Многослойный материал для спасательных средств
Владельцы патента RU 2502605:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Изобретение относится к многослойным материалам, предназначенным для изготовления элементов спасательных средств в авиации, в частности для изготовления дорожек скольжения спасательных трапов и касается многослойного материала для спасательных средств, который включает текстильную основу из синтетических нитей и нанесенное на нее с лицевой и изнаночной стороны полиуретановое покрытие с антипиреном. В качестве текстильной основы используют полиэфирную ткань. Полиуретановое покрытие дополнительно включает фторкаучук. Лицевая сторона дополнительно содержит электропроводящий слой. Электропроводящий слой включает полиуретан, фторкаучук и углеродный наполнитель. В качестве углеродного наполнителя используют углеродные нанотрубки. Изобретение позволяет создать многослойный электропроводящий негорючий, износостойкий материал, имеющий высокую прочность на разрыв. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Предлагаемое изобретение относится к многослойным материалам, предназначенным для изготовления элементов спасательных средств в авиации, в частности, для изготовления дорожек скольжения спасательных трапов.
Известна токопроводящая ткань для изделий, снижающих воздействия электромагнитного излучения, содержащая переплетенные между собой основные и уточные электропроводные и электроизоляционные нити (патент РФ №2354766).
Известна также ткань на основе электропроводящих волокон, содержащая углеродные частицы, используемая для дорожки скольжения аварийного трапа и обеспечивающая отекание статического электрического заряда (патент GB 1442711).
Недостатком известных материалов является невысокая износостойкость, короткий срок эксплуатации из-за низкой устойчивости данных материалов к истиранию и изгибу.
Известна токопроводящая ткань для защиты от электромагнитного излучения, которая представляет собой сетку из металлосодержащих (электропроводных) нитей (патент РФ 2054064).
Недостатком указанной ткани являются низкая коррозионная стойкость и устойчивость к истиранию и изгибу.
Наиболее близким по назначению и технической сущности и принятым за прототип, является многослойный материал для дорожек скольжения спасательных средств, включающий тканевую основу массой 160 г/м2, изготовленную из найлоновой нити линейной плотностью 210 денье и нанесенные на нее с обеих сторон слои покрытия на основе термореактивного полиуретанового эластомера, содержащие в качестве замедлителя горения антипирен в форме игольчатых кристаллов с длиной зерна ≤100 µm и содержанием брома в количестве не меньше чем 50%, а на внешнюю сторону материала нанесено покрытие, содержащее дополнительно алюминиевый порошок (патент США №5542629).
Недостатками известного материала являются невысокая прочность на разрыв, невысокая прочность связи между слоями покрытия, недостаточная проводимость, сложность технологического процесса получения однородного термопластичного состава (из полиуретанового эластомера с добавленным огнезащитным продуктом), формирующего слои покрытия и его нанесения на тканевую основу из-за применения игольчатого антипирена, что может значительно уменьшить огнестойкость материала.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание многослойного электропроводящего негорючего, износостойкого материала, имеющего высокую прочность на разрыв.
Для решения поставленной технической задачи предложен многослойный материал для спасательных средств, включающий текстильную основу из синтетических нитей и нанесенное на нее с лицевой и изнаночной стороны полиуретановое покрытие с антипиреном, отличающийся тем, что в качестве текстильной основы используют полиэфирную ткань, полиуретановое покрытие дополнительно включает фторкаучук, лицевая сторона дополнительно содержит электропроводящий слой.
Электропроводящий слой включает полиуретан, фторкаучук и углеродный наполнитель.
В качестве углеродного наполнителя используют углеродные нанотрубки.
Весовое соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составляет соответственно 1:(0,4-0,5):(0,3-0,4).
В качестве антипирена используют тетрабромдифенилпропан, декабромдифенилоксид, триоксид сурьмы.
Использованная в предлагаемом изобретении полиэфирная ткань обладает по сравнению с тканью из найлона по прототипу преимуществом по термостойкости и относительной прочности: температура плавления полиэфирных волокон составляет 260-265°C, температурный предел прочности полиэфира - 248°C, падение прочности начинается после 180°C; температура плавления полиамидных волокон (к которым относится найлон) - 218-250°C, нагрев полиамидных волокон при температуре выше 100°C приводит к потере их прочности. Кроме этого полиэфирные нити по сравнению с полиамидными обладает более высокой устойчивостью к воздействию света, воды, химических препаратов и органических растворителей, что имеет большое значение при изготовлении и эксплуатации материала.
Введение в состав покрытия фторкаучука позволило улучшить такие свойства материала как огнестойкость, термостойкость, устойчивость к истиранию, атмосферным воздействиям, увеличить срок службы покрытия.
Нанесение дополнительного электропроводящего слоя (покрытия) на лицевой стороне позволяет придать материалу электропроводимость, необходимую для обеспечения отекания статического электрического заряда с дорожки скольжения спасательного трапа.
Установлено, что применение в электропроводящем слое (покрытии) углеродных нанотрубок при горении способствует не только образованию коксового остатка, но и повышает вязкость расплава, обеспечивает его карбонизацию, что позволяет дополнительно решить проблему снижения дымообразующей способности, а также исключить каплепадение при горении материала.
В связи с отсутствием игольчатого антипирена смешение компонентов при приготовлении полимерной композиции производится на смесительных вальцах или в смесителях, что позволяет равномерно распределить компоненты в смеси и обеспечивает получение однородного состава.
Примеры осуществления
Пример 1.
На текстильную основу ткань полиэфирная арт. 5356 (ТУ 8378-134-35227510-2007) саржевого переплетения с поверхностной плотностью 179 г/м2 прямым способом с помощью ракельного ножа наносили изнаночный слой полиуретанового покрытия на основе каучука СКУ-8А (ТУ 38 103209), фторкаучука СКФ-32 (ГОСТ 18376), антипирена тетрабромдифенилпропана (ТУ 2494-409-04872688-99). Масса изнаночного слоя (привес от покрытия) составила - 50 г/м.
Далее на текстильную основу прямым способом с помощью ракельного ножа наносили лицевой слой полиуретанового покрытия на основе каучука СКУ-8А, фторкаучука СКФ-32, антипирена тетрабромдифенилпропана. Масса лицевого слоя (привес от покрытия) составила - 33 г/м2.
Затем на лицевую сторону материала прямым способом с помощью ракельного ножа наносили электропроводящий слой, содержащий каучук СКУ-8А, фторкаучук СКФ-32 и углеродные нанотрубки ТАУНИТ-М (ТУ 2166-002-02069289). Привес от покрытия составил - 50 г/м2. Соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составило: 1:0,5:0,3.
Пример 2.
На текстильную основу ткань полиэфирная арт.21699 (ТУ 8378-118-35227510-2005) полотняного переплетения с поверхностной плотностью 160 г/м2 прямым способом с помощью ракельного ножа наносили изнаночный слой полиуретанового покрытия на основе каучука СКУ-8 ТБ (ТУ 38 103468), фторкаучука СКФ-26 (ГОСТ 18376), антипирена триоксида сурьмы (ТУ 48-14-1). Масса изнаночного слоя (привес от покрытия) составила - 70 г/м2.
Далее на текстильную основу прямым способом с помощью ракельного ножа наносили лицевой слой полиуретанового покрытия на основе каучука СКУ-8 ТБ, фторкаучука СКФ-26, антипирена триоксида сурьмы. Масса лицевого слоя (привес от покрытия) составила - 45 г/м2.
Затем на лицевую сторону материала прямым способом с помощью ракельного ножа наносили электропроводящий слой, содержащий каучук СКУ-8 ТБ, фторкаучук СКФ-26 и углеродные нанотрубки ТАУНИТ-М (ТУ 2166-002-02069289). Привес от покрытия составил - 35 г/м2. Соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составило: 1:0,5:0,4.
Пример 3.
На текстильную основу ткань полиэфирная арт.56038 (ТУ 8378-117-35227510-2006) саржевого переплетения с поверхностной плотностью 176 г/м2 прямым способом с помощью ракельного ножа наносили изнаночный слой полиуретанового покрытия на основе каучука СКУ-8А, фторкаучука СКФ-264 (ТУ 2294-01-81-39-93-708-2004), антипиренов декабромдифенилоксида (ТУ 6-47-49) и триоксида сурьмы (ТУ 48-14-1). Масса изнаночного слоя (привес от покрытия) составила - 60 г/м2.
Далее на текстильную основу с помощью ракельного ножа наносили лицевой слой полиуретанового покрытия на основе каучука СКУ-8А, фтор-каучука СКФ-264 антипиренов декабромдифенилоксида и триоксида сурьмы. Масса лицевого слоя (привес от покрытия) составила - 38 г/м2.
Затем на лицевую сторону материала прямым способом с помощью ракельного ножа наносили электропроводящий слой, содержащий каучук СКУ-8А, фторкаучук СКФ-264 и углеродные нанотрубки ТАУНИТ-М. Привес от покрытия составил - 40 г/м2. Соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составило: 1:0,4:0,3. Свойства материалов приведены в таблице.
Испытания на разрывную нагрузку проводили по ГОСТ 17316, стойкость к истиранию - по М 38.405-51/3-11-137-91, величину электрического сопротивления - по СТП 1-595-19-362-2002, устойчивость к многократному изгибу - М 38405-712-90, горючесть - по АП-25, прил. F, ч.1, дымообразование - по ГОСТ 24632.
| Таблица | ||||
| Наименование свойств | Примеры по изобретению | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Разрывная нагрузка, кг | ||||
| по основе | 220 | 195 | 247 | 12 |
| по утку | 190 | 210 | 200 | 12 |
| Стойкость к истиранию, циклы | 2490 | 1371 | 1505 | 720 |
| Величина электрического сопротивления (проводимость), Ом | (4,7-4,8)*106 | (1,3-1,8)·106 | (4,7-7,7)·106 | Более 4,0·107 |
| Устойчивость к многократному изгибу, число циклов до разрушения | 354150 | 230000 | 263250 | 150400 |
| Горючесть: Время остаточного горения, тления, сек | 1 | 0 | 1 | 2 |
| Классификация материала | II Слабо-дымящий | II Слабо-дымящий | II Слабо-дымящий | III Средне-дымящий |
Как видно из данных таблицы, предлагаемый материал обладает высокой разрывной нагрузкой (прочностью на разрыв) и превосходит прототип в 16-20 раз по основе ив 15-17 по утку, стойкость к истиранию заявленного материала и устойчивость к многократному изгибу выше, чем у прототипа соответственно в 1,9-3,5 и 1,5- 2,3 раза. Представленный материал, в отличии от прототипа, имеет высокую электропроводимость и может быть отнесен к проводящим материалам, так как к этой группе относятся материалы имеющие величину электрического сопротивления менее 107 Ом. Материал имеет время остаточного горения, тления 0-1 сек. (у прототипа - 2 сек.), по дымообразованию относится ко П группе, а прототип - к Ш. Таким образом, использование предлагаемого материала для дорожки скольжения пассажирского спасательного трапа позволит увеличить надежность спасательных средств предотвратить образование статического электричества и продлить время эвакуации людей в экстремальных условиях.
1. Многослойный материал для спасательных средств, включающий текстильную основу из синтетических нитей и нанесенное на нее с лицевой и изнаночной стороны полиуретановое покрытие с антипиреном, отличающийся тем, что в качестве текстильной основы используют полиэфирную ткань, полиуретановое покрытие включает фторкаучук, лицевая сторона дополнительно содержит электропроводящий слой.
2. Многослойный материал для спасательных средств по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий слой включает полиуретан, фторкаучук и углеродный наполнитель.
3. Многослойный материал для спасательных средств по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродного наполнителя используют углеродные нанотрубки.
4. Многослойный материал для спасательных средств по п.1, отличающийся тем, что весовое соотношение текстильной основы, лицевого и изнаночного покрытия составляет соответственно 1:(0,4-0,5):(0,3-0,4).
5. Многослойный материал для спасательных средств по п.1, отличающийся тем, что в качестве антипирена используется тетрабромдифенилпропан, декабромдифенилоксид, триоксид сурьмы.
