EP0053748B1 - Verbesserung der Mikrowellenreflektion metallisierter textiler Flächengebilde - Google Patents

Verbesserung der Mikrowellenreflektion metallisierter textiler Flächengebilde Download PDF

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EP0053748B1
EP0053748B1 EP81109830A EP81109830A EP0053748B1 EP 0053748 B1 EP0053748 B1 EP 0053748B1 EP 81109830 A EP81109830 A EP 81109830A EP 81109830 A EP81109830 A EP 81109830A EP 0053748 B1 EP0053748 B1 EP 0053748B1
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Harold Dr. Ebneth
Wolfgang Dr. Oberkirch
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Bayer AG
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06M15/643—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain

Definitions

  • Textile fabrics which have been electrolessly wet-chemically metallized according to DE-B-2 743 768 have, according to DE-A-2 847 485, good reflection properties for microwaves even with a low thickness of the metal layer.
  • the textile properties that have been preserved regardless of the metallization, in particular the low weight and the high textile elastic flexibility enable special applications in radar technology, for example in the manufacture of foldable reflectors for active and passive emitters, as well as radar reflecting material in the area of sea rescue, especially for reflectors, life jackets, roofs of lifeboat islands, oil tools etc. or to support radar detection in cases of object and person localization, e.g. tents, parachutes, backpacks, anoraks etc.
  • the invention therefore relates to a method for treating metallized textile fabrics to increase the microwave reflection in the frequency range from 1 to 1000 GHz, which is characterized in that the metallized textile fabric is space-filling with a polymer whose dielectric loss factor tg O'in the microwave range below 0.01 lies, impregnated.
  • space-filling impregnation means that the space between the warp and weft threads of the metallized fabric is filled as completely as possible by the polymer applied by the impregnation and, in addition, the metallized warp and weft threads are provided with a polymer layer, specifically so that one microscopic image with a magnification factor of 10 4 in the composite metallized fiber-polymer no voids are found that make up more than 10%, preferably more than 5%, of the cross-sectional area.
  • the layer thickness of the polymer applied to the metallized fibers is preferably at most 10% of the wavelength, in particular at most 1 to 3% of the wavelength.
  • the polymer to be applied by impregnation is selected so that it imparts water-repellent properties to the metallized fibers. This can contribute to a further reduction in reflection losses, for example when used in the context of sea rescue, where the highest possible contrast to the relatively well reflecting surface of the lake is desired, especially in waves.
  • the impregnation with the polymer is preferably carried out by treatment with a polymer solution, with a polymer dispersion or with a polymer melt, the treatment method depending on the nature of the polymers in individual cases.
  • the effect of reducing the reflection losses as a result of the impregnation is particularly pronounced for high frequencies (small wavelengths).
  • the reflection losses increase with falling wavelength due to the finite mesh size of the woven, knitted or non-woven fabrics used.
  • filament yarn fabrics with a very small mesh size are required.
  • the impregnation of the metallized textile fiber materials according to the invention enables a further improvement and the expansion of the field of application of metallized textile reflection materials to frequencies above 100 GHz, or the use of coarser-meshed and cheaper fabrics at frequencies in the range from approximately 10 to 100 GHz.
  • the impregnation material may optionally contain additional fillers, for example visible colorations with signal and warning colors, preferably those with low dielectric losses, e.g. B. alumina or titanium dioxide.
  • the textile metallized fabric is preferably metallized with nickel, but copper and gold are also suitable as metals to be applied.
  • the textile fabric is preferably a woven fabric, knitted fabric, knitted fabric, needle felt or fleece or is paper.
  • the metal coating preferably has a layer thickness of at least 0.05 ⁇ m. In general, metal layer thicknesses of 0.1 to 0.8 ⁇ m are sufficient to achieve good reflection values in the range from 0.01 to over 100 GHz. The metal layer is better protected against mechanical or chemical damage by the impregnation according to the invention compared to non-coated materials.
  • Suitable fiber materials are native fibers such as cotton, fibers made from organic polymers such as polyamide, polyester and polyacrylonitrile fibers, and glass fibers and carbon fibers, the textile fabrics made from these fibers preferably be made from appropriate filament yarns. Filament yarn fabrics made from the materials mentioned are preferably used.
  • tg d The so-called loss factor is understood as tg d. It is: ie tg ⁇ is the quotient of the imaginary part and the real part of the dielectric constant (Handbook for high-frequency and electrical engineers, C. Rint, ed., Wegig and Pflaum-Verlag Kunststoff-Heidelberg 1978, Vol. 2, p. 425 ff).
  • Nickel-plated polyester-cotton fabric 65/35 basis weight 152 g / m 2 , nickel content 23 g Ni / m 2 , impregnated on both sides with a 30% solution of a commercially available polyester polyurethane in ethyl acetate and dried.
  • Basis weight of the coated fabric 185 g / m 2 .
  • Nickel-plated polyester-cotton fabric from example 1 without impregnation.
  • Nickel-plated polyester-cotton fabric from example 2 without impregnation.

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Description

  • Textile Flächengebilde, die stromlos naßchemisch nach DE-B-2 743 768 metallisiert worden sind, besitzen gemäß DE-A-2 847 485 selbst bei geringer Stärke der Metallschicht gute Reflektionseigenschaften für Mikrowellen. Die unabhängig von der Metallisierung erhalten gebliebenen textilen Eigenschaften, insbesondere das geringe Gewicht und die hohe textilelastische Flexibilität ermöglichen spezielle Anwendungen in der Radar-Technik, beispielsweise bei der Herstellung von zusammenfaltbaren Reflektoren für aktive und passive Strahler, ferner als radarreflektierendes Material im Bereich der Seenotrettung, insbesondere bei Reflektoren, Schwimmwesten, Dächern von Seenotrettungsinseln, Ölzeug usw. oder zur Unterstützung der Radar-Ortung in Fällen der Objekt- und Personen-Lokalisierung, beispielsweise bei Zelten, Fallschirmen, Rucksäcken, Anoraks usw.
  • Mit metallisierten textilen Materialien lassen sich im allgemeinen Reflektionsverluste im Mikrowellengebietvon weniger als 5 bis 20%, verglichen mit der einer ebenen Metallplatte erzielen. Wenn auch im allgemeinen eine Ortung solcher Gegenstände gut möglich ist, so treten doch insbesondere bei der Seenotrettung und da vor allem bei bewegter See, die selbst über eine verhältnismäßig gute Mikrowellenreflektionseigenschaft verfügt, Probleme auf, die es notwendig machen, die Reflektionsverluste der metallisierten textilen Materialien im Mikrowellengebiet noch weiter zu senken.
  • Aus der bereits genannten DE-A-2 847 485 ist weiterhin bekannt, daß die Reflektionsverluste nicht oder nur wenig schlechter werden, wenn das metallisierte Gewebe mit einem schützenden Überzug aus PVC, Gummi, Polyurethanlack oder Polyethylen versehen wird.
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß unter bestimmten Bedingungen das Imprägnieren der metallisierten textilen Flächengebilde mit Polymeren zu einer überraschenden Verminderung der Reflektionsverluste führt.
  • Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Behandeln metallisierter textiler Flächengebilde zur Erhöhung der Mikrowellenreflektion im Frequenzbereich von 1 bis 1000 GHz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das metallisierte textile Flächengebilde raumerfüllend mit einem Polymer, dessen dielektrischer Verlustfaktor tg O'im Mikrowellenbereich unter0,01 liegt, imprägniert.
  • Raumerfüllende Imprägnierung bedeutet in diesem Zusammenhang, daß der Zwischenraum zwischen Kett- und Schußfäden des metallisierten Gewebes von dem durch die Imprägnierung aufgebrachten Polymer möglichst vollständig ausgefüllt wird und darüber hinaus die metallisierten Kett-und Schußfäden mit einer Polymerschicht versehen werden, und zwar so daß bei einer mikroskopischen Aufnahme mit einem Vergrößerungsfaktor 104 im Verbund metallisierte Faser-Polymer keine Hohlräume festgestellt werden, die mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 5%, der Querschnittsfläche ausmachen. Die Schichtdicke des auf die metallisierten Fasern aufgebrachten Polymers beträgt vorzugsweise maximal 10% der Wellenlänge, insbesondere maximal 1 bis 3% der Wellenlänge.
  • Vorzugsweise wird das durch Imprägnierung aufzubringende Polymer so ausgewählt, daß es den metallisierten Fasern wasserabstoßende Eigenschaften verleiht. Dies kann zu einer weiteren Verringerung der Reflektionsverluste, beispielsweise beim Einsatz im Rahmen der Seenotrettung, wo ein höchstmöglicher Kontrast zur ebenfalls relativ gut reflektierenden Seeoberfläche, insbesondere bei Wellengang, erwünscht ist, beitragen.
  • Die Imprägnierung mit dem Polymer wird vorzugsweise durch Behandlung mit einer Polymerlösung, mit einer Polymerdispersion oder einer Polymerschmelze durchgeführt, wobei sich im Einzelfall die Behandlungsmethode nach der Natur der Polymere richtet.
  • Der Effekt der Verminderung der Reflektionsverluste als Folge der Imprägnierung ist insbesondere für hohe Frequenzen (kleine Wellenlängen) gut ausgeprägt. Erfahrungsgemäß nehmen die Reflektionsverluste mit fallender Wellenlänge auf Grund der endlichen Maschenweite der verwendeten Gewebe, Gestricke oder Vliese zu. Für eine gute Reflektion im Bereich der Millimeterwellen sind daher gut plane und vor allem dichte Gewebe, vorzugsweise Filamentgarngewebe mit sehr kleiner Maschenweite (möglichst unter 10% der Wellenlänge), erforderlich. Durch die erfindungsgemäße Imprägnierung der metallisierten textilen Fasermaterialien wird hier eine weitere Verbesserung und die Ausdehnung des Anwendungsbereichs metallisierter textiler Reflektionsmaterialien auf Frequenzen oberhalb 100 GHz, bzw. den Einsatz grobmaschigerer und preiswerterer Gewebe bei Frequenzen im Bereich von ca. 10 bis 100 GHz, möglich.
  • Das Imprägnierungsmaterial kann gegebenenfalls zusätzliche Füllstoffe, zum Beispiel im sichtbaren Bereich erkennbare Färbungen mit Signal- und Warnfarben, enthalten, vorzugsweise solche mit niedrigen dielektrischen Verlusten, z. B. Aluminiumoxid oder Titandioxid. Das textile metallisierte Flächengebilde ist vorzugsweise mit Nickel metallisiert, jedoch kommen auch Kupfer und Gold als aufzubringende Metalle in Frage. Das textile Flächengebilde ist vorzugsweise ein Gewebe, Gestrick, Gewirk, Nadelfilz oder Vlies oder ist Papier. Der Metallüberzug weist vorzugsweise eine Schichtdicke von mindestens 0,05 jlm auf. Im allgemeinen sind Metallschichtdicken von 0,1 bis 0,8 jlm zur Erzielung guter Reflektionswerte im Bereich von 0,01 bis über 100 GHz ausreichend. Die Metallschicht wird durch die erfindungsgemäße Imprägnierung gegenüber nichtbeschichteten Materialien vor mechanischer oder chemischer Schädigung besser geschützt. Als Fasermaterialien kommen native Fasern wie Baumwolle, Fasern aus organischen Polymeren wie Polyamid-, Polyester- und Polyacrylnitrilfasern sowie Glasfasern und Kohlenstoffasern in Frage, wobei die textilen Flächengebilde aus diesen Fasern vorzugsweise aus entsprechenden Filamentgarnen hergestellt werden. Vorzugsweise verwendet man Filamentgarngewebe aus den genannten Materialien.
  • Geeignete Polymere sind beispielsweise Polyethylen (tg δ = 0,0002), Polystyrol (tg δ = 0,00015), Polytetrafluorethylen (tg δ = 0,0001), Siliconharz (tg δ = 0,001) sowie Polyurethan, insbesondere Polyesterurethane (tg δ = 0,008). Unter diesen Materialien sind solche bevorzugt, deren Dielektrizitätskonstante über 2 liegt.
  • Unter tg dwird der sogenannte Verlustfaktor verstanden. Es ist:
    Figure imgb0001
    d. h. tg δ ist der Quotient von Imginärteil und Realteil der Dielektrizitätskonstante (Handbuch für Hochfrequenz- und Elektrotechniker, C. Rint, ed., Hüthig und Pflaum-Verlag München-Heidelberg 1978, Bd. 2, S. 425 ff).
  • Die Verlustleistung im Dielektrikum ist Nv = Io · w - tg δ mit Io = einfallende Intensität der Mikrowellenstrahlung, ω = Frequenz und tg δ = Verlustfaktor des Dielektrikums (Polymermaterial).
    • Beispiel 1
  • Vernickeltes Polyester-Baumwoll-Gewebe 65/35, Flächengewicht 152 g/m2, Nickelgehalt 23 g Ni/m2, beidseitig mit einer 30%igen Lösung eines handelsüblichen Polyesterpolyurethans in Ethylacetat imprägniert und getrocknet. Flächengewicht des beschichteten Gewebes 185 g/m2.
    • Vergleichsbeispiel A
  • Vernickeltes Polyester-Baumwoll-Gewebe aus Beispiel 1 ohne Imprägnierung.
    • Beispiel 2
  • Vernickeltes Polyester-Baumwoll-Gewebe 65/35, Flächengewicht 137 g/m2, Nickelgehalt 21 g/m2, beidseitig mit einer rußhaltigen 30%igen Lösung eines Polyesterpolyurethans in Ethylacetat (Gewichtsverhältnis Ruß: Polyurethan = 15 : 85) imprägniert und getrocknet; Flächengewicht des beschichteten Gewebes 223 g/m2.
    • Vergleichsbeispiel B
  • Vernickeltes Polyester-Baumwoll-Gewebe aus Beispiel 2 ohne Imprägnierung.
  • Die Ergebnisse der Reflexionsmessung gehen aus Tabelle 1 hervor.
    Figure imgb0002
  • Die in Klammern angegebenen Werte wurden nach Drehung der Proben um 90° erhalten, die Unterschiede kommen durch die Unsymmetrie des Gewebeaufbaus zustande.

Claims (2)

1. Verfahren zum Behandeln von metallisierten textilen Flächengebilden mit Polymeren zwecks Erhöhung der Mikrowellenreflektion im Frequenzbereich von 1 bis 1000 GHz, dadurch gekennzeichnet, daß man das metallisierte textile Flächengebilde raumerfüllend mit einem Polymer, dessen dielektrischer Verlustfaktortg δim Mikrowellenbereich unter0,01 liegt, imprägniert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur raumerfüllenden Imprägnierung eine rußhaltige Lösung eines Polyesterpolyurethans verwendet.
EP81109830A 1980-12-04 1981-11-23 Verbesserung der Mikrowellenreflektion metallisierter textiler Flächengebilde Expired EP0053748B1 (de)

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DE3045790 1980-12-04

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EP0053748A2 EP0053748A2 (de) 1982-06-16
EP0053748A3 EP0053748A3 (en) 1982-09-01
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