МНОГОСЛОЙНОЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОЛОТНО

- Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к полотнам, изготовленных из слоев с различными физическими свойствами, например из слоев различной твердости, в, частности, к нетканым термоскрепленным полотнам.
Заявленное полотно может быть использовано при изготовлении ковриков, стелек и т.п. предметов постоянно используемых человеком, отражающих лучистое тепло (теплоизоляционные материалы).
Уровень техники
Анализ предшествующего уровня техники показал, что в качестве хорошего теплоизоляционного материала (материала, отражающего лучистое тепло) в многослойном полотне используется гибкая графитовая фольга.
Так в патенте US 4279952 описан теплоизоляционный многослойный материал, состоящий из графитовой фольги толщиной менее 1 мм, плотностью 0,6-1,6 г/см3, и углеродного войлока, плотность которого значительно ниже.
Известно также многослойное полотно на основе гибкой графитовой фольги, включающей слой графитовой фольги, слой полиамида, расположенный, по крайней мере, на одной из поверхностей фольги, и слой клеевого материала, причем в качестве последнего используется слой полимера, выбранный из группы, включающей полиэтилен и полипропилен (патент RU 91692, В32В 7/12).
К недостаткам известных решений следует отнести следующее:
- Необходимость слоя клеевого материала;
- Недостаточную эластичность;
- недостаточно высокий уровень механических свойств (прочности и износостойкости);
- сложность технологического процесса, который предполагает применение интеркалированного графита, традиционно получаемого гидролизом интеркалированных соединений графита (ИСГ) с азотной или серной кислотой;
Технической задачей полезной модели является создание многослойного полотна-материала- полуфабриката для последующего изготовления деталей, которое наряду с теплоизоляционными свойствами обеспечивало бы и простату изготовления.
В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность полезной модели, прежде всего, следует отметить использование вместо графитовой фольги тонкого слоя механически расщепленного графита, обеспечивающего теплоизоляционные свойства полотну, достаточные в бытовых условиях. При этом не требуется никакого слоя клеевого материала, что, в свою очередь, упрощает технологию изготовления продукта. Эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание достигаемого технического результата, отраженного в технической задаче и отсутствующие в известных технических решениях.
Раскрытие полезной модели
Указанный технический результат достигается тем, что в многослойном теплоизоляционном полотне, содержащем покровный защитный слой и слой, выполненный из материала, содержащего графит, согласно полезной модели в качестве покровного защитного слоя использован слой нетканого термоскрепленного полотна, имеющий на поверхностности микропоры и ворсистую шероховатость, при этом в качестве графита использован механически расщепленный графит, микроструктура которого характеризуется графитовыми червеобразными частицами, содержащими пачки графеновых слоев с нарушенной планарностью, толщина которых составляет 30-70 нм, расположенных на поверхности материала преимущественно в микропорах, размер которых составляет 0.1-1 мкм.
А также тем, что полотно выполнено в виде рулонного материала.
А также тем, что выполнено в виде плоского листового материала.
А также тем, что полотно выполнено перфорированным.
Использование в полезной модели механически расщепленного графита, микроструктура которого характеризуется графитовыми частицами, содержащими пачки графеновых слоев с нарушенной планарностью толщиной 30-70 нм, расположенных в микропорах термоскрепленного полотна, размер которых составляет 0,1-1 мкм, обеспечивает получение эффективного теплоизоляционного материала с добротной эластичностью и хорошей обрабатываемостью.
Полезная модель будет лучше понятна при обращении к следующему описанию воплощения полезной модели.
Осуществление полезной модели
Многослойное полотно содержит покровный защитный слой и слой, выполненный из материала, содержащего графит. Согласно полезной модели в качестве покровного защитного слоя использован слой нетканого термоскрепленного полотна, имеющий на поверхностности микропоры и ворсистую шероховатость, при этом в качестве графита использован механически расщепленный графит, микроструктура которого характеризуется графитовыми червеобразными частицами, содержащими пачки графеновых слоев с нарушенной планарностью, толщина которых составляет 30-70 нм, расположенных на поверхности материала преимущественно в микропорах, размер которых составляет 0,1-1 мкм.
Полотно может быть выполнено в виде рулонного материала, либо в виде плоского листового материала.
В общем случае воплощения полезной модели полотно содержит слои в следующей последовательности: покровный защитный слой, слой механически расщепленного графита.
Полотно может быть выполнено перфорированным (содержать множество отверстий) для изготовления деталей некоторых предметов, требующих воздухообмена (в зависимости от фантазии потребителя).
Все слои полотна соединены в единое монолитное изделие. И поскольку толщина слоя расщепленного графита, микроструктура которого характеризуется графитовыми червеобразными частицами, содержащими пачки графеновых слоев с нарушенной планарностью, размер которых составляет 30-70 нм, и которые располагаются в микропорах, ворсистая шероховатость не теряет свои свойства, и остается с одинаковой густотой по всей поверхности, эластичной, презентабельной по внешнему виду и т.п. Т.е. материал принимает первоначальную форму, а частицы графена «втиснуты» в мельчайшие сообщающиеся поры, которые могут быть по форме ячеистого типа или сильно вытянутыми каплевидными. И тем не менее даже в самой маленькой поре размером 0,1 мкм может разместиться сотни и сотни частиц графена, прочно сцепленные между собой. Известно, например пористость хлопчатобумажного нетканого материала составляет 78,7%, а хлопчатобумажного прошивного нетканого материала из очесов, прошитых хлопчатобумажной пряжей -90,1%. И поскольку общая толщина графеновых слоев сравнительно небольшая, эластичность полотна повышается в разы, т.е. облегчается манипулирование с ним, в т.ч. обеспечивается легкость его механической обработки (кроить, вырубать, резать, соединять, сшивать и т.п.).
А благодаря присутствию расщепленного графита с указанной выше микроструктурой, мы получаем эффективный теплозащитный материал с улучшенными характеристиками для использования в быту с высоким уровнем механических характеристик, т.к. составляющие его слои увеличивают свойства отдельно взятого слоя, при этом слои прочно соединены между собой (при этом его можно изготовить, как видим, в бытовых условиях).
Существенным признаком предлагаемой полезной модели является возможность изготовления полотна с различными по толщине и характеристикам защитного слоя, а также и возможность нанесения слоя из частиц графена на противоположные стороны защитного слоя, т.е. с обеих сторон. При этом важно располагать слои в последовательности, оговоренной выше, получая изделия любой заданной формы и размеров и для определенных целей.
Примеры осуществления полезной модели.
Пример 1.
2
Для изготовления многослойного теплоизоляционного полотна в соответствии с полезной моделью на нетканый материал, в качестве которого использовали войлок технический тонкошерстный (ГОСТ 288-72), с одной стороны наносили механически расщепленный графит. Нанесение производили предпочтительно круговыми движениями (втиранием) с небольшим прилагаемым усилием(0,5 кг/см) и при комнатной температуре. Получаем материал сравнительно большой толщины, из которого можно изготовить, например стельки или коврик (в зависимости от выбранной толщины войлока).
Пример 2.
2
Для изготовлениям многослойного материала в качестве слоя нетканого термоскрепленного полотна использовали слой войлока для фильтров по ГОСТ 6418-81, покрывали его вначале с одной стороны слоем графитовой фольги, в качестве которого использовали механически расщепленный графит, а затем также, наносили с противоположной стороны такой же слой механически расщепленного графита. Нанесение производили предпочтительно круговыми движениями (втиранием) с небольшим прилагаемым усили-ем(0,5 кг/см) и при комнатной температуре. Получаем материал-полуфабрикат с накопленными графеновыми частицами для последующего их переноса через соответствующую среду на любую подложку, например, тонкий материал.
Как описано в вышеприведенных примерах полезной модели, могут быть изготовлены многослойные полотна для применения в бытовых условиях, причем полотно может быть изготовлено различной толщины.
Хотя полезная модель подробно описана, очевидно, что можно сделать различные модификации в настоящей полезной модели, не выходящие за пределы формулы полезной модели и не отклоняющиеся от ее сущности.
В настоящее время изготовлены опытные образцы заявленной полезной модели, и т.о. подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных средств и методов с обеспечением усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленное решение соответствует требованию «промышленная полезность», а отличительные' признаки решения позволяют получить заданный технический результат.
С целью проверки прочности сцепления между слоями многослойного полотна было проведено испытание образцов различных материалов для определения прочности на расслоение или на отдир. Образцы на одном из концов, пытались расслаивать вручную с целью получения зазора (зева): наблюдались его разрушение, но никак не расслоение.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках, не выявило многослойное полотно, которому присуще признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям. Следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Следует заметить, что преимущество полезной модели пред близким аналогом (прототипом) обеспечивается представленной совокупностью существенных признаков, каждый из которых выполняет свою функцию, а вместе, во взаимосвязи, они решают задачу создания нового изделия, отвечающего современным требованиям.