Способ металлизации плоских материалов



Способ металлизации плоских материалов
Способ металлизации плоских материалов
Способ металлизации плоских материалов
Способ металлизации плоских материалов
Способ металлизации плоских материалов
Способ металлизации плоских материалов
Способ металлизации плоских материалов

 


Владельцы патента RU 2479681:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" (RU)

Изобретение относится к технологиям металлизации тканей, изделий из кожи, из войлока, трикотажных и других материалов с низкой термостойкостью. Технология осуществима в любых средах, в том числе в жидких, полотна обладают экранирующими свойствами, антибактериальной, антивирусной, каталитической активностями. Способ металлизации тканых материалов заключается в плавлении металлических проволочек электровоздействием, а также в распылении микрочастиц расплавленного металла на плоскость материала, движущегося ортогонально к направлению распыла с заданной скоростью подачи и защищенного средой распространения распыла от разрушающего воздействия высоких температур. Производят взрывное расплавление вещества проволочки за счет высоковольтного электровоздействия между концами неразомкнутой проволочки, дискретно подаваемой в металлизатор в водной среде и образуют облако ионизированных частиц испарившегося металла, а металлизацию осуществляют за счет кумуляции энергии теплового взрыва W и электромагнитной фокусировки траекторий движения ионизированных частиц до заданного показателя металлизации, причем скорость подачи Fп обрабатываемого материала регулируют в такт с частотой следования псл электровоздействий, а также изменяют объем Vпр взрываемой проволочки, среду распространения распыла, напряжение Uco и частоту следования nсл электровоздействий, сформированных разрядным релаксационным контуром Lкб, при этом показатели металлизации задают и контролируют в процессе металлизации по значению коэффициента рассеяния Кр электромагнитных излучений, характеризующегося формулой:

где Uco - напряжение электровоздействия, взрывающего проволочку; εмш - диэлектрическая проницаемость материала полотна и металлических частиц соответственно; α - поперечные размеры частиц;

W - энергия, выделенная при электровзрыве проволочки, заданного объема Vпр; ZB - волновое сопротивление разрядного контура, формирующего частоту следования nсл электровоздействий; ρмпплисп - плотность, удельная электропроводность, теплота плавления и теплота испарения материала проволочки в заданной среде; Lk - индуктивность контура; Сб - емкость конденсаторной батареи; N=nTд⇔VпpKп эмф - число взрывов проволочки при обработке участка ткани объемом Vтк, необходимое для обеспечения заданного показателя металлизации, гарантированного экспериментально обоснованной зависимостью количества металла, вносимого в ткань от объема взрывающейся проволочки Vпр с учетом поправок на коэффициент потерь Кп эмф при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц; Тд - период дискретизации времени подачи участка плоскости металлизируемой поверхности; d - толщина ткани; λ - длина волны электромагнитного излучения в вакууме; при этом значение показателя металлизации Кр задают и контролируют используя физическое явление рассеяния электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне, а напряжение электровоздействия Uco, взрывающее проволочку длиной 40 мм, диаметром от 0,6 до 1 мм, регулируют в пределах от 2 до 4 киловольт при значениях емкости Сб конденсаторной батареи от 150 до 200 мкФ и значениях индуктивности разрядного контура Lk от 30 до 40 мкГн, обеспечивая при этом минимальные потери металла от 30% до 40% при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц. 6 табл., 6 ил.

 

Изобретение относится к технологиям металлизации натуральных и синтетических тканей, а также может быть использовано для металлизации материалов из войлока, из тонкой кожи, трикотажных, пластичных и других не огнестойких материалов, подверженных разрушающему воздействию высоких температур.

Широко известны различные способы металлизации материалов. Металлизированную ткань используют при создании, преимущественно, экранирующих электромагнитные излучения и огнезащитных покрытий и для придания тканям антибактериальной и антивирусной активности, а изделия из кожи металлизируют, для улучшения эксплуатационных свойств.

Известен способ изготовления экранирующего электромагнитные излучения и огнезащитного материла «Нанотекс» (RU 2338021, МПК D06М 11/83, 2009). По этому способу металлизацию осуществляют магнетронным напылением в вакууме, создавая на одной стороне ткани или с обеих сторон тонкие поверхностные пленки металла и на ткацком станке изготавливают материал для изделий специального назначения. При этом при увеличении экранирующих показателей в большую сторону не удается изготавливать материал на ткацком станке, а изменение характеристик в меньшую сторону приводит к получению нестабильной, легко сдвигаемой структуры материала и к потере экранирующих свойств.

Известен способ металлизации санитарно-гигиенических салфеток (RU 2314834, МПК A61L 15/18,2008). По этому способу металл также наносят на поверхность салфеток магнетронным напылением в вакуумной камере. Однако металл выносится из салфетки после первой стирки. Кроме того, для работы магнетрона и для поддержания вакуума требуются большие материальные и энергозатраты.

Известен химический способ металлизации медью целлюлозных тканей для придания им фунгицидных и бактериоцидных свойств /RU 2398599, МПК А61L 15/18, 2009). По этому способу льняные, хлопчатобумажные или гидратцеллюлозные ткани вначале отбеливают, а затем пропитывают сульфатом меди и раствором сульфата гидрозина возбуждают реакцию восстановления микро- и наночастиц меди в структуре материала в строго заданных пропорциях. Однако при организации производства металлизированной этим способом ткани перевод технологического цикла на другие режимы металлизации недопустим из-за потери качества исходного материала, а из-за отсутствия возможности оперативного контроля и корректировки протекающих химических реакций, их незначительное нарушение приводит к потерям всего исходного материала, загруженного в емкости металлизатора. Кроме того, для приготовления необходимых химреактивов требуются дополнительные материальные и энергозатраты.

Известны также способы металлизации путем внедрения в структуру вещества металлических частиц за счет активации их тепловой и кинетической энергии. В способе-прототипе (статья профессора Гусева и др. г.Кострома «Исследование свойств овчин с металлизированной поверхностью», изв. ВУЗов // Технология легкой промышленности, №2, 2008, стр.29-32) металлизацию кожевой ткани осуществляют путем непрерывного электродугового плавления вещества двух сходящихся с заданным зазором проволочек, при этом на внешней поверхности металлизатора барабанного типа закрепляют образец кожевой ткани, а в центр вращающегося металлизатора непрерывно подают с заданным зазором, обдуваемым сжатым воздухом ортогонально к внешней поверхности образца, два конца проволочки, непрерывно воздействуя на них электродуговым напряжением и синхронно изменяя скорость вращения металлизатора, скорость подачи проволочек, давление сжатого воздуха, зазор между проволочками, электродуговое напряжение, и другие параметры, металлизируют распылом, содержащим капли расплавленного металла, образцы кожевой ткани с различной плотностью, структурой и толщиной покрытий, защищая их от разрушающего воздействия высоких температур сформированной воздушной средой распространения распыла. Металлизированная этим способом кожевая ткань обладает большей упругостью, лучшей формоустойчивостью и водоотталкивающей способностью. Однако этот способ технически сложен и неприменим для металлизации натуральных и синтетических тканей, материалов из войлока, тонкой кожи, трикотажных, пластических и других не огнестойких материалов из-за разрушающего воздействия высоких температур непрерывно плавящейся проволочки.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении технологии внесения металла в структуру обозначенных материалов, сохраняя их исходные эксплуатационные свойства за счет металлизации в водной среде и обеспечивая заданные экранирующие показатели и санитарно-гигиенические свойства путем постоянного контроля и управления процессом металлизации по показателю рассеяния электромагнитных излучений обработанным материалом.

Для достижения данного технического результата в предлагаемом способе металлизации тканных материалов, заключающемся в плавлении металлических проволочек электровоздействием, а также в распылении микрочастиц расплавленного металла на плоскость материала, движущегося ортогонально к направлению распыла с заданной скоростью подачи и защищенного средой распространения распыла от разрушающего воздействия высоких температур, производят взрывное расплавление вещества проволочки за счет высоковольтного электровоздействия между концами неразомкнутой проволочки, дискретно подаваемой в металлизатор в водной среде, и образуют облако ионизированных частиц испарившегося металла, а металлизацию осуществляют за счет кумуляции энергии теплового взрыва W и электромагнитной фокусировки траекторий движения ионизированных частиц до заданного показателя металлизации, причем скорость подачи Fп обрабатываемого материала регулируют в такт с частотой следования nсл электровоздействий, а также изменяют объем Vпp взрываемой проволочки, среду распространения распыла, напряжение Uco и частоту следования nсл электровоздействий, сформированных разрядным релаксационным контуром Lкб, при этом показатели металлизации задают и контролируют в процессе металлизации по значению коэффициента рассеяния Кр электромагнитных излучений, характеризующегося формулой:

где Uco - напряжение электровоздействия, взрывающего проволочку;

εмш - диэлектрическая проницаемость материала ткани и шарообразных металлических частиц соответственно; α - поперечные размеры частиц; W - энергия, выделенная при электровзрыве проволочки, заданного объема Vпp;

ZB - волновое сопротивление разрядного контура, формирующего частоту следования nсл электровоздействий; ρмпплисп - плотность, удельная электропроводность, теплота плавления и теплота испарения материала проволочки в заданной среде; Lк - индуктивность контура; Сб - емкость конденсаторной батареи; N=nслТд⇔VпpКп эмф - число взрывов проволочки при обработке участка ткани объемом Vтк, необходимое для обеспечения заданного показателя металлизации, гарантированного экспериментально обоснованной зависимостью количества металла, вносимого в ткань от объема взрывающейся проволочки Vпp с учетом поправок на коэффициент потерь Кп эмф при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц; Тд - период дискретизации времени подачи участка металлизируемой ткани; d - толщина ткани; λ - длина волны электромагнитного излучения в вакууме; при этом значение показателя металлизации Kр задают и контролируют используя физическое явление рассеяния электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне, а напряжение электровоздействия Uco, взрывающее проволочку длиной 40 мм, диаметром от 0,6 до 1 мм, регулируют в пределах от 2 до 4 киловольт при значениях емкости Сб конденсаторной батареи от 150 до 200 мкФ и значениях индуктивности разрядного контура Lк от 30 до 40 мкГн, обеспечивая минимальные потери металла от 30% до 40% при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц.

Введение в предлагаемый способ операции теплового электровзрыва проволочек в совокупности с предложенными действиями для его практического использования позволяет получить новые свойства технологического цикла металлизации и решать поставленные задачи за счет:

1) управления энергетической активностью металлических частиц, внедряемых в обрабатываемый материал;

2) расширения диапазона размерности внедряемых частиц от микро- до нанометров за счет мгновенного испарения металла и создания управляемых траекторий движения ионизированных частиц.

3) сокращения электромеханических операций настройки до двух, а именно: пошаговая подача проволочки после осуществления теплового взрыва и пошаговая подача материала в зону распыла частиц, что особенно важно при использовании цифрового программного управления технологическим циклом металлизации;

4) возможности регулировать суммарную массу металла, осуществляющего процесс металлизации, изменением объема взрываемой проволочки, а также изменением энергии кумуляции частиц в результате вариаций энергией и частотой электровоздействий;

5) возможности оптимизировать процесс металлизации по энергозатратам и по потерям исходного материала за счет использования электроэнергии в импульсных режимах и непрерывного контроля показателей металлизации обработанного материала;

6) возможности осуществлять электровзрывы проволочек в любых средах, в том числе и в жидкостях, что особенно важно при металлизации натуральных и синтетических тканей для автоматического регулирования теплового режима, не прожигающего ткань;

7) высокой бактерицидности процесса металлизации за счет интенсивной гибели бактериальной и вирусной флоры под действием ультразвуковых и ультрафиолетовых излучений плазмы электроразряда, что особенно важно при создании раневых покрытий и санитарно-гигиенических тканей.

Эти свойства позволяют унифицированно металлизировать различные материалы, преимущественно натуральные и синтетические ткани и применять эти ткани для рассеяния электромагнитных излучений и для придания антибактериальной, антивирусной и каталитической активности материалам, используемым при изготовлении раневых покрытий, при лечении электрофорезом, а также при изготовлении санитарно-гигиенических изделий, в частности носков, чулок, носовых платков, стелек для обуви и других изделий, а предложенная в способе последовательность технологических операций позволяет получить технический результат, на достижение которого направленно заявляемое изобретение, и отвечает критерию существенных отличий от способа-прототипа.

Заявленный способ может быть реализован на основе полученных результатов экспериментальной проверки технической осуществимости операций предложенного цикла металлизации и практической оценки достигнутых показателей.

Для проведения экспериментальных испытаний предложенного способа металлизации была теоретически обоснована модель металлизированного текстильного полотна для защиты от электромагнитного излучения, использующая принцип рассеяния электромагнитных волн, в виде однослойной или многослойной бикомплексной среды, в которой рассеяние происходит на проводящих металлических частицах, расположенных в ее объеме на расстояниях много больших линейного размера частиц. Применительно к этой среде, с расчетом того, что объем частиц металла, проникших в объем полотна после взрыва проволочки, не может быть больше объема проволочки, рассчитан коэффициент рассеяния Кр:

где λ - длина волны электромагнитного излучения в вакууме; εмш - диэлектрическая проницаемость материала ткани и металлических шарообразных частиц соответственно; α - поперечные размеры частиц; Vпp - объем взрываемой проволочки; N - число взрывов проволочки при обработке полотна; d - толщина ткани; λ - длина волны электромагнитного излучения в вакууме; Vтк - объем металлизируемого участка ткани.

Полученная формула была связана с параметрами установки и материалом проволочки:

где Uco - напряжение электровоздействия, взрывающего проволочку;

W - энергия теплового взрыва проволочки; ZB - волновое сопротивление разрядного контура; ρмпплисп - плотность, удельная электропроводность, теплота плавления и теплота испарения материала проволочки соответственно; Lк - индуктивность контура; Сб - емкость конденсаторной батареи.

Число взрывов проволочки N при обработке участка поверхности полотна, необходимых для распыла заданного количества металла, рассчитывалось исходя из соотношений N=nслТд⇔VпpКп эмф, где nсл - частота следования электровоздействий; Тд - период дискретизации времени подачи участка плоскости металлизируемой поверхности полотна; Vпp - объем распыляемого металла с учетом поправок на коэффициент потерь Кп эмф при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц.

По полученным формулам были проведены расчеты и эксперименты. При проведении экспериментальных исследований предложенного способа металлизации использовали натуральные и полиэфирные ткани, свойства которых отражены в таблице 1 и 2 соответственно.

Таблица 1
Свойства исследованных натуральных тканей
Показатели свойств Исследованные ткани
1 образец 2 образец 3 образец
хлопко-льняная льняная хлоп. бумажная
по основе по утку по основе по утку no основе по утку
Волокнистый состав нитей основы и утка 100% хлопок 70% хлопок, 30% котонин 100% лен 100% хлопок
Линейная плотность пряжи, текс 28,2 58,2 106,5 99 30,5 30
Коэффициент крутки пряжи, кр/м 40 40 35 35 38 40
Вид переплетения полотняное
Толщина ткани, мм 0,48 0,53 0,36, 1,8
Поверхностная плотность ткани, г/м2 186 232 118
Поверхностное заполнение, % 76,3 75,2 69,7
Пористость, % 74,1 64,8 78,4
Плотность, нитей/10 см 227 192 153 113 230 197
Разрывная нагрузка, кгс 29,1 143 80,5 64,3 36,6 36,6
Относительное разрывное удлиннение, % 5,4 5,9 18,6 16,2 17,2 17,7
Воздухопроницаемость, дм32с 350 457 733
Несминаемость, % 36,3 37,8 29,8 34,8 36,3 37,8

Схему эксперимента иллюстрируют позиции 1-12, изображенные на Фиг.1: 1 - пусковой включатель; 2 - зарядное сопротивление; 3 - высоковольтный трансформатор; 4 - высоковольтный выпрямитель; 5 - рабочий конденсатор; 6 - рабочий разрядник, воздушный, с регулируемым зазором или электронно-управляемый высоковольтный ключ; 7 - контактная втулка положительного электрода; 8 - рабочая проволочка; 9 - отрицательный электрод; 10 - механизм подачи проволочки; 11 - изолятор металлизатора с отражателем; 12 - образец ткани. Электромагнитные элементы фокусировки траекторий движения ионизированных частиц металла и элементы оперативного контроля значений коэффициентов рассеяния обработанной, металлизированной ткани на схеме не обозначены.

Для металлизации образца ткани замыкают включатель 1 и образуют периодический релаксационный процесс: переменный ток, ограниченный сопротивлением 2, наводит на выходе трансформатора 3 высоковольтное напряжение; под действием постоянной составляющей этого напряжения на выходе выпрямителя 4 заряжается емкость Сб конденсатора 5; после достижения заданного величиной воздушного промежутка разрядника 6 пробивного напряжения Uco по электрической цепи 6-9 осуществляется импульсный сброс электроэнергии, накопленной в конденсаторе 5; проволочка 8, заданного объема Vпp, взрывается и срабатывает механизм подачи проволоки 10; образованное облако ионизированных частиц испарившегося металла, за счет прямой и отраженной кумуляции энергии теплового взрыва в металлизаторе 11, пронизывает образец ткани 12; за время подачи очередного конца проволочки 8 конденсатор 5 заряжается, а при касании концом проволочки 8 контактной втулки положительного электрода 7 осуществляется очередной тепловой взрыв, периодичность которого задают значением емкости Сб конденсатора 5 с учетом индуктивности Lк, приведенной к выходу трансформатора 3.

По проведенным инженерным расчетам и в ходе экспериментальных испытаний установлено, что оптимальные режимы металлизации медью выбранных тканей достигаются при напряжениях Uco пробоя воздушного разрядника 4 от 2 до 4 кВ, значениях емкости Сб от 150 до 200 мкФ и индуктивности Lк - от 30 до 40 мкГн для образцов ткани, закрепленных на металлизаторе, погруженном в воду, и ограниченных размером между плоскостями экспериментального металлизатора 40 мм и, соответственно, длиной проволочки 40 мм, диаметром 0,6 мм до 1 мм, при этом обеспечиваются минимальные потери металла от 30 до 40% при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц.

При проведении исследований свойств экспериментальных образцов металлизированных тканей использовали стандартные методы текстильного материаловедения. Определение содержания металла в ткани осуществляли с помощью программно-аналитического комплекса на основе портативного рентгенофлюоресцентного кристалл-дифракционного сканирующего спектрометра «СПЕКТРОСКАН». Термогравиметрические исследования проводили на дериватографе фирмы MOM Q-1500D (Венгрия). Микробиологические исследования проводили в биологической лаборатории при Центре экологической безопасности РАН РФ. Электрические и радиоизмерения проводили по методикам, рекомендованным специалистами Университета телекоммуникаций им. проф. М.А.Бонч-Бруевича. Размеры металлических частиц и характер их закрепления в объеме материала тканей изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Результаты исследований сведены в таблицы 3-6, а также иллюстрируются фотографиями и графиками, изображенными на Фиг.2-6.

На Фиг.2 изображен фотоснимок увеличенного электронным микроскопом фрагмента механического закрепления металлической частицы в объеме полимерного волокна, а на Фиг.3 - фрагмент закрепления вплавлением в поверхности волокон.

Таблица 3
Вид полотна № исх. обр. Поверхностная плотность ткани, г/м2 Средняя массовая доля меди MCu в образце, мг/г (Vпр·ρм/VTK·ρTK)
Льняная ткань 2 232 12,08
Хлопко-льняная 1 186 7,03
Лавсановая (ПЭ) 4 150 3,13
Лавсановая (ПЭ) 5 175 3,65
Лавсановая (ПЭ) 6 185 4,78
Таблица 4
Вид ткани № исх. обр. № метал. пробы Содержание меди, мг/г
Ткань лен (исх) 2 1 0
Ткань лен (мет) 2 2 1,66
Ткань лен (мет) 2 3 3,38
Ткань лен (мет) 2 4 17,556
Ткань лен (мет) 2 5 23,484
Ткань х/б (исх) 3 6 0
Ткань х/б (мет) 3 7 0,98
Ткань х/б (мет) 3 8 2,73
Ткань х/б (мет) 3 9 13,67
Ткань х/б (мет) 3 10 20,84
Таблиц 5
Интенсивность развития грибов по шкале ГОСТ 9.048-89
№ образца 5 суток инкубирования 11 суток инкубирования 28 суток инкубирования
1 5 5 5
2 1 5 5
3 0 2 5
4 0 1 5
5 0 1 5
6 4 5 5
7 0 2 5
8 0 1 5
9 0 1 5
10 0 1 5
Таблица 6
№ пробы для стирки ЛЕН Массовая доля меди в ткани, мг/г (Vпр·ρм/VTK·ρTK)
до стирки после стирок
1 стирка 2 стирка 3 стирка 4 стирка 5 стирка
1 3,39 2,76 2,38 2,34 2,35 1,43
2 5,61 3,01 3,18 1,98 2,61 1,35
3 7,3 5,48 3,98 4,66 4,38 2,87
4 2,5 1,51 1,74 0,45 0,47 0,44
5 5,1 2,58 3,49 2,65 2,05 1,59
Среднее значение 4,78 3,07 2,95 2,42 2,37 1,54

График, изображенный на Фиг.4, иллюстрирует распределение средней массовой доли меди Mcu в мг /г, внедренной при электровзрывах проволочек в объеме хлопчатобумажной ткани толщиной 1,8 мм (образец №3, таблица 1) в зависимости от значений высоковольтного напряжения Uco=2, 3 и 4 кВ.

График, изображенный на фиг.5, иллюстрирует распределение в диапазоне частот мобильной радиосвязи значений коэффициента рассеяния радиоизлучений льняной тканью толщиной 0,53 мм (образец №2, таблица 1), последовательно металлизированной предложенным способом медью и нержавеющей сталью в пропорциях 15 мг/г и 10 мг/г соответственно.

График, изображенный на фиг.6, иллюстрирует зависимость коэффициентов рассеяния изучений в длинноволновой части инфракрасного диапазона от веса (в мг) объема массы меди, внесенной в структуру 1 гр. льняного полотна толщиной 0,53 мм (образец №2, таблица 1) за счет вариаций значениями емкости Сб и высоковольтного напряжения Uco.

Таблица 3 иллюстрирует возможность металлизации предложенным способом натуральных и искусственных тканей, обозначенных в таблицах 1 и 2 без потери их исходных свойств.

В таблице 4 представлены образцы металлизированных медью текстильных полотен, исследованных на грибостойкость.

В таблице 5 приведены результаты испытаний интенсивности развития грибков на поверхности металлизированных тканей.

Таблица 6 характеризует изменение содержания меди при многократных стирках полученных образцов металлизированных тканей.

В результате анализа экспериментальных результатов установлено:

- Характер закрепления частиц в объеме ткани, металлизированной предложенным способом, определяется их температурой в момент соударения с тканью. Если к моменту столкновения частица металла успела остыть и ее температура меньше, чем температура плавления полимера, то она застревает в объеме полимерной ткани, также как и в объеме натуральной ткани, чисто механически (Фиг.2). Если температура больше, чем температура плавления, то происходит ее вплавление в поверхность волокон полимерной ткани (Фиг.3). В натуральной ткани более горячие, но не пережигающие волокна частицы застревают глубже в ее объеме. Оптимально регулировать этот процесс, необходимо размещая металлизатор в воде, что в способе металлизации электродуговым методом неосуществимо. Кроме того, возможно изменять характер распределения металлических частиц в толще ткани в зависимости от мощности электровоздействия на взрываемую проволочку (Фиг.4). При промышленном внедрении этот процесс автоматизируется за счет использования высоковольтных ключей нового поколения - динисторов.

- Исследование экранирующих свойств металлизированных полотен и возможностей их оперативного контроля и регулирования в процессе металлизации дали положительные результаты (Фиг.5, 6).

- Исследования образцов металлизированных полотен на стойкость к воздействию плесневых мицелярных грибов дали положительные результаты (образцы №№3-5 и №№8-10, таблица 5).

- Результаты изменения содержания меди в металлизированных в водной среде образцах ткани после их многократных стирок показали, что после первой стирки вымывается около 35% меди (Таблица 6). Затем, после следующих стирок медь практически не вымывается, а после пятой стирки потери меди вновь увеличиваются (до 35%). После первой стирки выходят из ткани те частицы, которые непрочно были закреплены, а после пятой стирки моющий раствор проникает на границы радела между частицей и волокном ткани и постепенно разрушает их связь, стимулируя этим потери меди при многократных стирках. Для повышения прочности закрепления частиц в металлизированных предложенным способом натуральных и синтетических тканях необходимо внедрять непосредственно в молекулярную структуру вещества волокон тканей наноразмерные ионизированные металлические частицы, образованных в результате теплового электровзрыва проволочек и фокусировать траекторию их движения.

- Проволочки из металлов: Pb-Zn-Sn-Al-NiCr-Cu-Fe-Ni при проведении экспериментов на собранной установке показали ее работоспособность в тех же рассчитанных диапазонах значений Uco, Lк, Сб.

- Эксплуатационные показатели свойств исходных тканей после их металлизации предложенным способом не ухудшаются.

Экспериментальные испытания подтвердили состоятельность предложенного способа по практическому использованию достигнутого технического результата в различных отраслях текстильной промышленности.

Сопоставительный анализ предложенного способа с выявленными аналогами уровня техники показал, что он неизвестен и явным образом не следует для специалистов в тех отраслях, где применяются металлизированные натуральные и синтетические ткани, изделия из войлока, кожи, трикотажные, пластичные и другие материалы, а разработанный технологический цикл предложенного способа металлизации материалов может быть промышленно реализован в автоматизированной установке без применения сложных механических устройств, то есть можно сделать вывод о соответствии способа критериям патентоспособности.

Способ металлизации тканых материалов, заключающийся в плавлении металлических проволочек электровоздействием, а также в распылении микрочастиц расплавленного металла на плоскость материала, движущегося ортогонально к направлению распыла с заданной скоростью подачи и защищенного средой распространения распыла от разрушающего воздействия высоких температур, отличающийся тем, что производят взрывное расплавление вещества проволочки за счет высоковольтного электровоздействия между концами неразомкнутой проволочки, дискретно подаваемой в металлизатор в водной среде, и образуют облако ионизированных частиц испарившегося металла, а металлизацию осуществляют за счет кумуляции энергии теплового взрыва W и электромагнитной фокусировки траекторий движения ионизированных частиц до заданного показателя металлизации, причем скорость подачи Fп обрабатываемого материала регулируют в такт с частотой следования nсл электровоздействий, а также изменяют объем Vпр взрываемой проволочки, среду распространения распыла, напряжение Uco и частоту следования nсл электровоздействий, сформированных разрядным релаксационным контуром Lк-Cб, при этом показатели металлизации задают и контролируют в процессе металлизации по значению коэффициента рассеяния Кр электромагнитных излучений, характеризующегося формулой:

где Uco - напряжение электровоздействия, взрывающего проволочку; εм, εш - диэлектрическая проницаемость материала полотна и металлических частиц соответственно; a - поперечные размеры частиц; W - энергия, выделенная при электровзрыве проволочки, заданного объема Vпр; Zв - волновое сопротивление разрядного контура, формирующего частоту следования nсл электровоздействий; ρм, χп, λпл, λисп - плотность, удельная электропроводность, теплота плавления и теплота испарения материала проволочки в заданной среде; Lк - индуктивность контура; Сб - емкость конденсаторной батареи; N=nслТд⇔VпрКп эмф - число взрывов проволочки при обработке участка ткани объемом Vтк, необходимое для обеспечения заданного показателя металлизации, гарантированного экспериментально обоснованной зависимостью количества металла, вносимого в ткань от объема взрывающейся проволочки Vпp с учетом поправок на коэффициент потерь Кп эмф при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц; Тд - период дискретизации времени подачи участка плоскости металлизируемой поверхности; d - толщина ткани; λ - длина волны электромагнитного излучения в вакууме; при этом значение показателя металлизации Кр задают и контролируют, используя физическое явление рассеяния электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне, а напряжение электровоздействия Uco, взрывающее проволочку длиной 40 мм, диаметром от 0,6 до 1 мм, регулируют в пределах от 2 до 4 кВ при значениях емкости Cб конденсаторной батареи от 150 до 200 мкФ и значениях индуктивности разрядного контура Lк от 30 до 40 мкГн, обеспечивая при этом минимальные потери металла от 30% до 40% при электромагнитной фокусировке траекторий движения ионизированных частиц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления металлизированного текстильного изделия плоской формы. .

Изобретение относится к отделочному производству текстильной промышленности и может быть использовано для получения на текстильных материалах из целлюлозных волокон рельефного узора.

Изобретение относится к способу изготовления текстильного покрытия (2) из полотна (3) из волокна, содержащего: заднюю поверхность (8В), первую область (5), вторую область (7) и переднюю поверхность (8А), причем первая область является областью сцепления, в которой волокна (4) полотна (3) интегрированы в плотную перепутанную структуру (5), удерживающую эти волокна (4), и которая расположена только в части толщины (6) полотна (3), а вторая область (7) расположена в другой части толщины (6) полотна (3) вплоть до упомянутой передней поверхности (8А).

Изобретение относится к технологии получения композитных материалов, препятствующих загрязнению. .

Изобретение относится к устройству для обработки срезов текстильных материалов и деталей швейных изделий, которое содержит средство подачи жидкофазного полимера в виде поршня, узел его нанесения и перемещающуюся опору для изделий.

Изобретение относится к способу изготовления металлизированного текстильного изделия плоской формы. .

Изобретение относится к волокнистому изолирующему материалу, а также к способу его получения. .
Изобретение относится к швейной и текстильной отраслям легкой промышленности и может быть использовано в технологических процессах при изготовлении швейных изделий различного ассортимента.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано при обработке срезов деталей швейных изделий путем нанесения жидкофазных полимеров на основе латексов взамен ниточному способу предохранения среза деталей от осыпания при использовании трехниточного стачивающе-обметочного цепного стежка.

Изобретение относится к способам придания заряда волокнистым полотнам с помощью неводной полярной жидкости, которые могут быть использованы в качестве материала фильтра в фильтрующих лицевых масках, приспособленных для защиты рта и носа пользователя.

Изобретение относится к проводящим материалам, рассеивающим статический заряд, и касается проводящего моноволокна и ткани. .

Изобретение относится к способу изготовления металлизированного текстильного изделия плоской формы. .

Изобретение относится к технологии модификации тканей за счет введения наночастиц благородных металлов и/или драгоценных или полудрагоценных минералов и может быть использовано в легкой промышленности.
Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов, в частности к биоцидной обработке кожевенных полуфабрикатов. .
Изобретение относится к технологии получения металлизированных тканых и нетканых материалов и может быть использовано для производства катализаторов, а также для изготовления декоративных и отделочных материалов.

Изобретение относится к технологии получения металлизированных материалов для экранирования от воздействия электромагнитных излучений в широком диапазоне. .

Изобретение относится к технологии получения металлизированных тканых и нетканых материалов и может быть использовано для изготовления защитной одежды от магнитного излучения и статического электричества, для изготовления декоративных и отделочных материалов.
Наверх