Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал низкой плотности

Изобретение относится к теплозвукоизоляционным материалам, в частности к волокнистым материалам авиационного назначения с пониженным удельным весом, высокими тепловыми свойствами, отвечающим требованиям пожарной безопасности. Обеспечение надежной работы теплоизоляции в условиях циклических тепловых нагрузок и вибраций и возможность противостоять экстремальным нагревам в случаях возгорания - важная задача при создании материалов для перспективных самолетов. Техническим результатом изобретения является значительное снижение удельного веса материала и повышение его гибкости при сохранении прочностных и теплозащитных свойств материала, а также обеспечение требований пожаробезопасности в случае возгорания. Для достижения заявленного технического результата предложен гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал, содержащий в качестве основы минеральные волокна и волокна растительного происхождения, причем в качестве волокон растительного происхождения материал содержит котонизированные волокна льна, а в качестве минеральных волокон - волокна диаметром не более 5 мкм, выбранные из группы, содержащей базальтовые, кварцевые, кремнеземные волокна или волокна на основе оксида алюминия, кроме того, материал содержит органическое связующее, при этом плотность материала составляет не более 15 кг/м3. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к теплозвукоизоляционным материалам, в частности к волокнистым материалам авиационного назначения с пониженным удельным весом, высокими тепловыми свойствами, отвечающим требованиям пожарной безопасности.

Обеспечение надежной работы теплоизоляции в условиях циклических тепловых нагрузок и вибраций и возможность противостоять экстремальным нагревам в случаях возгорания - важная задача при создании материалов для перспективных самолетов.

Известен высокотермостойкий изоляционный материал, включающий два вида волокон: тугоплавкие керамические волокна и стекловолокна, а также органическое или неорганическое связующее (US 2016244001 A1, B60R 13/08, опубл. 25.08.2016).

Недостатком данного материала является высокая плотность, обусловленная плотностью составляющих его волокон. Кроме того, если использовать органическое связующее, то материал не будет обладать достаточной термостойкостью из-за низкой температуры разложения органического связующего, а если использовать неорганическое связующее, то материал утратит гибкие свойства.

Известен гибкий тепло- и огнестойкий материал, включающий органические волокна и терморасширяющееся вещество, а также, если необходимо, неорганические волокна (RU 2111779 C1, B32B 3/26, опубл. 27.05.1998). Огнестойкими свойствами материал обладает благодаря обеспечению процесса совместного образования углей волокон и расширяющегося наполнителя. Органические волокна, содержащиеся в таком материале, должны быть подвергнуты специальной обработке замедляющим воспламенение веществом для обеспечения доминирования реакции карбонизации над процессом механической деградации. Разработчики материала выяснили, что при совместном обугливании органического волокна и расширяемого наполнителя в интервале температур от 200 до 500°С происходит смачивание поверхности волокна жидкими кислотными веществами разлагающегося расширяемого наполнителя. В результате создается усиленная волокнами аморфная структура с углеродными связями, способная к дальнейшему расширению. С ростом температуры выше 500°С на воздухе окисление угля начинается на поверхности и распространяется внутрь со скоростью, зависящей от диффузии кислорода в структуру. При этом находящиеся в составе гибридного материала неорганические термостойкие волокна задерживают полное окисление угля в материале на срок от 2 до 10 минут при температурах до 1200°С. Неорганические волокна образуют скелетную структуру, которая сохраняет свойства теплоизоляции даже после полной газификации всех углеродсодержащих компонентов в материале.

Недостатком данного материала является то, что он практически полностью состоит из полимерных органических волокон, имеющих невысокую температуру эксплуатации, в результате чего данный материал, хотя и способен сдерживать процесс распространения пламени в случае возгорания от 2 до 10 минут, но при стандартной работе в качестве изоляции данный материал способен выдерживать циклические тепловые нагрузки в режиме «нагрев-охлаждение» без деградации в узком температурном интервале, не включающим отрицательные температуры и кратковременные забросы до 200°С и выше.

Известен также волокнистый теплоизоляционный материал, принятый за прототип, включающий минеральное и целлюлозное волокно в соотношении (96-99):(1-4) и предназначенный для многоразового использования в качестве высокотемпературной теплоизоляции изделий, эксплуатируемых при температурах до 1200°С (SU 956686 A1, D21H 5/18, опубл. 07.09.1982). В качестве минерального волокна материал содержит кварцевое или кремнеземное стекловолокно диаметром 0,5-3,0 мкм и содержанием оксида кремния от 99,0 до 99,9%, а в качестве целлюлозного волокна лиственную беленую целлюлозу.

Недостатком данного материала является то, что используемая здесь лиственная целлюлоза имеет низкое отношение длины к диаметру и ярко выраженную "ленточную" форму волокон, придающую им чрезмерно высокую гибкость и склонность к флокуляции. В то время как в разрабатываемом в заявляемом изобретении суперлегковесном материале для обеспечения стабильности их структуры необходимы волокна, обладающие высокой устойчивостью к изгибу в сочетании с достаточно большой относительной длиной, при условии сохранения эластичности, стойкости к растрескиванию и связующих свойств целлюлозных волокон, в результате чего теплоизоляционный материал будет обладать недостаточной механической прочностью в условиях вибрации.

Данный недостаток может быть устранен использованием волокон льна, обладающих формой длинных гладких стержней и сохраняющих все положительные свойства, связанные с их целлюлозным составом (гибкость и эластичность, набухаемость в воде и связующие свойства).

Технической задачей данного изобретения является получение гибкого теплоизоляционного материала низкой плотности.

Техническим результатом изобретения является значительное снижение удельного веса материала и повышение его гибкости при сохранении прочностных и теплозащитных свойств материала, а также обеспечение требований пожаробезопасности в случае возгорания.

Для достижения заявленного технического результата предложен гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал, содержащий в качестве основы минеральные волокна и волокна растительного происхождения, причем в качестве волокон растительного происхождения материал содержит котонизированные волокна льна, а в качестве минеральных волокон - волокна диаметром не более 5 мкм, выбранные из группы, содержащей базальтовые, кварцевые, кремнеземные волокна или волокна на основе оксида алюминия, кроме того, материал содержит органическое связующее, при этом плотность материала составляет не более 15 кг/м3.

Предпочтительно содержание котонизированного льняного волокна составляет 5-15% вес. от общего веса волокна в материале.

Предпочтительно в качестве органического связующего использован раствор сульфоэфира целлюлозы с концентрацией 0,01-3%.

Предпочтительно в качестве органического связующего использован раствор карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией 0,01-3%.

Предпочтительно в качестве органического связующего использована эмульсия поливинилацетата с концентрацией 5-15%.

Предпочтительно в качестве органического связующего применяются термопластичные полиэфирные волокна в количестве 1-5% вес. от общего веса волокна в материале.

Теплозащитный волокнистый слой должен иметь малую теплопроводность, быть легким, пористым, достаточной толщины для обеспечения надежной теплоизоляции. Структура теплоизоляционного слоя должна обеспечить сравнительную неподвижность заключенного в нем воздуха. Наличие в волокнистом теплоизоляционном слое возможно большего количества неподвижного воздуха, являющегося плохим проводником тепла, способствует повышению изоляционной способности материала. Поэтому теплоизоляционный материал должен быть более рыхлым и пористым для увеличения содержания в нем сравнительно неподвижного воздуха и сохранять заданную толщину в процессе эксплуатации.

Известно, что для улучшения теплоизоляционной способности материала при его изготовлении используют различные волокна и нити, в т.ч. в различных смесях и сочетаниях между собой, при широком варьировании структурных характеристик материала, его толщины, поверхностной плотности, пористости, объемного веса. При этом удается повысить теплозащитные свойства материала, однако значительное улучшение теплозащитных свойств достигают за счет увеличения толщины материала и, следовательно, его массы, что отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики изделия.

В предложенном материале, минеральные волокна, такие как базальтовые, кварцевые, кремнеземные или волокна на основе оксида алюминия, служат для создания теплоизолирующей и звукоизолирующей структуры материала и предотвращения разрушения материала и распространения пламени при пожарах с температурой горения до 1200°С в течении не менее 15 минут и являются основой предлагаемого материала.

Теплозвукоизоляционный волокнистый материал в качестве наполнителя содержит обработанные растительные волокна льна (котонизированное льняное волокно) или других растений, служащие для снижения удельного веса материала при сохранении гибкости и прочностных качеств. Наличие растительного волокна в массе минеральных волокон при воздействии пламени и высоких температур приведет к обугливанию котонизированного волокна, что не будет способствовать распространению огня через слой материала. При необходимости котонизированное льняное волокно может быть обработано антипиреновыми составами.

Для улучшения крепления волокон в материале в него в процессе получения волокнистого мата вводят связующее в виде раствора и/или в виде термопластичных полиэфирных волокон.

В качестве связующего используются растворы сульфоэфира целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, поливинилацетатная эмульсия и термопластичные полиэфирные волокна. Термопластичные полиэфирные волокна вводятся на этапе приготовления волокнистой массы, после чего проводится раскладка волокон посредством струи сжатого воздуха. Введение раствора сульфоэфира целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и поливинилацетатаной эмульсии происходит распылением при раскладке волокнистого мата или распылением непосредственно на мат, после чего волокнистый мат проходит низкотемпературную термообработку в интервале температур 80-180°С для активации связующего компонента.

Такой вариант сочетания термостойких минеральных волокон и легковесных растительных волокон в количестве от 5 до 15% вес позволяет достичь оптимального сочетания эксплуатационных свойств. При существенном снижении удельного веса (не более 15 кг/м3) материал сохраняет свои тепло- и звукоизоляционные свойства, обладает повышенной гибкостью и отвечает требованиям пожарной безопасности. Снижение общего веса самолета и, в частности, снижение веса теплозвукоизоляции позволит экономить топливные ресурсы.

Данное изобретение обеспечивает значительное снижение удельного веса материала при сохранении гибкости и прочности, материал предназначен для использования в авиационной промышленности.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из смеси 85%(вес) базальтовых волокон материала марки БУТВ со средним диаметром 2-4 мкм, 10%(вес) котонизированных льняных волокон и 5%(вес) термопластичных полиэфирных волокон и термообработан при температуре 180°С. Была определена плотность материала и его гибкость по ГОСТ 17177, результаты представлены в таблице.

Пример 2

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из смеси 70%(вес) кварцевых волокон ТКВ со средним диаметром 3-5 мкм, 25%(вес) волокон на основе оксида алюминия, 5%(вес) котонизированных льняных волокон, в качестве связующего использовали раствор сульфоэфира целлюлозы концентрацией 3%. Материал термообработан при температуре 100°С и определены его свойства аналогично примеру 1. Свойства материала представлены в таблице.

Пример 3

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из смеси 85%(вес) кварцевых волокон ТКВ средним диаметром 2-4 мкм, 15%(вес) котонизированных льняных волокон и пропитан раствором сульфоэфира целлюлозы концентрацией 0,01% в качестве связующего, а затем термообработан при температуре 120°С. Свойства материала представлены в таблице.

Пример 4

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из смеси 60%(вес) кварцевых волокон ТКВ средним диаметром 2-4 мкм, 28%(вес) базальтовых волокон материала марки БУТВ средним диаметром 3-5 мкм, 12%(вес) котонизированных льняных волокон и пропитан раствором карбоксиметилцеллюлозы концентрацией 0,01%, затем термообработан при температуре 70°С. Свойства материала представлены в таблице.

Пример 5

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из смеси 40%(вес) кремнеземных волокон диаметром 3-4 мкм, 55%(вес) базальтовых волокон материала марки БУТВ диаметром 3-5 мкм, 5%(вес) котонизированных льняных волокон и пропитан раствором карбоксиметилцеллюлозы концентрацией 3% в качестве связующего, затем термообработан при температуре 120°С. Свойства материала представлены в таблице.

Пример 6

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из смеси 70%(вес) кварцевых волокон ТКВ диаметром 2-4 мкм, 15%(вес) муллитовых волокон диаметром 1-3 мкм и 15%(вес) котонизированных льняных волокон. В качестве связующего пропитан эмульсией поливинилацетата концентрацией 5%, термообработан при 110°С. Свойства материала представлены в таблице.

Пример 7

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из 90%(вес) базальтовых волокон материала марки БУТВ средним диаметром 3-5 мкм и 10%(вес) котонизированных льняных волокон, пропитан эмульсией поливинилацетата концентрацией 15%, термообработан при 115°С. Свойства материала представлены в таблице.

Пример 8

Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал изготовлен из 89%(вес) базальтовых волокон материала марки БУТВ средним диаметром 3-5 мкм, 5%(вес) котонизированных льняных волокон, 1%(вес) термопластичных эфирных волокон и термообработан при 150°С. Свойства материала представлены в таблице.

Пример 9 (по прототипу)

Материал изготовлен из смеси 99%(вес) кварцевого волокна диаметром 0,5-3,0 мкм и 1%(вес) лиственной целлюлозы, полученной из березовой древесины, получен по бумажной технологии и испытан аналогично примерам 1-5.

Все полученные материалы были испытаны на гибкость по ГОСТ17177, был определен удельный вес материалов.

Характеристики представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предложенный материал имеет низкую плотность (менее 15 кг/м3), очень высокую гибкость (до 20 мм) и будет востребован в качестве легковесной самолетной теплоизоляции.

1. Гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал, содержащий в качестве основы минеральные волокна и волокна растительного происхождения, отличающийся тем, что в качестве волокон растительного происхождения материал содержит котонизированные волокна льна, а в качестве минеральных волокон - волокна диаметром не более 5 мкм, выбранные из группы, содержащей базальтовые, кварцевые, кремнеземные волокна или волокна на основе оксида алюминия, кроме того, материал содержит органическое связующее, при этом плотность материала составляет не более 15 кг/м3.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что содержание котонизированного льняного волокна составляет 5-15% вес. от общего веса волокна в материале.

3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического связующего использован раствор сульфоэфира целлюлозы с концентрацией 0,01-3%.

4. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического связующего использован раствор карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией 0,01-3%.

5. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического связующего использована эмульсия поливинилацетата с концентрацией 5-15%.

6. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического связующего применяются термопластичные полиэфирные волокна в количестве 1-5% вес. от общего веса волокна в материале.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине. Описано пригодное для проглатывания нетканое полотно для доставки одного или более активных компонентов.

Предлагается нетканое полотно, включающее первую выступающую часть, которая выступает на первой стороне поверхности в горизонтальной проекции нетканого полотна в форме листа и имеет внутреннее пространство, и вторую выступающую часть, которая выступает на второй стороне поверхности, противоположной первой стороне поверхности, и имеет внутреннее пространство, причем первая выступающая часть и вторая выступающая часть расположены поочередно и непрерывно в каждом из различных пересекающихся направлений в горизонтальной проекции нетканого полотна, где верхняя часть первой выступающей части включает небольшую выступающую часть, имеющую меньший внешний диаметр, чем внешний диаметр первой выступающей части на первой стороне поверхности, и внутреннее пространство, присутствующее внутри первой выступающей части, и внутреннее пространство, присутствующее внутри небольшой выступающей части, соединяются, образуя непрерывное внутреннее пространство.

Изобретение относится к связующим для волоконных композитов и касается не содержащих формальдегида связующих композиций с модифицированной вязкостью. Связующие композиции включают углевод, азотсодержащее соединение и загущающий агент.

Изобретение касается установки для изготовления термо- и/или звукоизолирующего изделия на основе минеральной ваты, содержащей первую линию (1) изготовления первых минеральных волокон, включающую, по меньшей мере, один элемент (10) волокнообразования, вторую линию (2) изготовления вторых минеральных волокон, включающую, по меньшей мере, один элемент (20) волокнообразования и накатный механизм (22), при этом накатный механизм (22) предназначен для нанесения путем накатки вторых минеральных волокон на первые минеральные волокна.

Объемный нетканый утеплитель для одежды, выполненный из волокнистой смеси, содержащей натуральные и полиэфирные волокна, отличающийся тем, что композиция натурального экологически чистого продукта содержит - натурального гусиного пуха в долевом составе 80%, гусиного пера - до 10%, полиэфирного полого волокна в долевом составе 10%, скрепленные коллоидным связующим в количестве не более 7% от суммарной массы композиции волокон с общим показателем наполняемости 728,7-767,0 Fill Power, обеспечивая тем самым повышение влагоустойчивости комплексного материала за счет наличия полиэфирных волокон в его составе при общем уровне упругости, эквивалентном в допустимых пределах варьирования упругости полностью натурального утеплителя на основе пуха и пера.

В изобретении описан способ формирования диспергирующейся нетканой подложки в водной среде, включающий: a) формирование водного нетканого связующего, включающего выбранный эмульсионный полимер, где полимер был модифицирован соединением, содержащим тризамещенный атом N, соединение обладает значением pKb, равным от 4 до 7; b) взаимодействие нетканой подложки с водным нетканым связующим; c) нагревание введенного во взаимодействие нетканого материала при температуре, равной от 120 до 220°C; и d) погружение введенного во взаимодействие нагретого нетканого материала в водную среду, обладающую конечным значением pH<5.

Настоящее изобретение относится к упаковке для товара, включающей нетканую основу, содержащую слой волокон. Каждое из множества волокон содержит множество фибрилл, протяженных наружу от поверхности волокон в центральной продольной трети волокон, при этом множество фибрилл содержат жирный эфир, характеризующийся точкой плавления выше 35°С, и при этом множество волокон не содержат каплевидных скоплений жирного эфира.

Изобретение относится к водной композиции связующего, включающей: (1) водорастворимый компонент связующего, получаемый взаимодействием, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одной поликарбоновой кислотой или ангидридом и необязательно обработкой продукта реакции основанием; (2) продукт из соевого белка; и необязательно один или несколько следующих компонентов связующего; (3) сахар в качестве компонента; (4) мочевину.

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов и касается волокна из модифицированной полимолочной кислоты. Многокомпонентное волокно включает внутренний компонент, окруженный отчетливо выраженным оболочечным компонентом.
Изобретение относится к композиционному материалу и может применяться в качестве армирующего материала для эпоксидных смол. Изобретение содержит, по меньшей мере, одну термореактивную смолу, а также фиксированную и/или стабилизированную волокнистую структуру.

Настоящее изобретение относится к бумажному или нетканому полотну, содержащему волокна и по меньшей мере одно сшивающее или функционализирующее средство, выбранное из группы, состоящей из карбоновых кислот, галогенированных гетероароматических соединений и их солей, причем указанное по меньшей мере одно сшивающее или функционализирующее средство характеризуется молекулярной массой не более 1000 г/моль, и причем, по меньшей мере, часть указанного сшивающего или функционализирующего средства связана с указанными волокнами, способу получения указанного бумажного или нетканого полотна и использованию указанного сшивающего или функционализирующего средства в бумажном или нетканом полотне. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиофизики и предназначено для поглощения электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, причем его структура и свойства отвечают требованиям создания элементов носимой одежды для маскировки человека в СВЧ диапазоне. Нетканый материал для поглощения электромагнитного излучения СВЧ диапазона, содержащий диэлектрические волокна, отличается тем, что в структуру диэлектрических волокон, изготовленных методом бескапилярного электростатического формования из раствора полимеров на основе полиакрилонитрила (ПАН), встроены углеродосодержащие элементы размером от 50 до 100 нм, при этом диаметр диэлектрических волокон не превышает 500 нм. Изобретение обеспечивает возможность осуществления маскировки человека в СВЧ диапазоне. Технический результат заключается в уменьшении величины поверхностной плотности без снижения коэффициента ослабления. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплозвукоизоляционным материалам, в частности к волокнистым материалам авиационного назначения с пониженным удельным весом, высокими тепловыми свойствами, отвечающим требованиям пожарной безопасности. Обеспечение надежной работы теплоизоляции в условиях циклических тепловых нагрузок и вибраций и возможность противостоять экстремальным нагревам в случаях возгорания - важная задача при создании материалов для перспективных самолетов. Техническим результатом изобретения является значительное снижение удельного веса материала и повышение его гибкости при сохранении прочностных и теплозащитных свойств материала, а также обеспечение требований пожаробезопасности в случае возгорания. Для достижения заявленного технического результата предложен гибкий теплозвукоизоляционный волокнистый материал, содержащий в качестве основы минеральные волокна и волокна растительного происхождения, причем в качестве волокон растительного происхождения материал содержит котонизированные волокна льна, а в качестве минеральных волокон - волокна диаметром не более 5 мкм, выбранные из группы, содержащей базальтовые, кварцевые, кремнеземные волокна или волокна на основе оксида алюминия, кроме того, материал содержит органическое связующее, при этом плотность материала составляет не более 15 кгм3. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх