PL231927B1 - Wielowarstwowa struktura, szczególnie włókienna, chroniąca przed promieniowaniem elektromagnetycznym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielowarstwowa struktura, najczęściej włókienna, przeznaczona do stosowania w ekranach antyelektromagnetycznych do ochrony przed promieniowaniem elektromagnetycznym w szerokim zakresie częstotliwości.

Zjawisko ekranowania przed promieniowaniem elektromagnetycznym obejmuje zarówno odbijanie fal elektromagnetycznych jak i ich pochłanianie. Ekrany mogą chronić środowisko (ludzi) przed urządzeniem będącym źródłem promieniowania lub/i mogą chronić urządzenie (wrażliwe na promieniowanie) przed promieniowaniem zewnętrznym, które mogłoby to wrażliwe urządzenie uszkodzić lub zakłócić jego działanie.

Znane są struktury włókienne stosowane w ekranach antyelektromagnetycznych w postaci tkanin lub dzianin wykonanych z przędz z włóknami konduktywnymi. Wysoką tłumienność fal elektromagnetycznych uzyskuje się zależnie od rodzaju i udziału włókien konduktywnych na powierzchni lub w strukturze tkaniny czy dzianiny. Przez odpowiedni dobór rodzaju włókien konduktywnych, udziału tych włókien i ich odpowiednie rozmieszczenie, można wykonywać ekrany, które tłumią fale o różnej długości (częstotliwości). Stosowanie włókien konduktywnych jest limitowane ich ceną - im większy ich udział tym droższy ekran antyelektromagnetyczny.

Według wynalazku wielowarstwowa struktura, szczególnie włókienna, chroniąca przed promieniowaniem elektromagnetycznym, składa się przynajmniej z jednej warstwy włókiennej z włóknami konduktywnymi o właściwościach odbijania fal elektromagnetycznych i z włóknami konduktywnymi o właściwościach pochłaniania fal elektromagnetycznych oraz przynajmniej z jednej powłoki polimerowej z polimeru przewodzącego lub polimeru nieprzewodzącego, wypełnionego cząstkami o właściwościach przewodzących, magnetycznych lub elektromagnetycznych. Warstwa włókien konduktywnych o właściwościach odbijania fal elektromagnetycznych znajduje się w materiale włókienniczym po przeciwnej stronie w stosunku do kierunku padania fal zaś warstwa włókien konduktywnych o właściwościach pochłaniania fal elektromagnetycznych znajduje się w materiale włókienniczym od strony padania fal elektromagnetycznych. Na nośniku włókiennym po stronie pochłaniania fal elektromagnetycznych jest umieszczona przynajmniej jedna powłoka polimerowa z polimeru przewodzącego lub polimeru nieprzewodzącego, wypełnionego cząstkami o właściwościach przewodzących, magnetycznych lub elektromagnetycznych.

Najczęściej struktura włókienna jest w postaci dwuwarstwowej dzianiny przestrzennej, gdzie jedna warstwa jest wykonana z wykorzystaniem włókien konduktywnych o dominujących właściwościach odbijania fal elektromagnetycznych a druga warstwa jest wykonana z wykorzystaniem włókien o dominujących właściwościach pochłaniania fal elektromagnetycznych.

Udział włókien konduktywnych wynosi 5-50% w stosunku do masy struktury włókiennej.

Napełniacze błon polimerowych stanowią 10-30% wagowych w przeliczeniu na suchą masę polimeru.

Dobrze jest, gdy wielowarstwowa struktura jest utworzona przez kilka warstw włókiennych i polimerowych.

Grubość układu wielowarstwowego wynosi 0,5-3,0 mm.

Promieniowanie elektromagnetyczne jest tłumione zgodnie z teorią falowodową, którą wykorzystano dla dobrania właściwych proporcji grubości tkaniny lub dzianiny do średnicy oczka. Zespół falowodów powstaje przez ukształtowanie prześwitów (oczek) z nitek konduktywnych w postaci otworów, których średnica jest mniejsza od grubości warstwy. Tłumienie następuje wewnątrz struktury włókiennej a także na granicy warstw składowych - ośrodków o różnych impedancjach charakterystycznych. Zwiększając ilość warstw włókiennych i/lub tworzywowych optymalizuje się właściwości tłumienia promieniowania elektromagnetycznego układu wielowarstwowego żeby uzyskać możliwie wysoki stopień odbicia wewnętrznego (czyli w efekcie wytłumienia promieniowania elektromagnetycznego).

Przykładowo struktura włókienna jest w postaci dwuwarstwowej dzianiny przestrzennej, gdzie jedna warstwa jest wykonana z wykorzystaniem włókien konduktywnych o dominujących właściwościach odbijania fal elektromagnetycznych (srebro, miedź) a druga warstwa jest wykonana z wykorzystaniem włókien o dominujących właściwościach pochłaniania fal elektromagnetycznych (stal, węgiel). Udział włókien konduktywnych wynosi 5-50% w stosunku do masy struktury włókiennej.

Dodatkowo po stronie tłumienia promieniowania elektromagnetycznego na nośniku włókiennym umieszczona jest przynajmniej jedna błona polimerowa. Błona taka może być wykonana z polimeru

PL 231 927 B1 przewodzącego (np. polianiliny, polipyrolu) lub z polimeru nieprzewodzącego (np. akrylowego lub uretanowego) i dla poprawienia właściwości tłumienia promieniowania elektromagnetycznego wypełniona cząstkami miedzi, żelaza lub węgla w postaci sadzy lub grafitu.

Ekran utworzony z kilku opisanych przykładowych warstw tłumi promieniowanie elektromagnetyczne w ok. 98% w szerokim zakresie częstotliwości.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wielowarstwowa struktura, szczególnie włókienna, chroniąca przed promieniowaniem elektromagnetycznym, zawierająca włókna konduktywne na powierzchni lub w strukturze, znamienna tym, że składa się przynajmniej z jednej warstwy włókiennej z włóknami konduktywnymi o właściwościach odbijania fal elektromagnetycznych i z włóknami konduktywnymi o właściwościach pochłaniania fal elektromagnetycznych oraz przynajmniej z jednej powłoki polimerowej z polimeru przewodzącego lub polimeru nieprzewodzącego, wypełnionego cząstkami o właściwościach przewodzących, magnetycznych lub elektromagnetycznych, przy czym warstwa włókien konduktywnych o właściwościach odbijania fal elektromagnetycznych znajduje się w materiale włókienniczym po przeciwnej stronie w stosunku do kierunku padania fal zaś warstwa włókien konduktywnych o właściwościach pochłaniania fal elektromagnetycznych znajduje się w materiale włókienniczym od strony padania fal elektromagnetycznych, przy czym na nośniku włókiennym po stronie pochłaniania fal elektromagnetycznych jest umieszczona przynajmniej jedna powłoka polimerowa z polimeru przewodzącego lub polimeru nieprzewodzącego, wypełnionego cząstkami o właściwościach przewodzących, magnetycznych lub elektromagnetycznych.
2. 2. Wielowarstwowa struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że struktura włókienna jest w postaci dwuwarstwowej dzianiny przestrzennej, gdzie jedna warstwa jest wykonana z wykorzystaniem włókien konduktywnych o właściwościach odbijania fal elektromagnetycznych a druga warstwa jest wykonana z wykorzystaniem włókien o właściwościach pochłaniania fal elektromagnetycznych.
3. 3. Wielowarstwowa struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że udział włókien konduktywnych wynosi 5-50% w stosunku do masy struktury włókiennej.
4. 4. Wielowarstwowa struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że napełniacze błon polimerowych stanowią 10-30% wagowych w przeliczeniu na suchą masę polimeru.
5. 5. Wielowarstwowa struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że jest utworzona przez kilka warstw włókiennych i polimerowych.
6. 6. Wielowarstwowa struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że grubość układu wielowarstwowego wynosi 0,5-3,0 mm.