Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ЗАЩИТНОГО СНАРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к ультразвуковой очистке средств индивидуальной защиты, спортивного снаряжения и инвентаря, в частности защитной хоккейной экипировки.

Необходимость очистки хоккейной экипировки возникла с появлением игры. Холодный воздух вместе с интенсивным потоотделением приводят к концентрации и удержанию влаги в экипировке. Это идеальная среда для размножения болезнетворных микробов, плесени, грибков. Протеиновые компоненты из пота, крови, спортивных напитков усугубляют проблему. Хоккей - контактный спорт, сопряженный с травмами и царапинами. Проникая в кровь через порезы и натертости, бактерии могут вызвать раздражения, нагноения, вплоть до заражения крови.

Существуют простейшие способы очистки - ручная стирка или стирка с использованием бытовых стиральных машин. Однако ручная стирка вызывает трудности, связанные с удалением чистящих средств из толстых и плотных слоев защиты. Это предполагает, что форма будет "мылиться" в течение нескольких занятий, что особенно неприемлемо для обуви, коньков и шлемов. Машинная стирка быстро разрушает большинство элементов защиты, к тому же машина и сама быстро выходит из строя по причине дисбаланса и сильного механического взаимодействия с элементами защиты. Другой недостаток - время сушки в домашних условиях достаточно велико. Если форма сохнет более 12 часов, в ней сохраняется специфический запах - знак присутствия микробов, растущих во влажной среде. Кроме того, пластик, кожа, липучки, вспененные материалы, специальные покрытия элементов защиты плохо переносят традиционную чистку.

Существует способ очистки хоккейной экипировки с использованием промышленных стиральных машин барабанного типа, в которых барабан разделен на секторы, (http://esporta.ca/, патент Канады № CA 2363208). Элементы экипировки в специальных защитных сетках фиксируются по кругу в восьми отдельных секторах барабана. В каждый сектор входит один комплект экипировки игрока. При вращении барабана экипировка продавливается через растворы. Система работает по технологии аквачистки.

Экипировка проходит четыре цикла чистки: очистка в моющем растворе, выполаскивание моющего раствора, дезинфекция специальными растворами и обработка ароматизирующими веществами.

Недостатком такого способа является, во-первых, низкое качество очистки и дезинфекции. Применение ароматизаторов свидетельствует о присутствии после очистки и дезинфекции специфического неприятного запаха - признака присутствия микробов. Во-вторых, необходимость вращения массивного барабана с прикрепленными к нему комплектами экипировки влечет за собой большой расход электроэнергии. В-третьих, способ требует применения специальных моющих, дезинфицирующих и ароматизирующих средств.

Цель изобретения - создание такого способа, который позволяет осуществить более качественную очистку элементов экипировки от загрязнителей, одновременно эффективно очищать и дезинфицировать элементы экипировки, защищает экипировку от механических воздействий, которые возникают при стирке в стиральных машинах барабанного типа, обеспечивает экологичность, ресурсосбережение - снижение затрат на электроэнергию и расходные материалы.

При воздействии ультразвука на жидкость возникают специфические физические, химические и биологические эффекты - кавитация, капиллярный эффект, диспергирование, эмульгирование, дегазация, обеззараживание, локальный нагрев и многие другие (Основы физики и техники ультразвука / Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, Н.Н. Хавский, Г.И. Эскин. - М., 1987). Ультразвук способен проникать в микроскопические каналы и скрытые полости через жидкую рабочую среду и очищать их от загрязнений. Бактерицидное действие ультразвукового излучения в основном связано с кавитацией. Кавитация - это возникновение в жидкости массы пульсирующих газовых пузырьков. В течение всего отрицательного полупериода давления и части положительного при ультразвуковом воздействии наблюдается рост кавитационного пузырька до максимального размера. Затем пузырек лопается, создавая ударные волны с импульсным давлением до нескольких тысяч атмосфер и температурой до 1500°С. Это сопровождается выпуском газа, содержащего атомные и молекулярные компоненты ионизации газа, в том числе выделением озона. Озон окисляет летучие органические вещества, имеющие резкий запах, обеспечивает дезодорацию, придает очищаемым изделиям природный аромат и свежесть. Кроме того, в кавитационном пузырьке возникают активные радикалы, например радикал ОН, являющийся сильнейшим окислителем.

Кавитационное воздействие одновременно с очисткой приводит к уничтожению вредных микроорганизмов, т.е. дезинфекции. За счет возникающего в жидкости изменения давления происходит разрушение поверхности мембраны микроорганизмов и бактерий, вызывая их гибель.

Система динамического управления обеспечивает движение моющего раствора относительно неподвижных очищаемых изделий под воздействием движущегося ультразвукового поля без механического воздействия.

Технический результат, получаемый от изобретения, - очистка без механического воздействия защитной экипировки от грязи, пота, крови, спортивных напитков, уничтожение плесени, грибков, болезнетворных микроорганизмов и бактерий.

Для достижения технического результата предлагаемый способ включает последовательную ультразвуковую очистку элементов экипировки в двух ультразвуковых установках и их последующую сушку. Сушка проводится в сушильной камере и не является предметом предлагаемого изобретения.

Элементы экипировки помещают в рабочую емкость ультразвуковой установки 1, которую заполняют водой до необходимого уровня, добавляют нейтральное моющее средство, например «Неолас», в соотношении 50-100 г моющего средства на 1 л воды, нагревают полученный раствор до температуры 20-40°С и подвергают очищаемые изделия воздействию ультразвука интенсивностью 20-25 Вт/л в течение 30-60 минут, в зависимости от степени загрязнения. В процессе ультразвуковой обработки моющий раствор движется относительно неподвижных обрабатываемых изделий под воздействием динамического ультразвукового поля. В моющем растворе происходят кавитационное разрушение и растворение загрязнений, плесени, грибков, болезнетворных микроорганизмов и бактерий. Циклическое барботирование моющего раствора сжатым воздухом (Р=0,02-0,05 МПа) обеспечивает удаление частиц загрязнителей с поверхностных слоев элементов экипировки без их механических повреждений.

После очистки в моющем растворе элементы экипировки помещают в рабочую емкость ультразвуковой установки 2, заполненную чистой водой с температурой 20-40°С, и подвергают воздействию ультразвука интенсивностью 20-25 Вт/л в течение 10-30 минут. В процессе ультразвуковой обработки происходит вымывание моющего раствора и продуктов распада загрязнителей из микроскопических каналов и скрытых полостей и замещение их чистой водой. Движение воды относительно неподвижных обрабатываемых изделий под динамическим воздействием ультразвукового поля способствует более полному вымыванию моющего раствора и продуктов распада. По окончании ультразвукового воздействия для удаления продуктов распада загрязнителей и образующейся пены применяют промывку проточной водой с одновременным барботированием.

Под воздействием ультразвуковых волн в обеих установках происходит разрушение, растворение и вымывание из мельчайших полостей и каналов грязи, пота, крови, спортивных напитков, вредных микроорганизмов, бактерий, микробов, плесени, и грибков, и продуктов их распада, а изделия после ультразвуковой очистки не нуждаются в дополнительной обработке дезинфицирующими и дезодорирующими средствами.

Заявленные температура нагрева моющего раствора и промывочной воды, концентрация моющего средства, а также интенсивность ультразвукового воздействия и время обработки основаны на экспериментальных данных. Превышение концентрации моющего средства выше 100 г/л, температуры воды выше 40°С и мощности движущегося ультразвукового поля более 25 Вт/л приводят к необратимым изменениям свойств материалов, из которых изготовлены элементы защитной экипировки, и утрате ее функционального назначения. Уменьшение концентрации моющего средства ниже 50 г/л, температуры воды ниже 20°С, мощности движущегося ультразвукового поля ниже 20 Вт/л приводит к недостижимости технического результата - очистки без механического воздействия защитной экипировки от грязи, пота, крови, спортивных напитков, уничтожение плесени, грибков, болезнетворных микроорганизмов и бактерий. Временной интервал воздействия ультразвукового поля (30-60 минут в первой установке и 10-30 минут во второй) зависит от степени загрязнения изделий. При времени воздействия, меньшем нижних границ интервалов, не обеспечивается полное разрушение, растворение и вымывание из мельчайших полостей и каналов грязи, пота, крови, спортивных напитков, вредных микроорганизмов, бактерий, микробов, плесени, и грибков, и продуктов их распада. При времени воздействия, большем верхних границ интервалов, происходит необоснованный расход электроэнергии. Барботирование моющего раствора сжатым воздухом Р≤0,02 МПа не обеспечивает полного удаления частиц загрязнителей с поверхностных слоев элементов экипировки. Барботирование моющего раствора сжатым воздухом Р≤0,05 МПа может привести к механическому повреждению очищаемых изделий.

Пример. Очистка и дезинфекция комплекта хоккейной защитной экипировки

Оборудование - две ультразвуковые установки с регулируемой мощностью, с устройством, обеспечивающим движение ультразвукового поля, устройством для барботирования раствора сжатым воздухом, автоматическим регулятором температуры рабочей жидкости. Моющее средство «Неолас» (МС). Ультразвуковая очистка комплекта хоккейной защитной экипировки производилась без какой-либо предварительной очистки в следующей последовательности:

1.1. Ультразвуковая очистка в первой установке в моющем растворе

Моющее средство - 5% водный раствор МС. Начальная температура раствора +30°С. Мощность ультразвука 25 Вт/л. Движение ультразвукового поля относительно неподвижных обрабатываемых изделий. Продолжительность очистки 60 мин. Циклическое, через каждые 10 мин, барботирование моющего раствора сжатым воздухом (Р=0,03 МПа) без ультразвука в течение 3 мин.

1.2. Ультразвуковая очистка во второй установке в чистой воде

Моющее средство - водопроводная вода. Начальная температура +20°С. Мощность ультразвука 20 Вт/л. Движение ультразвукового поля относительно неподвижных очищаемых изделий. Продолжительность очистки - 30 мин. Циклическое, через 10 мин, барботирование воды сжатым воздухом (Р=0,03 МПа) без ультразвука в течение 3 минут. Последующая промывка проточной водой с одновременным барботированием в течение 5 минут.

Результат - отсутствие следов загрязнений, отсутствие специфических неприятных запахов. Контроль качества очистки и дезинфекции проводился профессиональными хоккеистами органолептическим способом.

Предлагаемый способ применим для очистки различного защитного снаряжения и спортивной экипировки. Способ обеспечивает полное разрушение, растворение и вымывание из мельчайших полостей и каналов очищаемых изделий грязи, пота, крови, спортивных напитков, вредных микроорганизмов, бактерий, микробов, плесени, и грибков, и продуктов их распада, повышает долговечность очищаемых изделий.