsmedium von 60 g/m2 = 60* und einer Gesamtdicke von rund 0,1 mm, eine Absorption der Wellenlänge 3 cm von 20% gefunden, bei einer Reflexion von nur 24. Hierbei wurde die Absorption berechnet aus der Gleichung Absorption " 100% - Reflexion - Transmission.For example, on an absorbent fabric made of polyamide 6 with a square meter weight of 100 g, an application of absorption medium of 60 g / m2 = 60 * and a total thickness of around 0.1 mm, an absorption of the wavelength 3 cm of 20% was found, with a reflection of only 24. The absorption was calculated here from the equation absorption "100% - reflection - transmission.

Bringt man zwei Gewebelagen in den Strahlengang, so wird bei gleicher Reflexion die Absorption verdoppelt, d.hwl die Transemission beträgt nur noch 58*. Befindet aich hinter dem Absorptionagewebe ein Reflektor, z. B. eine Eisenplatte, der die auftreffenden Strahlen nahezu vollständig zurtekwirftF werden die reflektierten Strahlen bei ihrem erneuten Durchgang durch das Absorptionagewebe mittels Absorption in ihrer Intensität wieder um den gleichen Betrag geschwächt, so daß im hier beschriebenen Falle nur noch weniger al 209 derursprünglichenStrahlungsintensität übrigbleibt. Eine weitere Verminderung der senkrecht zurückfallenden Strahlen wird noch durch eine Streuung an der Oberfläche des Absorptionsgewebes nach dem Huygensschen Prinzip bewirkt.If you bring two layers of fabric into the beam path, then with the same Reflection doubles the absorption, i.e. the transmission is only 58 *. Is there a reflector behind the absorbent fabric, e.g. B. an iron plate, which reflects the incident rays almost completely, the reflected ones are Rays as they pass through the absorbent tissue again by means of absorption weakened in their intensity again by the same amount, so that in the here described Fall only less than 209 of the original radiation intensity remains. A further diminution of the vertically falling rays is still due to a scattering on the surface of the absorption fabric according to the Huygens principle causes.

Weiterhin besitzt das Absorptionsgewebe die Eigenschaft, neben den hochfrequenten Zentimeterwellen auch andere elektromagnetische Wellenl z. B. Röntgenstrahlen, zu absorbieren. Speziell im Bereich der Wellenlängen von 1 - 5 i wird bereits mit einer Gewebelage eine Absorption von Ueber 501 erreicht.Furthermore, the absorbent fabric has the property, in addition to high-frequency centimeter waves also other electromagnetic waves z. B. X-rays, to absorb. Especially in the range of wavelengths from 1 - 5 i, with A fabric layer has an absorption of over 501.

In dreifacher Lage absorbiert das Absorptionsgewebe Infrarotstrahlen im Wellenlängenbereich des nahen Infrarot von 0,1 - 3,0 µm nahezu vollständig. Nur 3 - 5% werden reflektiert Eine weitere wichtige Eigenschaft des Absorptionsgewebes, für die der Schutz begehrt wird, ist seine Fähigkeit, biem Auftreffen von Schallwellen wie ein Mikrophon zu wirken und die Umwandlung der Schallwellen in veränderliche Ströme zu ermöglichen. Dies bedeutet, daß im für das menschliche Ohr hörbaren Frequenzbereich von 18 Hz bis 20 kHz, z.B. anstelle der gebräuchlichen Kristallmikrophone, das Absorptionsgewebe verwendet werden kann, um T8ne zQ B. auf ein Tonband zu tbertragen Alle beschriebenen Eigenschgaften des Absorptionsgewebes stellen einen so unerwarteten, unvorhersehbaren, bisher noch nie beschriebenen technischen Fortschritt dar, wobei vor allem die universelle Verwendbarkeit, die niedrige Dichte und das dadurch bedingte geringe Gewicht des Gegenstandes, die Schmiegsamkeit und die dadurch bedingte leichte Verarbeitbarkeit und die geringe Schichtdicke besonders hervorzuheben sind, daß für diese Erfindung der Schutz begehrt wird.In three layers, the absorbent fabric absorbs infrared rays almost completely in the near infrared wavelength range of 0.1-3.0 µm. Just 3 - 5% are reflected Another important property of the absorbent fabric, for which protection is desired, is its ability, upon impact of sound waves acting like a microphone and converting the sound waves into changeable ones To allow currents. This means that in the frequency range audible to the human ear from 18 Hz to 20 kHz, e.g. instead of the common crystal microphones, the absorption fabric can be used to transfer the T8ne to tape, for example. All described Properties of the absorbent fabric make such an unexpected, unpredictable, Technical progress that has never been described before, especially the universal one Usability, the low density and the resulting low weight of the Object, the suppleness and the resulting ease of processing and the small layer thickness are particularly to be emphasized that for this invention protection is sought.

Claims (1)

Schutzanspruch Claim to protection Anspruch 1: Gewebe aus Synthesefasern mit einem Quadratmetergewicht von 10 - 2.000 g und einer Rußasurüstung, die 10 - 200% des Gewebegewichtes beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung die Eigenschaft besitzt, hochfrequente und andere elektromagnetische Wellen zu absorbieren und somit ihren Durchgang zu verhindern und die an der Oberfläche nur einen geringen Teil der einfallenden Strahlen r Llektiert, sowie beim Auftreffen von Schallwellen wie ein Mikrophon wirkt und die Transformation der Schallwellen in veränderliche Ströme ermöglicht.Claim 1: fabric made of synthetic fibers with a square meter weight from 10 - 2,000 g and a soot armor, which is 10 - 200% of the weight of the fabric, characterized in that the equipment has the property of high frequency and to absorb other electromagnetic waves and thus to block their passage and prevent only a small part of the incident rays on the surface r Llektiert, as well as acting like a microphone when sound waves hit and enables the transformation of the sound waves into variable currents. Anspruch 2: Das Gewebe gemäß Anspruch 1 besteht vorzugsweise aus synthetischen Faser, wie z. B. Polyester , Folyamid 6-, Polyamid 6.6-, $Polyamid 6.10-, Polyacrylnitril-, Polypropylen-, Polyvinylalkohol-, Polyvinylchlorid-Fasern, wobei jedoch auch andere Chemiefasern, wie z. B. Reyon, Cupro, Acetat, Triacetat, Glasfasern und Naturfasern, wie z. B.Claim 2: The fabric according to claim 1 is preferably made of synthetic Fiber, such as B. Polyester, Folyamid 6-, Polyamid 6.6-, $ Polyamid 6.10-, Polyacrylonitril-, Polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride fibers, but also others Man-made fibers such. B. rayon, cupro, acetate, triacetate, glass fibers and natural fibers, such as B. Wolle, Baumwolle, Seide, Jute, als Geweberohstoff infrage kommen.Wool, cotton, silk, jute can be used as raw material. Anspruch 3: Anstelle des Gewebes gemäß Anspruch 1 und 2 können auch andere Flächengebilde, wie z. B , Gewirke, Nähgewirke, aneinander geklebte Fadenlagen, Flachfasergewebe, Vliese, Folien aus Kunststoff oder regenerierten Stoffen, sowie einzelne Fäden und Fasern aus den unter Anspruch 2 bezeichneten Rohstoffen, die noch nicht zu einem Flächengebilde verarbeitet sind, als Träger für das Absorptionsmedium verwendet werden.Claim 3: Instead of the fabric according to claims 1 and 2 can also other fabrics, such as. B, knitted fabrics, stitched fabrics, layers of thread glued together, Flat fiber fabrics, fleeces, foils made of plastic or regenerated materials, as well as individual threads and fibers from the raw materials identified under claim 2, the not yet a flat structure are processed as a carrier can be used for the absorption medium. Anspruch 4: Zur Verbesserung der Haftung des Rußes am Trägermaterial gemäß Anspruch 1 bis 3 können neben PVC auch andere Kleber, wie z. B. Polymethacrylat, Polyvinylacetat, Nitrilkautschuk, Chlorkautschuk, Butylkautschuk, Naturkautschuk, Fischleim, Knochenleim, synthetische Harze, verwendet werden.Claim 4: To improve the adhesion of the carbon black to the carrier material according to claim 1 to 3, in addition to PVC, other adhesives such. B. polymethacrylate, Polyvinyl acetate, nitrile rubber, chlorinated rubber, butyl rubber, natural rubber, Isinglass, bone glue, synthetic resins can be used.
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