PL 215679 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 215679 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 391804 (22) Data zgłoszenia: 12.07.2010 (51) Int.Cl. D04B 1/14 (2006.01) A41D 13/00 (2006.01) H05K 9/00 (2006.01) (54) Materiał dziany o zdolności ekranowania przed promieniowaniem elektromagnetycznym (43) Zgłoszenie ogłoszono: 16.01.2012 BUP 02/12 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2014 WUP 01/14 (72) Twórca(y) wynalazku: IZABELA CIESIELSKA-WRÓBEL, Łódź, PL KATARZYNA GRABOWSKA, Łódź, PL KATARZYNA MARCINIAK, Łódź, PL
2 PL 215 679 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest materiał dziany o zdolności ekranowania przed promieniowaniem elektromagnetycznym, charakteryzujący się wysokim komfortem użytkowania i dobrym chwytem, przeznaczony na odzież chroniącą przed promieniowaniem elektromagnetycznym. Pole elektromagnetyczne, które powstaje praktycznie w otoczeniu wszystkich urządzeń, przez które płynie prąd elektryczny, posiada dwie składowe; elektryczną i magnetyczną. Źródłem promieniowania elektromagnetycznego są urządzenia stosowane w radiokomunikacji, przemyśle, medycynie i nauce. Te źródła to, między innymi, anteny telewizyjne, radary, instalacje telefonii komórkowych, urządzenia elektrochirurgiczne, urządzenia do diatermii. Kiedy w polu elektromagnetycznym znajdzie się człowiek, energia tego pola wnika w głąb jego organizmu i oddziałując na cząsteczki organizmu obdarzone ładunkami elektrycznymi może doprowadzić do zaburzenia funkcjonowania organizmu. U osób narażonych zawodowo na działanie promieniowania elektromagnetycznego (PEM) występuje zagrożenie zdrowia, a nawet niekiedy życia. Stwierdzono, iż sieciowe pole magnetyczne (czyli pola o częstotliwości 50/60 Hz) ma kancerogenny wpływ na organizm człowieka oraz szkodliwy wpływ na ośrodkowy układ nerwowy (stwardnienie boczne zanikowe i choroba Alzheimera), układ sercowo - naczyniowy (zburzenia rytmu, zawał) oraz na układ rozrodczy. Międzynarodowa Komisja ds. Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym (ICNIRP), która odgrywa ważną rolę w opracowywaniu norm dotyczących ochrony przed PEM, systematycznie przedstawia uaktualnienia dopuszczalnych wartości ekspozycji na pole elektromagnetyczne. Wytyczne ICNIRP zostały przyjęte do stosowania także przez Parlament i Komisję Europejską. Dyrektywa Rady Europy 89/391/EEC mówi o konieczności ochrony zdrowia pracowników narażonych na działanie PEM, natomiast Dyrektywa Rady Europy 2004/40/EC, stanowiąca realizację artykułu 16.1 poprzedniej Dyrektywy, dotyczy minimalnych wymagań w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników podlegających ekspozycji na pola elektromagnetyczne. Również i Światowa Organizacja Zdrowia opracowała dokumentację dotyczącą definiowania krótko- i długotrwałego zagrożenia ekspozycją PEM. Obligatoryjne przepisy dot. ochrony zdrowia pracowników narażonych na działanie PEM dopuszczają możliwość pracy w strefie PEM pod warunkiem stosowania odzieży ochronnej o odpowiedniej skuteczności. Kombinezony ochronne, stosowane dotychczas jako ochrona indywidualna przed PEM są wykonane z różnego rodzaju tkanin i włóknin z wbudowanymi strukturami metalowymi o dobrej przewodności elektrycznej. Wykonuje się je również z kompozytów materiałowych, na przykład z materiału włókienniczego zawierającego druty elektroprzewodzące tworzące klatkę Faradaya, Te materiały stanowią efektywną ochronę jedynie w odniesieniu do składowej elektrycznej PEM, natomiast nie wykazują satysfakcjonującej ochrony przed składową magnetyczną tego promieniowania. Z artykułu Instytutu Włókiennictwa w Łodzi, prezentowanego na 4-tym Międzynarodowym Sympozjum EL-TEX 2000 w Łodzi, jest znany materiał tekstylny typu tkanina, który jako co czwartą nitkę osnowy zawiera drut elektroprzewodzący, materiał, który stanowi włóknina elektroprzewodząca wykonana z drutu elektroprzewodzącego i monofilamentu poliestrowego, przeigłowana monofilamentem poliestrowym w jednym kierunku, materiał w postaci włókniny przeszyty monofilamentem poliestrowym, pokryty substancją wykańczającą oraz dwa rodzaje włóknin elektroprzewodzących przeigłowanych o grubości 2 mm i 3.5 mm, które mogą znaleźć zastosowanie do ochrony przed PEM. Z kolei w artykule Instytutu Medycyny Pracy w Łodzi, zaprezentowanym na tym samym sympozjum, ujawniono rezultaty badań nad efektywnością tłumienia PEM przez włókniny. Czynnikami, które różniły te włókniny były liczba warstw składowych włóknin oraz ich wzajemne ułożenie. Z wniosków ostatecznych z tego artykułu wynikało, że zarówno efektywność ekranowania PEM przez włókniny jak i komfort użytkowania tych produktów ciągle wymagają poprawy. W artykule Instytutu Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Politechniki Wrocławskiej prezentowanym na 2-gim Międzynarodowym Sympozjum EL -TEX 1996 opisano zdolność do ekranowania PEM włókniny wykonanej z przędzy powlekanej metalem. Nadto z polskiego zgłoszenia patentowego P 387580 jest znana tkanina o właściwości ekranowania przed PEM, przeznaczona zwłaszcza na odzież ochronną, zawierająca nitkę elektroprzewodzącą, która stanowi jedną z nitek wątku tkaniny. Nitką elektroprzewodzącą jest trójskładnikowa nitka pęczkowa, zawierająca elektroprzewodzącą nitkę rdzeniową z ferromagnetyka, umieszczoną w oplocie z elektroprzewodzącej nitki efektowej tworzącej na nitce rdzeniowej losowo występujące zagęszczenia oplotu w kształcie solenoidów, które są umocowane stabilnie na nitce rdzeniowej za pomocą
PL 215 679 B1 3 nitki przewiązującej. Pozostałe nitki wątku i nitki osnowy stanowią nitki nieprzewodzące, korzystnie przędza bawełniana. Nitki osnowy i wątku są splecione ze sobą korzystnie splotem płóciennym. Materiał dziany o zdolności ekranowania przed promieniowaniem elektromagnetycznym, według wynalazku, stanowi dwuwarstwowa dzianina dystansowa, której warstwy są wykonane splotem lewoprawym z nitki stanowiącej wiązkę skręconych ze sobą monofilamentów z materiału elektroprzewodzącego lub mieszaniny materiałów elektroprzewodzących, korzystnie stalowych, oplecionych przędzą z włókien naturalnych lub syntetycznych, korzystnie z włókien bawełnianych, zawierającą włókna z elastycznego materiału elektroprzewodzącego, korzystnie z miedzi. Warstwy są połączone ze sobą, co najwyżej co trzy rządki dzianiny, na całej szerokości, w drodze wymiany pomiędzy warstwami nitek, z których są sporządzone oczka splotu, z utworzeniem tuneli międzywarstwowych. Za każdym miejscem połączenia warstw, warstwa górna dzianiny jest wytworzona z nitek, z których przed połączeniem warstw była wytworzona warstwa dolna dzianiny, zaś warstwa dolna z nitek, z których przed połączeniem warstw była wytworzona warstwa górna. Dodatkowo w tunele międzywarstwowe jest wprowadzona co najmniej jedna nitka, z której są wykonane warstwy dzianiny. Materiał według wynalazku charakteryzuje się 100%-ową tłumiennością składowej elektrycznej PEM oraz 35%-ową tłumiennością składowej magnetycznej PEM w zakresie częstotliwości od 50 Hz do 1 GHz. Charakteryzuje się wysokim komfortem użytkowania tj. dobrą układalnością, wysoką elastycznością, odprężnością i dobrą przepuszczalnością powietrza. Dzięki wysokiej elastyczności jest wyrobem ergonomicznym w przeciwieństwie do sztywnych materiałów stosowanych dotychczas na odzież chroniącą przed PEM. Nitka w oplocie, z której jest wytworzona dzianina oraz sama dzianina mogą być wytwarzane na istniejących maszynach dziewiarskich. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wiązkę skręconych ze sobą monofilamentów z materiału elektroprzewodzącego, stanowiących rdzeń nitki, z której jest wykonana dzianina, fig. 2 oplot nitki, z której jest wykonana dzianina, w widoku z boku, fig. 3 dzianinę W widoku z góry, fig. 4 dzianinę w przekroju wzdłużnym, zaś fig. 5 fragment dzianiny w widoku perspektywicznym. Materiał o zdolności ekranowania przed promieniowaniem elektromagnetycznym stanowi dwuwarstwowa dzianina dystansowa, której warstwy 1, 2 są wykonane splotem lewoprawym z nitki stanowiącej wiązkę skręconych ze sobą monofilamentów stalowych, oplecionych przędzą z włókien bawełnianych 4, zawierającą włókna 5 z miedzi. Warstwy są połączone ze sobą co trzy rządki dzianiny, na całej szerokości, w drodze wymiany pomiędzy warstwami nitek, z których są sporządzone oczka splotu, z utworzeniem tuneli międzywarstwowych 3. Za każdym miejscem połączenia warstw 1, 2 warstwa górna dzianiny jest wytworzona z nitek, z których przed połączeniem warstw była wytworzona warstwa dolna dzianiny, zaś warstwa dolna z nitek, z których przed połączeniem warstw była wytworzona warstwa górna. Dodatkowo nitka stanowiąca wiązkę skręconych ze sobą monofilamentów stalowych, opleciona przędzą z włókien bawełnianych 4 zawierającą włókna z miedzi 5 jest wprowadzona w tunele międzywarstwowe 3. Tłumienność dzianiny była badana przez Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy. Pomiary skuteczności ekranowania przez dzianinę pola elektrycznego, wykonane przy użyciu: - szerokopasmowego miernika wartości skutecznej natężenia pola elektrycznego typu EFA-3 Field Analyzer prod. Wandel & Goltermann z izotropową sondą o zakresie pomiarowym od 2,0 V/m do 100 kv/m, w paśmie częstotliwości od 5 Hz do 30 khz oraz - szerokopasmowego miernika wartości skutecznej natężenia elektrycznego EMR 300 prod. Wandel & Goltermann z izotropową sondą E-field probe type 8.1 o zakresie pomiarowym od 0,8 V/m do 800 V/m (1600 V/m) w paśmie częstotliwości od 100 khz do 3 GHz oraz z izotropową sondą E-field probe type 9.2 o zakresie pomiarowym od 0,8 V/m do 800 V/m (1600 V/m) w paśmie częstotliwości od 3 MHz do 18 GHz w pełni potwierdziły 100% tłumienność składowej elektrycznej PEM w zakresie częstotliwości od 50 Hz do 1 GHz. Pomiary skuteczności ekranowania przez dzianinę pola magnetycznego, wykonane przy użyciu: - szerokopasmowego miernika wartości skutecznej indukcji magnetycznej EFA-3 Field Analyzer prod. Wandel & Goltermann z sondami izotropowymi o zakresie pomiarowym od 10 nt do 10 mt, w paśmie częstotliwości od 5 Hz do 30 khz,
4 PL 215 679 B1 - szerokopasmowego miernika wartości skutecznej natężenia elektrycznego EMR-300 prod. Wandel & Goltermann z izotropową sondą H-field probe type 12 o zakresie pomiarowym od 0,017 A/m do 17 A/m w paśmie częstotliwości od 300 khz do 30 MHz oraz - szerokopasmowego miernika wartości skutecznej natężenia elektrycznego EMR-300 prod. Wandel & Goltermann z izotropową sondą H-field probe type 10 o zakresie pomiarowym od 0,026 A/m do 16 A/m w paśmie częstotliwości od 27 MHz do 1 GHz w pełni potwierdziły 35% tłumienność składowej magnetycznej PEM w zakresie częstotliwości od 50 Hz do 1 GHz. Zastrzeżenie patentowe Materiał dziany o zdolności ekranowania przed promieniowaniem elektromagnetycznym, znamienny tym, że stanowi go dwuwarstwowa dzianina dystansowa, której warstwy (1, 2) są wykonane splotem lewoprawym z nitki stanowiącej wiązkę skręconych ze sobą monofilamentów z materiału elektroprzewodzącego lub mieszaniny materiałów elektroprzewodzących, korzystnie stalowych, oplecionych przędzą z włókien naturalnych lub syntetycznych (4), korzystnie z włókien bawełnianych, zawierającą włókna z elastycznego materiału elektroprzewodzącego (5), korzystnie z miedzi, nadto warstwy (1, 2) są połączone ze sobą, co najwyżej co trzy rządki dzianiny, na całej szerokości, w drodze wymiany pomiędzy warstwami nitek, z których są sporządzone oczka splotu, z utworzeniem tuneli międzywarstwowych (3), przy czym za każdym miejscem połączenia warstw (1, 2), warstwa górna dzianiny jest wytworzona z nitek, z których przed połączeniem warstw była wytworzona warstwa dolna dzianiny, zaś warstwa dolna z nitek, z których przed połączeniem warstw była wytworzona warstwa górna, dodatkowo w tunele międzywarstwowe (3) jest wprowadzona co najmniej jedna nitka z oplotem, z której są wykonane warstwy dzianiny.
PL 215 679 B1 5 Rysunki
6 PL 215 679 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)