RU2821460C1 - Method of metallising textile material - Google Patents
Method of metallising textile material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821460C1 RU2821460C1 RU2023107930A RU2023107930A RU2821460C1 RU 2821460 C1 RU2821460 C1 RU 2821460C1 RU 2023107930 A RU2023107930 A RU 2023107930A RU 2023107930 A RU2023107930 A RU 2023107930A RU 2821460 C1 RU2821460 C1 RU 2821460C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- roll
- rewinding
- chamber
- magnetron
- metal
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000004753 textile Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- -1 compounds metals Chemical class 0.000 claims 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 8
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229920002334 Spandex Polymers 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область примененияApplication area
Настоящее изобретение относится к легкой промышленности, в частности к технологии обработки текстильных материалов, и касается способа модификации поверхностных свойств тканых и нетканых текстильных материалов методом магнетронного распыления и может быть использовано для изготовления материалов, обладающих защитным действием от электромагнитных полей и инфракрасного излучения, обладающих антистатическими, противомикробными, электропроводящими и радиопоглощающими свойствами.The present invention relates to light industry, in particular to the technology of processing textile materials, and concerns a method for modifying the surface properties of woven and non-woven textile materials using the magnetron sputtering method and can be used for the manufacture of materials that have a protective effect against electromagnetic fields and infrared radiation, have antistatic, antimicrobial, electrically conductive and radio-absorbing properties.
Уровень техникиState of the art
На сегодняшний день известно достаточно много технологий раскрывающих модификацию поверхности текстильного материала металлизацией.Today, quite a lot of technologies are known that reveal the modification of the surface of textile materials by metallization.
Технология вакуумного напыления нашла свое применение практически во всех отраслях промышленности.Vacuum deposition technology has found its application in almost all industries.
Вакуумное напыление подразумевает создание направленного потока частиц напыляемого вещества (атомов, молекул или кластеров) в вакуумной среде в виде конденсата, и последующее его осаждение на обрабатываемой поверхности.Vacuum spraying involves the creation of a directed flow of particles of the sprayed substance (atoms, molecules or clusters) in a vacuum environment in the form of condensate, and its subsequent deposition on the surface being treated.
В текстильной промышленности наибольшее распространение получила технология магнетронного распыления - высокоскоростной метод нанесения покрытий в вакууме для осаждения металлов, сплавов и соединений на поверхности различных материалов, в среде инертного газа.In the textile industry, the most widely used technology is magnetron sputtering - a high-speed coating method in a vacuum for the deposition of metals, alloys and compounds on the surface of various materials in an inert gas environment.
К основным преимуществам данной технологии относятся: высокая скорость нанесения, легкость напыления различных металлов их сплавов и соединений, пленки высокой чистоты, возможность покрытия термочувствительных подложек, высокая автоматизации процесса, однородность покрытия, возможность покрытия больших площадей.The main advantages of this technology include: high deposition speed, ease of deposition of various metals, their alloys and compounds, high-purity films, the ability to coat heat-sensitive substrates, high automation of the process, coating uniformity, and the ability to cover large areas.
Еще одним важным преимуществом магнетронного распыления является отсутствие в потоке осаждаемого вещества капельной фазы и микрочастиц, например, в отличие от термического испарения с использованием вакуумно-дугового или электронно-лучевого нагрева.Another important advantage of magnetron sputtering is the absence of droplet phase and microparticles in the deposited substance flow, for example, in contrast to thermal evaporation using vacuum-arc or electron-beam heating.
Благодаря формированию металлического слоя на поверхности текстильного материала, удается получить материал или изделие из такого материала с рядом полезных свойств, таких как электропроводность, теплозащита, грязеотталкивание, антимикробность, возможность маскировки от инфракрасного излучения и защита от электромагнитного воздействия.Thanks to the formation of a metal layer on the surface of a textile material, it is possible to obtain a material or product from such a material with a number of useful properties, such as electrical conductivity, heat protection, dirt repellency, antimicrobial properties, the ability to mask from infrared radiation and protection from electromagnetic influence.
Так из уровня техники известен способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала [RU 2763379 C1, МПК C23C14/00, опубл. 28.12.2021]. 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.Thus, a method for producing electrically conductive metallized textile material is known from the prior art [RU 2763379 C1, IPC C23C14/00, publ. 12/28/2021]. The method involves applying a perforated thermoplastic film to a textile material using the thermal transfer method, subsequent vacuuming with high-frequency plasma activation of the surface of the material, and applying a metal coating using magnetron sputtering.
Известен способ получения электропроводящего текстильного материала [RU 2505256 C2, МПК A41D 13/00, опубл. 27.01.2014], включающий вакуумирование и нанесение тонкого металлического слоя методом магнетронного распыления на полимерную пленку, которую затем склеивают с текстильной тканью металлическим слоем вовнутрь или наружу, а вакуумирование полимерной пленки осуществляют до давления (1-10)×10-5 мм рт.ст.A known method for producing electrically conductive textile material [RU 2505256 C2, IPC A41D 13/00, publ. 01/27/2014], which includes vacuuming and applying a thin metal layer using magnetron sputtering onto a polymer film, which is then glued to textile fabric with a metal layer inward or outward, and the polymer film is evacuated to a pressure of (1-10)×10 -5 mm Hg. Art.
Известные способы достаточны трудоемкие, так как требуют склеивания нескольких слоев различных материалов. Изделия из таких материалов имеют больший вес и недолговечны.The known methods are quite labor-intensive, as they require gluing together several layers of different materials. Products made from such materials are heavier and short-lived.
Известен способ металлизации тканей [SU 1813792 A1, МПК C23C4/12, опубл. 07.05.1993]. Способ включает изгибание ткани на угол 90-100° с одновременным ее растяжением, напыление покрытия на основе алюминия в зоне изгиба и обратное формирование ткани, после напыления на металлизированную ткань в зоне изгиба воздействуют импульсным магнитным полем.A known method for metallization of fabrics [SU 1813792 A1, IPC C23C4/12, publ. 05/07/1993]. The method includes bending the fabric at an angle of 90-100° with simultaneous stretching, spraying an aluminum-based coating in the bending zone and reverse formation of the fabric; after spraying, the metallized fabric in the bending zone is exposed to a pulsed magnetic field.
Известен способ модификации поверхности текстильного материала [RU 2398045 C1, МПК C23C14/02, опубл. 27.08.2010], включающий обезгаживание при вакуумировании камеры с обрабатываемым материалом и последующее нанесение на его поверхность покрытия методом магнетронного распыления, в процессе вакуумирования материал обрабатывают в низкотемпературной плазме тлеющего разряда неполимеризующегося газа.There is a known method for modifying the surface of a textile material [RU 2398045 C1, IPC C23C14/02, publ. 08/27/2010], which includes degassing during evacuation of the chamber with the material being processed and subsequent application of a coating to its surface using magnetron sputtering; during the evacuation process, the material is treated in a low-temperature plasma of a glow discharge of non-polymerizing gas.
Известен способ изготовления антимикробного текстильного материала [RU 2426559 C1, МПК C23C14/35, опубл. 20.08.2011]. Технология включает нанесение на поверхность металлического покрытия при помощи магнетронного распыления, после нанесения покрытия материал обрабатывают в низкотемпературной плазме тлеющего разряда пониженного давления в неполимеризующемся газе.A known method for manufacturing antimicrobial textile material [RU 2426559 C1, IPC C23C14/35, publ. 08/20/2011]. The technology involves applying a metal coating to the surface using magnetron sputtering; after coating, the material is treated in a low-temperature, low-pressure glow discharge plasma in a non-polymerizing gas.
К недостаткам известных способов можно отнести недостаточную адгезию образующейся металлической пленки к подложке, что снижает качество и долговечность получаемого материала.The disadvantages of the known methods include insufficient adhesion of the resulting metal film to the substrate, which reduces the quality and durability of the resulting material.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению, принятым за прототип, является способ изготовления маскирующей от радаров ткани [KR 20190078961 A, МПК C23C14/20, опубл. 05.07.2019], включающий нанесение тонкого слоя металла методом магнетронного распыления.The closest analogue to the proposed technical solution, adopted as a prototype, is a method for manufacturing radar-camouflaging fabric [KR 20190078961 A, IPC C23C14/20, publ. 07/05/2019], including the application of a thin layer of metal using magnetron sputtering.
Недостатком известной технологий является невысокое качество получаемого материала, из-за низкой адгезии наносимой металлической пленки, а также недостаточная гигроскопичность материала, что снижает комфортность использования.The disadvantage of the known technologies is the low quality of the resulting material, due to the low adhesion of the applied metal film, as well as the insufficient hygroscopicity of the material, which reduces the comfort of use.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Заявленное изобретение направлено на создание технологии металлизации текстильного материала, позволяющей получать высококачественную ткань с широким спектром защитных свойств.The claimed invention is aimed at creating a technology for metallization of textile material, which makes it possible to obtain high-quality fabric with a wide range of protective properties.
Технический результат заключается в повышении качества материала для костюмов, скрывающих инфракрасное излучение и защищающих от электромагнитного воздействия, за счет повышения адгезии материала с металлической пленкой, однородного и точного нанесения металлической пленки, а также гидрофобности защитного материала.The technical result consists in improving the quality of the material for suits that hide infrared radiation and protect against electromagnetic influence, by increasing the adhesion of the material to the metal film, the uniform and accurate application of the metal film, as well as the hydrophobicity of the protective material.
Заявленный технически результат достигается за счет использования следующей совокупности существенных признаков, а именно: способ металлизации текстильного материала, заключающийся в том, что текстильный материл смотанный в рулон помещают в сушильную камеру, и производят сушку и нагрев материала в течение 0,3-3 часов при 40 - 45°С, высушенный и нагретый рулон крепят на ролики перемоточного механизма, находящийся в камере установки магнетронного распыления, вакуумируют камеру до остаточного давления, не превышающего 5,0×10-5 мм рт.ст., напускают в камеру инертный газ до давления (1,2-2,4)×10-3 мм рт.ст., подают напряжение на, по меньшей мере, один магнетрон с катодом-мишенью из пластины, выполненной из металла или сплава и производят его распыление, который конденсируется на одной и/или двух сторонах материала в ходе его перемотки из рулона в рулон, при этом толщину наносимого покрытия регулируют скоростью перемотки материала, и/или изменением расстояния межу мишенью и подложкой, и/или изменением тока, подаваемого на магнетрон, по окончании процесса распыления металла производится дефектовка и одновременная обработка полученного материала в низкотемпературной плазме тлеющего разряда пониженного давления в неполимеризующемся газе при обратной перемотке материала.The technically declared result is achieved through the use of the following set of essential features, namely: a method of metallization of textile material, which consists in the fact that the textile material wound into a roll is placed in a drying chamber, and the material is dried and heated for 0.3-3 hours at 40 - 45 ° C, the dried and heated roll is mounted on the rollers of the rewinding mechanism located in the chamber of the magnetron sputtering installation, the chamber is evacuated to a residual pressure not exceeding 5.0 × 10 -5 mm Hg, inert gas is released into the chamber until pressure (1.2-2.4)×10 -3 mmHg, apply voltage to at least one magnetron with a target cathode made of a plate made of metal or alloy and sputter it, which condenses on one and/or two sides of the material during its rewinding from roll to roll, while the thickness of the applied coating is controlled by the speed of rewinding the material, and/or by changing the distance between the target and the substrate, and/or by changing the current supplied to the magnetron at the end of the sputtering process The metal is defective and the resulting material is simultaneously processed in a low-temperature plasma of a low-pressure glow discharge in a non-polymerizing gas while rewinding the material.
В частных вариантах исполнения пластина может быть выполнена из меди, алюминия, титана, латуни, никеля, серебра, золота, нержавеющей стали, бронзы и других металлов, их сплавов и соединений металлов, например, нитрида титана, двуокиси титана, окиси алюминия. Скорость перемотки материала из рулона в рулон при распылении металла может находится в диапазоне от 0,1 до 0,3 м/мин. Подаваемый на магнетрон ток может находится в пределах 4-10 ампер. При помощи перемоточного механизма могут осуществлять регулировку расстояния межу мишенью и материалом. Для нанесения многокомпонентных покрытий, в одной камере установлены, по крайней мере, два магнетрона с мишенями из разных материалов. Толщина наносимого покрытия может находится в диапазоне 1-3 мкм.In private versions, the plate can be made of copper, aluminum, titanium, brass, nickel, silver, gold, stainless steel, bronze and other metals, their alloys and metal compounds, for example, titanium nitride, titanium dioxide, aluminum oxide. The speed of rewinding material from roll to roll when spraying metal can be in the range from 0.1 to 0.3 m/min. The current supplied to the magnetron can be in the range of 4-10 amperes. Using a rewinding mechanism, the distance between the target and the material can be adjusted. To apply multicomponent coatings, at least two magnetrons with targets made of different materials are installed in one chamber. The thickness of the applied coating can be in the range of 1-3 microns.
Осуществление технического решенияImplementation of technical solution
Магнетронное распыление является разновидностью ионного распыления. Основными элементами магнетронной распылительной системы являются катод-мишень, анод и магнитная система; подложки располагаются вблизи мишени параллельно ей. Анод обычно заземлен или имеет небольшой положительный потенциал, на мишень от источника питания подается отрицательное напряжение. В пространстве анод - катод создаются неоднородные электрическое и магнитное поля. Лавинный пробой разрядного промежутка начинается ионизацией газа свободными электронами. Однако в скрещенных электрическом и магнитном полях электроны двигаются по сложным циклоидальным траекториям неоднократно сталкиваясь с атомами газа, эффективность ионизации при этом высокая.Magnetron sputtering is a type of ion sputtering. The main elements of a magnetron sputtering system are a target cathode, an anode and a magnetic system; The substrates are located near the target and parallel to it. The anode is usually grounded or has a slight positive potential, and a negative voltage is applied to the target from the power source. Inhomogeneous electric and magnetic fields are created in the anode-cathode space. Avalanche breakdown of the discharge gap begins with ionization of the gas by free electrons. However, in crossed electric and magnetic fields, electrons move along complex cycloidal trajectories, repeatedly colliding with gas atoms, and the ionization efficiency is high.
Предлагаемая технология металлизации текстильного материала может быть реализовано в системе, состоящей из сушильной камеры и установки магнетронного распыления.The proposed technology for metallization of textile material can be implemented in a system consisting of a drying chamber and a magnetron sputtering installation.
Сушильная камера выполнена в виде параллелепипеда с расположенными внутри электрическими тепловентиляторами, датчиками температуры и таймером.The drying chamber is made in the form of a parallelepiped with electric fan heaters, temperature sensors and a timer located inside.
Установка магнетронного распыления состоит из следующих устройств и систем. Вакуумная камера, выполнена в виде цилиндра, диаметром 1600 мм, длиной 2000 мм. В камере расположен перемоточный механизм, включающий электропривод, ролики и натяжители.The magnetron sputtering installation consists of the following devices and systems. The vacuum chamber is made in the form of a cylinder, with a diameter of 1600 mm and a length of 2000 mm. The chamber contains a rewinding mechanism, including an electric drive, rollers and tensioners.
Откачная система, состоит из одноступенчатого вакуумного насоса, двух диффузионных насосов, двухроторного вакуумного агрегата, соединенных с вакуумной камерой при помощи системы труб и клапанов.The pumping system consists of a single-stage vacuum pump, two diffusion pumps, a two-rotor vacuum unit, connected to the vacuum chamber using a system of pipes and valves.
Магнетронная система, включает два магнетрона с блоками питания. Магнетроны расположены в вакуумной камере.Magnetron system includes two magnetrons with power supplies. The magnetrons are located in a vacuum chamber.
Система напуска газов, включает баллон с инертным газом, соединенный с вакуумной камерой соединительной арматурой.The gas injection system includes a cylinder with an inert gas connected to the vacuum chamber by connecting fittings.
С двух сторон вакуумной камеры на одной оси установлены два электрода подключенные к источнику питания.On both sides of the vacuum chamber, two electrodes connected to a power source are installed on the same axis.
Для автоматизации и управления применяется блок управления, подключенный ко всем электрическим устройствам и датчикам.For automation and control, a control unit is used, connected to all electrical devices and sensors.
Осуществление предлагаемого способаImplementation of the proposed method
Текстильный материл, например, полиэстер, эластан, полиэфир, смотанный в рулон помещают в сушильную камеру, и производят сушку и нагрев материала в течение в течение 0,3-3 часов при 40 - 45°С. Выбранный интервал температуры обеспечивает «бережную» сушку различных текстильных материалом без повреждения их структуры и изменения свойств. А время установлено экспериментально в зависимости от материала и объема рулона. Сухой и нагретый материал обеспечивает улучшенную адгезию с наносимой металлической пленкой.Textile material, for example, polyester, elastane, polyester, wound into a roll, is placed in a drying chamber, and the material is dried and heated for 0.3-3 hours at 40 - 45°C. The selected temperature range ensures “gentle” drying of various textile materials without damaging their structure or changing their properties. And the time is set experimentally depending on the material and volume of the roll. The dry and heated material provides improved adhesion to the applied metal film.
Подготовленный рулон крепят на ролики перемоточного механизма, находящегося в камере установки магнетронного распыления. Перемоточный механизм выполнен с возможностью регулировать натяжение материала, скорость его перемотки и расстояния между мишенью и материалом.The prepared roll is attached to the rollers of the rewinding mechanism located in the chamber of the magnetron sputtering installation. The rewinding mechanism is designed to regulate the tension of the material, the speed of its rewinding and the distance between the target and the material.
Затем при помощи системы откачки вакуумируют камеру до остаточного давления, не превышающего 5,0×10-5 мм рт.ст.Then, using the pumping system, the chamber is evacuated to a residual pressure not exceeding 5.0×10 -5 mm Hg.
Напускают в камеру рабочий газ (Ar) аргон до давления (1,2-2,4)×10-3 мм рт.ст. системой напуска газов, для увеличения интенсивности ионной бомбардировки поверхности мишени, что позволяет увеличить скорость распыления и, соответственно, увеличить скорость осаждения металлической пленки на материал.The working gas (Ar) argon is let into the chamber to a pressure of (1.2-2.4)×10 -3 mm Hg. a gas injection system to increase the intensity of ion bombardment of the target surface, which makes it possible to increase the sputtering rate and, accordingly, increase the rate of deposition of the metal film on the material.
После подготовки вакуумной камеры подают напряжение на, по меньшей мере, один магнетрон с катодом-мишенью из пластины, выполненной из металла или сплава и производит его распыление. Подаваемый на магнетрон ток лежит в пределах 4-10 ампер. Ток зависит от твердости наносимого покрытия. Для нанесения покрытий с повышенной твердостью использует ток в 10 ампер, для мягких покрытий - 4 ампера.After preparing the vacuum chamber, voltage is applied to at least one magnetron with a target cathode made of a plate made of metal or alloy and sputters it. The current supplied to the magnetron is in the range of 4-10 amperes. The current depends on the hardness of the applied coating. To apply coatings with increased hardness, it uses a current of 10 amperes, for soft coatings - 4 amperes.
В зависимости от заданных свойств обрабатываемого материала пластина может быть выполнена из меди, алюминия, титана, латуни, никеля, серебра, золота, нержавеющей стали, бронзы и других металлов, их сплавов и соединений металлов, например, нитрида титана, двуокиси титана, окиси алюминия. Так как в данной системе используется несколько магнетронов с мишенями из разных металлов, то возможно одновременное нанесение нескольких металлов.Depending on the specified properties of the material being processed, the plate can be made of copper, aluminum, titanium, brass, nickel, silver, gold, stainless steel, bronze and other metals, their alloys and metal compounds, for example, titanium nitride, titanium dioxide, aluminum oxide . Since this system uses several magnetrons with targets made of different metals, simultaneous deposition of several metals is possible.
Распыленный металл конденсируется на материале в ходе его перемотки из рулона в рулон. Скорость перемотки материала из рулона в рулон находится в пределах от 0,1 до 0,3 м/мин. Используемый диапазон выбран на основе проведенных опытов и экспериментов, в первую очередь в зависимости от металла, из которого выполнена мишень, так как скорость осаждения металла сильно различается. Так, например, при равных условиях скорость осаждения титана (Ti) равна 8 нм/с, а серебра (Ag) - 44 нм/с.The atomized metal condenses on the material as it is rewound from roll to roll. The speed of rewinding material from roll to roll is in the range from 0.1 to 0.3 m/min. The range used was chosen on the basis of experiments and experiments, primarily depending on the metal from which the target is made, since the deposition rate of the metal varies greatly. For example, under equal conditions, the deposition rate of titanium (Ti) is 8 nm/s, and silver (Ag) is 44 nm/s.
Толщину наносимого покрытия можно регулировать скоростью перемотки материала, или изменением расстояния межу мишенью и подложкой, или изменением тока, подаваемого на магнетрон, а также обратной перемоткой с рулона на рулон. Также возможно изменять толщину покрытия сочетанием всех приведенных параметров. Толщина наносимого покрытия находится в диапазоне 1-3 мкм, в зависимости от требуемых свойств получаемого материала.The thickness of the applied coating can be adjusted by the speed of rewinding the material, or by changing the distance between the target and the substrate, or by changing the current supplied to the magnetron, as well as by rewinding from roll to roll. It is also possible to change the thickness of the coating by a combination of all the given parameters. The thickness of the applied coating is in the range of 1-3 microns, depending on the required properties of the resulting material.
По окончании процесса распыления металла производится обработка полученного материала в низкотемпературной плазме тлеющего разряда пониженного давления в неполимеризующемся газе при помощи плазмообразующих электродов. Перед этим происходит откачка аргона и впуск, например, атмосферного воздуха. И производят обратную перемотку материала. Одновременно с обработкой материала в низкотемпературной плазме производят дефектовку нанесенной металлической пленки, проверяя ее однородной и толщину. Дефектовка производят толщиномером и сканирующим устройством. Дефектовка позволяет исключить брак, что повышает качество получаемого материала.At the end of the metal sputtering process, the resulting material is processed in the low-temperature plasma of a low-pressure glow discharge in a non-polymerizing gas using plasma-forming electrodes. Before this, argon is pumped out and, for example, atmospheric air is introduced. And they rewind the material. Simultaneously with the processing of the material in low-temperature plasma, the applied metal film is defective, checking its uniformity and thickness. Defect detection is carried out using a thickness gauge and a scanning device. Defect detection eliminates defects, which improves the quality of the resulting material.
Обработка материала в низкотемпературной плазме тлеющего разряда пониженного давления в неполимеризующемся газе позволяет повысить гигроскопичность изготавливаемого материала.Processing the material in the low-temperature plasma of a low-pressure glow discharge in a non-polymerizing gas makes it possible to increase the hygroscopicity of the manufactured material.
Технология металлизации текстильного материала раскрытая совокупностью действий и порядком их выполнения во времени обеспечивает повышение качества материала для костюмов, позволяющих скрывать инфракрасное излучение, защищающих от электромагнитного воздействия, за счет повышения адгезии материала с металлической пленкой, однородного и точного нанесения металлической пленки, а также гидрофобности защитного материала.The technology of metallization of textile material, revealed by a set of actions and the order of their implementation over time, ensures an increase in the quality of the material for suits, allowing to hide infrared radiation, protecting from electromagnetic influence, by increasing the adhesion of the material to the metal film, uniform and accurate application of the metal film, as well as the hydrophobicity of the protective material.
Пример реализации способаExample of method implementation
Для изготовления маскировочного костюма, обеспечивающего невидимость объекта в диапазоне инфракрасного излучения используют металлизированный текстильный материал, полученный следующим способом.To make a camouflage suit that ensures the invisibility of an object in the infrared range, metallized textile material is used, obtained in the following way.
Рулон материала длиной 10 м из 100% полиэстера кладут в сушильную камеру и производят его сушку в течение 1,5 часов при температуре 40°С. Высушенный и нагретый рулон крепят на ролики перемоточного механизма, находящийся в камере установки магнетронного распыления.A 10 m long roll of 100% polyester material is placed in a drying chamber and dried for 1.5 hours at a temperature of 40°C. The dried and heated roll is attached to the rollers of the rewinding mechanism located in the chamber of the magnetron sputtering installation.
Откачной системой вакуумируют камеру до остаточного давления 5,0×10-5 мм рт.ст., после чего системой напуска газов напускают в камеру аргон (Ar) до давления 1,8×10-3 мм рт.ст.The chamber is evacuated by the pumping system to a residual pressure of 5.0×10 -5 mmHg, after which argon (Ar) is released into the chamber by the gas injection system to a pressure of 1.8×10 -3 mmHg.
Для данного костюма применяется металлизированный алюминием полиэстер, поэтому в магнетронной установке используют мишень из алюминия.For this suit, polyester metallized with aluminum is used, so an aluminum target is used in the magnetron installation.
Толщина напыляемой алюминиевой пленки равна 2 мкм. Для достижения заданной толщины выставляют расстояние 0,3 м между мишенью и тканью, задают скорость 0,15 м/мин перемотки материала и ток, подаваемый на магнетрон 5 ампер.The thickness of the sprayed aluminum film is 2 microns. To achieve a given thickness, set a distance of 0.3 m between the target and the fabric, set the material rewinding speed to 0.15 m/min and set the current supplied to the magnetron to 5 amperes.
Подают напряжение на магнетрон и запускают систему перемотки материала из рулона в рулон и, происходит напыление алюминия на полиэстер.Voltage is applied to the magnetron and the system for rewinding material from roll to roll is started and aluminum is sprayed onto polyester.
После окончания процесса напыления производят откачку аргона, и напускают воздуха. На электроды системы плазмообразования подают напряжение и зажигают плазму. Запускают обратную перемотку материала из рулона в рулон со скоростью 0,1 м/мин и одновременно с обработкой в низкотемпературной плазме тлеющего разряда производят дефектовку нанесенной алюминиевой пленки.After the spraying process is completed, the argon is pumped out and air is introduced. Voltage is applied to the electrodes of the plasma formation system and the plasma is ignited. The material is rewinded from roll to roll at a speed of 0.1 m/min and, simultaneously with treatment in a low-temperature glow discharge plasma, the applied aluminum film is defective.
Если дефектов не обнаружено, полученный материал раскраивают для изготовления защитных костюмов.If no defects are found, the resulting material is cut to make protective suits.
Получаемые костюмы износостойкие, долговечные благодаря адгезии алюминиевой пленки к полиэстеру, удобные и комфортные за счет гигроскопичности материала, а также способны отражать инфракрасный поток.The resulting suits are wear-resistant, durable due to the adhesion of the aluminum film to polyester, convenient and comfortable due to the hygroscopicity of the material, and are also capable of reflecting infrared radiation.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2821460C1 true RU2821460C1 (en) | 2024-06-24 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2398045C1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-08-27 | Борис Львович Горберг | Procedure for modifying surface of textile material |
| RU2479681C2 (en) * | 2011-04-01 | 2013-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" | Method of metallization flat materials |
| KR101631055B1 (en) * | 2014-04-28 | 2016-06-17 | 국방기술품질원 | Multifunctional cover and tent having broadband radar shielding, waterproof, antimycotic, fireproof properties |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2398045C1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-08-27 | Борис Львович Горберг | Procedure for modifying surface of textile material |
| RU2479681C2 (en) * | 2011-04-01 | 2013-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" | Method of metallization flat materials |
| KR101631055B1 (en) * | 2014-04-28 | 2016-06-17 | 국방기술품질원 | Multifunctional cover and tent having broadband radar shielding, waterproof, antimycotic, fireproof properties |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100776861B1 (en) | Improved magnetron sputtering system for large-area substrates | |
| EP0305573B1 (en) | Continuous composite coating apparatus for coating strip | |
| CN1793416A (en) | Apparatus and tech., for composite preparing metal film | |
| US20100206713A1 (en) | PZT Depositing Using Vapor Deposition | |
| Fontana et al. | Characteristics of triode magnetron sputtering: the morphology of deposited titanium films | |
| US20060257585A1 (en) | Method of vapor-depositing strip-shaped substrates with a transparent barrier layer made of aluminum oxide | |
| US20130157044A1 (en) | Coated article and method for making same | |
| RU2821460C1 (en) | Method of metallising textile material | |
| US7279078B2 (en) | Thin-film coating for wheel rims | |
| JPH08197676A (en) | Method and equipment for manufacturing plastic film with barrier layer | |
| RU2398045C1 (en) | Procedure for modifying surface of textile material | |
| JP2007297712A (en) | Metallization through thin seed layer deposited using plasma | |
| JP6896691B2 (en) | Low temperature arc discharge ion plating coating | |
| RU2407820C1 (en) | Procedure for application of coating on items out of ceramics in vacuum | |
| EP0619380A1 (en) | Thin film deposition apparatus and process utilizing PECVD and sputtering | |
| RU2316613C1 (en) | Zinc oxide films deposition method | |
| JP4351777B2 (en) | Deposition assist deposition apparatus and thin film forming method | |
| JP2002220657A (en) | Apparatus and method for forming thin film | |
| KR101245324B1 (en) | Aluminum coated steel sheet and method for manufacturing the same | |
| US20120164480A1 (en) | Coated article and method for making the same | |
| RU2022055C1 (en) | Method of application of coating in vacuum by electric-arc spraying | |
| JPH08209329A (en) | Winding-up vapor-deposition device and cvd device | |
| JP2005220445A (en) | Winding type vapor deposition system and cvd system | |
| RU2146724C1 (en) | Method for depositing composite coatings | |
| JPH1088342A (en) | Sputtering system and method |