Способ склеивания фторопластовой стеклоткани с поверхностью изделия
METHOD FOR GLUING FLUOROPLASTIC FIBERGLASS WITH THE SURFACE OF THE PRODUCT

Область техники
Настоящее изобретение относится к защитным материалам, а именно к способу склеивания фторопластовой стеклоткани с поверхностью изделия, изготовленного из натуральных, искусственных или синтетических материалов.
Уровень техники
Известен способ получения стеклоткани фторопластовой марки ТАФ, раскрытый в патенте РФ на изобретение №RU2726670 (опубл. 15.07.2020). Ткань получена путем пропитки стеклоткани водными суспензиями фторопласта – 4Д. Ткань предназначена для применения в качестве покрывного материала для тепловой, звуковой и химической изоляции, а также в качестве огнезащитных, паропроницаемых прокладок, перекрытий, перегородок, в том числе в пассажирских вагонах. Рабочий диапазон температур стеклоткани составляет от минус 100°С до плюс 250°С.
Существенным недостатком данной ткани при изготовлении пакетов изоляции/термочехлов и т.п. является наличие защитного слоя из фторопласта - 4Д, склеивание которого крайне затруднено.
Известен способ обработки поверхности стекловолокнонаполненного политетрафторэтилена, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2400493 (опубл. 27.09.2010). В известном способе поверхность стекловолокнонаполненного политетрафторэтилена подвергают обработке натрий-нафталиновым комплексом в тетрагидрофуране с последующей промывкой, сушкой, нанесением 2-4 вес.% раствора 3-аминопропилтриэтоксисилана в этиловом спирте и сушкой при температуре 70-90°С.
Недостаток данного способа заключается в том, что он связан со значительными затратами и осложнен мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ и соблюдением требований экологии.
Известен способ склеивания изделий из политетрафторэтилена, раскрытый в АС СССР №423828 (опубл. 18.02.1975). В известном способе поверхность изделий, подлежащих склеиванию, до стадии выпечки заготовки обрабатывают кремнийорганическими жидкостями, содержащими группы, способные к гидролизу (например, галоид, алкокси, ацетокси), а затем промывают водой и проводят термообработку при 390°С. После обработки поверхность хорошо склеивается обычными клеями, например эпоксидными, типа БФ.
Недостатком данного способа является использование при предварительной подготовке поверхности к склеиванию довольно дорогих химических реагентов, которые впоследствии необходимо утилизировать.
Известна композиция для склеивания фторопласта и полиэтилена, раскрытая в АС СССР №1457392 (опубл. 10.03.1996). Известное изобретение может быть использовано для склеивания полиэтилена, фторопласта или полиэтилена с фторопластом путем обработки склеиваемых поверхностей композицией, включающей сложные эфиры акриловой и метакриловой кислот, триалкилбор и ускоритель отверждения, после склейки происходит желатинизация композиции в течение 1,5 часов, время достижения прочности клеевого соединения составляет 24 часа.
Недостаток данного способа заключается в том, что он связан со значительными затратами и осложнен мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ и соблюдением требований экологии.
Известен способ склеивания активированной фторопластовой пленки с металлом, раскрытый в патенте РФ на изобретение №RU2665540 (опубл. 26.06.2018). В известном способе места склеивания изделия с активированной фторопластовой пленкой подвергают абразивоструйной обработке электрокорундом, обезжиривают нефрасом, сушат на воздухе, далее обрабатывают ацетоном и просушивают до полного удаления ацетона. Поверхность активированной фторопластовой пленки обезжиривают ацетоном и просушивают до полного удаления ацетона. После этих операций на склеиваемую поверхность наносят клей на эпоксидно-каучуковой основе 51-К-10В, содержащий в своем составе эпоксидную смолу и резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, причем клей 51-К-10В наносится как на поверхность активированной фторопластовой пленки, так и на металлические основания резинометаллического изделия троекратно. Слои клея просушивают на воздухе 35, 25 и 3 мин соответственно. Склеивают активированную фторопластовую пленку с металлическим основанием при температуре 15-35°С и удельном давлении 0,2 МПа в течение 72 ч.
Однако известный способ усложнен длительной подготовкой поверхности к склеиванию, предварительной активацией фторопластовой пленки и выдержкой склеиваемого шва под давлением в течение длительного времени.
Так же существуют методы соединения изделий из политетрафторэтилена с помощью других плавких фторполимеров, таких как поливинилиденфторид (PVDF), сополимер тетрафторэтилена и перфторалкилвинилового эфира (PFA), сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена (FEP), при которых образуется прочное соединение, но все они имеют высокую температуру плавления, которая осложняет процесс склейки поверхности, а так же фторполимеры имеют очень высокую стоимость.
Раскрытие сущности изобретения
Техническая задача, положенная в основу настоящего изобретения, заключается в обеспечении прочного негорючего клеевого соединения фторопластовой стеклоткани марки ТАФ с поверхностями из различных материалов любой геометрической формы, получение которого не требует трудоемкой предварительной обработки фторопластовой стеклоткани.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в исключении необходимости активации защитного фторопластового слоя фторопластовой стеклоткани.
Технический результат достигается за счет того, что в способе склеивания фторопластовой стеклоткани с поверхностью изделия, включающим очистку склеиваемых поверхностей, нанесение клеевого слоя, по меньшей мере, на одну из указанных поверхностей и приведение указанных поверхностей в контакт. В отличие от прототипа в качестве клея используют сольвентный контакт-клей на основе сополимеров раствора бутадиен-стирольного каучука в органическом растворителе, в качестве которого использован дихлорметан.
В частности, указанная фторопластовая стеклоткань представлена фторопластовой стеклотканью марки ТАФ, пропитанной водной суспензией фторопласта – 4Д.
В частности, сольвентный контакт-клей может содержать нефтеполимерные смолы.
В частности, сольвентный контакт-клей может содержать эфиры канифоли.
В частности, сольвентный контакт-клей может содержать пластификатор.
В частности, указанный сольвентный контакт-клей представлен клеем марки, выбранной из следующей группы: Эргоспрей-39, Эргоспрей-40, Эргоспрей-41/К.
В частности, указанный сольвентный контакт-клей наносят на поверхность клеевым пистолетом.
В частности, указанный сольвентный контакт-клей наносят на поверхность кистью на основе синтетического шелка.
Авторами был произведен поиск надежного, безопасного, низкозатратного способа склейки фторопластовой стеклоткани марки ТАФ, пропитанной водной суспензией фторопласта – 4Д, для чего был произведен анализ литературных источников по свойствам клеев, исходя из химической природы соединяемых материалов, полярности, растворимости, реакционной способности, структуры поверхности.
Стеклоткань фторопластовая марки ТАФ применяется в эксплуатационном диапазоне температур от минус 100°С – до плюс 250°С в качестве покрывного материала (прокладок, перекрытий, перегородок) для тепловой, звуковой и химической изоляции промышленного оборудования, трубопроводов, строительных конструкций и иных технических целей. Наиболее предпочтительным является использование такой ткани в качестве огнезащитной прослойки между облицовкой и изоляцией обрешетки кабин локомотивов, вагонов моторвагонных подвижных составов, пассажирских вагонов локомотивной тяги, вагонов специального подвижного состава железнодорожного транспорта, обеспечивающей гидроизоляцию и предотвращение их возгорания; пожаробезопасной пароводонепроницаемой прокладки в полках и креслах вагонов.
По своим техническим характеристикам фторопластовая стеклоткань марки ТАФ, полученная путем пропитки стеклоткани водными суспензиями фторопласта - 4Д, существенно превосходит аналогичные фторопластовые стеклоткани по физико-механическим и эксплуатационным свойствам.
Однако наличие фторопластового защитного слоя существенно усложняет склеивание стеклоткани с поверхностями из различных материалов любой геометрической формы из-за индифферентности к клеям.
На сегодняшний день существуют две принципиальные технологии подготовки фторопластов к склеиванию: обработка агрессивными химическими реагентами, например смесью металлического натрия с аммиаком, и плазменная обработка поверхности. Химическая обработка обеспечивает эффективное склеивание фторопласта с поверхностью, однако использование химических реагентов (металлический натрий, растворители) при подготовке к склеиванию является вредным производственным фактором и вредит окружающей среде. Плазменная обработка лишена этих недостатков, однако обработанные плазмой фторопласты не способствуют образованию надежных клеевых соединений.
После произведенного поиска авторы остановились на однокомпонентном эластичном сольвентном контакт-клее, состоящем из раствора бутадиен-стирольного каучука (сополимеров стирола и бутадиена), нефтеполимерных смол, эфиров канифоли, пластификаторов в органическом растворителе дихлорметане.
В качестве такого клея могут быть использованы клеи марки Эргоспрей, производимые на основании ТУ 2242-020-36449201-2013. Клей по параметрам острой токсичности относится к малотоксичным веществам (4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007). Клеевая прослойка, образующаяся между стеклотканью и изделием, имеет открытое время выдержки 40-50 сек, быстрое время схватывания 20-25 сек, высокую начальную прочность, высокую термостабильность, высокую прочность на скручивание и сдвиг. После склейки поверхностей стеклоткани фторопластовой марки ТАФ образуется эластичный шов, сохраняющий эластичность в течение длительного периода времени. Клей может быть нанесен на поверхность различными методами как автоматическим, так и механическим.
Описание вариантов осуществления изобретения
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Производится раскрой поверхности стеклоткани фторопластовой марки ТАФ для изготовления пакета изоляции/термочехла и т.п. нужной формы по заданному шаблону, склеиваемые поверхности очищаются от пыли и загрязнений, после чего ручным способом, например, с помощью универсальной кисти строительной на основе 100% синтетического шелка № 30 или непосредственно из клеевого пистолета с насосным дозатором и со съемной кистью с диаметром 11/17/25 мм наносится на склеиваемые поверхности сольвентный контакт-клей марки «ЭРГОСПРЕЙ - 39» ТУ 2242-020-36449201-2013. Клей относится к категории НГ (негорючий). Температура клея, окружающей среды и склеиваемых поверхностей должна быть в интервале от 10 до 30°С. После нанесения клея соединяют и плотно прижимают склеиваемые поверхности в течение 15-20 секунд. Максимальная прочность склеиваемого шва достигается в течение 24 часов. Средний расход клея в границах 50-130 г/м². После высыхания материал не выделяет токсичных веществ. Достигается длительная эластичная консистенция клеевого шва, позволяющая обеспечить допустимую регламентируемую прочность клеевого соединения. Механическая прочность в пределах требуемых значений.
Пример 2. Производится раскрой поверхности стеклоткани фторопластовой марки ТАФ для изготовления пакета изоляции/термочехла и т.п. нужной формы по заданному шаблону, склеиваемые поверхности очищаются от пыли и загрязнений, после чего ручным способом, например, с помощью универсальной кисти строительной на основе 100% синтетического шелка № 30 или непосредственно из клеевого пистолета с насосным дозатором и со съемной кистью с диаметром 11/17/25 мм наносится на склеиваемые поверхности сольвентный контакт-клей марки «ЭРГОСПРЕЙ - 40» ТУ 2242-020-36449201-2013. Клей относится к категории НГ (негорючий). Температура клея, окружающей среды и склеиваемых поверхностей должна быть в интервале от 10 до 30°С. После нанесения клея соединяют и плотно прижимают склеиваемые поверхности в течение 20-25 секунд. Максимальная прочность склеиваемого шва достигается в течение 24 часов. Средний расход клея в границах 50-140 г/м². После высыхания материал не выделяет токсичных веществ. Достигается длительная эластичная консистенция клеевого шва, позволяющая обеспечить допустимую регламентируемую прочность клеевого соединения. Механическая прочность в пределах требуемых значений.
Пример 3. Производится раскрой поверхности стеклоткани фторопластовой марки ТАФ для изготовления пакета изоляции/термочехла и т.п. нужной формы по заданному шаблону, склеиваемые поверхности очищаются от пыли и загрязнений, после чего ручным способом, например, с помощью универсальной кисти строительной на основе 100% синтетического шелка № 30 или непосредственно из клеевого пистолета с насосным дозатором и со съемной кистью с диаметром 11/17/25 мм наносится на склеиваемые поверхности сольвентный контакт-клей марки «ЭРГОСПРЕЙ – 41/К» ТУ 2242-020-36449201-2013. Клей относится к категории НГ (негорючий). Температура клея, окружающей среды и склеиваемых поверхностей должна быть в интервале от 10 до 30°С. После нанесения клея соединяют и плотно прижимают склеиваемые поверхности в течение 35-40 секунд. Максимальная прочность склеиваемого шва достигается в течение 24 часов. Средний расход клея в границах 50-150 г/м². После высыхания материал не выделяет токсичных веществ. Достигается длительная эластичная консистенция клеевого шва, позволяющая обеспечить допустимую регламентируемую прочность клеевого соединения. Механическая прочность в пределах требуемых значений.
Изделия, полученные заявленным способом, могут быть применены в качестве огнезащитной прослойки между облицовкой и изоляцией обрешетки кабин локомотивов, вагонов моторвагонных подвижных составов, пассажирских вагонов локомотивной тяги, вагонов специального подвижного состава железнодорожного транспорта, обеспечивающей гидроизоляцию и предотвращение их возгорания; пожаробезопасной пароводонепроницаемой прокладки в полках и креслах вагонов; покрывного материала (прокладок, перекрытий, перегородок) для тепловой, звуковой и химической изоляции промышленного оборудования, трубопроводов, строительных конструкций и иных технических целей.