Woven Fabrics Containing Hybrid Yarns for Shielding Electromagnetic Radiation

• Autorzy: Marciniak K. , Grabowska K. , Stempień Z. , Ciesielska-Wróbel I. , Rutkowska A. , Taranek D.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1221744

Warianty tytułu

PL

Tkaniny z przędzą hybrydową jako ochrona przed promieniowaniem elektromagnetycznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to verify whether the construction of a specific hybrid yarn containing a ferromagnetic core and electroconductive wire introduced into woven fabric will improve the shielding effectiveness (SE) in comparison with reference fabrics made of the same raw materials but introduced into woven fabrics as plain wefts, not twisted into the hybrid yarn. Hybrid yarn made of electroconductive materials allows the creation of a set of solenoids with a ferromagnetic core made of steel yarn and a solenoid of conductive effect yarns made of copper. The woven fabric made of these yarns placed into an alternating electromagnetic field (EMF) exhibits a phenomenon where an alternating electric voltage is generated between the ends of the copper solenoid, and alternating magnetisation of the ferromagnetic core takes place. Twelve fabrics were produced, nine of which differed in the density with which the hybrid yarns were introduced as wefts, i.e. once every 25×2 tex cotton yarn, every two cotton yarns, and every three cotton yarns, and the remaining three were reference fabrics, without hybrid yarn. It was found that if measured at a frequency of 30 MHz, the fabrics containing hybrid yarns had 60% higher SE than the reference ones.

PL

Celem pracy była weryfikacja czy budowa wybranych przędz hybrydowych zawierających materiał ferromagnetyczny, wprowadzonych do tkanin może poprawić skuteczność ekranowania (EE) tych tkanin w porównaniu do tkanin referencyjnych wykonanych z tych samych surowców co tkaniny zawierające przędzę hybrydową, jednak niezawierających przędz hybrydowych a jedynie materiały, z których przędza hybrydowa jest wykonana, a zostały one wprowadzone do tkanin jako niepołączone z sobą w hybrydę wątki. Przędze hybrydowe zostały wykonane z materiałów elektroprzewodzących w taki sposób, że na swej powierzchni mają zestaw solenoidόw posiadających jako rdzeń materiał ferromagnetyczny –stal nierdzewną, natomiast oplotem przędzy był składnik wykonany z materiału elektroprzewodzącego-miedzi. Tkaniny wykonane z tych przędz, umieszczone w zmiennym polu elektromagnetycznych (PEM) wykazują zjawisko indukowania prądu zmiennego w komponencie wykonanym z miedzi oraz zmiennego magnetyzowania elementu wykonanego ze stali nierdzewnej. Wykonano dwanaście tkanin, spośród których dziewięć charakteryzowało się różną częstotliwością wprowadzania przędz hybrydowych jako wątków do tych tkanin, np. jedna przędza hybrydowa co każdą przędzę bawełnianą 25x2 tex, jedna przędza hybrydowa, co dwie i co trzy przędze bawełniane. Pozostałe trzy tkaniny referencyjne, nie posiadały wątków w postaci przędz hybrydowych. Stwierdzono, iż przy pomiarze w zmiennym polu elektromagnetycznych o częstotliwości 30 MHz, tkaniny posiadające przędzę hybrydową wykazują o 60% większą ogólna zdolność ekranowania niż w przypadku tkanin referencyjnych.

Słowa kluczowe

EN

steel yarn; copper wire; hybrid yarn; woven fabric; electromagnetic interference; shielding efficiency

PL

przędza; stal; materiał ferromagnetyczny; przędza hybrydowa; drut miedziany; tkaniny; zakłócenia elektromagnetyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 6 (120)
• Strony: 109--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marciniak K.

• Lodz University of Technology, Faculty of Materials Science and Textile Design, Institute of Architecture of Textiles, Żeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

autor

Grabowska K.

• Lodz University of Technology, Faculty of Materials Science and Textile Design, Institute of Architecture of Textiles, Żeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

autor

Stempień Z.

• Lodz University of Technology, Faculty of Materials Science and Textile Design, Institute of Architecture of Textiles, Żeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

autor

Ciesielska-Wróbel I.

• North Carolina State University, College of Textiles, Textile Protection and Comfort Center (T-PACC), 1020 Main Campus Dr. Raleigh, NC 27695, US
• Ghent University, Department of Textiles, 907 Technologiepark, Zwijnaarde 9052, Belgium

autor

Rutkowska A.

• Lodz University of Technology, Faculty of Materials Science and Textile Design, Institute of Architecture of Textiles, Żeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

autor

Taranek D.

• Lodz University of Technology, Faculty of Materials Science and Textile Design, Institute of Architecture of Textiles, Żeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

Bibliografia

• 1. Schnabel W. (ed) Sub-Terahertz Radiation Including Radiofrequency (RF) and Microwave Radiation, in Polymers and Electromagnetic Radiation: Fundamentals and Practical Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2014. doi: 10.1002/9783527677719.ch01.
• 2. Ahlbom A and Feychting M. Electromagnetic radiation. Environmental pollution and health. British Medical Bulletin 2003; 68 (1): 157-165.
• 3. Potylitsyn AP. Electromagnetic radiation of electrons in periodic structures [electronic resource]. Heidelberg; New York : Springer, ©2011.
• 4. Smith GS. An introduction to classical electromagnetic radiation, Cambridge; New York: Cambridge University Press, 1997.
• 5. Hayt William Hart. Engineering Electromagnetics Seventh Edition. New York: McGraw Hill, 2006. ISBN 0-07-310463-9.
• 6. Chen HC, Lee KC, Lin JH and Koch M. Fabrication of conductive woven fabric and analysis of electromagnetic shielding via measurement and empirical equation. Journal of Materials Processing Technology 2007; 184: 124 -130.
• 7. Safarova V and Militky J. Electromagnetic shielding properties of woven fabrics made from high-performance fabric. Textile Res. J. 2014, 84 (12): 1255 – 1267
• 8. Lai K, Sun RJ, Chen MY, Wu H and Zha AX. Electromagnetic Shielding Effectiveness of fabric with Metalizzed Poyester Filaments. Textile Res. J. 2007; 77 (4): 242 -246.
• 9. Ciesielska-Wróbel I, Grabowska K. Estimation of the EMR Shielding Effectiveness of Knit Structures. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2012; 20, 2(91): 53-60.
• 10. Roh JS, Chi YS, Kang TJ, Electromagnetic Shileding Effectiveness of Multifunctiona Metal Composite Fabrics. Textile Res. J. 2008; 78 (9): 825 – 835.
• 11. Cheng KB, Cheng TW, Lee KC, Ueng TH and Hsing WH. Effect of yarn constitutions and fabric specifications on electrical properties of hybrid fabrics. Composities Part A, 2003; 34: 971 – 978.
• 12. Liu Z, Zhang Y, Rong X and Wang X. Influence of Metal Fibre Content of Blended Electromagnetic Shielding Fabric on Shielding Effectiveness Considering Fabric Weave. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2015; 23, 4(112): 83-87.
• 13. Yu Z-C, He H-L, Lu Y-H, Zhang J-F, Lou C-W, Chen A-P and Lin J-H. Functional Properties and Electromagnetic Shielding Behaviour of Elastic Warp-knitted Fabrics. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2015; 23, 5(113): 78-83.
• 14. Kim MS, Kim HK, Byun SW, Jeong SH, Hong YK, Joo JS, Song KT, Kim JK, Lee CJ and Lee JY. PET fabric/polypyrrole composite with high electrical conductivity for EMI shielding. Synthetic Metals 2002; 126: 233 -239.
• 15. Jiyong H, Xiaofeng Z, Guahao L, Xudong Y and Xin D. Electrical Properties of PPy-Coated Conductive Fabrics for Human Joint Motion Monitoring. Autex Research Journal 2016; 16: 7-12.
• 16. Rybicki T, Stempien Z, Rybicki E and Szugajew L. EMI Shielding Effectiveness of Polyacrylonitrile Fabric With Polyaniline Deposition by Reactive Ink-Jet Printing and Model Approach. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility 2016; 58, 1025-1032.
• 17. Šaravanja B, Malarić K, Pušić T and Ujević D. Shield Effect Of Functional Interlining Fabric. Autex Research Journal 2015, 15: 93–98.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).