Ткань водотермоогнестойкая Российский патент 2024 года по МПК D03D15/267 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к производству водоогнетермостойких тканей предназначенных для применения в качестве пожаробезопасной прослойки между облицовкой и теплоизоляцией в железнодорожных вагонах, прокладки в полках и креслах железнодорожных вагонов, в судостроении - для защиты переборок, подволоков и палубных перекрытий в качестве огнезащитных экранов и занавесей, а также в качестве защиты оборудования, помещений, строительных лесов и деревянных перекрытий на стройках при реконструкции и ремонте старинных строений и зданий для разделения пространства производственных, театральных и зрелищных помещений на дымовые зоны. Возможно использование в качестве пожаробезопасных накидок и самоспасателей для выхода людей из зоны пожара.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На сегодняшний день такие отрасли, как вагоностроение и судостроение применяют для защиты своих изделий специализированные ткани, которые служат пожаробезопасной прослойкой между облицовкой и теплоизоляцией.

Наиболее близким аналогом настоящего решения является ткань ТАФ, раскрытая в патенте 67097 U1, кл. D03D 15/00, 10.10.2007, состоящая из переплетения основных и уточных стеклянных нитей, пропитанных фторопластом 4Д.

Недостатком известного решения является низкая паропроницаемость используемой ткани, что приводит к снижению теплоизоляционных свойств пассажирских вагонов и судов, поскольку теплоизоляционное покрытие, включающее эту ткань, постепенно напитывается влагой.

Таким образом, известные водоогнетермостойкие ткани, включая ткань, известную из наиболее близкого аналога, имеют большую паропроницаемость, что приводит при их использовании в качестве прослойки между облицовкой и теплоизоляцией к ухудшению теплоизоляционных и термозащитных свойств теплоизоляции.

Задачей настоящего изобретения является создание ткани с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Техническим результатом заявленного изобретения является понижение паронепроницаемости и повышение термостойких характеристик водоогнетермостойких тканей.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются тем, что ткань водоогнетермостойкая, выполненная на базе электроизоляционной стеклоткани, пропитанной фторорганическим полимером, представляющим собой раствор ацетона с фторопластом, таким как сополимер тетрафторэтилена и фтористого винилидена, относительная плотность пропитки которой составляет от 30 до 50 г/м².

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема водоогнетермостойкой ткани, на которой использованы следующие обозначения:

1 - основная нить;

2 - уточная нить;

3 - фторорганический полимер.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Все известные водоогнетермостойкие ткани преимущественно изготавливаются из стеклоткани, инертная армирующая основа которой выполнена на базе электроизоляционной стеклоткани марки Э 1/1 -100 ПМ (90) (ГОСТ 19907-2015; ТУ BY300059047.047-2020). При этом общеизвестно, что инертная армирующая основа имеет преимущественно полотняное переплетение, плотностью 100±10 г/м². Как показано на фиг. 1, армирующая основа заявленной водоогнетермостойкой ткани также выполнена из основных (1) и уточных (2) нитей, в качестве которых используются крученые стеклянные нити. При этом плотность нитей инертной армирующей основы на 10 мм по основе составляет от 16±1, а по утку - 16±1.

При изготовлении водоогнетермостойкой ткани осуществляется технологический процесс, который состоит из следующих стадий:

- подготовка ингредиентов для приготовления полимерного раствора,

- пропитка исходной стеклоткани полученным полимерным раствором и сушка пропитанной стеклоткани;

- контроль качества.

Учитывая, что подвижной состав железнодорожного транспорта эксплуатируется в климатических условиях России, а суда имеют непосредственный контакт с водой, водоогнетермостойкая ткань должна иметь низкую паропроницаемость (не более 0, 4 мг/см² в час), поскольку в противном случае ткань постепенно напитывается влагой, что приводит при ее использовании в качестве прослойки между облицовкой и теплоизоляцией к ухудшению теплоизоляционных и термозащитных свойств теплоизоляции.

При возникновении пожара, использование ткани, устойчивой к термическому воздействию до 280 градусов Цельсия (280°С), позволяет предотвратить распространение огня на внешние стенки и перегородки вагонов и судов. Повышение термостойких характеристик приводит к повышению и огнезащитных свойств ткани и, как следствие, к расширению области ее применения.

Согласно изобретению, в качестве полимерного раствора используется фторорганический полимер, который получают путем растворения фторопласта в ацетоне. Далее в примерах осуществления настоящего изобретения приводится подробный процесс получения раствора фторорганического полимера.

После получения раствора армирующая основа электроизоляционной стеклоткани погружается в него, пропитывается раствором фторорганического полимера, осуществляется протяжка полученной ткани с одновременным ее высушиванием. При этом в результате указанного процесса на армирующей основе стеклоткани создается защитная покровная пленка, которая наделяет полученную ткань водоогнетермостойкими характеристиками, а именно значительно понижается ее паропроницаемость и повышается термостойкость.

Представленные ниже примеры показывают, что технический результат уверенно достигается при указанных условиях и параметрах.

Так, на этапе приготовления полимерного раствора первоначально заполняют расходную емкость ацетоном, уровень заполнения которого контролируется преобразователем уровня со световой и звуковой сигнализацией в помещении управления.

Далее из расходной емкости ацетон под давлением азота поступает в мерник. Уровень заполнения мерника контролируется микропроцессорным преобразователем со световой и звуковой сигнализацией в помещении управления.

Измеренное необходимое количество ацетона перетекает в аппарат для перемешивания (например, реактор), где смешивается с требуемым количеством фторопласта. При этом в качестве фторопласта используется сополимер тетрафторэтилена и фтористого винилидена, например, фторопласт отечественного производства Ф-42, изготовленный в соответствии с ГОСТ 25428-82. Кроме этого в случае производственной необходимости может быть использован зарубежный аналог, такой как купаг 7200 фирмы Arkema с аналогичными свойствами.

Опытные полимерные растворы были изготовлены с использованием фторопласта Ф-42 марок Л, П, В (или их комбинации). В таблице 1 представлены характеристики полученной водоогнетермостойкой ткани при использовании фторопласта Ф-42.

В аппарате происходит постоянное перемешивание полученного полимерного раствора до полного растворения фторопласта. В результате получается фторорганический полимер с концентрацией фторопласта 5-10%, который далее сливается в пропиточную ванну, являющуюся частью вальцовочно-сушильного агрегата. При необходимости на данном этапе может быть добавлен краситель для окрашивания ткани в нужный цвет.

На втором этапе используемая для пропитки стеклоткань помещается между фиксирующими (зажимными) дисками загрузочного устройства, являющегося частью вальцовочно-сушильного агрегата, и по направляющему валику опускается в пропиточную ванну с полученным раствором фторорганического полимера, который обволакивает (пропитывает) нити основы 1 и утка 2 с образованием защитной покровной пленки.

Плотность пропитки и, как следствие, толщина пропитанной ткани регулируются посредством увеличения или уменьшения концентрации пропиточного раствора фторорганического полимера и ширины щели калибратора на выходе из пропиточной ванны, от которых находятся в прямой зависимости толщина и поверхностная плотность водоогнетермостойкой ткани.

Так, ширина щели калибратора варьируется в диапазоне от 0,5 мм до 0,8 мм в зависимости от эксплуатационных характеристик пропитанной ткани, которые необходимо получить.

На третьем этапе пропитанная водоогнетермостойкая ткань поступает в сушильную камеру, являющуюся частью вальцовочно-сушильного агрегата, где проходит термообработку (высушивается).

Температура сушильной камеры составляет не более 130°С. На начальном этапе температура нижней части вальцовочно-сушильного агрегата составляет 60°С, а верхняя 90°С. С течением времени работы температура выравнивается и составляет 90°С по всей камере.

Для осуществления равномерной и быстрой просушки ткани регулируют линейную скорость протяжки ткани, которая калибруется в зависимости от концентрации пропиточного полимера, влияющей на относительную плотность пропитки полимера и ширины щели калибратора. В ходе сушки проверяют толщину покрытия ткани замером микрометром или толщиномером в двух противоположных точках по обеим сторонам пропитанной ткани.

В результате проведенных испытаний Ф-42 марок Л, П, В (или их комбинаций) установлено следующее.

При относительной плотности пропитки фторорганическим полимером 30 г/м² и ширине щели калибратора 0,5 мм поверхностная плотность пропитанной ткани составляет 130 г/м², а толщина составляет 0,130 мм, в результате чего паропроницаемость полученной ткани имеет значение, равное 0,4 мг/см² в час, а термостойкость (устойчивость к термическому воздействию) полученной ткани составляет 280 градусов Цельсия (280°С).

В то же время при относительной плотности пропитки фторорганическим полимером 40 г/м² и ширине щели калибратора 0,7 мм поверхностная плотность пропитанной ткани составляет 140 г/м², толщина 0,140 мм, паропроницаемость полученной ткани имеет значение, равное 0,38 мг/см² в час, а термостойкость полученной ткани составляет 280 градусов Цельсия (280°С).

При относительной плотности пропитки 50 г/м² и ширине щели калибратора 0,8 мм поверхностная плотность пропитанной ткани составляет 150 г/м², толщина 0,150 мм, паропроницаемость полученной ткани имеет значение, равное 0,35 мг/см² в час, а термостойкость полученной ткани составляет 280 градусов Цельсия (280°С).

У всех образцов, при относительной плотности пропитки фторорганическим полимером от 30 до 50 г/м², наблюдается повышенная устойчивость к термическому воздействию до 280°С.

В свою очередь, при снижении относительной плотности пропитки фторорганическим полимером на 5 г/м², то есть 15 г/м², и ширине щели калибратора 0,4 мм, поверхностная плотность пропитанной ткани существенно снижается и составляет 115 г/м², а толщина составляет 0,115 мм, в результате чего паропроницаемость полученной ткани повышается и имеет значение, равное 4,0 мг/см² в час, то есть повышается настолько, что приводит к пропусканию влаги и, как следствие, к ухудшению теплозащитных свойств теплоизоляции Кроме того, при таком снижении относительной плотности пропитки существенно снижается термостойкость, которая в данном случае составляет менее 200 градусов Цельсия (200°С).

Таким образом установлено, что полученный фторорганический полимер обеспечивает относительную плотность пропитки водоогнетермостойкой ткани в диапазоне от 30 до 50 г/м², причем именно за счет обеспечения такой относительной плотности пропитки полученная в результате водоогнетермостойкая ткань имеет оптимальные значения паропроницаемости (до 0,4 мг/см² в час), которые также обеспечивают и повышенную устойчивость к термическому воздействию при минимальной толщине пропитки.

Как показали проведенные эксперименты, заявленная водоогнетермостойкая ткань имеет следующие характеристики:

поверхностная плотность ткани составляет 130-150 г/м²;

относительная поверхностная плотность составляет 100±10 г/м²;

прочность на разрыв не менее: по утку 196 (20), Н (кгс/см²), а по основе 294 (30), Н (кгс/см);

паропроницаемость: не более 0, 4 мг/см² в час;

термостойкость (устойчивость к термическому воздействию) до 280 градусов Цельсия (280°С);

индекс распространения пламени не более 20;

коэффициент дымообразования не более 500 м/кг;

горючесть - трудногорючая.

Как было раскрыто в примерах, толщина пропитанной ткани напрямую влияет на паропроницаемость, поскольку при паропроницаемости более 0,4 мг/см² в час ткань пропускает влагу, что приводит к ухудшению теплозащитных свойств теплоизоляции.

Полученная ткань является водостойким, трудногорючим и малотоксичным эластичным материалом белого (или специально окрашенного) цвета, то есть является водоогнетермостойкой.

Как было показано на примерах, толщина полученной ткани варьируется в диапазоне от 0,130 до 0,150 мм, причем паропроницаемость ткани составляет меньше 0,4 мг/см², а термостойкость составляет до 280 градусов Цельсия (280°С) как при минимальных, так и при максимальных значениях толщины.

Кроме того, многочисленные испытания и анализ показали, что при толщине 0,130 мм уже достигаются оптимальные огнезащитные свойства, а при толщине более 0,130 мм -оптимальные влагозащитные свойства и паропроницаемость, что свидетельствует о достижении оптимальных водотермоогнестойких характеристик, то есть о достижении технического результата во всем диапазоне параметров.

Заявленная водоогнетермостойкая ткань разработана на ООО «Химпласт».

В настоящее время запущено серийное производство данной ткани.

Заявленное изобретение относится к водоогнетермостойким тканям, предназначенным для применения в качестве пожаробезопасной прослойки или огнезащитных экранов и занавесей. Техническим результатом заявленного изобретения является понижение паропроницаемости и повышение термостойкости водоогнетермостойких тканей. Ткань водоогнетермостойкая, выполненная на базе электроизоляционной стеклоткани, пропитанной фторорганическим полимером, представляющим собой раствор ацетона с фторопластом, таким как сополимер тетрафторэтилена и фтористого винилидена, при этом концентрация фторопласта в растворе составляет 5-10%, причем полученная ткань имеет: толщину от 0,130 до 0,150 мм, паропроницаемость ткани не более 0, 4 мг/см² в час, термостойкость до 280 °С. 1 ил., 1 табл.

Ткань водоогнетермостойкая, включает основу из электроизоляционной стеклоткани, пропитанную фторорганическим полимером, с образованием защитной покровной пленки, где фторорганический полимер представляет собой раствор ацетона с фторопластом, таким как сополимер тетрафторэтилена и фтористого винилидена, при этом концентрация фторопласта в растворе составляет 5-10%, причем полученная ткань имеет: толщину от 0,130 до 0,150 мм, паропроницаемость ткани не более 0, 4 мг/см² в час, термостойкость до 280 °С.