ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

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 полотнам, имеющим микропоры.
Заявленная полезная модель может быть использована как подкладочный материал, отражающий лучистое тепло (теплоизоляционные материалы), например, в качестве подкровельной пленки для небольших теплиц, парников и, кроме того, как средство, преимущественно для последующего соединения в многослойное полотно для использования в бытовых условиях, например для изготовления стелек, прихватов и т.п.
Уровень техники
Анализ предшествующего уровня техники показал, что известен теплоизоляционный материал (патент РФ 111805), содержащий покровный защитный слой и слой, выполненный из материала, содержащего графит, и расположенный между ними слой клеевого материала, и дополнительный слой, выполненный из материала, содержащего графит, расположенный на нижней стороне упомянутого защитного слоя, при этом сторона, противоположная покровному защитному слою, также содержит защитный слой, который может быть выполнен из легко отделяемого материала, причем в качестве графита использован механически расщепленный графит, микроструктура которого характеризуется графитовыми частицами, содержащими пачки графеновых слоев с нарушенной планарностью, причем в качестве легко отделяемого материала использована вощеная бумага. Известный полуфабрикат-материал обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, и используется при изготовлении палаток, ковриков, стелек и т.п. подобное.
К недостаткам известного решения следует отнести следующее:
- Необходимость слоя клеевого материала;
- Многокомпонентность полуфабриката-материала.
На устранение указанных недостатков направлено решение, описанное в патенте РФ №120604 «Многослойное теплоизоляционное полотно», содержащее покровный защитный слой и слой, выполненный из материала, содержащего графит, причем в качестве покровного защитного слоя использован слой нетканого термоскрепленного полотна, выполненного из войлока технического тонкошерстного или войлока для фильтров, 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. Известный материал обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, и находит применение при изготовлении ковриков, стелек и т.п. предметов, постоянно используемых человеком, отражающих лучистое тепло.
К недостаткам известной полезной модели следует отнести то, что графеновые слои располагаются на поверхности материала, а также на его ворсинках, что является причиной ограниченного применения, который к тому же достаточно толстый и объемный, а также и тяжелый и им трудно управлять.
Техническим результатом заявляемой полезной модели, является устранение указанных недостатков. В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность полезной модели, прежде всего, следует отметить, что вместо войлока предлагается использование легкого, тонкого, эластичного и экологически чистого полотна, обеспечивающего теплоизоляционные свойства полотну, достаточные в бытовых условиях. В качестве такого полотна использована микропористая поливинилхлоридная или полипропиленовая пленка со сквозными порами, в которых и размещены пачки графеновых слоев, т.е. последние размещены внутри самой пленки, «втиснуты» в нее. Эти отличия являются существенными от прототипа, в котором графеновые слои размещаются на поверхности материала и на его ворсинках, а сам он тяжелый и объемистый.
Раскрытие полезной модели
Указанный технический результат достигается тем, что в теплоизоляционном материале на основе графита и полотна, имеющего микропоры, причем в качестве графита использован механически расщепленный графит, микроструктура которого характеризуется графитовыми червеобразными частицами, содержащими пачки графеновых слоев с нарушенной планарностью, размещенных в микропорах полотна, согласно полезной модели в качестве полотна использована микропористая поливинилхлоридная или полипропиленовая пленка со сквозными порами, в которых размещены пачки графеновых слоев.
А также тем, что материал выполнен в виде рулонного материала.
А также тем, что материал выполнен в виде плоского листового материала.
А также тем, что материал использован для получения многослойного полотна с теплозащитными свойствами.
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 сквозных микропорах полотна, размер которых составляет 0,03-0,05 мкм, обеспечивает получение эффективного теплоизоляционного материала простым способом, доступным в домашних условиях.
Полезная модель будет лучше понятна при обращении к следующему описанию воплощения полезной модели.
Осуществление полезной модели
Материал выполнен на основе графита и полотна, имеющего микропоры, причем 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, размещенных в микропорах полотна.
Согласно полезной модели в качестве полотна использована микропористая пищевая поливинилхлоридная пленка (ПВХ) или полипропиленовая пленка со сквозными порами с размером пор, мкм - 0,03-0,50, в которых размещены пачки графеновых слоев.
В настоящее время широко известны микропористые пленки ПВХ отечественного производства ООО «Фозет» для упаковки пищевых продуктов. Пленка прочная и эластичная, отлично поддерживает санитарно-гигиенические требования. Уникальное свойство ПВХ пленки пропускать составляющие воздуха избирательно, а именно: пропускать кислород внутрь, выпуская углекислый газ и пар наружу, позволяет назвать эту пленку «дышащей». А воздухообмен через микропоры пленки способствует сохранению продуктов свежими. Толщина пленки - от 9 до 15 микрон, ширина - от 250 до 450 мм.
Далее. В настоящее время широко известны микропористые пленки из полипропилена американской фирмы Celanese Corp (пленки "Celgard") и отечественного ТОО НП «Уфим» микропористые полипропиленовые пленки, полученные известным способом, которые обладают следующими свойствами:
общая пористость, % - 40-50
размер пор, мкм - 0,03-0,50
толщина, мкм - 20-80
2
прочность при растяжении, кг/см:
вдоль полотна - 1000
поперек полотна - 120
свободная усадка, 60 мин, 90 град, % - 5 (частное закрытие сквозных пор)
Микропористые полипропиленовые пленки доступны в виде рулонного материала, они стойки к воздействию кислот и щелочей.
В общем случае воплощения полезной модели полотно содержит микропористую поливинилхлоридную или полипропиленовую пленку, служащую покровным защитным слоем, в микропорах которой расположены пачки графеновых слоев.
Теплоизоляционный материал может быть выполнен в виде рулонного материала, либо в виде плоского листового материала.
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, толщина пленки не меняется. Т.е. материал принимает первоначальную форму, а частицы графена «втиснуты» в мельчайшие поры. И, тем не менее, даже в самой маленькой поре размером 0,03 мкм может разместиться сотни и сотни пачек графеновых слоев, сцепленные между собой. И поскольку общая толщина графеновых слоев сравнительно небольшая, эластичность полотна не нарушается, т.е. облегчается манипулирование с ним, в т.ч. обеспечивается легкость его механической обработки (кроить, вырубать, резать, соединять, склеивать 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 его можно изготовить, как увидим в приведенных примерах, в бытовых условиях).
Существенным признаком предлагаемой полезной модели является возможность изготовления полотна с различными по толщине и характеристикам материала (в зависимости от толщины доступной пленки на рынке: от 9 до 15 микрон при использовании пищевой пленки и от 20 до 80 микрон при использовании микропористой полипропиленовой пленки ТОО НП «Уфим»,), а также и возможность нанесения слоя из частиц графена на противоположные стороны защитного слоя, т.е. с обеих сторон, чем увеличивается ее эффективность. При этом важно располагать слои в последовательности, оговоренной выше, получая изделия любой выбранной формы (заданной формы), и размеров и для определенных целей.
Примеры осуществления полезной модели.
Пример 1.
2
Для изготовления материала в соответствии с полезной моделью полотно, в качестве которого использовали микропористую пленку ПВХ отечественного производства ООО «Фозет», полученную известным способом, вначале с одной стороны наносили (покрывали) слой механически расщепленного графита, а затем также наносили с противоположной стороны такой же слой механически расщепленного графита. Нанесение производили предпочтительно круговыми движениями (втиранием) с небольшим прилагаемым усилием (невысоким равномерным давлением 0,5 кг/см) и при комнатной температуре. Получаем материал с неизменной толщиной пленки, поскольку пачки графеновых слоев «втиснуты» в поры пленки, т.е. графеновые слои заполнили пустые места в нем. Полученный материал-полуфабрикат можно использовать, например, в качестве подкровельной пленки.
Пример 2.
Для изготовления материала в соответствии с полезной моделью на полотно, в качестве которого использовали микропористую полипропиленовую пленку отечественного производства ТОО НП «Уфим», полученную известным способом, со следующими свойствами:
общая пористость, % - 40-50
размер пор, мкм - 0,03-0,50
толщина, мкм - 20-80
прочность при растяжении, кг/см2:
вдоль полотна - 1000
поперек полотна - 120
2
свободная усадка, 60 мин, 90 град, % - 5 (частное закрытие сквозных пор), с одной стороны наносили механически расщепленный графит. Нанесение производили предпочтительно круговыми движениями (втиранием) с небольшим прилагаемым усилием (невысоким равномерным давлением 0,5 кг/см) и при комнатной температуре. Получаем материал с неизменной толщиной пленки, поскольку пачки графеновых слоев «втиснуты» в поры пленки, т.е. графеновые слои заполнили пустые места в нем. Полученный материал можно использовать в качестве подкровельной пленки.
Т.е 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.
Кроме того, полученный материал с накопленными графеновыми частицами можно использовать для последующего их соединения путем, например, склеивания, сшивания и т.п. При этом могут быть изготовлены многослойные полотна для применения в бытовых условиях, причем полотно может быть изготовлено различной толщины. Т.е 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). 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.
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 и проверены 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.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках, не выявило материал, которому присущи 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 требованиями и решающим многофункциональность его использования:
либо в качестве подкровельной пленки,
либо в качестве получения однослойного или многослойного полотна с теплозащитными свойствами для применения в быту.