Schutzvorrichtun für Menschen zur Abschirmung gegen elektromagnetische Hochfrequenzfeider
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Menschen zur Abschirmung gegen elektromagnetische Hochfrequenzfei¬ der und/oder zur Tarnung gegen Wärmebildgeräte mit einem in Anzugform den Menschen umgebenden Trägermaterial, das mit abschirmenden Fasern, Garnen oder zusätzlichen ab¬ schirmenden Bestandteilen versehen ist.
Bekanntlich werden hochfrequente Wellen, z.B. Mikrowellen, höherer Leistung zunehmend für kommerzielle und militäri¬ sche Zwecke eingesetzt. Dies betrifft z.B. Mikrowellen in der Nachrichtentechnik, in der Navigation von Flugzeugen und Schiffen, die Erwärmung von Speisen, die Trocknung von Gütern und dergleichen.
Darüber hinaus können auch im hochfrequenten Bereich ar¬ beitende Sender, vor allem im Nahbereich, Personen durch elektromagnetische Felder mit höherer Leistungsdichte ge¬ fährden. Dies betrifft z.B. Personen, die im Mega- und Giga-Hertz-Bereich sendende bzw. arbeitende Geräte bedie¬ nen oder warten müssen und die sich hierzu in deren elek¬ tromagnetischen Feldern bewegen. Dies betrifft z.B. auch die Wartung und/oder die Reparatur von Antennenanlagen.
Durch die eingangs genannte Schutzvorrichtung soll ver¬ hindert werden, da/5 derartige hochfrequente und energie¬ reiche Strahlungen Schädigungen im menschlichen Organismus hervorrufen. Die Wirkung der elektromagnetischen hochfre¬ quenten Wellen auf die Zellstruktur ist im wesentlichen eine Wärmewirkung, auch thermische Wirkung genannt. Wird nun eine Wärmeeinwirkung durch Strahlung überschritten, die der menschliche Körper normalerweise durch eine Abson-
derung von Schwei/3 regulieren kann, kann es zu schädlichen Wärmeeinflüssen durch die elektromagnetischen Wellen auf den Organismus kommen.
Ionisierende Strahlen in einem Frequenzspektrum oberhalb des Lichtbereiches, z.B. Röntgenstrahlen oder Gammastrah¬ len, sind so energiereich, daß sie eine Schädigung in den Molekülen der Zellgewebe verursachen können. So stellten z.B. Biologen und Forscher bei Tierversuchen fest, daß bei wenig durchblutenden Organen die schädigende Strahlungs¬ dichte bereits bei 5 mW/cm2 liegt. Dabei wurde festge¬ stellt, da/3 eine Leistungsflußdichte von 10 mW/cm2 bei der Absorption im Menschen bereits eine dem Grundumsatz ver¬ gleichbare Heizleistung von 1 W/kg ergibt.
Bekannt sind z.B. Trägermaterialien in Anzugform, die als textiles Netz mit Silber und einer nachträglichen Kaut- schuk-Beschichtung ausgebildet sind. Ebenso sind Netze mit eingelagerten Metallfolien bekannt.
Im allgemeinen wurde stets versucht, durch ein Einweben von Metallfasern oder Metalldrähten, z.B. VA-Kurzfasern, Kupfer-Fila ente, verzinnte Kupferfäden, mit Kupfer um¬ mantelte Polyester Filamentgarne und dergleichen, ausrei¬ chende Schirmdämpfungswerte zu erhalten. Aufgrund der An¬ fälligkeit der Metallfilamente, insbesondere gegen Bruch, oder Herausarbeiten der Metallfasern während des prak¬ tischen Gebrauches sind derartige Trägermaterialien jedoch nur bedingt geeignet.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Trägermaterialien mit Metallschichten lag darin, daß keine ausreichende Korro¬ sionsbeständigkeit und/oder Abriebfestigkeit gegeben war. Häufig kam es zu Oxydationen, wodurch die Schutzwirkung der Metalle entsprechend beeinträchtigt worden ist.
Auch im militärischen Bereich sind Gefahren für Personen vorhanden, die sich z.B. im unmittelbaren Bereich von Ra¬ daranlagen aufhalten und/oder bewegen müssen. Dabei kommt noch hinzu, daß diese Personen auch noch gegenüber einem Feind eine Tarnmöglichkeit besitzen sollten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu¬ grunde, eine wirksame Schutzvorrichtung der eingangs er¬ wähnten Art zu schaffen, die nicht nur eine hohe Abschir¬ mung gibt, sondern die darüber hinaus auch gute praktische und für einen Arbeitseinsatz erforderliche Eigenschaften besitzt, wie z.B. eine gute Abriebbeständigkeit, eine Waschbarkeit und Atmungsfähigkeit bzw. Luftdurchlässigkeit und dadurch kein Körperwärmestau entsteht (auch keine Wärmeabsorption durch das Gewebe) . Außerdem sollte die Schutzvorrichtung für militärische Zwecke der tragenden Person eine Tarnung gegen Wärmebildgeräte gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeich¬ nenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Während durch die mit einer Silberschicht ummantelten Po¬ lyamidfasern oder -garne eine sehr gute Abschirmwirkung gegen elektromagnetische Hochfrequenzfeider und in über¬ raschender Weise auch eine Tarnung im Wärmebild erreicht wird, sichert die Ummantelung dieser Fasern bzw. Garne durch eine Polymerschicht eine entsprechende Stabilität bzw. schützt das Polymer das Garn bzw. die Fasern und das Silber gegenüber Umwelteinflüssen. Darüber hinaus wird auf diese Weise eine Waschbarkeit und eine Abriebfestigkeit erreicht. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß keine geschlossene Schicht bzw. kein geschlossenes Trägermate¬ rial durch die Ummantelung mit einer Polymerschicht er¬ zielt wird, damit eine Atmungsfähigkeit gegeben bleibt. Es wird lediglich eine Ummantelung der Fasern oder Garne
durchgeführt. Zwischen den Garnen oder Fasern verbleiben Zwischenräume bzw. Poren.
Durch die Polymerschicht wird darüber hinaus eine gute Temperaturbeständigkeit und eine hohe Kälteflexibilität erreicht. Hinzu kommt, daß damit eine Beständigkeit gegen schwache Säuren, Alkalien und Elektrolytlösungen, z.B. durch Schweißabsonderungen, erreicht wird. Darüber hinaus erhält das Trägermaterial bzw. das Basismaterial eine gute Licht-, Wetter-, Alterungs- und Hydrolyse-Beständigkeit.
Trotz der Polymerbeschichtung bleibt eine hohe Reflektion des Metalleε, nämlich der Silberschicht erhalten. Darüber hinaus wird die Leitfähigkeit und der Emissionskoeffizient (e=0,2) des Trägermateriales nicht verhindert.
Wesentlich ist auch, daß durch die Polymerbeschichtung ei¬ ne Silbersulfidbildung verhindert wird.
Versuche in der Praxis haben gezeigt, daß eine gute Haf¬ tung der Polymerschicht auf der Silberschicht bei einer sehr guten Abriebfestigkeit erreicht wird. Das auf diese Weise gebildete Trägermaterial ist nicht nur waschbar, sondern auch chemisch reinigungsfähig.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Basismateriales bzw. Trägermateriales kann in vorteilhafter Weise dadurch er¬ folgen, daß auf Polyamidfasern bzw. Polyamidgarnen, die bereits mit einer Silberschicht vollflächig metallisiert worden sind, in einem Antragsverfahren ein vernetzendes Polymer, z.B. Polydimethylsiloxan-Polyacrylat aufgetragen wird.
Stattdessen kann auch eine Beschichtung durch Foulardie- rung erfolgen. Eine Foulardierung ist eine Art Tauchbad
mit Walzen, über die die Garne bzw. das Gewebe, Geflecht, Vlies oder dergleichen geführt werden.
Anschließend werden die mit der Polymerschicht versehenen Fasern oder Garne nach dem Trockungsvorgang kurzzeitig auf eine Temperatur zwischen 160 und 180 βC erhitzt, wodurch eine Vernetzung erfolgt. Bei der Vernetzung erfolgt eine chemische Umwandlung, wobei die Radikale des Polymer auf¬ springen und zu größeren Gruppen vernetzen. Auf diese Weise ergibt sich ein strukturmäßig verändertes stabiles Material.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Er¬ findung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand einer Zeichnung beschriebenen Aus¬ führungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 Prinzipdarstellung eines Schutzanzuges;
Fig. 2 stark vergrößert einen Ausschnitt aus einem Trä¬ germaterial für einen Schutzanzug.
Als Basismaterial für den Schutzanzug dienen Polyamidfa¬ sern oder Polyamidgarne 1, die auch unter dem Warenzeichen Nylon, als 6.6 Ripstopgewebe oder auch als sogenannte Fallschirmseide bekannt sind. Ein derartiges Gewebe wird mit 35 Gew.% einer reinen Silberschicht 2 vollflächig überzogen und damit metallisiert, d.h. jede einzelne Faser des Gewebes besitzt eine komplette Silberum antelung in einer sehr guten Haftung. Das auf diese Weise geschaffene Gewebe kann eine Gewichtsklasse um ca. 50 g/m2 aufweisen.
Auf dieses Gewebe, das z.B. als Webware, als Vlies oder
Wirkware ausgebildet sein kann, wird über ein Antragsver¬ fahren pro Seite ca. 2 bis 5 g/m2 (trocken) ein vernet¬ zendes Polydimethylsiloxan-Polyacrylat aufgetragen, wobei die Silberschicht 2 durch die damit entstehende Polymer¬ schicht 3 versiegelt wird. Mehr Polymer sollte nicht auf¬ getragen werden, da Polymere zu höheren Wärmeabsorptionen neigen.
Die Aufbringung kann auch durch eine sogenannte Foular- dierung erfolgen.
Nach einem Trocknungsvorgang wird das Gewebe kurzzeitig auf Temperaturen von 160 bis 180°C erhitzt, um eine Ver¬ netzung zu erreichen.
Aus der stark vergrößerten Darstellung der Fig. 2 ist er¬ sichtlich, daß die Porengröße des Gewebes so gewählt ist, daß auch nach einer Beschichtung mit der Polymerschicht 3 noch genügend Freiraum bzw. Poren zwischen den einzelnen Fasern bzw. Garnen verbleibt, damit eine Atmungsaktivität erhalten bleibt.
Das auf diese Weise hergestellte Trägermaterial wird nun so zu einem Schutzanzug konfektioniert, daß eine einwand¬ freie Abschirmung und, falls gewünscht, auch eine Tarnung des Menschen durch eine Ganzkörperkonfektion erreicht wird.
Vorzugsweise wird man einen einteiligen Schutzanzug 4 in Overall-Form vorsehen, der an den geeigneten Stellen mit einem vernickelten Reißverschluß 5 versehen ist. Selbst¬ verständlich sind im Bedarfsfalle auch vernickelte Klettverεchlüsse möglich.
Zur Einhaltung der Abschirmung darf der Schutzanzug 4 kei-
ne weiten Ärmel- und Hosenenden aufweisen, damit die Strahlung nicht eindringen kann. Aus diesem Grunde wird man die Ärmel- und Hosenenden durch Reißverschlüsse oder Gummizüge entsprechend eng halten.
Zu beachten ist auch, daß in Trennbereichen des Anzuges eine Überlappung von Trägermaterialien vorzusehen ist, im allgemeinen von wenigstens 15 cm. Andernfalls müßten ent¬ sprechende Klebestreifen verwendet werden.
Aus diesem Grunde wird man auch die Handschuhe 6 und Socken 7 aus dem gleichen Material wie den Schutzanzug 4 und entsprechend lang mit Stulpen und Gummizug ausbilden. Für eine gute Haltbarkeit wird man die Socken im allgemei¬ nen mit doppelter Laufsohle ausbilden. Schuhe 8 müssen elektrisch leitend, z.B. mit entsprechend ausgebildeten PVC-Sohlen versehen sein, damit sie sich nicht elektro¬ statisch aufladen.
Über dem Schutzanzug 4 ist im Kopfbereich ein Schutzhelm oder eine Haube 9 vorzusehen, der bzw. die aus dem glei¬ chen Material besteht wie der Schutzanzug 4. Der Schutz¬ helm 9 bzw. die Haube ist durch einen Gesichtsschutz 10 zu verschließen und im Schutzanzug mit großer Überlappung innen zu integrieren.
Als Gesichtsschutz bzw. Gesichtsfeld 10 wird ein mit Me¬ tall ummanteltes Gittergewebe oder Gitterstäbe 11 verwen¬ det.
Der Schutzanzug 4 wird im zivilen Bereich im allgemeinen als Unteranzug zum Schutz gegen die elektromagnetischen Felder im MHz/GHz-Bereich getragen werden, über den dann ein normaler Arbeitsanzug gezogen wird, damit der Schutz¬ anzug 4 gegen Beschädigungen, wodurch die AbSchirmwirkung
beeinträchtigt würde, geschützt ist.
Selbstverständlich könnte der Schutzanzug 4 jedoch auch durch eine entsprechende Kombination mit einem herkömm¬ lichen Arbeitsanzug bzw. einem außen angebrachten Material auch einstückig als kompletter Arbeitsanzug ausgebildet werden.
Bei einer Verwendung des Schutzanzuges 4 im militärischen Bereich, wobei eine Funktion im Wärmebild im Sinne einer Tarnung gewünscht wird, muß der Anzug als Oberanzug getra¬ gen werden, um eine Tarnung gegenüber Wärmebildgeräten zu erzeugen. In diesem Falle ist es ja im Unterschied zu ei¬ nem Arbeitseinsatz im zivilen Bereich nicht unbedingt er¬ forderlich den Schutzanzug vor Beschädigungen zu schützen. Dies bedeutet, daß in diesem Falle neben einem Schutz vor elektromagnetischen Feldern, z.B. im unmittelbaren Bereich von Radaranlagen, auch noch eine Tarnung gegeben ist.
Selbstverständlich kann der Schutzanzug jedoch auch als reiner Tarnanzug für Personen dienen, auch wenn keine gesundheitlichen Probleme durch elektromagnetische Felder auftreten. Wie erwähnt, hat sich nämlich herausgestellt, daß ein Schutzanzug in der angegebenen Zusammensetzung hervorragend zum Tarnen von Personen im Wärmebildbereich geeignet ist.
Versuche in der Praxis haben gezeigt, daß mit dem erfin¬ dungsgemäßen Schutzanzug sehr gute Abschirmwirkungen er¬ zielt wurden. So wurde festgestellt, daß die durchschnitt¬ liche Schutzwirkung mehr als 40 dB für den elektrischen Feldschutz beträgt, unter 500 MHz sogar 60 dB. Für die Messungen des elektrischen Feldes wurden Dipol-Antennen benutzt, die auf die Hauptfrequenzen eingestellt waren. Die Messung wurde dabei in horizontaler und vertikaler
Position bzw. Polarisierung in Höhen von 1,25 und 1,80 m vorgenommen.
Für die Messung des magnetischen Feldes wurden Schlaufen¬ antennen benutzt, wobei ebenfalls in horizontaler und ver¬ tikaler Position bzw. Polarisierung gemessen wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß der Schutzanzug 4 Schutz bietet bei:
10 MHz = 15 dB 100 MHz = 25 dB 200 - 1000 MHz = 40 - 60 dB für magnetische Felder.
Die Schirmdämpfung für elektromagnetische Strahlung ist in einem Frequenzbereich von 100 MHz bis 100 GHz wirksam, wobei die Mindestschirmdämpfung 20 dB beträgt.
Selbstverständlich sind die vorstehend genannten Werte nur als Beispiele anzusehen. Die erzielten Werte können ent¬ sprechend den örtlichen Gegebenheiten, der Ausbildung des Schutzanzuges 4, der Frequenzen und dergleichen unter¬ schiedlich sein.
Für die Tarnung gegen Wärmebildgeräte im Wärmebildbereich von z.B. 1012 bis 1015 Hz muß der Anzug als Oberanzug ge¬ tragen werden. Zur benötigten Tarnung im sichtoptischen und nahen Infrarot werden nur noch 50% der Fläche mit Farbe Grün und Schwarz als Tarndruck auf den Schutzanzug 4 außenseitig aufgebracht. Die restlichen 50% der Fläche bleiben aus der urbanen, im allgemeinen braunen, Eigen¬ farbe des Stoffes bestehen.
Versuche haben gezeigt, daß ein Schutzanzug 4 in der ange¬ gebenen Zusammensetzung keine in Wärmebildgeräten sicht¬ bare Wärme abstrahlt und auch keine Wärme von außen auf-
nimmt, womit er für militärische Zwecke hervorragend geei¬ gnet ist.