ТАРА ИЗ КОМПОЗИТНОГО ПРЕСС-МАТЕРИАЛА

Предлагаемая полезная модель относится к таре для хранения и транспортировки изделий машиностроения, в частности хранения боеприпасов, снарядов, деталей стрелкового оружия и других изделий, в процессе хранения которых тара может подвергаться действию открытого огня.
Из уровня техники известен контейнер для хранения и транспортировки изделий, содержащий корпус и крышку, образующие внешнюю оболочку, замковые элементы, внутреннюю оболочку, состоящую из корпуса и крышки, соединенных через уплотнение. Уплотнение корпуса и крышки внутренней оболочки выполнено деформируемым и огнестойким, наружная поверхность корпуса и крышки внешней оболочки, поверхности внутренней оболочки, обращенные к корпусу и крышке внешней оболочки, а также зона поверхности внутренней оболочки шириной до 50 мм, примыкающая к огнестойкому уплотнению, покрыты вспучивающимся при нагреве выше 150° огнестойким составом (патент РФ 2543415). Недостатками такого контейнера является большая материалоемкость и трудоемкость изготовления, связанная с необходимостью формования четырех оболочек контейнера, наличия операций их последующей сборки и нанесения специального вспучивающегося покрытия. Также недостатком данного решения является то, что в процессе его эксплуатации, а именно при многократной загрузке и выгрузке изделий из контейнера, защитное покрытие может повреждаться, что приводит к ухудшению огнестойких свойств контейнера.
Также известна тара (контейнер) (патент РФ 2665750), содержащая полый корпус и полую крышку, полости которых заполнены вспененным огнестойким полимерным материалом на основе фенолформальдегидных смол, в которой все элементы корпуса и крышки изготавливаются из листового металла толщиной 0,3-1 мм методом холодной пластической деформации и соединяются между собой сваркой. Недостатком такой тары является подверженность коррозии металлического корпуса и, как следствие потеря, эксплуатационных свойств и стойкости к воздействию огня.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является полезная модель (патент РФ №100221). В указанном патенте представлена тара, выполненная из стекловолокнистого материала, пропитанного органическим связующим, стенки и днище которой представляют собой цельноформованную конструкцию, а в органическое связующее введена нанодобавка: наноглина, технический углерод или углеродные нанотрубки. Данное техническое решение имеет ряд недостатков. Во-первых, как указывают сами авторы патента, согласно «Тактико-технических требований» к таре для боеприпасов, утвержденных Министерством обороны РФ, помимо огнестойкости, тара должна обладать теплоизолирующей способностью, для того чтобы исключить нагрев боеприпаса до 170°С по истечение 15 мин воздействия огня. Как известно, добавление углеродных материалов (в том числе углеродных нанотрубок и технического углерода) и наноглины в смолу, повышает теплопроводность композита ([1], [2], [3]), в результате чего теплоизолирующая способность тары снижается. Во-вторых, в результате воздействия огня, температура стенок тары вблизи боеприпаса может повышаться до 170°С, при такой температуре, тара, описанная в рассматриваемом патенте, теряет несущую способность, поскольку достигнутая авторами патента температура стеклования не превышает 140°С.
Предлагаемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики тары, а именно повысить ее стойкость к действию открытого огня, а также улучшить технологичность тары за счет возможности применения в ее производстве высокопроизводительных методов горячего прессования композитов.
Технический результат достигается за счет того, что тара содержит корпус и крышку, замковые элементы, уплотнение, отличающаяся тем, что корпус подкреплен формованными с ним зацело ребрами жесткости и выполнен из SMC-материала, армированного стекловолокном и содержащего гидроксид алюминия.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется эскизом. На фиг. 1 изображена тара, содержащая корпус 1, подкрепленный формованными с ним зацело ребрами жесткости 2, крышку 3, замковые элементы 4. Корпус 1 выполнен методом горячего прессования из SMC-материала, армированного стекловолокном и содержащего в своем составе гидроксид алюминия в качестве антипирена.
SMC-материал (Sheet moulding compound) - это полиэфирный пресс-материал, содержащий стекловолокно и минеральные наполнители. Данный материал перерабатывается в готовые изделия методом горячего прессования, при этом материал в форме под давлением прессования растекается и заполняет полости формы, оформляющие элементы изделия сложной геометрии. Это позволяет сформировать корпус тары зацело с ребрами жесткости в одну операцию горячего прессования, что обеспечивает достижение высокой производительности при изготовлении тары. Переработка (отверждение) при высокой температуре и специфика применяемых в SMC-материале полиэфирных смол обеспечивают теплостойкость SMC-материала на уровне (180-250)°С [4]. Указанная теплостойкость, а также наличие зацело формованных ребер жесткости в корпусе предлагаемой тары позволяет обеспечить требования по огнестойкости, предъявляемые к таре для боеприпасов, а именно при температуре, не превышающей 170°С, не происходит тепловой деформации корпуса под действием веса боеприпаса. Гидроксид алюминия, входящий в состав материала корпуса тары, является антипиреном, при нагревании эндотермически разлагается, охлаждая материал и выделяя водяные пары, тем самым ослабляя действие кислорода, что улучшает огнестойкие свойства тары.
Заявляемое техническое решение прошло проверку во «Всероссийском институте противопожарной обороны» МЧС России. Тара подвергалась воздействию открытого огня в течение 15 мин, регистрировалась температура внутри тары и ее целостность. Полученные результаты показали эффективность предлагаемого решения и преимущество по сравнению с металлической тарой. Температура внутри предлагаемой тары во время испытаний не превышала 120°С, потеря целостности тары, приводящей к невозможности свободного извлечения из нее изделий, не наблюдалась.
1. Lawrence V. Effect of Nanoclay on the Curing and Thermal Conductivity of Unsaturated Polyester Resin // International Journal of Scientific Research and Innovative Technology. 2014. Vol.1 №1. P. 26-33
2. Майникова Н.Ф., Яримизина А.Ю., Трофимов Д.В., Костромина Н.В., Кравченко Т.П., Яковлева К.А. Исследование влияния углеродных нанонаполнителей на свойства композитов на основе полипропилена // Пластические массы. 2020. №3-4. С.23-25.
3 Beate К., Rzeczkowski P., P6tschke P. Thermal Conductivity and Electrical Resistivity of Melt-Mixed Polypropylene Composites Containing Mixtures of Carbon-Based Fillers // Polymers. 2019. №11. P. 2-15.
4 Hamid G. Kia. Sheet molding compounds: science and technology. Munich; Vienna; N.Y.; Barselona (1993).