SE439402B - Anvendning av metalliserade, textila ytalster som reflexionsmedium for mikrovagor - Google Patents

Description

so019s9-1 2 genom s.k. påângning. Ytmotståndet, uppmätt enligt DIN SUBHS vid 23°C och 50 % rF, är därvid av storleksordningen cirka eller under 1 - 10%11.. Det var överraskande att även skikttjockle- kar inom området skin-tjocklek, dvs. det ytledande skiktets = tjocklek, fortfarande uppvisar en hög reflexionsförmåga, vil- ket torde sammanhänga med det textila underlaget. Ifråga om nickelskikt är exempelvis det ytledande skiktets tjocklek' (skin-tjocklexen) vid 3 cHz o,27/um øcryvia 9 GHz o,16/um.

Genom den förbättrade observerbarheten för även mindre föremål, vilkas yta åtminstone delvis är belagd med metallise- rade textila ytalster, höjes säkerheten, speciellt inom skepps- fart, luftfart och inom räddningsväsendet.

En speciell fördel med användningen enligt uppfin- ningen är den låga vikten och flexibiliteten hos materialet.

Det kan fästas till ojämna ytor och kan skäras till godtyck- liga storlekar. Materialet är så lätt, att totalvikten knap- past ändras genom det ytterligare anbragta materialet. Det är en ny teknisk metod att höja reflexíonsförhållandet hos ett icke-metalliskt föremål för radarstrålar. Även hållbarheten för det strömlöst applicerade skiktet är högre än vad man skulle kunna förvänta sig för ett påångat metallskikt. Dess- utom är det möjligt att ytterligare skydda metallskikten me- delst ett extra skyddsskikt, t.ex. genom en lackering, kasche- ring eller beläggning. lnom ett område av mellan 0,02 och 1 000 GHz, alltså inom ett mycket större område än endast den "klassiska" radarstrålningen, är reflexionsförmågan mycket hög.

Det textila ytalstret kan bestå av bomull, polyakryl- nitril, polyamid, aramid, polyester, viskos, modakryl, poly- olefin, polyuretan, PVC, ensamt eller även i olika kombinatio- ner. Det strömlöst applicerade metallskiktet består företrädes- vis av nickel, kobolt, koppar, silver, guld, även i kombinatio- ner eller som legering.

Maskstorleken respektive korsningspunkterna för varp- g s och inslagstrådarna hos vävnader bör vara mindre än halva våg- längden för strålningen som skall reflekteras. Företrädesvis _A används ett textilt ytalster, hos vilket maskstorleken inte överstiger en tiondel av våglängden. Reflexionen är dessutom be- 8001 939-1 roende av formen hos den textila konstruktionen. Man väljer därför en möjligast isotrop textil konstruktion, om reflexionen skall vara isotrop. Å andra sidan kan man genom spänning av ett löst, grovmaskigtg textilt ytalster uppnå att mikrovåg- strålarna efter reflexionen är delvis polariserade, om icke polariserad strålning infaller, eller också är vid linjär po- lariserad, påfallande strålning reflexionen speciellt hög, om den mekaniska spänningen och vektorn för den elektriska fält- styrkan står vinkelrätt mot varandra.

Uppfinningen belyses i det följande medelst exempel.

Exempel 1 * - En 100-procentig polyakrylnitri1-filamentgarnvävnad hade föl- jande textilteknisk konstruktion: » Varp och inslag: 258 dtex (effektiv) av dtex 220 f 96 Z150, 1 58,5 varptrådar/cm och 27 inslagstrådar/cm Bindning: kypert 2/2 Vikt: 155 5/mg.

Man neddoppade vid rumstemperatur i ett saltsurt bad (pH 2 1) av en kolloidal palladiumlösning enligt DE-AS 1 197 720.

Efter en uppehållstid under lätt rörelse hos textilvaran under ca 2 minuter uttogs varan ur badet och spolades med vatten vid rumstemperatur. Därefter infördes materialet under ca 1,5 minu- ter i en 5-procentig natronlutlösning vid rumstemperatur. Man spolade sedan vid rumstemperatur med vatten under ca 50 sekun- der och införde sedan materialet vid rumstemperatur i en lös- ning, bestående av 0,2 mol/liter nickel-II-klorid, 0,9 mol/liter ammoniumhydroxid, 0,2 mol/liter natriumhypofosfit, i vilket man inledde så mycket ammoniak att pH-värdet vid 20°C uppgick till ca 9,4. Redan efter 10 sekunder började provet mörkfärgas under nickelutskiljning. Efter 20 sekunder flöt provet under vätgas- utveckling uppåt och var redan fullständigt täckt med nickel.

Man förvarade provet ca 20 minuter i metallsaltbadet, upptog detsamma, spolade och torkade.

Under loppet av dessa 20 minuter hade provet (torrvikt 7,2 g) upptagit ca 5,1 g, dvs. ca 40 viktprocent nickelmetall.

Den snabba aktiverbarheten och den höga metallutskiljningen vid rumstemperatur var överraskande. Nickelskikttjockleken på fiber- ytan uppgick till 0,77/um.

Enligt detta beskrivna förfarande framställdes med '8ÛÛ1939-1 olika tjockt skikt av njckelbelagda. textila ytalster och reflexionsförlusterna mellan 2 och 25 GHz uppmättes. Mätíör- farandet har beskrivits exempelvis i H. Groll: "Mikr0wellen- messtechnik", F. Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1969, sid. 555 ff, Reflexionsförlusten anges i dB. För eliminering av effekten av stående_vàgor inom området för mätobjektet (gränsytreflexion) använder man en bredbandig frekvensmodulerad strålning med kon- stant effekt, t.ex. 1,9 ~ 2,4 GHz, 7 - 8 GHz.

Nickelskikttjocklek Frekvensomràde i GHz i/um 1,9-2,4 748_ 11-12 22-24,8 0,08 2,9 2,6 _ 2,2 5,2 0,10 2,4 2,4 2,2 2,7 0,15 1,9 2,0 2,0 2,9 01/19' 115. 115 'H5 291 0,29 1,1 1,4 _ 1,4 ~1,9 0,58 1,0 1,5 1,5 1,8 0,79 ' 0,7' 1,1 0,9 2,5 Exempel 2 Reflexionsförluster hos metalliserade textila ytalster i dB med snett infallande strålning.

De textila ytalstren var desamma som i exempel 1. De belades liksom i exempel 1 med nickel. Infallsvinkeln uppgick till 50°.

Nickelskikttjocklek Frekvensomràde i GHz i/um 7-8 -11-12 0,08 . 1,0 I 1,2 .O,10 1,5 1,1 0,15 ~1,1 1,02 0,19 0,4 0,4 0,29 0,4 0,4 0,58 0,1 0,1 Exempel 5 En grov spinnfibervävnad av polyakrylnitril-spinn- fibrer i linväggbindning med stort avstånd mellan korsníngs- punkterna mellan varp- och inslagstrådar (1,5 mm mellanrum mellan de båda varp- resp. inslagsträdarna; 50,4 varptrådar/ 10 cm, 42,2 inslagstrâdar/1O cm, L 1/1) uppvisade en minskning 1,: 8001939-1 5 av reflexionsförmågan vid ökande frekvens.

Nickelskikttjocklek Frekvensomràde i GHz i /um - 1,7-2,4 7~8 11-12 25-24,5 0,2 0,7 ~1,0 1,2 5,2 0,78 0,5 0,9 1,1 2,4 För erhållande av god reflexion vid korta våglängder erfordrades därför täta vävnader.

Exempel 4 Kombination av två metallskikt.

Ett textilt ytalster enligt exempel 1 belades såsom angivits i exempel 1 med en 0,2/um tjock nickelbeläggning. Va- ran infördes efter spolning i fortfarande vått tillstànd i ett guldcyanidbad vid 78°C. Guldbadet pá basis av kaliumguldcyanid inställdes vid en guldhalt av 4 g/l medelst ammoniak pà ett pH- -värde av 10,5. Efter 20 sekunder hade på det glänsande nickel- skiktet utfällts en guldglänsande metallfilm. Inom loppet av 5 minuter uppgick guldskikttjockleken på den förnicklade ytan till 0,2/um. Reflexionsförlusterna i dB vid vinkelrät infal- lande strålning återges i nedanstående tabell.

Skikttjocklek i /um Frekvensområde i GHz 1,7-2,4 23-24,5 0,2 Ni + 0,58 Au 0,5 0,8 Exempel 2 Reflexionsgraden är beroende av mekaniska spänningar.

En linjär polariserad mikrovàgsstràlning fick falla vinkelrätt in på en stickning av en akrylnitril-sampolymer, på vilken var utfällt ett 0,75/um tjockt nickelskikt. På raden II i nedanstående tabell anges reflexionsförlusterna i dB, da stickningen inte utsättas för någon mekanisk påfrestning. Under raden I anges förlusterna vid anläggande av en dragpåfrestning (spänningsriktning parallell med E-vektorn).

Frekvensområde i GHz 1l7-2,4 7-8 11-12 25-24,; I 0,9 0,8 . 1 ,5 5 11: 2 1 ,5 2,6 6 pPooR QUALITY 8001959-1 e En periodisk variation av dragpàfrestningen leder till en periodisk variation av den reflekterade mikrovågsintensite- É ten. Därigenom kan urskiljandet av ett medelst radar eftersökt objekt väsentligt förbättras inom en isotrop eller åtminstone till tiden konstant reflekterande omgivning (sjönödsräddnings- tjänst, vän/fiende-urskiljande osv.). Man utgår antingen från en linjär polariserad strålning och värderar intensitetsvaria- tionen hos reflektorn eller man använder cirkulär polariserad radarstrâlning, varvid den reflekterade signalen uppvisar en periodisk variation hos ellipticiteten för polarisationen, som kan påvisas medelst en analysator på mottagarsidan. - Exempel 6 ' 7 Ett polyetenpapper, dvs. ett fiberflor av polyolefin- rstapelfibrer, belades enligt ovanstående beskrivning med ett strömlöst utfällt nickelskikt.

För ett O,47um tjockt nickelskikt påvisades nedanstå- - ende reflexionsförluster i dB: Frekvensområde i GHz 7-8 ' 11-12 1,5 0,9 Detta metalliserade, textila ytalster lämpade sig spe- ciellt som urskiljningsmaterial, t.ex. som identifieringsmärke för observationer från spaningshelikoptrar. Genom sin ringa vikt kan materialet med lätthet medföras på expeditioner.

Exempel 2 En polyester-bomull-blandvävnad, bestående av 65 vikt- procent polyesterstapelfibrer på basis av polyetylentereftalat och 55 viktprocent bomull, uppvisade med ett O;?/um tjockt nickelskikt nedan angivna reflexionsförluster i dB.

Frekvensområde i GHz 1,7-2,4 7-8 11-12 0,7 - 0,7 0,7 a Detta metalliserade material lämpar sig för tält, rygg- säckar eller beklädnadsföremål för skidlöpare och fotvandrare.

Vävnaden har blivit endast obetydligt tyngre genom metallise- ringen. Den har inte förlorat sina textilelastiska egenskaper. 8001959-1 7 Om man överdrar dai med ett mjuk-PVC-skikt i syfte att göra den regntätt, kan den dessutom förses med varningsfärger. Personer som bär sådana ryggsäckar eller beklädnadsdetaljer kan påvisas medelst radaranordníngar om de har gått bort sig i obebodda om- råden eller på tundran.

Exemgel 8 I En ballongvävnad, t.exL från en polyesterfilamentgarn- vävnad eller ny10nf6,6~vävnad, överdras med ett ca 0,7/um tjockt, strömlöst applicerat nickelskikt. Dessutom ges vävnaden ett skyddande överdrag av PVC, gummi eller polyuretanlack. Denna i efterhand utförda kaschering stör inte reflexionsförmågan för ytalstret. På rad I i nedanstående tabell anges reflexionsför- lusterna í_dB för en sådan vävnad, som har försetts med endast ett 0,7/um tjockt niokelskikt. På rad II anges förlusterna vid en ytterligare gummering.

Frekvensområde i GHz 1,9-2,4 7-a 11-12 22-24,5 I 0,6 1,2 0,7 1,6 :I 0,7 1,2 0,8 1,6 En friballong, som framställts från sådant material, kan lätt lokaliseras medelst färdradarn hos ett trafikflygplan.

I Vävnaden kan vid segelflygskonstruktíon även ínbäddas som sista skikt i polyesterharts, vilket medför radarlokaliser- barhet för segelflygplan. ' Exemgel Q Användning av metalliserade, kascherade vävnader inom räddningsväsendet. I En polyamid- eller polyesterfilamentgarnvävnad förses med ett ce 0,65/um tjockt niekeiekíkt. På rea I i nedanstående tabell anges reflexionsförlusterna i dB. Genom kaschering med ett PVC-överdrag (rad II) eller med en polyetenbeläggning (rad III) förändras reflexions-förmågan för den metalliserade väv- naden praktiskt taget inte.

Frekvensområde i GHz 1,8-2,4 7-a 11-12 I 0,5 0,8 0,8 11 0,5 0,5 0,8 :II 0,5 0,5 0,9 mer, answer n- ...Na aue1939-1 8 .

Från denna metalliserade vävnad kan man med fördel framställa räddningsvästar, som dessuton kan förses med den föreskrivna varningsfärgen BAL 2002. Vävnaden kan även an- bringas på räddningsplattformar. Om vävnaden anbringas i mast- toppen hos segelbåtar kan dessa lättare lokaliseras med radar utan att segelbâten.blir framlastad." _ En ytterligare fördel med de metalliserade textila yt- alstren är att de kan värmas elektriskt. '54

Claims (7)

8001939-1 Patentkrav

1. Användning av metalliserade, textila ytalster av syntetiska polymerer eller nativa fibrer, varvid metallen efter aktivering av det textila ytalstret anbragts på detta vàtkemiskt och strömlöst med en totaflmetallskikttjocklek av mellan 0,02 och 2,5/um, som reflekterande material för mikrovàgs- och högfrekvens- strålning inom omrâdet 0,01 - 1 OOO GHz.

2. Användning enligt krav 1 av metalliserade, textila ytalster som reflektorer för radarvàgor hos luftfartyg, land-

3. FOPGOH och sjöfartyg eller anordningar. _ . 5. Användning av metalliserade, textila ytalster en- ligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a d av att ytalstret uppvisar en maskvidd mindre än en tiondel av våglängden för strålningen som skall reflekteras. _

4. Användning av metalliserade, textila ytalster en- ligt krav 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att ytalstret uppvisar ett ytterligare galvaniskt påfört metallskikt.

5. Användning av metallíserade, textila ytalster en- ligt krav 1 - 4, _ k ä n n e t e c k n a d av att det texti- la ytalstret uppvisar ett skyddsskikt.

6. Användning av metalliserade, textila ytalster en- ligt krav 1 - 5 som reflektorer, varvid polarisationsgraden för den reflekterade strålningen förändras genom sträckning i en eller två axelriktningar av det textila ytalstret.

7. Användning av metalliserade, textila ytalster en- ligt krav 6 som variabla reflektorer, varvid den mekaniska sträckningen är tidsberoende. 'mygg QUALITY