МАТЕРИАЛ ДЯЛ ЗАЩИТЫ СТЕКЛА Российский патент 1997 года по МПК C03C17/28 

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности, к составам защитных покрытий на основе термопластичных полимеров, применяемых для упрочнения стекла и может быть использовано в различных отраслях промышленности, особенно в химической, микробиологической и пищевой для повышения механической прочности стеклянных изделий (труб, переходников, вставок и т.д.)
На предприятиях химической, микробиологической и пищевой промышленности, где по трубопроводам транспортируются химические вещества и реактивы, фармацевтические препараты, красители и пищевые продукты, требующие особой чистоты, металлические трубопроводы окисляются, в результате чего нарушаются технологические процессы, изменяют вкус, цвет, стерильность и качество готовой продукции. В связи с этим в настоящее время во всех отраслях народного хозяйства все больше применяются неметаллические трубопроводы (из пластмасс, стеклопластиков и технологического стекла). Из неметаллических трубопроводов в последние годы широко используются стеклянные. Стекло обладает высокой коррозионной стойкостью, газонепроницаемостью, прочностью и гигиеничностью. Оно практически нерастворимо в жидких средах и не влияет на состав и качество транспортируемых сред. Применение стеклянных трубопроводов для различных технологических процессов является прогрессивным технологическим направлением, позволяющим успешно содействовать решению важной народнохозяйственной задачи экономии нержавеющей стали, черных и цветных металлов. Область применения стеклянных трубопроводов и объемы их внедрения постоянно расширяются.

Однако, стекло имеет существенный недостаток способность к разрушению при воздействии незначительных ударных нагрузок, что является основным препятствием для широкого внедрения стеклянных труб на различных предприятиях страны. В практике эксплуатации стеклоизделий имеют место даже случаи самопроизвольного их разрушения. В напорных стеклянных трубопроводах разрушение от ударной нагрузки может сопровождаться выбросом транспортируемой агрессивной среды и явиться причиной несчастного случая.

Известно, что поверхность стеклянных изделий защищают полимерными покрытиями /1/. В этом случае стеклополимерные изделия снимают ряд ограждений по технике безопасности, значительно расширяют область их применения, так как стеклополимерные изделия имеют более высокую ударную прочность, а при разрушении стеклянной основы исключается фонтанный выброс осколков стекла. Однако, полимерные покрытия имеют низкие адгезионные и физико-механические характеристики, а также трудно перерабатываются в покрытия.

По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близким к изобретению является материал для защиты стекла, содержащий 100 мас.ч. полиэфира фторопласта, или полиамида 0,25-5,37 мас. ч. дикарбоновой кислоты или ее производное /2/.

Существенным недостатком материала-прототипа является сравнительно низкая ударная прочность и технологичность.

Цель изобретения повышение ударной прочности и технологичности переработки в покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что материал для защиты стекла, включающий полиэфир или фторопласт, или полиамид и модификатор, в качестве модификатора содержит хинон или его производное при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полиэфир или фторопласт, или полиамид 100,00
Хинон или его производное 0,15-4,10.

Материал может дополнительно содержать наполнитель в количестве 1,1-45,4 мас.ч.

В качестве примера в заявляемом материале для защитного покрытия используют пентапласт (ПНТ), фторопласт (ФТ-поливинилиденфторид), полиамид (ПА), поликарбонат (ПКН) и хинон или его производное хинон (ХН), хинонмонооксим (ХМО), бензохиноноксим (БХО), хинонмоноимин (ХМИ), хинондиоксим (ХДО), фенохинон (ФХ), дефенохинон (ДХ), нафтохинон (НХ), фенатренхинон (ФНХ), хинондиимин (ХДИ) и наполнитель: каолин (К), десмопан (ДП), тальк (Т), фьюминг-окислы (ФО), углеродное волокно (УВ), окись молибдена (ОМ), поливинилспиртовое волокно (ПВС), цинковая пыль (ЦП), поливинилхлоридное волокно (ПВХ), окись хрома (ОХ), оксалоновое волокно (ОВ), алюминиевая пудра (АП), полиуретан (ПУ), дивинилстирольный термопласт (ДСТ), высокодисперсный свинец (ВС), сажа (С), слюда (СЛ), мелкодисперсный никель (МН).

Компоненты материала берутся в указанных количествах и тщательно перемешивают в смесителе при комнатной температуре в течение 13 мин. Из приготовленного материала (смесей) формируют образцы. Поверхность стекла перед нанесением защитного покрытия обезжиривают спиртом.

Разрушающее напряжение при растяжении оценивают на образцах, выполненных в виде двухсторонних лопаточек. Ударную прочность образцов определяют на маятниковом копре, а показатель текучести расплава (технологичность) на приборе ИИРТ-2. Внутренние напряжения определяют по величине отклонения от первоначального положения свободного конца консолью закрепленной упругой металлической пластины с нанесенным слоем покрытия (консольный метод). В качестве консоли служит прямоугольная пластина из стали длиной 100 мм (l), шириной 16 см и толщиной 1,9 мм. Максимальный прогиб консоли, после нанесения на ее одной сторону полимера, оценивают на модернизированном устройстве на базе микроскопа ММИ-2. Внутренние напряжения рассчитывают по формуле:

где
Δh отклонение подложки от первоначального положения, мм;
E модуль упругости подложки, кгс/мм²;
t толщина подложки, мм;
δ толщина полимерного покрытия, мм.

Конкретные составы известного и заявляемого материала на основе пентапласта приведены в табл. 1.

В табл. 2 приведены свойства заявляемого и известного материалов на основе пентапласта.

Конкретные составы известного и заявляемого материала на основе фторопласта приведены в табл. 3.

В табл. 4 приведены свойства заявляемого и известного материалов на основе фторопласта
Конкретные составы известного и заявляемого материалов на основе полиамида приведены в табл. 5
В табл. 6 приведены свойства заявляемого и известного материалов на основе полиамида.

Конкретные составы известного и заявляемого материалов на основе поликарбоната приведены в табл. 7.

В табл. 8 приведены свойства известного и заявляемого материалов на основе поликарбоната.

Из табл. 2, 4, 6, 8 видно, что заявляемый материал для защиты стекла по сравнению с известными имеет более высокую ударную прочность и лучшую технологичность переработки в покрытия. Кроме того, он обладает сравнительно низкими внутренними напряжениями и более высокими прочностными характеристиками.

Применение заявляемого материала для защиты стекла позволит повысить безопасность, надежность и долговечность стеклянных изделий.

Использование: для упрочнения стекла. Сущность изобретения: материал для защиты стекла содержит, мас.ч.: полиэфир или фторопласт, или полиамид 100 хинон или его производное 0,15-4,10, материал может содержать наполнитель 1,1-45,4. Ударная прочность 32-44 кДж/м². 1 з.п. ф-лы, 8 табл.

1. Материал для защиты стекла, включающий полиэфир, или фторопласт, или полиамид и модификатор, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной прочности и улучшения технологичности переработки в покрытия, в качестве модификатора он содержит хинон или его производное при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полиэфир, или фторопласт, или полиамид 100,00
Хинон или его производное 0,15 4,10
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения разрушающего напряжения при растяжении, он дополнительно содержит наполнитель в количестве 1,1 45,4 мас.ч.