Рукавицы с защитным покрытием из полимерного материала и способ нанесения этого покрытия

 

Изобретение относится к защитной рабочей одежде, к средствам индивидуальной защиты рук человека, и может быть использовано для изготовления рукавиц с полимерным покрытием для работы в условиях агрессивных сред, при низких температурах, с оборудованием нефтепромыслов. Техническая задача - повышение морозостойкости, прочности и эргономичности в условиях агрессивных сред на нефтяных промыслах, решена тем, что тканевая основа рукавиц выполнена из хлопчатобумажного сукна сурового с начесом с поверхностной плотностью 200-250 мг/см², а наружный слой выполнен из полиэфируретана, имеющего прочность при растяжении 45-57 МПа и относительное удлинение при разрыве 450-500%. Техническая задача решена также тем, что перед окунанием тканевой основы готовят раствор полимера при 20-25^oС с вязкостью 150-200 Па·с состава, мас. ч. : пластификатор марки "Эдос" или дибутилфталат 0,5-1,6; масло рапсовое или гидравлическое 0,5-1,6; сажа 0,01-0,02; краситель жирорастворимый 0,05-0,1; ацетон 24-28 и полиэфируретан марки "Витур Р-0512" остальное. Тканевую основу рукавиц перед окунанием в раствор полимера выдерживают в воде в течение 1-2 ч, при 20-30^oС, отжимают на центрифуге со скоростью 1500-2500 об/мин за 1,5-2 мин, погружают в раствор полимера на 5-10 с, затем выдерживают на воздухе 2-3 мин, погружают в воду на 2-6 ч при 20-35^oС, выдерживают на воздухе 15-20 мин и сушат при 50-70^oС 10-12 ч. Изобретение позволяет увеличить срок эксплуатации рукавиц на нефтяных промыслах до 10-15 дней до 140 ч в агрессивных средах при низких, до 25^oС, температурах воздуха. 2 с.и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к защитной рабочей одежде, а именно, к средствам индивидуальной защиты рук человека, и может быть использовано для изготовления рукавиц с полимерным покрытием, для работы в условиях агрессивных сред, при низких температурах, с оборудованием нефтяных скважин.

Известны рабочие защитные рукавицы (перчатки), содержащие тканевую основу и наружный слой из полимерного материала, например, для защиты от давления (аст. свид. СССР N 435829, кл. А 62 В 17/00,1974), для защиты от теплового воздействия (авт. свид. N 13134456, кл. А 62 В 17/00, 1987) для защиты от порезов (патент СССР N 1369661, кл. А 41 D 13/10, 1984), для сохранения осязания пальцев при изоляции руки от внешней среды (авт. свид. СССР N 1000006, кл. А 41 D 13/10, 1983).

Однако для работы на нефтяных скважинах с оборудованием в условиях агрессивных сред, при низких температурах требуется сохранение эластичности и прочности защитного покрытия тканевой основы рукавицы.

Известны рукавицы нефтеморозостойкие (ТУ 38.444001-93 АО ПТО "Технокомплектосервис") содержащие тканевую основу из флизелина (подкладочная основа для швейных изделий) с хлопчатобумажным нетканым полотном, и наружный слой из полимерного материала - нитрильного каучука. Рукавицы сохраняют эластичность, при температуре + 30 - (-15)^oС.

Данное техническое решение принято за прототип.

Однако слой нитрильного каучука истирается и трескается за срок 2-8 ч. Нитрильный каучук при покрытии тканевой основы пропитывает ее до поверхности, соприкасаемой с кожей рук, что ухудшает эргономичность руки, не впитывается пот, натирается кожа, нарушается теплообмен руки.

Известен способ получения покрытий, включающий нанесение на подложку из нитрильного каучука полимерного покрытия, состава на основе сополимера трифторхлорэтилена и винилденфторида с добавками (авт. свид. СССР N 292012, 1971). Способ повышает эластичность, термо- и хемостойкость покрытия, используемого в качестве вибропоглощающего материала.

Известен способ нанесения покрытия на поверхность изделия путем многократного окунания изделия (металлические детали) в раствор полимера - термореактивной смолы с последующим обжигом (авт. свид. СССР N 637068, кл. В 05 D 1/18, 1978). Способ обеспечивает равномерную толщину покрытия при контроле состава полимерного раствора и параметров операций.

Для защиты рук человека необходимо произвести покрытие только поверхности тканевой основы рукавицы или по крайней мере с пропиткой верхнего, адгезионного слоя тканевой основы. Полимерный слой должен быть однородным по толщине, по характеристикам прочности, эластичность термо- и хемостойкости.

Наиболее близким техническим решением является способ нанесения многослойного эластомерного покрытия на тканевую основу перчатки, предназначенной для защиты руки от порезов, в том числе при низких температурах. Эластомерное покрытие производится многократным окунанием перчатки в жидкий покровный материал и выдержкой в нормальных условиях до полимеризации нанесенного слоя полимера.

Однако способ многослойного покрытия сложен, увеличивается риск получить неоднородный по толщине, по прочности и эластичности слой полимерного покрытия тканевой основы рукавицы (перчатки).

Задача группы изобретений - повышение морозостойкости, прочности и эргономичности в условиях агрессивных сред на нефтяных промыслах.

Указанная единая техническая задача решена тем, что в рукавицах с защитным покрытием из полимерного материала, выполненных из внутренней тканевой основы с наружным слоем из полимерного материала, согласно изобретению тканевая основа, выполненная преимущественно из хлопчатобумажного сурового сукна с "начесом" имеет поверхностную плотность m 200-250 мг/см², а наружный слой, выполненный преимущественно из полиэфируретана, имеет прочность при растяжении Р 45-57 МПа и относительное удлинение при разрыве 450-500%.

Указанная задача решена также тем, что для тканевой основы использованы ткани: "диагональ", "двунитка", нетканое хлопчатобумажное, или полиэфирное или вискозное полотно, или их сочетание.

Указанная единая техническая задача решена также тем, что в способе, включающем окунание тканевой основы рукавиц в раствор полимера и сушку, согласно изобретению, перед окунанием готовят раствор полимера при температуре 20-25^oС с вязкостью 150-200 Па·с, следующего состава мас.ч.: пластификатор марки "Эдос" или дибутилфталат 0,5-1,6; масло рапсовое или гидравлическое ИГП-20 - 0,5-1,6; сажа (углерод технический) 0,005-0,015; пудра алюминиевая 0,01-0,02; краситель жирорастворимый 0,05-0,1, ацетон технический 24-28, и полиэфируретаны марки "Витур Р-0512" - остальное, а тканевую основу рукавиц перед окунанием в раствор полимера выдерживают в воде в течение 1-2 ч, при 20-30^oС, затем отжимают на центрифуге со скоростью 1500-2500 об/мин в течение 1,5-2 мин, после чего погружают на проволочном каркасе в раствор полимера на 5-10 с в положении "обшлаг вверх", затем выдерживают на воздухе в нормальных условиях в положениях каркаса "обшлаг вверх" и "обшлаг вниз" в течение 1,5-2 мин и 0,5-1 мин соответственно, после чего вновь погружают в воду при 20-35^oС, в течение 2-6 ч, затем выдерживают на воздухе в положении каркаса "обшлаг вверх" в течение 15-20 мин, и сушат при 50-70^oС в течение 10-12 ч.

Заявленная группа изобретений соответствует требованиям единства изобретения, поскольку свежеприготовленный полимерный раствор из полиэфируретана с добавками выбранного состава, нанесенный на предварительно увлажненную хлопчатобумажную основу рукавиц, при чередовании операции окунания, увлажнения, сушки при выбранных оптимальных пределах температур, времени, вязкости, обеспечивает устройство рукавиц в два слоя с надежной адгезией, при этом полимерный однородный, наружный слой, с полученными характеристиками прочности, эластичности, хемостойкости, обеспечивает повышение эксплуатационных и эргономических качеств рукавиц. Оба объекта изобретения направлены на решение одной задачи с получением единого положительного результата.

Положительный результат, полученный при реализации изобретения, заключается в повышении эксплуатационных свойств: температурный диапазон +90 - (-25)^oС, в атмосфере паров кислот, щелочей, сохранение эластичности и незначительная истираемость при работе с нефтяным оборудованием в течение 10-15 дней 140 ч, что в 50 раз дольше, чем рукавицы по прототипу, являющимся базовым объектом.

Промышленное изготовление опытной партии (15ООО шт.) рукавиц и их эксплуатация при нефтедобыче с положительными результатами позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию изобретения "промышленная применимость".

Приведенный авторами поиск по патентным и научно-техническим источникам не выявил аналогов для способа и устройства заявленной группы, характеризуемой признаками, идентичными по своим свойствам и полученному результату в своей совокупности существенным признакам известных технических решений в данной области хозяйства, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию изобретения - "изобретательский уровень".

При сравнении предложения заявителя с прототипом выявлено, что предложенное устройство отличается материалом тканевой основы рукавицы и материалом наружного слоя с оптимальными характеристиками прочности и эластичности, а способ отличается предварительной операцией приготовления раствора полиэфируретана с добавками с оптимальной вязкостью и температурой и предварительной операцией увлажнения тканевой основы рукавицы, последовательностью и параметрами операций окунания в полимерный раствор в - воду и сушку, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию изобретения "новизна".

Суть изобретения заключается в следующем.

Тканевая основа имеет поверхностную плотность 200-250 мг/см². Плотность, меньшая, чем 200 мг/см², позволяет раствору полимера проникать при окунании на всю толщину тканевой основы, что ухудшает эргономические свойства рукавицы (возникновение потертостей и мозолей на руке из-за потоотделения при непосредственном контакте с полимерным покрытием). Плотность большая, чем 25О мг/см², приводит к уменьшению подвижности руки. Ворс (начес) хлопчатобумажной тканевой основы направлен внутрь рукавицы, что также улучшает ее эргономические свойства (рука работающего получает ощущение мягкости "бархатистости").

Наружный слой на основе полиэфируретана имеет характеристики, оптимальные значения которых ясны из таблицы.

Таким образом, применение покрытия из полиэфируретана увеличивает эксплуатацию до 140 ч при -25^oС и эргономические свойства рукавицы.

Наряду с преимущественно используемым хлопчатобумажным сукном с начесом, в качестве тканевой основы указанные в п. 2 формулы ткани, а именно: "диагональ", "двунитка", нетканое хлопчатобумажное или полиэфирное и вискозное полотно или их сочетание, также обеспечивают адгезию полимерного покрытия из полиэфируретана с добавками пропусканием последнего в тканевую основу на (1/3-1/2) ее толщины.

Существо изобретения заключается также в том, что, как экспериментально установлено, только раствор полиэфируретана, приготовленный непосредственно перед окунанием тканевой основы с необходимыми добавлениями, при 20-25^oС, разбавленный ацетоном, до вязкости 150-200 Па·с, обеспечивает необходимые эксплуатационные и эргонометрические свойства рукавицы с защитным покрытием из полимерного материала. Добавление пластификаторов "Эдос" или дибутилфталата в количестве 0,5-1,6 мас.ч. увеличивает морозостойкость покрытия до -25^oС. Отсутствие пластификатора понижает морозостойкость до -15^oС. Увеличение в растворе пластификатора до 5 мас.ч. не увеличивает морозостойкости покрытия, но приводит к повышению стоимости состава покрытия.

Введенное в раствор масло рапсовое (гидравлическое) в количестве 0,5-1,6 мас.ч. повышает эластичность покрытия на 5-7% по отношению к базовому варианту. Количество большее, чем 1,6 мас.ч., приводит к уменьшению прочности полимерного покрытия. Сажа, введенная в раствор в количестве 0,005- 0,015 мас. ч. повышает износостойкость (истираемость) покрытия на 4-5% по отношению к базовому варианту. Повышенное содержание сажи, 0,015 мас.ч. не приводит к увеличению износостойкости, но ухудшает эластичность покрытия.

Введение алюминиевой пудры в количестве 0,01-0,02 мас.ч. делает полимерное покрытие гладким, без воздушных пузырьков и раковин, а также увеличивает стойкость полимерного покрытия к механическим воздействиям. Количество пудры, большее предельного значения 0,02 мас.ч., уменьшает эластичность покрытия, а меньшее, чем 0,01 мас.ч. количество, не обеспечивает 100%-ное удаление воздушных пузырьков, раковин. Краситель 0,05-0,1 мас.ч. жирорастворимый, преимущественно ярких цветов, например - оранжевого, повышает внимание работающих и способствует безопасному проведению работ.

Увлажнение тканевой основы рукавицы вымачиванием в воде и центрифугированием создает в ткани водяной барьер, который препятствует проникновению раствора-полимера на всю толщину тканевой основы. Полимерный раствор коагулируется в верхнем пограничном слое ткани. Создается промежуточный адгезионный слой полимера, занимающий 1/3 толщины ткани. Окончательная коагуляция раствора полимера происходит при выдержке обмакнутой рукавицы в воде при 20-35^oС в течение 2-6 ч. Стекание раствора полимера по поверхности рукавицы соответственно, в положении "обшлаг вверх" в течение 1,5-2 мин и в положении "обшлаг вниз" в течение 0,5-1 мин сделает покрытие полимера равномерным по толщине на всей поверхности рукавицы.

Пример. 1. В герметично задраиваемое отверстие реактора с мешалкой вливают ацетон в количестве 24-28 мас.ч. от общего количества раствора.

2. Последовательно в это же отверстие вливают, мас.ч.: пластификатор 0,5-1, масло рапсовое 0,45-0,5, засыпают, мас.ч.: сажа 0,05-0,1, пудра алюминиевая 0,01-0,02, краситель жирорастворимый 0,05-0,1.

3. Задраивают отверстие и включают мешалку реактора. Время перемешивания 10 мин.

4. Выключают мешалку, открывают отверстие и вливают в него остальное количество раствора полиэфируретана марки "Витур Р-0512" до 100 мас.ч. общей смеси.

5. Задраивают отверстие повторно и включают мешалку. Время перемешивания 0,1-1,5 ч.

6. Выключают мешалку и сливают готовый раствор в закрытую емкость для дегазации раствора. Время дегазации 1-1,5 ч.

7. Одновременно с приготовлением раствора тканевую основу выдерживают в воде в течение 1-2 ч, с последующим центрифугированием (скорость 1500-2500 об/мин) в течение 1,5-2 мин.

8. Влажную тканевую основу натягивают на проволочный каркас с напалечником и распоркой для обшлага, установленный в кассету.

9. Влажные тканевые основы рукавицы на кассете окунают в раствор, оставляя необмакнутой кромку обшлага шириной 15-25 мм на 5-10 с.

10. Подвешивают кассету над емкостью (обшлагом вверх) и дают стечь раствору с рукавиц в течение 1,5-2 мин.

11. Переворачивают кассету с рукавицами на 180^o (обшлагом вниз), обеспечив обратное стекание остатка раствора по поверхности рукавиц (к основанию кассеты) и выдерживают в таком положении кассету в течение 0,5-1 мин.

12. Повторно переворачивают кассету на 180^o (обшлагом вверх) и плавно опускают в воду таким образом, чтобы кромки рукавиц оказались ниже уровня воды, дают затечь воде во внутренние полости рукавиц.

13. Выдерживают рукавицы в воде при 20-35^oС в течение 2-6 ч.

14. Сливают воду из рукавиц, выдерживают кассету с рукавицами обшлагом вниз в течение 15-20 мин.

15. Высушивают рукавицы на кассете при 50-70^oС в течение 10-12 ч.

На фиг. 1 изображена рукавица с защитным покрытием из полимерного материала, где тканевая основа 1, толщиной 0,3-0,5 мм является внутренней поверхностью рукавицы, а наружный слой 2 выполнен из полиэфируретана толщиной 0,25-0,3 мм.

Примерно 1/3 пограничного с полимерным покрытием тканевого слоя, пропитанного полиэфируретаном, является адгезионным слоем 3, обшлаг 4 не покрывается.

Для равномерного и качественного покрытия полимером тканевой основы рукавицы последнюю одевают на каркасы, установленные в кассеты, как изображено на фиг. 2.

Проволочный каркас 5 с напальчником 6 и фиксатором 7 размещают внутри тканевой основы рукавицы. При этом положение "верх" соответствует установки рукавицы обшлагом (открытой частью) над поверхностью раствора полимера и наоборот. Проволочный каркас имеет изоляционную оплетку 8 из фторопласта или полихлорвинила, что уменьшает трение каркаса о внутреннюю поверхность тканевой основы, облегчает установку рукавиц в кассету, улучшает качество на радиусных сгибах и швах рукавицы.

Формула изобретения

1. Рукавицы с защитным покрытием из полимерного материала, выполненные из внутренней тканевой основы с наружным слоем из полимерного материала, отличающиеся тем, что тканевая основа, выполненная преимущественно из хлопчатобумажного сурового сукна с начесом, имеет поверхностную плотность 200 250 мг/см², а наружный слой, выполненный преимущественно из полиэфируретана, имеет прочность при растяжении 45 57 МПа и относительное удлинение при разрыве 450 500 2. Рукавицы по п.1, отличающиеся тем, что тканевая основа выполнена из "диагонали", или "двунитки", или из нетканого хлопчатобумажного или полиэфирного и вискозного полотна, или из их сочетания.

3. Способ нанесения покрытия на рукавицы, включающий окунание тканевой основы рукавиц в раствор полимера и сушку, отличающийся тем, что перед окунанием готовят раствор полимера при температуре 20 25^oС с вязкостью 150 200 Па · с следующего состава, мас.ч.

Пластификатор марки "Эдос" или дибутилфталат 0,5 1,6 Масло рапсовое или гидравлическое (ИГП 20) 0,5 1,6 Сажа (углерод технический) 0,005 0,015 Пудра алюминиевая 0,01 0,02 Краситель жирорастворимый 0,05 0,1 Ацетон технический 24 28 Полиэфируретан марки "Витур Р-0512" Остальное а тканевую основу перед окунанием в раствор полимера выдерживают в воде в течение 1 2 ч при температуре 20 30^oС, затем отжимают на центрифуге со скоростью 1500 2500 об/мин в течение 1,5 2 мин, после чего погружают на проволочном каркасе в раствор полимера на 5 10 с в положении "обшлаг вверх", затем выдерживают на воздухе в нормальных условиях в положениях каркаса "обшлаг вверх" и "обшлаг вниз" в течение 1,5 2 мин и 0,5 1 мин соответственно, после чего вновь погружают в воду при температуре 20 - 35^oС в течение 2 6 ч, затем выдерживают на воздухе в положении каркаса "обшлаг вниз" в течение 15 20 мин и сушат при температуре 50 70^oС в течение 10 12 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3