Способ получения абразивостойкого электрообогреваемого полимерного слоистого материала


 


Владельцы патента RU 2610774:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)

Изобретение относится к многослойным легким ударостойким деталям остекления с применением полимерных стекол и может применяться во многих отраслях промышленности. Способ изготовления многослойного стекла включает сборку пакета из листов стекла, где в качестве внешнего слоя применяют органическое стекло с нанесенным в вакууме металлическим или полупроводниковым покрытием, в качестве внутреннего слоя - слой поликарбоната, при этом стекла соединяют путем автоклавного прессования с помощью склеивающей пленки из полиуретана, причем на внутреннюю поверхность органического стекла и поликарбоната перед склеиванием наносят адгезивный слой на основе поливинилэтилаля не более 20 мм по периметру, при этом металлическое покрытие выбрано из группы индия, олова, алюминия, серебра, а полупроводниковое - из группы сульфида меди, оксида индия и оксида олова. Способ позволяет получить многослойное стекло с улучшенными физико-механическими характеристиками. 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к многослойным легким ударостойким деталям остекления с применением полимерных стекол и может применяться не только в авиастроении, но и во многих других отраслях промышленности. Применение полимерных стекол обеспечивает повышение ударостойкости, создание броне-, взрыво- и пожаробезопасных систем защитного остекления.

В настоящее время для придания деталям остекления дополнительных функций электрообогрева, защиты и регулирования внешнего светового или электромагнитного воздействия, на поверхность стекол наносят тонкопленочные слои металлов или их соединений. В этом случае, в связи с ослаблением адгезионных связей на границе металл-полимер могут наблюдаться расслоения, проникновение влаги во внутренние слои может вызывать коррозию металлических покрытий.

Известен способ создания противопульной или ударопрочной слоистой прозрачной композиции (стеклокерамика и закаленное силикатное стекло), которая имеет выделяющуюся периферическую зону. Используемая вставка обеспечивает повышение живучести композиции. Недостатком данной системы и ее аналогов является увеличение размеров непрозрачной части остекления за счет увеличения зоны заделки (патент Франции 2795365, МПК С03С 27/12, опубл. 29.12.2000 г.).

Известно многослойное стекло, содержащее на внутренней поверхности склеиваемых слоев противоосколочные пленки для повышения ударной вязкости остекления (патент Франции 2680364, МПК В32В 17/10; B60J 1/00; С03С 17/32; С03С 27/12, опубл. 19.02.1993 г.).

Недостатком известного решения является невысокий уровень свето-, тепло- и радиозащитных свойств.

Известен способ создания прозрачного блока с возможностью его использования в самолетном остеклении, с обеспечением электромагнитной защиты за счет создания воздушного зазора между двумя стеклами с нанесениями на внутреннюю поверхность металлизированной пленки. Недостатком подобного решения является значительное увеличение толщины остекления (патент Франции 2793106, МПК С03С 27/06; Е06В 3/663, опубл. 28.04.1999 г.).

Известен способ создания радиозащитного слоистого материала, включающего слой органического или силикатного стекла и расположенные на нем для придания остеклению стойкости к ударному воздействию и теплозащитных свойств по крайней мере два слоя самоклеящейся пленки из пластифицированного поливинилхлорида с клеящим слоем из поливинилбутираля (ПВБ), на одну из которых нанесено функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие из алюминиевой или оловянной фольги (патент Швейцарии 671373, МПК В32В 15/08; В32В 17/10, опубл. 31.09.1989 г.).

Недостатком данного изобретения являются низкая термостойкость пленок и различие между коэффициентами линейного термического расширения поливинилхлорндных пленок и материала остекления, что приводит к возникновению дефектов при перепадах температур в процессе эксплуатации.

Также известен способ создания радиозащитного слоистого материала, включающего слой органического стекла и по крайней мере два слоя полимерной пленки (ламинируются на стекло), на одну из которых нанесено функциональное электропроводящее теплозащитное покрытие, отличающийся тем, что слои полимерной пленки выполнены из полиэтилентерефталата, а между ними расположен дополнительный электропроводный склеивающий слой на основе акриловых полимеров и органических растворителей с диэлектрической проницаемостью ≥60 (патент РФ 2433916, МПК В32В 17/00, опубл. 20.11.2011 г.). Недостатком данного решения является относительно невысокая стойкость к ударному воздействию.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ изготовления многослойного стекла (патент РФ 2223240, МПК С03С 27/12, опубл. 10.02.2004 г.), включающий в себя сборку пакета из листов стекла, заполнение межстекольного пространства композицией, которая впоследствии полимеризуется под действием ультрафиолетового излучения. Недостатком данного решения является ограничение габаритных и геометрических размеров детали.

Технической задачей и техническим результатом заявленного изобретения является повышение ресурса работы детали остекления до 1,5 раза, снижение до 2 раз удельной массы детали (1,2 кг/м3) (за счет применения органических стекол и поликарбоната), повышение ударной вязкости до значения не менее 30 кДж/м2. Оптические искажения не более 5 мин, светопропускание не меньше 70%.

Для достижения технического результата предложен способ изготовления многослойного стекла, включающий сборку пакета из листов стекла, где в качестве внешнего слоя применяют органическое стекло с нанесенным в вакууме металлическим или полупроводниковым покрытием, в качестве внутреннего слоя - слой поликарбоната, при этом стекла соединяют путем автоклавного прессования с помощью склеивающей пленки из полиуретана, причем на внутреннюю поверхность органического стекла или поликарбоната перед склеиванием наносят адгезивный слой на основе поливинилэтилаля не более 20 мм по периметру, металлическое покрытие выбрано из группы индия, олова, алюминия, серебра, а полупроводниковое - из группы сульфида меди, оксида индия и оксида олова.

Металлическое или полупроводниковое покрытие могут наносить на внутреннюю поверхность слоя из поликарбоната.

Применение пленки из полиуретана в качестве склеивающего слоя, вместо пленки из поливинилбутираля дает преимущество при формовании, поскольку просветляется при более низкой температуре, порядка 80°С против 100°С для поливинилбутираля (температура 95-100°С негативно влияет на ориентированное органическое стекло - появляются микроусадки, способные повредить многослойное стекло).

Адгезивный слой на основе поливинилэтилаля могут наносить только по периметру внутренней поверхности органического стекла или поликарбоната с металлическим или полупроводниковым покрытием для повышения адгезии между слоями, что препятствует образованию дефектов в виде отслоений по периметру или по полю деталей, что связано с проникновением влаги в слои многослойной детали.

Предлагаемое решение получения абразивостойкого электрообогреваемого полимерного слоистого материала (плоского или формованного) заключается в вовлечении изменений в технологию изготовления деталей без изменения габаритов и уменьшении весовых характеристик остекления.

Для выполнения поставленной задачи изготавливают многофункциональные многослойные прозрачные плоские и формованные композиции с применением наиболее энергоемких ударостойких органических стекол в неориентированном и ориентированном состоянии и поликарбоната. На склеиваемые поверхности стекол наносят в вакууме тонкопленочные слои индия, олова и их окислов, алюминия, серебра, сульфида меди и др.

Органическое стекло (в том числе полиакрилатное), как и поликарбонат, обеспечивает снижение веса детали в 2-3 раза, обеспечивает высокую атмосферостойкость, высокую ударную вязкость при ударных локальных нагрузках, а также возможность изготовления деталей с криволинейной поверхностью.

Применение полиуретана в качестве склеивающего слоя обеспечивает высокое качество склейки между внешним и внутренним слоями детали остекления, а также препятствует отслоению при эксплуатации изделия.

Нанесенное в вакууме покрытие образует электропроводящий слой, препятствующий «запотеванию» остекления в процессе эксплуатации.

Автоклавное формование позволяет нам изготавливать крупногабаритные криволинейные детали остекления с высоким качеством склейки (ввиду отсутствия попадания воздуха).

В результате испытаний с целью выявления образовавшихся дефектов было установлено, что в слоях между функциональным покрытием и поверхностями стекла или нанесенным на функциональное покрытие адгезионным поливинилэтилальным покрытием образуются дефекты в виде отслоений по периметру или по полю деталей. Указанный эффект связан с проникновением влаги в слой многослойной детали, контактирующий с функциональными покрытиями, в связи с чем функциональные покрытия наносят на поверхность стекла, оставляя периметр без функционального покрытия. При этом слой адгезивного покрытия наносят только на периметр, свободный от функционального покрытия, что полностью обеспечивает целостность межстекольного зазора при ширине не менее 15-20 мм.

Адгезионный слой представляет собой поливинилэтилальный подслой из 5% раствора смеси этилового и бутилового (или изопропилового) спиртов в соотношении 2:1, наносимый на поверхность стекол, который после нанесения выдерживают на открытом воздухе при комнатной температуре в течение двух часов.

Собранные и спрессованные детали из органического стекла и поликарбоната с электропроводящими и диэлектрическими покрытиями на внутренних сторонах оргстекла или поликарбоната помещают в климатическую камеру и выдерживают при температуре, имитирующей условия максимальной эксплуатации в течение 48 часов (ГОСТ Р 51136-2008).

Применение способа обеспечивает получение слоистого материала со сниженными весовыми показателями в 2-3 раза, поскольку в отличие от традиционного электрообогреваемого остекления, содержащего один из слоев из силикатного стекла, содержит органическое стекло. Кроме того, применение органического стекла и поликорбоната позволяет придать изделию криволинейную форму.

Примеры осуществления

Пример 1

Из листового акрилатного стекла марки АО-120А (ориентированное) и листового поликарбоната марки «Novattro» толщиной 3 мм вырезали заготовки габаритами 500×500, после чего вырезали заготовку поливинилбутиральной пленки толщиной 1,0 мм, габаритом равным габариту стекла марки АО-120А. Заготовки очищались и при необходимости промывались.

Проводилась сушка и отжиг заготовок в течение 6 часов - оргстекла при 80°С, пленки при 55-60°С.

На заготовку стекла АО-120А в вакуумной установке наносилось тонкопленочное покрытие из сплава индия или олова таким образом, чтобы периметр заготовки шириной не более 20 мм оставался без металлического покрытия.

После подготовки заготовок оргстекла и поликарбоната на их внутренние поверхности при комнатной температуре наносился 5% раствор поливинилэтилаля в смеси этилового и бутилового спиртов в соотношении 2:1. Подслой сушился при комнатной температуре в течение 2 часов. На внутреннюю поверхность оргстекла с металлизированным покрытием подслой наносился только по периметру заготовки.

Заготовку из оргстекла клали на сборочный стол металлическим покрытием вверх, укладывали на поверхность оргстекла заготовку полиуретановой пленки марки А-4700, после чего на поверхность пленки клали заготовку поликарбоната. Стеклопакет по углам закрепляли для окончательного формирования пакета.

Прессование в газовом автоклаве «Шольц» проводилось по режиму: разогрев до 75-85°С в течение 1-2 ч при подъеме давления до 2-3 кгс/см2, выдержка 1-2 ч, подъема температуры до 95-105°С в течение 2-3 ч и давлении 6-7 кгс/см2, выдержка 4-6 ч, охлаждение до 40-50°С в течение 4-5 ч под давлением.

Изготовление слоистых деталей по примеру 2 осуществлялись аналогично примеру 1 с тем отличием, что металлизированный слой из алюминия или серебра наносился на внутреннюю поверхность органического стекла. В качестве склеивающей пленки использовалась пленка из полиуретана; на внутреннюю поверхность поликарбоната с металлизированным покрытием из алюминия наносился подслой только по периметру заготовки (табл. 1).

Способ изготовления многослойного стекла по примеру 3 осуществлялся аналогично примеру 1, отличающийся тем, что полупродниковый слой из сульфида меди или оксида индия наносился на внутреннюю поверхность органического стекла; в качестве склеивающей пленки использовалась пленка из полиуретана; на внутреннюю поверхность поликарбоната с полупроводниковым покрытием наносился подслой только по периметру заготовки (табл. 1).

Способ изготовления многослойного стекла по примеру 4 осуществлялся аналогично примеру 1, отличающийся тем, что полупродниковый слой из оксида олова наносился на внутреннюю поверхность органического стекла; в качестве склеивающей пленки использовалась пленка из полиуретана; на внутреннюю поверхность поликарбоната с полупроводниковым покрытием наносился подслой только по периметру заготовки (табл. 1).

Для получения формованных слоистых деталей одинарной кривизны заготовки ориентированного стекла и поликарбоната толщиной 3 мм изгибались при комнатной температуре и закреплялись на оснастке. Затем помещались в термошкаф для оргстекла, разогретый до 85-95°С, для поликарбоната до 140°С. Выдерживались в течение 2-5 часов и охлаждались в закрытом термошкафу до 30-40°С.

Проведенные испытания по выдержке во влажной среде при температуре 50-70°С (ГОСТ Р 51136-2008) образцов, изготовленных по примерам 1-2, полностью подтвердили их высокую влагостойкость. Отлипов и отслоений в металлизированных слоях не наблюдалось.

Таким образом, предлагаемый способ получения слоистого абразивостойкого полимерного остекления с интегрированным электрообогреваемым элементом криволинейной формы позволяет получить многослойное стекло с высокой степенью ориентации оргстекла, ударной вязкостью не менее 30 кДж/м2, а также получить типовую деталь остекления вертолета из абразивостойкого, обогреваемого органического слоистого материала с интегральным коэффициентом пропускания видимого света - не менее 70%.

Способ изготовления многослойного стекла, включающий сборку пакета из листов стекла, отличающийся тем, что в качестве внешнего слоя применяют органическое стекло с нанесенным в вакууме металлическим или полупроводниковым покрытием, в качестве внутреннего слоя - слой поликарбоната, при этом стекла соединяют путем автоклавного прессования с помощью склеивающей пленки из полиуретана, причем на внутреннюю поверхность органического стекла и поликарбоната перед склеиванием наносят адгезивный слой на основе поливинилэтилаля не более 20 мм по периметру, металлическое покрытие выбрано из группы индия, олова, алюминия, серебра, а полупроводниковое - из группы сульфида меди, оксида индия и оксида олова.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к огнестойкому остеклению. Технический результат - уменьшение помутнения огнестойкого остекления.

Изобретение относится к многослойному стеклу. Технический результат изобретения заключается в повышении точности изгиба.
Изобретение относится к многослойным полимерным материалам для использования в безопасном остеклении. Высокопрочный пленочный многослойный материал образован из по меньшей мере трех слоев A, B и C, содержащих по меньшей мере один пластификатор и по меньшей мере один поливинилацеталь.
Изобретение относится к технологии нанесения защитных пленок на поверхность стекла. На поверхность травленых стекол наносят нагретые до 50-60°С склеивающие пленки толщиной 0,3-0,7 мм, закрепляют их на стекле путем вакуумирования и нагрева в вакуумных мешках в течение 60 минут при температуре 80-90°С.
Изобретение относится к многослойным ударопрочным композиционным материалам на основе силикатных стекол, предназначенным для изготовления изделий прозрачной защиты стационарных объектов и транспортных средств.

Изобретение относится к промежуточной пленке для многослойного стекла, которую используют для многослойного стекла в автомобилях, зданиях и т.п. Пленка включает теплоизоляционный слой и экранирующий ультрафиолетовое излучение слой.

Изобретение относится к прозрачному огнестойкому остеклению. Технический результат изобретения заключается в обеспечении стабильности композиции слоя, обеспечивающей прозрачность остекления, в течение необходимого времени.

Изобретение относится к промежуточной пленке для многослойного стекла. Технический результат изобретения заключается в улучшении теплоизоляционных свойств многослойного стекла и пропускания видимого света.

Изобретение относится к получению слоистых материалов для многослойного стекла и может быть применимо в качестве HUD дисплея, который не портится даже при воздействии света.

Изобретение относится к межслойной пленке для многослойного стекла. Технический результат изобретения заключается в снижении пропускания ультрафиолетовых лучей с длиной волны от 380 до 400 нм при сохранении высокого пропускания видимого света и повышении устойчивости к воздействию света.

Изобретение относится к механическим способам обработки монокристаллических слитков. Способ соединения и фиксации монокристаллов включает позиционирование нескольких монокристаллов, ориентирование их определенным образом и фиксацию монокристаллов друг с другом клеящим веществом, причем предварительно проводят отбор необходимого количества слитков монокристалла, затем проводят ориентацию торцов отобранных слитков с необходимым допуском и снятие предварительного базового среза длиной 18-20 мм, после чего склеивают слитки монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов следующим образом: наносят клеящий материал на предварительно обезжиренный торец слитка монокристалла, устанавливают слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания 1 устройства, одновременно прижимая слиток чистым торцом к неподвижному упору 4 и образующей слитка к поверхности бокового ограждения 2, устанавливают следующий слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания 1 устройства вплотную к торцу предыдущего слитка и, вращая ручку 7 прижимного винта 6, слитки прижимают друг к другу с помощью подвижного упора 5, повторяют указанные операции до получения стека необходимой длины, выдерживают стек в устройстве до полного отвердения клеящего материала, причем в качестве клеящего материала используют двухкомпонентный бесцветный эпокси-каучуковый клей, затем проводят калибрование стека до необходимого диаметра и снятие основного базового среза, после чего проводят контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей.

Варианты изобретения относятся к изоляционным элементам, в частности к изоляционным элементам, имеющим полиуретансодержащие уплотнения. Описан способ получения изоляционного элемента, включающий: образование, по меньшей мере, одной изоцианатнореакционной стороны, причем, по меньшей мере, одна изоцианатнореакционная сторона содержит: по меньшей мере, один гидрофобный полиол, имеющий среднюю функциональность от примерно 2 до примерно 6; по меньшей мере, один удлинитель цепи, имеющий две изоцианатнореакционные группы на молекулу и эквивалентный вес на изоцианатнореакционную группу менее 400; по меньшей мере, один наполнитель, где, по меньшей мере, одним наполнителем является, по меньшей мере, один представитель из сульфата бария (BaSO4), оксида алюминия (Al2O3), гидроксида алюминия (Al(OH)3), гидроксида магня (Mg(OH)2), карбоната кальция (CaCO3), слюды и талька; и взаимодействие, по меньшей мере, одной изоцианатнореакционной стороны с, по меньшей мере, одним первым изоцианатом в присутствии, по меньшей мере, одного промотора адгезии, причем, по меньшей мере, один промотор адгезии содержит, по меньшей мере, продукт взаимодействия, по меньшей мере, одного вторичного аминоалкоксисилана и, по меньшей мере, одного второго изоцианата, причем продукт взаимодействия имеет в среднем, по меньшей мере, одну силановую группу и, по меньшей мере, одну изоцианатную группу на молекулу; и нанесение, по меньшей мере, после взаимодействия, по меньшей мере, одной изоцианатнореакционной стороны, по меньшей мере, одного первого изоцианата и, по меньшей мере, одного промотора адгезии между, по меньшей мере, частями первой поверхности и второй поверхности.
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может найти применение для изготовления оптических сборок в производстве оптико-электронных приборов.

Изобретение относится к изоляционному стеклопакету, имеющему увеличенный срок службы, в котором наружная стеклопанель и внутренняя стеклопанель герметизированы по проставке с обеспечением пространства с улучшенной газонепроницаемостью.

Изобретение относится к композициям герметиков на основе силанфункциональных полимеров. .

Изобретение относится к остеклению, применяемому в качестве генератора звука. .

Изобретение относится к термически высокоэффективному стеклопакету, герметизированному отвержденной композицией, среди прочего содержащей диорганополисилоксан(ы) и неорганическо-органический нанокомпозит(ы), отвержденная композиция обладает низкой проницаемостью для газа(ов).
Изобретение относится к получению пакетов изолирующего стекла путем низкотемпературного прессования. .

Изобретение относится к клеевым композициям, используемым для изготовления многослойных силикатных, органических и поликарбонатных стекол. .

Изобретение относится к промышленному изготовлению слоистых изделий из силикатного стекла, в частности силикатных триплексов, предназначенных для остекления автомобилей и других целей.

Изобретение относится к слоеной структуре, подходящей для использования в пневматической шине в качестве внутреннего слоя. Способ изготовления слоистой структуры включает следующие стадии: (A) формирование клейкой связывающей композиции, содержащей смесь: (1) 100 мас.%, в расчете на общую массу эластомера в клейкой связывающей композиции, по меньшей мере одного галоидированного, содержащего изобутилен эластомера; (2) от приблизительно 20 до приблизительно 50 мас.%, в расчете на общую массу клейкой связывающей композиции, по меньшей мере одного наполнителя; (3)от приблизительно 0 до приблизительно 30 мас.%, в расчете на общую массу клейкой связывающей композиции, по меньшей мере одного технологического масла; (4) от приблизительно 1 до приблизительно 20 частей на сотню (phr) по меньшей мере одного агента, придающего клейкость; и (5) от приблизительно 0,1 до приблизительно 15 частей на сотню частей каучука (phr) вулканизующей системы для упомянутых эластомеров; (B) формирование композиции, предотвращающей проникновение текучей среды, причем композиция содержит (1) по меньшей мере 10 мас.%, в расчете на общую массу полимерной композиции, по меньшей мере одного термопластичного компонента технического полимера, имеющего модуль Юнга больше чем 500 МПа, где термопластичный компонент технического полимера выбирается из группы, состоящей из полиамидных смол, полиэфирных смол, полинитрильных смол, полиметакрилатных смол, поливиниловых смол, целлюлозных смол, фторированных смол, а также имидных смол, (2) по меньшей мере 10 мас.% в расчете на общую массу полимерной композиции, по меньшей мере одного эластомерного компонента, имеющего модуль Юнга не более 500 МПа, где эластомерный компонент выбирается из группы, состоящей из диеновых каучуков, галогенсодержащих каучуков, силиконовых каучуков, серосодержащих каучуков и фторсодержащих каучуков, и (3) от 2 до 30 частей на сотню частей каучука, в расчете на общую массу компонента (2), пластификатора, причем термопластичная техническая смола, эластомер и пластификатор смешивают в условиях динамической вулканизации для того, чтобы диспергировать эластомер в качестве дисперсных фаз в сплошной матрице из термопластичной технической смолы; (C) формирование пленки из композиции, предотвращающей проникновение текучей среды; (D) обработка пленки, предотвращающей проникновение текучей среды, для удаления остаточных пластификаторов или масел с поверхностей пленки для того, чтобы сформировать обработанную пленку; и (E) непосредственное покрытие одной поверхности обработанной пленки клейкой связывающей композицией для того, чтобы сформировать слоистую структуру.
Наверх