Эластомерное тело для амортизации колебаний

Изобретение относится к органическим материалам, таким как, например, древесина или бумага. Описано эластомерное тело для амортизации колебаний и/или пружинящего эффекта, включающее основное тело, а также огнезащитное покрытие, которое покрывает по меньшей мере один участок основного тела, при этом огнезащитное покрытие включает по меньшей мере две вспучивающиеся огнезащитные системы, отличающееся тем, что первая огнезащитная система содержит расширяющийся графит, имеющий температуру начала расширения от 160 до 250°C, который содержит по меньшей мере одну первую фракцию со средним размером частиц от 180 до 500 мкм, еще предпочтительнее от 280 до 350 мкм, а также по меньшей мере одну вторую фракцию со средним размером частиц от 50 до 180 мкм, еще предпочтительнее от 50 до 120 мкм и в частности от 70 до 90 мкм; вторая огнезащитная система, содержащая полиуретан, в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая по меньшей мере частично фиксирует расширяющийся графит в расширенном состоянии. Также описан способ получения эластомерного тела и применения эластомерного тела. Технический результат: получены новые огнезащитные материалы. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 пр.

 

Уровень техники

Органические материалы, такие как, например, древесина или бумага, в основном являются горючими. Это относится также, за небольшим исключением, к классу полимерных материалов, то есть к материалам, которые основаны на синтетических или модифицированных природных полимерах.

Полимерные материалы находят в нашей повседневной жизни разнообразное применение. В особенности в области строительства и сооружений предъявляются к применяемым полимерным материалам специальные требования, к которым часто относится достаточная противопожарная защита. Установленные законом инструкции, нормы и ряд других регулирующих правил обычно описывают технические критерии противопожарной защиты, которым должен соответствовать полимерный материал в каждом случае применения. Подтверждением того, что полимерный материал удовлетворяет требованиям противопожарной защиты, являются испытания противопожарной защиты для конкретной области применения. Так как в случае полимеров речь идет, как правило, о горючих органических полимерах, обычно необходимо добавление огнезащитного средства для того, чтобы выдержать соответствующие испытания противопожарной защиты.

В области производства рельсовых транспортных средств в Европе до сегодняшнего дня существуют различные правила противопожарной защиты. В ходе унификации правил Европейским союзом предложены европейские нормы противопожарной защиты EN 45545 и в марте 2013 ратифицированы в CEN (до тех пор эти нормы обозначались как временные нормы CEN/TS 45545:2009). С августа 2013 опубликована немецкая редакция как DIN EN 45545:2013.

До марта 2016 все национальные нормы противопожарной защиты на рельсовых транспортных средствах аннулируются, и в будущем все полимерные материалы, которые применяют в производстве рельсовых транспортных средств, должны соответствовать EN 45545:2013.

В EN 45545 вводят различные номера продуктов. Таким образом, кабель для внутреннего применения имеет номер продукта E1A, кабель для внешнего применения имеет номер продукта E1B, а гибкие металло-резиновые компоненты, например, для амортизации колебаний имеют номер продукта M1.

Вид и объем испытаний противопожарной защиты устанавливаются в так называемых перечнях требований, которые применяются к продуктам с различными номерами. Например, испытания для упомянутых выше металло-резиновых компонентов с номером продукта M1 описаны в перечне требований R9 (R8 согласно CEN TS 45545:2009).

Кроме того, в перечне требований описано, каких результатов необходимо достигать в предписанных испытаниях на огнестойкость для того, чтобы получить распределение по определенным уровням опасности, так называемым Hazard-Level. При этом Hazard-Level 1 соответствует самым небольшим требованиям, в то время как Hazard-Level 3 является уровнем с самыми большими требованиями.

В зависимости от того, какой Hazard-Level получает материал или полученные из него элементы конструкции, он может применяться в транспортных средствах определенной конструкции или определенных классов эксплуатации: если элемент конструкции получает, например, Hazard-Level 1, то его можно использовать только в классах конструкций N, A и D, но не в S, для класса эксплуатации 1 (и никакого другого).

Элементы конструкций, которые получают Hazard-Level 3, напротив, можно применять во всех классах конструкций и для всех классах эксплуатаций.

Технология гашения вибраций на рельсовых транспортных средствах является областью применения, в которой применяют эластомерные материалы. Они также должны удовлетворять требованиям противопожарной защиты согласно DIN EN 45545:2013.

Поэтому решающее значение для рельсового транспорта имеет поиск новых сдерживающих горение эластомерных материалов, которые соответствуют требованиям норм противопожарной защиты DIN EN 45545:2013.

Обычно огнезащитное средство гомогенно распределено в первоначальном полимерном материале. Однако этот способ с экономической точки зрения имеет недостатки, так как огнезащитное средство главным образом необходимо на обращенной к источнику возникновения возгорания поверхности, но не внутри полимерного материала или в гораздо меньшем количестве внутри полимерного материала. Следующим недостатком, который следует из гомогенного распределения огнезащитного средства в полимерном материале, является то, что для достижения огнезащитного эффекта обычно необходимы большие количества, как правило более 10 мас.% огнезащитного средства, что существенно ухудшает механические свойства полимерной системы.

По сравнению с термопластами, которые формуются физически, при переработке эластомеров существует следующая проблема: во время формования эластомерных элементов конструкций предпочтительно протекает химическая реакция, которая называется вулканизация. Огнезащитные средства, которые добавляют в эластомерный состав, могут нежелательным образом участвовать в вулканизации и ухудшать перерабатываемость или свойства готовой детали. Также огнезащитные средства могут нежелательным образом снижать стабильность при хранении так называемой исходной смеси.

Снабжение эластомерного состава без покрытия огнезащитным средством, то есть добавление всего огнезащитного средства в массу эластомерного состава, следовательно, требует дорогостоящих испытаний, и результаты, как правило, применимы только к составам, имеющим очень близкое строение.

Поэтому существенно более эффективно, по сравнению с гомогенным распределением огнезащитного средства, нанесение огнезащитного покрытия, в котором огнезащитное средство локализовано там, где в случае возгорания оно и необходимо. Таким образом можно устранить описанные выше недостатки.

Огнезащитные покрытия известны в уровне техники. Из EP 2196492, например, известно эластомерное тело для амортизации колебаний и пружинящего эффекта, при этом данное тело включает по меньшей мере один слой эластичного и гибкого огнезащитного покрытия. Описанное там огнезащитное покрытие включает расширяющийся графит в качестве огнезащитного средства.

Расширяющийся графит является вспучивающейся огнезащитной системой. Данные системы отличаются тем, что в случае возгорания образуются изолирующие барьерные слои. Таким образом, покрытый данным материалом полимерный материал может дольше сохраняться во время возгорания перед термическим разложением под действием огня.

Расширяющийся графит или вспучивающийся графит представляет собой графит, который обработан сильной кислотой и/или окислителем, такими как серная кислота или перманганат калия. При этом кислота и/или окислитель располагаются между поверхностями слоев графита (интеркаляция) и взламывают решетчатую структуру слоев. Под тепловым воздействием интеркалированные химикаты образуют газообразные продукты, которые раздвигают отдельные слои углерода и приводят к вспучиванию отдельных частиц графита. При этом объем расширения зависит от вида и количества интеркалированной кислоты или окислителя и в случае возгорания может составлять до 400-кратного увеличения по сравнению с исходным материалом.

Огнезащитное действие расширяющегося графита, по существу, основано на трех эффектах. В первых расширение графита расходует тепловую энергию и таким образом охлаждает окружающую среду. Кроме того, во время расширения образуются негорючие газы, которые разбавляют горючие газы. Наконец, образующиеся изолирующие слои обладают в большом интервале температур высоким термическим сопротивлением, что изолирует находящийся под слоями материал. Расширяющийся графит относится к самым эффективным известным огнезащитным средствам, и его применяют в технике уже 25 лет.

Между тем, области применения расширяющегося графита разнообразны и включают от покрытий для стальных балок, изолирующих слоев для систем оформления, устойчивой к огню и дыму изоляции трубопроводов и проводки кабелей (EP 2088183 A1), вспенивающиеся ленты противопожарной защиты для шкафов для безопасного хранения до огнестойких вспененных материалов для самолетов или рельсовых транспортных средств (EP 2260066 A1).

Из EP 2196492 известно эластомерное тело для амортизации колебаний и пружинящего эффекта, которое включает по меньшей мере один слой эластичного и гибкого огнезащитного покрытия, которое содержит вспучивающийся графит в качестве огнезащитного средства.

В EP 2196492 также описаны результаты испытаний противопожарной защиты, кроме прочего, согласно CEN/TS 45545:2009, перечню требований R8 (R9 согласно DIN EN 45545:2013). Согласно данному перечню требований проводили три испытания противопожарной защиты согласно нормам EN ISO 5659 (оптическая плотность дымовых газов и плотность дымовых газов и токсичность) или ISO 5660 (интенсивность выделения тепла).

Нормы ISO 5660-1 описывают испытания поведения при горении, при которых интенсивность выделения тепла определяют способом конического калориметра. "Аverage rate of heat emission" (ARHE) описывает средние интенсивности выделения тепла, измеренные в кВт/м2. MARHE описывает максимальные значения среднего выделения тепла (Maximum average rate of heat emission), которые также даны в кВт/м2.

Согласно нормам вышеупомянутого перечня требований согласно ISO 5660-1 определяемое максимальное значение среднего выделения тепла (MARHE) при уровне опасности 1 и 2 может составлять максимально 90 кВт/м2, а при уровне опасности 3 - максимально 60 кВт/м2.

Для описанных в EP 2196492 покрытых огнезащитным покрытием резин указывают измеренное максимальное значение среднего выделения тепла (MARHE) 102 кВт/м2 при мощности облучения 35 кВт/м2. Вместе с этим данная покрытая огнезащитным покрытием резина не удовлетворяет перечню требований R8 согласно CEN/TS 45545:2009, тем более, что в этих нормах предписана мощность облучения 50 кВт/м2.

Из EP 2196492 не ясно за отсутствием данных, удовлетворяет ли вышеупомянутая резина с покрытием требованиям относительно плотности дымовых газов и токсичности.

Поэтому крайне необходимо разработать новые огнезащитные эластомерные материалы или покрытия для эластомерных материалов, которые могут выдержать испытания на огнестойкость согласно DIN EN 45545.

Описание изобретения

Задачу данного изобретения решают с помощью эластомерного тела для амортизации колебаний и/или пружинящего эффекта, включающего по меньшей мере одно основное тело, а также огнезащитное покрытие, которое покрывает по меньшей мере один участок основного тела, при этом огнезащитное покрытие включает по меньшей мере две вспучивающиеся огнезащитные системы, и

- первая огнезащитная система содержит расширяющийся графит и содержит по меньшей мере одну первую фракцию со средним размером частиц более 180 мкм, предпочтительно от 180 до 800 мкм, еще предпочтительнее от 180 до 500 мкм, а также по меньшей мере одну вторую фракцию со средним размером частиц менее 180 мкм, предпочтительно от 50 до 180 мкм, еще предпочтительнее от 50 до 120 мкм, и в частности от 70 до 90 мкм;

- вторая огнезащитная система в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая расширяющийся графит в расширенном состоянии по меньшей мере частично стабилизирует и фиксирует.

Практические испытания показали, что эластомерные тело по изобретению показывает исключительную огнезащиту. Таким образом, эластомерные тело по изобретению в случае возгорания может образовывать изолирующий слой, который может защищать тело на протяжении 20 минут от повреждения огнем.

Кроме того, эластомерное тело может достигать Hazard-Level 2 для значения MARHE и Hazard-Level 3 для плотности дымовых газов и токсичности дымовых газов согласно перечню требований R8 DIN CEN/TS 45545:2009.

Эластомерные тело по изобретению отличается специальной комбинацией из двух различных вспучивающихся огнезащитных систем. Вспучивающаяся (латинский: intumescere = вспучивающаяся) огнезащитная система, так называемое вспучивающееся огнестойкое покрытие, представляет собой огнезащитную систему, которая расширяется в случае возгорания и образует объемный изолирующий защитный слой.

Первая огнезащитная система содержит расширяющийся графит с по меньшей мере двумя фракциями с различными средними размерами частиц, при этом первая фракция имеет средний размер частиц более 180 мкм. Преимуществом применения расширяющегося графита с большим средним размером частиц является то, что он при расширении дает очень большое увеличение объема. Таким образом, образуется толстый защитный слой, который делает возможным долгую продолжительность защиты.

Вторая фракция расширяющегося графита имеет средний размер частиц меньше 180 мкм. Применение графита с таким относительно небольшим размером частиц имеет преимущество, которое состоит в том, что маленькие частицы могут заполнять промежутки в сильно вспученной структуре графита с большими частицами первой фракции. Таким образом, первая огнезащитная система образует очень плотную структуру, вследствие чего теплоизоляция и устойчивость улучшаются. Следующим преимуществом этой плотной структуры является то, что прогорание огнезащитного покрытия и таким образом собственное возгорание эластомерного основного тела затрудняется или предотвращается. Предотвращение собственного возгорания эластомера имеет большое значение, так как собственное возгорание в основном способствует выделению опасных дымовых газов.

Следующим важным компонентом огнезащитного покрытия является вторая вспучивающаяся огнезащитная система. Ее согласно данному изобретению выбирают таким образом, чтобы в расширенном состоянии образовывалась несущая структура, которая расширяющийся графит в расширенном состоянии по меньшей мере частично стабилизирует и фиксирует. Это в частности в отношении сильно расширяющихся частиц графита первой фракции является преимуществом, так как они в расширенном состоянии образуют очень рыхлую структуру с небольшой прочностью. Согласно данному изобретению частицы графита с большими размерами, напротив, принимаются структурой второй огнезащитной системы и стабилизируются, так что образуется стабильный огнезащитный слой.

Согласно данному изобретению применение специальной вспучивающейся огнезащитной системы позволяет применять сильно расширяющийся графит в относительно большом количестве, например от 5 до 60 мас.%, предпочтительно от 10 до 50 мас.% и особенно предпочтительно от 15 до 35 мас.% по отношению к общему весу огнезащитного покрытия, и таким образом получать огнезащитное покрытие, которое комбинирует большую толщину с достаточной стабильностью и устойчивостью. Высокая стабильность и устойчивость имеют большое значение, так как таким образом огнезащита может поддерживаться даже под нагрузкой в течение большего времени.

Содержание расширяющегося графита во второй фракции целесообразно выбирать в зависимости от количества графита в первой фракции. Достаточной толщины структуры обычно достигают при количестве от 5 до 60 мас.%, предпочтительно от 25 до 50 мас.% по отношению к всему количеству графита в огнезащитном покрытии.

В целом тело по изобретению, которое содержит графит с разными размерами частиц, отличается как высоким огнезащитным действием, так и высокой стабильностью и плотностью.

Практические исследования показали, что можно получить эластомерные тела с особенно хорошим огнезащитным действием и стабильностью, если отношение количества фракции с первым размером частиц к фракции со вторым размером частиц составляет от 1,5 до 16, предпочтительно от 4,0 до 10,0.

В целом, оказалось целесообразным устанавливать содержание расширяющегося графита в огнезащитном покрытии от 10 до 50 мас.%, предпочтительно от 15 до 30 мас.% по отношению к общему весу огнезащитного покрытия.

Согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения применяют расширяющийся графит с температурой начала расширения >160°C, предпочтительно от 160 до 250°C Применение расширяющегося графита с высокой температурой начала расширения имеет преимущество, так как такой графит обычно показывает хорошие свойства расширения. Пригодным графитом является, например, обработанный серной кислотой графит. Следующим вариантом осуществления также может быть расширяющийся графит на основе уксусной кислоты, азотной кислоты и/или других органических или неорганических кислот, а также их смесей.

Вторую вспучивающуюся огнезащитную систему можно выбирать в соответствии с предъявляемыми к эластомерному телу требованиями. Важно то, чтобы вторая система могла в расширенном состоянии образовывать несущую структуру, которая расширяющийся графит в расширенном состоянии фиксирует по меньшей мере частично.

Практические испытания показали, что с помощью огнезащитной системы, которая включает следующие компоненты, происходит особенно хорошее связывание расширяющегося графита:

- вещество, выделяющее кислоту, предпочтительно содержащее фосфор огнезащитное средство, такое как, например, красный фосфор, фосфат аммония, полифосфат аммония (APP), сложные эфиры фосфатов с общей формулой P(О)OR1OR2OR3 (при этом R1, R2 и R3 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или атомы водорода, и которые могут быть разные или одинаковые), фосфонаты с общей формулой P(О)R1OR2OR3 (при этом R1, R2 и R3 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми), фосфинаты с общей формулой P(O)R1R2OR3 (при этом R1, R2 и R3 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми), амидаты фосфора с общей формулой (R1O)(R2O)PONR3R4 (при этом R1, R2, R3 и R4 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми) и диамидаты фосфора с общей формулой (R1O)PO(NR2R3)(NR4R5) (при этом R1, R2, R3, R4 и R5 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми). Типичными представителями вышеупомянутых соединений фосфора являются, например, триоктилфосфат, трикрезилфосфат, трифенилфосфат, этилендиаминдифосфат (EDAP), крезилдифенилфосфат, 2-этилгексилдифенилфосфат, трис(2-этилгексил)фосфат, триэтилфосфат, диметилпропанфосфонат;

- донор углерода, в частности многоатомные (три-, тетрa-, пентa-, гекса- и более -атомные), неразветвленные или разветвленные, алифатические или алициклические спирты, такие как, например, пентaэритрит и/или крахмалы; и/или триметилолпропан, предпочтительно пентaэритрит;

- расширительная добавка, в частности содержащее азот огнезащитное средство, такое как, в частности меламин, производные меламина (соли с органическими или неорганическими кислотами, такими как борная кислота, циануровая кислота, фосфорная кислота, или пиро-/полифосфорная кислота) и гомологи меламина, такие как мелам, мелем и мелон.

Описанные выше комбинации огнезащитных средств по причине их вспучивающегося действия и синергического эффекта показали превосходное поведение при горении. Особенно целесообразно применение синергии между содержащими фосфор и содержащими азот огнезащитными средствами, такими как, например, полифосфат аммония (APP) и цианурат меламина.

Вспучивающее действие данной системы основано на синергической согласованности между веществом, образующим кислоту, источником углерода и расширительной добавкой. При этом согласованность между веществом, образующим кислоту, и расширительной добавкой оказалась большим преимуществом. Согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения вторая вспучивающаяся огнезащитная система содержит по меньшей мере одно вещество, образующее кислоту, и по меньшей мере одну расширительную добавку.

Согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения вторая вспучивающаяся огнезащитная система содержит полиуретан в качестве связующего вещества, по меньшей мере одно вещество, образующее кислоту, по меньшей мере одну расширительную добавку, однако не содержит донора углерода и/или содержит донор углерода только в небольшом количестве менее 5 мас.%, предпочтительно менее 2,5 мас.%. Согласно данному изобретению неожиданно было обнаружено, что можно отказаться от применения донора углерода, если покрытие содержит полиуретан, в частности простой полиэфир-полиуретан в качестве связующего вещества. Без того, чтобы связывать данное изобретение с механизмом реакции, предполагается, что это становится возможным вследствие того, что полифосфат аммония, как описано в следующей части, в случае возгорания высвобождает полифосфорную кислоту, которая забирает у богатого кислородом простого полиэфира-полиуретана кислород в форме воды и вместе с этим приводит к образованию углерода, без необходимости дополнительного донора углерода.

Химические процессы, которые в случае возгорания приводят к образованию изолирующего слоя, можно описать следующим образом: вещество, образующее кислоту посредством тепловой энергии огня, термически разлагается и высвобождает неорганическую кислоту. Как правило, содержащее фосфор огнезащитное средство, такое как, например, полифосфат аммония (APP), действует как вещество, образующее кислоту, которое в случае возгорания высвобождает полифосфорную кислоту.

Свободная полифосфорная кислота реагирует с донором углерода, обычно с многоатомным спиртом, таким как пентaэритрит или крахмал, таким образом, что кислота забирает воду у спирта и это приводит к образованию углерода.

Одновременно с образованием угля также расширительная добавка обычно термически разрушает содержащее азот огнезащитное средство, вследствие чего образуются газообразные продукты разложения, которые приводят к вспучиванию образовавшегося углерода и вместе с этим образуется изолирующая углеродная пена.

Однако также возможно, чтобы вторая вспучивающаяся огнезащитная система содержала нанокомпозит, в частности слоистый силикат на основе силиката алюминия - глинистого минерала, такого как, например, бентонит, вермикулит или монтмориллонит и их смеси.

Содержание соответствующих компонентов предпочтительно выбирают в зависимости от вида и количества расширяющегося графита и при этом в частности принимая во внимание содержание графита во фракции с первым размером частиц. Обычно хороших результатов достигают, если содержание вещества, выделяющего кислоту, составляет от 20 до 80 мас.%, предпочтительно от 30 до 70 мас.%, по отношению к всему количеству второй вспучивающейся огнезащитной системы и/или содержание донора углерода составляет от 10 до 40 мас.%, предпочтительно от 15 до 35 мас.%, по отношению к всему количеству второй вспучивающейся огнезащитной системы, и/или содержание расширительной добавки составляет от 10 масс.% до 40 масс.%, предпочтительно от 15 масс.% до 35 масс.%, по отношению к всему количеству второй вспучивающейся огнезащитной системы.

По причине хороших противопожарных свойств тела по изобретению не является необходимым, чтобы огнезащитное покрытие наряду с вспучивающейся огнезащитной системой содержало дополнительное огнезащитное средство. Однако ничто не противоречит тому, чтобы огнезащитное покрытие содержало дополнительное огнезащитное средство, которое выбирают, например, из группы, состоящей из минеральных огнезащитных средств, таких как, например, гидроксид алюминия (ATH) или гидроксид магния (MDH), содержащих бор соединений, таких как, например, бораты, для того, чтобы еще более улучшить огнезащитное действие покрытия.

Следующим существенным преимуществом эластомерного тела по изобретению является низкая токсичность его дымовых газов. По причине хороших противопожарных свойств тела по изобретению как раз можно отказаться от применения содержащих галогены огнезащитных средств и триоксида сурьмы, которые критичны в отношении токсичности дымовых газов. Следующим преимуществом является то, что в случае возгорания из расширяющегося графита не высвобождается почти никаких критических газов. Таким образом, было установлено, что применяемая для получения графита кислота прочно встроена в структуру и в случае возгорания выделяется только в очень небольшом количестве.

Особенно хороших значений относительно токсичности дымовых газов достигают, когда во второй вспучивающейся огнезащитной системе применяют содержащее фосфор вещество, выделяющее кислоту в комбинации с содержащей азот расширительной добавкой. Из содержащих фосфор веществ, выделяющих кислоту, в случае возгорания не высвобождается никаких газов. Содержащая азот расширительная добавка в случае возгорания высвобождает азот и аммиак. Однако высвобождение этих газов не критично, так как азот представляет собой инертный газ, а аммиак с кислородом воздуха сгорает с образованием азота и водяного пара. Имеющиеся остаточные количества аммиака могут нейтрализовываться небольшим количеством высвобождающегося из расширяющегося графита кислого газа. Таким образом, существует синергический эффект между применяемыми компонентами огнезащитной системы, который в целом приводит к превосходным результатам относительно токсичности дымовых газов.

Целесообразно устанавливать содержание огнезащитных средств в эластомерном теле таким образом, чтобы сумма количеств всех огнезащитных средств в покрытии составляла от 10 до 70 мас.% по отношению к общему весу покрытия.

Толщина покрытия может варьировать в зависимости от желаемого профиля свойств эластомерного тела и его применения. Принципиально огнезащита повышается с увеличением толщины покрытия. Однако при этом также увеличивается занимаемый объем. Практические исследования показали, что при покрытии со средней толщиной от 1 до 6 мм, предпочтительно от 2 до 4 мм получают хороший компромисс между огнезащитой и занимаемым объемом.

Для соединения компонентов огнезащитного покрытия друг с другом и с эластомерным телом целесообразно, чтобы покрытие содержало связующее вещество. Связующее вещество предпочтительно выбирают таким образом, чтобы по возможности сохранить эластичные свойства эластомерного тела. Хорошие результаты получают со связующим веществом, которое выбирают из группы, состоящей из полиакрилата, полиэтилена, полипропилена, полиамида, сложного полиэфира, полиуретана, этиленвинилацетата, поливинилацетата, поливинилхлорида, поливинилового спирта и/или их сополимеров, а также силикона.

Само основное тело может содержать различные эластомерные материалы. Предпочтительно основное тело содержит один из следующих полимеров: BR, ENR, HNBR, HR, IR, NBR, NR, SBR, XNBR, ACM, AEM, EPDM, EVM (обозначения полимеров согласно ISO 1629:1995) и/или их смеси.

Согласно одному варианту осуществления данного изобретения основное тело состоит из эластомерного тела, которое по меньшей мере частично, однако предпочтительно полностью покрыто огнезащитным покрытием. Согласно альтернативному варианту осуществления данного изобретения основное тело состоит из нескольких элементов тел. При этом элемент тела может состоять из эластомерного и/или не эластомерного материала, например металла, в частности стали и/или алюминия.

Следующим объектом данного изобретения является способ получения эластомерного тела по изобретению, включающий следующие стадии:

- получение и/или подготовка суспензии, содержащей первую вспучивающуюся огнезащитную систему, включающую расширяющийся графит, который содержит по меньшей мере первую фракцию со средним размером частиц более 180 мкм, а также по меньшей мере вторую фракцию со средним размером частиц менее 180 мкм; а также вторую вспучивающуюся огнезащитную систему, которая в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая расширяющийся графит в расширенном состоянии по меньшей мере частично фиксирует;

- нанесение суспензии на по меньшей мере один участок поверхности эластомерного основного тела, вследствие чего тело снабжается огнезащитным покрытием.

Эластомерное тело по изобретению можно применять в области уплотнений, например, в форме уплотнительного кольца. Также эластомерное тело пригодно для получения кузнечных мехов, шлангов, усиленных и не усиленных тканью, и мембран, усиленных и не усиленных тканью. Практические исследования показали, что тело по изобретению очень хорошо подходит для получения элементов конструкций для амортизации колебаний и/или пружинящего эффекта в частности в производстве рельсовых транспортных средств. Далее данное изобретение разъясняется подробнее с помощью нескольких примеров.

Пример 1: Получение эластомерного тела

Эластомерную испытательную пластину из 60 NR 511 - компаунда на основе природного каучука с сажей в качестве усиливающей добавки и основанной на сере системой вулканизации с помощью покрытия снабжали огнезащитными свойствами. Покрытие состояло из смеси из 100 мас. частей Impranil DLU (60% полиуретановая дисперсия), 7,5 мас. частей полифосфата аммония, 2,5 мас. частей меламина и 10 масс. частей расширяющегося графита NORD-MIN 351 и 10 мас. частей NORD-MIN 95. Водную смесь наносили ракелем на каучук и отверждали при 80°C. Получали плотное, эластичное покрытие, которое в случае возгорания вспучивается и образует изолирующий слой.

Для того чтобы проверить пригодность вышеописанного огнезащитного покрытия согласно DIN CEN/TS 45545-2:2009, во- первых, определяли интенсивность выделения тепла способом конического калориметра согласно ISO 5660-1:2002, и, во-вторых, определяли токсичность дымовых газов согласно EN ISO 5659-2:2007. В случае интенсивности выделения тепла для вышеописанного огнезащитного покрытия при интенсивности облучения 50 кВт/м2 получили значение MARHE 80,91 кВт/м2. Это значение удовлетворяет требованиям противопожарной защиты для Hazard-Level 2 согласно DIN CEN TS 45545-2:2009. В случае плотности и токсичности дымовых газов при интенсивности облучения 50 кВт/м2 получили следующие данные: Ds=14, VOF4=27, Dmax=111, CITG(4 мин)=0,05, CITG(8 мин)=0,1 Эти значения удовлетворяют требованиям противопожарной защиты для Hazard-Level 3 согласно DIN CEN/TS 45545-2:2009.

Пример 2: Получение эластомерного тела

Получали уплотнительное кольцо из эластомера на основе EPDM с сажей и осажденной кремниевой кислотой в качестве усиливающей добавки и дикумилпероксидом в качестве средства для сшивания. Кольцо полностью покрывали покрытием с составом из примера 1.

На фиг. 1 представлен пример поперечного сечения эластомерного тела (1) в форме уплотнительного кольца или роликовой пружины. Основное тело (2) в форме круга полностью покрыто огнезащитным покрытием (3).

Пример 3: Получение эластомерного тела

Гофрированный кожух, а также шланг, усиленные тканью и не усиленные тканью, из эластомера на основе полихлоропренового каучука с наружной стороны покрывали покрытием с составом, указанным в примере 1.

На фиг. 2 изображен пример поперечного сечения эластомерного тела (1) в форме гофрированного кожуха. Основное тело (2) на наружной поверхности (4) покрыто огнезащитным покрытием (3), в то время как верхняя сторона (5) и нижняя сторона (6) не покрыты.

Пример 4: Получение эластомерного тела

Амортизаторы из эластомеров на основе природного каучука, синтетического каучука, бутадиенового каучука, стирол-бутадиенового каучука и их смесей полностью или частично покрывали покрытием с составом, указанным в примере 1.

На фиг. 3 изображен пример поперечного сечения эластомерного тела (1) в форме листовой пружины. В данном варианте осуществления основное тело (2) включает элементы тела (7,8). Элемент тела (7) образован из металлического листа. Элемент тела (8) состоит из эластомерного материала. Элемент тела (8) на наружной поверхности (4) покрыт огнезащитным покрытием (3).

Пример 5: Получение эластомерного тела

Мембрану с усилением тканью и без усиления тканью из эластомера на основе полихлоропренового каучука с наружной стороны снабжали покрытием с составом, указанным в примере 1.

Пример 6: Получение эластомерного тела

Из эластомера изготавливали круглый подшипник. Его частично снабжали покрытием с составом, указанным в примере 1.

На фиг. 4 изображен пример поперечного сечения эластомерного тела (1) в форме круглого подшипника. В данном варианте осуществления основное тело (2) включает 3 элемента тела (7,8). Элемент тела (7) образован из металлического листа. Элемент тела (8) состоит из эластомерного материала. Элемент тела (8) на боковой поверхности покрыт (4) огнезащитным покрытием (3).

Пример 7: Получение эластомерного тела

Из эластомера изготавливали конусный подшипник. Его частично снабжали покрытием с составом, указанным в примере 1.

На фиг. 5 изображен пример фрагмента поперечного сечения эластомерного тела (1) в форме конического подшипника. Данный фрагмент включает основное тело (2), 3 элемента тела (7,8). Элемент тела (7) состоит из металлического материала. Элемент тела (8) состоит из эластомерного материала. Элемент тела (8) на наружной поверхности (4) покрыт огнезащитном покрытием (3).

1. Эластомерное тело (1) для амортизации колебаний и/или пружинящего эффекта, включающее основное тело (2), а также огнезащитное покрытие (3), которое покрывает по меньшей мере один участок основного тела (2), при этом огнезащитное покрытие (3) включает по меньшей мере две вспучивающиеся огнезащитные системы, отличающееся тем, что

- первая огнезащитная система содержит расширяющийся графит, имеющий температуру начала расширения от 160 до 250°C, который содержит по меньшей мере одну первую фракцию со средним размером частиц от 180 до 500 мкм, еще предпочтительнее от 280 до 350 мкм, а также по меньшей мере одну вторую фракцию со средним размером частиц от 50 до 180 мкм, еще предпочтительнее от 50 до 120 мкм, и в частности от 70 до 90 мкм;

- вторая огнезащитная система, содержащая полиуретан, в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая по меньшей мере частично фиксирует расширяющийся графит в расширенном состоянии.

2. Эластомерное тело (1) по п. 1, отличающееся тем, что содержание расширяющегося графита в огнезащитном покрытии составляет от 5 до 60 мас.%, предпочтительно от 10 до 50 мас.% и особенно предпочтительно от 15 до 35 мас.% по отношению к общему весу огнезащитного покрытия (3).

3. Эластомерное тело (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержание первой фракции расширяющегося графита составляет от 40 до 95 мас. %, предпочтительно от 50 % до 75 мас.% по отношению к общему количеству графита в огнезащитном покрытии (3).

4. Эластомерное тело (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержание второй фракции расширяющегося графита составляет от 5 до 60 мас.%, предпочтительно от 25 до 50 мас.% по отношению к общему количеству графита в огнезащитном покрытии (3).

5. Эластомерное тело (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что вторая вспучивающаяся огнезащитная система включает следующие компоненты:

- вещество, выделяющее кислоту, предпочтительно содержащее фосфор огнезащитное средство, такое как, например, красный фосфор, фосфат аммония, полифосфат аммония (APP), сложные эфиры фосфатов общей формулы P(О)OR1OR2OR3 (при этом R1, R2 и R3 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные группы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или представляют собой атомы водорода, и которые могут быть разные или одинаковые), фосфонаты общей формулы P(О)R1OR2OR3 (при этом R1, R2 и R3 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или представляют собой атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми), фосфинаты общей формулы P(O)R1R2OR3 (при этом R1, R2 и R3 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или представляют собой атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми), амидаты фосфора общей формулы (R1O)(R2O)PONR3R4 (при этом R1, R2, R3 и R4 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или представляют собой атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми), и диамидаты фосфора общей формулы (R1O)PO(NR2R3)(NR4R5) (при этом R1, R2, R3, R4 и R5 представляют собой органические, разветвленные или неразветвленные, ароматические и/или насыщенные алифатические, и/или ненасыщенные алифатические, и/или насыщенные циклоалифатические, и/или ненасыщенные циклоалифатические, замещенные и/или незамещенные радикалы, имеющие от 1 до 20 атомов C и/или представляют собой атомы водорода, которые могут быть разными или одинаковыми), типичными представителями вышеупомянутых соединений фосфора являются, например, триоктилфосфат, трикрезилфосфат, трифенилфосфат, этилендиаминдифосфат (EDAP), крезилдифенилфосфат, 2-этилгексилдифенилфосфат, трис(2-этилгексил)фосфат, триэтилфосфат, диметилпропанфосфонат;

-донор углерода, в частности многоатомный спирт, такой как пентаэритрит и/или крахмал;

- расширительная добавка, в частности содержащая азот расширительная добавка, такая как, в частности, меламин, производные меламина (соли органических или неорганических кислот, таких как борная кислота, циануровая кислота, фосфорная кислота или пиро/полифосфорная кислота) и гомологи меламина, такие как мелам, мелем и мелон.

6. Эластомерное тело (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что вторая вспучивающаяся огнезащитная система содержит смесь из полифосфата аммония (APP) и цианурата меламина.

7. Эластомерное тело (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержание вещества, выделяющего кислоту, во второй вспучивающейся огнезащитной системе составляет от 20 до 80 мас.%, предпочтительно от 30 до 70 мас.% по отношению к общему количеству второй вспучивающейся огнезащитной системы, и/или содержание донора углерода во второй вспучивающейся огнезащитной системе составляет от 10 до 40 мас.%, предпочтительно от 15 до 35 мас.% по отношению к общему количеству второй вспучивающейся огнезащитной системы, и/или содержание расширительной добавки во второй вспучивающейся огнезащитной системе составляет от 10 до 40 мас.%, предпочтительно от 15 до 35 мас.% по отношению к общему количеству второй вспучивающейся огнезащитной системы.

8. Эластомерное тело (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что вторая вспучивающаяся огнезащитная система содержит нанокомпозит, в частности слоистый силикат на основе алюмосиликатных глинистых минералов, таких как, например, бентонит, вермикулит или монтморрилонит и их смеси.

9. Эластомерное тело (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что огнезащитное покрытие не содержит галогенсодержащих огнезащитных средств.

10. Способ получения эластомерного тела (1) по одному или нескольким из предшествующих пунктов, включающий следующие стадии:

- получение и/или подготовка суспензии, содержащей первую вспучивающуюся огнезащитную систему, включающую расширяющийся графит, имеющий температуру начала расширения от 160 до 250°C, который содержит по меньшей мере одну первую фракцию со средним размером частиц от 180 до 500 мкм, а также по меньшей мере одну вторую фракцию со средним размером частиц от 50 до 180 мкм, и вторую вспучивающуюся огнезащитную систему, содержащую полиуретан, которая в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая по меньшей мере частично фиксирует расширяющийся графит в расширенном состоянии;

- нанесение суспензии на по меньшей мере один участок поверхности эластомерного основного тела (2), вследствие чего тело получает огнезащитное покрытие.

11. Применение эластомерного тела по одному или нескольким из предшествующих пунктов для получения конструктивных элементов для амортизации колебаний и/или пружинящего эффекта в частности в производстве рельсовых транспортных средств.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к материалам, предназначенным для огнезащиты конструктивных элементов, работающих в экстремальных условиях воздействия пламени, возникшего в результате пожара.

Группа изобретений относится к клеевой системе для применения в строительной композитной пленке для склеивания строительной композитной пленки с основой или другой строительной композитной пленкой с помощью клея, а также к снабженной клеевой системой строительной композитной пленке.
Изобретение относится к композиции для получения термозащитного покрытия, которое может быть использовано на трубопроводах, паропроводах и оборудовании систем теплоснабжения, при строительстве различных сооружений нефтеперерабатывающей, газо-, нефтедобывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к материалам, предназначенным для тепловой защиты конструктивных элементов, работающих в условиях воздействия тепловых аэродинамических и газодинамических тепловых потоков.

Изобретение относится к производству изделий из высокотемпературных композиционных материалов и может быть применено в авиационной, ракетно-космической и железнодорожной промышленности, в двигателестроении и энергетическом машиностроении.

Изобретение относится к полиизоциануратным и/или полиуретановым огнестойким пенам и к способам их получения. Композиция огнестойкой пены содержит частицы диоксида кремния и полиизоциануратную или полиуретановую пену.
Изобретение относится к пропитанным битумом листам из целлюлозных волокон, содержащим на одной из своих поверхностей слой адгезионной грунтовки и осажденное на данном слое адгезионной грунтовки огнестойкое покрытие, содержащее расширяемый графит.

Изобретение относится к огнестойким модифицированным эпоксидным связующим. Предложен способ получения термостойких негорючих эпоксидных связующих на основе циклофосфазенов путем последовательной обработки фенолятами галоген- и гидроксисодержащих фенолов гексахлорциклотрифосфазена (P3N3Cl6) или его смеси с высшими хлорциклофосфазенами с последующим переводом гидроксильных групп в эпоксидные путем реакции с эпихлоргидрином, при этом эпоксидное связующее содержит функциональные арилоксифосфазены строения PnNnR2n, где n - целое число от 3 до 8, a R - радикалы галоген- и гидроксисодержащих фенолов, а феноляты получают при помощи переалкоголиза соответствующих фенолов этилатом натрия.

Изобретение относится к композициям огнезащитного действия, содержащим (a) по меньшей мере один интеркалированный триазином фосфат металла, имеющий открытую каркасную структуру, содержащую по меньшей мере одно мономерное звено следующей общей формулы (I): , и (b) по меньшей мере один компонент огнезащитного действия, отличающийся от (a), где данный дополнительный компонент (b) представляет собой соединение металла, которое не является фосфатом металла из компонента (а), и/или по меньшей мере одно не содержащее металла соединение фосфора.

Изобретение относится к полиэфирным композициям, используемым в качестве связующего для полимерных композиционных материалов пониженной горючести. Полиэфирная композиция включает полиэтиленгликольмалеинатфталат, ди-(1-метакрилокси-3-хлор-2-пропил)-метилфосфонат, диметакрилат триэтиленгликоля, гидропероксид изопропилбензола, 16%-ный раствор нафтената кобальта в стироле и ацетилацетонат марганца.

Изобретение относится к материалам, предназначенным для огнезащиты конструктивных элементов, работающих в экстремальных условиях воздействия пламени, возникшего в результате пожара.

Изобретение относится к аэрозольным краскам с огнеупорными и/или огнестойкими свойствами, предназначенным для аэрозольного распыления, в частности, на горючие поверхности.
Изобретение относится к композициям для получения огнезащитного и биозащитного покрытия из древесины и пластика с целью снижения их пожарной опасности. Огнезащитный лак на органической основе содержит смолу стирол-акриловую, растворители бутилацетат и уайт-спирит, биоцидно-реологическую добавку, антипирен - полифосфат аммония (ПФА), загуститель – бентонитовую глину, трис(2-хлорэтил)фосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%: смола стирол-акриловая - 10-15, бутилацетат - 8-15, уайт-спирит - 35-45, биоцидно-реологическая добавка - 0,5-2, антипирен ПФА - 20-30, загуститель - 0,7-1,2, трис(2-хлорэтил) фосфат - 5-10.

Изобретение относится к огнестойкой полимерной композиции, подходящей для использования при нанесении покрытия на обрабатываемые изделия, содержащей термопластичный полимер, содержащий винилацетат, и ненасыщенный эластомер, содержащий двойные связи, в качестве полимерных компонентов, где полимерные компоненты присутствуют в форме гомогенной полимерной смеси, и где формируется смесевая матрица, вулканизованная исключительно при использовании серы или системы сшивания, содержащей серу, где система серного сшивания распространяется по всей матрице и полностью проникает в эту матрицу, а также по меньшей мере один антипирен или комбинацию антипиренов.

Изобретение относится к огнестойким фосфорсодержащим полимерам, способам получения таких полимеров, изделиям, содержащим такие полимеры (например, текстильным материалам, обработанным такими полимерами), и способам получения таких изделий.

Настоящее изобретение относится к образующей изоляционный слой противопожарной композиции. Описана образующая изоляционный слой противопожарная композиция, содержащая: компонент А, который представляет собой многофункциональный акцептор Михаэля с по меньшей мере одной функциональной группой акцептора Михаэля структуры , в которой R1, R2 и R3 в каждом случае представляют собой водород, Y представляет собой OR5, причем R5 представляет собой линейную, разветвленную или циклическую при необходимости замещенную алкильную группу; компонент В, который представляет собой многофункциональный донор Михаэля с функциональными группами донора Михаэля, представляющими собой β-кетоэфиры; причем функциональные группы акцептора Михаэля и функциональные группы донора Михаэля в каждом случае независимо присоединены к полиольному соединению, которое выбрано из группы, состоящей из пентаэритрита, триметилолпропана и пропоксилированного глицерина; компонент С, который содержит образующую изоляционный слой добавку, которая содержит источник углерода, катализатор дегидрирования, вспенивающий агент и/или способное к термическому расширению соединение; и катализатор для реакции присоединения по Михаэлю.

Изобретение относится к композиции, которая может быть использована в качестве покрытия, способного защитить от высокой температуры поверхность, покрытую указанной композицией.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для изготовления покрытий строительных конструкций. Композиция огнезащитного полиуретанового покрытия включает, мас.

Изобретение относится к теплозащитному покрытию, предназначенному для защиты наружных поверхностей летательных аппаратов от аэродинамических и других видов нагрева при высоких температурах эксплуатации, и может быть использовано в ракетно-космической и авиационной промышленности.
Изобретение относится к композиции для получения термозащитного покрытия, которое может быть использовано на трубопроводах, паропроводах и оборудовании систем теплоснабжения, при строительстве различных сооружений нефтеперерабатывающей, газо-, нефтедобывающей и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к дисперсии для нанесения покрытия и строительному изделию, содержащему покрытие. Дисперсия для нанесения покрытия включает воду, диоксид титана, карбонат кальция, обожженный силикат алюминия, акриловые полимеры, дигидразид, фторалкильный полимер, выбранный из группы, состоящей их политетрафторэтилена, тетрафторэтилен-гексафторпропилена, модифицированного тетрафторэтилен-гексафторпропилена, перфторалкоксиэтилена, модифицированного перфторалкоксиэтилена, этилен-тетрафторэтилена, тетрафторэтилен-перфтор(метилвинилового эфира), модифицированного политетрафторэтилена, поливинилиденфторида, этилен-хлортрифторэтилена, сополимера фторалкилметакрилата и их комбинации.

Изобретение относится к органическим материалам, таким как, например, древесина или бумага. Описано эластомерное тело для амортизации колебаний иили пружинящего эффекта, включающее основное тело, а также огнезащитное покрытие, которое покрывает по меньшей мере один участок основного тела, при этом огнезащитное покрытие включает по меньшей мере две вспучивающиеся огнезащитные системы, отличающееся тем, что первая огнезащитная система содержит расширяющийся графит, имеющий температуру начала расширения от 160 до 250°C, который содержит по меньшей мере одну первую фракцию со средним размером частиц от 180 до 500 мкм, еще предпочтительнее от 280 до 350 мкм, а также по меньшей мере одну вторую фракцию со средним размером частиц от 50 до 180 мкм, еще предпочтительнее от 50 до 120 мкм и в частности от 70 до 90 мкм; вторая огнезащитная система, содержащая полиуретан, в расширенном состоянии образует несущую структуру, которая по меньшей мере частично фиксирует расширяющийся графит в расширенном состоянии. Также описан способ получения эластомерного тела и применения эластомерного тела. Технический результат: получены новые огнезащитные материалы. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 пр.

Наверх