Способ соединения поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани Российский патент 2024 года по МПК C09J5/00 C09J127/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу соединения поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани, произведенной на основе суспензии фторопласта 4Д.

Уровень техники

Известны способы, относящиеся к химической обработке поверхности фторопласта перед склеиванием.

Известен способ обработки поверхности стекло волокно наполненного политетрафторэтилена, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2400493 (опубл. 27.09.2010, МПК C08J 7/06, C09J 183/06). В данном патенте описывается способ обработки стекловолокнонаполненного политетрафторэтилена адгезивным составом для крепления резины во время вулканизации путем обработки поверхности стекловолокнонаполненного политетрафторэтилена натрий-нафталиновым комплексом в тетрагидрофуране с последующей промывкой 2-4 вес. %-ным раствором 3-аминопропилтриэтоксисилана в этиловом спирте и сушкой при температуре 70-90°С.

Недостатки известного способа значительные затраты, осложнен мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ, соблюдение экологических требований.

Известен способ склеивания изделий из политетрафторэтилена, раскрытый в описании к авторскому свидетельству СССР №423828 (опубл. 15.04.1974, МПК C09J 5/02). С целью повышения прочности склеивания, согласно изобретению, поверхность изделий, подлежащих склеиванию, до стадии выпечки заготовки обрабатывают кремнийорганическими жидкостями, содержащими группы, способные к гидролизу (например, галоид, алкокси, ацетокси), а затем промывают водой. После обработки поверхность хорошо склеивается обычными клеями, например, эпоксидными типа БФ.

Недостатки известного способа - необходимость предварительной подготовки поверхности к склеиванию с использованием дорогостоящих химических реагентов, которые впоследствии необходимо утилизировать.

Известны способы, относящиеся к активации плазменной обработкой поверхности перед склеиванием.

Известен способ склеивания активированной фторопластовой пленки с металлом, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2665540 (опубл. 30.08.2018, МПК C09J 5/02, C09J 109/02, C09J 163/00). Изобретение относится к способу склеивания активированной фторопластовой пленки с металлом методом холодного отверждения клеевой композиции из эпоксидной и резиновой составляющей на основе бутадиен-нитрильного каучука. Места склеивания металлического основания резинометаллического изделия с активированной фторопластовой пленкой подвергают абразивоструйной обработке электрокорундом, обезжиривают растворителем нефрас, сушат на воздухе, далее обрабатывают ацетоном и просушивают до удаления ацетона. Поверхность активированной фторопластовой пленки также обезжиривают ацетоном и просушивают до удаления ацетона. После этих операций на склеиваемую поверхность наносят эпоксидный клей ЦМК-3 и сразу склеивают активированную фторопластовую пленку с металлическим основанием при температуре 15-35°С и удельном давлении 0,2 МПа в течение 48 час.

Недостаток известного способа сложная длительная подготовка поверхности к склеиванию, необходимость предварительной активации фторопластовой пленки и выдержки склеиваемого шва под давлением в течение длительного времени.

Существуют и другие способы склеивания поверхности без применения химических реагентов и плазменной обработки поверхности.

Известен способ соединения фторопластовой лакоткани на стеклотканевой основе, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2600060 (опубл. 20.10.2016, МПК В29С 65/34). Способ включает нагрев соединяемых участков полотна и последующее их сдавливание. Нагрев осуществляют двумя нагревателями сверху и снизу свариваемого полотна. Нижний нагреватель выполнен в виде опорной плиты с высокой теплопроводностью, температура которой поддерживается в пределах 395±5°С. Температура верхнего нагревателя, выполненного в виде цилиндра или параллелепипеда из меди с полированной нижней гранью, поддерживается в пределах 430±5°С. Верхний нагреватель давит на соединяемые участки с усилием 8±1 кг/см², а скорость его перемещения не более 1 см/с. Изобретение обеспечивает технологичный, надежный и экономичный способ соединения высокотемпературной, высокопрочной, химически устойчивой к агрессивным средам фторопластовой лакоткани.

Недостаток известного способа - необходимость применения специального оборудования и применения высокой температуры.

Известен способ склеивания фторопластовой стеклоткани с поверхностью изделия, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2777642 (опубл. 08.08.2022, МПК C09J 5/00, C09J 109/06). Известный способ склеивания фторопластовой стеклоткани с поверхностью изделия включает очистку склеиваемых поверхностей, нанесение клеевого слоя по меньшей мере на одну из указанных поверхностей и приведение указанных поверхностей в контакт.В качестве клея используют сольвентный контакт-клей на основе раствора бутадиен-стирольного каучука в дихлорметане.

Недостатки известного способа:

- ограниченная возможность использования, что обусловлено деформацией поверхности изделия, с которым склеивают фторопластовую стеклоткань, вблизи контура клеевого шва;

- повышенные требования к условиям складирования и транспортировки, что обусловлено длительным сроком (до 24 часов) полного высыхания клеевого шва, при этом отдельные готовые изделия склеиваются между собой при нарушении указанных условий вследствие частичного вытекания клеевого слоя;

- отсутствие устойчивости клеевого соединения к воздействию химических веществ, находящихся в составе синтетических моющих средств (бактерициды, дезинфицирующие средства), и тропическим климатическим условиям, в частности, к поражению спорами грибка, длительному солнечному облучению, повышенной влажности.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача, положенная в основу настоящего изобретения, заключается в устранении недостатков прототипа.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в расширении возможности использования клеевых композиций при склеивании изделий из фторопластовой стеклоткани, снижение требований к транспортировке готовых изделий и повышение устойчивости полученного клеевого соединения к воздействию химических веществ.

В качестве изобретения заявлен способ соединения поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани. Заявленный способ включает в себя очистку соединяемых поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани от пыли и загрязнений, нанесение клеевой композиции, по меньшей мере, на одну из соединяемых поверхностей и приведение указанных поверхностей в контакт. Согласно изобретению, в качестве клеевой композиции используют раствор фторопласта-42 в органическом растворителе.

Дополнительные преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения представлены в следующих частных вариантах его осуществления.

В частности, соединение поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани проводят при температуре окружающей среды в диапазоне от 20 до 25°С.

В частности, указанная фторопластовая стеклоткань представлена фторопластовой стеклотканью, пропитанной водной суспензией фторопласта 4Д.

В частности, соединяемые поверхности удерживают в контакте в течение 22-44 секунд и прокатывают прижимным инструментом. В частности, концентрация растворенного фторопласта-42 в ацетоне составляет 0,01-0,02 г/см³.

В частности, органический растворитель выбирают из следующего ряда: ацетон, диметилформамид (ДМФА), диметилацетамид (ДМАА), триметилфосфат, N-метилпирролидон.

В частности, нанесение раствора фторопласта-42 в органическом растворителе осуществляют кистью строительной.

В частности, нанесение раствора фторопласта-42 в органическом растворителе осуществляют с помощью клеевого пистолета с дозатором и съемной кистью.

Описание варианта осуществления изобретения

Стеклоткань фторопластовая применяется в эксплуатационном диапазоне температур от минус 100°С - до плюс 250°С в качестве покрывного материала (прокладок, перекрытий, перегородок) для тепловой, звуковой и химической изоляции промышленного оборудования, трубопроводов, строительных конструкций и иных технических целей. Наиболее предпочтительным является использование такой ткани в качестве огнезащитной прослойки между облицовкой и изоляцией обрешетки кабин локомотивов, вагонов моторвагонных подвижных составов, пассажирских вагонов локомотивной тяги, вагонов специального подвижного состава железнодорожного транспорта, обеспечивающей гидроизоляцию и предотвращение их возгорания; пожаробезопасной пароводонепроницаемой прокладки в полках и креслах вагонов.

Обычно из данной ткани производят изоляционные материалы и изоляционные изделия, такие как чехлы, конверты, кожухи, оболочки и пакеты, с их последующим наполнением различными тепло-, звуко- и термоизоляционными материалами.

При производстве указанных изоляционных материалов и изделий неприменимо сшивание поверхностей исходных материалов или их краев при помощи ниток, поскольку это приводит к потере защитных свойств фторопластовой стеклоткани. При этом вследствие крайне низкой поверхностной энергии фторопласта 4Д, находящегося на поверхности стеклоткани фторопластовой, ее поверхность отталкивает инородные вещества, поэтому фторопластовые поверхности крайне затруднительно склеивать.

Учитывая вышесказанное, предложен способ соединения поверхностей изделий, изготовленных из фторопластовой стеклоткани, в котором в качестве клеевой композиции используют раствор фторопласта-42 в ацетоне. Предложенный способ осуществляют следующим образом. Предварительно готовят раствор фторопласта-42 в ацетоне. Фторопласт-42 берут в виде порошка. В качестве фторопласта-42 может быть использован фторопласт-42 марки «Л». Данная марка, в соответствии с ГОСТ 25428-82 «Фторопласт-42», рекомендована для изготовления лака и полностью растворяется в ацетоне. Приготовление ведут при температуре 50°С и непрерывном перемешивании. Концентрацию фторопласта-42 в растворе доводят до значения из диапазона 0,01-0,02 г/см³. Затем раствор охлаждают до комнатной температуры.

Поверхности соединяемых изделий предварительно очищают от пыли и иных загрязнений путем их протирки органическим растворителем, выбранным из ряда легко- и среднелетучих соединений: ацетон, этилацетат, этанол, ксилол. По меньшей мере, на одну из соединяемых поверхностей наносят приготовленный раствор фторопласта-42 в ацетоне. Нанесение указанного раствора может быть осуществлено автоматическим способом с помощью клеевого пистолета с дозатором и съемной кистью либо ручным способом при помощи кисти строительной. Затем соединяемые поверхности приводят в контакт, и прокатывают прижимным инструментом, например, валиком или строительным шпателем. При испарении ацетона образуется пленка из фторопласта, которая после приложения механического усилия заполняет неровности на поверхности фторопластовой стеклоткани. Образование пленки приводит к получению прочного соединения с усилием на отрыв не менее 50 Н (5 кгс) при ширине образца 50 мм. Измерение прочности производится на испытательной разрывной машине РМИ-250.

Подбор наиболее эффективного растворителя для фторопласта Ф-42 осуществлялся исходя из рекомендаций ГОСТ 25428-82 и литературных источников. Был рассмотрен следующий ряд растворителей: ацетон, амидные растворители ДМФА, ДМАА, N-метилпирролидон и триметилфосфат. Литературные источники, в частности статья «Влияние растворителя на свойства растворов фторопласта - 42 и структуру пленок, полученных на его основе» / Журнал «Высокомолекулярные соединения», серия А, 2008, том 50 №10 отмечают, что качество растворителя для фторопласта Ф-42 изменяется в следующем ряду: ацетон > ДМФА > ДМАА > триметилфосфат ≥ N-метилпирролидон. Качество растворителя в этом ряду определяет структуру пленки от симметричной губчатой до ассиметричной, с большими макронеоднородностями. Симметричная губчатая структура фторопластовой пленки позволяет получить однородный сплошной клеевой слой при приложении механического усилия на пленку.

Для фторопласта-42 наилучшими растворяющими свойствами, позволяющими получить симметричную губчатую структуру пленки, обладает ацетон. При этом в приведенном ряду растворителей ацетон имеет наименьшую температуру кипения и, как следствие, лучшую технологичность в производстве.

В частности, предложенный способ является предпочтительным для соединения изделий, изготовленных из фторопластовой стеклоткани марки ТАФ. Технология производства марки ТАФ отлична от производства других марок фторопластовых лакотканей тем, что она не включает стадию спекания фторопласта 4Д при температуре 327°С, а включает только пропитку стеклоткани суспензиями фторопласта 4Д с последующей сушкой и термообработкой поверхности при температуре 210°С, при этом фторопласт 4Д не проходит стадию спекания, поэтому поверхность фторопластовой стеклоткани имеет значительную шероховатость, что позволяет существенно улучшить адгезию пленки, полученной из раствора фторопласта-42, к поверхности соединяемого материала и приводит к получению прочного соединения с усилием на отрыв не менее 50 Н (5 кгс) при ширине образца 50 мм. В то же время существует возможность соединения поверхности других фторопластовых лакотканей на основе фторопласта 4Д со спеченной поверхностью, но при этом прочность соединения может принимать меньшие значения (менее 50 Н (5 кгс)), ввиду более гладкой поверхности лакоткани.

Концентрации фторопласта-42 в растворе подбиралась исходя из способа его нанесения на соединяемые поверхности. Концентрация 0,1 гр. Ф-42 в 10 см³ ацетона с условной вязкостью раствора, находящейся в диапазоне 35-40 секунд, применяется для нанесения раствора на соединяемые поверхности ручным способом с помощью кисти. Концентрация 0,2 гр. Ф-42 в 10 см³ ацетона с условной вязкостью раствора, находящейся в диапазоне 18-22 секунд, применяется для нанесения раствора на соединяемые поверхности с помощью клеевого пистолета с дозатором и съемной кистью. Время прижатия поверхностей зависит от концентрации раствора, то есть количества ацетона, который должен быть испарен для того, чтобы получить пленку. Благодаря применению фторопласта-42 полученное соединение дополнительно обладает абсолютной грибо- и тропикостойкостью, химической стойкостью и гидрофобными свойствами.

Помимо этого, установлено, что полученное предложенным способом соединение фторопластовых стеклотканей обладает высокой стойкостью к световому старению, в том числе, к ультрафиолетовому излучению, а также к компонентам синтетических моющих средств, таких как обезжириватели, бактерициды, дезинфицирующие добавки.

При этом указанное соединение обладает работоспособностью при низких и высоких температурах (от минус 60°С - до плюс 150°С) и характеризуется отсутствием влагопоглощения / водопоглощения.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1. Производится раскрой поверхности стеклоткани фторопластовой для изготовления изоляционного изделия нужной формы по заданному шаблону. Соединяемые поверхности двух изделий из фторопластовой стеклоткани очистили от пыли и загрязнений путем протирки ацетоном, после чего ручным способом с помощью кисти строительной №30 на соединяемые поверхности нанесли клеевую композицию, приготовленную на основе фторопласта-42 по ГОСТ 25428-82 марки Ф-42Л, растворенного в ацетоне ГОСТ 2768-84 с концентрацией 0,01 г/см³. Температура композиции, окружающей среды и склеиваемых поверхностей находилась в интервале от 20 - до 25°С. После нанесения клеевой композиции соединяемые поверхности привели в контакт и плотно прижали друг к другу, выдержав в течение 36-44 секунд, и затем осуществили прокатку поверхностей валиком.

Максимальная прочность склеиваемого шва была достигнута в течение 15 часов. Средний расход композиции составил 70-140 г/м². После высыхания материала было установлено, что он не выделяет токсичных веществ и не оказывает при непосредственном контакте влияния на организм человека. Вязкость клеевой композиции обеспечила допустимую регламентируемую прочность клеевого соединения. Механическая прочность была измерена на испытательной разрывной машине РМИ-250, было получено значение, составляющее не менее 50 Н (5 кгс) при ширине образца 50 мм.

Пример 2. Производится раскрой поверхности стеклоткани фторопластовой для изготовления изоляционного изделия нужной формы по заданному шаблону. Соединяемые поверхности двух изделий из фторопластовой стеклоткани очистили от пыли и загрязнений путем протирки ацетоном, после чего автоматическим способом с помощью клеевого пистолета с дозатором и съемной кистью на одну из соединяемых поверхностей нанесли клеевую композицию, приготовленную на основе фторопласта-42 по ГОСТ 25428-82 марки Ф-42Л, растворенного в ацетоне техническом по ГОСТ 2768-84 с концентрацией 0,02 г/см³. Температура композиции, окружающей среды и склеиваемых поверхностей находилась в интервале от 20 до 25°С. После нанесения клеевой композиции соединяемые поверхности привели в контакт и плотно прижали друг к другу, выдерживая в течение 22-37 секунд, и затем осуществили прокатку поверхностей строительным шпателем.

Максимальная прочность склеиваемого шва была достигнута в течение 12 часов. Средний расход клея составил 80-150 г/м². После высыхания материала было установлено, что он не выделяет токсичных веществ и не оказывает при непосредственном контакте влияния на организм человека. Вязкость клеевой композиции обеспечила допустимую регламентируемую прочность клеевого соединения. Механическая прочность была измерена на испытательной разрывной машине РМИ-250, было получено значение, составляющее не менее 50 Н (5 кгс) при ширине образца 50 мм.

Изобретение относится к химической промышленности и касается способа соединения поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани. Способ включает в себя очистку соединяемых поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани от пыли и загрязнений, нанесение клеевой композиции, по меньшей мере, на одну из соединяемых поверхностей и приведение указанных поверхностей в контакт, при этом в качестве клеевой композиции используют раствор фторопласта-42 марки «Л» в органическом растворителе. Изобретение обеспечивает расширение возможности использования клеевых композиций при склеивании изделий из фторопластовой стеклоткани, снижение требований к транспортировке готовых изделий и повышение устойчивости полученного клеевого соединения к воздействию химических веществ. 7 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ соединения поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани, включающий очистку соединяемых поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани от пыли и загрязнений, нанесение клеевой композиции, по меньшей мере, на одну из соединяемых поверхностей и приведение указанных поверхностей в контакт, отличающийся тем, что в качестве клеевой композиции используют раствор фторопласта-42 марки «Л» в органическом растворителе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединение поверхностей изделий из фторопластовой стеклоткани проводят при температуре окружающей среды в диапазоне от 20 до 25 °C.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фторопластовая стеклоткань представлена фторопластовой стеклотканью, пропитанной водной суспензией фторопласта 4Д.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединяемые поверхности изделий из фторопластовой стеклоткани удерживают в контакте в течение 22-44 с и прокатывают прижимным инструментом.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что органический растворитель выбирают из следующего ряда: ацетон, диметилформамид (ДМФА), диметилацетамид (ДМАА), триметилфосфат, N-метилпирролидон.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что концентрация растворенного фторопласта-42 марки «Л» в ацетоне составляет 0,01-0,02 г/см³.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение раствора фторопласта-42 марки «Л» в органическом растворителе, по меньшей мере, на одну из соединяемых поверхностей осуществляют кистью строительной.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение раствора фторопласта-42 марки «Л» в органическом растворителе, по меньшей мере, на одну из соединяемых поверхностей осуществляют с помощью клеевого пистолета с дозатором и съемной кистью.