ОБЛЕГЧЕННЫЙ МОРОЗОСТОЙКИЙ МАТЕРИАЛ С ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ
LIGHT FROST-RESISTANT MATERIAL WITH LOW FLAMMABILITY

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
2
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 м.
2
2
2
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 (O), что существенно снижает защитные свойства СИЗ, кроме того, он имеет высокую массу 1 м - 600 г/м, 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.
2
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/м, 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.
2
Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет 290 г/м.
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.
2
Содержание мела - 7 мас.ч. на 100 мас.ч. поливинилхлорида. Масса полимерного покрытия составляет - 350 г/м.
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.
2
Технический результат выражается в использовании в качестве основы полиэфирной ткани полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70 г/м, при соотношении полиэфирной основы и поливинилхлоридного покрытия 1:4,5, что позволяет значительно повысить защитные свойства материала.
2
2
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% О) при массе 1 м 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 м<sup>2</sup>, 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, % O<sub>2</sub>
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/м<sup>2</sup>
410-440
315
320
320
310
290
350
315
315
8
Воздухопроницаемость, см<sup>3</sup>/см<sup>2</sup>·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/м<sup>2</sup>
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/см<sup>3</sup>
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 - Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,
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