含有多层聚合物片材的雷达罩壁的制作方法

文档序号:15105529发布日期:2018-08-04 16:47阅读:103来源:国知局

雷达罩构造(或简言之,雷达罩)在本领域中被认为是通常用于覆盖和保护天线以及用于雷达系统的电磁透明结构。“天线”在本文中被理解为能够发出(emitting)、辐射、发射(transmitting)和/或接收电磁辐射的装置。“雷达”在本文中被理解为使用无线电波来测定物体的范围、角度或速度的物体检测系统。其通常用于检测航空器、船舶、航天器、导弹、机动车辆、天气形成和地形。雷达系统通常由产生在无线电或微波域中的电磁波的发射器、发射天线、接收天线(通常使用同一天线用于发射和接收)以及接收器和处理器组成,以确定一个或多个物体的性质。微波天线通常包含以下主要元件:馈电天线、反射器盘、护罩(即圆柱形外壳)、雷达罩(即前保护罩)和安装部件(例如安装、固定部件)。典型的天线的例子包括空中监视雷达天线和卫星通信站天线。天线(特别是大型天线,例如雷达装置、无线远程通信基础设施和无线电望远镜)通常需要覆盖结构(例如雷达罩)以保护它们免受天气条件(例如阳光、风和水分)的影响。雷达罩的存在对于放置在经常发生狂风或风暴的地区的天线来说尤为重要,以保护天线免受冰雹和投射物(诸如风携带的碎片)的影响。雷达罩设计通常提出结构要求,包括空气动力学形状,刚性,以及对天气、震动(shock)、冲击、振动(vibrations)和生物降解的抗性,以及电磁透明度,例如传递电磁能量的最小反射和/或吸收,目的是使电磁能量损失最小化。通常通过使用复合材料来满足雷达罩的结构要求,所述复合材料在构建雷达罩(尤其是雷达罩壁)时通常具有合适的机械性能。另外,目前使用聚氯乙烯和聚丙烯材料来生产用于制造雷达罩壁,特别是用于远程通信领域中使用的雷达罩的片材。目前,例如由泡沫PVC制成的比较复杂的圆锥形雷达罩被用于非弹道远程通信雷达罩。

然而,现有技术中已知的可以以片材形式应用以制造雷达罩壁的材料具有非常低的柔韧性或没有柔韧性,因此难以运输并且只能用于圆锥形或抽屉式(tilled)的雷达罩构造中,而不能用于平的雷达罩构造中。另外,已知的片材显示出相当低的电磁特性,例如,高介电常数和高介电损耗,在高频率和超高频率下尤为如此。还注意到:由现有技术的复合材料制成的片材具有不足的电磁透明度,特别是高的电磁吸收,且/或具有高度反射性。此外,雷达罩构造中使用的一些已知材料(例如PVC)不环保并且无成本效益。

因此,本发明的目标是提供这样一种片材,所述片材非常柔韧并且在运输过程中可以被折叠、弯曲和/或卷起而没有任何(可见的)损坏,例如,裂缝或断裂,并且可用于雷达罩(包括扁平形雷达罩)中,另外,安装、固定和维持在雷达罩构造中较为容易且较为便宜,同时所述片材能够承受高风负载要求并且具有对于宽广频率范围内的电磁波的高透明度,具有高回波损耗,具有高耐刮擦性,并且在使用期间不显示分层且不显示松散的长丝,并且易于清洁和染色。

该目标通过包含多层片材的雷达罩壁得以实现,所述多层片材包含:a)至少一个片材层A,所述片材层A包含至少两个单层,所述单层包含聚合物纤维,和b)至少一个第一膜层B1,所述第一膜层B1包含聚烯烃,其中所述多层片材具有至少0.05mm且至多0.8mm的厚度。

根据本发明的雷达罩壁中使用的多层片材非常柔韧,并且在运输过程中可以被折叠、弯曲和/或卷起,而不会在其表面上和/或其内部结构中遭受任何(可见的)损坏,例如,表现为断裂或裂缝或空隙,这是一个重要的优点,对于大尺寸和扁平形的雷达罩构造尤为如此。此外,所述片材作为雷达罩壁进行安装、固定和维持较为容易且较为便宜,同时,尽管其具有低厚度和多层构造,但雷达罩壁仍然显示出高强度并且能够承受高风负载要求并具有对宽频率范围内的电磁波的高透明度。根据本发明的包含多层片材的雷达罩壁还显示出高耐刮擦性,在用于雷达罩和天线系统中时不显示分层且不显示松散的长丝,而且环保并且重量极轻,这使得其具有成本效益,对于用于远程通信雷达罩天线系统中尤为如此。此外,将包含所述多层片材的雷达罩壁固定到护罩和/或反射器可以以非常简单且成本有效的方式应用。

文件WO2012/080315A1确实公开了包含含有聚合物纤维的层压组分的材料,其中所述材料具有在1GHz和130GHz之间的频率间隔内的频率下测量的小于8x10-3弧度的平均损耗正切,所述材料由具有不同厚度和组成的一些不同层构成。例如,WO2012/080315A1的实例示出了具有至少1mm、甚至4mm或更高的总厚度的多层片材,所述片材为板的形式。然而,该文件既没有公开下述特定多层片材,所述多层片材具有至少0.05mm且至多0.8mm的总厚度,并且包含聚合物纤维单层和至少一个聚烯烃膜,也没有暗示这种特定多层片材非常柔韧,并且在运输过程中可以被折叠、弯曲和/或卷起,而不会遭受任何(可见的)损坏,并且作为雷达罩壁进行安装、固定和维持较为容易,同时,尽管其具有低厚度和多层构造,但雷达罩壁仍然显示出高强度并且能够承受高风负载要求并具有对宽频率范围内的电磁波的高透明度。

“纤维”在本文中被理解为具有长度、宽度和厚度的细长体,其中所述细长体的长度尺寸大于横向尺寸(宽度和厚度)。纤维可以具有连续的长度(在本领域中称为长丝)或者不连续的长度(在本领域中称为短切纤维)。纤维可以具有各种横截面,例如圆形、豆形、椭圆形或矩形的规则或不规则横截面且它们可以是加捻的或未加捻的。优选地,本发明的纤维是带。

“纱线”在本文中被理解为包含多根纤维或长丝(即至少两根单独的纤维或长丝)的细长体。“单独的纤维或长丝”在本文中被理解为纤维或长丝本身。术语“纱线”包括含有许多连续的长丝纤维的长丝纱线或连续长丝纱线和含短纤维(也被称为短切纤维)的短纤纱或纺丝纱线。这种纱线是本领域技术人员已知的。

“片材”在本文中被理解为长度、宽度和/或直径远大于厚度的扁平体,这也是本领域技术人员通常已知的。“多层片材”在本文中被理解为其结构中包含多于一层的片材。“柔韧性片材”在本文中被理解为可被折叠、卷起、放在卷筒(roll)上或弯曲而没有任何(可见的)损坏的多层片材。所述多层片材的柔韧性的量度可以是,当所述多层片材的样品具有支撑端(即,其放置在刚性支撑(例如桌子)上的端部)、自由端(即,未受支撑的端),且所述刚性支撑和自由端之间的长度为500mm时,其会因其自身重量在所述片材和水平轴之间以优选小于86.5°,还优选小于80°,仍然还优选小于70°,更优选小于60°,还更优选小于50°,仍然更优选小于40°,最优选小于30°,还最优选小于10°,仍然最优选小于5°的角度偏转。角度值越小,多层片材的柔韧性越好。

“带”在本文中被理解为具有长度尺寸、宽度尺寸和厚度尺寸的主体,其中带的长度尺寸至少与其宽度尺寸大约相同,但优选大于其宽度尺寸,并且其中所述长度尺寸远远大于其厚度尺寸。优选地,术语“带”还包括丝带、条、膜的实施方式,并且可以具有规则或不规则横截面的连续或不连续的长度。特别地,带的横截面纵横比(即宽度与厚度之比)为优选至少5:1、更优选至少20:1、甚至更优选至少100:1、还甚至更优选至少1000:1、最优选至少2500:1、还最优选至少5000:1。带的宽度优选为至少1mm且至多600mm(但仅受实际情况限制),更优选地在10mm和400mm之间,甚至更优选地在30mm和300mm之间,还甚至更优选地在50mm之间和200mm,最优选地在70mm和150mm之间。

术语“膜”对于本领域技术人员而言通常是已知的,典型地是材料的薄且柔韧的层。

在本发明的上下文中,“高强度聚乙烯纤维”包括包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)聚合物的纤维。在本发明的上下文中,术语“高强度”纤维可与术语“高性能”纤维或“高模量”纤维互换。

多层片材中每层的厚度和多层片材的厚度在本文中被理解为每个所述层的平均厚度。平均厚度可以通过本领域已知的任何方法测量,例如,用显微镜测量带的不同横截面,然后对结果取平均值。根据本专利申请的“实施例”部分中描述的方法测量平均厚度以及因此根据本发明的多层片材和每层的厚度。

优选地,根据本发明的雷达罩壁中的多层片材在所述片材和水平轴之间具有优选小于86.5°,还优选小于80°,仍然还优选小于70°,更优选小于60°,还更优选小于50°,仍然更优选小于40°,最优选小于30°,还最优选小于10°,仍然最优选小于5°的偏转角度。指示片材柔韧性的偏转角度可以按照下文“实施例”部分中所示进行计算。角度值越小,多层片材的柔韧性越好。

根据本发明的雷达罩壁中的多层片材具有至少0.05mm且至多0.8mm的厚度,非常柔韧且具有高强度,并且较容易处理和折叠、弯曲和/或卷起以用于运输,而不会在其表面上或其结构中具有任何(可见的)损坏,这对于扁平形的大尺寸雷达罩构造特别重要。此外,所述片材较容易固定到护罩和/或反射器;能够承受至少250km/h至甚至450km/h的风负载;并且同时对于宽频率范围(例如,1GHz至130GHz,优选1GHz至100GHz)内的电磁波是高度透明的。“多层片材的厚度”在本文中是指多层片材的总厚度,其是所有层(例如根据本发明的多层片材的构造中存在的单层和膜)的厚度的总和。

优选地,多层片材的厚度在至少0.06mm且至多0.8mm之间,更优选地在至少0.08mm且至多0.7mm之间,最优选地在至少0.1mm且至多0.6mm,还最优选地在至少0.2mm且至多0.4mm之间。优选地,所述多层片材的厚度为至少0.05mm,更优选至少0.08mm,甚至更优选至少0.1mm,最优选至少0.15mm,还最优选至少0.2mm。包含较薄多层片材的雷达罩壁不能承受所需的风负载和/或其他机械要求。多层片材的厚度为至多0.8mm,优选为至多0.7mm,更优选为至多0.6mm,甚至更优选为至多0.55mm,还更优选为至多0.5mm,甚至更优选为至多0.45mm,最优选为至多0.4mm,还最优选为至多0.3mm。具有较厚多层片材(例如以板的形式)的雷达罩壁显示出较低的RF透明度、较多的电磁信号反射以及在使用期间非常低的柔韧性或没有柔韧性,更难以安装在框架上。

多层片材包含至少一个片材层A,所述片材层A包含至少两个单层,所述单层包含聚合物纤维,优选聚合物带。优选地,片材层A包含2至14个单层范围内的偶数个单层,还优选至多12个单层,更优选至多8个单层,还更优选至多6个单层,最优选至多4个单层。片材层A中较高数量的单层导致本发明的雷达罩壁的RF透明度较低、电磁反射较多并且柔韧性较低或没有柔韧性,结果是在运输期间当被卷起、弯曲或折叠时(可见地)损坏。

术语“聚合物带”在本文中意指包含聚合物的带。所述聚合物可以是任何聚合物和/或聚合物组合物,优选可以制成纤维的任何聚合物和/或聚合物组合物。优选地,片材层A包含至少两个单层,所述单层包含高性能聚合物纤维。在本发明的上下文中,“高性能纤维”包括包含选自下组的聚合物的纤维,所述组包含以下物质或由以下物质组成:α-烯烃(例如乙烯和/或丙烯)的均聚物和/或共聚物;聚甲醛;聚(偏氟乙烯);聚(甲基戊烯);聚(乙烯-氯三氟乙烯);聚酰胺和聚芳酰胺,例如(聚对苯二甲酰对苯二胺(又名);聚芳酯;聚(四氟乙烯)(PTFE);聚{2,6-二咪唑并-[4,5b-4’,5’e]亚吡啶基-1,4(2,5-二羟基)苯撑}(又名M5);聚(对亚苯基-2,6-苯并双恶唑)(PBO)(又名);聚(己二酰己二胺)(又名尼龙6,6);聚丁烯;聚酯,例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯),聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和聚(对苯二甲酸1,4亚环己基二亚甲醇酯);聚丙烯腈;聚乙烯醇;以及从例如US4384016知晓的热致液晶聚合物(LCP),例如(对羟基苯甲酸和对羟基萘甲酸的共聚物)。此类聚合物的组合也可用于制造片材层A。优选地,片材A中的聚合物纤维包含聚烯烃,优选α-聚烯烃,例如丙烯均聚物和/或乙烯均聚物和/或包含丙烯和/或乙烯的共聚物。本领域技术人员可以容易地选择所述聚合物材料的平均分子量(Mw)和/或特性粘度(IV)以获得具有期望的机械性能(例如,抗张强度)的纤维。技术文献不仅对于本领域技术人员应该使用什么样的Mw或IV值来获得坚固纤维(即,具有高抗张强度的纤维)提供了进一步指导,而且对于如何生产这样的纤维也提供了进一步指导。

或者,高性能纤维在本文中可被理解为包括韧度或抗张强度为至少12N/tex、更优选至少25N/tex、最优选至少35N/tex、还最优选至少40N/tex的聚合物纤维或纱线。本发明纱线的韧度没有上限,其中目前可以制造具有高达约60cN/dtex的韧度的UHMWPE纱线。通常,这种高强度纱线也具有高抗张模量,例如,至少500cN/dtex、优选至少750cN/dtex、更优选1000cN/dtex、最优选至少1250cN/dtex的抗张模量。纤维的抗张强度(也简称为强度)、韧度和模量可以通过已知方法(如基于ASTM D885M的方法)测定。

更优选地,片材层A中的所述聚烯烃是聚乙烯均聚物,甚至更优选高性能聚乙烯,最优选高分子量聚乙烯(HMWPE)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。UHMWPE在本文中理解为特性粘度(IV)为至少4dl/g,更优选至少8dl/g,最优选至少12dl/g的聚乙烯。优选地,所述IV为至多50dl/g,更优选至多35dl/g,更优选至多25dl/g。特性粘度是对摩尔质量(也称为分子量)的量度,其可以比实际的摩尔质量参数如Mn和Mw更容易地确定。可如下测定IV:根据ASTM D1601(2004),在135℃下,在十氢化萘中,溶解时间为16小时,采用用量为2g/l溶液的BHT(丁羟甲苯)作为抗氧化剂,通过将在不同浓度下测量的粘度外推到零浓度下的粘度。优选地,IV为4-40dl/g,更优选为6-30dl/g,最优选为8-25dl/g,以提供具有最佳机械性能的纤维、纱线和物体。当特性粘度过低时,有时不能获得使用各种UHMWPE模制品所需的强度;当特性粘度过高时,模塑后的加工性等有时会变差。

UHMWPE纤维或纱线在本文中被理解为这样的纤维或纱线,其包含超高摩尔质量聚乙烯并且具有至少25cN/dtex、优选至少28cN/dtex、更优选至少32cN/dtex、最优选至少35cN/dtex的韧度。片材中的UHMWPE纤维或纱线的韧度没有上限,但可用的纤维或纱线通常具有至多约50-60cN/dtex的韧度。UHMWPE纤维或纱线也具有高抗张模量,例如,至少75cN/dtex,优选至少100cN/dtex或125cN/dtex。

UHMWPE纤维或纱线的纤度优选为至少5dtex、更优选至少10dtex。考虑到实际原因,纤维的纤度为至多几千dtex、优选至多5000dtex、更优选至多3000dtex。纤维的纤度优选为10-10000dtex、更优选15-6000dtex、最优选20-3000dtex。

UHMWPE纤维的长丝纤度优选为至少0.1dtex、更优选至少0.5dtex、最优选至少0.8dtex。最大长丝纤度优选为至多50dtex,更优选为至多30dtex,最优选为至多20dtex。

层A中的聚合物纤维可以通过各种工艺获得,例如通过熔融纺丝工艺、凝胶纺丝工艺或固态粉末压实工艺。高强度聚乙烯纤维可以根据凝胶纺丝工艺制造。优选地,高强度聚乙烯纤维包含凝胶纺丝纤维,即利用凝胶纺丝工艺制造的纤维。许多出版物中描述了合适的凝胶纺丝工艺的实例,包括EP 0205960A、EP 0213208A1、US 4413110、GB 2042414A、GB-A-2051667、EP 0200547B1、EP 0472114B1、WO 01/73173A1和EP1,699,954。根据本发明,使用凝胶纺丝工艺来制造本发明的UHMWPE纤维,其中UHMWPE聚合物被用于产生UHMWPE溶液,随后通过喷丝头纺丝UHMWPE溶液,并干燥所获得的凝胶纤维以形成固体纤维。特别地,凝胶纺丝工艺通常包括:制备UHMWPE聚合物和溶剂的溶液;在高于UHMWPE的溶解温度的温度下将所述溶液挤出成纤维;将纤维冷却至低于其胶凝温度,从而至少部分凝胶化纤维;和在至少部分除去溶剂之前、期间和/或之后拉伸纤维。纤维的拉伸通常包括至少一个拉伸步骤,其中优选以至少4的拉伸比在至少一个阶段中拉伸纺丝长丝。优选地,拉伸在至少两个阶段中进行,并且优选在具有递增曲线的不同温度下进行。拉伸优选在约120℃至约155℃之间进行。所获得的凝胶纺丝纤维可以含有非常少量的残余溶剂,例如至多500ppm。

片材层A的厚度优选为至少0.02mm,更优选为至少0.03mm,还优选为至少0.04mm。片材层A的平均厚度优选为至多0.3mm,更优选为至多0.2mm,甚至更优选为至多0.1mm。

聚合物带可以是纤维材料或非纤维材料,优选纤维材料,即该带包含纤维。聚合物带可以通过现有技术中已知的任何方法制备。非纤维带可以采用不同于下述方法的方法来获得,所述方法包括生产纤维的步骤和使用(即,熔合)纤维来制备带的步骤。例如,可以通过以下方法获得非纤维带:将聚合物粉末进料到环带组合之间;在低于聚合物粉末的熔点(也称为熔融温度)的温度下对聚合物粉末进行压缩模塑;并滚压所产生的压缩模塑聚合物,随后进行拉伸。例如EP 0 733 460A2中描述了这样的方法,其通过引用并入本文。压缩模塑也可以通过在输送聚合物粉末时将其暂时保留在环带之间来进行。这可以例如通过提供与环带相连接的压板和/或辊来实现。优选地,当UHMWPE是这种方法中使用的聚合物时,需要UHMWPE可以以固态拉伸。获得的非纤维带也被称为“固态带”。

形成聚合物带的另一种方法可以通过熔融纺丝,其包括:将聚合物进料到挤出机;在高于其熔点的温度下挤出带;并在低于其熔融温度下拉伸挤出的聚合物带以获得熔融纺丝聚合物带。熔融纺丝聚合物带通常基本上不含任何溶剂。

聚合物带也可以通过凝胶纺丝工艺制备,例如,带包含凝胶纺丝UHMWPE。例如GB-A-2042414、GB-A-2051667、EP 0205960A和WO01/73173A1以及“Advanced Fibre Spinning Technology”,Ed.T.Nakajima,Woodhead Publ.Ltd(1994),ISBN 185573 182 7中描述了合适的凝胶纺丝工艺。简而言之,凝胶纺丝工艺包括:制备高特性粘度聚合物溶液;在高于聚合物的溶解温度的温度下将溶液挤出成带;将膜冷却至低于胶凝温度,从而至少部分凝胶化带;和在至少部分除去溶剂之前、期间和/或之后拉伸带。所获得的产物通常含有ppm级(例如至多500ppm)的某溶剂。

在所描述的制备聚合物带的方法中,可以通过本领域已知的方式来拉伸、优选单轴拉伸所产生的带。这种方式包括在合适的拉伸单元上挤出拉伸和伸长拉伸(tensile stretching)。为了获得提高的机械强度和刚度,可以通过多个步骤进行拉伸。在包含聚烯烃、优选聚乙烯、更优选UHMWPE的带的情况下,通常通过多个拉伸步骤以单轴方式进行拉伸。第一拉伸步骤可以例如包括拉伸至伸展因子为3。在聚烯烃为UHMWPE的情况下,优选使用多次拉伸工艺,其中对于达到120℃的拉伸温度,以因子9伸展带;对于达到140℃的拉伸温度,以伸展因子25伸展带;对于达到和高于150℃的拉伸温度,以伸展因子50伸展带。通过在升高的温度下多次拉伸,可以达到约50和更大的伸展因子。

根据下文实施例部分中的方法测量时,聚合物带可具有至少0.3GPa、更优选至少0.5GPa、甚至更优选至少1GPa、最优选至少1.5GPa的抗张强度。

优选地,片材层A中的聚合物带形成织物,优选织造织物。“聚合物带的织物”在本文中被理解为这样的织物,其中该织物中的带单向排列并沿着共同方向(common direction)延伸,并且其长度被限定以及包含在单一平面内。两个相邻的带之间可能存在间隙,所述间隙优选为所述两个相邻带的最窄宽度的至多10%、更优选至多5%、最优选至多1%。优选地,带是邻接关系。更优选地,织物包含在其表面的一部分上沿着其长度彼此重叠的相邻带,优选地,重叠部分为所述两个重叠的相邻带的最窄宽度的至多50%、更优选至多25%,最优选至多10%。优选地,带在一个层中延伸的共同方向与带在相邻层中的延伸的共同方向成一定角度,所述角度优选介于45°和90°之间,更优选为约90°。当聚合物带形成纺织织物时,得到非常好的结果。优选的纺织结构为平纹组织、方平网眼组织、缎织组织和破斜纹(crow feet)组织。最优选的纺织结构是平纹组织。优选地,纺织织物的厚度为带厚度的1.5倍到3倍,更优选为带厚度的约2倍。

片材层A中的单层可以通过本领域已知的方法纺织。带的纺织本身是已知的,例如从文件WO2006/075961已知,该文件公开了一种由带状经纱和带状纬纱生产纺织层的方法,所述方法包括如下步骤:供给带状经纱,以助于梭口形成和织物卷取;将带状纬纱插入由所述经纱形成的梭口中;将插入的带状纬纱置于织物织口处;以及卷取制成的织物材料;其中,所述插入带状纬纱的步骤包括:通过夹紧的方式来夹持处于基本平的状态的纬纱带,并拉动纬纱带穿过所述梭口。在将插入的纬纱带置于织物织口位置之前,优选地在预定位置将插入的纬纱带从纬纱带的供应源切断。纺织带时,使用特别设计的纺织元件。US6450208中描述了特别合适的纺织元件。优选地,所述单层的纺织结构是平纹组织。优选地,片材层A中的单层中的纬向与相邻单层中的纬向成一定角度。优选地,所述角度是90°。

片材层A中的单层可以包含一组单向排列的聚合物带,即,带沿着共同方向延伸。优选地,带沿着其长度部分地重叠。单层中带的共同方向可以与相邻单层中带的共同方向成一定角度,例如,所述角度为约90°。带可以经受压力,优选在低于通过DSC确定的聚烯烃的熔融温度(Tm)的温度下经受压力,以形成层A的固结片材。当带排列成单层,优选通过在增大的压力下、优选在低于Tm的温度下压缩多个单层来获得固结的片材。可用的压力可以为至少1bar,优选至少10bar,还优选至少15bar,更优选至少20bar,还更优选至少40bar,最优选至少50bar的压力。较低的压力会降低层A的单层之间的粘附。优选地,所述压力为至多100bar,更优选至多165bar,最优选至多200bar,还最优选至多300bar。所用的温度优选为比Tm低120℃到Tm,更优选比Tm低50℃到比Tm低2℃。使用UHMWPE带时,合适的温度包括30℃至160℃,更优选50℃至150℃。

优选地,片材层A包含以下或由以下组成:至少一个纺织层,优选1-7个纺织层,更优选1-3个纺织层,每个纺织层由两个单层构成,所述两个单层纺织在一起并组合在纺织织物中,所述单层包含聚合物纤维、优选聚合物带或由聚合物纤维、优选聚合物带组成。片材层A中的一个单层在本文中也可以互换地称为一个“铺层(ply)”。仍然优选地,片材层A的每两个相邻的单层,优选两个带相邻单层被纺织成一个平纹组织结构。更优选地,每个平纹组织结构包含两个可以以0,90°的角度交叉铺叠的交叉铺叠带单层。

多层片材包含b)至少一个膜层B1,该膜层包含聚烯烃。膜层B1的厚度优选在0.004mm和0.5mm之间,更优选在0.005和0.4mm之间,最优选在0.006mm和0.08mm之间,甚至最优选在0.005mm和0.04mm之间。优选地,膜层B1的厚度为至少0.005mm,更优选为至少0.006mm,还更优选为至少0.007mm,还更优选为至少0.01mm,最优选为至少0.02mm,还最优选为至少0.04mm,甚至最优选至少0.06mm。较薄的膜层B1会有损其与片材层A的粘合。优选地,膜层B1的厚度为至多0.3mm,更优选至多0.2mm,还更优选至多0.1mm,还更优选至多0.09mm或甚至至多0.08mm。较厚的膜层B1会有损包含根据本发明的多层片材的雷达罩壁的电磁特性和RF透射反射。

膜层B1优选包含本领域已知的任何聚烯烃和/或其混合物,例如聚丙烯或聚乙烯,更优选聚乙烯,还更优选低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE),最优选LDPE,和/或这些聚乙烯的混合物,因为包含多层片材的雷达罩壁的机械性能得到改善,即所述多层片材中各层之间的裂缝和/或分层的量减少并且各层之间的粘合增加。另外,优选包含聚乙烯、更优选LDPE的膜层B1能够防止在使用多层片材期间在片材层A的表面上形成松散的长丝。膜层B1中的聚烯烃可以通过本领域已知的任何方法制造。此外,膜层B1能够改善根据本发明的多层片材的表面的光滑度、耐磨性、耐刮擦性和雷达罩壁的美观性。

根据本发明的多层片材优选包含多个膜层B1,所述多个膜层B1在至少1个且至多8个膜层B1之间,还优选在至少1个且至多5个膜层B1之间,更优选在至少1个且至多3个膜层B1之间。较高数量的膜层B1会降低包括根据本发明的多层片材的雷达罩壁的RF透明度和柔韧性,并且同时这种较厚的多层片材的生产更复杂且成本更高。

优选地,多层片材还包含至少一个膜层B2,所述膜层B2包含聚合物,所述聚合物可以是本领域已知的任何聚合物并且可以通过本领域已知的任何方法生产。膜层B2在本文中也可以被称为“整饰(finishing)膜层”,因为它是可以位于根据本发明的雷达罩壁的多层片材中的片材层A的上表面和/或下表面中的至少一个上的层。

所述膜层B2中的聚合物优选为本领域已知的热塑性(共)聚合物或弹性体。所述膜层B2中的聚合物更优选地选自包含以下或由以下组成的组:聚烯烃和/或极性聚合物,优选地聚烯烃或极性聚合物。更优选地,聚烯烃是聚乙烯,优选地高低密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯,例如聚丙烯均聚物或基于丙烯的共聚物和/或其混合物。最优选地,所述膜层B2包含选自以下的聚合物:聚丙烯;聚乙烯,例如高密度聚乙烯(HDPE);聚氨酯,例如包含醚或酯基团的脂族或芳族聚氨酯;聚丙烯酸酯,例如PMMA;环氧树脂;聚乙酸酯,例如乙基-乙烯基乙酸酯;聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),聚碳酸酯;聚酰胺,例如聚酰胺-6,聚酰胺-6,6;丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS);聚苯乙烯,聚胺,和/或其混合物。

优选地,膜层B1包含与膜层B2中的聚合物不同的聚合物。优选地,膜层B1包含LDPE并且膜层B2包含HDPE。

多层片材优选包括多个膜层B2,所述多个膜层B2在至少1个且至多8个膜层B2之间,还优选在至少1个且至多5个膜层B2之间,更优选在至少1个且至多3个膜层B2之间。通过增加膜层B2的数量,根据本发明的包括多层片材的雷达罩壁的RF透明度和柔韧性会降低,同时,较厚的层B2的生产既困难又昂贵,并且这种多层片材较难安装在框架中。

膜层B2的厚度优选在0.005mm和0.5mm之间,更优选在0.006和0.4mm之间,最优选在0.004和0.08mm之间,甚至最优选在0.005和0.04mm之间。优选地,膜层B2的厚度为至少0.005mm,更优选为至少0.006,还更优选为至少0.007mm,还更优选为至少0.01mm,最优选为至少0.02mm,还最优选为至多0.04mm,甚至最优选至少0.06mm。较薄的膜层B2可能会有损其与片材层A的粘合。优选地,膜层B2的厚度为至多0.3mm,更优选至多0.2mm,还更优选至多0.1mm,还更优选至多0.09mm或甚至至多0.08mm。较厚的膜层B2可能会有损包含根据本发明的包含多层片材的雷达罩壁的电磁特性和RF透射反射。

层B1和B2均还可以进一步包含任何常规量的本领域已知的添加剂,例如各种填料、颜料和添加剂,例如阻燃剂,稳定剂,例如紫外线(UV)稳定剂,着色剂,颜料例如白色颜料,染料。各种填料、颜料和添加剂的量可以在0-30重量%之间,更优选在0.05-20重量%之间。

优选地,多层片材包含以下或由以下组成:至少一个片材层A和至少一个膜层B1以及可选的至少一个膜层B2。更优选地,多层片材包含以下或由以下组成:一个片材层A、一个或两个膜层B1和可选的一个膜层B2或。

多层片材包含至少一个片材层A和至少一个膜层B1以及可选的至少一个膜层B2,所述层优选形成堆叠,所述堆叠具有上堆叠表面和与所述上堆叠表面相对的下堆叠表面,其中至少所述上堆叠表面、更优选地所述上堆叠表面和下堆叠表面包含至少一个膜层B1和可选的至少一个膜层B2。不言而喻,虽然被称为上堆叠表面和下堆叠表面,但这些名称不是限制性的,它们是可互换的。

多层片材的每个层通常具有上表面(在本文中也可以称为“上侧”)和与上表面相对的下表面(在本文中也可以称为“下侧”)。不言而喻,虽然称为上表面和下表面,但这些名称不是限制性的,它们是可互换的。

优选地,片材层A包含上表面和与上表面相对的下表面,其中至少所述上表面、更优选地所述上表面和下表面包含膜层B1和可选的膜层B2。优选地,膜层B1也包含上表面和与上表面相对的下表面,其中所述下表面可选地包含层B2并且上表面包含多层片材中的片材层A。当片材层A的所述上表面和下表面均包含每一个层B1时,层B1具有包含片材层A的上表面和可选包含层B2的下表面,并且层B2的下表面是自由的(free)。当层B2存在时,层B2是多层片材中的最下层和最上层(即,其朝向多层片材的外部;膜层B2和片材外部之间没有其他东西)。当层B2不存在时,层B1是多层片材中的最上层和最下层。

图1示意性地示出了用于制造根据本发明的雷达罩壁的优选多层片材构造,其中1、2、3和4各自代表包含聚合物纤维的一个单层或铺层,并且一起形成片材层A,其中单层1与单层2交叉铺叠(即以0,90°的角度)以形成2铺层平纹组织结构,单层3与单层4交叉铺叠(即以0,90°的角度)以形成另一2铺层(2-ply)平纹组织结构,两个平纹组织结构彼此堆叠并形成片材层A;22是层B1,33是层B2。

可以通过本领域已知的任何方法将膜层B1和B2各自施加在多层片材中。例如,所述层可以作为液体涂层(例如喷雾涂层)单独施加,所述液体涂层通常之后被干燥并形成膜。这种液体涂层在本领域中是已知的,通常包括膜表面处理(例如通过电晕处理、等离子体处理、火焰处理、施加助粘剂)或通过使用底漆溶液活化膜表面。然而,虽然液体涂层为膜提供均匀的颜色,但已知其是一种昂贵的工艺。所述膜也可以替代性地作为独立式涂膜施加,所述独立式(freestanding)涂膜例如层压在根据本发明的片材中的单层的一侧或两侧上。优选地,通过本领域已知的任何方法,优选在至少1bar,优选至少10bar,但优选至少15bar,更优选至少20bar,还更优选至少40bar,最优选至少50bar的压力下,将每种所述膜作为独立式涂膜施加。较低的压力会降低各单层之间的粘合。优选地,所述压力为至多100bar,更优选至多165bar,最优选至多200bar,还最优选至多300bar。将膜单层施加在本发明片材中时的温度优选为比Tm低120℃到Tm,更优选比Tm低50℃到比Tm低2℃。合适的温度包括30℃至160℃,更优选50℃至150℃。

对于本发明而言,片材中各个层的厚度在其每个位置上都基本相同不是必需的。优选地,至少在电磁信号与所述单层相互作用的一个或多个位置处,每个所述层的厚度基本恒定。然而,为了易于制造,优选地,当在所述单层的各个位置测量时,单层的厚度大致相同。

优选地,根据本发明的雷达罩壁中的多层片材不含任何基质、粘合剂、浸渍组分或本领域通常用于将形成所述片材的带或单层粘合在一起的任何其他组分。观察到:不含基质和/或粘合剂的片材显示出改善的电特性。

多层片材可以以本领域已知的任何方式连接到型材(profile)并形成根据本发明的雷达罩壁。例如,WO2014140260中详细描述了这种固定方法。多层片材可通过使用夹紧装置将其夹紧至塑料或金属型材而被固定,所述夹紧装置可包含螺栓和螺母系统。夹紧装置可以由刚性材料制成,所述刚性材料可以是选自钢、铝、青铜、黄铜等的金属。可以将片材安装在型材的框架之间并张紧,例如通过拉动片材材料的边缘,然后锁定夹紧装置,和/或通过使用密封物和/或通过使用本领域已知的合适的任何胶将片材胶合到框架上,和/或通过在片材周界周围缝合诸如编织绳或缆线的管道,并且如果期望,切割多余的片材材料。还可以在现场使用之前在制造商的场所连接片材材料。在张紧和锁定之后,可以移除多余的片材材料。

本发明还涉及一种用于生产根据本发明的包括多层片材的雷达罩壁的方法,所述方法包括以下步骤:堆叠a)至少一个片材层A;b)至少一个膜层B1和可选的c)至少一个膜层B2,以形成厚度为至少0.05mm且至多0.8mm的多层片材。

优选地,用于生产包含多层片材的雷达罩壁的方法包括以下步骤:

a)提供至少一个叠层,所述叠层包含至少一个片材层A;

b)在步骤a)中获得的至少一个叠层的上表面和/或下表面上放置至少一个膜层B1和可选的至少一个膜层B2,以获得包含至少一个片材层A、至少一个层B1和可选的所述至少一个层B2的组装体;

c)压制步骤b)中获得的组装体,获得了厚度为至少0.05mm且至多0.8mm的多层片材,所述多层片材包含至少一个片材层A,所述层A包含至少两个单层,所述单层包含聚合物纤维;和至少一个第一膜层B1,所述层B1包含聚烯烃。

包含至少一个片材层A的至少一个叠层优选具有上表面和与上表面相对的下表面。

优选地,膜层B1和可选的膜层B2的横向尺寸(宽度和长度)被选择为至少匹配堆叠的横向尺寸,使得所述层基本上整体覆盖堆叠的上表面。

也可以在所述层B1和/或B2的上表面和/或下表面上使用至少一个预形成的聚合物膜。根据本发明的方法,可以使用由各种聚合物材料制成的预形成的聚合物膜。优选地,所述预形成的聚合物膜由与用于制备片材中的层的聚合物材料相比不同的聚合物材料(例如属于不同的聚合物类别)制成,因为这可以容易地移除预形成的聚合物膜。用于制备根据本发明的方法所使用的预形成的聚合物膜的优选的聚合物材料包括基于聚乙烯的材料(例如聚氯乙烯)和硅酮基的材料。当预形成的聚合物膜是由聚氯乙烯或硅橡胶制成的膜时,可以得到良好的结果。预形成的聚合物膜优选用于本领域已知的高压压机(high-pressure press),因为如果使用其他压机,则批量生产该产品在经济上不可行。“预形成的聚合物膜”在本文中被理解为由聚合物材料制成的膜,其中所述膜是独立式的,例如,例如50cm x 50cm的所述膜的样品在悬挂于其最高尺寸两倍的高度时,不会因其自身重量而断裂。

多层片材的厚度为至多0.8mm没有考虑预形成的聚合物膜,因为所述膜通常在压制之后被移除。预形成的聚合物膜的厚度优选为至少50μm,更优选至少100μm,最优选至少150μm。优选地,预形成的聚合物膜的的厚度介于100μm和25mm之间,更优选介于200μm和20mm之间,最优选介于300μm和15mm之间。例如,对于硅橡胶膜来说,最优选的厚度介于500μm和15mm之间,而对于聚氯乙烯膜来说,最优选的厚度介于1mm和10mm之间。厚度范围宽的硅橡胶和聚氯乙烯膜是可商购的,可以分别得自例如Arlon(US)和WIN Plastic Extrusion(US)。

当预形成的聚合物膜具有3MPa至25MPa或更高的抗张强度时,可以获得良好的结果。在使用聚氯乙烯膜作为预形成的聚合物膜的情况下,所述聚氯乙烯膜优选具有10MPa至25MPa的抗张强度。在使用硅橡胶膜作为预形成的聚合物膜的情况下,所述硅橡胶膜优选具有3MPa至20MPa的抗张强度。优选地,预形成的聚合物膜具有100-600%或更高的断裂伸长率。在使用聚氯乙烯膜作为预形成的聚合物膜的情况下,所述聚氯乙烯膜优选具有100%至500%的断裂伸长率。在使用硅橡胶膜作为预形成的聚合物膜的情况下,所述硅橡胶膜优选具有300%至900的断裂伸长率。当预形成的聚合物膜的抗张模量在3MPa和100MPa之间时,可以获得良好的结果。在使用聚氯乙烯膜作为预形成的聚合物膜的情况下,所述聚氯乙烯膜优选具有3MPa至25MPa的抗张模量。在使用硅橡胶膜作为预形成的聚合物膜的情况下,所述硅橡胶膜优选具有1MPa至20MPa的抗张模量。由上述材料制成并具有上述性质的预形成的聚合物膜可商购。此外,本领域技术人员可以容易地利用本领域中公知的技术(例如,挤出、挤出模塑、固态压缩或膜吹塑)制造这种膜,并单向或双向伸展这些膜至获得所需机械性能的程度。

优选地,在本发明的方法中使用的层A、B1和可选的B2是根据本发明使用的上文段落中详述的实施方式的层。优选地,在片材层A中使用聚烯烃带、更优选聚乙烯带、最优选UHMWPE带。

优选地,进行至少两个片材层A的堆叠,使得所述层在其表面的大部分上重叠,例如,在其表面的超过80%、优选超过90%、最优选超过95%上重叠,优选使得这些层基本上在其整个表面上重叠。

本发明方法的步骤b)的组装体可以在步骤c)中以至少1bar,优选至少10bar,还优选至少15bar,更优选至少20bar,还更优选至少40bar,最优选至少50bar的压力压制。较低的压力会降低单层之间的粘合。优选地,所述压力为至多300bar,更优选至多200bar,最优选至多165bar,还最优选至多100bar。在本发明的方法中可以使用任何常规的压制装置,例如,WN Anlagepress。观察到:如果使用双带压机,则可能会获得好的结果。双带压机在本领域中是已知的,例如由Hymmen(DE)制造。

步骤c)期间的温度优选选择为低于通过DSC测量的层A中的聚合物纤维的熔融温度(Tm)。如果组装体在层A的带中包含多于一种类型的聚合物纤维,则“熔融温度”在本文中被理解为多于一种类型的聚合物纤维的最低熔融温度。优选地,所述温度为120℃到Tm,更优选比Tm低50℃到比Tm低2℃。优选地,压缩步骤c)期间的温度比聚合物纤维的熔融温度低至多20℃,更优选至多10℃,最优选低至多5℃。例如,在聚乙烯纤维的情况下,更具体地在UHMWPE纤维的情况下,可以选择优选介于135℃和150℃之间、更优选介于140℃和150℃之间的压缩温度。一般这样选择最低温度,使得得到合理的固结速度即可。在这一方面,50℃是合适的温度下限,优选地,该下限为至少75℃,更优选至少95℃,最优选至少115℃。

在步骤c)中压制组装体后,可以在压力下冷却组装体,然后可以释放压力。可以从组装体中移出预形成的聚合物膜,获得了厚度为至多0.8mm的多层片材。所述片材显示出以下优点中的至少一个:其具有较高的柔韧性,例如,其在运输过程中可以被折叠和/或卷起;其适合于施加染料;其特别适合用于远程通信雷达罩的构造中,因为其还在宽频率范围内对电磁波具有高透明度并且显示出较好的机械性能,例如耐刮擦性较高,各层不分层,无松散的长丝,同时具有高抗张强度,能够承受高风负载要求,并具有高RF传输效率。

本发明还涉及包含利用本文所述的本发明方法能够获得的多层片材的雷达罩壁,所述多层片材包含:a)至少一个片材层A,所述片材层A包含至少一个单层,每个单层均包含聚合物纤维;和b)至少一个包含聚烯烃的膜层B1;和可选的c)至少一个包含聚合物的膜层B2,并且其中所述多层片材具有至少0.05mm且至多0.8mm的厚度。通过所述方法能够获得的雷达罩壁与用于雷达罩(特别是非弹道或远程通信雷达罩)的现有技术中已知的片材或扁平/圆锥形板相比显示出许多优点,即其具有更高的柔韧性(例如其在运输过程中可以被弯曲、折叠或卷起而没有任何(可见的)损坏);其可以被染色和涂漆;其对于宽频率范围内的电磁波具有高透明度并且显示出更好的机械性能(例如具有高抗张强度并且承受高风负载要求),同时在使用期间显示出高RF传输效率,无松散的长丝,各层不分层和高耐刮擦性。

因此,根据本发明的雷达罩壁特别适合用于雷达罩,特别是非弹道雷达罩的构造,特别是适用于远程通信的雷达罩(被称为远程通信雷达罩)以及包括天线、雷达系统和雷达罩的远程通信系统,移动桅杆和通信基站中。由于其厚度非常低,所以根据本发明的多层片材不适用于弹道应用。

优选地,雷达罩壁包含多层片材,所述多层片材包含至少一个片材层A,所述片材层A包含上表面和与上表面相对的下表面,其中至少所述上表面、更优选所述上表面和下表面二者包含膜层B1并且至少所述上表面可选地包含膜层B2。还优选地,膜层B1也包含上表面和与上表面相对的下表面,其中所述下表面可选地包含层B2并且上表面包含多层片材中的层A。更优选地,所述制品中的多层片材包含一个片材层A,所述片材层A包含上表面和与上表面相对的下表面,其中所述上表面和下表面均包含膜层B1,并且所述上表面包含膜层B2。最优选地,所述制品中的多层片材包含一个片材层A,所述片材层A包含上表面和与上表面相对的下表面,其中所述上表面和下表面均包含膜层B1,并且所述上表面包含膜层B2,其中膜层B2是自由的(即,B2是片材中的最后一层并且其朝向片材的外部;膜层B2和片材外部之间没有其他东西),并且层B1直接朝向外部,例如朝向雷达罩中的反射器和天线。当层B2存在时,层B2是多层片材中的最下层和最上层。当层B2不存在时,层B1是多层片材中的最上层和最下层。

本发明还涉及包含根据本发明的雷达罩壁的雷达罩,所述雷达罩壁包含如本文所述的多层片材,所述多层片材包含:

a)至少一个片材层A,所述片材层A包含至少两个单层,所述单层包含聚合物纤维,和

b)至少一个第一膜层B1,所述第一膜层B1包含聚烯烃,

其中所述多层片材具有至少0.05mm且至多0.8mm的厚度。

此外,本发明还涉及一种系统,其包含含有根据本发明的雷达罩壁的雷达罩以及天线和/或雷达。

此外,本发明涉及根据本发明的雷达罩壁在构建雷达罩,优选构建适用于远程通信的雷达罩,更优选构建非防弹雷达罩中的用途。

值得注意的是,本发明涉及权利要求中记载的特征的所有可能的组合。说明书中描述的特征可以进一步组合。

还值得注意的是,术语“包含”、“包括”、“含有”不排除其他要素的存在。然而,还应该理解,对包含某些组分的产品的描述也公开了由这些组分组成的产品。类似地,还应该理解,对包括某些步骤的方法的描述也公开了由这些步骤组成的方法。

将利用以下实施例进一步阐明本发明,但本发明不限于此。

实施例

测量方法

●根据ASTM D790-07测量根据本发明的片材的弯曲强度(flexural strength)和模量。为了适应膜层的不同厚度,根据ASTM D790-07第7.3段通过采用为层压组件厚度两倍的负载和支撑刀尖半径(support nose radius)以及32的跨高比来进行测量。

纤维的抗张性能(例如抗张强度和抗张模量)按照ASTM D885M的规定,使用名义标定长度为500mm的纤维、50%/min的十字头速度和型号“Fibre Grip D5618C”的Instron 2714夹具在多丝纱线上测定。为了计算强度,将所测量的拉力除以纤度,纤度通过称重10米长的纤维来确定;假设聚合物的天然密度(例如对UHMWPE来说)为0.97g/cm3来计算数值,以GPa计。

带的抗张性能(例如抗张强度和抗张模量)按照ASTM D882的规定,在25℃下,在宽度为2mm的带上(若适用的话,用刀通过切开膜由膜得到),使用名义标定长度为440mm的带和50%/min的十字头速度来定义并测定。如果带是通过切开膜而得到,带的性能可视为与得到该带的膜的性能相同。

●根据ASTM D-638(84)在25℃和约50%相对湿度下测量膜层的抗张模量

●根据ASTM D882-10在23℃和约50%的相对湿度下测量膜层的抗张强度

●对所述片材的样品测量柔韧性,所述片材的样品具有支撑端(即,其放置在刚性桌子上的端部)、自由端(即,未受支撑的端),且所述刚性支撑和自由端之间的长度为500mm,其会因其自身重量在所述片材和水平轴之间以大于10的角度偏转。使用总长约65cm的片材。将15cm长的片材(片材的第一部分)放置在桌子的表面上,然后用夹子压在桌子上。剩余50cm长的片材(片材的第二部分)位于桌子和自由端之间。然后通过应用相同的方法对由片材的这两个部分形成的角度“α”(偏转角)进行3次独立测量,并利用以下关系式计算:α=cos-1(P2-P1)/L,其中P1是地板平面(桌子所在的位置)与片材的第二部分的端部(即50cm长片材的端部,在地板旁边)之间的距离(cm);P2是从地板平面到桌子顶部的桌子高度(P2=97.4cm),L是片材的第二部分的长度(L=50cm)。表1中报告了对同一样品(关于P1和多层片材的厚度)进行的这3次独立测量的平均值。

●根据本发明的片材以及片材中的任何一个层的厚度利用千分尺在原始位置以及8个外周的位置上测量,所述外周位置在距原始位置至多0.5厘米的半径内,并且对数值进行平均。根据ISO-11357-3,通过差示扫描量热法(DSC)来确定熔融温度(Tm)和熔化热(ΔHF),在从室温到200℃的区间内以10℃/min的加热速率评估第二加热曲线。由以下方程式计算结晶度(Xc):Xc=ΔHF/ΔHF0,其中ΔHF0是假定等于280J/cm3的完美结晶HDPE的熔化热。

●根据ASTM D1601/2004,在135℃下,在十氢化萘中测定UHMWPE的特性粘度(IV),同时振摇混合物16小时,采用用量为2g/l溶液的BHT(丁羟甲苯)作为抗氧化剂。通过将在不同浓度下测量的粘度外推到零浓度下的粘度来获得IV。

dtex:通过称重100米纤维来测量纤维的纤度(dtex)。通过将以毫克计的重量除以10来计算纤维的dtex。

●通过公知的Split Post Dielectric Resonator(SPDR)技术对1GHz和10GHz之间的频率测定电磁性能,例如介电常数和介电损耗。对于10GHz以上的频率(例如介于10GHz和144GHz之间的频率)来说,使用开式谐振腔(OR)技术来确定所述电磁性能,其中使用具有凹镜和平面镜的经典的Fabry-Perot谐振器装置。有关使用网络分析仪在100GHz下测量介电和损耗正切的方法的更多细节可在T.M.Hirvonen和P.Vainikainen等人,IEEE Transactions on instrumentation and measurement,第45卷,第4期,1996年8月,第780-786页中找到,有关使用开放式微波谐振器在35GHz下进行介电测量的更多细节可在R.G.Jones,Proc.IEE,第123卷,第4期,1976年4月,第285-290页中找到。对于这两种技术来说,都使用平面样品,即,样品在其宽度和长度限定的平面上不具有任何曲率。由于在SPDR技术的情况下,对测试介电性能的各个频率,使用单独的装置,所以SPDR技术在3.9GHz和5GHz的频率下进行。对应于这些频率的装置是可商购的,由QWED(波兰)购入。使用这些装置所带的软件来计算电磁性能。对于OR技术来说,根据Clarke,R N,Gregory,A P,Cannell,D,Patrick,M,Wylie,S,Youngs,I,Hill,G的“A Guide to characterization of dielectric materials at RF and Microwave frequencies”,Institute of Measurement and Control/National Physical Laboratory,2003,ISBN:0904457389的第7.1.17及该章节所列的所有参考文献(即,参考文献1–6,特别是参考文献[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,pp 9–24,1982)的说明来建造该装置。在35GHz、50GHz和72GHz的频率下进行OR技术。由插入样品时保持相同共振模式所需的谐振器的长度变化来计算相对电容率(也称为介电常数)。由Q因子的相应变化来计算损耗正切值。通过下述方式计算频率区间中损耗正切和介电常数的变化系数:测量频率区间中损耗正切和介电常数的3个值,由这些值计算平均介电常数和损耗正切以及损耗正切和介电常数的标准偏差,并将所述标准偏差除以所述平均值。

●根据标准方法IEEE Std.149-1979,第15章,在用于不同频带的微波抛物面天线之前,如下文所述进行回波损耗(RL)测量:在室温下,通过使用消声室并在天线传输线端口进行校准,通过使用抛物面天线并将雷达罩垂直放置在波束上。

●按以下方式进行风负载试验

在抗张强度测定仪中使用直径为13cm的圆锥形样品架夹紧装置来分析可以施加在用根据本发明的多层片材制成的雷达罩上的最大力。使用圆锥形样品架以便能够产生更大的对片材的夹紧力,以减少滑动的可能性。使用直径为11cm的圆形印章(stamp)在包含本发明片材的雷达罩上施加最大力。“最大力”被定义为圆锥形架中根据本发明的多层片材不滑动并且片材未被损坏时的力。

通过在雷达罩上施加沙袋来模拟风负载。通过在根据本发明的多层片材的4ft(1.2米)直径的雷达罩的表面上施加450kg沙袋,然后在雷达罩上施加3982N/m2(0.0039MPa)的压力来模拟250km/h的风速。根据公知的阻力方程(Drag equation)计算由风施加在平坦雷达罩表面上的力:F=Cd*1/2*ρ*V2*A,其中Cd=阻力系数,对于平坦表面为1.17;V2=风速(m/s)=250km/h=69.4m/s;A=雷达罩表面(m2)=4ft直径=(4*0.3m)2*π/4=1.13m2;空气=1.293kg/m3。因此,F=1.17*1/2*1.293*(69.4)2*1.13=4117N。因此,可以在雷达罩上施加非常大的力(4117N),而不会使雷达罩的表面损坏或破碎。

当在13cm直径的片材上利用印章施加51N时,施加/模拟了与在1.2m直径片材雷达罩上利用450kg沙袋时相同的平均风负载力:250km/h。

通过以10mm/min和100mm/min的速度在多层片材上按压印章来模拟风负载力,并从10N开始,以评估圆锥形样品架中多层片材上可获得的最大风负载力。观察到:可以在圆锥形样品架中夹紧的13cm直径片材上施加2500N的力(0.25MPa),而圆锥形样品架中没有滑动并且片材保持完整,即没有损坏或破碎。为了能够获得这些高的力,高强度多层片材的圆锥形架中的固定非常好。

进行利用500N持续60分钟的恒定力试验,以用与上文所述的最大风负载试验相同的方式分析雷达罩中使用的多层片材上的恒定高风负载。测量从10N的力开始。为了在多层片材上维持500N的力60分钟,抗张强度测定仪仅发生0.5mm的额外位移。

产生包含UHMWPE的固态带

在40bar的压力和130℃的温度下,在双带压机中压实UHMWPE粉末的粉末床。粉末床的空中密度(aerial density)为1kg/m2。将所得产物在温度为135℃的两个压延辊之间压缩,直至厚度为270微米,随后在147℃的烘箱中以因子10拉伸,然后在另一个烘箱中在150℃温度下以因子2.5再次拉伸。所得取向带的厚度为42微米,抗张强度为1.7GPa,抗张模量为115GPa,宽度为35cm。纵向上带的抗张强度与横向上带的抗张强度之比为150。

产生包含UHMWPE的纺织片材

将如“产生包含UHMWPE的固态带”下所述获得的带的4个单层,每个单层包含如上文所述产生的10cm宽和0.042mm厚的固态UHMWPE带,纺织成两种平纹组织结构,每种平纹组织结构均包含由所述带组成的两个0,90°交叉铺叠单层。在环境条件(约23℃的室温)下将两种平纹组织结构彼此堆叠,以产生具有4个单层的织物片材层,每个单层均由所述带组成。将获得的片材切成宽度为40cm、长度为40cm且厚度为0.17mm,在带的0,90°方向的韧度为8.5cN/dtex,面密度为168g/m2的片材样品。

生产雷达罩壁

为了均匀分布压力,在压制过程期间在片材的一侧(即在上表面)施加硬度为60shore A的硅橡胶压垫(可商购自Hofland Deltaflex)。然后在根据本文的实施例和对比例的片材样品的两侧施加一个双层整饰膜,接着在一步法中压制如此形成的组装体:在液压机中,在145℃的温度下,压力为50bar和停留时间为10分钟。之后,将组装体冷却至室温(约23℃),移出硅橡胶垫,从而获得了多层片材。

然后将通过“产生包含UHMWPE的纺织片材”并根据本文实施例1和对比例获得的多层片材安装在塑料环框架上,这是通过使用螺栓和螺母系统将其夹紧在框架上来实现的,以形成雷达罩壁。

实施例1

在如上文在“产生包含UHMWPE的纺织片材”中所述获得的多层片材的下侧和上侧施加厚度为0.04mm的双层膜。所述膜包含一个0.02mm厚的层膜,所述层膜包含可从以名称HP2023N商购获得的LDPE和可从以名称6135NE商购获得的LLDPE,0.8重量%的由A.Schulman Company制造的可作为UVS225商购获得的UV稳定剂,0.2重量%的可从BASF商购获得的Chimassorb 944和0.4重量%的可从BASF商购获得的TiO2;和一个0.02mm厚的层膜,该层膜包含可从以商品名FI0750商购获得的HDPE,0.2重量%的可从BASF商购获得的Chimassorb 944和0.4重量%的可从BASF商购获得的TiO2。片材样品的下侧朝向LDPE/LLDPE膜层,上侧朝向HDPE膜层。得到的多层片材的厚度为0.21mm。样品的韧度为8.5cN/dtex。

实施例2

重复实施例1,唯一不同之处在于:含有HDPE的膜层具有0.04mm的厚度。多层片材的厚度为0.29mm,面密度为288g/m2

实施例3a

重复实施例1,唯一不同之处在于:一个多层片材由面密度为65g/m2的膜产生,并且由一个0.05mm厚的LDPE膜和一个0.015mm厚的聚酰胺-6膜(可从DSM以商品名AkulonTMF130商购获得)制成。多层片材的厚度为0.29mm,面密度为298g/m2。表1中显示了该样品的柔韧性测量结果。

实施例3b

重复实施例3a,唯一不同之处在于:片材层A具有在4个平纹组织结构中形成的8个单层,每个组织结构包含两个0,90°交叉铺叠带单层,所述组织结构彼此堆叠。表1中显示了该样品的柔韧性测量结果。

实施例3c

重复实施例3a,唯一不同之处在于:片材层A具有在6个平纹组织结构中形成的12个单层,每个组织结构包含两个0,90°交叉铺叠带单层,所述组织结构彼此堆叠。表1中显示了该样品的柔韧性测量结果。

对比例3a

重复实施例3a,唯一不同之处在于:片材层A具有在8个平纹组织结构中形成的16个单层,每个组织结构包含两个0,90°交叉铺叠带单层,所述组织结构彼此堆叠。表1中显示了该样品的柔韧性测量结果。

对比例3b

重复实施例3a,唯一不同之处在于:片材层A具有在12个平纹组织结构中形成的24个单层,每个组织结构包含两个0,90°交叉铺叠带单层,所述组织结构彼此堆叠。表1中显示了该样品的柔韧性测量结果。

实施例4

重复实施例1,唯一不同之处在于:膜具有20g/m2的面密度并且由位于片材层A的两侧的一个0.020mm厚的LDPE膜组成。多层片材的厚度为0.21mm,面密度为208g/m2

实施例5

重复实施例1,唯一不同之处在于:整饰膜具有60g/m2的面密度并且由一个0.045mm厚的LDPE膜和一个0.015mm厚的PET膜(可从以名称BC111商购获得)组成。多层片材的厚度为0.29mm,面密度为288g/m2

观察到:当施加高的力时,利用实施例1-5获得的雷达罩壁保持完整(例如,片材未损坏或破裂)。具体观察到:当在如上所述的风负载试验中,在直径11cm的雷达罩上施加4500N的力时,雷达罩壁没有损坏或破裂,从而产生了具有高安全系数的雷达罩。此外,由于其高柔韧性,实施例1-5的多层片材可以较容易地卷起、弯曲和折叠并运输而没有任何损坏(例如破裂或裂缝),而根据对比例3获得的多层片材在用于大尺寸雷达罩时也是刚性的板式片材。另外,本发明的多层片材是简单的扁平产品形式,也适用于扁平形雷达罩的构造以及大尺寸雷达罩。这些扁平产品形式为雷达罩框架或反射器等提供了更简单且更具成本效益的连接方法。所述多层片材具有高强度、环保并且对于光是半透明的,这种性能与对雷达罩构造的良好品质控制有关。此外,根据实施例1-5获得的雷达罩壁具有高耐刮擦性,并且在使用期间显示出无分层且无松散长丝,相比之下,通过对比例3获得的雷达罩壁显示出低耐刮擦性,并且在使用期间显示出高分层和松散长丝。

表1显示:根据本发明的多层片材(实施例3a-c)与厚度大于0.8mm的多层片材(对比例3a-b)相比,具有高得多的柔韧性。还观察到:根据本发明的多层片材在卷起、弯曲和折叠时没有显示任何(可见的或内部结构中的)损坏或分层,而根据对比例3a-b获得的多层片材显示在卷起、弯曲和折叠所述片材时出现片材的可见和内部损坏(呈现为空隙或裂缝)以及分层。

此外,在7.1-40GHz的频率下对以下片材进行RF回波损耗测量:i)实施例1中产生的片材,不同之处在于:使用2个带单层代替4个带单层;片材的厚度为0.09mm;ii)实施例1中产生的片材;iii)由实施例1中产生的3层片材组成的0.5mm厚片材,每层片材具有4个带单层;使用上文所述的“产生包含UHMWPE的纺织片材”下的压制程序使3层片材固结。观察到:在片材厚度增加时,电磁辐射的RL增加。0.09mm和0.17mm厚的片材分别获得19dB和18dB的RL。0.5mm厚的片材获得15dB的RL。此外,厚度大于0.8mm的多层片材(板形)的柔韧性不足以使得能够折叠、弯曲或卷起而不引起损坏(在弯曲、折叠或卷起时在片材中出现可见的裂缝和分层),并且其显示出较低的对电磁波的透明度。

还在7.1-40GHz的频率下对实施例3的多层片材进行了RF回波损耗测量。通过应用不同的频带获得了合适的回波损耗值:7.1-8.5GHz=19dB;10-11.7GHz=17dB;12.7-13.25GHz=22dB;14.2-15.35GHz=21dB;17.7-19.7GHz=18dB;21.2-23.6GHz=19dB;24.25-26.5GHz=19dB;27.5-29.5GHz=17dB;31-33.4GHz=17dB;37-40GHz=17dB。可以看出:根据本发明的雷达罩壁可以在宽频率范围内使用,所获得的低RF值表明,根据本发明的雷达罩壁导致天线几乎没有或没有失谐,并且雷达罩壁的传输效率很高。

表1

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