(57)【要約】  本発明は、ポリマー繊維を含む少なくとも１つの積層体要素を含む材料であって、１．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、３９．５ＧＨｚおよび７２ＧＨｚからなる周波数の群から選択される周波数で測定される損失係数が８×１０−３ラジアン未満である材料に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー繊維を含む少なくとも１つの積層体要素を含む材料であって、１．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、３９．５ＧＨｚおよび７２ＧＨｚからなる周波数の群から選択される任意の周波数で測定される損失係数が８×１０−３ラジアン未満である材料。
【請求項２】
前記積層体要素は、少なくとも２層の薄層を含む請求項１に記載の材料。
【請求項３】
前記ポリマー繊維は、織布、編布、組布、編組布および不織布、ならびにこれらの組み合わせからなる群から選択される布を形成している請求項１または２に記載の材料。
【請求項４】
前記積層体要素が、ポリマー繊維の織布、好ましくはポリマーテープの織布を含む少なくとも１層の薄層を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の材料。
【請求項５】
前記積層体要素は、少なくとも５０ＭＰａの曲げ強度を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の材料。
【請求項６】
前記ポリマー繊維が、ポリオレフィン繊維、より好ましくはポリエチレン繊維、最も好ましくは超高分子量ポリエチレン繊維である請求項１〜５のいずれか一項に記載の材料。
【請求項７】
前記積層体要素が、上面と、前記上面の反対側にある下面とを含み、少なくとも前記上面、より好ましくは前記上面と下面の両方がポリマーコーティングで被覆されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の材料。
【請求項８】
前記ポリマーコーティングが、少なくとも０．５μｍの厚みを有する請求項７に記載の材料。
【請求項９】
少なくとも１００μｍの厚みを有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の材料。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の材料を含むレドーム壁。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の材料を含むレドーム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の材料を含む電磁窓。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の材料を製造する方法であって、
ａ．ポリマー繊維を含む少なくとも１層の薄層を用意する工程と、
ｂ．少なくとも１枚の予備成形したポリマーフィルムを用意する工程と、
ｃ．前記少なくとも１層の薄層を積層して、上面と、前記上面の反対側にある下面とを有する薄層積層体を得、前記少なくとも１枚の予備成形したポリマーフィルムを少なくとも前記上面に配置して、前記薄層積層体と前記予備成形したポリマーフィルムを含む組立体を作る工程と、
ｄ．前記工程ｃ）の組立体を、少なくとも１００ｂａｒの圧力と、前記ポリマー繊維の溶融温度未満の温度で一定の時間、圧縮する工程と、
ｅ．前記組立体を、７０℃未満、好ましくは室温にまで冷却し、その後、前記圧力を開放する工程と、
ｆ．前記組立体から前記予備成形したポリマーフィルムを除去する工程と
を含む方法。
【請求項１４】
前記予備成形したポリマーフィルムが、ポリビニルベースの材料、例えばポリ塩化ビニル、またはシリコーンベースの材料を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の方法により得られる圧縮薄層積層体。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、特に広帯域の周波数に対して優れた電磁特性を有する材料分野に属する。本発明はまた、レドーム構築体、詳しくは広帯域レドーム構築体に関する。
【０００２】
［背景技術］
レドーム構築体、または単にレドームは、アンテナを覆い、かつ保護するために使用される高い電磁透明性を有する構造体である。
【０００３】
アンテナ、特にレーダー設備、遠距離無線通信用インフラストラクチャーおよび電波望遠鏡などの大規模アンテナは、気象、例えば太陽光、風および湿度からそれらを保護するために、しばしばレドーム、またはある種の覆い構造体を必要とする。強風または暴風がしばしば発生する地域に設置するアンテナでは、風で飛ばされた破片などの飛翔物によるヘイル（ｈａｌｅ）や衝突からアンテナを保護するため、レドームの設置が特に必須である。
【０００４】
レドームの設計は、通常、空気力学的形状、剛性、および天候、衝撃、衝突、振動および生分解性に対する耐性、ならびに電磁エネルギー損失の最少化を目的とする電磁透明性、例えば通過電磁エネルギーの最小限の反射および／または吸収を含む構造要件に対処する。
【０００５】
レドームの構造要件は、通常、レドーム、特にレドーム壁を構築する際、適切な機械特性を有する複合材を使用することにより満たされる。しかしながら、公知の複合材は不十分な電磁特性、例えば、特に高周波および極超高周波において、相当に高い誘電率および誘電損失を有する傾向にある。公知の複合材はまた、電磁透明性が不十分で、特に高電磁吸収性が高く、かつ／または高反射性であることもわかった。
【０００６】
適切な機械特性を有する複合材から製造されたレドームの例が、Ｈ．Ｐ．Ｊ．ｄｅ  Ｖｒｉｅｓによる記事、すなわち「Ｄｅｓｉｇｎ，ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  ａ  Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）／ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｒａｄｏｍｅ  ｆｏｒ  ａｉｒｂｏｒｎｅ  ｒｅｍｏｔｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ」，オランダ航空宇宙研究所（ＮＲＬ：Ｎａｔｉｏｎａａｌ  Ｌｕｃｈｔ−  ｅｎ  Ｒｕｉｍｔｅｖａａｒｔｌａｂｏｒａｔｏｒｉｕｍ），アムステルダム、オランダ，（１９９８年１月１日，アムステルダム，オランダ）に開示されている。そこには、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）フィルムとＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）繊維から作られた布の積層物とを含む複合材を含むレドームが開示され、このレドームは０．０００２（２ｅ−４）の損失係数を有する。損失係数を測定した電磁周波数は不明であるものの、本発明者らはそのようなレドームを分析し、高周波および極超高周波では電磁特性、特にその電磁透明性をさらに改善することができると判断した。
【０００７】
ポリエチレン繊維を含む複合材をベースとしたレドームのさらに他の開示が、  Ｃｈｉａ−Ｌｕｎ  Ｊ．Ｈｕ  らによる「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」３１ｓｔ  先端材料技術国際シンポジウム（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＳＡＭＰＥ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ）（１９８６年４月７〜１０日）に示されている。そこには、Ｓｐｅｃｔｒａ  ９００繊維とエポキシマトリックスを含む複合材を含み、１０ＭＨｚで測定した損失係数が約１ｅ−４のレドームが報告されている。しかしながら、１ＧＨｚ（１０００ＭＨｚ）を超える周波数では、そのようなレドームの電磁透明性が幾分低いことが確認された。このことは、そのような複合材のＸ−バンドの周波数における挙動を調べた、Ｄａｖｉｄ  Ｓ．Ｃｏｒｄｏｖａらによる「Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｉｍｐａｃｔ／ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｒａｄａｒ  ｄｏｍｅｓ」２ｎｄ  先端材料技術電子工学国際会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＳＡＭＰＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）（１９８８年６月１４〜１６）に示されている。そこには、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）繊維とエポキシマトリックスをベースとしたレドームのＸ−バンドで測定した損失係数が、約０．００４４（４．４ｅ−３）であることが示されている。
【０００８】
エポキシレドームに埋め込んだＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）繊維から作られたレドームのＷ−バンド、すなわちＸ−バンドより高い周波数における挙動に関するさらに別の研究が、Ｒｏｂｉｎ  Ｌ．Ｃｒａｖｅｙによる「Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｃａｎｄｉｄａｔｅ  Ｒａｄｏｍｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｔ  Ｗ−ｂａｎｄ」（１９９７年５月）と題するＮＡＳＡ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ（１１０３４４）で報告されている。そこには、そのようなレドームがＷ−バンドで測定したものとして約０．０２（２ｅ−２）の損失係数を有することが示されている。
【０００９】
ポリエチレン以外のポリオレフィンもまた、レドームの製造に適した複合材に使用することができる。自己強化ポリプロピレンから作られたレドームの例が、欧州特許第１１８５２９３８号明細書に記載されており、そのレドームは１０ＧＨｚの測定で約０．００１５（１．５ｅ−３）の損失係数を有する。しかしながら、そのようなレドームは、通常、電磁特性がポリエチレンを使用したものより低い。
【００１０】
しかしながら、レドームの電磁特性、特にその電磁透明性を改善するために、様々な発明者らによっていくつかの解決策が提案された。通過する電磁エネルギーの反射を、したがって、電磁エネルギー損失（電磁信号損失または単に信号損失ともいう）を、材料中で最小化する１つのアプローチは、ある一定の材料厚さを、すなわちレドームの場合にはある一定のレドーム壁の厚さを選択することである。前記厚さは、通常、材料の電磁特性と、それと相互作用する電磁信号の特性、例えば、エネルギーまたは信号ビームの数、スイッチング速度、入射角、前記信号の波長または周波数に合わせて調節される。１つの特に好ましい解決策は、前記材料の前面で反射した波とその材料の背面で反射した波が弱め合う干渉によって互いにキャンセルするように、材料の誘電率および信号の波長に合わせて前記厚さを調節することである。
【００１１】
通過する電磁エネルギーの反射を材料中で最小化する別のアプローチは、空気とその材料の中間の屈折率を有する、４分の１波長厚さの層を材料上に設けることである。通過する電磁エネルギーの反射を材料中で最小化するさらに別のアプローチは、発泡プラスチック材料を含む複合材の使用である。
【００１２】
各種複合材、およびそれらを含むレドーム壁を有し、上述のアプローチの少なくとも１つを使用して設計された各種レドームは、米国特許第４９８０６９６号明細書、英国特許第８４６８６８号明細書、米国特許第４５９００２７号明細書、同第４７８３６６６号明細書および同第５０５９９７２号明細書に見出すことができる。しかしながら、レドーム壁の構築するためにそれらで使用されている複合材は、通過する電磁エネルギーの反射を最小限にするよう注意深く設計されている場合でさえ、適合した波長の電磁エネルギーに対してのみ最適に機能する。さらに、レドーム壁全体で許容できるエネルギー損失から、それらの最大厚さは比較的薄いレドーム壁に制限され、このことが今度はそれらの構造特性に良くない影響を与える。特に、薄いレドーム壁は、特に大規模レドームに対して、特にマイクロウェーブ周波数帯、すなわち１ＧＨｚ超の高周波で作動するアンテナに使用されるものに対しては、構造的完全性が不十分であり得ることが認められた。
【００１３】
材料中の、レドームの場合にはその壁における、電磁エネルギーの吸収を最小化するために、レドーム壁の構築には低誘電率材料が使用された。しかしながら、低誘電率材料は構造要件を満たさないことが多いため、より良好な機械特性を有する高誘電率材料がそれらと共に使用されている。上記欠点を補うために、多層材料およびそれを含むレドーム壁が開発されており、その例は、米国特許第４６１３３５０号明細書、同第４７２５４７５号明細書、同第４６７７４４３号明細書、同第４３５８７７２号明細書、同第３７８０３７４号明細書、同第５４０８２４４号明細書および同第７１５１５０４号明細書に見出される。
【００１４】
しかしながら、電磁特性および機械特性の最適な組み合わせを有する材料を設計することは困難であり、特に、そうした材料はむしろ大きな電磁信号損失を示し得るため、１０ＧＨｚを超える周波数に対しては効率が悪くなる。
【００１５】
多くの設計が優れた電磁透明性を有する材料を得ようと試みており、そのような材料を含むレドームは、米国特許第７１５１５０４号明細書、米国特許出願公開第２００４／０２１９８５０号明細書、同第２００６／０２５５９４８号明細書、同第２００７／００３３９６８３号明細書、同第２００７／０２９２６７４号明細書、同第２００８／０１８７７３４号明細書、同第２００８／０１８８１５３号明細書、同第２００８／０２５２５５２号明細書、同第２００９／０１４８６８１号明細書、同第２００９／０１６７６２８号明細書および同第２００９／０２０７０９５号明細書に見出される。これらの材料の殆どは、通常、各種レドームへの適用に対する構造要件を満たしており、かつそれと相互作用する、適合した電磁信号の波長に対しては、かなり良好な電磁特性を有する。いくつかの材料はまた、広帯域レドーム、すなわち広帯域アンテナと共に使用するレドームの構築に適切に使用し得る。例えば、いくつかの広帯域レドーム用の広帯域材料が、米国特許出願公開第２００８／０１８７７３４号明細書に報告されており、これは１００ＭＨｚの適合周波数で、約３．０５の最小誘電率および約０．００１５（１．５×１０−３）ラジアンの最小誘電損失を達成した。しかしながら、これらの公知の広帯域材料は、通常、マイクロ波帯より低い周波数で有効であり、前記材料は、通常、マイクロ波帯の周波数では大きな誘電損失を示す。
【００１６】
１００ＧＨｚまでの周波数で作動するアンテナ用レドームの構築に、公知の材料がいくらか適していることがわかったが、レドーム壁での電磁信号損失はかなり大きいことがわかった。特に、現在、従来より高い感度を要求する用途が数多く開発されつつある。１ＧＨｚ以上の高周波数、特に５０ＧＨｚ以上の極超高周波数で有効な電磁特性を有する材料を設計することは極めて難しいと認識すべきである。例えば、５０ＧＨｚ超の、さらには７０ＧＨｚ超の周波数で作動するアンテナ用の有効なレドームの製造を可能にするような電磁特性、例えば誘電率および／または誘電損失を有する材料は非常に少ない。極超高周波数アンテナ用レドームに公知の材料を使用する場合、アンテナの有効作動距離は短くなり、信号損失を補償するために出力を極端に増加させなければならないと認められた。アンテナ出力を増加させると、今度はアンテナの動作寿命を短縮させ、また大量の電力消費により運転経費も増大させる。
【００１７】
上記欠点に直面した結果、本発明の目的は、したがって、効率的な広帯域レドーム、すなわち、幅広い帯域、特にマイクロ波帯域、例えば１４０ＧＨｚ以上までの周波数、特に１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数で良好な電磁透明性を示すレドームの製造を可能にする材料を提供することであり得る。
【００１８】
本発明の別の目的は、効率的な広帯域レドームの製造を可能にする、幅広い帯域、特に１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数での誘電損失の小さい材料を提供することであり得る。誘電損失は、本明細書では、また損失係数ともいい、ラジアンで表す。
【００１９】
本発明の別の目的は、効率的な広帯域レドームの製造を可能にする、１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数帯中のある周波数での誘電損失の小さい材料を提供することであり得る。
【００２０】
本発明の別の目的は、効率的な広帯域レドームの製造を可能にする、幅広い帯域、特に１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数での誘電損失の変動の小さい材料を提供することであり得る。
【００２１】
本発明の別の目的は、効率的な広帯域レドームの製造を可能にする、優れた機械特性を有し、かつ／または適切な衝突保護性を示す材料を提供することであり得る。
【００２２】
本発明の別の目的は、効率的な広帯域レドームの製造に適した材料の製造方法を提供することであり得る。
【００２３】
［発明の概要］
本発明のこれらの目的および他の目的は、ポリマー繊維を含む積層体要素を含む材料であって、１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、好ましくは１ＧＨｚ〜７２ＧＨｚの周波数区間内の周波数で測定される平均損失係数が８×１０−３ラジアン未満である材料により達成し得る。平均損失係数とは、本明細書では、必要な周波数区間内、例えば１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数区間内の周波数で前記損失係数を測定して得られる損失正接値の平均である損失係数値と理解される。材料の平均損失係数は、周波数１．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、３９．５ＧＨｚおよび７２ＧＨｚで測定した損失係数の値を使用して計算することが好ましい。これらの特定の周波数は、殆どの公知のアンテナがこれらの周波数の少なくとも１つの近辺で動作するという考えに基づいて選択された。平均損失係数は、好ましくは最大で６×１０−３ラジアン、より好ましくは最大で３×１０−３ラジアン、より一層好ましくは最大で８×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で４×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で２×１０−４ラジアン、最も好ましくは最大で１．３×１０−４ラジアンである。
【００２４】
第２の実施形態では、本発明はポリマー繊維を含む積層体要素を含む材料であって、１．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、３９．５ＧＨｚおよび７２ＧＨｚからなる群から選択される任意の周波数で測定される損失係数が８×１０−３ラジアン未満である材料を提供する。前記損失係数は、好ましくは最大で６×１０−３ラジアン、より好ましくは最大で３×１０−３ラジアン、より一層好ましくは最大で８×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で４×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で２×１０−４ラジアン、最も好ましくは最大で１．３×１０−４ラジアンである。
【００２５】
第３の実施形態では、本発明はポリマー繊維を含む積層体要素を含む材料であって、７２ＧＨｚの周波数で測定される損失係数が１×１０−３ラジアン未満である材料を提供する。損失係数は、好ましくは最大で８×１０−４ラジアン、より好ましくは最大で４×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で２×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で１．５×１０−４ラジアン、最も好ましくは最大で９．０×１０−５ラジアンである。
【００２６】
第４の実施形態では、本発明はポリマー繊維を含む積層体要素を含む材料であって、１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数区間内で測定される損失係数の変動係数が、最大で８０％、好ましくは最大で６０％、より好ましくは最大で５０％、最も好ましくは最大で４０％である材料を提供する。変動係数は、周波数１．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、３９．５ＧＨｚおよび７２ＧＨｚで測定される損失係数の値を使用して計算することが好ましい。この実施形態の材料は、周波数３９．５ＭＨｚで測定される損失係数が、最大で２．５×１０−３ラジアンであることが好ましく、より好ましくは最大で１×１０−３ラジアン、より一層好ましくは最大で８×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で４×１０−４ラジアン、最も好ましくは最大で２×１０−４ラジアンである。
【００２７】
第５の実施形態では、本発明はポリマー繊維を含む積層体要素を含む材料であって、３９．５ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、好ましくは３９．５ＧＨｚ〜１００ＧＨｚ、より好ましくは３９．５ＧＨｚ〜７２ＧＨｚの周波数区間内の周波数で測定される平均損失係数が、最大で１０−２ラジアンである材料を提供する。平均損失係数は、好ましくは最大で２×１０−３ラジアン、より好ましくは最大で１×１０−３ラジアン、より一層好ましくは最大で８×１０−４ラジアン、より一層好ましくは最大で４×１０−４ラジアン、最も好ましくは最大で２×１０−４ラジアンである。
【００２８】
本発明の実施形態の材料、または本明細書で単に本発明の材料と称する材料は、広い帯域幅にわたって良好な電磁特性を維持することがわかった。また、本発明の材料の電磁特性、特にそれらの損失係数が、１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの極めて広い周波数領域でほとんど変化しないことも確認された。そのように著しく優れた広帯域電磁特性を有するそうした材料は、発明者らが知る限りでは、これまで製造されたことはなかった。
【００２９】
特に、公知の殆どのアンテナが作動する周波数での電磁特性もまた、本発明の材料は極めて優れていることが確認された。特に、極めて高い周波数、例えば７２ＧＨｚで、本発明の材料は、レドームの製造に使用されている公知の材料よりはるかに優れている。
【００３０】
また、本発明の材料が、極超高周波数、例えば７２ＧＨｚで、通常、公知の材料で生じる電磁的緩和現象が本発明の材料ではより低い程度で生じるという独特の挙動を示すことも確認された。
【００３１】
さらに、本発明の材料は軽量であり、かつ極めて優れた機械特性および衝撃特性、例えば構造の完全性、剛性、強風などの気象因子に対する耐性、風に飛ばされた破片の衝突に対する耐性、および著しく優れた防弾性能さえも有することが確認された。
【００３２】
［発明の詳細な説明］
本発明によれば、本発明の材料はポリマー繊維を含む積層体要素を含む。
【００３３】
本明細書では、繊維は、横寸法、例えば直径、幅および／または厚さより長さがはるかに大きい、細長い物体と理解される。用語、繊維にはまた、各種の実施形態、例えばフィラメント、リボン、細片、バンド、テープ、フィルムなどが含まれる。繊維はまた、規則的な断面、例えば楕円、円、長方形、正方形、平行四辺形の断面、または不規則な断面、例えば分葉状、Ｃ字形、Ｕ字形の断面を有し得る。繊維は、当分野でフィラメントとして知られている連続長を有していてもよく、あるいは当分野でステープルファイバとして知られている不連続長を有していてもよい。ステープルファイバは、一般に、フィラメントを切断、またはけん切して得ることができる。本発明の目的のためのヤーンは、多くの繊維を含む長尺体である。
【００３４】
本発明のある特別な実施形態では、ポリマー繊維は、ポリマーテープ、すなわち、繊維がテープ状の形状を有しているものである。強制ではないが、本発明で使用するテープは、非繊維性テープ、すなわち繊維を製造する工程、およびテープを製造するために繊維を使用する工程、例えば溶融工程を含むプロセスとは異なるプロセスで得られるテープが好ましい。本発明の目的のための適したポリマーテープは、断面アスペクト比、すなわち幅と厚さの比が、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、より一層好ましくは少なくとも１００：１、さらにより一層好ましくは少なくとも１０００：１のテープであり得る。ポリマーテープの幅は、好ましくは１ｍｍ〜６００ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ〜４００ｍｍ、より一層好ましくは３０ｍｍ〜３００ｍｍ、さらにより一層好ましくは５０ｍｍ〜２００ｍｍ、最も好ましくは７０ｍｍ〜１５０ｍｍである。ポリマーテープは、厚さが１μｍ〜２００μｍであることが好ましく、５μｍ〜１００μｍであることがより好ましい。ポリマーテープの使用によって、本発明の材料が優れた電磁特性のみならず良好な機械特性を示すことが確認された。
【００３５】
積層体要素は少なくとも１層の薄層を含むことが好ましく、積層体要素は複数の薄層を含む多層の積層体要素であることがより好ましい。薄層は、本技術分野では、層、または時には単層とも呼ばれる。積層体要素は、偶数の薄層を含むとき良好な機械特性が達成され得ることから、少なくとも２枚の薄層を含むことが好ましい。多層積層体要素の薄層の数は、当業者であれば、多層積層体要素の所望の重量、厚さ、または面密度を考慮して、ルーチンワークにより決定することができる。
【００３６】
薄層は、ポリマー繊維を含み、このポリマー繊維が、布、例えば織布、編布、組布、編組布もしくは不織布、またはこれらの組み合わせを形成していることが好ましい。好ましい布は織布であり、その適切な例としては、平織、うね織、バスケット織、マット織および綾織の布などが挙げられるが、これらに限定されない。編布は、よこ編のもの、例えばシングルもしくはダブルジャージー布であっても、たて編のものであってもよい。不織布の例としては、フェルト、および一方向織布、すなわちポリマー繊維の大部分、例えば布中の全繊維の少なくとも８０質量％、より好ましくは布中の全繊維が、共通の方向に沿って実質的に平行に走っている布が挙げられる。織布、編布または不織布の他の例と、それらの製造方法は、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｔｅｘｔｉｌｅｓ」，ＩＳＢＮ  ９７８−１−５９１２４−６５１−０の第４，５および６章に記載されており、それらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。編組布の説明とその例は、同ハンドブックの第１１章、より詳しくは段落１１．４．１に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。薄層が一方向織布または織布を含むならば、電磁および機械特性に関して良好な結果を得ることができる。最も好ましい布は、織布、特に平織またはバスケット織の布である。
【００３７】
本発明によれば、本発明の材料はいずれも、１つの積層体要素を含む。しかしながら、本発明の材料のいずれも複数の積層体要素を含み得ることを除外するものではない。積層体要素の数は、当業者であれば、本発明の材料の所望の重量、厚さ、または面密度を考慮して、ルーチンワークにより決定することができる。本発明の材料が唯一の、または言い換えれば単一の積層体要素を含むならば、良好な電磁特性を得ることができる。
【００３８】
１つの実施形態においては、本発明の材料はいずれも、少なくとも１層の薄層を含む積層体要素を含み、その少なくとも１枚の薄層は、積層体要素の長さおよび幅とほぼ同じ長さと幅を有する単一のポリマーテープを含む。以下、この実施形態の目的では、そのようなテープをフィルムと称する。ポリマーフィルムの幅と長さの寸法は、したがって、積層体要素の寸法により定まり、これは今度は本発明の材料の用い方により定まる。当業者であれば、前記フィルムの横方向の寸法はルーチンワークにより決定することができる。前記フィルムは異方性であることが好ましい。異方性は、本発明との関連では、第１の方向の弾性係数が、それに垂直な方向の弾性係数に比べて少なくとも３倍である、互いに垂直な２つの方向をフィルム平面に規定することができることを意味する。一般に異方性フィルムの第１の方向は、本技術分野では、最大の機械特性を有する縦方向もしくは延伸方向（または配向方向）とも呼ばれる。積層体要素が、複数の薄層を含み、各薄層がポリマーフィルムを含み、前記複数の薄層が、２つの隣接する薄層中のポリマーフィルムの配向方向、すなわち縦方向が、好ましくは４５〜１３５°、より好ましくは６５〜１１５°最も好ましくは８０〜１００°の角αをなすように積層されているとき、非常に良好な結果を得ることができる。そのような異方性フィルムを製造する方法は、例えば、国際公開第１０／０６６８１９号パンフレットに開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【００３９】
さらに他の好ましい実施形態では、本発明の材料はいずれも、少なくとも１層の薄層を含む積層体要素を含み、前記少なくとも１層の薄層はポリマー繊維の一方向織布を含む。ポリマー繊維はポリマーテープであることが好ましい。積層体要素は複数の薄層を含むことが好ましく、１層の薄層における繊維方向が、隣接する薄層の繊維方向に対して回転していることが好ましい。薄層の製造にポリマーテープを使用すると、前記薄層中のテープは一方向に整列し、共通の、単一面を規定し、かつそれに包含される長さの方向に走る。２枚の隣接するテープ間に隙間があってもよく、前記隙間は、好ましくは、前記２枚の隣接するテープの最も細いものの幅の最大で１０％であり、より好ましくは最大で５％、最も好ましくは最大で１％である。薄層を形成している、一方向に整列しているテープは、互いに接している関係にあることが好ましい。１つの実施形態では、薄層を形成しているテープは、１方向に整列し、かつ２枚の隣り合うテープは一部表面上で長さ方向に互いに重なり合っており、この重なり部分は、前記２枚の隣接し重なりあっているテープの最も細いものの幅の最大で５０％であることが好ましく、より好ましくは最大で２５％、最も好ましくは最大で１０％である。
【００４０】
より好ましい実施形態では、本発明の材料はいずれも、少なくとも１層の薄層を含む積層体要素を含み、前記少なくとも１枚の薄層は、ポリマー繊維の織布を含む。ポリマー繊維はポリマーテープであることが好ましい。好ましい織構造は、平織、バスケット織、繻子織および千鳥綾織である。最も好ましい織構造は、平織である。ポリマーテープを使用する場合、織布の薄層の厚さは、テープの厚さの１．５倍〜３倍であることが好ましく、テープの厚さの約２倍であることがより好ましい。
【００４１】
本発明で使用する積層体要素はまた、バインダーまたはマトリックス材料を含んでもよく、これらは、ポリマー繊維の間および／または前記積層体要素全体に含浸させ得る。積層体要素が複数の薄層を含む場合、薄層もまたバインダーまたはマトリックス材料を含んでもよい。通常、バインダーまたはマトリックス材料は、ポリマー繊維を一体に保持するため、および／または積層体要素の機械特性を改善するために使用される。前記積層体要素の電磁特性に影響するような特定のバインダーおよびマトリックスを使用し得る。各種のバインダーまたはマトリックスを使用することができ、その例として熱硬化性および熱可塑性材料が挙げられる。多様な熱硬化性材料を使用できるが、エポキシ樹脂またはポリエステル樹脂が最も一般的である。適切な熱硬化性および熱可塑性材料は、例えば国際公開第９１／１２１３６Ａ１号パンフレット（１５〜２１頁）に列挙されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。熱硬化性材料の群からは、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、エポキシドまたはフェノール樹脂が好ましい。熱可塑性材料の群からは、ポリウレタン、ポリビニル、ポリアクリル酸、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリオレフィン、またはポリイソプロペン−ポリエチレン−ブチレン−ポリスチレンもしくはポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマーなどの熱可塑性エラストマーブロックコポリマーが好ましい。特に、イソシアネートは、マトリックスまたはバインダーとして使用すると、高周波数および極超高周波数で本発明の材料に良好な特性を付与することがわかった。
【００４２】
しかしながら、積層体要素は、ポリマー繊維間、および積層体要素全体にバインダーまたはマトリックス材料が実質的に含浸されていないことがより好ましい。バインダーまたはマトリックス材料が存在しない場合、本発明の材料の電磁特性が改善され得ることが確認された。
【００４３】
本発明で使用する積層体要素は、複数の薄層を含み、それらが熱および圧力によって接着されていることが好ましい。剛直な積層体要素が得られるように、十分な熱と圧力を加えて、前記複数の薄層を接着することが好ましい。本発明で使用する積層体要素は、曲げ強度が少なくとも５０ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは少なくとも７０ＭＰａ、より一層好ましくは少なくとも９０ＭＰａ、最も好ましくは少なくとも１１０ＭＰａである。前記積層体要素の曲げ強度は、好ましくは７０〜２００ＭＰａ、より好ましくは９０〜１５０ＭＰａ、最も好ましくは１１０〜１２０ＭＰａである。積層体要素の曲げ弾性率は、好ましくは少なくとも１０ＧＰａ、より好ましくは少なくとも３０ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも５０ＧＰａである。剛直な積層体要素を使用することによって、本発明の材料の電磁および機械特性が改善されることが確認された。
【００４４】
本発明に適したポリマー繊維の例としては、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）（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）として知られている）；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）（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）（ｎｙｌｏｎ６，６として知られている）、ポリ（４−アミノブチル酸）（ｎｙｌｏｎ６として知られている）；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）；ポリビニルアルコール；例えば米国特許第４３８４０１６号明細書で知られているサーモトロピック液晶ポリマー（ＬＣＰ）；ポリオレフィン、例えばポリエチレンおよび／またはポリプロピレンのホモポリマーおよびコポリマー；ならびにこれらの組み合わせから製造される繊維が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４５】
ポリマー繊維が、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と、良好な結果を得ることができる。好ましいポリエチレン繊維は、高分子量および超高分子量ポリエチレン（［Ｕ］ＨＭＷＰＥ）繊維である。ポリエチレン繊維は、本技術分野で知られている任意の手法、好ましくは溶融紡糸法またはゲル紡糸法により製造し得る。最も好ましい繊維は、ゲル紡糸ＵＨＭＷＰＥ繊維、例えばＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）の名称でＤＳＭ  ダイニーマ（ＤＳＭ  Ｄｙｎｅｅｍａ）、ＮＬから販売されているものである。溶融紡糸法を使用する場合、ポリエチレンを製造するために使用するポリエチレン出発材料は、好ましくは２０，０００〜６００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは６０，０００〜２００，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する。溶融紡糸法の例は、参照により本明細書に組み込まれる欧州特許第１，３５０，８６８号明細書に開示されている。前記繊維の製造にゲル紡糸法を使用する場合、好ましくは少なくとも３ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも４ｄｌ／ｇ、最も好ましくは少なくとも５ｄｌ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有するＵＨＭＷＰＥを使用することが好ましい。ＩＶは、好ましくは最大でも４０ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大でも２５ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大でも１５ｄｌ／ｇである。ＵＨＭＷＰＥは、Ｃ原子１００個当たりの側鎖数が１未満であることが好ましく、Ｃ原子３００個当たりの側鎖数が１未満であることがより好ましい。ＵＨＭＷＰＥ繊維は、欧州特許出願公開第０２０５９６０Ａ号明細書、同第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、同第Ａ−２０５１６６７号明細書、欧州特許第０２００５４７Ｂ１号明細書、同第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号明細書を含む多くの刊行物、ならびにＴ．Ｎａｋａｊｉｍａ編「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｆｉｂｒｅ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」，Ｗｏｏｄｈｅａｄ  Ｐｕｂｌ．Ｌｔｄ（１９９４年），ＩＳＢＮ  １８５５７３  １８２  ７に記載されているようなゲル紡糸法により製造されることが好ましい。テープ状の形状を有する繊維を製造するには、紡糸孔の代わりに紡糸用スリットを有する紡糸染料を使用することにより、上記方法をルーチンワークで適合させることができる。
【００４６】
ポリマー繊維の引張強さは、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。ポリマー繊維の引張弾性率は、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である。ポリマー繊維が、少なくとも２ＧＰａ、より好ましくは少なくとも３ＧＰａの引張強さと、少なくとも４０ＧＰａ、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の引張弾性率を有するＵＨＭＷＰＥ繊維のとき、最良の結果が得られた。
【００４７】
本発明の特別な実施形態では、ポリマー繊維はポリマーテープであり、好ましくはそのテープは、ポリオレフィンから製造され、より好ましくはＵＨＭＷＰＥから製造される。
【００４８】
本発明で使用するポリマーテープは、好ましくは、固体法、すなわち、組み合わせたエンドレスベルトの間にポリマー粉末層を供給し、ポリマー粉末の融点未満の温度のプレス手段の間でポリマー粉末層を圧縮成形する工程ａ）；得られたポリマー粉末の圧縮成形体をカレンダーロール間に通して、テープを形成する工程ｂ）；およびテープを延伸する工程ｃ）を含む方法により製造される。固体法で製造されたテープは、通常、固体テープと呼ばれる。固体テープの製造に使用するポリマー粉末は、ポリオレフィン粉末が好ましく、ＵＨＭＷＰＥ粉末がより好ましい。ＵＨＭＷＰＥ粉末は、好ましくは少なくとも３ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも４ｄｌ／ｇ、最も好ましくは少なくとも５ｄｌ／ｇのＩＶを有することが好ましい。前記ＩＶは、好ましくは最大で４０ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大で２５ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大で１５ｄｌ／ｇである。本発明の材料に固体テープ、特にＵＨＭＷＰＥ固体テープを使用することにより、前記材料の電磁特性が改善され、これまでに達成されていない優れた特性を有する材料の製造さえも可能になった。
【００４９】
得られた固体テープの延伸、好ましくは一軸延伸は、当分野で知られた手段により実施し得る。そのような手段としては、適切な延伸装置による押出延伸および引張延伸が挙げられる。機械的強度および合成を増大させるために、延伸は複数の工程で行ってもよい。好ましいＵＨＭＷＰＥテープの場合、延伸は、多数の延伸工程で一軸により行うことが好ましい。最初の延伸工程は、例えば、延伸倍率３までの延伸を含み得る。テープの溶融が起こらないような条件、例えばテープの溶融温度未満の温度でプロセスが稼働する高温での多段延伸により、約５０以上の延伸倍率を達成し得る。これにより高強度のテープが得られ、少なくともＵＨＭＷＰＥのテープでは、１．５ＧＰａ以上の強度を得ることができる。
【００５０】
本発明で使用するポリマーテープ、より具体的にはポリオレフィンテープの引張強さは、好ましくは少なくとも０．５ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも１．５ＧＰａである。前記ポリマーテープ、より具体的にはポリオレフィンテープの引張弾性率は、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１１０ＧＰａである。ポリオレフィンテープがＵＨＭＷＰＥであり、その引張強さが少なくとも１．３ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１．５ＧＰａであり、引張弾性率が好ましくは少なくとも１００ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１０５ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも１１０ＧＰａであるとき、良好な結果を得ることができる。
【００５１】
好ましい実施形態では、本発明の材料はいずれも、上面と、上面の反対側に下面を含み、少なくとも前記上面、より好ましくは前記上面と下面の両方が、ポリマーコーティングで被覆されている前記積層体要素、好ましくは単一の積層体要素を含む。本発明の材料が、複数の積層体要素を含む場合、前記複数の積層体要素は、積層体要素の積層体を形成し、前記積層体は積層体上面と積層体上面の反対側に積層体下面を有し、少なくとも前記積層体上面、より好ましくは前記積層体の上下両面はポリマーコーティングで被覆されていることが好ましい。ポリマーコーティングの厚みは、好ましくは少なくとも０．５μｍ、より好ましくは少なくとも１μｍ、最も好ましくは少なくとも１．５μｍである。ポリマーコーティングの厚みは、好ましくは最大で４０μｍ、より好ましくは最大で３０μｍ、最も好ましくは最大で２０μｍである。ポリマーコーティングの厚みは、好ましくは１．５〜４０μｍ、より好ましくは３〜３０μｍ、最も好ましくは５〜２０μｍである。
【００５２】
意外にも、ポリマーコーティングの存在によって本発明の材料の電磁特性は殆ど影響されず、設計の自由度が高め得ることが認められた。本発明の材料が使用される電磁信号波長の４分の１と異なる厚みをポリマーコーティングが有している場合でさえ、そうであり得る。ポリマーコーティングにより、本発明の材料を、気象、風に飛ばされた破片の衝突からさらに保護することができ、また本発明の材料の耐用年数を伸ばすことができる。ポリマーコーティングはまた、各種フィラー、顔料、ならびに難燃性フィラーおよび紫外線（ＵＶ）防護フィラーなどの添加剤を含んでもよい。各種フィラー、顔料および添加剤の量は、ポリマーコーティングの全質量の好ましくは最大で６０重量％、より好ましくは最大で５０重量％、最も好ましくは最大で４０重量％である。
【００５３】
例えば、熱可塑性または熱硬化性材料などの各種ポリマー材料を、ポリマーコーティングに使用し得る。
【００５４】
１つの実施形態では、本発明で使用するポリマーコーティングは、熱可塑性材料を含み、適切な熱可塑性材料の例としては、ポリウレタン、シアネートエステル、ポリビニル、ポリアクリル酸、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、またはポリイソプロペン−ポリエチレン−ブチレン−ポリスチレンもしくはポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマー（例えば、Ｐｒｉｎｌｉｎ（登録商標））などの熱可塑性エラストマーブロックコポリマーが挙げられる。他の適切な熱可塑性材料は、例えば、参照により本明細書中に組み込まれる国際公開第９１／１２１３６Ａ１号パンフレット（１５〜２１頁）に列挙されている。
【００５５】
ポリマーコーティングに使用する最も好ましい熱可塑性材料は、ポリビニル、特にポリフッ化ビニル、ポリオレフィン、特に低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、シアネートエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、アクリロニトリルブタジエン系（ＡＢＳ）、ならびにフッ素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。
【００５６】
熱可塑性材料を含むポリマーコーティングは、当分野で知られた方法により、本発明の任意の材料に対し適用し得る。例えば前記ポリマーコーティングは、後で乾燥させる液体ポリマーコーティング組成物として適用でき、あるいは、例えば本発明の材料の片面または両面に積層させる自立コーティング膜として適用できる。
【００５７】
熱可塑性材料を含むポリマーコーティングは、自立コーティング膜として適用することが好ましく、それを熱および／または圧力により本発明の材料に積層させる。１つの実施形態では、前記自立コーティング膜はポリフッ化ビニルを含み、好ましくは１０×１０３〜１０００×１０３ｐｓｉ、より好ましくは１００×１０３ｐｓｉ〜５００×１０３ｐｓｉ、最も好ましくは２５０×１０３ｐｓｉ〜４００×１０３ｐｓｉの引張弾性率を有する。ポリフッ化ビニルを含み、そのような適切な機械特性を有する自立コーティング膜の好ましい例としては、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）のＴｅｄｌａｒ（登録商標）が挙げられる。他の実施形態では、前記自立コーティング膜は、ＨＤＰＥを含み、好ましくは３０×１０３ｐｓｉ〜５００×１０３ｐｓｉ、より好ましくは５０×１０３ｐｓｉ〜３００×１０３ｐｓｉ、最も好ましくは７０×１０３ｐｓｉ〜２００×１０３ｐｓｉの引張弾性率を有する。さらに他の実施形態では、前記自立コーティング膜はＬＤＰＥを含む。
【００５８】
代替の一実施形態では、本発明で使用するポリマーコーティングは熱硬化性材料を含み、適切な熱硬化性材料の例としては、エポキシベースの樹脂、フェノールベースの樹脂、およびポリエステルベースの樹脂が挙げられる。他の適切な熱硬化性材料は、例えば、参照により本明細書中に組み込まれる国際公開第９１／１２１３６Ａ１号パンフレット（１５〜２１頁）に列挙されている。
【００５９】
本発明で使用される適切なエポキシベースの樹脂（単にエポキシともいう）は、例えば、エポキシモノマーまたはエポキシ樹脂を、エポキシベースの樹脂の全重量に対して約２０重量％〜約９５重量％、好ましくは約３０重量％〜約７０重量％の量で含むものである。エポキシモノマーまたは樹脂は、高い架橋密度を有する、例えば官能基数が約３以上、エポキシ等価重量が２５０未満であることが好ましい。適切なエポキシ樹脂の例としては、シェル・ケミカル・カンパニー（Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（テキサス州、ヒューストン）のＥＰＯＮ  Ｒｅｓｉｎ、例えばＥＰＯＮ  Ｒｅｓｉｎ  １００１Ｆ、１００２Ｆ、１００７Ｆおよび１００９Ｆや、２０００シリーズの粉末ＥＰＯＮ  Ｒｅｓｉｎ、例えばＥＰＯＮ  Ｒｅｓｉｎ  ２００２、２００３、２００４および２００５が挙げられる。本発明で使用し得るさらに他のエポキシの例としては、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミシガン州、ミッドランド）のエポキシノボラック樹脂Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３１、Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３８およびＤ．Ｅ．Ｎ．４３９が挙げられる。本発明で使用し得る水性エポキシ樹脂の例としては、シェル・ケミカル・カンパニー（Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）のＥＰＩ−ＲＥＺ  Ｒｅｓｉｎ、例えばＥＰＩ−ＲＥＺ  Ｒｅｓｉｎ  ＷＤ−５１０、ＷＤ−５１１、ＷＤ−５１２、３５１０−Ｗ−６０、３５１５−Ｗ−６０、３５１９−Ｗ−５０、３５２０−ＷＹ−５５および３５２２−Ｗ−６０が挙げられる。コーティング配合物に使用されるエポキシ樹脂の、さらに他の商業的に入手可能な例としては、ＭＩＬ−ＰＲＦ−２２７５０Ｆ；ＭＩＬ−ＰＲＦ−２２７５０Ｆ；ＭＩＬ−Ｐ−５３０２２Ｃ  Ｔｙｐｅ  ＩＩ、Ｅ９０Ｙ２０３（Ｔｙｐｅ  Ｉ、Ｃｌａｓｓ  Ｃ２、２．８  ＶＯＣ）；ＭＩＬ−Ｐ−５３０２２Ｂ、Ｅ９０Ｇ２０４（Ｔｙｐｅ  ＩＩ、Ｃｌａｓｓ  Ｉ）；ＭＩＬ−Ｐ−５３０２２Ｂ；ＭＩＬ−Ｐ−  ２３３７７Ｇ、例えばＥ９０Ｇ２０３（Ｔｙｐｅ  Ｉ、Ｃｌａｓｓ  Ｃ２、２．８  ＶＯＣ）およびＭＩＬ−Ｐ−５３０２２が挙げられる。他の適切なエポキシ樹脂としては、Ｃ．Ｋ．Ｔｈｏｒｓｔａｄ、「Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ−−Ｗｈｙ  ａｎｄ  Ｈｏｗ  Ｔｈｅｙ  ａｒｅ  Ｕｓｅｄ」，Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，１９５９年７月、８３〜８４頁に記載されているような、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸またはポリ（ブタジエン／スチレン）格子化合物とともに、ビヒクルとして水またはエポキシエステル自身のいずれかを含む組成物中の液体エポキシエステルが挙げられ得る。これらの用途では、酸性硬化剤、例えばジメチル酸ピロホスフェートまたは三フッ化ホウ素が引用される。本発明で使用されるエポキシベースの樹脂は、好ましくは最大で６．０、より好ましくは最大で３．０、最も好ましくは最大で２．２の誘電率を有する。前記エポキシベースの樹脂の前記誘電率は、好ましくは２．２〜２．５、より好ましくは２．２０〜２．２２である。エポキシベースの樹脂の誘電率と誘電損失は、同軸プローブを使用し、電磁シールド室に引き込んだ電磁波送電線を用いてルーチンワークで測定することができる。前記エポキシベースの樹脂の誘電損失は、好ましくは最大で０．０２５、より好ましくは最大で０．０００１である。前記誘電率は、好ましくは０．０００１〜０．０００５である。
【００６０】
本発明で使用するポリマーコーティングが熱硬化性材料、より具体的にはエポキシベースの樹脂を含む場合、ポリマーコーティングを設ける積層体要素、または積層体要素の積層体表面は、前記コーティングを設ける前にプライマー処理を行うことが好ましい。プライマー処理により、本発明の材料の電磁特性をさらに改善し得ることが確認された。
【００６１】
プライマーは、例えば、適当な有機溶剤で噴霧可能な濃度にまで希釈した１成分または２成分の熱硬化性樹脂を含む溶液を噴霧することにより塗付し得る。前記適当な有機溶剤は、積層体要素に含まれるポリマー材料に影響しないよう選択することが好ましい。プライマーはまた、熱硬化性樹脂のエマルションから出発して塗付することができる。前記エマルションは、１種以上の乳化した液体熱硬化性樹脂、例えばアルカリおよび酸に安定な非イオン性乳化剤および水分散性の結合性コロイドを含む水性分散相に分散させた液体エポキシ樹脂を含むことが好ましい。硬化剤も必要とするこれらの用途では、硬化剤は、分散させる前に、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂に溶解させておく。そのようなエマルションは、例えば、参照により本明細書中に組み込まれる米国特許第２８７２４２７号明細書により知られている。好ましくは三酸化クロムおよびリン酸を含む水性エポキシ樹脂分散体などの他の適切なプライマーは、参照により本明細書中に組み込まれる米国特許第５，００１，１７３号明細書に開示されている。参照により本明細書に組み込まれる論文、「Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ  ｔｏ  Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ  Ｅｐｏｘｙ  Ｐｒｉｍｅｒｓ」，Ｍ．Ａ．Ｊａｃｋｓｏｎ，Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐａｉｎｔ  Ｃｏｌｏｕｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ  １８０（４２７０）（１９９０）の６０８〜６２１頁には、１成分として水および溶剤中にエポキシ樹脂分散体を各種防錆剤とともに含み、かつ第２の成分として水中に水還元性アミン触媒を含む２成分プライマー系が記載されている。参照により本明細書中に組み込まれる、論文「Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ  Ｅｐｏｘｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ  Ｐｒｏｖｉｄｅ  Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ  Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ」，Ｒ．Ｂｕｅｈｎｅｒら，Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ  Ａｇｅ，１９９１年１２月には、接着剤として使用するための、ジシアンジアミドおよび水溶性２−メチルイミダゾール触媒で硬化する水性液体および固体エポキシ樹脂分散体が記載されている。
【００６２】
プライマーが、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を殆どまたは全く含まない１成分の水性接着性プライマーである場合に、良好な結果を得ることができる。最も好ましい水性接着性プライマーは、固体エポキシ硬化剤を異なる相として含み、好ましくは保護コロイドを実質的に含まない水性の非イオン性固体エポキシ樹脂分散体である。そのようなプライマーの例は、米国特許第５，５７６，０６１号明細書で知られており、その全内容は参照により本明細書中に組み込まれる。そのようなプライマーの市販品の例としては、ＭＩＬ−ＰＲＦ−２２７５０Ｆ；ＭＩＬ−ＰＲＦ−２２７５０Ｆ；ＭＩＬ−Ｐ−５３０２２Ｃ  Ｔｙｐｅ  ＩＩ、Ｅ９０Ｙ２０３（Ｔｙｐｅ  Ｉ、Ｃｌａｓｓ  Ｃ２、２．８  ＶＯＣ）；ＭＩＬ−Ｐ−５３０２２Ｂ、Ｅ９０Ｇ２０４（Ｔｙｐｅ  ＩＩ、Ｃｌａｓｓ  Ｉ）；ＭＩＬ−Ｐ−５３０２２Ｂ；ＭＩＬ−Ｐ−２３３７７Ｇ、例えばＥ９０Ｇ２０３（Ｔｙｐｅ  Ｉ、Ｃｌａｓｓ  Ｃ２、２．８  ＶＯＣ）；およびＭＩＬ−Ｐ−５３０２２が挙げられる。
【００６３】
本発明で使用される水性接着性プライマーの配合物に使用されるエポキシ樹脂は、以下、単にエポキシプライマーという。エポキシプライマーは、参照により本明細書中に組み込まれる「Ｅｐｏｘｙ  Ｒｅｓｉｎｓ」、Ｌｅｅ  ａｎｄ  Ｎｅｖｉｌｌｅ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、第１〜４章に記載されているように、官能基数が約１．８以上、好ましくは２以上で、実質的にイオン性基またはエステル基を含まない、従来の固体エポキシ樹脂が好ましい。好ましいエポキシプライマーは、任意選択により鎖を伸長させた、レゾルシノール、およびビスフェノール類、例えばビスフェノールＡ、ビスフェノールＦおよびその他などの、固体のフェノールグリシジルエーテルである。Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４，４’−ジアミノジフェニルメタンなどの、固体の、芳香族アミンおよびアミノフェノールのグリシジル誘導体もまた適している。固体ノボラックエポキシプライマーおよび固体ＤＧＥＢＡプライマーが好ましい。エポキシプライマーは、それ自身固体であるか、または他のエポキシと混合したとき固体組成物を生成するものでなければならない。
【００６４】
適切な市販のエポキシプライマーの例は、Ｅｐｉ−Ｒｅｚ．ＲＴＭ．ＳＵ−８（平均官能基数約８、融点（Ｄｕｒｒａｎ）８２℃、エポキシ等価重量２１５のローヌ・プーラン（Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ）から入手可能なポリマーエポキシ樹脂）、ＤＥＲ  ６６９（Ｄｕｒｒａｎ軟化点１３５℃〜１５５℃、エポキシ等価重量３５００〜５５００のザ・ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能な高分子量固体エポキシ樹脂）、Ｅｐｉ−Ｒｅｚ．ＲＴＭ．５２２−Ｃ（エポキシ等価重量５５０〜６５０、Ｄｕｒｒａｎ融点７５℃〜８５℃のローヌ・プーラン（Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ）から入手可能な固体ＤＢＥＧＡエポキシ）、ならびにＥＣＮ  １２７３、１２８０および１２９９（エポキシ官能基数３．８〜５．４、エポキシ等価重量２２５〜２３５、融点７３℃〜９９℃のＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙから入手可能なオルトクレゾールホルムアルデヒドノボラック型の固体エポキシ樹脂）である。これらのプライマーは固体形態で供給されて適正な粒径に粉砕されてもよく、あるいは水性分散体として供給されてもよい。例えば、ＥＣＮ−１２９９は、ＥＣＮ−１４４９として、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙより水性分散体の形態で入手可能であり、Ｅｐｉ−Ｒｅｚ．ＲＴＭ．５２２Ｃは、３５２０１エポキシ分散体として、ローヌ・プーラン（Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ）から入手可能である。
【００６５】
本発明で使用する水性の接着性プライマーは、４０〜約１０重量パーセントの、エポキシプライマーを含む分散相と、６０〜約９０重量パーセントの水相を含むことが好ましい。エポキシプライマー分散相は、異なる粒子の混合物として２種以上のエポキシ樹脂の分散体を含んでもよく、あるいは２種以上のエポキシ樹脂を含む単一の種類の粒子から構成されていてもよい。したがって、高分子量ビスフェノールＡエポキシまたはビスフェノールＦエポキシなどの柔軟性の高いエポキシを、ＴＧＭＤＡなどの高耐熱性エポキシとブレンドし、その混合物を冷却、粉砕、あるいは逆に必要なサイズの固体粒子中へ分散させるようにしてもよい。これらの同一のエポキシ樹脂はブレンドせずに個別に分散させるほうが有利であり得る。
【００６６】
上述したように、エポキシ樹脂の混合物はまた、エポキシプライマーとしても適している。好ましい混合物は、官能基数が約５．５以下の固体エポキシ樹脂、および官能基数が約６以上の固体エポキシ樹脂を含む。官能基数がより大きいエポキシ樹脂、すなわち官能基数が５以上のエポキシ樹脂を、少量、例えば組成物中の全エポキシ樹脂の重量の合計に対して４０重量パーセント未満で使用することが好ましい。そのような比較的大きい官能基数のエポキシ樹脂を、そのように少量で使用すると、予期しなかったことに、接着特性が実質的に低下せずに、硬化したプライマーの耐溶剤性が向上することがわかった。好ましい官能基数の大きいエポキシ樹脂は、平均官能基数が８のポリマー性固体エポキシ樹脂であるＥｐｉ−Ｒｅｚ．ＲＴＭ．ＳＵ−８である。
【００６７】
１）官能基数約１．８〜約４、エポキシ等価重量約４００〜約８００の固体エポキシ樹脂３０〜７０重量パーセント、
２）官能基数約１．８〜約４、エポキシ等価重量約２０００〜約８０００の固体エポキシ樹脂５〜２０重量パーセント、および
３）、官能基数約５以上、エポキシ等価重量約１００〜約４００の固体エポキシ樹脂１０〜４０重量パーセント、
（ただし、重量パーセントは、エポキシ混合物の全重量を基準としたもので、合計で１００％になる）
からなる混合物が特に好ましい。
【００６８】
本発明で使用するエポキシプライマーに適した硬化剤は、実質的に非水溶性であることが好ましく、また室温で固体であることが好ましい。そのような硬化剤の例には、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、特に３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルスルフォンなどの芳香族アミン硬化剤がある。さらに他に適したものに、３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルオキサイド、３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルオキサイド、３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、ならびに３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルケトンがある。硬化剤として最も好ましいのは、４，４’−［１，４−フェニレン（１−メチルエチリデン）］−ビス（ベンゼンアミン）である。アミノ基およびヒドロキシル基を末端に有するポリアリーレンオリゴマーであって、繰り返しのフェニル基が、エーテル基、スルフィド基、カルボニル基、スルフォン基、カーボネート基などで分離されているポリアリーレンオリゴマーも適している。そのような硬化剤の例には、アミノ基およびヒドロキシル基を末端に有するポリアリーレンスルフォン、ポリアリレンエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、および類似物がある。
【００６９】
他の適切な固体ジアミン硬化剤としては、２，４−トルエンジアミン、１，４−フェニレンジアミン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、３，４’−ジアミノジフェニルオキサイド、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、ｏ−トルイジンスルフォン、および４，４’−ジアミノベンズアニリドが挙げられる。９，１０−ビス（４−アミノフェニル）アントラセン、２，２−ビス（４−［３−アミノフェノキシ］フェニル）スルフォン、２，２−ビス（４−［４−アミノフェノキシ］フェニル）スルフォン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（４−［４−アミノフェノキシ）フェニル）エーテル、２，２−ビス（４−［４−アミノフェノキシ］フェニル）プロパン、および２，２−ビス（［４−（４−アミノ−２−トリフルオロフェノキシ）］フェニル）ヘキサフルオロプロパンも特に好ましい。融点が２５０°Ｆ未満、好ましくは２２０°Ｆ未満の固体アミン硬化剤を使用するのが最も好ましい。
【００７０】
一般に、エポキシプライマーに触媒は不要であるが、しかしながら、特定の硬化剤が、プライマー硬化温度での活性が十分でなく、エポキシプライマーが有効に硬化しないときには、水に分散可能な固体触媒を加えてもよい。触媒は実質的に水に不溶で、かつ実質的に粒子の１００パーセントが約３０μｍ未満の平均径を有するような粒子サイズを有する粒子の形態であるべきである。
【００７１】
本発明で使用するエポキシプライマーに揮発性有機溶剤が含まれることは望ましくなく、一般に不要である。しかしながら、一部、好ましくはわずかな部分、すなわち１〜２重量％未満、そのような溶剤を使用することは、本発明の精神から逸脱しないであろう。組成物の機能および物理特性に影響を及ぼさずに添加することができるであろう揮発性有機溶剤の例としては、低分子量のグリコールおよびグリコールエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、ならびに類似の溶剤が挙げられる。用語「実質的に溶剤を含まない」とは、その系が揮発性有機溶剤を含まないか、または完全に無溶剤の系と少量の溶剤を含む系から得られる硬化後の物理特性に有利性または差が実質的に確認できない程度の僅かな量しか含まないことを意味する。
【００７２】
エポキシプライマーはまた、染料、顔料、レベリング剤、追加の分散剤、増粘剤などを含んでもよいが、エポキシプライマーはこれらの化合物を含まないことが好ましい。
【００７３】
１成分水性接着性プライマーは、従来の方法、例えば、エア駆動またはエアレススプレーガン、大流量低圧スプレーガンなど、例えばＢｉｎｋｓ  ｍｏｄｅｌ  ６６スプレーガンにより塗付し得る。乾燥後、コーティングを硬化させるのに十分な温度、最も好ましくは約１１５°〜１２５℃でベークする。硬化時間は、硬化温度に依存し、例えば、約０．５〜約４時間であり得る。エポキシプライマーは約１２０℃で１時間硬化させるこのが好ましい。
【００７４】
本発明で使用するプライマーの公称硬化厚さは、０．０２〜１．０ｍｉｌ（０．５〜２５．４μｍ）、好ましくは０．０５〜０．５ｍｉｌ（１．３〜１２．７μｍ）、特に０．０５〜０．２５ｍｉｌ（１．３〜６．４μｍ）である。驚くべきことに、プライマーおよび硬化剤が異なる相にあっても、得られるコーティングは非常に高品質である。
【００７５】
プライマー、例えばエポキシプライマーが、本発明の材料に含まれる積層体要素、または積層体要素の積層体に塗付されると、熱硬化性材料、例えばエポキシベースの樹脂を含むポリマーコーティングは、そのようにプライマー処理された積層体要素に、通常の方法、例えばエポキシベースの架橋性樹脂を前記積層体要素のプライマー処理した表面に塗布し、その後、エポキシベースの架橋性樹脂を硬化させることにより、接着させることができる。
【００７６】
本発明の１つの実施形態では、コーティング配合物に含まれるエポキシ樹脂と、プライマーに含まれるエポキシ樹脂は同じものである。
【００７７】
熱可塑性または熱硬化性材料を含むポリマーコーティングは、微粒子、マイクロファイバー、発泡剤および／または細孔形成剤をさらに含んでもよく、水との接触角を大きくするのに十分な表面粗さとなるように、乾燥、架橋および／または硬化させることができる。しかしながら、本発明で使用するポリマーコーティングは、そのような成分を含まないことが好ましい。
【００７８】
本発明の材料はいずれも、厚さ（コーティングがある場合、それを含む）が少なくとも０．１ｍｍであることが好ましく、より好ましくは少なくとも０．３ｍｍ、最も好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。そのような薄さであっても、本発明の材料は良好な構造特性を有し得ることが確認された。本発明の材料の最大厚さは、意図する用途によってのみ制限される。例えば、大きい構造体の場合、３００ｍｍまでの厚さを有する材料を使用し得る。そのような厚い厚さで、本発明の材料は、良好な電磁特性とともに、良好な機械特性を有し得ることが確認された。
【００７９】
１つの実施形態において、本発明の材料を１ＧＨｚ超の周波数で作動する、好ましくは１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数帯域の周波数で作動する高周波アンテナ用レドームを作るために使用する場合、その厚さはいずれも１００μｍ〜３００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは２００μｍ〜２００ｍｍ、最も好ましくは３００μｍ〜１００ｍｍである。上記範囲の厚さを有する本発明の材料の任意の１つから作られた高周波アンテナ用レドームは、非常に良好に稼働することが確認された。具体的には、前記レドームの電磁特性は非常に良好であり、より具体的には、前記レドームの損失係数は非常に低い。
【００８０】
本発明の材料の厚さがその全ての位置で実質的に同じであることは、本発明では必須ではない。前記材料の厚さは、少なくとも電磁信号が前記材料と相互作用する位置または位置群で、実質的に一定値であることは好ましい。しかしながら、製造の容易さのためには、本発明の材料の厚さは、前記材料の種々の位置で測定したとき、ほぼ同じであることが好ましい。
【００８１】
本発明の材料は、際立った電磁特性を有しており、各種のレドーム構築物の設計に対してより高い自由度、これまでの公知の材料では、あったとしても極めて低かった自由度を提供し得ることが確認された。特に、極超高周波数、例えば５０ＧＨｚ超、さらに７０ＧＨｚ超でも、本発明の材料は優れた性能を示す。特に極超高周波数では、本発明の材料は、公知の材料と比較して多重反射または共鳴が著しく小さく、もしそうでなければ、保護しているアンテナの稼働に重大な支障をきたし得る程度にまで信号ノイズは増幅されるであろう。レドームで使用された場合の、本発明の材料の信号対ノイズ比は良好であり、レドーム−アンテナ系の効率を高めることが確認された。
【００８２】
本発明はまた、本発明の材料のいずれか１つを含むレドーム壁に関する。
【００８３】
本発明はさらに、本発明の材料のいずれか１つを含むレドームに関する。本発明の材料は、各種用途用に設計されたレドームでの使用に適していることが確認された。
【００８４】
特に、本発明は、本発明の材料のいずれか１つを含むジオデシック構造体を含むレドームに関する。ジオデシック構造体を含むレドームは、例えば米国特許第４９４６７３６号明細書（その中の図２、およびその説明を参照）で知られている。その開示は参照により本明細書中に組み込まれる。ジオデシック構造体の他の一般的な設計には、「イグルー」形状の構造体が含まれ得る。本発明の材料は、そのようなレドームの製造を可能にするだけの十分な機械特性を有することが確認された。
【００８５】
本発明はまた、本発明の材料のいずれか１つのレドームを含む航空機に関する。本発明の材料は、本発明の材料を航空機の構造要素として有用なものにする特性を有することが確認された。例えば、本発明の材料は、アンテナがその内部に設置される航空機胴体表面の開口部の封止体の形成に使用することができる。類似のレドーム構造は、米国特許第４６７７４４３号明細書に例示されており、その開示は参照により本明細書中に組み込まれる。
【００８６】
本発明また、本発明の材料のいずれか１つを含む電磁窓に関する。電磁窓は、空、陸および海における用途の構造要素として使用され、本発明の電磁窓は良好な構造特性を有することが確認された。例えば、本発明の材料は、ボートまたは陸上の乗り物の一部の開口部の封止体の形成に使用することができる。
【００８７】
本発明はまた、本発明の材料のいずれか１つを含む、アレイアンテナ、例えばフェイズドアレイアンテナに適合したレドームに関する。アレイアンテナに適合したレドームの設計については、参照により本明細書中に組み込まれる米国特許第４７８３６６６号明細書に、より具体的には、図およびその説明に開示されている。そのようなレドームのさらに他の設計が、米国特許第５１８２１５５号明細書で開示されており、これは参照により本明細書中に組み込まれる。そのようなアレイアンテナでは、本発明の材料により、良好な電磁特性および機械特性を有するレドームを製作できることが確認された。
【００８８】
本発明はさらに、本発明の材料の少なくとも１つを含む少なくとも１つの球状要素、好ましくは複数の部分的球状要素を含む、球状構造体または球状構造体の一部を含むレドームに関する。そのような構造体を構築する方法は米国特許第５０５９９７２号明細書に開示されており、その開示は参照により本明細書中に組み込まれる。本発明の材料により、大規模なアンテナ、具体的には大気擾乱の観測に使用するアンテナの格納に適した球状レドームの構築が可能になることが確認された。
【００８９】
本発明はさらに、大気の影響から保護するためのレドームであって、本発明の材料のいずれか１つを含む折りたたみ剛性構造体を含み、好ましくはさらに柔軟な屋根を含むレドームに関する。そのようなレドーム構築体は、例えば、参照により本明細書中に組み込まれる米国特許第４８３３８３７号明細書により知られている。
【００９０】
本発明はまた、航空機、船、または他のレーダー設備用のレーダーアンテナを覆うように適合させたレドームであって、本発明の材料のいずれか１つを含む前記レドームを提供する。
【００９１】
本発明は、さらに、本発明の材料のいずれか１つを含むレドームと、アンテナ装置を含むレドーム−アンテナシステムに関する。アンテナ装置は、アンテナアレイ、マイクロ波アンテナ、好ましくは３９．５ＧＨｚ超で作動する２周波または多周波共用アンテナ、レーダーアンテナ、平面アンテナ、および放送用アンテナからなる群から選択されることが好ましい。
【００９２】
本発明においては、アンテナは、電磁放射を放射、輻射、送信および／または受信することができる装置と理解される。典型的なアンテナの例としては、対空監視レーダーアンテナおよび衛星通信局アンテナが挙げられる。
【００９３】
本発明また、電磁波を送信および／または受信する方法であって、本発明の材料のいずれか１つを、前記電磁波の経路上に、例えばレドームとして設置する方法に関する。例えば、本発明の材料のいずれか１つを含む保護構造体は、レーザー、メーザー、ダイオードおよび他の電磁波発生および／または受信装置を格納および／または保護するために使用される。１つの特定の実施形態では、本明細書に記載の保護構造体が、約１ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、好ましくは約１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚ、より好ましくは１ＧＨｚ〜７２ＧＨｚなどの高周波で作動している装置と共に使用される。保護構造体は、ヒトもしくは動物の身体または組織の一部を監視するために、気象パターンを監視するために、空または陸上交通を監視するために、あるいは例えば軍艦を含む軍事施設周辺で航空機、船舶または他の輸送手段の存在を検知するために使用される電気装置を保護するのに有用であると考えられる。
【００９４】
本発明はさらに、材料、具体的には本発明の材料などの良好な電磁特性を有する材料の製造方法であって、
ａ）ポリマー繊維を含む少なくとも１層の薄層を用意する工程と、
ｂ）少なくとも１枚の予備成形したポリマーフィルムを用意する工程と、
ｃ）少なくとも１層の薄層を積層して、上面と、上面の反対側にある下面とを有する薄層積層体を得、少なくとも１枚の予備成形したポリマーフィルムを少なくとも上面に配置して、前記薄層積層体と前記予備成形したポリマーフィルムを含む組立体を作る工程と、
ｄ）工程ｃ）の組立体を、少なくとも５０ｂａｒの圧力と、ポリマー繊維の溶融温度未満の温度で一定の時間、圧縮する工程と、
ｅ）組立体を、７０℃未満、好ましくは室温にまで冷却し、その後、圧力を開放する工程と、
ｆ）任意選択により、組立体から予備成形したポリマーフィルムを除去する工程と
を含む方法に関する。
【００９５】
本発明の方法の工程ａ）では、複数の薄層を使用することが好ましい。前記複数の薄層は、少なくとも２層の薄層を含むことが好ましく、少なくとも４層の薄層を含むことがより好ましく、この場合、偶数の数の薄層を含むことが好ましい。薄層の数は、本発明の材料が所望の厚さまたは面密度を有するように選択することができる。当業者であれば、ルーチンワークで、本発明の材料の任意の１つが所望の厚さまたは面密度を有するように、薄層の数を決定することができる。
【００９６】
本発明の方法で使用する薄層は、上記の段落で詳細に説明した実施形態の薄層であり、本発明にしたがって使用することが好ましい。
【００９７】
上述したポリマー繊維はいずれも、本発明の方法に適切に使用される。本発明の方法では、テープを使用することが好ましく、より好ましくはポリエチレンテープであり、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥテープである。
【００９８】
本発明の方法の工程ｂ）においては、少なくとも１枚の予備成形したポリマーフィルムを用意する。各種ポリマー材料から製造した予備成形ポリマーフィルムは、本発明の方法にしたがって使用することができる。１つの実施形態では、前記予備成形ポリマーフィルムは、薄層に含まれるポリマー繊維の製造に使用したポリマー材料とは異なるポリマー材料（例えば、異なるポリマーの分類に属する）から製造されるが、これは予備成形ポリマーフィルムの除去が容易になり得るからである。
【００９９】
本発明の方法で使用する予備成形ポリマーフィルムを製造する好ましいポリマー材料としては、ポリビニルベースの材料、例えばポリ塩化ビニル、およびシリコーンベースの材料が挙げられる。これらの予備成形ポリマーフィルムは、本発明の材料の任意の１つの製造に、ポリオレフィン繊維、特にＵＨＭＷＰＥ繊維またはＵＨＭＷＰＥテープを使用した場合に、特に適していることがわかった。
【０１００】
予備成形ポリマーフィルムが、ポリ塩化ビニルまたはシリコンゴムから製造されたフィルムである場合、良好な結果を得ることができる。
【０１０１】
予備成形ポリマーフィルムは、本明細書では、ポリマー材料から製造される膜であって、前記フィルムは自立性を有し、例えば前記フィルムの例えば５０ｃｍ×５０ｃｍの試料を、その最も大きい寸法の２倍の高さに懸架したとき、自重で破断しない膜と理解される。
【０１０２】
予備成形ポリマーフィルムの厚みは、好ましくは少なくとも５０μｍ、より好ましくは少なくとも１００μｍ、最も好ましくは少なくとも１５０μｍである。予備成形ポリマーフィルムの厚みは、好ましくは１００μｍ〜２５ｍｍ、より好ましくは２００μｍ〜２０ｍｍ、最も好ましくは３００μｍ〜１５ｍｍである。例えば、シリコンゴムフィルムでは、最も好ましい厚みは５００μｍ〜１５ｍｍであり、ポリ塩化ビニルフィルムでは、最も好ましい厚みは１ｍｍ〜１０ｍｍである。広範囲の厚みを有するシリコンゴムおよびポリ塩化ビニルフィルムが、それぞれ、例えばＡｒｌｏｎ（ＵＳ）およびＷＩＮ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ（ＵＳ）から商業的に入手可能である。
【０１０３】
予備成形ポリマーフィルムが少なくとも３ＭＰａの引張強さを有するとき、良好な結果を得られ得ることが確認された。予備成形ポリマーフィルムの引張強さは、好ましくは少なくとも９ＭＰａ、より好ましくは少なくとも１５ＭＰａ、より一層好ましくは少なくとも１９ＭＰａである。予備成形ポリマーフィルムとしてポリ塩化ビニルフィルムを使用する場合、前記ポリ塩化ビニルフィルムは１０ＭＰａ〜２５ＭＰａの引張強さを有することが好ましく、より好ましくは１３ＭＰａ〜２２ＭＰａであり、最も好ましくは１６ＭＰａ〜２０ＭＰａである。予備成形ポリマーフィルムとしてシリコンゴムフィルムを使用する場合、前記シリコンゴムフィルムは、３ＭＰａ〜２０ＭＰａの引張強さを有することが好ましく、より好ましくは５ＭＰａ〜１７ＭＰａであり、最も好ましくは７ＭＰａ〜１５ＭＰａである。
【０１０４】
予備成形ポリマーフィルムは、少なくとも１００％の破断伸びを有することが好ましく、より好ましくは少なくとも２５０％、より一層好ましくは少なくとも３５０％、最も好ましくは少なくとも６００％である。予備成形ポリマーフィルムとしてポリ塩化ビニルフィルムを使用する場合、前記ポリ塩化ビニルフィルムは、１００％〜５００％の破断伸びを有することが好ましく、より好ましくは１５０％〜４５０％であり、最も好ましくは２００％〜４００％である。予備成形ポリマーフィルムとしてシリコンゴムフィルムを使用する場合、前記シリコンゴムフィルムは３００％〜９００％の引張強さを有することが好ましく、より好ましくは４００％〜８００％、最も好ましくは５００％〜７００％である。
【０１０５】
予備成形ポリマーフィルムが少なくとも３ＭＰａ、より好ましくは少なくとも６ＭＰａ、より一層好ましくは少なくとも９ＧＰａの引張弾性率を有するとき、良好な結果を得ることができる。予備成形ポリマーフィルムの引張弾性率は、最大で１００ＭＰａ最大であることが好ましく、より好ましくは最大で７５ＭＰａであり、最も好ましくは最大で５０ＭＰａである。予備成形ポリマーフィルムとしてポリ塩化ビニルフィルムを使用する場合、前記ポリ塩化ビニルフィルムは、３ＭＰａ〜２５ＭＰａ引張弾性率を有することが好ましく、より好ましくは５ＭＰａ〜２０ＭＰａであり、最も好ましくは７ＭＰａ〜１５ＭＰａである。予備成形ポリマーフィルムとしてシリコンゴムフィルムを使用する場合、前記シリコンゴムフィルムは、１ＭＰａ〜２０ＭＰａの引張弾性率を有することが好ましく、より好ましくは２ＭＰａ〜１５ＭＰａであり、最も好ましくは３ＭＰａ〜１０ＭＰａである。
【０１０６】
上記材料から製造され、かつ上記特性を有する予備成形ポリマーフィルムは商業的に入手可能である。さらに、そのようなフィルムは、当業者であれば、当分野で一般に知られている手法、例えば押出、押出成形、固体圧縮成形またはフィルムブロー成形により容易に製造することができ、必要な機械特性が得られる程度にまで、これらのフィルムを１軸方向または２軸方向に延伸させる。
【０１０７】
本発明の方法の工程ｃ）においては、少なくとも１層の薄層を積層して、積層体上面と積層体上面の反対側にある積層体下面とを有する薄層積層体を得る。薄層の積層は、薄層がそれらの表面の大部分、例えば、それらの表面の８０％超で重なるように、好ましくは薄層がそれらの全面で重なるように行われるのが好ましい。その後、少なくとも１枚の予備成形ポリマーフィルムを、少なくとも積層体上面に配置して、前記薄層積層体と前記予備成形ポリマーフィルムとを含む組立体を作る。予備成形ポリマーフィルムの幅と長さの水平方向の寸法は、前記予備成形ポリマーフィルムが積層体上面を実質的に完全に覆うように、積層体の水平方向の寸法と少なくとも一致するように選択することが好ましい。積層体上面および積層体下面と呼んでいるが、これらの命名は限定的ではなく、また交換可能であることはいうまでもない。予備成形ポリマーフィルムが積層体上面と積層体下面の両方に配置される場合に、より良好な結果を得ることができる。
【０１０８】
本発明の工程ｃ）では、１枚のセルロース系材料シートもまた予備成形ポリマーフィルム上に配置することが好ましい。２枚のセルロース系材料シートを使用し、１枚を予備成形ポリマーフィルム上に配置し、１枚を、予備成形ポリマーフィルムで覆われた前記積層体の反対側の薄層積層体表面に配置することが好ましく、また、２枚の予備成形ポリマーフィルムを使用し、１枚を積層体上面に、１枚を積層体下面に使用した場合、前記予備成形ポリマーフィルムの両方に１枚のセルロース系材料シートを、前記セルロース系材料シートが薄層積層体／予備成形ポリマーフィルムの組立体の外側に向くように配置することが好ましい。本発明の方法では、任意のセルロース系材料を使用できるが、好ましくは前記セルロース系材料は木材または布切れから得られたものである。セルロース系材料シートはまた、コハク酸（ジヒドロ−２．５−フランジオン）、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ロジン、アクリル系コポリマー、親水コロイド、クレー、ラテックスおよびデンプンなどの添加剤または補強材を含有してもよい。添加剤または補強材の量は、大きく変えることができる。例えば、補強材の濃度を増加させれば、より高強度のセルロース系材料シートが得られる。セルロース系材料シートの厚さは、好ましくは１００μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１７５μｍ〜８００μｍ、最も好ましくは２５０μｍ〜５００μｍである。セルロース系材料シートの例としては、テクニカルペーパー、包装紙、剥離ライナー、巻タバコ用紙、クラフト紙、アルカリ紙、マシン仕上げ紙、光沢紙、および他の産業用紙が挙げられる。クラフト紙が最も好ましい。そのような紙は当分野で知られており、厚さが幅広く異なるものを商業的に入手可能である。そのようなセルロース系シートを使用することにより、良好な結果を得ることができ、場合により、予備成形ポリマーフィルムを使用せずに済ますことができることが確認された。
【０１０９】
本発明の方法における工程ｃ）の組立体は、工程ｄ）で、少なくとも５０ｂａｒ、好ましくは少なくとも１００ｂａｒ、最も好ましくは少なくとも１５０ｂａｒの圧力で圧縮される。本発明の方法では、従来の任意の圧縮手段、例えばＷＮ  Ａｎｌａｇｅｐｒｅｓｓを使用し得る。ダブルベルトプレスを使用した場合に良好な結果を得られ得ることが確認された。ダブルベルトプレスは当分野では知られており、例えばＨｙｍｍｅｎ（ＤＥ）により製造されている。
【０１１０】
本発明で使用されるような組立体、例えば、２層以上の薄層の積層体を含む組立体を圧縮するには、普通、前記組立体を開放型の成形型に入れる。開放型成形型はまた、メス部とオス部を有し得る。組立体はまた、成形型の一方の部分、通常、メス部に固定し得る。平らに圧縮した組立体を得るには、成形型のオス部およびメス部品は共に平面にすべきであり、３次元形状に圧縮する組立体を得るには、前記オス部およびメス部を、１つ以上の方向に対して湾曲または他の幾何学的形状を含み得る。成形型に組立体を入れたなら、成形型を閉じ、前記組立体に圧力をかける。加熱下、組立体を圧縮するために、成形型を加熱することができる。
【０１１１】
圧縮中の温度は、普通、成形型の温度により制御し、例えば薄層間に挿入した熱電対で測定することができる。圧縮工程の温度は、ＤＳＣで測定されるポリマー繊維の溶融温度（Ｔｍ）未満の温度を選択することが好ましい。組立体が２種以上のポリマー繊維を含む場合、溶融温度は、本明細書では、２種以上のポリマー繊維の最も低い溶融温度と理解される。
【０１１２】
圧縮工程ｄ）における温度は、ポリマー繊維の溶融温度下、好ましくは最高で２０℃、より好ましくは最高で１０℃、最も好ましくは最高で５℃である。例えば、ポリエチレン繊維またはテープの場合、より具体的にはＵＨＭＷＰＥ繊維またはテープの場合、好ましくは１３５℃〜１５０℃、より好ましくは１４５℃〜１５０℃の圧縮温度を選択し得る。最低温度は、一般に、妥当な圧密速度が得られるよう選択する。これについては、５０℃が適切な下限温度であり、好ましくは、この加減温度は低くとも７５℃であり、より好ましくは低くとも９５℃、最も好ましくは低くとも１１５℃である。
【０１１３】
組立体を圧縮した後、そのまま好ましくは室温にまで冷却し、その後、圧力を開放する。予備成形ポリマーフィルムを可能な程度まで組立体から除去すれば、適切な電磁特性を有する圧縮薄層積層体が得られる。本明細書では、圧縮薄層積層体を積層体要素とも呼び得る。本発明の方法でセルロース系材料のシートを使用する場合、これらのシートも除去すべきである。
【０１１４】
本発明の方法の好ましい実施形態では、工程ａ）で使用するポリマー繊維は、ポリエチレン繊維またはテープであり、より好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維またはテープであり、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥテープであり、さらに工程ｃ）では、オレフィンポリマー、好ましくはＬＤＰＥ、より好ましくはＨＤＰＥを含むコーティングフィルムを、少なくとも積層体上面、より好ましくは積層体上下両面に、それぞれの積層体表面と予備成形ポリマーフィルムの間に配置される。上で詳述したように、少なくとも１枚のセルロース系材料シートを使用することが好ましく、２枚のセルロース系材料シートを使用することがより好ましい。この実施形態で使用されるＨＤＰＥコーティングフィルムは、少なくとも５ＭＰａの引張強さを有することが好ましく、より好ましくは少なくとも２５ＭＰａ、より好ましくは少なくとも４５ＭＰａである。
【０１１５】
本発明の方法のさらに他の好ましい実施形態では、工程ａ）で使用するポリマー繊維は、ポリエチレン繊維またはテープであり、より好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維またはテープであり、最も好ましくは固体のＵＨＭＷＰＥテープである。この実施形態の方法はまた、さらに工程ｇ）を含み、その工程では熱硬化性ポリマーを含むコーティングフィルムを、工程ｆ）で得られた圧縮組立体の少なくとも一方の表面に、より好ましくは両表面に配置する。
【０１１６】
本発明はまた、本発明の方法で得られた圧縮薄層積層体に関する。本発明の材料および本発明の圧縮薄層積層体の非常に優れた特性の中で、次のことを確認することができる。
ｉ．７２ＧＨｚにおける優れた電磁特性。公知の材料はいずれも電磁的損失が過度に大きく、そのような極超高周波数を使用する用途でのそれらの使用を妨げている。
ｉｉ．多重反射および／または共鳴効果を示す程度が公知の材料より低いこと。電磁ノイズや他の不要な信号を取り込む公知の材料とは著しい対照をなして、本発明の圧縮薄層積層体はこれらの効果を示さないか、あるいは示したとしてもより低い程度である。
ｉｉｉ．広周波数帯域、例えば１ＧＨｚ〜１４０ＧＨｚにわたって、誘電損失の変動が小さいこと。
ｉｖ．最小限の散逸損失および反射損失。
【０１１７】
したがって、本発明の圧縮薄層積層体は、少なくともレドームの用途、モバイルアンテナ塔、および通信基地局における使用に適している。
【０１１８】
それらの非常に優れた電磁特性に加えて、本発明の材料および圧縮薄層積層体は非常に良好な防弾性能、すなわち弾丸、榴散弾弾子、破片などの飛翔体に対する耐衝撃性を示す。
【０１１９】
［測定方法］
・積層体要素の曲げ強度および弾性率はＡＳＴＭ  ０７９０−０７にしたがって測定する。積層体要素の各種厚さに適合するよう、荷重および支持ノーズの半径として積層体要素の厚さの２倍を、またスパン対深さ比として３２を採用することにより、ＡＳＴＭ  ０７９０−０７の段落７．３にしたがって測定する。
・繊維の引張特性、例えば引張強さおよび引張弾性率は、マルチフィラメント糸について、ＡＳＴＭ  Ｄ８８５Ｍに規定されているように、繊維の公称ゲージ長さとして５００ｍｍ、クロスヘッド速度として５０％／分、そしてＦｉｂｒｅ  Ｇｒｉｐ  Ｄ５６１８Ｃ型のＩｎｓｔｒｏｎ  ２７１４クランプを使用して測定した。強度の計算では、測定した引張力を、１０ｍの繊維の重量を測定して決定するタイターで除す。ポリマーの自然密度を仮定して（例えば、ＵＨＭＷＰＥでは０．９７ｇ／ｃｍ３として）、ＧＰａを単位とする値を算出する。
・予備成形したポリマーフィルムの引張強さ、引張弾性率および破断伸びを含む、テープおよびフィルムの引張特性、例えば引張強さおよび引張弾性率は、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２に規定のように定義し、幅２ｍｍのテープ（適用可能であれば、ナイフでフィルムを細長く切ることによって、フィルムから得られたもの）について、テープ公称ゲージ長さ４４０ｍｍ、およびクロスヘッド速度５０ｍｍ／分を使用し、２５℃で測定する。テープがフィルムを細長く切って得たものならば、テープの特性は、そのテープを得たフィルムの特性と同じであると考えられた。
・ポリマーコーティングの厚みは、当分野でよく知られた手法にしたがって、例えば、顕微鏡、例えば走査型電子顕微鏡によるコーティング済材料の断面について測定し得る。
・本発明の材料の厚さ（コーティングがあればそれを含む）はいずれも、原位置と、原位置から最大で半径０．５ｃｍにある８つの周辺位置において、マイクロメータにより測定することができ、それらの値を平均する。
・予備成形ポリマーフィルムの厚みは、マイクロメータで測定し得る。
・ポリマー粉末の溶融温度（融点ともいう）は、ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８−９７にしたがい、加熱速度２０℃／分で、溶融領域に入り、最大の溶融速度を示すＤＳＣにより測定する。
・ポリマー繊維またはテープ、例えばポリオレフィン繊維またはテープの溶融温度（融点ともいう）は、加熱速度１０℃／分でインジウム−スズにより校正された電力補償ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ  ＤＳＣ−７装置のＤＳＣにより測定する。ＤＳＣ−７装置の較正（２点較正）には、約５ｍｇのインジウムと約５ｍｇのスズを、両者とも小数点以下少なくとも２桁で秤量して使用する。インジウムは温度および熱流量両方の較正に使用され、スズは温度の較正のみに使用される。
【０１２０】
ＤＳＣ−７の炉のブロックを、４℃の温度の水で冷却する。これはブロック温度を一定にするために行われ、より安定したベースラインと、より良好な試料温度の安定性が得られる。炉のブロックの温度は、最初の分析の少なくとも１時間前には安定化している必要がある。
【０１２１】
試料を、隣接する繊維の接している繊維外周面の代表的横断面が得られるように採取する。それは光学顕微鏡で適切に見ることができる。試料を、幅および長さが最大５ｍｍの小片に切断し、少なくとも約１ｍｇ（±０．１ｍｇ）の試料重量とする。
【０１２２】
試料をアルミニウム製ＤＳＣ試料パン（５０μｌ）に入れ、アルミニウムの蓋（丸い側を上）をした後、封止する。試料パン（または蓋）に小さな穴を開けて、圧力の増加（パンを変形させ、したがって熱的接触を悪化させる）を防止しなければならない。
【０１２３】
この試料パンを較正済みＤＳＣ−７装置にセットする。参照側の炉に、空の試料パン（蓋で覆い、封止する）をセットする。
【０１２４】
次の温度プログラムを実行する：
５分間、４０℃（安定化時間）
１０℃／分で４０℃から２００℃へ加熱（第１加熱曲線）
５分間、２００℃
２００℃から４０℃へ冷却（冷却曲線）
５分間、４０℃
１０℃／分で４０℃から２００℃へ加熱（第２加熱曲線）
【０１２５】
試料温度プログラムを、ＤＳＣ炉の試料側に空のパンをセットして実行する（空のパンによる測定）。
【０１２６】
第１加熱曲線の分析を使用する。ベースライン曲線を補正するために、試料曲線から空のパンの測定を差し引く。ピーク前後（例えば、ＵＨＭＷＰＥでは６０と１９０℃）の平坦な部分でベースラインの位置を調節することにより、試料曲線の傾きを補正する。ピーク高さは、ベースラインからピークの頂点までの距離である。例えば、ＵＨＭＷＰＥの場合、第１加熱曲線で２つの吸熱ピークが期待されるが、この場合、２つのピークのピーク高さを測定し、ピーク高さの比を求める。
【０１２７】
・主溶融ピーク前の吸熱ピークの変化のエンタルピーを計算する場合、次の手順を使用し得る。吸熱効果は主溶融ピークに重なっているものとする。主溶融ピーク曲線を辿るにはシグモイド形のベースラインを選択するが、そのベースラインは、ピーク変化の左と右の境界から接線を引くことにより、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ  Ｐｙｒｉｓ(商標）ソフトウェアで計算される。算出したエンタルピーは、小さい吸熱ピーク変化とシグモイド形ベースライン間のピーク面積である。エンタルピーを重量％に関係づけるには、較正曲線を使用し得る。
・ポリエチレンの固有粘度（ＩＶ）は、ＰＴＣ−１７９法（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｉｎｃ．Ｒｅｖ．１９８２年４月２９日）にしたがって、酸化防止剤としてＤＢＰＣを２ｇ／ｌ溶液の量で含むデカリン中、１３５℃で、異なる濃度で測定した粘度を濃度ゼロに外挿することにより求められる。溶解時間は１６時間である。
・ポリエチレンまたはＵＨＭＷＰＥ試料の側鎖は、厚さ２ｍｍの圧縮成形フィルムに対するＦＴＩＲで、ＮＭＲ測定に基づく較正曲線を使用し、１３７５ｃｍ−１における吸収を定量化することにより求められる（例えば、欧州特許第０２６９１５１号明細書に記載のように）。
・自立ポリマーフィルム用ポリマーコーティングの引張弾性率は、ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８（８４）にしたがって、２５℃、約５０％ＲＨで測定した。
・自立ポリマーフィルム用ポリマーコーティングの引張強さは、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−１０にしたがって、２３℃、約５０％ＲＨで測定した。
・電磁特性、例えば誘電率および誘電損失は、１ＧＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数については、よく知られたＳｐｌｉｔ  Ｐｏｓｔ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＳＰＤＲ）手法により測定した。２０ＧＨｚ超の周波数、例えば２０ＧＨｚ〜１４４ＧＨｚについては、Ｏｐｅｎ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＯＲ）手法を使用し、凹面鏡と平面鏡を有する古典的なＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ共鳴装置を使用して、前記電磁特性を測定した。両手法で、平らな試料、すなわち幅と長さで定義される平面に湾曲を有さない試料を使用した。ＳＰＤＲ手法の場合、試料厚さは、装置設計の制約の範囲内で、すなわち共鳴装置の最大高さ以下で、可能な限り厚くなるようにした。ＯＲ手法では、試料厚さは、約λ／２（ここで、λは測定を行う波長である）に近い整数となるようにした。ＳＰＤＲ手法の場合、誘電特性を測定する周波数毎に別の装置を使用しなければならないため、ＳＰＤＲ手法は、１．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚおよび１０ＧＨｚの周波数で実施した。これらの周波数に対応する装置は、商業的に入手可能であり、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送られてくるソフトウェアを使用して、電磁特性を計算した。ＯＲ手法では、Ｃｌａｒｋｅ，Ｒ  Ｎ，Ｇｒｅｇｏｒｙ，Ａ  Ｐ，Ｃａｎｎｅｌｌ，Ｄ，Ｐａｔｒｉｃｋ，Ｍ，Ｗｙｌｉｅ，Ｓ，Ｙｏｕｎｇｓ，Ｉ，Ｈｉｌｌ，Ｇ著、「Ａ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｔ  ＲＦ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ」，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ／Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，２００３年，ＩＳＢＮ：０９０４４５７３８９の第７．１．１７章、およびこの章で引用されている全ての参考文献、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．ｌｎｓｔｒｕｍ．，１５，９〜２４頁，１９８２年に示された説明にしたがって装置を組み立てた。
・ある周波数区間における損失正接の変動係数は、その周波数区間における少なくとも３つ、好ましくは少なくとも５つの損失正接値を測定し、これらの値から平均損失正接と損失正接の標準偏差とを計算し、前記標準偏差を前記平均値で除することにより算出する。変動係数は％で表される。
【０１２８】
［ＵＨＭＷＰＥテープの製造］
一実施形態では、２０ｄｌ／ｇの固有粘度を有する超高分子量ポリエチレンを、７重量％懸濁液となるように、デカリンと混合した。この懸濁液を押出機に供給し、１７０℃で混合して均質なゲルを得た。その後、幅６００ｍｍ、厚さ８００μｍのスロットダイからゲルを押し出した。スロットダイを通して押し出した後、水浴でゲルを急冷し、こうしてゲルテープを製造した。ゲルテープを３．８倍に延伸し、その後、５０℃と８０℃の２つの部分からなるオーブン中で、デカリンの量が１％未満になるまで乾燥させた。続いて、１４０℃のオーブン中、延伸比５．８で、この乾燥ゲルテープを延伸し、その後、オーブン温度１５０℃の第２の延伸工程にかけて、最終の厚さを１８マイクロメートルとした。テープの幅は０．１ｍ、引張強さは４４０ＭＰａであった。本発明の目的のためには、本実施形態により製造されたテープを、本明細書ではゲル紡糸テープと呼ぶ。
【０１２９】
他の実施形態では、テープを、平均分子量ＭＷが４〜５百万、ＩＶが約２６ｄｌ／ｇのＵＨＭＷＰＥポリマー粉末を０．２ｍｍ厚のテープにプレスすることによって製造した。プレスは、温度１２５℃、圧力約０．０２ＧＰａでダブルベルトプレスにより実施した。０．２ｍｍ厚のテープを、直径１００ｍｍで周速度が異なる１対の逆回転ローラーに１３０℃で通すことにより延伸し、これにより６倍に延伸されたテープを形成した。この延伸テープはさらに約５倍に延伸し、約１４５℃のオーブンに導いた。得られたテープは、厚さが約１５μｍ、引張強さが約１．７ＧＰａ、引張弾性率が約１１５ＧＰａ、および幅が約８０ｍｍであった。この実施形態の方法は、欧州特許第１６２７７１９号明細書（参照により本明細書に含まれる）の方法と類似であった。本発明の目的のためには、この実施形態により製造されたテープを、本明細書では固体テープと呼ぶ。
【０１３０】
［実施例１〜４］
固体ＵＨＭＷＰＥテープを平織薄層に織り、複数の薄層を積層して薄層積層体を製造した。１積層体当たりそれぞれ５、１０、１６および２３枚の薄層数を有する４個の積層体を製造した。各積層体の一表面に１枚のクラフト紙シートを配置した。各積層体の他の表面に、ＷＩＮ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎから「Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＰＶＣ  ｆｉｌｍ」の製品コードで販売されている、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の予備成形ポリマーフィルムを配置した。ＰＶＣフィルムは、厚さが約１０００μｍ、引張強さが約１６ＭＰａ、破断伸びが約３５０％、そして引張弾性率が約９．６ＭＰａであった。各組立体を、温度１４６℃、圧力約１６０ｂａｒ、処理時間として約３５分間、水圧プレス機でプレスした。処理時間経過後、圧力を加えたまま、組立体を室温にまで冷却した。圧力を開放後、ＰＶＣフィルムおよびクラフト紙を除去した。圧縮積層体の電磁特性を表１に示す。
【０１３１】
【表１】
2014506197.tif 000002
【０１３２】
［実施例５〜８］
実施例１の方法を繰り返した。ただし、ＰＶＣ予備成形フィルムと薄層積層体の間に、商業的に入手可能なＨＤＰＥのコーティングを自立膜の形態で配置した点が異なる。このＨＤＰＥフィルムは、厚さが２００μｍ、引張強さが５７ＭＰａ、引張弾性率が８９６ＭＰａ、そして破断伸びが約４００％であった。ＨＤＰＥフィルムで両面が被覆された、ＨＤＰＥコーティングを含む圧縮成形体の電磁特性を表２に示す。
【０１３３】
【表２】
2014506197.tif 000003
【０１３４】
［実施例９〜１２］
ＭＩＬ−Ｐ−５３０２２Ｃ、Ｔｙｐｅ  ＩＩの噴霧により、実施例２〜４で製造した材料の一方の表面をプライマー処理して、２．０〜４．０μｍの濡れたプライマー層を得、その後、これを７７°Ｆ、湿度５０％の条件下で３０分間十分に乾燥させた。乾燥したプライマー層の厚さは、約１．０〜２．０μｍであった。次いで、プライマー処理した表面から汚れを除去し、ＭＩＬ−ＰＲＦ−２２７５０  Ｔｏｐｃｏａｔ  Ｃｏｌｏｒ＃１７９２５  Ｉｎｓｉｇｎｉａ  ＷｈｉｔｅまたはＲＡＬ  ９０１６の噴霧により被覆し、２．８〜３．１μｍの濡れたコーティング層を得、続いて、これを７７°Ｆ、湿度５０％の条件下で８時間十分に乾燥させた。乾燥したコーティング層の厚さは、約１．８〜２．０μｍであり、コーティング時と同一条件で７日間硬化させた。結果を表３に示す。
【０１３５】
【表３】
2014506197.tif 000004
【０１３６】
［比較例１〜４］
異なる厚さを有し、それぞれ約３５ｇ／ｃｍ２の面密度を有する複数の薄層からなる積層体を３個作製した。薄層は、強度が３２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率が１０１５ｃＮ／ｄｔｅｘ、そして太さが１ｄｐｆで、アスペクト比が約５であ水性分散体から塗付された。Ｋｒａｔｏｎは、スチレン−イソプレン−スチレンの３元ブロック共重合体である。積層体を、温度約１２５℃、圧力約７ＭＰａで１５分間プレスした。圧縮積層体の電磁特性を表４に示す。これらの実験の生成物は、Ｈ．Ｐ．Ｊ．ｄｅ  Ｖｒｉｅｓらが報告したものと同等である。
【０１３７】
【表４】
2014506197.tif 000005
【０１３８】
ポリエチレン繊維およびマトリックスを含む複合材をベースとしたレドームに関する文献からの比較例
【０１３９】
【表５】
2014506197.tif 000006
【０１４０】
試験用の全ての材料を成形し調製するために、ウォータージェット切断機を使用した。材料の切断端面を、湿分の吸着および水の吸収を防止するために、シリコーンゴムで封止した。
Ｎ／Ｍ＝望ましくない多重反射および共鳴効果のために測定不可。
【国際調査報告】
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