DE69019826T2

DE69019826T2 - Dichtung aus metallisiertem mikroporösem polytetrafluorethylen zur elektromagnetischen abschirmung.

Info

Publication number: DE69019826T2
Application number: DE69019826T
Authority: DE
Inventors: Raul Hernandez; James Manniso
Original assignee: WL Gore and Associates Inc
Current assignee: WL Gore and Associates Inc
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: WO1991001619A1; US5418023A; JPH04506885A; EP0483233A1; EP0483233B1; DE69019826D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Werkstoffe zum Abschirmen elektromagnetischer Energie, wobei diese Werkstoffe in der Form von Dichtungen vorliegen.

Hintergrund

Elektronische Ausrüstungen, wie Elektronik für Radargeräte, Meßgeräteausrüstungen und Computer, sind oftmals in abgedichteten, abgeschirmten Gehäusen untergebracht. Diese Ausrüstungen erfordern eine Abschirmung, weil elektromagnetische Energie im Hochfrequenzbereich zu Störungen der im Inneren der Ausrüstungen enthaltenen Elektronik führt. Ein in wirksamer Weise abgedichtetes und abgeschirmtes Gehäuse verhindert, daß in ihm enthaltene elektromagnetische Energie versehentlich herausstreut und hierdurch den ordnungsgemäßen Betrieb von außerhalb des Gehäuses befindlicher, in elektromagnetischer Hinsicht empfindlicher elektronischer Ausrüstung stört, und es verhindert umgekehrt, daß außerhalb des Gehäuses vorhandene elektromagnetische Energie versehentlich in es eindringt und Schwierigkeiten bezüglich seiner ordnungsgemäßen Betriebsweise verursacht. Wenn das abgeschirmte Gehäuse in theoretischer Hinsicht vollkommen ist, ist die elektromagnetische Isolation zwischen dem Inneren und dem Äußeren vollkommen. Jedoch sind abgeschirmte Gehäuse, die elektronische Ausrüstungen enthalten, weniger als vollkommen. In zweckmäßiger Weise abgeschinnte Gehäuse erfordern einen Zugang von außen in das Gehäuse, und zwar aus Gründen wie etwa zum Zwecke eines Eingangs- und Ausgangsanschlusses, für Steuervorrichtungen und für Abdeckungen, Öffnungen, Türen und andere, für Reparatur oder Einstellung erforderliche Arten des Zugangs zu den im Inneren enthaltenen elektronischen Komponenten. Um eine maximale Abschirmungseffektivität aufrecht zu erhalten, ist es wesentlich, daß die Gehäusezugänge in elektromagnetischer Hinsicht so leckfrei als möglich sind. Dort, wo Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse oder andere Vorrichtungen von ähnlicher Art durch die Gehäusewände hindurchdringen, können Verschweißungen oder andere permanent abdichtende Abschirmungsmittel langzeitig verwendet werden, um eine elektromagnetische Streuung zu verhindern, jedoch ist für Gehäusezugänge, die abnehmbar sein müssen, z.B. Abdeckungen, Öffnungen und Türen, eine elektromagnetisch dichte Abschirmung erforderlich. Es gibt manche Anforderungen, die in Betracht gezogen werden müssen, um eine effektive elektromagnetisch dichte Abschirmung zu erzielen; dies trifft insbesondere für kritische Abschirmungsanwendungen zu.
Kritische, elektromagnetisch abdichtende Abschirmungsanwendungen, wie diese bei militärischen oder Luft- und Raumfahrtanwendungen und anderen Anwendungen vorzufinden sind, stellen Anforderungen an elektromagnetisch abdichtende Abschirmungswerkstoffe, welchen bisher nicht vollständig entsprochen worden ist. Probleme, wie Rissigwerden oder Haarrißbildung von abdichtenden Abschirmungsmaterialien, wenn sie Temperatur-Extremwerten und starker Vibration ausgesetzt werden, Ablösen von metallischen Füllern, kritische Torsionsanforderungen, wenn abgedichtete Flansche miteinander verschraubt werden, Angreifen durch Lösungsmittel, chemisch und elektrochemisch induzierte Korrosion, hohe Entgasung aufgrund von nicht zur Reaktion gebrachten Restkomponenten, sowie schweres Gewicht sind einige der unerwünschten Charakteristika, die Probleme verursachen, welche die Brauchbarkeit von vorhandenen Materialien begrenzen und die Effektivität einer elektromagnetisch abdichtenden Abschirmung verschlechtern.
Wichtige Forderungen an eine wirksame, elektromagnetisch abdichtende Abschirmung für kritische Anwendungen sind gekennzeichnet durch die elektrischen Eigenschaften einer hohen elektrischen Leitfähigkeit und eines niedrigen spezffischen Widerstands, um einen maximalen Übergang von elektromagnetischer Energie durch die abgedichteten Interfaces des Gehäuses zu gewährleisten, um elektromagnetische Streuung zu minimieren. Maximale Grenzflächenübertragung von elektromagnetischer Energie resultiert in einer hohen Abschirmungseffektivität.
Mechanische Dichtungseigenschaften sind ebenfalls wichtig. Sowohi eine effektive mechanische Dichtung als auch eine effektive elektromagnetische Abschirmung verhindern, daß Staub, Schmutz oder andere potentiell schadenbringende Elemente des äußeren Milieus in das abgeschirmte Gehäuse hinein eindringen, während die Integrität des inneren Milieus des Gehäuses aufrecht erhalten wird. Eine effektive, mechanische/elektromagnetische Dichtung paßt sich leicht sowohl an unregelmässige als auch an feinbearbeitete, zusammenpassende Flächen an, sie verschlechtert sich nicht aufgrund Alterung, ist widerstandsfähig gegenüber Angreifen durch Lösungsmittel, gegenüber chemisch oder elektrochemisch induzierte Korrosion, gegenüber Kompressionskräften, über einen weiten Temperaturbereich funktioniert sie effektiv und ist unbeschädigt, sie bleibt sowohi bei hohen positiven als auch hohen negativen Drücken leckfrei, sie hat keine kritischen Torsionsanforderungen, um ihre Abdichtungs- und Abschirmungsintegrität in elektromagnetischer Hinsicht beizubehalten, sie weist geringe Gasdiffusionsgeschwindigkeiten auf, wenn sie komprimiert und verdichtet wird, und sie besitzt keine Entgasung. Ebenfalls von Wichtigkeit sind hohe Druckfestigkeit und Scherfestigkeit, Flexibilität und Elastizität, leichtes Gewicht sowie, wenn mit Metall gefüllt oder plattiert, kein Rissigwerden oder kein Ablösen unter den Beanspruchungen bei den Anwendungen der abdichtenden Abschirmung.
Es gibt viele gute elektromagnetisch abschirmende Dichtungsmaterialien, die im Handel erhältlich sind und bei kritischen Anwendungen eingesetzt werden, wobei eines der besten eine leitfähige elastomere Dichtung ist. Bei einer leittahigen elastomeren Dichtung werden Silikon oder Fluorsilikon als das elastomere Bindemittel und Silber, Silber- Kupfer-Legierung oder Silber-Aluminium-Teilchen als der leitfähige Füller verwendet. Die beste leitfähige elastomere Dichtung ergibt eine Abschinnungseffektivität im Bereich von 70 bis 120 dB in dem elektromagnetischen Frequenzbereich von 200 Kilohertz bis 10 Gigahertz. Jedoch ist es wegen der vielen kritischen Anwendungen einer elektromagnetisch abdichtenden Abschirmung, welche die meisten oder alle der oben erwähnten Eigenschaften erfordern, bis heute mit leitfähigen, elastomeren, elektromagnetischen Abschirmungsmaterialien oder mit anderen, früheren Materialien oder Mitteln nicht möglich gewesen, eine elektromagnetisch abdichtende Abschirmung zu schaffen, die sämtlichen der oben erwähnten Anforderungen für kritische Anwendungen genügt.
Diese Erfindung schafft eine Dichtung, wie in Anspruch 1 definiert, und ein Verfahren, wie in Anspruch 9 definiert, zum effektiven Abdichten und Abschirmen elektromagnetischer Energie bei kritischen Anwendungen der Abdichtung und Abschirmung durch die Verwendung von metallisiertem mikroporösen PTFE.
Polytetrafluorethylen (PTFE)-Dichtungen als solche sind im Stand der Technik bekannt. Die westdeutsche Druckschrift 3 339 018 beschreibt eine Dichtung, die aus einem extrudierten und orientierten mikroporösen PTFE hergestellt ist und eine größere Höhe als Breite besitzt, um die Unebenheit von Flanschoberflächen zum kompensieren, die abzudichten sind. Für einen vorgegebenen Leck-Druck sind lediglich geringe Flanschkräfte erforderlich. Es sind keine Füller und keine Anwendung zur elektromagnetischen Abdichtung erwähnt. US-Patent Nr. 4,147,824 zeigt Kunststoffdichtungen zur Anwendung in Ventilen, welche reaktionstahige und aggressive Chemikalien steuern, wobei diese Dichtungen aus porösem PTFE hergestellt sind, das mit gleichmäßig dichtem PTFE bedeckt ist, und wobei diese Schichten zusammen gesintert sind. Das poröse PTFE wird aus gefülltem PTFE hergestellt, aus welchem der Füller durch ein Lösungsmittel herausgelöst worden ist, um eine poröse Struktur zu lassen. Der Werkstoff wird für ringförmige Druckdichtungen verwendet. Eine andere Art von Dichtungsmaterial, welches PTFE enthält, ist in dem US-Patent 4,042,747 offenbart, wobei dieses Material in Teilchenform vorliegendes Material aufweist, das durch fibrilliertes PTFE untereinander verbunden und eingeschlossen ist. Anorganisches teilchenförmiges Material wurde in diesen Dichtungen verwendet.

Zusammenfassung der Erfindung

In Übereinstimmung mit dieser Erfindung sind eine Dichtung, wie in Anspruch 1 definiert, und ein Verfahren, wie in Anspruch 9 definiert, vorgesehen. Bei der Dichtung werden aus metallisiertem mikroporösen PTFE bestehende, abdichtende/elektromagnetische Energie abschirmende Materialien verwendet, um die Nachteile und Einschränkungen, die früheren elektromagnetisch abdichtenden, abschirmenden Materialien anhaften, dadurch zu überwinden, daß neue und verbesserte, abdichtende, abschirmende Materialien vorgesehen werden, die für kritische abdichtende, abschirmende Anwendungen brauchbar sind.
Diese Erfindung ergibt abdichtende, abschirmende Materialien, die über ein breites Hochfrequenz- und elektromagnetisches Energiespektrum hervorragend wirksame elektromagnetisch abdichtende, abschirmende Charakteristika und Eigenschaften aufweisen. Diese Erfindung liefert elektromagnetisch abdichtende, abschirmende Materialien, welche über einen weiten Bereich von Umgebungsbedingungen hervorragende mechanische Abdichtungscharakteristika und Eigenschaften aufweisen, während sie eine herausragende Stabilität, Dauerhaftigkeit und andere Eigenschaften ergeben, die für kritische Abdichtungs- und Abschirmungsanwendungen wichtig sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Mikrofotografie mit 5000-facher Vergrößerung, wobei die Obeffläche einer Kupfer/Silber/Gold-PTFE- Membranschicht mit einer Porengröße von 0,5 Mikrometer gezeigt ist, welche als Probe A bezeichnet ist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Kupfer/Silber/Gold-PTFE- Rohres mit einer Porengröße von 3,5 Mikrometer, welches metallisiert und mit einem Fluorelastomer gefüllt und als Probe B bezeichnet ist.
Fig. 3 veranschaulicht eine Dichtung, die eine elastomere Schicht zwischen Membranen aus metallisiertem mikroporösen PTFE aufweist.
Fig. 4 zeigt eine Dichtung, die eine elastomere Schicht aufweist, die mit einer Schicht einer Membrane aus metallisiertem mikroporösen PTFE kombiniert ist.
Fig. 5 veranschaulicht eine Kupfer/Silber-PTFE-Membranschicht mit einer Porengröße von 0,5 Mikrometer, wobei diese Schicht zwischen Flanschen eingepreßt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die bevorzugten Materialien aus mikroporösem PTFE zur Ausführung dieser Erfindung sind diejenigen, die von W. L. Gore and Associates, Inc. hergestellt und unter der Marke GORE-TEX -Membrane verkauft werden, wobei diese Materialien Materialien aus porösem expandierten PTFE in verschiedenen Formen, Dichten und Porositäten sind, die in dem US-Patent Nr. 3,953,566 offenbart sind, welches Verfahren zum Herstellen von mikroporösen, eine hohe Festigkeit aufweisenden, geformten PTFE-Gegenständen beschreibt. Die Gegenstände sind durch Knoten aus einem im wesentlichen festen PTFE, die untereinander durch Fibrillen verbunden sind, charakterisiert. Das obige und die verwandten US-Patente 4,187,390, 3,962,153 sowie 4,096,227 werden durch Verweisung auf sie in diese Anmeldung mit einbezogen.
Zu den Ausführungsformen dieser Erfindung gehört in Überein- Stimmung mit für Manniso erteilten US-Patenten Nr. 4,557,957 und 4,720,400 das Metallisieren mit Nickel, Kobalt, Kupfer, Zinn, Silber, Gold, Platin oder anderen galvanisierbaren oder stromlos auftragbaren Metallen, entweder allein oder in Kombination, auf Materialien aus mikroporösem PTFE. Die auftragbaren (plattierbaren) Metalle und die Art der Materialien aus mikroporösem PTFE, die bei der Herstellung dieser elektromagnetisch abdichtenden Abschirmung verwendet werden, werden auf der Grundlage der beabsichtigten Endanwendung der elektromagnetisch abdichtenden Abschirmung ausgewählt.
Ebenfalls können andere Materialien, sowohi organische als auch anorganische, natürliche und synthetische, entweder einzeln oder in Kombination, in Verbindung mit den Materialien aus metallisiertem, mikroporösen PTFE gemäß dieser Erfindung verwendet werden. Zusätzlich können andere mikroporöse Werkstoffe mit den selben oder ähnlichen Eigenschaften wie "GORE-TEX "-Membranwerkstoffe aus mikroporösem PTFE ebenfalls, wie oben erwähnt, angewendet werden.
Wenn nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, um die Erfindung noch klarer darzustellen, so ergibt sich aus Fig. 1 eine Mikrofotografie mit einer 5000-fachen Vergrößerung der Oberfläche einer metallisierten Schicht einer Membran aus mikroporösem PTFE, welche gemäß den zwei oben erwähnten Manniso-Patenten hergestellt wurde und als Probe A bezeichnet ist. Es wurden Kupfer, daraufhin Silber, sodann Gold in Aufeinanderfolge auf die Oberflächen der Fibrillen und Knoten aufgetragen (plattiert), welche der Körper aus mikroporösem PTFE aufweist. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Rohr 1 aus einem metallplattierten (metallisierten) mikroporösen PTFE, das mit einem elastischen Fluorelastomer 2 gefüllt worden ist, um eine elastische Abstützung für das Rohr zu ergeben, um eine Dichtung zu erzeugen (als Probe B bezeichnet). Die Fig. 3 und 4 zeigen Querschnitte durch Dichtungen, die Schichten aus Dichtungsmaterial gemäß dieser Erfindung aufweisen. Eine oder zwei Lagen einer Schicht 1a aus einem metallplattierten (metallisierten) mikroporösen PTFE ist mit einer Lage aus einem elastischen Fluorelastomer 2 kombiniert. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Randbereich eines Flanschabschlusses an einem Metallgehäuse für elektronische Ausrüstungen oder dergleichen. Die metallischen Flanschteile sind mit 3 und 5 bezeichnet und die Dichtung 4 besteht aus einem metallisierten mikroporösen PTFE, wie bei dem Rohr gemäß Fig. 2 oder den Schichten gemäß den Fig. 3 oder 4 ausgeführt.

Beispiele

Beispiel I

Ein Beispiel einer besonderen Ausführungsform dieser Erfindung besteht in einer 6 Inch x 6 Inch großen Membrane aus mikroporösem PTFE mit einer Dichte von 0,6 g/cm³, einer Stärke von 20 mil, einer Porosität von 73 %, einer nominellen Fibrillenlänge von 40 Mikrometern, sowie mit einer durchschnittlichen Porengröße von 0,5 Mikrometern, wobei diese Membrane in Übereinstimmung mit den Herstellungsvorschriften gemäß den oben genannten Manniso-Patenten zuerst sowohl auf ihrer äußeren als auch auf ihrer inneren Oberflächen und durch ihr Volumen ganz hindurchdringend mit Kupfer plattiert und sodann unter Anwendung bekannter Metall-Plattierungsverfahren mit Silber plattiert und letztendlich über dem Silber mit Gold plattiert wurde, um ein abdichtendes/elektromagnetische Energie abschirmendes Material aus metallisiertem mikroporösen PTFE herzustellen, wobei dieses Material die folgenden Merkmale und Eigenschaften aufwies:
Elektrische Eigenschaften: hohe elektrische Leitfähigkeit, ein niedriger spezifischer elektrischer Widerstand von 0,004 Ohm/cm, und eine Abschirmungseffektivität von 70 dB bis 120 dB in dem elektromagnetischen Frequenzbereich von 200 Kilohertz bis 10 Gigahertz.
Mechanische Abdichtungseigenschaften: es widerstand Drücken bis 3000 pounds per square inch (206,9 bar) an beiden geglätteten und "Phono graph"-fertigbearbeiteten Flanschen ohne Dichtleckage oder Verschlechterung der elektromagnetischen Leistungsfähigkeit.
Beständigkeit/Haltbarkeit: es zeigte keine meßbare Änderung in der Abdichtungs- oder Abschirmungseffektivität aufgrund von Alterung, chemischen oder elektrochemischen Angriffs und es blieb über einen weiten Temperaturbereich von (-450 bis +600ºF) funktionsfähig und unbeschädigt. Das mit Kupfer/Gold plattierte Material gemäß dieser Erfindung zeigte keine Anzeichen eines Rissigwerdens, einer Haarrißbildung oder eines Metall-Ablösens unter den beim Testen seiner abdichtenden Abschirmungsanwendung auftretenden Beanspruchungen und kein Entgasen.
Andere Eigenschaften: Die Dichte war 0,61 g/cm³ nach der Metall- Plattierung, die Zugfestigkeit 4800 psi, die Reißfestigkeit 232 PPI, die Zerreißdehnung 25 % und das Durometer zur Messung der Shore-"A"- Härte zeigte weniger als 10.
Die Kombination des Kupfer/Silber/Gold-Plattierens in diesem Beispiel wurde ausgewählt, um einen sehr geringen spezifischen elektrischen Widerstand zusammen mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion zu ergeben. Gold, Platin, Rhodium und andere Edelmetalle weisen hervorragende chemische und elektrochemische Widerstandsfähigkeit auf. Jedoch weist Gold einen höheren spezifischen Widerstand als Silber auf, und zwar 14,5 Ohm pro cir-mil-ft (runder Querschnitt von 1 mil Durchmesser und 1 ft. Länge) gegenüber 9,8 Ohm pro cir-mil-ft (runder Querschnitt von 1 mil Durchmesser und 1 ft. Länge) für Silber. Zum Zwecke einer maximalen Leitfähigkeit, eines minimalen spezifischen elektrischen Widerstands können dort, wo die chemischen oder elektrochemischen Bedingungen es zulassen, die praktischen Anwendungen der Erfindung daraufhin zugeschnitten werden, um ein Kupfer/Silber-metallisiertes Material zur Ausführung der Erfindung zu erzeugen. Andere plattierte Metallkombinationen, die für spezifische kritische elektromagnetisch abdichtende Abschirmungsanwendungen vorteilhaft sein würden, können innerhalb des Rahmens dieser Erfindung hergestellt werden.
Es versteht sich, daß das obige Beispiel alle Anforderungen an ein effektives elektromagnetisch abdichtendes Abschirmungsmaterial bei einer besonderen Art einer kritischen abdichtenden Abschirmungsanwendung, wie oben beschrieben und getestet, erfüllen wird, jedoch eine elastische abdichtende Abschirmung nicht erfordert. Eine elastische abdichtende Abschirmung ist unter den folgenden Bedingungen der Anwendung erforderlich: wenn ein abgedichteter, abgeschirmter Flansch zusammengeschraubt und abgedichtet wird, nachdem Torsion und hohe innere Drücke erzeugt worden sind, welche eine Entlastung der Flanschdichtung verursachen, dann wird unter diesen Bedingungen eine elastische Dichtung der Flanschentlastung folgen und innerhalb von Grenzen die Effektivität der abdichtenden Abschirmung aufrechterhalten. Im Falle des nichtelastischen, abdichtenden, abschirmenden Materials gemäß dieser Erfindung würde ein zweckmäßig und genau konstruiertes, für hohe Drücke ausgelegtes Gehäuse ein Übermaß von 3000 psi erfordern, um aufgrund Flanschentlastung zu lecken. Ein zweites Erfordernis für eine elastische Dichtung liegt dort vor, wo sehr geringe Flanschverschraubung, Torsion oder Abdichtkraft vorliegen, so, wie sie bei einer abgeschirmten Gehäusetür gefunden worden sind, welche aufgrund geringer Abdichtkraft nach dem Schließen eine elastische abdichtende Abschirmung erfordert, um für kritische Anwendungen die effektive abdichtende Abschirmung aufrechtzuerhalten. Eine derartige elastische Abdichtung ist eine solche, wie in Fig. 3 und 4 veranschaulicht, wo ein elastisches Material 2 mit Schichtmaterial 1A aus metallisiertem mikroporösen PTFE beschichtet gezeigt ist, und wie in Fig. 2 veranschaulicht, wo ein Rohr 1 aus metallisiertem mikroporösen PTFE mit einem Elastomeren 2 gefüllt. Das elastomere Material 2 kann ein Fluorelastomer aufweisen, etwa Fluorsilikone oder Fluorgummi, oder es kann ein Urethangummi sein. Das elastomere Material 2 kann leitfähige Teilchen wie Ruß, Metall, Metall-Legierungen und dergleichen enthalten, wie etwa Aluminium, Kupfer, Kupferlegierungrn, Eisen, Eisenlegierungen, Nickel, Gold, Silber, Silber-Kupfer-Legierungen oder Silber-Aluminium- Legierungen.

Beispiel II

Während sich das vorhergehende Beispiel mit einer effektiven Abdichtung/Abschirmung für kritische Anwendungen befaßte, welche eine elastische Abdichtung/Abschirmung nicht erfordern, besteht eine andere Ausführungsform dieser Erfindung in einem Beispiel eines elastischen Abdichtungs-/Abschirmungs-Materials, das sämtlichen Anforderungen für eine effektive Abdichtung/Abschirmung für kritische Anwendungen genügt, welche Elastizität erfordern, und dieses Beispiel ist das folgende:
Ein 6 Inch langes Rohr aus mikroporösem PTFE mit einem Außendurchmesser von 0,47 Inch und einer Wandstärke von 0,039 Inch, einer Porosität von 70%, einer nominellen Fibrillenlänge von 100 Mikrometern und einer durchschnittlichen Porengröße von 3,5 Mikrometern wurde in Übereinstimmung mit den Herstellungsvorschriften gemäß den oben genannten Manniso-Patenten zuerst sowohl auf seiner äußeren als auch auf seiner inneren Oberfläche und sein Volumen ganz hindurchdringend mit Kupfer plattiert und anschließend unter Anwendung bekannter Metall-Plattierungsverfahren mit Silber plattiert und schließlich über dem Silber mit Gold plattiert, um ein Rohr aus metallisiertem mikroporösen PTFE herzustellen. Die Innenseite des metallisierten Rohres wurde sodann mit einem annähernd 55-Durometer-Fluorelastomer gefüllt, um ein metallisiertes mikroporöses CFE aufweisendes/mit Fluorelastomer gefülltes, elastisches, abdichtendes/elektromagnetische Energie abschirmendes Material herzustellen, das die folgenden Merkmale und Eigenschaften aufweist.
Elektrische Eigenschaften: hohe elektrische Leitfähigkeit, niedriger spezifischer elektrischer Widerstand von 0,004 Ohm/cm, eine Abschirmungseffektivität von 70 dB bis 120 dB in dem elektromagnetischen Bereich von 300 Kilohertz bis 10 Gigahertz.
Mechanische Abdichtungseigenschaften: es widerstand Drücken bis zu 3000 pounds per square inch (206,9 bar) an beiden geglätteten und "Phonograph"-fertigbearbeiteten Flanschen ohne Dichtleckage. Die elastische Dichtung zeigte keine Leckage oder eine Verschlechterung der elektromagnetischen Leistungsfähigkeit bei einer geringen Abdichtkraft von 100 psi und keine Leckage oder Verschlechterung der elektromagnetischen Leistungsfähigkeit, wenn die Abdichtkraft um 50 % auf 50 psi reduziert wurde.
Beständigkeit/Haltbarkeit: Es zeigte keine meßbaren Änderungen in der Abdichtungs- oder Abschirmungs-Effektivität aufgrund chemischen oder elektrochemischen Angriffs und es blieb über einen weiteren Temperaturbereich von (-40ºF bis +450ºF) funktionstüchtig und unbeschädigt. Der untere Betriebsbereich ergibt sich aufgrund der Hinzufügung und der Einschränkungen des Fluorelastomers; er ist jedoch durchaus innerhalb des Bereichs für die meisten Anwendungen der elastischen elektromagnetischen Abdichtung. Das Kupfer-/Silber/Gold-plattierte Material gemäß dieser Erfindung zeigte keine Anzeichen eines Rissigwerdens, einer Haanißbildung oder eines Metall-Ablösen unter den beim Testen seiner abdichtenden Abschirmungsanwendung auftretenden Beanspruchungen.
Andere Eigenschaften: Bei dem aus mit Metall plattierten PTFE bestehenden Rohr war die Dichte 0,61 g/cm³, jedoch aufgrund der Hinzufügung des Fluorelastomers war das spezifische Gewicht annähernd 1,9. Das kombinierte spezifische Gewicht war annähernd 2,0, die Zugfestigkeit 4800 psi, die Reißfestigkeit 232 PPI, die Zerreißdehnung 80%, und das Durometer zur Messung der Shore-"A"-Härte zeigte annähernd 55.
Zusätzlich können dort, wo es die Anwendung erlaubt und eine elastische abdichtende Abschirmung erforderlich ist, Metalle, wie z.B. Kupfer, Silber, Aluminium oder andere geeignete leitfähige Materialien, für sich allein oder in Kombination, als elastomere Füller hinzugefügt werden, um die Volumenleitfähigkeit der abdichtenden Abschirmung gemäß dieser Erfindung zu erhöhen. In diesem Falle wird das metallgefüllte Elastomer mit der metallisierten bzw. mit Metall plattierten PTFE-Membrane verbunden und durch die metallisierte bzw. mit Metall plattierte PTFE-Membrane eingekapselt. Das Verbinden in Verbindung mit der Einkapselung durch die metallisierte Membrane verringert die Wirkungen eines elastomeren Rissigwerdens, einer Haarrißbildung oder eines metallischen Ablösens aufgrund von Umgebungsbeanspruchungen, die durch kritische Anwendungen der abdichtenden Abschirmung auferlegt werden.
Für dieses Beispiel wurde das/der mit Kupfer/Silber/Gold metallisierte Rohr/Schlauch mit einem Fluorelastomer gefüllt, um eine elastische, elektromagnetisch abdichtende Abschirmung gemaß dieser Eindung zu ergeben, welche einen Betriebstemperaturbereich von -40ºF bis +450ºF aufweist und einem chemischen Angriff wie einem Düsenkraftstoff- Lösungsmittelangriff widerstehen kann. Jedoch können für Anwendungen, welche einen breiten Betriebstemperaturbereich oder eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmittelangriff nicht erfordern, sowohl elastomeres Silikon als ein elastischer Füller oder, wo es zulässig ist, Polyurethan für Niedrig-Durameter-, Hochelastizitäts-Anwendung verwendet als auch andere geeignete, elastomere Materialien hineingearbeitet werden, in Abhängigkeit von den spezifischen Anwendungserfordernissen für die elastische elektromagnetische Abdichtung/Abschirmung gemäß dieser Erfindung. Bevorzugte Fluorelastomere für die Anwendung bei der Erfindung sind Fluorsilikone.
Die zwei Beispiele besitzen die Bedeutung, die Möglichkeiten zu veranschaulichen, jedoch nicht zu beschränken, die innerhalb des Ralunens dieser Erfindung gegeben sind. Diese Erfindung schließt die Kombination anderer Materialien mit metallisiertem mikroporösen PTFE oder die Verwendung von metallisiertem mikroporösen PTFE allein mit ein, um aus metallisiertem mikroporösen PTFE bestehende, abdichtende/elektromagnetische Energie abschirmende Materialien zu erzeugen, welche eine effektive Abdichtung und Abschirmung sowohl für kritische als auch für nichtkritische, elektromagnetisch abdichtende, abschirmende Anwendungen ergeben.
Die neuen Materialien der Erfindung werden nicht reißen bzw. nicht rissig werden, keine Haarrisse bilden oder ihre Metall-Plattierung nicht ablösen oder abblättern, wenn sie einem weiten Bereich von Temperaturextremwerten oder hohen Druck- und Vibrations-Kräften ausgesetzt werden. Das Material erfordert nicht eine spezielle Torsion oder eine kritische Flanschvorbereitung oder eine Bearbeitung für eine effektive Abdichtung oder Abschirmung. Es ist gegenüber Lösungsmittel-Angriff oder chemischem Angriff und einer elektrochemisch induzierten Korrosion hochwiderstandsfähig und es ist leicht im Gewicht. Ferner führt es zu einer hervorragenden Abdichtungs- und Abschirmungs-Effektivität durch einen weiten Druckbereich und einen weiten Hochfrequenzbereich.
Aus metallisiertem mikroporösen PTFE bestehende, abdichtende/elektromagnetische Energie abschirinende Materialien können in Übereinstimmung mit den Vorschriften dieser Erfindung hergestellt und in Übereinstimmung mit den Arbeitsvorschriften der Erfindung angewendet werden, so daß sie sämtlichen der oben erwähnten Eigenschaften und Anforderungen für kritische Abdichtungs-/Abschirmungs-Anwendungen genügen.

Claims

1. Eine Dichtung zum Abdichten eines Flansch-Gehäuses, umfassend ein metaffisiertes mikroporöses Polytetrafluorethylen, das auf einem elastischen Elastomeren angeordnet ist.

2. Eine Dichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, bei welcher das Polytetrafluorethylen in der Form eines Rohres ist und das Rohr mit dem genannten Elastomeren gefüllt ist.

3. Eine Dichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, bei welcher das Polytetrafluorethylen in der Form einer ersten Schicht ist, welche auf ihr eine zweite Schicht aus dem genannten Elastomeren aufweist.

4. Eine Dichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei welcher das Elastomer ein fluoriertes Elastomer ist.

5. Eine Dichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei welcher das Elastomer Gummi ist.

6. Eine Dichtung, wie in Anspruch 5 beansprucht, bei welcher der Gummi ein Urethangummi ist.

7. Eine Dichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei welcher das genannte Elastomer mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist.

8. Eine Dichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht, bei welcher das leitfähige Material gebildet ist durch Teilchen aus Kohlenstoff, Aluminium, Aluminium-Silber-Legierung, Kupfer, eine Kupferlegierung, Eisen, eine Eisenlegierung, Nickel, Kobalt, Gold, Silber oder einer Silber- Kupfer-Legierung.

9. Ein Verfahren zum Abdichten von sich berührenden Oberflächen eines Gehäuses durch Aufbringen eines metaffisierten mikroporösen Polytetrafluorethylens, das auf einem elastischen Elastomeren angeordnet ist, auf die genannten sich berührenden Oberflächen und durch Zusammenpressen der genannten sich beruhrenden Oberflächen, so daß eine elektromagnetische Abschirmung und eine physikalische Dichtung zwischen den genannten Oberflächen gebildet wird.

10. Ein Verfahren, wie in Anspruch 9 beansprucht, bei welchem das Polytetrafluorethylen in der Form eines Rohres ist und das Rohr mit dem genannten Elastomeren gefüllt ist.

11. Ein Verfahren, wie in Anspruch 9 beansprucht, bei welchem das Polytetrafluorethylen in der Form einer ersten Schicht ist, welche auf ihr eine zweite Schicht aus dem genannten Elastomeren aufweist.

12. Ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 9 bis 11 beansprucht, bei welchem das Elastomer ein fluoriertes Elastomer ist.

13. Ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 9 bis 12 beansprucht, bei welchem das Elastomer Gummi ist.

14. Ein Verfahren, wie in Anspruch 13 beansprucht, bei welchem der Gummi ein Urethangummi ist.

15. Ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 9 bis 14 beansprucht, bei welchem das Elastomer mit einem leitfähigen Material gefüllt ist.

16. Ein Verfahren, wie in Anspruch 15 beansprucht, bei welchem das leitfähige Material gebildet ist durch Teilchen aus Kohlenstoff, Aluminium, Aluminium-Silber-Legierung, Kupfer, eine Kupferlegierung, Eisen, eine Eisenlegierung, Nickel, Kobalt, Gold, Silber, oder einer Silber- Kupfer-Legierung.