DE3508791C2

DE3508791C2 -

Info

Publication number: DE3508791C2
Application number: DE3508791A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ichikawa Chiba Jp Yamashita; Yoshiaki Koshigaya Saitama Jp Okada; Hiroshi Ichikawa Chiba Jp Suzuki
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1984-09-18
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1989-05-11
Also published as: JPH0247116B2; GB2186582B; KR900000499B1; DE3508791A1; US4731286A; KR860002937A; GB2186582A; GB8506769D0; FR2570568A1; JPS6173400A

Description

Die Erfindung betrifft eine Radiowellen absorbierende Dichtung, die vor allem für Mikrowellenherde und dergleichen geeignet ist, und insbesondere eine Dichtung, die für eine wirkungsvolle Absorption von Mikrowellenenergie bei Frequenzen über 10 GHz sorgt.

Mit Mikrowellenradioenergie arbeitende Mikrowellenherde werden in erheblichem Umfang benutzt. Herde dieser Art weisen für gewöhnlich ein Magnetron auf, das Mikrowellen von 2,45 GHz erzeugt, eine Radiowellenenergie, die für den Menschen schädlich ist. Zu Schutzzwecken wird der Herd üblicherweise mit Metallplatten oder Drahtgaze abgedeckt, und eine Sperre oder ein Radiowellen absorbierendes Bauteil wird in dem Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Herdkörpers und der Tür eingebracht, durch welchen hindurch andernfalls Radiowellen austreten könnten.

Als das Radiowellen absorbierende Bauteil werden in großem Umfang Dichtungen benutzt, die aus einem Verbundwerkstoff in Form eines Gemischs aus einem hochpermeablen Ferritpulver mit Kautschuk oder Kunststoff hergestellt sind.

Diese Dichtungen sind in erster Linie so ausgelegt, daß sie Radiowellen bei Frequenzen von etwa 2,45 GHz absorbieren. Für die höheren Harmonischen, insbesondere die Komponenten von 10 GHz und mehr, wurde die Notwendigkeit einer Absorption oder Dämpfung bisher nicht untersucht. Es wurden auch noch keine Dichtungen entwickelt, die es gestatten, solche Frequenzkomponenten zu beherrschen. Das Auslecken solcher hochfrequenter Wellen aus Mikrowellenherden ist jedoch schon deshalb unerwünscht, weil es zu Störungen von Rundfunk- und anderen Nachrichtenübertragungen führen kann, beispielsweise in Europa und anderen Kontinenten, wo mit Frequenzen von mehr als 10 GHz, beispielsweise 12 GHz, gearbeitet wird.

Zu den derzeit verwendeten Kautschuk- oder Kunststoff-Ferrit- Dichtungen gehören Dichtungen mit pulverförmigen Ferriten des Mn-Zn-Systems. Die Ferrite bestehen typischerweise aus 28 bis 24 Mol-% MnO, 12 bis 16 Mol-% ZnO und 52 bis 56 Mol-% Fe₂O₃. Eine unter Verwendung eines solchen Ferrits hergestellte Dichtung hat eine Durchgangsdämpfung von mehr als 20 dB/cm im Frequenzbereich von 2 bis 12 GHz, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Diese Kennlinie bedeutet jedoch nicht, daß die Dichtung eine ausgezeichnete Dämpfung oder Absorption bei 10 GHz oder mehr hat, sondern nur, daß die Dichtung für den Bereich von etwa 2,45 GHz bis zur vierten höheren Harmonischen (9,8 GHz) effektiv ist. Die in Verbindung mit den Metallplatten und der Sperre oder dergleichen wirksame Dichtung arbeitet unbefriedigend bei Frequenzen von über 10 GHz.

Weitere bauliche Verbesserungen der Mikrowellenherde selbst sind schwierig. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde daher versucht, die Dichtung weiterzuentwickeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kautschuk- oder Kunststoff-Ferrit-Dichtung zu schaffen, die es erlaubt, Radiowellen mit Frequenzen von 10 GHz und mehr befriedigend zu dämpfen.

Ausgehend von einer Radiowellen absorbierenden Dichtung, insbesondere für Mikrowellenherde und dergleichen, aus einem Gemisch von Ferritpulver und Kautschuk oder Kunststoff wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ferrit aus 4 bis 22 Mol-%, 10 bis 18 Mol-% ZnO und 66 bis 78 Mol-% Fe₂O₃ besteht.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist für Radiowellen mit Frequenzen von 10 GHz oder mehr in hohem Maße absorbierend; sie erlaubt es infolgedessen, Radiowellen mit derartigen Frequenzen abzuschirmen oder zu dämpfen, die durch beliebige Spalte von Mikrowellenherden oder dergleichen auszutreten suchen.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Radiowellen- Absorptionskennlinie einer konventionellen Kautschuk- oder Kunststoff-Ferrit- Dichtung,

Fig. 2 ein Dreieckskoordinatensystem für Dichtungen mit Mn-Zn-Ferriten gemäß der Erfindung sowie

Fig. 3, 4 und 5 graphische Darstellungen der Radiowellen- Absorptionskennlinie einer Dichtung gemäß der Erfindung.

Änderungen der Zusammensetzung des Mn-Zn-Ferrits in und nahe dem oben erwähnten Zusammensetzungsbereich, der als für den Dichtungswerkstoff optimal erachtet worden war, führten nur zu vernachlässigbaren Verbesserungen der Absorptions- oder Dämpfungseigenschaften bei Frequenzen von 10 GHz oder höher.

Es wurde überraschend gefunden, daß erst durch wesentliche Steigerung des Anteils an Fe₂O₃ und gleichfalls wesentliche Verringerung der MnO-Komponente eine Dichtung erhalten wird, die eine ausgezeichnete Radiowellen-Absorptionskennlinie bei 10 GHz und höheren Frequenzen hat. Die Radiowellenabsorption und andere Eigenschaften eines Ferrits hängen in großem Umfang von der Frequenz ab. Aus den Versuchsergebnissen bei 2,45 GHz lassen sich die Eigenschaften bei 10 GHz und höheren Frequenzen nicht voraussagen. Insbesondere zeigte es sich, daß hervorragende Absorptionseigenschaften für Radiowellen mit Frequenzen von 10 GHz und mehr erhalten werden, wenn der Ferrit aus 4 bis 22 Mol-% MnO, 10 bis 18 Mol-% ZnO und 66 bis 78 Mol-% Fe₂O₃ besteht.

Liegt der ZNO-Anteil innerhalb dieses Bereichs, ist der 4π-Is-Wert ausreichend hoch, um den Ferrit für die Absorption von Radiowellen einzusetzen. Ein hoher 4π-Is-Wert allein erwies sich jedoch nicht als ausreichend. Wenn der MnO-Anteil 22 Mol-% überschreitet, nehmen die Radiowellen-Absorptionseigenschaften des erhaltenen Ferrits bei 10 GHz oder mehr ab. Ein Anteil von weniger als 66 Mol-% Fe₂O₃ verringert gleichfalls die Radiowellenabsorption in diesem Frequenzbereich. Entsprechendes gilt, wenn der MnO-Anteil unter 4 Mol-% oder der Fe₂O₃-Anteil über 78% liegt. Je höher der Prozentsatz an Fe₂O₃ ist, desto größer sind außerdem die technischen Schwierigkeiten bei der Fabrikation, um die magnetischen Eigenschaften stabil zu halten.

Bei dem vorliegend vorgesehenen Kautschuk oder Kunststoff kann es sich um jeden der für solche Dichtungen bisher benutzten Werkstoffe handeln. Beispielsweise eignen sich Chloroprenkautschuk oder ein anderer synthetischer Kautschuk, oder ein thermoplatischer oder duroplatischer Kunststoff, wie Polyproplyen oder Polyamid.

Beispiele

Es wurden Ferrite des Mn-Zn-Systems mit unterschiedlichen Zusammensetzungen hergestellt. Jeder der Ferrite wurde zu einem Ferritpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 bis 3 µm gemahlen. Chloroprenkautschuk wurde mit jedem der Ferritpulver in einem Gewichtsverhältnis von Kautschuk zu Ferrit von 1 : 5 gemischt. Das Gemisch wurde mittels einer Zweiwalzenmühle etwa 10 min lang geknetet, und es wurde eine etwa 3 mm dicke Folie ausgebildet, die zu Versuchsdichtungsstücken von vorbestimmter Größe zurechtgeschnitten wurde. Die Versuchsstücke wurden preßvulkanisiert. Die vulkanisierten Stücke wurden auf ihre 4π-IS- und Durchgangsdämpfwerte getestet.

Fig. 2 zeigt ein Dreieckskoordinatensystem, in das Durchgangsdämpfungen bei 12 GHz eingetragen sind, wobei die Koordinaten die molaren Prozentsätze der Oxide angeben. Der Bereich, innerhalb dessen die Dämpfungen bei 12 GHz 30 dB/cm oder mehr betragen, ist eingekreist.

Verfahren zur Ausbildung von grünen Preßkörpern für Versuchszwecke

20 g jedes Ferritpulvers wurden in eine bestimmte Form eingebracht und mittels einer Presse bei einem Druck von 50 kg/cm² zu einem zylindrischen grünen Testpreßkörper geformt, der einen Durchmesser von 20 mm und eine Länge von 10 mm hatte. Der 4π-Is-Wert der Preßkörper wurde gemessen.

Messung der Durchgangsdämpfung

Die Durchgangsdämpfung wurde bei 2,45 GHz mit einem Wellenleiter WRJ-2 sowie bei 8 bis 12 GHz mit einem Wellenleiter WRJ-10 gemessen. Für Messungen bei dazwischenliegenden Frequenzen wurden Wellenleiter entsprechender Kapazität benutzt. Um den Wellenleckweg in dem Spalt zwischen dem Körper des Mikrowellenherds und der Tür zu simulieren, wurde eine verjüngte oder abgestufte Lehre in jeden Wellenleiter eingesetzt, um den entsprechenden Spalt zu verengen und jede Änderung der Impedanz zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Systems zu vermeiden. Aus den Meßwerten bei in dem Spalt befindlichem oder nicht in dem Spalt befindlichem Teststück wurde die Dämpfung je cm Dichtungslänge errechnet.

Die Ergebnisse sind in den Fig. 3, 4 und 5 zusammengestellt, die den Zusammensetzungen A, B bzw. C gemäß Fig. 2 entsprechen.

Aus einem Vergleich der Ergebnisse der Fig. 3, 4 und 5 mit denjenigen für die bekannte Dichtung nach Fig. 1 folgt, daß die Dichtung gemäß der Erfindung eine Absorptionskennlinie hat, die sich von derjenigen konventioneller Dichtungen grundsätzlich unterscheidet. Große Durchgangsdämpfungen werden insbesondere bei 10 GHz und höheren Frequenzen erzielt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Dämpfung bei 12 GHz im Falle von Dichtungen, deren Zusammensetzung in dem erfindungsgemäßen Bereich liegt, wesentlich größer als diejenige von bekannten Dichtungen. Die Dichtung gemäß der Erfindung hat zwar ein geringeres Absorptionsvermögen als bekannte Dichtungen für Radiowellen von 2,45 GHz. Dem kann jedoch durch eine zweckentsprechende Modifikation des Aufbaus des Mikrowellenherds Rechnung getragen werden. Andererseits führt die beschriebene Dichtung zu einer befriedigenden Lösung des bisher ungelösten Problems des Austritts von Radiowellen mit Frequenzen von 10 GHz und höher.

Claims

1. Radiowellen absorbierende Dichtung, insbesondere für Mikrowellenherde, aus einem Gemisch von Ferritpulver und Kautschuk oder Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferrit aus 4 bis 22 Mol-% MnO, 10 bis 18 Mol-% ZnO und 66 bis 78 Mol-% Fe₂O₃ besteht.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Sättigungsflußdichte (4f Is) eines grünen Preßkörpers 3800 G oder mehr beträgt.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Sättigungsflußdichte (4π Is) eines grünen Preßkörpers, gemischt mit Kautschuk oder Kunststoff, 2900 G oder mehr beträgt.

4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsdämpfung je Längeneinheit einen Spitzenwert im Frequenzbereich von etwa 10 bis 14 GHz hat.