МАТЕРИАЛ, ОТРАЖАЮЩИЙ ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
INFRARED RADIATION REFLECTING MATERIAL

Изобретение относится к материалам, отражающим и пропускающим электромагнитное излучение, и может быть использовано при изготовлении швейных изделий, предназначенных для электромагнитного камуфляжа, в частности, на инфракрасных длинах волн, а также при изготовлении швейных изделий технического назначения, а именно мобильных укрытий (палаток, тентов), обеспечивающих сохранение комфортных микроклиматических условий.
Известен материал /Пат. US 5281460 США, МПК F41H 3/02. Инфракрасное маскировочное покрытие /Сох Phillip; заявитель Teledyne industries Inc, патентообладатель Сох Phillip. - №900428; заявл. 18.06.1992; опубл. 25.01.1994/, в котором на пористой нейлоновой сетке нанесен рисунок из полос. Полосы покрыты серебром, медью или пигментом. Недостатком данного изобретения является водопроницаемость материала, что ухудшает эксплуатационные свойства изделия, изготавливаемого из него.
Известен материал /Пат. US 4495239, МПК F41H 3/02. Маскировочные материалы широкого спектра действия / Pusch Gunter, Hoffmann Alexander, Aisslinger Dieter; заявитель Pusch Gunter; Hoffmann Alexander. - №459354; заявл. 16.12.1982; опубл. 22.01.1985/, в основе которого лежит слой текстильного материала, на поверхность которого методом осаждения из газовой фазы нанесен металлический отражающий слой, а затем - камуфлирующая раскраска. Недостатками данного изобретения является недолговечность изделия, изготавливаемого из такого материала, по причине наличия металлизированного и легкоповреждаемого покрытия на поверхности материала, невозможность нанесения сложных многоцветных рисунков, соответствующих условиям эксплуатации изделий.
Известен материал /Пат. US 4467005, МПК В32В 5/26 и др. Пароводопроницаемая драпирующаяся ткань, отражающая инфракрасное излучение /Pusch Gunter; Weimar Reinhold, Aisslinger Dieter; заявитель Pusch Gunter, Weimar Reinhold. - №480481; заявл. 30.03.1983; опубл. 21.08.1984/, изготавливаемый на основе опорной сетки, на обеих сторонах которой имеется несущее полотно с металлическим покрытием, отражающим ИК-излучение. Однако материал не обеспечивает воздухопроницаемости, что снижает гигиенические свойства изделий, изготовленных из такого материала. Кроме того, водопроницаемость материала ухудшает эксплуатационные свойства защитных изделий.
За прототип взят материал, обладающий теплоотражающими свойствами /Пат. RU 2127194, МПК В32В 5/18. Материал с покрытием, отражающим инфракрасное излучение / Куллер Грегори Д.; заявитель и патентообладатель В.Л.Горе и Ассоциэйтс, Инк. (US). - №97118428/12; заявл. 12.10.1995; опубл. 10.03.1999/, содержащий по меньшей мере одну металлизированную микропористую мембрану, дублированную по меньшей мере с еще одним слоем текстильного материала. В материале металлизированная мембрана выполнена из микропористого вспененного политетрафторэтилена, текстильная основа представляет собой шелк, а металл - алюминий.
К недостаткам изобретения можно отнести высокую стоимость и трудоемкость получения материала методом прессования, а также невозможность полного экранирования (маскировки) человека, покрытого таким материалом, т.е. нейтрализации излучений в ближней, средней и дальней инфракрасной областях спектра. Кроме того, текстильный материал, который дублируют металлизированной пленкой, не предполагает камуфлирующей раскраски, что ухудшает камуфлирующие свойства изделия в дневное время суток.
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение высокой степени защиты биологического объекта за счет улучшения отражательной способности материала в инфракрасном излучении.
2
Указанный технический результат достигается тем, что в материале, отражающем инфракрасное излучение, содержащем текстильную основу, металлизированный и микропористый мембранный слои, согласно изобретению в качестве текстильной основы используют полиэфирный текстильный материал с водоотталкивающей пропиткой, металлизированный слой представлен нитридом титана, а микропористый слой выполнен из полиуретановой смолы и размещен между текстильной основой и металлизированным слоем, при этом нитрид титана нанесен на микропористый слой на атомарно-молекулярном уровне в количестве 1-2 г/м, а текстильная основа содержит камуфлирующий рисунок.
Любое тело, нагретое до определенной температуры, излучает энергию в инфракрасном спектре (длина волны, излучаемой телом, зависит от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения). Инфракрасный сигнал в условиях прямой видимости может передаваться на расстояние до нескольких километров и проходить сквозь непрозрачные для видимого излучения материалы. Для обеспечения маскировки объектов от обнаружения детекторами инфракрасного излучения используют теплоизолирующие изделия, позволяющие снизить температуру наружной поверхности объекта, тем самым ослабить тепловое излучение. Таким образом, материал, обладающий высокими теплоизоляционными свойствами, способен обеспечить маскировочный эффект биологическому объекту от обнаружения детекторами инфракрасного излучения.
На фиг.1 показана структура заявляемого многослойного материала, обеспечивающего высокие теплоизоляционные свойства объекта и маскировку от обнаружения детекторами инфракрасного излучения; на фиг.2 представлена зависимость проводимости полиамидной ткани арт. 5369 от времени напыления не него металла; на фиг.3 показано изменение отражательной способности заявляемого многослойного материала по сравнению с обычным.
Структура многослойного материала, ослабляющего тепловое излучение биологического объекта и отражающего инфракрасное излучение, представлена следующими слоями (фиг.1):
1 - полиэфирный текстильный материал с водоотталкивающей пропиткой обеспечивает защиту биологического объекта от осадков в виде дождя и снега и сохранение высоких эксплуатационных свойств материалу в любых погодных условиях. Камуфлирующий рисунок, нанесенный на текстильную основу, может выполняться в цветовом фоне, максимально приближенном к фону окружающей среды нахождения объекта, что обеспечивает ему визуальный камуфляж в дневное время суток.
-6
2 - микропористый мембранный слой выполнен из термопластичной полиуретановой смолы, с размером пор 1,3-1,6·10 м, обладает высокими адгезионными свойствами к текстильному материалу, обеспечивает надежное соединение металлизированного слоя с текстильной основой. Пористая мембранная структура слоя обеспечивает возможность выведения пара на поверхность изделия, т.е. естественного охлаждения и снижения тепловой нагрузки на биологический объект. Воздух, находящийся в микропорах мембранного слоя, снижает его теплопроводность, создавая изолирующее воздушное пространство.
2
3 - металлизированный слой выполнен из нитрида титана и нанесен на материал со стороны термопластичной полиуретановой смолы на атомарно-молекулярном уровне в количестве 1-2 г/м, толщиной до 100 нм, обеспечивает теплоизоляцию и существенно ослабляет теплоотдачу и способствует отражению инфракрасного излучения заявляемого материала.
2
2
Нитрид титана при нанесении его тонкой пленкой толщиной до 100 нанометров обеспечивает материалу высокие изоляционные свойства. Толщина слоя зависит от времени напыления металла на материал и влияет на пароводопроницаемые свойства материала, а также показатели, характеризующие степень его проводимости. Чем больше время напыления металла на материал, тем больше толщина металлизированного слоя и выше показатели проводимости материала. Однако увеличение толщины пленочного покрытия, т.е. увеличение количества наносимого металла более 2 г/м, ухудшает гигиенические показатели материала, так как уменьшается проницаемость воздуха и водяных паров. При нанесении нитрида титана в количестве менее 1 г/м отражающая способность материала в инфракрасном излучении снижается.
Многослойный материал благодаря такой структуре хорошо драпируется, обладает водоотталкивающими, паропроницаемыми и теплозащитными свойствами, является теплоизолятором, отражает инфракрасное излучение и в случае применения текстильной основы с камуфлирующим рисунком обеспечивает визуальный камуфляж объекта.
Пример 1.
2
-6
2
-5
На изнаночную сторону текстильного материала «Защита» арт. 3411 волокнистого состава 100% ПЭ (полиэфир) поверхностной плотности 160 г/м с водоотталкивающей пропиткой и камуфлирующим покрытием «скалистые горы» нанесен пористый слой полиуретановой смолы толщиной 0,02 мм и размером пор 1,57·10 м и тонкий слой нитрида титана в количестве 1,5 г/м, толщиной слоя 70 нм, для чего использован метод магнетронного распыления в глубоком вакууме (порядка 5·10 мм рт.ст.), реализованный в мягких условиях, создаваемых низкотемпературной плазмой. Метод магнетронного распыления позволяет достаточно точно регулировать толщину металлического слоя, позволяет создавать структуры с определенной проводимостью.
Для испытания материала на отражающие свойства инфракрасного излучения применялась система ночного видения, а именно бинокль ночного видения Yukon NVB Viking 3,5×40 RX (Yukon Advanced Optics). Наблюдение велось за объектом, одетым сначала в обычный маскировочный костюм, а затем в костюм, изготовленный из заявляемого материала в полной темноте, при температуре окружающей среды +5°С. В обычном маскировочном костюме силуэтные очертания человека были хорошо видимы, а в костюме, изготовленном из заявляемого материала, объект был практически невидим.
2
Кроме того, проводилось исследование отражающей способности изготовленного многослойного материала на спектрофотометре Spekol-11. На фиг.3 представлены данные, подтверждающие существенное увеличение спектрального коэффициента отражения заявляемого материала (на фиг.3 обозначенного графиком 1) по сравнению с материалом, арт. 80406, «Габарит», волокнистого состава 100% ПЭ (полиэфир), поверхностной плотности 220 г/м, производитель «Чайковский текстиль», взятым для сравнения (на фиг.3 обозначенного графиком 2).
Пример 2.
2
-6
2
На изнаночную сторону текстильного материала арт. 3456 волокнистого состава 100% ПЭ (полиэфир), поверхностной плотности 265 г/м, предназначенного для изготовления мобильных укрытий, согласно примеру 1, нанесен пористый слой полиуретановой смолы толщиной 0,02 мм и размером пор 1,57·10 м и тонкий слой нитрида титана в количестве 2 г/м, толщиной слоя 90 нм.
Для испытания материала на отражающую способность использовался тепловизор FLIR 15 (инфракрасная камера) - оптико-электронный измерительный прибор, работающий в инфракрасной области электромагнитного спектра. Фиксировалась температура поверхности теплоизлучающего объекта (человека), покрытого многослойным материалом. Исследования проводились в закрытом помещении при температуре окружающей среды +22°С. Тепловизор регистрировал на поверхности исследуемого объекта температурные точки, не превышающие +24°С.
Данные исследования подтверждают, что структура заявляемого многослойного материала обладает теплоизолирующими свойствами и отражает инфракрасное излучение.