RU2734729C1

RU2734729C1 - Insulating shell

Info

Publication number: RU2734729C1
Application number: RU2019121557A
Authority: RU
Inventors: Марина Николаевна Арнольдт; Алексей Михайлович Зорин; Евгения Дмитриевна Калачева; Марина Викторовна Койда; Алексей Анатольевич Кудрявцев; Тамара Курмангазиевна Мусина; Зинаида Григорьевна Оприц; Марина Александровна Павленко; Надежда Васильевна Педченко; Юрий Александрович Сергеев; Ирина Викторовна Строева; Антон Андреевич Цветков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЛИРСОТ"
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2020-10-22

Abstract

FIELD: production of materials on synthetic base.SUBSTANCE: shell is intended for protection of wires, cables and cable harnesses in aircraft, space, shipbuilding, radio engineering, explosive hazardous industries. Insulating shell contains a base of synthetic fibers, the base is made of inextensible textured heat-resistant polyimide thread.EFFECT: invention makes it possible to manufacture an insulating shell with improved electric insulating and heat-protective properties, as well as high density of coating and ability of scattered reflection of light flux.5 cl

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к изготовлению материалов на синтетической основе, а более точно к материалам, применяемым в электроизоляционной технике, для создания слоя электроизоляционного материала, обеспечивающего повышенную термостойкость, обладающего низким удельным весом, эластичностью, устойчивостью к действию низких и высоких температур, открытого пламени, к истирающим нагрузкам, к действию биологических и климатических факторов.The invention relates to the manufacture of materials on a synthetic basis, and more specifically to materials used in electrical insulation technology, to create a layer of electrical insulating material that provides increased thermal resistance, has a low specific gravity, elasticity, resistance to low and high temperatures, open flame, to abrasive loads, to the action of biological and climatic factors.

Оболочки предназначены для защиты проводов, кабелей и кабельных жгутов в авиационной, космической, судостроительной, радиоэлектронной технике, взрывоопасных производствах.Sheaths are designed to protect wires, cables and cable harnesses in aviation, space, shipbuilding, radio-electronic equipment, explosive industries.

Уровень техникиState of the art

Известен ряд защитных текстильно-волокнистых изоляционных материалов (покрытий) в виде оболочки, ткани, применяемых в электроизоляционной технике и обеспечивающих защиту от механических и атмосферных воздействий, а также повышенную термостойкость и огнестойкость изделий.A number of protective textile-fibrous insulating materials (coatings) in the form of a shell, fabric are known, used in electrical insulation technology and providing protection against mechanical and atmospheric influences, as well as increased heat resistance and fire resistance of products.

Предложен гибкий электроизоляционный материал в виде ткани (патент RU 2032949 С1, МПК Н01В 3/48, опубл. 10.04.1995 г.), изготавливаемый из базальтовых крученых нитей в основе и утке и затем пропитываемый эпоксидным связующим, содержащим кремнезоль. Однако базальтовые нити отличаются высокой хрупкостью и ломкостью с последующим выделением пыли, оказывающей фиброгенное действие на человека, что недопустимо в условиях замкнутого пространства и особенно невесомости.The proposed flexible electrical insulating material in the form of a fabric (patent RU 2032949 C1, IPC Н01В 3/48, publ. 10.04.1995), made of basalt twisted threads in the warp and weft and then impregnated with an epoxy binder containing silica sol. However, basalt threads are highly fragile and brittle with the subsequent release of dust, which has a fibrogenic effect on humans, which is unacceptable in a closed space and especially in zero gravity.

Известен электроизоляционный материал (патент RU 2602117 С2, МПК В32В 5/26, Н01В 3/48, опубл. 10.11.2016 г.), содержащий множество чередующихся различных по составу слоев нетканой бумаги и нетканой ткани, соединенных в том числе адгезивом с замедлителем горения. Нетканая ткань может содержать арамидные волокна. Основным недостатком предлагаемой конструкции является то, что многослойные оплетки трудны в изготовлении, поскольку стенки создаются из нитей различных материалов, отличающихся друг от друга. Кроме того, при наличии отдельных слоев из различных материалов слои неравномерно вносят свой вклад в общую функцию и каждая стенка по определению ограничена определенной функцией, связанной с конкретным типом ее нити.Known electrical insulating material (patent RU 2602117 C2, IPC В32В 5/26, Н01В 3/48, publ. 10.11.2016), containing many alternating layers of non-woven paper and non-woven fabric of different composition, connected, inter alia, with an adhesive with a flame retardant ... Non-woven fabric may contain aramid fibers. The main disadvantage of the proposed design is that multilayer braids are difficult to manufacture, since the walls are created from threads of different materials that differ from each other. In addition, in the presence of separate layers of different materials, the layers contribute unevenly to the overall function and each wall is by definition limited to a certain function associated with a specific type of its thread.

Описана оболочка для защиты кабелей от механических и тепловых воздействий и способ ее изготовления (патент FR 2708781 В1, МПК Н01В 7/18, Н01В 7/295, опубл. 19.01.1996 г.). Нити оболочки изготавливают переплетением небольшой части арамидных волокон со значительной частью карбонизируемых окисленных органических волокон, преимущественно на основе ПАН. Для защиты кабелей и кабельных жгутов от механических и тепловых воздействий плетение многослойной оболочки проводят непосредственно вокруг защищаемого элемента, что предопределяет многостадийность технологии. Известна самозатухающая при воспламенении плетеная оболочка (заявка Китая CN 108486765 А, МПК D04C 1/02, D04C 1/06, D06B 3/18, опубл. 04.09.2018 г.), образованная перекрестным прядением нити основы и утка, где в качестве нитей основы и утка используют метаарамидную нить. Общим недостатком вышеупомянутых изобретений является то, что арамидные волокна подвержены довольно быстрому старению со значительным изменением механических и теплофизических свойств, а разрушение при воздействии открытого пламени и высоких температур от +250°С происходит с выделением дыма и газа.A sheath for protecting cables from mechanical and thermal influences and a method of its manufacture are described (patent FR 2708781 B1, IPC Н01В 7/18, Н01В 7/295, publ. 19.01.1996). Sheath threads are made by interweaving a small part of aramid fibers with a significant part of carbonized oxidized organic fibers, mainly based on PAN. To protect cables and cable harnesses from mechanical and thermal influences, weaving of a multilayer sheath is carried out directly around the protected element, which predetermines the multistage technology. A self-extinguishing braided sheath is known (Chinese application CN 108486765 A, IPC D04C 1/02, D04C 1/06, D06B 3/18, publ. 09/04/2018), formed by cross-spinning of warp and weft threads, where as threads warp and weft use meta-aramid thread. A common disadvantage of the above inventions is that aramid fibers are subject to rather rapid aging with a significant change in mechanical and thermophysical properties, and destruction when exposed to an open flame and high temperatures from + 250 ° C occurs with the release of smoke and gas.

Ближайшим аналогом (прототипом) изобретения является изоляционное покрытие (патент RU 2153722 С2, МПК Н01В 3/48, Н01В 7/02, Н01В 17/62, H02K 3/30, опубл. 27.07.2000 г.), легкое и эластичное, обладающее электроизоляционными свойствами, высокими механическими и термическими характеристиками, устойчивое к открытому пламени, высоким температурам до +600°С, кислотам, нефтепродуктам, органическим растворителям, микробиологическим воздействиям. Изоляционное покрытие, базирующееся на синтетических волокнах, в качестве основы содержит аримидное волокно. Основа выполнена в виде нити толщиной 45-2000 мкм, или в виде жгута из скрученных вместе нескольких нитей, или в виде сплетенных в ленту волокон тканого или нетканого полотна. Выполнение изоляционного покрытия в виде ленты позволяет использовать покрытие как оплетку для длинномерных изделий (кабелей, проводов и т.д.). Однако нити, образующие данное покрытие, при высоких показателях прочности и модуля упругости нити имеют весьма незначительное разрывное удлинение (2,5-3,5%), что повышает хрупкость материалов из них. Кроме того, вследствие высокой гладкости нитей возможна раздвижка покрытия и оголение защищаемого изделия, а также снижение теплозащитных свойств.The closest analogue (prototype) of the invention is an insulating coating (patent RU 2153722 C2, IPC Н01В 3/48, Н01В 7/02, Н01В 17/62, H02K 3/30, publ. 27.07.2000), light and elastic, possessing electrical insulating properties, high mechanical and thermal characteristics, resistant to open flame, high temperatures up to + 600 ° C, acids, oil products, organic solvents, microbiological influences. The synthetic fiber based insulation coating contains an arimide fiber as a backing. The base is made in the form of a thread with a thickness of 45-2000 microns, or in the form of a bundle of several threads twisted together, or in the form of woven or non-woven fabric fibers woven into a ribbon. The implementation of the insulating coating in the form of a tape allows the coating to be used as a braid for long products (cables, wires, etc.). However, the threads forming this coating, with high strength and modulus of elasticity, the threads have a very insignificant breaking elongation (2.5-3.5%), which increases the brittleness of their materials. In addition, due to the high smoothness of the threads, it is possible to spread the coating and expose the protected product, as well as to reduce the heat-shielding properties.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Целью данного изобретения является создание однородной, легкой и эластичной оболочки с повышенными электроизоляционными, теплозащитными свойствами, а также способной эффективно защитить функциональное изделие от внешних неблагоприятных факторов (повышенных и пониженных температур, открытого пламени, истирающих нагрузок, механических повреждений, радиации, органических и неорганических жидких сред, биологических и климатических факторов).The purpose of this invention is to create a uniform, lightweight and elastic shell with increased electrical insulating, heat-shielding properties, as well as capable of effectively protecting a functional product from external adverse factors (high and low temperatures, open flame, abrasive loads, mechanical damage, radiation, organic and inorganic liquid environments, biological and climatic factors).

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в оболочке, содержащей основу из синтетических волокон, основа выполнена из нерастяжимой текстурированной термоогнестойкой полиимидной нити. Нерастяжимая текстурированная термоогнестойкая полиимидная нить состоит из одной или нескольких трощенных между собой комплексных полиимидных нитей линейной плотностью от 6 до 100 текс.This goal is achieved due to the fact that in a casing containing a base made of synthetic fibers, the base is made of an inextensible textured heat-resistant polyimide thread. Non-extensible textured heat-resistant polyimide thread consists of one or several interconnected complex polyimide threads with linear density from 6 to 100 tex.

Оболочка может быть выполнена из одиночных нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей или нескольких трощенных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей.The casing can be made of single inextensible textured polyimide threads or several inextensible textured polyimide threads spliced together.

Несколько пар трощенных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей сплетены в ленту или сплетены в полотно.Several pairs of interlaced inextensible textured polyimide yarns are woven into a ribbon or woven into a fabric.

Нерастяжимая текстурированная полиимидная нить позволяет получить высокообъемную оболочку с повышенной плотностью покрытия. Такое исполнение улучшает ее теплозащитные свойства. Разрывное удлинение текстурированных полиимидных нитей составляет не менее 9%. Увеличение разрывного удлинения текстурированной полиимидной нити по сравнению с прототипом повышает эластичность оболочки, что приводит к повышению изгибоустойчивости и снижению ее хрупкости. Повышенная шероховатость текстурированных полиимидных нитей обеспечивает сцепление между нитями при изготовлении покрытия, что увеличивает плотность покрытия, снижение раздвижек нитей в покрытии и исключает оголение защищаемого изделия. Дополнительным преимуществом для ряда применений является рассеянное отражение светового потока оболочкой, что способствует отсутствию блеска и бликов.The non-extensible textured polyimide yarn allows for a high volume casing with increased coverage. This design improves its heat-shielding properties. Elongation at break of textured polyimide filaments is at least 9%. The increase in the elongation at break of the textured polyimide thread in comparison with the prototype increases the elasticity of the shell, which leads to an increase in bending resistance and a decrease in its fragility. The increased roughness of textured polyimide yarns provides adhesion between the yarns during the manufacture of the coating, which increases the density of the coating, reduces the spread of the threads in the coating and eliminates exposure of the protected product. An additional advantage for a number of applications is the diffuse reflection of the light flux by the shell, which contributes to the absence of glare and glare.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Изготовление изоляционной экранирующей оболочки включает в себя следующие операции. На перемоточном оборудовании нерастяжимые текстурированные полиимидные нити наматываются с одновременным трощением на паковки для шнуроплетельных машин. Затем на шнуроплетельной машине происходит плетение изоляционной оболочки.Manufacturing of an insulating screening shell includes the following operations. On rewinding equipment, non-stretchable textured polyimide yarns are wound with simultaneous spinning onto packages for cord braiding machines. Then the insulating sheath is weaved on the cord braiding machine.

Полученная на основе нерастяжимой термоогнестойкой текстурированной полиимидной нити изоляционная оболочка наряду с электроизоляционными свойствами, легкостью, повышенной эластичностью, обеспечивающей повышение изгибоустойчивости и снижение хрупкости, обладает высокообъемностью и пористостью, повышающими теплозащитные свойства, а также повышенной плотностью покрытия и способностью рассеянного отражения светового потока. Оболочка отвечает всем требованиям, предъявляемым к изоляционным и электроизоляционным материалам при температурах в интервале от - 240°С до + 700°С. Изоляционная оболочка устойчива к открытому пламени при низких показателях дымо- и газовыделения, к радиации и другим излучениям, жидкому топливу, нефтепродуктам, маслам, кислотам, органическим растворителям, микробиологическим воздействиям.The insulating shell obtained on the basis of an inextensible thermo-fire-resistant textured polyimide thread, along with electrical insulating properties, lightness, increased elasticity, providing an increase in bending resistance and a decrease in fragility, has a high volume and porosity, increasing heat-shielding properties, as well as an increased coating density and the ability to diffuse reflection of the light flux. The casing meets all the requirements for insulating and electrical insulating materials at temperatures ranging from - 240 ° C to + 700 ° C. The insulating shell is resistant to open flames at low rates of smoke and gas emission, to radiation and other radiation, liquid fuel, oil products, oils, acids, organic solvents, microbiological influences.

Claims

1. An insulating shell containing a base made of synthetic fibers, characterized in that the base is made of an inextensible textured heat-resistant polyimide thread.

2. An insulating shell according to claim 1, characterized in that the inextensible textured heat-resistant polyimide thread consists of one or several interconnected complex polyimide threads with a linear density of 6 to 100 tex.

3. An insulating shell according to claim 1 and 2, characterized in that it is made of several pairs of inextensible textured heat-resistant polyimide filaments interwoven with each other.

4. The insulating shell according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that several pairs of interconnected inextensible textured polyimide threads are woven into a tape.

5. An insulating casing according to claim 4, characterized in that several pairs of inextensible textured polyimide yarns spliced together are woven into a web.