МАСКИРОВОЧНОЕ НЕГОРЮЧЕЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ, НЕВИДИМОЕ В БЛИЖНЕМ И ДАЛЬНЕМ ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ Российский патент 2024 года по МПК F41H3/00 

Изобретение относится к способу получения маскировочного теплоизоляционного покрытия, обладающего инфракрасной невидимостью и негорючестью, применяемого для поверхностей различной природы и формы, используемого в различных отраслях промышленности и строительства, в том числе для производства одежды, тканей, плащ-палаток, защищающих от электромагнитных волн, блокирующих визуальный тепловой фон в ИК-диапазоне от поверхностей различных нагретых изделий, предметов, машин, оборудования, транспортных средств, а также применяемых в качестве маскировки объектов, подвижных масс и тел.

Из уровня техники известны три элементарных способа передачи теплоты:

- теплопроводность (кондукция) - способ передачи теплоты за счет взаимодействия микрочастиц тела (атомов, молекул, ионов в электролитах и электронов в металлах) в переменном поле температур;

- конвекция - способ передачи теплоты за счет перемещения макрообъемов среды из области с одной температурой в область с другой температурой;

- тепловое излучение (радиационный теплообмен) - способ передачи теплоты за счет распространения электромагнитных волн в определенном диапазоне частот.

На основе принципа теплового излучения действуют приборы, специализирующиеся на обнаружении объектов, невидимых взгляду человека. Такими приборами являются тепловизоры или приборы теплового видения (ПТВ) фиксирующие и преобразующие инфракрасное излучение, исходящее от объектов, в видимое их изображение. Тепловизоры относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа, работающим в инфракрасном (ИК) диапазоне электромагнитных волн. ПТВ фиксирует объекты в абсолютной темноте, не требуя фоновой подсветки. ИК-диапазоны 3-5,5 мкм и 7-14 мкм (средний диапазон ИК излучения) являются рабочими зонами тепловизионного метода. Наиболее информативен диапазон 7-14 мкм, полностью совпадающий с широким окном прозрачности атмосферы и соответствующий максимальной излучательной способности наблюдаемых объектов в температурном диапазоне от -50 до +500°С.

В основу принципа действия тепловизоров положено двумерное преобразование теплового излучения объектов посредством оптико-механического сканера-камеры, содержащей одноэлементный высокочувствительный ИК-приемник, в видимый аналог теплового (инфракрасного) изображения объекта. Изображение создается за счет собственного излучения объекта и определяется температурными различиями на его поверхности путем трансформации в электрический сигнал аналого-цифровым преобразователем и выводится в понятном для глаза человека формате в многоцветном или монохромном режиме.

С целью создания эффективного маскировочного покрытия необходимо решить задачу снижения разницы температуры самого объекта и температуры его фона, то есть максимально снизить температуру поверхности объекта, при этом покрытие должно быть безопасным, прочным, эластичным, легким и негорючим.

Известен способ получения теплоизоляционного многослойного комбинированного полимерного покрытия, включающий последовательное нанесение на возможно предварительно нагретую поверхность покрывных слоев, сначала жидко-керамического покрытия из полимерной композиции, содержащей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³, и вспомогательные целевые добавки, затем на еще не высохшее покрытие наносят один или несколько слоев из стеклохолста и далее на поверхность стеклохолста наносят один или несколько слоев жидко-керамического покрытия, далее осуществляют окончательную сушку покрытия (Патент РФ №2352467, МПК В32В 27/02; В32В 27/12, В32В 27/20, C09D 5/02, опубл. 27.10.2008).

Недостатком данного изобретения является недостаточная эластичность теплоизоляционного многослойного комбинированного полимерного покрытия, вследствие этого невозможность применения на эластичных, подвижных поверхностях, таких как палатки, накидки, тканевые покрывала, а также большое количество слоев для достижения требуемого сопротивления теплопередаче и обеспечения теплозащитных свойств.

Известен способ получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия, включающий последовательное нанесение на нагретую поверхность покрывных слоев: жидко-керамического покрытия из полимерной композиции, одного или нескольких слоев стеклохолста, а затем одного или нескольких слоев полимерной вспучивающейся огнестойкой композиции с добавками, обеспечивающими получение вспучивающегося покрытия (Патент РФ №2352601, МПК C09D 5/18, C09D 5/02, В32В 27/20, опубл. 20.04.2009).

Недостатками данной полезной модели являются:

- применяемое жидко-керамическое покрытие является горючим;

- применяемая вспучивающаяся огнезащитная полимерная композиция не обладает теплофизическими свойствами, в результате чего, только увеличивает общую толщину конструкции, не повышая сопротивление теплопередачи.

Из уровня техники известен состав, отражающий и изолирующий инфракрасное излучение, для нанесения на поверхность текстильных изделий, состоящий из следующих компонентов (в об. %): или жидкие минеральные, полусинтетические, синтетические углеводороды технического назначения в виде всесезонного моторного масла, или жидкие углеводороды растительного происхождения пищевого назначения в виде пищевого растительного масла, или сочетание указанных выше жидких углеводородов в произвольном соотношении в количестве - 45-46; вермикулит вспученный фракционированный, размер фракции 0,16-0,63 мм - 43-44; парафин - 8-10; алюминиевая пигментная пудра - 2 (Патент РФ №2618967, F14H 3/00, опубл. 11.05.2009).

Недостатками изобретения является отсутствие каких-либо теплоизоляционных свойств, горючесть покрытия и сложность устройства за счет дополнительного устройства подкладочной ткани, которая фиксируется к текстильной основе путем пришивания.

Наиболее близким аналогом - прототипом является теплоизоляционное покрытие, содержащее по крайней мере, один слой, включающий полимерное связующее и полые микросферы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит основу из гибкого материала для нанесения слоев (Патент РФ №118654, МПК Е04 1/76, опубл. 22.02.2012). В качестве гибкого материала применяется ткань, нетканое полотно, стеклоткань, ткань асбестовая, полотно нетканое асбестовое. При этом слои теплоизоляционного покрытия могут располагаться как с одной, так и по обе стороны основы.

Недостатком аналога является горючесть применяемого материала Г1.

Целью изобретения является получение эластичного негорючего легкого теплоизоляционного покрытия, позволяющего снизить тепловой фон в ИК-диапазоне электромагнитных волн от нагретых поверхностей без усложнения конструкции и повышения толщины материала, а также возможностью окрашивания в различные цвета без ухудшения теплофизических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что маскировочное негорючее теплоизоляционное покрытие содержит основу, в виде тканого, или нетканого материала, стеклохолста, стеклоткани, любого текстильного изделия и теплоизоляционный слой, снижающий отражение электромагнитного излучения в радиолокационном диапазоне длин волн веществ, в виде в виде негорючей (группа горючести НГ) сверхтонкой теплоизоляции, наносимой с одной или двух сторон на основу, с коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м⋅°С), на основе полых микросфер, толщиной от 1 мм до 4 мм, выполненной из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па⋅с, включающей смесь полимерного связующего 5-95 об. % с полыми микросферами 5-95 об. %, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90 об. % (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или их смеси и от 10 до 90 об. % смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит микросферы с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 50 до 650 кг/м³, поглощающих магнитную составляющую радиолокационного излучения, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси, при этом водно-суспензионная композиция дополнительно содержит смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой или аминокислотой в эквимолекулярном соотношении, а также один антипирен, выбранный из группы, включающей тригидрит алюминия, соединения бора, соединения фосфора, соединения сурьмы, высокохлорированные парафины, бромпроизводные ароматических углеводородов, смеси солей неорганических кислот с меламино- или мочевино-формальдегидными смолами, амины никеля, амины цинка, амины кобальта, карбонаты аммония, сульфаты аммония, соли молибдена, соли ванадия, соли церия, или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

смесь полимерного связующего с полыми микросферами 100 смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой кислотой или аминокислотой 2-5 вышеуказанный антипирен5-10 вышеуказанный антипирен5-10

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, на которой показана плащ-палатка с нанесенным маскировочным покрытием (пример 1), фиг. 2, на которой показаны результаты съемки тепловизора человека в плащ-палатке, фиг. 3 и фиг. 4, на которой показаны сравнительные результаты съемки тепловизора людей в плащ-палатке с нанесенным маскировочным покрытием и без плащ-палатки.

Пример 1 на фиг. 1.

На тканевую основу 1 в виде плащ-палатки тз брезента огнеупорного плотностью 580 г/м2 по ГОСТ 15530 наносятся теплоизоляционные слои 2 кистью или специализированным оборудованием высокого давления толщиной 0,5 мм с межслойной сушкой 24 часа.

В качестве примера была нанесена негорючая паропроницаемая сверхтонкая теплоизоляция на основе полых микросфер, производимого заявителем патента, жидкое теплоизоляционное покрытие из серии «Броня» с коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м⋅°С) и коэффициентом паропроницаемости 0,03 мг/(м⋅ч⋅Па), например паропроницаемая модификация «Броня Фасад НГ», произведенное по ТУ 2216-006-09560516-2013.

Теплоизоляционное покрытие на поверхность можно наносить с помощью кисти или безвоздушного распылителя последовательными слоями. Время полного высыхания каждого слоя при температуре +20°С - 24 часа, на отлип - 15-20 минут. Достичь требуемого сопротивления теплопередачи защищаемой конструкции и снизить температуру поверхности до требуемой можно за счет нанесения соответствующего количества слоев. Таким образом, на внутреннюю сторону тканевой основы плащ-палатки было нанесено три слоя покрытия с общей толщиной готового покрытия около 1,6 мм.

В Табл. 1 приведены технические характеристики полученного по проведенному примеру маскировочного теплоизоляционного покрытия.

Расчетные параметры снижения температуры поверхности в зависимости толщины теплоизоляционного слоя приведены в Табл. 2.

На фиг. 2. изображены результаты термограммы съемки тепловизором человека одетого в плащ-палатку с маскировочным теплоизоляционным покрытием на основе полых микросфер. Температура поверхности плащ-палатки не отличается от окружающей среды, тем самым человек становится невидимым в ИК-излучении.

На фиг. 3 и фиг. 4 представлены результаты аэросъемки тепловизором и термограммы человека в плащ-палатке с защитным маскировочным покрытием 4 и 5 и человека в обычной военной одежде и бронежилете 3 и 6. Как видно, по результатам термограммы на фиг. З человек в плащ-палатке 3, лежащий на земле полностью накрытый плащ-палаткой, абсолютно невидим в ИК-излучении, что подтверждает новизну и эффективность предлагаемого патента.

Изобретение позволяет:

- снизить разницу температуры самого объекта и температуры его фон, обеспечив невидимость для тепловизора в тепловом диапазоне волн;

- затруднить переход конвекционного теплообмена и теплоизлучения между поверхностью объекта и маскировочным покрытием в теплообмен за счет теплопроводности вследствие низкого коэффициента теплопроводности самого теплоизоляционного покрытия на основе полых микросфер;

- получить безопасное негорючее покрытие, способное выдерживать воздействия высоких температур и открытого пламени в течение определенного периода времени за счет применения негорючей теплоизоляции;

- возможность придания заданного цвета покрытию, путем нанесения акриловой краски или коллерования последнего финишного слоя;

- обеспечить легкость покрытия за счет его тонкого слоя.

Изобретение относится к маскировочному теплоизоляционному покрытию, обладающему инфракрасной невидимостью и негорючестью, применяемому для поверхностей различной природы и формы, используемому в различных отраслях промышленности и строительства, в том числе для производства одежды, тканей, плащ-палаток, защищающих от электромагнитных волн, блокирующих визуальный тепловой фон в ИК-диапазоне от поверхностей различных нагретых изделий, предметов, машин, оборудования, транспортных средств, а также применяемых в качестве маскировки объектов, подвижных масс и тел. Маскировочное негорючее теплоизоляционное покрытие содержит основу и теплоизоляционный слой в виде негорючей с группой горючести НГ сверхтонкой теплоизоляции, наносимой с одной или двух сторон на основу, с коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м⋅°С), на основе полых микросфер, толщиной от 1 до 4 мм, выполненной из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па⋅с, включающей смесь полимерного связующего 5-95 об. % с полыми микросферами 5-95 об. %, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, в качестве полых микросфер композиция содержит микросферы с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 50 до 650 кг/м³, поглощающие магнитную составляющую радиолокационного излучения, при этом водно-суспензионная композиция дополнительно содержит смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой или аминокислотой в эквимолекулярном соотношении, а также антипирен. Технический результат заключается в получении эластичного негорючего легкого теплоизоляционного покрытия, позволяющего снизить тепловой фон в ИК-диапазоне электромагнитных волн от нагретых поверхностей без усложнения конструкции и повышения толщины материала, а также с возможностью окрашивания в различные цвета без ухудшения теплофизических свойств. 4 ил., 2 табл.

Маскировочное негорючее теплоизоляционное покрытие, невидимое в ближнем и дальнем инфракрасном диапазоне, содержащее основу в виде тканого или нетканого материала, стеклохолста, стеклоткани, любого текстильного изделия, и теплоизоляционный слой, снижающий отражение электромагнитного излучения в радиолокационном диапазоне длин волн веществ, в виде негорючей с группой горючести НГ сверхтонкой теплоизоляции, наносимой с одной или двух сторон на основу, с коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м⋅°С), на основе полых микросфер, толщиной от 1 до 4 мм, выполненной из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па⋅с, включающей смесь полимерного связующего 5-95 об. % с полыми микросферами 5-95 об. %, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90 об. % (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или их смеси, и от 10 до 90 об. % смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит микросферы с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 50 до 650 кг/м³, поглощающие магнитную составляющую радиолокационного излучения, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные зольные микросферы или их смеси, при этом водно-суспензионная композиция дополнительно содержит смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой или аминокислотой в эквимолекулярном соотношении, а также один антипирен, выбранный из группы, включающей тригидрит алюминия, соединения бора, соединения фосфора, соединения сурьмы, высокохлорированные парафины, бромпроизводные ароматических углеводородов, смеси солей неорганических кислот с меламино- или мочевино-формальдегидными смолами, амины никеля, амины цинка, амины кобальта, карбонаты аммония, сульфаты аммония, соли молибдена, соли ванадия, соли церия или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

смесь полимерного связующего с полыми микросферами 100 смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой кислотой или аминокислотой 2-5 вышеуказанный антипирен 5-10