DE3991286C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Abschirmung elektronischer Anlagen und insbesondere Abschirmprofile für Gehäuse zur Aufnahme von elektronischen Anlagen, wobei die Abschirmprofile die elektronischen Anlagen gegen Beeinträchtigung durch äußere elektromagnetische Strahlung abschirmen sollen.

Hersteller kommerzieller elektronischer Anlagen, insbesondere von Abwehreinrichtungen zu Verteidigungszwecken, sind gezwungen, die Leistung von Abschirmleitungen ständig zu verbessern, um elektromagnetischer Interferenz entgegenzuwirken, was durch immer höhere, im und um den Megahertzbereich liegende Frequenzen bei der Energieerzeugung kompliziert wird. Öffnungen in Gehäusen für Zugangstüren, Scharniere etc. müssen deshalb durch entsprechende Abschirmung geschützt werden.

Dieses Problem besteht seit längerem, und es wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, die jedoch in einem oder mehreren Gesichtspunkten nicht zufriedenstellend waren. So erwiesen sich vorbekannte Einrichtungen unter dem Gesichtspunkt wenigstens einer oder mehrerer der folgenden Forderungen als unzureichend:

• 1. Dämpfung der internen und externen Interferenz unter Benutzung von Abschirmungen mit Widerstandswerten im Bereich von 0,1 bis 0,001 ohm-cm und wählbare Dämpfung von 30 bis 90 dB.
• 2. Geringe bleibende Verformung des Dichtungsprofils, so daß eine langfristige mechanische Dichtung gewährleistet ist.
• 3. Überlegene physikalische Eigenschaften des Dichtungsprofils, um einen Ausfall durch mangelnde Reißfestigkeit zu vermeiden.
• 4. Beständigkeit gegen verminderte elektromagnetische Abschirmung aufgrund von oxidativen Einflüssen.
• 5. Bequemes Sauberhalten.
• 6. Freisein von Metallspänen, wie sie anfänglich beim Einbau und bei der nachfolgenden Qualitätsverminderung von Metallgewebe und Metallanordnungen auftreten.
• 7. Übersichtliches Erscheinungsbild des Abschirmprofils.
• 8. Leichter Einbau und Austausch.
• 9. Geringer Kostenaufwand im Verhältnis zu alternativen Ausgestaltungen.

Gegenwärtig gibt es vier verschiedene Arten von Gehäuseabschirmeinrichtungen, die einen oder mehr Mängel aufweisen. Diese sind wie folgt:

Produkt
Hauptsächlicher Mangel
1. Mit Kohlenstoff versetzte Elastomere
Abschirmfähigkeit fällt in den höheren Frequenzbereichen ab
2. Mit Metall vermischte Elastomere	Schlechte physikalische Eigenschaften (bleibende Verformung, Reißfestigkeit etc.)
3. Metallgewebe mit elastomerem Kern	Schwierigkeiten beim sauberen Schneiden von Ecken; freiwerdende Metallspäne
4. Metalldichtungen (federartige Abdichtungen)	Schwierig sauberzuhalten, oxidative Einflüsse

Aus der US-PS 46 59 869 ist ein Abschirmprofil gegen elektromagnetische Einflüsse umfassend ein flexibles Dichtprofil bekannt, bei dem dieses Dichtprofil aus einem leitfähigen, also beispielsweise mit Kohlenstoff versetzten Elastomer gebildet ist. Dessen Abschirmfähigkeit fällt - wie vorstehend erwähnt - in höheren Frequenzbereichen stark ab.

Aus der DE-OS 28 27 676 ist eine korrosionsbeständige elektromagnetische Abschirmdichtung bekannt, bei der der Dichtungskörper aus einem mit Metallteilchen vermischten Elastomer besteht. Der Dichtungskörper ist durch eine dünne Schicht eines elektrisch isolierenden Polymers eingekapselt, um eine Korrosion der Metallteilchen zu unterbinden. Da diese Dichtung hauptsächlich aus mit Metallteilchen vermischtem Elastomer besteht, weist sie die gemäß vorstehend 2. aufgeführten Nachteile, nämlich insbesondere schlechte physikalische Eigenschaften hinsichtlich der Formbeständigkeit und Reißfestigkeit auf.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abschirmprofil der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß es gute mechanische Eigenschaften im Sinne einer hohen Verformbarkeit, Reißfestigkeit und dgl. bei gleichzeitig hoher Abschirmwirkung auch bei höheren Frequenzen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist ein elastomeres, in zwei Schichten ausgebildetes Dichtprofil vorgesehen, das vorzugsweise durch Koextrusion in Form einer Grundschicht mit hoher Festigkeit und einer relativ dünnen Überzugsschicht mit ausgezeichneten Eigenschaften zum Abschirmen oder Dämpfen von elektromagnetischer Strahlung hergestellt ist.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Profils.

In der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine EMI-Abschirmanordnung mit einem Abschirmprofil gemäß der Erfindung.

Fig. 2a-2f Seitenansichten anderer möglicher Anordnungen, wobei Fig. 2d der Ausgestaltung nach Fig. 1 etwas ähnlich ist, und

Fig. 3 einen vergrößerten Teilquerschnitt des Dichtungsprofils gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein EMI-Dichtungsprofil 10 mit einem Metallklammerteil 12, das mit einem Gummidichtungsprofilteil 14 zusammengefügt ist. Fig. 2a bis 2f zeigen verschiedene andere typische Ausgestaltungen, die benutzt werden können.

Das Dichtungsprofilteil 14 besteht aus einem nichtmetallischen, jedoch leitfähigen, elastomeren inneren Abschnitt 16, der permanent, und zwar vorzugsweise durch Koextrusion im Spritzwerkzeug mit einer äußeren Schicht oder Abdeckung 18 aus mit Metall vermischtem Elastomer verbunden ist. Aus der Ausgestaltung gemäß Fig. 1, 3, 2a, 2b und 2d bis 2f geht hervor, daß ein solches Dichtungsprofil koextrudiert werden kann und während des Extrudierens mit metallischen oder leitfähigen, nichtmetallischen Formen verbunden werden kann, was die Einfügung in Gehäuse erleichtert. Aus Fig. 2c geht hervor, daß das Dichtprofilmaterial in anderen Formen vorgesehen sein kann, die anschließend mit einem geeigneten Trägermaterial verbunden werden können. Generell wird kontinuierlich in Längsrichtung mit jedem gewünschten, durchgehend einheitlichen Querschnitt extrudiert.

Das Produkt kann auf einen metallischen Träger aufgeformt werden, z. B. einen flachen Metallstreifen (vgl. Fig. 2a, 2e und 2b) oder eine rollenförmige Gestalt haben (vgl. Fig. 2d und 2f), wobei das Metallträgermaterial kontinuierlich die Koextrusionseinrichtung verläßt. Der innere Abschnitt 16 ist mit der Metallschicht chemisch verbunden und gewährleistet so den ungehinderten Übergang von elektrischer Energie zwischen dem Coelastomer und dem Metallträger.

Die innere Schicht 16 besteht aus einem festen elastomeren Material mit guten physikalischen Eigenschaften, einschließlich hoher Reißfestigkeit, sowie der Fähigkeit, nach Verformung wieder seine Form anzunehmen, d. h. guter Elastizität. Dieses Material ist vorzugsweise mit Kohlenstoff versetzter Gummi.

Die mit Metall vermischte äußere Schicht 18 sorgt für ein höheres Maß an Dämpfung elektrischer Energie als die herkömmlicherweise verfügbaren, nicht mit Metall vermischten Abschirmprofile. Andererseits weist ein solches mit Metall vermischtes und ausschließlich als Abschirmmaterial verwendetes Elastomer schlechte physikalische Eigenschaften auf, einschließlich geringer Reißfestigkeit, und es nimmt nach einer Verformung nur schlecht seine Form wieder an. Die Beimischung von Metall dient nicht zur Verstärkung des Elastomers und stellt Ballast dar. Darüber hinaus ist es angesichts der Höhe der Kosten für Metall, üblicherweise Silber, wünschenswert, den Materialverbrauch gering zu halten.

Indem ein mit Metall vermischtes Elastomer 18 mit einem mit Kohlenstoff versetzten elastomeren Trägermaterial 16 chemisch verbunden wird, wird der Anteil von beigemischten Metall minimiert und die Reißfestigkeit und Elastizität bei Verformung des Dichtprofils 14 wesentlich verbessert. Zusätzlich wird die Abschirmeffizienz im Vergleich zur Verwendung von nur mit Kohlenstoff versetztem Gummi wesentlich verbessert. Das Produkt ist leicht zu säubern, so daß die Abschirmeffizienz aufrechterhalten bleibt, und sieht ordentlich aus.

Wenn die beiden Elastomere 16 und 18 gleichzeitig unter dem Druck der Koextrusion verbunden werden, ist das Ergebnis eines einheitlichen Dichtungsprofils gewährleistet und die elektrischen und physikalischen Resultate sind optimal.

Selbstverständlich sind beide Schichten 16 und 18 leitfähig bis auf die Tatsache, daß die äußere Schicht 18 wesentlich leitfähiger ist, während die innere Schicht 16 weniger leitfähig ist, aber viel stärker und mit besseren physikalischen Eigenschaften ausgestattet. Sie werden durch Koextrudieren molekular miteinander verbunden und sorgen für eine bessere elektrische Abschirmung verglichen mit der Benutzung von nur jeweils einer der beiden.

Die innere Schicht 16 ist wesentlich dicker als die äußere Schicht, und zwar vorzugsweise 5- bis 20mal dicker, wenn diese Schicht 16 in vorzugsweiser Ausgestaltung hohl ist. Bevorzugt wird ein Größenverhältnis von 10 : 1, wobei die äußere Schicht 18 bevorzugt 2 bis 8 mils (50,8 bis 203,2 µm) und die innere Trägerschicht 16 zwischen 5 bis 160 mils (127 bis 4064 µm), vorzugsweise 20 bis 80 mils (508 bis 2032 µm), dick ist.

Die innere Trägerschicht kann aus einer Vielzahl von Elastomeren bestehen, vorzugsweise umfaßt sie jedoch ein elastomeres Silikonpolymer, das pyrogene Kieselsäure und Ruß als Verstärker und einen geeigneten vernetzenden Wirkstoff enthält. Alternativ kann die innere Schicht 16 aus einem nicht leitfähigen Silikonelastomer, wie einem Silikonrohkautschuk, pyrogene Kieselsäure und einen vernetzenden Wirkstoff enthaltenden Silikonelastomer, bestehen. Die abdeckende Schicht 18 wird in geeigneter Weise aus einem elastomeren Silikonpolymer, das mit Silber überzogenen Glas- oder Kupferperlen gefüllt ist, gebildet.

Das folgende Beispiel wird zur Veranschaulichung angeboten.

Beispiel

Geeignete Materialien, aus denen der innere und äußere Kern gebildet werden können, sind nachfolgend in Tabelle 1 aufgelistet, und die Eigenschaften des dann erhaltenen Dichtungsprofils gemäß der Erfindung sind nachfolgend in Tabelle 2 aufgelistet.

Tabelle 1

Tabelle 2
Typische Kombinationseigenschaften von Silikon und Kohlenstoff mit Silber-Silikon koextrudiertem Überzug
Volumenwiderstand, ASTM D-91
0,02 ohm-cm
Abschirmeffizienz, dB bei 10 GHz Planwelle	85 Minimum
Mittleres spezifisches Gewicht	1,25
Zugfestigkeit, psi	700
Dehnung, %	165
Reißfestigkeit, lb/inch	67
Durometer Härte, Shore A	60
Bleibende Verformung, Methode B - 22 h bei 212°F (100°C)	24%

Die vorstehende Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele stellt das Wesen der Erfindung so vollständig dar, daß man mit einiger Kenntnis leicht in der Lage ist, diese speziellen Ausgestaltungsmöglichkeiten zu modifizieren oder anzupassen, ohne von der Grundidee abzuweichen.

Claims (7)

1. Abschirmprofil gegen elektromagnetische Einflüsse umfassend ein flexibles Dichtprofil, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtprofil eine relativ dicke, elastomere innere Schicht mit guter Elastizität und Haltbarkeit und eine relativ dünne äußere einstückig hiermit ausgebildete Schicht aufweist, wobei die äußere Schicht mit Metall vermischt ist und eine hohe Dämpfung für elektrische Energie aufweist.

2. Abschirmprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht leitfähig ist.

3. Abschirmprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Schichten aus Gummi gebildet sind und wobei die innere Schicht mit Kohlenstoff versetzt ist.

4. Abschirmprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht größenordnungsmäßig 10mal dicker ist als die äußere Schicht.

5. Abschirmprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Schichten chemisch miteinander verbunden sind.

6. Abschirmprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Schichten koextrudiert sind.

7. Abschirmprofil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein chemisch gebundenes metallisches Trägermaterial.