SU834277A1 - Теплоизол ционный углеродный волок-НиСТый МАТЕРиАл и СпОСОб ЕгО изгОТОВ-лЕНи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к текстильной промышленности, а именно к изготовлению теплоизол ционных углеродных волокнистых .материалов, и может быть исполь зовано в электротехнической и химической промышленности при изготовлении высокотемпературной углеродной теплоизо л ции дл  электротермического оборудова ни . Известен теплоизол ционный углеродный волокнистый материал, состо щийиз сло  штапельных монрволокон, скрепленных прошивными нит ми, расположенными в каждой строчке зигзагообразно l. Недостатком известного материала  вл етс  мала  толщина (3-4 мм), котора  ограничиваетс  способом изготовлени , а также невозможность регулировани  основных характеристик изаели  при эксплуатации. Невозможность изготовлени  более толстой полосы определ етс  изгибами.и ломкой игл, пробивающих нетканый слой повышенной толщины (8- 10 мм) при прошивке. Известен способ изготовлени  теплонзо- л ционного материала, при котором изготавливают слой из штапельных моноволо- кон, прошивают их нит ми, обрабатывают катализатором, а затем подвергают терн-. мической обработке. Недостатком способа  вл етс  трудность получени  углеродной полосы большой толщины при использовании тонких исходных полос - заготовок, сложность операций по предотвращению выт гивани  10ЛОСЫ при обработке. В результате pea лизации способа невозможно получить материал с регулируемой толщиной. Получаемый углеродный волокнистый теплоизол ционный материал имеет пониженную прочность при раст жении, вызывающую обрывы материала как при изготовлении , так и при эксплуатации, например при изготовлении тепловой изол ции термических установок методом намотки. Цель изобретени  - повышение эксплуатационных свойств материала. Достигаегс  указанна  цель тем, что , по крайней мере, на одной стороне сло  штапельных моноволокон вершины углов зигзагов соседних строчек прошивных ни тей совмещены аруг с другом, при этом длина стежков прошивной нити соответст вует 2-6(Я, где с - толщина сло  штапельных моноволокон Повышение эксплуатационных свойств материала путем получени  продукта с р гулируемой толщиной достигаетс  тем, что слой штапельных моноволокон выт гивают на 10-10О%, при этом выт гива ние сло  провод т одновременно с терми ческой обработкой. Перед прошивкой нит ми слой штапель ных моноволокон частично карбонируют при , а прошивные нити предварительно пропитывают тем же катализатором . Наложенна  на нетканый слой образованна  стежками армирующа  сетка при приложении раст гивающих усилий, напри мер при намотке на теплоизолируемую поверхность, воспринимает на себ  практичеСки всю нагрузку. Ввиду скреплени  сетки и нетканого сло  только по углам  чеек нетканый слой нагружаетс  в точках . ;При изменении раст гивающего усиЛИЯ , например при его увеличении, армирующа  сетка претерпевает деформацию. Углы  чейки, расположенные на линии действи  раст гивающей силь1, уменьшают с . Остальные углы увеличиваютс . Нетканый слой внутри  чейки сжимаетс  в поперечном направлении, что приводит к образованию двустороннего вздути  средней части. В предельном .случае вершины больших углов практически совмещаютс , сетка превращаетс  в р ды параллельных строчек, содержащих сдвоенную нить, перемежающуюс  точками соединений. В этот момент участки нетканого сло  внут ри  чейки ИМ9ЮТ максимальную деформацию и образуют продольные прерывистые гофры. Толщина материала увеличиваетс  в 2-6 раз, т. е. до размера, равного диагонали первоначальной  чейки (перпендикул рной пинии цействи  продольной раст гивающей силы). В указанный моме полоса нетканого углеродного материала обладает в 2-4 раза пониженной теплопроводностью , на 30-50% повышенным сопротивлением (прерывистый гофр) в продольном направлении и в 2-6 раз по- ниженным электрическим сопротивлением в поперечном направлении. Газопроницае- мость резко снижаетс . Вторым предель- ным состо нием материала  вл етс  положение , при котором он раст нут по взаимно перпендикул рным направлени м. В данном случае нити, образующие стороны  чейки, сжимают нетканый слой и уменьшают его толщину. Ввиду некоторой извитости нитей армирующей сетки и их относительного удлинени  ( 2-4%), размеры  чеек увеличиваютс , а их центры разреживаютс . В указанном состо нии материал имеет минимальную толщину, минимальное электрическое сопротивление, повышенную газопроницаемость и теплопроводность . Ввиду того, что углерод не обладает пластической деформацией (при температурах ниже конечной температуры обработки на 30-50%), после сн ти  раст гивающих нагрузок предлагаемый материал самосто тельно возвращаетс  практически к исходному состо нию. Некоторые остаточные  влени  ликвидируютс  приложением небольшой нагрузки в перпендикул рном направлении по отношению к .ранее действовавшей. Описанные эффекты наиболее полно реализуютс  при наложении армируюших сеток с двух сторон полосы нетканого материала. Прочность предлагаемого материала определ етс  прочностью нитей армирующей сетки и может быть получена в требуемых пределах путем изменени  толщины прошивной нити или материала, из которого она выполнена. Наиболее целесообразно дл  прошива нетканого сло  примен ть гндратцеллюлозный корд или щелк, хот  достаточно высокие характеристики получаютс  и при использовании нитей на основе попиакрилонитрила. Применение нитей на основе хлопка значительно ухудшает свойства материала ввиду их быстрого разрушени . Предлагаемый материал позвол ет значительно упростить способ его изготовлени . Во-первых, при однонаправленном раст жении материала (справедливо и дл  процесса переработки) уплотнение неткаого сло  исключено. Во-вторых, возможость повышени  газопроницаемости и еплопроводности, например при пропитке атериала раствором катализатора и суше или при обработке его газообразным атализатором, приводит к сокращению атрат энергии и повышению однородности родукта по сечению. В то же врем  приложение раст гиващих продольных усилий к материалу, в 56 момент термообработки, когда волокна обладают свойствами пластичности, позво л ет зафиксировать все вышеуказанные деформации  чейки армирующей сетки и нетканого сло , т. е. получить материал с толщиной, в 2-3 раза превьниающей толщину исходной заготовки. Возможности преалагаемого способа увеличиваютс , если при изготовлении материала примен ть нить, обладающую большей усадкой (например исходную гидратцеллюлозную ) или моноволокна нетканого сло  (например предва1рительно термоокисленные).. В этом случае больше сокращение длины участка нитей, образую щих  чейку армирующей сетки, приводит к вспучиванию центральной части расположенного в  чейке участка нетканого сло , что способствует увеличению габаритной толщины материала и снижению его теплопроводности. . Одним из вариантов способа получени  предлагаемого материала  вл етс  выполнение нетканого сло  из частично карбонизованных. на воздухе в присутстВИИ N Нд GB гидратцеллюлозных штапельных моноЕОлокон и поошив его пропитанной МНд CS- исходной гидратцеллю- лозной кордной или шелковой нитью или нитью .на основе полиакрилонитрита.; При необходимости получени  материала пониженной толщины его термообработ ку осуществл ют при раст жении армирую щей сетки по взаимно перпендикул рным направлени м. Дл  получени  толстых материалов термообработку исходной загото ки, содержащей катализатор, осуществл ют с выт гиванием в одном из направлений , предпочтительно вдоль полосы, на 10-1ОО%. Удлинение заготовки менее, чем на 10% мало измен ет толщину мате риала, так как в момент термообработки происходит взаимное смещение и торможе ние усадки моноволокон нетканого сло . Выт гивание заготовки более чем на 100% приводит к значительному повышению модул  упругости нитей армирующей сетки ввиду их выт гивани , что снижает эластичные свойства последней, С учетом усадочных  влений в матери ле при термообработке в момент изготовлени  заготовки размеры исходной сетки чейки , образованной прошивными нит ми (размеры стежка), должны быть увеличены на 25-50%. При этом образование сетки со стороной  чейки менее двух толщин нетканого сло  приводит к повышению теплопроводности готового продукта насыщени  7 .6 его непрерывными нит ми и уплотнени  сло  внутри  чейки. Ввиду уменьшени   чейки возрастает ynpyrtjctb моноволокон нетканого сло  (больший изгиб) и снижаетс  чвформируемоегъ готового продукта. Выполнение  чейки с длиной сторонь более шести толщин нетканого сло  приводит к образованию неупор доченного гофра из-за изгибов сло  внутри  чейки вместо . двустороннего вспучивани , В этом случа материал сохран ет р д преимуществ, одна ко однородность характеристик по площади заметно ухудшаетс . Пример 1. Исходньгй нетканый слой толщиной 6 мм на основе вискозного штапельного моноволокна прошивают строчкой зиг-заг непрерывной вискозной нитью № 1О с длиной стежка 12мм. Смещают полосу на один шаг и прошивают последующими р дами строчек, совмеща  при этом углы ломаных линий. Полученную заготовку с  чейкой образовав- шейс  армирующей сетки 12x12 мм, с толщиной в центре  чейки 6-7 мм и в углах  чейки 2-3 мм пропитывают 2Q%ным водным раствором хлористого аммони . Сушку выполн ют при на воздухе до остаточной влажности 9-10 Bfec.%, Заготовку нагревают на воздухе в течение 2 мин до 350С. Полученный. черный неэлектропроводный продукт карбонИ- зуют в среде азота в течение 4 мин с повышением температуры до25ОО С. По лученный углеродный нетканый волокнистый материал имеет габаритную, толщину 4-5 мм. При раст жении материала в одном направлении по линии, проход щей через противоположные углы  чейки, на 10100% толщина материала увеличиваетс  соответственно до 7-18 мм, температуропроводность (по сравнению с температурой одной поверхности материала при поднесении другой поверхности к нагретой до площадке) снижаетс  в 3 раза (с 480°С до ). Электрическое сопротивление в направлении раст жени  ювышаетс  с 2 до 50 Ом, а в перпендикул рном направлении снижаетс  до 1 Ом. - Пример 2. Подготовленную в услови х примера 1 заготовку подвергают (как варианты) термообработке на воздухе при 10%-«ом выт гивании. Толщина полученного материала увеличиваетс  до 6-7 мм. Поверхность материала имеет форму ориентированных вдоль полосы элип- совидных подушек. Ячейка сетки имеет ромбовидную форму. При поперечном рас .78 т жении готового продукта толщина увеличиваетс  до 1О-15 мм. После сн ти  нагрузки материал полностью восстанавливает исходную форму. Замена при термообработке воздуха азотом результатов не измен ет. Пример 3. Исходную заготовку, подготовленную путем прошивки предва , рительно термоокисленной при 350 С нетканой полосы, пропитанной , непрерывной нитью на основе гидратцеллюлоаы , строчкой аналогично примеру 1 подвергают термообработке при 100%-но удлинении полосы в продольном направлении . Готовый продукт имеет рубчатую поверхность в виде продольных прлосок. Образованна  стежками армирующа  сег ка на поверхности не различаетс . Толщи на материала составл ет 15 мм. Прочность материала (полоска 5 см) в продольном направлении составл ет 12 кг по сравнению с прочностью такой же полоски , полученной в услови х примера 1(2,5 кг) и прочностью серийного мате . риала ВИНН-250 (0,4 кг) и ВВПН-250 ( 1,7. кг). При поперечном раст жении по лоска удлин етс  до 20-30 см без об.ры ва и возвращаетс  в исходное состо ние послр сн ти  нагрузки.

в таблице представлены результаты сравнени  характеристик получаемых материалов по предлагаемому и известному способам.

6 6

3-4 5-18

0,4-1,7 2,5-12 До 160

До 480

1.Теплоизол ционный углеродный волокнистый материал, состо щий из сло  штапельных моноволокон, .скрепленных прошивными нит ми, расположенными в каждой строчке зигзагообразно, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационных свойств, по крайней мере на одной стороне сло  штапельных моноволокон вершины углов зигзагов соседних строчек прошивных нитей совмещены друг с другом, при этом длина стежков прошивных нитей соответствует 2-6 d, где а( - толщина сло .

2.Способ изготовлени  теплоизол ционного углеродного волокнистого материала , при котором слой изготавливают из штапельных моноволокон, прошивают их нит ми, обрабатывают катализатором, а затем подвергают термической обработке отличающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационных свойс материала путем получени  продукта с регулируемой толщиной, слой штапельных моновлокон выт гивают на 1О-1ОО%, при этом выт гивание сло  провод т одновременно с,термической обработкой.

Claims (1)

1. 3.Способ по п. 2, отличающийс  тем, что перед прошивкой ни7 8 Продолжение таблицы сЭлектрическое сопротивление Как видно из таблицы, использование предлагаемого углеродного волокнистого теплоизол ционного материала позвол ет управл емо измен ть в широкик пределах теплопроводность и электропроводность; при изменении нат жени  гюзвол ет изменить его толщину; увеличить прочность при разрыве в 5-6 раз; Способ изготовлени  предлагаемого материала позвол ет получать, толстые полосы при использовании тонких исходных заготовок без уплотнени  нетканого сло . Формула изобре тени 

   983427710

   т  м и сло  шта гельиых моноволокон час-Источники информации;

   тично карбонизуют преиМущесгвенно приприн тые во внимание при экспертизе

   350 С, а прошивные нити предварительно1, Отчет предпри ти  п/  А-1837

   пропигцваюг тем же каталиааторО1Й.N 760О8614, 1975..