ТКАНЕПЛЕНОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ НА ЕГО ОСНОВЕ Российский патент 2020 года по МПК B32B1/08 F16L11/02 

Предлагаемое изобретение относится к многослойным материалам и изделиям на его основе, предназначенным для изготовления гибких трубопроводов из полимерных композиционных материалов, соответствующих требованиям АП-25 по горючести, например, таких как: гибкие трубопроводы низкого давления системы кондиционирования воздуха в летательных аппаратах и касается многослойного материала для гибких трубопроводов.

Известен многослойный материал из лент на основе стеклоткани с фторопластовым покрытием (масса 104 г/м²) и/или пленки на основе двуосноориентированного политетрафторэтилена (масса 1 м² 458 г/м², толщина 0,23 мм, разрывная нагрузка полоски 50 мм 223 Н) для изготовления гибких воздуховодов (US 2003075228 A1, В32В 1/08, опубл. 24.04.2003).

Недостатками этого материала является низкая герметичность из-за применения растянутого фторопласта, который имеет пористую воздухопроницаемую структуру, большую массу и толщину. Также применение пленки не армированной тканью снижает физико-механические свойства материала.

Известен гибкий трубопровод системы кондиционирования воздуха летательных аппаратов, изготовленный из пены на основе поливинилиденфторида (ПВДФ) (US 9669593 В2, В29С 51/00, опубл. 06.06.2017).

Недостатками указанного материала, в связи с высокой пористостью, являются высокое влаго и водопоглощение.

Известен гибкий трубопровод системы кондиционирования воздуха летательных аппаратов, внутренняя и внешняя оболочки которого изготовлены из полиимидной пленки (US 20070235100 A1, F16L 11/118, опубл. 11.10.2007).

Недостатками указанного материала являются малая прочность, в связи с применением неармированной тканью пленки, поэтому снижены физико-механические свойства, стойкость к многократному изгибу и истиранию.

Наиболее близким аналогом по назначению и технической сущности, принятым за прототип, является многослойный материал содержащий основу со слоем термостойкого полимерного материала, расположенным, по меньшей мере, на одной из сторон основы. В качестве подходящего материала оболочки гибкого воздуховода можно указать материал Винилискожа - Т «Белкуша», выпускаемый ООО «Тосно-Текс», С.-Петербург. ТУ 8729-002-43473625-97, зарегистрирован в Тест - С.-Петербург и внесен в реестр учетной политики за №010/004835 от 22.04.97. Материал представляет собой тканевую основу из стеклянных крученых комплексных нитей с окрашенным двусторонним поливинилхлоридным покрытием и характеризуется следующими физико-механическими показателями:

- Разрывная нагрузка, основа/уток Н, 400/300

- толщина ленты с пленочным покрытием 0.30±0.05, ГОСТ 17073

- толщина пленочного покрытия, мм 0.08±0.05, ГОСТ 17073

- прочность связи пленочного покрытия с основой, Н/см не менее 4, ГОСТ 17317

- жесткость, сН 7-13, ГОСТ 8977

Указанный материал применяется для изготовления гибких полимерных шлангов и других промышленных товаров и представляет собой тканевую основу из стеклянных крученых комплексных нитей с окрашенным поливинилхлоридным покрытием (RU 65169 U1, F16L 9/128, опубл. 27.07.2007).

Недостатками известного материала являются высокая масса, невысокая прочность на разрыв, невысокая прочность связи пленочного покрытия с основой.

Технической задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является создание тканепленочного материала, являющегося многослойным негорючим, не токсичным, герметичным и свариваемым между собой материалом, с низкой массой 1 м², повышенной разрывной нагрузкой, пониженными влаго-, водопоглощением и тепловыделением.

Для достижения поставленного технического результата предложен многослойный материал для гибких трубопроводов низкого давления системы кондиционирования воздуха в летательных аппаратах, включающий текстильную основу из синтетических нитей и нанесенные на нее с лицевой и изнаночной сторон слои эластомерного покрытия, причем в качестве текстильной основы используют стеклоткань полотняного переплетения, а эластомерное покрытие включает в себя фторкаучук, термопластичный фторопласт и пигментный наполнитель, при этом весовое соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного слоев эластомерного покрытия составляет соответственно 1,0:(0,8-1,0):(0,5-0,7).

Предпочтительно, в качестве пигментного наполнителя используется двуокись титана или сульфид цинка.

Предложено также изделие, выполненное из указанного выше многослойного материала для гибких трубопроводов низкого давления системы кондиционирования воздуха в летательных аппаратах.

Применение в качестве текстильной основы стеклоткани полотняного переплетения позволило повысить механические свойства тканепленочного материала, а именно повысить разрывную нагрузку.

Введение в состав эластомерного покрытия термопластичного фторопласта позволило улучшить свойства горючести материала, понизить тепловыделение, влаго- и водопоглощение, увеличить герметичность и срок службы покрытия, обеспечило возможность сваривания материала между собой.

Установлено, что применение в качестве компонентов эластомерного покрытия фторполимеров (фторкаучук, термопластичный фторопласт) обеспечивает соответствие материала требованиям АП-25 по горючести, при этом нет необходимости дополнительно вводить в полимерную композицию покрытия антипирены, что способствует улучшению экологичности данного материала, снижению его массы, стоимости, дымообразования и тепловыделения, также фторопласты инертны - не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации в отличие от мягкого поливинилхлоридного покрытия, для которого характерна эмиссия пластификатора, а при нагреве и соединений хлора.

Применение двустороннего эластомерного покрытия обеспечивает технологичность изготовления сварного шва при изготовлении рукава трубопровода и препятствует разрушению стеклоткани под действием внешних факторов при эксплуатации.

Применение нетоксичных пигментных наполнителей (двуокись титана, сульфид цинка и др.) в составе эластомерного покрытия предотвращает слипание тканепленочного материала при его производстве и хранении, а также снижает стоимость готового материала.

Примеры осуществления

Пример 1.

На текстильную основу стеклоткань Э1-100 (ГОСТ 19907) полотняного переплетения с поверхностной плотностью 110 г/м² прямым способом с помощью ракельного ножа наносили лицевой слой эластомерного покрытия на основе фторкаучука СКФ-32 (ГОСТ 18376), фторопласта Ф-32ЛН (ОСТ 6-05-432), наполнителя двуокиси титана Р-02 (ГОСТ 9808). Масса лицевого слоя (привес от покрытия) составила - 88 г/м².

Далее на текстильную основу прямым способом с помощью ракельного ножа наносили изнаночный слой эластомерного покрытия на основе фторкаучука СКФ-32, фторопласта Ф-32ЛН, наполнителя двуокиси титана Р-02. Масса изнаночного слоя (привес от покрытия) составила - 55 г/м².

Соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составило: 1,0:0,8:0,5.

Пример 2.

На текстильную основу стеклоткань Э2-80 (ГОСТ 19907) полотняного переплетения с поверхностной плотностью 100 г/м² прямым способом с помощью ракельного ножа наносили лицевой слой эластомерного покрытия на основе фторкаучука СКФ-26 (ГОСТ 18376), фторопласта Ф-2М (ТУ 6-05-1781), наполнителя двуокиси титана CR-02 (ГОСТ 9808). Масса лицевого слоя (привес от покрытия) составила - 98 г/м².

Далее на текстильную основу прямым способом с помощью ракельного ножа наносили изнаночный слой эластомерного покрытия на основе фторкаучука СКФ-26, фторопласта Ф-2М, наполнителя двуокиси титана CR-02. Масса изнаночного слоя (привес от покрытия) составила - 60 г/м².

Соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составило: 1,0:1,0:0,6.

Пример 3.

На текстильную основу стеклоткань ЭЗ/1-100 (ГОСТ 19907) полотняного переплетения с поверхностной плотностью 108 г/м² прямым способом с помощью ракельного ножа наносили лицевой слой эластомерного покрытия на основе фторкаучука СКФ-32 (ГОСТ 18376), фторопласта Ф-32ЛН (ОСТ 6-05-432), наполнителя сульфида цинка «Липотон» (ГОСТ 907). Масса лицевого слоя (привес от покрытия) составила - 110 г/м².

Далее на текстильную основу прямым способом с помощью ракельного ножа наносили изнаночный слой эластомерного покрытия на основе фторкаучука СКФ-32, фторопласта Ф-32ЛН, наполнителя двуокиси титана CR-02. Масса изнаночного слоя (привес от покрытия) составила - 70 г/м². Соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составило: 1,0:1,0:0,7.

Свойства материалов приведены в таблице.

Пример 4

Тканепленочный материал изготавливали по примеру 1.

Гибкий трубопровод, включающий: оболочку из тканепленочного материала; поверх оболочки приклеена на эластичном клее армирующая спираль толщиной 1,75-2,2 мм (спираль жесткости) с шагом между витками 8-15 мм; по сторонам трубопровода приклеены манжеты из эластичного материала 0,5-2,0 мм. Для получения оболочки гибкого трубопровода, на специальной оснастке, диаметром 32 мм и длиной 500 мм, был намотан тканепленочный материал и сварен между собой при температуре 80-150°С. Армирующая спираль изготовлена на основе полиамида и антипирена в весовом соотношении 1:0,2. Полученную спираль приклеивали при помощи раствора (20-50%) фторопласта в этилацетате. По открытым сторонам трубопровода приклеены на эластичном клее манжеты из эластичного материала, армированного одним слоем ткани с внутренним перехлестом по стыку.

Проведенный осмотр и анализ гибкого трубопровода выявил отсутствие: складок, не равномерности склейки между оболочкой и армирующей стренгой, непроклея в зоне сварки оболочки. Проведено исследование: массы спиральной части трубопровода, герметичности и горючести гибкого трубопровода. Проведенное исследование показало, что масса спиральной части гибкого трубопровода составляет 8-10 г/дм², герметичность соответствует ОСТ 1 001128-74 (группа 2-12), по горючести является самозатухающим, что отвечает требованиям АП-25 Приложение F часть 1.

Пример 5

Тканепленочный материал изготавливали по примеру 2.

Гибкий трубопровод, включающий: оболочку из тканепленочного материала; поверх оболочки приклеена на эластичном клее термопластичная стренга толщиной 1,5-1,8 мм (спираль жесткости) с шагом между витками 5-12 мм; по сторонам трубопровода приклеены манжеты из эластичного материала толщиной 0,5-2,0 мм. Для получения оболочки гибкого трубопровода, на специальной оснастке, диаметром 40 мм, был намотан тканепленочный материал и склеен между собой при помощи раствора (50-80%) фторопласта в этилацетате. Армирующая спираль изготовлена на основе полиамида и антипирена в весовом соотношении 1:0,4. Полученную спираль приклеивали при помощи раствора (20-50%) фторопласта в этилацетате. По открытым сторонам трубопровода приклеены на эластичном клее манжеты из эластичного материала, армированного одним слоем ткани с внутренним перехлестом по стыку.

Проведенный осмотр и анализ гибкого трубопровода выявил отсутствие: складок, не равномерности склейки между оболочкой и армирующей стренгой, непроклея в зоне склейки оболочки. Проведено исследование: массы спиральной части трубопровода, герметичности и горючести гибкого трубопровода. Проведенное исследование показало, что масса спиральной части гибкого трубопровода составляет 6-9 г/дм², герметичность соответствует ОСТ 1 001128-74 (группа 2-12), по горючести является самозатухающим, что отвечает требованиям АП-25 Приложение F часть 1.

Испытания на определение толщины проводили по ГОСТ 17073, разрывную нагрузку по ГОСТ 17316, прочность связи покрытия с основой - ГОСТ 17317, жесткость по ГОСТ 8977, горючесть - по АП-25, прил. F, ч. 1.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый материал обладает небольшой толщиной, в 2 раза ниже прототипа, высокой разрывной нагрузкой (прочностью на разрыв) и превосходит прототип в 2,7-3,5 раз по основе и в 2,3-3,2 по утку, прочность связи покрытия с основой заявленного материала выше, чем у прототипа на 35%. По горючести разработанный материал является трудносгорающим, Таким образом, использование предлагаемого материала для гибких трубопроводов позволит увеличить надежность и пожаробезопасность гибких трубопроводов СКВ ЛА.

Изобретение относится к области композиционных материалов, предназначенных для изготовления гибких трубопроводов низкого давления системы кондиционирования воздуха в летательных аппаратах и касается многослойного материала для гибких трубопроводов. Материал включает текстильную основу из синтетических нитей и нанесенные на нее с лицевой и изнаночной сторон слои эластомерного покрытия, причем в качестве текстильной основы используют стеклоткань полотняного переплетения, а эластомерное покрытие включает в себя фторкаучук, термопластичный фторопласт и пигментный наполнитель, при этом весовое соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного слоев эластомерного покрытия составляет соответственно 1,0:(0,8-1,0):(0,5-0,7). Изобретение обеспечивает создание тканепленочного материала, являющегося многослойным негорючим, герметичным и свариваемым между собой материалом с низкой массой 1 м², повышенной разрывной нагрузкой, пониженным влаго- и водопоглощением и тепловыделением. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

1. Многослойный материал для гибких трубопроводов низкого давления системы кондиционирования воздуха в летательных аппаратах, включающий текстильную основу из синтетических нитей и нанесенные на нее с лицевой и изнаночной сторон слои эластомерного покрытия, отличающийся тем, что в качестве текстильной основы используют стеклоткань полотняного переплетения, а эластомерное покрытие включает в себя фторкаучук, термопластичный фторопласт и пигментный наполнитель, при этом весовое соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного слоев эластомерного покрытия составляет соответственно 1,0:(0,8-1,0):(0,5-0,7).

2. Многослойный материал для гибких трубопроводов низкого давления системы кондиционирования воздуха в летательных аппаратах по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пигментного наполнителя используется двуокись титана или сульфид цинка.

3. Изделие из многослойного материала для гибких трубопроводов низкого давления системы кондиционирования воздуха в летательных аппаратах, отличающееся тем, что оно выполнено из материала по п. 1.