Rezumat etapa I

                Cercetarea multidisciplinară a soluţiilor bazate pe nanotehnologii, noile tehnici de funcţionalizare, procesele pe bază de cunoştinţe, care includ bioprocesele, produsele inovative pe bază de fibre noi şi compozite, sensorii biomedicali, microelectronica, comunicaţia mobilă şi telemedicina au dus la dezvoltarea produselor textile şi a pieţelor caracterizate prin valoare adăugată.
Articolele de imbracaminte ESD existente în momentul de fată nu rezolvă integral problema descărcărilor electrostatic accidentale. In vederea realizării unei produs de imbracaminte ESD cu caracteristici superioare s-a propus prin actualul proiect dezvoltarea unei structuri bistrat realizată dintr-un strat exterior si un strat interior. Cele două straturi cu comportare diferită electrostatică permit rezolvarea unor probleme care nu pot fi rezolvate prin utilizarea unui singur strat.
Stratul exterior este desemnat de suprafata materialului care intra în contact cu mediul de lucru al operatorului uman iar stratul interior este reprezentat de suprafata care intră în contact cu operatorul. In aceste condiTii abordarea de tip bistrat permite delimitarea traseului de descărcare accidentală de traseul de descărcare controlată a electrizării materialului.
Stratul exterior necesită o rezistivitate mare de suprafată astfel în cât să nu permită realizarea unui traseu cu circulatie mare de energie statică. Acest lucru se realizează prin utilizarea de materiale izolatoare/disipative. Mai mult structura stratului exterior este una compozită, firele constituente fiind cu miez conductor. Partea conductoare a stratului exterior nu are contact cu mediul înconjurător.
Stratul interior a fost introdus din considerentul asigurării unei suprafete mai mari de drenaj pentru sarcinile electrice mai mare decât cea asigurată de partea conductivă a stratului exterior. Acest strat poate fi realizat din fire compozite cu miez conductor dar si din fir compozit cu miez conductor cu contact cu mediul înconjurător.
Stratul exterior este cu precădere disipativ asigurând protectia la scurt circuit si limitarea cantitătii de energie electrostatică care poate fi disipată către mediul de lucru, iar stratul interior este cu precădere conductiv, asigurând drenarea controlată a sarcinilor electrostatice acumulate. O cerintă suplimentară pentru stratul interior o reprezintă asigurarea stării de confort pentru utilizator.
In acest context, activitatile etapei I au fost:
-  Studiu comparativ al fibrelor compozite pretabile tricotării bistrat, disponibile pe piata.
- Simulări electrice si micromecanice
- Tricotarea panourilor de test bistrat
- Determinare impedantei electrice a panourilor de test la diverse frecvente
- Măsurare TSDC
- Evaluarea eficientei de izolare electrica a panourilor de test bistrat
- Analiza timpului de descărcare a panourilor bistrat incarnate electrostatic
- Investigarea eficientei de ecranare a panourilor bistrat
- Analiza si interpretarea rezultatelor.

Având în vedere faptul că tricotarea bistrat implică utilizarea unor fire textile cu grad ridicat de prelucrabilitate prin tricotare, s-a avut in vedere realizarea unui studiu comparativ al fibrelor/firelor compozite disponibile pe piata, axat pe fire de tip conductiv-carbon sau conductiv-exotice.
Metodele de obtinere a firelor conductive sunt:
- adaugare de carbon sau metal/argint, cupru, otel inoxidabil, alama, monel (nichel) in structura sub forma de sarma, fibre si micro sau nano particule;
- utilizare polimeri conductivi;
- acoperire cu substante conductive.
Conductivitatea firelor depinde de trei factori majori: conductivitatea materialelor utilizate; procentul fibrelor conductive; configuratia longitudinala si transversala.
Exista diferite posibilitati de realizare a firelor conductive, in functie de: pozitionarea elementului conductor (ca suprafata conductoare sau miez conductor) sau natura elementului conductor.

Pentru experimentari preliminare de tricotare s-au achizitionat urmatoarele sortimente de fire:
- fire acoperite cu substante conductive;
- fire cu miez trilobal de carbon.

Caracterizarea panourilor de test din punct de vedere textil:
- structuri bistrat : glat vanisat, glat in 2 straturi, sandwich;
- masa: 255-275 g/m2;
- grosime: 1.07-1.37 mm;
- desime: Do: 26-37,5 rand/5cm; Dv: 34 -61,5 rand/5cm.

Caracterizarea panourilor de test din punct de vedere electric:

  • Determinare impedantei electrice a panourilor de test la diverse frecvente
  • Măsurare TSDC
  • Evaluarea eficientei de izolare electrica a panourilor de test bistrat
  • Analiza timpului de descărcare a panourilor bistrat încărcate electrostatic
  • Investigarea eficientei de ecranare a panourilor bistrat.

Pe baza rezultatelor obtinute în cadrul evaluarii eficientei de izolare electrica a panourilor de test bistrat, s-au stabilit urmatoarele destinatii pentru firele care alcătuiesc stratul textil conductor.


Nr. crt.

Cod intern

Rezistivitate strat textile conductor [Ω]

Destinatie

1.

Monofilament de Cupru cu fibre de bumbac

< 2 × 105

Strat interior

2.

Fibre bumbac (75%) + fibre Epitropic (25% - poliester acoperit cu Carbon)

< 2 × 105

Strat interior

3.

Filament din poliester cu miez trilobal exterior de carbon

2.8 × 108

Strat exterior

4.

Filament din poliester cu miez trilobal interior de carbon

7.82 × 1011

Strat exterior

5.

Filamente din nailon saturate la suprafaţă cu particule de Carbon

5.11 × 1011

Strat exterior

6.

Fire din poliester (65%) şi bumbac (35%) + filamente din nailon cu miez trilobal de carbon

3.1 × 109

Strat exterior

7.

Filament din poliester + filamente din nailon acoperite cu carbon

8.1 × 1011

Strat exterior

8.

Poliester (64.4%) + bumbac (35%) + fibre din nailon cu miez de carbon (0.6%)

4.7 × 1011

Strat exterior

9.

Poliester acoperit cu cărbune din bambus

9.5× 1011

Strat exterior

10.

Poliester acoperit cu Nichel

< 2 × 105

Strat interior

                In conformitate cu obiectivul etapei I (Determinarea tipului/structurii de fir/fibră pe baza analizelor si investigatiilor ESD/EMC care să asigure unei structuri tricotate bistrat proprietăti superioare ESD), s-a stabilit următoarea configuratie pentru structura bistrat:

  • Strat interior: varianta nr. 2 (cele mai bune proprietati de descărcare electrostatică);
  • Strat exterior: variantele 3, 5 si 6 (proprietăti bune de descărcare electrostatică si rezistivitate foarte mare de suprafată).