IT202100028436A1

IT202100028436A1 - Materiale per la schermatura elettromagnetica ad ampio spettro di ambienti

Info

Publication number: IT202100028436A1
Application number: IT102021000028436A
Authority: IT
Inventors: Marco Alvelli
Original assignee: G Iron S R L
Priority date: 2021-11-09
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2023-05-09

Description

DESCRIZIONE DELL?INVENZIONE

TITOLO

MATERIALE PER LA SCHERMATURA ELETTROMAGNETICA AD AMPIO

SPETTRO DI AMBIENTI

SETTORE TECNICO

[0001] La presente invenzione si inserisce nel settore tecnico riguardante i dispositivi per la schermatura e l?isolamento delle radiazioni elettromagnetiche ad alta e bassa frequenza.

[0002] Pi? specificamente, l?invenzione riguarda un materiale adatto a realizzare schermature elettromagnetiche di ambienti circoscritti, siano essi di grandi dimensioni come quelle di una stanza o ambienti di dimensioni pi? limitate.

STATO DELL?ARTE

[0003] Nel settore della difesa contro lo spionaggio industriale ? nota la possibilit? di realizzare camere schermate da radio frequenze sia per impedire intercettazioni dall?esterno e sia per impedire la fuoriuscita di informazioni dall?interno di uffici, sale riunioni o simili. Anche le reti informatiche isolate, cosiddette air-gapped, sono spesso inserite all?interno di camere schermate.

[0004] Nel settore medicale risulta essenziale, per alcuni tipi di processi / macchinari, prevedere ambienti schermati in grado sia di impedire l?emissione di radiazioni elettromagnetiche verso l?ambiente esterno in quanto al loro interno sono installati macchinari che nel loro nomale funzionamento emettono radiazioni a bassa e alta frequenza, sia di impedire l?eventuale ingresso di radiazioni elettromagnetiche dall?esterno per evitare che interferenze elettromagnetiche inquinino l?ambiente interno.

[0005] La schermatura elettromagnetica avviene tipicamente utilizzando il principio della gabbia di Faraday, vale a dire realizzando o rivestendo le pareti della camera con un materiale conduttore. Una delle tecnologie utilizzate ? quella che prevede la realizzazione di un telaio in legno al quale vengono applicati pannelli in rame o alluminio. E? nota anche la possibilit? di realizzare pareti autoportanti di pannelli in acciaio o ferro zincato, o anche pannelli in pi? strati costituiti ad esempio da uno strato di rame, una intercapedine riempita di materiale polimerico e uno strato di acciaio.

[0006] In funzione delle specifiche modalit? costruttive camere schermanti come sopra delineate possono garantire fattori di schermatura o attenuazione del campo elettromagnetico anche molto elevati, tuttavia la loro efficacia ? limitata alla schermatura di campi elettromagnetici al disopra di circa 10KHz mentre perdono quasi completamente la loro efficacia schermante nei confronti di campi elettromagnetici statici e a bassa o bassissima frequenza.

[0007] Recenti ricerche hanno dimostrato che l?incapacit? delle camere schermate convenzionali a gabbia di faraday di attenuare i campi magnetici in bassa frequenza crea grossi problemi di vulnerabilit? delle stesse in quanto i campi in bassa frequenza generati da pc o altri dispositivi in esse contenuti o generati dall?esterno verso di esse da specifici dispositivi di spionaggio possono essere utilizzati per carpire informazioni dall?ambiente schermato, siano essi dati di reti informatiche air-gapped interne ad essi o suoni o altre attivit? umane interne all?ambiente schermato.

[0008] Risulta perci? necessario ricercare soluzioni adatte a realizzare ambienti schermati nei confronti di campi elettromagnetici da 0Hz (statici) fino a 8GHz o pi?.

[0009] La stessa esigenza ? sentita anche nel campo della medicina, ad esempio in ambito diagnostico o nella ricerca medicale, in quanto spesso ? necessario schermare efficacemente ad ampio spettro apparecchiature molto sensibili alle interferenze elettromagnetiche.

[0010] Per raggiungere gli scopi suddetti, nel brevetto italiano n.

102018000004295, a nome della stessa richiedente, ? protetto un dispositivo di schermatura che prevede la realizzazione di ambienti isolati accoppiando tra loro lastre schermanti ciascuna comprendente almeno una lastra conduttiva, almeno una lastra ferromagnetica costituita da strisce di materiale ad elevata permeabilit? magnetica tessute in trama e ordito, e una lastra di materiale dielettrico di sufficiente spessore interposta tra queste. La lastra conduttiva ? realizzata in alluminio di spessore di alcuni millimetri ed anche la lastra in materiale dielettrico ha uno spessore di alcuni millimetri. A causa di questi spessori, necessari affinch? la schermatura elettromagnetica sia efficace ad ampio spettro, ciascuna lastra schermante ? un corpo rigido che deve essere configurato a priori per avere la forma e la dimensione adatta a creare pareti di delimitazione dell?ambiente che si vuole schermare. Inoltre, ci sono problemi relativi al peso di ciascuna lastra che ? elevato e che comporta di dover realizzare lastre di dimensioni non troppo elevate che devono poi essere accoppiate con problemi di discontinuit? della schermatura.

SINTESI DELL?INVENZIONE

[0011] Scopo della presente invenzione ? perci? quello di proporre un materiale per realizzare ambienti schermati dal punto di vista elettromagnetico che garantisca un elevato fattore di attenuazione in un intervallo di frequenza molto ampio e che al contempo sia in grado di superare i problemi logistici e di installazione tipici dei materiali di tecnica nota sopra descritti.

[0012] Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di proporre un materiale per schermatura elettromagnetica ad ampio spettro che sia flessibile e quindi che possa essere prodotto sotto forma di nastro e conservato in rotoli.

[0013] Un altro scopo della presente invenzione ? quello di proporre un materiale per la schermatura magnetica ad ampio spettro che abbia efficacia schermante anche in presenza di zone di giuntura.

[0014] Un altro scopo ? quello di proporre un materiale per la schermatura elettromagnetica ad ampio spettro di ambienti che permetta significativi risparmi di tempo nella posa in opera.

[0015] Un altro scopo specifico della presente invenzione ? quello di proporre un dispositivo per la schermatura elettromagnetica di piccoli ambienti, quali ad esempio gli interne di valigette per il contenimento di piccoli dispositivi di comunicazione, laptop, hard disk o simili, che coniughi elevata efficienza di attenuazione in un intervallo di frequenze molto ampio e pesi complessivi estremamente contenuti.

[0016] Gli scopi suddetti ed altri ancora sono raggiunti per mezzo di un materiale schermante, per la schermatura di campi elettromagnetici adatto alla realizzazione di ambienti isolati dal punto di vista elettromagnetico, detto materiale essendo un materiale multistrato costituito almeno dai seguenti strati accoppiati stabilmente tra loro:

- uno strato di materiale conduttivo di spessore non superiore a 0,5 mm ed avente resistivit? elettrica inferiore a 2 x 10-8 ?m,

- uno strato di materiale ferromagnetico costituito da strisce di materiale ad elevata permeabilit? magnetica tessute insieme in un intreccio in trama ed ordito ed avente spessore complessivo non superiore a 1 mm;

- uno strato di rivestimento di spessore non superiore a 1 mm di un materiale polimerico ad alta resistivit? elettrica,

detto strato di materiale ferromagnetico essendo interposto tra detto strato di materiale conduttivo e detto strato di rivestimento.

[0017] Il materiale sopra delineato ha una elevata efficienza di schermatura ad ampio spettro ed al contempo risulta molto sottile cosicch? ha una flessibilit? che gli permette di essere conservato in rotoli e di essere utilizzato come rivestimento di pareti anche non piane con la capacit? di adattarsi bene a rivestire anche ambienti di forma irregolare.

[0018] Ulteriori caratteristiche e aspetti vantaggiosi della presente invenzione sono indicati nelle rivendicazioni dipendenti.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

[0019] Le caratteristiche dell?invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di una preferita forma di realizzazione di un materiale schermante secondo la presente invenzione, in accordo con quanto riportato nelle rivendicazioni e con l?ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

la Fig. 1 mostra in vista prospettica un rotolo di un materiale schermante secondo la presente invenzione con una porzione di materiale schermante svolta;

la Fig.2 mostra il dettaglio X di Fig.1;

la Fig. 3 mostra in una vista in sezione trasversale pi? nastri del materiale schermante di Fig. 1 disposti affiancati a realizzare una parete di rivestimento schermante;

la Fig.4 mostra il dettaglio Y di Fig.3.

DESCRIZIONE DELLE FORME REALIZZATIVE PREFERITE

[0020] La descrizione dettagliata che segue di una forma di realizzazione esemplificativa si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano elementi uguali o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. La descrizione dettagliata che segue non deve essere intesa come limitativa dell?ambito dell?invenzione ma esclusivamente come esemplificativa.

[0021] Con riferimento alle figure ? indicato complessivamente con 1 un materiale schermante secondo la presente invenzione, adatto a realizzare ambienti isolati dal punto di vista elettromagnetico. Il materiale schermante 1 ? prodotto in forma di nastro, 2, ed avvolto per essere conservato in forma di rotolo, 3.

[0022] Il materiale schermante 1 comprende uno strato di materiale conduttivo, 4, uno strato di materiale ferromagnetico, 5, ed uno strato di rivestimento, 6. Lo strato di materiale ferromagnetico 5 risulta interposto tra lo strato di materiale conduttivo 4 e lo strato di rivestimento 6 ed i 3 strati sono stabilmente accoppiati tra loro.

[0023] Lo strato in materiale conduttivo 4 ? realizzato in un materiale di spessore non superiore a 0,5 mm ed avente resistivit? elettrica inferiore a 2 x 10<-8 >?m. Vantaggiosamente lo strato di materiale conduttivo ? realizzato in rame ad elevata purezza di spessore compreso tra 0,1 mm e 0,4 mm.

[0024] Lo strato di materiale ferromagnetico 5 ? costituito da una pluralit? di strisce di materiale ad elevata permeabilit? magnetica tessute insieme in un intreccio in trama e ordito. Vantaggiosamente, il suddetto intreccio in trama e ordito ? realizzato utilizzando strisce di lamierino magnetico in lega ferro-silicio a grano orientato con tenore di ferro maggiore del 99,8% in peso. Ogni striscia di lamierino ha spessore compreso tra 0,2 e 0,4 mm e larghezza compresa tra 10 e 200 mm.

[0025] Lo strato di rivestimento 6 ? realizzato in un materiale scelto tra poliestere, polietilene e polipropilene ed ha spessore non superiore a 0,1 mm. Vantaggiosamente il materiale dello strato di rivestimento 6 ? polipropilene che un materiale ad elevata resistivit? elettrica e assolutamente impermeabile all?acqua. In questo modo lo strato di rivestimento 6 protegge efficacemente la strato di materiale ferromagnetico 5 dall?umidit? e quindi dalla corrosione.

[0026] L?accoppiamento stabile tra lo strato conduttivo 4 e lo strato ferromagnetico 6 avviene applicando su un lato dello strato conduttivo 4 un adesivo il quale viene attivato in fase di accoppiamento dei due strati 4 e 5 tramite riscaldamento e / o applicazione di pressione.

[0027] Vantaggiosamente, pu? essere previsto un ulteriore strato di rivestimento (non mostrato) che riveste esternamente lo strato di materiale conduttivo 4. Lo strato di rivestimento 6, o gli strati di rivestimento nella suddetta variante realizzativa sono rinforzati da una tramatura di fibre di vetro in modo da aumentare la resistenza strutturale complessiva del materiale schermante 1.

[0028] Il materiale schermante 1 sopra descritto garantisce una efficienza di attenuazione del campo elettromagnetico molto elevata su un intervallo di frequenze molto ampio, grazie all?accoppiamento tra lo strato conduttivo 4 e lo strato ferromagnetico 6. L?elevata efficienza dello strato conduttivo 4 e dello strato ferromagnetico 5 consentono di contenere lo spessore complessivo del materiale schermante 1 a valori compresi tra 0,3 mm e 2,5 mm. Questo consente di ottenere un materiale schermante 1 che ha una elevata flessibilit?, tanto da riuscire a ottenere un raggio di curvatura minimo del nastro non superiori a 100 mm.

[0029] Il materiale schermante 1 ? realizzato in nastro 2 di qualsivoglia larghezza, ad esempio vantaggiosamente compresa tra i 400 mm ed i 1.000 mm, ed avvolto in rotoli 3 per essere conservato e trasportato in modo estremamente agevole. La flessibilit? e la realizzazione in nastro consentono di utilizzare il materiale schermante per realizzare in modo molto rapido rivestimenti di pareti o di altre superfici anche irregolari per realizzare ambienti confinati. Infatti, possono essere rivestite intere pareti anche di dimensioni rilevanti svolgendo il rotolo 3 in nastro che pu? essere tagliato alla lunghezza desiderata ed affiancando poi pi? nastri l?uno all?altro. Come noto, per garantire la massima efficacia di schermatura il materiale conduttivo non deve avere discontinuit?. Secondo la presente invenzione, la continuit? del materiale conduttivo ? vantaggiosamente ottenuta prevedendo che lo strato di materiale conduttivo 4 ? ripiegato in corrispondenza di un relativo bordo longitudinale, 7, in modo da realizzare una porzione ripiegata, 8, in cui lo strato di materiale ferromagnetico 5 e lo strato di rivestimento 6 sono chiusi a sandwich tra due strati di materiale conduttivo 4 e 7, con i due strati di materiale conduttivo essendo continui tra loro in corrispondenza di detto bordo longitudinale 7. Grazie alla suddetta caratteristica del materiale schermante 1, due nastri 2 possono essere disposti affiancati con la porzione ripiegata 8 sovrapposta alla porzione di bordo opposta, 9, di un nastro 2 adiacente. La suddetta disposizione ? facilmente ottenibile con il materiale schermante 1 della presente invenzione grazie allo spessore estremamente ridotto ed alla conseguente flessibilit?. I nastri 2 di materiale schermante possono essere ancorati stabilmente ad una parete portante, P, secondo tecniche note, vale a dire per incollaggio, staffaggio, rivettatura o simili.

[0030] La continuit? del materiale conduttivo su tutta la parete P e tra una parete P e quelle adiacenti permette di realizzare una efficiente gabbia di Faraday particolarmente idonea a schermare campi elettromagnetici nelle frequenze comprese tra 10 KHz e 18 GHz, mentre lo strato ferromagnetico 5 ? efficacie nella schermatura di campi magnetici statici e di campi elettromagnetici a bassa e bassissima frequenza, vale a dire fino a 0Hz.

[0031] L?utilizzo di un materiale a bassissima resistivit? elettrica come il rame per realizzare lo strato conduttivo 4 permette di contenere notevolmente lo spessore e quindi il peso specifico del materiale schermante 1, ed analogamente l?elevata efficienza della struttura tessuta della lastra ferromagnetica, insieme all?utilizzo di un materiale avente una permeabilit? magnetica particolarmente elevate permettono di utilizzare strati ferromagnetici di spessore estremamente esiguo e di contenere di conseguenza ulteriormente il peso specifico del materiale schermante 1.

[0032] Vantaggiosamente, lo spessore dello strato di rivestimento in resina poliestere o polipropilene rinforzato con fibre di vetro ? compreso tra 100 ?m e 300 ?m cosicch? lo spessore complessivo del materiale schermante 1 risulta particolarmente contenuto.

[0033] Un materiale schermante 1 come sopra descritto ha dei costi di installazione molto contenuti e si presta molto bene a realizzare schermature elettromagnetiche anche ad elevatissima efficienza di attenuazione in quanto ? possibile installare pi? nastri 2 sovrapposti del materiale schermante per aumentare l?efficienza di attenuazione senza appesantire le pareti P della struttura esistente n? modificarne sostanzialmente lo spessore complessivo.

[0034] Ulteriori forme di realizzazione non mostrate nei disegni e non esplicitamente descritte sopra, potranno essere previste e comprese dagli esperti nell?arte senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell?oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l?ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltanto in base alla pi? ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, cos? da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti e le omissioni.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Materiale schermante (1) per la schermatura di campi elettromagnetici adatto alla realizzazione di ambienti isolati dal punto di vista elettromagnetico, detto materiale schermante (1) essendo un materiale multistrato caratterizzato del fatto di comprendere, accoppiati stabilmente tra loro:

- uno strato di materiale conduttivo (4) di spessore non superiore a 0,5 mm ed avente resistivit? elettrica inferiore a 2 x 10<-8 >?m,

- uno strato di materiale ferromagnetico (5) costituito da strisce di materiale ad elevata permeabilit? magnetica tessute insieme in un intreccio in trama ed ordito ed avente spessore complessivo non superiore a 1 mm;

- uno strato di rivestimento (6) di spessore non superiore a 1 mm di un materiale polimerico ad alta resistivit? elettrica,

detto strato di materiale ferromagnetico (5) essendo interposto tra detto strato di materiale conduttivo (4) e detto strato di rivestimento (6).

2. Materiale schermante (1) per la schermatura di campi elettromagnetici secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto strato di materiale conduttivo (4) ? in rame ed ha spessore non superiore a 0,4 mm.

3. Materiale schermante (1) per la schermatura di campi elettromagnetici secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che detto strato di rivestimento (6) ? in un materiale scelto tra poliestere, polietilene e polipropilene ed ha spessore non superiore a 0,1 mm.

4. Materiale schermante (1) per la schermatura di campi elettromagnetici secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto materiale schermante (1) ha forma di nastro allungato (2) , detto strato di materiale conduttivo (4) essendo ripiegato in corrispondenza di un relativo bordo longitudinale (7) in modo da realizzare una porzione ripiegata (8) in cui detto strato di materiale ferromagnetico (5) e detto strato di rivestimento (6) sono chiusi a sandwich tra due di detti strati di materiale conduttivo (4, 8), detti due strati di materiale conduttivo (4, 8) essendo continui tra loro in corrispondenza di detto bordo longitudinale (7).

5. Materiale schermante (1) per la schermatura di campi elettromagnetici secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto strato di materiale conduttivo (4) ? accoppiato a detto strato di materiale ferromagnetico (5) mediante uno strato di adesivo attivabile tramite riscaldamento e / o applicazione di pressione.

6. Materiale schermante (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto strato ferromagnetico (5) ? realizzato in strisce tessute in trama e ordito di lamierino magnetico in lega ferro-silicio a grano orientato con tenore di ferro maggiore del 99,8% in peso, detto strato ferromagnetico avendo spessore compreso tra 0,1 e 0,4 mm.

7. Materiale schermante (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di essere realizzato in forma di nastro (2) con flessibilit? tale da avere raggio di curvatura minimo non superiore a 100 mm.