DE102007059758A1

DE102007059758A1 - Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007059758A1
Application number: DE102007059758A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Albrecht; Johann-Friedrich Dr.-Ing. Luy; Hartmut Dr.Rer.Nat. Presting; Frank Dr. Gross; Thomas Dr. Hoyer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Grundstruktur (12), wobei auf einer äußeren Radomoberfläche (14) eine schmutz-, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht (16), bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix, umfassend nanodispersives Titanoxid, mit photokatalytischer Wirkung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug umfassend eine Grundstruktur.
Für den zuverlässigen Betrieb von Kommunikations- und Radarsystemen, insbesondere von derartigen Systemen in Kraftfahrzeugen ist die Vermeidung von Wasser-, Eis- und Schneeschichten im Empfängspfad der Antennen entscheidend für deren Funktionssicherheit. Durch Anlagerung von entsprechenden Wasser-, Eis- und Schneeschichten werden diese Systeme gestört, wobei es im Extremfall zu einem Ausfall der Systeme kommt. Um dies zu vermeiden, werden z. B. so genannte Abstands-Warn-Radare von Kraftfahrzeugen mit einem Radom abdeckt. Die Funktionsweise eines derartigen Abstands-Warn-Radars wird jedoch wiederum erheblich verschlechtert, wenn sich auf der Radomoberfläche Wasser-, Eis- oder Schneeschichten ablagern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Radom der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches aufgrund seiner Bauweise die Ablagerung von Schmutz, Eis, Schnee und Feuchtigkeit mit großer Zuverlässigkeit verhindert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Radom mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug umfasst eine Grundstruktur, wobei auf einer äußeren Radomoberfläche eine schmutz-, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung ausgebildet ist. Die Deckschicht kann dabei hydrophil oder hydrophob ausgebildet sein. Durch die Ausbildung der Deckschicht wird die Bildung von Schmutz-, Wasser-, Eis- und Schneeschichten auf der Radomoberfläche zuverlässig verhindert. Dabei beruht die Wirksamkeit der Titandioxid-Oberfläche auf ihrer photokatalytischen Aktivität. Insbesondere können durch die Titandioxidkomponente in der Deckschicht nach einer entsprechenden Bestrahlung mit UV-Licht sehr kleine Randwinkel, d. h. Randwinkel < 1°, an der Oberfläche der Deckschicht erzeugt werden, so dass die Oberfläche stark hydrophile Eigenschaften aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die erfindungsgemäße Deckschicht eine hydrophobe Oberflächencharakteristik aufweist. Die nanodispersive Verteilung des Titandioxids in der Deckschicht trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung dieser Komponente in der Deckschicht bei. Dadurch kann bei z. B. einem witterungsbedingten Abtragen der Oberfläche der Deckschicht ständig neues Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung zur Verfügung gestellt werden. Der Selbstreinigungseffekt der Deckschicht des erfindungsgemäßen Radoms sorgt dafür, dass die äußere Radomoberfläche weitestgehend schmutz-, wasser-, schnee- und eisfrei bleibt, so dass sich eine erhöhte Funktionssicherheit des Abstands-Warn-Radars ergibt. Neben den oberflächenreinigenden Eigenschaften der Deckschicht wird durch diese aufgrund ihrer Siliziumkomponenten auch die Kratzfestigkeit der Deckschicht und des damit beschichteten Radoms erhöht. Die Dicke der Deckschicht kann dabei zwischen 1 und 100 nm betragen.
Die siliziumorganische Matrix kann zudem aus Silikonen und organischen Hilfsstoffen wie z. B. Weichmachern und/oder Bindemitteln bestehen. Es ist weiterhin möglich, dass die Deckschicht einen anorganischen UV-Absorber enthält. Schließlich kann das Titandioxid als Titandioxid-Sol auf die äußere Radomoberfläche aufgetragen werden. Es besteht die Möglichkeit, das Titandioxid-Sol als Folie aufzutragen. Dabei kann die Deckschicht aus 5–40 Gew.-% Titandioxid-Sol in der siliziumorganischen Matrix bestehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radoms ist zwischen der Grundstruktur des Radoms und der Deckschicht eine Metallschicht und/oder eine radartransparente Schutzschicht ausgebildet. Die Metallschicht kann dabei aus Chrom, Indium oder Aluminium oder entsprechenden Verbindungen dieser Metalle bestehen. Auch andere Metalle und Metallverbindungen sind denkbar. Die Metallschicht ist dabei sehr dünn ausgebildet, so dass sie aufgrund ihrer geringen Dicke die längerwelligen Radarwellen fast uneingeschränkt hindurchtreten lässt. Hierzu ist sie Metallschicht wesentlich dünner als die Wellenlänge der Radarstrahlen. Bei typischen Wellenlängen um 1 bis 20 mm, liegt die Dicke der Metallschicht bevorzugt im Bereich von ca. 50 bis 200 nm.
Die Metallschicht kann dabei aus ästhetischen Gründen auf das Radom aufgetragen sein, zudem ist es möglich die Metallschicht mit einer elektrischen Stromquelle zur Heizung des Radoms zu verbinden. Als Radomheizung, können dünne Metalldrähte eingesetzt werden, welche senkrecht zur Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Wellen stehen. Diese Anordnung ermöglicht ein möglichst ungehindertes Durchtreten der Wellen.
Des Weiteren kann zwischen der Metallschicht und der Deckschicht die radartransparente Schutzschicht ausgebildet sein, die insbesondere zum Schutz der dünnen Metallschicht dient. Die radartransparente Schutzschicht kann dabei aus Polykarbonat bestehen.
Eine erfindungsgemäße Verwendung einer Beschichtung bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung bezieht sich auf eine schmutz-, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht auf Radarantennen oder Radarantennenabdeckungen, insbesondere auf einem Radom eines Kraftfahrzeugs. Neben den oberflächenreinigenden Eigenschaften der Deckschicht wird durch diese aufgrund ihrer Siliziumkomponenten auch die Kratzfestigkeit der Deckschicht und der damit beschichteten Radarantennen oder Radarantennenabdeckungen erhöht.
Eine weitere Ausgestaltung der Beschichtung, wird eine superhydrophobe Deckschicht gebildet. Durch die Verfeinerung der hydrophoben Deckschichtoberfläche mittels zusätzlicher Mikrostrukturierung wird die Tropfenbildung verstärkt und der Oberfläche superhydrophobe Eigenschaft verliehen. Der Selbstreinigungsmechanismus superhydrophober, mikrostrukturierter Oberflächen ist in der Natur an Pflanzen wie der Lotusblume beobachtet worden und als „Lotus-Effekt" bekannt geworden. Dieser Effekt führt ebenfalls zu wirkungsvoller Reduktion der Haftung und Neubildung von Schnee und Eisschichten. Die Mikrostrukturierung der Oberfläche wird durch das nanodispersives Titandioxid in der siliziumorganischen Matrix sehr begünstigt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels.
Dabei zeigt die Figur eine schematische Schnittdarstellung eines Radoms 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Man erkennt, dass das Radom 10 aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Dabei ist auf eine Grundstruktur 12 eine dünne Metallschicht 18 aufgetragen. Die Grundstruktur 12 kann aus Polykarbonat oder Acryl-Styrol-Acrylnitril bestehen. Die metallische Schicht 18 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Indium. Indium bildet einen guten Haftgrund für darauf aufbringbare Kunststoffverkleidungsteile, insbesodnere Lamellenstrukturen.
Es ist aber auch möglich anstelle von Indium Chrom oder Aluminium oder entsprechende Verbindungen dieser Metalle zu verwenden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass diese Metalle im Unterschied zu Indium eine deutlich höhere Radarabsorption aufweisen und die Metallschichtdicke entsprechende anzupassen ist. Eine geeignete Dicke der dünnen Metallschicht 18, die den optischen und radartechnischen Anforderungen genügt, ist für verschiedene metallische Werkstoffe experimentell ermittelbar.
Dabei können die Metalle auf die Grundstruktur 12 aufgedampft, gesputtert oder aufgedruckt werden. Auf die äußere Oberfläche der Metallschicht 18 ist eine radartransparente Schutzschicht 20 aufgetragen. Die radartransparente Schutzschicht 20 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Polykarbonat. Auch andere Materialien sind denkbar. Des Weiteren erkennt man, dass die äußere Oberfläche der transparenten Schicht 20 eine äußere Radomoberfläche 14 bildet. Auf diese ist eine schmutz, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht 16 bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titanoxid mit photokatalytischer Wirkung aufgetragen. Neben einem Selbstreinigungseffekt wird durch die Deckschicht 16 die Kratzfestigkeit des Radoms 10, insbesondere durch die Siliziumanteile in der Deckschicht 16, erhöht. Die siliziumorganische Matrix kann dabei aus Silikonen und organischen Hilfsstoffen bestehen, wobei die Hilfsstoffe Weichmacher und/oder Bindemittel umfassen. Insbesondere kann das Titandioxid als Titandioxid-Sol auf die äußere Radomoberfläche 14 aufgetragen werden wobei das Titandioxid-Sol zwischen 5 und 40 Gew.-% bezogen auf die siliziumorganische Matrix betragen kann. Die in der Matrix verwendeten Hilfsstoffe können einerseits zur Flexibilisierung der Deckschicht 16 und andererseits zur Haftverbesserung verwendet werden. Insbesondere dienen die zusätzlichen Binde- und Haftmittel zur Haftverbesserung der Deckschicht 16 auf der radartransparenten Schicht 20, die aus Polykarbonat gefertigt ist. Das dargestellte Radom 10 dient als Abdeckung für ein Abstands-Warn-Radar im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Deckschicht 16 aus einem Komposit bzw. Verbundwerkstoff mit dem photokatalytischen Titandioxid bestehen.

Claims

Radom für ein Abstands-Warn-Radar in einem Kraftfahrzeug umfassend eine Grundstruktur (12), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer äußeren Radomoberfläche (14) eine schmutz-, wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht (16) bestehend aus einem Verbundwerkstoff mit siliziumorganischer Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung ausgebildet ist.
Radom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) hydrophil oder hydrophob ausgebildet ist.
Radom nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumorganische Matrix aus Silikonen und organischen Hilfsstoffen besteht.
Radom nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstoffe Weichmacher und/oder Bindemittel umfassen.
Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titandioxid als Titandioxid-Sol auf die äußere Radomoberfläche (14) aufgetragen ist.
Radom nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) aus 5–40 Gew.-% nanodispersem Titandioxid in einer siliziumorganischen Matrix gebildet ist.
Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine Mikrostrukturierung und superhydrophobe Eigenschaften auufweist.
Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) einen anorganischen UV-Absorber enthält.
Radom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Grundstruktur (12) und der Deckschicht (16) eine Metallschicht (18) und/oder eine radartransparente Schutzschicht (20) ausgebildet ist.
Radom nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht aus Chrom, Indium oder Aluminium oder entsprechenden Verbindungen dieser Metalle besteht.
Radom nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die radartransparente Schutzschicht aus Polycarbonat besteht.
Verwendung einer Beschichtung bestehend aus einer siliziumorganischen Matrix umfassend nanodispersives Titandioxid mit photokatalytischer Wirkung als schmutz-, Wasser-, schnee- und/oder eisabweisende Deckschicht auf Radarantennen oder Radarantennenabdeckungen, insbesondere auf einem Radom eines Kraftfahrzeugs.