Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения стеклоткани фторопластовой марки ТАФ

Изобретение относится к области получения стеклоткани фторопластовой марки ТАФ – ткани из стекловолокна электроизоляционных марок с нанесенным на нее покрытием из фторопласта - 4Д.

Такие ткани применяются в эксплуатационном диапазоне температур от минус 100°С – до плюс 250°С в качестве покрывного материала (прокладок, перекрытий, перегородок) для тепловой, звуковой и химической изоляции промышленного оборудования, трубопроводов, строительных конструкций и иных технических целей. Наиболее предпочтительным является использование таких тканей в качестве огнезащитной прослойки между облицовкой и изоляцией обрешетки кабин локомотивов, вагонов моторвагонных подвижных составов, пассажирских вагонов локомотивной тяги, вагонов специального подвижного состава железнодорожного транспорта, обеспечивающей гидроизоляцию и предотвращение их возгорания; пожаробезопасной пароводонепроницаемой прокладки в полках и креслах вагонов.

Состав и свойства таких тканей определяются маркой применяемых для пропитки фторполимеров, свойствами стекловолокна и режимами нанесения покрытия.

Известен способ получения ткани огнетеплостойкой путем пропитки стеклоткани из основных и уточных кремнеземных нитей ацетонным раствором фторопласта 42 с добавлением порошка гидроксида алюминия (патент на полезную модель RU41310, приоритет от 29.06.2004 г.). В ходе технологического процесса инертную армирующую основу из кремнеземных нитей пропитывают суспензией порошка гидроксида алюминия в ацетонном растворе фторопласта - 42. После завершения процесса получают огнетеплостойкую ткань с поверхностной плотностью не менее 130 г/м² (ТУ 5952-001-59210419-2003).

Ткань предназначена для применения в качестве пожаробезопасной прокладки между облицовкой и изоляцией в железнодорожных вагонах. Рабочий диапазон температур ткани огнетеплостойкой от минус 60°С – до плюс 120°С.

Способ имеет следующие недостатки – использование взрывопожароопасного вещества в производстве, выделение ацетона в окружающую среду во время процесса производства, что отрицательно влияет на экологию, низкая термостабильность фторопласта - 42 – 0,3%, низкая верхняя граница рабочего диапазона температуры – плюс 120°С (ГОСТ 25428-82).

Остаточные количества ацетона в ткани дают высокий коэффициент дымообразования – в границах 500 м²/кг¹ и высокий индекс распространения пламени – в границах 20 (ТУ 5952-001-59210419-2003).

Значение индекса распространения пламени находится на границе между веществами медленно и быстро распространяющими пламя по поверхности.

Известен способ получения ткани водоогнестойкой путем пропитки конструкционной или электроизоляционной стеклоткани водной суспензией фторопласта - 4Д (патент на полезную модель RU 67097, приоритет от 06.06.2007 г.). В ходе технологического процесса инертную армирующую основу из конструкционных или электроизоляционных стеклотканей пропитывают водной суспензией фторопласта - 4Д и термообрабатывают при температуре 280-340°С. После завершения процесса получают водоогнестойкую ткань с поверхностной плотностью не менее 150 г/м² и массовой долей фторопласта - 4Д не менее 20% (ТУ 2249-001-72197209-2005).

Ткань предназначена для применения в качестве покрывного материала для тепловой, звуковой и химической изоляции, а также в качестве огнезащитных, паропроницаемых прокладок, перекрытий, перегородок, в том числе в пассажирских вагонах.

Способ имеет следующие недостатки – повышенные значения паропроницаемости в границах 4,4 мг/(см²*час) и водоупорности в границах 400 мм.вод.ст. (ТУ 2249-001-72197209-2005) малое содержание фторопласта - 4Д.

Помимо этого, общим недостатком известных тканей огнетеплостойкой и водоогнестойкой является недостаточная сплошность покрытия, отрицательно влияющая на выше перечисленные физические и технологические свойства.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в улучшении сплошности покрытия и устранении недостатков, отмеченных в предыдущих патентах.

Задача решается за счет того, что для получения стеклоткани фторопластовой марки ТАФ армирующую основу из стекловолокна электроизоляционных марок, содержащую силановый аппрет, пропитывают смесью водных суспензий фторопласта - 4Д. В отличие от прототипа, пропитку ведут смесью водных суспензий фторопласта - 4Д, которые содержат частицы фторопласта с разным размером, а именно 0,06-0,10 мкм и 0,40-0,50 мкм, и поверхностно активное вещество, при этом содержание в смеси суспензий с меньшим размером частиц превосходит содержание суспензий с большим размером частиц, по меньшей мере в 4 раза. В заявленном способе после пропитки фторопластовое покрытие сушат при температуре 95-100 °С, поверхностно активное вещество удаляют при температуре 250 °С и спекают высушенное покрытие при температуре 370-380 С. Температуру при сушке и спекании изменяют постепенно с плавным регулируемым подъемом.

Использование стеклоткани электроизоляционных марок с силановыми аппретами позволяет исключить промежуточную операцию отжига стеклоткани от аппрета, с улучшением адгезии фторопласта к поверхности стеклоткани. Применение при пропитке смеси суспензий фторопласта - 4Д частично стабилизированных фторсодержащими поверхностно активными веществами с разным размером частиц улучшает сплошность покрытия, поскольку при осуществлении способа частицы меньшего размера заполняют пустые пространства между частицами большего размера. Это позволяет по сравнению с аналогами получить улучшенные показатели стеклоткани фторопластовой марки ТАФ:

- расширен показатель поверхностной плотности от 130 – до 180 г/м²;

- рабочий диапазон температур стеклоткани составляет от –100°С до +250°С;

- коэффициент дымообразования составляет не более 50 м²/кг¹;

- индекс распространения пламени равен нулю;

- улучшен показатель термостабильности, ткань в течение 15 часов без потери свойств выдерживает нагрев при температуре 415±5 °С.

В сравнении с другими показателями известных тканей огнетеплостойкой по ТУ 5952-001-59210419-2003 и водоогнестойкой по ТУ 2249-001-72197209-2005, заявленный способ позволяет улучшить следующие показатели стеклоткани фторопластовой марки ТАФ:

- сопротивление раздиранию – 180 Н;

- жесткость – по основе 6,78 сН / по утку 3,38 сН;

- устойчивость к многократному изгибу – не менее 20 кц.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами

Пример 1. Пропитка электроизоляционной стеклоткани смесью суспензий фторопласта - 4Д с разным размером частиц полимера 0,06-0,10 и 0,40-0,50 мкм в соотношении 95/5% вес., состоит из последовательных операций:

- приготовление смеси водных суспензий фторопласта - 4ДС, 4ДУ, содержащих 7-8% неионогенного поверхностно активного вещества типа ОП-7 в тихоходном смесителе, типа «пьяная бочка»;

- пропитка стеклоткани с силановым аппретом марки Z 6040 путем пропускания ее через ванну с приготовленной смесью водных суспензий фторопласта - 4Д концентрацией 50-52% масс. со скоростью 1,9-2,5 м/мин;

- сушка при температуре 95-100 °С, удаление поверхностно-активных веществ при температуре 250 °С;

- спекание фторопластового покрытия при температуре 370-380 °С.

Произведенная ткань стеклянная фторопластовая содержит 20-21% вес. фторопласта, имеет гладкую равномерно окрашенную поверхность в оттенках белого цвета, поверхностная плотность ткани 130-140 г/м².

Пример 2. Пропитка электроизоляционной стеклоткани смесью суспензий фторопласта - 4Д с разным размером частиц полимера 0,06-0,10 и 0,40-0,50 мкм в соотношении 90/10% вес., состоит из последовательных операций:

- приготовление смеси водных суспензий фторопласта - 4ДС, 4ДУ, содержащих 6-7% неионогенного поверхностно активного вещества типа ОП-7, в тихоходном смесителе, типа «пьяная бочка»;

- пропитка стеклоткани с силановым аппретом марки Z 6040 путем пропускания ее через ванну с приготовленной смесью водных суспензий фторопласта - 4Д концентрацией 52-55% вес. со скоростью 1,7-2,4 м/мин;

- сушка при температуре 95-100 °С, удаление поверхностно-активных веществ при температуре 250 °С;

- спекание фторопластового покрытия при температуре 370-380 °С.

Произведенная ткань стеклянная фторопластовая содержит 25-27% вес. фторопласта, имеет гладкую равномерно окрашенную поверхность в оттенках белого цвета, поверхностная плотность ткани 150-160 г/м².

Пример 3. Пропитка электроизоляционной стеклоткани смесью суспензий фторопласта - 4Д с разным размером частиц полимера 0,06-0,10 и 0,40-0,50 мкм в соотношении 80/20% вес., состоит из последовательных операций:

- приготовление смеси водных суспензий фторопласта - 4ДС, 4ДУ, содержащих 4-5% фторсодержащего поверхностно активного вещества, в тихоходном смесителе, типа «пьяная бочка»;

- пропитка стеклоткани, содержащей силановый аппрет марки Z 6224, путем пропускания ее через ванну с приготовленной смесью водных суспензий фторопласта - 4Д концентрацией 55-57% вес. со скоростью 1,5-2,3 м/мин;

- сушка при температуре 95-100 °С;

- спекание фторопластового покрытия при температуре 370-380 °С.

Произведенная ткань стеклянная фторопластовая содержит 28-30% вес. фторопласта, имеет гладкую равномерно окрашенную поверхность в оттенках белого цвета, поверхностная плотность ткани 170-180 г/м².

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию «изобретательский уровень», так как обеспечивает синергетический эффект в качественных показателях при доступной технологии с достижением оптимальных целевых свойств получаемого продукта.

Соответствие критерию «промышленная применимость» доказывается результатами промышленного использования полученной ткани, технологичностью, экономичностью и экологичностью предлагаемого процесса.

Высокая потенциальная потребность в ткани стеклянной фторопластовой марки ТАФ обусловлена ее значительной технологичностью, экономичностью и экологичностью предлагаемого процесса.