DE2524300C3

DE2524300C3 - Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber

Info

Publication number: DE2524300C3
Application number: DE19752524300
Authority: DE
Inventors: Ken Nagareyama Chiba; Watanabe Takashi Tokio; Hashimoto Yasuo Ichikawa Chiba; Ishino (Japan)
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1975-06-02
Publication date: 1977-11-24

Description

500 MHz bis 1,5GHz
1,0 GHz bis 2,0 GHz
1,8 GHz bis 3,0 GHz
2,5 GHz bis 7,5 GHz
6,5 GHz bis 12,0GHz

1,65 mm bis 701 μΐη 701 μΐη bis 351 μΐη
351 μπι bis 104μπι
] 04 μΐη bis 43 μηι
<43μπι

2. Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber bestehend aus einem Gemisch eines Ferritpulvers der allgemeinen Formel MFe₂Oj, worin M ein zweiwertiges Metall wie Mn, Ni, Cu, Zn, Mg oder Co ist, mit einer hochmolekularen organischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferritpulver bei einer Anfangspermeabilität des Ferrits von weniger als 300, bezogen auf eine Frequenz von 1OkHz, für die Absorption von Mikrowellen bestimmter Frequenzbereiche folgende Teilchengrößen aufweist:

1,0 GHz bis 3,0 GHz
2,0 GHz bis 4,5 GHz
4,0 GHz bis 6,0 GHz
5,0 GHz bis 7,5 GHz
6,0GHz bis 12,0GHz

1,65 mm bis 701 μΐη
701 μίτι bis 351 μηι

<43μιη

MFe₂O₄ dar, worin M ein zweiwertiges Metall wie etwa Mn, Ni, Cu, Zn, Mg, Co usw. ist.

Die Verwendung eines aus einem Ferrit gesinterten Körpers zum Verhindsrn des Austretens von Mikrowellen aus einem Mikrowellenofen ist in der US-PS 28 30 162 beschrieben. Ein Mikrowellenofen ist eine Vorrichtung zum Erwärmen von Stoffen mittels durch einen Mikrowellengenerator, etwa ein Magnetron, erzeugter Mikrowellen. Für die Absorption von Mikrowellen ist jedoch ein Ferritpulver wirksamer als ein Sinterkörper aus Ferrit. Ein vorwiegend Ferritpulver enthaltendes Gemisch für die Absorption von Mikrowellen ist in der US-PS 37 42 176 beschrieben. Es setzt sich aus Ferritpulver und einem Isoliermaterial wie etwa Gummi zusammen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Absorption von Mikrowellen sowohl von deren Frequenz als auch von der Teilchengröße des Ferritpulvers abhängig ist, d. h., daß Ferritpulver mit innerhalb eines bestimmten Bereichs liegender Teilchengröße Mikrowellen mit einer bestimmten Frequenz besonders wirksam zu absorbieren vermag.

Bei einem Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber bestehend aus einem Gemisch eines Ferritpulvers der allgemeinen Formel MFe₂O₃, worin M ein zweiwertiges Metall wie Mn, Ni, Cu, Zn, Mg oder Co ist, mit einer hochmolekularen organischen Verbindung werden die angestrebten Eigenschaften und Vorteile dadurch erreicht, daß das Ferritpulver bei einer Anfangspermeabilität des Ferrits von mehr als 300, bezogen auf eine Frequenz von 1OkHz, für die Absorption von Mikrowellen bestimmter Frequenzbereiche folgende Teilchengrößen aufweist:

3. Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochmolekulare organische Verbindung aus einem duroplastischen Harz, z. B. Phenolharz, Polyesterharz, Epoxyharz oder Silikonharz, oder einem thermoplastischen Harz, z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Polypropylen, und/oder einem natürlichen oder synthetischen Gummi, z. B. Polychloropren, Akrylnitrilbutadienstyrol oder fluoriertem Gummi, besteht.

4. Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus 0,2 bis 0,9 Volumenanteilen Ferritpulver und 0,8 bis 0,1 Volumenteilen der hochmolekularen organischen Verbindung gebildet ist.

60

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber.

Es ist allgemein bekannt, daß Ferrite Mikrowellen etwa im Frequenzbereich zwischen 500MHz und GHz absorbieren und die Mikrowellenenergie dabei in Wärmeenergie umwandeln. Das Ferrit ist ein gesintertes Material mit nadeiförmiger Struktur und stellt eine Verbindung mit der allgemeinen Formel 500 MHz bis 1,5 GHz
1,0 GHz bis 2,0 GHz
1,8 GHz bis 3,0 GHz
2,5 GHz bis 7,5 GHz
6,5 GHz bis 12,0GHz

1,65 mm bis 701 μΐη
701 μίτι bis 351 μπι
351 μπι bis 104 μηι
104 μπι bis 43 μπι
<43μΐτι

bzw. daß das Ferritpulver bei einer Anfangspermeabilität des Ferrits von weniger als 300, bezogen auf eine Frequenz von 1OkHz, für die Absorption von Mikrowellen bestimmter Frequenzbereiche folgende Teilchengrößen aufweist:

1,0 GHz bis 3,0 GHz
2,0 GHz bis 4,5 GHz
4,0 GHz bis 6,0 GHz
5,0 GHz bis 7,5 GHz
6,0 GHz bis 12,0GHz

1,65 mm bis 701 μΐη
701 μίτΐ bis 351 μπι
351 μπι bis 104 μΐη
104 μπι bis 43 μηι
<43μιτι

bei der Verwendung von Ferritpulvern mit unterschiedlicher Anfangspermeabilität «on mehr oder weniger als 300 ergibt sich also eine gewisse Verschiebung in den Frequenzbereichen der wirksam absorbierten Mikrowellen. Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung besteht die hochmolekulare organische Verbindung aus einem duroplastischen Harz, z. B. Phenolharz, Polyesterharz, Epoxyharz oder Silikonharz, oder einem thermoplastischen Harz, z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Polypropylen, und/oder einem natürlichen oder synthetischen Gummi, z. B. Polychloropren, Akrylnitrilbutadienstyrol oder fluorierten Gummi.

Vorteilhaft ist das Gemisch aus 0,2 bis 0,9 Volumenanteilen Ferritpulver und 0,8 bis 0,1 Volumenteilen der hochmolekularen organischen Verbindung gebildet.

IS

nje Mikr°^we"^{en werden von dem} Ferritpuiver hiert Die Beimischung der hochmolekularen anischen Verbindung dient dem Zweck, das Ferri; ^Or? _zu einem Körper zu formen, in welchem die P^u _anj_scne Verbindung dann das Bindemittel für das PcrritDulver darstellt.

ΓΪ in einem Mikrowellen-Heizofen verwendeten

Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45GHz werden

Io wirksam absorbiert von Ferritpulvern mit einer

Anfangspe^rr"^{eabililäl von mehr als 30}° ^{bei einer} Teilchengröße von 104 bis 351 μπι und von Ferritpulmit einer Anfangspermeabiliiät von weniger als ij0beiTeilchenßrößenvon351 bis 701 μιη.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Darin zeigen Fig. la und Fig. Ib eine Längsschnittansicht bzw. eine Quersehnittansicht eines Mikrowellenabsorbers mit dem Dämpfungsglied 1 in einem Koaxial-Leitungsabschnitt 2 mit einem Innenlei-,er von 6,2 mm und einem Außenleiter von 14,2 mm Durchmesser. ^2Ü

Bei einer Anordnung der in F ι g. la und Ib gezeigten Art wurde die durch den Mikrowellenabsorbcr erzielbare Dämpfung der Mikrowellen in dB/cm gemessen.

Fig.2 und Fig.3 sind schaubildliche Darstellungen der Beziehungen zwischen der Dämpfung in dB/cm und 25 der Frequenz der Mikrowellen in GHz einerseits und den Teilchengrößen von Ferritpulvern mit Anfangspermeabilitäten von mehr bzw. weniger als 300 bei 10 kHz.

In Fig. 2 und 3 entsprechen die Kurve 1,11, III. IV und V den mit Ferritpulvern der folgenden Teilchengrößen erzielter Ergebnissen:

724 g Fe₂Oi, 175 g MnO und 101 g ZnO werden für die Herstellung eines Mn-Zn-Ferrits mit 55 Mol-^ü/c Fe₂Oj, 30 Mol-% MnO und 15 Mol-% ZnO zusammengegeben und während 20 Stunden in einer Kugelmühle gemischt. Das Gemisch wird dann unter einem Preßdruck von ca. 1000 kp/cm² zu einem Körper mit den Abmessungen 110 mm κ 18 mm χ 5 mm geformt. Der so geformte Körper wird während 2 Stunden auf 1350°C erhitzt. Dabei entsteht ein Sinterkörper aus Mn-Zn-Ferrit mit einer Anfangspermeabilität von 2500 bei 10 kHz. Das Mn-Zn-Ferrit wird während 2 Stunden in einem Stampfwerk zu einem Mn-Zn-Ferritpulver gemahlen. Das Ferritpulver wird mit acht Sieben gesiebt, darunter solchen der Siebgrößen (Sieböffnung) 1.68 mm, 707 μητι, 554 μηι, 105 μηι und 44 μηπ, wobei man Ferritpulver mit den folgenden Teilchengrößen erhält:

SiebgröOe
passiert

1,68 mm
707 μηι
354 μιη
105μηι
44 μηι

.Sicbgröüe

nicht

passiert

Teilchengröße des Ferritpulvers

707 μιη 1,65 mm —701 μηι 354 μιη 7Ο1-351μΐη 105 μπι 351-104 μιη 44 μΐτ> 104— 43 μπι <43 μιη

Die mit den Zahlen 1 bis 5 bezeichneten Ferritpulver werden in einem Volumenverhältnis von 9 Teilen Ferritpulver zu einem Teil Silikonharz mit diesem vermischt. Die erhaltenen Gemische werden unter einem Preßdruck von ca. lOOkp/cm² jeweils zu einem Körper mit einem Innendurchmesser von 6,2 mm, einem Außendurchmesser von 14,2 mm und einer Dicke von 3 mm geformt. Die so geformten Körper werden während 2 Stunden auf 100⁰C erhitzt. Die damit fertiggestellten Mikrowellenabsorber sind mit Nr. 1—5 bezeichnet.

In einer Anordnung der in Fig. la und Ib gezeigten Art wurde die mittels der Mikrowellenabsorber 1 bis 5 erzielte Dämpfung in dB/cm von Mikrowellen mit den Frequenzen 500 MHz, 1 GHz, 2,45 GHz, 4 GHz, 6 GHz Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber gemäß 45 und 12GHz gemessen. Dabei wurden die folgenden

Kurve

Ul

IV

Teilchengröße

1,65 mm —701 μηι 701 μιη —351 μιη 351 μιη— 104 μιτι 104 μιη —43 μηι <43 μηι

Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert.

B e i s ρ i e

der Erfindung wird in folgender Weise hergestellt:

Ergebnisse erzielt:

Tabelle 1	Frequenzen	1 G
		8,8
Dämpfung (dB/cm)	500 MHz	7,8
Mikrowellen-	5,3	7,6
absoiber Nr.	3,0	4,6
	3,5	2,8
1	1,4
2	0,5
3
4
5

2.45 GHz 4 GHz

6 GHz

12GHz

Die mit den Mikrowellenabsorbern Nr. 1 bis 5 erzielte Dämpfung ist durch die entsprechenden Kurven I bis V in F ig. 2 dargestellt.

Beispiel 2

Die Dämpfungsmaterialien Nr. 6 bis 10 werden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit foleenden Unterschieden:

6,5	5,0	3.8	3,3
11,0	9,5	8,2	7,2
14,4	15,4	13,5	12,0
13,3	19,0	24,5	23,0
11,0	18,0	23,0	26,0

Anstelle des Mn-Zn-Ferrits im Beispiel 1 wird aus 739 g Fe.Oj. 119 g NiO, 136 g ZnO und 6 g CoO ein Ni-Zn-Co-Ferrit mit 58 Mol-% Fe₂O₃, 20 Mol-% NiO, 21 Mol-% ZnO und 1 Mol-% CoO hergestellt.

Der förrngcpreßte Körper wird hei einer Temperatur von 125O⁰C gesintert.

Anstelle von Silikonharz wird als Binder Polychloropren (Chloroprengummi) verwendet.

Das Gemisch aus Ferritpulver und Binder wird während 2 min auf 175° C erhitzt.

Das Ni-Zn-Co-Ferrit hat eine Anfangspermeabilität vonl50beil0kHz.

Die mit den Mikrowellenabsorbern 6 bis 10 erzielte Dämpfung wurde in der anhand des Beispiels 1 erläuterten Weise gemessen, wobei folgende Ergebnisse erzielt wurden:

Tabelle 2
Dämpfung (dB/cm)

Mikrowellenabsorber
Nr.

Frequenzen 1 GHz

2 GHz

2,45 GHz 4GHz

6GHz

8GHz

12 GHz

3,5	6,2	8,0	8,8	6.0	9,5
3,0	5,6	6,8	11,0	11,0	11,0
2,8	5,4	6,5	10,0	12,3	14,0
		5,0	8,4	12,6

13,0

4,0

7,3

11,2

14,4

14,0

Die jeweils mit den Mikrowellenabsorbern 6 bis 10 erzielte Dämpfung ist durch die entsprechenden Kurven 1 bis V in F i g. 3 dargestellt.

Für die Verwendung in Vergleichsversuchen wurde Dämpfungsmaterial für die Mikrowellenabsorber 11 und 12 in folgender Weise hergestellt:

Zur Herstellung des Mikrowellenabsorbers Nr. 11 wurde das im Beispie! 1 beschriebene Verfahren angewendet, wobei jedoch ein Mn-Zn-Ferritpulver mit Teüchengrößen zwischen 3 μπι und 2 mm verwendet wurde. Dieses erhielt man durch Sieben des gemahlenen Ferritpulvers mittels eines Siebs der Größe 3,36 mm Dämpfungsmaterial für den Mikrowellenabsorbei Nr. 12 wurde in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise hergestellt, wobei jedoch ein Ni-Zn-Co-Ferritpulver mi Teüchengrößen zwischen 3 μπι und 2 mm in gleiche: Weise wie beim Mikrowellenabsorber Nr. 11 verwende wurde.

Die jeweils mit dem Mikrowellenabsorber Nr. 11 unc Nr. 12 erzielte Dämpfung wurde wie im Beispiel
gemessen, wobei die folgenden Ergebnisse erziel wurden:

Tabelle 3 Dämpfung (dB/cm)	Frequenzen 500 MHz 1 GHz	2,45 GHz	4GHz	6GHz
Mikrowellenabsorber Nr.	5,5 4,8 3,8 4,2	3,5 3,3	3,3 2,8	3,0 2,5
11 12		Hierzu 2 Blau Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dämpfungsmaterial für Mikrowellenabsorber bestehend aus einem Gemisch eine=: Ferritpulvers der allgemeinen Formel MFe₂Oj. jrin M ein zweiwertiges Metall wie Mn, Ni₁ Cu, ...n, Mg oder Co ist, mit einer hochmolekularen organischen Verbindung dadurch gekennzeichnet, daß das Ferritpulver bei einer Anfangspermeabilität des Ferrits von mehr als 300, bezogen auf eine Frequenz von 1OkHz, für die Absorption von Mikrowellen bestimmter Frequenzbereiche folgende Teilchengrößen aufweist: