RU201996U1

RU201996U1 - Устройство для нанесения наночастиц на текстиль

Info

Publication number: RU201996U1
Application number: RU2020105875U
Authority: RU
Inventors: Анна Владимировна Камлер
Original assignee: ООО "Информационно-выставочное агентство "ИнфоМедФарм Диалог"
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2021-01-26

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для нанесения наночастиц на текстиль, в том числе наночастиц металлов и оксидов металлов, придающим текстилю новые свойства, в том числе бактерицидные, с получением материала равномерно покрытого по всей поверхности.Заявляемое устройство для нанесения наночастиц на текстиль включает емкость для обрабатываемого раствора, валы для подачи текстиля, электродвигатель, отжимной узел, ультразвуковую колебательную систему, содержащую пьезокерамические преобразователи и волноводы, выполненные в виде секций и расположенные внутри емкости по отношению к соседним волноводам на расстоянии, кратному половине длины волны колебаний в обрабатываемом растворе. Устройство снабжено направляющими и большим и малым натяжными валамиВысокое качество обрабатываемого текстиля предполагает возможность использования устройства в производстве изделий для медицины и ветеринарии.

Description

Полезная модель относится к устройствам для нанесения наночастиц на текстиль, в том числе наночастиц металлов и оксидов металлов, придающим текстилю новые свойства, в том числе бактерицидные.

Известно устройство для покрытия тканей наночастицами серебра, обладающими антибактериальными свойствами (Трусов Л.A., «Sonochemical coating of silver nanoparticles on textile fabrics and their antibacterial activity». Nanotechnology, 2008), с использованием химической реакции образования наночастиц серебра непосредственно в среде, в которую погружен импрегнируемый материал. Устройство позволяет получать материал с покрытием частицами с размерами порядка 80 нм. Данное устройство не достаточно эффективно из-за малой скорости обработки тканей.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство ультразвуковой пропитки, включающим в себя емкость, представляющую из себя ванну со связующим, прижимные ролики для перемещения наполнителя вдоль дна ванны, (патент РФ №2224649). Ультразвуковая колебательная система состоит из преобразователя электрических колебаний в ультразвуковые, концентратора механических колебаний и рабочего инструмента. Последний выполнен в виде пластины со скругленными краями, имеющей криволинейную излучающую рабочую поверхность. Ультразвуковая колебательная система размещена над ванной со связующим с обеспечением возможности расположения акустической оси колебательной системы под углом к поверхности связующего в ванне. Часть рабочего инструмента расположена над поверхностью связующего. Техническим результатом является увеличение содержания связующего и повышение прочности конечного продукта. Недостатком описанного устройства является то, что на пропитываемом материале образуются зоны пучностей и узлов, то есть места неравномерной обработки, из-за непостоянной амплитуды, что в конечном итоге снижает качество получаемого материала.

Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для нанесения наночастиц на текстиль для получения материала с равномерным и прочным покрытием по всей его поверхности. Высокое качество текстиля предполагает возможность применения его в производстве изделий многократного использования для медицины и ветеринарии.

Поставленная задача решается заявляемым устройством для нанесения наночастиц на текстиль, которое включает емкость для обрабатываемого раствора, валы для подачи текстиля, электродвигатель, отжимной узел, ультразвуковую колебательную систему, содержащую пьезокерамические преобразователи и волноводы, выполненные в виде секций и расположенные внутри емкости по отношению к соседним волноводам на расстоянии, кратному половине длины волны колебаний в обрабатываемом растворе. Устройство снабжено направляющими и большим и малым натяжными валами.

Схематичное заявляемое устройство с обрабатываемым текстильным полотном представлено на фиг. 1, где

1 - емкость для обрабатываемого раствора;

2 - полотно обрабатываемого материала;

3 - направляющий вал;

4 - волновод;

5 - натяжной вал большой;

6 - натяжной вал малый;

7 - отжимной узел.

Устройство работает следующим образом. Емкость (1) заполняется обрабатываемым раствором до полного погружения волновода (4). полотно обрабатываемого материала (2) протягивается через направляющий вал (3), между большими натяжными валами (5) и через малый натяжной вал (6), после чего попадает в отжимной узел (7) и удаляется из устройства. Волноводы приводятся в движение с помощью генератора, создавая высокочастотные колебания в среде, в то время как электродвигатель запускает перемотку материала. Движение натяжных валов обеспечивается за счет привода электродвигателя.

Под воздействием акустических волн, содержащиеся в растворе наночастицы проникают в материал и закрепляются в нем за счет ударно-волновой природы кавитации. Устройство имеет емкость с установленными внутри пьезокерамическими волноводами с рабочей частотой 16-25 кГц, и оборудованную направляющими и натяжными валами, необходимыми для перемещения, натяжения и выравнивания полотна обрабатываемого материала относительно волноводов.

Отличием заявляемого устройства является взаимное расположение волноводов относительно друг друга, где кратчайшее расстояние между волноводами кратно значению половины длины волны λ_ср колебаний в обрабатываемой среде, что позволяет получить равномерное акустическое поле. Кроме того, обработка материала в прототипе осуществляется с одной стороны, в то время как в заявляемом устройстве материал огибает волноводы и обрабатывается за счет распределения зоны кавитации с обеих сторон полотна. Это позволяет получить материал равномерно покрытыми наночастицами по всей его поверхности.

Конструкционные особенности заявляемого технического решения позволяет увеличивать количество волноводов в зависимости от задачи оборудования и обрабатывать материал с большей шириной полотна, чем в прототипе.

Расстояние между волноводами и обрабатываемым материалом задаются направляющими валами Направляющие валы установлены в устройстве так, что обеспечивают отражения колебаний от поверхности обрабатываемого материала. Колебания не вступают в противофазу и не гасят амплитуду

В качестве примера получения пропитанного материала на заявляемом устройстве приводим следующее: среда с пропиткой, представляющая собой суспензию наночастиц сульфат-титанила (TiOSO₄) и нитрат цинка гксагидрата (Zn(NO₃)₂*6H₂O) в дистиллированной воде с концентрациями 10 г/л и 20 г/л соответственно, помещается в емкость для обрабатываемого раствора в объеме, достаточного для полного погружения волновода. В качестве полотна используется рулон бязи, пропущенный через натяжные и направляющие валы.

Для работы устройства с данным раствором было рассчитано взаимное расположение волноводов, основанное на характеристиках излучателей. Так, при частоте излучателя 19 кГц и скорости распространения колебаний в исходном растворе, равной 1497 м/с (справочное значение), длина волны колебаний в среде составила 76 мм ±1 мм. При данных значениях расстояние между волноводами составило половину длину волны, то есть 38 мм. На фиг. 1 данное расстояние обозначено как λ/2.

Полученные образцы ткани были исследованы на электронном микроскопе на наличие неравномерностей покрытия. На фиг. 2 представлены фотографии покрытия в начале обрабатываемого полотна (фиг. 2, а), середине (фиг. 2, б) и конце (фиг. 2, в). Из анализа полученных данных был сделан вывод о том, что покрытие было нанесено равномерно на всем протяжении полотна.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет получать текстильный материал с прочным и равномерным покрытием из таких наночастиц, как частиц оксидов металлов, придающим текстилю новые свойства, в том числе бактерицидные. Устройство может быть использовано в широком спектре областей промышленности, таких как медицина, текстиль, пищевая промышленность.

Claims

Устройство для нанесения наночастиц на текстиль, включающее емкость для обрабатываемого раствора, валы для подачи текстиля, электродвигатель, отжимной узел, ультразвуковую колебательную систему, содержащую пьезокерамический преобразователь и волновод, отличающееся тем, что оно снабжено направляющими и большим и малым натяжными валами, волновод выполнен секционным, при этом он расположен внутри емкости и по отношению к соседнему волноводу на расстоянии, кратному половине длины волны колебаний в обрабатываемом растворе.