автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Проектирование и разработка метода производства защитных металлизированных тканей

На правах рукописи

ГРЕБЕНКИН АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА ЗАЩИТНЫХ МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ ТКАНЕЙ

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 ЛЕН 20'0

Санкт-Петербург 2010

004617777

Работа выполнена на кафедре механической технологии волокнистых материалов ГОУ ВПО «Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна».

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор | Труевцев Николай Николаевич]

I

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Михайлов Борис Сергеевич

кандидат технических наук Иванова Ольга Вячеславовна

Ведущая организация:

ООО «Институт технических сукон» (Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится «27» декабря 2010 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 212.236.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18, ауд. 241.

Текст автореферата размещен на сайте СПГУТД: http://www.sutd.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18.

Автореферат разослан « 26 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время среди технических текстильных материалов выделился особый весьма перспективный вид, создание которого связано с развитием нано- и биотехнологий, использованием последних достижений физики и химии. Это так называемый функционально активный текстиль, каждый конкретный вариант которого разрабатывается в соответствии с определенным назначением. Именно назначение и определяет, какие модифицирующие компоненты используются для придания текстилю тех или иных свойств. Особенно актуально создание таких материалов в нынешних кризисных условиях, когда резкое падение объемов текстильного производства в условиях ужесточения конкуренции настойчиво подталкивает отечественных производителей к кардинальному пересмотру ассортиментного ряда изделий, завоеванию новых сегментов рынка за счет расширения выпуска изделий, востребованных потребителем . Одна из важнейших сегодня функций текстиля — защитная. В настоящее время на рынке появилось много самых разнообразных текстильных изделий, реагирующих на изменения окружающей среды и сводящих к минимуму ее вредные воздействия. Среди наиболее известных следует отметить антимикробные и антигрибковые изделия, тканые поглотители и экраны электромагнитных волн. Тканые экранирующие материалы применимы везде, где требуется защититься от проникновения электромагнитного поля. Для получения вышеуказанных свойств, наиболее часто используют металлизацию тканей, в первую очередь синтетических полиэфирных полотен. Для этого, часть уточных нитей в ткани заменяют металлическим проводом или фольгированной нитью. Возможны и другие варианты металлизации, в частности, текстиль с защитным покрытием толщиной до 15мкм, полученным способом вакуумного напыления. Однако таким методом нельзя напылить покрытие на хлопок или шерсть, т.к. в них слишком много влаги — установка перестает работать в штатном режиме. Таким же способом пытались обрабатывать и лён, но льняная нить не ровная, не однородная, его элементарные волокна имеют веретенообразную поверхность, сильно засорены остатками костры и иных включений, так что металлизировать льняные текстильные полотна существующими методами оказалось проблематично. В то же время льняное сырье, наряду с хлопком занимает до 85% отечественного рынка. Поэтому задача разработки способов металлизации тканей на основе натуральных волокон для отечественных производителей является крайне актуальной.

Цель и задачи исследования. Проектирование и разработка метода производства металлизированных текстильных полотен на основе натуральных и синтетических волокон путем обработки в гидродинамическом поле методом теплового взрыва с целью получения новых видов технического текстиля с защитными свойствами. Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач:

1) Предложить теоретическую модель металлизированного текстильного полотна.

2) Теоретически рассчитать параметры металлизированной ткани согласно предложенной модели металлизированного текстильного полотна.

3) Рассчитать и изготовить разрядную камеру установки для металлизации текстильных полотен методом теплового взрыва в воде.

4) Получить образцы металлизированных текстильных полотен из натуральных и синтетических волокон.

5) Исследовать физико-механические, электрические, радиозащитные, гигиенические и др. свойства полученных металлизированных образцов текстильных полотен.

6) Провести сравнительный анализ свойств металлизированных текстильных полотен со свойствами исходных тканей и тканей, металлизированных другими способами, сделать заключение и дать практические рекомендации по применению предложенного метода в промышленности.

7) Предложить новый способ повышения огнестойкости натуральных текстильных полотен.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Предложена теоретическая модель металлизированного текстильного полотна, в виде структуры, состоящей из ткани и распределенных случайным образом по ее объему проводящих сферических металлических частиц.

2. В соответствии с предложенной теоретической моделью, разработан способ получения металлизированных текстильных полотен путем обработки в гидродинамическом поле методом теплового взрыва;

3. Изучены размеры и форма металлических частиц, способы закрепления их в объеме материала, характер распределения в объеме ткани;

4. Исследованы физико-механические, электрические, радиозащитные, гигиенические и др. свойства полученных металлизированных образцов текстильных полотен.

Методы исследования. При проведении экспериментальных исследований свойств металлизированных текстильных полотен использовались стандартные методы текстильного материаловедения, а также автоматизированные приборы STATIGRAF - L, М ICROCOLOR, WIRA. Определение содержания металла в ткани осуществляли с помощью программно - аналитического комплекса на основе портативного рентгенофлюоресцентного кристалл-дифракционного сканирующего спектрометра «СПЕКТРОСКАН». Термогравиметрические исследования проводились на дериватографе фирмы MOM Q - 1500D (Венгрия) системы - F. Paulik, J. Paulik, L. Erdey. Электрические и радиоизмерения проводились на лабораторном оборудовании кафедры физики СПГУТД. Микробиологические исследования проведены в лаборатории биологических методов экологической безопасности при Центре экологической безопасности РАН РФ. Размеры металлических частиц и характер их закрепления в объеме материала изучались с помощью сканирующего электронного микроскопа. Обработка экспериментальных данных при исследовании свойств и структуры металлизированных текстильных полотен осуществлялась на персональной ЭВМ с помощью пакетов прикладных программ «STATGRAPHICS 3.0», «ORIGIN 5.0», «GRAFULA 2.0» с применением методов математической статистики, регрессивно-корреляционного анализа и планирования эксперимента.

Практическая значимость заключается в разработке нового универсального способа металлизации текстильных полотен, позволяющего наносить на них любые проводящие металлы или их сплавы, получать широкий спектр новых эксплуатационных свойств текстильных материалов, необходимых для различных отраслей промышленности. Разработана и изготовлена специальная разрядная камера для металлизации текстильных полотен методом теплового взрыва в гидродинамическом поле. Получены опытные образцы текстильных полотен, из натуральных и синтетических волокон, и выявлен характер зависимости металлизации от состава, плотности, толщины ткани и других параметров материала; изучены их потребительские свойства, сделано заключение и даны практические рекомендации по применению таких полотен в промышленности.

Получено уведомление от 21.07.2010 о положительном результате на заявку №2010109124/07(012777) от 11.03.2010 «Способ получения наноразмерного токопроводящего материала электрическим разрядом в жидкости».

Настоящая работа выполнялась в рамках научного гранта Санкт -Петербургского государственного университета «Развитие концепции создания комбинированных и многослойных структур на основе волокнистых элементов, разработка физических и биохимических методов оптимизации их функциональных свойств», ряд этапов работы проводились в рамках Федеральной Программы РФ "Лен в товары России", международной программы "Наука ради Мира" (Проект NATO SFP - № 973658 - Improving the performance of flax blended yarns produced on cotton and wool spinning system).

На защиту выносится:

1. Метод производства металлизированных текстильных полотен.

2. Научно обоснованная структура металлизированной ткани, использующая принцип рассеяния электромагнитного излучения на проводящих частицах, диспергированных определенным образом в ее объеме.

3. Технология изготовления текстильных полотен в виде металлизированных тканей на натуральной и на синтетической основе, обладающих рядом защитных свойств.

4. Теоретическая модель для оптимизиции и проектирования технологического процесса получения металлизированных текстильных полотен.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на следующих конференциях: всероссийской юбилейной научно технической конференции «Дни науки» (Санкт - Петербург 26 - 30 апреля, 2003г.); международной научно -технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2006) Москва, 28 - 29 ноября 2006 г.; V всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Уфа, 16-18 декабря 2008г.); межвузовских научно - технических конференциях студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки 2007 - 2010 г.г.) Санкт - Петербург (СПГУТД); на научных и научно -методических семинарах кафедр МТВМ и физики СПГУТД (2007 - 2010 гг.)

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 14 печатных работ, из них 7 статей, в том числе две статьи в журнале, входящим в список изданий, рекомендованных ВАК и 7 докладов на международных и всероссийских научно - технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 113 наименований, 3 приложений. Работа содержит 158 страниц, 35 рисунков и фотографий, 29 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен обзор литературы и патентных источников по современному состоянию вопроса способов получения и областей применения защитных тканей. Рассмотрены варианты использования металлизированных тканей в быту, медицине и промышленности. На основе анализа существующих способов металлизации определены задачи, решение которых позволит разработать новый способ металлизации тканей с целью придания специальных свойств как синтетическим, так и натуральным текстильным полотнам, изготовленным на основе отечественного сырья.

Во второй главе был выполнен анализ текстильных материалов для проведения исследований с целью изучения возможности металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле методом теплового взрыва, обоснованы методы и выбрано оборудование для проведения испытаний, методика проведения измерений и оценки результатов. В таблицах 1-3 представлены параметры строения, структуры и характеристики физико - механических свойств, выбранных в результате анализа, натуральных тканей, в таблицах 4-6 -полиэфирной ткани. Выбор полиэфирных тканей связан с тем, что именно они наиболее часто используются в различных существующих методах металлизации и поэтому дают возможность сравнивать свойства металлизированных синтетических тканей, полученных различными способами металлизации.

Выбор в качестве материала для тепловыделяющего элемента медной проволоки обусловлен несколькими причинами: медь имеет один из самых высоких коэффициентов отражения ЭМИ среди всех металлов, за исключением дорогостоящего серебра, обладает фунгицидными свойствами, медный провод наиболее доступен, и сам металл в нем более однороден по составу, кроме того, имеет достаточно малый разброс по толщине.

Таблица 1

Параметры строения исследованных натуральных тканей_

Параметры Ткань

хлопкольняная льняная хлопчатобумажная

Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка

Волокнистый состав пряжи 100% хлопок 70% хлопок, 30% лен-котонин 100% лен 100% лен 100% хлопок 100% хлопок

Линейная плотность пряжи, текс 28 60 105 100 29 29

Кол-во нитей на 10 см 227 192 153 113 230 197

Переплетение полотняное

Таблица Параметры структуры исследованных натуральных тканей

Параметры Ткань

хлопкольняная льняная хлопчатобумажная

Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка

Толщина ткани, мм 0,48 0,53 0,36

Поверхностная плотность ткани, г/м2 186 232 118

Поверхностное заполнение, % 76,3 75,2 69,7

Пористость, % 74,1 64,8 78,4

Таблица 3

Характеристики физико-механических свойств исследованных натуральных

тканей

Характеристики Ткань

хлопкольняная льняная хлопчатобумажная

Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка

Разрывная нагрузка, Н 285,2 140,1 788,9 630,1 359 359

Относительное разрывное удлинение, % 5,4 5,9 18,6 16,2 17,2 17,7

Несминаемость, % 36,3 37,8 29,8 34,8 36,3 37,8

Воздухопроницаемость, дм /м2с 350 457 733

Таблица 4

Параметры строения исследованных полиэфирных тканей_

Параметры Ткань

ПЭ 1 образец ПЭ 2 образец ПЭ 3 образец ПЭ 4 образец

Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка

Волокнистый состав пряжи 100% полиэфир

Линейная плотность пряжи, текс 18,5 38 18,5 38 18,5 38 18,5 38

Переплетение 4-х ремизный сатин

Кол-во нитей на 10 см 250 280 250 300 250 310 250 320

Таблица 5

Параметры структуры исследованных полиэфирных тканей_

Параметры Ткань

ПЭ 1 образец ПЭ 2 образец ПЭ 3 образец ПЭ 4 образец

Нити Нити основы утка Нити Нити основы утка Нити Нити основы утка Нити Нити основы утка

Толщина ткани, мм 0,31 0,33 0,34 0,35

Поверхн. плотность ткани, г/м2 150 175 185 200

Поверхн. заполнение, % 76,4 79,1 80,4 81,8

Пористость, % 41,6 40,7 39,3 37,9

Таблица 6

Характеристики физико-механических свойств _исследованных полиэфирных тканей_

Характеристики Ткань

ПЭ 1 образец ПЭ 2 образец ПЭ 3 образец ПЭ 4 образец

Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка Нити основы Нити утка

Разрывная нагрузка, Н 627 356 629 343 649 344 652 351

Относительное разрывное удлинение, % 50,8 68,0 62,0 64,0 64,4 64,4 64,8 63,2

Несминаемость, % 61,7 34,0 56,1 32,8 55,2 30,0 54,6 28,3

Воздухопроницаемость, дм3/м2с 97 80 75 70

В третьей главе рассматривается 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. Для такой среды достаточно несложно может быть рассчитан коэффициент рассеяния. Из расчета величины рассеянной энергии электромагнитной волны в среде с шариками следует, что она зависит от длины волны излучения X, от материала среды ем и шариков еш, размера шариков а и их средней концентрации в рассматриваемом объеме С,, длины пути в веществе Ь. Таким образом, комбинируя эти параметры можно подбирать среды с заданным характером рассеяния проходящего электромагнитного излучения известной длины волны. В качестве такого метода предложено использовать способ металлизации в гидродинамическом поле методом теплового взрыва (электрического взрыва проволоки). В этом случае объем частиц металла, проникших в объем текстильного полотна не может быть больше объема взрываемой проволоки, т. е. Ум < V,,,, , где Упр.= 8-1 (Б - площадь поперечного сечения провода, 1 - длина взрываемой части провода). Воспользовавшись понятием физического смысла коэффициента рассеяния и известным его значением для диэлектрической среды, заполненной случайным образом по объему проводящими шариками с поперечными размерами, меньшими длины волны падающего излучения, можно получить формулу:

2,3 = 4Л«2

.+2 £..,

¿ЧпрЫйГк4Утк, (1)

где Л - длина волны электромагнитного излучения в вакууме (м), У„р - объем провода ( м3), N - число взрывов проволоки при обработке текстильного полотна, с/ - толщина текстильного полотна (м), а - поперечный размер частицы (м). Формулу (1) можно связать с параметрами установки и материалом проволоки, учтя известные выражения для определения оптимальной длины и оптимального поперечного сечения:

?^-=10-3исоя5£м2

р»х„апл+ Х„сп)10'5(Ц.к / С6)0'25 АШХ, (2)

где 2в- волновое сопротивление разрядного контура, Ом, 2В = (Ьр к/ Сб) , ри , Ап,, /,нсп - соответственно плотность, кг/м3, удельные электропроводность, Ом-м, теплота плавления, Дж/кг, и теплота испарения проводника, Дж/кг. Ьрк. - индуктивность контура, Гн, Сб - емкость конденсаторной батареи, Ф, исо - максимальное напряжение, В, до которого заряжается конденсаторная батарея. Полученная формула позволяет осуществлять инженерные расчеты технологического процесса металлизации текстильных полотен в гидродинамических полях с использованием теплового взрыва (электрического взрыва проволоки).

В четвертой главе с помощью формулы (2) рассчитаны параметры и разработана конструкция разрядной камеры для осуществления металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле методом теплового взрыва для действующей лабораторной полупромышленной установки. Проведена обработка образцов натуральных и синтетических текстильных полотен и проведены

исследования распределения проводящих частиц в объеме ткани, формы частиц, их размера, способа закрепления в объеме материала. Характер закрепления металлических частиц в объеме материала отличается для натуральных полотен и термопластичных синтетических. На рис. 1 - 2 показаны размеры и способ закрепления металлических микрочастиц в объеме полиэфирной ткани. На приведенных фотографиях видно, что характер закрепления металлических частиц в объеме ткани определяется их температурой в момент соударения с волокнами ткани. Если к моменту столкновения частица металла успела остыть и ее температура меньше, чем температура плавления полимера, то она застревает в объеме ткани чисто механически. Если в момент столкновения температура частицы больше, чем температура плавления полимера, то происходит ее вплавление в поверхность волокна.

Рис. 1 Образец ПЭ ткани после обработки. Чисто механическое закрепление частиц металла в объеме волокна. Увеличение в 2000 раз.

Рис.2 . Образец ПЭ ткани после обработки. Закрепление частиц металла в объеме за счет частичного оплавления поверхности. Увеличение в 1200 раз. Для того, чтобы определить насколько прочно частички меди закреплены в металлизированных тканях были проведены следующие испытания: стирка (5

стирок) и химическая чистка. В таблице 7 приведены данные по содержанию меди в ПЭ ткани после стирок.

Таблица 7

Номер пробы Массовая доля меди в ткани, мг/г

до стирки Номер стирки

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

После первой стирки вымывается около 35 % меди. Затем при последующих трех стирках медь практически не вымывается, а после пятой стирки потери меди вновь значительно увеличиваются. После пятой стирки в ткани остается около 32 % меди. Таким образом, после первой стирки уходят те частички меди, которые были закреплены механическим способом. Причины вымывания меди после пятой стирки можно объяснить тем, что моющий раствор проникает на границу раздела между поверхностью шарика и полимером, из которого состоит волокно и постепенно разрушает их связь, тем самым, стимулируя потерю меди при многократных стирках. При стирке и химической чистке натуральных текстильных полотен уходит до 65% меди, таким образом это несколько сужает области применения ткани, металлизированной предложенным способом.

На рис. 3 приведен график распределения меди в объеме ткани по толщине

слоя.

Меи (мг/г)

184

14.

10.

-1-1-1-1-1-1-

0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 а, мм Рис. 3 Распределение металла по толщине слоя ткани Метод металлизации в гидродинамическом поле позволяет получить металлизированные текстильные полотна, представляющие собой структуры, насыщенные по объему проводящими металлическими частицами с плавно

меняющейся концентрацией по толщине ткани. В таблице 8 приведены данные по содержанию меди для тканей с различной поверхностной плотности, при одном и том же режиме обработки.

Таблица 8

Зависимость средней массовой доли меди от поверхностной плотности ткани_

Ткань Поверхностная плотность ткани г/м2 Средняя массовая доля меди М си в образце мг/г

Льняная ткань 232 12,08

Хлопкольняная (70/30) 186 7,03

Хлопчатобумажная 118 2,73

(ПЭ) 1 образец 150 3,13

(ПЭ) 2 образец 175 3,65

(ПЭ) 3 образец 185 4,68

(ПЭ) 4 образец 200 5,17

В пятой главе исследованы свойства текстильных полотен металлизированных в гидродинамическом поле методом теплового взрыва.

Исследование рассеивающей способности металлизированных текстильных полотен в СВЧ и КВЧ диапазонах показало, что с уменьшением длины волны электромагнитного излучения наблюдается увеличение потерь на рассеяние, причем тем большее, чем большее количество проводящих частиц содержит текстильное полотно. Установлено, что потери на рассеяние на СВЧ частотах для ткани толщиной 0,3 мм, металлизированной в гидродинамическом поле, составляют не более нескольких процентов. Однако при увеличении толщины ткани до 1,5 мм потери на рассеяние резко растут и уже для частоты граничной между СВЧ и КВЧ диапазонами 27ГГц достигают 50% от мощности проходящей электромагнитной

Гё7

волны. Еще больший экранирующий эффект Э= —7, наблюдается для излучения

V Еэ

инфракрасного диапазона длин волн. Причем, что наиболее важно, что значительный эффект наблюдается для ткани, толщиной 0,3 мм и при относительно небольшом содержании меди в образце. В таблице 9 приведены данные испытаний нескольких образцов полиэфирных тканей:

__Таблица 9

ПЭ ткань Эффективность экранирования,

Металлизированная. Среднее массовое содержание меди 3,65мг/г 1,8

Металлизированная. Среднее массовое содержание меди 4,68мг/г 2,1 ( при угле ф = 90й) 3,1 (при угле 1р= 15°)

Металлизированная гофрированная. Среднее массовое содержание меди 4,68мг/г 2,8

Исходная 1

Из таблицы следует, что для металлизированной ткани, гофрированной с

углом наклона гофра & ~ 60° получается тот же эффект рассеяния, что и при рассеянии под малыми углами.

Исследование текстильных полотен, металлизированных в

гидродинамическом поле, на стойкость к воздействию плесневых грибов, проводили в лаборатории биологических методов экологической безопасности НИЦЭБ РАН. В таблице 10 представлены исходные, металлизированные и обработанные без металла ткани, исследованные на грибостойкость.

Таблица 10

Содержание меди в ткани

Ткаиь Номер образца Содержание меди мг/г

Льняная (исходная) 1 0

Льняная (обработанная без металла) 2 0

Льняная (металлизированная) 3 1,66

Льняная(металлизированная) 4 3,38

Льняная(металлизированная) 5 17,556

Льняная(металлизированная) 6 23,484

Хлопчатобумажная (исходная) 7 0

Хлопчатобумажная (обработанная без металла) 8 0

Хлопчатобумажная (металлизированная) 9 0,98

Хлопчатобумажная (металлизированная) 10 2,73

Хлопчатобумажная (металлизированная) 11 13,67

Хлопчатобумажная (металлизированная) 12 20,84

В таблице 11 представлены результаты испытаний интенсивности развития грибов на поверхности тканей (в баллах согласно ГОСТ 9.048 - 89), металлизированных в гидродинамическом поле.

Таблица 11

№ образца Интенсивность развития грибов по шкале ГОСТ 9.048 - 89

5 суток инкубирования 11 суток инкубирования 28 суток инкубирования

1 5 5 5

2 5 5 5

3 1 5 5

4 0 2 5

5 0 1 5

6 0 1 5

7 4 5 5

8 4 5 5

9 0 2 5

10 0 1 5

11 0 1 5

12 0 1 5

Примечание: исх -исходная отбеленная ткань, обр.б/м - ткань, обработанная в гидродинамическом поле без наличия металла, мет - металлизированная ткань. В качестве микромицетов - деструкторов использовали мицелярные грибы: Aspergillus niger van. Tieghem, Aspegillus terreus Thom, Chaethomium globosum Kunze, Trichoderma viride Pers. Ex. Fr., Penicilium ochrocholoron Thom. Для сравнения использовались не металлизированные образцы таких тканей.

Проведенные исследования показали, что согласно ГОСТ 9.802 - 84 вс исследуемые образцы тканей не обладают грибостойкостью к исследуемым тест культурам грибов. Однако, учитывая результаты наблюдений, начиная с 5 суток инкубирования образцов, можно сделать вывод о том, что образцы номеров 3-6 номеров 9-12 обладают фунгистатическим эффектом воздействия в отношении исследуемых мицелиальных грибов.

Исследование физико - механических свойств показало, что при временах обработки текстильного полотна, составляющих менее 5 минут гидродинамические удары, которым подвергается материал в процессе обработки, не вызывают заметного изменения этих свойств, однако при выборе режимов обработки рекомендуется снижать бризантность такого удара за счет выбора более плавной формы импульса разряда.

Исследованы возможности придания огнезащитных свойств натуральным текстильным полотнам за счет использования при гидродинамической обработке водно - глинистых растворов. Установлена возможность использования таких обработок для получения огнезащитных свойств, не уступающих тем, которые получаются при обработках химическими антипиренами.

Основные результаты и выводы по работе

1. Спроектирован метод обработки текстильных полотен в гидродинамическом поле методом теплового взрыва для получения металлизированных тканей, любого состава, как на натуральной, так и на синтетической основе. Разработана аппаратура, методика обработки и проведены испытания по металлизации различных натуральных и синтетических тканей в гидродинамическом поле методом теплового взрыва. Показано, что метод позволяет проводить металлизацию любых видов текстильных полотен, как на натуральной, так и на синтетической основе любыми металлами и их сплавами.

2. Предложена и научно обоснована модель металлизированной защитной ткани, использующей принцип рассеяния электромагнитного излучения на проводящих частицах, диспергированных определенным образом в ее объеме.

3. Получена теоретическая формула для оптимизиции технологического процесса получения металлизированных тканей в гидродинамическом поле методом теплового взрыва для любого вида материалов ткани и материала проводящих частиц.

4. Установлено, что метод металлизации в гидродинамическом поле позволяет получить металлизированные текстильные полотна, представляющие собой структуры, насыщенные по объему проводящими металлическими частицами с плавно меняющейся концентрацией по толщине ткани.

5. Результаты исследований показали, что при одном и том же режиме обработки количество проводящих металлических частиц в объеме текстильного полотна, металлизированного в гидродинамическом поле, не зависит от материала полотна, а определяется только его плотностью.

Концентрация частиц в объеме текстильного полотна растет с увеличением плотности материала.

6. Установлено, что при оптимальных режимах обработки металлизированные в гидродинамическом поле текстильные полотна практически не меняют своих эксплуатационных свойств, по сравнению с исходным не обработанным полотном, приобретая новые радиозащитные свойства в СВЧ, КВЧ и ИК диапазонах электромагнитных волн.

7. Установлено, что текстильные полотна, металлизированные в гидродинамическом поле медью, приобретают фунгистатические свойства по отношению к плесневым грибам различных видов.

8. Обработка натуральных текстильных полотен в водном растворе глины в гидродинамическом поле позволяет придавать им огнезащитные свойства, сравнимые с получаемыми обработкой некоторыми химическими антипиренами.

Основные положения диссертации отражены в работах:

Статьи в изданиях из перечня ВАК

1. C.B. Зверлин, A.A. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин Применение волноводных диафрагм для исследования электрических свойств текстильных материалов/ Дизайн. Материалы. Технология.№3(6)2008 с.56 - 59

2. A.A. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин, H.H. Труевцев Новые технологии получения огнестойких покрытий на текстильных полотнах из натуральных волокон / Дизайн. Материалы. Технология.№4 (7), 2008, с. 43 - 46

Статьи в журналах

1. А.Н. Гребёнкин, A.A. Гребёнкин, C.B. Зверлин, H.H. Труевцев О новых возможных технологиях создания текстильных материалов для защиты от электромагнитного излучения /Вестник СПГУТД №3(18), 2008, с.78 - 82

2. А. А. Гребёнкин, А. Н. Гребёнкин, С. В. Зверлин, А. Е. Макаров Металлизация текстильных полотен в гидродинамическом поле/Вестник СПГУТД № 3(1), 2010, с. 40 - 42

3. А. А. Гребёнкин, А. Н. Гребёнкин, А. Е. Макаров Исследование процесса металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле /Вестник СПГУТД № 4(1), 2010, с. 62 - 69

4. М.И.Голубев, O.A. Мишенин, A.A. Гребенкин Гибкие автоматизированные производства /В мире оборудования. ЛегПромбг/знес.№4 (55), 2005, с. 10 - 11

Тезисы докладов и материалов конференций

1. A.A. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин Использование термоэлектрических

эффектов в тканях специального назначения/ Вестник всероссийской научно -технической конференции студентов и аспирантов. Тезисы доклада. «Дни науки 2003». Санкт-Петербург. СПГУТД. РИД. 2003 с.86

2. М.И. Голубев, Н. А. Синева, А. А. Гребёнкин Анализ современных материалов для спецодежды /Тезисы доклада всероссийской научно -технической конференции студентов и аспирантов «Дни науки 2005»Санкт -Петербург. СПГУТД. 24 - 26 апреля. С. 47

3. М.И.Голубев, A.A. Гребенкин Перспективы развития гибких автоматизированных производств / Тезисы доклада всероссийской научно -технической конференции студентов и аспирантов «Дни науки 2005»Санкт -Петербург. СПГУТД. 24 - 26 апреля 2005. С. 63

4. А.Н. Гребёнкин, Ю.И. Соколов, A.A. Гребёнкин Натуральные лубяные волокна - модель для создания волокнистых комплексов высокой прочности/ Тезисы доклада международной научно - технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2006) Москва. МГТУ им. А.Н.Косыгина. 28 - 29 ноября 2006 г. С. 171

5. М.И. Бармин, A.A. Гребёнкин, А. Н. Гребёнкин Переработка лубоволокнистого сырья/ Тезисы доклада Увсероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ»Сыктывкар - Уфа, Институт химии Коми НЦ УрО РАН, 8-12 июня 2008.С.77

6. М.И. Бармин, A.A. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин Строение лубоволокнистых растений / Тезисы доклада V всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» Уфа, Институт химии Коми НЦ УрО РАН, 8-12 июня 2008. С.79

7. Л. М. Аснис, С. В. Баринова, А. А. Гребенкин Новые металлизированные ткани / Тезисы доклада всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» Дни науки 2010 Санкт-Петербург. СПГУТД. 26-29 апреля 2010. С. 51

Введение.

1 Металлизация тканей. Теория и практика применения металлизированных тканей в быту и промышленности.

1.1 Металлизированные ткани. Методы получения и основные свойства.

1.1.1 Механические способы металлизации.

1.1.2 Физические способы металлизации.

1.1.3 Химические способы металлизации.

1.2 Использование металлизированных тканей в быту и промышленности.

Актуальность работы. Статистические данные за 2009 и 2010 гг. и прогнозы на 2015 г. говорят о непрерывном росте суммарного мирового производства технического текстиля. Динамичность отрасли проявляется не только в росте объемов выпуска продукции, но и в серьезных структурных изменениях текстильного рынка. По мере перемещения производства традиционного одежного текстиля из Европы па Восток — в регионы с низкой стоимостью рабочей силы, на смену ему в европейские страны приходит производство текстильных материалов специального назначения, новых видов технических текстилей на основе высоких технологий и достижений химии полимеров. Бурный технический прогресс на исходе 20-го века предъявил к текстильным материалам новые, казалось бы, фантастические требования: они должны обладать специфичными свойствами, которые необходимы в конкретной сфере деятельности человека, а так же уметь изменять их в нужном направлении под воздействием внешней среды, т.е. вырабатывать ответную реакцию. Большая часть необходимых для создания такой одежды технологий уже существует или разрабатывается. Поэтому производство высокоразвитых стран сконцентрировалось на выпуске продуктов с высокой добавленной стоимостью, основанных на высоких технологиях, инновациях и качественном дизайне, на выпуске модной продукции высокого класса и технически сложного и специального текстиля, включая последние разработки в этой области — «умный» текстиль. По сути, это комбинация текстиля и электроники. В структуру ткани вводятся металлические электропроводящие нити или полосы и электронные микросхемы, которые при определенных условиях автоматически выдают сигналы или выполняют другие заданные функции. Сфера применения «мыслящего текстиля» весьма широка.

Россия, к сожалению, не входит в число ведущих производителей, экспортеров товаров текстильной промышленности, в том числе и технического текстиля. Так па прошедшей во Франкфурте-на-Майне 10-й Международной выставке технического текстиля ТесИТехШ '2003, несмотря на кризисную ситуацию, приняло участие рекордное количество фирм — 886 из 42 стран. (Россию же представляли только три фирмы — из Кемерово, Москвы и Солнечногорска.) Существенны и различия в структуре экспорта товаров легкой промышленности ведущих мировых стран и России. Так в структуре экспорта зарубежных производителей основную долю составляет продукция с высокой добавленной стоимостью (одежда, трикотаж, технический текстиль и т.д.). Предметом экспорта России до сих пор являются товары с низкой добавленной стоимостью — суровые или частично обработанные хлопчатобумажные и льняные ткани (полуфабрикат, подготовленный к окраске или печати). В условиях же ужесточения конкуренции все большее значение в занятии лидирующих позиций на мировом рынке приобретает конкурентоспособность товаров (качество, дизайн, новые потребительские, медико - биологические и функциональные свойства, и другие). Поэтому получение новых видов технического текстиля на основе натурального отечественного сырья представляется очень перспективным и работа в этом направлении является актуальной. Актуальность этого материала особенно очевидна в связи с активным строительством малоэнергоемких экологичных домов с контролируемой вентиляцией и проветриванием помещений. Этим домам угрожает так называемый «синдром душегубки», вызванный неизбежными газообразными выделениями из новых строительных материалов и изделий: красочных и напольных покрытий, теплоизолирующих прослоек, мебели, пластмассовых деталей, белья и штор из синтетических текстильных полотен. Поэтому, применение натуральных текстильных полотен со специальными свойствами может помочь в решении проблем экологии, пожарной безопасности, защиты от радиоизлучений, бактериального и грибкового заражения. Что касается защитных материалов для средств индивидуальной защиты (СИЗ) от ЭМИ, то здесь надо однозначно, по нашему мнению, ориентироваться на отечественное сырье и материалы, а не использовать зарубежные образцы пусть даже с высокими защитными исходными показателями, но приводящие к завышению стоимости изделий. Разработка новых защитных материалов, с учетом предыдущего опыта, и СИЗ на их основе, позволит решить важный вопрос импорто замещения отечественными средствами защиты.

Цель работы. Разработка, теоретическое обоснование и практическая реализация способа металлизации тканей с целью придания специальных свойств натуральным текстильным полотнам, изготовленным на основе отечественного сырья.

Научная новизна. Ранее в работах профессоров Санкт -Петербургского государственного университета Н. Н. Труевцева и А.Н. Гребёнкина с сотрудниками [1 - 9] были показаны и теоретически обоснованы возможности использования электрогидравлического эффекта по повышению потребительских свойств различных натуральных волокон для получения качественной пряжи. Электрогидравлический эффект - это способ преобразования электрической энергии в механическую, совершающийся без применения промежуточных механических передач, с высоким КПД. Сущность этого способа состоит в том, что при осуществлении внутри объема жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде, специально сформированного импульсного электрического разряда вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу и сопровождающиеся комплексом физических и химических явлений [10]. Однако применение указанного способа для повышения потребительских свойств текстильных полотен, полученных из льняной, или других видов пряжи не изучалось. Настоящая работа посвящена разработке и исследованию технологического процесса металлизации текстильных полотен методом теплового взрыва, который является одним из способов воспроизведения электрогидравлического эффекта. Для реализации этого способа электроды различных электрогидравлических устройств замыкаются проводящей проволокой, фольгой в виде ленты, трубкой и! f.n., j представляющей собой взрывающийся тепловой элемент (ВТЭ) [1>1].

Искровой разряд между электродами заменяется тепловым взрывЬм iii проводящего ток элемента, замыкающего электроды, чем заранее задается ' t ff путь разрядного канала и его конфигурация, тем самым уменьшается потери энергии, повышается КПД преобразования энергии и появляются у ]51' 1 дополнительные возможности использования продуктов взрыва, для

Г* t ■ i

И 1 получения новых свойств обрабатываемого материала. Ранее такой способ

• i обработки текстильного материала не использовался. Возникающий при этом

J электрогидравлическии удар не отличается от электрогидравлического удара, s образованного обычным разрядом [11]. Ранее такой способ обработки I 1 г текстильного материала не использовался. Также впервые предложена и теоретически обоснована модель металлизированного текстильного полотна с металлическими проводящими частицами, распределенными случайньтм t образом в объеме ткани; предложен способ металлизации текстильных

I) .¡¡L полотен методом теплового взрыва в воде с целью реализации предложенной

1.1 1 модели; разработаны технологические основы, проведена апробацйя предложенного способа на различных текстильных полотнах и исследованы 1 механические, электрические, радиозащитные, фунгицидные и другие свойства полученных металлизированных текстильных полотен. > В результате проведенной работы впервые получены следующие результаты:

I !

- теоретически рассчитаны параметры металлизированной ткани согласно

1 J i предложенной модели металлизированного текстильного полотна; - /< W

1 1

- рассчитана и изготовлена разрядная камера установки для металлизации ' текстильных полотен методом теплового взрыва в воде; ,''•[■ '.^j получены образцы металлизированных текстильных полотен ¡,¡¿3

У L '' М натуральных и синтетических волокон; ■ |' , 1 . i

- выявлен характер зависимости металлизации от состава, плотноСтй, толщины ткани и других параметров текстильных полотен; .]

- исследованы физико - механические, электрические, радиозащитные, 1 1 • s -1' ■ гигиенические и др. свойства полученных металлизированных образцов ( 1 текстильных полотен; • Г'

I j

- проведен сравнительный анализ свойств металлизированных текстильных

I . полотен со свойствами исходных тканей и тканей, металлизированных

I 1 1 другими способами, сделано заключение и даны практические рекомендации по применению предложенного метода в промышленности; 1 ,s

- предложен новый способ повышения огнестойкости натуральных j 1 i текстильных полотен. 1

Практическая значимость работы заключается в разработке нового универсального способа металлизации текстильных полотен, позволяющего наносить на них любые проводящие металлы или их сплавы и получать очень широкий спектр новых потребительских свойств текстильных материалов, востребованных различными отраслями промышленности. Результаты выполненных исследований позволяют расширить область применения электровзрывной технологии на текстильную и легкую промышленность. Настоящая работа выполнялась в рамках научного гранта Санкт - Петербургского государственного университета «Развитие концепции создания комбинированных и многослойных структур на основе волокнистых элементов, разработка физических и биохимических методов оптимизации их функциональных свойств», ряд этапов работы проводились в рамках Федеральной Программы РФ "Лен в товары России", международной программы "Наука ради Мира" (Проект NATO SFP - № 973658 - Improving the performance of flax blended yarns produced on cotton and wool spinning system).

Методы исследования. При проведении экспериментальных исследований свойств металлизированных текстильных полотен использовались стандартные методы текстильного материаловедения, а 1 также автоматизированные приборы STATIGRAF - L, М ICROCOLOR, WIRA. Определение содержания металла в ткани осуществляли с помощью программно - аналитического комплекса на основе портативного рентгенофлюоресцентного кристалл - дифракционного сканирующего

1 J 1 спектрометра «СПЕКТРОСКАН». Термогравиметрические исследования Г ; I проводились на дериватографе фирмы MOM Q - 1500D (Венгрия) систёмы!^ ■ *!( 5 •)

F. Paulik, J. Paulik, L. Erdey. Электрические и радиоизмерения проводились i;'i ■ ч ; на лабораторном оборудовании кафедры физики СПГУТД. > Г

Микробиологические исследования проведены в лаборатории биологйческйх методов экологической безопасности при Центре экологической fit г t безопасности РАН РФ. t

Положения выносимые на защиту: г/1 ,

1. Впервые предложена, теоретически обоснована .'модель

1 i металлизированной радиозащитной ткани, использующая принцип рассеяния электромагнитного излучения на проводящих частицах, диспергированных случайным образом в ее объеме.

2. Обработка текстильных полотен в гидродинамическом поле позволяет

S , получать металлизированные текстильные полотна любого состава, как на натуральной, так и на синтетической основе. ]

3. Текстильные полотна, металлизированные обработкой в гидродинамическом поле, независимо от состава, сохраняют все наиболее важные физико - механические характеристики не металлизированиых тканей, но приобретают радиозащитные 1 и фунгицидные свойства. ■ I

4. Обработка ткани в гидродинамическом поле в водном растворе глины придает огнезащитные свойства натуральным льняным тканям, не уступающие тем, которые получают при обработках химическими антипиренами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной' работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на следующих

I \ I конференциях: всероссийской юбилейной научно технической конфёрёнцйй 1 !

Дни науки» (Санкт - Петербург 26 - 30 апреля, 2003г.); международной I 1

9 . • : { . , л ; ' • научно — технической конференции «Современные технологии/• ¡и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2006) Москва, 28 - 29 ноября 2006 г.; V всероссийской научной конференции «Химйя^ технология растительных веществ» (Уфа, 16 — 18 декабря 20Ю&Г/);

- ■'{ ; îv i межвузовских научно — технических конференциях студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии текстильной, лёгкой !и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки 2007 - 2010 г.г.) Санкт - Петербург (СПГУТД); на научных и научно - методических семинарах кафедр МТВМ и физики СПГУТД (2007 - 2010 гг.) ! : f • ; • • 1 '.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 12 печатных работ, из них 5 статей и 7 докладов на международных и всероссийских научно - технических конференция^ В^ том числе две статьи в журнале «Дизайн, материалы, технологии», входящего: в список изданий, рекомендованных ВАК. .ч- . :

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 113 наименовании, 3 приложений. Работа содержит 158 страниц, 35 рисунков и

6. Заключение и основные выводы.

Российские текстильщики уверенно чувствуют себя только в производстве тканей для постельного белья. Так как другая продукция отечественных фабрик мало востребована на отечественном рынке. Поэтому для российских производителей текстиля наступили новые времена: им пора менять стратегию. Производить дешевый продукт — значит конкурировать с турками и китайцами в сокращении издержек, постоянно теряя в качестве и ассортименте. Нужно производить текстильное полотно по цене близкое к азиатской продукции, а по качеству и потребительским свойствам ближе к продукции европейских фирм. Одним из возможных направлений и является производство технических тканей с использованием нанотехнологий, в первую очередь со специальными свойствами, расширяющими их области применения. Полученные в настоящей работе результаты показывают, что ткани, полученные предложенным нами способом металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле, могут найти применение в целом ряде отраслей. Например, таких как: текстильная и легкая (производство мебельных и обивочных тканей, спецодежды и элементов повседневной и спортивной обуви, тарных материалов, штор и пр.), медицинская (производство фунгицидных и бактериоцидных перевязочных и подкладочных материалов), пищевая (производство тары и упаковки), радиотехники и радиосвязи (производство радиозащитных экранов и спецодежды), индустрия кино и телевидения ( изготовление театрального реквизита, декораций и экранов). Мы не исследовали состав рабочей жидкости после проведения обработок текстильных полотен в гидродинамическом поле, поскольку имеется большое количество работ, включая статьи, диссертации, обзоры и пр., по вопросам формирования химических соединений при электрическом взрыве проводников в воде [110 - 113]. Хотя в будущем, при разработке промышленных установок, реализующих предложенный метод обработки, вопросы очистки рабочей жидкости от образовавшихся химических соединений металлов потребуют специального рассмотрения. Метод универсальный. Позволяет вводить в объем материала любые металлы, их сплавы или просто проводящие частицы любого вещества.

Однако выявлены и ограничения в применении предложенного метода, связанные с целым рядом проблем, возникающих при рассмотрении потребительских свойств полученных нами образцов. Во - первых, ограниченность возможной концентрации проводящих частиц, связанная с сильным воздействием на обрабатываемое текстильное полотно гидродинамических ударов при взрыве проволоки. Поэтому чем тоньше, и менее механически прочный, материал обрабатываемого полотна, тем меньшее количество взрывов проволоки и, соответственно, меньшее количество проводящих частиц можно ввести данным способом в объем материала. Поэтому, предложенный метод может быть рекомендован, в первую очередь, для относительно толстых и прочных текстильных полотен, изготовленных из тканных (брезенты и материалы для спецодежды, мешковина, тарные ткани и упаковка, материалы из синтетических волокон технического назначения и пр.) и нетканых (иглопробивных и иглопрошивных) материалов. Причем процесс металлизации должен предшествовать таким процессам, как отделка, крашение, пошив и т.п. Во - вторых, исследования показали, что при предложенном способе нанесения металлических частиц трудно достичь равномерности их распределения в объеме материала в различных точках его поверхности. Как показали испытания, распределение частиц в объеме текстильного полотна имеет характер, близкий к нормальному распределению, относительно оси взрываемой проволоки. Соответственно и свойства такого полотна будут различаться от точки, к точке, что не всегда приветствуется при оценке его потребительских свойств. В — третьих, характер закрепления металлических частиц в объеме полотна не позволяет использовать его в условиях, которые предполагают частые стирки или химические чистки, поскольку при этом происходит потеря от 30 до 60% частиц, в зависимости от вида материала.

Однако, выявленные недостатки не носят принципиального характера и могут быть устранены путем применения дополнительных технических приемов, известных и новых. В частности нами предложен способ и подана заявка на патент усовершенствованной разрядной камеры, которая позволяет устранить некоторые из указанных недостатков предложенного метода. Для этого исходную суспензию из воды и образовавшихся при взрыве металлических частиц разделяют на порции с повышенной плотностью зарядапорошкообразными токопроводящими фракциями. Каждую порцию суспензии вначале накапливают под давлением во входном отсеке и концентрируют давление в направлении выпускного магнитного клапана за счет придания конусообразной формы накапливающему отсеку. Затем пропускают вдоль оси отрицательного электрода по каналу, образованному разгонными соплами Лаваля, изготовленными из диэлектрического материала. Электрическое воздействие осуществляют с остриев положительных электродов, опоясывающих отрицательный электрод в местах расположения критических сечений сопряженных сопел Лаваля. Количество и геометрию разгонных сопел в канале рассчитывают исходя из удельной плотности, дисперсности и материала частиц исходного порошка, подготовленного для получения наноразмерного материала в водной суспензии. Способ нанесения определяется характером процесса: наносится ли суспензия на текстильное полотно, или сразу не готовое текстильное изделие. Этим будет определяться и конструкция устройства подачи материала в зону обработки. На рис. 29 изображен вариант схемы получения наноразмерного токопроводящего материала электрическим разрядом в воде перед нанесением его на текстильное полотно.

Рис.32. Схема устройства для получения наноразмерного токопроводящего материала и нанесения его на текстильные полотна Схема включает: блок управления 1; генератор высоковольтных импульсов 2; пусковые 3 и рабочие 4 электроды; узел подачи жидкости 5; механизм подачи токопроводящего порошка 6; переключающие электромагнитные клапаны 7 и 8; накопительный отсек 9; смесительный канал 10; разгонные сопла Лаваля 11 и 12; электрод 13 рабочего канала;

137 ребра охлаждения 14. Блок управления генератором обеспечивает по заданной программе управление режимами заряда емкостных накопителей высоковольтной энергии и коммутации этой энергии на пусковые и рабочие электроды. Узел подачи жидкости 5, механизм подачи токопроводящего порошка 6, электромагнитные клапаны 7 и 8 обеспечивают накопление в отсеке 9 исходной порции суспензии. Заданное давление для срабатывания выпускного клапана 8 обеспечивается электрическими разрядами между пусковыми электродами 3. В процессе накопления давления в смесительном канале 10 осуществляется предварительное измельчение исходного токопроводящего порошка за счет разрушающего действия гидроударов. Как только заданное гидродинамическое давление будет достигнуто, узел управления 1 открывает клапан 8 для подачи имульсии в разгонные сопла Лаваля 11 и 12. За счет кавитационных процессов, возникающих в потоке эмульсии в сопле 11, порошковая фракция дополнительно диспергируется и на входе разгонного сопла Лаваля 12структурируется с повышенной плотностью в потоке эмульсии, движущейся между рабочими кольцевыми электродами 4, опоясывающими отрицательный электрод 13. Синхронно, с началом движения потока через критическое сечение сопряженных сопел Лаваля 11 и 12, узел управления 1 коммутирует электроразрядные импульсы высоковольтного напряжения на рабочие электроды 4. За счет высокой плотности токопроводящей фракции в эмульсии, протекающей между электродами 4 и 13 образуются прямые контактные каналы и электровзрывы в этих каналах по типу «взрывающихся проволочек». В результате контактных взрывов молекулярные структуры микропорошковых фракций интенсивно выбрасываются в охлаждаемую ребрами 14 вакууммированную полость сопла Лаваля 12, а затем на обрабатываемый материал. Такая схема позволяет решить сразу несколько проблем предложенного метода: получить металлические частицы очень близкие по размеру, увеличит скорость движения частиц перед нанесением на материал, увеличит площадь разбрасывания частиц, то есть площадь обрабатываемого материала, повысить степень равномерности обработки и автоматизации процесса. Поэтому такая схема может быть рекомендована для получения радиозащитных покрытий, работающих в специально рассчитанном диапазоне длин электромагнитных волн. Таким образом, по проведенным исследованиям можно сделать следующее: Основные выводы:

1. Предложена и теоретически обоснована модель металлизированного текстильного полотна, заполненного по объему микрочастицами металла, вызывающими рассеяние проходящего через полотно электромагнитноего излучения.

2. Предложена формула для расчета диапазона длин волн, в котором наблюдается резонансное рассеяние, при заданных значениях параметров металлизированной ткани.

3. Предложен способ и устройство по металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле для реализации указанной модели.

4. Проведены испытания по металлизации различных натуральных и синтетических текстильных полотен в гидродинамическом поле и проведены сравнительные исследования их свойств до и после металлизации.

5. Установлено, что при одном и том же режиме обработки количество проводящих металлических частиц в объеме текстильного полотна, металлизированного в гидродинамическом поле, не зависит от материала полотна, а определяется только его плотностью. Концентрация частиц растет с увеличением плотности материала.

6. Установлено, что при оптимальных режимах обработки металлизированные в гидродинамическом поле текстильные полотна практически не меняют своих потребительских свойств, по сравнению с исходным не обработанным полотном, приобретая новые радиозащитные свойства в КВЧ и ИК диапазонах электромагнитных волн.

7. Установлено, что наряду с радиозащитными свойствами текстильные полотна, металлизированные в гидродинамическом поле медью, приобретают фунгистатические свойства по отношению к плесневым грибам различных видов.

8. Установлено, что обработка натуральных текстильных полотен в водном растворе глины в гидродинамическом поле позволяет придавать им огнезащитные свойства, сравнимые с обработкой некоторыми химическими антипиренами.

1. Гребёнкин А.Н., Труевцев H.H., Овсянко А.Ф. Способ подготовки короткого льняного волокна к прядению. Патент № 2074578 (РФ). Зарегистрирован в Гос. реестре изобретений 27.02.1997. Бюл. №6.

2. Труевцев H.H., Легезина Г.И., Аснис Л.М., Гребёнкин А.Н. Теория и практика получения текстильных материалов на основе котонизированного льна (монография) Санкт - Петербург. ИПЦ СПГУТД, 2006. 175 с.

3. Бармин М.И., Гребёнкин А.Н., Николаев А.Г., Мельников В.В., Романов В.Е. Переработка твердых целлюлозосодержащих отходов (монография)/ под общей ред. А.Н.Гребёнкина. Санкт Петербург, ИПЦ СПГУТД. 2006. 200 с.

4. Бармин М.И., Гребёнкин А.Н.Экология целлюлозы.Сырье и отходы в доходы, (монография).Санкт Петербург.: «КОМИЛЬФО». 2009. 590 с.

5. Гребёнкин А.Н., Грибанов A.B., Басок М.О., Гребёнкин A.A. Изучение влияния гидродинамических полей на структуру лубяных волокон //Вестник СПГУТД, № 14, - 2007. - с.54 - 57

6. Романов В.Е., Гребёнкин A.A., Гребёнкин А.Н., Макаров А.Е. Изучение воздействия гидродинамических полей на структуру лубяных волокон //Известия вузов. Технология текстильной промышленности. № 1С (300) 2007. - с.49 - 52

7. Гребёнкин А.Н., Гребёнкин A.A., Зверлин C.B., Труевцев H.H. О новых возможных технологиях создания текстильных материалов для защиты от электромагнитного излучения //Вестник СПГУТД, № 3 (18), - 2009, с.78 -82

8. Юткин JI.A. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. JI: «Машиностроение» Ленинградское отделение, 1986. — 255 с.

9. Бурцев В.А., Калинин Н.В., Лучинский A.B. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. — М.: Энергоиздат, 1990. 288 с.

10. В.Н. Никитина Современное состояние проблемы защиты от электромагнитных полей./ Сборник докладов девятой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости ЭМС -2006,СПб, С.34 39.

11. Шалкаускас М.И. Металлизация пластмасс. Изд. 2-е, перераб. Л., Химия, 1983.

12. Липин Ю.В., Рогачев A.B., Харитонов В.В. Вакуумная металлизация полимерных материалов. Л.: Химия, 1987, 149 с. 65.

13. Сыркин В.Г., Прохоров В.Н., Уэльский A.A., Романова Л.Н. Металлизация тканей карбонильным методом// Журнал прикладной химии. Том XLVII. ВЫП.З.-1974.- С.606-610.

14. Sedoi V.S., Mesyats G.A., Oreshkin V.l., Valevich V.V. and Chemezova L.I. The current density and the specific energy input in fast electrical explosion// IEEE Transactions on Plasma Science. Vol.27. № 4. Aug. 1999. P.845-850.

15. Землякова И.В., Чебунькина Т.А., Гусев В. А., Смирнов А.Б. Концептуальная модель получения металлизированной ткани медицинского назначения //НАУЧНЫЙ АЛЬМАНАХ. Спецвыпуск журнала «Текстильная промышленность».- 2008.- №7-8.- С.36-37.

16. Дегтярев М.А. Анализ и технологическое обеспечение свойств декоративно-защитных металлических плазменных покрытий: диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук/Санкт-Петербургский гос. ун-т Технологии и Дизайна.- Спб, 2008.- 208с.

17. Газотермическое напыление. Термины и определения Постановление Госстандарта СССР от 29.03.1989 N 8590СТ 28076-89

18. Алхимов А.П., Клинков C.B., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. М.: Физматлит.2010.536 с.

19. Сыркин В. Г. Химия и технология карбонильных материалов. М.: Химия, 1972. 240 с.

20. Васильев А.Г., Васильев А.Л., Захаров P.A. Эволюция структуры Со-N/Ti/Si при магнетронном распылении на нагретую подложку

21. Микроэлектроника : Науч. журн. 2004. - ТомЗЗ, №1. - С. 3-9.

22. Горберг Б.Л. Металлизация текстильных материалов из плазмы. Новые методы и новые возможности. ООО "Ивтехномаш" Электронный ресурс.// http://www.ivtechnomash.ru

23. Лебедев C.B. «Взрыв металла под действием электрического тока», ЖЭТФ, 1957г., т.32, в.2, стр. 199-207.

24. Орешкин В.И., Седой B.C., Чемезова Л.И. Применение электрического взрыва проволочек для получения наноразмерных порошков //Журнал прикладная физика. 2001. № 3. с. 94 - 102.

25. Белый И.В., Хименко Л.Т., Фертик С.М. Справочник по магнитно -импульсной обработке металлов. Харьков: Вища школа, 1977. 165 с.

26. Ильин А.П., Назаренко О.Б., Ушаков В .Я. Формирование химических соединений при электрическом взрыве металлических проводников в жидкостях// Известия вузов. Физика. 1996. - №6. с.23 - 28.

27. Антуфьев В.Т., Громцев А.С., Соловьев Ю.А. Технологии разделения замороженных продуктов электрогидравлическим ударом (с применением взрыва проволочек) // журнал Известия СПбГУНиПТ №4. 2007. - с.32 - 35.

28. ГОСТ 23770-79 Платы печатные. Типовые технологические процессы химической и гальванической металлизации

29. Шалкаускас М. И., Вашкялис П. А. Ю., Химическая металлизация пластмасс, Д.: Химия. 1972;

30. Бугаенко JI.T., Кузьмин М.Г., П о л а к Л.С. Химия высоких энергий, М.: 1988.

31. Пикаев А. К., Современная радиационная химия. Основные положения. Экспериментальная техника и методы, М., 1985, с 201-236.

32. Савельев И.В. Курс общей физики М. «Наука». Главная редакция физико -математической литературы. Т.2. 2006. 496 с.

33. Khabarova О. The influence of cosmic weather on the Earth.// International School of Space Science. Book of Proceedings of the 10th course on "Sun-Earth Connection and Space Weather" (L'Aquila 2000), Society Italiana di Fisica, 2001, pp.56-62 .

34. Мирошниченко Л.И. Солнечная активность и Земля. М.: Наука, 1981,

35. Delyukov A., Didyk L.// The effect of extra-low-frequency atmospheric pressure oscillations on human mental activity.// Int.J.Biometeorol. 1999, 43, p. 31-37

36. Пряхин E.A., Аклеев A.B. Влияние неионизирующих электромагнитных излучений на животных и человека: монография. Челябинск: Полиграф-Мастер, 2006. - 220 с.

37. Агафонов JI.K. Техногенные электромагнитные излучения и их влияние на экосферу Земли // Электросвязь. 1997. - N 9. - С.30-32.

38. Пряхин Е.А., Аклеев A.B. Влияние неионизирующих электромагнитных излучений на животных и человека: монография. Челябинск: Полиграф-Мастер, 2006. - 220 с. - Библиогр.: 732 назв.

39. Неионизирующее электромагнитное излучение и поля (экологические и гигиенические аспекты) / Суворов Г.А., Пальцев Ю.П., Хунданов Л.Л. и др. -М.: Изд-во "Вооружение. Политика. Конверсия", 1998. 102 с.

40. Тихонов М.Н., Довгуша В.В. Прогрессирующая трансформация электромагнитной среды обитания человека: медико-экологическая проблема XXI века // Экол. системы и приборы. 2000 - N 1. - С.46-54.

41. Дождиков В. Н. Под прицелом ЭМИ // Природа и человек (Свет). 2000. -N2.-C.2.

42. Давыдов Б.И., Зуев В.Г., Обухова С.Б. Электромагнитные поля: возможен ли канцерогенный риск? // Авиакосм, и экол. медицина. 2003. -Т.37, N 2. - С.16-19.

43. Баранский П.И., Гайдар A.B. А.Л. Чижевский и проблемы взаимодействия магнитных полей с объектами живой природы // Вестн. Калуж. ун-та. 2007. - N 3. - С.37-41.

44. Косарев А.Б. Электромагнитные излучения систем тягового электроснабжения и их воздействия на экологию и жизнедеятельность людей // Изв. Акад. пром. экол. 1999. - N 3. - С.21-24.

45. Николаев П.А., Соешев Р.Р. Автомобиль источник электромагнитной опасности // Экология и жизнь. - 2007. - N 2(63). - С.54-57.

46. Родионов Б.Н. Влияние СВЧ- и КВЧ-излучений на энергоинформационную безопасность человека // Стратегическая стабильность. 2000. - N 2. - С.60-65.

47. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ).

48. Гордеев С.Г., Пятницкий В.И., Коновалова Т.М. Экологические исследования изучение "электромагнитного загрязнения" городских территорий // Геофиз. вестник. - 2002. - N 12. - С.8-11.

49. Кричевский Г.Е. Нанотехнологии в производстве «умных» текстильных материалов и изделий из них // Текстильная химия.- 2004, -№3. с. 33 - 38.

50. Минеджян Г. 3. Сборник по народной медицине. МВМ, 1993.131 с.

51. Ужегов Г. Н. Зона особого внимания: Ревматизм (народные методы лечения). СПб.: «Издательство «ДИЛЯ», 2002. - 160 с. (58 - 62 с.)

52. Грищенкова В. А. Инновационные пути развития предприятий текстильной промышленности ивановской области //Изв. вузов. Технология текстильной промышленности — 2007. №2 (297) — с. 3 - 9.

53. ГОСТ 6611.1-73 Нити текстильные. Метод определения линейной плотности. — М.: Издательство стандартов, 1976.

54. ГОСТ 12023-2003 Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения толщины. — М.: Стандартинформ, 2005.

55. ГОСТ 3811-72 Материалы текстильные. Ткани, нетканые полотна и штучные изделия. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей. М.: Издательство стандартов, 1973.

56. ГОСТ 3812-72 Материалы текстильные. Ткани и штучные изделия. Методы определения плотности нитей и пучков ворса. — М.: Издательство стандартов, 1973.

57. ГОСТ 6611.3-2003 Материалы текстильные. Нити. Методы определения числа кручений, крутки и направления крутки. М.: Стандартинформ, 2005.

58. ГОСТ 3813-72 Материалы текстильные. Ткани и штучные изделия. Методы определения разрывных характеристик при растяжении. — М.: Издательство стандартов, 1973.

59. ГОСТ 12088-77 Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения воздухопроницаемости; М.: Издательство стандартов, 1979.

60. ГОСТ 20359-74 Ткани хлопчатобумажные и смешанные ведомственного назначения. Общие нормы воздухопроницаемости. М.: Издательство стандартов, 1975.

61. ГОСТ 19204-73 Полотна текстильные. Метод определения несминаемости. -М.: Издательство стандартов, 1985.

62. Бурдун Г. Д., Марков Б. Н. Основы метрологии. М., Издательство стандартов. 1972.

63. Бутиков Е.И. Оптика.- 2-е изд. -С.-П.: Невский диалект; БХВ -Петербург, 2003. 480 с.

64. Сивухин Д. В. Общий курс физики: Учеб. Пособие: Для вузов. В 5 т. Т. IV. Оптика. -3-е изд., М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 792 с. - ISBN 5-92210763-1

65. Наугольных К.А., Рой H.A. Электрические разряды в воде. М.: Наука, 1971. 155 с.

66. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки ИТ.А. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон, и др.; Под общей ред. В.А. Волосатова. Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд., 1988. - 719 с.

67. Мартынюк М.М. «Фазовые переходы при импульсном нагреве», М., Изд. УДН, 1999г.-346 с.81. «Электрический взрыв проводников», под редакцией Рухадзе A.A., Шпигеля И.С., М.: «Мир», 1965г.

68. Кварцхалава И.Ф., Плютто A.A., Чернов A.A., Бондаренко В.В. «Электрический взрыв металлических проволочек», ЖЭТФ, 1956г., т.ЗО, в.1, стр. 42-53.

69. Лебедев C.B. «Взрыв металла под действием электрического тока», ЖЭТФ, 1957г., т.32, в.2, стр. 199-207.

70. В. М. Доровской, Л. А. Елесин, В. Л. Столяров, А. В. Стеблевский, Л. И. Уруцкоев, Д. В. Филиппов. Исследование продуктов электровзрыва титановых фольг с помощью электронного микроскопа /Журнал Прикладная физика, 2006. №4, - с.28 - 34

71. Седой B.C., Валевич В.В. Получение высокодисперсных металлических порошков методом электрического взрыва в азоте при пониженном давлении // Письма в ЖТФ. Т.25. № 14. 1999. С.81-84.

72. Антуфьев В.Т., Громцев A.C., Соловьев Ю.А. Технологии разделения замороженных продуктов электрогидравлическим ударом (с применением взрыва проволочек) // журнал Известия СПбГУНиПТ №4. 2007. - с.32 - 35.

73. Вагин В.А., Мамутов B.C., Казенин Г.П. Электрогидроимпульсная гибка- формовка бортов тонколистовых осесимметричных деталей //Кузнечно — штамповочное производство. 1984. №8. С. 14 16.

74. Гребёнкин А.Н. Взаимосвязь структуры, свойств и технологии диспергирования лубоволокнистого сырья в ультразвуковых и гидродинамических полях./диссертация доктора техн. наук СПГУТД. Санкт- Петербург.2004. 415 с.

75. Хименко Л.Т. Создание конструкций и разработка методов расчета индукторов для магнитно — импульсной обработки.// Кузнечно -штамповочное производство. 1984. №7. С. 20 22.

76. Амитан Г.Л., Байсупов И.А., Барон Ю.М. и др. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки, /под общей редакцией В.А.Волосатова. Л.: «Машиностроение». 1988. 420 с.

77. Чачин В.Н., Электрогидравлическая обработка машиностроительных материалов. Минск.: Наука и техника. 1978.184 с.

78. Кривицкий Е.В., Шамко В.В. Переходные процессы при высоковольтном разряде в воде. Киев.: Наукова думка. 1979. 206 с.

79. Бурцев В.А., Калинин Н.В., Лучинский A.B. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. М.: Энергоиздат, 1990. - 288 с.

80. Кривицкий Е.В. Динамика электровзрыва в жидкости. Киев: Наукова думка, 1986.-205 с.

81. Мартынкж М.М. «Фазовые переходы при импульсном нагреве», М., Изд. УДН, 1999г.

82. Sedoi V.S., Mesyats G.A., Oreshkin V.l., Valevich Y.Y. and Chemezova L.I. The current density and the specific energy input in fast electrical explosion // IEEE Transactions on Plasma Science. Vol.27. № 4. Aug. 1999. P.845-850.

83. Анциферов B.H., Шмаков A.M., Халтурин В.Г., Анагойс А.Ф. Лазерный синтез ультрадисперсных порошков оксида алюминия // Порошковая металлургия. 1995. № 1. С. 1-4.

84. Глазунов Г.П., Канцедал В.П., Корниенко Л.А. и др. Некоторые свойства дисперсных порошков полученных электрическим взрывом проводников в газе высокого давления // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Атомное материаловедение. 1978. Вып.1. С.21-24.

85. Седой B.C., Валевич В.В., Герасимова H.H. Синтез высокодисперсных порошков в газе пониженного давления // Физика и химия обработки материалов. 1999. № 4. С.92-95.

86. Седой B.C., Валевич В.В. Получение высокодисперсных металлических порошков методом электрического взрыва в азоте при пониженном давлении // Письма в ЖТФ. Т.25. № 14. 1999. С.81-84.

87. Котов Ю.А., Яворский H.A. Исследование частиц, образующихся при электрическом взрыве проводников // Физика и химия обработки материалов. 1978. № 4. С.24-29.

88. ГОСТ 29223-91 Ткани плательные, плательно-костюмные и костюмные из химических волокон. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1992.

89. Сивухин Д. В. Курс общей физики. Т IV. Оптика. 3-е изд.,- М.: ФИЗМАТЛИТ. 2006. - с. 467.

90. Зверлин C.B. , Гребёнкин A.A., Гребёнкин А.Н. Применение волноводных диафрагм для исследования электрических свойств текстильных материалов / Дизайн. Материалы. Технология. №3 (6) - 2008, с.56 — 59

91. Willard I., Wonda R., Chard E., « Textil Research Journal» , 1970, 40, 3, p.203-205.

92. ГОСТ 15898 70 Текстильные материалы. Метод определения воспламеняемости льняных и полульняных тканей — М.: Издательство стандартов. — 1970 — 14с.

93. Sedoi V.S., Mesyats G.A., Oreshkin V.l., Valevich V.V. and Chemezova Li. The current density and the specific energy input in fast electrical explosion // IEEE Transactions on Plasma Science. Vol.27. № 4. Aug. 1999. P.845-850.

94. Анциферов B.H., Шмаков A.M., Халтурин В.Г., Анагойс А.Ф. Лазерный синтез ультрадисперсных порошков оксида алюминия // Порошковая металлургия. 1995. № 1. С. 1-4.

95. ГОСТ 15198 70(1985) ТКАНИ ЛЬНЯНЫЕ И ПОЛУЛЬНЯНЫЕ, МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ.

96. Ильин А.П., Назаренко О.Б., ушаков В.Я. Формирование химических соединений при электрическом взрыве металлических проводников в жидкостях //Известия вузов. Физика. 1995. - №6. - с. 31 — 34.

97. Беклкмышев В.К., Мухамедиева Л.Г., Пустовой В.И., Мауджери У. Наноструктурированные материалы с антимикробными свойствами / Наноиндустрия 2009. №6. - С. 18 - 20.