Текстильный композит для защиты от электромагнитных излучений

Изобретение относится к защитным композиционным материалам на текстильной основе, которые используются в электро- и радиотехнике, медицине, военной технике, астрономии, строительной и бытовой технике. Текстильный композит состоит из синтетического нетканого полотна, содержащего 5-10 мас.% углеродного волокна, и электропроводящей ткани, выполненной мелкоузорчатым переплетением, при поверхностной плотности нетканого полотна и ткани в пределах 175-300 г/м2 и соотношении их толщин, равном соответственно (4-6):(0,44-0,56). Синтетическое полотно выполнено из полиэфирного и/или полипропиленового волокна и сформировано из одного или нескольких волокнистых слоев. Техническим результатом является повышение эффективности защиты от ЭМИ за счет повышения абсолютной величины коэффициента отражения при сохранении высоких антистатических свойств. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

 

Изобретение относится к защитным композиционным материалам на текстильной основе, которые используются в различных областях техники, в электро- и радиотехнике, медицине, военной технике, астрономии, строительной и бытовой технике.

В последнее десятилетие существенно снизилась безопасность среды обитания человека, резко ухудшилось качество жизни, так как к естественному фоновому радиоизлучению добавились новые источники электромагнитного загрязнения. Это сотовая и спутниковая связи, системы навигации и радиолокации, радиотехнические установки, бытовая техника и медицинские приборы, излучающие электромагнитные волны, воздействующие на организм человека.

В настоящее время важнейшей научно-технической задачей является обеспечение защиты человека и техники от неблагоприятного воздействия окружающей среды, а именно от электромагнитного излучения (ЭМИ), термозащита, биологическая защита.

Разработка радиопоглощающего текстиля, свойства которого определяются его назначением, является одной из таких задач.

Известна металлизированная ткань с высокой эффективностью защиты от ЭМИ. Ткань имеет огнезащиту при нанесении на нее состава, содержащего антипиреновый компонент.

(Патент ЕР №1873298, кл. D06M 11/00, 02.01.2008.)

Известна ткань, содержащая металлизированное волокно, предназначенная для изготовления одежды, защищающей человека от ЭМИ.

(заявка WO №2008012518, кл. D06M 11/00, 31.01.2008.)

Однако наличие в тканях металла в виде нитей или в виде покрытия значительно повышает хрупкость металлизированного слоя материала и его стоимость.

В настоящее время существует потребность в недорогих легких композиционных текстильных материалах, поглощающих ЭМИ и ослабляющих интенсивность воздействия излучения до безопасного уровня для человека и при этом обладающих необходимыми заданными свойствами в условии их использования.

Известен композиционный материал, поглощающий ЭМИ, который содержит поверхностный слой из смеси полимера и волокна с удельным электрическим сопротивлением более 104 Ом·см и поглощающий слой, выполненный из полимера и волокна карбида кремния с удельным сопротивлением от 10-2 до 104 Ом·см.

(Патент ЕР №0238291, кл. H01Q 17/00, 1987.)

Известен защитный материал от воздействия ЭМИ, выполненный из тонкого слоя нетканого войлока, в который вплетены электропроводящие микродиполи разной длины.

(Патент US №3725927, кл 393-1813, 1973.)

Известные композиционные текстильные материалы имеют малоэффективную защиту и обладают узким диапазоном длин поглощаемых электромагнитных волн.

Известен радиопоглощающий материал, включающий матрицу в виде тонкого листа из органического полимера или неорганического материала, в который диспергированы ультратонкие углеродные частицы и наполнитель, выбранный из группы, содержащей карбонат магния, углеродную сажу, углеродные волокна, стеклянные волокна или их смеси.

(Патент ЕР №1912487, кл. H01Q 17/00, 2008.)

Однако известный радиопоглощающий материал имеет неоднородные свойства из-за невозможности равномерного введения наполнителей.

Из известных технических решений наиболее близким к заявленному объекту является радиопоглощающий материал, выполненный из многослойного нетканого полотна, содержащего синтетические волокна, причем предварительно формируют холст из этих волокон, затем сквозь него фильтруют дисперсию из углеродных волокон и собирают многослойный пакет из четырех нетканых холстов, на двух из которых нанесен слой из углеродных волокон, после чего собранный многослойный пакет соединяют иглопрокалыванием.

(Патент RU №2197041, кл. H01Q 17/00, 20.01.2003.)

Однако известный композиционный текстильный радиопоглощающий материал обладает недостаточной защитой и имеет сложную технологию изготовления.

Задачей предлагаемого изобретения является создание нового защищающего от ЭМИ композиционного материала на текстильной основе с комплексом свойств, необходимых в условиях его использования.

Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении эффективности защиты от ЭМИ за счет повышения абсолютной величины коэффициента отражения при сохранении высоких антистатических свойств.

Данный технический результат достигается за счет разработки текстильного композита для защиты от электромагнитных излучений, состоящего из синтетического нетканого полотна, содержащего 5-10 мас. % углеродного волокна, и электропроводящей ткани, выполненной мелкоузорчатым переплетением, при поверхностной плотности нетканого полотна и ткани в пределах 175-300 г/м2 и соотношении их толщин, равном соответственно (4-6):(0,44-0,56), в котором синтетическое нетканое полотно выполнено из полиэфирного и/или полипропиленового волокна и в котором синтетическое нетканое полотно сформировано из одного или нескольких волокнистых слоев.

В качестве электропроводящей ткани, выполненной мелкоузорчатым переплетением, могут быть использованы ткани РИКМАП-3Н-1000; РИКМАП-10Н-1200; УТТ-2С ТУ 8388-001-17310584-02; ТТМ арт. 56041 «М» ТУ 8378-491-36545028-00 производства НПП «Радиострим»; ткани с бикарболоновыми нитями ТЭМС-К(М); ЭРБМ-1; ЭРБМ-2; ЭРБМ-3 производства ОАО «Серпухов-химволокно».

На ткани расположено синтетическое нетканое полотно, содержащее 5-10 мас. % углеродного волокна, в качестве которого используют углеродное гидроцеллюлозное волокно.

Синтетическое нетканое полотно может быть упрочнено любым известным способом, предпочтительно иглопробивным или термоклеевым. Электропроводящая ткань и синтетическое нетканое полотно сдублированы между собой, например каландрованием или проклеиванием. Поверхностная плотность нетканого полотна и ткани находится в пределах 175-300 г/м2 при соотношении их толщин, равном соответственно (4-6):(0,44-0,56).

Синтетическое нетканое полотно, изготовленное из нескольких волокнистых слоев, позволяет равномерно распределять углеродное волокно в синтетических волокнах, при этом повышается стабильность защиты от ЭМИ.

Изменение заявленных признаков не приводит к достижению технического результата предполагаемого изобретения.

Предлагаемый текстильный композит состоит из электропроводящей ткани и синтетического нетканого полотна, содержащего углеродное волокно, а именно данная совокупность, разработанные структуры и волокнистый состав, заявленное соотношение толщины нетканого полотна и ткани дают новый неожиданный результат, не присущий признакам их раздельного использования. Значительно увеличена абсолютная величина коэффициента отражения (по которому определяют эффективность защиты от ЭМИ) по сравнению с нетканым полотном и по сравнению с тканью, при этом уровень напряженности электростатического поля на поверхности нетканого полотна значительно снижен.

Разработанный текстильный композит для защиты от ЭМИ может использоваться для изготовления защитной одежды, снижающей воздействие от ЭМИ (жилетов, фартуков, шлемов), для изготовления экранирующих чехлов, защищающих аппаратуру, чувствительную к ЭМИ, при хранении и транспортировке; для маскирующих укрытий, снижающих заметность специальной техники при их обнаружении радаром; а также он обеспечивает безопасность при использовании бытовой, электронной и медицинской техники.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами (1-7) и таблицей, в которой даны технологические характеристики текстильного композита.

Согласно изобретению текстильный композит для защиты от ЭМИ содержит ткань ТЭМС-К(М) с бикарболоновыми нитями с линейной плотностью 28-56 текс в основе и утке. Поверхностное электрическое сопротивление ткани равно 1·102-1,5·103 Ом. Данная ткань используется для изготовления антистатических материалов (ТУ 6-06. и 82-85).

Пример 1. Текстильный композит состоит из иглопробивного синтетического нетканого полотна, содержащего углеродное волокно, и электропроводящей ткани из бикарболоновых нитей. Ткань и нетканое полотно соединены между собой каландрованием.

Синтетическое нетканое иглопробивное полотно сформировано на иглопробивном агрегате АИН-1800 из одного волокнистого слоя следующего состава:

Полиэфирное волокно - 0,33 текс, 65 мм, извитое - 70 мас. %;

Полипропиленовое волокно - 0,33 текс, 65 мм, извитое - 20 мас. %;

Угольное волокно - 0,11 текс, 62 мм - 10 мас. %.

В качестве электропроводящей ткани используют антистатическую ткань ТЭМС-К(М) с бикарболоновыми нитями 2М линейной плотности 56 текс в основе и утке. Поверхностное электрическое сопротивление ткани составляет 1·102 Ом.

При частоте ЭМИ, равной 5 ГГц, коэффициент отражения ткани составляет Котр.т=-1,25 Дб, а коэффициент отражения нетканого полотна составляет Котр.нп=5 Дб.

Примеры 2, 3. Текстильный композит выработан по примеру 1, но синтетическое нетканое полотно имеет следующий состав:

Полиэфирное волокно - 0,33 текс, 65 мм, извитое, пониженной горючести - 80 мас. %;

Полиэфирное волокно бикомпонентное,0,33 текс, 65 мм, извитое - 15%;

Угольное волокно - 0,11 текс, 62 мм - 5 мас. %.

В качестве электропроводящей ткани используют антистатическую ткань ТЭМС-К(М), выполненную из бикарболоновой нити линейной плотности 28 текс в основе и утке.

В примере 3 нетканое полотно сформировано из двух волокнистых слоев, в качестве электропроводящей ткани используют антистатическую ткань ТЭМС-К(М), выполненную из бикарболоновой нити линейной плотности 28 текс в основе и утке.

При частоте ЭМИ, равной 10 ГГц, Котр.т=-2,5 Дб, а Котр.нп=-10 Дб по примеру 2; при частоте ЭМИ, равной 15 ГГц, Котр.т=-4,8 Дб, а Котр.нп=-14 Дб по примеру 3.

Пример 4. Текстильный композит выработан по примеру 1, но синтетическое нетканое полотно имеет следующий состав:

Полипропиленовое волокно - 0,33 текс, 65 мм, извитое - 90 мас. %;

Угольное волокно - 0,11 текс, 62 мм - 10 мас. %.

В качестве электропроводящей ткани используют антистатическую ткань ТЭМС-К(М), выполненную из бикарболоновой нити линейной плотности 28 текс в основе и утке.

При частоте ЭМИ, равной 20 ГГц, Котр.т=-3,8 Дб, а Котр.нп=-18 Дб по примеру 4.

Пример 5, 6, 7. Текстильный композит изготовлен по примеру 1, но в примере 5 синтетическое нетканое полотно сформировано из трех волокнистых слоев.

При частоте ЭМИ, равной 25 ГГц, Котр.т=-3,8 Дб, a Котр.нп=-20 Дб по примеру 5; при частоте ЭМИ, равной 30 ГГц, Котр.т=-4 Дб, а Котр.нп=-21 Дб по примеру 6; при частоте ЭМИ, равной 37, Котр.т=-5 Дб, а Котр.нп=-18 Дб по примеру 7.

Конкретные технологические характеристики текстильного композита по примерам 1-7 даны в приведенной таблице.

Во всех примерах 1-7 уровень напряженности электростатического поля на поверхности текстильного композита снижен в 4 раза по сравнению с подобными стандартными материалами, что обеспечивает защиту от статического электрического излучения (ГОСТ 20271.1-91. Методы измерения электрических параметров).

Как видно из приведенных примеров 1-7 и данных таблицы, заявленный текстильный композит имеет высокую абсолютную величину коэффициента отражения, что обеспечивает высокоэффективную защиту от ЭМИ в диапазоне частот от 1-37 ГГц, и сохраняет высокие антистатические свойства, при этом является легким и тонким материалом.

Разработанный текстильный композит и изготовленные из него изделия обеспечивают защиту человека от воздействия ЭМИ при использовании компьютеров, сотовых телефонов, СВЧ печей и других бытовых приборов, излучающих электромагнитные волны, которые воздействуют на организм человека и являются причиной профессиональных заболеваний.

Кроме того, текстильный композит и изготовленные из него изделия могут быть использованы для производства средств и способов противодействия радиолокационному обнаружению объектов военной техники и защиты информации, а именно предупреждения ее несанкционированного съема по электромагнитному каналу.

1. Текстильный композит для защиты от электромагнитных излучений, состоящий из синтетического нетканого полотна, содержащего 5-10 мас. % углеродного волокна, и электропроводящей ткани, выполненной мелкоузорчатым переплетением, при поверхностной плотности нетканого полотна и ткани в пределах 175-300 г/м2 и соотношении их толщин, равном соответственно (4-6):(0,44-0,56).

2. Текстильный композит по п. 1, в котором синтетическое нетканое полотно выполнено из полиэфирного и/или полипропиленового волокна.

3. Текстильный композит по пп. 1, 2, в котором синтетическое нетканое полотно сформировано из одного или нескольких волокнистых слоев.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники. Устройство представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из нескольких слоев: наружного слоя, выполненного из диэлектрического материала, поглощающих внутренних слоев электропроводящей ткани, соединенных прослойками диэлектрического вещества, и тыльного слоя.

Изобретение относится к маскировке, в частности, к маскировочным покрытиям для упреждения обнаружения радиолокаторами противника воздушных и наземных объектов. Технический результат заключается в малой удельной массе поглощающего покрытия, низкой трудоемкости его изготовления в связи с простотой конструкции его исполнения, а также в улучшении аэродинамической поверхности защищаемого объекта.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах. Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои которого имеют различную толщину: первый слой, состоящий из частиц чешуйчатой формы размером от 5 до 25 мкм, толщиной от 2,0 до 3,0 мм, второй слой из частиц чешуйчатой формы размером от 3 до 10 мкм толщиной от 1,0 до 1,5 мм, третий слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 0,5 до 1,0 мм, четвертый слой из частиц сфероидальной формы размером 1 до 5 мкм толщиной от 1,0 до 2,0 мм, пятый слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 3,0 до 3,5 мм.

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления поглотителей электромагнитного излучения 5-миллиметрового диапазона (52-73 ГГц). Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее и наполнитель - углеродные нанотрубки, предварительно обработанные в смеси серной и азотной кислот, при следующем содержании компонентов, мас.%: полимерное связующее - 95-99,9; углеродные нанотрубки - 0,1-5.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пирамидальным поглотителям электромагнитных волн. Заявленный способ предполагает механическое крепление пирамидальных контейнерных поглотителей к рабочим поверхностям безэховых камер и экранированных помещений.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для создания экранов и панелей, поглощающих электромагнитное излучение (далее ЭМИ) в широком СВЧ-диапазоне.

Изобретение относится к защитным устройствам летательного аппарата. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата заключается в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема.
Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов.

Изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн. Технический результат - создание слоистого поглотителя электромагнитных волн с коэффициентом поглощения по мощности не менее 99% в диапазоне частот 42-76 Гц и в видимой области. Для этого слоистый поглотитель выполнен из элементов, состоящих: из основного поглощающего слоя толщиной 1,0-2,0 мм, выполненного в виде собранных в пакет слоев ткани, причем первый и последний слои ткани металлизированы медью; из согласующего поглощающего слоя, выполненного в виде слоя сетки металлизированной медью с размером ячейки от 1,5 до 2,5 мм и толщиной 3-4 мм, с удельным электрическим сопротивлением 330-360 Ом, причем сетка изготовлена из минеральных волокон и расположена на верхней поверхности основного поглощающего слоя; из защитного слоя, нанесенного на верхнюю поверхность основного поглощающего слоя; из электропроводящего слоя, выполненного из ткани с нанесенным на нижнюю ее сторону, соприкасающейся с защитным объектом, слоем никеля толщиной 15-20 мкм, а электропроводящий слой расположен на нижней поверхности основного металлизированного медью поглощающего слоя. Готовое изделие покрывают слоем краски или лака с красителем зеленого цвета. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение предназначено для авиационной, космической и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении объемных термостойких широкодиапазонных радиопоглощающих материалов (РПМ) для защиты от электромагнитного излучения. Водно-спиртовую дисперсию графита, содержащую гидроокись аммония, 5-10 мас.% дисперсионной среды и более 5 мас.% этилового или изопропилового спирта, подвергают мокрому размолу и стабилизируют. Частицы графита расщепляют по слоям и активируют ультразвуком в режиме кавитации при протекании постоянного тока напряжением 0,4-0,6 В в присутствии перекиси водорода и йода. Изобретение позволяет улучшить адгезию пластинчатого графита к ультратонким стеклянным волокнам и исключить вредные испарения. 4 ил., 2 табл., 10 пр.
Предложенное изобретение относится к технологии изготовления радиопоглощающих ферритов, которые находят все более широкое применение в безэховых камерах, для значительного снижения отражения радиоволн от стен. Изобретение направленно на получение никель-цинковых ферритов с высокими радиопоглощающими свойствами в интервале частот от 30 МГц до 1000 МГц. Повышение радиопоглощающих свойств никель-цинкового феррита является техническим результатом предложенного изобретения и достигается за счет того, что синтезированный ферритовый порошок из оксидов никеля, цинка и железа предварительно измельчают до размеров частиц 1-3 мкм, после чего проводят гранулирование шихты с введением связки и прессование заготовок с последующим их спеканием в воздушной среде, при этом охлаждение заготовок после спекания ведут при температуре ниже 900°С в среде с пониженным парциальным давлением кислорода в интервале от 0,1 до 5,0 кПа. 1 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, к материалам для поглощения электромагнитных волн, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов морской, наземной, авиационной и космической техники, а также обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств. Радиопоглощающее покрытие содержит от двух до восьми слоев нетканого диэлектрического материала с нанесенной с одной стороны на каждый слой магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов, защищенное с помощью тонкого стеклопластикового слоя от внешнего воздействия. Слои скрепляют путем термической обработки и в качестве подложек для сплошных поглощающих пленок используют лутрасил и геотекстиль. Изобретение позволяет повысить эффективность покрытия при поглощении электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн при одновременном повышении его гибкости, уменьшении толщины и веса всей конструкции покрытия. 1 ил., 1 табл.
Наверх