Композиционный материал, обеспечивающий движение транспортного средства по скользкой снежной или ледяной поверхности, и способ его получения

Изобретение относится к композиционным материалам, используемым для повышения коэффициента трения между колесами транспортных средств и рабочей поверхностью, и может найти применение в автомобильной, авиационной, строительной и других отраслях промышленности. Описан композиционный материал, обеспечивающий движение транспортного средства по скользкой снежной или ледяной поверхности, выполненный из композиции, содержащей древесные опилки в количестве 40-97 мас.%, водный раствор хлорида натрия или хлорида кальция или хлорида калия в количестве 1-30 мас.%, 1-30 мас.% сажи и 1-25 мас.% волластонита, при этом средний размер частиц сажи и волластонита составляет от 1 мкм до 250 мкм. Также описан способ получения композиционного материала, обеспечивающего движение транспортного средства по скользкой снежной или ледяной поверхности. Способ включает приготовление водного раствора хлорида натрия или калия или кальция, смешение древесных опилок, сажи и волластонита в растворе хлорида натрия или кальция или калия, разделение суспензии фильтрованием, сушку полученной смеси при температуре 80-150°С и фасовку высушенного продукта. Предложенный композиционный материал позволяет повысить фрикционные свойства между колесом транспортного средства и скользкой поверхностью, исключить проскальзывание и пробуксовку колеса на льду. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

 

Техническое решение относится к области получения материалов для повышения коэффициента трения между колесами транспортных средств и рабочей поверхностью движения и может найти применение в автомобильной, авиационной, строительной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является композиция против обледенения и способ ее применения [Патент РФ №2174995, С09К 3/18, С23F 11/08, 2001 г.], содержащая вещества, выбранные из группы, состоящей из хлоридов натрия, кальция, калия, магния, ацетата кальция и магния и мочевины, растворенные в пропиточной воде, получаемой в процессе влажного размола кукурузы, причем эти вещества разлагаются биологически. К недостаткам данной композиции можно отнести большой расход солей, вводимых в состав композиции до 80%, что не во всех случаях снижает температуру замерзания воды; нанесение композиции на толстый слой льда приводит к появлению слоя раствора на его поверхности, что практически не уменьшает скольжение по поверхности льда; использование хлоридов в больших количествах вызывает коррозию металлов и стальных изделий, а растворы оказывают вредное воздействие на окружающую среду, что приводит к разрушению строительных конструкций, к загрязнению транспортных магистралей и окружающей среды и малоэффективно на скользкой наклонной ледяной поверхности.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить сцепление между колесом транспортного средства и скользкой поверхностью, исключить проскальзывание и пробуксовку колеса, уменьшить загрязнение окружающей среды используемым фрикционным материалом, расширить возможности использования материала при различных погодных условиях, обеспечить длительное взаимодействие. между материалом и скользкой поверхностью.

Это достигается тем, что предлагаемый композиционный материал выполнен из композиции, содержащей древесные опилки, водный раствор хлорида натрия или хлорида кальция или хлорида калия, сажу и волластонит при следующем соотношении компонентов, мас.%: древесные опилки 40-97%; водный раствор хлорида натрия или кальция или калия 1-30%; сажа 1-30%; волластонит 1-25%. Средний размер частиц сажи и волластонита составляет от 1 мкм до 250 мкм. Способ получения композиционного материала включает приготовление водного раствора хлорида натрия или кальция или калия, смешение древесных опилок, сажи и волластонита в растворе хлорида натрия или кальция или калия, разделение суспензии фильтрованием, сушку полученной смеси при температуре 80-150°С и фасовку высушенного продукта.

Применение композиционного материала позволяет улучшить условия движения автомобиля или другого транспортного средства на скользкой снежной или ледяной поверхности, а наличие в материале хлоридов натрия, кальция или калия обеспечивает длительное хранение неиспользованного материала. Это дает возможность осуществлять перевозку композиционного материала непосредственно на транспортном средстве в закрытой таре и использовать по мере надобности. Использованный материал в окружающей среде утилизируется, не вызывая ее загрязнения. Наличие в составе композиционного материала хлоридов натрия или кальция или калия улучшает внедрение частиц материала в лед, расширяет область использования материала при низких температурах окружающей среды. Добавка сажи в композиционный материал увеличивает поглощение солнечных лучей материалом, что приводит к нагреву материала и таянию льда при солнечной погоде. Появление воды в зоне контакта способствует растворению хлоридов и проникновению опилок в лед, что в итоге увеличивает коэффициент трения между колесом и ледяной поверхностью. Введение волластонита в состав композиционного материала увеличивает фрикционные свойства материала. Применение композиционного материала на скользкой ледяной поверхности повышает коэффициент трения между колесом транспортного средства, например автомобиля или поезда, и снежной или ледяной поверхностью, содержащей воду.

Способ приготовления композиционного материала состоит в следующей последовательности проводимых операций. В воде растворяется хлорид натрия, кальция или калия. Затем в раствор добавляются остальные компоненты (древесные опилки, сажа и волластонит) в заданном процентном соотношении и перемешиваются в течение 10-30 минут. Смешение проводится в лопастном смесителе или аппарате с перемешивающим устройством. Опилки пропитываются раствором хлорида, а частицы сажи и волластонита попадают в поры опилок. После смешивания компонентов и достижения требуемой однородности смеси полученная суспензия разделяется на вакуум-воронке или карусельном вакуум-фильтре для удаления излишков раствора. Далее композиционный материал сушится в барабанной или шнековой сушилке до равновесной влажности при температуре от 80°С до 150°С. Готовый высушенный продукт фасуется в тару соответствующего размера, например в пакеты или банки из полимерного материала. Полученный при разделении суспензии фильтрат возвращается на операцию приготовления раствора хлорида для повторного использования.

Пример состава композиционного материала. Композиционный материал содержит древесных опилок 70% (массовых), хлорида натрия в количестве 10%, сажи в количестве 15% и волластонита в количестве 5%. Размер опилок составляет (3-5) мм. Средний размер частиц сажи и волластонита от 50 мкм до 150 мкм. В качестве антисептика используется хлорид натрия, обеспечивающий длительное хранение приготовленного материала в течение зимнего сезона. При уменьшении доли хлорида натрия менее 1% может произойти гниение опилок в закрытой таре при длительном хранении. Содержание хлорида натрия более 30% практически не влияет на температуру замерзания воды, при этом увеличивается стоимость материала.

Композиционный материал применяется следующим образом. В зону пробуксовки колеса или на рабочую поверхность колеса насыпается тонкий слой композиционного материала, который препятствует проскальзыванию колеса относительно льда или уплотненного снега, что обеспечивает начало движения автомобиля без рывков и заносов. Для въезда на площадку парковки или в гараж материал насыпается тонким слоем на скользкую поверхность в направлении траектории движения колес транспортного средства. При движении транспортного средства по скользкому участку дороги материал рассыпают порционно через небольшие расстояния в направлении траектории движения автомобиля.

Использование предлагаемого материала обеспечивает по сравнению с существующими материалами повышение устойчивости транспортного средства на дороге, лучшее сцепление ведущих колес со скользкой поверхностью (льдом, льдом и водой, уплотненным снегом и водой). Материал применяется для обеспечения начала движения автомобиля или другого транспортного средства, например поезда, самолета, по скользкой снежной или ледяной поверхности, а также при движении транспортного средства на скользких гололедных участках дороги и при наличии слоя воды на льду.

1. Композиционный материал, обеспечивающий движение транспортного средства по скользкой снежной или ледяной поверхности, выполненный из композиции, содержащей древесные опилки, водный раствор хлорида натрия или хлорида кальция или хлорида калия, сажу и волластонит при следующем соотношении компонентов, мас.%

древесные опилки	40-97
водный раствор хлорида натрия или кальция, или калия	1-30
сажа	1-30
волластонит	1-25

2. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что средний размер частиц сажи и волластонита составляет от 1 до 250 мкм.

3. Способ получения композиционного материала, обеспечивающего движение транспортного средства по скользкой снежной или ледяной поверхности, включающий приготовление водного раствора хлорида натрия или калия, или кальция, смешение древесных опилок, сажи и волластонита в растворе хлорида натрия или кальция или калия, разделение суспензии фильтрованием, сушку полученной смеси при температуре 80-150°С и фасовку высушенного продукта.