Текстильный композит для защиты от электромагнитных излучений

Текстильный композит для защиты от электромагнитных излучений

Реферат

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 К_отр.т=-1,25 Дб, а коэффициент отражения нетканого полотна составляет К_отр.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, К_отр.т=-2,5 Дб, а К_отр.нп=-10 Дб по примеру 2; при частоте ЭМИ, равной 15 ГГц, К_отр.т=-4,8 Дб, а К_отр.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, К_отр.т=-3,8 Дб, а К_отр.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, К_отр.т=-3,8 Дб, a К_отр.нп=-20 Дб по примеру 5; при частоте ЭМИ, равной 30 ГГц, К_отр.т=-4 Дб, а К_отр.нп=-21 Дб по примеру 6; при частоте ЭМИ, равной 37, К_отр.т=-5 Дб, а К_отр.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.