Антибактериальное серебросодержащее покрытие

Гальвонический метод нанесения серебросодержащего покрытия.

Серебряные покрытия наносят способами погружения, полива и пневмораспыления. Первыйиз них применяют при серебрении деталей небольших размеров, второй -- при нанесении покрытий на большие ноские поверхности, преимущественно из стекла, и третий-при обработке больших как плоских, так и рельефных поверхностей из самых разнообразных материалов (например, стекла -- в производстве зеркал, лаковых дисков при изготовлении грампластинок, моделей из кожи, поливинилхлорида -- в производстве пресс-форм, используемых при выпуске обуви из пластизоля). Наиболее экономичным и производительным является способ получения покрытия пневмораспылением. Он позволяет получать, беспористое однородное покрытие с высоким коэффициентом отражения [6].

Следующим популярные способы синтеза наночастиц и нанослоев серебра -- это вакуумные нанотехнологии. В этом случае массивный образец серебряной мишени переводится в состояние пара или плазмы с получением отдельных атомов или ионов, последующая конденсация которых приводит к образованию большого числа стабильных серебряных наночастиц (нанопорошка) или нанослоев. Например, наночастицы могут состоять всего из нескольких десятков атомов серебра. Такими наночастицами или нанослоями серебра (в отличие от наночастиц в жидких средах) можно легко оперировать. Их можно вводить в качестве бактерицидных добавок в продукты или изделия. Нанослои серебра можно легко наносить на любые подходящие поверхности твердых тел и в дальнейшем использовать их в качестве функциональных бактерицидных покрытий [2]. На этих наноразмерных системах серебра и остановимся.

Выводы

Издавна человечество использует противомикробные свойства серебра. В наше время серебро используется для дезинфекции пищевого и медицинского оборудования, очистки водных лечебниц, бассейнов и различных водных систем. Применяют серебряные фильтры и для очистки питьевой воды. В настоящее время применяют серебро в виде наночастиц - это позволяет в сотни раз снизить концентрацию серебра с сохранением всех бактерицидных свойств (способность убивать микробы) и бактериостатических (способность препятствовать размножению микробов), так как наносеребро :

- обладают высокой антимикробной активностью, в т.ч. способны адаптированные к внешним воздействиям микроорганизмы (подавлять наиболее или их видоизмененные формы). Серебро убивает приблизительно 650 различных микроорганизмов, вызывающих болезни;

- имеют полный спектр антимикробного действия (бактерии, вирусы, грибы) и подавления патогенной микрофлоры (споры);

- не оказывают деструктирующего влияния на материалы обрабатываемых изделий;

- не содержат хлорсодержащих компонентов;

- обеспечивают безопасность здоровья человеку при рекомендуемых режимах обработки;

- экологически безопасны - не загрязняют окружающую среду вредными химическими соединениями.

Известно достаточное количество методов получения наночатиц серебра, которые можно разделить на химические, физические, механические и биологические. Наиболее предпочтительным является физический метод нанесения, а именно вакуумный, позволяющий наносить наночастицы серебра заданной концентрации на подложку любой природы, в том числе и на пористые материалы

2. Объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследований

В дипломном проекте объектами исследования являются покрытия формируемые из активной газовой фазы, образованные электронно-лучевым или лазерным диспергированием исходных компонентов: полимера (полиуритан, фторопласт) и антибиотика (ципрофлоксацин, гидрохлорид ПГМГ и серебросодержащее соединения (соли органических и неорганических кислот))

Приведем характеристику выбранных материалов.

Серебром -- элемент побочной подгруппы первой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 47. Обозначается символом Ag (лат. Argentum). Простое вещество серебро -- ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решётка -- гранецентрированная кубическая. Температура плавления -- 960 °C, плотность -- 10,5 г/см?. Серебро, будучи благородным металлом, отличается относительно низкой реакционной способностью, оно не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах. Однако в окислительной среде (в азотной, горячей концентрированной серной кислоте, а также в соляной кислоте в присутствии свободного кислорода) серебро растворяется, растворяется оно и в хлорном железе, что применяется для травления.Серебро также легко растворяется в ртути, образуя амальгаму (жидкий сплав ртути и серебра).

Серебро не окисляется кислородом даже при высоких температурах, однако в виде тонких плёнок может быть окислено кислородной плазмой или озоном при облучении ультрафиолетом. Во влажном воздухе в присутствии даже малейших следов двухвалентной серы (сероводород, тиосульфаты, резина) образуется налёт малорастворимого сульфида серебра, обуславливающего потемнение серебряных изделий.

В обзоре [67] автор пишет, что "соединения серебра широко используются сегодня как эффективные антибактериальные агенты для борьбы с патогенами (бактерии, вирусы и эукариотныемикроорганизмы) в клинике и для гигиены в быту. Катионы серебра (Аg⁺) микробиоцидны при низких концентрациях и обычно используются для обработки ожоговых инфекций, ран и язв. Ag используется для покрытия катетеров с целью предотвращения образования биологических пленок, в изделиях гигиены, включая кремы для лица и зубные пасты (цеолит, обработанный солями серебра - в том числе йодидом - используют как бактерицидный наполнитель в составе зубных паст [68]), как пищевая добавка "нетрадиционной медицины", в супермаркетах для мытья овощей, в фильтрах для очистки воды, воздуха (в Японии) и даже для изготовление "антимикробной жевательной резинки" (содержащей от 0,05 до 50% ионов серебра на керамическом носителе, патент США, либо хлорид серебра на ультрадисперсной 0.01-1 мкм двуокиси титана [69])

Полиуретаны -- гетероцепные полимеры, макромолекула которых содержит незамещённую и/или замещённую уретановую группу --N(R)--C(O)O--, где R = Н, алкил, арил или ацил. В макромолекулах полиуретанов также могут содержаться простые и сложноэфирные функциональные группы, мочевинная, амидная группы и некоторые другие функциональные группы, определяющие комплекс свойств этих полимеров. Полиуретаны относятся к синтетическим эластомерам и нашли широкое применение в промышленности благодаря широкому диапазону прочностных характеристик. Используются в качестве заменителей резины при производстве изделий, работающих в агрессивных средах, в условиях больших знакопеременных нагрузок и температур. Диапазон рабочих температур -- от ?60° С до +80° С.

Основные технические характеристики полиуретанаДесмопан 300 (Desmopanн 300):

- Прочность при разрыве, не менее30 МПа

- Относительное удлинение, не менее370 %

- Остаточное удлинение после разрыва4 %

- Твердость по Шору А76-86 ед.

- Сопротивление раздиру, не менее30 Н/мм

- Износостойкость 40 мм

- Маслобензостойкость-высокая

- Температура эксплуатацииград.С-30 +80

- Водостойкость-удовл.

Фторопласт -- полимерный материал, получаемый химическим путём. Фторопласт содержит атомы фтора, благодаря чему имеет высокую химическую стойкость. Плохо растворяется или не растворяется во многих органических растворителях, не растворим в воде и не смачивается ею.

Фторопласты характеризуются широким диапазоном механических свойств, хорошими диэлектрическими свойствами, высокой электрической прочностью, низким коэффициентом трения, низкими значениями износа; стойки к действию различных агрессивных сред при комнатной и повышенной температуре, атмосферо-, коррозионно- и радиационностойки, слабо газопроницаемы, не горючи или самозатухают при возгорании. Очень высокая нагревостойкость (до 300°С). Материал обладает холодной текучестью. Ципрофлоксацимн (лат. Ciprofloxacinum, англ. Ciprofloxacin) -- C17H18FN3O3. Лекарственное средство, антибактериальный препарат из группы фторхинолонов II поколения. Бледный, слегка желтоватого оттенка кристаллический порошок, растворим в 0,1 н. растворе соляной кислоты, практически нерастворим в воде и этаноле.

Рисунок 1- формула Ципрофлоксацин (Ciprofloxacinum)

Химическое соединение:

1-циклопропил-6-фтор-4-оксо-7-пиперазин-1-ил-хинолин-3-карбоновая кислота.

ПГМГ-гидрохлорид или полигексаметиленгуанидин гидрохлорид - катионный полиэлектролит, обладающий уникальным сочетанием физико-химических и биоцидных свойств, позволяющий этому полимеру применятся практически во всех сферах народного хозяйства. Его структурная формула: (C7H16N3Cl)n, где n=4-50, молекулярный вес: 700-10000 а.е.м. Не имеет цвета и запаха (некоторые не очень качественные образцы продукта имеют запах аммиака), пожаробезопасен, взрывобезопасен, полностью растворим в воде, растворим в спирте, не теряет своих свойств при отрицательных температурах, не разлагается и сохраняет свои физико-химические и биоцидные свойства до температуры +120 С°. pH 1%-го водного раствора 7-10,5. Срок годности 20%-го водного раствора - не менее 5 лет, 100%-го концентрата - не менее 7 лет.

"Серебро обладает более высоким антимикробным эффектом, чем ципрофлоксацимн, пенициллин, биомицин и другие антибиотики, и оказывает губительное действие на антибиотикоустойчивые штаммы бактерий" [71]. Авторы [72], разрабатывая новую антимикробную серебросодержащую композицию, приводят любопытные данные о сравнительной бактерицидной активности традиционных антибиотиков и серебра (в таблице через дробь указано значение минимальной ингибирующей (бактериостатической) концентрации (МИК) мг/л / минимальной бактерицидной концентрации (МБК), мг/л лекарственных веществ). Из таблицы видно, что если определенные антибиотики более эффективны в отношении определенных микроорганизмов, то общее неспецифическое антимикробное действие выше у серебра. В таблице 1 приведена бактерицидная активность традиционных антибиотиков и серебра.

Таблица 1- Сравнительная бактерицидная активность традиционных антибиотиков и серебра, МИК/МБК, мг/л

Организм	Теtracycline	Ofloxacin	Рenicillin	Сefaperazone	Erythromycin	Серебро
S. pyogenes	0.625/>5	1.25/2.5	>5.0	0.313/1.25	0.003/0.019	2.5/5.0
S. mutans	0.625/>5	2.5/>5.0	0.521/>5	1.25/>5	0.009/0.019	2.5/10.0
S. gordonil	0.156/0.625	2.5/5.0	0.009/0.039	1.25/1.25	0.005/0.019	2:5/10.0
S.pnuemo-niae	0.078/0.625	2.5/2.5	0.019/0.019	0.313/0.313	0.002/0.004	2.5/2.5
S. faecalis	0.313/>5	1.25/5.0	5.0/>5.0	>5.0	0.009/1.25	10.0/10.0
S. aureus	0.313/>5	0.417/ 0.625	2.5/>5.0	5.0/5.0	0.039/>5.0	5.0/5.0
Р. aeruginosa	0.078/5	0.156/ 0.313	0.13/>5.0	2.5/5.0	2.5/>5.0	1.67/5
е. сoli	1.67/>5	0.104/ 0.156	>5.0	0.625/>5.0	5.0/>5.0	2.5/2.5
Е.aerogenes	>5	0.078/ 0.156	>5.0	2.92/>5.0	>5.0	2.5/2.5
Е. с1оасае	1.67/>5	0.156/ 0.156	>5.0	>5.0	>5.0	2.5/5.0
S. tiphimurium	1.25/>5	0.078/ 0.156	>5.0	1.25/2.5	5.0/>5.0	2.5/5.0
S. Arizona	0.625/ >5	0.078/ 0.078	>5.0	0.833/>5.0	4.17/>5.0	2.5/5.0
S.boydii	1.25/>5	0.078/ 0.156	>5.0	0.625/0.625	5.0/>5.0	1.25/ 1.25
К. рпеитоniae	2.5/>5	0.417/ 0.625	>5.0	>5.0	>5.0	2.5/2.5
К. охуtоса	1.25/>5	0.104/ 0.156	>5.0	1.25/>5.0	>5.0	1.2/ 1.25

2.2 Методика осаждения покрытия из активной газовой фазы

Процесс нанесения вакуумных покрытий предполагает реализацию следующих основных стадий:

-- образование газовой фазы (генерация паров, летучих продуктов);

-- перенос атомов, частиц вещества от источника газовой фазы до покрываемой поверхности;

-- взаимодействие частиц газовой фазы с поверхностью и образование покрытия.

Все известные методы нанесения покрытий отличаются способами генерации газовой фазы, режимами и условиями массопереноса и пленкообразования.

В качестве материала подложек использовали пленки металлизированного лавсана и отрезки стерильной марли (для микробиологических исследований).

Композиционные покрытия формировали в вакууме из активной газовой фазы, образованной продуктами электронно-лучевого диспергирования серебросодержащего соединения. Процесс осаждения покрытий производился при начальном давлении остаточных газов в вакуумной камере 5^.10^-3 Па с помощью устройства, схема которого представлена на рисунок- 2.

В качестве источника электронов использовался электронно-лучевой прожектор с катодом прямого накала, позволяющий формировать пучки с

плотностью тока I = 50?500 А/м², энергией частиц = 0,1?2,5 кэВ, площадью пятна S = (1?5)^.10^-4 м² с возможностью поворота луча на 180. Для поворота луча применялось постоянное магнитное поле. Поток электронов направлялся на тигель с диспергируемым материалом. Расстояние между тиглем и подложкодержателем составляло 20 см.

Формирование покрытия сопровождалось лазерным ассистированием с длинно волны 532 нм (с целью формирование потока частиц с заданным распределением кластеров по размеру). Нанесение покрытий проводилось в ГГУ им Ф. Скорины. Толщины наносимых покрытий, контролировалась кварцевым измерителем толщины.

В качестве подложек выступали чашки петри (для микробиологических исследований) и катриджы водяного фильтра из ПП-волокна. Формировались поркытия толщиной 5, 20, 50 нм (1, 2, 3 соотвественно).

Геометрические характеристики исследуемого образца представлены на рисунке 3.

Рисунок 3- исследуемые полипропиленовые (ПП) волокна без покрытия и с серебросодержащим покрытием.

Полипропиленовое ( ПП ) волокно - синтетическое волокно , формуемое из расплава полипропилена.

Отличительные свойства ПП волокон .

— Исключительной особенностью этих волокон является их очень низкая плотность 0,91-0,92 г/см3.Это самые легкие из всех известных волокон. Гигроскопичность нитей практически равна нулю. Поэтому изделия из них не тонут в воде.

-- ПП волокно по эластичности, устойчивости к двойным изгибам, как правило, превосходит полиамидные волокна , но уступает им по стойкости к истиранию.

-- Обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, имеет высокую стойкость к действию кислот, щелочей, органических растворителей.

-- ПП волокно имеет высокое сопротивление к бактериям, насекомым и плесени.

Недостатки - довольно низкая термостойкость (110-115С), поэтому изделия с использованием ПП волокон не должны подвергаться действию высоких температур. Термо- и светостойкость в значительной мере определяются эффективностью вводимых стабилизаторов.

Значительная часть ПП волокон выпускается физически и химически модифицированными, с существенно повышенными эксплуатационными свойствами.

Лазерная технология нанесения покрытий имеет следующие основные преимущества:

— Нет необходимости в применении в устройствах для испарения источников высоких напряжений.

-- Реализуются достаточно чистые условия нанесения покрытий, так как осуществляется нагрев только мишени.

-- Возможность достижения в потоке высокой плотности энергии -- 10⁸ ...10⁹ Вт/см²и, как следствие этого, получение покрытий из самых тугоплавких материалов и диэлектриков.

— Высокая мгновенная скорость напыления (10³... 10⁵нм/с), что положительно сказывается на качестве образующихся слоев; покрытие является более однородным, сплошным, имеет высокодисперсную структуру.

-- Высокая стабильность процесса испарения, так как отсутствуют жесткие требования к степени вакуума при работе лазерных испарительных систем.

-- Высокая производительность и технологичность.

Сканирование лазерного луча по поверхности позволяет равномерно испарять мишень и получать однородные покрытия.

Исследуемых тигли типа:

-- ( Cipr ) Ципрофлоксацимн;

-- (PU+AgAC) полиуритан и серебросодержащее органическое соединение;

-- (PGhlorid+PU) ПГМГ-гидрохлорид или полигексаметиленгуанидин гидрохлорид и полиуритан;

-- (AgAc) серебросодержащее органическое соединение;

-- (Cipr+PU) Ципрофлоксацимн и полиуритан;

-- (PG hlorid) ПГМГ-гидрохлорид или полигексаметиленгуанидин гидрохлорид и полиуритан;

-- (PU) полиуритан.

2.3 Методика микроскопических исследований

Просвечивающая электронная микроскопия - метод анализа внутренней микроструктуры и размера ультратонких, прозрачных для ускоренных электронов, образцов тоньше 100 нм, который осуществляется облучением исследуемой области потоком ускоренных электронов. Изображение, полученное таким образом, является как бы "тенью" образца, увеличенная копия которой проецируется на флуоресцентный экран или фотопленку. По этому изображению можно судить о форме и размерах частиц, из которых состоит образец. Благодаря тому, что ускоренные электроны взаимодействуют с электронными оболочками атомов изучаемого вещества, с помощью электронного микроскопа получают дифракционную картину от упорядоченной структуры атомов, из которой можно извлечь информацию о кристаллических фазах. Современные электронные микроскопы высокого разрешения, обладающие очень точной системой фокусировки, позволяют визуализировать картину распределения электронной плотности в образце, то есть практически "увидеть" ряды отдельных атомов [74].

Рисунок 4- Электронный микроскоп JEM-2100

В таблице 2 представлены технологические характеристики Электронного микроскопа JEM-2100

Таблица 2- Технологические характеристики Электронного микроскопа JEM-2100

Характеристика	Значение
Ускоряющее напряжение	от 80кВ до 200 кВ
Разрешение по точкам	0.19 нм
Разрешение по линиям	0.14 нм
Электронная пушка	LaB6
Увеличение	X50 - x1,500,000

В исследованиях новых материалов и нанообъектов важную роль играет просвечивающая электронная микроскопия. Электронный микроскоп JEM-2100 сочетает высокие электронно-оптические параметры, разнообразные методические возможности получения и вывода информации, эффективность и удобство работы. Микроскоп оборудован LaB₆ катодом повышенной яркости, цифровым сканирующим устройством, устройством изменения угла сходимости электронного пучка для выполнения исследований методом сходящегося пучка, гониометром с пьезоконтролем положения объекта на атомном уровне. Конструкция микроскопа обладает повышенной виброустойчивостью. Вывод изображений осуществляется как на флуоресцентный экран, так и на монитор с помощью CCD камеры высокого разрешения и с увеличенным полем зрения. В управлении многофункциональной электронно-оптической системой прибора и вывода изображения используется операционная система WINDOWS [75].

Виды выполняемых анализов:

- Светлопольные и темнопольные изображения тонких объектов "на просвет";

- Изображения прямого разрешения кристаллической решетки;

- Изображения в растровом режиме;

- Изображения в сходящемся пучке.

Электронная пушка высокой яркости

Катод из гексаборида лантана (LaB₆) генерирует пучок электронов высокой интенсивности и стабильности. Такой тип катода эффективен для высокочувствительного анализа областей от микро- до нано размеров, а также для получения изображений высокого разрешения. Когда вы Удобный выбор оптимального ускоряющего напряжения позволяет изучать образцы, чувствительные к воздействию пучка, такие как углеродные нанотрубки, полимерные материалы и т.п.

Пьезо-привод гониометрического держателя

Гониометрический держатель обновлённой конструкции снабжен пьезоприводом и осуществляет позиционирование образца с высокой точностью в широком диапазоне увеличений.

Обновлённая конструкция базового блока JEM-2100 сконструирован на основе улучшенного основания базового блока и новой системы пассивной воздушной амортизации, серьёзно улучшивших защищённость микроскопа от микро вибраций [75].

2.4 Микробиологические исследования

11 опытных одноразовых стерильных полистироловых чашек Петри диаметром 90 мм с покрытиями разных типов, 1 контрольная чашка Петри без покрытия (контроль роста)

Рисунок 5- Контроль роста бактерий типа золотистый стафилакокк - S.aureusATCC 25923, кишечной палочки - E.coli ATCC 25922, кандидоз (молочница) - Candida albicans ATCC 90028.

Тест-культуры:

S.aureusATCC 25923- золотистый стафилакокк;

E.coli ATCC 25922 - кишечная палочка;

Candida albicans ATCC 90028 - кандидоз.

В чашки Петри пипеткой вносили по 20 мл расплавленного и остуженного до 50°Сагара Мюллера-Хинтона и выдерживали на горизонтальной поверхности при комнатной температуре до застывания среды. 30 минут подсушивали чашки Петри в термостате при 37°C.

Стерильными тампонами на сектора чашек Петри наносили отдельными пятнами суспензии тест-культур микроорганизмов (оптическая плотность суспензии - 0,5 МакФарланд).

Инкубировали посевы 18 часов 37°C. Результаты учитывали визуально по наличию (+) или отсутствию (-) роста в местах нанесения суспензий тест-культур.

2.5 Тест на биосовместимость

На рисунке 6 изображен прибор для проверки на биосовместимость.

Два стеклянных прозрачных сосуда в них находятся пластиковые цилиндры с трубками через которые подключены к компрессору. В одном из пластиковых цилиндров находится ПП-волокно с Серебросодержащим покрытием, в другом ПП-волокно без покрытия. Улитки (ампулярии) составляющая часть эксперимента.

Моделировался фильтр работающий на замкнутый объем воды.

В сосуд, наполненный водой, помещаем живой организм (ампулярии), имеющие наивысшую чувствительность к тяжелым металлам среди беспозвоночных. Полипропиленовый картридж помещался в корпус фильтра подключенного к компрессору.

Одновременно ежедневно контролировалась яркость фильтрующего элемента бес покрытия и с серебросодержащим антибактериальным покрытием с помощью фотоаппарата.

После получения экспериментальных данных необходимо произвести их обработку, для этого:

- Из фотоснимка вырезать максимально возможный одинаковый размер (100х120 Пик);

- Сохранить в BNP файле с 24-ех битной палитрой;

- С помощью программы Mathcad проанализировать полученные данные;

- Построить график зависимости яркость от даты фотоснимка;

- Проанализировать данные.

3. Результаты экспериментальных исследований

3.1 Анализ Электронно-лучевого диспергирования с применением различной природы матриц

При проведении испытания на определение толщины покрытия и рабочего давления были построены кривые зависимости толщины от времени и давления от времени (рисунок 7) для следующих образцов: (PU) полиуретан; (Cipr) ципрофлоксацин; (PGhlorid) ПГМГ-гидрохлорид или полигексаметиленгуанидин гидрохлорид; (Cipr+PU) полиуретан и антибиотик "ципрофлоксацин"; (PG hlorid+PU) полиуретан и ПГМГ-гидрохлорид; (PU+AgAC)полиуретан и серебросодержащее органическое соединения; (AgAC) серебросодержащее органическое соединения

Электронно-лучевое диспергирование с применением полимерной матрицы полиуретана (рисунок 7- а). Установлено, что в одинаковый период времени от 0 до 8 секунд происходит индукционный период, затем идет рост толщины покрытия и давления соответственно. Толщина покрытия PU и давления изменяются с течением времени. Достигнув 70 секунд толщина покрытия PU и давления приобрели линейный характер.

На рисунке 7- б представлена зависимость толщины от времени и давления от времени антибиотика ципрофлоксацина (Cipr). Индукционный период длиться 6 секунд (от 0 до 6), а затем такие составляющие как давление и толщина покрытия начинают расти и рост их протекает определенное время равное 17 секунд. Достигнув максимального значения толщины (Cipr) приобретает линейный характер и не изменяется со временем. После индукционного периода начинается рост давления, но длительность его составило лишь 17 секунд, затем давления снижается и достигнув по шкале отметки 10 приобрело не изменяющийся вид.

Рассмотрим рисунок 7-в. В виде исходного материала применяется ПГМГ-гидрохлорид или полигексаметиленгуанидин гидрохлорид. Выявлено, что в одинаковый период времени от 0 до 12 секундпротикает индукционный период, затем наблюдается рост давления в течении 60 секунд, затем сопутствует его спад до 0 по шкале. Ярко выражен стремительный рост толщины покрытия (PGhlorid). Время роста толщины покрытия так же равно 60 секунд, затем рост замедляется и прекращает изменяться со временем.

Электронно-лучевое диспергирование с применением полимерной матрицы полиуретана и антибиотика "ципрофлоксацин" (Cipr+PU) рисунок 7-г. Установлено, что в период времени от 0 до 5 секунд происходит индукционный период, затем стремительно увеличивается толщина покрытия (Cipr+PU) и давление. За период времени равный 80 секунд толщина прекращает свой рост и с течением времени имеет линейный характер. Давление в течении времени равное 80 секунд так же изменяется, при этом преобладает колебательный характер, но со временем переходит в линейный.

На рисунке 7-д рассмотрим электронно-лучевое диспергирование с применением полимерной матрицы полиуретана и ПГМГ-гидрохлорид или полигексаметиленгуанидин гидрохлорид. Выявлено, что в одинаковый период времени от 0 до 27 секунд протикает индукционный период, затем наблюдается рост толщины покрытия PG hlorid+PU и скачкообразное со знаком плюс изменения давления. В течении 215 минут протекает изменения толщины покрытия PG hlorid+PU и давления.

На рисунке 7-е представлен график зависимости толщины от времени и давления от времени полимерной матрицы полиуретана и серебросодержащего соединения (PU+AgAC). Отметим , что индукционного периода в данном случае не наблюдается, что говорит о том, что покрытия изначально начало расти, давление так же стремительно увеличивается, но скачкообразно. В течении 350 секунд наблюдается изменения в толщине покрытия PU+AgAC и в давлении.

Из полученных результатов, изображенных на рисунке 7- ж ((AgAC) серебросодержащее соединения) следует, что в одинаковый период времени длительно от 0 до 90 протекает индукционный период, затем активное газовое выделение сопровождающееся ростом давления и толщины покрытия.

Проанализировав все исходные материалы, можно обратить внимания на то что, покрытия на рисунке 7- а ((PU) полиуретан) имеет самую маленькую толщину, а покрытия на рисунке 7 е-ж (е-(PU+AgAC)полиуретан и серебросодержащее соединения; ж- (AgAC) серебросодержащее соединения) имеет наибольшую толщину до 250 Гц.

Рисунок 7- график зависимости толщины от времени и давления от времени: а- (PU) полиуретан; б- (Cipr) ципрофлоксацин; в- (PGhlorid) ПГМГ-гидрохлорид или полигексаметиленгуанидин гидрохлорид; г- (Cipr+PU) полиуретан и антибиотик "ципрофлоксацин"; д- (PG hlorid+PU) полиуретан и ПГМГ-гидрохлорид; е-(PU+AgAC)полиуретан и серебросодержащее соединения; ж- (AgAC) серебросодержащее соединения.

3.2 Морфология наночастиц серебра

Синтезированные на пористые материалы покрытия, содержащие наночастицы серебра исследовались методами просвечивающей электронной микроскопии. Анализ данных морфологии наночастиц серебра позволил установить, что диаметр сформированных частиц не превышал 50 нм, а наиболее вероятный размер составлял 16 нм.

Анализ морфологии поверхности представлен на рисунке 8-11.

3.3 Анализ микробиологических исследований

В ходе биологических исследований были изучены бактерии типа: золотистый стафилококк - S.a., кишечной палочки -E.c., Кандидоз (молочница) - C.a.

На рисунке 12.1 изображен контроль роста бактерий типа золотистый стафилококк - S.a., кишечной палочки -E.c., Кандидоз (молочница) - C.a.

На рисунке 12.2 и 12.3 изображено резистивное нанесение Ag толщина 1 и толщины 2 соответственно. В случае резистивного нанесение серебра, установлено, что при минимальной толщине покрытий 1 до сплошного зеркального (покрытие 12- 2) подавление роста бактерии типа S.a., E.c., C.a не наблюдалось. Покрытия не обладили выраженными антибактериальными свойствами.

На рисунке 12.4, 12.5, 12.6 изображено плазмохимическое нанесение Ag толщина 1, 2 и 3 соответственно. Установлено, что в случае плазмохимического нанесения серебра, толщина 1 - это минимальная концентрация, а толщина 3, максимальная концентрация серебра. Выявлено, что толщина 1 (рисунок 12-4) обладает бактериостатическими свойствами (уменьшение площади колоний роста ) к бактериям типа: кишечной палочки -E.c., Кандидоз (молочница) - C.a. и обладает бактериоцидным свойствам (отсутсвие колоний роста ) к бактериям типа: золотистый стафилококк - S.a.. На рисунке 12.5 находится плазмохимическое нанесение Ag толщины 2. Установлено, что толщина 2 обладает бактериостатическими свойствами к бактериям типа: золотистый стафилококк - S.a., кишечной палочки -E.c.. Следующим объектом исследования является толщина 3 (рисунок 12.6). Толщина 3 обладает явно выраженным бактериоцдным свойствам (отсутсвие колоний роста ) к бактериям типа: золотистый стафилококк - S.a., кишечной палочки -E.c., Кандидоз (молочница) - C.a. Бактерии не размножаются и не развиваются при толщине 3.

Согласно полученным данным по всем экспериментам выявили, что покрытие плазмохимическим нанесением Ag толщиной 3, по сравнению с покрытием плазмохимическим нанесением Ag толщиной 1 и 2, а так же с покрытием резистивное нанесение Ag толщина 1 и толщины 2, является наиболее эффективным антибактериальным покрытием. Плазмохимическим нанесением Ag толщиной 3 не позволяет расти и размножаться бактериям типа золотистый стафилококк - S.a., кишечной палочки -E.c., Кандидоз (молочница) - C.a.

На рисунке 12 представлены данные биологического исследования антибактериального серебросодержащего покрытия.

Рисунок 12- Биологические исследования, 1- контроль роста бактерий типа золотистый стафилококк - S.a., кишечной палочки -E.c., Кандидоз (молочница) - C.a. 2, 3 - резистивное нанесение Ag толщина 1 и толщины 2 соответственно; 4,5,6- плазмохимическое нанесение Ag толщина 1, 2 и 3 соответственно.

3.4 Анализ тестов фильтрующих элементов на биосовместимость

Тест с покрытием №1 длился с 25 февраля по 17 марта.

ПП-волокно с покрытием под номером 1 (минимальной толщиной антибактериального серебросодержащего органического соединения) оказалось биосовместимо с ампуляриями, но данные яркости фильтрующих элементов с покрытием 1 существенных различий в яркости, с исходным ПП-волокном без покрытия, не выявили.

На рисунке 13 представлен анализ некоторых характерных фото с покрытием №1 на 5-ый день испытания.

Рисунок 13- Характерное фото покрытия №1 на 5-ый день.

На рисунке 14 представлен анализ некоторых характерных фото с покрытием №1 на 20-ый день испытания.



Рисунок 14- Характерное фото покрытия №1 на 20-ый день.

Тест с покрытием №2 длился 25 суток (с 11.02.2011 по 5.05.2011). После получения фотоснимоков, числом равным 25 штук, провели обработку данных. На рисунке 13 представлены данные.

В случаи покрытия ПП-волокна под номером 2 выявлено, что ПП-волокно с покрытием серебросодержащего органического соединения, во-первых биосовместимы с живыми организмами (ампуляриями). Во-вторых, обладает большей яркостью с течением времени, чем ПП-волокно без покрытия. Данных яркости фильтрующих элементов показывающий способность покрытия к подавлению роста бактерий и грибов позволил установить, что образец 2 на первый день обладает меньшей яркостью в 0,7 раз чем ПП-волокно без покрытия. На пятый день в 1.1 раза большей яркостью, чем ПП-волокно без покрытия. Из-за роста, на фильтрующем элементе, бактерии и грибков, в конце отличается в 4 раза.

Следовательно, покрытие 2 является биосовместимым и антибактериальным покрытием.

На рисунке 15 представлен анализ некоторых характерных фото с покрытием №2 на 5-ый день испытания.



Рисунок 15- Характерное фото покрытия №2 на 5-ый день.

На рисунке 16 представлен анализ некоторых характерных фото с покрытием №2 на 20-ый день испытания.

Рисунок 16- Характерное фото покрытия №2 на 20-ый день.

Тест с покрытием №3 длился с 18 по 22 марта.

По результатам третьего теста на биосовместимось, в роли исследуемого материала выступало ПП-волокно с максимальной толщиной под номером 3, выявлено, что покрытие не биосовместимо. На рисунке 17 представлен анализ некоторых характерных фото с покрытием №3 на 2-ой день испытания.

Рисунок 17- Характерное фото покрытия №3 на 2-ой день.

В таблице 4 представлен результат данных по тесту на биосовместимость.

Таблица 4- Результат данных

Покрытие	Толщина, нм	Биосовместимость
№1	5	Есть
№2	20	Есть
№3	50	Нет

Следовательно, анализ тестов фильтрующих элементов на биосовместимость показал что образец 1, 2 обладают биосовместимостью к (ампуляриями), в то время как образец 3 не обладают биосовместимость к (ампуляриями). Данные яркости фильтрующих элементов без покрытия и с покрытием 1 существенных различий в яркости не выявили.

По полученным результатам построим график зависимости яркости ПП волокна без покрытия и ПП-волокна с покрытием под № 2

Рисунок 18- График зависимости яркости ПП-волокна без покрытия и ПП-волокна с покрытием 20нм.

Расчет максимальных ингибирующих концентраций показал, что синтезированные наночастицы серебра обладают бактерицидных свойствами к бактериям устойчивым к действию антибиотиков. К тому же установлено что максимальные ингибирующие концентрации не превышают в питьевой воде - 50 мкг/л

В таблице 5 приведены максимальные ингибирующие концентрации наночастиц серебра для референсных культур микроорганизмов.

Таблица 5- максимальные ингибирующие концентрации наночастиц серебра для референсных культур микроорганизмов.

ОРГАНИЗМ	МИК, мкг/мл
S.aureus ATCC 25923	1
S.aureus ATCC 35591 (MRSA)	2
E.coli ATCC 25922	1
E.coli ESBL CTX M-3	0,5
K.pneumoniae ATCC 13883	2
K.pneumoniae ATCC 700603 (ESBL SHV)	1
P.aeruginosa ATCC 27853	2
P.aeruginosa 257 MBL VIM	4
S.Typhimurium ATCC 13311	2
S.sonnei ATCC 29930	2

4. Технологическая инструкция

Данный проект комплекта документов разработан для использования в ремонтных мастерских, имеющих специализированные участки и оборудование для вакуумной активации серебросодержащего органического соединения в плазме тлеющего разряда.

1. Общие сведения.

1.1. Предлагаемый метод модификации заключается в активации серебросодержащего покрытия, повышающего антибактериальные свойства картриджа водяного фильтра. Активацию проводят в плазме тлеющего разряда в вакууме.

1.2 Для модификации картриджа водяного фильтра используется установка УВН-71 М, оборудованной системой откачки и системой управления.

2. Указания мер безопасности

2.1 Общие указания

2.1.1 Модификация модифицирования для картриджа водяного фильтра производится на лабораторной установке УВН-71 М. К работе на установке допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр, местный инструктаж по безопасности труда, изучившие техническое описание вакуумной установки и ультразвукового генератора, инструкцию по эксплуатации, инструкцию по технике безопасности при работе на данном оборудовании, изучившие данный комплект документов, прошедшие обучение технологии модификации и имеющие удостоверение на право работы на электроустановках с напряжением до 1000 В с квалификацией по электробезопасности не ниже 3 группы.

2.1.2 На участке может работать смена не менее чем из двух человек, имеющих квалификационную группу по технике безопасности не ниже третьей.

2.1.3 Ремонтные и наладочные работы разрешается проводить бригаде, состоящей не менее чем из двух человек с разрешения начальника участка, обеспечивающего все организационные и технические мероприятия для безопасной работы.

2.1.4 В помещении технологического участка уборка должна производиться влажным способом при полном снятии напряжения и в присутствии кого-либо из персонала участка.

2.2 Правила электробезопасности

2.2.1 Блок вакуумный и стойка питания и управления должны быть заземлены голым медным проводом площадью поперечного сечения не менее 6 мм².

2.2.2 Запрещается работать при снятых обшивках, кожухах, открытых дверях вакуумной установки.

2.2.3 Запрещается оставлять без наблюдения вакуумную установку, находящиеся под напряжением.

2.3 Правила термобезопасности

2.3.1 Соблюдать осторожность при работе с нагретыми частями установки во избежание ожогов (нагреватель паромасляного насоса, рабочий стол, обрабатываемые изделия).

2.4 Правила пожаробезопасности

2.4.1 Легко воспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) должны храниться в небьющейся, герметически закрытой посуде и таре.

2.4.2 Запас ЛВЖ на рабочем месте не должен превышать потребности на одну смену.

2.4.3 Обтирочный материал должен храниться в специальных металлических ящиках с закрывающимися крышками.

Работающим на участке запрещается:

- работать при отсутствии проверенных средств защиты пожаротушения;

- производить работы по частичному или полному демонтажу вакуумной системы при выключенной вентиляции.

3. Технические требования к очистным картриджам водяного фильтра.

3.1 Картриджам водяного фильтра должны соответствовать техническим требованиям на их изготовление и должны быть приняты ОТК.

4 Порядок работы комплекса оборудования для модифицирования очистного картриджа водяного типа

4.1 Подготовительная очистка

4.1.1 Произвести очистку вакуумной камеры от металлической пыли пылесосом. Допускается очистку производить щеткой.

4.1.2 Протереть бязью, смоченной в спирте, узлы вакуумной камеры. Протирку внутренней поверхности рабочей камеры, съемных защитных устройств, испарителей, стола, затвора производить не реже одного раза в неделю. Протирку уплотнительных резиновых прокладок, защитных стекол и приспособлений, в которых обрабатываются детали, производить перед каждой загрузкой.

4.1.3 Вращение с частотой н=20об/мин

4.2 Обработка в плазме тлеющего разряда на установке УВН - 71М

4.2.1 Откачать камеру до давления -5 Па. Включить источник питания и зажечь разряд. Установить ток 80 mА и дождаться стабильного горения разряда. Открыть заслонку и производить обработку с -ПП- волокном..

4.2.2 Выключить источник питания.

4.3 Загрузка

4.3.1 Установить картридж в технологической оснастке на рабочий стол вакуумной камеры. При установке пользоваться чистыми хлопчатобумажными перчатками или пинцетом.

4.3.2 Проверить расположение детали в вакуумной камере. Соприкосновение деталей со стенками камеры не допускается.

4.3.3 Закрыть дверку вакуумной камеры.

4.4. Нанесение антибактериального серебросодержащего покрытия.

4.4.1 Покрытие серебросодержащего органического соединения наносят методом осаждения из активной газовой фазы, формируемой электронно-лучевым диспергированием исходного полимера в вакууме. Для модификации серебросодержащих покрытий используется лабораторная установка нанесения покрытий УВН-71 М, оборудованную блоком электронно-лучевого диспергирования.

4.4.2 Установка вакуумная состоит из следующих основных частей:

- стойка питания и управления;

- стойка питания дуговых испарителей;

- стойка питания электронно-лучевого диспергирования;

- блок вакуумный.

4.5. Вакуумирование

4.6.1. Открыть вентиль подачи холодной воды, убедиться в наличии воды в системе охлаждения установки. Открыть вентили подачи горячей воды и сжатого воздуха.

4.5.2. Подать на установку напряжение питания. Включить форвакуумный агрегат. Открыть форвакуумный клапан. Включить нагрев диффузионного насоса.

4.5.3. В процессе работы давление в диффузионном насосе и в вакуумной камере контролировать по прибору ВИТ-2.

4.5.4. После достижения в диффузионном насосе вакуума 5·10^-2 Па

- закрыть форвакуумный клапан;

- открыть байпасный клапан;

- включить подогрев камеры;

- отвакуумировать вакуумную камеру до давления 5 Па.

4.5.5. После достижения в вакуумной камере давления 5 Па:

- закрыть байпасный клапан;

- открыть форвакуумный клапан;

- открыть высоковакуумный затвор;

- включить охлаждение камеры;

- отвакуумировать вакуумную камеру до давления 5 10^-3 Па.

4.6 Нанесение антибактериальное серебросодержащее покрытие.

4.6.1 Включить блок питания диспергатора, установив ток накала вольфрамовой нити ~6А. Подать ускоряющий потенциал 1200 В. Контролировать попадание луча в кювету с серебросодержащим органическим соединением. Давление в камере 0.5 - 0.2·10^-2 Па. Толщина покрытия 5 нм, 20 нм, 50 нм.

4.6.2 Лазерное ассистирование, 532нм. Энергия накачки лампы 35Дж

4.6.3 Установить мощность 0.27 Вт.

4.6.4 Контроль толщины покрытия., кварцевым измерителем толщины.

4.6.5 Запустить прибор "Solar"

4.6.6 Отключить ускоряющий потенциал, убрать ток накала, выключить блок питания диспергатора. Выждать 10 минут и закрыть высоковакуумный затвор.

4.7 Выгрузка

4.7.1 Напустить в камеру воздух. Открыть камеру.

4.7.2 Выгрузить из вакуумной камеры очистной картридж водяного фильтра и установить его на подставке. Пользоваться пинцетом.

4.8. Контроль качества обработанных щитов

4.8.1. Произвести визуальный осмотр. На рабочих поверхностях не допускается отслаивание покрытия. Проверку производить с помощью 4-х кратной лупы.

5. Расчёт экономической эффективности от оптимизации технологии обработки антибактериальных серебросодержащих покрытий

Антибактериальное серебросодержащее покрытие дорогое, но при этом является эффективным антибактериальным средством. Именно поэтому необходимо знать какой из технологических процессов нанесения серебросодержащего покрытия толщиной 2 или 3 дает возможность перейти на выпуск более экономичным и рациональным процессом.

Себестоимость единицы продукции

(1)

где С_м - затраты на материалы, руб.;

С_з - затраты на заработную плату, руб.;

С_э - затраты на энергоресурсы, руб.;

С_а - амортизационные отчисления по оборудованию, руб.;

С_р - затраты на текущий ремонт оборудования, руб;

С_п - затраты на отопление, освещение, уборку, ремонт и амортизацию помещения.

Затраты на материалы для одного изделия с антибактериальным серебросодержащим покрытием

(2)

m - масса одного изделия; Ц_ст- цена 1 кг материала; k₁ - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы на приобретение материалов.

Для толщины 2



где m₁=1,29 гр.; Ц_ст=25000000 руб.; k₁=1,05.

Для толщины 3

где m₂=2,03 гр.; Ц_ст=25000000 руб.; k₁=1,05.

Заработная плата рабочего

где t₀ - время проведения технологического процесса, t₀₁=0,028ч., t₀₂=0,083ч;

- часовая тарифная ставка термиста 4-го разряда, руб.;

k_з - коэффициент, учитывающий доплаты к заработной плате и отчисления на социальное страхование;

k_o - коэффициент основного времени, k_o=0,55.

Доплаты к тарифной заработной плате:

- за качественную работу - 50-95% от r, принимаем 75%;

- за выслугу лет - 5-35% от r, принимаем 20%;

- за вредность - 5-25% от r, принимаем 15%.

Тогда,

Часовая тарифная ставка рабочего 4-го разряда

где r¹ - тарифная ставка термиста первого разряда, r¹ = 200000 руб.;

- тарифный коэффициент для 4-го разряда, =1,2;

F_м- месячный фонд времени рабочего, определяется по формуле

где - номинальный годовой фонд времени рабочего, = 2050 ч.

Для толщины 2

Для толщины 3

Затраты на электроэнергию

где W - расход технологической электроэнергии, W=40 кВт?ч;

Ц_э - цена 1 кВт?ч электроэнергии, Ц_э =180 руб.



Амортизационные отчисления по оборудованию

где С₀ - стоимость оборудования, С₀=200000000 руб.;

А₀ - норма годовых амортизационных отчислений по оборудованию,

А₀ = 10%;

- действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

k_з - коэффициент загрузки оборудования.

Годовой фонд времени работы оборудования, ч

F_об = [(D_к - d_нр) t_см - d_ск t_ск] m_см; (8)

Откуда

F_об= [(365-108)•8-6•1]•2 = 4100, ч

Годовой фонд времени явочного рабочего, ч

F_яв= F_об/m_см; (9)

ОткудаF_яв= F_об/m_см = 4100/2 = 2050, ч.

Стоимость оборудования рассчитывается по формуле

где Ц₀ - оптовая цена для необходимого оборудования (вакуумная камера), Ц₀=200000000 руб.;

k_т.м - коэффициент, учитывающий расходы на транспортировку и монтаж оборудования.

Коэффициент загрузки высокочастотной установки рассчитывается по формуле

где N - производственная программа, N=50000 шт.;

Q_п - потребное количество оборудования, Q_п =1 шт.

Для толщины 2

Для толщины 3

Амортизационные отчисления по оборудованию

Для толщины 2

Для толщины 3



Затраты на текущий ремонт и на межремонтное обслуживание оборудования

Для толщины 2

Для толщины 3

Затраты на амортизацию, ремонт, освещение, уборку помещения принимаем равными 20% от основной заработной платы производственных рабочих

Для покрытия толщиной 2

Для покрытия толщиной 3



При технологии нанесения антибактериального серебросодержащего покрытия толщиной 2 себестоимость изготовления покрытия составляет:

При технологии нанесения антибактериального серебросодержащего покрытия толщиной 3 себестоимость изготовления покрытия составляет:

Разница между двумя технологиями нанесения антибактериального серебросодержащего покрытия

Разница между двумя технологиями нанесения антибактериального серебросодержащего покрытия толщины 2 и толщины 3 в 1.6 раза.

Годовой экономический эффект от внедрения новой технологии с учетом увеличения срока службы изделий рассчитывается по формуле

где З₁, З₂ приведенные затраты на изготовление единицы продукции, руб.;

Т₁,Т₂ срок службы изделий, Т₁,=5 месяцев, Т₂ =3 месяца;

А производственная программа, А = 4100 шт.

Приведенные затраты

(15)

где Е_н нормативный коэффициент капитальных вложений, Е_н=0,15;

К₁,К₂ - удельные капитальные вложения, руб.[16].

Приведенные затраты для старой и новой технологии

;

Экономический эффект от внедрения новой технологии с учетом увеличения срока эксплуатации деталей

Экономический расчет с учетом выбора оптимальной толщины серебросодержащего покрытия по критерию биосовместимости и высоких антибактериальных свойств.

Экономический эффект рассчитан при сравнении толщин покрытия 2 и 3 на 50000 изделий. Экономия составила 36% процентов

6. Меры техники безопасности и экологические аспекты технологии

6.1 Меры техники безопасности при работе на электроустановках

1. Общие требования

К работе на установках допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр, местный инструктаж по безопасности труда, изучившие техническое описание установок, инструкцию по эксплуатации, инструкцию по технике безопасности при работе на данном оборудовании, изучившие данный комплект документов, имеющие удостоверение на право работы на электроустановках с напряжением выше 1000 В .

Для выполнения работ необходимо соблюдение требований по технике безопасности и охране труда в соответствии с: "Правила по технике безопасности и производственной санитарии в электронной промышленности, "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок".

1.1 На участке может работать смена не менее чем из двух человек, имеющих квалификационную группу по технике безопасности не ниже четвертой.

1.2 Запрещается работа на установке без вытяжной вентиляции.

1.3 Ремонтные и наладочные работы разрешается проводить бригаде, состоящей не менее чем из двух человек с разрешения начальника участка, обеспечивающего все организационные и технические мероприятия для безопасной работы.

1.4 В помещении технологического участка уборка должна производиться влажным способом при полном снятии напряжения и в присутствии кого-либо из персонала участка.

2. Правила электробезопасности

2.1 Установка модели УВН - 71М должна быть заземлены голым медным проводом площадью поперечного сечения не менее 4 мм².

2.2 Запрещается работать при снятых обшивках, кожухах, открытых дверях установки.

2.3 Запрещается включать импульсный высоковольтный генератор

- без подключенного блока активации.

- при открытой крышке блока активации.

- при зазоре между электродом и валом более 2 мм.

- при нарушении изоляции высоковольтного кабеля или диэлектрического покрытия на валу блока активации

2.4 Запрещается выключать питание установки при включенном импульсном высоковольтном генераторе

2.5 Запрещается оставлять без наблюдения установку, находящуюся под напряжением.

3 Правила пожаробезопасности

3.1 Легко воспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) должны храниться в небьющейся, герметически закрытой посуде и таре.

3.2 Запас ЛВЖ на рабочем месте не должен превышать потребности на одну смену.

3.3 Обтирочный материал должен храниться в специальных металлических ящиках с закрывающимися крышками.

3.4 Запрещается включать импульсный высоковольтный генератор

- при наличии воспламеняющихся предметов или веществ внутри блока активации

- при наличии капель любой жидкости на поверхности электрода или вала в блоке активации.

3.5 Работающим на участке запрещается работать при отсутствии проверенных средств защиты пожаротушения

6.2 Меры техники безопасности при работе с вакуумными установками

При работе с вакуумными установками могут возникать следующие виды опасности производственных факторов: электроопасность, пожароопасность, термоопасность, опасность химических ожогов.

Для предупреждения поражения электрическим током следует предусмотреть: надежное заземление корпуса установки и высоковольтного блока питания; надежную изоляцию внешней электропроводки; ограждение всех доступных для прикосновения токопроводящих частей; выполнение правил устройства электроустановок.

При перерывах подачи электроэнергии, или выхода из рабочего помещения необходимо установку выключать. Не оставлять без присмотра установку, находящуюся под напряжением. При работе с жидким азотом следить, чтобы брызги азота не попадали на незащищенные участки тела. Соблюдать режимы работы установки согласно техническим требованиям, предъявляемым к ней. Не работать при снятых щитках установки и открытых дверях шкафа управления. Соблюдать осторожность с нагретыми частями установки во избежание ожогов (нагреватель паромасляного насоса, подложки).

Вследствие высоких энергий и температур, развивающихся при ионной обработке, выделяются газы, пары и аэрозоли, повышающие содержание вредных веществ в воздухе. Поэтому необходимо осуществлять мероприятия, в результате которых содержание вредных веществ в зоне дыхания работающего снижается до предельно допустимых концентраций. К основным из них относятся:

1) внедрение прогрессивных технологий, герметизированного оборудования, низкотоксичных материалов, исключающих, или ограничивающих выделение вредных веществ и попадания их в рабочую зону;

2) применение приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования воздуха;

3) использование ловушек и фильтров вредных веществ в зонах их выделения, не допуская их распространения по всему помещению и попадания в атмосферу.

Во избежание поражения ионизирующим излучением при ионной обработке толщина стенок вакуумной камеры должна соответствовать нормам, а в смотровые окна должны быть вмонтированы свинцовые стекла соответствующей толщины.

На протяжении ряда лет вакуумные процессы считались экологически чистыми и практически безопасными для обслуживающего персонала. Ситуация изменилась в связи с широким внедрением в практику плазменных методов травления и активации поверхности, нанесения тонких пленок, процессов полимеризации и химических методов осаждения пленок из газовой фазы. Реакции, происходящие в плазме, приводят к образованию агрессивных, токсичных и взрывоопасных соединений. Если в лабораторных исследовательских установках их количество незначительно, то при переходе к промышленному производству необходимо применять специальные средства безопасности.