ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ ЛЕНТА

Полезная модель относится к герметизирующим лентам, предназначенным для герметизации швов защитной одежды и других изделий, изготовленных из прорезиненных материалов, обладающих защитными свойствами при воздействии токсичных химических веществ, растворов кислот и щелочей, стойкостью к воздействию открытого пламени.
Безопасность человека, работающего в костюме изолирующего типа, в условиях повышенного содержания токсичных и вредных веществ в воздухе рабочей зоны, вероятного воздействия жидких агрессивных сред, зависит от защитных свойств материала и герметичности изделия. Герметичность изделия, в свою очередь, обеспечивается прочностью и непроницаемостью соединяющих детали изделия швов при воздействии жидких и газообразных веществ.
Известна лента 8-77Л ТУ 38 1051665-85, изготовленная из прорезиненной ткани 8-77 и предназначенная для проклейки швов специальной одежды из ткани 8-77 (производитель ОАО «УЗЭМИК, г.Уфа)». Лента 8-77Л представляет собой вискозно-полиамидную ткань с нанесенным на нее односторонним резиновым покрытием на основе хлоропренового и бутадиен-нитрильного каучука. Материал ленты защищает от грунтовых вод, нефтяной жидкости и смазочных масел.
Недостатком известной ленты является горючесть, отсутствие на ней клеевого слоя. Для герметизации швов несколько слоев клея наносят кистью или шпателем на предварительно обезжиренную ленту и соединительный шов и прикатывают роликом непосредственно при изготовлении специальной одежды.
Известна лента проклеенная 393 ТУ 005297-2006, представляющая собой скошенный под углом 45° текстиль, покрытый с одной стороны резиной на основе бутилкаучука, с другой стороны нанесен липкий слой - клей 4508 ТУ 38-105-480-76, основой которого является натуральный каучук (производитель ленты проклеечной 393 ЗАО «Ярославль-Резинотехника»). Прорезиненный материал для проклеечной ленты получают методом каландрования, затем материал нарезают на ленты шириной 25-40 мм, длиной 100 мм на ленторезательной машине. Отрезки лент склеивают вручную и навивают на картон в бухты. Лента проклеечная 393 предназначена для проклеивания швов защитной одежды, изготовленной из прорезиненного материала. Перед проклеиванием швов изделий липкий слой ленты смачивают бензином, затем ленту накладывают на шов с лицевой и с изнаночной стороны, прикатывают роликом массой (10,1±0,1) кг по два раза с каждой стороны и выдерживают 2 часа при температуре (22±2)°С.Прочность связи при расслоении составляет 2,94 Н (0,3 кгс) при ширине ленты (17±2) мм, 5,88 Н (0,6 кгс) при ширине ленты (25±2) мм.
Недостатком известной проклеечной ленты является низкая прочность связи между проклеечной лентой и швом при расслоении, горючесть материала ленты, необходимость склеивания отрезков ленты перед навиванием ее в бухты.
Наиболее близкой к заявленному объекту по совокупности признаков (прототип) является герметизирующая лента, имеющая трехслойную структуру, включающая в себя пленочную основу, плетеную (трикотажную) ткань, расположенную на одной стороне пленочной основы, и липкий слой, расположенный слоем на другой стороне пленочной основы (пат.RU №2388857, МПК D03D 15/00 (2006.01), опубл. 10.05.2010). В качестве пленочной основы используют гидрофобную пористую пленку из политетрафторэтилена. Плетеную (трикотажную) ткань скрепляют с пленочной основой сплавлением или, используя полимерный клей на основе полиамида, полиуретана, поливинилхлорида, полиолефина или каучуков.Клей, скрепляющий плетеную (трикотажную) ткань с пленочной основой, наносят валиком, распылением или кистью. Гидрофобная пористая пленка имеет дополнительный слой гидрофильного полимера на стороне, где слоем расположен липкий слой. В качестве гидрофильного полимера используют поливиниловый спирт, нитроцеллюлозу или гидрофильный полимер полиуретан, который наносят на гидрофобную пористую пленку с использованием растворителя. В качестве липкого слоя для герметизирующей ленты используют термоклей - различные полимеры, отдельно или в смеси двух или более видов: полиамид, поливинилбутираль, поливинилацетат или его сополимер, полиметилметакрилат, поливинил-хлорид или полиуретан. Толщина липкого слоя на ленте составляет от 100 до 150 мкм, предпочтительно 120 мкм. Герметизирующую ленту получают разрезанием материала дисковым ножом в продольном направлении. Ширина ленты составляет от 5 до 50 мм, предпочтительно 25 мм.
Герметизирующую ленту наносят на поверхность стежка или шва ламинированного изделия из ткани и приклеивают с применением машины для сварки горячим воздухом, при этом липкий слой расплавляется и импрегнируется в ламинированное изделие из ткани и после охлаждения до твердого состояния скрепляет герметизирующую ленту с тканью. Сварку производят при температуре горячего воздуха 700°С.
Известная герметизирующая лента обеспечивает водостойкость проклеенного шва, но не устойчива к открытому пламени, к действию кислот и щелочей. Недостатком известной герметизирующей ленты, имеющей трехслойную структуру, является также необходимость дополнительного нанесения гидрофильного полимера на гидрофобную пористую пленку для повышения клеящей способности ленты, а также использование плетеной ткани (трикотажа) в качестве наружного слоя пленочной основы. Трикотаж имеет ограниченное применение, поскольку характеризуется низкой прочностью, легко деформируется и разрушается при истирании.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание герметизирующей ленты, обеспечивающей герметичность швов защитной одежды и других изделий, изготовленных из прорезиненных материалов, и не снижающей уровень защитных свойств в зоне соединения деталей защитной одежды при воздействии открытого пламени, газообразных токсичных химических веществ, растворов кислот и щелочей.
2
Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что на одну из сторон прорезиненного материала с массой 190-230 г/м наносят слой термоплавкого клея, включающего хлорированный бутилкаучук ХБК-139, полихлоропреновый каучук наирит НТ или Baypren-210, сополимер этилена с винилацетатом, диоксид кремния, оксид магния, вулканизующие агенты - 2-меркаптобензтиазол и молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: хлорированный бутилкаучук ХБК-139-90,0-108,0; полихлоропреновый каучук наирит НТ или Baypren-210-20,0-24,0; сополимер этилена с винилацетатом (сэвилен) - 36,0-52,8; диоксид кремния - 9,0-11,0; оксид магния - 5,5-6,7; 2-меркапто-бензтиазол - 0,5-0,7; молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д - 4,5-5,5.
При этом соотношение - хлорированный бутилкаучук:полихлоропреновый каучук: сэвилен=4,5: 1:(1,8-2,2).
2
Основой для нанесения слоя термоплавкого клея является облегченный прорезиненный материал с массой 190-230 г/м.
Хлорированный бутилкаучук ХБК-139 и полихлоропреновый каучук наирит НТ или Ваургеп-210 являются основой клеевой композиции, придают огнестойкость клеевой композиции.Полихлоропреновый каучук наирит НТ (ТУ 601781-73), как и Ваургеп-210 фирмы Lanxess AG, обеспечивает также когезионную прочность клея.
Хлорированный бутилкаучук ХБК-139 (ТУ 2294-096-05766801-2000) совулканизуется с полихлоропреновым каучуком, обеспечивает химическую стойкость резинового покрытия.
3
Низкоплавкий высокомолекулярный каучукоподобный сополимер этилена с винилацетатом (сэвилен) представляет собой термопластичное вещество белого цвета, без запаха. Сэвилен, выбранный из группы базовых марок 11708-210, или 11808-340, или 11908-125 плотностью 0,948-0,959 г/см, с температурой размягчения 30-90°С, хорошо совмещается с каучуками и наполнителями, обеспечивает термопластичность клеевой композиции, устойчивость к воздействию растворов кислот и щелочей.
Диоксид кремния (ГОСТ 18307-78) - порошок белого цвета, наполнитель и загуститель клеевой композиции.
Оксид магния (ГОСТ 844-79) является акцептором хлористо-водородной кислоты, выделяющейся в процессе вулканизации хлорсодержащих полимеров.
Вулканизующий агент 2-меркаптобензтиазол (каптакс) уменьшает склонность смеси к подвулканизации, молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д обеспечивает максимальную степень поперечного сшивания полимерных молекул при трансформации клея из плавкого состояния в неплавкое под действием горячего воздуха (Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин. М.: Химия, 1985).
2
Примеры изготовления герметизирующей ленты на основе прорезиненного материала с массой 200 г/м.
Пример 1
1) Приготовление термоплавкого клея.
В бункер резиносмесителя ГТЛ-2, нагретого до 50°С, загружают компоненты клея - хлорированный бутилкаучук (ХБК) в количестве 90,0 г, полихлоропреновый каучук Baypren-210 (ПХП) - 20,0 г, сэвилен - 36,0 г, диоксид кремния - 9,0 г, оксид магния - 5,5 г, включают перемешивание и продолжают нагревание, при этом температура в резиносмесителе поднимается до 95°С.Продолжительность перемешивания составляет 30 минут. Выключают обогрев и включают охлаждение резиносмесителя. Затем в охлажденную резиновую смесь добавляют при перемешивании вулканизующие агенты: каптакс - 0,5 г и молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д - 4,5 г. Полученную клеевую композицию загружают в клеесмеситель двухвальный СМ-50, добавляют органический растворитель -смесь бензина (613,0 г) и этилацетата (306,5 г) и перемешивают до полного растворения резиновой смеси и образования гомогенной дисперсии.
Соотношение бензин: этилацетат=2:1.
Бензин Нефрас-С50/170 по ГОСТ 8505-80, Нефрас-С280/120 ТУ 38.401-67-108-92. Этилацетат марка А или Б по ГОСТ 8981-78.
Соотношение ХБК: ПХП: сэвилен составляет 4,5:1:1,8.
Концентрация клея в смеси органических растворителей, определяемая по сухому остатку, составляет 18%.
2) Раствор термоплавкого клея в органическом растворителе наносят на одну сторону прорезиненного материала на клеепромазочной машине ИВО 3220 по принятой технологии. После нанесения раствора термоплавкого клея в органическом растворителе материал проходит через сушильную камеру (температура в камере 70-80°С), растворитель постепенно удаляется и формируется клеевая пленка толщиной 60 мкм.
3) После сушки и удаления растворителя прорезиненный материал с нанесенным на одну из его сторон термоплавким клеем нарезают на ленты под углом 45° шириной (22±1) мм на машине для нарезания бейки ZJ 933. Машина ZJ 933 нарезает на ленты рукав длиной 1,0-1,2 м, изготовленный из полученного прорезиненного материала с нанесенным на него термоплавким клеем, и автоматически наматывает герметизирующую ленту на съемную пластиковую трубку, закрепленную на стержне машины. Способ нарезания не требует склеивания отдельных отрезков герметизирующей ленты. Длина ленты в бухте составляет 45-50 м.
Пример 2
По технологии, указанной в примере 1, изготавливают термоплавкий клей, отличающийся количественным соотношением компонентов: хлорированный бутилкаучук (ХБК) - 99,0 г, полихлоропреновый каучук Baypren-210 (ПХП) - 22,0 г, сэвилен - 44,0 г, диоксид кремния - 10,0 г, оксид магния - 6,0 г, каптакс - 0,6 г и молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д - 5,0 г, бензин - 691,0 г и этилацетат - 345,5 г.
Соотношение ХБК: ПХП: сэвилен составляет 4,5:1:2,0.
Концентрация клея в смеси органических растворителей составляет 18%.
Раствор клея в органическом растворителе наносят на прорезиненный материал на клеепромазочной машине. После сушки, удаления растворителя и формирования клеевой пленки толщиной 80 мкм прорезиненный материал с нанесенным на него термоплавким клеем нарезают на ленты на машине ZJ 933.
Пример 3
По технологии, указанной в примере 1, изготавливают термоплавкий клей, отличающийся количественным соотношением компонентов:хлорированный бутилкаучук (ХБК) - 108,0 г, полихлоропреновый каучук Ваургеп-210 (ПХП) - 24,0 г, сэвилен - 52,8 г, диоксид кремния - 11,0 г, оксид магния - 6,7 г, каптакс - 0,7 г и молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д - 5,5 г, бензин - 695,6 г и этилацетат - 347,8 г.
Соотношение ХБК: ПХП: сэвилен составляет 4,5: 1: 2,2.
Концентрация клея в смеси органических растворителей составляет 18%.
Раствор клея в органическом растворителе наносят на прорезиненный материал на клеепромазочной машине. После сушки, удаления растворителя и формирования клеевой пленки толщиной 100 мкм прорезиненный материал с нанесенным на него термоплавким клеем нарезают на ленты. Пример 4По технологии, указанной в примере 1, изготавливают термоплавкий клей, отличающийся количественным соотношением компонентов:хлорированный бутилкаучук (ХБК) - 90,0 г, полихлоропреновый каучук Baypren-210 (ПХП) - 20,0 г, сэвилен - 30,0 г, диоксид кремния - 9,0 г, оксид магния - 5,5 г, каптакс - 0,5 г и молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д - 4,5 г, бензин - 590,8 г и этилацетат - 295,4 г.
Соотношение ХБК: ПХП: сэвилен составляет 4,5: 1: 1,5.
Концентрация клея в смеси органических растворителей составляет 18%.
Раствор клея в органическом растворителе наносят на прорезиненный материал на клеепромазочной машине. После сушки, удаления растворителя и формирования клеевой пленки толщиной 80 мкм прорезиненный материал с нанесенным на него термоплавким клеем нарезают на ленты.
Пример 5
По технологии, указанной в примере 1, изготавливают термоплавкий клей, отличающийся количественным соотношением компонентов: хлорированный бутилкаучук (ХБК) - 108,0 г, полихлоропреновый каучук Ваургеп-210 (ПХП) - 24,0 г, сэвилен - 60,0 г, диоксид кремния - 11,0 г, оксид магния - 6,7 г, каптакс - 0,7 г и молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д - 5,5 г, бензин - 799,6 г и этилацетат - 399,8 г.
Соотношение ХБК: ПХП: сэвилен составляет 4,5: 1:2,5.
Концентрация клея в смеси органических растворителей составляет 18%.
Раствор клея в органическом растворителе наносят на прорезиненный материал на клеепромазочной машине. После сушки, удаления растворителя и формирования клеевой пленки толщиной 80 мкм прорезиненный материал с нанесенным на него термоплавким клеем нарезают на ленты.
Пример 6
Герметизирующую ленту изготавливают при тех же параметрах, что и в примере 1, за исключением того, что толщина клеевой пленки на прорезиненном материале составляет 40 мкм.
Пример 7
Герметизирующую ленту изготавливают при тех же параметрах, что и в примере 1, за исключением того, что толщина клеевой пленки на прорезиненном материале составляет 120 мкм.
Герметизирующие ленты, полученные в соответствии с примерами 1-7, используют для герметизации стачных ниточных швов, соединяющих детали изделий, изготовленных из защитного прорезиненного материала.
Состав вариантов термоплавкого клея приведен в таблице 1.
Таблица 1Состав вариантов термоплавкого клея
Наименование компонентов
Содержание компонентов термоплавкого клея в примерах, мас.ч.
1
2
3
4
5
6
7
Хлорированный бутилкаучук
90,0
99,0
108,0
90,0
108,0
90,0
90,0
Полихлоропрен Ваургеп-210
20,0
22,0
24,0
20,0
24,0
20,0
20,0
Сополимер этилена с винил-ацетатом (сэвилен)
36,0
44,0
52,8
30,0
60,0
36,0
36,0
Диоксид кремния
9,0
10,0
11,0
9,0
11,0
9,0
9,0
Оксид магния
5,5
6,0
6,7
5,5
6,7
5,5
5,5
Каптакс
0,5
0,6
0,7
0,5
0,7
0,5
0,5
Молекулярный комплекс резорцина с уротропином РУ-Д
4,5
5,0
5,5
4,5
5,5
4.5
4,5
Герметизацию стачных ниточных швов осуществляют на машине EURORA EU-7700 горячим воздухом путем приваривания поверх швов герметизирующей ленты с клеевым слоем, термоплавким в своем исходном состоянии. Горячий воздух подается на клеевой слой движущейся герметизирующей ленты из сопла машины и расплавляет клеевой слой, верхний ролик машины автоматически прижимает герметизирующую ленту к стачному шву, который перемещается с помощью нижнего ролика. После охлаждения клеевой слой трансформируется в неплавкое состояние и прочно скрепляет герметизирующую ленту с прорезиненным материалом.
Температура воздуха, выходящего из сопла, устанавливается в диапазоне от 400 до 450°С.Скорость движения верхнего и нижнего роликов составляет 2-5 м/мин. Давление верхнего ролика регулируется в пределах 0,15-0,25 МПа в зависимости от толщины швов материала, на который приваривается лента.
Результаты испытаний стачных ниточных швов изделия, изготовленного из прорезиненного материала МТС ТУ 2566-103-00209600-2008, проклеенных на машине EURORA EU-7700 герметизирующей лентой с нанесенным на нее термоплавким клеем, состав которого соответствует одному из примеров, представлены в таблице 2.
Таблица 2 Результаты испытаний швов изделий, изготовленных из прорезиненного материала МТС, проклеенных герметизирующими лентами с нанесенным на них термоплавким клеем
Наименование показателя
Результаты испытаний швов, проклеенных лентами с нанесенным термоплавким клеем в соответствии с примерами 1-5, в сравнении с материалом изделия
Мате-риалМТС
1
2
3
4
5
6
7
Прочность связи между слоями при
-
расслаивании, Н/см:
8,82
9,80
11,27
5,88
10,78
6,70
9,76
- прямой шов
8,78
9,65
10,75
5,60
11,25
6,43
7,28
- горловина
8,70
9,68
10,80
5,68
11,32
6,58
743
- плечевой шов
Стойкость к воздействию открытого пламени горелки, с
10-11
10
10
11
11
11
10
11
Стойкость к воздействию газообразных веществ, мин,
Проскок паров в зоне шва
аммиака (690 мг/л),
500
540
540
540
540
540
540
хлора(3010 мг/л)
450
480
480
480
480
480
480
Стойкость к воздействию жидкихагрессивных сред, мин,
Проникание жидкой фазы вдоль зоны шва
серной кислоты 96%
240
240
240
240
240
240
240
едкого натра 40%
360
360
360
360
360
360
360
Прочность связи между проклеенной лентой и швом, соединяющим детали изделия из прорезиненного материала, при расслаивании определяют на испытательной машине Schopper по ГОСТ 17317-88.
Стойкость проклеенных швов изделий к воздействию открытого пламени определяют по ГОСТ Р 12.4.200-99.
Стойкость проклеенных швов к воздействию газообразных веществ и агрессивных сред определяют по «Методике определения времени защитногодействия средств индивидуальной защиты при воздействии паров химически опасных и агрессивных веществ» ОАО «КазХимНИИ.
Данные, представленные в таблице 2, показывают, что наибольшую прочность связи между герметизирующей лентой и швом изделия из прорезиненного материала обеспечивает использование герметизирующей ленты, полученной в соответствии с примерами 1, 2, 3, 5 и 7. Заявленное соотношение хлорированных каучуков и сополимера этилена с винилацетатом (сэвилена) обусловлено тем, что при уменьшении содержания сэвилена в составе термоплавкого клея (пример 4) система становится недостаточно пластичной, прочность связи между герметизирующей лентой и прорезиненным материалом снижается; при увеличении содержания сэвилена в клеевой композиции больше заявленного (пример 5) не происходит повышения адгезионной прочности.
Оптимальная толщина слоя термоплавкого клея составляет 60-100 мкм. При толщине слоя термоплавкого клея 40 мкм (пример 6) не обеспечивается полностью герметичность шва. Увеличение толщины слоя термоплавкого клея до 120 мкм (пример 7) требует больше времени для расплавления клея под действием горячего воздуха (уменьшения скорости процесса герметизации швов или повышения температуры горячего воздуха), что снижает производительность и повышает вероятность термического повреждения основы герметизирующей ленты.
Использование герметизирующей ленты по предлагаемой полезной модели для герметизации стачных швов изделий, изготовленных из прорезиненного материала, обеспечивает высокую прочность связи между герметизирующей лентой и швами, соединяющими детали изделия. Пневмометрический контроль костюмов подтвердил герметичность изделий.
Зона швов, проклеенных предложенной герметизирующей лентой, содержащей термоплавкий клей, устойчива к воздействию открытого пламени, концентрированных паров аммиака и хлора, концентрированных растворов кислоты и щелочи.
Герметизирующие ленты, содержащие термоплавкий клей, изготовлены в опытно-промышленном производстве ОАО «КазХимНИИ».
Преимуществом заявляемого объекта по сравнению с прототипом является:
- высокая прочность связи между герметизирующей лентой и швами, соединяющими детали изделий, изготовленных из прорезиненного материала, которая обеспечивается при меньшей толщине слоя термоплавкого клея - 60-100 мкм;
- сохранение защитных свойств в зоне проклеенных герметизирующей лентой швов на уровне показателей, характеризующих прорезиненный материал;
- герметизация стачных швов герметизирующей лентой с термоплавким клеевым слоем при более низкой температуре горячего воздуха - 400-450°С;
- эластичность герметизирующей ленты, нарезанной под углом 45°, что позволяет проклеивать криволинейные швы (по окату рукава, горловине);
- технология изготовления герметизирующей ленты, включающая приготовление термоплавкого клея, нанесение его на одну из сторон прорезиненного материала и нарезание материала с клеевым слоем на машине, не требующей склеивания отдельных отрезков герметизирующей ленты.
Заявляемая герметизирующая лента может быть использована также для герметизации швов плащей, палаток, спальных мешков и других изделий, изготовленных из прорезиненных материалов.