Листовой композитный материал

Изобретение относится к конструкции листового композитного материала, упрочненного углеродной тканью и металлом, который может быть использован в различных отраслях промышленности при конструировании жестких обечаек и покрытий, стойких к агрессивным средам и повышенной температуре. Листовой композитный материал включает соединенные при помощи связующего слои из минерального сырья и армирующего слоя, при этом в качестве армирующего слоя листовой материал снабжен армирующей металлической просечно-вытяжной сеткой и выполнен в виде последовательно и симметрично расположенных относительно армирующей сетки слоев базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани, соединенных при помощи минерального клея-связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия, при этом нижние от армирующей сетки слои базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани со связующим выполнены по периметру армирующей сетки с технологическим запасом, наложенным на верхние слои материала. Отношение натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия в минеральном клее-связующем - в весовых частях выполнено как 90-100 к 10-25. Изобретение обеспечивает повышение жесткости материала, стойкости при работе в агрессивных средах и при повышенных температурах. 4 ил.

 

Изобретение относится к конструкции листового композитного материала, упрочненного углеродной тканью и металлом, который может быть использован в различных отраслях промышленности при конструировании жестких обечаек стойких к агрессивным средам и повышенной температуре.

Известен композиционный материал на основе магниево-литиевого сплава, который в качестве упрочните ля содержит углеродное волокно. См. патент РФ №2171311. М. кл. С22С 47/20. Матрица материала имеет слоистое строение и дополнительно содержит наружные слои из алюминиево-литиевого сплава. Слои из магниево-литиевых сплавов выполнены со структурами α-, (α+β)- и β-твердых растворов. Способ включает сборку обечайки-полуфабриката, вакуумирование, нагрев и пропитку упрочняющего волокна через жидкую фазу лития, горячее изостатическое прессование и диффузионную сварку. Операции способа проводят последовательно-непрерывно непосредственно в обечайке-полуфабрикате. Устройство включает системы нагрева, вакуумирования и напуска прессующего инертного газа, оправку для формирования и установки полуфабриката обечайки, полую стойку, разделенную герметичной перегородкой на верхнюю и нижнюю части, нижнее и верхнее опорные и фиксирующие кольца. При этом оправка выполнена сборной. Техническим результатом изобретения, по мнению авторов, является повышение показателей удельной прочности и снижение массы материала.

К недостаткам известного материала можно отнести недостаточную жесткость материала, низкую его стойкость к агрессивным средам и высокую себестоимость.

Широко известна стойкая к агрессивным средам, легированная, нержавеющая, жаростойкая листовая сталь, производство которой является дорогостоящим процессом. К тому же нержавеющая сталь имеет большой удельный вес, что представляет значительные трудности в транспортировке изделий из нее в стесненных производственных условиях, например, при изготовлении и установке ограждений-кожухов в узких галереях над транспортерными лентами с агрессивным перемещаемым ими материалом.

Известен более совершенный слоистый материал по патенту РФ №2544827 «Сотовая панель из полимерного композиционного материала и способ ее изготовления» - прототип, содержащая средний армирующий слой сотового заполнителя и наружные обшивки, при этом слой сотового заполнителя выполнен из термореактивного полимерного композита, наружные обшивки выполнены из препрега на основе термопластичной матрицы из полимерного композиционного материала, при этом в слое каждой обшивки, прилегающем к сотовому заполнителю, содержится термореактивный клей, внедренный в структуру волокнистого материала обшивки со стороны, прилегающей к сотовому заполнителю, и в составе термореактивного клея содержится термопласт идентичной природы с полимерной матрицей обшивки. В качестве препрега обшивки использован дуплексный препрег, образованный с одной стороны волокнистым полимерным композиционным материалом, совмещенным с термопластичной пленкой, и с другой стороны пропитанный термореактивным клеем.

К недостаткам известного слоистого композиционного материала можно отнести недостаточную жесткость готового листового материала, связанную с отделением армирующего сотового слоя материала от наружных его слоев и его податливость при нагрузке, а также низкую стойкость материала при повышенной температуре.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатком прототипа, в частности повышение жесткости материала, обеспечение стойкости при работе в агрессивных средах и при повышенной температуре.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков включающих соединенные при помощи связующего слои из минерального сырья и армирующего слоя и новых признаков, заключающихся в том, что в качестве армирующего слоя листовой материал снабжен армирующей металлической просечно-вытяжной сеткой и выполнен в виде последовательно и симметрично расположенных относительно армирующей сетки слоев базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани, соединенные при помощи минерального клея-связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия, при этом нижние от армирующей сетки слои базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани со связующим выполнены по периметру армирующей сетки с технологическим запасом, наложенным на верхние слои материала.

Соотношение натриевого жидкого стекла и отвердителя кремнефтористого натрия в минеральном клее-связующем - в весовых частях выполнено как 90-100 к 10-25.

Технологический запас нижних слоев базальтовой или углеродной ткани и стеклоткани по периметру армирующей сетки по ширине выполнен равным 2,0-5,0 толщины материала.

Новизной предложенного композитного материала является наличие в качестве армирующего слоя армирующей металлической просечно-вытяжной сетки и выполнение материала в виде последовательно и симметрично расположенных относительно армирующей сетки слоев базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани, соединенные при помощи минерального клея-связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия, при этом нижние от армирующей сетки слои базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани со связующим выполнены по периметру армирующей сетки с технологическим запасом, наложенным на верхние слои материала.

Так, наличие в листовом материале армирующей металлической просечно-вытяжной сетки обеспечивает более надежное соединение при помощи связующего просечно-вытяжной сетки с контактирующим с ней материалом - стеклотканью, а стеклоткани при помощи связующего с базальтовой тканью и/или углеродной тканью и позволяет значительно увеличить жесткость листового композитного материала. Верхняя и нижняя плоские поверхности просечно-вытяжной металлической сетки и вертикально выполненные стороны отверстий в сетке имеют значительно большие площади соприкосновения при помощи связующего с контактирующими сверху и снизу слоями стеклоткани и как следствие, в сочетании с жесткостью металлической сетки, конечный листовой материал приобретает высокую стойкость к изгибающим нагрузкам, позволяющую конструировать различные по прочности в том числе ответственные изделия и детали.

Выполнение материала из последовательно и симметрично расположенных относительно армирующей сетки слоев базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани, соединенные при помощи минерального клея-связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя кремнефтористого натрия позволяет создать жесткий листовой композитный материал, стойкий к агрессивным средам, позволяет сохранять жесткость при повышенной до +300°С температуре, является легким материалом с более низкой себестоимостью.

Выполнение нижних от армирующей сетки слоев базальтовой и/или углеродной тканей и стеклоткани со связующим по периметру листового материала с технологическим запасом, наложенным на верхние слои материала позволяет ограничить через торцы слоистого материала доступ во внутрь материала окружающего воздуха и тем самым повысить срок службы, сохранить жесткость и обеспечить стойкость и надежность работы материала.

Соединение слоев из минерального сырья и армирующего слоя при помощи минерального клея-связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия обеспечивает качественное и надежное соединение всех слоев листового материала друг с другом и направлено на достижение поставленного предполагаемым изобретением технического результата.

При проведении патентно-информационных исследований сочетания предложенных известных и новых признаков предполагаемого изобретения в патентной и научно-технической литературе - не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Поскольку предложенное сочетание известных и новых признаков не известно из существующего уровня техники и позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки можно признать соответствующими критерию - изобретательский уровень.

Описание осуществления возможностей изготовления предлагаемого устройства и проведенные опытные работы по его испытаниям позволяют отнести его к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показано поперечное сечение А-А на фиг. 4 симметрично относительно армирующей сетки расположенных слоев материала с исходным положением технологического запаса нижних слоев материала с левой стороны и наложенного технологического запаса на верхние слои с правой стороны.

На фиг. 2 схематично представлено поперечное сечение листового материала после воздействия на него давления с затвердевшим связующим между его слоями.

На фиг. 3 схематично изображено поперечное сечение материала с симметрично расположенными относительно армирующей сетки двойными слоями базальтовой и/или углеродной ткани.

На фиг. 4 показано сечение В-В на фиг. 3 по армирующей сетке.

Предлагаемый листовой композитный материал состоит из наружных слоев 1 базальтовой и/или углеродной тканей, внутренних - из стеклоткани 2, армирующей просечно-вытяжной сетки 3 и слоев 4 связывающего их материала - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия. На нижних слоях углеродной и/или базальтовой тканей со связующим по периметру выполнен технологический запас 5 материала, выступающий по ширине на 2,0-5,0 толщин конечного материала. На фиг. 1 с правой стороны технологический запас 5 материала загнут и наложен на верхние слои.

Предлагаемый материал изготавливают следующим образом: Плоскую поверхность требуемых размеров накрывают адгезивной пленкой, например, поливинилэтилалевой пленкой. Далее на адгезивную пленку укладывают подготовленную по размерам базальтовую или углеродную ткань 1, на которую наносят слой 4 связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия в соотношении например, 90 весовых частей жидкого стекла и 10 весовых частей кремнефтористого натрия. На слой базальтовой или углеродной ткани со связующим накладывают подготовленную по размерам стеклоткань 2 и вновь наносят слой 4 связующего. На уложенные слои базальтовой и/или углеродной ткани со слоями 4 связующего укладывают просечно-вытяжную сетку 3. При этом размеры сетки по периметру меньше размеров нижних слоев базальтовой или углеродной ткани на величину технологического запаса с каждой стороны, который по ширине равен 2,0-5,0 толщины готового материала. На армирующую просечно-вытяжную сетку 3 сначала наносят слой 4 связующего, а затем укладывают слой стеклоткани с нанесенным с нижней ее стороны слоем 4 связующего. На верхнюю поверхность стеклоткани также наносят слой 4 связующего и накрывают сверху базальтовой или углеродной тканью. Далее технологический запас нижних слоев загибают и накладывают на верхние слои, после чего материал накрывают адгезивной пленкой и на материал воздействуют давлением под прессом или под вакуумом в «мешке» равном 180-220 кПа. Далее материал подвергают выдержке в течении времени затвердевания связующего, равного 6,0-24,0 часа. По окончании затвердевания связующего получается загерметизированный с торцов жесткий, стойкий к повышенной температуре и агрессивным средам конструкционный материал.

В вариантном исполнении количество слоев базальтовой или углеродной тканей в зависимости от требуемых условий эксплуатации может быть два, как это представлено на фиг. 3., и более.

Выполнение соотношение натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия в минеральном клее-связующем - в весовых частях как 90-100 к 10-25 позволяет получать материал с заданной жесткостью и прочностью, обеспечивающее длительные сроки использования материала.

Выполнение технологического запаса нижних слоев базальтовой или углеродной ткани и стеклоткани, соединенные при помощи минерального клея-связующего, по периметру материала по ширине равной 2,0-5,0 толщины материала позволяет надежно осуществить герметизацию материала по торцам и предотвратить попадание атмосферного воздуха во внутрь материала.

В настоящее время на предприятии на материал и технологию изготовления разработана техническая документация, изготовлена опытная партия листового материала предлагаемой конструкции, которая проходит испытания. Предварительные результаты испытаний - положительные.

По результатам комплексных испытаний будет принято решение о постановке на производство предлагаемого материала.

Листовой композитный материал, включающий соединенные при помощи связующего слои из минерального сырья и армирующего слоя, отличающийся тем, что в качестве армирующего слоя листовой материал снабжен армирующей металлической просечно-вытяжной сеткой и выполнен в виде последовательно и симметрично расположенных относительно армирующей сетки слоев базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани, соединеныx при помощи минерального клея-связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия с отношением в весовых частях как 90-100 к 10-25, при этом нижние от армирующей сетки слои базальтовой и/или углеродной ткани и стеклоткани со связующим выполнены с технологическим запасом, наложенным на верхние слои материала по периметру армирующей сетки по ширине, равной 2,0-5,0 толщины материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к слоистым композитам (варианты), обладающим способностью самостоятельно восстанавливать свою целостность после причиненных им механических повреждений (самозалечиваться), применяются для изготовления конструкций, которым необходима защита от возникновения дефектов, в частности для изготовления конструкций с внутренней атмосферой, например, для герметичных объектов.

Изобретение относится к способам изготовления заполнителя с ферменной объемной структурой и многослойной композитной панели на его основе. Способ изготовления заполнителя с ферменной объемной структурой с периодически повторяющимися усеченными тетраэдальными элементами включает следующие этапы: листы сплавов металлов последовательно просекают и вытягивают, затем вальцуют, таким образом формируют развертку заполнителя на плоскости в виде сетки с ячейками формы, состоящей из ребер и площадок, соединенных между собой, далее прокатывают в перпендикулярном направлении к линии просечки вдоль направления вытяжки и последовательно формируют ячейки заполнителя в форме усеченных тетраэдров, образованных из ребер и площадок, в соответствии с исходной разверткой заполнителя, с возможностью образования усечёнными вершинами ячеек заполнителя площадок контакта.

Изобретение относится к области волокнистых армирующих материалов - волокнистых наполнителей или заготовок для композитного материала и касается лентовидного сухого волокнистого армирующего материала.

Группа изобретений относится к керамическому связующему материалу, к композиционной структуре, включающей связующий материал, и к способу формирования отвержденной керамической структуры.

Изобретение относится к новой конструкции панели для транспортного средства, особенно для летательного или космического аппарата, и к новому способу изготовления такой конструкции панели, а также к транспортному средству, которое включает такую конструкцию панели.

Изобретение относится к декоративному многослойному материалу, в частности к структурированному декоративному многослойному материалу, включающему следующие непосредственно размещенные друг за другом, прочно соединенные между собой слои A-B-C-D: А: функциональный слой лицевой стороны, включающий один или несколько иономеров и, необязательно, один или несколько диспергированных в слое наполнителей и/или функциональных добавок; В: полимерный промежуточный слой, включающий смесь от 5 до 95 вес.% экструдируемого иономера, экструдируемой смеси иономеров или экструдируемого иономерного компаунда, и от 95 до 5 вес.% полиолефина; С: промежуточный адгезионный слой, включающий один или несколько модифицированных синтетических материалов для адгезивного связывания; D: несущий декоративный рисунок слой на стороне подложки, согласно изобретению слоистый композитный материал из слоев А, В и С соэкструдируется и при температуре выше температуры плавления слоистого композитного материала подвергается ламинированию с расплавлением с несущим декоративный рисунок слоем на стороне подложки.

Изобретение может быть использовано при изготовлении углеродсодержащих композиционных и конструкционных материалов. Поверхность углеродного материала галогенируют путём его обработки галогенсодержащим газом от 1 с до 24 ч при температуре 0–600 °C.

Изобретение относится к технологии создания тонкопленочных экологически чистых солнечных батарей и может найти применение при создании гибких солнечных батарей на основе CdTe, CIGS или CZTS(Se).

Изобретение относится к производству шлангов, в частности к способу, производственной линии и установке для непрерывного изготовления армированных гибких шлангов.

Изобретение относится к впитывающему изделию, содержащему проницаемый для жидкости слой; в целом непроницаемый для жидкости слой, который содержит пленку толщиной 50 микрометров или меньше, где пленка содержит слой, который образован из полимерной композиции, при этом полимерная композиция содержит этиленовый полимер, наноглину, содержащую органическое средство для обработки поверхности, и полиолефиновое средство улучшения совместимости, которое содержит олефиновый компонент и полярный компонент; и впитывающую сердцевину, расположенную между проницаемым для жидкости слоем и в целом непроницаемым для жидкости слоем.

Изобретение относится к конструкции листового композитного материала, упрочненного углеродной тканью и металлом, который может быть использован в различных отраслях промышленности при конструировании жестких обечаек и покрытий, стойких к агрессивным средам и повышенной температуре. Листовой композитный материал включает соединенные при помощи связующего слои из минерального сырья и армирующего слоя, при этом в качестве армирующего слоя листовой материал снабжен армирующей металлической просечно-вытяжной сеткой и выполнен в виде последовательно и симметрично расположенных относительно армирующей сетки слоев базальтовой иили углеродной ткани и стеклоткани, соединенных при помощи минерального клея-связующего - натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия, при этом нижние от армирующей сетки слои базальтовой иили углеродной ткани и стеклоткани со связующим выполнены по периметру армирующей сетки с технологическим запасом, наложенным на верхние слои материала. Отношение натриевого жидкого стекла и отвердителя - кремнефтористого натрия в минеральном клее-связующем - в весовых частях выполнено как 90-100 к 10-25. Изобретение обеспечивает повышение жесткости материала, стойкости при работе в агрессивных средах и при повышенных температурах. 4 ил.

Наверх