[go: up one dir, main page]

RU2763379C1 - Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала - Google Patents

Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала Download PDF

Info

Publication number
RU2763379C1
RU2763379C1 RU2021117731A RU2021117731A RU2763379C1 RU 2763379 C1 RU2763379 C1 RU 2763379C1 RU 2021117731 A RU2021117731 A RU 2021117731A RU 2021117731 A RU2021117731 A RU 2021117731A RU 2763379 C1 RU2763379 C1 RU 2763379C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
textile material
electrically conductive
metallized
metallized textile
magnetron sputtering
Prior art date
Application number
RU2021117731A
Other languages
English (en)
Inventor
Эмиль Фаатович Вознесенский
Юлия Александровна Тимошина
Александр Евгеньевич Карноухов
Ярослав Олегович Желонкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО «КНИТУ»)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО «КНИТУ») filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО «КНИТУ»)
Priority to RU2021117731A priority Critical patent/RU2763379C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2763379C1 publication Critical patent/RU2763379C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00Woven fabrics designed to make specified articles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения металлизированного текстильного материала, обладающего электропроводимостью и защищающими свойствами от действия электромагнитных излучений. Способ включает нанесение на текстильный материал перфорированной термопластичной пленки методом термопереноса, последующее вакуумирование с высокочастотной плазменной активацией поверхности материала и нанесение металлического покрытия методом магнетронного распыления. Металлизированные текстильные материалы обладают электропроводящими и экранирующими свойствами при сохранении газо- и паропроницаемости. Технический результат заключается в том, чтобы получить электропроводящий металлизированный текстильный материал с сохранением пористой структуры материала и с увеличением износостойкости металлического покрытия. 1 ил., 1 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к технологии текстильных материалов и касается способа получения металлизированного текстильного материала, обладающего электропроводимостью и защищающего от действия электромагнитных излучений.
Один из подходов получения электропроводящих текстильных материалов заключается во включении в структуру полотна металлических волокон или электропроводных нитей.
Известна защитная экранирующая ткань, получаемая путем ткачества из полиамидных, арамидных и металлических волокон (патент RU 2654445, МПК D03D 15/00, A41D 31/0022, опубл. 17.05.2018). Металлические волокна должны составлять 44-70% от общего волокнистого состава материала и могут быть полностью выполнены из нержавеющей стали или иметь гальваническое покрытие. К недостаткам изобретения относится высокая металлоемкость и невозможность производства ткани различных видов переплетений, а также возможность перегрева металлической составляющей ткани в процессе эксплуатации, что может привести к деструкции остальных ее составляющих.
Известна токопроводящая ткань, содержащая переплетенные между собой основные и уточные комбинированные электропроводные нити, состоящие из электроизоляционной и электропроводной компоненты (патент RU 2354766, МПК D03D 15/00, опубл. 10.05.2009). В данном материале экранирующие свойства обеспечиваются сетчатой структурой, образованной металлосодержащими электропроводными основными и уточными нитями, что делает невозможным получение материалов с электропроводящими и экранирующими свойствами на основе трикотажных и нетканых полотен.
Другим подходом получения материалов с электропроводящими и экранирующими свойствами является металлизация их поверхности.
Известен способ модификации поверхности текстильного материала, включающий его обезгаживание при вакуумировании камеры с обрабатываемым материалом и последующее нанесение на его поверхность покрытия методом магнетронного распыления, при этом в процессе вакуумирования материал обрабатывают в низкотемпературной плазме тлеющего разряда неполимеризующегося газа (патент RU 2398045, МПК С23С 14/02, С23С 14/35, опубл. 27.08.2010). В качестве низкотемпературной плазмы неполимеризующегося газа может быть использована плазма воздуха, О2, N2, Ar, СО2, NH3, CF4, Не, H2, Н2О. В качестве покрытия используют металлы, их сплавы и соединения металлов. В качестве материала могут быть использованы ткани, марля, трикотаж, тканевые полотна, нетканые материалы любого волокнистого состава.
Существенным недостатком является то, что данный способ не позволяет получить электрическую проводимость на текстильных материалах из мультифиламентных нитей из-за невозможности обеспечения стабильной электрической проводимости в местах пересечения волокон и нитей.
Поэтому для получения стабильных электропроводящих и экранирующих свойства текстильных материалов любой структуры, могут применяться металлизированные сплошным слоем пленочные покрытия.
Известен способ получения электропроводящего текстильного материала, включающий вакуумирование и нанесение тонкого металлического слоя методом магнетронного распыления на полимерную пленку, которую затем склеивают с текстильным материалом (патент RU 2505256, МПК A41D 13/00, D03D 15/00, С23С 14/35, С23С 14/20, опубл. 20.05.2013). Данный способ выбран в качестве прототипа.
Способ применим для получения экранирующих текстильных материалов любого волокнистого состава, но существенным недостатком является необходимость нанесения клеевых составов, что приводит к увеличению толщины и массы материалов, а наличие слоя сплошной пленки препятствует воздухо- и паропроницаемости.
Технической проблемой является получение электропроводящего металлизированного текстильного материала с сохранением пористой структуры материала с увеличением износостойкости металлического покрытия.
Техническая проблема решается способом получения электропроводящего металлизированного текстильного материала, который включает нанесение на текстильный материал перфорированной термопластичной пленки методом термопереноса, вакуумирование материала в камере с одновременной обработкой в плазме ВЧ разряда пониженного давления в неполимеризующемся газе и последующее нанесение металлического покрытия на поверхность перфорированной термопластичной пленки методом магнетронного распыления.
Технический результат заключается в том, что способ обеспечивает получение электропроводящих и экранирующих свойств у текстильного материала при сохранении газо- и паропроницаемости, что позволяет использовать материал для изготовления одежды с хорошими гигиеническими свойствами, и увеличить на 10-30% износостойкость металлического покрытия. Кроме того, уменьшается поверхностная плотность на 10-90%) и толщина получаемого материала на 10-50%), что позволяет изготавливать защитную экранирующую одежду и специальные изделия меньшей толщины и веса.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В предлагаем способе в отличие от прототипа на текстильный материал любого волокнистого состава и структуры методом термопереноса наносят перфорированную пленку на основе термопластичных полимеров с отверстиями правильной геометрической и/или произвольной формы с процентом перфорации 5-95%. Нанесение перфорированной пленки методом термопереноса вместо нанесения сплошной пленки на клеевой слой, как в способе-прототипе, позволяет сохранить воздухо- и паропроницаемость материала и приводит к уменьшению поверхностной плотности и толщины материалов. Исключение клеевого слоя уменьшает количество границ раздела и сокращает внутренние напряжения в адгезионном соединении, что обеспечивает большую пластичность пакета и устойчивость к многократным деформациям.
После чего осуществляют вакуумирование с обработкой материала в плазме высокочастотного (ВЧ) разряда пониженного давления в неполимеризующемся газе для повышения адгезии к наносимому металлическому покрытию. При ВЧ плазменной обработке происходит очистка поверхности от загрязнений и аппретирующих составов, а также образование полярных функциональных групп, что обеспечивает увеличение адгезии металлического покрытия к текстильному материалу и увеличению износостойкости металлизированного текстильного материала.
Металлизацию осуществляют методом магнетронного распыления в плазмообразующем газе аргоне или другом инертном газе. Для нанесения металлического покрытия могут быть использованы такие металлы как медь, алюминий, титан, цинк, серебро, золото, вольфрам, а также такие сплавы, как бронза, латунь, нержавеющая сталь и иные диамагнитные металлы и сплавы.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.
Пример 1.
На образец полиэфирного тканого материала полотняного переплетения методом термопереноса с нагревом на прижимных валах на скорости 15 м/мин наносили перфорированную полиэтиленовую пленку толщиной 15 мкм с отверстиями круглой формы диаметром 5 мм с процентом перфорации 30%. Далее на модульной установке для плазменной обработки и нанесения металлических покрытий методом магнетронного распыления PVS PlasmaModular осуществляли вакуумирование с ВЧ плазменной обработкой материала в плазме воздуха при мощности разряда 1,8-2,2 кВт, давлении в рабочей камере 20-30 Па, расходе плазмообразующего газа 0,01-0,04 г/с в течение 8-10 мин и металлизацию медью методом магнетронного распыления при давлении 0,05-1 Па, мощности магнетрона 1-10 кВт, в течение 3 минут.
Полученный текстильный материал обладает выраженным металлическим блеском с цветовым оттенком, соответствующим наносимому металлу, области перфорации демонстрируют переплетения волокон и нитей, а перфорированная пленка частично повторяет рельеф текстильной основы и незначительно отличается блеском. Изображение поверхности материала, полученное на конфокальном микроскопе, представлено на фигуре.
Пример 2. Для корректного сравнения предлагаемого способа и способа-прототипа также получали металлизированный текстильный материал по способу-прототипу.
Полиэтиленовую пленку толщиной 15 мкм вакуумировали и металлизировали медью методом магнетронного распыления в течение 3 минут, а затем склеивали с полиэфирной тканью полотняного переплетения металлическим слоем наружу методом нанесения жидкого клея на ткань и пропусканием сэндвича через прижимные валы.
Пример 3. Аналогичен примеру 1.
Использовали полиамидный тканый материал полотняного переплетения, перфорированную полиуретановую пленку толщиной 20 мкм с отверстиями ромбовидной формы с процентом перфорации 50%. ВЧ плазменную обработку материала проводили в плазме аргона при мощности разряда 1,6-2,0 кВт в течение 5-8 мин, металлизацию осуществляли алюминием в течение 3 минут.
Пример 4 (по способу-прототипу). Аналогичен примеру 2.
Использовали полиамидную ткань полотняного переплетения и полиуретановую пленку толщиной 20 мкм, металлизацию осуществляли алюминием в течение 3 минут.
Пример 5. Аналогичен примеру 1.
Использовали полиэфирный нетканый материал, перфорированную полиуретановую пленку толщиной 12 мкм с отверстиями квадратной формы с процентом перфорации 65%. ВЧ плазменную обработку материала проводили в плазме воздуха при мощности разряда 1,6-1,8 кВт в течение 5-8 мин, металлизацию осуществляли нержавеющей сталью в течение 4 минут.
Пример 6 (по способу-прототипу). Аналогичен примеру 2.
Использовали нетканый полиэфирный материал, полиуретановую пленку толщиной 12 мкм, металлизацию осуществляли нержавеющей сталью в течение 4 минут.
Электропроводящие свойства полученных металлизированных материалов оценивали по показателю поверхностного электрического сопротивления по ГОСТ Р 50499-93. Экранирующую способность материалов оценивали путем определения падения напряжения на сопротивлении 400 кОм от тока, протекающего через измерительный электрод испытательной установки, создающей однородное электрическое поле, в отсутствии и присутствии электропроводящей ткани, при частоте 5 кГц и напряжении 400 В.
Для оценки гигиенических свойств материалов определяли показатели газо- и паропроницаемости. Газопроницаемость определяли методом газожидкостной порометрии, в качестве газа использовался воздух.
Оценку износостойкости металлических покрытий определяли по устойчивости к разрушению при изгибе вокруг зажимов с постоянным радиусом кривизны на заданный угол в каждую сторону от вертикального положения образца (двойной перегиб), находящегося при постоянно действующей растягивающей нагрузке по ГОСТ 8978-2003.
Результаты сравнительных испытаний металлизированных материалов, полученных по заявляемому способу и способу-прототипу, представлены в таблице.
Figure 00000001
Табличные данные показывают, что заявляемый способ позволяет получать металлизированные текстильные материалы, обладающие электропроводящими и экранирующими свойствами при сохранении газо- и паропроницаемости, при этом уменьшить на 10-90% поверхностную плотность и на 10-50% толщину материала, увеличить на 10-30% износостойкость металлического покрытия. Полученный электропроводящий металлизированный текстильный материал может применяться для изготовления специальной защитной одежды и изделий с экранирующими свойствами.

Claims (1)

  1. Способ получения металлизированного текстильного материала с электропроводящими и экранирующими свойствами, включающий нанесение на материал металлического слоя методом магнетронного распыления, отличающийся тем, что сначала на текстильный материал методом термопереноса наносят перфорированную термопластичную пленку, затем полученный материал вакуумируют в камере с одновременной обработкой в плазме высокочастотного разряда пониженного давления в неполимеризующемся газе с последующим нанесением металлического слоя на поверхность перфорированной термопластичной пленки методом магнетронного распыления.
RU2021117731A 2021-06-18 2021-06-18 Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала RU2763379C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021117731A RU2763379C1 (ru) 2021-06-18 2021-06-18 Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021117731A RU2763379C1 (ru) 2021-06-18 2021-06-18 Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763379C1 true RU2763379C1 (ru) 2021-12-28

Family

ID=80039841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021117731A RU2763379C1 (ru) 2021-06-18 2021-06-18 Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763379C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA010367B1 (ru) * 2004-11-05 2008-08-29 Дау Корнинг Айэлэнд Лимитед Плазменная система
RU2338021C1 (ru) * 2006-12-28 2008-11-10 Наталия Марковна Левакова Металлизированный материал "нанотекс"
RU2398045C1 (ru) * 2008-12-25 2010-08-27 Борис Львович Горберг Способ модификации поверхности текстильного материала
RU2505256C2 (ru) * 2011-11-09 2014-01-27 Открытое акционерное общество Научно-производственный комплекс "ЦНИИШерсть" Способ получения электропроводящего текстильного материала
WO2014056968A1 (en) * 2012-10-09 2014-04-17 Europlasma Nv Apparatus and method for applying surface coatings

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA010367B1 (ru) * 2004-11-05 2008-08-29 Дау Корнинг Айэлэнд Лимитед Плазменная система
RU2338021C1 (ru) * 2006-12-28 2008-11-10 Наталия Марковна Левакова Металлизированный материал "нанотекс"
RU2398045C1 (ru) * 2008-12-25 2010-08-27 Борис Львович Горберг Способ модификации поверхности текстильного материала
RU2505256C2 (ru) * 2011-11-09 2014-01-27 Открытое акционерное общество Научно-производственный комплекс "ЦНИИШерсть" Способ получения электропроводящего текстильного материала
WO2014056968A1 (en) * 2012-10-09 2014-04-17 Europlasma Nv Apparatus and method for applying surface coatings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101247368B1 (ko) 금속증착 나노섬유 복합체 및 그 제조방법
JP5722775B2 (ja) 電磁波シールドシート
Miśkiewicz et al. Application of physical vapor deposition in textile industry
CN111705506A (zh) 一种柔性导电抗菌纤维及其制备方法
RU2763379C1 (ru) Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала
WO2022048219A1 (zh) 一种自洁净化过滤布及制备方法
Neelakandan et al. Electrical resistivity studies on polyaniline coated polyester fabrics
Nowak et al. Metallic electroconductive transmission lines obtained on textile substrates by magnetron sputtering
Krishnasamy et al. Effect of fabric cover and pore area distribution of carbon/stainless steel/polypropylene hybrid yarn-woven fabric on electromagnetic shielding effectiveness
Dietzel et al. Investigation of PVD arc coatings on polyamide fabrics
Doshibekova et al. Effect of technological parameters on the process of copper deposition on chemically and chemical-galvanically nickel-plated fibers
Surdu et al. Research regarding the cover factor of magnetron sputtering plasma coated fabrics
CN101153462B (zh) 弹性导电布的制造方法
Neelakandan et al. Surface resistivity and shear characteristics of polyaniline coated polyester fabric
JPH03237799A (ja) 導電性織物およびその製造方法
JP2000208984A (ja) 電磁波シ―ルド材およびその製造方法
RU2505256C2 (ru) Способ получения электропроводящего текстильного материала
De Temmerman New metallized materials for EMI/RFI shielding
JP2011241484A (ja) ポリエステル繊維製品
Buhu et al. Analysis of tensile properties for conductive textile yarns
RU2338021C1 (ru) Металлизированный материал "нанотекс"
JP2004027468A (ja) スプリットヤーン、繊維及びそれを含有する繊維製品
Huang et al. Effect of substrate structures on the morphology and interfacial bonding properties of copper films sputtered on polyester fabrics
JP2006328599A (ja) 耐摩耗性に優れたモノフィラメント及びその製造方法
JP2022083165A (ja) 電磁波シールド材用不織布