Биостойкий гидроизоляционный полимерный материал
Владельцы патента RU 2549409:
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 отделки бассейнов. Биостойкий гидроизоляционный полимерный материал включает полиэфирную основу и поливинилхлоридное покрытие. Основа выполнена из нити полиэфирной перевивочного переплетения с размером ячейки 2×2 мм, при этом массовое соотношение слоев составляет - лицевой:промежуточный:изнаночный - 9:1:9 - соответственно, а массовое соотношение слоев - полиэфирная основа:полимерное покрытие - 1:18. Поливинилхлоридное покрытие получено на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержит смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктиладипината, диглицедилового эфира 1,4-бутандиола лапроксида БД с массовой долей эпоксидных групп 28÷34% и бутадиен-нитрильного каучука синтетического с массовой долей акрилонитрила 26÷30% в соотношении 1:0,8:0,2:0,6 соответственно; в качестве стабилизатора используется Baerostab UBZ 711-1x RF; в качестве бактерицидной добавки - Бионейтрал М 10, для окрашивания композиции применяются пигменты. Изобретение обеспечивает устойчивость к истирающим нагрузкам и атмосферным явлениям, действию микроорганизмов и образованию водорослей, температурным перепадам, а также прочность сварного шва на сдвиг. 4 табл., 8 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 облицовки бассейнов.
2. Уровень техники
Известен гидроизоляционный материал «Изол» (ГОСТ 10296-79).
Указанный материал не может быть использован для отделки бассейнов по причине низкой устойчивости к перепадам температуры, недостаточной условной прочности (4,8 МПа), темной окраски.
Известен также рулонный кровельный материал (патент №2372198 RU), содержащий защитный слой и подложку, состоящие из композиций на основе ПВХ, и размещенной между ними полимерной сетки. Однако указанный материал обладает низкой светостойкостью - 3 балла, недостаточной устойчивостью к действию микроорганизмов (грибостойкость - 4 балла), водопоглощение за 24 часа в % по массе составляет более 1%, морозостойкость минус 20°C, условная прочность - 9,8 МПа.
3. Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является создание биостойкого, гидроизоляционного полимерного материала с повышенной устойчивостью к истирающим нагрузкам и атмосферным явлениям, пригодного для использования в качестве облицовочного материала при изготовлении бассейнов.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве основы для биостойкого гидроизоляционного материала, состоящего из полиэфирной основы с полимерным покрытием, используют сетку, выполненную из нити перевивочного переплетения с размером ячейки 2×2 мм, с поверхностной плотностью 80 г/м2, при этом соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:18.
Для достижения устойчивости к истирающим нагрузкам, колебаниям температуры (атмосферным явлениям), к средствам очистки, дезинфекции воды и бассейна, полимерное покрытие на основе суспензионного поливинилхлорида с константой Фикентчера 70÷72 дополнительно содержит смесь пластификаторов: диоктилфталат (ДОФ), диоктиладипинат (ДОА), лапроксид БД с массовой долей эпоксидных групп (28÷34)%, бутадиен-нитрильный каучук синтетический с массовой долей акрилонитрила (26÷30)% в соотношении 1:0,8:0,2:0,6 соответственно.
В качестве термо- и светостабилизатора используется карбоксилатный барий-, цинксодержащий стабилизатор Baerostab UBZ 711 - 1x RF.
Устойчивость к образованию водорослей и микроорганизмов достигается введением противогрибковой бактерицидной добавки 2-octil-3(2H) isothiosolone (OIT) «Бионейтрал М 10».
4. Осуществление изобретения
Биостойкий гидроизоляционный полимерный материал включает полиэфирную основу и поливинилхлоридное покрытие. Материал отличается тем, что основа выполнена из нити полиэфирной перевивочного переплетения с размером ячейки 2×2 мм, при этом массовое соотношение слоев составляет - лицевой:промежуточный (полиэфирная основа):изнаночный -9:1:9 соответственно, а массовое соотношение слоев полиэфирная основа:полимерное покрытие - 1:18, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктиладипината, лапроксида БД с массовой долей эпоксидных групп (28÷34)% и бутадиен-нитрильного каучука синтетического с массовой долей акрилонитрила (26÷30)% в соотношении 1:0,8:0,2:0,6 соответственно; в качестве термо-, светостабилизатора используется стабилизатор Baerostab UBZ 711 - 1x RF; в качестве биодобавки - Бионейтрал М 10; для окрашивания композиции применяются пигменты: диоксид титана, пигмент голубой фталоцианиновый, пигмент зеленый фталоцианиновый, а количественный состав поливинилхлоридной композиции выбран при следующем соотношении, масс. ч.:
| 1. Поливинилхлорид марки С-7059М | 100,0 |
| 2. Диоктилфталат (ДОФ) | 25,0 |
| 3. Диоктиладипинат (ДОА) | 20,0 |
| 4. Лапроксид БД | 5,0 |
| 5. Бутадиен-нитрильный каучук синтетический | |
| марки БНКС-28 | 15,0 |
| 6. Стабилизатор Baerostab UBZ 711-1xRF | 3,0 |
| 7. Бионейтрал М 10 | 2,0 |
| 8. Пигменты | 2,5 |
В качестве сырья используются компоненты, приведенные в таблице 4.
В качестве основы при изготовлении биостойкого гидроизоляционного полимерного материала используется полиэфирная сетка по ТУ БУ 200048573.184 - 2010.
Физико-механические показатели полиэфирной сетки приведены в таблице 3.
При изготовлении биостойкого гидроизоляционного полимерного материала соблюдается следующая последовательность технологических операций:
1) приготовление полимерной композиции в 2-стадийном турбосмесителе;
2) обработка в интенсивном смесителе;
3) обработка на вальцах;
4) обработка в экструдере;
5) нанесение полимерного покрытия на основу на 3-валковом каландре.
Реализация изобретения с разными конкретными значениями отличительных признаков показана в примерах 1-8 и в таблицах 1, 2.
Пример 1
Поливинилхлорид марки С-7059М, ди-(2 этилгексил)фталат(ДОФ), ди-(2 этилгексил)адипинат(ДОА), Лапроксид БД, стабилизатор Baerostab UBZ 711 - 1x RF, Бионейтрал M 10, взятые в соотношении 100:25:20:5:3:2, обрабатываются в 2-стадийном турбосмесителе при температуре (110÷120)°C в течение (7÷10) минут.
В интенсивный смеситель, нагретый до 150°C, загружаются предварительно развальцованный бутадиен-нитрильный каучук синтетический марки БНКС-28, набухшая ПВХ - композиция из 2-стадийного смесителя; предварительно затертые в пасты с диоктилфталатом пигменты (диоксид Ti и пигмент голубой фталоцианиновый) - (1:0,8), взятые в количестве 2,0 и 0,5 масс. ч. на 100 масс. ч. ПВХ соответственно.
Полученная смесь обрабатывается в течение 3-х минут. Соотношение пластифицирующих добавок 1:0,8:0,2:0,6 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 на обе стороны полимерное покрытие таким образом, чтобы соотношение слоев по массе составляло:
лицевой:промежуточный:изнаночный (9:1:9), соответственно.
Пример 2
Аналогичен примеру 1, но соотношение пластификаторов составляет 1:0,5:0,13:0,67 соответственно, количество стабилизатора составляет 4 масс. ч. на 100 масс. ч. ПВХ, содержание пигментов - диоксид Ti, пигмент зеленый фталоцианиновый составляет 2,0 и 0,5 масс. ч. на 100 масс. ч. ПВХ соответственно.
Пример 3
Аналогичен примеру 1, но соотношение пластификаторов составляет 1:1,25:0,3:0,5 соответственно, количество стабилизатора составляет 2 масс, ч., содержание пигментов - диоксид Ti, пигмент голубой фталоцианиновый составляет 1,5 и 0,5 масс. ч. на 100 масс. ч. ПВХ соответственно.
Пример 4
Аналогичен примеру 1, но содержание биодобавки составляет 1 масс. ч. на 100 масс. ч. ПВХ, содержание пигментов - диоксид Ti, пигмент зеленый фталоцианиновый составляет 2,0 и 1,0 масс. ч. на 100 масс. ч. ПВХ соответственно.
Пример 5
Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев - лицевой:промежуточный:изнаночный составляет 6:1:12 соответственно.
Пример 6
Аналогичен примеру 1, но соотношение слоев - лицевой:промежуточный:изнаночный составляет 12:1:6 соответственно.
Пример 7
Аналогичен примеру 1, но соотношение - полиэфирная основа:полимерное покрытие составляет 1:16 соответственно.
Пример 8
Аналогичен примеру 1, но соотношение полиэфирная основа:полимерное покрытие составляет 1:20 соответственно.
Полученный материал испытывался на физико-механические показатели в соответствии с действующими ГОСТами (таблица 2, 3).
Как видно из данных, приведенных в таблице 2, примере 1, количественный состав поливинилхлоридной композиции для покрытия является оптимальным и позволяет получить заявленный в описании биостойкий, гидроизоляционный материал, соответствующий современным требованиям.
Технический результат выражается в использовании основы полиэфирной сетки, выполненной из нити перевивочного переплетения с размером ячейки 2×2 мм с поверхностной плотностью 80 г/м2, при этом соотношение полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия составляет 1:18.
При использовании предложенной поливинилхлоридной композиции биостойкий, гидроизоляционный материал дает надежные физико-механические показатели, за счет использования эффективных пластифицирующих, стабилизирующих и биодобавок, обеспечивается устойчивость к температурным перепадам от минус 35°C до плюс 80°C, атмосферным воздействиям, устойчивость к действию микроорганизмов (3 балла) и образованию водорослей, хорошая свариваемость (прочность сварного шва на сдвиг - 0,39), стойкость к процессам гниения, высокая устойчивость к истиранию (100 г/кВт·ч).
| Таблица 1 | ||||||||||
| СОСТАВ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ | ||||||||||
| № п/п | Наименование показателей | Прототип | Примеры | |||||||
| Массовые части | ||||||||||
| 1 | 2* | 3*** | 4**** | 5 | 6** | 7 | 8** | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 1. | Поливинилхлорид суспензионный марка | |||||||||
| С-7059М | 35÷55 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 2. | Пластификатор: | |||||||||
| диоктилфталат (ДОФ) | 23÷53 | 25 | 30 | 20 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| диоктиладипинат (ДОА) | - | 20 | 15 | 25 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| лапроксид БД | - | 5 | 4 | 6 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| бутадиен-нитрильный каучук синтетический | ||||||||||
| марка БНКС-28 | - | 15 | 20 | 10 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 3. | Стабилизатор Baerostab UBZ 711-lx RF | - | 3 | 4 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 4. | Бионейтрал M 10 | - | 2 | 3 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 5. | Пигменты, в том числе: -диоксид Ti -пигмент голубой фталоцианиновый -пигмент зеленый фталоцианиновый |
- | 2,5 2,0 0,5 - |
2,5 2,0 - 0,5 |
2,0 1,5 0,5 - |
3,0 2,0 - 1,0 |
2,5 2,0 0,5 - |
2,5 2,0 0,5 - |
2,5 2,0 0,5 - |
2,5 2,0 0,5 - |
| 6. | Мел | 5÷15 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 7. | Стабилизаторы | |||||||||
| (стеарат Са, стеарат Cd, Ba/Cd стеарат) | 1÷2,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 8. | Отходы производства | 30 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Итого: | 172,5 | 178,5 | 167,0 | 172,0 | 172,5 | 172,5 | 172,5 | 172,5 | ||
| Примечание: * - наблюдается образование налета на поверхность ** - технологические сложности при нанесении лицевого покрытия *** - изменение цвета при обработке на оборудовании **** - не пригоден при изготовлении бассейна |
| Таблица 2 | ||||||||||
| ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ | ||||||||||
| № п/п | Наименование показателей | Прототип | Примеры | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 1. | Толщина, мм | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,2 | 1,5 | |
| 2. | Масса 1 кв.м, г | 1520 | 1520 | 1520 | 1520 | 1520 | 1520 | 1380 | 1680 | |
| 3. | Масса 1 кв.м полимерного покрытия, г | |||||||||
| - лицевой слой | 720 | 720 | 720 | 720 | 480 | 960 | 640 | 800 | ||
| - изнаночный слой | 720 | 720 | 720 | 720 | 960 | 480 | 640 | 800 | ||
| 4. | Истираемость, г/кВт·ч | 210 | 100 | 98 | 105 | 110 | 100 | 100 | 98 | 98 |
| 5. | Морозостойкость, °C | -25 | -35 | -30 | -40 | -35 | -35 | -35 | -35 | -35 |
| 6. | Прочность связи пленочного покрытия | |||||||||
| с основой, кгс/см | 1,4 | 1,2 | 1,4 | 1,4 | 1,5 | 0,8 | 1,5 | 1,0 | ||
| 7. | Грибостойкость, баллы | 4 | 2 | 1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 8. | Светостойкость, баллы | 3 | 5 | 5 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 9 | Прочность сварного шва на сдвиг, кН | - | 0,30 | 0,27 | 0,30 | 0,29 | 0,32 | 0,21 | 0,31 | 0,26 |
| 10. | Условная прочность, МПа | 9,8 | 16,4 | 16,0 | 16,2 | 15,8 | 16,2 | 16,4 | 16,0 | 16,2 |
| 11. | Водопоглощение, по массе за 24 часа, % | более 1 | 0,9 | 1,0 | 0,9 | 0,9 | 1,0 | 0,9 | 0,9 | 1,0 |
| Таблица 3 | ||
| ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЛИЭФИРНОЙ СЕТКИ | ||
| № п/п | Наименование показателей | Значение |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. | Поверхностная плотность, г/м2 | 80±4 |
| 2. | Ширина, см | 160±2 |
| 3. | Разрывная нагрузка полоски (50×200) мм, Н | |
| - в продольном направлении | 300 | |
| - в поперечном направлении | 350 | |
| 4. | Размер ячеек, мм | 2×2 |
| Таблица 4 |
|||
| ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ КОМПОНЕНТОВ | |||
| № п/п | Наименование | Основные качественные показатели | Значение |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1. | Поливинилхлорид | 1. Агрегатное состояние | Порошок |
| суспензионный | 2. Количество загрязнений и | ||
| ПВХ С - 7059М, | посторонних включений, шт., не более | 16 | |
| ГОСТ 14332-78 | 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 | 1. Агрегатное состояние | Твердое аморфное вещество |
| синтетический каучук | от желтого до коричневого | ||
| марка БНКС-28, | цвета | ||
| ТУ 38.30313-98 | 2. Вязкость по Муни (100°C) | ||
| марка А | 45÷65 | ||
| марка Б | 58÷68 | ||
| 3. | Пластификатор - | 1. Агрегатное состояние | Прозрачная маслянистая |
| диоктилфталат, | жидкость без механических | ||
| ГОСТ 8728-88 | примесей | ||
| 2. Кислотное число, мг КОН/г, не более | 0,07 | ||
| 3. Температура кипения, °C | 231 | ||
| 4. Температура вспышки, °C | 205 | ||
| 4. | Пластификатор - | 1 Агрегатное состояние | Прозрачная маслянистая |
| диоктиладипинат, | жидкость без механических | ||
| ГОСТ 8728-88 | примесей | ||
| 2. Кислотное число, мг КОН/г, не более | 0,1 | ||
| 3. Температура кипения, °C | 214 | ||
| 4. Температура вспышки, °C | 196 | ||
| 5. | Пластификатор - | 1. Агрегатное состояние | Прозрачная жидкость от |
| Лапроксид БД | бесцветного до желтого цвета | ||
| ТУ 2225-048-10488057- | 2. Массовая доля эпоксидных групп, % | 28-33 | |
| 2009 | 3. Массовая доля гидролизуемого хлора, | ||
| %, не более | 0,5 | ||
| 4. Массовая доля воды, %, не более | 0,2 | ||
| 5. Вязкость динамическая при 20°C, | |||
| МПа в пределах | 10-30 | ||
| 6. | Стабилизатор Baerostab | Агрегатное состояние | Прозрачная жидкость |
| UBZ 711-1x RF | |||
| 7. | Бионейтрал М 10 | 1. Агрегатное состояние | Прозрачная жидкость от |
| ТУ 2499-023-96752756- | желтого до темно желтого | ||
| 2009 | цвета с характерным запахом | ||
| 2. Плотность при 20°C, г/см3 | 1,092±0,02 | ||
| 3. Показатель преломления | 1,4465±0,08 | ||
| 8. | Диоксид Ti | 1. Агрегатное состояние | Белый порошок |
| 2. Массовая доля летучих, % | не более 0,5 | ||
| 3. Укрывистость, г/м2 | не более 40 | ||
| 9. | Пигмент голубой фталоцианиновый ГОСТ 6220-76 |
1. Агрегатное состояние 2. Концентрация по отношению к стандартному образцу, % 3. Оттенок 4.Содержание воды, % 5. Содержание растворимых в воде веществ 6. Реакция водной вытяжки |
Однородный порошок синего цвета 100 Соответствует стандартному образцу не более 1,5 не более 1,0 6,5÷7,5 |
| 10. | Пигмент зеленый | 1. Агрегатное состояние | Однородный порошок |
| фталоцианиновый ТУ 2463-012-40476089-2001 |
2. Устойчивость к свету в связующем 1:10 TiO2, баллы 3.Маслоемкость, г/100г пигмента, не более |
5÷6 50 |
Биостойкий гидроизоляционный полимерный материал, включающий полиэфирную основу и поливинилхлоридное покрытие, отличающийся тем, что основа выполнена из нити полиэфирной перевивочного переплетения с размером ячейки 2×2 мм, при этом массовое соотношение слоев составляет - лицевой:промежуточный:изнаночный - 9:1:9 - соответственно, а массовое соотношение слоев - полиэфирная основа:полимерное покрытие - 1:18, полученный на основе суспензионного поливинилхлорида и дополнительно содержащий смесь пластификаторов - диоктилфталата, диоктиладипината, диглицедилового эфира 1,4-бутандиола лапроксида БД с массовой долей эпоксидных групп 28÷34% и бутадиен-нитрильного каучука синтетического с массовой долей акрилонитрила 26÷30% в соотношении 1:0,8:0,2:0,6 соответственно; в качестве стабилизатора используется Baerostab UBZ 711-1x RF; в качестве бактерицидной добавки - Бионейтрал М 10, 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 | 25,0 | |
| 3. Диоктиладипинат | 20,0 | |
| 4. Диглицедиловый эфир 1,4-бутандиола лапроксид БД | 5,0 | |
| 5. Бутадиен-нитрильный каучук синтетический | 15,0 | |
| марки БНКС-28 | ||
| 6. Стабилизатор Baerostab UBZ 711-1x RF | 3,0 | |
| 7. Бионейтрал M 10 | 2,0 | |
| 8. Пигменты | 2,5 |
