JP2017531099A - 高分子シートを含むスペースフレームレドーム - Google Patents

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Abstract

本発明はシートを含むスペースフレームレドームに関し、前記シートは高強度高分子繊維およびプラストマーを含み、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、前記シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明
本発明は、高分子シートを含むスペースフレームレドームに関する。さらに、本発明は、前記シートを用いることによるスペースフレームレドームの製造方法に関する。また本発明は、アンテナと、前記シートを含むスペースフレームレドームとを含むシステムにも関する。さらに、本発明は、スペースフレームレドームにおける前記シートの使用に関する。
レドームは、アンテナおよび衛星通信（ＳＡＴＣＯＭ）アンテナを被覆または包囲し、そして保護するために使用される高度に電磁透過性の構造である。例えば、レーダー施設、無線通信基盤施設および電波望遠鏡において使用されるアンテナは、アンテナを天候、例えば、日光、風および水分から保護するためにレドームまたはある種の被覆構造を必要とすることが多い。強風または嵐がよく発生する地域に配置されたアンテナでは、アンテナを雹（ｈａｌｅ）から、そして風により運ばれる破片などの飛翔体による衝撃から保護するために、レドームの存在は特に必須である。レドームは、一般に、剛性の自立材料または空気膨張される柔軟性の布地のいずれかで作られる。誘電体レドーム、スペースフレームレドーム、複合レドーム、および空気膨張式レドームを含む種々のタイプのレドームが当該技術分野において既に知られている。膨張式レドームは通常、空気膨張される柔軟性の電気的に薄い誘電性布で作られる。しかしながら、空気膨張される柔軟性の布地で作られた壁を有する膨張式レドームは、内側から送風機または空気圧縮機によって供給される一定の空気の供給を必要とする。またこれらは、全てのドアにおけるエアロックと、いつでもあらゆる環境条件下で送風機を動かすための予備電源とを必要とする。万一膜が損傷を受けたら、あるいは電力が中断されたら、レドームは潜在的に崩壊し得る。膨張式レドームの運転および保守費用は、通常、全ての他のタイプを上回る。
既知の特別な種類のレドームはスペースフレームレドームであり、これは、剛性の自立構造を有し、天候の厳しい場所で最も一般的に使用されるレドームである。従って、スペースフレームレドームは高い耐候性を示し、レーダー装置により送受信される電磁波に対して高い透過性を保持しなければならない。レドームは、非常に不利な環境条件、例えば、数百ｋｍ／ｈオーダーの風速、激しい雹、高温などに耐えなければならないので、これらのレドームが受ける可能性のある応力は非常に強いはずである。従って、スペースフレームレドームは非常に頑強でなければならず、同時に、電磁波の伝播の妨害は可能な限り少なくなければならない。
スペースフレームレドームは、従来技術において、例えば、米国特許第４９４６７３６号明細書および米国特許第７００６０５号明細書などの文書から知られている。スペースフレームレドームは通常剛性の自立構造であり、通常、耐荷重フレーム（すなわち、その端部が互いに接続された剛性の輪郭部（ｐｒｏｆｉｌｅｓ））と、フレームにより支持された壁とを含有し、アンテナを包囲および保護するためのジオデシック形状のドームが形成される。スペースフレームレドームのフレームを形成するための典型的な材料は、誘電体（例えば、ガラス繊維など）、および金属（例えば、アルミニウムおよび鋼など）を含み得る。フレームは通常、種々の形状（例えば、三角形）を有する。スペースフレームレドームの壁は通常フレームにより支持された電磁透過性高分子シートを含み、シートは通常ポリエステルマトリックス中にポリエステル繊維を含む布地であり、布地は、フルオロポリマー（ＰＴＦＥ）などの疎水性コーティングまたはフィルムで被覆されている。このようなシートの一例はＥＳＳＣＯＬＡＭ（登録商標）であり、これは、ポリエステル樹脂が含浸され、ポリフッ化ビニル疎水性フィルムである独立型フィルムのテドラー（Ｔｅｄｌａｒ）（登録商標）が被覆された、ポリエステル繊維で作られた剛性シートである。しかしながら、既知のスペースフレームレドームがレドーム壁を形成するシートの組成中に独立型の付加的な疎水性層を含有するという事実にもかかわらず、前記レドームの疎水性は依然として比較的低く、一方で、高分子シート中の付加的な層のためにその製造はより困難であり、よりコストがかかる。さらに、レドーム壁の厚さがより小さくても電磁透過性の値がより低く、重量がより大きくてもその強度はより低い。
従って、本発明の目的は、改善されたスペースフレームレドームを提供することによって、従来技術において知られている上記の不都合を除去することである。従って、本発明の目的は、特に、レドーム壁のシート中に付加的な疎水性材料（例えば、コーティングまたはフィルムとして）を使用することなくより長い寿命にわたってより高い疎水性を達成し、これにより、提起される保守問題が少なくなり、かつより低いコストで製造されるスペースフレームレドームを提供することである。本発明の更なる目的は、使用中に受ける強い応力に耐えるようにより耐久性である（例えば、引張強さおよび／または引張係数がより高く、および／または破断伸びがより低い）が、同時に重量がより軽く、電磁波に対してより高い透過性を有するスペースフレームレドームを提供することである。本発明のさらに別の目的は、例えば、０．５ＧＨｚから少なくとも１３０ＧＨｚまでのより広い周波数帯域幅にわたって低減された誘電損失を有するスペースフレームレドームを提供することである。
この目的は、高強度高分子繊維およびプラストマーを含むシートを含むスペースフレームレドームによって達成され、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、ＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。
本発明のスペースフレームレドームは、レドーム壁のシート中に付加的な独立型の疎水性材料（例えば、コーティングまたはフィルムとして）を使用しなくてもより高い疎水性を有し、使用中に受ける高い応力に耐えるようにより強力である（例えば、引張強さおよび／または引張係数がより高く、および／または破断伸びがより低い）が、同時に重量がより軽く、電磁波に対してより高い透過性を有することが観察された。さらに、本発明に従うスペースフレームレドームは、例えば、０．５ＧＨｚから少なくとも１３０ＧＨｚまでの広い周波数帯域幅にわたって低減された損失を有することが観察された。加えて、前記レドームはより低コストで製造および保守することができ、引き起される保守の問題がより少ない。
「シート」とは、本明細書では、当業者にも通常知られているように、厚さよりもはるかに大きい長さ、幅および／または直径を有する平坦な本体であると理解される。シート材料の幅および長さは、製造設備などの実用性によって、そしてスペースフレームレドームのサイズおよび形状によってのみ制限される。シートは、少なくとも２００ｍｍ、好ましくは少なくとも５００ｍｍ、より好ましくは少なくとも１０００ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも２０００ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも３０００ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも５０００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも１００００ｍｍの幅を有し得る。３つの相互接続された輪郭部を含むレドーム内のシートの表面積は、少なくとも０．００５ｍ２、好ましくは少なくとも３ｍ２、より好ましくは少なくとも１０ｍ２、より好ましくは少なくとも１５ｍ２であり得る。
シートは多層シートでもよく、ここで、複数の層は同一または異なる材料であり得る。好ましくは、本発明に従うスペースフレームレドーム内のシートは高強度高分子繊維を含む少なくとも１つの層を含み、好ましくは、少なくとも１つの織布の層と、少なくとも１つのプラストマーの層とを含み、ここで、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。プラストマーの層は、積層された層（例えば、フィルム）またはコーティングでよく、０．００５ｍｍ〜１ｍｍの間、好ましくは、少なくとも０．００７ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．０１ｍｍ、よりさらに好ましくは少なくとも０．０２ｍｍ、最も好ましくは少なくとも０．０４ｍｍ、そして好ましくは、最大で０．０６５ｍｍ、より好ましくは最大で０．０９ｍｍ、よりさらに好ましくは最大で０．１７５ｍｍ、最も好ましくは最大で１ｍｍの平均厚さを有し得る。
本発明に従うスペースフレームレドーム内のシートは好ましくは柔軟性であり、輸送、取り扱いおよび設置がより容易である。柔軟性シートとは、本明細書では、折り畳みまたは屈曲が可能なシートであると理解される。前記シートの柔軟性の尺度は、支持端部、すなわちテーブルなどの剛性支持体上に配置されたその端部と、自由端部、すなわち支持されていない端部と、剛性支持体と自由端部との間の５００ｍｍの長さとを有する前記シートのサンプルが、水平方向に対して好ましくは３°よりも大きく、より好ましくは１０°よりも大きく、さらにより好ましくは３０°よりも大きい角度で、それ自身の重さにより偏向し得る場合であり得る。
本発明に従うスペースフレームレドームは通常自立構造であり、本明細書で定義されるシートと、相互接続輪郭部とによって形成されたレドーム壁（監視アンテナなどのアンテナを包囲および保護するためのジオデシック形状のドームが形成される）を含む。より好ましくは、レドーム壁はシートおよび相互接続輪郭部からなり、ここで、シートは高強度高分子繊維およびプラストマーを含み、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。
相互接続輪郭部は、通常、シートを支持（または固定）する耐荷重フレームであり、その端部において互いに接続されており、好ましくは剛性であり、押出アルミニウム、金属または低誘電材料を含み得る。「剛性」という用語は、本明細書で使用される場合、変更を加えなければ成形された表面に適合し得ない構造を定義することに注意すべきである。「剛性材料」という用語は、本明細書で使用される場合、剛性材料、半剛性材料（部分的に柔軟性の材料）、および柔軟性または弾性でないかあるいは部分的に柔軟性または弾性である実質的に任意の材料、すなわち、負荷をかけたときに弾性変形（例えば、屈曲、伸張、湾曲）を示さないかあるいは非常に低い弾性変形を示す実質的に任意の材料を包含することを意味する。例えば、剛性材料は、ＡＳＴＭ Ｅ１１１−０４（２０１０）に従って測定したときに、５よりも高く、１０よりも高く、３０よりも高く、５０よりも高く、１００よりも高く、または２００ＧＰａよりも高く、そして最大１０００ＧＰａまでのヤング率を有することができる。相互接続輪郭部は、通常、三角形または多角形などのなどの種々の形状を有する。アルミニウムの押出により、所望の形状を有する比較的軽い輪郭部を容易に作製することができる。他の金属または低誘電材料も使用することができ、例えば、所望の形状に押し出すことができる。
シートは、金属スペースフレームレドームの全てのパネルサイズおよびトランケ―ションに適合するように、容易に形成することができる。当該技術分野において知られている任意の方法でシートを相互接続輪郭部に取り付けて、レドーム壁を形成することができる。例えば、このような固定方法は、国際公開第２０１４１４０２６０号パンフレットに詳細に記載されている。例えば、輪郭部（フレーム）およびシートを含むいくつかの構成要素が前もって作製され、その後相互接続されて、レドーム壁を形成することができる。また、少なくとも３つの相互接続された輪郭部のいくつかのセットを互いに接続し、その後、輪郭部の各セットにシート材料が接続されることも可能である。好ましくは、クランプ手段は剛性であり、ボルトおよびナットシステムを含有し得る。好ましくは、クランプ手段の剛性材料は、鋼、アルミニウム、青銅、真鍮などを含む群から選択される金属である。レドーム壁を形成する構成要素は、例えば、まず輪郭部を互いに取り付けてこれらの間に開口部を画定し、その後、前記開口部を被覆するために輪郭部にシートを接続して搭載することによっても、容易に形成され得る。例えば、シート材料の縁部を引っ張り、次にクランプ手段をロックし、必要に応じて過剰なシート材料を切断することによって、輪郭部の間でシート材料に張力をかけることができる。また、現場で使用する前に製造業者の施設でシート材料を取り付けることも可能である。張力をかけてロックした後、次に過剰なシート材料が除去され得る。
本発明によると、シートは高強度高分子繊維を含む。「繊維」とは、本明細書では、その横方向寸法、例えば、直径、幅および／または厚さよりもはるかに大きい長さを有する少なくとも１つの長尺体であると理解される。また繊維という用語は、例えば、フィラメント、リボン、ストリップ、バンド、テープ、フィルムなども含む。繊維は、規則的な断面（例えば、楕円形、円形、矩形、正方形、平行四辺形）または不規則的な断面（例えば、分葉形状（ｌｏｂｅｄ）、Ｃ形状、Ｕ形状）を有し得る。繊維は連続長を有していても（当該技術分野ではフィラメントとして知られている）、あるいは不連続長を有していてもよい（当該技術分野ではステープル繊維として知られている）。ステープル繊維は、一般に、フィラメントの切断または伸長破壊によって得ることができる。繊維は、種々の断面、例えば、円形、豆形、楕円形または矩形を有する規則的または不規則的な断面を有することができ、これらは、撚りがかけられていてもいなくてもよい。本発明の目的のための糸は、複数の繊維を含有する長尺体である。当業者は、連続フィラメント糸、または多数の連続フィラメント繊維を含有するフィラメント糸と、ステープル糸、またはステープル繊維とも呼ばれる短繊維を含有するスパン糸とを区別し得る。
本発明に従うスペースフレームレドーム内に含まれるシートにおいて適切な高強度高分子繊維には、アルファ−オレフィン（例えば、エチレンおよび／またはプロピレン）のホモポリマーおよび／またはコポリマーなどのポリオレフィン；ポリオキシメチレン；ポリ（フッ化ビニリジン（ｖｉｎｙｌｉｄｉｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ））；ポリ（メチルペンテン）；ポリ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン）；ポリアミドおよびポリアラミド、例えば、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）として知られている）；ポリアリーレート；ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）；ポリ｛２，６−ジイミダゾ−［４，５ｂ−４’，５’ｅ］ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝（Ｍ５として知られている）；ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）（ザイロン（Ｚｙｌｏｎ）（登録商標）として知られている）；ポリ（ヘキサメチレンアジパミド）（ナイロン６，６として知られている）；ポリブテン；ポリエステル、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、およびポリ（１，４シクロヘキシリデンジメチレンテレフタレート）；ポリアクリロニトリル；ポリビニルアルコール、ならびに例えば米国特許第４，３８４，０１６号明細書から知られているようなサーモトロピック液晶ポリマー（ＬＣＰ）、例えばベクトラン（Ｖｅｃｔｒａｎ）（登録商標）（パラヒドロキシ安息香酸およびパラヒドロキシナフタル酸（ｐａｒａ ｈｙｄｒｏｘｙｎａｐｈｔａｌｉｃ ａｃｉｄ）のコポリマー）を含む繊維が含まれるが、これらに限定されない。また、このような高分子材料から製造される繊維の組み合わせも前記シートを製造するために使用することができる。好ましくは、シートは、高強度ポリオレフィン繊維、好ましくはアルファ−ポリオレフィン、例えば、プロピレンホモポリマー、および／もしくはエチレンホモポリマー、ならびに／またはプロピレンおよび／もしくはエチレンを含むコポリマーなどを含む。
好ましくは、前記高強度高分子繊維は、ポリオレフィン繊維、より好ましくはポリエチレン繊維である。ポリエチレン繊維が高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）繊維、より好ましくは超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維である場合に、良好な結果を得ることができる。ポリエチレン繊維は、当該技術分野において知られている任意の技術によって、好ましくは、溶融紡糸プロセスまたはゲル紡糸プロセスによって製造され得る。溶融紡糸プロセスが使用される場合、その製造に使用されるポリエチレン出発材料は、好ましくは、２０，０００ｇ／ｍｏｌ〜６００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは６０，０００ｇ／ｍｏｌ〜２００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する。溶融紡糸プロセスの一例は、参照によって本明細書中に援用されるＥＰ１，３５０，８６８号明細書に開示されている。最も好ましい高分子繊維は、ゲル紡糸ＵＨＭＷＰＥ繊維、例えば、ＤＳＭ Ｄｙｎｅｅｍａによりダイニーマ（Ｄｙｎｅｅｍａ）（登録商標）という名前で販売されるものである。ＵＨＭＷＰＥとは、本明細書では、少なくとも４ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも８ｄｌ／ｇ、最も好ましくは少なくとも１２ｄｌ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有するポリエチレンであると理解される。好ましくは、前記ＩＶは、最大で５０ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大で３５ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大で２５ｄｌ／ｇである。固有粘度は、ＭｎおよびＭｗのような実際の分子量パラメータよりも容易に決定することができる分子量（モル質量とも呼ばれる）の尺度である。ＩＶは、ＡＳＴＭ Ｄ１６０１（２００４）に従い、デカリン中１３５℃において、１６時間の溶解時間、酸化防止剤として２ｇ／ｌ溶液の量のＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）を用いて、異なる濃度で測定された粘度をゼロ濃度まで外挿することによって決定され得る。固有粘度が低すぎる場合、ＵＨＭＷＰＥから成形される種々の物品を使用するために必要な強度を得られないことがあり、高すぎる場合には、成形する際の加工性などが悪化することがある。前記高分子材料の平均分子量（Ｍｗ）および／または固有粘度（ＩＶ）は、所望の機械特性、例えば引張強さを有する繊維を得るために、当業者によって容易に選択され得る。技術文献は、強力な繊維、すなわち高引張強さを有する繊維を得るために当業者が使用すべきＭｗまたはＩＶの値だけでなく、このような繊維の製造方法に対してもさらなるガイダンスを提供する。
好ましくは、ＵＨＭＷＰＥ繊維はゲル紡糸繊維または溶融紡糸繊維であり、すなわちゲル紡糸プロセスにより製造された繊維である。ＵＨＭＷＰＥ繊維を製造するためのゲル紡糸プロセスの例は、欧州特許出願公開第０２０５９６０Ａ号明細書、欧州特許出願公開第０２１３２０８Ａ１号明細書、米国特許第４４１３１１０号明細書、英国特許出願公開第２０４２４１４Ａ号明細書、英国特許出願公開第Ａ−２０５１６６７号明細書、欧州特許第０２００５４７Ｂ１号明細書、欧州特許第０４７２１１４Ｂ１号明細書、国際公開第０１／７３１７３Ａ１号パンフレットおよび欧州特許第１，６９９，９５４号明細書を含む多数の刊行物に記載されている。
特別な実施形態では、本発明に従って使用される高強度高分子繊維はテープ様形状を有し、言い換えると、前記高分子繊維は高分子テープである。好ましくは、前記高分子テープはＵＨＭＷＰＥテープである。本発明の目的のためのテープ（またはフラットテープ）は、断面アスペクト比、すなわち幅対厚さの比が好ましくは少なくとも５：１、より好ましくは少なくとも２０：１、さらにより好ましくは少なくとも１００：１、またさらにより好ましくは少なくとも１０００：１である繊維である。テープは、好ましくは、１ｍｍ〜６００ｍｍ、より好ましくは１．５ｍｍ〜４００ｍｍ、さらにより好ましくは２ｍｍ〜３００ｍｍ、またさらにより好ましくは５ｍｍ〜２００ｍｍ、最も好ましくは１０ｍｍ〜１８０ｍｍの幅を有する。テープは、好ましくは、１０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは１５μｍ〜１００μｍの厚さを有する。断面アスペクト比とは、本明細書では、幅対厚さの比であると理解される。
好ましくは、本発明に従うスペースフレームレドームのシート中の高分子繊維は、０．５〜２０ｄｐｆ、より好ましくは０．７〜１０、最も好ましくは１〜５ｄｐｆの範囲のタイターを有する。前記繊維を含有する糸は、好ましくは、１００〜３０００、より好ましくは２００〜２５００、最も好ましくは４００〜２０００ｄｔｅｘの範囲のタイター、さらに最も好ましくは、５００〜１９００ｄｔｅｘのタイターを有する。
高強度繊維とは、本明細書では、本明細書中の以下の「測定方法」セクションにおいて記載される方法に従って測定したときに、例えば少なくとも０．５ＧＰａの高い引張強さを有する繊維であると理解される。前記高分子繊維の引張強さは、好ましくは少なくとも１．２ＧＰａ、より好ましくは少なくとも２．５ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも３．５ＧＰａである。好ましくは、高分子繊維はポリエチレン繊維であり、より好ましくは、好ましくは少なくとも１．２ＧＰａ、より好ましくは少なくとも２ＧＰａ、好ましくは少なくとも３ＧＰａ、またさらにより好ましくは少なくとも３．５ＧＰａ、またさらにより好ましくは少なくとも４ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも５ＧＰａの引張強さを有するＵＨＭＷＰＥ繊維である。ＨＭＷＰＥ繊維またはＵＨＭＷＰＥ繊維などの強力なポリエチレン繊維を含むシートを含むスペースフレームレドームは、同様の構成を有するが例えばポリエステル、ナイロンまたはアラミドから製造された繊維を含有する任意の他のレドームよりも優れた機械的安定性を有し、重量がより軽く、より強力である。
好ましくは、高強度高分子繊維は、好ましくは少なくとも３０ＧＰａ、より好ましくは少なくとも５０ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも６０ＧＰａの引張係数を有する。繊維の引張係数は、本明細書中の以下の「測定方法」セクションにおいて記載される方法に従って測定される。好ましくは、高強度高分子繊維はポリエチレン繊維、より好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維であり、ポリエチレン繊維、特にＵＨＭＷＰＥ繊維の引張係数は、少なくとも５０ＧＰａ、より好ましくは少なくとも６０ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも８０ＧＰａである。このような高強度ポリエチレン、より具体的にはこのような高強度ＵＨＭＷＰＥ繊維が本発明に従って使用される場合、本発明のスペースフレームレドームは、使用中に受ける高い応力に耐えるようにより強力である（例えば、引張強さおよび／または引張係数がより高く、および／または破断伸びがより低い）が、同時に重量がより軽く、電磁波に対してより高い透過性を有することが観察された。さらに、本発明に従うスペースフレームレドームは、例えば、０．５ＧＨｚから少なくとも１３０ＧＨｚまでの広い周波数帯域幅にわたって低減された損失を有することが観察された。
本発明の好ましい実施形態では、シートに含まれる繊維の少なくとも８０質量％、より好ましくは少なくとも９０質量％、最も好ましくは約１００質量％が高強度高分子繊維である。より好ましくは、シートに含有される繊維の少なくとも８０質量％、より好ましくは少なくとも９０質量％、最も好ましくは１００質量％がポリエチレン繊維であり、より好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維である。繊維の残りの質量％は、上記で列挙されたような他の高分子繊維からなり得る。増大された質量％のポリエチレン繊維を含有するシート、特に、全ての高分子繊維がポリエチレン繊維であるシートを使用することにより、本発明のスペースフレームレドームは、上記の利点、例えば、より高い疎水性および電磁波に対するより高い透過性および低減された誘電損失に加えて、日光およびＵＶ分解に対する良好な耐性、高引裂き強さおよび低重量を示し得ることが観察された。
好ましくは、本発明に従うレドーム内のシートに含有される高強度高分子繊維は布地を形成しており、すなわち前記シートは、高強度高分子繊維を含む布地、好ましくは高強度高分子繊維からなる布地を含有する。前記布地は、当該技術分野において既知の任意の構成、例えば、織布、編地、編込み（ｐｌａｉｔｅｄ）布、編組み（ｂｒａｉｄｅｄ）布もしくは不織布またはこれらの組み合わせを有し得る。編地は、緯編地（例えば、シングルまたはダブルジャージー生地）または経編地であり得る。不織布の一例は、フェルト布、または繊維が実質的に平行であるように共通方向に沿って実質的に走る布地である。織布、編地または不織布のさらなる例、およびこれらの製造方法は、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ」，ＩＳＢＮ９７８−１−５９１２４−６５１−０の第４、５および６章に記載されており、その開示は参照として本明細書中に援用される。編組み布の説明および例は、同じハンドブックの第１１章、より詳細には段落１１．４．１に記載されており、その開示は参照によって本明細書中に援用される。
好ましくは、本発明に従って使用される布地は織布である。好ましくは、前記織布は、小さい単位長さ当たりの重量および全断面直径を有するように構成される。織布の好ましい実施形態には、平織（タビー織）、畝織、斜子織、斜文織、バスケット織、クローフィート織およびサテン織が含まれるが、三軸織などのより複雑な織布も使用され得る。より好ましくは、織布は平織であり、最も好ましくは、織布はバスケット織である。好ましくは、織布を製造するために使用される繊維はテープであり、より好ましくは、これらは丸みを帯びた断面を有する繊維であり、前記断面は、好ましくは、最大で４：１、より好ましくは最大で２：１のアスペクト比を有する。好ましくは、本発明に従うシート内のテープは製織によって得ることができる。テープの製織は、例えば、国際公開第２００６／０７５９６１号パンフレットの文書からそれ自体知られており、この文書には、テープ様の経糸および緯糸から織物の単層を製造するための方法が開示され、この方法は、杼口の形成および布地の巻取りを補助するためにテープ様の経糸を供給するステップと、前記経糸により形成された杼口にテープ様の緯糸を挿入するステップと、挿入したテープ様の緯糸をファブリック・フェル（ｆａｂｒｉｃ−ｆｅｌｌ）に配置するステップと、製造された織物の単層を巻き取るステップとを含み、テープ様の緯糸を挿入する前記ステップは、クランピングにより緯糸テープを本質的に平坦な状態にし、杼口を通して緯糸を引き出すことを含む。挿入された緯糸テープは、好ましくは、ファブリック・フェル（ｆａｂｒｉｃ−ｆｅｌｌ）位置に配置する前に所定の位置でその供給源から切断される。テープを織る際は、特別に設計された製織要素が使用される。特に適切な製織要素は、米国特許第６４５０２０８号明細書に記載されている。好ましくは、シートの織構造は平織である。好ましくは、シート中の緯糸方向は、隣接の単層内の緯糸方向とは角度を成している。好ましくは、前記角度は約９０°である。
好ましくは、本発明に従うレドームに含まれるシートは、高強度高分子繊維と、プラストマーと、任意選択的に、本明細書において以下に記載される充填剤および／または添加剤とからなり、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。より好ましくは、本発明に従うレドームに含まれるシートは、高強度高分子テープ、好ましくは高強度高分子布地、より好ましくは高強度高分子織布と、プラストマーとからなる。このような好ましいスペースフレームレドームは、レドーム壁のシート中に任意の付加的な独立型の疎水性材料（例えば、コーティングまたはフィルムとして）を使用しなくてもより高い疎水性を示し、使用中に受ける高い応力に耐えるようにより強力である（例えば、引張強さおよび／または引張係数がより高く、および／または破断伸びがより低い）が、電磁波に対してより高い透過性を示す。
好ましくは、シートは布地を含有し、前記布地の全体にプラストマーが含浸されている。含浸は、例えば、積層によって、あるいは例えば加熱プレスにおいてプラストマーを布地の糸および／または繊維の間に押し込むことによって、種々の形態および方法で実行され得る。含浸布の製造方法の例は、例えば、参照によって本明細書中に含まれる米国特許第５，７７３，３７３号明細書、米国特許第６，８６４，１９５号明細書および米国特許第６，０５４，１７８号明細書に開示されている。これらの方法は、本発明により使用される材料、例えば、繊維、プラストマーにルーチン的に適合させることができる。
本発明に従うレドーム内のシートは、シートにおいて使用される高強度高分子繊維の面密度、好ましくは、テープまたは布地、より好ましくは織布である高強度高分子繊維のＡＤよりも、最大で５００％、好ましくは最大で４００％、さらに最も好ましくは最大で３００％、さらに最も好ましくは最大で２００％高い面密度（ＡＤ）を有する。好ましくは織布である布地をプラストマーが封入し、上記に示されるようにプラストマーの量が選択された場合に、良好な結果を得ることができる。ＡＤは本明細書ではｋｇ／ｍ２単位で表され、特定の面積、例えば、０．０１ｍ２を秤量し、得られた質量をサンプルの面積で割ることによって得られる。
プラストマーが最大で０．６ＧＰａ、より好ましくは最大で０．４ＧＰａ、最も好ましくは最大で０．２ＧＰａの引張係数を有する場合に、良好な結果を得ることができる。好ましくは、前記プラストマーは、少なくとも０．０１ＧＰａ、より好ましくは少なくとも０．０５ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも０．１ＧＰａの引張係数を有する。プラストマーの引張係数は、本明細書中の以下の「測定方法」セクションにおいて記載される方法に従って測定される。
本発明に適したシートの好ましい例は、高強度ポリエチレン繊維、より好ましくは高強度ＵＨＭＷＰＥ繊維を含む織布を含み、そしてエチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであるプラストマーを含むシートであり、前記プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。好ましくは、プラストマーが含浸された織布は、ポリエチレン（例えば、ＵＨＭＷＰＥ）繊維および／または糸を含有する。より高い疎水性および電磁波の透過性、ならびに低減された誘電損失に加えて、このような好ましい布地は優れた重量対強度比を示し、これらは軽量であり、例えば、ポリエステル、ナイロン、またはアラミド繊維を含有する任意の（含浸）布地よりも強力である。
好ましくは、本発明に従うレドーム内のシートは、（ｉ）ポリエチレン繊維、好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維を含有する糸を含む布地、好ましくは織布と、（ｉｉ）前記織布の少なくとも１つの表面に接着されたプラストマー層とを含み、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。このようなスペースフレームレドームは、レドーム壁のシート中に任意の付加的な独立型疎水性材料（例えば、コーティングまたはフィルムとして）を使用しなくてもより高い疎水性を示し、使用中に受ける高い応力に耐えるようにより強力である（例えば、引張強さおよび／または引張係数がより高く、および／または破断伸びがより低い）が、電磁波に対してより高い透過性を示す。
好ましくは、シートは、（ｉ）ポリエチレン繊維、好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維を含有する糸を含む織布と、（ｉｉ）前記織布の一方の表面に接着された第１の部分、ならびに前記布地の糸および／または繊維の間に含浸された第２の部分を有するプラストマー層とを含み、第２の部分は前記布地全体に広がり、前記第１の部分に粘着的に結合しており、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。
好ましくは、プラストマー層は織布の両表面に接着し、従って、前記布地を封入する。好ましくは、シートは、（ｉ）上側表面および下側表面を有し、ポリエチレン繊維、好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維を含有する糸を含む織布と、（ｉｉ）前記布地を封入するプラストマー層とを含み、前記プラストマー層は、前記上側表面に接着された第１の部分；前記下側表面に接着された第３の部分；ならびに前記布地の糸および／または繊維の間に含浸され、前記布地全体に広がる第２の部分を有し、前記第２の部分は、前記プラストマー層の前記第１および第３の部分に粘着的に結合しており、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。
好ましくは、前記第２の部分は、糸および繊維の両方の間に含浸されている。またプラストマー層の第２の部分は前記布地全体に広がり、これは、プラストマーが布地の横方向寸法に沿って、そして布地の鉛直方向寸法に沿ってその表面間で分配されることを意味する。好ましくは、含浸は、プラストマー層の前記第２の部分が布地の一方の表面から鉛直方向寸法に沿ってその反対の表面までずっと広がるように実行される。
布地の表面に接着されたプラストマー層とは、本明細書では、プラストマーが接触される布地の繊維を物理的力で把持することと理解される。しかしながら、プラストマーが繊維の表面に実際に化学的に結合していることは本発明にとって必須ではない。本発明に従って使用されるプラストマーは、例えばポリエチレン繊維上で、他のタイプの熱可塑性材料と比較して増大された把持力を有することが観察された。好ましい実施形態では、プラストマーと繊維の間の把持力を高めるために、ポリエチレン繊維の表面は波形であり、突起または空洞または他の不規則な表面形状を有する。
プラストマー層の２つの粘着的に結合した部分とは、本明細書では、好ましくは、これらの中および間に境界線が形成されないように、そして好ましくは、プラストマー層全体を通して機械的または他の物理的特性の実質的な変動が生じないように、前記部分が融合して単一体になることと理解される。
また、「上側表面」および「下側表面」という用語は単に、織布に特有の２つの表面を特定するために使用されるだけであり、実際に上方または下方の特定の向きに織布を制限すると解釈されてはならないことは言うまでもない。
本発明に従う使用のために好ましい織布は、本明細書中の「測定方法」に示されるように測定される、少なくとも１．５、より好ましくは少なくとも２、最も好ましくは少なくとも３のカバーファクターを有する布地である。好ましくは、前記カバーファクターは、最大で３０、より好ましくは最大で２０、最も好ましくは最大で１０である。このような布地の使用は織布の最適な含浸をもたらし、例えばシートに含有される間隙またはエアポケットの量が最小限になることが観察された。さらに、より均一なシートが得られ、これにより次に、その機械特性の局所的な変動が少なく、形状安定性がより優れた本発明のスペースフレームレドームが付与されることが観察された。プラストマーによる含浸は、例えば、圧力下で溶融プラストマーを前記繊維および／または糸の間に押し込むことによって実行することができる。
本発明に従って使用されるプラストマーは、熱可塑性材料の種類に属する可塑性材料であり、半結晶性材料であってもよい。本発明によると、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーは８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。好ましくは、シングルサイト触媒重合プロセスが適用され、好ましくは、前記プラストマーは、メタロセンプラストマー、すなわち、メタロセンシングルサイト触媒によって製造されるプラストマーである。エチレンは、特に、プロピレンのコポリマーにおいて好ましいコモノマーであり、ブテン、ヘキセンおよびオクテンは、各エチレンおよびプロピレンコポリマーに対する好ましいアルファ−オレフィンコモノマーである。
好ましい実施形態では、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンの熱可塑性コポリマーであり、コモノマーとして、２〜１２個のＣ原子を有する１つまたは複数のアルファ−オレフィン、特にエチレン、イソブテン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテンおよび１−オクテンを含有する。コモノマーとして１つまたは複数のＣ３〜Ｃ１２アルファ−オレフィンモノマーを有するエチレンが適用される場合、コポリマー中のコモノマーの量は、通常、１〜５０重量％であり、好ましくは５〜３５重量％である。エチレンコポリマーの場合、好ましいコモノマーは１−オクテンであり、前記コモノマーは、５重量％〜２５重量％、より好ましくは１５重量％〜２０重量％の量である。プロピレンコポリマーの場合、コモノマー、特にエチレンコモノマーの量は、通常、１〜５０重量％であり、好ましくは２〜３５重量％、より好ましくは５〜２０重量％の範囲である。プラストマーの密度が８８０〜９２０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは８９０〜９１０ｋｇ／ｍ３である場合に、良好な結果を得ることができる。本発明に従って使用されるプラストマーは、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８に従って測定したときに７０℃〜１２０℃、好ましくは７０℃〜１００℃、より好ましくは７０℃〜９５℃のＤＳＣピーク融点を有することができる。
シングルサイト触媒重合プロセスによって製造されるプラストマー、特にメタロセンプラストマーは、他の重合技術、例えば、チーグラー−ナッタ触媒により製造されたエチレンおよびプロピレンコポリマーとは、その比密度（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｄｅｎｓｉｔｙ）によって区別される。また前記プラストマーは、狭い分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ（その値は、好ましくは、１．５〜３の間である）と、限られた量の長鎖分枝とによっても差別化される。長鎖分枝の数は、好ましくは、１０００個のＣ原子につき最大で３になる。本発明に従って用いられるシートにおいて使用可能であり、メタロセン触媒タイプを用いて得られる適切なプラストマーは、例えば、Ｂｏｒｅａｌｉｓ、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ、ＭｉｔｓｕｉおよびＤＯＷにより、それぞれＱｕｅｏ、Ｅｘｃｅｅｄ、Ｖｉｓｔａｍａｘｘ、Ｔａｆｍｅｒ、Ｅｎｇａｇｅ、ＡｆｆｉｎｉｔｙおよびＶｅｒｓｉｆｙの商標名において、商業規模で製造される。プラストマー、特にメタロセン系プラストマーの説明、ならびにその機械的および物理的特性の概説は、例えば、Ｈａｒｕｔｕｎ Ｇ．Ｋａｒｉａｎ編「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ａｎｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」（ＩＳＢＮ０−８２４７−４０６４−５）の第７．２章、さらに詳細には、その第７．２．１節、第７．２．２節、および第７．２．５第〜７．２．７節に見出すことができ、これは参照によって本明細書中に含まれる。
また、本発明に従って使用されるプラストマー、および付加的な熱可塑性材料、および／またはさらに他のプラストマーグレードを含むプラストマーを使用することも可能である。好ましくは、プラストマーおよび官能化ポリオレフィンを含有するブレンドが本発明に従って使用される。好ましくは、官能化ポリオレフィンは、ブレンド重量の１重量％〜９９重量％、より好ましくは２．５重量％〜５０重量％、より好ましくは５重量％〜２５重量％の量である。官能化ポリオレフィンは、好ましくは、二官能性モノマーによって官能化され、二官能性モノマーの量は、ポリオレフィンの重量の０．１重量％〜１０重量％、より好ましくは０．３５重量％〜５重量％、最も好ましくは０．７重量％〜１．５重量％である。好ましくは、官能化に使用されるポリオレフィンもプラストマーであり、より好ましくは、前記ポリオレフィンは本発明に従って使用されるプラストマーである。好ましくは、ポリオレフィンは、無水マレイン酸（ＭＡ）またはビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＯＳ）などの二官能性モノマーによって官能化される。ＭＡおよびＶＴＭＯＳ官能化ポリオレフィンは市販の製品であり、ポリオレフィンの官能化は、当該技術分野において既知の方法に従って、例えば、押出プロセスにおいて開始剤として過酸化物を用いて実行され得る。官能化ポリオレフィン、好ましくは官能化プラストマーを使用する利点は、本発明に従って使用されるシートの機械的安定性が改善され得ることである。
好ましくは、本発明に従って使用されるシートは、布地、より好ましくは織布を含有し、プラストマーの量は、シートにおいて使用される布地のＡＤよりも少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも５０％高い面密度（ＡＤ）を有するシートをもたらすように選択される。
本発明に従って使用されるプラストマーは、以下に定義されるような種々の充填剤および／または添加剤も含有し得る。好ましい実施形態では、シートは、織布と、上記で定義されたようなプラストマー層と、任意選択的に、プラストマーに添加される以下に定義されるような種々の充填剤および／または添加剤とを含む。しかしながら好ましくは、プラストマーはどんな充填剤および／または添加剤も含まない、すなわち、プラストマーの組成物の全重量を基準として０重量％の充填剤および／または添加剤を含有する。本発明のスペースフレームレドームが本実施形態に従うシートを含む場合、前記レドームは、広い周波数範囲にわたって、電磁波に対するより高い透過性と、より低い誘電率および誘電正接とを示し得ることが観察された。
充填剤の例としては、強化および非強化材料、例えば、炭酸カルシウム、クレイ、シリカ、マイカ、タルカム、およびガラスが挙げられる。添加剤の例としては、安定剤、例えば、ＵＶ安定剤、顔料、酸化防止剤、難燃剤などが挙げられる。好ましい難燃剤には、アルミニウム三水和物、無水マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｄｅｈｙｄｒａｔｅ）、ポリリン酸アンモニウムなどが含まれる。難燃剤の量は、好ましくは、熱可塑性材料（すなわち、柔軟性の支持体に含有されるプラストマー）の全量を基準として１〜６０重量％、より好ましくは５〜３０重量である。最も好ましい難燃剤は、リン酸アンモニウムである。
シートは、当該技術分野において知られている方法に従って製造することができる。このような方法の例は、参照によって本明細書中に含まれる米国特許第５，７７３，３７３号明細書および米国特許第６，０５４，１７８号明細書に開示されている。好ましくは、シートは、例えば、参照によって本明細書中に含まれる米国特許第４，６７９，５１９号明細書に開示される方法のような積層方法によって製造され、前記方法は、本発明において使用される材料にルーチン的に適合される。
好ましくは、前記高強度高分子繊維および前記プラストマーを含むシートの平均厚さは、０．２ｍｍと１０ｍｍの間であり、より好ましくは、シートの平均厚さは、少なくとも０．４ｍｍ、よりさらに好ましくは少なくとも０．５、最も好ましくは少なくとも０．７ｍｍである。好ましくは、シートの平均厚さは、最大で８ｍｍ、より好ましくは最大で５ｍｍ、よりさらに好ましくは最大で３ｍｍ、最も好ましくは最大で１ｍｍである。前記シートのＡＤは、好ましくは、２００ｇ／ｍ２〜３０００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは、２００ｇ／ｍ２〜２０００ｇ／ｍ２である。前記シートが布地を含有する場合、その厚さは、布地の性質ならびにプラストマーの厚さおよび量に依存する。
シートが、プラストマーにより封入された布地、特に織布を含む場合、前記布地は、前記シートの中心に、または中心から外れて配置することができる。布地がシートの中心にできるだけ近接して配置された場合に、良好な結果を得ることができる。
本発明に従うスペースフレームレドーム内に含まれるシートは、本明細書中の以下の「測定方法」セクションにおいて記載される方法に従って測定したときに、少なくとも０．５ＧＨｚと最大で１３０ＧＨｚとの間の広範囲の周波数において、３．２０よりも低く、好ましくは３よりも低く、より好ましくは２．７よりも低く、よりさらに好ましくは２．６０よりも低い誘電率を有し得る。
本発明に従うスペースフレームレドーム内のシートは、本明細書中の以下の「測定方法」セクションにおいて記載される方法に従って測定したときに、少なくとも０．５ＧＨｚと最大で１３０ＧＨｚの間の広範囲の周波数において、０．０２３よりも低く、好ましくは０．０２よりも低く、より好ましくは０．０１５よりも低く、よりさらに好ましくは０．０１よりも低く、よりさらに好ましくは０．００８よりも低く、よりさらに好ましくは０．００１よりも低く、よりさらに好ましくは０．０００９よりも低い誘電正接を有し得る。
本発明に従うスペースフレームレドーム内のシートは、本明細書中の以下の「測定方法」セクションにおいて記載される方法に従って測定したときに、８４．５°よりも高く、好ましくは少なくとも８５°、よりさらに好ましくは少なくとも９０°、最も好ましくは少なくとも９５°、さらに最も好ましくは少なくとも９８°の接触角を有し得る。これは、本明細書中の上記のシートを含むスペースフレームレドームがより高い疎水性であることを示す。
本発明のスペースフレームレドームは、当該技術分野において既知の方法、例えば、米国特許第４９４６７３６号明細書および米国特許第７００６０５号明細書および国際公開第２０１４１４０２６０号パンフレットなどの文書から知られている方法に従って構成することができる。
また本発明はスペースフレームレドームの製造方法、好ましくはスペースフレームレドーム壁の製造方法にも関し、前記方法は、本特許出願に記載されるシートを相互接続輪郭部に取り付けるステップを含む。前記方法、相互接続輪郭部および取り付けステップも、本明細書中に記載される通りである。
また本発明は、スペースフレームレドーム壁の製造に適した本明細書に記載されるシートにも関する。
また本発明は、アンテナ、好ましくは監視アンテナと、本発明のスペースフレームレドームとを含むシステムにも関する。アンテナとは、本発明において、電磁放射を放出、放射、送信および／または受信することができるデバイスであると理解される。
さらに、本発明は、スペースフレームレドームを作製するため、好ましくはスペースフレームレドーム壁を作製するための、高強度高分子繊維およびプラストマーを含む本明細書中の上記のシートの使用に関し、前記プラストマーは、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーはＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、シートは、高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する。前記シートをスペースフレームレドームにおいて使用することにより、レドームは、レドーム壁のシート中にどんな疎水性材料（例えば、コーティングまたはフィルムとして）も使用せずにより高い疎水性を示し、使用中に受ける高い応力に耐えるようにより強力である（例えば、引張強さおよび／または引張係数がより高く、および／または破断伸びがより低い）が、同時に重量がより軽く、電磁波に対してより高い透過性を有し、幅広い周波数範囲にわたってより優れた電磁性能を示し、すなわち例えば、０．５ＧＨｚから少なくとも１３０ＧＨｚまでの広い周波数帯域幅にわたって低減された損失を有する。
また本発明は、スペースフレームレドームの疎水性を増大させるための、本明細書に記載されるシートの使用にも関し得る。また本発明は、スペースフレームレドームの電磁波の透過性を増大させるための、本明細書に記載されるシートの使用にも関し得る。また本発明は、スペースフレームレドームの電磁性能を増大させるための、本明細書に記載されるシートの使用にも関し得る。
本発明は以下の実施例の助けを借りてさらに説明されるが、これらに限定されない。
［測定方法］
ＩＶ：ＵＨＭＷＰＥの固有粘度は、ＰＴＣ−１７９（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃ．Ｒｅｖ．Ａｐｒ．２９，１９８２）の方法に従い、デカリン中１３５℃において、１６時間の溶解時間で、酸化防止剤として２ｇ／ｌ溶液の量のＤＢＰＣを用いて、種々の濃度で測定した粘度をゼロ濃度まで外挿することによって決定される。
織布のカバーファクターは、経糸および緯糸方向における１センチメートル当たりの個々の織り糸の平均数に個々の織り糸の線密度（テックス単位）の平方根を掛け、１０で割ることによって計算される。個々の織り糸は、製造時の単糸を含有していてもよいし、あるいは製造時の複数の糸（前記糸は、製織プロセスの前に個々の織り糸に構築される）を含有していてもよい。後者の場合、個々の織り糸の線密度は製造時の糸の線密度の合計である。従って、カバーファクター（ＣＦ）は、式：
Figure 2017531099
に従って算出することができ、式中、ｍは１センチメートル当たりの個々の織り糸の平均数であり、ｐは織り糸に構築された製造時の糸の数であり、ｔは製造時の糸の線密度（テックス単位）であり、Ｔは個々の織り糸の線密度（テックス単位）である。
繊維のｄｔｅｘは、１００メートルの繊維を秤量することによって測定した。繊維のｄｔｅｘは、ミリグラム単位のその重量を１０で割ることによって計算した。
電磁特性、例えば誘電率および誘電損失は、よく知られたスプリットポスト誘電体共振器（ＳＰＤＲ）技術により１．８ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数について決定した。１０ＧＨｚよりも高い周波数、例えば２０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数については、凹面鏡および平面鏡を有する古典的なＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共振装置が用いられる、開放型共振器（ＯＲ）技術を使用して、前記電磁特性を決定した。いずれの技術についても、平らなサンプル、すなわちその幅および長さにより定義される平面においていかなる湾曲も有さないサンプルを使用した。ＳＰＤＲ技術の場合、サンプルの厚さは、装置設計、すなわち共振器の最大高さのみによる制限下で、可能な限り大きくなるように選択した。ＯＲ技術の場合、サンプルの厚さは、約λ／２（ここで、λは測定が行われる波長である）の整数であるように選択した。ＳＰＤＲ技術の場合、誘電特性が測定される各周波数に対して別々の装置を使用しなければならないので、ＳＰＤＲ技術は、１．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚおよび１０ＧＨｚの周波数で実行した。これらの周波数に対応する装置は市販されており、ＱＷＥＤ（ポーランド）から入手したが、Ａｇｉｌｅｎｔからも販売されている。これらの装置と共に供給されるソフトウェアを使用して、電磁特性を算出した。ＯＲ技術については、３５ＧＨｚ、３５．９ＧＨｚおよび５０ＧＨｚで測定を行い、Ｃｌａｒｋｅ，Ｒ Ｎ，Ｇｒｅｇｏｒｙ，Ａ Ｐ，Ｃａｎｎｅｌｌ，Ｄ，Ｐａｔｒｉｃｋ，Ｍ，Ｗｙｌｉｅ，Ｓ，Ｙｏｕｎｇｓ，Ｉ，Ｈｉｌｌ，Ｇによる「Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ ＲＦ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ」，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ／Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，２００３，ＩＳＢＮ：０９０４４５７３８９の第７．１．１７章、およびこの章で引用される全ての参考文献、すなわち参考文献１〜６、特に参考文献［３］Ｒ Ｎ Ｃｌａｒｋｅ ａｎｄ Ｃ Ｂ Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ「Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ａｎｄ Ｏｐｅｎ−ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ａｔ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｒｅ−Ｗａｖｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，２−３００ＧＨｚ」，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｅ：Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．，１５，ｐｐ９−２４，１９８２に示される指示に従って装置を組み立てた。
高分子繊維の引張特性、すなわち強さおよび係数は、ＡＳＴＭ Ｄ８８５Ｍで指定されるマルチフィラメント糸において、５００ｍｍの繊維の公称ゲージ長、５０％／分のクロスヘッド速度、およびＦｉｂｒｅ Ｇｒｉｐ Ｄ５６１８ＣタイプのＩｎｓｔｒｏｎ２７１４クランプを用いて決定した。強さを計算するために、測定される引張力を、１０メートルの繊維を秤量することによって決定されるタイターで割り、ポリマー、例えばＵＨＭＷＰＥの天然の密度が０．９７ｇ／ｃｍ３であると仮定して、その値（ＧＰａ単位）が計算される。
高分子テープの引張特性：引張強さおよび引張係数は、テープの公称ゲージ長４４０ｍｍ、クロスヘッド速度５０ｍｍ／分を用いて、ＡＳＴＭ Ｄ８８２で指定される２ｍｍ幅のテープにおいて２５℃で定義および決定される。
熱可塑性材料（例えば、プラストマー）の引張係数は、ＡＳＴＭ Ｄ−６３８（８４）に従って２５℃で測定した。
実施例および比較実験におけるシートの引張特性（すなわち、引張強さおよび引張係数）は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−７７に従って、温度２５℃および周囲条件下、本明細書中の以下の表１に示されるサンプル厚で測定した。
接触角は、最初にサンプル（例えば、実施例および比較実験により得られる布地）の表面をアルコール、すなわちエタノールで清浄にすることによって決定した。次に、サンプルの表面に小さい水滴（好ましくは、３〜５マイクロリットル）を添加した。実施例および比較実験において、水滴のサイズは５マイクロリットルであった。続いて、顕微鏡を用いて水滴とサンプルとの間の接触角を測定した。この測定を少なくとも３回繰り返すことができ（実施例および比較実験では、５回繰り返した）、これらの測定の結果から得られた接触角の値の平均値は、表１に示される。
［実施例および比較実験］
［実施例］
０．１９３ｋｇ／ｍ２のＡＤ、約０．６０ｍｍの厚さおよび約２．７５ｍの幅を有し、ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６５として知られている８８０ｄｔｅｘのポリエチレン糸を含有するバスケット織布からシートを製造し、これに、Ｑｕｅｏ ０２０３ＴＭ（Ｂｏｒｅａｌｉｓから市販のプラストマーであり、約１８重量％のオクテンコモノマーを有するエチレン系オクテンプラストマーであり、密度９０２ｋｇ／ｍ３およびＤＳＣピーク融点９５℃である）を含浸させた。プラストマーを約１４５℃の温度で溶融させ、これを布地の表面上に流した。約４５バールの圧力をかけ、約１２０℃の温度でプラストマーを布地内に含浸させた。
織布の両表面を被覆するために上記のプロセスを繰り返した。得られたシートは、約０．７５ｍｍの厚さ、０．５５０ｋｇ／ｍ２のＡＤ、および４０％未満の間隙を有した。シート（レドーム壁）のＡＤは、織布のＡＤよりも２８０％大きかった。プラストマー層を、布地の一方の面を被覆する約０．１７５ｋｇ／ｍ２のＡＤの第１の部分；布地全体にわたってその糸および繊維の間に含浸された第２の部分；および布地の他方の表面を被覆する約０．１７５ｋｇ／ｍ２のＡＤを有する第３の部分に構築した。結果は表１に示される。
［比較実験］
Ｌ−３ ＥＳＳＣＯから市販されているＥｓｓｃｏｌａｍ−６ＴＭシートを使用した。Ｅｓｓｃｏｌａｍ−６ＴＭシートは、ポリエステル樹脂が含浸され、テドラー（登録商標）コーティングで被覆された、ポリエステル繊維で作られた布地である。テドラー（登録商標）は、ＤｕＰｏｎｔから市販されているポリフッ化ビニルの疎水性フィルムである。結果は表１に示される。
Figure 2017531099
上記の表１の結果は、既知のシートと比較したときに、本発明に従って使用されるシートが、より優れた電磁性能を示し；より大きい引張強さ値を示し、これにより、より高い電磁波の透過性を有するより強いスペースフレームレドームが得られ；そして任意の付加的な独立型疎水性コーティングを使用しなくても、より長い寿命にわたってより優れた疎水性を示し、レドーム壁のより高い耐久性およびより容易な維持が得られることを示す。

Claims (15)

  1. シートを含むスペースフレームレドームであって、前記シートが高強度高分子繊維およびプラストマーを含み、前記プラストマーが、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーが、ＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、前記シートが、前記高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する、スペースフレームレドーム。
  2. 前記高分子繊維がポリオレフィン繊維である、請求項１に記載のスペースフレームレドーム。
  3. 前記シートが、前記高強度高分子繊維の面密度よりも最大で３００％高い面密度を有する、請求項１に記載のスペースフレームレドーム。
  4. 前記高分子繊維がポリエチレン繊維、好ましくは高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）繊維、より好ましくは超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  5. 前記高分子繊維が高分子テープである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  6. 前記高分子繊維が、８４．５°よりも大きい接触角を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  7. 前記シートが、織布、編地、編込み布、編組み布、不織布および／またはこれらの組み合わせを含む群から選択される布地を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  8. 前記シートが布地を含み、前記布地の全体に前記プラストマーが含浸された、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  9. 前記プラストマーが最大で０．６ＧＰａの引張係数を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  10. 前記プラストマーが、エチレンまたはプロピレンと、エチレン、イソブテン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテンおよび１−オクテンを含む群から選択される１つまたは複数のコモノマーとのコポリマーである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  11. 前記シートの厚さが０．２ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは０．３〜１ｍｍである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  12. 前記シートが、３．２よりも低い誘電率と、０．０２３よりも低い誘電正接とを有し、前記誘電率および前記誘電正接が、少なくとも０．５ＧＨｚと最大で１３０ＧＨｚとの間の周波数で測定される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のスペースフレームレドーム壁の製造方法であって、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシートを相互接続輪郭部に取り付けるステップを含む方法。
  14. アンテナと、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のスペースフレームレドームとを含むシステム。
  15. 高強度高分子繊維およびプラストマーを含むシートの、スペースフレームレドーム壁の構造における使用であって、前記プラストマーが、エチレンまたはプロピレンと、１つまたは複数のＣ２〜Ｃ１２アルファ−オレフィンコモノマーとのコポリマーであり、前記プラストマーが、ＩＳＯ１１８３に従って測定したときに８６０〜９４０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、前記シートが、前記高強度高分子繊維の面密度よりも最大で５００％高い面密度を有する、使用。
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