Облегченный морозостойкий материал с пониженной горючестью
Владельцы патента RU 2470045:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ивановский научно-исследовательский институт пленочных материалов и искусственной кожи технического назначения" Федеральной службы безопасности Российской Федерации (ФГУП "ИвНИИПИК" ФСБ России) (RU)
Изобретение относится к области переработки полимеров, в частности к производству искусственных кож, которые могут быть использованы для изделий технического и специального назначения. Композиция содержит пленкообразующее - поливинилхлорид суспензионный; пластификаторы - диоктилфталат, диоктилсебацинат, бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28; стабилизатор-барий, кадмий, цинксодержащий комплексный марки Вигостаб БКЦ; антипирирующие добавки - триоксид сурьмы, гидроксид магния марки «Экопирен 5С», хлорированный парафин марки ХП-470, оксид цинка; диспергатор - этиленбисстеарамид; наполнитель - мел; пигменты. Полученный материал характеризуется невысокой массой 1 м2, эластичностью, морозостойкостью, воздухонепроницаемостью, водоупорностью, огнестойкостью (не поддерживает горение, не образует капель при горении). 4 табл., 7 пр.
1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области переработки полимеров, в частности, к производству искусственных кож, которые могут быть использованы для изделий технического и специального назначения.
2. Уровень техники
Известен термостойкий материал, полученный по способу изготовления, изложенному в Патенте РФ 2034874, С 081 27/06 от 30.06.1992 г. Указанный материал не может быть использован для изготовления облегченных средств индивидуальной защиты (СИЗ) по причине недостаточной огнестойкости и эластичности, повышенной массы 1 м2.
Известен также термостойкий материал, полученный по способу изготовления, изложенному в Патенте РФ 2210647 С1, от 20.06.2003 г., однако указанный материал недостаточно огнестоек, т.к. кислородный индекс (КИ) равен 28% кислорода (O2), что существенно снижает защитные свойства СИЗ, кроме того, он имеет высокую массу 1 м2 - 600 г/м2, увеличенную жесткость - 14÷18 cH (таблица 2).
3. Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является создание облегченного морозостойкого полимерного материала с пониженной горючестью, пригодного для использования в качестве изделий технического и специального назначения для средств индивидуальной защиты.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве основы для облегченного материала, состоящего из полиэфирной ткани с полимерным покрытием, используют ткань полотняного переплетения с поверхностной плотностью - 70 г/м2, при этом соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет: 1:4,5.
Для достижения статической морозостойкости полимерное покрытие на основе суспензионного поливинилхлорида дополнительно содержит смесь пластификаторов - диоктилфталат (ДОФ), диоктилсебацинат (ДОС) и бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 в соотношении: 1:1:0,8 соответственно. В качестве стабилизатора используется комплексный барий, кадмий, цинксодержащий стабилизатор марки Вигостаб БКЦ.
Антипирирующая добавка выполнена в виде смеси триоксида сурьмы, хлорированного парафина марки ХП-470, гидроксида магния марки «Экопирен 5С» и оксида цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно.
4. Осуществление изобретения
Облегченный полимерный материал включает полиэфирную основу и поливинилхлоридное покрытие. Материал отличается тем, что основа выполнена из нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 16,7 текс f 48 в основе и нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 33,3 текс f 96 в утке, при этом массовое соотношение слоев составляет:
лицевой: промежуточный (частично армированная основа): изнаночный 3,7:1:0,8 соответственно, а массовое соотношение слоев - полиэфирная основа: полимерное покрытие 1:4,5, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктилсебацината и бутадиен-нитрильного каучука синтетического марки БНКС-28 в соотношении 1:1:0,8 соответственно, в качестве стабилизатора используется барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, в качестве антипирирующих добавок - триоксид сурьмы, хлорпарафин марки ХП-470, гидроксид магния марки «Экопирен 5С» и оксид цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно, в качестве наполнителя мел, в качестве диспергатора антипирирующих добавок используется этиленбисстеарамид, для окрашивания композиции применяются пигменты, а количественный состав поливинилхлоридной композиции выбран при следующем соотношении, мас.ч.:
| 1. Поливинилхлорид марки С-7059М | 100,0 |
| 2. Диоктилфталат (ДОФ) | 25,0 |
| 3. Диоктилсебацинат (ДОС) | 25,0 |
| 4. Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 | 20,0 |
| 5. Барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ | 3,0 |
| 6. Триоксид сурьмы | 10,0 |
| 7. Хлорпарафин марки ХП-470 | 10,0 |
| 8. Гидроксид магния марки «Экопирен 5С» | 50,0 |
| 9. Оксид цинка | 5,0 |
| 10. Мел | 10,0 |
| 11. Этиленбисстеарамид | 0,5 |
| 12. Пигменты | 0,8 |
| Итого: | 259,3 |
В качестве сырья используются компоненты, приведенные в таблице 4.
В качестве основы при изготовлении облегченного морозостойкого материала с пониженной горючестью используется полиэфирная ткань суровая ТЕНТ 17/33П (ТО 8201-372900001148-059-2011). Физико-механические показатели полиэфирной ткани приведены в таблице 3.
При изготовлении облегченного морозостойкого материала с пониженной горючестью соблюдается следующая последовательность технологических операций:
1) приготовление полимерной композиции в двухстадийном турбосмесителе;
2) обработка в интенсивном смесителе;
3) обработка на вальцах;
4) обработка в экструдере;
5) нанесение полимерного покрытия на основу на трехвалковом каландре.
Реализация изобретения с разными конкретными значениями отличительных признаков показана в примерах 1÷8 (таблицы 1, 2).
Пример 1
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С-7059М, ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ), ди-(2-этилгексил)себацинат (ДОС), хлорпарафин марки ХП-470, барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, взятые в соотношении 100:25:25:10:3 соответственно, обрабатываются в двухстадийном смесителе при температуре 110°С÷120°С в течение 7÷10 минут.
В интенсивный смеситель, нагретый до 150°С, загружаются предварительно развальцованный бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28, набухшая ПВХ - композиция из двухстадийного смесителя, предварительно затертые в пасты с диоктилфталатом - триоксид сурьмы в соотношении (3:1), гидроксид магния марки «Экопирен 5С» - (2:1), диоксид цинка - (2:1), мел - (1,5:1), пигменты - (1:0,8). Полученная смесь обрабатывается в течение 3 минут.
Соотношение пластифицирующих добавок (ДОФ, ДОС, бутадиен-нитрильный каучук) марки БНКС-28 составляет 1:1:0,8 соответственно.
ПВХ - пластикат после интенсивного смесителя обрабатывается на вальцах и в экструдере.
На полиэфирную основу с техническими показателями, приведенными в таблице 3, на каландре наносится полимерное покрытие таким образом, чтобы соотношение слоев по массе составляло:
лицевой: промежуточный (основа): изнаночный (3,7:1:0,8).
Пример 2
Аналогичен примеру 1, но соотношение пластифицирующих добавок составляет 1:0,43:0,43 соответственно.
Соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:3:0,3 соответственно.
Пример 3
Аналогичен примеру 1, но соотношение пластифицирующих добавок составляет 1:1,5:1,25, соответственно.
Соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:3:0,5 соответственно.
Пример 4
Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:7: 0,7 соответственно.
Содержание мела, этиленбисстеарамида, пигмента составляет соответственно 10; 0,7; 1 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида.
Пример 5
Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:4,3:0,7 соответственно.
Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет 290 г/м2.
Соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:4,1.
Пример 6
Аналогичен примеру 1, но соотношение антипирирующих добавок составляет 1:1:2:0,33 соответственно.
Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет - 350 г/м2.
Соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:5.
Пример 7
Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев по массе составляет:
лицевой: промежуточный (основа): изнаночный - 3,2:1:1,3.
Пример 8
Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев по массе составляет:
лицевой: промежуточный (основа): изнаночный - 4:1:0,5.
Полученный материал испытывался на физико-механические показатели в соответствии с действующими ГОСТами (таблицы 2, 3).
Как видно из данных, приведенных в таблице 2, пример 1, количественный состав поливинилхлоридной композиции для покрытия является оптимальным и позволяет получить заявленный в описании облегченный материал, соответствующий современным требованиям.
Технический результат выражается в использовании в качестве основы полиэфирной ткани полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70 г/м2, при соотношении полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия 1:4,5, что позволяет значительно повысить защитные свойства материала.
При использовании предложенной поливинилхлоридной композиции облегченный материал дает надежные физико-механическими показатели, за счет использования эффективных пластифицирующих и антипирирующих добавок обеспечивается морозостойкость до минус 50°С и пониженная горючесть (КИ равен 32% О2) при массе 1 м2 не более 385 г.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Состав полимерного покрытия (в массовых частях) | ||||||||||
| №№ п/п | Наименование компонентов | Прототип | Примеры | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| 1 | Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С-7059М | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 2 | Пластификатор: | 55÷65 | ||||||||
| Диоктилфталат | 25 | 35 | 20 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | ||
| Диоктилсебацинат | 25 | 15 | 30 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | ||
| Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 | 20 | 15 | 25 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | ||
| 3 | Стабилизатор комплексный барий, кадмий, цинксодержащий марки Вигостаб БКЦ | 2÷4 | 3 | 2,5 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 4 | Триоксид сурьмы | 14÷18 | 10 | 10 | 10 | 10 | 7 | 15 | 10 | 10 |
| 5 | Хлорпарафин марки ХП-470 | - | 10 | 10 | 10 | 10 | 7 | 15 | 10 | 10 |
| 6 | Гидроксид магния марки Экопирен 5С | - | 50 | 30 | 30 | 70 | 30 | 30 | 50 | 50 |
| 7 | Оксид цинка | - | 5 | 3 | 5 | 7 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 8 | Мел | 9÷11 | 10 | 10 | 15 | 10 | 7 | 7 | 10 | 10 |
| 9 | Этиленбисстеарамид | - | 0,5 | 0,5 | 0,3 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| 10 | Пигменты | 5÷9 | 0,8 | 0,8 | 0,5 | 1,0 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| 11 | Стеариновая кислота | 0,5÷1,5 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 12 | Эпоксидный олигомер | 1÷2 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 13 | Смесь диалюминий-тетраоксид кальция с окисью алюминия | 10÷15 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Итого: | 259,3 | 225,8 | 259,8 | 281,7 | 239,3 | 239,3 | 256,3 | 256,3 |
| Таблица 2 | ||||||||||
| Физико-механические показатели | ||||||||||
| №№ п/п | Наименование показателей | Прототип | Примеры | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| 1 | Масса 1 м2, г | 590÷620 | 385 | 390 | 390 | 380 | 360 | 420 | 385 | 385 |
| 2 | Разрывная нагрузка полоски 50×200 мм, даН | |||||||||
| в продольном направлении | 59÷60 | 75 | 75 | 74 | 72 | 74 | 72 | 74 | 72 | |
| в поперечном направлении | 45÷50 | 60 | 60 | 58 | 57 | 59 | 58 | 59 | 58 | |
| 3 | Жесткость, cH | 14÷18 | 4,2 | 4,5 | 4,4 | 5,2 | 4,0 | 5,0 | 4,0 | 5,0 |
| 4 | Морозостойкость, °C | минус 50 | 50 | 40 | 55 | 45 | 55 | 55 | 50 | 50 |
| 5 | Кислородный индекс, % O2 | 28 | 33 | 30 | 30 | 33 | 30 | 33 | 33 | 31 |
| 6 | Огнестойкость - время самостоятельного горения, с | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | Привес полимерного покрытия, г/м2 | 410-440 | 315 | 320 | 320 | 310 | 290 | 350 | 315 | 315 |
| 8 | Воздухопроницаемость, см3/см2·сек, при давлении (P) 5 атм | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | - | 0 | 0 |
| 9 | Водопроницаемость при давлении (P) 10 метров водяного столба | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Таблица 3 | ||
| Физико-механические показатели полиэфирной ткани | ||
| №№ п/п | Наименование показателей | Факт |
| 1 | Поверхностная плотность, г/м2 | 70÷75 |
| 2 | Разрывная нагрузка полоски 50×200 мм, даН | |
| - в продольном направлении | 71,2 | |
| - в поперечном направлении | 60 | |
| 3 | Удлинение при разрыве, % | |
| - в продольном направлении | 25 | |
| - в поперечном направлении | 20 | |
| 4 | Переплетение | Полотняное |
| 5 | Число нитей на 10 см | |
| - в продольном направлении | 220 | |
| - в поперечном направлении | 110 | |
| 6 | Ширина, см | 150 |
| Таблица 4 | |||
| Характеристика используемых компонентов | |||
| №№ п/п | Наименование | Основные качественные показатели | Значение |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Поливинилхлорид суспензионный | 1. Агрегатное состояние | Порошок |
| ПВХС-7059М, | 2. Количество загрязнений и посторонних включений, шт, не более | ||
| ГОСТ 14332-78 | 16 | ||
| 3. Значение K | 70-72 | ||
| 4. Насыпная плотность, г/см3 | 0,45-0,55 | ||
| 5. Остаток после просева | |||
| на сите №0315, %, не более | 0,5 | ||
| на сите №0063, %, не более | 95 | ||
| 2 | Бутадиен-нитрильный синтетический каучук марки БНКС-28, | 1. Агрегатное состояние | твердое аморфное вещество от желтого до коричневого цвета |
| ТУ 38.30313-98 | 2. Вязкость по Муни (100°С) | ||
| марка А | 45-65 | ||
| марка Б | 58-68 | ||
| 3 | Пластификатор - диоктилфталат, ГОСТ 8728-88 | 1. Агрегатное состояние | прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей |
| 2. Кислотное число, мг КОН/г, не более | 0,07 | ||
| 3. Температура кипения, °С | 231 | ||
| 4. Температура вспышки, °С | 205 | ||
| 4 | Пластификатор - диоктилсебацинат, ГОСТ 8728-88 | 1. Агрегатное состояние | прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей |
| 2. Кислотное число, мг КОН/г, не более | 0,12 | ||
| 3. Температура кипения, °С | 222-248 | ||
| 4. Температура вспышки, °С | 215 |
| продолжение таблицы 4 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 5 | Комплексный стабилизатор, торговая марка Вигостаб БКЦ, механическая смесь барий-кадмий-цинковых солей 2-этилгексановой и стеариновой кислот в диоктилфталате с добавлением дифенилолпропана, эпоксидированного соевого масла и фосфита НФ, ТУ 2492-410-04872688-99 | 1. Агрегатное состояние | однородная пастообразная масса от кремового до светло-коричневого цвета, без посторонних включений |
| 2. Массовая доля бария, % | 3,4-4,0 | ||
| 3. Массовая доля цинка, % | 0,03-0,10 | ||
| 4. Массовая доля кадмия, % | 6,8-7,9 | ||
| 5. Массовая доля фосфора, % | 0,7-1,2 | ||
| 6 | Триоксид сурьмы - Sb2O3, | 1. Агрегатное состояние | порошок белого цвета, |
| ТУ 48-14-1-88 | 2. Массовая доля основного вещества, %, | твердое вещество | |
| не менее | 98,0 | ||
| 7 | Гидроксид магния, | 1. Агрегатное состояние | порошок белого цвета без посторонних включений |
| торговая марка Экопирен - 5С, | |||
| ТУ 1517-003-59074732-2007 | 2. Насыпная масса, г/л | 300-450 | |
| 3. Гранулометрическое распределение (Д 50%), мкм | 3-4,5 | ||
| 4. Гранулометрическое распределение (Д 90%), мкм | 10,5-12 | ||
| 5. Потеря массы при прокаливании, %, не менее | 30-33 | ||
| 8 | Хлорированный парафин, | 1. Агрегатное состояние | прозрачная маслянистая жидкость без механических примесей |
| торговая марка ХП-470, | |||
| ТУ 6-01-16-90 с изм. №1 | 2. Кислотность (HCl), %, не более | 0,005 | |
| 3. Температура вспышки, °C, не менее | 225 | ||
| 9 | Мел природный обогащенный, | 1. Агрегатное состояние | порошок белого цвета |
| ГОСТ 12085-73 | 2. Массовая доля карбоната кальция, % | 97-99 | |
| 3. Массовая доля влаги, %, не более | 0,15 | ||
| 10 | Цинка оксид, | 1. Агрегатное состояние | порошок белого цвета |
| ГОСТ 202-84 | 2. Массовая доля соединений цинка в пересчете на оксид цинка, %, не менее | ||
| 99,7 | |||
| 3. Потери массы при прокаливании, %, не более | 0,2 | ||
| 11 | Этиленбисстеарамид (импортный) | 1. Агрегатное состояние | порошок белого цвета |
| 2. Температура плавления, °C | 140-147 |
Облегченный полимерный материал, включающий полиэфирную основу полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70 г/м2 и поливинилхлоридное покрытие, отличающийся тем, что основа выполнена из нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 16,7 текс f 48 в основе и нити полиэфирной текстурированной с пневмосоединениями линейной плотности 33,3 текс f 96 в утке, при этом массовое соотношение слоев составляет лицевой: промежуточный (частично армированная основа): изнаночный 3,7:1:0,8 соответственно, а массовое соотношение слоев полиэфирная основа: полимерное покрытие 1:4,5, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктилсебацината и бутадиен-нитрильного каучука синтетического марки БНКС-28 в соотношении 1:1:0,8 соответственно, в качестве стабилизатора используется барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор марки Вигостаб БКЦ, в качестве антипирирующих добавок - триоксид сурьмы, хлорпарафин марки ХП-470, гидроксид магния марки «Экопирен 5С» и оксид цинка в соотношении 1:1:5:0,5 соответственно, в качестве наполнителя мел, в качестве диспергатора антипирирующих добавок используется этиленбисстеарамид, для окрашивания композиции применяются пигменты, а количественный состав поливинилхлоридной композиции выбран при следующем соотношении, мас.ч.:
| Поливинилхлорид марки С-7059М | 1000 |
| Диоктилфталат (ДОФ) | 25,0 |
| Диоктилсебацинат (ДОС) | 25,0 |
| Бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28 | 20,0 |
| Барий, кадмий, цинксодержащий комплексный стабилизатор | |
| марки Вигостаб БКЦ | 3,0 |
| Триоксид сурьмы | 10,0 |
| Хлорпарафин марки ХП-470 | 10,0 |
| Гидроксид магния марки «Экопирен 5С» | 50,0 |
| Оксид цинка | 5,0 |
| Мел | 10,0 |
| Этиленбисстеарамид | 0,5 |
| Пигменты | 0,8 |
