Статьи»Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций»Опыт ОАО «НИИРП» в области разработки тканей с эластомерным покрытием

Опыт ОАО «НИИРП» в области разработки тканей с эластомерным покрытием

Добавлено 14.03.2014

Работы по созданию новых конструкций прорезиненных тканей начались в Загорском филиале НИИРП в начале 60-х годов прошлого столетия, с передачей в филиал конструкторских работ по надувным изделиям. Наиболее важной из них была работа по созданию надувного амортизатора для обеспечения мягкой посадки на Луну космической станции. Генеральным конструктором космических кораблей С.П. Королевым для обеспечения мягкой посадки спускаемого аппарата на Луну было предложено оригинальное решение: использовать для этой цели  амортизатор из двух, связанных между собой  надувных баллонов в виде полусфер, между которыми закрепляется спускаемый аппарат. Вместе система представляла бы собой большой упругий мяч, внутри которого зажат лунный отсек станции.

Проблема заключалась в разработке высоконапряженной конструкции, которая бы сработала  в условиях вакуума при высоком внутреннем давлении при диаметре поперечного сечения около 1 м и в широком диапазоне температур: от температуры космического пространства в теневой части до высоких положительных на освещенных солнцем участках. Такие задачи ранее не решались нигде.

Пришлось разрабатывать не только конструкцию амортизатора, но и создавать новые материалы и технологии для изготовления изделия из раскройных элементов, решать вопросы теплозащиты.

Для снижения жесткости ткани с покрытием в целях обеспечения укладки оболочки в малый объем были выбраны конструкции из двух и трех параллельно дублированных слоев специально созданного капронового брезента очень высокой плотности (240 х 140 ед. на 10 см)  из нитей толщиной 29,0 х 2 текс. Ткань, получившая название «авизент» арт. 56039, имела массу до 300 г/м2 и прочность на разрыв по основе и по утку 300 х 200 daN / 5 см. Дублирование слоев прорезиненной ткани осуществлялось с использованием конфекционного клея низкой вязкости на основе полихлоропрена. Материалы, получившие шифры 109ф и 110ф, не имели наружного резинового покрытия, что также позволило существенно снизить жесткость конструкции. Герметичность амортизатора обеспечивалась камерой из резины толщиной 0,5 мм на основе натурального каучука, Для обеспечения равнопрочности оболочки на основе широких испытаний и расчетов была выбрана конструкция соединительных клеепрошитых швов.

Дальнейшие работы по созданию прорезиненных тканей для других изделий шли в направлении расширения ассортимента используемых текстилей на основе полиамидных (капроновых)  волокон, расширения диапазона применяемых тканей по толщине, прочностным показателям и по технологиям нанесения покрытий.  Были созданы очень тонкие и мягкие прорезиненные ткани на основе натурального шелка для специальных комбинезонов, используемых в биомедицинских технологиях.  Совместно с лабораториями НИИРП и  институтами текстильной промышленности (ВНИИПХВ и ВНИИТТ) отрабатывалась технология пропитки и составы на основе смоляных растворов и латексов, технологии шпредингования и каландрования, совмещение этих способов нанесения резиновых покрытий. Особое внимание уделялось технологиям переработки материалов в изделия и исследованиям соединительных швов на материалах различной прочности.

Были отработаны конструкции и технология производства  прорезиненных тканей, изготавливаемых комбинацией методов шпредингования и каландрования на капроновых текстилях арт 56031, 56032, пропитанных эпоксиаминной смолой Э-89 с покрытиями ( в зависимости от назначения) на основе полихлоропренового, акрилонитрильного каучуков и хлорсульфированного полиэтилена. Эти материалы использовались для производства мягких емкостей для тушения лесных пожаров, мягких резервуаров для горючего, авиационных пневматических подъемников, мягких цистерн для обеспечения аварийного всплытия подводных лодок.

Для производства оболочечных конструкций специального назначения успешно опробовано применение текстилей из термостойких и жаропрочных филаментных волокон – угольного, кварцевого,  базальтового, а из химических – акрилонитрильного (нитрон), оксидиазольного (оксалона), арамидных (СВМ,  тварона, кевлара, терлона) сульфона,  волокна «лола» и др.  В частности, для производства оболочек, удерживающих на высоте волноводы антенных устройств, успешно была применена прорезиненная ткань на основе высокомодульного  волокна СВМ. Арамидные текстили использовались для изготовления камер плавучести крупногабаритных авиационных спасательных плотов. Для прорезиненных тканей, стойких к  воздействию высоких температур, были использованы текстильные материалы из жаропрочного волокна «лола» и из базальтовых волокон Хорошие результаты дали испытания и других, пока еще экзотических для техники  волокон -  поливинилспиртового и полиуретанового. Хотя из-за отсутствия серийного выпуска текстилей из большинства перечисленных типов волокон до настоящего времени они применяются в очень ограниченных объемах.

Для разрабатываемых институтом пневматических строительных конструкций воздухоопорного типа первоначально использовались  двухслойные прорезиненные ткани № 51-019 и 23М  на основе капрона арт. 56026, пропитанного смолой Э-89, с односторонним наружным покрытием резиной смесью на основе каучуков СКБ и полиизобутилена. Эти материалы имели хорошую стойкость к атмосферным факторам, обеспечивая срок службы конструкций в средних широтах до 10 лет. Но поскольку Строительные Нормы и Правила (СНиП) [ 54  ]  требовали обеспечения огнестойкости  сооружений и нормальных условий освещенности, была поставлена задача разработки огнестойких и светопроницаемых прорезиненных тканей. Первая задача была решена путем разработки трудновоспламеняемой резиновой смеси на основе полихлоропрена с огнестойкими добавками и нанесения ее способом шпредингования с двух сторон на капрон  арт. ТК-80р. В последующем этот материал стали применять для серийного производства пневматических и тентовых строительных конструкций на производственном объединении «Узбекрезинотехника» (г. Ангрен Ташкентской обл.)

Светопроницаемость материала для воздухоопорных оболочек была достигнута путем  использования специально созданной малонаполненной резиновой смеси на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) или комбинации ХСПЭ с полихлоропреном, которую наносили с двух сторон ткани на непропитанный капрон методом клеепромазки. Полученные прорезиненные ткани № 51-051 и № 51-054 имели достаточную для работ в дневное время светопроницаемость и впервые использовались для изготовления светопрозрачных вставок в оболочку склада ВС-2 с размерами в плане 18 х 45 м, установленную в г. Липецке (рис. 1.14). Впоследствии из прорезиненной ткани № 51-051 была полностью изготовлена воздухоопорная оболочка в форме ¾ сферы, используемая в качестве выставочного павильона Миннефтехимпрома СССР на Международной выставке «Химия-70» в Москве.

Важнейшие требования к прорезиненным тканям для индивидуальных и коллективных спасательных средств (нагрудников, жилетов, плотов, шлюпок  и трапов) определены Международными нормами и правилами, а также Государственными нормативными документами ряда стран: Международной Конвенцией по охране человеческой жизни на море (SOLAS) [ 33 ],  Конвенцией Международной организации гражданской авиации (ИКАО), Правилами Морского Регистра РФ, Авиационного Регистра МАК Федеральной Авиационной Администрации США (FAA) и др. Разработанные в середине прошлого столетия прорезиненные ткани на основе хлопчатобумажного текстиля не удовлетворяли этим требованиям по прочности, массе, стойкости к гниению и долговечности.

Поэтому при создании новых типов спасательных средств для морского флота и авиации одновременно велась разработка новых типов прорезиненных тканей. Задача осложнялась тем, что поставляемые текстильной промышленностью синтетические ткани часто не отвечали заданным требованиям по качеству и имели много внешневидовых дефектов: узлы, заплетины, стянутая кромка, пропуск нитей, серповидность полотна и др. Поставленные задачи перехода на новые типы волокон и повышения качества ткачества  текстильщиками не выполнялись из-за устаревшего и изношенного оборудования. Поэтому добиться положительных результатов удалось технологическими приемами и изменением конструкции прорезиненных тканей. Для камер плавучести спасательных плотов  была разработана двухслойная прорезиненная ткань, для несущего слоя которой использовался капроновый текстиль, а для устранения дефектов и искажения формы под давлением  вводился диагональный слой на основе перкаля. Газодержащий слой находился между текстильными слоями, а наружный слой на основе комбинации этиленпропиленого каучука СКЭПТ и бутилкаучука (полиизобутилена) обеспечивал защиту от старения под действием атмосферных факторов и морской воды. В результате  была создана целая серия конструкций материалов на капроновых текстилях различной прочности, соответствующих  заданным требованиям для производства спасательных средств.

Облегченные прорезиненные ткани для авиационных спасательных средств с минимальными весовыми характеристиками отрабатывались на текстилях из полиамидного, полиэфирного и арамидных волокон. Для тентов спасательных плотов были разработаны однослойные прорезиненные ткани с односторонним ярко оранжевым флуоресцентным покрытием на основе дивинилстирольных и изопренстирольных термоэластопластов (ТЭП ИСТ-30, ДСТ-30) или комбинации ХСПЭ и бутилкаучука. Задача создания пневматических трапов, отвечающих международным требованиям, потребовала разработки антистатической прорезиненной ткани  для дорожки скольжения и стойкой к кратковременному воздействию теплового потока прорезиненной ткани для надувного каркаса трапа.

Также были разработаны огнестойкие прорезиненные ткани на основе стеклоткани для внутренних воздуховодов самолетов.

Возрождение интереса к воздухоплаванию в 80-х годах прошлого столетия потребовало разработки институтом более современных тканей для оболочек аэростатов, чем широко известные ткани «серебрянка» на хлопчатобумажных текстилях. Результатом этих работ было освоение технологии производства  облегченных прорезиненных тканей на основе полиамидных и полиэфирных текстилей, низкая проницаемость которых  к водороду и гелию обеспечивалась применением в конструкции материала слоя из барьерных пленок.

Основные характеристики некоторых прорезиненных тканей, разработанных НИИРП, приведены в таблице 1.8.

Табл. 1.8 Основные характеристики некоторых прорезиненных тканей, разработанных НИИРП

 

"Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций"

Авторский коллектив; Л.Е. Ветрова, к.х.н В.Ф. Ионова,  П.В. Таскаева, к.т.н. А.Т. Титаренко, к.т.н. В.П. Шпаков

Под общей редакцией  к.т.н. В.П. Шпакова

Фотогалерея

Новости

С праздником Победы!

9 Мая - День Победы!...далее

Михаил Токарев посетил ОАО "НИИРП

Глава Сергиево-Посадского района Михаил Токарев по...далее

Пластины для лазерной гравировки

ОАО «НИИРП» возобновило производство р...далее

Все новости >>


Мы в СМИ



Прямая связь с руководством

Вы можете отправить сообщение руководству компании.

Форма обратной связи

Вы можете отправить нам сообщение

ОАО НИИРП